特許 6015400 溶接部材の溶接位置決め方法及び該溶接位置決め方法に用いる溶接部材調整装置並びに溶接部材の溶接位置決め装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6015400

(24)【登録日】2016年10月7日

(45)【発行日】2016年10月26日

(54)【発明の名称】溶接部材の溶接位置決め方法及び該溶接位置決め方法に用いる溶接部材調整装置並びに溶接部材の溶接位置決め装置

(51)【国際特許分類】

   B23K 37/04 20060101AFI20161013BHJP

   G01C 15/00 20060101ALI20161013BHJP

【ＦＩ】

   B23K37/04 J

   G01C15/00 103A

【請求項の数】5

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2012-267547(P2012-267547)

(22)【出願日】2012年12月6日

(65)【公開番号】特開2014-113600(P2014-113600A)

(43)【公開日】2014年6月26日

【審査請求日】2015年10月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000099

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ

(74)【代理人】

【識別番号】100087527

【弁理士】

【氏名又は名称】坂本 光雄

(72)【発明者】

【氏名】上田 渉

(72)【発明者】

【氏名】出頭 延之

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 順一郎

【審査官】 竹下 和志

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−６４６２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平５−７８３９０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００２−３３６９９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−３４７７９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６０−１７０５７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１３１７０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３４７４９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−５０７４１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｋ ３７／０４

Ｇ０１Ｃ １５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

母材に溶接する溶接部材上に、３次元位置計測器のレーザー光を照射するターゲットを配置する工程と、該ターゲットの配置位置のデータと、上記母材における基準位置の測定データ、及び、設計データに基づいて、仮溶接するときに上記ターゲットが配置される３次元座標を求める工程と、該求めた３次元座標を通るように上記３次元位置計測器のレーザー光を照射する工程と、上記求めた３次元座標と、上記ターゲットに上記３次元位置計測器のレーザー光が照射されることにより計測される３次元座標とが一致するまで、上記溶接部材を移動させる工程と、を有することを特徴とする溶接部材の溶接位置決め方法。

【請求項2】

溶接部材を移動させる工程の後に、他のターゲットの配置位置のデータと母材の基準位置の測定データ及び設計データに基づいて求めた仮溶接するときに上記他のターゲットが配置される他の３次元座標と、上記他のターゲットに３次元位置計測器のレーザー光が照射されることにより計測される他の３次元座標とが一致するまで、上記溶接部材の姿勢を調整する工程を行うようにする請求項１記載の溶接部材の溶接位置決め方法。

【請求項3】

母材に固定するための取付部材と、該取付部材上で溶接部材と母材表面との間の距離を調整可能に該溶接部材を支持する支持フレーム部材と、上記溶接部材上に配置したターゲットの配置位置のデータと母材の基準位置の測定データと設計データとに基づいて求めた仮溶接するときに上記ターゲットが配置される３次元座標と上記ターゲットに３次元位置計測器のレーザー光が照射されることにより計測される３次元座標との一致を検出する検出装置と、を備えた構成を有することを特徴とする溶接部材の溶接位置決め方法に用いる溶接部材調整装置。

【請求項4】

設置した母材の基準位置を測定する３次元位置計測器と、該母材の基準位置の測定データと溶接部材上に配置したターゲットの配置位置のデータと設計データとに基づいて仮溶接するときに上記ターゲットが配置される３次元座標を求める演算装置と、該求めた３次元座標を通るように上記３次元位置計測器にレーザー光を照射させる制御器と、上記求めた３次元座標と上記溶接部材上に配置したターゲットに上記３次元位置計測器のレーザー光が照射されることにより計測される３次元座標との一致を検出する検出装置と、を備えた構成を有することを特徴とする溶接部材の溶接位置決め装置。

【請求項5】

検出装置に、溶接部材上に配置した複数のターゲットの配置位置のデータと母材の基準位置の測定データと設計データとに基づいて求めた仮溶接するときに上記各ターゲットが配置される複数の３次元座標と、上記ターゲットに３次元位置計測器のレーザー光が照射されることにより計測される複数の３次元座標との一致を検出する機能を備えるようにした請求項４記載の溶接部材の溶接位置決め装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、母材に対する溶接部材の溶接位置の位置決めを行うのに用いる溶接部材の溶接位置決め方法及び該溶接位置決め方法に用いる溶接部材調整装置並びに溶接部材の溶接位置決め装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

母材に対して溶接部材の溶接を行う場合、一般的には、母材に対して溶接部材の溶接位置の基準となるケガキ線を引くと共に、該母材のケガキ線に合わせるためのケガキ線を溶接部材に引き、その後、上記母材に引いたケガキ線に、上記溶接部材に引いたケガキ線の位置を合わせて、母材に対する溶接部材の溶接位置の位置決めを行うようにしている。

【0003】

ところが、母材及び溶接部材にケガキ線を引く場合には、母材、溶接部材に対して精度よくケガキ線が引かれていないと、母材に対する溶接部材の溶接位置の位置決め精度が悪くなるという問題がある。このため、現在では、母材及び溶接部材に対してケガキ線を引かずに、母材に対する溶接部材の溶接位置の位置決めを行う方法が提案されてきている。

【0004】

このような溶接部材の溶接位置の位置決め方法としては、テーブルに、該テーブル上をＸ，Ｙ軸方向に水平移動し水平面内で旋回する管継手固定治具を設けると共に、上記テーブルに立設させたサポートに、昇降及びＹ軸回りに旋回する第３キャリアを設け、該第３キャリアに設けた取付台上に、水平面内で旋回するチューブクランプ装置を設けて、管継手にチューブを仮付け溶接する際に、該チューブの下端部が垂直となるように該チューブの任意の位置Ｐを上記チューブクランプ装置にクランプし、該位置Ｐを原点（０，０）とする上記管継手中心位置の座標（ｘ，ｙ）、管継手の上面から上記任意の位置Ｐまでの高さｚ、チューブの位置Ｐ部分のＸ軸回りの傾き角θＸ及びＹ軸回りの傾き角θＹ、管継手の水平面内における回転角θＺを、それぞれ配管製作図面から算出し、その結果に基づいて、チューブ及び管継手の位置、姿勢を、それぞれ上記管継手固定治具、上記第３キャリア、上記チューブクランプ装置を用いて調整して、管継手に対するチューブの溶接位置の位置決めを行う方法が提案されてきている（たとえば、特許文献１参照）。

【0005】

なお、部材の位置決めを行う方法としては、複数の反射板を外周部に取り付けた部材としてのヘッダを、伸縮継手と該伸縮継手の両端部に設けた反射板とを備える位置決め用ロッドを介して固定梁に複数個所支持させた状態で、上記ヘッダの各反射板と上記各位置決め用ロッドの各反射板に、３次元位置計測器より光線を照射して、上記ヘッダの各反射板と上記各位置決め用ロッドの各反射板の現在位置を求め、次に、該現在位置での上記各位置決め用ロッド両端部の反射板同士の距離と、上記ヘッダの反射板を正規の位置に移動させたときの上記各位置決め用ロッド両端部の反射板同士の距離とを比較して、各位置決め用ロッドの伸縮継手を伸縮させる伸縮量を演算し、しかる後、該演算された伸縮量に基づいて上記各位置決め用ロッドの伸縮継手を伸縮させて、各位置決め用ロッドの長さを調節することにより、上記ヘッダを正規の位置に位置決めするようにする方法が提案されてきている（たとえば、特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平１１−５８０７４号公報

【特許文献2】特開２０００−０６４６２２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところが、上記特許文献１に記載されたものは、管継手固定治具、第３キャリア、チューブクランプ装置による、チューブ及び管継手の位置及び姿勢の調整を、人が目視で確認しながら人力でハンドルを操作して行うものであるため、管継手に対するチューブの溶接位置の位置決めにずれが生じることがある。このため、管継手に対するチューブの溶接位置の位置決めを高精度に行うことができない。又、テーブル上のサポートに支持させたチューブに対して、管継手を、管継手固定治具により、Ｘ，Ｙ軸方向に水平移動させたり、水平面内で旋回させたりするものであるため、管継手が大型なものである場合には、管継手固定治具も大きくする必要がある。このため、装置全体が大型化してしまうことが懸念される。

【0008】

なお、上記特許文献２に記載されたものは、事後的に各位置決め用ロッドの伸縮継手の長さを調整することにより、ヘッダを現在位置から移動させて、ヘッダの正規の位置への移動を推定するものであり、ヘッダの移動位置が正規の位置からずれてしまうことが懸念される。よって、ヘッダの位置決めを高精度に行うことができるものではない。又、３次元位置計測器によりヘッダの現在位置を計測するものであるため、ヘッダの正規の位置に３次元位置計測器の光線を照射するものではなく、３次元位置計測器の光線の照射位置にヘッダを移動させるものでもない。よって、本発明を示唆するものでもない。

【0009】

そこで、本発明は、母材に対する溶接部材の溶接位置の位置決めを高精度に行うことができる溶接部材の溶接位置決め方法及び該溶接位置決め方法に用いる溶接部材調整装置並びに溶接部材の溶接位置決め装置を提供しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明は、上記課題を解決するために、請求項１に対応して、母材に溶接する溶接部材上に、３次元位置計測器のレーザー光を照射するターゲットを配置する工程と、該ターゲットの配置位置のデータと、上記母材における基準位置の測定データ、及び、設計データに基づいて、仮溶接するときに上記ターゲットが配置される３次元座標を求める工程と、該求めた３次元座標を通るように上記３次元位置計測器のレーザー光を照射する工程と、上記求めた３次元座標と、上記ターゲットに上記３次元位置計測器のレーザー光が照射されることにより計測される３次元座標とが一致するまで、上記溶接部材を移動させる工程と、を有する構成とする。

【0011】

又、請求項２に対応して、上記構成における溶接部材を移動させる工程の後に、他のターゲットの配置位置のデータと母材の基準位置の測定データ及び設計データに基づいて求めた仮溶接するときに上記他のターゲットが配置される他の３次元座標と、上記他のターゲットに３次元位置計測器のレーザー光が照射されることにより計測される他の３次元座標とが一致するまで、上記溶接部材の姿勢を調整する工程を行うようにする構成とする。

【0012】

更に、請求項３に対応して、母材に固定するための取付部材と、該取付部材上で溶接部材と母材表面との間の距離を調整可能に該溶接部材を支持する支持フレーム部材と、上記溶接部材上に配置したターゲットの配置位置のデータと母材の基準位置の測定データと設計データとに基づいて求めた仮溶接するときに上記ターゲットが配置される３次元座標と上記ターゲットに３次元位置計測器のレーザー光が照射されることにより計測される３次元座標との一致を検出する検出装置と、を備えるようにした構成とする。

【0013】

更に又、請求項４に対応して、設置した母材の基準位置を測定する３次元位置計測器と、該母材の基準位置の測定データと溶接部材上に配置したターゲットの配置位置のデータと設計データとに基づいて仮溶接するときに上記ターゲットが配置される３次元座標を求める演算装置と、該求めた３次元座標を通るように上記３次元位置計測器にレーザー光を照射させる制御器と、上記求めた３次元座標と上記溶接部材上に配置したターゲットに上記３次元位置計測器のレーザー光が照射されることにより計測される３次元座標との一致を検出する検出装置とを備えるようにした構成とする。

【0014】

又、請求項５に対応して、上記請求項４における検出装置に、溶接部材上に配置した複数のターゲットの配置位置のデータと母材の基準位置の測定データと設計データとに基づいて求めた仮溶接するときに上記各ターゲットが配置される複数の３次元座標と、上記ターゲットに３次元位置計測器のレーザー光が照射されることにより計測される複数の３次元座標との一致を検出する機能を備えるようにした構成とする。

【発明の効果】

【0015】

本発明の溶接部材の溶接位置決め方法及び該溶接位置決め方法に用いる溶接部材調整装置並びに溶接部材の溶接位置決め装置によれば、以下の如き優れた効果を発揮する。
（１）母材に対する溶接部材の溶接位置の位置決めを高精度に行うことができ、製品の品質を向上させることができる。
（２）溶接部材と母材表面との間の距離を調整して、溶接部材を移動させることにより、上記溶接部材上に配置したターゲットの配置位置のデータと母材における基準位置の測定データと設計データとに基づいて求めた３次元座標と、上記ターゲットに３次元位置計測器のレーザー光が照射されることにより計測される３次元座標とを一致させることができ、母材に対する溶接部材の溶接位置の位置決めを高精度に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の溶接部材の溶接位置決め方法の実施の一形態を示すフローチャートである。

【図2】（ａ）は定盤上に設置した母材の基準面にリフレクターを配置して、リフレクターの３次元座標を測定し、母材の基準位置の測定データを算出する工程を示す概略斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ部の拡大図である。

【図3】本発明の溶接部材の溶接位置決め方法に用いる溶接部材調整装置を示すもので、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は概略正面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ方向矢視図、（ｄ）は（ａ）のＣ−Ｃ方向拡大矢視図である。

【図4】算出したリフレクター配置用３次元座標の１つに、レーザートラッカーからレーザー光を照射させた後、該レーザー光の照射位置を目標に溶接部材を移動させることにより、リフレクター配置用３次元座標の１つと、レーザートラッカーからリフレクターに照射させたレーザー光により計測される３次元座標とを一致させた状態を示す概略斜視図である。

【図5】溶接部材の姿勢を調整することにより、残りの２つのリフレクター配置用３次元座標のうちの１つと、レーザートラッカーからリフレクターに照射させたレーザー光により計測される３次元座標とを一致させた状態を示す概略斜視図である。

【図6】溶接部材を溶接部材調整装置に固定した状態を示す概略斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明を実施するための形態を図面を参照して説明する。

【0018】

図１及至図６は本発明の実施の一形態として、平板状としてある母材１に対して、六角柱部２ａと該六角柱部２ａの内接円より小径の外径とした円柱部２ｂとを備えてなる溶接部材２の溶接位置の位置決めを行う場合について示すもので、まず、溶接作業を行う工場内に母材１を所要の位置及び姿勢（角度）で設置する。次に、該母材１における基準面１ａの所要３箇所にターゲットとしてのリフレクター３ａ，３ｂ，３ｃを配置する。次いで、該各リフレクター３ａ，３ｂ，３ｃに、任意の位置に設置したレーザートラッカー４の如き３次元位置計測器のレーザー光４ａをそれぞれ照射して、各リフレクター３ａ，３ｂ，３ｃの３次元座標（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）、（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）、（Ｘ３，Ｙ３，Ｚ３）を測定し、母材１の基準位置の測定データとして、上記母材１における基準面１ａの所要３箇所の基準用３次元座標（Ｘ１´，Ｙ１´，Ｚ１´）、（Ｘ２´，Ｙ２´，Ｚ２´）、（Ｘ３´，Ｙ３´，Ｚ３´）と、母材１の基準面１ａの位置及び姿勢とを求める。又、これらの作業に並行して、母材１に溶接する溶接部材２を、該溶接部材２と母材１表面との間の距離及び溶接部材２の姿勢を調整する溶接部材調整装置５に取り付けると共に、該溶接部材調整装置５の所要３箇所にリフレクター６ａ，６ｂ，６ｃを取り付けておく。その後、上記母材１の基準位置の測定データと、母材１に溶接部材２を溶接してなる製品の図面データの如き設計データと、溶接部材２を取り付ける溶接部材調整装置５の図面データの如き設計データと、該溶接部材調整装置５に取り付けたリフレクター６ａ，６ｂ，６ｃの配置位置のデータとに基づいて、溶接部材２を母材１に仮溶接するときに上記溶接部材調整装置５に取り付けた３つのリフレクター６ａ，６ｂ，６ｃが配置されるリフレクター配置用３次元座標（Ｘ４，Ｙ４，Ｚ４）、（Ｘ５，Ｙ５，Ｚ５）、（Ｘ６，Ｙ６，Ｚ６）をそれぞれ求める。しかる後、該求めたリフレクター配置用３次元座標（Ｘ４，Ｙ４，Ｚ４）、（Ｘ５，Ｙ５，Ｚ５）、（Ｘ６，Ｙ６，Ｚ６）のうちの１つ（Ｘ４，Ｙ４，Ｚ４）を通るように、上記レーザートラッカー４からレーザー光４ａを照射させる。次に、上記レーザートラッカー４のレーザー光４ａの照射位置を目標に、上記溶接部材２及びリフレクター６ａ，６ｂ，６ｃを取り付けた溶接部材調整装置５の移動を開始し、上記求めたリフレクター配置用３次元座標（Ｘ４，Ｙ４，Ｚ４）、（Ｘ５，Ｙ５，Ｚ５）、（Ｘ６，Ｙ６，Ｚ６）のうちの１つ（Ｘ４，Ｙ４，Ｚ４）と、上記溶接部材調整装置５に取り付けたリフレクター６ａに上記レーザートラッカー４のレーザー光４ａが照射されることにより計測される３次元座標とが一致したら、溶接部材調整装置５の移動を停止して、該溶接部材調整装置５を母材１上に固定する。次いで、上記母材１に対する上記溶接部材２の姿勢を調整するために、上記溶接部材調整装置５を操作したり、溶接部材２を溶接部材調整装置５に対して回転させたりして、上記求めたリフレクター配置用３次元座標の残りの２つ（Ｘ５，Ｙ５，Ｚ５）、（Ｘ６，Ｙ６，Ｚ６）と、上記溶接部材調整装置５に取り付けた残りの２つのリフレクター６ｂ，６ｃに上記レーザートラッカー４のレーザー光４ａが照射されることにより計測される３次元座標とを一致させる。しかる後、姿勢を調整した溶接部材２を上記溶接部材調整装置５に固定して、母材１に対する溶接部材２の溶接位置の位置決めを終了するようにする。

【0019】

詳述すると、まず、溶接部材２を、図３（ａ）（ｂ）（ｃ）に二点鎖線で示す如く、六角柱部２ａと該六角柱部２ａの内接円より小径の外径とした円柱部２ｂとを備えてなる構成として、該溶接部材２を溶接する対象となる平板状の母材１を、溶接作業を行う工場内に搬入し、図２（ａ）に示す如く、該母材１を、工場内に設けた定盤７上の所要位置に、所要の姿勢で設置する。

【0020】

次に、上記母材１に上記溶接部材２を溶接してなる製品の図面データから母材１の基準面１ａ、たとえば、データム記号が付された面を求めて、図２（ａ）に示す如く、上記母材１における基準面１ａの所要３箇所、たとえば、上記母材１における基準面１ａの４頂点のうちの３頂点からＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向にそれぞれ所要寸法離れた位置に、レーザートラッカー４のレーザー光４ａ（可視光線）の照射対象とするリフレクター３ａ，３ｂ，３ｃをそれぞれ取り付けて配置すると共に、該各リフレクター３ａ，３ｂ，３ｃの配置位置をデータとして演算装置８に記憶させるようにする。上記各リフレクター３ａ，３ｂ，３ｃは、図２（ｂ）に拡大図を示す如く、たとえば、磁石９ａと該磁石９ａに取り付けた鋼板の如き板部材９ｂとを備えてなるリフレクター取付具９に取り付けるようにしてあり、該リフレクター取付具９の上記磁石９ａ部分を上記母材１の基準面１ａに吸着させることで、上記母材１の基準面１ａが鉛直面であったとしても、上記各リフレクター３ａ，３ｂ，３ｃを上記母材１上に配置できるようにしてある。

【0021】

次いで、レーザートラッカー４を工場内の任意の位置に設置して、該レーザートラッカー４から上記各リフレクター３ａ，３ｂ，３ｃにレーザー光４ａを照射し、上記レーザートラッカー４から上記各リフレクター３ａ，３ｂ，３ｃまでの距離と２つの角度（ＸＹ平面に対する角度とＹＺ平面に対する角度）とを測定して、レーザートラッカー４を原点（０，０，０）とした場合の各リフレクター３ａ，３ｂ，３ｃの３次元座標（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）、（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）、（Ｘ３，Ｙ３，Ｚ３）を求める。その後、該各リフレクター３ａ，３ｂ，３ｃの３次元座標（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）、（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）、（Ｘ３，Ｙ３，Ｚ３）と、上記演算装置８に記憶させた各リフレクター３ａ，３ｂ，３ｃの母材基準面１ａにおける配置位置のデータとを基に、該演算装置８により、母材１の基準位置の測定データとして、上記母材１における基準面１ａの上記所要３箇所の基準用３次元座標、たとえば、上記母材１における基準面１ａの４頂点のうちの３頂点の３次元座標（Ｘ１´，Ｙ１´，Ｚ１´）、（Ｘ２´，Ｙ２´，Ｚ２´）、（Ｘ３´，Ｙ３´，Ｚ３´）と、上記母材１の基準面１ａの実際の位置及び姿勢を求めるようにする。

【0022】

一方、上記溶接部材２は、これらの作業に並行して、該溶接部材２と母材１表面との間の距離及び溶接部材２の姿勢を調整する溶接部材調整装置５に取り付けるようにする。該溶接部材調整装置５は、図３（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示す如く、上記母材１に取り付けるための４つの取付部材５ａと、該各取付部材５ａ上に載置されて上記溶接部材２と上記母材１表面との間の距離及び上記溶接部材２の姿勢を調整可能に溶接部材２を支持する支持フレーム部材５ｂと、上記溶接部材２上にリフレクター６ａ，６ｂ，６ｃを配置するためのリフレクター取付部材５ｃと、該リフレクター取付部材５ｃを介して溶接部材２上に配置したリフレクター６ａ，６ｂ，６ｃにレーザートラッカー４のレーザー光４ａが照射されることにより計測される３次元座標と後述するリフレクター配置用３次元座標との一致を検出する図示してない検出装置とを備えてなる構成としてある。

【0023】

上記取付部材５ａは、上記溶接部材２の外側の前後左右方向４ヶ所に所要間隔で配置される磁石としてあり、該各取付部材５ａを上記母材１に吸着させることで、溶接部材調整装置５を母材１に固定して取り付けることができるようにしてある。又、該各取付部材５ａには、図３（ｄ）に詳細を示す如く、ボルト１０をそれぞれ立設するようにしてあると共に、該各ボルト１０に、緩み止め用のナット１１を螺合するようにしてある。

【0024】

上記支持フレーム部材５ｂは、略四角柱形状として、該支持フレーム部材５ｂのコーナー部に、上記各取付部材５ａをそれぞれ対向させて配置するようにしてあり、該支持フレーム部材５ｂの各コーナー部に、上記ボルト１０を挿通させる貫通孔１２と、上記ボルト１０を挿通して上記貫通孔１２の上端（反取付部材５ａ側端）開口部に当接させる球面座金１３と、上記ボルト１０を挿通して球面座金１３に当接させるカラー１４と、上記ボルト１０におけるヘッド部と上記カラー１４との間に螺合される固定用ナット１５とを設けるようにしてある。又、支持フレーム部材５ｂの各コーナー部には、該支持フレーム部材５ｂの高さ及び姿勢を調整するための昇降装置としての調整用ボルト１６を、該支持フレーム部材５ｂを厚さ方向（母材１表面に直交する方向）に螺合させて設けて、該各調整用ボルト１６の先端部を、上記各取付部材５ａにそれぞれ当接させるようにしてある。これにより、上記固定用ナット１５を緩めた状態で、上記支持フレーム部材５ｂに対する上記各調整用ボルト１６のねじ込み量を調整することにより、該支持フレーム部材５ｂを介して、上記母材１表面と上記溶接部材２との間の距離を調整できるようにしてあると共に、上記溶接部材２の母材１表面に対する姿勢を、上記貫通孔１２内で上記ボルト１０が傾斜できる角度範囲で調整できるようにしてある。又、上記支持フレーム部材５ｂには、該支持フレーム部材５ｂの中央部に、該支持フレーム部材５ｂの厚さ方向に貫通する上記溶接部材２の六角柱部２ａよりも大径の溶接部材用貫通孔１７を設けるようにしてあると共に、上記支持フレーム部材５ｂにおける前後左右に隣接する上記各取付部材５ａの間の位置に、上記溶接部材２の円柱部２ｂを嵌入して六角柱部２ａを支持するための支持部材１８を、上記溶接部材用貫通孔１７の内側に突出させて着脱自在に設けるようにしてある。これにより、上記溶接部材２を上記溶接部材用貫通孔１７の軸心を中心に回動させることで、母材１表面に平行な平面内での溶接部材２の姿勢を調整することができるようにしてあると共に、上記溶接部材２を上記母材１に仮溶接した後、上記各支持部材１８を溶接部材調整装置５から取り外すことで、上記母材１に仮溶接した溶接部材２から上記溶接部材調整装置５の取付部材５ａと支持フレーム部材５ｂを一体に取り外せるようにしてある。更に、上記各支持部材１８には、上記溶接部材用貫通孔１７の直径方向に貫通させて溶接部材固定用ボルト１９を螺合させるようにしてあり、該溶接部材固定用ボルト１９の先端部を、上記溶接部材２における円柱部２ｂにそれぞれ押圧させることで、母材１表面に平行な平面内での溶接部材２の姿勢を固定できるようにしてある。

【0025】

更に、上記リフレクター取付部材５ｃは、溶接部材２の六角柱部２ａに取り付けるようにしてあり、該リフレクター取付部材５ｃの中央位置と、該中央位置の前後位置と左右位置に、リフレクター６ａ，６ｂ，６ｃを取り付けるための取付孔２０を厚さ方向にそれぞれ貫通させて設けるようにしてある。これにより、リフレクター６ａ，６ｂ，６ｃを、上記リフレクター取付部材５ｃの任意の取付孔２０を介して上記溶接部材２上に配置できるようにしてある。又、該リフレクター取付部材５ｃの側端部には、母材１表面側に突出する屈曲部２１を設けて、該屈曲部２１の内面を、上記溶接部材２の六角柱部２ａの外側面に沿わせるようにして、該屈曲部２１に、上記中央位置の取付孔２０の中心線に直交する直線、たとえば、上記中央位置と前後位置の取付孔２０の軸心を結ぶ直線、上記中央位置と左右位置の取付孔２０の軸心を結ぶ直線、を中心線とする心合わせ用のボルト２２を貫通させてそれぞれ設けて、該各心合わせ用のボルト２２の先端部を、上記溶接部材２の六角柱部２ａの外側面に当接させるようにしてある。これにより、各心合わせ用のボルト２２のリフレクター取付部材５ｃに対するねじ込み量を調整することで、上記溶接部材２に対して上記リフレクター取付部材５ｃを相対的に移動させ、上記中央位置の取付孔２０に取り付けたリフレクター６ａの軸心と、上記溶接部材２の軸心とを一致させることができるようにしてある。

【0026】

かかる構成の溶接部材調整装置５に上記溶接部材２を取り付ける場合、まず、リフレクター取付部材５ｃの中央位置の取付孔２０と、前又は後位置の取付孔２０と、左又は右位置の取付孔２０に、図４に示す如く、それぞれリフレクター６ａ，６ｂ，６ｃを取り付け、該各リフレクター６ａ，６ｂ，６ｃの配置位置（たとえば、溶接部材調整装置５のリフレクター取付部材５ｃの任意の位置からの座標）をデータとして上記演算装置８に記憶させておくようにする。次に、上記リフレクター取付部材５ｃの各心合わせ用のボルト２２を緩めた状態で、該各心合わせ用のボルト２２の先端部の間に、上記溶接部材２の六角柱部２ａを配置する。次いで、上記各心合わせ用のボルト２２の上記リフレクター取付部材５ｃに対するねじ込み量を調整し、上記溶接部材２に対して上記リフレクター取付部材５ｃを相対的に移動させ、上記中央位置の取付孔２０に取り付けたリフレクター６ａの軸心と、上記溶接部材２の軸心とを一致させる。その後、該溶接部材２の円柱部２ｂを、図３（ａ）（ｃ）に示す如く、上記支持フレーム部材５ｂの支持部材１８に嵌入させて、該溶接部材２の六角柱部２ａを支持フレーム部材５ｂの支持部材１８に支持させる。しかる後、該支持部材１８に螺合させた溶接部材固定用ボルト１９をねじ込み、該溶接部材固定用ボルト１９の先端部を、上記溶接部材２の円柱部２ｂにそれぞれ押圧させて、母材表面に平行な平面内での溶接部材２の姿勢を固定するようにする。

【0027】

このように、上記構成の溶接部材調整装置５によれば、調整用ボルト１６の支持フレーム部材５ｂに対するねじ込み量を調整するだけで、溶接部材２と母材１表面との間の距離及び母材１表面に対する溶接部材２の姿勢を調整することができる。又、溶接部材固定用ボルト１９を緩めて該溶接部材固定用ボルト１９の先端部を溶接部材２から離反させることにより、溶接部材２を溶接部材用貫通孔１７内で回動させられるようにしてあるので、母材１表面に平行な平面内での溶接部材２の姿勢を調整することができる。更に、各心合わせ用のボルト２２のリフレクター取付部材５ｃに対するねじ込み量を調整することにより、溶接部材２に対してリフレクター取付部材５ｃを相対的に移動させるようにしてあるので、リフレクター取付部材５ｃの中央位置の取付孔２０に取り付けたリフレクター６ａの軸心と、溶接部材２の軸心とを容易に一致させることができる。更に又、支持フレーム部材５ｂには、溶接部材２よりも大径の溶接部材用貫通孔１７を設けるようにしてあるので、溶接部材２を母材１に仮溶接した後、支持フレーム部材５ｂから支持部材１８を取り外すことで、母材１に仮溶接した溶接部材２から取付部材５ａと支持フレーム部材５ｂを一体に取り外すことができる。

【0028】

その後、上記母材１に上記溶接部材２を溶接してなる製品の図面データと、上記溶接部材調整装置５の図面データと、上記溶接部材調整装置５のリフレクター取付部材５ｃに取り付けたリフレクター６ａ，６ｂ，６ｃの配置位置のデータとから、上記演算装置８により、図面データ上における、溶接部材２を母材１に仮溶接するときに溶接部材調整装置５に取り付けた３つのリフレクター６ａ，６ｂ，６ｃが配置される仮の３次元座標（Ｘ４´，Ｙ４´，Ｚ４´）、（Ｘ５´，Ｙ５´，Ｚ５´）、（Ｘ６´，Ｙ６´，Ｚ６´）を求め、該仮の３次元座標（Ｘ４´，Ｙ４´，Ｚ４´）、（Ｘ５´，Ｙ５´，Ｚ５´）、（Ｘ６´，Ｙ６´，Ｚ６´）を、上記演算装置８により、上記母材１の基準位置の測定データに合わせて座標変換し、溶接部材２を母材１に仮溶接するときに溶接部材調整装置５に取り付けた３つのリフレクター６ａ，６ｂ，６ｃが実際に配置されるリフレクター配置用３次元座標（Ｘ４，Ｙ４，Ｚ４）、（Ｘ５，Ｙ５，Ｚ５）、（Ｘ６，Ｙ６，Ｚ６）をそれぞれ求めるようにする。

【0029】

しかる後、該求めたリフレクター配置用３次元座標（Ｘ４，Ｙ４，Ｚ４）、（Ｘ５，Ｙ５，Ｚ５）、（Ｘ６，Ｙ６，Ｚ６）のうち、上記リフレクター取付部材５ｃの中央位置に取り付けたリフレクター６ａが配置されるリフレクター配置用３次元座標（Ｘ４，Ｙ４，Ｚ４）と、上記レーザートラッカー４からレーザー光４ａを最後に照射したリフレクター３ｃの基準用３次元座標（Ｘ３，Ｙ３，Ｚ３）とに基づいて、上記演算装置８により、上記レーザートラッカー４のレーザー光４ａを上記リフレクター配置用３次元座標（Ｘ４，Ｙ４，Ｚ４）に通過させるために要するレーザートラッカー４の駆動角度（ＸＹ平面に対する角度とＹＺ平面に対する角度）を求め、該求めた駆動角度に基づいて、図示してない制御器により、上記レーザートラッカー４を駆動させて、図４に示す如く、該レーザートラッカー４からレーザー光４ａを照射させるようにする。

【0030】

次に、レーザートラッカー４のレーザー光４ａの照射位置を目標に、溶接部材２を取り付けた溶接部材調整装置５の移動を開始し、該溶接部材調整装置５に備えた図示してない検出装置により、上記リフレクター配置用３次元座標（Ｘ４，Ｙ４，Ｚ４）と、上記溶接部材調整装置５のリフレクター取付部材５ｃの中央位置の取付孔２０に取り付けたリフレクター６ａに上記レーザートラッカー４のレーザー光４ａが照射されることにより計測される３次元座標との一致が検出されるまで、上記溶接部材調整装置５を移動させるようにする。その後、上記検出装置により、上記リフレクター配置用３次元座標（Ｘ４，Ｙ４，Ｚ４）と上記計測された３次元座標との一致が検出されると、該検出装置の検出信号が、図示してない表示装置、警報装置又は振動装置の如き伝達装置に送られて、作業者に溶接部材調整装置５の移動の停止を知らせるので、その位置で作業者は溶接部材調整装置５の移動を停止し、該溶接部材調整装置５の取付部材５ａを母材１に吸着させて、溶接部材調整装置５を母材１に固定する。この際、リフレクター６ａの位置がレーザートラッカー４のレーザー光４ａの照射位置に対して母材１表面に直交する方向（図ではＺ軸方向）にずれている場合には、上記溶接部材調整装置５の固定用ナット１５を緩めた状態で、図４において矢印で示す如く、上記各調整用ボルト１６を回転させて、上記各調整用ボルト１６の支持フレーム部材５ｂに対するねじ込み量を調整することにより、上記母材１表面と上記溶接部材２との間の距離を調整して、レーザートラッカー４のレーザー光４ａがリフレクター６ａに照射されるようにする。

【0031】

次いで、残りのリフレクター配置用３次元座標（Ｘ５，Ｙ５，Ｚ５）、（Ｘ６，Ｙ６，Ｚ６）のうち、上記リフレクター取付部材５ｃの前位置の取付孔２０に取り付けたリフレクター６ｂが配置されるリフレクター配置用３次元座標（Ｘ５，Ｙ５，Ｚ５）と、上記レーザートラッカー４からレーザー光４ａを最後に照射したリフレクター配置用３次元座標（Ｘ４，Ｙ４，Ｚ４）とに基づいて、上記演算装置８により、上記レーザートラッカー４のレーザー光４ａを上記リフレクター配置用３次元座標（Ｘ５，Ｙ５，Ｚ５）に通過させるために要するレーザートラッカー４の駆動角度を求め、該求めた駆動角度に基づいて、図示してない制御器により、レーザートラッカー４を駆動させて、該レーザートラッカー４からレーザー光４ａを照射させるようにする。その後、図５に示す如く、該レーザートラッカー４のレーザー光４ａの照射位置を目標に、母材１表面に平行な平面内での溶接部材２の姿勢を、上記各溶接部材固定用ボルト１９を緩めた後、上記溶接部材２を上記溶接部材用貫通孔１７の軸心を中心に回動させることにより調整するようにしたり、母材１表面に対する溶接部材２の姿勢を、上記調整用ボルト１６の支持フレーム部材５ｂに対するねじ込み量を変えることにより調整するようにしたりして、該溶接部材調整装置５に備えた図示してない検出装置により、上記リフレクター配置用３次元座標（Ｘ５，Ｙ５，Ｚ５）と、上記溶接部材調整装置５のリフレクター取付部材５ｃの前位置に取り付けたリフレクター６ｂに上記レーザートラッカー４のレーザー光４ａが照射されることにより計測される３次元座標との一致が検出されるようにする。この際、上記検出装置により、上記リフレクター配置用３次元座標（Ｘ５，Ｙ５，Ｚ５）と上記計測された３次元座標との一致が検出されると、該検出装置の検出信号が、上記図示してない伝達装置に送られて、作業者に溶接部材調整装置５の調整の停止を知らせるので、この溶接部材２の姿勢で作業者は溶接部材調整装置５の調整を一旦停止し、上記溶接部材固定用ボルト１９を締め付けて、母材１表面に平行な平面内での溶接部材２の姿勢を固定するようにする。

【0032】

同様に、残りのリフレクター配置用３次元座標（Ｘ６，Ｙ６，Ｚ６）と、上記レーザートラッカー４からレーザー光４ａを最後に照射したリフレクター配置用３次元座標（Ｘ５，Ｙ５，Ｚ５）とに基づいて、上記演算装置８により、上記レーザートラッカー４のレーザー光４ａを上記リフレクター配置用３次元座標（Ｘ６，Ｙ６，Ｚ６）に通過させるために要するレーザートラッカー４の駆動角度を求め、該求めた駆動角度に基づいて、図示してない制御器により、レーザートラッカー４を駆動させて、該レーザートラッカー４からレーザー光４ａを照射させるようにする。その後、該レーザートラッカー４のレーザー光４ａの照射位置を目標に、溶接部材２の母材１表面に対する姿勢を調整し、上記溶接部材調整装置５に備えた図示してない検出装置により、上記リフレクター配置用３次元座標（Ｘ６，Ｙ６，Ｚ６）と、上記溶接部材調整装置５のリフレクター取付部材５ｃの左位置の取付孔２０に取り付けたリフレクター６ｃに上記レーザートラッカー４のレーザー光４ａが照射されることにより計測される３次元座標との一致が検出されるようにする。この際、上記検出装置により、上記リフレクター配置用３次元座標（Ｘ６，Ｙ６，Ｚ６）と上記計測された３次元座標との一致が検出されると、該検出装置の検出信号が、上記図示してない伝達装置に送られて、作業者に溶接部材調整装置５による溶接部材２の姿勢の調整の停止を知らせるので、この溶接部材２の姿勢で作業者は溶接部材調整装置５の調整を停止するようにする。

【0033】

しかる後、図６に示す如く、上記溶接部材調整装置５の各固定用ナット１５を締め付けることにより、溶接部材２の母材１表面に対する姿勢を固定して、母材１に対する溶接部材２の溶接位置の位置決めを終了するようにする。

【0034】

このように、本発明の溶接部材の溶接位置決め方法によれば、上記リフレクター配置用３次元座標（Ｘ４，Ｙ４，Ｚ４）、（Ｘ５，Ｙ５，Ｚ５）、（Ｘ６，Ｙ６，Ｚ６）と、溶接部材２を取り付けた溶接部材調整装置５の各リフレクター６ａ，６ｂ，６ｃにレーザートラッカー４のレーザー光４ａが照射されることにより計測される３次元座標とが一致するまで、溶接部材２の移動及び姿勢の調整を行うようにしてあるので、母材１に対する溶接部材２の溶接位置の位置決めを高精度（たとえば、設計上の溶接位置とのずれ量を１ｍｍ以下）に行うことができる。よって、製品の品質を向上させることができる。

【0035】

又、上記リフレクター配置用３次元座標（Ｘ４，Ｙ４，Ｚ４）、（Ｘ５，Ｙ５，Ｚ５）、（Ｘ６，Ｙ６，Ｚ６）と、溶接部材２を取り付けた溶接部材調整装置５の各リフレクター６ａ，６ｂ，６ｃにレーザートラッカー４のレーザー光４ａが照射されることにより計測される３次元座標とを一致させることにより、溶接部材２の母材１に対する溶接位置の位置決めを行うようにしてあるので、母材１及び溶接部材２にケガキ線を引く作業を省略することができる。

【0036】

更に、リフレクター配置用３次元座標（Ｘ４，Ｙ４，Ｚ４）、（Ｘ５，Ｙ５，Ｚ５）、（Ｘ６，Ｙ６，Ｚ６）を求めるのに、母材１の基準位置の測定データを用いるようにしてあるので、リフレクター配置用３次元座標（Ｘ４，Ｙ４，Ｚ４）、（Ｘ５，Ｙ５，Ｚ５）、（Ｘ６，Ｙ６，Ｚ６）を高精度に求めることができる。よって、母材１に対する溶接部材２の位置及び姿勢を高精度に求めることができる。

【0037】

なお、上記実施の形態では、母材１における基準面１ａの所要３箇所に設けたリフレクター３ａ，３ｂ，３ｃに、レーザートラッカー４のレーザー光４ａを照射することにより、母材の基準位置の測定データとして、上記母材１における基準面１ａの所要３箇所の基準用３次元座標（Ｘ１´，Ｙ１´，Ｚ１´）、（Ｘ２´，Ｙ２´，Ｚ２´）、（Ｘ３´，Ｙ３´，Ｚ３´）と、母材１の基準面１ａの位置及び姿勢とを求める場合について説明したが、予め、レーザートラッカー４に対する母材１の基準面１ａの姿勢が決まっていれば、母材１における基準面１ａ上に１箇所設けたリフレクターに、レーザートラッカー４のレーザー光４ａを照射することにより、該リフレクターの３次元座標を求め、該３次元座標から、母材１における基準面１ａの１箇所の基準用３次元座標と、母材１の基準面１ａの位置を求めればよい。

【0038】

又、上記実施の形態では、一例として、六角柱部２ａと該六角柱部２ａの内接円より小径の外径とした円柱部２ｂとを備えてなる溶接部材２を母材１に対して溶接位置の位置決めを行う場合について説明したが、これに限られるものではなく、たとえば、溶接部材２を四角柱としてもよい。なお、この場合には、磁石と鋼板とを備えてなる支持治具における上記磁石を溶接部材２の側面に吸着させて、該支持治具を介して溶接部材２を上記溶接部材調整装置５の支持部材１８に支持させるようにすればよい。

【0039】

更に、溶接部材２と母材１表面との間の距離の調整と、溶接部材２の母材１表面に対する姿勢の調整とを行う昇降装置として、調整用ボルト１６を用いる場合について説明したが、これに限られるものではなく、たとえば、溶接部材調整装置５の取付部材５ａと支持フレーム部材５ｂとの間に設けた油圧ピストンなどのアクチュエータを用いるようにしてもよい。

【0040】

更に又、上記実施の形態では、溶接部材調整装置５の取付部材５ａを磁石にした場合について説明したが、これに限られるものではなく、たとえば、溶接部材２の溶接位置が水平面であれば、溶接部材調整装置５の取付部材５ａを鋼板としてもよい。

【0041】

又、溶接部材調整装置５に取り付けるリフレクター６ａ，６ｂ，６ｃの位置は任意の位置に変更したり、個数を適宜増減したりしてもよい。

【0042】

更に、各リフレクター配置用３次元座標（Ｘ４，Ｙ４，Ｚ４）、（Ｘ５，Ｙ５，Ｚ５）、（Ｘ６，Ｙ６，Ｚ６）に、１台のレーザートラッカー４から順次レーザー光４ａを照射させる場合について説明したが、レーザートラッカー４をリフレクター配置用３次元座標の個数に対応した個数として、該レーザートラッカーのうちの１つを基準に他のレーザートラッカーの３次元座標を予め求めておいて、該他のレーザートラッカーの３次元座標と、基準のレーザートラッカーを用いて求めた上記リフレクター配置用３次元座標と、基準のレーザートラッカーが最後にレーザー光を照射したリフレクターの基準用３次元座標とに基づいて、全てのレーザートラッカーの駆動角度をそれぞれ求め、該求めた駆動角度に基づいて、制御器により、全てレーザートラッカーを駆動させ、該全てレーザートラッカーから全てのリフレクター配置用３次元座標にレーザー光を照射し、該各レーザー光の照射位置を目標に、溶接部材２の移動と姿勢の調整とを行うようにして、より高精度の母材１に対する溶接部材２の位置決めを行うようにしてもよい。

【0043】

更に又、上記実施の形態では、仮の３次元座標（Ｘ４´，Ｙ４´，Ｚ４´）、（Ｘ５´，Ｙ５´，Ｚ５´）、（Ｘ６´，Ｙ６´，Ｚ６´）を求めてから、母材１の基準位置の測定データに合わせて座標変換して、リフレクター配置用３次元座標（Ｘ４，Ｙ４，Ｚ４）、（Ｘ５，Ｙ５，Ｚ５）、（Ｘ６，Ｙ６，Ｚ６）を求める場合について説明したが、製品の図面データと、溶接部材調整装置５の図面データと、溶接部材調整装置５のリフレクター取付部材５ｃに取り付けたリフレクター６ａ，６ｂ，６ｃの配置位置のデータと、母材１の基準位置の測定データとから、リフレクター配置用３次元座標（Ｘ４，Ｙ４，Ｚ４）、（Ｘ５，Ｙ５，Ｚ５）、（Ｘ６，Ｙ６，Ｚ６）を直接求めるようにしてもよい。

【0044】

又、リフレクター６ａ，６ｂ，６ｃは、溶接部材２に直接取り付けてもよく、この場合には、リフレクター配置用３次元座標（Ｘ４，Ｙ４，Ｚ４）、（Ｘ５，Ｙ５，Ｚ５）、（Ｘ６，Ｙ６，Ｚ６）を求めるのに、溶接部材調整装置５の図面データを用いずに、リフレクター６ａ，６ｂ，６ｃの配置位置のデータを、たとえば、溶接部材２の任意の位置からの座標とすればよい。

【0045】

更に、３次元位置計測器の種類は、レーザートラッカー４に限定されるものではないこと、母材は平板でなくともよいこと、支持フレーム部材５ｂの形状は任意の形状でよいこと、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

【符号の説明】

【0046】

１ 母材
２ 溶接部材
４ レーザートラッカー（３次元位置計測器）
４ａ レーザー光
５ 溶接部材調整装置
５ａ 取付部材
５ｂ 支持フレーム部材
６ａ，６ｂ，６ｃ リフレクター（ターゲット）
８ 演算装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】