JP3804887B2 - 鉄骨ワーク種別判定方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄骨コラムの外周面に溶接されたＨ鋼の仕口溶接部のワーク種別を判定する方法に関し、特には、同一鉄骨コラム内に混在するコラムタイプとボックスタイプ、又は内ダイヤフラムタイプと外ダイヤフラムタイプのワーク種別をワイヤタッチセンサにより判定する鉄骨ワーク種別判定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
建物の柱を形成する鉄骨コラムは、通常、例えば図８に示すような溶接構造物で構成されている。同図において、柱１は外形が四角柱状を成した中空の部材で構成されており、この柱１の外周側面にはＨ鋼で形成されたフランジ２が柱１の長手方向に所定間隔Ｌ1 で溶接される。フランジ２は、このＨ鋼の対向する平行な部材２ａ，２ｂが柱１の長手方向に直交するように溶接されている。このフランジ２が柱１に溶接される仕口溶接部には２種類の溶接方法があり、この一方は柱１の外周面に環状に溶接された１対のダイヤフラム３，３を介して溶接する方法であり、他方はダイヤフラム３を介さずに直接に柱１の側面に溶接する方法である。そして、通常は、同一の鉄骨コラムの中に、ダイヤフラム３を介するコラムタイプの仕口溶接部４と、ダイヤフラム３を介さないボックスタイプの仕口溶接部５とが順不同で混在している。
【０００３】
このような鉄骨コラムのワークを溶接ロボットにより溶接する場合には、上記２種類の異なるタイプの仕口溶接部４，５にそれぞれ対応した溶接条件とロボットの動作プログラムとを予め設定しておく必要がある。そして、溶接するタイプが変わるときには、例えば、作業者が次の溶接タイプに対応する溶接条件及び動作プログラムを前記予め設定した内から選択して起動したり、あるいは、溶接する順序に対応した各溶接タイプを図示しない制御装置に指定し、制御装置はこの指定順序に従って溶接条件及び動作プログラムを切り換えるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のように作業者の判断によりワーク種別に対応させて溶接条件及びロボットの動作プログラムを切り換える方法では、作業者の操作ミス等が発生し易く、この操作ミスに伴う溶接品質の劣化や未溶接箇所の発生等の不具合が発生している。さらに、このような不具合の発生を防止するためには、ワークのタイプが変更された後に不具合が発生しないかを確認するための確認運転を行う必要があり、このための確認作業及び段取り作業に長時間を要しており、本来の溶接作業の生産性が低下するという問題も発生している。
また、上記と同様の問題が、鉄骨コラムの他のワーク、例えば、１対のダイヤフラム３，３の間に、この両ダイヤフラム３，３の間隔よりも小さい間隔でフランジ２の前記部材２ａ，２ｂが溶接されている場合の、内ダイヤフラムタイプと外ダイヤフラムタイプとの種別の切り換え時にも発生している。
【０００５】
本発明は、上記の問題点に着目してなされたものであり、同一鉄骨コラム内に混在する２種のタイプ、例えばコラムタイプとボックスタイプ、あるいは内ダイヤフラムタイプと外ダイヤフラムタイプのワーク種別の判定をワイヤタッチセンサにより自動的に確実に行える鉄骨ワーク種別判定方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、鉄骨コラムのワークが、多角柱状の柱１の外周面に環状に設けられたダイヤフラム３を介して開先６によりフランジ２が溶接されたコラムタイプか、又は、このダイヤフラム３を介さずに前記柱１の側面に開先６によりフランジ２が溶接されたボックスタイプかを判定する鉄骨ワーク種別判定方法において、
溶接ワイヤ１６がワークの母材に接触したことを検出するワイヤタッチセンサ１５により前記フランジ２の前記柱１の長手方向に垂直な端面２ｃを検出し、このフランジ端面２ｃの位置データを記憶し、
つぎに、前記ダイヤフラム３の前記柱１の長手方向に垂直な端面３ａの位置、あるいは、前記開先６のギャップの位置を前記ワイヤタッチセンサ１５により検出して、このダイヤフラム端面３ａの位置データ又はギャップの位置データを取り込み、
この後、前記記憶したフランジ端面２ｃの位置データと、前記取り込んだダイヤフラム端面３ａの位置データ又はギャップの位置データとを比較し、この比較結果に基づいてワークにダイヤフラム３が有ると判断したときはワークをコラムタイプと判定し、またダイヤフラム３が無いと判断したときはワークをボックスタイプと判定し、
この判定したワークの種別に対応する溶接プログラムを実行する方法としている。
【０００７】
請求項１に記載の発明によると、ワイヤタッチセンサによって検出された、フランジ端面の位置と、柱の外周面に設けられたダイヤフラム又は上記フランジの開先ギャップの位置とを比較し、この比較結果に基づいてダイヤフラムの有無が判断され、これによりワークがコラムタイプかボックスタイプかが判定される。したがって、同一の鉄骨コラム内にコラムタイプとボックスタイプとが混在しているワークでも、本鉄骨ワーク種別判定方法によると自動的に、かつ確実に両タイプが判定できるので、この判定結果に基づいて各種別に対応する溶接プログラムを起動することが可能となる。この結果、従来のような作業者によるワーク種別の選択ミスが無くなり、溶接品質の向上及び未溶接箇所発生の防止が図れる。さらに、ワーク種別を切り換えた後の溶接プログラムの確認作業が不要となり、生産性が向上する。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の鉄骨ワーク種別判定方法において、前記ワイヤタッチセンサ１５による前記柱１の長手方向に垂直な前記フランジ端面２ｃの位置、及び、前記柱１の長手方向に垂直な前記ダイヤフラム端面３ａ又は前記ギャップの位置の検出による鉄骨ワーク種別判定は、
1)予め設定されたサーチ開始位置から前記フランジ端面２ｃに向けて溶接トーチ７を移動させてサーチ動作を行い、溶接ワイヤ１６が前記フランジ端面２ｃに接触したときのこの溶接ワイヤ１６の位置をフランジ端面位置として記憶し、
2)この後、溶接トーチ７を前記サーチ動作と反対方向に所定距離移動させ、
3)次に、前記柱１の側面に向けて溶接トーチ７を移動させてサーチ動作を行い、溶接ワイヤ１６がこの柱１の側面に接触したとき溶接トーチ７を停止させ、
4)この後、溶接トーチ７をこの柱１の側面のサーチ動作と反対方向に、前記フランジ２の開先６のギャップより短い距離移動させ、
5)次に、前記ダイヤフラム端面３ａ又は前記開先６に向けて溶接トーチ７を移動させてサーチ動作を行い、前記記憶したフランジ端面位置の近傍でワイヤタッチセンサ１５が接触を検出するか否かを判断し、
6)接触を検出したとき、この接触した面をダイヤフラム端面３ａと認識して、このワークをコラムタイプと判断し、接触を検出しなかったときはこの位置が前記開先６の位置と認識して、このワークをボックスタイプと判断する手順で行う方法としている。
【０００９】
請求項２に記載の発明によると、ワイヤタッチセンサによるサーチでフランジ端面を検出してこのフランジ端面の位置を記憶し、次に、このフランジが溶接されている柱側面の位置をサーチしてこの位置からこのサーチと反対方向に所定距離、すなわちフランジの開先のギャップより短い距離だけ溶接トーチを移動させる。この後、溶接トーチをダイヤフラム端面又は前記開先に向けて移動させてサーチし、前記記憶したフランジ端面の位置の近傍でワイヤタッチセンサが接触を検出したときにはダイヤフラム端面が有りと判断し、これによりワークがダイヤフラムを有するコラムタイプと判断される。また、反対に、前記記憶したフランジ端面の位置の近傍でワイヤタッチセンサが接触を検出しなかったときは、ワークがダイヤフラムの無いボックスタイプと判断される。したがって、同一の鉄骨コラム内にコラムタイプとボックスタイプとが混在しているワークでも、本鉄骨ワーク種別判定方法によると自動的に、かつ確実に両タイプが判定できるので、この判定結果に基づいて各種別に対応する溶接プログラムを起動することが可能となる。この結果、従来のような作業者によるワーク種別の選択ミスが無くなり、溶接品質の向上及び未溶接箇所発生の防止が図れる。さらに、ワーク種別を切り換えた後の溶接プログラムの確認作業が不要となり、生産性が向上する。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、鉄骨コラムの多角柱状の柱１の外周面に環状に設けられた第１のダイヤフラム３の前記鉄骨コラムの長手方向のＺ方向に垂直な端面３ａと、前記柱１の外周面に環状に設けられた第２のダイヤフラム８を介して又は直接前記柱１に溶接されたフランジ２のＺ方向に垂直な端面２ｃとの間にＺ軸方向の段差を有するワークが、直接前記柱１に溶接されたフランジ２を有する内ダイヤフラムタイプか、前記第２のダイヤフラム８を介して前記柱１に溶接されたフランジ２を有する外ダイヤフラムタイプかを判定する鉄骨ワーク種別判定方法において、
溶接ワイヤ１６がワークの母材に接触したことを検出するワイヤタッチセンサ１５により前記第１のダイヤフラム３のＺ方向に垂直な端面３ａをサーチし、この端面３ａのＺ方向位置を記憶し、
つぎに、このダイヤフラム３の前記段差が有る側のＺ方向に平行な端面３ｂからこの端面３ｂに垂直なＸ方向に所定距離離れた位置より、前記フランジ２に向けてワイヤタッチセンサ１５によってサーチして、前記フランジ２のＺ方向に垂直な端面２ｃ、あるいは、このフランジ２を前記第２のダイヤフラム８又は前記柱１に溶接するための開先６のギャップを検出し、前記フランジ２のＺ方向に垂直な端面２ｃ又は開先６のギャップのＺ方向位置を取り込み、
この後、前記記憶した第１のダイヤフラム３の端面３ａのＺ方向位置と、前記取り込んだフランジ２の端面２ｃ又は開先６のギャップのＺ方向位置とを比較し、この比較結果に基づいて、前記最後にサーチした位置が前記フランジ２のＺ方向に垂直な端面２ｃのＺ方向位置の近傍と判断したときはワークを内ダイヤフラムタイプと判定し、また開先６のギャップのＺ方向位置の近傍と判断したときはワークを外ダイヤフラムタイプと判定し、
この判定したワークの種別に対応する溶接プログラムを実行する方法としている。
【００１１】
請求項３に記載の発明によると、ワイヤタッチセンサによって検出された、ダイヤフラム端面の位置と、このダイヤフラム端面に対して段差がある、すなわち端面に垂直な方向に所定距離離間して設けられているフランジの端面又は開先ギャップの位置とを比較し、この比較結果に基づいて前記ダイヤフラムの外周部の耳代長よりも内側に（つまり、柱側に）このフランジの開先が有るか否かが判断される。そして、この判断結果によりワークが内ダイヤフラムタイプか外ダイヤフラムタイプかが判定される。したがって、同一の鉄骨コラム内に内ダイヤフラムタイプと外ダイヤフラムタイプとが混在しているワークでも、本鉄骨ワーク種別判定方法によると自動的に、かつ確実に両タイプが判定できるので、この判定結果に基づいて各種別に対応する溶接プログラムを起動することが可能となる。この結果、従来のような作業者によるワーク種別の選択ミスが無くなり、溶接品質の向上及び未溶接箇所発生の防止が図れる。さらに、ワーク種別を切り換えた後の溶接プログラムの確認作業が不要となり、生産性が向上する。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項３記載の鉄骨ワーク種別判定方法において、
前記ワイヤタッチセンサ１５を用いた前記第１のダイヤフラム３のＺ方向に垂直な端面３ａのＺ方向位置、及び、前記フランジ２のＺ方向に垂直な端面２ｃ又は開先６のギャップのＺ方向位置の検出によるワーク種別判定は、
1)予め設定された位置から前記第１のダイヤフラム３の端面３ａに向けてワイヤタッチセンサ１５の溶接トーチ７を移動させてサーチ動作を行い、溶接ワイヤ１６がこのダイヤフラム３の端面３ａに接触したときのこの溶接ワイヤ１６のＺ方向位置を取り込んで前記ダイヤフラム端面位置として記憶し、
2)つぎに、溶接トーチ７を前記第１のダイヤフラム３の端面３ａから前記サーチ動作と反対方向に所定距離移動させた後、第１のダイヤフラム３の前記段差が有る側のＺ方向に平行な端面３ｂからＸ方向に所定距離離れた位置に移動させ、
3)つぎに、溶接トーチ７を第１のダイヤフラム３の前記Ｚ方向に平行な端面３ｂに向けて移動させ、溶接ワイヤ１６がこの端面３ｂに接触したときに溶接トーチ７を停止させ、
4)この後、溶接トーチ７をこの停止位置からＸ方向に所定距離離れた位置に移動させ、
5)つぎに、溶接トーチ７を前記フランジ２のＺ方向に垂直な端面２ｃに向けてＺ方向に移動させてサーチ動作を行い、前記記憶したダイヤフラム端面位置から前記段差に対応する所定距離だけ離れたＺ方向位置の近傍でワイヤタッチセンサ１５が接触を検出するか否かを判断し、
6)接触を検出したとき、この接触した面をフランジ２のＺ方向に垂直な端面２ｃと認識して、このワークを内ダイヤフラムタイプと判断し、接触を検出しなかったときはこの位置が前記開先６のギャップの位置と認識して、このワークを外ダイヤフラムタイプと判断する手順で行う方法としている。
【００１３】
請求項４に記載の発明によると、ワイヤタッチセンサによるサーチでダイヤフラム端面を検出してこのダイヤフラム端面の位置を記憶し、次に、このダイヤフラムのフランジとの段差が有る側の外周部のＺ方向（鉄骨コラムの長手方向、すなわち、ダイヤフラム端面に垂直な方向）に平行な端面の位置をサーチしてこの位置からこのサーチと反対方向に所定距離、すなわちフランジの開先のギャップより短い距離だけ溶接トーチを移動させる。この後、溶接トーチをフランジ端面又は前記開先に向けて移動させてサーチし、前記記憶したダイヤフラム端面のＺ方向位置と、予め設計的に求められている前記段差の距離データとから算出されるフランジ端面の推定Ｚ方向位置の近傍でワイヤタッチセンサが接触を検出したときには、この接触した面をフランジ端面と認識し、これによりワークが内ダイヤフラムタイプと判断される。また、反対に、前記フランジ端面の推定Ｚ方向位置の近傍でワイヤタッチセンサが接触を検出しなかったときは、ワークが外ダイヤフラムタイプと判断される。したがって、同一の鉄骨コラム内に内ダイヤフラムタイプと外ダイヤフラムタイプとが混在しているワークでも、本鉄骨ワーク種別判定方法によると自動的に、かつ確実に両タイプが判定できるので、この判定結果に基づいて各種別に対応する溶接プログラムを起動することが可能となる。この結果、従来のような作業者によるワーク種別の選択ミスが無くなり、溶接品質の向上及び未溶接箇所発生の防止が図れる。さらに、ワーク種別を切り換えた後の溶接プログラムの確認作業が不要となり、生産性が向上する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明に係わるワイヤタッチセンサによる鉄骨ワーク種別判定を行う制御システムのブロック構成図を示している。
溶接トーチ７には図示しないワイヤ送給装置から溶接ワイヤ１６が送給されるようになっており、溶接トーチ７の先端には所定の突出長の溶接ワイヤ１６が略直線状に突出している。また、溶接ワイヤ１６には、溶接トーチ７を介して、溶接時の溶接電圧、及び後述するワイヤタッチセンサ１５によるサーチ時の高電圧が印加されるようになっている。一方、ワークの母材Ｆには、これらの溶接電圧及びサーチ時の高電圧の回路グランドが接続されている。なお、溶接トーチ７は図示しない溶接ロボットのアームの先端部に傾動自在に取り付けられており、図示しない傾動サーボモータにより所定角度に傾動されるようになっている。また本発明は、溶接ロボットの溶接トーチ７を駆動する形式等を限定するものではなく、例えば多関節型、直交型等のいずれの型でも適用可能である。
【００１５】
ワイヤタッチセンサ１５は、サーチ動作のときに溶接ワイヤ１６がワークの母材Ｆに接触したことを検出するものである。すなわち、ワイヤタッチセンサ１５は、サーチ動作時に後述の制御器１０からのサーチ開始指令Ｍ1 に基づいてサーチを開始し、サーチ用の高電圧を溶接トーチ７に出力して溶接ワイヤ１６に印加すると共に、この溶接ワイヤ１６の電位が所定の基準電圧よりも低下したときに溶接ワイヤ１６が母材Ｆに接触したと判断し、接触信号Ｍ2 を制御器１０に出力する。
【００１６】
制御器１０は例えばマイクロコンピュータ等を主体にしたコンピュータ装置により構成されており、ワイヤタッチセンサ１５によるサーチ動作の制御、及び、溶接ロボットの動作制御等を行っている。サーチ動作時には、ワイヤタッチセンサ１５に前記サーチ開始指令Ｍ1 を出力し、図示しない溶接ロボットのアームを駆動する各軸サーボモータを制御して、溶接トーチ７を所定のサーチ方向に所定速度で移動させる。そして、ワイヤタッチセンサ１５から前記接触信号Ｍ2 が入力されるか否かを監視する。さらに、サーチ動作が完了した後に、このサーチ結果に基づいてワーク種別を判断し、この判断したワーク種別に対応する溶接プログラム、すなわち溶接条件データと動作プログラムとを起動して溶接を開始する。
【００１７】
図２及び図３は、それぞれコラムタイプ及びボックスタイプのワークにおける仕口溶接部の開先構造と、このワークに対するワイヤタッチセンサの溶接トーチのサーチ手順を示している。これらの図において、点線の矢印はサーチ動作を、また実線の矢印はサーチと逆方向の直線移動を示している。
図２において、コラムタイプには、外形が略四角形状のダイヤフラム３が柱１の外周面に環状に溶接されており、ダイヤフラム３の側面にはＨ鋼で形成されたフランジ２が仮付けされている。このフランジ２は、Ｈ鋼の対向する平行な２つの部材２ａ，２ｂ（図８参照）の内一方の端面２ｃが柱１の長手方向に対して垂直な前記ダイヤフラム３の端面３ａと平行になるように、かつ、例えば図示のようなレ型の開先６を介してダイヤフラム３に仮付けされている。ここで、ダイヤフラム３の端面３ａの耳代長Ｄは設計的に決められている所定長さとなっており、通常は前記開先６のギャップよりも長くなっている。
【００１８】
また、図３において、ボックスタイプには、柱１の側面に直接フランジ２が仮付けされており、このフランジ２はその端面２ｃが柱１の長手方向に対して垂直になるように、かつ、例えばレ型の開先６を介して仮付けされている。
【００１９】
このようなワークに対する、本発明に係わるワイヤタッチセンサによる鉄骨ワーク種別判定方法の手順を図２、図３及び図４に基づいて説明する。図４は、本実施形態に係わる鉄骨ワーク種別判定方法の手順を表すフローチャートを示す。ここでは、各ステップ番号をＳを付して表している。
Ｓ１で、予め設定されているサーチ開始位置に溶接トーチ７を移動させた後、このサーチ開始位置からフランジ２の方へ溶接トーチ７を移動させてサーチする（図２，３で矢印Ａ1 ）。次に、Ｓ２でサーチによりフランジ２の端面２ｃを検出したら、この端面２ｃの位置で溶接トーチ７を停止させる。そして、Ｓ３で、この停止位置でのワイヤタッチ位置のサーチ方向（ここではＹ方向）座標を取り込み、この位置座標をフランジ２の端面２ｃのＹ座標Ｙf として記憶する。この後、Ｓ４で、溶接トーチ７を前記停止位置から前記サーチ方向と逆方向（図２，３で矢印Ａ2 ）に所定距離移動させた後、柱１の側面に向かって（図２，３で矢印Ａ3 ）に移動させてサーチ動作を行う。そして、Ｓ５でこのサーチにより柱１の側面を検出したら、この側面の位置で溶接トーチ７を停止させる。つぎに、Ｓ６でこの停止位置からこのサーチと反対方向に（図２，３で矢印Ａ4 ）所定距離だけ移動させる。なお、このとき移動させる所定距離は、もしダイヤフラム３が無い場合に確実に前記フランジ２の開先６のギャップが検出可能な短い距離であり、例えば、このギャップの略１／２より小さい距離とすることができる。この後、Ｓ７で前記フランジ２の方向へ（すなわち、Ｙ方向）へ溶接トーチ７を移動させてサーチする（図２，３で矢印Ａ5 ）。
【００２０】
そしてＳ８で、前記記憶したフランジ２の端面２ｃのＹ座標Ｙf の近傍で、ワイヤタッチセンサが接触を検出したかをチェックし、接触を検出したときは、Ｓ９でコラムタイプのワークと判定して、コラムタイプに対応した溶接条件及び動作プラグラムを選択して実行する。また、接触を検出しなかったときは、Ｓ１０でボックスタイプのワークと判定して、ボックスタイプに対応した溶接条件及び動作プラグラムを選択して実行する。
【００２１】
なお、Ｓ９又はＳ１０において、判定結果のワーク種別に対応する溶接プログラム（すなわち、溶接条件及び動作プラグラム）を選択して実行する方法は、例えば、動作プログラム内で対応する所定の処理ルーティンへジャンプする方法としてもよいし、あるいは、制御器１０から上位のシステム管理コンピュータ装置（図示せず）等へ前記判定結果を通信等で送信し、これに対応する溶接プログラムを新たにこのシステム管理コンピュータ装置から制御器１０が受信し、この受信した溶接プログラムに基づいて実行するようにしてもよい。
【００２２】
これによって、確実にコラムタイプとボックスタイプのワーク種別を判定でき、この判定結果に基づいて、各ワーク種別に対応する仕口溶接の溶接条件及び動作プラグラム等が自動的に選択され、実行される。したがって、人手によるワーク種別切り換え時の操作ミスが無くなり、鉄骨コラムの仕口溶接部の溶接品質の向上及び溶接ミス等の不具合低減を図ることが可能となる。
【００２３】
次に、図５〜図７に基づいて、第２の実施形態を説明する。
図５及び図６は、それぞれ内ダイヤフラムタイプ及び外ダイヤフラムタイプのワークにおける仕口溶接部の開先構造と、このワークに対するワイヤタッチセンサの溶接トーチのサーチ手順を示している。これらの図において、点線の矢印はサーチ動作を、また実線の矢印はサーチと逆方向の直線移動を示している。
同図において、内ダイヤフラムタイプと外ダイヤフラムタイプのワークは共に、四角柱状の柱１の外周面に環状に１対のダイヤフラム３，３が柱１の長手方向に所定の内寸法Ｌ2 だけ離間して溶接されている。
【００２４】
内ダイヤフラムタイプの場合には、フランジ２の互いに対向し、かつ、平行な部材２ａ，２ｂの端部が直接前記柱１の側面に開先６を介して溶接される。このとき、平行な部材２ａ，２ｂ間の長手方向の外寸法Ｌ3 は、前記１対のダイヤフラム３，３間の内寸法Ｌ2 より小さくなっており、前記開先６の柱１からの距離Ｋはダイヤフラム３の外周部の耳代長Ｄより小さくなっている。よって、内ダイヤフラムタイプでは、開先６はダイヤフラム３の外周の前記柱１の長手方向に平行な端面３ｂよりも内側に位置している。
【００２５】
外ダイヤフラムタイプの場合には、前記１対のダイヤフラム３，３の中間に、この１対のダイヤフラム３，３間の内寸法Ｌ2 より小さい外寸法Ｌ3 だけ離間している他の１対のダイヤフラム８，８が設けられている。このダイヤフラム８の外周部の耳代長Ｄは、前記ダイヤフラム３の耳代長Ｄと等しくなっている。ダイヤフラム８，８の外周の前記長手方向に平行な端面８ｂには、フランジ２の互いに対向し、かつ、平行な部材２ａ，２ｂの端部が開先６を介して溶接される。したがって、外ダイヤフラムタイプでは、開先６はダイヤフラム３の外周の前記柱１の長手方向に平行な端面３ｂよりも開先６のギャップの略１／２程度の距離だけ外側に位置している。
【００２６】
このような２つの異なる種別のワークに対する、本発明に係わるワイヤタッチセンサによる鉄骨ワーク種別判定方法の手順を図７のフローチャートに基づいて説明する。ここでも、各ステップ番号はＳを付して表す。
まず、Ｓ２１で、予め設定されているサーチ開始位置に溶接トーチ７を移動させた後、このサーチ開始位置からダイヤフラム３の端面３ａに向けて溶接トーチ７を移動させてサーチ動作を行う（図５，６で矢印Ｂ1 ）。次に、Ｓ２２でワイヤタッチセンサによりダイヤフラム３の端面３ａを検出したら、この検出した位置で溶接トーチ７を停止させる。そして、Ｓ２３で、この停止位置でのワイヤタッチ位置のサーチ方向（ここでは、Ｚ方向つまり柱１の長手方向）座標を取り込み、この位置座標をダイヤフラム３の端面３ａのＺ座標Ｚd として記憶する。この後、Ｓ２４でダイヤフラム３の前記端面３ｂより所定距離離れた位置へ溶接トーチ７を移動させ（図５，６で矢印Ｂ2 ）、ここからこの端面３ｂに向けて溶接トーチ７を移動させてサーチ動作を開始する（図５，６で矢印Ｂ3 ）。そして、Ｓ２５でワイヤタッチセンサにより前記端面３ｂを検出したとき溶接トーチ７を停止させ、Ｓ２６でこの停止位置でのサーチ方向（ここでは、Ｚ方向に垂直な方向のＸ方向）の座標を取り込み、この位置座標を端面３ｂのＸ座標Ｘd として記憶する。つぎに、Ｓ２７で溶接トーチ７をＸ方向に所定の距離ΔＸ1 だけ前記サーチ動作と反対方向に（図５，６で矢印Ｂ4 ）後退させた後、Ｓ２８で溶接トーチ７をフランジ２に向けてＺ方向に移動させてサーチ動作を行う（図５，６で矢印Ｂ5 ）。ここで、前記所定の距離ΔＸ1 は、フランジ２の開先６のギャップより短い距離とすることにより、Ｓ２８のサーチによって、ワークが外ダイヤフラムタイプの場合に開先６が確実にサーチされる。
【００２７】
そして、Ｓ２９で、前記記憶した端面３ａのＺ座標Ｚd と、予め設計的に求められている端面３ａからフランジ２の端面２ｃまでのＺ方向距離とに基づいて、予想される端面２ｃのＺ座標Ｚf を算出し、この算出したＺ座標Ｚf の近傍でワイヤタッチセンサが接触を検出したか否かをチェックする。接触を検出したときは、Ｓ３１で、この検出位置で溶接トーチ７を停止させると共に、このとき接触した面を前記端面２ｃと認識してこのワークを内ダイヤフラムタイプと判断し、内ダイヤフラムタイプに対応した溶接プログラムを選択して実行する。また、接触を検出しなかったときは、Ｓ３０で、この近傍の位置を開先６のギャップと認識してこのワークを外ダイヤフラムタイプと判断し、外ダイヤフラムタイプに対応した溶接プログラムを選択して実行する。
【００２８】
以上説明したように、同一鉄骨コラム内に２種の異なるタイプのワークが順不同で混在しても、ワイヤタッチセンサ１５により所定の手順で特定の基準となる端面をサーチしてこの基準となる端面の位置を記憶し、さらに上記異なるタイプのワーク種別を判別するための特徴となる端面の位置や開先の位置をサーチし、このサーチした端面の位置や開先の位置と、前記基準の端面の位置とを比較することによって、この特徴となる部位が端面か又は開先かを確実に判定することができる。例えば、コラムタイプとボックスタイプの種別判定の場合は、基準となるフランジ２の端面２ｃの位置Ｙf を記憶し、柱側面から所定距離離れた位置で、かつ、前記位置Ｙf の近傍にダイヤフラム３の端面３ａが有るか否かに基づいて、ダイヤフラム３が有るか否かが判定される。また、外ダイヤフラムタイプと内ダイヤフラムタイプの種別判定の場合は、基準となるダイヤフラム３の端面３ａの位置Ｚd を記憶し、つぎにこのダイヤフラム３の柱１の長手方向に平行な端面３ｂから所定距離離れた位置で、かつ、前記位置Ｚd から求められるフランジ２の端面２ｃの予測される位置Ｚf の近傍にフランジ２の端面２ｃが有るか否かが判定される。
【００２９】
これによって、コラムタイプとボックスタイプの種別判定、あるいは、外ダイヤフラムタイプと内ダイヤフラムタイプの種別判定を自動的に確実に行うことができ、この判定結果に基づいて、判定されたワーク種別に対応する溶接プログラムを選択して実行することができる。したがって、従来のように作業者がワーク種別に対応して溶接プログラムを選択して切り換える等の操作が不要となるので、誤操作が無くなり、よって、溶接品質の向上、及び、ワーク種別切り換え時の段取作業や確認作業の時間短縮による生産性の向上を図ることができる。
【００３０】
なお、本発明に係わるワーク種別判定方法のシーケンスを、通常ワイヤタッチセンサ１５による各溶接線の溶接開始位置のサーチを行う直前に実行することにより、サーチプログラムの簡略化及びサーチ時間の短縮化を図ることが可能となる。すなわち、本発明によりワーク種別判定が完了したときの溶接トーチ７の位置は、例えばボックスタイプ又は外ダイヤフラムタイプの場合には、溶接対象とする仕口溶接部の開先６の位置であり、あるいはコラムタイプ又は内ダイヤフラムタイプの場合には、この開先の近傍位置となっている。したがって、本ワーク種別判定のシーケンス完了後に、ワークに対応する溶接プログラムの中で、対応する溶接開始位置サーチプログラムを実行する際に、溶接トーチ７の移動距離を短く、かつ、サーチシーケンスを簡単にすることができる。この結果、サーチプログラムの簡略化及びサーチ時間の短縮化を図ることが可能となる。
【００３１】
また、これまで説明した鉄骨コラムの外周形状は四角柱としているが、本発明はこれに限定するものではなく、他の多角柱状であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる制御システムのブロック構成図を示す。
【図２】第１実施形態に係わるコラムタイプの開先構造及びサーチ手順を示す。
【図３】第１実施形態に係わるボックスタイプの開先構造及びサーチ手順を示す。
【図４】第１実施形態に係わる鉄骨ワーク種別判定方法を表すフローチャート例を示す。
【図５】第２実施形態に係わる内ダイヤフラムタイプの開先構造及びサーチ手順を示す。
【図６】第２実施形態に係わる外ダイヤフラムタイプの開先構造及びサーチ手順を示す。
【図７】第２実施形態に係わる鉄骨ワーク種別判定方法を表すフローチャート例を示す。
【図８】従来技術の課題及び本発明に係わるワーク種別の説明図を示す。
【符号の説明】
１ 柱
２ フランジ
２ｃ、３ａ、３ｂ 端面
３、８ ダイヤフラム
６ 開先
７ 溶接トーチ
１０ 制御器
１５ ワイヤタッチセンサ
１６ 溶接ワイヤ
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄骨コラムの外周面に溶接されたＨ鋼の仕口溶接部のワーク種別を判定する方法に関し、特には、同一鉄骨コラム内に混在するコラムタイプとボックスタイプ、又は内ダイヤフラムタイプと外ダイヤフラムタイプのワーク種別をワイヤタッチセンサにより判定する鉄骨ワーク種別判定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
建物の柱を形成する鉄骨コラムは、通常、例えば図８に示すような溶接構造物で構成されている。同図において、柱１は外形が四角柱状を成した中空の部材で構成されており、この柱１の外周側面にはＨ鋼で形成されたフランジ２が柱１の長手方向に所定間隔Ｌ1 で溶接される。フランジ２は、このＨ鋼の対向する平行な部材２ａ，２ｂが柱１の長手方向に直交するように溶接されている。このフランジ２が柱１に溶接される仕口溶接部には２種類の溶接方法があり、この一方は柱１の外周面に環状に溶接された１対のダイヤフラム３，３を介して溶接する方法であり、他方はダイヤフラム３を介さずに直接に柱１の側面に溶接する方法である。そして、通常は、同一の鉄骨コラムの中に、ダイヤフラム３を介するコラムタイプの仕口溶接部４と、ダイヤフラム３を介さないボックスタイプの仕口溶接部５とが順不同で混在している。
【０００３】
このような鉄骨コラムのワークを溶接ロボットにより溶接する場合には、上記２種類の異なるタイプの仕口溶接部４，５にそれぞれ対応した溶接条件とロボットの動作プログラムとを予め設定しておく必要がある。そして、溶接するタイプが変わるときには、例えば、作業者が次の溶接タイプに対応する溶接条件及び動作プログラムを前記予め設定した内から選択して起動したり、あるいは、溶接する順序に対応した各溶接タイプを図示しない制御装置に指定し、制御装置はこの指定順序に従って溶接条件及び動作プログラムを切り換えるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のように作業者の判断によりワーク種別に対応させて溶接条件及びロボットの動作プログラムを切り換える方法では、作業者の操作ミス等が発生し易く、この操作ミスに伴う溶接品質の劣化や未溶接箇所の発生等の不具合が発生している。さらに、このような不具合の発生を防止するためには、ワークのタイプが変更された後に不具合が発生しないかを確認するための確認運転を行う必要があり、このための確認作業及び段取り作業に長時間を要しており、本来の溶接作業の生産性が低下するという問題も発生している。
また、上記と同様の問題が、鉄骨コラムの他のワーク、例えば、１対のダイヤフラム３，３の間に、この両ダイヤフラム３，３の間隔よりも小さい間隔でフランジ２の前記部材２ａ，２ｂが溶接されている場合の、内ダイヤフラムタイプと外ダイヤフラムタイプとの種別の切り換え時にも発生している。
【０００５】
本発明は、上記の問題点に着目してなされたものであり、同一鉄骨コラム内に混在する２種のタイプ、例えばコラムタイプとボックスタイプ、あるいは内ダイヤフラムタイプと外ダイヤフラムタイプのワーク種別の判定をワイヤタッチセンサにより自動的に確実に行える鉄骨ワーク種別判定方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、鉄骨コラムのワークが、多角柱状の柱１の外周面に環状に設けられたダイヤフラム３を介して開先６によりフランジ２が溶接されたコラムタイプか、又は、このダイヤフラム３を介さずに前記柱１の側面に開先６によりフランジ２が溶接されたボックスタイプかを判定する鉄骨ワーク種別判定方法において、
溶接ワイヤ１６がワークの母材に接触したことを検出するワイヤタッチセンサ１５により前記フランジ２の前記柱１の長手方向に垂直な端面２ｃを検出し、このフランジ端面２ｃの位置データを記憶し、
つぎに、前記ダイヤフラム３の前記柱１の長手方向に垂直な端面３ａの位置、あるいは、前記開先６のギャップの位置を前記ワイヤタッチセンサ１５により検出して、このダイヤフラム端面３ａの位置データ又はギャップの位置データを取り込み、
この後、前記記憶したフランジ端面２ｃの位置データと、前記取り込んだダイヤフラム端面３ａの位置データ又はギャップの位置データとを比較し、この比較結果に基づいてワークにダイヤフラム３が有ると判断したときはワークをコラムタイプと判定し、またダイヤフラム３が無いと判断したときはワークをボックスタイプと判定し、
この判定したワークの種別に対応する溶接プログラムを実行する方法としている。
【０００７】
請求項１に記載の発明によると、ワイヤタッチセンサによって検出された、フランジ端面の位置と、柱の外周面に設けられたダイヤフラム又は上記フランジの開先ギャップの位置とを比較し、この比較結果に基づいてダイヤフラムの有無が判断され、これによりワークがコラムタイプかボックスタイプかが判定される。したがって、同一の鉄骨コラム内にコラムタイプとボックスタイプとが混在しているワークでも、本鉄骨ワーク種別判定方法によると自動的に、かつ確実に両タイプが判定できるので、この判定結果に基づいて各種別に対応する溶接プログラムを起動することが可能となる。この結果、従来のような作業者によるワーク種別の選択ミスが無くなり、溶接品質の向上及び未溶接箇所発生の防止が図れる。さらに、ワーク種別を切り換えた後の溶接プログラムの確認作業が不要となり、生産性が向上する。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の鉄骨ワーク種別判定方法において、前記ワイヤタッチセンサ１５による前記柱１の長手方向に垂直な前記フランジ端面２ｃの位置、及び、前記柱１の長手方向に垂直な前記ダイヤフラム端面３ａ又は前記ギャップの位置の検出による鉄骨ワーク種別判定は、
1)予め設定されたサーチ開始位置から前記フランジ端面２ｃに向けて溶接トーチ７を移動させてサーチ動作を行い、溶接ワイヤ１６が前記フランジ端面２ｃに接触したときのこの溶接ワイヤ１６の位置をフランジ端面位置として記憶し、
2)この後、溶接トーチ７を前記サーチ動作と反対方向に所定距離移動させ、
3)次に、前記柱１の側面に向けて溶接トーチ７を移動させてサーチ動作を行い、溶接ワイヤ１６がこの柱１の側面に接触したとき溶接トーチ７を停止させ、
4)この後、溶接トーチ７をこの柱１の側面のサーチ動作と反対方向に、前記フランジ２の開先６のギャップより短い距離移動させ、
5)次に、前記ダイヤフラム端面３ａ又は前記開先６に向けて溶接トーチ７を移動させてサーチ動作を行い、前記記憶したフランジ端面位置の近傍でワイヤタッチセンサ１５が接触を検出するか否かを判断し、
6)接触を検出したとき、この接触した面をダイヤフラム端面３ａと認識して、このワークをコラムタイプと判断し、接触を検出しなかったときはこの位置が前記開先６の位置と認識して、このワークをボックスタイプと判断する手順で行う方法としている。
【０００９】
請求項２に記載の発明によると、ワイヤタッチセンサによるサーチでフランジ端面を検出してこのフランジ端面の位置を記憶し、次に、このフランジが溶接されている柱側面の位置をサーチしてこの位置からこのサーチと反対方向に所定距離、すなわちフランジの開先のギャップより短い距離だけ溶接トーチを移動させる。この後、溶接トーチをダイヤフラム端面又は前記開先に向けて移動させてサーチし、前記記憶したフランジ端面の位置の近傍でワイヤタッチセンサが接触を検出したときにはダイヤフラム端面が有りと判断し、これによりワークがダイヤフラムを有するコラムタイプと判断される。また、反対に、前記記憶したフランジ端面の位置の近傍でワイヤタッチセンサが接触を検出しなかったときは、ワークがダイヤフラムの無いボックスタイプと判断される。したがって、同一の鉄骨コラム内にコラムタイプとボックスタイプとが混在しているワークでも、本鉄骨ワーク種別判定方法によると自動的に、かつ確実に両タイプが判定できるので、この判定結果に基づいて各種別に対応する溶接プログラムを起動することが可能となる。この結果、従来のような作業者によるワーク種別の選択ミスが無くなり、溶接品質の向上及び未溶接箇所発生の防止が図れる。さらに、ワーク種別を切り換えた後の溶接プログラムの確認作業が不要となり、生産性が向上する。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、鉄骨コラムの多角柱状の柱１の外周面に環状に設けられた第１のダイヤフラム３の前記鉄骨コラムの長手方向のＺ方向に垂直な端面３ａと、前記柱１の外周面に環状に設けられた第２のダイヤフラム８を介して又は直接前記柱１に溶接されたフランジ２のＺ方向に垂直な端面２ｃとの間にＺ軸方向の段差を有するワークが、直接前記柱１に溶接されたフランジ２を有する内ダイヤフラムタイプか、前記第２のダイヤフラム８を介して前記柱１に溶接されたフランジ２を有する外ダイヤフラムタイプかを判定する鉄骨ワーク種別判定方法において、
溶接ワイヤ１６がワークの母材に接触したことを検出するワイヤタッチセンサ１５により前記第１のダイヤフラム３のＺ方向に垂直な端面３ａをサーチし、この端面３ａのＺ方向位置を記憶し、
つぎに、このダイヤフラム３の前記段差が有る側のＺ方向に平行な端面３ｂからこの端面３ｂに垂直なＸ方向に所定距離離れた位置より、前記フランジ２に向けてワイヤタッチセンサ１５によってサーチして、前記フランジ２のＺ方向に垂直な端面２ｃ、あるいは、このフランジ２を前記第２のダイヤフラム８又は前記柱１に溶接するための開先６のギャップを検出し、前記フランジ２のＺ方向に垂直な端面２ｃ又は開先６のギャップのＺ方向位置を取り込み、
この後、前記記憶した第１のダイヤフラム３の端面３ａのＺ方向位置と、前記取り込んだフランジ２の端面２ｃ又は開先６のギャップのＺ方向位置とを比較し、この比較結果に基づいて、前記最後にサーチした位置が前記フランジ２のＺ方向に垂直な端面２ｃのＺ方向位置の近傍と判断したときはワークを内ダイヤフラムタイプと判定し、また開先６のギャップのＺ方向位置の近傍と判断したときはワークを外ダイヤフラムタイプと判定し、
この判定したワークの種別に対応する溶接プログラムを実行する方法としている。
【００１１】
請求項３に記載の発明によると、ワイヤタッチセンサによって検出された、ダイヤフラム端面の位置と、このダイヤフラム端面に対して段差がある、すなわち端面に垂直な方向に所定距離離間して設けられているフランジの端面又は開先ギャップの位置とを比較し、この比較結果に基づいて前記ダイヤフラムの外周部の耳代長よりも内側に（つまり、柱側に）このフランジの開先が有るか否かが判断される。そして、この判断結果によりワークが内ダイヤフラムタイプか外ダイヤフラムタイプかが判定される。したがって、同一の鉄骨コラム内に内ダイヤフラムタイプと外ダイヤフラムタイプとが混在しているワークでも、本鉄骨ワーク種別判定方法によると自動的に、かつ確実に両タイプが判定できるので、この判定結果に基づいて各種別に対応する溶接プログラムを起動することが可能となる。この結果、従来のような作業者によるワーク種別の選択ミスが無くなり、溶接品質の向上及び未溶接箇所発生の防止が図れる。さらに、ワーク種別を切り換えた後の溶接プログラムの確認作業が不要となり、生産性が向上する。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項３記載の鉄骨ワーク種別判定方法において、
前記ワイヤタッチセンサ１５を用いた前記第１のダイヤフラム３のＺ方向に垂直な端面３ａのＺ方向位置、及び、前記フランジ２のＺ方向に垂直な端面２ｃ又は開先６のギャップのＺ方向位置の検出によるワーク種別判定は、
1)予め設定された位置から前記第１のダイヤフラム３の端面３ａに向けてワイヤタッチセンサ１５の溶接トーチ７を移動させてサーチ動作を行い、溶接ワイヤ１６がこのダイヤフラム３の端面３ａに接触したときのこの溶接ワイヤ１６のＺ方向位置を取り込んで前記ダイヤフラム端面位置として記憶し、
2)つぎに、溶接トーチ７を前記第１のダイヤフラム３の端面３ａから前記サーチ動作と反対方向に所定距離移動させた後、第１のダイヤフラム３の前記段差が有る側のＺ方向に平行な端面３ｂからＸ方向に所定距離離れた位置に移動させ、
3)つぎに、溶接トーチ７を第１のダイヤフラム３の前記Ｚ方向に平行な端面３ｂに向けて移動させ、溶接ワイヤ１６がこの端面３ｂに接触したときに溶接トーチ７を停止させ、
4)この後、溶接トーチ７をこの停止位置からＸ方向に所定距離離れた位置に移動させ、
5)つぎに、溶接トーチ７を前記フランジ２のＺ方向に垂直な端面２ｃに向けてＺ方向に移動させてサーチ動作を行い、前記記憶したダイヤフラム端面位置から前記段差に対応する所定距離だけ離れたＺ方向位置の近傍でワイヤタッチセンサ１５が接触を検出するか否かを判断し、
6)接触を検出したとき、この接触した面をフランジ２のＺ方向に垂直な端面２ｃと認識して、このワークを内ダイヤフラムタイプと判断し、接触を検出しなかったときはこの位置が前記開先６のギャップの位置と認識して、このワークを外ダイヤフラムタイプと判断する手順で行う方法としている。
【００１３】
請求項４に記載の発明によると、ワイヤタッチセンサによるサーチでダイヤフラム端面を検出してこのダイヤフラム端面の位置を記憶し、次に、このダイヤフラムのフランジとの段差が有る側の外周部のＺ方向（鉄骨コラムの長手方向、すなわち、ダイヤフラム端面に垂直な方向）に平行な端面の位置をサーチしてこの位置からこのサーチと反対方向に所定距離、すなわちフランジの開先のギャップより短い距離だけ溶接トーチを移動させる。この後、溶接トーチをフランジ端面又は前記開先に向けて移動させてサーチし、前記記憶したダイヤフラム端面のＺ方向位置と、予め設計的に求められている前記段差の距離データとから算出されるフランジ端面の推定Ｚ方向位置の近傍でワイヤタッチセンサが接触を検出したときには、この接触した面をフランジ端面と認識し、これによりワークが内ダイヤフラムタイプと判断される。また、反対に、前記フランジ端面の推定Ｚ方向位置の近傍でワイヤタッチセンサが接触を検出しなかったときは、ワークが外ダイヤフラムタイプと判断される。したがって、同一の鉄骨コラム内に内ダイヤフラムタイプと外ダイヤフラムタイプとが混在しているワークでも、本鉄骨ワーク種別判定方法によると自動的に、かつ確実に両タイプが判定できるので、この判定結果に基づいて各種別に対応する溶接プログラムを起動することが可能となる。この結果、従来のような作業者によるワーク種別の選択ミスが無くなり、溶接品質の向上及び未溶接箇所発生の防止が図れる。さらに、ワーク種別を切り換えた後の溶接プログラムの確認作業が不要となり、生産性が向上する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明に係わるワイヤタッチセンサによる鉄骨ワーク種別判定を行う制御システムのブロック構成図を示している。
溶接トーチ７には図示しないワイヤ送給装置から溶接ワイヤ１６が送給されるようになっており、溶接トーチ７の先端には所定の突出長の溶接ワイヤ１６が略直線状に突出している。また、溶接ワイヤ１６には、溶接トーチ７を介して、溶接時の溶接電圧、及び後述するワイヤタッチセンサ１５によるサーチ時の高電圧が印加されるようになっている。一方、ワークの母材Ｆには、これらの溶接電圧及びサーチ時の高電圧の回路グランドが接続されている。なお、溶接トーチ７は図示しない溶接ロボットのアームの先端部に傾動自在に取り付けられており、図示しない傾動サーボモータにより所定角度に傾動されるようになっている。また本発明は、溶接ロボットの溶接トーチ７を駆動する形式等を限定するものではなく、例えば多関節型、直交型等のいずれの型でも適用可能である。
【００１５】
ワイヤタッチセンサ１５は、サーチ動作のときに溶接ワイヤ１６がワークの母材Ｆに接触したことを検出するものである。すなわち、ワイヤタッチセンサ１５は、サーチ動作時に後述の制御器１０からのサーチ開始指令Ｍ1 に基づいてサーチを開始し、サーチ用の高電圧を溶接トーチ７に出力して溶接ワイヤ１６に印加すると共に、この溶接ワイヤ１６の電位が所定の基準電圧よりも低下したときに溶接ワイヤ１６が母材Ｆに接触したと判断し、接触信号Ｍ2 を制御器１０に出力する。
【００１６】
制御器１０は例えばマイクロコンピュータ等を主体にしたコンピュータ装置により構成されており、ワイヤタッチセンサ１５によるサーチ動作の制御、及び、溶接ロボットの動作制御等を行っている。サーチ動作時には、ワイヤタッチセンサ１５に前記サーチ開始指令Ｍ1 を出力し、図示しない溶接ロボットのアームを駆動する各軸サーボモータを制御して、溶接トーチ７を所定のサーチ方向に所定速度で移動させる。そして、ワイヤタッチセンサ１５から前記接触信号Ｍ2 が入力されるか否かを監視する。さらに、サーチ動作が完了した後に、このサーチ結果に基づいてワーク種別を判断し、この判断したワーク種別に対応する溶接プログラム、すなわち溶接条件データと動作プログラムとを起動して溶接を開始する。
【００１７】
図２及び図３は、それぞれコラムタイプ及びボックスタイプのワークにおける仕口溶接部の開先構造と、このワークに対するワイヤタッチセンサの溶接トーチのサーチ手順を示している。これらの図において、点線の矢印はサーチ動作を、また実線の矢印はサーチと逆方向の直線移動を示している。
図２において、コラムタイプには、外形が略四角形状のダイヤフラム３が柱１の外周面に環状に溶接されており、ダイヤフラム３の側面にはＨ鋼で形成されたフランジ２が仮付けされている。このフランジ２は、Ｈ鋼の対向する平行な２つの部材２ａ，２ｂ（図８参照）の内一方の端面２ｃが柱１の長手方向に対して垂直な前記ダイヤフラム３の端面３ａと平行になるように、かつ、例えば図示のようなレ型の開先６を介してダイヤフラム３に仮付けされている。ここで、ダイヤフラム３の端面３ａの耳代長Ｄは設計的に決められている所定長さとなっており、通常は前記開先６のギャップよりも長くなっている。
【００１８】
また、図３において、ボックスタイプには、柱１の側面に直接フランジ２が仮付けされており、このフランジ２はその端面２ｃが柱１の長手方向に対して垂直になるように、かつ、例えばレ型の開先６を介して仮付けされている。
【００１９】
このようなワークに対する、本発明に係わるワイヤタッチセンサによる鉄骨ワーク種別判定方法の手順を図２、図３及び図４に基づいて説明する。図４は、本実施形態に係わる鉄骨ワーク種別判定方法の手順を表すフローチャートを示す。ここでは、各ステップ番号をＳを付して表している。
Ｓ１で、予め設定されているサーチ開始位置に溶接トーチ７を移動させた後、このサーチ開始位置からフランジ２の方へ溶接トーチ７を移動させてサーチする（図２，３で矢印Ａ1 ）。次に、Ｓ２でサーチによりフランジ２の端面２ｃを検出したら、この端面２ｃの位置で溶接トーチ７を停止させる。そして、Ｓ３で、この停止位置でのワイヤタッチ位置のサーチ方向（ここではＹ方向）座標を取り込み、この位置座標をフランジ２の端面２ｃのＹ座標Ｙf として記憶する。この後、Ｓ４で、溶接トーチ７を前記停止位置から前記サーチ方向と逆方向（図２，３で矢印Ａ2 ）に所定距離移動させた後、柱１の側面に向かって（図２，３で矢印Ａ3 ）に移動させてサーチ動作を行う。そして、Ｓ５でこのサーチにより柱１の側面を検出したら、この側面の位置で溶接トーチ７を停止させる。つぎに、Ｓ６でこの停止位置からこのサーチと反対方向に（図２，３で矢印Ａ4 ）所定距離だけ移動させる。なお、このとき移動させる所定距離は、もしダイヤフラム３が無い場合に確実に前記フランジ２の開先６のギャップが検出可能な短い距離であり、例えば、このギャップの略１／２より小さい距離とすることができる。この後、Ｓ７で前記フランジ２の方向へ（すなわち、Ｙ方向）へ溶接トーチ７を移動させてサーチする（図２，３で矢印Ａ5 ）。
【００２０】
そしてＳ８で、前記記憶したフランジ２の端面２ｃのＹ座標Ｙf の近傍で、ワイヤタッチセンサが接触を検出したかをチェックし、接触を検出したときは、Ｓ９でコラムタイプのワークと判定して、コラムタイプに対応した溶接条件及び動作プラグラムを選択して実行する。また、接触を検出しなかったときは、Ｓ１０でボックスタイプのワークと判定して、ボックスタイプに対応した溶接条件及び動作プラグラムを選択して実行する。
【００２１】
なお、Ｓ９又はＳ１０において、判定結果のワーク種別に対応する溶接プログラム（すなわち、溶接条件及び動作プラグラム）を選択して実行する方法は、例えば、動作プログラム内で対応する所定の処理ルーティンへジャンプする方法としてもよいし、あるいは、制御器１０から上位のシステム管理コンピュータ装置（図示せず）等へ前記判定結果を通信等で送信し、これに対応する溶接プログラムを新たにこのシステム管理コンピュータ装置から制御器１０が受信し、この受信した溶接プログラムに基づいて実行するようにしてもよい。
【００２２】
これによって、確実にコラムタイプとボックスタイプのワーク種別を判定でき、この判定結果に基づいて、各ワーク種別に対応する仕口溶接の溶接条件及び動作プラグラム等が自動的に選択され、実行される。したがって、人手によるワーク種別切り換え時の操作ミスが無くなり、鉄骨コラムの仕口溶接部の溶接品質の向上及び溶接ミス等の不具合低減を図ることが可能となる。
【００２３】
次に、図５〜図７に基づいて、第２の実施形態を説明する。
図５及び図６は、それぞれ内ダイヤフラムタイプ及び外ダイヤフラムタイプのワークにおける仕口溶接部の開先構造と、このワークに対するワイヤタッチセンサの溶接トーチのサーチ手順を示している。これらの図において、点線の矢印はサーチ動作を、また実線の矢印はサーチと逆方向の直線移動を示している。
同図において、内ダイヤフラムタイプと外ダイヤフラムタイプのワークは共に、四角柱状の柱１の外周面に環状に１対のダイヤフラム３，３が柱１の長手方向に所定の内寸法Ｌ2 だけ離間して溶接されている。
【００２４】
内ダイヤフラムタイプの場合には、フランジ２の互いに対向し、かつ、平行な部材２ａ，２ｂの端部が直接前記柱１の側面に開先６を介して溶接される。このとき、平行な部材２ａ，２ｂ間の長手方向の外寸法Ｌ3 は、前記１対のダイヤフラム３，３間の内寸法Ｌ2 より小さくなっており、前記開先６の柱１からの距離Ｋはダイヤフラム３の外周部の耳代長Ｄより小さくなっている。よって、内ダイヤフラムタイプでは、開先６はダイヤフラム３の外周の前記柱１の長手方向に平行な端面３ｂよりも内側に位置している。
【００２５】
外ダイヤフラムタイプの場合には、前記１対のダイヤフラム３，３の中間に、この１対のダイヤフラム３，３間の内寸法Ｌ2 より小さい外寸法Ｌ3 だけ離間している他の１対のダイヤフラム８，８が設けられている。このダイヤフラム８の外周部の耳代長Ｄは、前記ダイヤフラム３の耳代長Ｄと等しくなっている。ダイヤフラム８，８の外周の前記長手方向に平行な端面８ｂには、フランジ２の互いに対向し、かつ、平行な部材２ａ，２ｂの端部が開先６を介して溶接される。したがって、外ダイヤフラムタイプでは、開先６はダイヤフラム３の外周の前記柱１の長手方向に平行な端面３ｂよりも開先６のギャップの略１／２程度の距離だけ外側に位置している。
【００２６】
このような２つの異なる種別のワークに対する、本発明に係わるワイヤタッチセンサによる鉄骨ワーク種別判定方法の手順を図７のフローチャートに基づいて説明する。ここでも、各ステップ番号はＳを付して表す。
まず、Ｓ２１で、予め設定されているサーチ開始位置に溶接トーチ７を移動させた後、このサーチ開始位置からダイヤフラム３の端面３ａに向けて溶接トーチ７を移動させてサーチ動作を行う（図５，６で矢印Ｂ1 ）。次に、Ｓ２２でワイヤタッチセンサによりダイヤフラム３の端面３ａを検出したら、この検出した位置で溶接トーチ７を停止させる。そして、Ｓ２３で、この停止位置でのワイヤタッチ位置のサーチ方向（ここでは、Ｚ方向つまり柱１の長手方向）座標を取り込み、この位置座標をダイヤフラム３の端面３ａのＺ座標Ｚd として記憶する。この後、Ｓ２４でダイヤフラム３の前記端面３ｂより所定距離離れた位置へ溶接トーチ７を移動させ（図５，６で矢印Ｂ2 ）、ここからこの端面３ｂに向けて溶接トーチ７を移動させてサーチ動作を開始する（図５，６で矢印Ｂ3 ）。そして、Ｓ２５でワイヤタッチセンサにより前記端面３ｂを検出したとき溶接トーチ７を停止させ、Ｓ２６でこの停止位置でのサーチ方向（ここでは、Ｚ方向に垂直な方向のＸ方向）の座標を取り込み、この位置座標を端面３ｂのＸ座標Ｘd として記憶する。つぎに、Ｓ２７で溶接トーチ７をＸ方向に所定の距離ΔＸ1 だけ前記サーチ動作と反対方向に（図５，６で矢印Ｂ4 ）後退させた後、Ｓ２８で溶接トーチ７をフランジ２に向けてＺ方向に移動させてサーチ動作を行う（図５，６で矢印Ｂ5 ）。ここで、前記所定の距離ΔＸ1 は、フランジ２の開先６のギャップより短い距離とすることにより、Ｓ２８のサーチによって、ワークが外ダイヤフラムタイプの場合に開先６が確実にサーチされる。
【００２７】
そして、Ｓ２９で、前記記憶した端面３ａのＺ座標Ｚd と、予め設計的に求められている端面３ａからフランジ２の端面２ｃまでのＺ方向距離とに基づいて、予想される端面２ｃのＺ座標Ｚf を算出し、この算出したＺ座標Ｚf の近傍でワイヤタッチセンサが接触を検出したか否かをチェックする。接触を検出したときは、Ｓ３１で、この検出位置で溶接トーチ７を停止させると共に、このとき接触した面を前記端面２ｃと認識してこのワークを内ダイヤフラムタイプと判断し、内ダイヤフラムタイプに対応した溶接プログラムを選択して実行する。また、接触を検出しなかったときは、Ｓ３０で、この近傍の位置を開先６のギャップと認識してこのワークを外ダイヤフラムタイプと判断し、外ダイヤフラムタイプに対応した溶接プログラムを選択して実行する。
【００２８】
以上説明したように、同一鉄骨コラム内に２種の異なるタイプのワークが順不同で混在しても、ワイヤタッチセンサ１５により所定の手順で特定の基準となる端面をサーチしてこの基準となる端面の位置を記憶し、さらに上記異なるタイプのワーク種別を判別するための特徴となる端面の位置や開先の位置をサーチし、このサーチした端面の位置や開先の位置と、前記基準の端面の位置とを比較することによって、この特徴となる部位が端面か又は開先かを確実に判定することができる。例えば、コラムタイプとボックスタイプの種別判定の場合は、基準となるフランジ２の端面２ｃの位置Ｙf を記憶し、柱側面から所定距離離れた位置で、かつ、前記位置Ｙf の近傍にダイヤフラム３の端面３ａが有るか否かに基づいて、ダイヤフラム３が有るか否かが判定される。また、外ダイヤフラムタイプと内ダイヤフラムタイプの種別判定の場合は、基準となるダイヤフラム３の端面３ａの位置Ｚd を記憶し、つぎにこのダイヤフラム３の柱１の長手方向に平行な端面３ｂから所定距離離れた位置で、かつ、前記位置Ｚd から求められるフランジ２の端面２ｃの予測される位置Ｚf の近傍にフランジ２の端面２ｃが有るか否かが判定される。
【００２９】
これによって、コラムタイプとボックスタイプの種別判定、あるいは、外ダイヤフラムタイプと内ダイヤフラムタイプの種別判定を自動的に確実に行うことができ、この判定結果に基づいて、判定されたワーク種別に対応する溶接プログラムを選択して実行することができる。したがって、従来のように作業者がワーク種別に対応して溶接プログラムを選択して切り換える等の操作が不要となるので、誤操作が無くなり、よって、溶接品質の向上、及び、ワーク種別切り換え時の段取作業や確認作業の時間短縮による生産性の向上を図ることができる。
【００３０】
なお、本発明に係わるワーク種別判定方法のシーケンスを、通常ワイヤタッチセンサ１５による各溶接線の溶接開始位置のサーチを行う直前に実行することにより、サーチプログラムの簡略化及びサーチ時間の短縮化を図ることが可能となる。すなわち、本発明によりワーク種別判定が完了したときの溶接トーチ７の位置は、例えばボックスタイプ又は外ダイヤフラムタイプの場合には、溶接対象とする仕口溶接部の開先６の位置であり、あるいはコラムタイプ又は内ダイヤフラムタイプの場合には、この開先の近傍位置となっている。したがって、本ワーク種別判定のシーケンス完了後に、ワークに対応する溶接プログラムの中で、対応する溶接開始位置サーチプログラムを実行する際に、溶接トーチ７の移動距離を短く、かつ、サーチシーケンスを簡単にすることができる。この結果、サーチプログラムの簡略化及びサーチ時間の短縮化を図ることが可能となる。
【００３１】
また、これまで説明した鉄骨コラムの外周形状は四角柱としているが、本発明はこれに限定するものではなく、他の多角柱状であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる制御システムのブロック構成図を示す。
【図２】第１実施形態に係わるコラムタイプの開先構造及びサーチ手順を示す。
【図３】第１実施形態に係わるボックスタイプの開先構造及びサーチ手順を示す。
【図４】第１実施形態に係わる鉄骨ワーク種別判定方法を表すフローチャート例を示す。
【図５】第２実施形態に係わる内ダイヤフラムタイプの開先構造及びサーチ手順を示す。
【図６】第２実施形態に係わる外ダイヤフラムタイプの開先構造及びサーチ手順を示す。
【図７】第２実施形態に係わる鉄骨ワーク種別判定方法を表すフローチャート例を示す。
【図８】従来技術の課題及び本発明に係わるワーク種別の説明図を示す。
【符号の説明】
１ 柱
２ フランジ
２ｃ、３ａ、３ｂ 端面
３、８ ダイヤフラム
６ 開先
７ 溶接トーチ
１０ 制御器
１５ ワイヤタッチセンサ
１６ 溶接ワイヤ
Claims (4)
- 鉄骨コラムのワークが、多角柱状の柱(1) の外周面に環状に設けられたダイヤフラム(3) を介して開先(6) によりフランジ(2) が溶接されたコラムタイプか、又は、このダイヤフラム(3)
を介さずに前記柱(1) の側面に開先(6) によりフランジ(2) が溶接されたボックスタイプかを判定する鉄骨ワーク種別判定方法において、
溶接ワイヤ(16)がワークの母材に接触したことを検出するワイヤタッチセンサ(15)により前記フランジ(2) の前記柱 (1) の長手方向に垂直な端面(2c)を検出し、このフランジ端面(2c)の位置データを記憶し、
つぎに、前記ダイヤフラム(3) の前記柱 (1) の長手方向に垂直な端面(3a)の位置、あるいは、前記開先(6) のギャップの位置を前記ワイヤタッチセンサ(15)により検出して、このダイヤフラム端面(3a)の位置データ又はギャップの位置データを取り込み、
この後、前記記憶したフランジ端面(2c)の位置データと、前記取り込んだダイヤフラム端面(3a)の位置データ又はギャップの位置データとを比較し、この比較結果に基づいてワークにダイヤフラム(3) が有ると判断したときはワークをコラムタイプと判定し、またダイヤフラム(3) が無いと判断したときはワークをボックスタイプと判定し、
この判定したワークの種別に対応する溶接プログラムを実行する
ことを特徴とする鉄骨ワーク種別判定方法。 - 請求項１記載の鉄骨ワーク種別判定方法において、
前記ワイヤタッチセンサ(15)による前記柱 (1) の長手方向に垂直な前記フランジ端面(2c)の位置、及び、前記柱 (1) の長手方向に垂直な前記ダイヤフラム端面(3a)又は前記ギャップの位置の検出による鉄骨ワーク種別判定は、
1)予め設定されたサーチ開始位置から前記フランジ端面(2c)に向けて溶接トーチ(7) を移動させてサーチ動作を行い、溶接ワイヤ(16)が前記フランジ端面(2c)に接触したときのこの溶接ワイヤ(16)の位置をフランジ端面位置として記憶し、
2)この後、溶接トーチ(7) を前記サーチ動作と反対方向に所定距離移動させ、
3)次に、前記柱(1) の側面に向けて溶接トーチ(7) を移動させてサーチ動作を行い、溶接ワイヤ(16)がこの柱(1) の側面に接触したとき溶接トーチ(7)
を停止させ、
4)この後、溶接トーチ(7) をこの柱(1) の側面のサーチ動作と反対方向に、前記フランジ(2) の開先(6) のギャップより短い距離移動させ、
5)次に、前記ダイヤフラム端面(3a)又は前記開先(6) に向けて溶接トーチ(7) を移動させてサーチ動作を行い、前記記憶したフランジ端面位置の近傍でワイヤタッチセンサ(15)が接触を検出するか否かを判断し、
6)接触を検出したとき、この接触した面をダイヤフラム端面(3a)と認識して、このワークをコラムタイプと判断し、接触を検出しなかったときはこの位置が前記開先(6)
の位置と認識して、このワークをボックスタイプと判断する手順で行う
ことを特徴とする鉄骨ワーク種別判定方法。 - 鉄骨コラムの多角柱状の柱(1) の外周面に環状に設けられた第１のダイヤフラム(3)
の前記鉄骨コラムの長手方向のＺ方向に垂直な端面(3a)と、前記柱 (1) の外周面に環状に設けられた第２のダイヤフラム(8) を介して又は直接前記柱(1)
に溶接されたフランジ(2) のＺ方向に垂直な端面(2c)との間にＺ軸方向の段差を有するワークが、直接前記柱 (1) に溶接されたフランジ (2) を有する内ダイヤフラムタイプか、前記第２のダイヤフラム (8)
を介して前記柱 (1) に溶接されたフランジ (2) を有する外ダイヤフラムタイプかを判定する鉄骨ワーク種別判定方法において、
溶接ワイヤ(16)がワークの母材に接触したことを検出するワイヤタッチセンサ(15)により前記第１のダイヤフラム(3) のＺ方向に垂直な端面(3a)をサーチし、この端面(3a)のＺ方向位置を記憶し、
つぎに、このダイヤフラム(3) の前記段差が有る側のＺ方向に平行な端面(3b)からこの端面(3b)に垂直なＸ方向に所定距離離れた位置より、前記フランジ(2)に向けてワイヤタッチセンサ(15)によってサーチして、前記フランジ(2)
のＺ方向に垂直な端面(2c)、あるいは、このフランジ(2) を前記第２のダイヤフラム(8) 又は前記柱(1) に溶接するための開先(6)
のギャップを検出し、前記フランジ(2) のＺ方向に垂直な端面(2c)又は開先(6) のギャップのＺ方向位置を取り込み、
この後、前記記憶した第１のダイヤフラム(3) の端面(3a)のＺ方向位置と、前記取り込んだフランジ(2) の端面(2c)又は開先(6) のギャップのＺ方向位置とを比較し、この比較結果に基づいて、前記最後にサーチした位置が前記フランジ(2)
のＺ方向に垂直な端面(2c)のＺ方向位置の近傍と判断したときはワークを内ダイヤフラムタイプと判定し、また開先(6) のギャップのＺ方向位置の近傍と判断したときはワークを外ダイヤフラムタイプと判定し、
この判定したワークの種別に対応する溶接プログラムを実行する
ことを特徴とする鉄骨ワーク種別判定方法。 - 請求項３記載の鉄骨ワーク種別判定方法において、
前記ワイヤタッチセンサ(15)を用いた前記第１のダイヤフラム(3) のＺ方向に垂直な端面(3a)のＺ方向位置、及び、前記フランジ(2)
のＺ方向に垂直な端面(2c)又は開先(6) のギャップのＺ方向位置の検出によるワーク種別判定は、
1)予め設定された位置から前記第１のダイヤフラム(3) の端面(3a)に向けてワイヤタッチセンサ(15)の溶接トーチ(7)
を移動させてサーチ動作を行い、溶接ワイヤ(16)がこのダイヤフラム(3) の端面(3a)に接触したときのこの溶接ワイヤ(16)のＺ方向位置を取り込んで前記ダイヤフラム端面位置として記憶し、
2)つぎに、溶接トーチ(7) を前記第１のダイヤフラム(3) の端面(3a)から前記サーチ動作と反対方向に所定距離移動させた後、第１のダイヤフラム(3)
の前記段差が有る側のＺ方向に平行な端面(3b)からＸ方向に所定距離離れた位置に移動させ、
3)つぎに、溶接トーチ(7) を第１のダイヤフラム(3) の前記Ｚ方向に平行な端面(3b)に向けて移動させ、溶接ワイヤ(16)がこの端面(3b)に接触したときに溶接トーチ(7)
を停止させ、
4)この後、溶接トーチ(7) をこの停止位置からＸ方向に所定距離離れた位置に移動させ、
5)つぎに、溶接トーチ(7) を前記フランジ(2) のＺ方向に垂直な端面(2c)に向けてＺ方向に移動させてサーチ動作を行い、前記記憶したダイヤフラム端面位置から前記段差に対応する所定距離だけ離れたＺ方向位置の近傍でワイヤタッチセンサ(15)が接触を検出するか否かを判断し、
6)接触を検出したとき、この接触した面をフランジ(2) のＺ方向に垂直な端面(2c)と認識して、このワークを内ダイヤフラムタイプと判断し、接触を検出しなかったときはこの位置が前記開先(6)
のギャップの位置と認識して、このワークを外ダイヤフラムタイプと判断する手順で行う
ことを特徴とする鉄骨ワーク種別判定方法。
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|---|---|---|---|
| JP27064997A JP3804887B2 (ja) | 1997-09-17 | 1997-09-17 | 鉄骨ワーク種別判定方法 |
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| JP27064997A JP3804887B2 (ja) | 1997-09-17 | 1997-09-17 | 鉄骨ワーク種別判定方法 |
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1997
- 1997-09-17 JP JP27064997A patent/JP3804887B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH1190630A (ja) | 1999-04-06 |
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