JP2022001371A - 可搬型溶接ロボットの制御方法、溶接制御装置、可搬型溶接ロボット及び溶接システム - Google Patents

Abstract

【課題】ワークの角部とガイドレールの曲線部が同心円上になく、かつワークの角部とガイドレールの曲線部の曲率差が大きい場合においても、良好なビード外観を確保できる可搬型溶接ロボットの制御方法を提供する。【解決手段】角部を有するワークＷｏに対してガイドレールを設置し、ガイドレール上を移動してワークＷｏをアーク溶接する可搬型溶接ロボット１００と、可搬型溶接ロボット１００を制御する溶接制御装置６００とを備える。可搬型溶接ロボット１００は、溶接トーチ２００及び溶接トーチ２００を溶接線方向に可動する可動部を有する。本制御方法は、トーチ位置判定部６０５によってワークＷｏ上のトーチ位置を判定するステップと、トーチ角度算出部６０６によってトーチ位置におけるトーチ角度を算出するステップと、算出されたトーチ角度に基づき、可動部によってトーチ角度を制御するステップと、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、ガイドレール上を移動しながら自動で溶接を行うことができる可搬型溶接ロボットの制御方法、溶接制御装置、可搬型溶接ロボット及び溶接システムに関する。

従来、造船、鉄骨、橋梁等における溶接構造物の製造において、工場内における溶接作業は自動化が進み、大型の多軸溶接ロボットが多用されている。一方、大型の多軸溶接ロボットが適用できない現場溶接作業においても、半自動溶接といった手動の溶接から作業員が一人で運ぶことができる軽量小型の可搬型溶接ロボットを適用した溶接方法へと自動化が進められている。このような可搬型溶接ロボットの適用は、これまで手動で溶接が進められてきた溶接現場において、溶接効率を向上させることができる。

この可搬型溶接ロボットを適用した技術として、例えば、特許文献１がある。特許文献１では、建設現場で用いられている多角形角型鋼管に対して、直線部と曲線部とを有したコーナユニットを用いたガイドレールを、溶接対象である多角形角型鋼管の外周に取り付ける。そして、ガイドレールに対し溶接ロボットを摺動可能に設ける。制御装置の制御部は、溶接ロボットにより溶接する溶接部分の曲率中心の位置と、コーナユニットにおいて、溶接部分を溶接するときの溶接ロボットが所在する位置の曲率中心の位置とが異なる場合に、溶接ロボットによる単位時間あたりの溶接部分の長さ（以下、「ビード長さ」とも言う）が一定となるように、溶接ロボットの移動速度を制御する。これにより、多様な形状の角形鋼管を効率的に溶接している。なお、溶接ロボットによる単位時間あたりのビード長さのことを「溶接速度」とも言う。

特開２０１８−５８０７８号公報

上述の通り、特許文献１では、溶接ロボットの移動速度（以下、「ロボット速度」とも言う）を制御し、ワークの角部とガイドレール（以下、「レール」とも言う）の曲線部が非同心円上である場合であっても、溶着量を合わせるように溶接速度を変更することで、効率の良い溶接を可能としている。しかしながら、特許文献１の技術は、ロボット速度の制御しか考慮されておらず、ワークの角部とレールの曲線部が非同心円上になる場合に問題となる、トーチ角度の影響について考慮されていない。すなわち、以下のような事象が発生する。
（１）ロボットがレールの曲線部上に存在し、かつ、トーチ先端部がワークの平行部上に存在する場合において、ワーク平行部でのトーチ角度が前進角又は後退角となる。
（２）ロボットがレールの曲線部上に存在し、かつ、トーチ先端部がワークの角部上に存在する場合において、ワークの角部でのトーチ角度が前進角又は後退角となる。

そして、上記トーチ角度が前進角又は後退角になった場合、例えば、以下の問題が発生し得る。
（前進角の場合）
前方へスパッタが発生し易くなり、溶接作業性の悪化につながる。
（後退角の場合）
後方の溶融池を押し上げることになり、結果としてワーク上の角部と直線部の境界近傍に凸ビードが発生し、ビード外観不良の原因となる。
なお、ワークの角部の曲率が小さくなって、レールの曲率との曲率差が広がるほど、トーチ角度の変化量が大きくなり、直線部と角部の境界におけるビード外観は更に悪化する。

ここで例えば、曲率半径の異なるワークとして、建築構造用ロール成形多角形角型鋼管（ＢＣＰ）、建築構造用ロール成形多角形角型鋼管（ＢＣＲ）が挙げられる。一般的にＢＣＰの曲率半径は、板厚ｔに対して３．５ｔで算出されるが、ＢＣＲでの曲率半径は２．５ｔとなる。すなわち、板厚が同じＢＣＰとＢＣＲにおいて、レールの曲率半径を一定とした場合、ワークとレールの曲率半径の差はＢＣＲの方が大きくなる。ゆえに、ＢＣＲの方が、ワークに対しレールの曲線部におけるトーチ角度の変化量は大きく、直線部と角部の境界におけるビード外観不良が発生しやすい特徴がある。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ワークの角部とレールの曲線部が同心円上になく、かつ、ワークの角部とレールの曲線部の曲率差が大きい場合においても、良好なビード外観を確保できる可搬型溶接ロボットの制御方法、溶接制御装置、可搬型溶接ロボット及び溶接システムを提供することにある。

したがって、本発明の上記目的は、可搬型溶接ロボットの制御方法に係る下記（Ａ）の構成により達成される。

（Ａ）角部を有するワークに対してガイドレールを設置し、前記ガイドレール上を移動して前記ワークをアーク溶接する可搬型溶接ロボットと、前記可搬型溶接ロボットを制御する溶接制御装置と、を有する溶接システムを用いた可搬型溶接ロボットの制御方法であって、
前記可搬型溶接ロボットは、溶接トーチ及び前記溶接トーチを溶接線方向に可動する可動部を有し、
前記溶接制御装置は、前記ワーク上のトーチ位置を判定するトーチ位置判定部と、前記トーチ位置におけるトーチ角度を算出するトーチ角度算出部とを有し、
前記トーチ位置判定部によって前記ワーク上のトーチ位置を判定するステップと、
前記トーチ角度算出部によって前記トーチ位置におけるトーチ角度を算出するステップと、
算出された前記トーチ角度に基づき、前記可動部によって前記トーチ角度を制御するステップと、
を備えることを特徴とする可搬型溶接ロボットの制御方法。

また、本発明の上記目的は、溶接制御装置に係る下記（Ｂ）の構成により達成される。

（Ｂ）角部を有するワークに対してガイドレールを設置し、前記ガイドレール上を移動して前記ワークをアーク溶接する可搬型溶接ロボットを制御するための溶接制御装置であって、
前記ワーク上のトーチ位置を判定するトーチ位置判定部と、前記トーチ位置におけるトーチ角度を算出するトーチ角度算出部とを有し、
前記トーチ位置判定部は、前記ワーク上のトーチ位置を判定し、
前記トーチ角度算出部は、前記トーチ位置におけるトーチ角度を算出し、
算出された前記トーチ角度に基づき、前記トーチ角度を制御することを特徴とする溶接制御装置。

また、本発明の上記目的は、可搬型溶接ロボットに係る下記（Ｃ）の構成により達成される。

（Ｃ）角部を有するワークに対してガイドレールを設置し、前記ガイドレール上を移動して前記ワークをアーク溶接する、上記に記載の溶接制御装置によって制御される可搬型溶接ロボットであって、
溶接トーチ及び前記溶接トーチを溶接線方向に可動する可動部を備え、
前記トーチ角度算出部によって算出された前記トーチ角度に基づき、前記可動部が前記トーチ角度を制御することを特徴とする可搬型溶接ロボット。

また、本発明の上記目的は、溶接システムに係る下記（Ｄ）の構成により達成される。

（Ｄ）角部を有するワークに対してガイドレールを設置し、前記ガイドレール上を移動して前記ワークをアーク溶接する可搬型溶接ロボットと、前記可搬型溶接ロボットを制御する溶接制御装置と、を有する溶接システムであって、
前記可搬型溶接ロボットは、溶接トーチ及び前記溶接トーチを溶接線方向に可動する可動部を有し、
前記溶接制御装置は、前記ワーク上のトーチ位置を判定するトーチ位置判定部と、前記トーチ位置におけるトーチ角度を算出するトーチ角度算出部とを有し、
前記トーチ位置判定部は、前記ワーク上のトーチ位置を判定し、
前記トーチ角度算出部は、前記トーチ位置におけるトーチ角度を算出し、
算出された前記トーチ角度に基づき、前記可動部によって前記トーチ角度を制御することを特徴とする溶接システム。

また、本発明の上記目的は、可搬型溶接ロボットの制御方法に係る下記（Ｅ）の構成により達成される。

（Ｅ）多角形角型鋼管に対してガイドレールを設置し、前記ガイドレール上を移動して前記多角形角型鋼管をアーク溶接する可搬型溶接ロボットと、前記可搬型溶接ロボットを制御する溶接制御装置と、を有する溶接システムを用いた可搬型溶接ロボットの制御方法であって、
前記可搬型溶接ロボットは、溶接トーチ及び前記溶接トーチを溶接線方向に可動する可動部を有し、
前記溶接制御装置は、前記多角形角型鋼管上のトーチ位置を判定するトーチ位置判定部と、前記トーチ位置におけるトーチ角度を算出するトーチ角度算出部とを有し、
前記トーチ位置判定部によって前記多角形角型鋼管上のトーチ位置を判定するステップと、
前記トーチ角度算出部によって前記トーチ位置におけるトーチ角度を算出するステップと、
算出された前記トーチ角度に基づき、前記可動部によって前記トーチ角度を制御するステップと、
を備えることを特徴とする可搬型溶接ロボットの制御方法。

本発明の可搬型溶接ロボットの制御方法によれば、ワークの角部とガイドレールの曲線部が同心円上になく、かつワークの角部とガイドレールの曲線部の曲率差が大きい場合においても、ワーク上のトーチ位置情報に従って、トーチ角度を制御して、ワーク上の角部、及び角部と直線部の境界位置でのビード外観を良好にすることができる。

図１は、本発明に係る溶接システムの一実施形態の概略図である。 図２は、図１に示す可搬型溶接ロボットの概略側面図である。 図３は、図２に示す可搬型溶接ロボットの斜視図である。 図４は、図３に示す溶接ロボットが多角形角型鋼管に取付けられた場合の斜視図である。 図５は、図４を真上から見たときの多角形角型鋼管の１／４角部の領域における、ガイドレールとの位置関係を説明する図である。 図６は、図５の線図である。 図７は、ガイドレールの曲率中心及びガイドレール上の可搬型溶接ロボットを結ぶ直線の角度θと、トーチ角補正量θ_Ｔの関係を示すグラフである。 図８は、可搬型溶接ロボットの移動距離Ｄと、トーチ角補正量θ_Ｔの関係を示すグラフである。

以下、本発明の一実施形態に係る溶接システムについて図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態は、可搬型溶接ロボットを用いた場合の一例であり、本発明の溶接システムは、本実施形態の構成に限定されるものではない。

＜溶接システムの構成＞
図１は、本実施形態に係る溶接システムの構成を示す概略図である。図１に示すように、溶接システム５０は、可搬型溶接ロボット１００と、送給装置３００と、溶接電源４００と、シールドガス供給源５００と、制御装置６００と、を備えている。

［制御装置］
制御装置６００は、ロボット用制御ケーブル６２０によって可搬型溶接ロボット１００と接続され、電源用制御ケーブル６３０によって溶接電源４００と接続されている。

制御装置６００は、あらかじめ、ワーク情報、ガイドレール情報、ワークＷ_ｏ及びガイドレール１２０の位置情報、可搬型溶接ロボット１００の動作パターン、溶接開始位置、溶接終了位置、溶接条件、ウィービング動作等を定めたティーチングデータを保持するデータ保持部６０１を有する。そして、このティーチングデータに基づいて可搬型溶接ロボット１００及び溶接電源４００に対して指令を送り、可搬型溶接ロボット１００の動作及び溶接条件を制御する。

また、制御装置６００は、タッチセンシングや視覚センサ等のセンシングにより得られる検知データから開先形状情報を算出する開先条件算出部６０２と、該開先形状情報をもとに上記ティーチングデータの溶接条件を補正して溶接条件を取得する溶接条件算出部６０３と、を有する。また、可搬型溶接ロボット１００において、後述するＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向へ駆動するための駆動部（図示せず）を制御する速度制御部６０４と、トーチ位置を判定するトーチ位置判定部６０５及び可搬型溶接ロボット１００におけるトーチ角度駆動部（可動アーム部１１６）を制御するトーチ角度算出部６０６を有する。そして、上記開先条件算出部６０２、溶接条件算出部６０３、速度制御部６０４、トーチ位置判定部６０５及びトーチ角度算出部６０６を含む制御部６１０が構成されている。なお、トーチ位置判定部６０５及びトーチ角度算出部６０６は、１つにまとめて構成することもできる。

さらに、制御装置６００は、ティーチングを行うためのコントローラとその他の制御機能をもつコントローラが一体となって形成されている。ただし、制御装置６００は、これに限られるものではなく、ティーチングを行うためのコントローラ及びその他の制御機能を持つコントローラを２つに分けるなど、役割によって複数に分割しても良い。また、可搬型溶接ロボット１００内に制御装置６００を含めても良いし、図１に示すように、可搬型溶接ロボット１００とは別に制御装置６００を独立させて設けても良い。すなわち、本実施形態で説明する、可搬型溶接ロボット１００及び制御装置６００を有する溶接システムにおいては、制御装置６００が、可搬型溶接ロボット１００内に含まれる場合と、可搬型溶接ロボット１００とは独立して設けられる場合のいずれの場合も含まれるものとする。また、本実施形態においては、ロボット用制御ケーブル６２０及び電源用制御ケーブル６３０を用いて信号が送られているが、これに限られるものではなく、無線で送信しても良い。なお、溶接現場における使用性の観点から、ティーチングを行うためのコントローラとその他の制御機能を持つコントローラの２つに分けることが好ましい。

［溶接電源］
溶接電源４００は、制御装置６００からの指令により、消耗電極（以下、「溶接ワイヤ」とも言う）２１１及びワークＷ_ｏに電力を供給することで、溶接ワイヤ２１１とワークＷ_ｏとの間にアークを発生させる。溶接電源４００からの電力は、パワーケーブル４１０を介して送給装置３００に送られ、送給装置３００からコンジットチューブ４２０を介して溶接トーチ２００に送られる。そして、図２に示すように、溶接トーチ２００先端のコンタクトチップを介して、溶接ワイヤ２１１に供給される。なお、溶接作業時の電流は、直流又は交流のいずれであっても良く、また、その波形は特に問わない。よって、電流は、矩形波や三角波などのパルスであっても良い。

また、溶接電源４００は、例えば、パワーケーブル４１０がプラス（＋）電極として溶接トーチ２００側に接続され、パワーケーブル４３０をマイナス（−）電極としてワークＷ_ｏに接続される。なお、これは逆極性で溶接を行う場合であり、正極性で溶接を行う場合は、プラス（＋）のパワーケーブルを介してワークＷ_ｏ側に接続され、マイナス（−）のパワーケーブルを介して、溶接トーチ２００側と接続されていれば良い。

［シールドガス供給源］
シールドガス供給源５００は、シールドガスが封入された容器及びバルブ等の付帯部材から構成される。シールドガス供給源５００から、シールドガスが、ガスチューブ５１０を介して送給装置３００へ送られる。送給装置３００に送られたシールドガスは、コンジットチューブ４２０を介して溶接トーチ２００に送られる。溶接トーチ２００に送られたシールドガスは、溶接トーチ２００内を流れ、ノズル２１０にガイドされて、溶接トーチ２００の先端側から噴出する。本実施形態で用いるシールドガスとしては、例えば、アルゴン（Ａｒ）や炭酸ガス（ＣＯ_２）又はこれらの混合ガスを用いることができる。

［送給装置］
送給装置３００は、溶接ワイヤ２１１を繰り出して溶接トーチ２００に送る。送給装置３００により送られる溶接ワイヤ２１１は、特に限定されず、ワークＷ_ｏの性質や溶接形態等によって選択され、例えば、ソリッドワイヤや、フラックス入りワイヤ（以下、「ＦＣＷ」とも言う）が使用される。また、溶接ワイヤ２１１の材質も問わず、例えば、軟鋼でも良いし、ステンレスやアルミニウム、チタンといった材質でも良い。さらに、溶接ワイヤ２１１の線径も特に問わないが、本実施形態において好ましい線径は、上限は１．６ｍｍであり、下限は０．９ｍｍである。

本実施形態に係るコンジットチューブ４２０は、チューブの外皮側にパワーケーブルとして機能するための導電路が形成され、チューブの内部に、溶接ワイヤ２１１を保護する保護管が配置され、シールドガスの流路が形成されている。ただし、コンジットチューブ４２０は、これに限られるものではなく、例えば、溶接トーチ２００に溶接ワイヤ２１１を送給するための保護管を中心にして、電力供給用ケーブルやシールドガス供給用のホースを束ねたものを用いることもできる。また、例えば、溶接ワイヤ２１１及びシールドガスを送るチューブと、パワーケーブルとを個別に設置することもできる。

［可搬型溶接ロボット］
可搬型溶接ロボット１００は、図２及び図３に示すように、ガイドレール１２０と、ガイドレール１２０上に設置され、該ガイドレール１２０に沿って移動するロボット本体１１０と、ロボット本体１１０に載置されたトーチ接続部１３０と、を備える。ロボット本体１１０は、主に、ガイドレール１２０上に設置される筐体部１１２と、この筐体部１１２に取り付けられた固定アーム部１１４と、この固定アーム部１１４に、矢印Ｒ_１方向に回転可能な状態で取り付けられた可動アーム部１１６と、から構成される。

トーチ接続部１３０は、溶接トーチ２００を溶接線方向、すなわち、Ｘ方向に可動する可動部であるクランク１７０を介して、可動アーム部１１６に取り付けられている。トーチ接続部１３０は、溶接トーチ２００を固定するトーチクランプ１３２及びトーチクランプ１３４を備えている。また、筐体部１１２には、溶接トーチ２００が装着される側とは反対側に、送給装置３００と溶接トーチ２００を繋ぐコンジットチューブ４２０を支えるケーブルクランプ１５０が設けられている。

また、本実施形態においては、ワークＷ_ｏと溶接ワイヤ２１１間に電圧を印加し、溶接ワイヤ２１１がワークＷ_ｏに接触したときに生じる電圧降下現象を利用して、ワークＷ_ｏ上の開先１０の表面等をセンシングする、タッチセンサを検知手段とする。検知手段は、本実施形態のタッチセンサに限られず、画像センサ、すなわち視覚センシング若しくはレーザーセンサ、すなわちレーザーセンシング等、又はこれら検知手段の組み合わせを用いても良いが、装置構成の簡便性から本実施形態のタッチセンサを用いることが好ましい。

ロボット本体１１０の筐体部１１２は、図２の矢印Ｘで示すように、紙面に対して垂直方向、すなわち、ロボット本体１１０がガイドレール１２０に沿って移動するＸ方向に駆動する、図示しないロボット駆動部を備える。また、筐体部１１２は、Ｘ方向に対し垂直となる開先１０の深さ方向に移動するＺ方向にも駆動可能である。また、固定アーム部１１４は、筐体部１１２に対して、スライド支持部１１３を介して、Ｘ方向に対し垂直となる開先１０の幅方向であるＹ方向へ駆動可能である。

さらに、溶接トーチ２００が取りつけられたトーチ接続部１３０は、クランク１７０が図３の矢印Ｒ_２に示すように回動することで、Ｘ方向において前後方向、すなわち溶接線方向に首振り駆動可能である。また、可動アーム部１１６は、矢印Ｒ_１に示すように、固定アーム部１１４に対して回転可能に取り付けられており、最適な角度に調整して固定することができる。

以上のように、ロボット本体１１０は、その先端部である溶接トーチ２００を３つの自由度で駆動可能である。ただし、ロボット本体１１０は、これに限られるものでなく、用途に応じて、任意の数の自由度で駆動可能としても良い。

以上のように構成されていることで、トーチ接続部１３０に取り付けられた溶接トーチ２００の先端部は、任意の方向に向けることができる。さらに、ロボット本体１１０は、ガイドレール１２０上を、図２においてＸ方向に駆動可能である。溶接トーチ２００は、Ｙ方向に往復移動しながら、ロボット本体１１０がＸ方向に移動することより、ウィービング溶接を行うことができる。また、クランク１７０による駆動により、例えば、前進角又は後退角を設ける等の施工状況に応じて、溶接トーチ２００を傾けることができる。さらに、クランク１７０の駆動により溶接トーチ２００をＸ方向に傾けることで、後述する多角形角型鋼管などのワークＷ_ｏの角部ＷＣとガイドレール１２０の曲線部１２２の曲率が異なる場合などで生じるトーチ角度の変化、すなわち前進角又は後退角を補正することができる。

ガイドレール１２０の下方には、例えば磁石などの取付け部材１４０が設けられおり、ガイドレール１２０は、取付け部材１４０によりワークＷ_ｏに対して着脱が容易に構成されている。可搬型溶接ロボット１００をワークＷ_ｏにセットする場合、オペレータは可搬型溶接ロボット１００の両側把手１６０を掴むことにより、可搬型溶接ロボット１００をワークＷ_ｏ上に容易にセットすることができる。

＜トーチ角度の制御方法＞
次に、ガイドレール上を走行する可搬型溶接ロボットにより、多角形角型鋼管を溶接する場合のトーチ角度の制御方法に関する具体例について説明する。図４は、図３に示す可搬型溶接ロボット１００が多角形角型鋼管に取付けられた場合の斜視図である。図４に示すように、ガイドレール１２０は、ワークＷ_ｏである多角形角型鋼管に対し、鋼管外面を周方向に沿って取り付けられている。この場合、ガイドレール１２０は、取付け部材１４０を介して鋼管外面を一周するように設けられており、直線部１２１と曲線部１２２を有する形状となっている。また、可搬型溶接ロボット１００は、ガイドレール１２０上において、溶接トーチ２００を下方に向けた状態で取付けられている。
また、図５は、図４を真上から見たときの多角形角型鋼管Ｗ_ｏの１／４角部の領域における、ガイドレール１２０との位置関係を説明する図である。

図４及び図５に示すガイドレール１２０においては、直線部１２１、曲線部１２２、及び直線部１２１と曲線部１２２でガイドルートが変わる境界点１２８をそれぞれ有している。また、多角形角型鋼管Ｗ_ｏにおいては、直線部ＷＬ、角部（曲線部）ＷＣ、及び直線部ＷＬと角部ＷＣとの境界点ＷＢをそれぞれ有している。

本具体例では、ガイドレール１２０における曲線部１２２の曲率半径ＲＡは、多角形角型鋼管Ｗ_ｏにおける角部ＷＣの曲率半径ＲＢより大きく、多角形角型鋼管Ｗ_ｏの角部ＷＣとガイドレール１２０の曲線部１２２は同心円上にない。なお、ガイドレール１２０における曲線部１２２の曲率半径ＲＡと、多角形角型鋼管Ｗ_ｏにおける角部ＷＣの曲率半径ＲＢは、それぞれ外周及び内周で異なるが、トータルの溶着量が同じとなれば良いので、本具体例では、外周と内周の平均値とする。

図５で示すように、ガイドレール１２０における曲線部１２２の曲率半径ＲＡは、曲線部１２２の曲率中心Ｏ_Ａとガイドレール１２０のレール中心Ｒ_ｃとの距離とし、多角形角型鋼管Ｗ_ｏにおける角部ＷＣの曲率半径ＲＢは、角部ＷＣの曲率中心Ｏ_Ｂと多角形角型鋼管Ｗ_ｏの板厚中心Ｗ_ｃとの距離とする。

ガイドレール１２０の曲線部１２２の曲率半径ＲＡと、多角形角型鋼管Ｗ_ｏの角部ＷＣの曲率半径ＲＢが異なり（本具体例では、ＲＡ＞ＲＢ）、かつ同心円上にないことにより、多角形角型鋼管Ｗ_ｏの溶接領域は、可搬型溶接ロボット１００がガイドレール１２０の直線部１２１にあり、かつ溶接トーチ２００が多角形角型鋼管Ｗ_ｏの直線部ＷＬにある第１領域Ｉと、可搬型溶接ロボット１００がガイドレール１２０の曲線部１２２にあり、かつ溶接トーチ２００が多角形角型鋼管Ｗ_ｏの直線部ＷＬにある第２領域ＩＩと、可搬型溶接ロボット１００がガイドレール１２０の曲線部１２２にあり、かつ溶接トーチ２００が多角形角型鋼管Ｗ_ｏの角部ＷＣにある第３領域ＩＩＩと、に分けられる。

可搬型溶接ロボット１００は、制御装置６００の動作信号に基づいて、ガイドレール１２０に沿って走行しながら多角形角型鋼管Ｗ_ｏを溶接する。ガイドレール１２０は、直線部１２１、曲線部１２２及び境界点１２８をそれぞれ有しているが、溶接部の全長に亘って略一定の溶接品質を維持するためには、可搬型溶接ロボット１００がガイドレール１２０上のいずれの位置にあっても、溶接トーチ２００のトーチ角度が略一定であることが好ましい。ガイドレール１２０上のいずれの位置とは、例えば、直線部１２１、曲線部１２２及び境界点１２８が挙げられ、第１領域Ｉにおけるトーチ角度は、多角形角型鋼管Ｗ_ｏに対して垂直となるが、第２領域ＩＩ及び第３領域ＩＩＩでは、溶接トーチ２００が多角形角型鋼管Ｗ_ｏに対して垂直とならない場合が存在する。トーチ角度は、第１領域Ｉにおける多角形角型鋼管Ｗ_ｏの直線部ＷＬにおけるトーチ角度を基準として、略一定のトーチ角度に制御することが好ましい。

ここで、トーチ角度が略一定とは、実用的に制御可能な角度範囲内であり、かつ溶接品質に及ぼす影響が問題とならない程度の角度誤差を許容することを意味する。具体的に本実施形態における角度誤差としては、±１０°以内が好ましく、±５°以内がより好ましく、実質的に０°であることが最も好ましい。

具体的には、図５において、多角形角型鋼管Ｗ_ｏの直線部ＷＬに対して、例えば溶接トーチ２００が直角、すなわち、トーチ角度が０°の状態で、可搬型溶接ロボット１００がガイドレール１２０の直線部１２１上を、図の右下から上方に反時計方向に移動するとした場合、可搬型溶接ロボット１００は、溶接トーチ２００が多角形角型鋼管Ｗ_ｏの角部ＷＣに達するより早く、ガイドレール１２０上の曲線部１２２に到達して、第１領域Ｉから抜け出す。

すなわち、可搬型溶接ロボット１００の溶接トーチ２００が多角形角型鋼管Ｗ_ｏにおける直線部ＷＬ上に位置しているにも関わらず、ロボット本体１１０がガイドレール１２０の曲線部１２２に位置する第２領域ＩＩに入ることにより、溶接トーチ２００が傾き、トーチ角度がより前進角又はより後退角になることで、トーチ角度が変化する。トーチ角度の変化は、溶接品質に影響するおそれがあるため、トーチ角度を略一定に制御する必要がある。

このため、制御装置６００のトーチ位置判定部６０５が、トーチ位置情報に基づいてトーチ位置を判定し（トーチ位置判定ステップ）、あらかじめ制御装置６００に入力されたガイドレール１２０と多角形角型鋼管Ｗ_ｏのサイズ、形状などの情報に基づいて、トーチ角度のズレ量あるトーチ角補正量θ_Ｔを算出する（トーチ角度算出ステップ）。そして、算出されたトーチ角度のズレ量は、トーチ角度の補正値として制御装置６００に入力され、可動部であるクランク１７０が図３の矢印Ｒ_２に示すように回動することで、トーチ角度のズレ分を補正する（トーチ角度制御ステップ）。

なお、トーチ位置判定のためにトーチ位置判定部６０５に入力される位置情報の取得は、レーザーセンサ等のセンシング機能を使用して多角形角型鋼管Ｗ_ｏのサイズを制御装置６００に認識させ、レールサイズに関しては手動で制御装置６００に入力する方法でも良いし、データ保持部６０１にあらかじめ記憶されている教示点位置を位置情報として取得するようにしも良い。

作業現場における多角形角型鋼管Ｗ_ｏとガイドレール１２０の実際の相対位置は、多角形角型鋼管Ｗ_ｏ及びガイドレール１２０の製作誤差や、多角形角型鋼管Ｗ_ｏに対するガイドレール１２０の取り付け誤差などにより、ズレが生じる場合がある。このため、トーチ位置判定部６０５は、このズレ分を考慮して判定することが好ましい。なお、ワークＷ_ｏ及びガイドレール１２０の位置情報をセンシング機能により取得する場合は、ズレ分による影響が排除されるため好ましい。なお、センシング機能は特に問わず、タッチセンシング、レーザーセンシング、視覚センシングのうち、少なくとも一つのセンシング方法を用いて、あるいは該センシング方法を複合して、トーチ位置を判定することが好ましい。

トーチ角度算出部６０６は、ワーク情報、ガイドレール情報、並びにワークＷ_ｏ及びガイドレール１２０の位置情報に基づいてトーチ角度を算出する。これらの情報は、センシング等で得た情報であってもよく、また、あらかじめデータ保持部６０１に記憶されている各情報の数値データであっても良い。

＜トーチ角度の算出方法＞
次に、トーチ角度の算出方法について、図５〜図８を参照して詳細に説明する。

ここでは、ガイドレール１２０として、例えばＲＡ＝２６１ｍｍのガイドレール１２０を採用し、多角形角型鋼管Ｗ_ｏとして、ＢＣＲの多角形角型鋼管を採用した例について説明する。なお、多角形角型鋼管Ｗ_ｏにはＢＣＲ及びＢＣＰがあるが、いずれの多角形角型鋼管Ｗ_ｏでも、板厚に対する曲率半径は規格で決められている。

図６は、ガイドレール１２０（レール）及び多角形角型鋼管Ｗ_ｏ（コラム）の１／４角部の領域を示す線図であり、それぞれガイドレール１２０の中心線Ｒ_ｃ、及び多角形角型鋼管Ｗ_ｏの中心線Ｗ_ｃを示す。図６に示すように、ガイドレール１２０の四分円の曲率中心をＯ_Ａ、曲率半径をＲＡ、多角形角型鋼管Ｗ_ｏの角部の四分円の曲率中心をＯ_Ｂ、曲率半径をＲＢとし、曲率中心Ｏ_ＢのＸ座標をｄ１、曲率中心Ｏ_ＢのＹ座標をｄ２とする。また、可搬型溶接ロボット１００がガイドレール１２０上の点Ａに位置するものとし、曲率中心Ｏ_Ａ及び点Ａを結ぶ線分ＬＡとＸ軸との成す角度をθとし、曲率中心Ｏ_Ｂ及び点Ａを結ぶ線分ＬＢとＸ軸との成す角度をθ_１で表す。なお、ガイドレール１２０の直線部１２１と多角形角型鋼管Ｗ_ｏの直線部ＷＬとが、図５に示すような平行直線部である、図６において不図示の第２象限及び第４象限については、トーチ角度は０°で変化しないことから、本説明の対象外である。

可搬型溶接ロボット１００が、図５における境界点１２８に相当するＸ軸上の点Ａ_０から反時計方向に移動すると仮定した場合、線分ＬＡが、多角形角型鋼管Ｗ_ｏの直線部ＷＬと角部ＷＣとの境界点Ｂ_０を通過するまでの区間、すなわち第２領域ＩＩでは、錯角の関係からトーチ角補正量θ_Ｔ＝θとなり、線分ＬＡが、点Ｂ_０と点Ｂ_１との間、すなわち第３領域ＩＩＩでは、トーチ角補正量θ_Ｔ＝θ−θ_１で表され、線分ＬＡが、角部ＷＣと直線部ＷＬとの境界点Ｂ_１を通過後、Ｙ軸と一致するまでの間、すなわち第２領域ＩＩのトーチ角補正量θ_Ｔ＝９０°−θで表される。

第２領域ＩＩにおけるトーチ角補正量θ_Ｔは、線分ＬＡとＸ軸の成す角度をθが既知であれば容易に求められるので、以下では、第３領域ＩＩＩである、線分ＬＡが点Ｂ_０と点Ｂ_１との間、すなわち、０≦θ_１＜９０°におけるトーチ角補正量θ_Ｔについて詳述する。

第３領域ＩＩＩでは、トーチ角補正量θ_Ｔ＝θ−θ_１であるので、ｔａｎθ_Ｔ＝ｔａｎ（θ−θ_１）＝（ｔａｎθ−ｔａｎθ_１）／（１＋ｔａｎθ×ｔａｎθ_１）と変換できる。したがって、式（１）のようになる。
θ_Ｔ＝ｔａｎ^−１（ｔａｎθ−ｔａｎθ_１）／（１＋ｔａｎθ×ｔａｎθ_１）・・・（１）

ここで、点ＡのＸＹ座標は、（ＲＡｃｏｓθ，ＲＡｓｉｎθ）であるので、式（２）のようになる。
ｔａｎθ_１＝（ＲＡｓｉｎθ−ｄ２）／（ＲＡｃｏｓθ−ｄ１）・・・（２）

式（２）を式（１）に代入すると、式（３）のようになる。
θ_Ｔ＝ｔａｎ−１（ｔａｎθ−（（ＲＡｓｉｎθ−ｄ２）／（ＲＡｃｏｓθ−ｄ１））／（１＋ｔａｎθ×（（ＲＡｓｉｎθ−ｄ２）／（ＲＡｃｏｓθ−ｄ１）））・・・（３）
なお、式（３）は、０≦θ_１＜９０°の範囲でのみ成立することに注意を要する。

ここで、ガイドレール１２０の半径ＲＡ＝２６１ｍｍ、多角形角型鋼管Ｗ_ｏの角部ＷＣの半径ＲＢ＝６２．５ｍｍ、ｄ１＝４０ｍｍ、ｄ２＝４０ｍｍを、それぞれ式（３）に代入して計算すると、角度θとトーチ角補正量θ_Ｔの関係は、図７に示すように求められる。

さらに、線分ＬＡとＸ軸の成す角度θと、可搬型溶接ロボット１００のガイドレール１２０上の点Ａ_０からの移動距離Ｄとの間には、「Ｄ＝θ（ｒａｄ）×ＲＡ」の関係が成立するので、線分ＬＡとＸ軸の成す角度θは、点Ａ_０からの移動距離Ｄ（ｍｍ）に換算可能であり、移動距離Ｄ（ｍｍ）とトーチ角補正量θ_Ｔの関係は、図８に示されるようになる。

したがって、図７及び図８に示すように、０°≦θ＜４５°及び０ｍｍ≦Ｄ＜２０５ｍｍの範囲では、トーチ角補正量θ_Ｔ分だけ、トーチ角度を前進角側に補正し、４５°≦θ＜９０°及び２０５ｍｍ≦Ｄ＜４１０ｍｍの範囲では、トーチ角補正量θ_Ｔ分だけ、トーチ角度を後進角側に補正することで、トーチ角度が一定角度に維持される。なお、θ＝９°、すなわちＤ＝４１ｍｍの位置、及び、θ＝８１°、すなわちＤ＝３６９ｍｍの位置は、図５に示す直線部ＷＬと角部ＷＣとの境界点ＷＢに相当する。

これにより、ワークＷ_ｏの角部ＷＣとガイドレール１２０の曲線部１２２が同心円上になく、かつワークＷ_ｏの角部ＷＣとガイドレール１２０の曲線部１２２の曲率差が大きい場合においても、溶接部の全周に亘って略一定のトーチ角度で溶接することができ、良好なビード外観を確保できる。

（他の溶接条件）
溶接部の全長に亘って略一定の溶接品質を維持するためには、上記のトーチ角度を含めて、その他の溶接条件も略一定であることが好ましい。
他の溶接条件は、可搬型溶接ロボット１００が、多角形角型鋼管Ｗ_ｏの溶接開始前に、ガイドレール１２０に沿って移動するロボット本体１１０を用いて、溶接時の溶接条件を取得することもできる。すなわち、制御装置６００の動作信号に基づいて、ロボット本体１１０を駆動し、タッチセンサによって開先形状の自動センシングを行い、開先条件算出部６０２が開先形状情報を算出し、更に該開先形状情報及びデータ保持部６０１が有するティーチングデータに基づいて、溶接条件算出部６０３が溶接条件を算出する。
開先形状情報としては、例えば、開先形状、板厚及び始終端等であり、溶接条件としては、例えば、溶接電流、アーク電圧、チップ−母材間距離及び溶接速度などである。なお、開先形状の自動センシングを行わず、あらかじめガイドレール上の教示点位置ごとに設定した溶接条件のティーチングデータに基づいて、溶接を行っても良い。

また、データ保持部６０１にあらかじめ記憶されているガイドレール上の教示点位置からトーチ位置情報を取得することもできる。トーチ位置情報とは、例えば、ガイドレールの直線部、曲線部、境界点、トーチ角度などが挙げられる。なお、これらの情報は、画像センサ若しくはレーザーセンサ等、又はこれら検知手段の組み合わせた検知手段により取得するようにしても良い。

例えば、溶接部の全長に亘って溶着量を略一定にするため、溶接条件算出部６０３で算出される可搬型溶接ロボット１００のロボット速度は、ガイドレール１２０の直線部１２１でのロボット速度より、曲線部１２２でのロボット速度が速くなるように制御する。基本的に、ロボット速度は、教示点を基準に変化し、教示点間の速度は、例えば、曲線状、直線状、又は階段状に変化させるのが良い。なお、可搬型溶接ロボット１００のロボット速度とは、具体的には、ガイドレール１２０上のＸ方向における可搬型溶接ロボット１００の走行速度を示す。

すなわち、第２領域ＩＩ及び第３領域ＩＩＩであるガイドレール１２０の曲線部１２２でのロボット速度Ｖ_ｏは、ガイドレール１２０の曲線部１２２の曲率半径ＲＡと、多角形角型鋼管Ｗ_ｏの角部ＷＣの曲率半径ＲＢの比ＲＡ／ＲＢと、直線部１２１で設定された設定ロボット速度Ｖ_ｃの積Ｖ_ｏ＝Ｖ_ｃ×（ＲＡ／ＲＢ）として求められる。速度制御部６０４は、溶接条件算出部６０３で算出されたロボット速度に基づいて、可搬型溶接ロボット１００のロボット速度を制御する。

また、第２領域ＩＩ及び第３領域ＩＩＩにおいては、多角形角型鋼管Ｗ_ｏの第１領域Ｉにおける入熱量に対して入熱量が変化する。このため、第１領域Ｉにおける入熱量に対して、第２領域ＩＩ及び第３領域ＩＩＩの入熱量を、それぞれ±２０％の範囲となるよう溶接条件を制御する。これにより、多角形角型鋼管Ｗ_ｏにおける直線部ＷＬ、及び角部ＷＣにおける入熱量が略一定に制御されて、略一定の溶接条件が保持されるため、多角形角型鋼管Ｗ_ｏの直線部ＷＬと角部ＷＣの継手外観が同一形状となる。なお、ここで言う溶接条件とは、例えば、ロボット速度や溶接電流、溶接電圧、突出し長さが挙げられ、これらから選択される一つ以上の条件となる。

なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。

例えば、上記実施形態においては、タッチセンサを用いたセンシングを実施したが、その他レーザーセンサ、視覚センサ等、又はその組み合わせによりセンシングを行っても良い。

また、上記実施形態においては、溶接条件の設定に供するデータは、自動センシングによって自動設定する構成としたが、ティーチング等によって、あらかじめ制御装置６００に入力しても良い。

また、多角形角型鋼管Ｗ_ｏ及びガイドレール１２０の形状はＣＡＤデータから、ＸＹ座標系に変換してもよく、センシングをもとにＸＹ座標系に変換しても良い。また、データ保持部６０１に、あらかじめ多角形角型鋼管Ｗ_ｏ及びガイドレール１２０の形状情報を入力し、その形状情報をもとに、ＸＹ座標系に変換しても良い。

また、上記実施形態においては、ガイドレール１２０の曲線部１２２の曲率半径ＲＡは、多角形角型鋼管Ｗ_ｏの角部ＷＣの曲率半径ＲＢより大きい、すなわち、ＲＡ＞ＲＢの場合として説明したが、ガイドレール１２０の曲線部１２２の曲率半径ＲＡが、多角形角型鋼管Ｗ_ｏの角部ＷＣの曲率半径ＲＢより小さい、すなわち、ＲＡ＜ＲＢの場合にも、同様に本発明を適用することができる。

以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。

（１） 角部を有するワークに対してガイドレールを設置し、前記ガイドレール上を移動して前記ワークをアーク溶接する可搬型溶接ロボットと、前記可搬型溶接ロボットを制御する溶接制御装置と、を有する溶接システムを用いた可搬型溶接ロボットの制御方法であって、
前記可搬型溶接ロボットは、溶接トーチ及び前記溶接トーチを溶接線方向に可動する可動部を有し、
前記溶接制御装置は、前記ワーク上のトーチ位置を判定するトーチ位置判定部と、前記トーチ位置におけるトーチ角度を算出するトーチ角度算出部とを有し、
前記トーチ位置判定部によって前記ワーク上のトーチ位置を判定するステップと、
前記トーチ角度算出部によって前記トーチ位置におけるトーチ角度を算出するステップと、
算出された前記トーチ角度に基づき、前記可動部によって前記トーチ角度を制御するステップと、
を備えることを特徴とする可搬型溶接ロボットの制御方法。
この構成によれば、ワークの角部とガイドレールの曲線部が同心円上になく、かつワークの角部とガイドレールの曲線部の曲率差が大きい場合においても、トーチ角度を略一定の角度に制御して良好なビード外観を確保できる。

（２） 前記トーチ位置判定部は、タッチセンシング、レーザーセンシング、視覚センシングのうち、少なくとも一つのセンシング手段により前記トーチ位置を判定する、又は、あらかじめ定めた教示点位置によって前記トーチ位置を判定することを特徴とする（１）に記載の可搬型溶接ロボットの制御方法。
この構成によれば、センシング機能によりトーチ位置を自動で判定できる。また、データ保持部に保持したティーチングデータからトーチ位置を判定できる。

（３） 前記トーチ角度算出部は、ワーク情報、ガイドレール情報、及び前記ワークと前記ガイドレールの位置情報に基づいて前記トーチ角度を算出することを特徴とする（１）又は（２）に記載の可搬型溶接ロボットの制御方法。
この構成によれば、ガイドレールの曲線部で発生するトーチ角度の変化を算出することができ、トーチ角度を制御することで、ワーク上の直線部、角部、及び角部と直線部の境界位置でのビード外観を良好にすることができる。

（４） 前記溶接制御装置は、溶接条件算出部を含み、
前記トーチ位置において、前記トーチ角度の制御を行うとともに、溶接条件の制御を行うことを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１つに記載の可搬型溶接ロボットの制御方法。
この構成によれば、各溶接位置に応じた最適な溶接条件で溶接することができる。

（５） 前記溶接条件の制御は、溶接電流、アーク電圧、チップ−母材間距離及びロボット移動速度のうち少なくとも一つの条件を制御することを特徴とする（４）に記載の可搬型溶接ロボットの制御方法。
この構成によれば、各溶接位置に応じて、最適な溶接条件を選択して溶接することができる。

（６） 前記可動部は、前記ワークの直線部における前記トーチ角度を基準として、前記ワークの直線部及び角部における前記トーチ角度が略一定となるように、前記トーチ角度を制御することを特徴とする（１）〜（５）のいずれか１つに記載の可搬型溶接ロボットの制御方法。
この構成によれば、ワークの角部とガイドレールの曲線部が同心円上になく、かつワークの角部とガイドレールの曲線部の曲率差が大きい場合においても、トーチ角度が略一定に維持されて良好なビード外観を確保できる。

（７） 前記トーチ角度算出部は、前記トーチ位置における、前記ワークの角部における曲率半径値と、前記ガイドレールの曲線部における曲率半径値に基づいて、前記トーチ角度を算出することを特徴とする（３）に記載の可搬型溶接ロボットの制御方法。
この構成によれば、各溶接位置におけるトーチ角度のズレ角度を正確に算出することができる。

（８） 前記ワークの直線部における入熱量に対する、前記角部の入熱量並びに前記直線部及び前記角部の境界領域の入熱量が、それぞれ±２０％の範囲となるよう前記溶接条件の制御を行うことを特徴とする（４）又は（５）に記載の可搬型溶接ロボットの制御方法。
この構成によれば、ワークの角部とガイドレールの曲線部が同心円上になく、かつワークの角部とガイドレールの曲線部の曲率差が大きい場合においても、入熱量を制御することで良好なビード外観を確保できる。

（９） 角部を有するワークに対してガイドレールを設置し、前記ガイドレール上を移動して前記ワークをアーク溶接する可搬型溶接ロボットを制御するための溶接制御装置であって、
前記ワーク上のトーチ位置を判定するトーチ位置判定部と、前記トーチ位置におけるトーチ角度を算出するトーチ角度算出部とを有し、
前記トーチ位置判定部は、前記ワーク上のトーチ位置を判定し、
前記トーチ角度算出部は、前記トーチ位置におけるトーチ角度を算出し、
算出された前記トーチ角度に基づき、前記トーチ角度を制御することを特徴とする溶接制御装置。
この構成によれば、ワークの角部とガイドレールの曲線部が同心円上になく、かつワークの角部とガイドレールの曲線部の曲率差が大きい領域においても、トーチ角度を略一定に維持して良好なビード外観を確保できる。

（１０） 角部を有するワークに対してガイドレールを設置し、前記ガイドレール上を移動して前記ワークをアーク溶接する、（９）に記載の溶接制御装置によって制御される可搬型溶接ロボットであって、
溶接トーチ及び前記溶接トーチを溶接線方向に可動する可動部を備え、
前記トーチ角度算出部によって算出された前記トーチ角度に基づき、前記可動部が前記トーチ角度を制御することを特徴とする可搬型溶接ロボット。
この構成によれば、各溶接位置におけるトーチ角度の角度ズレを可動部で補正して、略一定のトーチ角度で溶接することができる。

（１１） 角部を有するワークに対してガイドレールを設置し、前記ガイドレール上を移動して前記ワークをアーク溶接する可搬型溶接ロボットと、前記可搬型溶接ロボットを制御する溶接制御装置と、を有する溶接システムであって、
前記可搬型溶接ロボットは、溶接トーチ及び前記溶接トーチを溶接線方向に可動する可動部を有し、
前記溶接制御装置は、前記ワーク上のトーチ位置を判定するトーチ位置判定部と、前記トーチ位置におけるトーチ角度を算出するトーチ角度算出部とを有し、
前記トーチ位置判定部は、前記ワーク上のトーチ位置を判定し、
前記トーチ角度算出部は、前記トーチ位置におけるトーチ角度を算出し、
算出された前記トーチ角度に基づき、前記可動部によって前記トーチ角度を制御することを特徴とする溶接システム。
この構成によれば、各溶接位置におけるトーチ角度の角度ズレをトーチ角度算出部で算出し、可動部でトーチ角度を制御して角度ズレを補正することにより、略一定のトーチ角度で溶接することができる。

（１２） 多角形角型鋼管に対してガイドレールを設置し、前記ガイドレール上を移動して前記多角形角型鋼管をアーク溶接する可搬型溶接ロボットと、前記可搬型溶接ロボットを制御する溶接制御装置と、を有する溶接システムを用いた可搬型溶接ロボットの制御方法であって、
前記可搬型溶接ロボットは、溶接トーチ及び前記溶接トーチを溶接線方向に可動する可動部を有し、
前記溶接制御装置は、前記多角形角型鋼管上のトーチ位置を判定するトーチ位置判定部と、前記トーチ位置におけるトーチ角度を算出するトーチ角度算出部とを有し、
前記トーチ位置判定部によって前記多角形角型鋼管上のトーチ位置を判定するステップと、
前記トーチ角度算出部によって前記トーチ位置におけるトーチ角度を算出するステップと、
算出された前記トーチ角度に基づき、前記可動部によって前記トーチ角度を制御するステップと、
を備えることを特徴とする可搬型溶接ロボットの制御方法。
この構成によれば、ガイドレール上に設置した可搬型溶接ロボットにより、多角形角型鋼管の溶接部の全周を略一定のトーチ角度で溶接することができ、良好なビード外観を確保できる。

５０ 溶接システム
１００ 可搬型溶接ロボット
１２０ ガイドレール
１２１ （ガイドレールの）直線部
１２２ （ガイドレールの）曲線部
１２８ （ガイドレールの）境界点
１７０ クランク（可動部）
２００ 溶接トーチ
３００ 送給装置
４００ 溶接電源
５００ シールドガス供給源
６００ 制御装置（溶接制御装置）
６０３ 溶接条件算出部
６０５ トーチ位置判定部
６０６ トーチ角度算出部
ｄ１ 曲率中心Ｏ_ＢのＸ座標
ｄ２ 曲率中心Ｏ_ＢのＹ座標
ＬＡ 曲率中心Ｏ_Ａと点Ａを結ぶ線分
ＬＢ 曲率中心Ｏ_Ｂと点Ａを結ぶ線分
Ｏ_Ａ （ガイドレールの）曲線部の曲率中心
Ｏ_Ｂ （ワークの）角部の曲率中心
ＲＡ ガイドレールの曲線部における曲率半径
ＲＢ ワークの角部における曲率半径
Ｗ_ｏ ワーク（多角形角型鋼管）
ＷＬ （ワークの）直線部
ＷＣ （ワークの）角部（曲線部）
ＷＢ （ワークの）境界点
Ｉ 第１領域
ＩＩ 第２領域
ＩＩＩ 第３領域
θ 線分ＬＡとＸ軸の成す角度
θ_１ 線分ＬＢとＸ軸の成す角度
θ_Ｔ トーチ角補正量

Claims (12)

1. 角部を有するワークに対してガイドレールを設置し、前記ガイドレール上を移動して前記ワークをアーク溶接する可搬型溶接ロボットと、前記可搬型溶接ロボットを制御する溶接制御装置と、を有する溶接システムを用いた可搬型溶接ロボットの制御方法であって、
   前記可搬型溶接ロボットは、溶接トーチ及び前記溶接トーチを溶接線方向に可動する可動部を有し、
   前記溶接制御装置は、前記ワーク上のトーチ位置を判定するトーチ位置判定部と、前記トーチ位置におけるトーチ角度を算出するトーチ角度算出部とを有し、
   前記トーチ位置判定部によって前記ワーク上のトーチ位置を判定するステップと、
   前記トーチ角度算出部によって前記トーチ位置におけるトーチ角度を算出するステップと、
   算出された前記トーチ角度に基づき、前記可動部によって前記トーチ角度を制御するステップと、
   を備えることを特徴とする可搬型溶接ロボットの制御方法。
2. 前記トーチ位置判定部は、タッチセンシング、レーザーセンシング、視覚センシングのうち、少なくとも一つのセンシング手段により前記トーチ位置を判定する、又は、あらかじめ定めた教示点位置によって前記トーチ位置を判定することを特徴とする請求項１に記載の可搬型溶接ロボットの制御方法。
3. 前記トーチ角度算出部は、ワーク情報、ガイドレール情報、及び前記ワークと前記ガイドレールの位置情報に基づいて前記トーチ角度を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の可搬型溶接ロボットの制御方法。
4. 前記溶接制御装置は、溶接条件算出部を含み、
   前記トーチ位置において、前記トーチ角度の制御を行うとともに、溶接条件の制御を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の可搬型溶接ロボットの制御方法。
5. 前記溶接条件の制御は、溶接電流、アーク電圧、チップ−母材間距離及びロボット移動速度のうち少なくとも一つの条件を制御することを特徴とする請求項４に記載の可搬型溶接ロボットの制御方法。
6. 前記可動部は、前記ワークの直線部における前記トーチ角度を基準として、前記ワークの直線部及び角部における前記トーチ角度が略一定となるように、前記トーチ角度を制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の可搬型溶接ロボットの制御方法。
7. 前記トーチ角度算出部は、前記トーチ位置における、前記ワークの角部における曲率半径値と、前記ガイドレールの曲線部における曲率半径値に基づいて、前記トーチ角度を算出することを特徴とする請求項３に記載の可搬型溶接ロボットの制御方法。
8. 前記ワークの直線部における入熱量に対する、前記角部の入熱量並びに前記直線部及び前記角部の境界領域の入熱量が、それぞれ±２０％の範囲となるよう前記溶接条件の制御を行うことを特徴とする請求項４又は５に記載の可搬型溶接ロボットの制御方法。
9. 角部を有するワークに対してガイドレールを設置し、前記ガイドレール上を移動して前記ワークをアーク溶接する可搬型溶接ロボットを制御するための溶接制御装置であって、
   前記ワーク上のトーチ位置を判定するトーチ位置判定部と、前記トーチ位置におけるトーチ角度を算出するトーチ角度算出部とを有し、
   前記トーチ位置判定部は、前記ワーク上のトーチ位置を判定し、
   前記トーチ角度算出部は、前記トーチ位置におけるトーチ角度を算出し、
   算出された前記トーチ角度に基づき、前記トーチ角度を制御することを特徴とする溶接制御装置。
10. 角部を有するワークに対してガイドレールを設置し、前記ガイドレール上を移動して前記ワークをアーク溶接する、請求項９に記載の溶接制御装置によって制御される可搬型溶接ロボットであって、
    溶接トーチ及び前記溶接トーチを溶接線方向に可動する可動部を備え、
    前記トーチ角度算出部によって算出された前記トーチ角度に基づき、前記可動部が前記トーチ角度を制御することを特徴とする可搬型溶接ロボット。
11. 角部を有するワークに対してガイドレールを設置し、前記ガイドレール上を移動して前記ワークをアーク溶接する可搬型溶接ロボットと、前記可搬型溶接ロボットを制御する溶接制御装置と、を有する溶接システムであって、
    前記可搬型溶接ロボットは、溶接トーチ及び前記溶接トーチを溶接線方向に可動する可動部を有し、
    前記溶接制御装置は、前記ワーク上のトーチ位置を判定するトーチ位置判定部と、前記トーチ位置におけるトーチ角度を算出するトーチ角度算出部とを有し、
    前記トーチ位置判定部は、前記ワーク上のトーチ位置を判定し、
    前記トーチ角度算出部は、前記トーチ位置におけるトーチ角度を算出し、
    算出された前記トーチ角度に基づき、前記可動部によって前記トーチ角度を制御することを特徴とする溶接システム。
12. 多角形角型鋼管に対してガイドレールを設置し、前記ガイドレール上を移動して前記多角形角型鋼管をアーク溶接する可搬型溶接ロボットと、前記可搬型溶接ロボットを制御する溶接制御装置と、を有する溶接システムを用いた可搬型溶接ロボットの制御方法であって、
    前記可搬型溶接ロボットは、溶接トーチ及び前記溶接トーチを溶接線方向に可動する可動部を有し、
    前記溶接制御装置は、前記多角形角型鋼管上のトーチ位置を判定するトーチ位置判定部と、前記トーチ位置におけるトーチ角度を算出するトーチ角度算出部とを有し、
    前記トーチ位置判定部によって前記多角形角型鋼管上のトーチ位置を判定するステップと、
    前記トーチ角度算出部によって前記トーチ位置におけるトーチ角度を算出するステップと、
    算出された前記トーチ角度に基づき、前記可動部によって前記トーチ角度を制御するステップと、
    を備えることを特徴とする可搬型溶接ロボットの制御方法。

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