JP2024098314A - Welding system - Google Patents

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Abstract

To provide a welding system capable of maintaining constant welding quality over the whole length of a welding part of steel pipe.SOLUTION: In a welding system which controls a welding robot 1, when a tip of a welding torch 13 moves between an initiation position Pc2 of a curve part 8a of a steel pipe 8 and a steel pipe middle position which is the middle position between the initiation position Pc2 and a completion position Pc3 of the curve part 8a of the steel pipe 8, a control part controls a target position changing part so that a welding torch 13 moves at a first torch separation speed in such a direction that the welding torch is separated from the steel pipe 8, and the first torch separation speed is characterized in becoming small as a tip of the welding torch 13 comes close to the steel pipe middle position.SELECTED DRAWING: Figure 8

Description

本発明は、溶接システムに関する。 The present invention relates to a welding system.

高層ビルなどの大型建築物には、角形の鋼管を溶接により継ぎ足して形成された鋼管柱が用いられている。特許文献1では、鋼管の溶接を、鋼管に取付けられたガイドレールに沿って走行する溶接ロボットによって行う際、溶接トーチの位置を判定し、判定された溶接トーチの位置における溶接トーチの角度を算出し、算出された溶接トーチの角度に基づき溶接トーチの角度を制御する技術が開示されている。 Large buildings such as high-rise buildings use steel pipe columns formed by welding together rectangular steel pipes. Patent Document 1 discloses a technology for determining the position of a welding torch when welding steel pipes using a welding robot that travels along a guide rail attached to the steel pipes, calculating the welding torch angle at the determined welding torch position, and controlling the welding torch angle based on the calculated welding torch angle.

特開2022-1371号公報JP 2022-1371 A

溶接部の全長に亘って一定の溶接品質を維持するためには、溶接部のいずれの部位においても溶接条件を一定とすることが好ましい。角形の鋼管を溶接する際は、特に鋼管の角部にある曲線部において、溶接条件を鋼管の直線部と同じにすることが好ましい。
多くの場合、鋼管の曲線部の曲率中心と、ガイドレールの曲線部の曲率中心とは異なる。この場合、曲線部における、鋼管とガイドレールとの間の距離が周方向に一定とはならない。このため、溶接ロボットによって溶接トーチの位置及び角度を適宜制御することで、鋼管の曲線部の溶接条件を鋼管の直線部と同じにすることが好ましい。
In order to maintain a constant weld quality over the entire length of the weld, it is preferable to keep the welding conditions constant throughout the weld. When welding a rectangular steel pipe, it is preferable to keep the welding conditions at the curved section at the corner of the steel pipe the same as those at the straight section of the steel pipe.
In many cases, the center of curvature of the curved portion of the steel pipe is different from the center of curvature of the curved portion of the guide rail. In this case, the distance between the steel pipe and the guide rail at the curved portion is not constant in the circumferential direction. For this reason, it is preferable to make the welding conditions of the curved portion of the steel pipe the same as those of the straight portion of the steel pipe by appropriately controlling the position and angle of the welding torch using a welding robot.

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、鋼管の溶接部の全長に亘って一定の溶接品質を維持することができる溶接システムを提供することを目的とする。 The present invention was made in consideration of the above-mentioned circumstances, and aims to provide a welding system that can maintain a consistent welding quality over the entire length of the welded part of a steel pipe.

<1>本発明の態様1に係る溶接システムは、鋼管に沿って配置されたレールであって直線部及び曲線部を有するレール上を所定方向に移動しつつ前記鋼管の直線部及び曲線部を溶接する溶接ロボット、を制御する溶接システムであって、前記溶接ロボットが有する溶接トーチと、前記溶接トーチの狙い位置を変更する狙い位置変更部と、前記レールの曲線部の曲率中心であるレール曲率中心が、前記鋼管の曲線部の曲率中心である鋼管曲率中心よりも前記鋼管の中心側に位置する場合に、前記鋼管の曲線部の曲率中心及び曲率半径と、前記レールの曲線部の曲率中心及び曲率半径と前記溶接ロボットの溶接速度及び位置と、に応じ、前記狙い位置変更部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記鋼管の曲線部の開始位置と、前記開始位置と前記鋼管の曲線部の終了位置との中間位置である鋼管中間位置と、の間を前記溶接トーチの先端が移動する際に、前記溶接トーチが前記鋼管から離れる方向に第1トーチ離間速度で移動するよう、前記狙い位置変更部を制御し、前記第1トーチ離間速度は、前記溶接トーチの先端が前記鋼管中間位置に近づくに連れ、小さくなることを特徴とする。 <1> The welding system according to aspect 1 of the present invention is a welding system that controls a welding robot that welds the straight and curved portions of a steel pipe while moving in a predetermined direction on a rail that is arranged along the steel pipe and has straight and curved portions, and includes a welding torch possessed by the welding robot, a target position changing unit that changes the target position of the welding torch, and a welding system that, when the rail curvature center, which is the curvature center of the curved portion of the rail, is located closer to the center of the steel pipe than the steel pipe curvature center, which is the curvature center of the curved portion of the steel pipe, controls the curvature center and curvature radius of the curved portion of the steel pipe and the rail curvature center. and a control unit that controls the target position change unit according to the center of curvature and radius of curvature of the curved portion and the welding speed and position of the welding robot, and the control unit controls the target position change unit so that the welding torch moves in a direction away from the steel pipe at a first torch separation speed when the tip of the welding torch moves between the start position of the curved portion of the steel pipe and a steel pipe intermediate position that is an intermediate position between the start position and the end position of the curved portion of the steel pipe, and the first torch separation speed becomes smaller as the tip of the welding torch approaches the steel pipe intermediate position.

この発明によれば、制御部は、鋼管の曲線部の開始位置と、鋼管中間位置と、の間を溶接トーチの先端が移動する際に、溶接トーチが鋼管から離れる方向に第1トーチ離間速度で移動するよう、狙い位置変更部を制御する。これにより、レール曲率中心が、鋼管曲率中心よりも鋼管の中心側に位置する場合に、溶接トーチの先端が鋼管に過度に接近することを抑えることができる。 According to this invention, the control unit controls the target position changing unit so that when the tip of the welding torch moves between the start position of the curved portion of the steel pipe and the middle position of the steel pipe, the welding torch moves in a direction away from the steel pipe at a first torch separation speed. This makes it possible to prevent the tip of the welding torch from coming too close to the steel pipe when the center of the rail curvature is located closer to the center of the steel pipe than the center of the steel pipe curvature.

ここで、レール曲率中心が、鋼管曲率中心よりも鋼管の中心側に位置する場合、レールと鋼管との距離は、レールの直線部と鋼管の直線部との間において最も遠く、レールの曲線部の中間位置であるレール中間位置と鋼管中間位置との間において最も近くなる。これに対し、第1トーチ離間速度は、溶接トーチの先端が鋼管中間位置に近づくに連れ、小さくなる。これにより、溶接トーチの先端と鋼管との距離の調整を円滑に行うことができる。したがって、溶接トーチによる鋼管の溶接の品質を担保しやすくすることができる。よって、鋼管の溶接部の全長に亘って一定の溶接品質を維持することができる。 Here, when the center of curvature of the rail is located closer to the center of the steel pipe than the center of curvature of the steel pipe, the distance between the rail and the steel pipe is the farthest between the straight portion of the rail and the straight portion of the steel pipe, and is the closest between the rail midpoint, which is the midpoint of the curved portion of the rail, and the steel pipe midpoint. In contrast, the first torch separation speed decreases as the tip of the welding torch approaches the steel pipe midpoint. This makes it possible to smoothly adjust the distance between the tip of the welding torch and the steel pipe. This makes it easier to ensure the quality of welding the steel pipe with the welding torch. This makes it possible to maintain a constant welding quality over the entire length of the welded portion of the steel pipe.

<2>本発明の態様2に係る溶接システムは、態様1に係る溶接システムにおいて、前記制御部は、前記鋼管の直線部と前記開始位置との間を前記溶接トーチの先端が移動する際に、前記溶接トーチが前記鋼管から離れる方向に第2トーチ離間速度で移動するよう、前記狙い位置変更部を制御し、前記第2トーチ離間速度は、前記溶接トーチの先端が前記開始位置に近づくに連れ、大きくなることを特徴とする。 <2> The welding system according to aspect 2 of the present invention is the welding system according to aspect 1, characterized in that the control unit controls the target position changing unit so that the welding torch moves in a direction away from the steel pipe at a second torch separation speed when the tip of the welding torch moves between the straight portion of the steel pipe and the start position, and the second torch separation speed increases as the tip of the welding torch approaches the start position.

この発明によれば、制御部は、鋼管の直線部と鋼管の曲線部の開始位置との間を溶接トーチの先端が移動する際に、溶接トーチが鋼管から離れる方向に第2トーチ離間速度で移動するよう、狙い位置変更部を制御する。これにより、溶接トーチの先端が鋼管に過度に接近することを抑えることができる。 According to this invention, the control unit controls the target position changing unit so that when the tip of the welding torch moves between the straight section of the steel pipe and the start position of the curved section of the steel pipe, the welding torch moves in a direction away from the steel pipe at a second torch separation speed. This makes it possible to prevent the tip of the welding torch from coming too close to the steel pipe.

ここで、レール曲率中心が、鋼管曲率中心よりも鋼管の中心側に位置する場合、溶接トーチの先端が鋼管の直線部にある状態で、溶接ロボットがレールの曲線部に位置することがある。すると、溶接ロボットが曲線部を移動するに連れて、溶接トーチの先端が鋼管に接近する速度が加速度的に増加する。これに対し、第2トーチ離間速度は、溶接トーチの先端が開始位置に近づくに連れ、大きくなる。これにより、鋼管の直線部と開始位置との間を溶接トーチの先端が移動する際に、溶接トーチの先端と鋼管との距離の調整を円滑に行うことができる。 Here, when the center of curvature of the rail is located closer to the center of the steel pipe than the center of curvature of the steel pipe, the welding robot may be located at the curved section of the rail with the tip of the welding torch on the straight section of the steel pipe. Then, as the welding robot moves around the curved section, the speed at which the tip of the welding torch approaches the steel pipe accelerates. In contrast, the second torch separation speed increases as the tip of the welding torch approaches the starting position. This allows the distance between the tip of the welding torch and the steel pipe to be smoothly adjusted as the tip of the welding torch moves between the straight section of the steel pipe and the starting position.

<3>本発明の態様3に係る溶接システムは、態様1又は態様2に係る溶接システムにおいて、前記制御部は、前記鋼管の直線部と前記開始位置との間を前記溶接トーチの先端が移動する際に、前記溶接トーチが前記鋼管から離れる方向に第1トーチ離間加速度で移動するよう、前記狙い位置変更部を制御し、前記制御部は、前記開始位置の近傍を前記溶接トーチが移動する際、前記溶接トーチが前記鋼管から離れる方向に第2トーチ離間加速度で移動するよう、前記狙い位置変更部を制御し、前記第2トーチ離間加速度は、前記第1トーチ離間加速度より大きいことを特徴とする。 <3> The welding system according to aspect 3 of the present invention is the welding system according to aspect 1 or 2, characterized in that the control unit controls the aim position changing unit so that the welding torch moves in a direction away from the steel pipe at a first torch separation acceleration when the tip of the welding torch moves between the straight portion of the steel pipe and the start position, and the control unit controls the aim position changing unit so that the welding torch moves in a direction away from the steel pipe at a second torch separation acceleration when the welding torch moves near the start position, and the second torch separation acceleration is greater than the first torch separation acceleration.

この発明によれば、制御部は、鋼管の直線部と鋼管の曲線部の開始位置との間を溶接トーチの先端が移動する際、溶接トーチが鋼管から離れる方向に第1トーチ離間加速度で移動するよう、狙い位置変更部を制御する。これにより、溶接トーチが鋼管から離れる速度を、溶接トーチの先端が開始位置に近づくに連れて大きくすることができる。よって、溶接トーチの先端と鋼管との距離の調整を円滑に行うことができる。 According to this invention, the control unit controls the target position changing unit so that when the tip of the welding torch moves between the straight section of the steel pipe and the start position of the curved section of the steel pipe, the welding torch moves in a direction away from the steel pipe at a first torch separation acceleration. This makes it possible to increase the speed at which the welding torch separates from the steel pipe as the tip of the welding torch approaches the start position. This allows the distance between the tip of the welding torch and the steel pipe to be adjusted smoothly.

ここで、レール曲率中心が、鋼管曲率中心よりも鋼管の中心側に位置する場合、溶接トーチの先端が鋼管の曲線部に位置した際の溶接トーチの先端が鋼管に近づく速度は、溶接トーチの先端が鋼管の直線部と鋼管の曲線部の開始位置との間に位置した際の溶接トーチの先端が鋼管に近づく速度よりも大きい。これに対し、制御部は、開始位置の近傍を溶接トーチが移動する際、溶接トーチが鋼管から離れる方向に第2トーチ離間加速度で移動するよう、狙い位置変更部を制御し、第2トーチ離間加速度は、第1トーチ離間加速度より大きい。これにより、溶接トーチの先端が曲線部に位置した際の、溶接トーチの先端が鋼管に近づく速度に対応することができる。 Here, when the center of the rail curvature is located closer to the center of the steel pipe than the center of the steel pipe curvature, the speed at which the tip of the welding torch approaches the steel pipe when it is located at the curved portion of the steel pipe is greater than the speed at which the tip of the welding torch approaches the steel pipe when it is located between the straight portion of the steel pipe and the start position of the curved portion of the steel pipe. In response to this, the control unit controls the target position changing unit so that when the welding torch moves near the start position, the welding torch moves in a direction away from the steel pipe at a second torch separation acceleration, and the second torch separation acceleration is greater than the first torch separation acceleration. This makes it possible to accommodate the speed at which the tip of the welding torch approaches the steel pipe when it is located at the curved portion.

<4>本発明の態様4に係る溶接システムは、態様1から態様3のいずれか1つに係る溶接システムにおいて、前記溶接ロボットの移動速度を変更する速度変更部、を更に備え、前記制御部は、前記レールの曲線部の曲率中心であるレール曲率中心が、前記鋼管の曲線部の曲率中心である鋼管曲率中心よりも前記鋼管の中心側に位置する場合に、前記鋼管の曲線部の曲率中心及び曲率半径と、前記レールの曲線部の曲率中心及び曲率半径と前記溶接ロボットの溶接速度及び位置と、に応じ、前記速度変更部を制御し、前記制御部は、前記鋼管の曲線部の開始位置と、前記鋼管中間位置と、の間を前記溶接トーチの先端が移動する際に、前記溶接ロボットが第1ロボット速度で移動するよう、前記速度変更部を制御し、前記第1ロボット速度は、前記溶接トーチの先端が前記鋼管中間位置に近づくに連れ、小さくなることを特徴とする。 <4> The welding system according to aspect 4 of the present invention is the welding system according to any one of aspects 1 to 3, further comprising a speed change unit that changes the moving speed of the welding robot, and the control unit controls the speed change unit according to the center of curvature and radius of curvature of the curved portion of the steel pipe, the center of curvature and radius of curvature of the curved portion of the rail, and the welding speed and position of the welding robot when the center of curvature of the rail, which is the center of curvature of the curved portion of the rail, is located closer to the center of the steel pipe than the center of curvature of the steel pipe, which is the center of curvature of the curved portion of the steel pipe, and the control unit controls the speed change unit so that the welding robot moves at a first robot speed when the tip of the welding torch moves between the start position of the curved portion of the steel pipe and the intermediate position of the steel pipe, and the first robot speed becomes smaller as the tip of the welding torch approaches the intermediate position of the steel pipe.

ここで、レールの曲線部の長さは、鋼管の曲線部の長さよりも長い。このため、溶接トーチの先端が鋼管の曲線部を進む速度を、鋼管の直線部を進む速度と同じにするためには、溶接ロボットがレールの曲線部を進む速度を、溶接ロボットがレールの直線部を進む速度よりも速くする必要がある。これに対し、制御部は、鋼管の曲線部の開始位置と、鋼管中間位置と、の間を溶接トーチの先端が移動する際に、溶接ロボットが第1ロボット速度で移動するよう、速度変更部を制御する。これにより、溶接トーチが鋼管の曲線部を進む速度を、鋼管の直線部を進む速度と同じにすることができる。 Here, the length of the curved portion of the rail is longer than the length of the curved portion of the steel pipe. Therefore, in order to make the speed at which the tip of the welding torch moves along the curved portion of the steel pipe the same as the speed at which it moves along the straight portion of the steel pipe, the speed at which the welding robot moves along the curved portion of the rail needs to be faster than the speed at which the welding robot moves along the straight portion of the rail. In response to this, the control unit controls the speed change unit so that the welding robot moves at a first robot speed when the tip of the welding torch moves between the start position of the curved portion of the steel pipe and the middle position of the steel pipe. This makes it possible to make the speed at which the welding torch moves along the curved portion of the steel pipe the same as the speed at which it moves along the straight portion of the steel pipe.

また、鋼管の曲線部を溶接する際、溶接トーチの向きと鋼管の曲線部の法線方向とが一致するように、溶接トーチの向きを変更する場合がある。これに対し、第1ロボット速度は、溶接トーチの先端が鋼管中間位置に近づくに連れ、小さくなる。これにより、レール曲率中心が、鋼管曲率中心よりも鋼管の中心側に位置する場合に、鋼管の曲線部を溶接する際に溶接トーチの向きを変更する場合であっても、溶接トーチの先端の速度を一定にすることができる。よって、鋼管の溶接の品質を担保しやすくすることができる。 When welding a curved section of a steel pipe, the orientation of the welding torch may be changed so that the orientation of the welding torch coincides with the normal direction of the curved section of the steel pipe. In contrast, the first robot speed decreases as the tip of the welding torch approaches the middle position of the steel pipe. This makes it possible to keep the speed of the tip of the welding torch constant even when the orientation of the welding torch is changed when welding a curved section of the steel pipe when the center of curvature of the rail is located closer to the center of the steel pipe than the center of curvature of the steel pipe. This makes it easier to ensure the quality of welding of the steel pipe.

<5>本発明の態様5に係る溶接システムは、態様4に係る溶接システムにおいて、前記制御部は、前記開始位置と前記鋼管中間位置との間を前記溶接トーチの先端が移動する際に、前記溶接ロボットが第1ロボット減速度で移動するよう、前記速度変更部を制御し、前記制御部は、前記溶接トーチの先端が前記開始位置に略到達する際に、前記溶接ロボットが第1ロボット加速度で移動するよう、前記速度変更部を制御し、前記第1ロボット加速度の絶対値は、前記第1ロボット減速度の絶対値より、大きいことを特徴とする。 <5> The welding system according to aspect 5 of the present invention is the welding system according to aspect 4, characterized in that the control unit controls the speed change unit so that the welding robot moves at a first robot deceleration when the tip of the welding torch moves between the start position and the steel pipe intermediate position, the control unit controls the speed change unit so that the welding robot moves at a first robot acceleration when the tip of the welding torch approximately reaches the start position, and the absolute value of the first robot acceleration is greater than the absolute value of the first robot deceleration.

この発明によれば、制御部は、鋼管の曲線部の開始位置と鋼管中間位置との間を溶接トーチの先端が移動する際に、溶接ロボットが第1ロボット減速度で移動するよう、速度変更部を制御する。これにより、鋼管の曲線部の開始位置と鋼管中間位置との間を溶接トーチの先端が移動する際に、溶接ロボットがレールを進む速度を、溶接トーチの先端が鋼管中間位置に近づくに連れ、小さくすることができる。これにより、溶接トーチの先端の速度を一定にすることができる。よって、鋼管の溶接の品質を担保しやすくすることができる。 According to this invention, the control unit controls the speed change unit so that the welding robot moves at a first robot deceleration when the tip of the welding torch moves between the start position of the curved section of the steel pipe and the intermediate position of the steel pipe. This makes it possible to reduce the speed at which the welding robot advances along the rail as the tip of the welding torch approaches the intermediate position of the steel pipe when the tip of the welding torch moves between the start position of the curved section of the steel pipe and the intermediate position of the steel pipe. This makes it possible to keep the speed of the tip of the welding torch constant. This makes it easier to ensure the quality of welding of the steel pipe.

ここで、上述のように、溶接トーチの先端が鋼管の曲線部を進む速度を、鋼管の直線部を進む速度と同じにするためには、溶接ロボットがレールの曲線部を進む速度を、溶接ロボットがレールの直線部を進む速度よりも速くする必要がある。更に、溶接トーチの先端が鋼管の曲線部の開始位置に到達した直後から溶接ロボットを加速する必要がある。これに対し、制御部は、溶接トーチの先端が鋼管の曲線部の開始位置に略到達する際に、溶接ロボットが第1ロボット加速度で移動するよう、速度変更部を制御し、第1ロボット加速度の絶対値は、第1ロボット減速度の絶対値より、大きい。これにより、溶接トーチの先端が曲線部を移動する際の溶接ロボットの移動速度を適当なものにすることができる。 As described above, in order to make the speed at which the tip of the welding torch moves along the curved section of the steel pipe the same as the speed at which it moves along the straight section of the steel pipe, the speed at which the welding robot moves along the curved section of the rail must be faster than the speed at which the welding robot moves along the straight section of the rail. Furthermore, the welding robot must accelerate immediately after the tip of the welding torch reaches the start position of the curved section of the steel pipe. In response to this, the control unit controls the speed change unit so that the welding robot moves at a first robot acceleration when the tip of the welding torch approximately reaches the start position of the curved section of the steel pipe, and the absolute value of the first robot acceleration is greater than the absolute value of the first robot deceleration. This makes it possible to make the movement speed of the welding robot appropriate when the tip of the welding torch moves along the curved section.

<6>本発明の態様6に係る溶接システムは、態様1から態様5のいずれか1つに係る溶接システムにおいて、前記溶接システムは、前記溶接トーチの向きを変更するトーチ向き変更部を更に備え、前記制御部は、前記レールの曲線部の曲率中心であるレール曲率中心が前記鋼管の曲線部の曲率中心である鋼管曲率中心よりも前記鋼管の中心側に位置する場合に、前記トーチ向き変更部を制御し、前記制御部は、前記開始位置と前記鋼管中間位置との間を前記溶接トーチの先端が移動する際に、前記所定方向への前記溶接トーチの傾斜が当該移動するに連れて小さくなるよう、前記トーチ向き変更部を制御し、前記制御部は、前記鋼管中間位置と前記鋼管の曲線部の終了位置との間を前記溶接トーチの先端が移動する際に、前記所定方向と反対方向への前記溶接トーチの傾斜が当該移動するに連れて大きくなるよう、前記トーチ向き変更部を制御することを特徴とする。 <6> The welding system according to aspect 6 of the present invention is the welding system according to any one of aspects 1 to 5, further comprising a torch direction change unit that changes the direction of the welding torch, and the control unit controls the torch direction change unit when the rail curvature center, which is the center of curvature of the curved portion of the rail, is located closer to the center of the steel pipe than the steel pipe curvature center, which is the center of curvature of the curved portion of the steel pipe, and the control unit controls the torch direction change unit so that the inclination of the welding torch in the specified direction decreases as the tip of the welding torch moves between the start position and the steel pipe intermediate position, and the control unit controls the torch direction change unit so that the inclination of the welding torch in the direction opposite to the specified direction increases as the tip of the welding torch moves between the steel pipe intermediate position and the end position of the curved portion of the steel pipe.

この発明によれば、制御部は、開始位置と鋼管中間位置との間を溶接トーチの先端が移動する際に、所定方向への溶接トーチの傾斜が当該移動するに連れて小さくなるよう、トーチ向き変更部を制御する。また、制御部は、鋼管中間位置と鋼管の曲線部の終了位置との間を溶接トーチの先端が移動する際に、所定方向と反対方向への溶接トーチの傾斜が当該移動するに連れて大きくなるよう、トーチ向き変更部を制御する。これにより、鋼管の曲線部を溶接する際、溶接トーチの向きと鋼管の曲線部の法線方向とが一致するように、溶接トーチの向きを変更することができる。 According to this invention, the control unit controls the torch orientation change unit so that when the tip of the welding torch moves between the start position and the intermediate position of the steel pipe, the inclination of the welding torch in a predetermined direction decreases as the tip moves. The control unit also controls the torch orientation change unit so that when the tip of the welding torch moves between the intermediate position of the steel pipe and the end position of the curved portion of the steel pipe, the inclination of the welding torch in the direction opposite to the predetermined direction increases as the tip moves. This makes it possible to change the orientation of the welding torch when welding the curved portion of the steel pipe so that the orientation of the welding torch coincides with the normal direction of the curved portion of the steel pipe.

<7>本発明の態様7に係る溶接システムは、鋼管に沿って配置されたレールであって直線部及び曲線部を有するレール上を所定方向に移動しつつ前記鋼管の直線部及び曲線部を溶接する溶接ロボット、を制御する溶接システムであって、前記溶接ロボットが有する溶接トーチと、前記溶接トーチの狙い位置を変更する狙い位置変更部と、前記鋼管の曲線部の曲率中心である鋼管曲率中心が、前記レールの曲線部の曲率中心であるレール曲率中心よりも前記鋼管の中心側に位置する場合に、前記鋼管の曲線部の曲率中心及び曲率半径と、前記レールの曲線部の曲率中心及び曲率半径と前記溶接ロボットの溶接速度及び位置と、に応じ、前記狙い位置変更部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記レールの曲線部の開始位置と、前記レールの曲線部の開始位置と前記レールの曲線部の終了位置との中間位置であるレール中間位置と、の間を前記溶接ロボットが移動する際に、前記溶接トーチが前記鋼管に近づく方向に第1トーチ接近速度で移動するよう、前記狙い位置変更部を制御し、前記第1トーチ接近速度は、前記溶接ロボットが前記レール中間位置に近づくに連れ、大きくなることを特徴とする。 <7> The welding system according to aspect 7 of the present invention is a welding system for controlling a welding robot that welds the straight and curved portions of a steel pipe while moving in a predetermined direction on a rail arranged along the steel pipe and having straight and curved portions, and includes a welding torch possessed by the welding robot, a target position changing unit that changes the target position of the welding torch, and a welding system that, when the steel pipe curvature center, which is the curvature center of the curved portion of the steel pipe, is located closer to the center of the steel pipe than the rail curvature center, which is the curvature center of the curved portion of the rail, controls the curvature center and curvature radius of the curved portion of the steel pipe and the curved portion of the rail. and a control unit that controls the target position change unit according to the center of curvature and radius of curvature of the rail and the welding speed and position of the welding robot, and the control unit controls the target position change unit so that the welding torch moves in a direction approaching the steel pipe at a first torch approach speed when the welding robot moves between the start position of the curved portion of the rail and a rail mid-position that is an intermediate position between the start position of the curved portion of the rail and the end position of the curved portion of the rail, and the first torch approach speed increases as the welding robot approaches the rail mid-position.

この発明によれば、制御部は、レールの曲線部の開始位置と、レール中間位置と、の間を溶接ロボットが移動する際に、溶接トーチが鋼管に近づく方向に第1トーチ接近速度で移動するよう、狙い位置変更部を制御する。これにより、鋼管曲率中心が、レール曲率中心よりも鋼管の中心側に位置する場合に、溶接トーチの先端が鋼管から離れることを抑えることができる。 According to this invention, when the welding robot moves between the start position of the curved portion of the rail and the middle position of the rail, the control unit controls the target position changing unit so that the welding torch moves in a direction approaching the steel pipe at a first torch approach speed. This makes it possible to prevent the tip of the welding torch from moving away from the steel pipe when the center of curvature of the steel pipe is located closer to the center of the steel pipe than the center of curvature of the rail.

ここで、鋼管曲率中心が、レール曲率中心よりも鋼管の中心側に位置する場合、レールと鋼管との距離は、レールの直線部と鋼管の直線部との間において最も近く、レールの曲線部の中間位置であるレール中間位置と鋼管中間位置との間において最も遠くなる。これに対し、第1トーチ接近速度は、溶接ロボットがレール中間位置に近づくに連れ、大きくなる。これにより、溶接トーチの先端と鋼管との距離の調整を円滑に行うことができる。したがって、溶接トーチによる鋼管の溶接の品質を担保しやすくすることができる。よって、鋼管の溶接部の全長に亘って一定の溶接品質を維持することができる。 Here, when the center of curvature of the steel pipe is located closer to the center of the steel pipe than the center of curvature of the rail, the distance between the rail and the steel pipe is closest between the straight portion of the rail and the straight portion of the steel pipe, and is farthest between the rail midpoint, which is the midpoint of the curved portion of the rail, and the steel pipe midpoint. In contrast, the first torch approach speed increases as the welding robot approaches the rail midpoint. This makes it possible to smoothly adjust the distance between the tip of the welding torch and the steel pipe. This makes it easier to ensure the quality of welding the steel pipe with the welding torch. This makes it possible to maintain a constant welding quality over the entire length of the welded portion of the steel pipe.

<8>本発明の態様8に係る溶接システムは、態様7に係る溶接システムにおいて、前記制御部は、前記鋼管の曲線部の開始位置と、前記鋼管の曲線部の開始位置と前記鋼管の曲線部の終了位置との中間位置である鋼管中間位置と、の間を前記溶接トーチの先端が移動し且つ前記溶接ロボットが前記レールの直線部を移動する際に、前記溶接トーチが前記鋼管に近づく方向に第2トーチ接近速度で移動するよう、前記狙い位置変更部を制御し、
前記第2トーチ接近速度は、前記溶接ロボットが前記レールの曲線部の開始位置に近づくに連れ、大きくなることを特徴とする。
<8> A welding system according to an eighth aspect of the present invention is the welding system according to the seventh aspect, wherein the control unit controls the target position changing unit so that the welding torch moves in a direction approaching the steel pipe at a second torch approach speed when the tip of the welding torch moves between a start position of the curved portion of the steel pipe and a steel pipe intermediate position that is an intermediate position between the start position of the curved portion of the steel pipe and an end position of the curved portion of the steel pipe and when the welding robot moves along a straight portion of the rail;
The second torch approach speed increases as the welding robot approaches a start position of the curved portion of the rail.

この発明によれば、制御部は、鋼管の曲線部の開始位置と、鋼管中間位置と、の間を溶接トーチの先端が移動し且つ溶接ロボットがレールの直線部を移動する際に、溶接トーチが鋼管に近づく方向に第2トーチ接近速度で移動するよう、狙い位置変更部を制御する。これにより、溶接トーチの先端が鋼管から離れることを抑えることができる。 According to this invention, the control unit controls the target position changing unit so that when the tip of the welding torch moves between the start position of the curved section of the steel pipe and the middle position of the steel pipe and the welding robot moves along the straight section of the rail, the welding torch moves in a direction approaching the steel pipe at the second torch approach speed. This makes it possible to prevent the tip of the welding torch from moving away from the steel pipe.

ここで、鋼管曲率中心が、レール曲率中心よりも鋼管の中心側に位置する場合、鋼管の曲線部の開始位置と、鋼管中間位置と、の間を溶接トーチの先端が移動し且つ溶接ロボットがレールの直線部を移動する際、溶接ロボットが直線部を移動するに連れて、溶接トーチの先端が鋼管から離れる速度が加速度的に増加する。これに対し、第2トーチ接近速度は、溶接ロボットがレールの曲線部の開始位置に近づくに連れ、大きくなる。これにより、鋼管の曲線部の開始位置と、鋼管中間位置と、の間を溶接トーチの先端が移動する際に、溶接トーチの先端と鋼管との距離の調整を円滑に行うことができる。 Here, when the center of curvature of the steel pipe is located closer to the center of the steel pipe than the center of curvature of the rail, when the tip of the welding torch moves between the start position of the curved portion of the steel pipe and the middle position of the steel pipe and the welding robot moves along the straight portion of the rail, the speed at which the tip of the welding torch leaves the steel pipe accelerates as the welding robot moves along the straight portion. In contrast, the approach speed of the second torch increases as the welding robot approaches the start position of the curved portion of the rail. This makes it possible to smoothly adjust the distance between the tip of the welding torch and the steel pipe as the tip of the welding torch moves between the start position of the curved portion of the steel pipe and the middle position of the steel pipe.

<9>本発明の態様9に係る溶接システムは、態様7又は態様8のいずれか1つに係る溶接システムにおいて、前記制御部は、前記鋼管の曲線部の開始位置と、前記鋼管の曲線部の開始位置と前記鋼管の曲線部の終了位置との中間位置である鋼管中間位置と、の間を前記溶接トーチの先端が移動し且つ前記溶接ロボットが前記レールの直線部を移動する際に、前記溶接トーチが前記鋼管に近づく方向に第1トーチ接近加速度で移動するよう、前記狙い位置変更部を制御し、前記制御部は、前記レールの曲線部の開始位置の近傍を前記溶接ロボットが移動する際、前記溶接トーチが前記鋼管に近づく方向に第1トーチ接近減速度で移動するよう、前記狙い位置変更部を制御し、前記第1トーチ接近減速度の絶対値は、前記第1トーチ接近加速度の絶対値よりも大きいことを特徴とする。 <9> The welding system according to aspect 9 of the present invention is the welding system according to any one of aspects 7 and 8, characterized in that the control unit controls the aim position change unit so that the welding torch moves at a first torch approach acceleration in a direction approaching the steel pipe when the tip of the welding torch moves between the start position of the curved portion of the steel pipe and a steel pipe intermediate position that is an intermediate position between the start position of the curved portion of the steel pipe and the end position of the curved portion of the steel pipe and the welding robot moves along the straight portion of the rail, the control unit controls the aim position change unit so that the welding torch moves at a first torch approach deceleration in a direction approaching the steel pipe when the welding robot moves near the start position of the curved portion of the rail, and the absolute value of the first torch approach deceleration is greater than the absolute value of the first torch approach acceleration.

この発明によれば、制御部は、鋼管の曲線部の開始位置と、鋼管の曲線部の開始位置と鋼管の曲線部の終了位置との中間位置である鋼管中間位置と、の間を溶接トーチの先端が移動し且つ溶接ロボットがレールの直線部を移動する際に、溶接トーチが鋼管に近づく方向に第1トーチ接近加速度で移動するよう、狙い位置変更部を制御する。これにより、溶接トーチが鋼管に近づく速度を、溶接ロボットがレールの曲線部の開始位置に近づくに連れて大きくすることができる。よって、溶接トーチの先端と鋼管との距離の調整を円滑に行うことができる。 According to this invention, the control unit controls the target position changing unit so that when the tip of the welding torch moves between the start position of the curved portion of the steel pipe and the intermediate position of the steel pipe, which is the intermediate position between the start position of the curved portion of the steel pipe and the end position of the curved portion of the steel pipe, and the welding robot moves along the straight portion of the rail, the welding torch moves in a direction approaching the steel pipe at a first torch approach acceleration. This makes it possible to increase the speed at which the welding torch approaches the steel pipe as the welding robot approaches the start position of the curved portion of the rail. This makes it possible to smoothly adjust the distance between the tip of the welding torch and the steel pipe.

ここで、鋼管曲率中心が、レール曲率中心よりも鋼管の中心側に位置する場合、鋼管の曲線部の開始位置と、鋼管中間位置と、の間を溶接トーチの先端が移動し且つ溶接ロボットがレールの曲線部を移動する際の、溶接トーチの先端が鋼管から離れる速度は、鋼管の曲線部の開始位置と、鋼管中間位置と、の間を溶接トーチの先端が移動し且つ溶接ロボットがレールの直線部を移動する際の、溶接トーチの先端が鋼管から離れる速度よりも小さい。これに対し、制御部は、レールの曲線部の開始位置の近傍を溶接ロボットが移動する際、溶接トーチが鋼管に近づく方向に第1トーチ接近減速度で移動するよう、狙い位置変更部を制御し、第1トーチ接近減速度の絶対値は、第1トーチ接近加速度の絶対値よりも大きい。これにより、鋼管の曲線部の開始位置と、鋼管中間位置と、の間を溶接トーチの先端が移動し且つ溶接ロボットがレールの曲線部を移動する際の、溶接トーチの先端が鋼管から離れる速度に対応することができる。 Here, when the center of curvature of the steel pipe is located closer to the center of the steel pipe than the center of curvature of the rail, the speed at which the tip of the welding torch leaves the steel pipe when the tip of the welding torch moves between the start position of the curved portion of the steel pipe and the intermediate position of the steel pipe and the welding robot moves along the curved portion of the rail is smaller than the speed at which the tip of the welding torch leaves the steel pipe when the tip of the welding torch moves between the start position of the curved portion of the steel pipe and the intermediate position of the steel pipe and the welding robot moves along the straight portion of the rail. In response to this, the control unit controls the target position changing unit so that the welding torch moves in a direction approaching the steel pipe at a first torch approach deceleration when the welding robot moves near the start position of the curved portion of the rail, and the absolute value of the first torch approach deceleration is greater than the absolute value of the first torch approach acceleration. This allows the tip of the welding torch to move between the start position of the curved section of the steel pipe and the middle position of the steel pipe, and can accommodate the speed at which the tip of the welding torch leaves the steel pipe when the welding robot moves along the curved section of the rail.

<10>本発明の態様10に係る溶接システムは、態様8又は態様9のいずれか1つに係る溶接システムにおいて、前記溶接ロボットの移動速度を変更する速度変更部、を更に備え、前記制御部は、前記鋼管の曲線部の曲率中心である鋼管曲率中心が、前記レールの曲線部の曲率中心であるレール曲率中心よりも前記鋼管の中心側に位置する場合に、前記鋼管の曲線部の曲率中心及び曲率半径と、前記レールの曲線部の曲率中心及び曲率半径と前記溶接ロボットの溶接速度及び位置と、に応じ、前記速度変更部を制御し、前記制御部は、前記鋼管の曲線部の開始位置と、前記鋼管中間位置と、の間を前記溶接トーチの先端が移動する際に、前記溶接ロボットが第1ロボット速度で移動するよう、前記速度変更部を制御し、前記第1ロボット速度は、前記溶接トーチの先端が前記鋼管中間位置に近づくに連れ、大きくなることを特徴とする。 <10> The welding system according to aspect 10 of the present invention is the welding system according to any one of aspects 8 and 9, further comprising a speed change unit that changes the moving speed of the welding robot, and the control unit controls the speed change unit according to the center of curvature and radius of curvature of the curved portion of the steel pipe, the center of curvature and radius of curvature of the curved portion of the rail, and the welding speed and position of the welding robot when the center of curvature of the curved portion of the steel pipe, which is the center of curvature of the curved portion of the steel pipe, is located closer to the center of the steel pipe than the center of curvature of the rail, which is the center of curvature of the curved portion of the rail, and the control unit controls the speed change unit so that the welding robot moves at a first robot speed when the tip of the welding torch moves between the start position of the curved portion of the steel pipe and the intermediate position of the steel pipe, and the first robot speed increases as the tip of the welding torch approaches the intermediate position of the steel pipe.

ここで、レールの曲線部の長さは、鋼管の曲線部の長さよりも長い。このため、溶接トーチが鋼管の曲線部を進む速度を、鋼管の直線部を進む速度と同じにするためには、溶接ロボットがレールの曲線部を進む速度を、溶接ロボットがレールの直線部を進む速度よりも速くする必要がある。これに対し、制御部は、鋼管の曲線部の開始位置と、鋼管中間位置と、の間を溶接トーチの先端が移動する際に、溶接ロボットが第1ロボット速度で移動するよう、速度変更部を制御する。これにより、溶接トーチが鋼管の曲線部を進む速度を、鋼管の直線部を進む速度と同じにするように制御することができる。 Here, the length of the curved portion of the rail is longer than the length of the curved portion of the steel pipe. Therefore, in order to make the speed at which the welding torch moves along the curved portion of the steel pipe the same as the speed at which it moves along the straight portion of the steel pipe, the speed at which the welding robot moves along the curved portion of the rail needs to be faster than the speed at which the welding robot moves along the straight portion of the rail. In response to this, the control unit controls the speed change unit so that the welding robot moves at a first robot speed when the tip of the welding torch moves between the start position of the curved portion of the steel pipe and the middle position of the steel pipe. This makes it possible to control the speed at which the welding torch moves along the curved portion of the steel pipe to be the same as the speed at which it moves along the straight portion of the steel pipe.

また、鋼管の曲線部を溶接する際、溶接トーチの向きと鋼管の曲線部の法線方向とが一致するように、溶接トーチの向きを変更する場合がある。これに対し、第1ロボット速度は、溶接トーチの先端が鋼管中間位置に近づくに連れ、大きくなる。これにより、鋼管曲率中心が、レール曲率中心よりも鋼管の中心側に位置する場合に、鋼管の曲線部を溶接する際に溶接トーチの向きを変更する場合であっても、溶接トーチの先端の速度を一定にすることができる。よって、鋼管の溶接の品質を担保しやすくすることができる。 When welding a curved section of a steel pipe, the orientation of the welding torch may be changed so that the orientation of the welding torch coincides with the normal direction of the curved section of the steel pipe. In contrast, the first robot speed increases as the tip of the welding torch approaches the middle position of the steel pipe. This makes it possible to keep the speed of the tip of the welding torch constant even when the orientation of the welding torch is changed when welding a curved section of a steel pipe when the center of curvature of the steel pipe is located closer to the center of the steel pipe than the center of curvature of the rail. This makes it easier to ensure the quality of welding of the steel pipe.

<11>本発明の態様11に係る溶接システムは、態様10に係る溶接システムにおいて、前記制御部は、前記鋼管の曲線部の開始位置と前記鋼管中間位置との間を前記溶接トーチの先端が移動し且つ溶接ロボットが前記レールの曲線部を移動する際に、前記溶接ロボットが第1ロボット加速度で移動するよう、前記速度変更部を制御し、前記制御部は、前記溶接ロボットが前記レールの曲線部の開始位置に略到達する際に、前記溶接ロボットが第1ロボット減速度で移動するよう、前記速度変更部を制御し、前記第1ロボット減速度の絶対値は、前記第1ロボット加速度の絶対値より、大きいことを特徴とする。 <11> The welding system according to aspect 11 of the present invention is the welding system according to aspect 10, characterized in that the control unit controls the speed change unit so that the welding robot moves at a first robot acceleration when the tip of the welding torch moves between the start position of the curved portion of the steel pipe and the intermediate position of the steel pipe and the welding robot moves along the curved portion of the rail, the control unit controls the speed change unit so that the welding robot moves at a first robot deceleration when the welding robot approximately reaches the start position of the curved portion of the rail, and the absolute value of the first robot deceleration is greater than the absolute value of the first robot acceleration.

この発明によれば、制御部は、鋼管の曲線部の開始位置と鋼管中間位置との間を溶接トーチの先端が移動し且つ溶接ロボットがレールの曲線部を移動する際に、溶接ロボットが第1ロボット加速度で移動するよう、速度変更部を制御する。これにより、鋼管の曲線部の開始位置と鋼管中間位置との間を溶接トーチの先端が移動し且つ溶接ロボットがレールの曲線部を移動する際に、溶接ロボットがレールを進む速度を、溶接トーチの先端が鋼管中間位置に近づくに連れ、大きくすることができる。これにより、溶接トーチの先端の速度を一定にすることができる。よって、鋼管の溶接の品質を担保しやすくすることができる。 According to this invention, the control unit controls the speed change unit so that when the tip of the welding torch moves between the start position of the curved section of the steel pipe and the intermediate position of the steel pipe and the welding robot moves along the curved section of the rail, the speed at which the welding robot advances along the rail can be increased as the tip of the welding torch approaches the intermediate position of the steel pipe when the tip of the welding torch moves between the start position of the curved section of the steel pipe and the intermediate position of the steel pipe and the welding robot moves along the curved section of the rail. This makes it possible to keep the speed of the tip of the welding torch constant. This makes it easier to ensure the quality of welding of the steel pipe.

ここで、鋼管の曲線部の開始位置と鋼管中間位置との間を溶接トーチの先端が移動し且つ溶接ロボットがレールの曲線部を移動する際の、溶接ロボットの移動速度は、鋼管の曲線部の開始位置と鋼管中間位置との間を溶接トーチの先端が移動し且つ溶接ロボットがレールの直線部を移動する際の、溶接ロボットの移動速度よりも遅い。このため、溶接ロボットがレールの曲線部の開始位置に到達した直後から溶接ロボットを減速する必要がある。これに対し、制御部は、溶接ロボットがレールの曲線部の開始位置に略到達する際に、溶接ロボットが第1ロボット減速度で移動するよう、速度変更部を制御し、第1ロボット減速度の絶対値は、第1ロボット加速度の絶対値より、大きい。これにより、鋼管の曲線部の開始位置と鋼管中間位置との間を溶接トーチの先端が移動し且つ溶接ロボットがレールの曲線部を移動する際の溶接ロボットの移動速度を適当なものにすることができる。 Here, the moving speed of the welding robot when the tip of the welding torch moves between the start position of the curved portion of the steel pipe and the intermediate position of the steel pipe and the welding robot moves along the curved portion of the rail is slower than the moving speed of the welding robot when the tip of the welding torch moves between the start position of the curved portion of the steel pipe and the intermediate position of the steel pipe and the welding robot moves along the straight portion of the rail. For this reason, it is necessary to decelerate the welding robot immediately after the welding robot reaches the start position of the curved portion of the rail. In response to this, the control unit controls the speed change unit so that the welding robot moves at a first robot deceleration when the welding robot approximately reaches the start position of the curved portion of the rail, and the absolute value of the first robot deceleration is greater than the absolute value of the first robot acceleration. This makes it possible to appropriately move the welding robot when the tip of the welding torch moves between the start position of the curved portion of the steel pipe and the intermediate position of the steel pipe and the welding robot moves along the curved portion of the rail.

<12>本発明の態様12に係る溶接システムは、態様8から態様11のいずれか1つに係る溶接システムにおいて、前記溶接システムは、前記溶接トーチの向きを変更するトーチ向き変更部を更に備え、前記制御部は、前記鋼管の曲線部の曲率中心である鋼管曲率中心が前記レールの曲線部の曲率中心であるレール曲率中心よりも前記鋼管の中心側に位置する場合に、前記トーチ向き変更部を制御し、前記制御部は、前記開始位置と前記鋼管中間位置との間を前記溶接トーチの先端が移動する際に、前記所定方向と反対方向への前記溶接トーチの傾斜が当該移動するに連れて小さくなるよう、前記トーチ向き変更部を制御し、前記制御部は、前記鋼管中間位置と前記鋼管の曲線部の終了位置との間を前記溶接トーチの先端が移動する際に、前記所定方向への前記溶接トーチの傾斜が当該移動するに連れて大きくなるよう、前記トーチ向き変更部を制御することを特徴とする。 <12> The welding system according to aspect 12 of the present invention is the welding system according to any one of aspects 8 to 11, further comprising a torch direction change unit that changes the direction of the welding torch, and the control unit controls the torch direction change unit when the steel pipe curvature center, which is the center of curvature of the curved portion of the steel pipe, is located closer to the center of the steel pipe than the rail curvature center, which is the center of curvature of the curved portion of the rail, and the control unit controls the torch direction change unit so that the inclination of the welding torch in the direction opposite to the specified direction becomes smaller as the tip of the welding torch moves between the start position and the steel pipe intermediate position, and the control unit controls the torch direction change unit so that the inclination of the welding torch in the specified direction becomes larger as the tip of the welding torch moves between the steel pipe intermediate position and the end position of the curved portion of the steel pipe.

この発明によれば、制御部は、開始位置と鋼管中間位置との間を溶接トーチの先端が移動する際に、所定方向と反対方向への溶接トーチの傾斜が当該移動するに連れて小さくなるよう、トーチ向き変更部を制御する。また、制御部は、鋼管中間位置と鋼管の曲線部の終了位置との間を溶接トーチの先端が移動する際に、所定方向への溶接トーチの傾斜が当該移動するに連れて大きくなるよう、トーチ向き変更部を制御する。これにより、鋼管の曲線部を溶接する際、溶接トーチの向きと鋼管の曲線部の法線方向とが一致するように、溶接トーチの向きを変更することができる。 According to this invention, the control unit controls the torch orientation change unit so that the inclination of the welding torch in the direction opposite to the predetermined direction decreases as the tip of the welding torch moves between the start position and the intermediate position of the steel pipe. The control unit also controls the torch orientation change unit so that the inclination of the welding torch in the predetermined direction increases as the tip of the welding torch moves between the intermediate position of the steel pipe and the end position of the curved portion of the steel pipe. This makes it possible to change the orientation of the welding torch when welding the curved portion of the steel pipe so that the orientation of the welding torch coincides with the normal direction of the curved portion of the steel pipe.

本発明によれば、鋼管の溶接部の全長に亘って一定の溶接品質を維持することができる溶接システムを提供することができる。 The present invention provides a welding system that can maintain consistent welding quality over the entire length of the welded portion of a steel pipe.

第1実施形態に係る溶接システムを示す全体図である。1 is an overall view showing a welding system according to a first embodiment; 第1実施形態に係る溶接システムの概要を説明するブロック図である。1 is a block diagram illustrating an overview of a welding system according to a first embodiment. 第1実施形態に係る溶接ロボットを示す図で、(a)は側面図、(b)は(a)のリンク図である。1A and 1B are diagrams showing a welding robot according to a first embodiment, in which FIG. 1A is a side view, and FIG. 第1実施形態に係る溶接ロボットの背面図である。FIG. 2 is a rear view of the welding robot according to the first embodiment. (a)は、第1実施形態に係る溶接ロボットの第1回動部を示す側面図であり、(b)は、溶接ロボットの第2回動部を示す平面図である。1A is a side view showing a first rotation part of a welding robot according to a first embodiment, and FIG. 1B is a plan view showing a second rotation part of the welding robot. 第1実施形態に係る溶接ロボットの側面図である。FIG. 2 is a side view of the welding robot according to the first embodiment. 第1実施形態における鋼管及びガイドレールを示す図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のリンク図である。1A and 1B are diagrams showing a steel pipe and a guide rail in the first embodiment, where FIG. 1A is a plan view and FIG. 第1実施形態における曲線部の溶接を説明するための図である。5A to 5C are diagrams for explaining welding of curved portions in the first embodiment. 第1実施形態に係るシステム制御装置のシステムブロック図である。FIG. 2 is a system block diagram of a system control device according to the first embodiment. 第1実施形態に係るシステム制御装置の制御部のシステムブロック図である。FIG. 2 is a system block diagram of a control unit of the system control device according to the first embodiment. 第1実施形態におけるシステム制御装置が実行する曲線部の溶接処理の流れの一例を示すフローチャートである。5 is a flowchart showing an example of a flow of a welding process for a curved portion executed by the system control device in the first embodiment. 第1実施形態に係るエリア1~4における、溶接ロボットが左右方向に移動する速度の変化を表すグラフである。11 is a graph showing changes in the speed at which a welding robot moves in the left-right direction in areas 1 to 4 according to the first embodiment. 第1実施形態に係るエリア1~4における、溶接ロボットが前後方向に移動する速度の変化を表すグラフである。11 is a graph showing changes in the speed at which a welding robot moves in the forward and backward directions in areas 1 to 4 according to the first embodiment. 第1実施形態に係るエリア1~4における、溶接トーチの第1軸線回り及び第2軸線回りの移動量の変化を表すグラフである。1 is a graph showing changes in the amount of movement of a welding torch around a first axis and a second axis in areas 1 to 4 according to a first embodiment. 第2実施形態における曲線部の溶接を説明するための図である。13 is a diagram for explaining welding of a curved portion in a second embodiment. FIG. 第2実施形態におけるシステム制御装置が実行する曲線部の溶接処理の流れの一例を示すフローチャートである。10 is a flowchart showing an example of a flow of welding processing of a curved portion executed by a system control device in a second embodiment. 第2実施形態に係るエリア5~8における、溶接ロボットが左右方向に移動する速度の変化を表すグラフである。13 is a graph showing changes in the speed at which a welding robot moves in the left-right direction in areas 5 to 8 according to the second embodiment. 第2実施形態に係るエリア5~8における、溶接ロボットが前後方向に移動する速度の変化を表すグラフである。13 is a graph showing changes in the speed at which a welding robot moves in the forward and backward directions in areas 5 to 8 according to the second embodiment. 第2実施形態に係るエリア5~8における、溶接トーチの第1軸線回り及び第2軸線回りの移動量の変化を表すグラフである。13 is a graph showing changes in the amount of movement of the welding torch around the first axis and the second axis in areas 5 to 8 according to the second embodiment.

〔第1実施形態〕
以下、図面を参照し、本発明の第1実施形態に係る溶接システム100を説明する。
図1に示されるように、溶接システム100は、鉛直方向に並べて配置された鋼管8の端部同士を溶接するために用いられる。
鋼管8は、角部に配置される4つの円弧状の曲線部8aと、曲線部8a同士をそれぞれ接続する(曲線部8a同士を切れることなく続ける)4つの直線部8bとを有する角形鋼管である。鋼管8の軸線は、鉛直方向に延びる。初期状態では、鋼管8は、建方治具9により仮止めされている。建方治具9は、鋼管8の直線部8bに取り付けられている。
First Embodiment
Hereinafter, a welding system 100 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, a welding system 100 is used to weld together the ends of steel pipes 8 arranged side by side in the vertical direction.
The steel pipe 8 is a square steel pipe having four arc-shaped curved portions 8a arranged at the corners and four straight portions 8b connecting the curved portions 8a (continuing the curved portions 8a without being broken). The axis of the steel pipe 8 extends in the vertical direction. In the initial state, the steel pipe 8 is temporarily fixed by an erection jig 9. The erection jig 9 is attached to the straight portions 8b of the steel pipe 8.

〔溶接システムの概要〕
まず、図1及び図2を参照して、溶接システム100の概要を説明する。溶接システム100は、溶接ロボット1を制御する。溶接システム100は、溶接ロボット1と、ガイドレール2(レール)と、撮影装置3と、溶接電源4と、ワイヤ送給装置5と、システム制御装置6と、を備える。
[Welding system overview]
1 and 2, an overview of a welding system 100 will be described. The welding system 100 controls a welding robot 1. The welding system 100 includes the welding robot 1, a guide rail 2, an imaging device 3, a welding power source 4, a wire feeder 5, and a system controller 6.

溶接ロボット1は、ガイドレール2上を所定方向に移動しつつ鋼管8の直線部8b及び曲線部8aを溶接する。溶接ロボット1は、複数のモータ32と、溶接トーチ13と、溶接トーチ13の狙い位置を変更する狙い位置変更部と、溶接トーチ13の向きを変更するトーチ向き変更部と、溶接ロボットの移動速度を変更する速度変更部と、を備える。また、溶接ロボット1は、システム制御装置6と通信可能に接続されている。溶接ロボット1は、システム制御装置6による制御を受け取る不図示の中継盤を備える。
モータ32は、システム制御装置6による制御を受けて、溶接ロボット1を駆動させるモータである。モータ32は、溶接ロボット1をガイドレール2に沿って移動させるサーボモータ(速度変更部、ロボット位置変更部)を含む。
The welding robot 1 welds the straight section 8b and the curved section 8a of the steel pipe 8 while moving in a predetermined direction on the guide rail 2. The welding robot 1 includes a plurality of motors 32, a welding torch 13, an aim position changing unit that changes the aim position of the welding torch 13, a torch direction changing unit that changes the direction of the welding torch 13, and a speed changing unit that changes the moving speed of the welding robot. The welding robot 1 is also connected to a system control device 6 so as to be able to communicate with the system control device 6. The welding robot 1 includes a relay panel (not shown) that receives control from the system control device 6.
The motor 32 is a motor that drives the welding robot 1 under the control of the system control device 6. The motor 32 includes a servo motor (a speed change unit, a robot position change unit) that moves the welding robot 1 along the guide rail 2.

溶接トーチ13は、鋼管8の端部同士の溶接に用いられる。溶接トーチ13による溶接は、例えばアーク溶接によって行われる。溶接トーチ13内には、溶接ワイヤが配置されている。 The welding torch 13 is used to weld the ends of the steel pipe 8 together. Welding with the welding torch 13 is performed, for example, by arc welding. A welding wire is placed inside the welding torch 13.

ガイドレール2は、鋼管8に沿って配置される。ガイドレール2は、鋼管8の周方向に環状に、鋼管8を囲むように配置される。ガイドレール2は、角部に配置される4つの円弧状の曲線部2aと、曲線部2a同士をそれぞれ接続する4つの直線部2bとを有する。
溶接ロボット1は、ガイドレール2に沿って移動可能である。
The guide rail 2 is disposed along the steel pipe 8. The guide rail 2 is disposed in an annular shape in the circumferential direction of the steel pipe 8 so as to surround the steel pipe 8. The guide rail 2 has four arc-shaped curved portions 2a disposed at the corners, and four straight portions 2b each connecting the curved portions 2a to each other.
The welding robot 1 is movable along a guide rail 2 .

撮影装置3は、溶接ロボット1に取り付けられる。撮影装置3は、溶接前のセンシング処理において鋼管8の溶接部位を撮影する。また、撮影装置3は、溶接処理において溶接ロボット1による溶接の様子を撮影する。撮影装置3は、例えばカメラである。撮影装置3はシステム制御装置6と通信可能に接続されており、撮影装置3が取得した画像又は動画(以下、撮影結果と言う)はシステム制御装置6に送信される。 The photographing device 3 is attached to the welding robot 1. The photographing device 3 photographs the welded portion of the steel pipe 8 in the sensing process before welding. The photographing device 3 also photographs the state of welding by the welding robot 1 in the welding process. The photographing device 3 is, for example, a camera. The photographing device 3 is connected to the system control device 6 so as to be able to communicate with it, and the images or videos (hereinafter referred to as the photographed results) acquired by the photographing device 3 are transmitted to the system control device 6.

溶接電源4は、ワイヤ送給装置5へ電力を供給する。ワイヤ送給装置5は、溶接トーチ13へ溶接ワイヤを供給する。溶接トーチ13は、溶接トーチ用ケーブルを介して、ワイヤ送給装置5と接続される。ワイヤ送給装置5は、溶接トーチ13へ電力を供給する。 The welding power source 4 supplies power to the wire feeder 5. The wire feeder 5 supplies welding wire to the welding torch 13. The welding torch 13 is connected to the wire feeder 5 via a welding torch cable. The wire feeder 5 supplies power to the welding torch 13.

システム制御装置6は、溶接システム100の動作を制御する。システム制御装置6は、具体的には、溶接ロボット1、溶接電源4及びワイヤ送給装置5の動作を制御する。
溶接ロボット1は、制御ケーブルを介して、システム制御装置6と接続される。制御ケーブルは、システム制御装置6が送信した信号であって溶接ロボット1を制御する制御信号を溶接ロボット1に伝送する。
The system controller 6 controls the operation of the welding system 100. Specifically, the system controller 6 controls the operation of the welding robot 1, the welding power source 4, and the wire feeder 5.
The welding robot 1 is connected to the system controller 6 via a control cable. The control cable transmits to the welding robot 1 a control signal that is sent from the system controller 6 and controls the welding robot 1.

〔溶接ロボットの構成〕
次に、図3~5を参照して、溶接ロボット1の構成を説明する。
図3(a)は、溶接ロボット1の側面図である。図3(b)は、図3(a)のリンク図である。図4は、溶接ロボット1の背面図である。図5(a)は、溶接ロボット1の後述する第1回動部35を示す側面図である。図5(b)は、溶接ロボット1の後述する第2回動部36を示す平面図である。
なお、以下、鉛直方向に沿った方向を、溶接ロボット1の上下方向xと称する。溶接ロボット1がガイドレール2に沿って移動する方向を、溶接ロボット1の左右方向yと称する。溶接ロボット1の上下方向x及び左右方向yに直交する方向を、溶接ロボット1の前後方向zと称する。
[Welding robot configuration]
Next, the configuration of the welding robot 1 will be described with reference to FIGS.
Fig. 3(a) is a side view of the welding robot 1. Fig. 3(b) is a link diagram of Fig. 3(a). Fig. 4 is a rear view of the welding robot 1. Fig. 5(a) is a side view showing a first rotation unit 35 (described later) of the welding robot 1. Fig. 5(b) is a plan view showing a second rotation unit 36 (described later) of the welding robot 1.
In the following description, the direction along the vertical direction is referred to as the up-down direction x of the welding robot 1. The direction in which the welding robot 1 moves along the guide rail 2 is referred to as the left-right direction y of the welding robot 1. The direction perpendicular to the up-down direction x and the left-right direction y of the welding robot 1 is referred to as the front-rear direction z of the welding robot 1.

溶接ロボット1は、本体部11と、溶接トーチ13と、支持部14と、を備える。
本体部11は、溶接ロボット1の基台である。本体部11は、モータ32を備える。本体部11は、ガイドレール2に取り付けられる車輪部12を備える。溶接ロボット1は、車輪部12がガイドレール2の上を摺動することで、ガイドレール2に沿って移動する。
The welding robot 1 includes a main body 11 , a welding torch 13 , and a support 14 .
The main body 11 is a base of the welding robot 1. The main body 11 includes a motor 32. The main body 11 includes a wheel unit 12 attached to the guide rail 2. The welding robot 1 moves along the guide rail 2 by the wheel unit 12 sliding on the guide rail 2.

支持部14は、本体部11と溶接トーチ13との間に設けられ、溶接トーチ13を支持する。支持部14は、ケース21と、第1リンク部材22と、第2リンク部材23と、第3リンク部材24と、を有する。 The support part 14 is provided between the main body part 11 and the welding torch 13, and supports the welding torch 13. The support part 14 has a case 21, a first link member 22, a second link member 23, and a third link member 24.

ケース21は、本体部11の外側を覆うように設けられる。ケース21は、本体部11に対して、溶接ロボット1の前後方向zに移動可能とされている。本体部11とケース21とにより、前後移動部33(狙い位置変更部)が構成される。図3(b)に示されるリンク図においては、前後移動部33は、直動関節として示されている。 The case 21 is provided to cover the outside of the main body 11. The case 21 is movable in the forward/backward direction z of the welding robot 1 relative to the main body 11. The main body 11 and the case 21 form a forward/backward moving part 33 (target position changing part). In the link diagram shown in FIG. 3(b), the forward/backward moving part 33 is shown as a linear joint.

第1リンク部材22は、鉛直方向の下方へ延びる鉛直アーム22aと、鉛直アーム22aの下端から水平方向に延びる水平アーム22bと、水平アーム22bに接続されて鉛直方向の下方へ延びる接続パネル22cと、を備える。鉛直アーム22aと、水平アーム22bと、接続パネル22cとは、互いに相対移動不能に接続される。
鉛直アーム22aの上端部は、ケース21の内側においてケース21に接続される。鉛直アーム22a(第1リンク部材22)は、ケース21に対して、溶接ロボット1の上下方向xに移動可能とされている。ケース21と第1リンク部材22とにより、上下移動部34(狙い位置変更部)が構成される。図3(b)に示されるリンク図においては、上下移動部34は、直動関節として示されている。
The first link member 22 includes a vertical arm 22a extending vertically downward, a horizontal arm 22b extending horizontally from a lower end of the vertical arm 22a, and a connection panel 22c connected to the horizontal arm 22b and extending vertically downward. The vertical arm 22a, the horizontal arm 22b, and the connection panel 22c are connected to each other so as not to be movable relative to each other.
An upper end of the vertical arm 22a is connected to the case 21 inside the case 21. The vertical arm 22a (first link member 22) is movable in the up-down direction x of the welding robot 1 relative to the case 21. The case 21 and the first link member 22 form a vertical movement unit 34 (target position changing unit). In the link diagram shown in Fig. 3(b), the vertical movement unit 34 is shown as a linear joint.

第2リンク部材23は、パネル状である。第2リンク部材23の上端部は、第1リンクピン351を介して、接続パネル22cの下端部に接続される。
図5(a)に示されるように、第2リンク部材23は、接続パネル22cに対して、第1リンクピン351の中心軸線(以下、第1軸線とも称する)回りに回動可能とされている。第1リンクピン351の中心軸線は、溶接ロボット1の左右方向yに平行である。接続パネル22cと第2リンク部材23とにより、第1回動部35(トーチ向き変更部)が構成される。図3(b)に示されるリンク図においては、第1回動部35は、回転関節として示されている。なお、第1回動部35は、後述する第2回動部36を溶接トーチ13とともに回動させる。
The second link member 23 is in the form of a panel. An upper end portion of the second link member 23 is connected to a lower end portion of the connection panel 22c via a first link pin 351.
As shown in Fig. 5(a), the second link member 23 is rotatable around the central axis of the first link pin 351 (hereinafter also referred to as the first axis) with respect to the connection panel 22c. The central axis of the first link pin 351 is parallel to the left-right direction y of the welding robot 1. The connection panel 22c and the second link member 23 form a first rotation part 35 (torch direction changing part). In the link diagram shown in Fig. 3(b), the first rotation part 35 is shown as a rotary joint. The first rotation part 35 rotates a second rotation part 36 (described later) together with the welding torch 13.

第3リンク部材24は、第2リンクピン361を介して、第2リンク部材23の下端部に接続される。第3リンク部材24は、溶接トーチ13が支持されるホルダである。
図5(b)に示されるように、第3リンク部材24は、第2リンク部材23に対して、第2リンクピン361の中心軸線(以下、第2軸線とも称する)回りに回動可能とされている。第2リンク部材23が接続パネル22cに対して回動していない状態において、第2リンクピン361の中心軸線は、溶接ロボット1の上下方向xに平行である。第2リンク部材23と第3リンク部材24とにより、第2回動部36(トーチ向き変更部)が構成される。図3(b)に示されるリンク図においては、第2回動部36は、回転関節として示されている。
The third link member 24 is connected to a lower end of the second link member 23 via a second link pin 361. The third link member 24 is a holder for supporting the welding torch 13.
As shown in Fig. 5(b), the third link member 24 is rotatable about the central axis of the second link pin 361 (hereinafter also referred to as the second axis) relative to the second link member 23. When the second link member 23 is not rotated relative to the connection panel 22c, the central axis of the second link pin 361 is parallel to the up-down direction x of the welding robot 1. The second link member 23 and the third link member 24 form a second rotation unit 36 (torch direction changing unit). In the link diagram shown in Fig. 3(b), the second rotation unit 36 is shown as a rotary joint.

なお、これらの前後移動部33、上下移動部34、第1回動部35、及び第2回動部36は、いずれもモータ32の駆動により動作する。 The forward/backward movement unit 33, the up/down movement unit 34, the first rotation unit 35, and the second rotation unit 36 are all driven by the motor 32.

〔制御方法〕
上記のような構成を備える溶接システム100における制御方法について説明する。
本実施形態に係る制御方法は、鋼管8の溶接のうち、曲線部8a周辺の溶接(以下、単に、曲線部8aの溶接とも称する)に主となる特徴がある。鋼管8の曲線部8aと、ガイドレール2の曲線部2aとは、周方向の長さが異なる。また、多くの場合、鋼管8の曲線部8aの曲率中心である鋼管曲率中心C1と、ガイドレール2の曲線部2aの曲率中心であるレール曲率中心C2とは異なる。そのため、曲線部8a、2aにおける、鋼管8とガイドレール2との間の距離が周方向に一定とはならない。本実施形態では、このような場合であっても、溶接条件に合わせて溶接ロボット1の移動量を調節することで、鋼管8の位置によらず高品質な溶接を実現する。
[Control method]
A control method for welding system 100 having the above configuration will be described.
The control method according to the present embodiment is mainly characterized by welding of the periphery of the curved portion 8a (hereinafter, simply referred to as welding of the curved portion 8a) of the steel pipe 8. The curved portion 8a of the steel pipe 8 and the curved portion 2a of the guide rail 2 have different circumferential lengths. In addition, in many cases, the steel pipe curvature center C1, which is the curvature center of the curved portion 8a of the steel pipe 8, is different from the rail curvature center C2, which is the curvature center of the curved portion 2a of the guide rail 2. Therefore, the distance between the steel pipe 8 and the guide rail 2 at the curved portions 8a and 2a is not constant in the circumferential direction. In this embodiment, even in such a case, the movement amount of the welding robot 1 is adjusted according to the welding conditions, thereby realizing high-quality welding regardless of the position of the steel pipe 8.

以下、まず図7を参照して、制御方法の基本的な考え方について説明する。
図7(a)は、鋼管8及びガイドレール2を示す平面図である。図7(b)は、図7(a)のリンク図である。
First, the basic concept of the control method will be described below with reference to FIG.
Fig. 7(a) is a plan view showing the steel pipe 8 and the guide rail 2. Fig. 7(b) is a link diagram of Fig. 7(a).

鋼管8とガイドレール2との間の距離は、それぞれの曲線部8a、2aの位置に応じて異なる。そのため、本制御方法では、曲線部8aの溶接を複数のエリアに区画して、そのエリアごとに溶接ロボット1の移動量の求め方を調整する。
曲線部8aの溶接を複数のエリアに区画するにあたり、鋼管8を基準とした鋼管座標系を定義する。この鋼管座標系は、鋼管8の曲線部8aの1つ1つに定義される。
以下、鉛直方向を、鋼管座標系におけるX方向と称する。X方向に直交し、かつ1つの曲線部8aと接続される2つの直線部8bのうち一方の直線部8bに沿った方向を鋼管座標系におけるY方向と称する。X方向及びY方向に直交する方向をZ方向と称する。Z方向は、上記2つの直線部8bのうち他方の直線部8bに沿った方向である。例えば、鋼管座標系の原点位置は、後述する溶接条件を満たすような溶接トーチ13の先端の位置(目標位置)とX方向に一致し、かつ上面視(YZ平面)において、鋼管8の曲線部8aの鋼管曲率中心C1に一致する位置に設定される。
また、X方向のうち、鉛直方向の上方向を+X方向と称し、鉛直方向の下方向を-X方向と称する。Y方向のうち、鋼管座標系の原点位置(鋼管曲率中心C1)を基準として鋼管8の外側に向かう方向を+Y方向とし、鋼管8の内側に向かう方向を-Y方向とする。
Z方向のうち、鋼管座標系の原点位置(鋼管曲率中心C1)を基準として鋼管8の外側に向かう方向を+Z方向とし、鋼管8の内側に向かう方向を-Z方向とする。
The distance between the steel pipe 8 and the guide rail 2 varies depending on the positions of the curved sections 8a, 2a. Therefore, in this control method, the welding of the curved section 8a is divided into a plurality of areas, and the method of calculating the movement amount of the welding robot 1 is adjusted for each area.
When dividing the welding of the curved portion 8a into a plurality of areas, a steel pipe coordinate system is defined based on the steel pipe 8. This steel pipe coordinate system is defined for each of the curved portions 8a of the steel pipe 8.
Hereinafter, the vertical direction is referred to as the X direction in the steel pipe coordinate system. The direction perpendicular to the X direction and along one of the two straight line portions 8b connected to one curved portion 8a is referred to as the Y direction in the steel pipe coordinate system. The direction perpendicular to the X direction and the Y direction is referred to as the Z direction. The Z direction is the direction along the other of the two straight line portions 8b. For example, the origin position of the steel pipe coordinate system is set to a position that coincides with the X direction and the position (target position) of the tip of the welding torch 13 that satisfies the welding conditions described later, and coincides with the steel pipe curvature center C1 of the curved portion 8a of the steel pipe 8 in a top view (YZ plane).
In addition, among the X directions, the vertical upward direction is referred to as the +X direction, and the vertical downward direction is referred to as the -X direction. Among the Y directions, the direction toward the outside of the steel pipe 8 based on the origin position of the steel pipe coordinate system (steel pipe curvature center C1) is referred to as the +Y direction, and the direction toward the inside of the steel pipe 8 is referred to as the -Y direction.
Of the Z directions, the direction toward the outside of the steel pipe 8 based on the origin position of the steel pipe coordinate system (steel pipe curvature center C1) is defined as the +Z direction, and the direction toward the inside of the steel pipe 8 is defined as the -Z direction.

〔鋼管の曲線部とガイドレールの曲線部〕
鋼管8の曲線部8a及びガイドレール2の曲線部2aについて説明する。
曲線部8aは、上面視(YZ平面)において、鋼管曲率中心C1を中心とし、半径がRcの1/4円の円弧状である。曲線部2aは、上面視において、レール曲率中心C2を中心とし、半径がRgの1/4円の円弧状である。
[Curved section of steel pipe and curved section of guide rail]
The curved portion 8a of the steel pipe 8 and the curved portion 2a of the guide rail 2 will be described.
The curved portion 8a is an arc having a radius of Rc and a quarter circle centered on the steel pipe curvature center C1 when viewed from above (YZ plane). The curved portion 2a is an arc having a radius of Rg and a quarter circle centered on the rail curvature center C2 when viewed from above.

本実施形態において、鋼管曲率中心C1の位置は、レール曲率中心C2の位置と異なる。
レール曲率中心C2は、鋼管曲率中心C1よりも鋼管8の中心側に位置する。
鋼管8の直線部8bとガイドレール2の直線部2bとの距離をlcgとすると、鋼管曲率中心C1と、レール曲率中心C2とのY方向(又はZ方向)の距離eは、以下の式で表される。
e=Rc+lcg-Rg
すなわち、レール曲率中心C2は、鋼管曲率中心C1から、Y方向及びZ方向に-eだけ移動した位置である。
In this embodiment, the position of the steel pipe curvature center C1 is different from the position of the rail curvature center C2.
The rail curvature center C2 is located closer to the center of the steel pipe 8 than the steel pipe curvature center C1.
If the distance between the straight portion 8b of the steel pipe 8 and the straight portion 2b of the guide rail 2 is l cg , the distance e in the Y direction (or Z direction) between the center of curvature C1 of the steel pipe and the center of curvature C2 of the rail is expressed by the following formula.
e=Rc+l cg -Rg
In other words, the rail curvature center C2 is a position shifted by −e in the Y direction and the Z direction from the steel pipe curvature center C1.

図8に示されるように、鋼管8の溶接は、溶接形態に応じて、エリア1と、エリア2と、エリア3と、エリア4とに分けられる。
なお、以下、曲線部2aの開始位置をPg1とし、終了位置をPg2とする。曲線部8aの開始位置をPc2とし、終了位置をPc3とする。レール曲率中心C2と位置Pg1とを結ぶ直線と、鋼管8の直線部8bとの交点を位置Pc1とする。レール曲率中心C2と位置Pg2とを結ぶ直線と、鋼管8の直線部8bとの交点を位置Pc4とする。
As shown in FIG. 8, the welding of the steel pipe 8 is divided into area 1, area 2, area 3, and area 4 according to the welding form.
In the following, the start position of curved portion 2a is designated as Pg1, and the end position as Pg2. The start position of curved portion 8a is designated as Pc2, and the end position as Pc3. The intersection of a straight line connecting rail curvature center C2 and position Pg1 with straight portion 8b of steel pipe 8 is designated as position Pc1. The intersection of a straight line connecting rail curvature center C2 and position Pg2 with straight portion 8b of steel pipe 8 is designated as position Pc4.

エリア1は、鋼管8の位置Pc1から位置Pc2までを溶接するエリアである。すなわち、エリア1は、溶接トーチ13の先端が位置Pc1から位置Pc2まで移動するエリアである。エリア1においては、溶接ロボット1は、ガイドレール2の曲線部2aを移動しつつ、鋼管8の直線部8bを溶接する。すなわち、エリア1では、ガイドレール2の曲線部2a上に溶接ロボット1が位置し、且つ、溶接ロボット1が溶接する部分が鋼管8の直線部8bである。
エリア2は、鋼管8の位置Pc2から位置Pc3までを溶接するエリアである。すなわち、エリア2は、溶接トーチ13の先端が位置Pc2から位置Pc3まで移動するエリアである。エリア2においては、溶接ロボット1は、ガイドレール2の曲線部2aを移動しつつ、鋼管8の曲線部8aを溶接する。すなわち、エリア2では、ガイドレール2の曲線部2a上に溶接ロボット1が位置し、且つ、溶接ロボット1が溶接する部分が鋼管8の曲線部8aである。
エリア3は、鋼管8の位置Pc3から位置Pc4までを溶接するエリアである。すなわち、エリア3は、溶接トーチ13の先端が位置Pc3から位置Pc4まで移動するエリアである。エリア3においては、溶接ロボット1は、ガイドレール2の曲線部2aを移動しつつ、鋼管8の直線部8bを溶接する。すなわち、エリア3では、ガイドレール2の曲線部2a上に溶接ロボット1が位置し、且つ、溶接ロボット1が溶接する部分が鋼管8の直線部8bである。
エリア4は、鋼管8のエリア1~3以外のエリアである。エリア4においては、溶接ロボット1は、ガイドレール2の直線部2bを移動しつつ、鋼管8の直線部8bを溶接する。すなわち、エリア4では、ガイドレール2の直線部2b上に溶接ロボット1が位置し、且つ、溶接ロボット1が溶接する部分が鋼管8の直線部8bである。
本実施形態において、曲線部8aの溶接とは、エリア1~3の溶接を意味する。
Area 1 is an area where the steel pipe 8 is welded from position Pc1 to position Pc2. That is, area 1 is an area where the tip of the welding torch 13 moves from position Pc1 to position Pc2. In area 1, the welding robot 1 welds the straight portion 8b of the steel pipe 8 while moving along the curved portion 2a of the guide rail 2. That is, in area 1, the welding robot 1 is positioned on the curved portion 2a of the guide rail 2, and the portion that the welding robot 1 welds is the straight portion 8b of the steel pipe 8.
Area 2 is an area where the steel pipe 8 is welded from position Pc2 to position Pc3. That is, area 2 is an area where the tip of the welding torch 13 moves from position Pc2 to position Pc3. In area 2, the welding robot 1 welds the curved portion 8a of the steel pipe 8 while moving along the curved portion 2a of the guide rail 2. That is, in area 2, the welding robot 1 is positioned on the curved portion 2a of the guide rail 2, and the portion that the welding robot 1 welds is the curved portion 8a of the steel pipe 8.
Area 3 is an area where the steel pipe 8 is welded from position Pc3 to position Pc4. That is, area 3 is an area where the tip of the welding torch 13 moves from position Pc3 to position Pc4. In area 3, the welding robot 1 welds the straight portion 8b of the steel pipe 8 while moving along the curved portion 2a of the guide rail 2. That is, in area 3, the welding robot 1 is positioned on the curved portion 2a of the guide rail 2, and the portion that the welding robot 1 welds is the straight portion 8b of the steel pipe 8.
Area 4 is an area other than areas 1 to 3 of the steel pipe 8. In area 4, the welding robot 1 welds the straight portion 8b of the steel pipe 8 while moving along the straight portion 2b of the guide rail 2. That is, in area 4, the welding robot 1 is positioned on the straight portion 2b of the guide rail 2, and the portion that the welding robot 1 welds is the straight portion 8b of the steel pipe 8.
In this embodiment, welding of the curved portion 8a means welding of areas 1 to 3.

〔溶接条件〕
溶接の品質を良好なものとするためには、エリアによらず以下の<1>~<4>に示す溶接条件を満たすことが好ましい。
<1>溶接トーチ13の先端が鋼管8の溶接部位に沿って移動する速度(以下、溶接移動速度Vwとも称する)が一定となる。
<2>上面視における溶接トーチ13の向き(以下、溶接トーチ向きとも称する)が、鋼管8の曲線部8aの法線方向と一致する、又は鋼管8の直線部8bと直交する。
<3>溶接トーチ13の狙い角θnが一定となる。なお、溶接トーチ13の狙い角θnは、図6に示されるように、溶接ロボット1の左右方向yに沿って見て、溶接トーチ13の先端が鋼管8の開先に位置するときの溶接トーチ13の向きである。狙い角θnは、鋼管8の溶接部位の状態(例えば、開先情報)に応じて適切に調整される。
<4>溶接トーチ13の先端と鋼管8の溶接部位との距離(以下、溶接トーチ13の狙い位置とも称する)が一定である。
なお、上記溶接条件を満たすような溶接トーチ13の先端のX方向の位置は一定となり、鋼管座標系の原点位置とX方向に一致する。図6に示されるように、上記溶接条件を満たす溶接トーチ13の先端のX方向の位置と、ガイドレール2の下端2cとのX方向(溶接ロボット1の上下方向x)の距離をHとする。
[Welding conditions]
In order to obtain good welding quality, it is preferable to satisfy the following welding conditions <1> to <4> regardless of the area.
<1> The speed at which the tip of the welding torch 13 moves along the welded portion of the steel pipe 8 (hereinafter also referred to as the welding movement speed Vw) is constant.
<2> The direction of the welding torch 13 when viewed from above (hereinafter also referred to as the welding torch direction) coincides with the normal direction of the curved portion 8 a of the steel pipe 8 or is perpendicular to the straight portion 8 b of the steel pipe 8 .
<3> The target angle θn of the welding torch 13 is constant. Note that the target angle θn of the welding torch 13 is the direction of the welding torch 13 when the tip of the welding torch 13 is located at the groove of the steel pipe 8, as seen along the left-right direction y of the welding robot 1, as shown in Fig. 6. The target angle θn is appropriately adjusted depending on the state of the welding portion of the steel pipe 8 (e.g., groove information).
<4> The distance between the tip of the welding torch 13 and the welded portion of the steel pipe 8 (hereinafter also referred to as the target position of the welding torch 13) is constant.
The position in the X direction of the tip of welding torch 13 that satisfies the above welding conditions is constant and coincides with the origin position of the steel pipe coordinate system in the X direction. As shown in Fig. 6, the distance in the X direction (the vertical direction x of welding robot 1) between the X direction position of the tip of welding torch 13 that satisfies the above welding conditions and the lower end 2c of guide rail 2 is defined as H.

ここで、エリア4においては、鋼管8(直線部8b)とガイドレール2(直線部2b)との間の距離が一定である。したがって、上記溶接条件を満たすような溶接ロボット1の移動量が一律に定まる。すなわち、上記溶接条件<2>~<4>を満たすように溶接トーチ13の溶接トーチ向き、狙い角、及び狙い位置を設定した状態で、溶接ロボット1を溶接移動速度Vwで移動させることにより、上記溶接条件を満たす溶接を行うことができる。 Here, in area 4, the distance between the steel pipe 8 (straight section 8b) and the guide rail 2 (straight section 2b) is constant. Therefore, the movement amount of the welding robot 1 that satisfies the above welding conditions is uniformly determined. In other words, by moving the welding robot 1 at the welding movement speed Vw with the welding torch direction, target angle, and target position of the welding torch 13 set to satisfy the above welding conditions <2> to <4>, welding that satisfies the above welding conditions can be performed.

一方で、エリア1~3においては、鋼管8とガイドレール2との間の距離が周方向の位置により異なるため、上記溶接条件を満たすような溶接ロボット1の移動量が一律には定まらない。本実施形態においては、エリア1~3の溶接(曲線部8aの溶接)においては、逆運動学を用い、<A>上記溶接条件を満たす溶接トーチ13の目標位置及び目標姿勢(以下、目標とする溶接トーチ13の位置及び姿勢とも称する)を算出し、<B>これを実現するための溶接ロボット1の移動量を求める。 On the other hand, in areas 1 to 3, the distance between the steel pipe 8 and the guide rail 2 varies depending on the circumferential position, so the movement amount of the welding robot 1 that satisfies the above welding conditions is not uniformly determined. In this embodiment, inverse kinematics is used for welding in areas 1 to 3 (welding of the curved section 8a) to <A> calculate the target position and target posture of the welding torch 13 that satisfy the above welding conditions (hereinafter also referred to as the target position and posture of the welding torch 13), and <B> determine the movement amount of the welding robot 1 to achieve this.

具体的には、上記溶接条件を満たす溶接トーチ13の目標位置及び目標姿勢を表す行列U(上記<A>に対応)を生成する。この行列Uは、時刻tにおける溶接位置における溶接トーチ13の目標位置及び目標姿勢を表す行列である。時刻tにおける溶接位置は、溶接条件<1>の溶接移動速度Vwを用いて、Vw・tに基づいて判断される。例えば、時刻0における溶接位置をPc1とした場合、Vw・tの大きさによって、時刻tにおける溶接位置が、エリア1~3のいずれに位置するかを判定することができる。
また、溶接ロボット1が所定の移動量、移動した場合の溶接トーチ13の位置及び姿勢を表す行列T(上記<B>に対応)を生成する。
行列Uと行列Tとが等しくなるような溶接ロボット1の移動量を求め、当該移動量に応じてモータ32の駆動を制御することにより、上記溶接条件を満たす溶接を行うことができる。すなわち、これらの行列U、Tが等しくなることで、所定の時刻t(溶接位置)において目標となる溶接トーチ13の位置及び姿勢を実現するための移動量が求められる。
この移動量を実現するように溶接ロボット1を制御することで、良好な品質の溶接を実現することができる。
Specifically, a matrix U (corresponding to the above <A>) is generated that represents the target position and target posture of welding torch 13 that satisfies the above welding conditions. This matrix U is a matrix that represents the target position and target posture of welding torch 13 at the welding position at time t. The welding position at time t is determined based on Vw·t using the welding movement speed Vw of welding condition <1>. For example, if the welding position at time 0 is Pc1, it can be determined which of areas 1 to 3 the welding position at time t is located in, depending on the magnitude of Vw·t.
Also, a matrix T (corresponding to the above <B>) is generated which represents the position and posture of the welding torch 13 when the welding robot 1 moves a predetermined amount.
Welding that satisfies the above welding conditions can be performed by determining the amount of movement of the welding robot 1 that makes the matrix U equal to the matrix T and controlling the driving of the motor 32 according to the amount of movement. In other words, by making the matrices U and T equal, the amount of movement for realizing the target position and posture of the welding torch 13 at a given time t (welding position) can be determined.
By controlling the welding robot 1 so as to realize this amount of movement, welding of good quality can be achieved.

〔行列Uについて〕
行列Uの生成について、図8を参照して詳細に説明する。
行列Uは、上記溶接条件を満たす溶接トーチ13の目標位置及び目標姿勢を、鋼管座標系の原点位置(鋼管曲率中心C1)を基準として表すための行列である。行列Uは、特定の溶接位置において目標とする溶接トーチ13の位置及び姿勢である。行列Uは、鋼管8の溶接位置ごとに定まる。行列Uは、溶接ロボット1の位置によらず定まる。
本実施形態においては、エリア1及び3においては直線部8bの溶接が行われ、エリア2においては曲線部8aの溶接が行われる。したがって、上記溶接条件を満たす溶接トーチ13の目標位置及び目標姿勢は、エリア1~3で異なる。このため、行列Uは、エリア1~3のそれぞれについて生成される。なお、上述のように、上記溶接条件を満たすような溶接トーチ13の先端のX方向の位置は一定となり、鋼管座標系の原点位置とX方向に一致する位置である。
[Regarding matrix U]
The generation of the matrix U will be described in detail with reference to FIG.
The matrix U is a matrix for expressing the target position and target posture of the welding torch 13 that satisfy the above welding conditions, with the origin position (steel pipe curvature center C1) of the steel pipe coordinate system as a reference. The matrix U is the target position and posture of the welding torch 13 at a specific welding position. The matrix U is determined for each welding position of the steel pipe 8. The matrix U is determined regardless of the position of the welding robot 1.
In this embodiment, welding of straight line portion 8b is performed in areas 1 and 3, and welding of curved portion 8a is performed in area 2. Therefore, the target position and target posture of welding torch 13 that satisfy the above welding conditions are different for areas 1 to 3. For this reason, a matrix U is generated for each of areas 1 to 3. As described above, the position in the X direction of the tip of welding torch 13 that satisfies the above welding conditions is constant and is a position that coincides with the origin position of the steel pipe coordinate system in the X direction.

エリア1において、溶接トーチ13の先端は、位置Pc1から位置Pc2へ、溶接移動速度Vwで移動する。エリア1における溶接トーチ13の先端の移動は、Y方向(+Y方向)の溶接移動速度Vwでの移動である。したがって、溶接トーチ13の先端のY方向の位置は、時刻により異なる。溶接トーチ13の先端が位置Pc1に到達した時刻を0とした、時刻tにおける溶接トーチ13の先端のY方向の位置は、位置Pc1からY方向に+Vw・tだけ移動した位置となる。なお、位置Pc1のY方向の位置は、鋼管座標系の原点位置(鋼管曲率中心C1)からY方向に-eだけ移動した位置である。また、エリア1において、溶接トーチ13の先端のZ方向の位置は、常に、鋼管座標系の原点位置(鋼管曲率中心C1)からZ方向に+Rcだけ移動した位置である。
また、時刻tにおける溶接位置において、上記溶接条件を満たす溶接トーチ13の溶接トーチ向きは、直線部8bと直交する方向である。時刻tにおける溶接位置において、溶接トーチ13の狙い角は、常に一定(θn)となる。時刻tにおける溶接位置において、溶接トーチ13の先端と直線部8bとの距離は、常に一定となる。
エリア1における行列Uは、上記のような溶接トーチ13の位置及び姿勢を表す同次変換行列として生成される。
In area 1, the tip of the welding torch 13 moves from position Pc1 to position Pc2 at a welding movement speed Vw. The movement of the tip of the welding torch 13 in area 1 is a movement at a welding movement speed Vw in the Y direction (+Y direction). Therefore, the position of the tip of the welding torch 13 in the Y direction varies depending on the time. The position of the tip of the welding torch 13 in the Y direction at time t, where the time when the tip of the welding torch 13 reaches position Pc1 is set to 0, is a position moved in the Y direction by +Vw·t from position Pc1. The position of position Pc1 in the Y direction is a position moved in the Y direction by -e from the origin position (steel pipe curvature center C1) of the steel pipe coordinate system. In addition, in area 1, the position of the tip of the welding torch 13 in the Z direction is always a position moved in the Z direction by +Rc from the origin position (steel pipe curvature center C1) of the steel pipe coordinate system.
Furthermore, at the welding position at time t, the welding torch orientation of welding torch 13 that satisfies the above welding conditions is a direction perpendicular to straight portion 8b. At the welding position at time t, the target angle of welding torch 13 is always constant (θn). At the welding position at time t, the distance between the tip of welding torch 13 and straight portion 8b is always constant.
The matrix U in area 1 is generated as a homogeneous transformation matrix representing the position and posture of the welding torch 13 as described above.

エリア2において、溶接トーチ13の先端は、位置Pc2から位置Pc3へ、溶接移動速度Vwで移動する。エリア2においては、溶接トーチ13の先端は曲線部8aに沿って移動する。すなわち、エリア2における上記溶接条件を満たす溶接トーチ13の先端の移動は、YZ平面上の鋼管曲率中心C1回りの溶接移動速度Vwでの回転移動である。YZ平面において、溶接トーチ13の先端が位置Pc2に到達した時刻を0とした、時刻tにおける溶接トーチ13の先端の位置は、位置Pc2から鋼管曲率中心C1回りに回転量θc(ラジアン)だけ回転した位置である。但し、回転量θcは、曲線部8aの半径Rc及び溶接移動速度Vwを用いて、以下の式にて表される。
θc=(Vw・t÷2πRc)×2π
また、時刻tにおける溶接位置において、上記溶接条件を満たす溶接トーチ13の溶接トーチ向きは、曲線部8aの法線方向と一致する方向である。時刻tにおける溶接位置において、溶接トーチ13の狙い角は、常に一定(θn)となる。時刻tにおける溶接位置において、溶接トーチ13の先端と曲線部8aとの距離は、常に一定となる。
エリア2における行列Uは、上記のような溶接トーチ13の位置及び姿勢を表す同次変換行列として生成される。
In area 2, the tip of the welding torch 13 moves from position Pc2 to position Pc3 at a welding movement speed Vw. In area 2, the tip of the welding torch 13 moves along the curved portion 8a. That is, the movement of the tip of the welding torch 13 that satisfies the above welding conditions in area 2 is a rotational movement at a welding movement speed Vw around the steel pipe curvature center C1 on the YZ plane. In the YZ plane, the position of the tip of the welding torch 13 at time t, where the time when the tip of the welding torch 13 reaches position Pc2 is set to 0, is a position rotated from position Pc2 around the steel pipe curvature center C1 by a rotation amount θc (radian). However, the rotation amount θc is expressed by the following formula using the radius Rc of the curved portion 8a and the welding movement speed Vw.
θc=(Vw・t÷2πRc)×2π
Furthermore, at the welding position at time t, the welding torch orientation of welding torch 13 that satisfies the above welding conditions is a direction that coincides with the normal direction of curved portion 8a. At the welding position at time t, the target angle of welding torch 13 is always constant (θn). At the welding position at time t, the distance between the tip of welding torch 13 and curved portion 8a is always constant.
The matrix U in area 2 is generated as a homogeneous transformation matrix representing the position and posture of the welding torch 13 as described above.

エリア3において、溶接トーチ13の先端は、位置Pc3から位置Pc4へ、溶接移動速度Vwで移動する。エリア3における溶接トーチ13の先端の移動は、Z方向(-Z方向)の溶接移動速度Vwでの移動である。したがって、溶接トーチ13の先端のZ方向の位置は、時刻により異なる。溶接トーチ13の先端が位置Pc3に到達した時刻を0とした、時刻tにおける溶接トーチ13の先端のZ方向の位置は、位置Pc3からZ方向に-Vw・tだけ移動した位置となる。なお、位置Pc3のZ方向の位置は、鋼管座標系の原点位置(鋼管曲率中心C1)とZ方向に等しい位置である。また、エリア3において、溶接トーチ13の先端のY方向の位置は、常に、鋼管座標系の原点位置(鋼管曲率中心C1)からY方向に+Rcだけ移動した位置である。
また、時刻tにおける溶接位置において、上記溶接条件を満たす溶接トーチ13の溶接トーチ向きは、直線部8bと直交する方向である。時刻tにおける溶接位置において、溶接トーチ13の狙い角は、常に一定(θn)となる。時刻tにおける溶接位置において、溶接トーチ13の先端と直線部8bとの距離は、常に一定となる。
エリア3における行列Uは、上記のような溶接トーチ13の位置及び姿勢を表す同次変換行列として生成される。
In area 3, the tip of the welding torch 13 moves from position Pc3 to position Pc4 at a welding movement speed Vw. The movement of the tip of the welding torch 13 in area 3 is a movement at a welding movement speed Vw in the Z direction (-Z direction). Therefore, the position of the tip of the welding torch 13 in the Z direction varies depending on the time. The position of the tip of the welding torch 13 in the Z direction at time t, where the time when the tip of the welding torch 13 reaches position Pc3 is set to 0, is a position moved in the Z direction from position Pc3 by -Vw·t. The position of position Pc3 in the Z direction is the same as the origin position (steel pipe curvature center C1) of the steel pipe coordinate system in the Z direction. In addition, in area 3, the position of the tip of the welding torch 13 in the Y direction is always a position moved in the Y direction by +Rc from the origin position (steel pipe curvature center C1) of the steel pipe coordinate system.
Furthermore, at the welding position at time t, the welding torch orientation of welding torch 13 that satisfies the above welding conditions is a direction perpendicular to straight portion 8b. At the welding position at time t, the target angle of welding torch 13 is always constant (θn). At the welding position at time t, the distance between the tip of welding torch 13 and straight portion 8b is always constant.
The matrix U in area 3 is generated as a homogeneous transformation matrix representing the position and posture of the welding torch 13 as described above.

〔溶接ロボットの移動量について〕
図3~6を参照して、溶接ロボット1の移動量について説明する。本実施形態において、溶接システム100は、溶接ロボット1の上下方向xにおける溶接トーチ13の移動量Mx、溶接ロボット1の左右方向yの移動量My、溶接ロボット1の前後方向zにおける溶接トーチ13の移動量Mz、溶接トーチ13の第1軸線回りの移動量M、及び溶接トーチ13の第2軸線回りの移動量Mを制御対象とする。すなわち、溶接ロボット1の移動量は、移動量Mx、移動量My、移動量Mz、移動量M、及び移動量Mを含む。
なお、移動量Mx、Mz、M、及びMは、溶接トーチ13の基準位置からの移動量を示す。溶接トーチ13の基準位置とは、溶接トーチ13が移動や回動等していない状態における、溶接トーチ13の位置及び姿勢である。
移動量Myは、ガイドレール2の所定の位置を基準とした溶接ロボット1の移動量を示す。前記所定の位置は、例えば、ガイドレール2の曲線部2aの開始位置Pg1に設定される。
[About the movement distance of welding robots]
3 to 6, the movement amount of welding robot 1 will be described. In this embodiment, welding system 100 controls the movement amount Mx of welding torch 13 in the up-down direction x of welding robot 1, the movement amount My of welding robot 1 in the left-right direction y of welding robot 1, the movement amount Mz of welding torch 13 in the front-rear direction z of welding robot 1, the movement amount M B of welding torch 13 about the first axis, and the movement amount M T of welding torch 13 about the second axis. In other words, the movement amount of welding robot 1 includes the movement amount Mx, the movement amount My, the movement amount Mz, the movement amount M B , and the movement amount M T.
The movement amounts Mx, Mz, MB , and MT indicate the movement amounts from a reference position of the welding torch 13. The reference position of the welding torch 13 is the position and posture of the welding torch 13 in a state in which the welding torch 13 is not moving, rotating, or the like.
The movement amount My indicates the movement amount of the welding robot 1 based on a predetermined position of the guide rail 2. The predetermined position is set to, for example, a start position Pg1 of the curved portion 2a of the guide rail 2.

図3(a)に示されるように、移動量Mxは、上下移動部34により制御される。すなわち、上下移動部34は、第1リンク部材22をケース21に対して溶接ロボット1の上下方向xへ移動させることで、溶接ロボット1の上下方向xにおける溶接トーチ13の位置を変更する。上下移動部34の動作は、モータ32(サーボモータ)の駆動により制御される。 As shown in FIG. 3(a), the amount of movement Mx is controlled by the vertical movement unit 34. That is, the vertical movement unit 34 changes the position of the welding torch 13 in the vertical direction x of the welding robot 1 by moving the first link member 22 in the vertical direction x of the welding robot 1 relative to the case 21. The operation of the vertical movement unit 34 is controlled by driving the motor 32 (servo motor).

図4に示されるように、移動量Myは、モータ32(サーボモータ)が溶接ロボット1の移動速度を変更することにより制御される。 As shown in FIG. 4, the movement amount My is controlled by the motor 32 (servo motor) changing the movement speed of the welding robot 1.

図3(a)に示されるように、移動量Mzは、前後移動部33により制御される。すなわち、前後移動部33は、ケース21を本体部11に対して溶接ロボット1の前後方向zへ移動させることで、溶接ロボット1の前後方向zにおける溶接トーチ13の位置を変更する。前後移動部33の動作は、モータ32(サーボモータ)の駆動により制御される。 As shown in FIG. 3(a), the amount of movement Mz is controlled by the forward/backward movement unit 33. That is, the forward/backward movement unit 33 changes the position of the welding torch 13 in the forward/backward direction z of the welding robot 1 by moving the case 21 relative to the main body 11 in the forward/backward direction z of the welding robot 1. The operation of the forward/backward movement unit 33 is controlled by driving the motor 32 (servo motor).

図5(a)に示されるように、移動量Mは、第1回動部35により制御される。すなわち、第1回動部35は、第2リンク部材23を接続パネル22cに対して第1軸線回りに回動させることで、溶接トーチ13を第1軸線回りに回動させる。第1回動部35は、溶接トーチ13の第1軸線回りの向きを変更する。第1回動部35の動作は、モータ32(サーボモータ)の駆動により制御される。 5(a), the amount of movement M B is controlled by the first rotation unit 35. That is, the first rotation unit 35 rotates the second link member 23 about the first axis relative to the connection panel 22c, thereby rotating the welding torch 13 about the first axis. The first rotation unit 35 changes the orientation of the welding torch 13 about the first axis. The operation of the first rotation unit 35 is controlled by driving the motor 32 (servo motor).

図5(b)に示されるように、移動量Mは、第2回動部36により制御される。すなわち、第2回動部36は、第3リンク部材24を第2リンク部材23に対して第2軸線回りに回動させることで、溶接トーチ13を第2軸線回りに回動させる。第2回動部36は、溶接トーチ13の第2軸線回りの向きを変更する。第2回動部36の動作は、モータ32(サーボモータ)の駆動により制御される。 5(b), the amount of movement M -T is controlled by the second rotation unit 36. That is, the second rotation unit 36 rotates the third link member 24 about the second axis relative to the second link member 23, thereby rotating the welding torch 13 about the second axis. The second rotation unit 36 changes the orientation of the welding torch 13 about the second axis. The operation of the second rotation unit 36 is controlled by driving the motor 32 (servo motor).

〔行列Tについて〕
行列Tは、溶接ロボット1の上下方向xにおける溶接トーチ13の移動量がMx、溶接ロボット1の前後方向zにおける溶接トーチ13の移動量がMz、溶接トーチ13の第1軸線回りの移動量がM、溶接トーチ13の第2軸線回りの移動量がMであり、かつ位置Pg1を基準とした溶接ロボット1の移動量がMyである場合の、溶接トーチ13の位置及び姿勢を、鋼管座標系の原点位置(鋼管曲率中心C1)を基準として表すための行列である。本実施形態においては、行列Tは、エリア1~3で共通の行列となる。
なお、エリア1~3において、溶接ロボット1は曲線部2a上を移動する。すなわち、エリア1~3における溶接ロボット1の移動は、YZ平面上のレール曲率中心C2回りの回転移動である。YZ平面において、溶接ロボット1の、位置Pg1からのレール曲率中心C2回りの回転量をθg(ラジアン)とすると、移動量Myは、以下の式のように、回転量θgとして表すことができる。なお、Rgは、曲線部2aの半径である。
θg=(My÷2πRg)×2π
[Regarding matrix T]
Matrix T is a matrix for expressing the position and posture of welding torch 13 with respect to the origin position of the steel pipe coordinate system (center of curvature C1 of the steel pipe) when the movement amount of welding torch 13 in the up-down direction x of welding robot 1 is Mx , the movement amount of welding torch 13 in the front-rear direction z of welding robot 1 is Mz, the movement amount of welding torch 13 about the first axis is M B , the movement amount of welding torch 13 about the second axis is M T, and the movement amount of welding robot 1 with respect to position Pg1 is My. In this embodiment, matrix T is a common matrix for areas 1 to 3.
In areas 1 to 3, the welding robot 1 moves on the curved portion 2a. That is, the movement of the welding robot 1 in areas 1 to 3 is a rotational movement around the rail curvature center C2 on the YZ plane. If the amount of rotation of the welding robot 1 around the rail curvature center C2 from position Pg1 on the YZ plane is θg (radian), the movement amount My can be expressed as the rotation amount θg as shown in the following formula. Rg is the radius of the curved portion 2a.
θg=(My÷2πRg)×2π

行列Tは、鋼管座標系の原点位置(鋼管曲率中心C1)をレール曲率中心C2の位置まで平行移動させるための行列T1と、溶接ロボット1を位置Pg1からレール曲率中心C2回りに回転量θgだけ回転させた位置(すなわち、溶接ロボット1を位置Pg1から移動量Myだけ移動させた位置)を表すための行列T2と、行列T2による回転後の溶接ロボット1の位置において、溶接ロボット1が移動量Mx、Mz、M、及びMだけ移動した場合の溶接トーチ13の先端の位置及び姿勢を表すための行列T3と、の積により求められる。 Matrix T is obtained by multiplying a matrix T1 for translating the origin position of the steel pipe coordinate system (steel pipe curvature center C1) to the position of the rail curvature center C2, a matrix T2 for expressing the position obtained by rotating the welding robot 1 from position Pg1 around the rail curvature center C2 by a rotation amount θg (i.e., the position obtained by moving the welding robot 1 by a movement amount My from position Pg1), and a matrix T3 for expressing the position and posture of the tip of the welding torch 13 when the welding robot 1 moves by the movement amounts Mx, Mz, MB , and MT at the position of the welding robot 1 after rotation by matrix T2.

行列T1は、鋼管座標系の原点位置(鋼管曲率中心C1)を、Y方向及びZ方向に-eだけ移動させることにより生成される。 Matrix T1 is generated by moving the origin position of the steel pipe coordinate system (steel pipe curvature center C1) by -e in the Y and Z directions.

行列T2は、位置Pg1を、レール曲率中心C2回りに回転量θgだけ回転させることにより生成される。なお、位置Pg1は、レール曲率中心C2からZ方向に+Rgだけ移動した位置である。 Matrix T2 is generated by rotating position Pg1 by a rotation amount θg around rail curvature center C2. Position Pg1 is a position moved by +Rg in the Z direction from rail curvature center C2.

行列T3について、図3(b)を参照して説明する。
図3(b)には、溶接トーチ13が基準位置にあるときの、溶接ロボット1のリンク構造及び各リンク間の距離が示されている。図3(b)において、aは、溶接トーチ13が基準位置にあるときの、第1リンクピン351と第2リンクピン361との溶接ロボット1の前後方向zの距離を示す(図5(a)も併せて参照)。bは、溶接トーチ13が基準位置にあるときの、第1リンクピン351と第2リンクピン361との溶接ロボット1の上下方向xの距離を示す(図5(a)も併せて参照)。cは、溶接トーチ13が基準位置にあるときの、ガイドレール2の下端2cと第1リンクピン351との溶接ロボット1の上下方向xの距離を示す。dは、溶接トーチ13が基準位置にあるときの、ガイドレール2と第1リンクピン351との溶接ロボット1の前後方向zの距離を示す。Lは、第2リンクピン361から溶接トーチ13の先端までの距離を示す(図5(b)も併せて参照)。これらパラメータa~d及びLを用いることにより、溶接トーチ13の基準位置における位置及び姿勢が表される。
行列T3は、上述のようにパラメータa~d及びLを用いて表された溶接トーチ13の基準位置における位置及び姿勢を、移動量Mx、Mz、M、Mだけ移動及び回転させることにより生成される同次変換行列である。
The matrix T3 will be described with reference to FIG.
3B shows the link structure of the welding robot 1 and the distance between each link when the welding torch 13 is in the reference position. In FIG. 3B, a indicates the distance in the front-rear direction z of the welding robot 1 between the first link pin 351 and the second link pin 361 when the welding torch 13 is in the reference position (also see FIG. 5A). b indicates the distance in the up-down direction x of the welding robot 1 between the first link pin 351 and the second link pin 361 when the welding torch 13 is in the reference position (also see FIG. 5A). c indicates the distance in the up-down direction x of the welding robot 1 between the lower end 2c of the guide rail 2 and the first link pin 351 when the welding torch 13 is in the reference position. d indicates the distance in the front-rear direction z of the welding robot 1 between the guide rail 2 and the first link pin 351 when the welding torch 13 is in the reference position. L indicates the distance from second link pin 361 to the tip of welding torch 13 (see also FIG. 5B). By using these parameters a to d and L, the position and posture of welding torch 13 at the reference position are expressed.
Matrix T3 is a homogeneous transformation matrix generated by moving and rotating the position and attitude of welding torch 13 at the reference position expressed using parameters a to d and L as described above by movement amounts Mx, Mz, M B , and M T.

〔溶接ロボットの移動量を求める計算式について〕
上記のように生成された行列U及び行列Tについて、行列U=行列Tとすることにより、上記溶接条件を満たす溶接ロボット1の移動量Mx、My、Mz、M、Mを求める計算式が導出される。この計算式は、移動量Mx、My、Mz、M、Mのそれぞれについて導出される。この計算式は、エリア1~3のそれぞれについて導出される。
[Formula for calculating the movement distance of a welding robot]
For the matrices U and T generated as above, a formula is derived for calculating the movement amounts Mx, My, Mz, M B , and M T of the welding robot 1 that satisfy the above welding conditions by setting matrix U = matrix T. This formula is derived for each of the movement amounts Mx, My, Mz, M B , and M T. This formula is derived for each of areas 1 to 3.

〔溶接システムの制御系〕
次に、図9及び図10を参照して、溶接システム100の制御系について説明する。
制御系では、前述したように、行列Uと行列Tとが等しくなるような溶接ロボット1の移動量を求め、当該移動量に応じてモータ32の駆動を制御することにより、上記溶接条件を満たす溶接を行うことができる。
図9は、実施形態におけるシステム制御装置6のハードウェア構成の一例を示す図である。システム制御装置6は、バスで接続されたCPU(Central Processing Unit)等のプロセッサ91とメモリ92とを備え、プログラムを実行する。システム制御装置6は、プログラムの実行によって制御部61、通信部62、入力部63、記憶部64及び出力部65を備える装置として機能する。
[Welding system control system]
Next, a control system of welding system 100 will be described with reference to FIGS.
As described above, the control system determines the amount of movement of the welding robot 1 such that the matrix U is equal to the matrix T, and controls the drive of the motor 32 in accordance with the amount of movement, thereby making it possible to perform welding that satisfies the above welding conditions.
9 is a diagram showing an example of a hardware configuration of the system control device 6 in the embodiment. The system control device 6 includes a processor 91 such as a CPU (Central Processing Unit) and a memory 92 connected by a bus, and executes a program. The system control device 6 functions as a device including a control unit 61, a communication unit 62, an input unit 63, a storage unit 64, and an output unit 65 by executing the program.

より具体的には、システム制御装置6は、プロセッサ91が記憶部64に記憶されているプログラムを読み出し、読み出したプログラムをメモリ92に記憶させる。プロセッサ91が、メモリ92に記憶させたプログラムを実行することによって、システム制御装置6は、制御部61、通信部62、入力部63、記憶部64及び出力部65を備える装置として機能する。 More specifically, in the system control device 6, the processor 91 reads out a program stored in the storage unit 64 and stores the read out program in the memory 92. When the processor 91 executes the program stored in the memory 92, the system control device 6 functions as a device including a control unit 61, a communication unit 62, an input unit 63, a storage unit 64, and an output unit 65.

制御部61は、システム制御装置6が備える各種機能部の動作を制御する。制御部61は、例えば溶接ロボット1の動作を制御する。制御部61は、例えば溶接ロボット1に溶接を実行させる。制御部61は、例えば溶接ロボット1に曲線部8aの溶接を実行させる。制御部61は、例えば溶接ロボット1の動作の制御に際して、溶接電源4の動作やワイヤ送給装置5の動作を制御することで溶接ロボット1の動作を制御することもある。 The control unit 61 controls the operation of various functional units equipped in the system control device 6. The control unit 61 controls the operation of the welding robot 1, for example. The control unit 61 causes the welding robot 1 to perform welding, for example. The control unit 61 causes the welding robot 1 to perform welding of the curved section 8a, for example. When controlling the operation of the welding robot 1, the control unit 61 may also control the operation of the welding robot 1 by controlling the operation of the welding power source 4 and the operation of the wire feeder 5, for example.

制御部61は、鋼管8の曲線部8aの曲率半径及び曲率中心(鋼管曲率中心C1)と、ガイドレール2の曲線部2aの曲率半径及び曲率中心(レール曲率中心C2)と、溶接ロボット1の溶接速度及び位置と、に応じ、狙い位置変更部及び速度変更部を制御する。また、制御部61は、トーチ向き変更部を制御する。制御部61の他の機能については後述する。 The control unit 61 controls the target position changing unit and the speed changing unit according to the radius of curvature and center of curvature (steel pipe curvature center C1) of the curved portion 8a of the steel pipe 8, the radius of curvature and center of curvature (rail curvature center C2) of the curved portion 2a of the guide rail 2, and the welding speed and position of the welding robot 1. The control unit 61 also controls the torch direction changing unit. Other functions of the control unit 61 will be described later.

通信部62は、システム制御装置6を外部装置に接続するための通信インタフェースを含んで構成される。通信部62は、有線又は無線を介して外部装置と通信する。外部装置は、例えば溶接ロボット1である。通信部62は、例えば制御ケーブルを介して溶接ロボット1と通信する。通信部62は、例えば溶接ロボット1に制御信号を送信する。外部装置は、例えば撮影装置3である。通信部62は、撮影装置3との通信によって、撮影結果を取得する。外部装置は、例えば溶接電源4である。外部装置は、例えばワイヤ送給装置5である。
通信部62は、例えば制御ケーブルを介して溶接ロボット1の位置に関する情報(以下、溶接ロボット位置情報と言う)を取得する。溶接ロボット位置情報は、例えば溶接ロボット1の移動に関するサーボモータ(モータ32)の制御の目標値(以下、単に目標値とも言う)である。
The communication unit 62 includes a communication interface for connecting the system control device 6 to an external device. The communication unit 62 communicates with the external device via a wired or wireless connection. The external device is, for example, the welding robot 1. The communication unit 62 communicates with the welding robot 1 via, for example, a control cable. The communication unit 62 transmits, for example, a control signal to the welding robot 1. The external device is, for example, the imaging device 3. The communication unit 62 acquires imaging results by communicating with the imaging device 3. The external device is, for example, the welding power source 4. The external device is, for example, the wire feeder 5.
The communication unit 62 acquires information about the position of the welding robot 1 (hereinafter referred to as welding robot position information) via, for example, a control cable. The welding robot position information is, for example, a target value (hereinafter also simply referred to as a target value) for controlling a servo motor (motor 32) related to the movement of the welding robot 1.

入力部63は、マウスやキーボード、タッチパネル等の入力装置を含んで構成される。
入力部63は、これらの入力装置をシステム制御装置6に接続するインタフェースとして構成されてもよい。入力部63は、システム制御装置6に対する各種情報の入力を受け付ける。入力部63には、例えば溶接の開始の指示が入力される。
The input unit 63 includes input devices such as a mouse, a keyboard, and a touch panel.
The input unit 63 may be configured as an interface that connects these input devices to the system control device 6. The input unit 63 accepts input of various information to the system control device 6. To the input unit 63, for example, an instruction to start welding is input.

記憶部64は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などのコンピュータ読み出し可能な記憶媒体装置を用いて構成される。記憶部64は、システム制御装置6自体を含む溶接システム100に関する各種情報を記憶する。記憶部64は、例えば通信部62又は入力部63を介して入力された情報を記憶する。記憶部64は、例えば制御部61による処理の実行により生じた各種情報を記憶する。記憶部64は、例えば撮影装置3が取得した撮影結果を記憶する。 The storage unit 64 is configured using a computer-readable storage medium device such as a magnetic hard disk device or a semiconductor storage device. The storage unit 64 stores various information related to the welding system 100 including the system control device 6 itself. The storage unit 64 stores information inputted via the communication unit 62 or the input unit 63, for example. The storage unit 64 stores various information generated by the execution of processing by the control unit 61, for example. The storage unit 64 stores the imaging results acquired by the imaging device 3, for example.

記憶部64は、予め、鋼管8の種類毎に、鋼管8の形状に関する情報(以下、鋼管形状情報とも称する)を記憶する。鋼管形状情報は、曲線部8aの半径Rc、曲線部8aの曲率、曲線部8aの鋼管曲率中心C1の位置、直線部8bの長さ等を含む。記憶部64は、予め、ガイドレール2の種類毎に、ガイドレール2の形状に関する情報(以下、ガイドレール形状情報とも称する)を記憶する。ガイドレール形状情報は、曲線部2aの半径Rg、曲線部2aの曲率、曲線部2aのレール曲率中心C2の位置、直線部2bの長さ等を含む。
記憶部64は、予め、エリア1~3のそれぞれについて導出された、行列Uと行列Tとが等しくなるときの溶接ロボット1の移動量Mx、My、Mz、M、Mを求める計算式を記憶する。
記憶部64は、前記目標値(溶接ロボット位置情報)を記憶する。記憶部64は、溶接トーチ13の基準位置を記憶する。記憶部64は、移動量Myの基準となるガイドレール2の所定の位置を記憶する。
The storage unit 64 stores in advance information on the shape of the steel pipe 8 (hereinafter also referred to as steel pipe shape information) for each type of steel pipe 8. The steel pipe shape information includes the radius Rc of the curved portion 8a, the curvature of the curved portion 8a, the position of the steel pipe curvature center C1 of the curved portion 8a, the length of the straight portion 8b, etc. The storage unit 64 stores in advance information on the shape of the guide rail 2 (hereinafter also referred to as guide rail shape information) for each type of guide rail 2. The guide rail shape information includes the radius Rg of the curved portion 2a, the curvature of the curved portion 2a, the position of the rail curvature center C2 of the curved portion 2a, the length of the straight portion 2b, etc.
The storage unit 64 stores in advance calculation formulas derived for each of the areas 1 to 3 for determining the movement amounts Mx, My, Mz, M B , and M T of the welding robot 1 when the matrix U and the matrix T become equal.
The memory unit 64 stores the target value (welding robot position information). The memory unit 64 stores a reference position of the welding torch 13. The memory unit 64 stores a predetermined position of the guide rail 2 that is the reference for the movement amount My.

出力部65は、各種情報を出力する。出力部65は、例えばCRT(Cathode Ray Tube)ディスプレイや液晶ディスプレイ、有機EL(Electro-Luminescence)ディスプレイ等の表示装置を含んで構成される。出力部65は、これらの表示装置をシステム制御装置6に接続するインタフェースとして構成されてもよい。出力部65は、例えば入力部63に入力された情報を出力する。出力部65は、例えば制御部61による処理の実行の結果を表示してもよい。 The output unit 65 outputs various information. The output unit 65 includes a display device such as a CRT (Cathode Ray Tube) display, a liquid crystal display, or an organic EL (Electro-Luminescence) display. The output unit 65 may be configured as an interface that connects these display devices to the system control device 6. The output unit 65 outputs information input to the input unit 63, for example. The output unit 65 may display the results of processing executed by the control unit 61, for example.

図10は、本実施形態における制御部61の機能構成の一例を示す図である。制御部61は、データ取得部610、溶接ロボット制御部620、記憶制御部630、入力制御部640及び出力制御部650を備える。 Figure 10 is a diagram showing an example of the functional configuration of the control unit 61 in this embodiment. The control unit 61 includes a data acquisition unit 610, a welding robot control unit 620, a memory control unit 630, an input control unit 640, and an output control unit 650.

データ取得部610は、記憶部64に記憶された溶接ロボット位置情報を取得する。データ取得部610は、記憶部64に予め記憶された溶接ロボット1の移動量Mx、My、Mz、M、Mを求める計算式を取得する。データ取得部610は、記憶部64に記憶された撮影装置3の撮影結果を取得する。
データ取得部610は、記憶部64から、使用される鋼管8の種類に対応する鋼管形状情報を取得する。データ取得部610は、記憶部64から、使用されるガイドレール2の種類に対応するガイドレール形状情報を取得する。なお、使用される鋼管8の種類及びガイドレール2の種類は、例えば、ユーザによって入力部63に入力される。
The data acquisition unit 610 acquires welding robot position information stored in the storage unit 64. The data acquisition unit 610 acquires calculation formulas for determining the movement amounts Mx, My, Mz, MB , and MT of the welding robot 1, which are stored in advance in the storage unit 64. The data acquisition unit 610 acquires the photographing results of the photographing device 3, which are stored in the storage unit 64.
The data acquisition unit 610 acquires, from the storage unit 64, steel pipe shape information corresponding to the type of steel pipe 8 to be used. The data acquisition unit 610 acquires, from the storage unit 64, guide rail shape information corresponding to the type of guide rail 2 to be used. Note that the type of steel pipe 8 and the type of guide rail 2 to be used are input to the input unit 63 by, for example, the user.

溶接ロボット制御部620は、溶接ロボット1の動作を制御する。溶接ロボット制御部620は、位置情報取得部621、形状情報取得部622(取得部)、曲率中心判定部623(判定部)、パラメータ設定部624、溶接時間カウント部625、エリア判定部626、目標トーチ位置計算部627、移動量設定部628、及び曲線部溶接実行制御部629を備える。なお、パラメータ設定部624、目標トーチ位置計算部627、及び移動量設定部628により、本実施形態における設定部が構成される。 The welding robot control unit 620 controls the operation of the welding robot 1. The welding robot control unit 620 includes a position information acquisition unit 621, a shape information acquisition unit 622 (acquisition unit), a curvature center determination unit 623 (determination unit), a parameter setting unit 624, a welding time count unit 625, an area determination unit 626, a target torch position calculation unit 627, a movement amount setting unit 628, and a curved section welding execution control unit 629. The parameter setting unit 624, the target torch position calculation unit 627, and the movement amount setting unit 628 constitute the setting unit in this embodiment.

位置情報取得部621は、記憶部64及びデータ取得部610を介して、溶接ロボット位置情報を取得する。 The position information acquisition unit 621 acquires welding robot position information via the memory unit 64 and the data acquisition unit 610.

形状情報取得部622は、記憶部64及びデータ取得部610を介して、鋼管形状情報及びガイドレール形状情報を取得する。 The shape information acquisition unit 622 acquires steel pipe shape information and guide rail shape information via the memory unit 64 and the data acquisition unit 610.

曲率中心判定部623は、形状情報取得部622により取得された鋼管形状情報及びガイドレール形状情報に基づき、鋼管曲率中心C1の位置とレール曲率中心C2の位置とが一致するか否かを判定する。また、鋼管曲率中心C1の位置とレール曲率中心C2の位置とが一致しない場合には、曲率中心判定部623は、鋼管曲率中心C1とレール曲率中心C2とのいずれが鋼管8の中心側に位置するかを判定する。 The curvature center determination unit 623 determines whether the position of the steel pipe curvature center C1 and the position of the rail curvature center C2 coincide with each other based on the steel pipe shape information and the guide rail shape information acquired by the shape information acquisition unit 622. In addition, if the position of the steel pipe curvature center C1 and the position of the rail curvature center C2 do not coincide with each other, the curvature center determination unit 623 determines whether the steel pipe curvature center C1 or the rail curvature center C2 is located closer to the center of the steel pipe 8.

パラメータ設定部624は、記憶部64及びデータ取得部610を介して、撮影装置3の撮影結果を取得する。パラメータ設定部624は、撮影装置3の撮影結果と、形状情報取得部622により取得された鋼管形状情報及びガイドレール形状情報とに基づき、溶接部位の形状や状態(例えば、開先情報)を判別する。
パラメータ設定部624は、判別された溶接部位の形状や状態に基づき、溶接条件としての溶接トーチ13の溶接移動速度Vw、溶接トーチ向き、狙い角θn、及び狙い位置の具体的な値を設定する。
The parameter setting unit 624 acquires the imaging results of the imaging device 3 via the storage unit 64 and the data acquisition unit 610. The parameter setting unit 624 determines the shape and state of the welded portion (e.g., groove information) based on the imaging results of the imaging device 3 and the steel pipe shape information and guide rail shape information acquired by the shape information acquisition unit 622.
Based on the determined shape and state of the welded portion, the parameter setting unit 624 sets specific values of the welding movement speed Vw, welding torch direction, target angle θn, and target position of the welding torch 13 as welding conditions.

溶接時間カウント部625は、曲線部8aの溶接の開始(すなわち、溶接ロボット1がエリア1の位置Pg1に到達した時)からの経過時間tをカウントする。 The welding time counting unit 625 counts the elapsed time t from the start of welding the curved section 8a (i.e., when the welding robot 1 reaches position Pg1 in area 1).

エリア判定部626は、パラメータ設定部624により設定された溶接移動速度Vwを取得する。エリア判定部626は、溶接時間カウント部625から経過時間tを取得する。エリア判定部626は、取得された経過時間tにおける溶接トーチ13の先端の目標位置を算出する。具体的には、溶接トーチ13の先端は、鋼管8に沿って溶接移動速度Vwで移動するため、時間tにおける溶接トーチ13の先端の位置は、位置Pc1から鋼管8に沿ってVw・tだけ移動した位置となる。
エリア判定部626は、算出された溶接トーチ13の先端の目標位置が、エリア1~3のうちいずれのエリアに位置するかを判定する。
The area determination unit 626 acquires the welding movement speed Vw set by the parameter setting unit 624. The area determination unit 626 acquires the elapsed time t from the welding time counting unit 625. The area determination unit 626 calculates a target position of the tip of the welding torch 13 at the acquired elapsed time t. Specifically, since the tip of the welding torch 13 moves along the steel pipe 8 at the welding movement speed Vw, the position of the tip of the welding torch 13 at the time t is a position moved by Vw·t along the steel pipe 8 from the position Pc1.
Area determination unit 626 determines in which of areas 1 to 3 the calculated target position of the tip of welding torch 13 is located.

目標トーチ位置計算部627は、記憶部64及びデータ取得部610を介して、溶接ロボット1の移動量Mx、My、Mz、M、Mを求める計算式を取得する。目標トーチ位置計算部627は、パラメータ設定部624により設定された溶接トーチ13の溶接移動速度Vw、溶接トーチ向き、狙い角θn、及び狙い位置の具体的な値を取得する。目標トーチ位置計算部627は、パラメータ設定部624により設定された溶接トーチ13の溶接移動速度Vw、溶接トーチ向き、狙い角θn、及び狙い位置の具体的な値を、上記計算式に反映させる。 The target torch position calculation unit 627 acquires a calculation formula for calculating the movement amounts Mx, My, Mz, MB , and MT of the welding robot 1 via the memory unit 64 and the data acquisition unit 610. The target torch position calculation unit 627 acquires specific values of the welding movement speed Vw, welding torch orientation, target angle θn, and target position of the welding torch 13 set by the parameter setting unit 624. The target torch position calculation unit 627 reflects the specific values of the welding movement speed Vw, welding torch orientation, target angle θn, and target position of the welding torch 13 set by the parameter setting unit 624 in the above calculation formula.

移動量設定部628は、目標トーチ位置計算部627が取得した計算式に基づき、所定の時刻tにおける溶接ロボット1の移動量Mx、My、Mz、M、Mを求め、これらを溶接ロボット1の移動量として設定する。
すなわち、移動量設定部628は、行列U及び行列Tに基づき、上記溶接条件における溶接トーチ13の溶接移動速度Vw、溶接トーチ向き、狙い角θn、及び狙い位置を満たす溶接ロボット1の移動量Mx、My、Mz、M、Mを設定する。
The movement amount setting unit 628 determines the movement amounts Mx, My, Mz, MB , and MT of the welding robot 1 at a predetermined time t based on the calculation formula acquired by the target torch position calculation unit 627, and sets these as the movement amounts of the welding robot 1.
That is, based on the matrices U and T, the movement amount setting unit 628 sets the movement amounts Mx, My, Mz, MB , and MT of the welding robot 1 that satisfy the welding movement speed Vw, welding torch direction, target angle θn, and target position of the welding torch 13 under the above welding conditions.

曲線部溶接実行制御部629は、移動量設定部628により設定された移動量Mx、My、Mz、M、Mに応じて溶接ロボット1の位置と溶接トーチ13の位置及び姿勢とを変更し、溶接ロボット1に曲線部8aの溶接を実行させる。
具体的には、曲線部溶接実行制御部629は、モータ32を駆動して上下移動部34を動作させ、移動量設定部628により設定された移動量Mxに応じて溶接ロボット1の上下方向xにおける溶接トーチ13の位置を変更する。曲線部溶接実行制御部629は、モータ32を駆動して前後移動部33を動作させ、移動量設定部628により設定された移動量Mzに応じて溶接ロボット1の前後方向zにおける溶接トーチ13の位置を変更する。曲線部溶接実行制御部629は、モータ32を駆動して第1回動部35を動作させ、移動量設定部628により設定された移動量Mに応じて第1軸線回りの溶接トーチ13の向きを変更する。曲線部溶接実行制御部629は、モータ32を駆動して第2回動部36を動作させ、移動量設定部628により設定された移動量Mに応じて第2軸線回りの溶接トーチ13の向きを変更する。曲線部溶接実行制御部629は、モータ32(サーボモータ)を駆動して、移動量設定部628により設定された移動量Myに応じて溶接ロボット1の位置を変更する。
The curved section welding execution control unit 629 changes the position of the welding robot 1 and the position and posture of the welding torch 13 in accordance with the movement amounts Mx, My, Mz, MB , and MT set by the movement amount setting unit 628, and causes the welding robot 1 to weld the curved section 8 a.
Specifically, the curved portion welding execution control unit 629 drives the motor 32 to operate the vertical movement unit 34, and changes the position of the welding torch 13 in the vertical direction x of the welding robot 1 according to the movement amount Mx set by the movement amount setting unit 628. The curved portion welding execution control unit 629 drives the motor 32 to operate the front-rear movement unit 33, and changes the position of the welding torch 13 in the front-rear direction z of the welding robot 1 according to the movement amount Mz set by the movement amount setting unit 628. The curved portion welding execution control unit 629 drives the motor 32 to operate the first rotation unit 35, and changes the orientation of the welding torch 13 around the first axis according to the movement amount M B set by the movement amount setting unit 628. The curved portion welding execution control unit 629 drives the motor 32 to operate the second rotation unit 36, and changes the orientation of the welding torch 13 around the second axis according to the movement amount M T set by the movement amount setting unit 628. The curved portion welding execution control unit 629 drives the motor 32 (servo motor) to change the position of the welding robot 1 in accordance with the movement amount My set by the movement amount setting unit 628 .

記憶制御部630は、各種情報を記憶部64に記録する。記憶制御部630は、例えば制御部61の動作によって生じた各種情報を記憶部64に記録する。制御部61の動作によって生じた情報は、例えば溶接ロボット制御部620による溶接ロボット1の制御の内容を示す情報である。 The memory control unit 630 records various information in the memory unit 64. The memory control unit 630 records various information generated by, for example, the operation of the control unit 61 in the memory unit 64. The information generated by the operation of the control unit 61 is, for example, information indicating the content of the control of the welding robot 1 by the welding robot control unit 620.

入力制御部640は、入力部63の動作を制御する。出力制御部650は、出力部65の動作を制御する。 The input control unit 640 controls the operation of the input unit 63. The output control unit 650 controls the operation of the output unit 65.

〔溶接システムが実行する制御例〕
図11を参照して、溶接システム100が実行する制御例について説明する。
図11は、本実施形態におけるシステム制御装置6が実行する曲線部8aの溶接処理の流れの一例を示すフローチャートである。
[Example of control performed by the welding system]
An example of control executed by welding system 100 will be described with reference to FIG.
FIG. 11 is a flowchart showing an example of the flow of the welding process for the curved portion 8a executed by the system control device 6 in this embodiment.

なお、曲線部8aの溶接処理の前に、曲率中心判定部623は、鋼管曲率中心C1の位置とレール曲率中心C2の位置とが一致するか否かを判定する。また、鋼管曲率中心C1の位置とレール曲率中心C2の位置とが一致しない場合には、曲率中心判定部623は、鋼管曲率中心C1とレール曲率中心C2とのいずれが鋼管8の中心側に位置するかを判定する。
以下、本実施形態においては、曲率中心判定部623が、レール曲率中心C2が鋼管曲率中心C1よりも鋼管8の中心側に位置すると判定した場合の曲線部8aの溶接処理の流れを説明する。
Before welding the curved portion 8a, the curvature center determination unit 623 determines whether the position of the steel pipe curvature center C1 coincides with the position of the rail curvature center C2. If the position of the steel pipe curvature center C1 does not coincide with the position of the rail curvature center C2, the curvature center determination unit 623 determines which of the steel pipe curvature center C1 and the rail curvature center C2 is located closer to the center of the steel pipe 8.
Hereinafter, in this embodiment, the flow of the welding process of the curved section 8a will be described when the curvature center determination unit 623 determines that the rail curvature center C2 is located closer to the center of the steel pipe 8 than the steel pipe curvature center C1.

曲線部8aの溶接処理は、溶接ロボット1が位置Pg1に到達すると開始される。このとき、溶接トーチ13の先端は、エリア1の位置Pc1に位置する。例えば、曲線部8aの溶接処理の開始判定は、位置情報取得部621により取得された溶接ロボット位置情報に基づいて溶接ロボット1の位置を推定し、推定された溶接ロボット1の位置が位置Pg1に到達したか否かを判定することにより実行される。 The welding process of the curved section 8a is started when the welding robot 1 reaches position Pg1. At this time, the tip of the welding torch 13 is located at position Pc1 in area 1. For example, the start of the welding process of the curved section 8a is determined by estimating the position of the welding robot 1 based on the welding robot position information acquired by the position information acquisition unit 621, and determining whether the estimated position of the welding robot 1 has reached position Pg1.

曲線部8aの溶接処理が開始されると、溶接時間カウント部625は、曲線部8aの溶接処理の開始からの経過時間tのカウントを開始する(ステップS101)。
エリア判定部626は、経過時間tにおける溶接トーチ13の先端の目標位置を算出する(ステップS102)。エリア判定部626は、算出された溶接トーチ13の先端の目標位置が、エリア1~3のうちいずれのエリアに位置するかを判定する(ステップS103)。
When the welding process of the curved portion 8a is started, the welding time counting unit 625 starts counting the elapsed time t from the start of the welding process of the curved portion 8a (step S101).
The area determination unit 626 calculates the target position of the tip of the welding torch 13 at the elapsed time t (step S102). The area determination unit 626 determines in which of areas 1 to 3 the calculated target position of the tip of the welding torch 13 is located (step S103).

溶接トーチ13の先端がエリア1に位置すると判定される場合(ステップS103:A1)、移動量設定部628は、エリア1に対応する、溶接ロボット1の移動量Mx、My、Mz、M、Mを求める計算式を取得する。移動量設定部628は、上記計算式に基づき、経過時間tにおける、ガイドレール2の曲線部2aにおける溶接ロボット1の位置Pg1からの回転量θgを算出する(ステップS111)。また、移動量設定部628は、上記計算式に基づき、経過時間tにおける溶接ロボット1の移動量Mx、My、Mz、M、Mを算出し、溶接ロボット1の移動量として設定する(ステップS112)。その後、処理はステップS105に進む。 When it is determined that the tip of welding torch 13 is located in area 1 (step S103: A1), movement amount setting unit 628 acquires a formula for calculating movement amounts Mx, My, Mz, MB , and MT of welding robot 1 corresponding to area 1. Based on the above formula, movement amount setting unit 628 calculates a rotation amount θg from position Pg1 of welding robot 1 on curved portion 2a of guide rail 2 at elapsed time t (step S111). Based on the above formula, movement amount setting unit 628 also calculates movement amounts Mx, My, Mz, MB , and MT of welding robot 1 at elapsed time t and sets them as movement amounts of welding robot 1 (step S112). After that, the process proceeds to step S105.

溶接トーチ13の先端がエリア2に位置すると判定される場合(ステップS103:A2)、移動量設定部628は、エリア2に対応する、溶接ロボット1の移動量Mx、My、Mz、M、Mを求める計算式を取得する。ここで、エリア2においては、溶接トーチ13の先端の移動が鋼管曲率中心C1回りの回転移動となるため、目標トーチ位置計算部627は、ステップS102で算出された溶接トーチ13の先端の目標位置を、鋼管8の曲線部8aにおける溶接トーチ13の先端の回転量θcとして算出する(ステップS121)。移動量設定部628は、上記計算式に基づき、経過時間tにおける、ガイドレール2の曲線部2aにおける溶接ロボット1の位置Pg1からの回転量θgを算出する(ステップS122)。また、移動量設定部628は、上記計算式に基づき、経過時間tにおける溶接ロボット1の移動量Mx、My、Mz、M、Mを算出し、溶接ロボット1の移動量として設定する(ステップS123)。その後、処理はステップS105に進む。 When it is determined that the tip of the welding torch 13 is located in area 2 (step S103: A2), the movement amount setting unit 628 acquires a formula for calculating the movement amounts Mx, My, Mz, MB , and MT of the welding robot 1 corresponding to area 2. Here, since the movement of the tip of the welding torch 13 in area 2 is a rotational movement around the steel pipe curvature center C1, the target torch position calculation unit 627 calculates the target position of the tip of the welding torch 13 calculated in step S102 as the rotation amount θc of the tip of the welding torch 13 at the curved portion 8a of the steel pipe 8 (step S121). The movement amount setting unit 628 calculates the rotation amount θg from the position Pg1 of the welding robot 1 at the curved portion 2a of the guide rail 2 at the elapsed time t based on the above formula (step S122). Further, the movement amount setting unit 628 calculates the movement amounts Mx, My, Mz, MB , and MT of the welding robot 1 at the elapsed time t based on the above calculation formula, and sets them as the movement amounts of the welding robot 1 (step S123). After that, the process proceeds to step S105.

溶接トーチ13の先端がエリア3に位置すると判定される場合(ステップS103:A3)、移動量設定部628は、エリア3に対応する、溶接ロボット1の移動量Mx、My、Mz、M、Mを求める計算式を取得する。移動量設定部628は、上記計算式に基づき、経過時間tにおける、ガイドレール2の曲線部2aにおける溶接ロボット1の位置Pg1からの回転量θgを算出する(ステップS131)。また、移動量設定部628は、上記計算式に基づき、経過時間tにおける溶接ロボット1の移動量Mx、My、Mz、M、Mを算出し、溶接ロボット1の移動量として設定する(ステップS132)。その後、処理はステップS105に進む。 When it is determined that the tip of welding torch 13 is located in area 3 (step S103: A3), movement amount setting unit 628 acquires a formula for calculating movement amounts Mx, My, Mz, MB , and MT of welding robot 1 corresponding to area 3. Based on the above formula, movement amount setting unit 628 calculates a rotation amount θg from position Pg1 of welding robot 1 on curved portion 2a of guide rail 2 at elapsed time t (step S131). Based on the above formula, movement amount setting unit 628 also calculates movement amounts Mx, My, Mz, MB , and MT of welding robot 1 at elapsed time t and sets them as movement amounts of welding robot 1 (step S132). Thereafter, the process proceeds to step S105.

曲線部溶接実行制御部629は、各モータ32を駆動して、移動量設定部628により設定された移動量Mx、My、Mz、M、Mに応じて溶接ロボット1の位置と溶接トーチ13の位置及び姿勢とを変更し、溶接ロボット1に曲線部8aの溶接を実行させる(ステップS105)。 The curved section welding execution control unit 629 drives each motor 32 to change the position of the welding robot 1 and the position and posture of the welding torch 13 according to the movement amounts Mx, My, Mz, MB , and MT set by the movement amount setting unit 628, and causes the welding robot 1 to weld the curved section 8a (step S105).

その後、エリア判定部626は、溶接トーチ13の先端の位置が、エリア3の終了位置Pc4に到達したか否かを判定する(ステップS106)。
溶接トーチ13の先端の位置が位置Pc4に到達したと判定される場合(ステップS106:YES)、曲線部溶接実行制御部629は、曲線部8aの溶接処理を終了する(ステップS206)。
一方、溶接トーチ13の先端の位置が位置Pc4に到達していない場合(ステップS106:NO)、ステップS102の処理に戻る。この場合、曲線部8aの溶接処理は継続される。
Thereafter, area determination unit 626 determines whether the position of the tip of welding torch 13 has reached end position Pc4 of area 3 (step S106).
When it is determined that the position of the tip of welding torch 13 has reached position Pc4 (step S106: YES), curved section welding execution control unit 629 ends the welding process of curved section 8a (step S206).
On the other hand, if the position of the tip of welding torch 13 has not reached position Pc4 (step S106: NO), the process returns to step S102. In this case, the welding process of curved portion 8a is continued.

以下、上記制御を行った場合の、各エリアにおける溶接ロボット1の具体的な制御内容について説明する。なお、以下に示される溶接ロボット1の制御内容は一例であり、本発明はこれに限られない。 The specific control content of the welding robot 1 in each area when the above control is performed is described below. Note that the control content of the welding robot 1 shown below is an example, and the present invention is not limited to this.

まず、エリア4(すなわち、曲線部8aの溶接以外の領域)における制御内容について説明する。エリア4においては、図12に示すように、溶接ロボット1は一定速度(溶接移動速度Vw)で移動する。以下、エリア4における溶接ロボット1の移動速度を、基準速度とも称する。また、上下方向xにおける溶接トーチ13の移動量Mxは一定(以下、上下方向移動基準値とも称する)である。前後方向zにおける溶接トーチ13の移動量Mzは一定(以下、前後方向移動基準値とも称する)である。図13に示すように、エリア4において、前後方向zにおけるロボットの速度は0(ゼロ)である。図14に示すように、溶接トーチ13の第1軸線回りの移動量Mは一定(以下、第1軸線回動基準値とも称する)であり、溶接トーチ13は、第1軸線回りに鉛直方向下向きに回動される。図14に示すように、溶接トーチ13の第2軸線回りの移動量Mは一定であり、0(ゼロ)である。すなわち、上下方向xに沿って見て、溶接トーチ13は、溶接ロボット1の進行方向である左右方向y(すなわち、鋼管8の直線部8b)に常に直交する。
なお、以下の説明において、移動量Mxは、溶接トーチ13が下側に移動する場合に増加し、上側に移動する場合に減少するとする。移動量Mzは、溶接トーチ13が後側(すなわち、鋼管8から離れる側)に移動する場合に増加し、前側(すなわち、鋼管8に近づく側)に移動する場合に減少するとする。移動量Mは、溶接トーチ13の鉛直方向下向きの傾斜が増加する場合に増加するとされる。移動量Mは、上下方向xに沿って見て、溶接トーチ13が溶接ロボット1の進行方向に直交する場合を0とし、溶接トーチ13が溶接ロボット1の進行方向側に傾斜する場合に増加し、溶接ロボット1の進行方向と反対側に傾斜する場合に減少するとする。
First, the control contents in area 4 (i.e., the area other than the welding of the curved portion 8a) will be described. In area 4, as shown in FIG. 12, the welding robot 1 moves at a constant speed (welding movement speed Vw). Hereinafter, the movement speed of the welding robot 1 in area 4 is also referred to as the reference speed. In addition, the movement amount Mx of the welding torch 13 in the up-down direction x is constant (hereinafter, also referred to as the up-down movement reference value). The movement amount Mz of the welding torch 13 in the front-back direction z is constant (hereinafter, also referred to as the front-back movement reference value). As shown in FIG. 13, in area 4, the speed of the robot in the front-back direction z is 0 (zero). As shown in FIG. 14, the movement amount M B of the welding torch 13 around the first axis is constant (hereinafter, also referred to as the first axis rotation reference value), and the welding torch 13 is rotated vertically downward around the first axis. As shown in FIG. 14, the movement amount M T of the welding torch 13 around the second axis is constant and is 0 (zero). That is, when viewed along the up-down direction x, the welding torch 13 is always perpendicular to the left-right direction y (i.e., the straight portion 8b of the steel pipe 8), which is the moving direction of the welding robot 1.
In the following description, the movement amount Mx increases when the welding torch 13 moves downward and decreases when it moves upward. The movement amount Mz increases when the welding torch 13 moves rearward (i.e., away from the steel pipe 8) and decreases when it moves forward (i.e., toward the steel pipe 8). The movement amount M B increases when the vertical downward inclination of the welding torch 13 increases. The movement amount M T is set to 0 when the welding torch 13 is perpendicular to the traveling direction of the welding robot 1 as viewed along the up-down direction x, increases when the welding torch 13 inclines toward the traveling direction of the welding robot 1, and decreases when the welding torch 13 inclines toward the opposite side to the traveling direction of the welding robot 1.

エリア1における制御内容について説明する。エリア1における制御部61の制御は、以下の通りである。
制御部61は、例えば、鋼管8の直線部8bと開始位置Pc2との間を溶接トーチ13の先端が移動する際に、溶接トーチ13が鋼管8から離れる方向に第2トーチ離間速度で移動するよう、狙い位置変更部を制御する。この時、第2トーチ離間速度は、溶接トーチ13の先端が開始位置Pc2に近づくに連れ、大きくなる。
The control content in area 1 will be described below. The control of the control unit 61 in area 1 is as follows.
For example, when the tip of welding torch 13 moves between straight portion 8b of steel pipe 8 and start position Pc2, control unit 61 controls the target position changing unit so that welding torch 13 moves in a direction away from steel pipe 8 at a second torch separating speed. At this time, the second torch separating speed increases as the tip of welding torch 13 approaches start position Pc2.

制御部61は、例えば、鋼管8の直線部8bと開始位置Pc2との間を溶接トーチ13の先端が移動する際に、溶接トーチ13が鋼管8から離れる方向に第1トーチ離間加速度で移動するよう、狙い位置変更部を制御する。
制御部61は、例えば、開始位置Pc2の近傍を溶接トーチ13が移動する際、溶接トーチ13が鋼管8から離れる方向に第2トーチ離間加速度で移動するよう、狙い位置変更部を制御する。本実施形態において、開始位置Pc2の近傍とは、開始位置Pc2を中央とした、鋼管8の周方向に沿って鋼管8の曲線部8aの曲率半径の20%の長さの領域をいう。すなわち、例えば、鋼管8の曲線部8aの曲率半径が40mmである場合、開始位置Pc2の近傍に係る領域の長さは8mmとなる。開始位置Pc2の近傍に係る領域の両端は、開始位置Pc2から、鋼管8の周方向に沿ってそれぞれ両側に4mmずつ移動した部分に位置することとなる。
この時、第2トーチ離間加速度は、第1トーチ離間加速度より大きい。
The control unit 61 controls the target position changing unit so that, for example, when the tip of the welding torch 13 moves between the straight portion 8b of the steel pipe 8 and the starting position Pc2, the welding torch 13 moves in a direction away from the steel pipe 8 at a first torch separation acceleration.
For example, when the welding torch 13 moves in the vicinity of the start position Pc2, the control unit 61 controls the target position change unit so that the welding torch 13 moves in a direction away from the steel pipe 8 at the second torch separation acceleration. In this embodiment, the vicinity of the start position Pc2 refers to a region having a length of 20% of the radius of curvature of the curved portion 8a of the steel pipe 8 along the circumferential direction of the steel pipe 8, with the start position Pc2 at the center. That is, for example, when the radius of curvature of the curved portion 8a of the steel pipe 8 is 40 mm, the length of the region related to the vicinity of the start position Pc2 is 8 mm. Both ends of the region related to the vicinity of the start position Pc2 are located in portions that are moved 4 mm on both sides from the start position Pc2 along the circumferential direction of the steel pipe 8.
At this time, the second torch separation acceleration is greater than the first torch separation acceleration.

エリア1においては、図12に示すように、溶接ロボット1の移動速度は基準速度よりも小さくなる。すなわち、溶接ロボット1は、エリア1における移動速度まで瞬間的に減速する。瞬間的というのはエリア4からエリア1に到達したタイミングである。
移動量Mxは、上下方向移動基準値と等しい。
図13に示すように、エリア1において、前後方向zにおける溶接ロボット1の速度は増加する。つまり、移動量Mzは、溶接トーチ13の先端が位置Pc1から位置Pc2まで移動するに従い、前後方向移動基準値から増加していく。すなわち、溶接トーチ13は、溶接トーチ13の先端が位置Pc1から位置Pc2まで移動するに従い、鋼管8から離れる方向に移動する。
移動量Mは、図14に示すように、溶接トーチ13の先端が位置Pc1から位置Pc2まで移動するに従い、第1軸線回動基準値から増加していく。すなわち、溶接トーチ13の先端が位置Pc1から位置Pc2まで移動するに従い、溶接トーチ13の鉛直方向下向きの傾斜が大きくなる。
移動量Mは、図14に示すように、溶接トーチ13の先端が位置Pc1から位置Pc2まで移動するに従い、0から増加していく。すなわち、上下方向xに沿って見て、溶接トーチ13の先端が位置Pc1から位置Pc2まで移動するに従い、溶接トーチ13は溶接ロボット1の進行方向側へ傾斜していく。
12, in area 1, the moving speed of welding robot 1 becomes slower than the reference speed. That is, welding robot 1 instantaneously decelerates to the moving speed in area 1. "Instantaneous" refers to the timing at which welding robot 1 reaches area 1 from area 4.
The amount of movement Mx is equal to the vertical movement reference value.
13, in area 1, the speed of welding robot 1 in the forward/backward direction z increases. That is, the movement amount Mz increases from the forward/backward movement reference value as the tip of welding torch 13 moves from position Pc1 to position Pc2. That is, welding torch 13 moves in a direction away from steel pipe 8 as the tip of welding torch 13 moves from position Pc1 to position Pc2.
14, the amount of movement MB increases from the first axis rotation reference value as the tip of welding torch 13 moves from position Pc1 to position Pc2. In other words, as the tip of welding torch 13 moves from position Pc1 to position Pc2, the downward vertical inclination of welding torch 13 increases.
14, the amount of movement MT increases from 0 as the tip of welding torch 13 moves from position Pc1 to position Pc2. That is, as viewed along the up-down direction x, welding torch 13 tilts toward the traveling direction of welding robot 1 as the tip of welding torch 13 moves from position Pc1 to position Pc2.

エリア2における制御内容について説明する。エリア2における制御部61の制御は、以下の通りである。
制御部61は、例えば、鋼管8の曲線部8aの開始位置Pc2と、開始位置Pc2と鋼管8の曲線部8aの終了位置Pc3との中間位置である鋼管中間位置と、の間を溶接トーチ13の先端が移動する際に、溶接トーチ13が鋼管8から離れる方向に第1トーチ離間速度で移動するよう、狙い位置変更部を制御する。この時、第1トーチ離間速度は、溶接トーチ13の先端が鋼管中間位置に近づくに連れ、小さくなる。
The control content in area 2 will be described. The control of the control unit 61 in area 2 is as follows.
The control unit 61 controls the target position changing unit so that, for example, when the tip of the welding torch 13 moves between a start position Pc2 of the curved portion 8a of the steel pipe 8 and a steel pipe intermediate position that is an intermediate position between the start position Pc2 and an end position Pc3 of the curved portion 8a of the steel pipe 8, the welding torch 13 moves in a direction away from the steel pipe 8 at a first torch separating speed. At this time, the first torch separating speed becomes smaller as the tip of the welding torch 13 approaches the steel pipe intermediate position.

制御部61は、例えば、鋼管中間位置と終了位置Pc3との間を溶接トーチ13の先端が移動する際に、溶接トーチ13が鋼管8に近づく方向に第1トーチ接近速度で移動するよう、狙い位置変更部を制御する。この時、第1トーチ接近速度は、終了位置Pc3に近づくに連れ、大きくなる。 The control unit 61 controls the target position changing unit so that, for example, when the tip of the welding torch 13 moves between the steel pipe intermediate position and the end position Pc3, the welding torch 13 moves in a direction approaching the steel pipe 8 at a first torch approach speed. At this time, the first torch approach speed increases as it approaches the end position Pc3.

制御部61は、例えば、開始位置Pc2と鋼管中間位置との間を溶接トーチ13の先端が移動する際に、溶接ロボット1が第1ロボット速度で移動するよう、速度変更部を制御する。この時、第1ロボット速度は、溶接トーチ13の先端が鋼管中間位置に近づくに連れ、小さくなる。 The control unit 61 controls the speed change unit so that the welding robot 1 moves at a first robot speed, for example, when the tip of the welding torch 13 moves between the start position Pc2 and the middle position of the steel pipe. At this time, the first robot speed decreases as the tip of the welding torch 13 approaches the middle position of the steel pipe.

制御部61は、例えば、開始位置Pc2と鋼管中間位置との間を溶接トーチ13の先端が移動する際に、溶接ロボット1が第1ロボット減速度で移動するよう、速度変更部を制御する。
制御部61は、例えば、溶接トーチ13の先端が開始位置Pc2に略到達する際に、溶接ロボット1が第1ロボット加速度で移動するよう、速度変更部を制御する。ここで、本実施形態において、溶接トーチ13の先端が開始位置Pc2に略到達するとは、溶接トーチ13の先端が開始位置Pc2の近傍に到達することをいう。
この時、第1ロボット加速度の絶対値は、第1ロボット減速度の絶対値より、大きい。
The control unit 61 controls the speed change unit so that the welding robot 1 moves at a first robot deceleration, for example, when the tip of the welding torch 13 moves between the start position Pc2 and the middle position of the steel pipe.
For example, the control unit 61 controls the speed change unit so that the welding robot 1 moves at a first robot acceleration when the tip of the welding torch 13 approximately reaches the start position Pc2. Here, in this embodiment, the tip of the welding torch 13 approximately reaches the start position Pc2 means that the tip of the welding torch 13 reaches the vicinity of the start position Pc2.
At this time, the absolute value of the first robot acceleration is greater than the absolute value of the first robot deceleration.

制御部61は、例えば、開始位置Pc2と鋼管中間位置との間を溶接トーチ13の先端が移動する際に、所定方向への溶接トーチ13の傾斜が当該移動するに連れて小さくなるよう、トーチ向き変更部を制御する。
制御部61は、例えば、鋼管中間位置と終了位置Pc3との間を溶接トーチ13の先端が移動する際に、所定方向と反対方向への溶接トーチ13の傾斜が当該移動するに連れて大きくなるよう、トーチ向き変更部を制御する。
The control unit 61 controls the torch orientation changing unit so that, for example, when the tip of the welding torch 13 moves between the starting position Pc2 and the middle position of the steel pipe, the inclination of the welding torch 13 in a specified direction becomes smaller as the tip moves.
The control unit 61 controls the torch orientation changing unit so that, for example, when the tip of the welding torch 13 moves between the middle position of the steel pipe and the end position Pc3, the inclination of the welding torch 13 in the direction opposite to the specified direction increases as the tip moves.

制御部61は、例えば、鋼管中間位置と終了位置Pc3との間を溶接トーチ13の先端が移動する際に、溶接ロボット1が第2ロボット速度で移動するよう、速度変更部を制御する。この時、第2ロボット速度は、溶接トーチ13の先端が終了位置Pc3に近づくに連れ、大きくなる。 The control unit 61 controls the speed change unit so that the welding robot 1 moves at the second robot speed when the tip of the welding torch 13 moves between the steel pipe intermediate position and the end position Pc3, for example. At this time, the second robot speed increases as the tip of the welding torch 13 approaches the end position Pc3.

制御部61は、例えば、鋼管中間位置と終了位置Pc3との間を溶接トーチ13の先端が移動する際に、溶接ロボット1が第2ロボット加速度で移動するよう、速度変更部を制御する。
制御部61は、例えば、溶接トーチ13の先端が終了位置Pc3に略到達する際に、溶接ロボット1が第2ロボット減速度で移動するよう、速度変更部を制御する。ここで、本実施形態において、溶接トーチ13の先端が終了位置Pc3に略到達するとは、溶接トーチ13の先端が終了位置Pc3の近傍に到達することをいう。終了位置Pc3の近傍とは、終了位置Pc3を中央とした、鋼管8の周方向に沿って鋼管8の曲線部8aの曲率半径の20%の長さの領域をいう。すなわち、例えば、鋼管8の曲線部8aの曲率半径が40mmである場合、終了位置Pc3の近傍に係る領域の長さは8mmとなる。終了位置Pc3の近傍に係る領域の両端は、終了位置Pc3から、鋼管8の周方向に沿ってそれぞれ両側に4mmずつ移動した部分に位置することとなる。
この時、第2ロボット減速度の絶対値は、第2ロボット加速度の絶対値より、大きい。
エリア2においては、図12に示すように、溶接ロボット1の移動速度は基準速度よりも大きくなる。すなわち、溶接ロボット1は、エリア2における移動速度まで瞬間的に加速する。瞬間的というのはエリア1からエリア2に到達したタイミングである。また、溶接トーチ13の先端が位置Pc2から位置Pc2と位置Pc3との中間位置までの範囲では、溶接ロボット1は、エリア2の開始位置Pc2から上記中間位置まで、所定の負の加速度で減速し続けるなお、この場合であっても、溶接ロボット1の移動速度は基準速度よりも大きい。その後、溶接トーチ13の先端が位置Pc2と位置Pc3との中間位置から位置Pc3までの範囲では、溶接ロボット1は、上記中間位置からエリア2の終了位置Pc3まで、所定の正の加速度で加速し続ける。
移動量Mxは、上下方向移動基準値と等しい。
図13に示すように、エリア2において溶接トーチ13の先端が位置Pc2から位置Pc2と位置Pc3との中間位置まで移動するまでの、溶接ロボット1の前後方向zの移動速度は正である。つまり、移動量Mzは、溶接トーチ13の先端が位置Pc2から位置Pc2と位置Pc3との中間位置まで移動するに従い増加していく。図13に示すように、エリア2において溶接トーチ13の先端が位置Pc2と位置Pc3との中間位置から位置Pc3まで移動するまでの、溶接ロボット1の前後方向zの移動速度は負である。つまり、移動量Mzは、溶接トーチ13の先端が位置Pc2と位置Pc3との中間位置から位置Pc3まで移動するに従い減少していく。
すなわち、溶接トーチ13は、溶接トーチ13の先端が位置Pc2から位置Pc2と位置Pc3との中間位置までの範囲では、鋼管8から離れる方向に移動し、溶接トーチ13の先端が位置Pc2と位置Pc3との中間位置から位置Pc3までの範囲では、鋼管8に近づく方向に移動する。
移動量Mは、図14に示すように、溶接トーチ13の先端が位置Pc2から位置Pc2と位置Pc3との中間位置まで移動するに従い減少していき、溶接トーチ13の先端が位置Pc2と位置Pc3との中間位置から位置Pc3まで移動するに従い増加していく。なお、この場合であっても、移動量Mが第1軸線回動基準値よりも小さくなることはない。すなわち、溶接トーチ13の先端が位置Pc2から位置Pc2と位置Pc3との中間位置まで移動するに従い、溶接トーチ13の鉛直方向下向きの傾斜が小さくなり、溶接トーチ13の先端が位置Pc2と位置Pc3との中間位置から位置Pc3まで移動するに従い、溶接トーチ13の鉛直方向下向きの傾斜が大きくなる。
移動量Mは、図14に示すように、溶接トーチ13の先端が位置Pc2から位置Pc3まで移動するに従い減少していく。また、移動量Mは、溶接トーチ13の先端が位置Pc2と位置Pc3との中間位置に位置するときに0となる。移動量Mの値は、溶接トーチ13の先端が位置Pc2と位置Pc3との中間位置と位置Pc3との間にあるときにマイナスとなる。すなわち、上下方向xに沿って見て、溶接トーチ13の先端がエリア1の終端位置である位置Pc3に位置するとき、溶接トーチ13は溶接ロボット1の進行方向側へ傾斜している。溶接トーチ13の先端が位置Pc2から位置Pc2と位置Pc3との中間位置まで移動するに従い、溶接トーチ13の溶接ロボット1の進行方向側への傾斜が小さくなっていき、溶接トーチ13の先端が位置Pc2と位置Pc3との中間位置に到達すると、溶接トーチ13は溶接ロボット1の進行方向に直交する。その後、溶接トーチ13の先端が位置Pc2と位置Pc3との中間位置から位置Pc3まで移動するに従い、溶接トーチ13は溶接ロボット1の進行方向と反対側へ傾斜していく。
The control unit 61 controls the speed change unit so that the welding robot 1 moves at a second robot acceleration, for example, when the tip of the welding torch 13 moves between the steel pipe intermediate position and the end position Pc3.
The control unit 61 controls the speed change unit so that, for example, when the tip of the welding torch 13 approximately reaches the end position Pc3, the welding robot 1 moves at the second robot deceleration. Here, in this embodiment, the tip of the welding torch 13 approximately reaches the end position Pc3, meaning that the tip of the welding torch 13 reaches the vicinity of the end position Pc3. The vicinity of the end position Pc3 refers to a region with a length of 20% of the radius of curvature of the curved portion 8a of the steel pipe 8 along the circumferential direction of the steel pipe 8, with the end position Pc3 as the center. That is, for example, when the radius of curvature of the curved portion 8a of the steel pipe 8 is 40 mm, the length of the region related to the vicinity of the end position Pc3 is 8 mm. Both ends of the region related to the vicinity of the end position Pc3 are located in portions that are moved 4 mm on both sides from the end position Pc3 along the circumferential direction of the steel pipe 8.
At this time, the absolute value of the second robot deceleration is greater than the absolute value of the second robot acceleration.
In area 2, as shown in FIG. 12, the movement speed of the welding robot 1 becomes higher than the reference speed. That is, the welding robot 1 instantaneously accelerates to the movement speed in area 2. The instantaneous acceleration is the timing when the welding robot 1 reaches area 2 from area 1. Also, when the tip of the welding torch 13 is in the range from position Pc2 to the intermediate position between positions Pc2 and Pc3, the welding robot 1 continues to decelerate at a predetermined negative acceleration from the start position Pc2 of area 2 to the intermediate position . Note that even in this case, the movement speed of the welding robot 1 is higher than the reference speed. After that, when the tip of the welding torch 13 is in the range from the intermediate position between positions Pc2 and Pc3 to position Pc3, the welding robot 1 continues to accelerate at a predetermined positive acceleration from the intermediate position to the end position Pc3 of area 2.
The amount of movement Mx is equal to the vertical movement reference value.
13, the movement speed of the welding robot 1 in the front-rear direction z is positive when the tip of the welding torch 13 moves from position Pc2 to the intermediate position between positions Pc2 and Pc3 in area 2. That is, the movement amount Mz increases as the tip of the welding torch 13 moves from position Pc2 to the intermediate position between positions Pc2 and Pc3. As shown in FIG. 13, the movement speed of the welding robot 1 in the front-rear direction z is negative when the tip of the welding torch 13 moves from the intermediate position between positions Pc2 and Pc3 to position Pc3 in area 2. That is, the movement amount Mz decreases as the tip of the welding torch 13 moves from the intermediate position between positions Pc2 and Pc3 to position Pc3.
In other words, when the tip of welding torch 13 is in the range from position Pc2 to the intermediate position between positions Pc2 and Pc3, it moves in a direction away from steel pipe 8, and when the tip of welding torch 13 is in the range from the intermediate position between positions Pc2 and Pc3 to position Pc3, it moves in a direction toward steel pipe 8.
14, the amount of movement MB decreases as the tip of welding torch 13 moves from position Pc2 to an intermediate position between positions Pc2 and Pc3, and increases as the tip of welding torch 13 moves from the intermediate position between positions Pc2 and Pc3 to position Pc3. Even in this case, the amount of movement MB does not become smaller than the first axis rotation reference value. That is, as the tip of welding torch 13 moves from position Pc2 to an intermediate position between positions Pc2 and Pc3, the downward vertical inclination of welding torch 13 decreases, and as the tip of welding torch 13 moves from the intermediate position between positions Pc2 and Pc3 to position Pc3, the downward vertical inclination of welding torch 13 increases.
As shown in FIG. 14, the movement amount M T decreases as the tip of the welding torch 13 moves from the position Pc2 to the position Pc3. The movement amount M T is 0 when the tip of the welding torch 13 is located at the intermediate position between the positions Pc2 and Pc3. The value of the movement amount M T is negative when the tip of the welding torch 13 is between the intermediate position between the positions Pc2 and Pc3 and the position Pc3. That is, when viewed along the vertical direction x, the tip of the welding torch 13 is located at the position Pc3, which is the end position of the area 1, the welding torch 13 is inclined toward the traveling direction of the welding robot 1. As the tip of the welding torch 13 moves from the position Pc2 to the intermediate position between the positions Pc2 and Pc3, the inclination of the welding torch 13 toward the traveling direction of the welding robot 1 becomes smaller, and when the tip of the welding torch 13 reaches the intermediate position between the positions Pc2 and Pc3, the welding torch 13 is perpendicular to the traveling direction of the welding robot 1. Thereafter, as the tip of welding torch 13 moves from the intermediate position between positions Pc2 and Pc3 to position Pc3, welding torch 13 tilts in the direction opposite to the traveling direction of welding robot 1.

エリア3における制御内容について説明する。エリア3における制御部61の制御は、以下の通りである。
制御部61は、例えば、鋼管8の曲線部8aの終了位置Pc3と鋼管8の直線部8bとの間を溶接トーチ13の先端が移動する際に、溶接トーチ13が鋼管8に近づく方向に第2トーチ接近速度で移動するよう、狙い位置変更部を制御する。この時、第2トーチ接近速度は、直線部8bに近づくに連れ、小さくなる。
The control content in area 3 will be described below. The control of the control unit 61 in area 3 is as follows.
The control unit 61 controls the target position changing unit so that, for example, when the tip of the welding torch 13 moves between the end position Pc3 of the curved portion 8a of the steel pipe 8 and the straight portion 8b of the steel pipe 8, the welding torch 13 moves at the second torch approach speed in the direction approaching the steel pipe 8. At this time, the second torch approach speed becomes smaller as it approaches the straight portion 8b.

制御部61は、例えば、終了位置Pc3の近傍を溶接トーチ13の先端が移動する際、溶接トーチ13が鋼管8に近づく方向に第1トーチ接近減速度で移動するよう、狙い位置変更部を制御する。
制御部61は、例えば、終了位置Pc3と直線部8bとの間を溶接トーチ13の先端が移動する際、溶接トーチ13が鋼管8に近づく方向に第2トーチ接近減速度で移動するよう、狙い位置変更部を制御する。
この時、第1トーチ接近減速度は、第2トーチ接近減速度より大きい。
For example, when the tip of the welding torch 13 moves near the end position Pc3, the control unit 61 controls the target position changing unit so that the welding torch 13 moves in a direction approaching the steel pipe 8 at a first torch approach deceleration.
The control unit 61 controls the target position changing unit so that, for example, when the tip of the welding torch 13 moves between the end position Pc3 and the straight section 8b, the welding torch 13 moves in a direction approaching the steel pipe 8 at a second torch approach deceleration.
At this time, the first torch approach deceleration is greater than the second torch approach deceleration.

エリア3においては、図12に示すように、溶接ロボット1の移動速度は基準速度よりも小さくなる。すなわち、溶接ロボット1は、エリア3における移動速度まで瞬間的に減速する。瞬間的というのはエリア2からエリア3に到達したタイミングである。
移動量Mxは、上下方向移動基準値と等しい。
図13に示すように、エリア3において溶接トーチ13の先端が位置Pc3から位置Pc4まで移動するまでの、溶接ロボット1の前後方向zの移動速度は、マイナス値から0(ゼロ)に向かって増加する。つまり、移動量Mzは、溶接トーチ13の先端が位置Pc3から位置Pc4まで移動するに従い減少していく。図13に示すように、エリア3において溶接トーチ13の先端が位置Pc4に到達した時、溶接ロボット1の前後方向zの移動速度は0(ゼロ)になる。つまり、移動量Mzは、溶接トーチ13の先端が位置Pc4に到達すると前後方向移動基準値と等しくなる。すなわち、溶接トーチ13は、溶接トーチ13の先端が位置Pc3から位置Pc4まで移動するに従い、鋼管8に近づく方向に移動する。
移動量Mは、図14に示すように、溶接トーチ13の先端が位置Pc3から位置Pc4まで移動するに従い減少していき、溶接トーチ13の先端が位置Pc4に到達すると第1軸線回動基準値と等しくなる。すなわち、溶接トーチ13の先端が位置Pc3から位置Pc4まで移動するに従い、溶接トーチ13の鉛直方向下向きの傾斜が小さくなる。
移動量Mは、図14に示すように、溶接トーチ13の先端が位置Pc3から位置Pc4まで移動するに従い増加していき、溶接トーチ13の先端が位置Pc4に到達すると0となる。すなわち、上下方向xに沿って見て、溶接トーチ13の先端がエリア2の終端位置である位置Pc3に位置するとき、溶接トーチ13は溶接ロボット1の進行方向と反対側へ傾斜している。溶接トーチ13の先端が位置Pc3から位置Pc4まで移動するに従い、溶接トーチ13の溶接ロボット1の進行方向と反対側への傾斜が小さくなっていき、溶接トーチ13の先端が位置Pc4に到達すると、溶接トーチ13は溶接ロボット1の進行方向に直交する。
12, in area 3, the moving speed of the welding robot 1 becomes slower than the reference speed. That is, the welding robot 1 instantaneously decelerates to the moving speed in area 3. The instantaneous deceleration occurs at the time when the welding robot 1 reaches area 3 from area 2.
The amount of movement Mx is equal to the vertical movement reference value.
As shown in Fig. 13, the movement speed of the welding robot 1 in the forward/backward direction z increases from a negative value toward 0 (zero) until the tip of the welding torch 13 moves from position Pc3 to position Pc4 in area 3. That is, the movement amount Mz decreases as the tip of the welding torch 13 moves from position Pc3 to position Pc4. As shown in Fig. 13, when the tip of the welding torch 13 reaches position Pc4 in area 3, the movement speed of the welding robot 1 in the forward/backward direction z becomes 0 (zero). That is, when the tip of the welding torch 13 reaches position Pc4, the movement amount Mz becomes equal to the forward/backward movement reference value. That is, as the tip of the welding torch 13 moves from position Pc3 to position Pc4, the welding torch 13 moves in a direction approaching the steel pipe 8.
14, the amount of movement MB decreases as the tip of welding torch 13 moves from position Pc3 to position Pc4, and becomes equal to the first axis rotation reference value when the tip of welding torch 13 reaches position Pc4. In other words, as the tip of welding torch 13 moves from position Pc3 to position Pc4, the downward vertical inclination of welding torch 13 becomes smaller.
14, the amount of movement MT increases as the tip of welding torch 13 moves from position Pc3 to position Pc4, and becomes 0 when the tip of welding torch 13 reaches position Pc4. That is, when viewed along the up-down direction x, when the tip of welding torch 13 is located at position Pc3 which is the end position of area 2, welding torch 13 is inclined toward the opposite side to the traveling direction of welding robot 1. As the tip of welding torch 13 moves from position Pc3 to position Pc4, the inclination of welding torch 13 toward the opposite side to the traveling direction of welding robot 1 becomes smaller, and when the tip of welding torch 13 reaches position Pc4, welding torch 13 is perpendicular to the traveling direction of welding robot 1.

以上説明したように、本実施形態に係る溶接システム100によれば、制御部61は、鋼管8の曲線部8aの開始位置Pc2と、鋼管中間位置と、の間を溶接トーチ13の先端が移動する際に、溶接トーチ13が鋼管8から離れる方向に第1トーチ離間速度で移動するよう、狙い位置変更部を制御する。これにより、レール曲率中心C2が、鋼管曲率中心C1よりも鋼管8の中心側に位置する場合に、溶接トーチ13の先端が鋼管8に過度に接近することを抑えることができる。 As described above, according to the welding system 100 of this embodiment, the control unit 61 controls the target position changing unit so that when the tip of the welding torch 13 moves between the start position Pc2 of the curved portion 8a of the steel pipe 8 and the middle position of the steel pipe, the welding torch 13 moves in a direction away from the steel pipe 8 at the first torch separation speed. This makes it possible to prevent the tip of the welding torch 13 from coming too close to the steel pipe 8 when the rail curvature center C2 is located closer to the center of the steel pipe 8 than the steel pipe curvature center C1.

ここで、レール曲率中心C2が、鋼管曲率中心C1よりも鋼管8の中心側に位置する場合、ガイドレール2と鋼管8との距離は、ガイドレール2の直線部2bと鋼管8の直線部8bとの間において最も遠く、ガイドレール2の曲線部2aの中間位置であるガイドレール中間位置と鋼管中間位置との間において最も近くなる。これに対し、第1トーチ離間速度は、溶接トーチ13の先端が鋼管中間位置に近づくに連れ、小さくなる。これにより、溶接トーチ13の先端と鋼管8との距離の調整を円滑に行うことができる。したがって、溶接トーチ13による鋼管8の溶接の品質を担保しやすくすることができる。よって、鋼管8の溶接部の全長に亘って一定の溶接品質を維持することができる。 Here, when the rail curvature center C2 is located closer to the center of the steel pipe 8 than the steel pipe curvature center C1, the distance between the guide rail 2 and the steel pipe 8 is the farthest between the straight portion 2b of the guide rail 2 and the straight portion 8b of the steel pipe 8, and is the closest between the guide rail intermediate position, which is the intermediate position of the curved portion 2a of the guide rail 2, and the steel pipe intermediate position. In contrast, the first torch separation speed becomes smaller as the tip of the welding torch 13 approaches the steel pipe intermediate position. This makes it possible to smoothly adjust the distance between the tip of the welding torch 13 and the steel pipe 8. Therefore, it is easier to ensure the quality of the welding of the steel pipe 8 by the welding torch 13. Therefore, a constant welding quality can be maintained over the entire length of the welded portion of the steel pipe 8.

また、制御部61は、鋼管8の直線部8bと鋼管8の曲線部8aの開始位置Pc2との間を溶接トーチ13の先端が移動する際に、溶接トーチ13が鋼管8から離れる方向に第2トーチ離間速度で移動するよう、狙い位置変更部を制御する。これにより、溶接トーチ13の先端が鋼管8に過度に接近することを抑えることができる。 The control unit 61 also controls the target position changing unit so that when the tip of the welding torch 13 moves between the straight portion 8b of the steel pipe 8 and the start position Pc2 of the curved portion 8a of the steel pipe 8, the welding torch 13 moves in a direction away from the steel pipe 8 at the second torch separation speed. This makes it possible to prevent the tip of the welding torch 13 from coming too close to the steel pipe 8.

ここで、レール曲率中心C2が、鋼管曲率中心C1よりも鋼管8の中心側に位置する場合、溶接トーチ13の先端が鋼管8の直線部8bにある状態で、溶接ロボット1がガイドレール2の曲線部2aに位置することがある。すると、溶接ロボット1が曲線部2aを移動するに連れて、溶接トーチ13の先端が鋼管8に接近する速度が加速度的に増加する。これに対し、第2トーチ離間速度は、溶接トーチ13の先端が開始位置Pc2に近づくに連れ、大きくなる。これにより、鋼管8の直線部8bと開始位置Pc2との間を溶接トーチ13の先端が移動する際に、溶接トーチ13の先端と鋼管8との距離の調整を円滑に行うことができる。 Here, when the rail curvature center C2 is located closer to the center of the steel pipe 8 than the steel pipe curvature center C1, the welding robot 1 may be located at the curved portion 2a of the guide rail 2 with the tip of the welding torch 13 located at the straight portion 8b of the steel pipe 8. Then, as the welding robot 1 moves along the curved portion 2a, the speed at which the tip of the welding torch 13 approaches the steel pipe 8 increases at an accelerated rate. In contrast, the second torch separation speed increases as the tip of the welding torch 13 approaches the starting position Pc2. This allows the distance between the tip of the welding torch 13 and the steel pipe 8 to be smoothly adjusted as the tip of the welding torch 13 moves between the straight portion 8b of the steel pipe 8 and the starting position Pc2.

また、制御部61は、鋼管8の直線部8bと鋼管8の曲線部8aの開始位置Pc2との間を溶接トーチ13の先端が移動する際、溶接トーチ13が鋼管8から離れる方向に第1トーチ離間加速度で移動するよう、狙い位置変更部を制御する。これにより、溶接トーチ13が鋼管8から離れる速度を、溶接トーチ13の先端が開始位置Pc2に近づくに連れて大きくすることができる。よって、溶接トーチ13の先端と鋼管8との距離の調整を円滑に行うことができる。 Furthermore, the control unit 61 controls the target position changing unit so that when the tip of the welding torch 13 moves between the straight portion 8b of the steel pipe 8 and the start position Pc2 of the curved portion 8a of the steel pipe 8, the welding torch 13 moves in a direction away from the steel pipe 8 at a first torch separation acceleration. This allows the speed at which the welding torch 13 separates from the steel pipe 8 to increase as the tip of the welding torch 13 approaches the start position Pc2. This allows the distance between the tip of the welding torch 13 and the steel pipe 8 to be smoothly adjusted.

ここで、レール曲率中心C2が、鋼管曲率中心C1よりも鋼管8の中心側に位置する場合、溶接トーチ13の先端が鋼管8の曲線部8aに位置した際の溶接トーチ13の先端が鋼管8に近づく速度は、溶接トーチ13の先端が鋼管8の直線部8bと鋼管8の曲線部8aの開始位置Pc2との間に位置した際の溶接トーチ13の先端が鋼管8に近づく速度よりも大きい。これに対し、制御部61は、開始位置Pc2の近傍を溶接トーチ13が移動する際、溶接トーチ13が鋼管8から離れる方向に第2トーチ離間加速度で移動するよう、狙い位置変更部を制御し、第2トーチ離間加速度は、第1トーチ離間加速度より大きい。これにより、溶接トーチ13の先端が曲線部8aに位置した際の、溶接トーチ13の先端が鋼管8に近づく速度に対応することができる。 Here, when the rail curvature center C2 is located closer to the center of the steel pipe 8 than the steel pipe curvature center C1, the speed at which the tip of the welding torch 13 approaches the steel pipe 8 when the tip of the welding torch 13 is located at the curved portion 8a of the steel pipe 8 is greater than the speed at which the tip of the welding torch 13 approaches the steel pipe 8 when the tip of the welding torch 13 is located between the straight portion 8b of the steel pipe 8 and the start position Pc2 of the curved portion 8a of the steel pipe 8. In response to this, when the welding torch 13 moves near the start position Pc2, the control unit 61 controls the target position change unit so that the welding torch 13 moves in a direction away from the steel pipe 8 at a second torch separation acceleration, and the second torch separation acceleration is greater than the first torch separation acceleration. This makes it possible to correspond to the speed at which the tip of the welding torch 13 approaches the steel pipe 8 when the tip of the welding torch 13 is located at the curved portion 8a.

ここで、ガイドレール2の曲線部2aの長さは、鋼管8の曲線部8aの長さよりも長い。このため、溶接トーチ13の先端が鋼管8の曲線部8aを進む速度を、鋼管8の直線部8bを進む速度と同じにするためには、溶接ロボット1がガイドレール2の曲線部2aを進む速度を、溶接ロボット1がガイドレール2の直線部2bを進む速度よりも速くする必要がある。これに対し、制御部61は、鋼管8の曲線部8aの開始位置Pc2と、鋼管中間位置と、の間を溶接トーチ13の先端が移動する際に、溶接ロボット1が第1ロボット速度で移動するよう、速度変更部を制御する。これにより、溶接トーチ13が鋼管8の曲線部8aを進む速度を、鋼管8の直線部8bを進む速度と同じにすることができる。 Here, the length of the curved portion 2a of the guide rail 2 is longer than the length of the curved portion 8a of the steel pipe 8. Therefore, in order to make the speed at which the tip of the welding torch 13 advances on the curved portion 8a of the steel pipe 8 the same as the speed at which it advances on the straight portion 8b of the steel pipe 8, it is necessary to make the speed at which the welding robot 1 advances on the curved portion 2a of the guide rail 2 faster than the speed at which the welding robot 1 advances on the straight portion 2b of the guide rail 2. In response to this, the control unit 61 controls the speed change unit so that the welding robot 1 moves at the first robot speed when the tip of the welding torch 13 moves between the start position Pc2 of the curved portion 8a of the steel pipe 8 and the steel pipe intermediate position. This makes it possible to make the speed at which the welding torch 13 advances on the curved portion 8a of the steel pipe 8 the same as the speed at which it advances on the straight portion 8b of the steel pipe 8.

また、鋼管8の曲線部8aを溶接する際、溶接トーチ13の向きと鋼管8の曲線部8aの法線方向とが一致するように、溶接トーチ13の向きを変更する場合がある。これに対し、第1ロボット速度は、溶接トーチ13の先端が鋼管中間位置に近づくに連れ、小さくなる。これにより、レール曲率中心C2が、鋼管曲率中心C1よりも鋼管8の中心側に位置する場合に、鋼管8の曲線部8aを溶接する際に溶接トーチ13の向きを変更する場合であっても、溶接トーチ13の先端の速度を一定にすることができる。よって、鋼管8の溶接の品質を担保しやすくすることができる。 When welding the curved portion 8a of the steel pipe 8, the orientation of the welding torch 13 may be changed so that the orientation of the welding torch 13 coincides with the normal direction of the curved portion 8a of the steel pipe 8. In contrast, the first robot speed decreases as the tip of the welding torch 13 approaches the middle position of the steel pipe. This makes it possible to keep the speed of the tip of the welding torch 13 constant even when the orientation of the welding torch 13 is changed when welding the curved portion 8a of the steel pipe 8 when the rail curvature center C2 is located closer to the center of the steel pipe 8 than the steel pipe curvature center C1. This makes it easier to ensure the quality of the welding of the steel pipe 8.

また、制御部61は、鋼管8の曲線部8aの開始位置Pc2と鋼管中間位置との間を溶接トーチ13の先端が移動する際に、溶接ロボット1が第1ロボット減速度で移動するよう、速度変更部を制御する。これにより、鋼管8の曲線部8aの開始位置Pc2と鋼管中間位置との間を溶接トーチ13の先端が移動する際に、溶接ロボット1がガイドレール2を進む速度を、溶接トーチ13の先端が鋼管中間位置に近づくに連れ、小さくすることができる。これにより、溶接トーチ13の先端の速度を一定にすることができる。よって、鋼管8の溶接の品質を担保しやすくすることができる。 In addition, the control unit 61 controls the speed change unit so that the welding robot 1 moves at the first robot deceleration when the tip of the welding torch 13 moves between the start position Pc2 of the curved portion 8a of the steel pipe 8 and the intermediate position of the steel pipe. This allows the speed at which the welding robot 1 advances along the guide rail 2 to be reduced as the tip of the welding torch 13 approaches the intermediate position of the steel pipe when the tip of the welding torch 13 moves between the start position Pc2 of the curved portion 8a of the steel pipe 8 and the intermediate position of the steel pipe. This allows the speed of the tip of the welding torch 13 to be constant. This makes it easier to ensure the quality of the welding of the steel pipe 8.

ここで、上述のように、溶接トーチ13の先端が鋼管8の曲線部8aを進む速度を、鋼管8の直線部8bを進む速度と同じにするためには、溶接ロボット1がガイドレール2の曲線部2aを進む速度を、溶接ロボット1がガイドレール2の直線部2bを進む速度よりも速くする必要がある。更に、溶接トーチ13の先端が鋼管8の曲線部8aの開始位置Pc2に到達した直後から溶接ロボット1を加速する必要がある。これに対し、制御部61は、溶接トーチ13の先端が鋼管8の曲線部8aの開始位置Pc2に略到達する際に、溶接ロボット1が第1ロボット加速度で移動するよう、速度変更部を制御し、第1ロボット加速度の絶対値は、第1ロボット減速度の絶対値より、大きい。これにより、溶接トーチ13の先端が曲線部8aを移動する際の溶接ロボット1の移動速度を適当なものにすることができる。 Here, as described above, in order to make the speed at which the tip of the welding torch 13 advances on the curved portion 8a of the steel pipe 8 the same as the speed at which the tip of the welding torch 13 advances on the straight portion 8b of the steel pipe 8, the speed at which the welding robot 1 advances on the curved portion 2a of the guide rail 2 must be faster than the speed at which the welding robot 1 advances on the straight portion 2b of the guide rail 2. Furthermore, the welding robot 1 must be accelerated immediately after the tip of the welding torch 13 reaches the start position Pc2 of the curved portion 8a of the steel pipe 8. In response to this, the control unit 61 controls the speed change unit so that the welding robot 1 moves at a first robot acceleration when the tip of the welding torch 13 approximately reaches the start position Pc2 of the curved portion 8a of the steel pipe 8, and the absolute value of the first robot acceleration is greater than the absolute value of the first robot deceleration. This allows the movement speed of the welding robot 1 when the tip of the welding torch 13 moves on the curved portion 8a to be appropriate.

また、制御部61は、開始位置Pc2と鋼管中間位置との間を溶接トーチ13の先端が移動する際に、所定方向への溶接トーチ13の傾斜が当該移動するに連れて小さくなるよう、トーチ向き変更部を制御する。また、制御部61は、鋼管中間位置と鋼管8の曲線部8aの終了位置Pc3との間を溶接トーチ13の先端が移動する際に、所定方向と反対方向への溶接トーチ13の傾斜が当該移動するに連れて大きくなるよう、トーチ向き変更部を制御する。これにより、鋼管8の曲線部8aを溶接する際、溶接トーチ13の向きと鋼管8の曲線部8aの法線方向とが一致するように、溶接トーチ13の向きを変更することができる。 The control unit 61 also controls the torch orientation change unit so that when the tip of the welding torch 13 moves between the start position Pc2 and the steel pipe intermediate position, the inclination of the welding torch 13 in a predetermined direction decreases as the tip of the welding torch 13 moves. The control unit 61 also controls the torch orientation change unit so that when the tip of the welding torch 13 moves between the steel pipe intermediate position and the end position Pc3 of the curved portion 8a of the steel pipe 8, the inclination of the welding torch 13 in the direction opposite to the predetermined direction increases as the tip of the welding torch 13 moves. This makes it possible to change the orientation of the welding torch 13 so that the orientation of the welding torch 13 coincides with the normal direction of the curved portion 8a of the steel pipe 8 when welding the curved portion 8a of the steel pipe 8.

〔第2実施形態〕
以下、図15及び16を参照し、本発明の第2実施形態に係る溶接システム100を説明する。
本実施形態においては、鋼管曲率中心C1がレール曲率中心C2よりも鋼管8の中心側に位置する場合の、溶接システム100における制御方法について説明する。本実施形態において用いられる溶接システム100の基本的な構成及び動作は、第1実施形態の溶接システム100と同様である。
Second Embodiment
A welding system 100 according to a second embodiment of the present invention will now be described with reference to FIGS.
In this embodiment, a control method in the welding system 100 will be described in the case where the steel pipe curvature center C1 is located closer to the center of the steel pipe 8 than the rail curvature center C2. The basic configuration and operation of the welding system 100 used in this embodiment are similar to those of the welding system 100 of the first embodiment.

〔鋼管の曲線部とガイドレールの曲線部〕
図15を参照して、鋼管8の曲線部8a及びガイドレール2の曲線部2aについて説明する。
図15に示されるように、本実施形態において、鋼管曲率中心C1は、レール曲率中心C2よりも鋼管8の中心側に位置する。レール曲率中心C2は、鋼管曲率中心C1から、Y方向及びZ方向にeだけ移動した位置となる。
[Curved section of steel pipe and curved section of guide rail]
The curved portion 8a of the steel pipe 8 and the curved portion 2a of the guide rail 2 will be described with reference to FIG.
15 , in this embodiment, the steel pipe curvature center C1 is located closer to the center of the steel pipe 8 than the rail curvature center C2. The rail curvature center C2 is located at a position shifted by e in the Y direction and the Z direction from the steel pipe curvature center C1.

本実施形態においては、鋼管8の溶接は、溶接形態に応じて、エリア5と、エリア6と、エリア7と、エリア8とに分けられる。
なお、以下、曲線部8aの開始位置をPc5とし、終了位置をPc6とする。曲線部2aの開始位置をPg6とし、終了位置をPg7とする。鋼管曲率中心C1と位置Pc5とを結ぶ直線と、ガイドレール2の直線部2bとの交点を位置Pg5とする。鋼管曲率中心C1と位置Pc6とを結ぶ直線と、ガイドレール2の直線部2bとの交点を位置Pg8とする。
In this embodiment, the welding of the steel pipe 8 is divided into areas 5, 6, 7, and 8 according to the welding form.
In the following, the start position of curved portion 8a is designated as Pc5 and the end position as Pc6. The start position of curved portion 2a is designated as Pg6 and the end position as Pg7. The intersection of a straight line connecting the steel pipe curvature center C1 and position Pc5 with straight portion 2b of guide rail 2 is designated as position Pg5. The intersection of a straight line connecting the steel pipe curvature center C1 and position Pc6 with straight portion 2b of guide rail 2 is designated as position Pg8.

エリア5は、溶接ロボット1がガイドレール2の位置Pg5から位置Pg6まで移動するエリアである。エリア5においては、溶接ロボット1は、ガイドレール2の直線部2bを移動しつつ、鋼管8の曲線部8aを溶接する。すなわち、エリア5では、ガイドレール2の直線部2bに溶接ロボット1が位置し、且つ、溶接ロボット1が溶接する部分が鋼管8の曲線部8aである。
エリア6は、溶接ロボット1がガイドレール2の位置Pg6から位置Pg7まで移動するエリアである。エリア6においては、溶接ロボット1は、ガイドレール2の曲線部2aを移動しつつ、鋼管8の曲線部8aを溶接する。すなわち、エリア6では、ガイドレール2の曲線部2aに溶接ロボット1が位置し、且つ、溶接ロボット1が溶接する部分が鋼管8の曲線部8aである。
エリア7は、溶接ロボット1がガイドレール2の位置Pg7から位置Pg8まで移動するエリアである。エリア7においては、溶接ロボット1は、ガイドレール2の直線部2bを移動しつつ、鋼管8の曲線部8aを溶接する。すなわち、エリア7では、ガイドレール2の直線部2bに溶接ロボット1が位置し、且つ、溶接ロボット1が溶接する部分が鋼管8の曲線部8aである。
エリア8は、鋼管8のエリア5~7以外のエリアである。エリア8においては、溶接ロボット1は、ガイドレール2の直線部2bを移動しつつ、鋼管8の直線部8bを溶接する。すなわち、エリア8では、ガイドレール2の直線部2b上に溶接ロボット1が位置し、且つ、溶接ロボット1が溶接する部分が鋼管8の直線部8bである。
本実施形態において、曲線部8aの溶接とは、エリア5~7の溶接を意味する。
Area 5 is an area in which the welding robot 1 moves from position Pg5 to position Pg6 on the guide rail 2. In area 5, the welding robot 1 welds the curved portion 8a of the steel pipe 8 while moving along the straight portion 2b of the guide rail 2. That is, in area 5, the welding robot 1 is located on the straight portion 2b of the guide rail 2, and the portion that the welding robot 1 welds is the curved portion 8a of the steel pipe 8.
Area 6 is an area where the welding robot 1 moves from position Pg6 to position Pg7 on the guide rail 2. In area 6, the welding robot 1 welds the curved portion 8a of the steel pipe 8 while moving along the curved portion 2a of the guide rail 2. That is, in area 6, the welding robot 1 is located at the curved portion 2a of the guide rail 2, and the portion that the welding robot 1 welds is the curved portion 8a of the steel pipe 8.
Area 7 is an area in which the welding robot 1 moves from position Pg7 to position Pg8 on the guide rail 2. In area 7, the welding robot 1 welds the curved portion 8a of the steel pipe 8 while moving along the straight portion 2b of the guide rail 2. That is, in area 7, the welding robot 1 is located on the straight portion 2b of the guide rail 2, and the portion that the welding robot 1 welds is the curved portion 8a of the steel pipe 8.
Area 8 is an area other than areas 5 to 7 of the steel pipe 8. In area 8, the welding robot 1 welds the straight portion 8b of the steel pipe 8 while moving along the straight portion 2b of the guide rail 2. That is, in area 8, the welding robot 1 is positioned on the straight portion 2b of the guide rail 2, and the portion that the welding robot 1 welds is the straight portion 8b of the steel pipe 8.
In this embodiment, welding of the curved portion 8a means welding of areas 5 to 7.

〔溶接条件〕
第1実施形態と同様に、溶接の品質を良好なものとするためには、エリアによらず以下の<1>~<4>に示す溶接条件を満たすことが好ましい。
<1>溶接トーチ13の先端が鋼管8の溶接部位に沿って移動する速度(以下、溶接移動速度Vwとも称する)が一定となる。
<2>上面視における溶接トーチ13の向き(以下、溶接トーチ向きとも称する)が、鋼管8の曲線部8aの法線方向と一致する、又は鋼管8の直線部8bと直交する。
<3>溶接トーチ13の狙い角θnが一定となる。
<4>溶接トーチ13の先端と鋼管8の溶接部位との距離(以下、溶接トーチ13の狙い位置とも称する)が一定である。
[Welding conditions]
As in the first embodiment, in order to obtain good welding quality, it is preferable to satisfy the welding conditions shown in <1> to <4> below regardless of the area.
<1> The speed at which the tip of the welding torch 13 moves along the welded portion of the steel pipe 8 (hereinafter also referred to as the welding movement speed Vw) is constant.
<2> The direction of the welding torch 13 when viewed from above (hereinafter also referred to as the welding torch direction) coincides with the normal direction of the curved portion 8 a of the steel pipe 8 or is perpendicular to the straight portion 8 b of the steel pipe 8 .
<3> The target angle θn of the welding torch 13 remains constant.
<4> The distance between the tip of the welding torch 13 and the welded portion of the steel pipe 8 (hereinafter also referred to as the target position of the welding torch 13) is constant.

エリア8においては、鋼管8(直線部8b)とガイドレール2(直線部2b)との間の距離が一定である。したがって、上記溶接条件を満たすような溶接ロボット1の移動量が一律に定まる。 In area 8, the distance between the steel pipe 8 (straight section 8b) and the guide rail 2 (straight section 2b) is constant. Therefore, the movement amount of the welding robot 1 that satisfies the above welding conditions is uniformly determined.

一方、エリア5~7においては、鋼管8とガイドレール2との間の距離が周方向の位置により異なるため、上記溶接条件を満たすような溶接ロボット1の移動量が一律には定まらない。したがって、本実施形態においても、第1実施形態と同様に、エリア5~7の溶接(曲線部8aの溶接)については、逆運動学を用い、<A>上記溶接条件を満たす溶接トーチ13の目標位置及び目標姿勢を算出し、<B>これを実現するための溶接ロボット1の移動量を求める。
具体的には、上記溶接条件を満たす溶接トーチ13の目標位置及び目標姿勢を表す行列U(上記<A>に対応)を生成する。また、溶接ロボット1が所定の移動量、移動した場合の溶接トーチ13の位置及び姿勢を表す行列T(上記<B>に対応)を生成する。行列Uと行列Tとが等しくなるような溶接ロボット1の移動量を求め、当該移動量に応じてモータ32の駆動を制御することにより、上記溶接条件を満たす溶接を行うことができる。
On the other hand, in areas 5 to 7, the distance between the steel pipe 8 and the guide rail 2 varies depending on the circumferential position, so the movement amount of the welding robot 1 that satisfies the above welding conditions is not uniformly determined. Therefore, in this embodiment, as in the first embodiment, for welding in areas 5 to 7 (welding of the curved portion 8a), inverse kinematics is used to <A> calculate the target position and target posture of the welding torch 13 that satisfy the above welding conditions, and <B> determine the movement amount of the welding robot 1 to achieve this.
Specifically, a matrix U (corresponding to the above <A>) is generated that represents the target position and target posture of welding torch 13 that satisfies the above welding conditions. Also, a matrix T (corresponding to the above <B>) is generated that represents the position and posture of welding torch 13 when welding robot 1 moves a predetermined amount. By determining the amount of movement of welding robot 1 that makes matrix U equal to matrix T and controlling the drive of motor 32 according to this amount of movement, welding that satisfies the above welding conditions can be performed.

〔行列Uについて〕
行列Uは、上記溶接条件を満たす溶接トーチ13の目標位置及び目標姿勢を、鋼管座標系の原点位置(鋼管曲率中心C1)を基準として表すための行列である。
本実施形態においては、エリア5~7の全てにおいて、曲線部8aの溶接が行われる。
したがって、エリア5~7に共通の行列Uが生成される。
[Regarding matrix U]
The matrix U is a matrix for expressing the target position and target attitude of the welding torch 13 that satisfy the above welding conditions, with the origin position of the steel pipe coordinate system (center of curvature C1 of the steel pipe) as a reference.
In this embodiment, welding is performed on the curved portion 8a in all of the areas 5 to 7.
Therefore, a matrix U common to areas 5 to 7 is generated.

エリア5~7において、溶接トーチ13の先端は曲線部8aに沿って移動する。すなわち、エリア5~7における上記溶接条件を満たす溶接トーチ13の先端の移動は、YZ平面上の鋼管曲率中心C1回りの溶接移動速度Vwでの回転移動である。YZ平面において、溶接トーチ13の先端が位置Pc5に到達した時刻を0とした、時刻tにおける溶接トーチ13の先端の位置は、位置Pc5から鋼管曲率中心C1回りに回転量θc(ラジアン)だけ回転した位置である。但し、回転量θcは、曲線部8aの半径Rc及び溶接移動速度Vwを用いて、以下の式にて表される。
θc=(Vw・t÷2πRc)×2π
また、時刻tにおける溶接位置において、上記溶接条件を満たす溶接トーチ13の溶接トーチ向きは、曲線部8aの法線方向と一致する方向である。時刻tにおける溶接位置において、溶接トーチ13の狙い角は、常に一定(θn)となる。時刻tにおける溶接位置において、溶接トーチ13の先端と曲線部8aとの距離は、常に一定となる。
行列Uは、上記のような溶接トーチ13の位置及び姿勢を表す同次変換行列として生成される。
In areas 5 to 7, the tip of the welding torch 13 moves along the curved portion 8a. That is, the movement of the tip of the welding torch 13 that satisfies the above welding conditions in areas 5 to 7 is a rotational movement at a welding movement speed Vw around the steel pipe curvature center C1 on the YZ plane. In the YZ plane, the position of the tip of the welding torch 13 at time t, where the time when the tip of the welding torch 13 reaches position Pc5 is set to 0, is a position rotated by a rotation amount θc (radians) around the steel pipe curvature center C1 from position Pc5. However, the rotation amount θc is expressed by the following formula using the radius Rc of the curved portion 8a and the welding movement speed Vw.
θc=(Vw・t÷2πRc)×2π
Furthermore, at the welding position at time t, the welding torch orientation of welding torch 13 that satisfies the above welding conditions is a direction that coincides with the normal direction of curved portion 8a. At the welding position at time t, the target angle of welding torch 13 is always constant (θn). At the welding position at time t, the distance between the tip of welding torch 13 and curved portion 8a is always constant.
The matrix U is generated as a homogeneous transformation matrix representing the position and orientation of the welding torch 13 as described above.

〔行列Tについて〕
行列Tは、溶接ロボット1の上下方向xにおける溶接トーチ13の移動量がMx、溶接ロボット1の前後方向zにおける溶接トーチ13の移動量がMz、溶接トーチ13の第1軸線回りの移(動量がM、溶接トーチ13の第2軸線回りの移動量がMであり、かつ位置Pg5を基準とした溶接ロボット1の移動量がMyである場合の、溶接トーチ13の位置及び姿勢を、鋼管座標系の原点位置(鋼管曲率中心C1)を基準として表すための行列である。
なお、本実施形態においては、エリア5及び7においては溶接ロボット1が直線部2bを移動し、エリア6においては溶接ロボット1が曲線部2aを移動する。したがって、行列Tは、エリア5~7のそれぞれについて生成される。
[Regarding matrix T]
Matrix T is a matrix for expressing the position and posture of welding torch 13 relative to the origin position of the steel pipe coordinate system (center of curvature C1 of the steel pipe) when the movement amount of welding torch 13 in the up-down direction x of welding robot 1 is Mx , the movement amount of welding torch 13 in the forward-backward direction z of welding robot 1 is Mz, the movement amount of welding torch 13 about the first axis is M B , the movement amount of welding torch 13 about the second axis is M T, and the movement amount of welding robot 1 relative to position Pg5 is My.
In this embodiment, the welding robot 1 moves along the straight line portion 2b in areas 5 and 7, and moves along the curved line portion 2a in area 6. Therefore, the matrix T is generated for each of areas 5 to 7.

エリア5における行列Tの生成について説明する。エリア5における行列Tは、溶接ロボット1を位置Pg5から移動量Myだけ移動させた位置を表すための行列T4と、行列T4による移動後の溶接ロボット1の位置において、溶接ロボット1が移動量Mx、Mz、M、及びMだけ移動した場合の溶接トーチ13の先端の位置及び姿勢を表すための行列T3と、の積により求められる。
エリア5において、溶接ロボット1は直線部2b上をY方向(+Y方向)に移動する。
したがって、行列T4は、位置Pg5をY方向に+Myだけ移動させることにより生成される。なお、位置Pg5は、鋼管曲率中心C1からZ方向に+Rgだけ移動した位置である。
なお、行列T3については、第1実施形態の行列T3と同様であるため、ここでは記載を省略する。
The generation of matrix T in area 5 will be described. Matrix T in area 5 is obtained by multiplying matrix T4, which represents the position of welding robot 1 obtained by moving it from position Pg5 by movement amount My, and matrix T3, which represents the position and attitude of the tip of welding torch 13 when welding robot 1 moves by movement amounts Mx, Mz, MB , and MT at the position of welding robot 1 after the movement according to matrix T4.
In area 5, the welding robot 1 moves in the Y direction (+Y direction) on the straight section 2b.
Therefore, the matrix T4 is generated by moving the position Pg5 by +My in the Y direction. The position Pg5 is a position moved by +Rg in the Z direction from the steel pipe curvature center C1.
Note that since matrix T3 is similar to matrix T3 in the first embodiment, description thereof will be omitted here.

エリア6における行列Tの生成について説明する。エリア6における行列Tは、鋼管座標系の原点位置(鋼管曲率中心C1)をレール曲率中心C2の位置まで平行移動させるための行列T1と、溶接ロボット1を位置Pg6からレール曲率中心C2回りに回転量θgだけ回転させた位置(すなわち、溶接ロボット1を位置Pg6から移動量Myだけ移動させた位置)を表すための行列T5と、行列T5による回転後の溶接ロボット1の位置において、溶接ロボット1が移動量Mx、Mz、M、及びMだけ移動した場合の溶接トーチ13の先端の位置及び姿勢を表すための行列T3と、の積により求められる。
エリア6において、溶接ロボット1は曲線部2a上を移動する。すなわち、エリア6における溶接ロボット1の移動は、YZ平面上のレール曲率中心C2回りの回転移動である。
YZ平面において、溶接ロボット1の、位置Pg6からのレール曲率中心C2回りの回転量をθg(ラジアン)とすると、移動量Myは、以下の式のように、回転量θgとして表すことができる。なお、Rgは、曲線部2aの半径である。
θg=(My÷2πRg)×2π
行列T2は、位置Pg6を、レール曲率中心C2回りに回転量θgだけ回転させることにより生成される。なお、位置Pg6は、レール曲率中心C2からZ方向に+Rgだけ移動した位置である。
なお、行列T1及びT3については、第1実施形態の行列T1及びT3と同様であるため、ここでは記載を省略する。
The generation of matrix T in area 6 will be described. Matrix T in area 6 is obtained by multiplying a matrix T1 for translating the origin position of the steel pipe coordinate system (steel pipe curvature center C1) to the position of the rail curvature center C2, a matrix T5 for expressing a position obtained by rotating the welding robot 1 from position Pg6 around the rail curvature center C2 by a rotation amount θg (i.e., a position obtained by moving the welding robot 1 by a movement amount My from position Pg6), and a matrix T3 for expressing the position and posture of the tip of the welding torch 13 when the welding robot 1 moves by the movement amounts Mx, Mz, MB , and MT at the position of the welding robot 1 after the rotation by matrix T5.
In area 6, the welding robot 1 moves on the curved portion 2a. That is, the movement of the welding robot 1 in area 6 is a rotational movement about the rail curvature center C2 on the YZ plane.
In the YZ plane, if the amount of rotation of the welding robot 1 from the position Pg6 around the rail curvature center C2 is θg (radian), the amount of movement My can be expressed as the amount of rotation θg as shown in the following equation, where Rg is the radius of the curved portion 2a.
θg=(My÷2πRg)×2π
The matrix T2 is generated by rotating the position Pg6 by a rotation amount θg around the rail curvature center C2. The position Pg6 is a position moved by +Rg in the Z direction from the rail curvature center C2.
Note that matrices T1 and T3 are similar to matrices T1 and T3 in the first embodiment, and therefore description thereof will be omitted here.

エリア7における行列Tの生成について説明する。エリア7における行列Tは、溶接ロボット1を位置Pg7から移動量Myだけ移動させた位置を表すための行列T6と、行列T6による移動後の溶接ロボット1の位置において、溶接ロボット1が移動量Mx、Mz、M、及びMだけ移動した場合の溶接トーチ13の先端の位置及び姿勢を表すための行列T3と、の積により求められる。
エリア7において、溶接ロボット1は直線部2b上をZ方向(-Z方向)に移動する。
したがって、行列T6は、位置Pg7をZ方向に-Myだけ移動させることにより生成される。なお、位置Pg7は、鋼管曲率中心C1からY方向に+Rg、Z方向に+eだけ移動した位置である。
なお、行列T3については、第1実施形態の行列T3と同様であるため、ここでは記載を省略する。
The generation of matrix T in area 7 will be described. Matrix T in area 7 is obtained by multiplying matrix T6 representing the position of welding robot 1 moved by movement amount My from position Pg7, and matrix T3 representing the position and attitude of the tip of welding torch 13 when welding robot 1 moves by movement amounts Mx, Mz, MB , and MT at the position of welding robot 1 after the movement according to matrix T6.
In area 7, the welding robot 1 moves in the Z direction (-Z direction) on the straight portion 2b.
Therefore, matrix T6 is generated by moving position Pg7 by −My in the Z direction. Note that position Pg7 is a position moved by +Rg in the Y direction and +e in the Z direction from the steel pipe curvature center C1.
Note that since matrix T3 is similar to matrix T3 in the first embodiment, description thereof will be omitted here.

〔溶接ロボットの移動量を求める計算式について〕
上記のように生成された行列U及び行列Tについて、行列U=行列Tとすることにより、上記溶接条件を満たす溶接ロボット1の移動量Mx、My、Mz、M、Mを求める計算式が導出される。この計算式は、移動量Mx、My、Mz、M、Mのそれぞれについて導出される。この計算式は、エリア5~7のそれぞれについて導出される。
[Formula for calculating the movement distance of a welding robot]
For the matrices U and T generated as described above, a formula is derived for calculating the movement amounts Mx, My, Mz, MB, and MT of the welding robot 1 that satisfy the above welding conditions by setting matrix U = matrix T. This formula is derived for each of the movement amounts Mx, My, Mz, MB , and MT . This formula is derived for each of areas 5 to 7.

〔溶接システムの制御系〕
本実施形態における溶接システム100の制御系の基本的な構造及び動作は、第1実施形態の制御系と同様である。
一方で、本実施形態においては、行列Uは、エリア5~7に共通の行列として生成される。行列Tは、エリア5~7のそれぞれについて生成される。
記憶部64は、予め、エリア5~7のそれぞれについて導出された、行列Uと行列Tとが等しくなるときの溶接ロボット1の移動量Mx、My、Mz、M、Mを求める計算式を記憶する。目標トーチ位置計算部627は、記憶部64及びデータ取得部610を介して、上記計算式を取得する。移動量設定部628は、上記計算式に基づき、所定の時刻tにおける溶接ロボット1の移動量Mx、My、Mz、M、Mを求め、これらを溶接ロボット1の移動量として設定する。
なお、上記以外の制御系の構成及び動作については、第1実施形態の制御系と同様であるため、記載を省略する。
[Welding system control system]
The basic structure and operation of the control system of the welding system 100 in this embodiment are similar to those of the control system in the first embodiment.
On the other hand, in this embodiment, the matrix U is generated as a matrix common to the areas 5 to 7. The matrix T is generated for each of the areas 5 to 7.
Memory unit 64 stores in advance calculation formulas derived for each of areas 5 to 7 for determining the movement amounts Mx, My, Mz, MB , and MT of welding robot 1 when matrix U is equal to matrix T. Target torch position calculation unit 627 acquires the above calculation formulas via memory unit 64 and data acquisition unit 610. Movement amount setting unit 628 determines the movement amounts Mx, My, Mz, MB , and MT of welding robot 1 at a predetermined time t based on the above calculation formulas, and sets these as the movement amounts of welding robot 1.
The configuration and operation of the control system other than those described above are similar to those of the control system of the first embodiment, and therefore description thereof will be omitted.

〔溶接システムが実行する制御例〕
図16を参照して、溶接システム100が実行する制御例について説明する。
図16は、本実施形態におけるシステム制御装置6が実行する曲線部8aの溶接処理の流れの一例を示すフローチャートである。
[Example of control performed by the welding system]
An example of control executed by welding system 100 will be described with reference to FIG.
FIG. 16 is a flowchart showing an example of the flow of the welding process for the curved portion 8a executed by the system control device 6 in this embodiment.

なお、曲線部8aの溶接処理の前に、曲率中心判定部623は、鋼管曲率中心C1の位置とレール曲率中心C2の位置とが一致するか否かを判定する。また、鋼管曲率中心C1の位置とレール曲率中心C2の位置とが一致しない場合には、曲率中心判定部623は、鋼管曲率中心C1とレール曲率中心C2とのいずれが鋼管8の中心側に位置するかを判定する。
以下、本実施形態においては、曲率中心判定部623が、鋼管曲率中心C1がレール曲率中心C2よりも鋼管8の中心側に位置すると判定した場合の曲線部8aの溶接処理の流れを説明する。
Before welding the curved portion 8a, the curvature center determination unit 623 determines whether the position of the steel pipe curvature center C1 coincides with the position of the rail curvature center C2. If the position of the steel pipe curvature center C1 does not coincide with the position of the rail curvature center C2, the curvature center determination unit 623 determines which of the steel pipe curvature center C1 and the rail curvature center C2 is located closer to the center of the steel pipe 8.
Hereinafter, in this embodiment, the flow of the welding process of the curved section 8a will be described when the curvature center determination unit 623 determines that the steel pipe curvature center C1 is located closer to the center of the steel pipe 8 than the rail curvature center C2.

曲線部8aの溶接処理は、溶接ロボット1が位置Pg5に到達すると開始される。このとき、溶接トーチ13の先端は、エリア5の位置Pc5に位置する。例えば、曲線部8aの溶接処理の開始判定は、位置情報取得部621により取得された溶接ロボット位置情報に基づいて溶接ロボット1の位置を推定し、推定された溶接ロボット1の位置が位置Pg5に到達したか否かを判定することにより実行される。 The welding process of the curved section 8a is started when the welding robot 1 reaches position Pg5. At this time, the tip of the welding torch 13 is located at position Pc5 in area 5. For example, the start of the welding process of the curved section 8a is determined by estimating the position of the welding robot 1 based on the welding robot position information acquired by the position information acquisition unit 621, and determining whether the estimated position of the welding robot 1 has reached position Pg5.

曲線部8aの溶接処理が開始されると、溶接時間カウント部625は、曲線部8aの溶接処理の開始からの経過時間tのカウントを開始する(ステップS201)。
エリア判定部626は、経過時間tにおける溶接トーチ13の先端の目標位置を算出する(ステップS202)。なお、本実施形態においては、エリア5~7の全てにおいて、溶接トーチ13の先端の移動が鋼管曲率中心C1回りの回転移動となるため、目標トーチ位置計算部627は、ステップS202で算出された溶接トーチ13の先端の目標位置を、鋼管8の曲線部8aにおける溶接トーチ13の先端の回転量θcとして算出する(ステップS203)。
When the welding process of the curved portion 8a is started, the welding time counting unit 625 starts counting the elapsed time t from the start of the welding process of the curved portion 8a (step S201).
The area determination unit 626 calculates the target position of the tip of the welding torch 13 at the elapsed time t (step S202). In this embodiment, since the movement of the tip of the welding torch 13 is a rotational movement around the steel pipe curvature center C1 in all of areas 5 to 7, the target torch position calculation unit 627 calculates the target position of the tip of the welding torch 13 calculated in step S202 as the amount of rotation θc of the tip of the welding torch 13 at the curved portion 8a of the steel pipe 8 (step S203).

エリア判定部626は、算出された溶接トーチ13の先端の目標位置が、エリア5~7のうちいずれのエリアに位置するかを判定する(ステップS204)。 The area determination unit 626 determines in which of areas 5 to 7 the calculated target position of the tip of the welding torch 13 is located (step S204).

溶接トーチ13の先端がエリア5に位置すると判定される場合(ステップS204:A5)、移動量設定部628は、エリア5に対応する、溶接ロボット1の移動量Mx、My、Mz、M、Mを求める計算式を取得する。移動量設定部628は、上記計算式に基づき、経過時間tにおける溶接ロボット1の移動量Mx、My、Mz、M、Mを算出し、溶接ロボット1の移動量として設定する(ステップS211)。その後、処理はステップS205に進む。 When it is determined that the tip of welding torch 13 is located in area 5 (step S204: A5), movement amount setting unit 628 acquires a calculation formula for determining movement amounts Mx, My, Mz, MB , and MT of welding robot 1 corresponding to area 5. Based on the above calculation formula, movement amount setting unit 628 calculates movement amounts Mx, My, Mz, MB , and MT of welding robot 1 at elapsed time t and sets them as the movement amounts of welding robot 1 (step S211). After that, the process proceeds to step S205.

溶接トーチ13の先端がエリア6に位置すると判定される場合(ステップS204:A6)、移動量設定部628は、エリア6に対応する、溶接ロボット1の移動量Mx、My、Mz、M、Mを求める計算式を取得する。エリア6においては、溶接ロボット1の移動がレール曲率中心C2回りの回転移動となるため、移動量設定部628は、まず、上記計算式に基づき、経過時間tにおける、ガイドレール2の曲線部2aにおける溶接ロボット1の位置Pg6からの回転量θgを算出する(ステップS221)。また、移動量設定部628は、上記計算式に基づき、経過時間tにおける溶接ロボット1の移動量Mx、My、Mz、M、Mを算出し、溶接ロボット1の移動量として設定する(ステップS222)。その後、処理はステップS205に進む。 When it is determined that the tip of the welding torch 13 is located in the area 6 (step S204: A6), the movement amount setting unit 628 acquires a formula for calculating the movement amounts Mx, My, Mz, MB , and MT of the welding robot 1 corresponding to the area 6. In the area 6, the movement of the welding robot 1 is a rotational movement around the rail curvature center C2, so the movement amount setting unit 628 first calculates the rotation amount θg from the position Pg6 of the welding robot 1 on the curved portion 2a of the guide rail 2 at the elapsed time t based on the above formula (step S221). The movement amount setting unit 628 also calculates the movement amounts Mx, My, Mz, MB , and MT of the welding robot 1 at the elapsed time t based on the above formula, and sets them as the movement amounts of the welding robot 1 (step S222). Then, the process proceeds to step S205.

溶接トーチ13の先端がエリア7に位置すると判定される場合(ステップS204:A7)、移動量設定部628は、エリア7に対応する、溶接ロボット1の移動量Mx、My、Mz、M、Mを求める計算式を取得する。移動量設定部628は、上記計算式に基づき、経過時間tにおける溶接ロボット1の移動量Mx、My、Mz、M、Mを算出し、溶接ロボット1の移動量として設定する(ステップS231)。その後、処理はステップS205に進む。 When it is determined that the tip of welding torch 13 is located in area 7 (step S204: A7), movement amount setting unit 628 acquires a calculation formula for determining movement amounts Mx, My, Mz, MB , and MT of welding robot 1 corresponding to area 7. Movement amount setting unit 628 calculates movement amounts Mx, My, Mz, MB , and MT of welding robot 1 at elapsed time t based on the above calculation formula, and sets them as the movement amounts of welding robot 1 (step S231). After that, the process proceeds to step S205.

曲線部溶接実行制御部629は、各モータ32を駆動して、移動量設定部628により設定された移動量Mx、My、Mz、M、Mに応じて溶接ロボット1の位置と溶接トーチ13の位置及び姿勢とを変更し、溶接ロボット1に曲線部8aの溶接を実行させる(ステップS205)。 The curved section welding execution control unit 629 drives each motor 32 to change the position of the welding robot 1 and the position and posture of the welding torch 13 according to the movement amounts Mx, My, Mz, MB , and MT set by the movement amount setting unit 628, and causes the welding robot 1 to weld the curved section 8a (step S205).

その後、エリア判定部626は、溶接トーチ13の先端の位置が、エリア7の終了位置Pc6に到達したか否かを判定する(ステップS206)。
溶接トーチ13の先端の位置が位置Pc6に到達したと判定される場合(ステップS206:YES)、曲線部溶接実行制御部629は、曲線部8aの溶接処理を終了する。
一方、溶接トーチ13の先端の位置が位置Pc6に到達していない場合(ステップS206:NO)、ステップS202の処理に戻る。この場合、曲線部8aの溶接処理は継続される。
Thereafter, area determination unit 626 determines whether the position of the tip of welding torch 13 has reached end position Pc6 of area 7 (step S206).
When it is determined that the position of the tip of welding torch 13 has reached position Pc6 (step S206: YES), curved section welding execution control unit 629 ends the welding process of curved section 8a.
On the other hand, if the position of the tip of welding torch 13 has not reached position Pc6 (step S206: NO), the process returns to step S202. In this case, the welding process of curved portion 8a is continued.

以下、上記制御を行った場合の、各エリアにおける溶接ロボット1の具体的な制御内容について説明する。なお、以下に示される溶接ロボット1の制御内容は一例であり、本発明はこれに限られない。 The specific control content of the welding robot 1 in each area when the above control is performed is described below. Note that the control content of the welding robot 1 shown below is an example, and the present invention is not limited to this.

まず、エリア8(すなわち、曲線部8aの溶接以外の領域)における制御内容について説明する。エリア8においては、図17に示すように、溶接ロボット1は一定速度(溶接移動速度Vw)で移動する。以下、エリア8における溶接ロボット1の移動速度を、基準速度とも称する。また、上下方向xにおける溶接トーチ13の移動量Mxは一定(以下、上下方向移動基準値とも称する)である。前後方向zにおける溶接トーチ13の移動量Mzは一定(以下、前後方向移動基準値とも称する)である。図18に示すように、エリアにおいて、前後方向zにおけるロボットの速度は0(ゼロ)である。図19に示すように、溶接トーチ13の第1軸線回りの移動量Mは一定(以下、第1軸線回動基準値とも称する)であり、溶接トーチ13は、第1軸線回りに鉛直方向下向きに回動される。図19に示すように、溶接トーチ13の第2軸線回りの移動量Mは一定であり、0(ゼロ)である。すなわち、上下方向xに沿って見て、溶接トーチ13は、溶接ロボット1の進行方向である左右方向y(すなわち、鋼管8の直線部8b)に常に直交する。 First, the control contents in area 8 (i.e., the area other than the welding of the curved portion 8a) will be described. In area 8, as shown in FIG. 17, the welding robot 1 moves at a constant speed (welding movement speed Vw). Hereinafter, the movement speed of the welding robot 1 in area 8 is also referred to as the reference speed. In addition, the movement amount Mx of the welding torch 13 in the up-down direction x is constant (hereinafter, also referred to as the up-down movement reference value). The movement amount Mz of the welding torch 13 in the front-back direction z is constant (hereinafter, also referred to as the front-back movement reference value). As shown in FIG. 18, in area 8 , the speed of the robot in the front-back direction z is 0 (zero). As shown in FIG. 19, the movement amount M B of the welding torch 13 around the first axis is constant (hereinafter, also referred to as the first axis rotation reference value), and the welding torch 13 is rotated vertically downward around the first axis. As shown in FIG. 19, the movement amount M T of the welding torch 13 around the second axis is constant and is 0 (zero). That is, when viewed along the up-down direction x, the welding torch 13 is always perpendicular to the left-right direction y (i.e., the straight portion 8b of the steel pipe 8), which is the moving direction of the welding robot 1.

エリア5における制御内容について説明する。エリア5における制御部61の制御は、以下の通りである。
制御部61は、例えば、鋼管8の曲線部8aの開始位置Pc5と、開始位置Pc5と鋼管8の曲線部8aの終了位置Pc6との中間位置である鋼管中間位置と、の間を溶接トーチ13の先端が移動し且つ溶接ロボット1がガイドレール2の直線部2bを移動する際に、溶接トーチ13が鋼管8に近づく方向に第2トーチ接近速度で移動するよう、狙い位置変更部を制御する。この時、第2トーチ接近速度は、溶接ロボット1がガイドレール2の曲線部2aの開始位置Pg6に近づくに連れ、大きくなる。
The control content in area 5 will be described below. The control of the control unit 61 in area 5 is as follows.
The control unit 61 controls the target position changing unit so that, for example, when the tip of the welding torch 13 moves between a start position Pc5 of the curved portion 8a of the steel pipe 8 and a steel pipe intermediate position that is an intermediate position between the start position Pc5 and an end position Pc6 of the curved portion 8a of the steel pipe 8 and the welding robot 1 moves along the straight portion 2b of the guide rail 2, the welding torch 13 moves at a second torch approach speed in a direction approaching the steel pipe 8. At this time, the second torch approach speed increases as the welding robot 1 approaches the start position Pg6 of the curved portion 2a of the guide rail 2.

制御部61は、例えば、開始位置Pc5と、開始位置Pc5と終了位置Pc6との中間位置である鋼管中間位置と、の間を溶接トーチ13の先端が移動し且つ溶接ロボット1がガイドレール2の直線部2bを移動する際に、溶接トーチ13が鋼管8に近づく方向に第1トーチ接近加速度で移動するよう、狙い位置変更部を制御する。
制御部61は、例えば、開始位置Pg6の近傍を溶接ロボット1が移動する際、溶接トーチ13が鋼管8に近づく方向に第1トーチ接近減速度で移動するよう、狙い位置変更部を制御する。本実施形態において、開始位置Pg6の近傍とは、開始位置Pg6を中央とした、鋼管8の周方向に沿って鋼管8の曲線部8aの曲率半径の20%の長さの領域をいう。すなわち、例えば、鋼管8の曲線部8aの曲率半径が40mmである場合、開始位置Pg6の近傍に係る領域の長さは8mmとなる。開始位置Pg6の近傍に係る領域の両端は、開始位置Pg6から、鋼管8の周方向に沿ってそれぞれ両側に4mmずつ移動した部分に位置することとなる。
この時、第1トーチ接近減速度の絶対値は、第1トーチ接近加速度の絶対値よりも大きい。
The control unit 61 controls the target position changing unit so that, for example, when the tip of the welding torch 13 moves between the start position Pc5 and the steel pipe intermediate position, which is the intermediate position between the start position Pc5 and the end position Pc6, and the welding robot 1 moves along the straight section 2b of the guide rail 2, the welding torch 13 moves in a direction approaching the steel pipe 8 at a first torch approach acceleration.
For example, when the welding robot 1 moves in the vicinity of the start position Pg6, the control unit 61 controls the target position changing unit so that the welding torch 13 moves in a direction approaching the steel pipe 8 at the first torch approach deceleration. In this embodiment, the vicinity of the start position Pg6 refers to a region having a length of 20% of the radius of curvature of the curved portion 8a of the steel pipe 8 along the circumferential direction of the steel pipe 8 with the start position Pg6 as the center. That is, for example, when the radius of curvature of the curved portion 8a of the steel pipe 8 is 40 mm, the length of the region related to the vicinity of the start position Pg6 is 8 mm. Both ends of the region related to the vicinity of the start position Pg6 are located in portions that are moved 4 mm on both sides from the start position Pg6 along the circumferential direction of the steel pipe 8.
At this time, the absolute value of the first torch approach deceleration is greater than the absolute value of the first torch approach acceleration.

エリア5においては、図17に示すように、溶接ロボット1の移動速度は基準速度よりも大きくなる。すなわち、溶接ロボット1は、エリア5における移動速度まで瞬間的に加速する。瞬間的というのはエリア8からエリア5に到達したタイミングである。また、その後、溶接ロボット1は、エリア5の開始位置Pg5から終了位置Pg6まで、所定の負の加速度で減速し続ける。なお、この場合であっても、溶接ロボット1の移動速度は基準速度よりも大きい。
移動量Mxは、上下方向移動基準値と等しい。
図18に示すように、エリア5において、前後方向zにおける溶接ロボット1の速度は減少する。つまり、移動量Mzは、溶接ロボット1が位置Pg5から位置Pg6まで移動するに従い、前後方向移動基準値から減少していく。すなわち、溶接トーチ13は、溶接ロボット1が位置Pg5から位置Pg6まで移動するに従い、鋼管8に近づく方向に移動する。
移動量Mは、図19に示すように、溶接ロボット1が位置Pg5から位置Pg6まで移動するに従い、第1軸線回動基準値から増加していく。すなわち、溶接ロボット1が位置Pg5から位置Pg6まで移動するに従い、溶接トーチ13の鉛直方向下向きの傾斜が大きくなる。
移動量Mは、図19に示すように、溶接ロボット1が位置Pg5から位置Pg6まで移動するに従い、0から減少していく。すなわち、上下方向xに沿って見て、溶接ロボット1が位置Pg5から位置Pg6まで移動するに従い、溶接トーチ13は溶接ロボット1の進行方向と反対側へ傾斜していく。
17, in area 5, the movement speed of welding robot 1 becomes higher than the reference speed. That is, welding robot 1 instantaneously accelerates to the movement speed in area 5. "Instantaneous" refers to the timing at which welding robot 1 reaches area 5 from area 8. After that, welding robot 1 continues to decelerate at a predetermined negative acceleration from start position Pg5 to end position Pg6 of area 5. Note that even in this case, the movement speed of welding robot 1 is higher than the reference speed.
The amount of movement Mx is equal to the vertical movement reference value.
18, in area 5, the speed of the welding robot 1 in the forward/backward direction z decreases. That is, the movement amount Mz decreases from the forward/backward movement reference value as the welding robot 1 moves from position Pg5 to position Pg6. That is, the welding torch 13 moves in a direction approaching the steel pipe 8 as the welding robot 1 moves from position Pg5 to position Pg6.
19, the movement amount MB increases from the first axis rotation reference value as the welding robot 1 moves from position Pg5 to position Pg6. In other words, as the welding robot 1 moves from position Pg5 to position Pg6, the downward tilt of the welding torch 13 in the vertical direction increases.
19, the amount of movement MT decreases from 0 as the welding robot 1 moves from position Pg5 to position Pg6. That is, when viewed along the up-down direction x, the welding torch 13 tilts in the direction opposite to the moving direction of the welding robot 1 as the welding robot 1 moves from position Pg5 to position Pg6.

エリア6における制御内容について説明する。エリア6における制御部61の制御は、以下の通りである。
制御部61は、例えば、開始位置Pc5と、開始位置Pc5と終了位置Pc6との中間位置である鋼管中間位置と、の間を溶接トーチ13の先端が移動する際に、溶接ロボット1が第1ロボット速度で移動するよう、速度変更部を制御する。この時、第1ロボット速度は、溶接トーチ13の先端が鋼管中間位置に近づくに連れ、大きくなる。
The control content in area 6 will be described below. The control of the control unit 61 in area 6 is as follows.
The control unit 61 controls the speed change unit so that the welding robot 1 moves at a first robot speed when the tip of the welding torch 13 moves between, for example, the start position Pc5 and the steel pipe intermediate position which is the intermediate position between the start position Pc5 and the end position Pc6. At this time, the first robot speed increases as the tip of the welding torch 13 approaches the steel pipe intermediate position.

制御部61は、例えば、鋼管8の曲線部8aの開始位置Pc5と、開始位置Pc5と終了位置Pc6との中間位置である鋼管中間位置との間を溶接トーチ13の先端が移動し且つ溶接ロボット1がガイドレール2の曲線部2aを移動する際に、溶接ロボット1が第1ロボット加速度で移動するよう、速度変更部を制御する。
制御部61は、例えば、溶接ロボット1がガイドレール2の曲線部2aの開始位置Pg6に略到達する際に、溶接ロボット1が第1ロボット減速度で移動するよう、速度変更部を制御する。ここで、本実施形態において、溶接ロボット1が開始位置Pg6に略到達するとは、溶接ロボット1が開始位置Pg6の近傍に到達することをいう。
この時、第1ロボット減速度の絶対値は、第1ロボット加速度の絶対値より、大きい。
The control unit 61 controls the speed change unit so that, for example, when the tip of the welding torch 13 moves between the start position Pc5 of the curved portion 8a of the steel pipe 8 and the steel pipe intermediate position which is the intermediate position between the start position Pc5 and the end position Pc6, and when the welding robot 1 moves along the curved portion 2a of the guide rail 2, the welding robot 1 moves at a first robot acceleration.
The control unit 61 controls the speed change unit so that the welding robot 1 moves at a first robot deceleration when the welding robot 1 approximately reaches the start position Pg6 of the curved portion 2a of the guide rail 2. Here, in this embodiment, the welding robot 1 approximately reaching the start position Pg6 means that the welding robot 1 reaches the vicinity of the start position Pg6.
At this time, the absolute value of the first robot deceleration is greater than the absolute value of the first robot acceleration.

制御部61は、例えば、開始位置Pg6と、開始位置Pg6とガイドレール2の曲線部2aの終了位置Pg7との中間位置であるガイドレール中間位置と、の間を溶接ロボット1が移動する際に、溶接トーチ13が鋼管8に近づく方向に第1トーチ接近速度で移動するよう、狙い位置変更部を制御する。この時、第1トーチ接近速度は、溶接ロボット1がガイドレール中間位置に近づくに連れ、大きくなる。 The control unit 61 controls the target position changing unit so that when the welding robot 1 moves between, for example, the start position Pg6 and the guide rail intermediate position, which is the intermediate position between the start position Pg6 and the end position Pg7 of the curved portion 2a of the guide rail 2, the welding torch 13 moves in a direction approaching the steel pipe 8 at a first torch approach speed. At this time, the first torch approach speed increases as the welding robot 1 approaches the guide rail intermediate position.

制御部61は、例えば、鋼管中間位置と鋼管8の曲線部8aの終了位置Pc6との間を溶接トーチ13の先端が移動し且つガイドレール2の曲線部2aを溶接ロボット1が移動する際に、溶接トーチ13が鋼管8から離れる方向に第1トーチ離間速度で移動するよう、狙い位置変更部を制御する。この時、第1トーチ離間速度は、終了位置Pc6に近づくに連れ、大きくなる。 The control unit 61 controls the target position changing unit so that, for example, when the tip of the welding torch 13 moves between the steel pipe intermediate position and the end position Pc6 of the curved portion 8a of the steel pipe 8 and the welding robot 1 moves along the curved portion 2a of the guide rail 2, the welding torch 13 moves in a direction away from the steel pipe 8 at a first torch separation speed. At this time, the first torch separation speed increases as it approaches the end position Pc6.

制御部61は、例えば、鋼管中間位置と終了位置Pc6との間を溶接トーチ13の先端が移動し且つガイドレール2の曲線部2aを溶接ロボット1が移動する際に、溶接ロボット1が第2ロボット速度で移動するよう、速度変更部を制御する。この時、第2ロボット速度は、溶接トーチ13の先端が終了位置Pc6に近づくに連れ、小さくなる。 The control unit 61 controls the speed change unit so that the welding robot 1 moves at the second robot speed, for example, when the tip of the welding torch 13 moves between the steel pipe intermediate position and the end position Pc6 and the welding robot 1 moves along the curved portion 2a of the guide rail 2. At this time, the second robot speed decreases as the tip of the welding torch 13 approaches the end position Pc6.

制御部61は、例えば、鋼管中間位置と終了位置Pc6との間を溶接トーチ13の先端が移動し且つガイドレール2の曲線部2aを溶接ロボット1が移動する際に、溶接ロボット1が第2ロボット減速度で移動するよう、速度変更部を制御する。
制御部61は、例えば、溶接トーチ13の先端が終了位置Pc6に略到達する際に、溶接ロボット1が第2加速度で移動するよう、速度変更部を制御する。ここで、本実施形態において、溶接トーチ13の先端が終了位置Pc6に略到達するとは、溶接トーチ13の先端が終了位置Pc6の近傍に到達することをいう。終了位置Pc6の近傍とは、終了位置Pc6を中央とした、鋼管8の周方向に沿って鋼管8の曲線部8aの曲率半径の20%の長さの領域をいう。すなわち、例えば、鋼管8の曲線部8aの曲率半径が40mmである場合、終了位置Pc6の近傍に係る領域の長さは8mmとなる。終了位置Pc6の近傍に係る領域の両端は、終了位置Pc6から、鋼管8の周方向に沿ってそれぞれ両側に4mmずつ移動した部分に位置することとなる。
この時、第2ロボット加速度の絶対値は、第2ロボット減速度の絶対値より、大きい。
The control unit 61 controls the speed change unit so that, for example, when the tip of the welding torch 13 moves between the intermediate position of the steel pipe and the end position Pc6 and the welding robot 1 moves along the curved portion 2a of the guide rail 2, the welding robot 1 moves at a second robot deceleration.
The control unit 61 controls the speed change unit so that the welding robot 1 moves at the second acceleration when the tip of the welding torch 13 approximately reaches the end position Pc6. Here, in this embodiment, the tip of the welding torch 13 approximately reaches the end position Pc6, which means that the tip of the welding torch 13 reaches the vicinity of the end position Pc6. The vicinity of the end position Pc6 refers to a region having a length of 20% of the radius of curvature of the curved portion 8a of the steel pipe 8 along the circumferential direction of the steel pipe 8, with the end position Pc6 as the center. That is, for example, when the radius of curvature of the curved portion 8a of the steel pipe 8 is 40 mm, the length of the region related to the vicinity of the end position Pc6 is 8 mm. Both ends of the region related to the vicinity of the end position Pc6 are located in portions that are moved 4 mm on both sides from the end position Pc6 along the circumferential direction of the steel pipe 8.
At this time, the absolute value of the second robot acceleration is greater than the absolute value of the second robot deceleration.

制御部61は、例えば、開始位置Pc5と、鋼管中間位置と、の間を溶接トーチ13の先端が移動する際に、所定方向と反対方向への溶接トーチ13の傾斜が当該移動するに連れて小さくなるよう、トーチ向き変更部を制御する。
制御部61は、例えば、鋼管中間位置と終了位置Pc6との間を溶接トーチ13の先端が移動する際に、所定方向への溶接トーチ13の傾斜が当該移動するに連れて大きくなるよう、トーチ向き変更部を制御する。
The control unit 61 controls the torch orientation changing unit so that, for example, when the tip of the welding torch 13 moves between the starting position Pc5 and the middle position of the steel pipe, the inclination of the welding torch 13 in the direction opposite to the specified direction becomes smaller as the tip of the welding torch 13 moves.
The control unit 61 controls the torch orientation changing unit so that, for example, when the tip of the welding torch 13 moves between the steel pipe intermediate position and the end position Pc6, the inclination of the welding torch 13 in a specified direction increases as the tip moves.

制御部61は、例えば、終了位置Pc6の近傍を溶接トーチ13の先端が移動し且つガイドレール2の曲線部2aを溶接ロボット1が移動する際、溶接トーチ13が鋼管8から離れる方向に第1トーチ離間加速度で移動するよう、狙い位置変更部を制御する。
制御部61は、例えば、終了位置Pc6と鋼管8の直線部8bとの間を溶接トーチ13の先端が移動し且つガイドレール2の直線部2bを溶接ロボット1が移動する際、溶接トーチ13が鋼管8から離れる方向に第1トーチ離間減速度で移動するよう、狙い位置変更部を制御する。
この時、第1トーチ離間減速度の絶対値は、第1トーチ離間加速度の絶対値より大きい。
エリア6においては、図17に示すように、溶接ロボット1の移動速度は基準速度よりも大きいが、エリア5における移動速度よりも小さくなる。すなわち、溶接ロボット1は、エリア6における移動速度まで瞬間的に減速する。瞬間的というのはエリア5からエリア6に到達したタイミングである。また、溶接ロボット1が位置Pg6から位置Pg6と位置Pg7との中間位置までの範囲では、溶接ロボット1は、エリア6の開始位置Pg6から上記中間位置まで、所定の正の加速度で加速し続ける。その後、溶接ロボット1が位置Pg6と位置Pg7との中間位置から位置Pg7までの範囲では、溶接ロボット1は、上記中間位置からエリア6の終了位置Pg7まで、所定の負の加速度で減速し続ける。なお、この場合であっても、溶接ロボット1の移動速度は基準速度よりも大きく、エリア5における移動速度よりも小さい。
移動量Mxは、上下方向移動基準値と等しい。
図18に示すように、エリア6において溶接ロボット1が位置Pg6から位置Pg6と位置Pg7との中間位置まで移動するまでの、溶接ロボット1の前後方向zの移動速度は負である。つまり、移動量Mzは、溶接ロボット1が位置Pg6から位置Pg6と位置Pg7との中間位置まで移動するに従い減少していく。図18に示すように、溶接ロボット1が位置Pg6と位置Pg7との中間位置から位置Pg7まで移動するまでの、溶接ロボット1の前後方向zの移動速度は正である。つまり、移動量Mzは、溶接ロボット1が位置Pg6と位置Pg7との中間位置から位置Pg7まで移動するに従い増加していく。
すなわち、溶接トーチ13は、溶接ロボット1が位置Pg6から位置Pg6と位置Pg7との中間位置までの範囲では、鋼管8に近づく方向に移動し、溶接ロボット1が位置Pg6と位置Pg7との中間位置から位置Pg7までの範囲では、鋼管8から離れる方向に移動する。
移動量Mは、図19に示すように、溶接ロボット1が位置Pg6から位置Pg6と位置Pg7との中間位置まで移動するに従い減少していき、溶接ロボット1が位置Pg6と位置Pg7との中間位置から位置Pg7まで移動するに従い増加していく。なお、この場合であっても、移動量Mが第1軸線回動基準値よりも小さくなることはない。すなわち、溶接ロボット1が位置Pg6から位置Pg6と位置Pg7との中間位置まで移動するに従い、溶接トーチ13の鉛直方向下向きの傾斜が小さくなり、溶接ロボット1が位置Pg6と位置Pg7との中間位置から位置Pg7まで移動するに従い、溶接トーチ13の鉛直方向下向きの傾斜が大きくなる。
移動量Mは、図19に示すように、溶接ロボット1が位置Pg6から位置Pg7まで移動するに従い増加していく。また、移動量Mは、溶接ロボット1が位置Pg6と位置Pg7との中間位置に位置するときに0となる。移動量Mの値は、溶接ロボット1が位置Pg6と位置Pg7との中間位置と位置Pg7との間にあるときにプラスとなる。すなわち、上下方向xに沿って見て、溶接ロボット1がエリア5の終端位置である位置Pg6に位置するとき、溶接トーチ13は溶接ロボット1の進行方向と反対側へ傾斜している。溶接ロボット1が位置Pg6から位置Pg6と位置Pg7との中間位置まで移動するに従い、溶接トーチ13の溶接ロボット1の進行方向と反対側への傾斜が小さくなっていき、溶接ロボット1が位置Pg6と位置Pg7との中間位置に到達すると、溶接トーチ13は溶接ロボット1の進行方向に直交する。その後、溶接ロボット1が位置Pg6と位置Pg7との中間位置から位置Pg7まで移動するに従い、溶接トーチ13は溶接ロボット1の進行方向側へ傾斜していく。
The control unit 61 controls the target position changing unit so that, for example, when the tip of the welding torch 13 moves near the end position Pc6 and the welding robot 1 moves along the curved portion 2a of the guide rail 2, the welding torch 13 moves in a direction away from the steel pipe 8 at the first torch separation acceleration.
The control unit 61 controls the target position changing unit so that, for example, when the tip of the welding torch 13 moves between the end position Pc6 and the straight section 8b of the steel pipe 8 and the welding robot 1 moves along the straight section 2b of the guide rail 2, the welding torch 13 moves in a direction away from the steel pipe 8 at the first torch separation deceleration.
At this time, the absolute value of the first torch separation deceleration is greater than the absolute value of the first torch separation acceleration.
In area 6, as shown in FIG. 17, the moving speed of the welding robot 1 is higher than the reference speed, but lower than the moving speed in area 5. That is, the welding robot 1 instantaneously decelerates to the moving speed in area 6. "Instantaneous" refers to the timing when the welding robot 1 reaches area 6 from area 5. Also, in the range from position Pg6 to the intermediate position between positions Pg6 and Pg7, the welding robot 1 continues to accelerate at a predetermined positive acceleration from the start position Pg6 of area 6 to the intermediate position. After that, in the range from the intermediate position between positions Pg6 and Pg7 to position Pg7, the welding robot 1 continues to decelerate at a predetermined negative acceleration from the intermediate position to the end position Pg7 of area 6. Note that even in this case, the moving speed of the welding robot 1 is higher than the reference speed and lower than the moving speed in area 5.
The amount of movement Mx is equal to the vertical movement reference value.
18, in area 6, the movement speed of the welding robot 1 in the front-rear direction z is negative from position Pg6 to the intermediate position between positions Pg6 and Pg7. That is, the movement amount Mz decreases as the welding robot 1 moves from position Pg6 to the intermediate position between positions Pg6 and Pg7. As shown in FIG 18, the movement speed of the welding robot 1 in the front-rear direction z is positive from the intermediate position between positions Pg6 and Pg7 to position Pg7. That is, the movement amount Mz increases as the welding robot 1 moves from the intermediate position between positions Pg6 and Pg7 to position Pg7.
In other words, the welding torch 13 moves in a direction approaching the steel pipe 8 when the welding robot 1 is in the range from position Pg6 to the intermediate position between positions Pg6 and Pg7, and moves in a direction away from the steel pipe 8 when the welding robot 1 is in the range from the intermediate position between positions Pg6 and Pg7 to position Pg7.
19, the amount of movement MB decreases as the welding robot 1 moves from position Pg6 to the intermediate position between positions Pg6 and Pg7, and increases as the welding robot 1 moves from the intermediate position between positions Pg6 and Pg7 to position Pg7. Even in this case, the amount of movement MB does not become smaller than the first axis rotation reference value. That is, as the welding robot 1 moves from position Pg6 to the intermediate position between positions Pg6 and Pg7, the downward vertical inclination of the welding torch 13 decreases, and as the welding robot 1 moves from the intermediate position between positions Pg6 and Pg7 to position Pg7, the downward vertical inclination of the welding torch 13 increases.
As shown in FIG. 19, the movement amount M 1 T increases as the welding robot 1 moves from position Pg6 to position Pg7. The movement amount M 1 T is 0 when the welding robot 1 is located at the intermediate position between positions Pg6 and Pg7. The value of the movement amount M 1 T is positive when the welding robot 1 is located between the intermediate position between positions Pg6 and Pg7 and position Pg7. That is, when viewed along the vertical direction x, when the welding robot 1 is located at position Pg6, which is the end position of area 5, the welding torch 13 is inclined to the opposite side to the traveling direction of the welding robot 1. As the welding robot 1 moves from position Pg6 to the intermediate position between positions Pg6 and Pg7, the inclination of the welding torch 13 to the opposite side to the traveling direction of the welding robot 1 becomes smaller, and when the welding robot 1 reaches the intermediate position between positions Pg6 and Pg7, the welding torch 13 is perpendicular to the traveling direction of the welding robot 1. Thereafter, as welding robot 1 moves from the intermediate position between positions Pg6 and Pg7 to position Pg7, welding torch 13 tilts toward the moving direction of welding robot 1.

エリア7における制御内容について説明する。エリア7における制御部61の制御は、以下の通りである。
制御部61は、例えば、鋼管8の曲線部8aの開始位置Pc5と終了位置Pc6との中間位置である鋼管中間位置と、終了位置Pc6と、の間を溶接トーチ13の先端が移動し且つガイドレール2の直線部2bを溶接ロボット1が移動する際に、溶接トーチ13が鋼管8から離れる方向に第1トーチ離間速度で移動するよう、狙い位置変更部を制御する。この時、第1トーチ離間速度は、溶接トーチ13の先端が終了位置Pc6に近づくに連れ、小さくなる。
エリア7においては、図17に示すように、溶接ロボット1の移動速度は基準速度よりも大きく、かつエリア6における移動速度よりも大きくなる。すなわち、溶接ロボット1は、エリア7における移動速度まで瞬間的に加速する。瞬間的というのはエリア6からエリア7に到達したタイミングである。また、その後、溶接ロボット1は、エリア7の開始位置Pg7から終了位置Pg8まで、所定の正の加速度で加速し続ける。なお、この場合であっても、溶接ロボット1の移動速度は基準速度及びエリア6における移動速度よりも大きい。
移動量Mxは、上下方向移動基準値と等しい。
図18に示すように、エリア7において溶接ロボット1が位置Pg7から位置Pg8までの、溶接ロボット1の前後方向zの移動速度は、プラス値から0(ゼロ)に向かって減少する。つまり、移動量Mzは、溶接ロボット1が位置Pg7から位置Pg8まで移動するに従い減少していく。図18に示すように、エリア7において溶接ロボット1が位置Pg8に到達した時、溶接ロボット1の前後方向zの移動速度は0(ゼロ)になる。つまり、移動量Mzは、溶接ロボット1が位置Pg8に到達すると前後方向移動基準値と等しくなる。すなわち、溶接トーチ13は、溶接ロボット1が位置Pg7から位置Pg8まで移動するに従い、鋼管8から離れる方向に移動する。
移動量Mは、図19に示すように、溶接ロボット1が位置Pg7から位置Pg8まで移動するに従い減少していき、溶接ロボット1が位置Pg8に到達すると第1軸線回動基準値と等しくなる。すなわち、溶接ロボット1が位置Pg7から位置Pg8まで移動するに従い、溶接トーチ13の鉛直方向下向きの傾斜が小さくなる。
移動量Mは、図19に示すように、溶接ロボット1が位置Pg7から位置Pg8まで移動するに従い減少していき、溶接ロボット1が位置Pg8に到達すると0となる。すなわち、上下方向xに沿って見て、溶接ロボット1がエリア6の終端位置である位置Pg7に位置するとき、溶接トーチ13は溶接ロボット1の進行方向側へ傾斜している。溶接ロボット1が位置Pg7から位置Pg8まで移動するに従い、溶接トーチ13の溶接ロボット1の進行方向側への傾斜が小さくなっていき、溶接ロボット1が位置Pg8に到達すると、溶接トーチ13は溶接ロボット1の進行方向に直交する。
The control content in the area 7 will be described below. The control of the control unit 61 in the area 7 is as follows.
The control unit 61 controls the target position changing unit so that, for example, when the tip of the welding torch 13 moves between the end position Pc6 and a steel pipe intermediate position that is an intermediate position between the start position Pc5 and the end position Pc6 of the curved portion 8a of the steel pipe 8, and the welding robot 1 moves along the straight portion 2b of the guide rail 2, the welding torch 13 moves in a direction away from the steel pipe 8 at a first torch separating speed. At this time, the first torch separating speed becomes smaller as the tip of the welding torch 13 approaches the end position Pc6.
17, in area 7, the movement speed of welding robot 1 is greater than the reference speed and greater than the movement speed in area 6. That is, welding robot 1 instantaneously accelerates to the movement speed in area 7. "Instantaneous" refers to the timing at which welding robot 1 reaches area 7 from area 6. After that, welding robot 1 continues to accelerate at a predetermined positive acceleration from start position Pg7 to end position Pg8 of area 7. Note that even in this case, the movement speed of welding robot 1 is greater than the reference speed and the movement speed in area 6.
The amount of movement Mx is equal to the vertical movement reference value.
18, the movement speed of the welding robot 1 in the forward/backward direction z from position Pg7 to position Pg8 in area 7 decreases from a positive value toward 0 (zero). That is, the movement amount Mz decreases as the welding robot 1 moves from position Pg7 to position Pg8. As shown in FIG. 18, when the welding robot 1 reaches position Pg8 in area 7, the movement speed of the welding robot 1 in the forward/backward direction z becomes 0 (zero). That is, when the welding robot 1 reaches position Pg8, the movement amount Mz becomes equal to the forward/backward movement reference value. That is, the welding torch 13 moves in a direction away from the steel pipe 8 as the welding robot 1 moves from position Pg7 to position Pg8.
19, the movement amount MB decreases as the welding robot 1 moves from position Pg7 to position Pg8, and becomes equal to the first axis rotation reference value when the welding robot 1 reaches position Pg8. In other words, as the welding robot 1 moves from position Pg7 to position Pg8, the downward vertical inclination of the welding torch 13 becomes smaller.
19, the amount of movement MT decreases as the welding robot 1 moves from position Pg7 to position Pg8, and becomes 0 when the welding robot 1 reaches position Pg8. That is, when viewed along the up-down direction x, when the welding robot 1 is located at position Pg7, which is the end position of area 6, the welding torch 13 is inclined toward the traveling direction of the welding robot 1. As the welding robot 1 moves from position Pg7 to position Pg8, the inclination of the welding torch 13 toward the traveling direction of the welding robot 1 becomes smaller, and when the welding robot 1 reaches position Pg8, the welding torch 13 is perpendicular to the traveling direction of the welding robot 1.

以上説明したように、第2実施形態に係る溶接システム100によれば、制御部61は、ガイドレール2の曲線部2aの開始位置Pg6と、ガイドレール中間位置と、の間を溶接ロボット1が移動する際に、溶接トーチ13が鋼管8に近づく方向に第1トーチ接近速度で移動するよう、狙い位置変更部を制御する。これにより、鋼管曲率中心C1が、レール曲率中心C2よりも鋼管8の中心側に位置する場合に、溶接トーチ13の先端が鋼管8から離れることを抑えることができる。 As described above, according to the welding system 100 of the second embodiment, the control unit 61 controls the target position changing unit so that the welding torch 13 moves in a direction approaching the steel pipe 8 at the first torch approach speed when the welding robot 1 moves between the start position Pg6 of the curved portion 2a of the guide rail 2 and the middle position of the guide rail. This makes it possible to prevent the tip of the welding torch 13 from moving away from the steel pipe 8 when the steel pipe curvature center C1 is located closer to the center of the steel pipe 8 than the rail curvature center C2.

ここで、鋼管曲率中心C1が、レール曲率中心C2よりも鋼管8の中心側に位置する場合、ガイドレール2と鋼管8との距離は、ガイドレール2の直線部2bと鋼管8の直線部8bとの間において最も近く、ガイドレール2の曲線部2aの中間位置であるガイドレール中間位置と鋼管中間位置との間において最も遠くなる。これに対し、第1トーチ接近速度は、溶接ロボット1がガイドレール中間位置に近づくに連れ、大きくなる。これにより、溶接トーチ13の先端と鋼管8との距離の調整を円滑に行うことができる。したがって、溶接トーチ13による鋼管8の溶接の品質を担保しやすくすることができる。よって、鋼管8の溶接部の全長に亘って一定の溶接品質を維持することができる。 Here, when the steel pipe curvature center C1 is located closer to the center of the steel pipe 8 than the rail curvature center C2, the distance between the guide rail 2 and the steel pipe 8 is closest between the straight portion 2b of the guide rail 2 and the straight portion 8b of the steel pipe 8, and is farthest between the guide rail intermediate position, which is the intermediate position of the curved portion 2a of the guide rail 2, and the steel pipe intermediate position. In contrast, the first torch approach speed increases as the welding robot 1 approaches the guide rail intermediate position. This makes it possible to smoothly adjust the distance between the tip of the welding torch 13 and the steel pipe 8. Therefore, it is easier to ensure the quality of the welding of the steel pipe 8 by the welding torch 13. Therefore, a constant welding quality can be maintained over the entire length of the welded portion of the steel pipe 8.

また、制御部61は、鋼管8の曲線部8aの開始位置Pc5と、鋼管中間位置と、の間を溶接トーチ13の先端が移動し且つ溶接ロボット1がガイドレール2の直線部2bを移動する際に、溶接トーチ13が鋼管8に近づく方向に第2トーチ接近速度で移動するよう、狙い位置変更部を制御する。これにより、溶接トーチ13の先端が鋼管8から離れることを抑えることができる。 The control unit 61 also controls the target position changing unit so that when the tip of the welding torch 13 moves between the start position Pc5 of the curved portion 8a of the steel pipe 8 and the steel pipe middle position and the welding robot 1 moves along the straight portion 2b of the guide rail 2, the welding torch 13 moves in a direction approaching the steel pipe 8 at the second torch approach speed. This makes it possible to prevent the tip of the welding torch 13 from moving away from the steel pipe 8.

ここで、鋼管曲率中心C1が、レール曲率中心C2よりも鋼管8の中心側に位置する場合、鋼管8の曲線部8aの開始位置Pc5と、鋼管中間位置と、の間を溶接トーチ13の先端が移動し且つ溶接ロボット1がガイドレール2の直線部2bを移動する際、溶接ロボット1が直線部2bを移動するに連れて、溶接トーチ13の先端が鋼管8から離れる速度が加速度的に増加する。これに対し、第2トーチ接近速度は、溶接ロボット1がガイドレール2の曲線部2aの開始位置Pg6に近づくに連れ、大きくなる。これにより、鋼管8の曲線部8aの開始位置Pc5と、鋼管中間位置と、の間を溶接トーチ13の先端が移動する際に、溶接トーチ13の先端と鋼管8との距離の調整を円滑に行うことができる。 Here, when the steel pipe curvature center C1 is located closer to the center of the steel pipe 8 than the rail curvature center C2, when the tip of the welding torch 13 moves between the start position Pc5 of the curved portion 8a of the steel pipe 8 and the steel pipe intermediate position and the welding robot 1 moves along the straight portion 2b of the guide rail 2, the speed at which the tip of the welding torch 13 leaves the steel pipe 8 increases at an accelerated rate as the welding robot 1 moves along the straight portion 2b. In contrast, the second torch approach speed increases as the welding robot 1 approaches the start position Pg6 of the curved portion 2a of the guide rail 2. This allows the distance between the tip of the welding torch 13 and the steel pipe 8 to be smoothly adjusted as the tip of the welding torch 13 moves between the start position Pc5 of the curved portion 8a of the steel pipe 8 and the steel pipe intermediate position.

また、制御部61は、鋼管8の曲線部8aの開始位置Pc5と、鋼管8の曲線部8aの開始位置Pc5と鋼管8の曲線部8aの終了位置Pc6との中間位置である鋼管中間位置と、の間を溶接トーチ13の先端が移動し且つ溶接ロボット1がガイドレール2の直線部2bを移動する際に、溶接トーチ13が鋼管8に近づく方向に第1トーチ接近加速度で移動するよう、狙い位置変更部を制御する。これにより、溶接トーチ13が鋼管8に近づく速度を、溶接ロボット1がガイドレール2の曲線部2aの開始位置Pg6に近づくに連れて大きくすることができる。よって、溶接トーチ13の先端と鋼管8との距離の調整を円滑に行うことができる。 In addition, the control unit 61 controls the target position change unit so that when the tip of the welding torch 13 moves between the start position Pc5 of the curved portion 8a of the steel pipe 8 and the steel pipe intermediate position, which is the intermediate position between the start position Pc5 of the curved portion 8a of the steel pipe 8 and the end position Pc6 of the curved portion 8a of the steel pipe 8, and the welding robot 1 moves along the straight portion 2b of the guide rail 2, the welding torch 13 moves at a first torch approach acceleration in a direction approaching the steel pipe 8. This makes it possible to increase the speed at which the welding torch 13 approaches the steel pipe 8 as the welding robot 1 approaches the start position Pg6 of the curved portion 2a of the guide rail 2. This makes it possible to smoothly adjust the distance between the tip of the welding torch 13 and the steel pipe 8.

ここで、鋼管曲率中心C1が、レール曲率中心C2よりも鋼管8の中心側に位置する場合、鋼管8の曲線部8aの開始位置Pc5と、鋼管中間位置と、の間を溶接トーチ13の先端が移動し且つ溶接ロボット1がガイドレール2の曲線部2aを移動する際の、溶接トーチ13の先端が鋼管8から離れる速度は、鋼管8の曲線部8aの開始位置Pc5と、鋼管中間位置と、の間を溶接トーチ13の先端が移動し且つ溶接ロボット1がガイドレール2の直線部2bを移動する際の、溶接トーチ13の先端が鋼管8から離れる速度よりも小さい。これに対し、制御部61は、ガイドレール2の曲線部2aの開始位置Pc5の近傍を溶接ロボット1が移動する際、溶接トーチ13が鋼管8に近づく方向に第1トーチ接近減速度で移動するよう、狙い位置変更部を制御し、第1トーチ接近減速度の絶対値は、第1トーチ接近加速度の絶対値よりも大きい。これにより、鋼管8の曲線部8aの開始位置Pc5と、鋼管中間位置と、の間を溶接トーチ13の先端が移動し且つ溶接ロボット1がガイドレール2の曲線部2aを移動する際の、溶接トーチ13の先端が鋼管8から離れる速度に対応することができる。 Here, when the steel pipe curvature center C1 is located closer to the center of the steel pipe 8 than the rail curvature center C2, the speed at which the tip of the welding torch 13 leaves the steel pipe 8 when the tip of the welding torch 13 moves between the start position Pc5 of the curved portion 8a of the steel pipe 8 and the steel pipe intermediate position and the welding robot 1 moves along the curved portion 2a of the guide rail 2 is smaller than the speed at which the tip of the welding torch 13 leaves the steel pipe 8 when the tip of the welding torch 13 moves between the start position Pc5 of the curved portion 8a of the steel pipe 8 and the steel pipe intermediate position and the welding robot 1 moves along the straight portion 2b of the guide rail 2. In response to this, the control unit 61 controls the target position change unit so that the welding torch 13 moves in the direction approaching the steel pipe 8 at the first torch approach deceleration when the welding robot 1 moves near the start position Pc5 of the curved portion 2a of the guide rail 2, and the absolute value of the first torch approach deceleration is greater than the absolute value of the first torch approach acceleration. This allows the tip of the welding torch 13 to move between the start position Pc5 of the curved section 8a of the steel pipe 8 and the middle position of the steel pipe, and allows the speed at which the tip of the welding torch 13 leaves the steel pipe 8 when the welding robot 1 moves along the curved section 2a of the guide rail 2.

ここで、ガイドレール2の曲線部2aの長さは、鋼管8の曲線部8aの長さよりも長い。このため、溶接トーチ13が鋼管8の曲線部8aを進む速度を、鋼管8の直線部8bを進む速度と同じにするためには、溶接ロボット1がガイドレール2の曲線部2aを進む速度を、溶接ロボット1がガイドレール2の直線部2bを進む速度よりも速くする必要がある。これに対し、制御部61は、鋼管8の曲線部8aの開始位置Pc5と、鋼管中間位置と、の間を溶接トーチ13の先端が移動する際に、溶接ロボット1が第1ロボット速度で移動するよう、速度変更部を制御する。これにより、溶接トーチ13が鋼管8の曲線部8aを進む速度を、鋼管8の直線部8bを進む速度と同じにするように制御することができる。 Here, the length of the curved portion 2a of the guide rail 2 is longer than the length of the curved portion 8a of the steel pipe 8. Therefore, in order to make the speed at which the welding torch 13 advances on the curved portion 8a of the steel pipe 8 the same as the speed at which it advances on the straight portion 8b of the steel pipe 8, the speed at which the welding robot 1 advances on the curved portion 2a of the guide rail 2 must be faster than the speed at which the welding robot 1 advances on the straight portion 2b of the guide rail 2. In response to this, the control unit 61 controls the speed change unit so that the welding robot 1 moves at the first robot speed when the tip of the welding torch 13 moves between the start position Pc5 of the curved portion 8a of the steel pipe 8 and the steel pipe intermediate position. This makes it possible to control the speed at which the welding torch 13 advances on the curved portion 8a of the steel pipe 8 to be the same as the speed at which it advances on the straight portion 8b of the steel pipe 8.

また、鋼管8の曲線部8aを溶接する際、溶接トーチ13の向きと鋼管8の曲線部8aの法線方向とが一致するように、溶接トーチ13の向きを変更する場合がある。これに対し、第1ロボット速度は、溶接トーチ13の先端が鋼管中間位置に近づくに連れ、大きくなる。これにより、鋼管曲率中心C1が、レール曲率中心C2よりも鋼管8の中心側に位置する場合に、鋼管8の曲線部8aを溶接する際に溶接トーチ13の向きを変更する場合であっても、溶接トーチ13の先端の速度を一定にすることができる。よって、鋼管8の溶接の品質を担保しやすくすることができる。 When welding the curved portion 8a of the steel pipe 8, the orientation of the welding torch 13 may be changed so that the orientation of the welding torch 13 coincides with the normal direction of the curved portion 8a of the steel pipe 8. In contrast, the first robot speed increases as the tip of the welding torch 13 approaches the middle position of the steel pipe. This makes it possible to keep the speed of the tip of the welding torch 13 constant even when the orientation of the welding torch 13 is changed when welding the curved portion 8a of the steel pipe 8 when the steel pipe curvature center C1 is located closer to the center of the steel pipe 8 than the rail curvature center C2. This makes it easier to ensure the quality of the welding of the steel pipe 8.

また、制御部61は、鋼管8の曲線部8aの開始位置Pc5と鋼管中間位置との間を溶接トーチ13の先端が移動し且つ溶接ロボット1がガイドレール2の曲線部2aを移動する際に、溶接ロボット1が第1ロボット加速度で移動するよう、速度変更部を制御する。これにより、鋼管8の曲線部8aの開始位置Pc5と鋼管中間位置との間を溶接トーチ13の先端が移動し且つ溶接ロボット1がガイドレール2の曲線部2aを移動する際に、溶接ロボット1がガイドレール2を進む速度を、溶接トーチ13の先端が鋼管中間位置に近づくに連れ、大きくすることができる。これにより、溶接トーチ13の先端の速度を一定にすることができる。よって、鋼管8の溶接の品質を担保しやすくすることができる。 In addition, the control unit 61 controls the speed change unit so that the welding robot 1 moves at the first robot acceleration when the tip of the welding torch 13 moves between the start position Pc5 of the curved portion 8a of the steel pipe 8 and the intermediate position of the steel pipe and the welding robot 1 moves along the curved portion 2a of the guide rail 2. As a result, when the tip of the welding torch 13 moves between the start position Pc5 of the curved portion 8a of the steel pipe 8 and the intermediate position of the steel pipe and the welding robot 1 moves along the curved portion 2a of the guide rail 2, the speed at which the welding robot 1 advances along the guide rail 2 can be increased as the tip of the welding torch 13 approaches the intermediate position of the steel pipe. This makes it possible to keep the speed of the tip of the welding torch 13 constant. This makes it easier to ensure the quality of the welding of the steel pipe 8.

ここで、鋼管8の曲線部8aの開始位置Pc5と鋼管中間位置との間を溶接トーチ13の先端が移動し且つ溶接ロボット1がガイドレール2の曲線部2aを移動する際の、溶接ロボット1の移動速度は、鋼管8の曲線部8aの開始位置Pc5と鋼管中間位置との間を溶接トーチ13の先端が移動し且つ溶接ロボット1がガイドレール2の直線部2bを移動する際の、溶接ロボット1の移動速度よりも遅い。このため、溶接ロボット1がガイドレール2の曲線部2aの開始位置Pg6に到達した直後から溶接ロボット1を減速する必要がある。これに対し、制御部61は、溶接ロボット1がガイドレール2の曲線部2aの開始位置Pg6に略到達する際に、溶接ロボット1が第1ロボット減速度で移動するよう、速度変更部を制御し、第1ロボット減速度の絶対値は、第1ロボット加速度の絶対値より、大きい。これにより、鋼管8の曲線部8aの開始位置Pc5と鋼管中間位置との間を溶接トーチ13の先端が移動し且つ溶接ロボット1がガイドレール2の曲線部2aを移動する際の溶接ロボット1の移動速度を適当なものにすることができる。 Here, the moving speed of the welding robot 1 when the tip of the welding torch 13 moves between the start position Pc5 of the curved portion 8a of the steel pipe 8 and the intermediate position of the steel pipe and the welding robot 1 moves along the curved portion 2a of the guide rail 2 is slower than the moving speed of the welding robot 1 when the tip of the welding torch 13 moves between the start position Pc5 of the curved portion 8a of the steel pipe 8 and the intermediate position of the steel pipe and the welding robot 1 moves along the straight portion 2b of the guide rail 2. For this reason, it is necessary to decelerate the welding robot 1 immediately after the welding robot 1 reaches the start position Pg6 of the curved portion 2a of the guide rail 2. In response to this, the control unit 61 controls the speed change unit so that the welding robot 1 moves at the first robot deceleration when the welding robot 1 approximately reaches the start position Pg6 of the curved portion 2a of the guide rail 2, and the absolute value of the first robot deceleration is greater than the absolute value of the first robot acceleration. This allows the tip of the welding torch 13 to move between the start position Pc5 of the curved section 8a of the steel pipe 8 and the middle position of the steel pipe, and allows the welding robot 1 to move at an appropriate speed when moving along the curved section 2a of the guide rail 2.

また、制御部61は、開始位置Pc5と鋼管中間位置との間を溶接トーチ13の先端が移動する際に、所定方向と反対方向への溶接トーチ13の傾斜が当該移動するに連れて小さくなるよう、トーチ向き変更部を制御する。また、制御部61は、鋼管中間位置と鋼管8の曲線部8aの終了位置Pc6との間を溶接トーチ13の先端が移動する際に、所定方向への溶接トーチ13の傾斜が当該移動するに連れて大きくなるよう、トーチ向き変更部を制御する。これにより、鋼管8の曲線部8aを溶接する際、溶接トーチ13の向きと鋼管8の曲線部8aの法線方向とが一致するように、溶接トーチ13の向きを変更することができる。 The control unit 61 also controls the torch orientation change unit so that the inclination of the welding torch 13 in the direction opposite to the specified direction decreases as the tip of the welding torch 13 moves between the start position Pc5 and the steel pipe intermediate position. The control unit 61 also controls the torch orientation change unit so that the inclination of the welding torch 13 in the specified direction increases as the tip of the welding torch 13 moves between the steel pipe intermediate position and the end position Pc6 of the curved portion 8a of the steel pipe 8. This makes it possible to change the orientation of the welding torch 13 so that the orientation of the welding torch 13 coincides with the normal direction of the curved portion 8a of the steel pipe 8 when welding the curved portion 8a of the steel pipe 8.

〔鋼管曲率中心C1とレール曲率中心C2とが一致する場合について〕
以下、鋼管曲率中心C1と、レール曲率中心C2とが一致する場合の、溶接システム100における制御方法について説明する。
この場合、鋼管8(曲線部8a)とガイドレール2(曲線部2a)との間の周方向の距離が一定である。したがって、溶接トーチ13の溶接トーチ向き、狙い角、及び狙い位置を上記溶接条件<2>~<4>を満たすように設定した状態で、溶接トーチ13の先端が溶接移動速度Vwで移動するような溶接ロボット1の移動速度を設定することにより、上記溶接条件を満たす溶接を行うことができる。なお、この場合の溶接ロボット1の移動速度は一定となる。
[When the center of curvature C1 of the steel pipe and the center of curvature C2 of the rail coincide]
Hereinafter, a control method in the welding system 100 when the steel pipe curvature center C1 and the rail curvature center C2 coincide with each other will be described.
In this case, the circumferential distance between the steel pipe 8 (curved portion 8a) and the guide rail 2 (curved portion 2a) is constant. Therefore, by setting the welding torch direction, target angle, and target position of the welding torch 13 to satisfy the above welding conditions <2> to <4>, and then setting the movement speed of the welding robot 1 so that the tip of the welding torch 13 moves at the welding movement speed Vw, welding that satisfies the above welding conditions can be performed. Note that the movement speed of the welding robot 1 in this case is constant.

なお、本発明は、図面を参照して説明した上記実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment described with reference to the drawings, and various modifications are possible within the technical scope.

例えば、上記実施形態においては、溶接条件として、溶接条件<1>~<4>を記載した。しかしながら、溶接条件<1>~<4>のうち少なくとも1つを満たすように、溶接ロボット1の移動量を制御してもよい。 For example, in the above embodiment, welding conditions <1> to <4> are described as the welding conditions. However, the movement amount of the welding robot 1 may be controlled so as to satisfy at least one of the welding conditions <1> to <4>.

上記実施形態においては、溶接システム100の制御対象として、溶接ロボット1の上下方向xにおける溶接トーチ13の移動量Mx、溶接ロボット1の左右方向yの移動量My、溶接ロボット1の前後方向zにおける溶接トーチ13の移動量Mz、溶接トーチ13の第1軸線回りの移動量M、及び溶接トーチ13の第2軸線回りの移動量Mを記載した。しかしながら、溶接システム100の制御対象は、上記移動量のうち少なくとも1つであってもよい。 In the above embodiment, the movement amount Mx of welding torch 13 in the up-down direction x of welding robot 1, the movement amount My of welding robot 1 in the left-right direction y of welding robot 1, the movement amount Mz of welding torch 13 in the front-rear direction z of welding robot 1, the movement amount M B of welding torch 13 about the first axis, and the movement amount M T of welding torch 13 about the second axis have been described as objects to be controlled by welding system 100. However, the object to be controlled by welding system 100 may be at least one of the above movement amounts.

上記実施形態においては、鋼管8を鉛直方向に並べて配置したが、鋼管8は水平方向に並べて配置されてもよい。 In the above embodiment, the steel pipes 8 are arranged vertically, but the steel pipes 8 may also be arranged horizontally.

また、溶接システム100の各機能の全て又は一部は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やPLD(Programmable Logic Device)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等のハードウェアを用いて実現されてもよい。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD-ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。 In addition, all or part of the functions of the welding system 100 may be realized using hardware such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), a PLD (Programmable Logic Device), or an FPGA (Field Programmable Gate Array). The program may be recorded on a computer-readable recording medium. Examples of computer-readable recording media include portable media such as flexible disks, optical magnetic disks, ROMs, and CD-ROMs, and storage devices such as hard disks built into computer systems. The program may be transmitted via a telecommunications line.

その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。 In addition, the components in the above embodiment may be replaced with well-known components as appropriate without departing from the spirit of the present invention, and the above-mentioned modifications may be combined as appropriate.

100 溶接システム
1 溶接ロボット
2 ガイドレール(レール)
2a 曲線部
6 システム制御装置
8 鋼管
8a 曲線部
13 溶接トーチ
33 前後移動部(狙い位置変更部)
34 上下移動部(狙い位置変更部)
35 第1回動部(トーチ向き変更部)
36 第2回動部(トーチ向き変更部)
620 溶接ロボット制御部
621 位置情報取得部
622 形状情報取得部(取得部)
623 曲率中心判定部(判定部)
624 パラメータ設定部(設定部)
625 溶接時間カウント部
626 エリア判定部
627 目標トーチ位置計算部(設定部)
628 移動量設定部(設定部)
100 Welding system 1 Welding robot 2 Guide rail (rail)
2a Curved section 6 System control device 8 Steel pipe 8a Curved section 13 Welding torch 33 Front-rear moving section (target position changing section)
34 Up/down movement unit (target position change unit)
35 First rotating part (torch direction changing part)
36 Second rotating portion (torch direction changing portion)
620 Welding robot control unit 621 Position information acquisition unit 622 Shape information acquisition unit (acquisition unit)
623 Center of curvature determination unit (determination unit)
624 Parameter setting unit (setting unit)
625 Welding time count unit 626 Area determination unit 627 Target torch position calculation unit (setting unit)
628 Movement amount setting unit (setting unit)

Claims (12)

鋼管に沿って配置されたレールであって直線部及び曲線部を有するレール上を所定方向に移動しつつ前記鋼管の直線部及び曲線部を溶接する溶接ロボット、を制御する溶接システムであって、
前記溶接ロボットが有する溶接トーチと、
前記溶接トーチの狙い位置を変更する狙い位置変更部と、
前記レールの曲線部の曲率中心であるレール曲率中心が、前記鋼管の曲線部の曲率中心である鋼管曲率中心よりも前記鋼管の中心側に位置する場合に、前記鋼管の曲線部の曲率中心及び曲率半径と、前記レールの曲線部の曲率中心及び曲率半径と前記溶接ロボットの溶接速度及び位置と、に応じ、前記狙い位置変更部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記鋼管の曲線部の開始位置と、前記開始位置と前記鋼管の曲線部の終了位置との中間位置である鋼管中間位置と、の間を前記溶接トーチの先端が移動する際に、前記溶接トーチが前記鋼管から離れる方向に第1トーチ離間速度で移動するよう、前記狙い位置変更部を制御し、
前記第1トーチ離間速度は、前記溶接トーチの先端が前記鋼管中間位置に近づくに連れ、小さくなる、
ことを特徴とする溶接システム。
A welding system for controlling a welding robot that moves in a predetermined direction on a rail arranged along a steel pipe, the rail having a straight portion and a curved portion, and welds the straight portion and the curved portion of the steel pipe,
A welding torch provided in the welding robot;
A target position changing unit that changes the target position of the welding torch;
a control unit that controls the target position changing unit in accordance with the center of curvature and radius of curvature of the curved portion of the steel pipe, the center of curvature and radius of curvature of the curved portion of the rail, and the welding speed and position of the welding robot, when the center of curvature of the rail, which is the center of curvature of the curved portion of the rail, is located closer to the center of the steel pipe than the center of curvature of the steel pipe, which is the center of curvature of the curved portion of the steel pipe;
Equipped with
The control unit controls the target position changing unit so that the welding torch moves in a direction away from the steel pipe at a first torch separation speed when the tip of the welding torch moves between a start position of the curved portion of the steel pipe and a steel pipe intermediate position that is an intermediate position between the start position and an end position of the curved portion of the steel pipe,
The first torch separation speed becomes smaller as the tip of the welding torch approaches the intermediate position of the steel pipe.
A welding system comprising:
前記制御部は、前記鋼管の直線部と前記開始位置との間を前記溶接トーチの先端が移動する際に、前記溶接トーチが前記鋼管から離れる方向に第2トーチ離間速度で移動するよう、前記狙い位置変更部を制御し、
前記第2トーチ離間速度は、前記溶接トーチの先端が前記開始位置に近づくに連れ、大きくなる、
ことを特徴とする請求項1に記載の溶接システム。
The control unit controls the target position changing unit so that the welding torch moves in a direction away from the steel pipe at a second torch separation speed when the tip of the welding torch moves between the straight portion of the steel pipe and the start position,
the second torch separation speed increases as the tip of the welding torch approaches the start position;
The welding system of claim 1 .
前記制御部は、前記鋼管の直線部と前記開始位置との間を前記溶接トーチの先端が移動する際に、前記溶接トーチが前記鋼管から離れる方向に第1トーチ離間加速度で移動するよう、前記狙い位置変更部を制御し、
前記制御部は、前記開始位置の近傍を前記溶接トーチが移動する際、前記溶接トーチが前記鋼管から離れる方向に第2トーチ離間加速度で移動するよう、前記狙い位置変更部を制御し、
前記第2トーチ離間加速度は、前記第1トーチ離間加速度より大きい、
ことを特徴とする請求項2に記載の溶接システム。
The control unit controls the target position changing unit so that the welding torch moves in a direction away from the steel pipe at a first torch separation acceleration when the tip of the welding torch moves between the straight portion of the steel pipe and the start position,
The control unit controls the target position changing unit so that, when the welding torch moves near the start position, the welding torch moves in a direction away from the steel pipe at a second torch separation acceleration,
The second torch separation acceleration is greater than the first torch separation acceleration.
The welding system of claim 2 .
前記溶接ロボットの移動速度を変更する速度変更部、
を更に備え、
前記制御部は、前記レールの曲線部の曲率中心であるレール曲率中心が、前記鋼管の曲線部の曲率中心である鋼管曲率中心よりも前記鋼管の中心側に位置する場合に、前記鋼管の曲線部の曲率中心及び曲率半径と、前記レールの曲線部の曲率中心及び曲率半径と前記溶接ロボットの溶接速度及び位置と、に応じ、前記速度変更部を制御し、
前記制御部は、前記鋼管の曲線部の開始位置と、前記鋼管中間位置と、の間を前記溶接トーチの先端が移動する際に、前記溶接ロボットが第1ロボット速度で移動するよう、前記速度変更部を制御し、
前記第1ロボット速度は、前記溶接トーチの先端が前記鋼管中間位置に近づくに連れ、小さくなる、
ことを特徴とする請求項3に記載の溶接システム。
a speed change unit that changes the moving speed of the welding robot;
Further comprising:
the control unit controls the speed change unit in accordance with the center of curvature and radius of curvature of the curved portion of the steel pipe, the center of curvature and radius of curvature of the curved portion of the rail, and the welding speed and position of the welding robot when a rail center of curvature, which is the center of curvature of the curved portion of the rail, is located closer to the center of the steel pipe than a steel pipe center of curvature, which is the center of curvature of the curved portion of the steel pipe;
The control unit controls the speed change unit so that the welding robot moves at a first robot speed when the tip of the welding torch moves between a start position of the curved portion of the steel pipe and an intermediate position of the steel pipe,
the first robot speed decreases as the tip of the welding torch approaches the intermediate position of the steel pipe;
The welding system of claim 3 .
前記制御部は、前記開始位置と前記鋼管中間位置との間を前記溶接トーチの先端が移動する際に、前記溶接ロボットが第1ロボット減速度で移動するよう、前記速度変更部を制御し、
前記制御部は、前記溶接トーチの先端が前記開始位置に略到達する際に、前記溶接ロボットが第1ロボット加速度で移動するよう、前記速度変更部を制御し、
前記第1ロボット加速度の絶対値は、前記第1ロボット減速度の絶対値より、大きい、
ことを特徴とする請求項4に記載の溶接システム。
the control unit controls the speed change unit so that the welding robot moves at a first robot deceleration when the tip of the welding torch moves between the start position and the steel pipe intermediate position;
the control unit controls the speed change unit so that the welding robot moves at a first robot acceleration when the tip of the welding torch substantially reaches the start position;
The absolute value of the first robot acceleration is greater than the absolute value of the first robot deceleration.
The welding system of claim 4.
前記溶接システムは、前記溶接トーチの向きを変更するトーチ向き変更部を更に備え、
前記制御部は、前記レールの曲線部の曲率中心であるレール曲率中心が前記鋼管の曲線部の曲率中心である鋼管曲率中心よりも前記鋼管の中心側に位置する場合に、前記トーチ向き変更部を制御し、
前記制御部は、前記開始位置と前記鋼管中間位置との間を前記溶接トーチの先端が移動する際に、前記所定方向への前記溶接トーチの傾斜が当該移動するに連れて小さくなるよう、前記トーチ向き変更部を制御し、
前記制御部は、前記鋼管中間位置と前記鋼管の曲線部の終了位置との間を前記溶接トーチの先端が移動する際に、前記所定方向と反対方向への前記溶接トーチの傾斜が当該移動するに連れて大きくなるよう、前記トーチ向き変更部を制御する、
ことを特徴とする請求項5に記載の溶接システム。
The welding system further includes a torch direction changing unit that changes the direction of the welding torch,
The control unit controls the torch orientation change unit when a rail curvature center, which is the curvature center of the curved portion of the rail, is located closer to the center of the steel pipe than a steel pipe curvature center, which is the curvature center of the curved portion of the steel pipe,
the control unit controls the torch direction changing unit so that, when the tip of the welding torch moves between the start position and the steel pipe intermediate position, the inclination of the welding torch in the predetermined direction becomes smaller as the tip of the welding torch moves,
The control unit controls the torch direction changing unit so that, when the tip of the welding torch moves between the intermediate position of the steel pipe and the end position of the curved portion of the steel pipe, the inclination of the welding torch in the direction opposite to the predetermined direction increases as the tip of the welding torch moves.
The welding system of claim 5 .
鋼管に沿って配置されたレールであって直線部及び曲線部を有するレール上を所定方向に移動しつつ前記鋼管の直線部及び曲線部を溶接する溶接ロボット、を制御する溶接システムであって、
前記溶接ロボットが有する溶接トーチと、
前記溶接トーチの狙い位置を変更する狙い位置変更部と、
前記鋼管の曲線部の曲率中心である鋼管曲率中心が、前記レールの曲線部の曲率中心であるレール曲率中心よりも前記鋼管の中心側に位置する場合に、前記鋼管の曲線部の曲率中心及び曲率半径と、前記レールの曲線部の曲率中心及び曲率半径と前記溶接ロボットの溶接速度及び位置と、に応じ、前記狙い位置変更部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記レールの曲線部の開始位置と、前記レールの曲線部の開始位置と前記レールの曲線部の終了位置との中間位置であるレール中間位置と、の間を前記溶接ロボットが移動する際に、前記溶接トーチが前記鋼管に近づく方向に第1トーチ接近速度で移動するよう、前記狙い位置変更部を制御し、
前記第1トーチ接近速度は、前記溶接ロボットが前記レール中間位置に近づくに連れ、大きくなる、
ことを特徴とする溶接システム。
A welding system for controlling a welding robot that moves in a predetermined direction on a rail arranged along a steel pipe, the rail having a straight portion and a curved portion, and welds the straight portion and the curved portion of the steel pipe,
A welding torch provided in the welding robot;
A target position changing unit that changes the target position of the welding torch;
a control unit that controls the target position changing unit in accordance with the center of curvature and radius of curvature of the curved portion of the steel pipe, the center of curvature and radius of curvature of the curved portion of the rail, and the welding speed and position of the welding robot, when the center of curvature of the steel pipe, which is the center of curvature of the curved portion of the steel pipe, is located closer to the center of the steel pipe than the center of curvature of the rail, which is the center of curvature of the curved portion of the rail;
Equipped with
the control unit controls the target position changing unit so that the welding torch moves in a direction approaching the steel pipe at a first torch approach speed when the welding robot moves between a start position of the curved portion of the rail and a rail intermediate position that is an intermediate position between the start position of the curved portion of the rail and an end position of the curved portion of the rail;
the first torch approach speed increases as the welding robot approaches the rail middle position;
A welding system comprising:
前記制御部は、前記鋼管の曲線部の開始位置と、前記鋼管の曲線部の開始位置と前記鋼管の曲線部の終了位置との中間位置である鋼管中間位置と、の間を前記溶接トーチの先端が移動し且つ前記溶接ロボットが前記レールの直線部を移動する際に、前記溶接トーチが前記鋼管に近づく方向に第2トーチ接近速度で移動するよう、前記狙い位置変更部を制御し、
前記第2トーチ接近速度は、前記溶接ロボットが前記レールの曲線部の開始位置に近づくに連れ、大きくなる、
ことを特徴とする請求項7に記載の溶接システム。
The control unit controls the target position changing unit so that the welding torch moves in a direction approaching the steel pipe at a second torch approach speed when the tip of the welding torch moves between a start position of the curved portion of the steel pipe and a steel pipe intermediate position that is an intermediate position between the start position of the curved portion of the steel pipe and the end position of the curved portion of the steel pipe and when the welding robot moves along the straight portion of the rail,
the second torch approach speed increases as the welding robot approaches a start position of the curved portion of the rail;
The welding system of claim 7 .
前記制御部は、前記鋼管の曲線部の開始位置と、前記鋼管の曲線部の開始位置と前記鋼管の曲線部の終了位置との中間位置である鋼管中間位置と、の間を前記溶接トーチの先端が移動し且つ前記溶接ロボットが前記レールの直線部を移動する際に、前記溶接トーチが前記鋼管に近づく方向に第1トーチ接近加速度で移動するよう、前記狙い位置変更部を制御し、
前記制御部は、前記レールの曲線部の開始位置の近傍を前記溶接ロボットが移動する際、前記溶接トーチが前記鋼管に近づく方向に第1トーチ接近減速度で移動するよう、前記狙い位置変更部を制御し、
前記第1トーチ接近減速度の絶対値は、前記第1トーチ接近加速度の絶対値よりも大きい、
ことを特徴とする請求項8に記載の溶接システム。
The control unit controls the target position changing unit so that the welding torch moves in a direction approaching the steel pipe at a first torch approach acceleration when the tip of the welding torch moves between a start position of the curved portion of the steel pipe and a steel pipe intermediate position that is an intermediate position between the start position of the curved portion of the steel pipe and the end position of the curved portion of the steel pipe and when the welding robot moves along the straight portion of the rail,
the control unit controls the target position changing unit so that, when the welding robot moves near a start position of the curved portion of the rail, the welding torch moves in a direction approaching the steel pipe at a first torch approach deceleration;
The absolute value of the first torch approach deceleration is greater than the absolute value of the first torch approach acceleration.
The welding system of claim 8 .
前記溶接ロボットの移動速度を変更する速度変更部、
を更に備え、
前記制御部は、前記鋼管の曲線部の曲率中心である鋼管曲率中心が、前記レールの曲線部の曲率中心であるレール曲率中心よりも前記鋼管の中心側に位置する場合に、前記鋼管の曲線部の曲率中心及び曲率半径と、前記レールの曲線部の曲率中心及び曲率半径と前記溶接ロボットの溶接速度及び位置と、に応じ、前記速度変更部を制御し、
前記制御部は、前記鋼管の曲線部の開始位置と、前記鋼管中間位置と、の間を前記溶接トーチの先端が移動する際に、前記溶接ロボットが第1ロボット速度で移動するよう、前記速度変更部を制御し、
前記第1ロボット速度は、前記溶接トーチの先端が前記鋼管中間位置に近づくに連れ、大きくなる、
ことを特徴とする、
請求項9に記載の溶接システム。
a speed change unit that changes the moving speed of the welding robot;
Further comprising:
the control unit controls the speed change unit in accordance with the center of curvature and radius of curvature of the curved portion of the steel pipe, the center of curvature and radius of curvature of the curved portion of the rail, and the welding speed and position of the welding robot, when a steel pipe center of curvature, which is the center of curvature of the curved portion of the steel pipe, is located closer to the center of the steel pipe than a rail center of curvature, which is the center of curvature of the curved portion of the rail;
The control unit controls the speed change unit so that the welding robot moves at a first robot speed when the tip of the welding torch moves between a start position of the curved portion of the steel pipe and an intermediate position of the steel pipe,
the first robot speed increases as the tip of the welding torch approaches the intermediate position of the steel pipe;
Characterized in that
The welding system of claim 9.
前記制御部は、前記鋼管の曲線部の開始位置と前記鋼管中間位置との間を前記溶接トーチの先端が移動し且つ溶接ロボットが前記レールの曲線部を移動する際に、前記溶接ロボットが第1ロボット加速度で移動するよう、前記速度変更部を制御し、
前記制御部は、前記溶接ロボットが前記レールの曲線部の開始位置に略到達する際に、前記溶接ロボットが第1ロボット減速度で移動するよう、前記速度変更部を制御し、
前記第1ロボット減速度の絶対値は、前記第1ロボット加速度の絶対値より、大きい、
ことを特徴とする請求項10に記載の溶接システム。
the control unit controls the speed change unit so that the welding robot moves at a first robot acceleration when the tip of the welding torch moves between a start position of the curved portion of the steel pipe and an intermediate position of the steel pipe and when the welding robot moves along the curved portion of the rail;
the control unit controls the speed change unit so that the welding robot moves at a first robot deceleration when the welding robot substantially reaches a start position of the curved portion of the rail;
The absolute value of the first robot deceleration is greater than the absolute value of the first robot acceleration.
The welding system of claim 10.
前記溶接システムは、前記溶接トーチの向きを変更するトーチ向き変更部を更に備え、
前記制御部は、前記鋼管の曲線部の曲率中心である鋼管曲率中心が前記レールの曲線部の曲率中心であるレール曲率中心よりも前記鋼管の中心側に位置する場合に、前記トーチ向き変更部を制御し、
前記制御部は、前記開始位置と前記鋼管中間位置との間を前記溶接トーチの先端が移動する際に、前記所定方向と反対方向への前記溶接トーチの傾斜が当該移動するに連れて小さくなるよう、前記トーチ向き変更部を制御し、
前記制御部は、前記鋼管中間位置と前記鋼管の曲線部の終了位置との間を前記溶接トーチの先端が移動する際に、前記所定方向への前記溶接トーチの傾斜が当該移動するに連れて大きくなるよう、前記トーチ向き変更部を制御する、
ことを特徴とする請求項11に記載の溶接システム。
The welding system further includes a torch direction changing unit that changes the direction of the welding torch,
The control unit controls the torch orientation changing unit when a steel pipe curvature center, which is the curvature center of the curved portion of the steel pipe, is located closer to the center of the steel pipe than a rail curvature center, which is the curvature center of the curved portion of the rail;
The control unit controls the torch direction changing unit so that, when the tip of the welding torch moves between the start position and the steel pipe intermediate position, the inclination of the welding torch in the direction opposite to the predetermined direction becomes smaller as the tip of the welding torch moves,
The control unit controls the torch direction changing unit so that, when the tip of the welding torch moves between the intermediate position of the steel pipe and the end position of the curved portion of the steel pipe, the inclination of the welding torch in the predetermined direction increases as the tip of the welding torch moves.
The welding system of claim 11 .
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