特許 6985541 温度計測装置、溶接システム及び溶接システムの取付け方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6985541

(24)【登録日】2021年11月29日

(45)【発行日】2021年12月22日

(54)【発明の名称】温度計測装置、溶接システム及び溶接システムの取付け方法

(51)【国際特許分類】

   G01K 1/14 20210101AFI20211213BHJP

   B23K 31/00 20060101ALI20211213BHJP

   B23K 9/12 20060101ALI20211213BHJP

【ＦＩ】

   G01K1/14 L

   G01K1/14 E

   B23K31/00 K

   B23K9/12 C

【請求項の数】9

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2021-46118(P2021-46118)

(22)【出願日】2021年3月19日

【審査請求日】2021年3月29日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】306022513

【氏名又は名称】日鉄エンジニアリング株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】302040135

【氏名又は名称】日鉄溶接工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100175802

【弁理士】

【氏名又は名称】寺本 光生

(74)【代理人】

【識別番号】100188592

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 洋

(72)【発明者】

【氏名】脇田 直弥

(72)【発明者】

【氏名】三木 聡史

(72)【発明者】

【氏名】井上 浩良

(72)【発明者】

【氏名】松本 知史

【審査官】 菅藤 政明

(56)【参考文献】

【文献】 特開平７−２６６０３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平４−２６２０２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 国際公開第２０１８／０２１０９１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００３−０８０３９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 欧州特許出願公開第０２８０１４７２（ＥＰ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１９／０３３１７４（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｋ １／１４

Ｂ２３Ｋ ３１／００

Ｂ２３Ｋ ９／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

溶接ロボットが溶接する鋼材の温度を計測する温度計測装置であって、
前記鋼材と接触する温度センサと、
前記温度センサが一方の端に取り付けられた延伸部材と、
を備え、
前記溶接ロボットは、前記鋼材に配置されたガイドレールの上を移動し、
前記溶接ロボットは、ケーブルが接続されており、
前記延伸部材の他方の端は、前記ガイドレールと前記鋼材との間に配置されていることを特徴とする、
温度計測装置。

【請求項2】

溶接ロボットが溶接する鋼材の温度を計測する温度計測装置であって、
前記鋼材と接触する温度センサと、
前記温度センサが一方の端に取り付けられた延伸部材と、
を備え、
前記溶接ロボットは、前記鋼材に配置されたガイドレールの上を移動し、
前記延伸部材の他方の端は、コの字状に形成されており、
前記延伸部材は、前記延伸部材の他方の端が、前記ガイドレールに設けられた挿入部に挿入されることで、前記ガイドレールに固定されることを特徴とする、
温度計測装置。

【請求項3】

鋼材にガイドレールを取り付ける取付けステップと、
前記取付けステップで取り付けられたガイドレールに溶接ロボットを設置する設置ステップと、
前記溶接ロボットが溶接する前記鋼材に温度センサを接触させる接触ステップと、
前記温度センサが一方の端に設けられた延伸部材の他方の端を、前記取付けステップで取り付けられた前記ガイドレールと前記鋼材との間に配置する配置ステップと、
を備える、
溶接システムの取付け方法。

【請求項4】

溶接ロボットが溶接する鋼材の温度を計測する温度計測装置であって、
前記溶接ロボットによる前記鋼材の溶接が、前記温度が規定の温度以下になるまで、開始されないために用いられる温度センサであって、前記鋼材と接触する温度センサと、
前記温度センサが一方の端に取り付けられた延伸部材と、
前記温度センサからの信号を伝えるための信号線と、
を備え、
前記溶接ロボットは、スライド部に設けられており、
前記スライド部は、前記鋼材に配置されたガイドレールの上を移動し、
前記溶接ロボットは、溶接ワイヤを含むケーブルを介し、ワイヤ送給機と接続され、
前記ワイヤ送給機は、前記スライド部に設けられておらず、
前記ケーブルの位置は、前記スライド部の移動に伴って変化し、
前記信号線は、前記延伸部材の面のうち、前記鋼材を溶接する際の前記溶接ロボット及び前記ケーブルそれぞれに対向する面とは反対側の面に設けられている、
ことを特徴とする温度計測装置。

【請求項5】

溶接ロボットが溶接する鋼材の温度を計測する温度計測装置であって、
前記溶接ロボットによる前記鋼材の溶接が、前記温度が規定の温度以下になるまで、開始されないために用いられる温度センサであって、前記鋼材と接触する温度センサと、
前記温度センサが一方の端に取り付けられた延伸部材と、
を備え、
前記溶接ロボットは、スライド部に設けられており、
前記スライド部は、前記鋼材に配置されたガイドレールの上を移動し、
前記溶接ロボットは、溶接ワイヤを含むケーブルを介し、ワイヤ送給機と接続され、
前記ワイヤ送給機は、前記スライド部に設けられておらず、
前記ケーブルの位置は、前記スライド部の移動に伴って変化し、
前記延伸部材は、弾性体であり、
前記延伸部材は、前記温度センサが前記鋼材に接触するよう、前記温度センサを付勢する、
ことを特徴とする温度計測装置。

【請求項6】

鋼材を溶接するための溶接ロボットと、
前記溶接ロボットが設けられたスライド部と、
前記スライド部が移動するガイドレールと、
前記溶接ロボットと、溶接ワイヤを含むケーブルを介し、接続されるワイヤ送給機と、
前記溶接ロボットによる前記鋼材の溶接が、前記鋼材の温度が規定の温度以下になるまで、開始されないために用いられる温度センサであって、前記溶接ロボットにより溶接される鋼材と接触する温度センサと、
前記温度センサが一方の端に設けられた延伸部材と、
前記温度センサからの信号を伝えるための信号線と、
を備える溶接システムであって、
前記ワイヤ送給機は、前記スライド部に設けられておらず、
前記ケーブルの位置は、前記スライド部の移動に伴って変化し、
前記信号線は、前記延伸部材の面のうち、前記鋼材を溶接する際の前記溶接ロボット及び前記ケーブルそれぞれに対向する面とは反対側の面に設けられている、
ことを特徴とする溶接システム。

【請求項7】

鋼材を溶接するための溶接ロボットと、
前記溶接ロボットが設けられたスライド部と、
前記スライド部が移動するガイドレールと、
前記溶接ロボットと、溶接ワイヤを含むケーブルを介し、接続されるワイヤ送給機と、
前記溶接ロボットによる前記鋼材の溶接が、前記鋼材の温度が規定の温度以下になるまで、開始されないために用いられる温度センサであって、前記溶接ロボットにより溶接される鋼材と接触する温度センサと、
前記温度センサが一方の端に設けられた延伸部材と、
を備える溶接システムであって、
前記ワイヤ送給機は、前記スライド部に設けられておらず、
前記ケーブルの位置は、前記スライド部の移動に伴って変化し、
前記延伸部材は、弾性体であり、
前記延伸部材は、前記温度センサが前記鋼材に接触するよう、前記温度センサを付勢する、
ことを特徴とする溶接システム。

【請求項8】

鋼材を溶接するための溶接ロボットと、
前記溶接ロボットが移動するガイドレールと、
前記溶接ロボットにより溶接される鋼材と接触する温度センサと、
前記温度センサが一方の端に設けられた延伸部材と、
を備え、
前記溶接ロボットは、前記鋼材に配置されたガイドレールの上を移動し、
前記延伸部材の他方の端は、前記ガイドレールと前記鋼材との間に配置されていることを特徴とする、
溶接システム。

【請求項9】

鋼材を溶接するための溶接ロボットと、
前記溶接ロボットが移動するガイドレールと、
前記溶接ロボットにより溶接される鋼材と接触する温度センサと、
前記温度センサが一方の端に設けられた延伸部材と、
を備え、
前記溶接ロボットは、前記鋼材に配置されたガイドレールの上を移動し、
前記延伸部材の他方の端は、コの字状に形成されており、
前記延伸部材は、前記延伸部材の他方の端が、前記ガイドレールに設けられた挿入部に挿入されることで、前記ガイドレールに固定されることを特徴とする、
溶接システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、温度計測装置、溶接システム及び溶接システムの取付け方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から建築用鋼材の溶接作業を自動化する課題がある。建築用鋼材を溶接する際、溶接部の強度を担保するために溶接対象となる鋼材の表面温度を測定することがある。例えば、赤外線サーモグラフィーカメラを用いて行う方法が開示されている（特許文献１）。
また、温度チョークまたは片手保持型簡易式パス間温度管理装置によって計測する方法が開示されている（特許文献２）。
また、コイルによる弾性を用いて、温度測定を行う鋼材表面に温度センサを接触させる方法が開示されている（特許文献３）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８−５３６２６号公報

【特許文献2】特開２００５−４６８４８号公報

【特許文献3】特表２００２−５２７７３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に示す方法は温度測定にサーモグラフィーカメラを用いる。このため、溶接の進行に伴って生じるヒューム、スパッタによって鋼材の表面が汚れることで、温度計測の精度が低下する課題がある。
特許文献２に示す方法は、マグネットにより鋼材に取付けられた温度計測装置を、作業員が手作業により操作するものである。当該発明は溶接の自動化について示唆されていない。更に、溶接の進行に伴って鋼材の温度が上昇すると、マグネットの吸着力が減少して温度計測装置が落下するおそれがある。
特許文献３に示す方法は、コイルの弾性を用いることから、鋼材表面から垂直方向に支持構造が存在する。このため温度センサ全体が分厚くなる。このため、溶接作業時に他の構成要素（例えば、溶接トーチやケーブル）に干渉するおそれがある。

【0005】

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、安定して高精度に鋼材の表面温度を測定できる温度計測装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明に係る温度計測装置は、溶接ロボットが溶接する鋼材の温度を計測する温度計測装置であって、前記鋼材と接触する温度センサと、前記温度センサが一方の端に取り付けられた延伸部材と、を備え、前記溶接ロボットは、前記鋼材に配置されたガイドレールの上を移動することを特徴とする。

【0007】

この発明によれば、鋼材と接触する温度センサと、温度センサが一方の端に取り付けられた延伸部材と、を備えている。鋼材と温度センサを接触させることで、接触させない場合と比較してより正確な表面温度を計測することができる。
また、温度センサは延伸部材の一方の端に取付けられ、延伸部材によって押し付けられることで鋼材と接触する。ここで、鋼材と温度センサとの接触に磁石や接着剤を用いた場合、鋼材の温度上昇によって温度計側センサの表面への吸着力が変化することがある。これに対し、温度センサを延伸部材によって押し付けることで、鋼材の温度上昇の影響を受けることなく、安定して温度センサを鋼材に接触させることができる。よって、より正確に鋼材の表面温度を計測することに寄与することができる。
また、コイルの弾性によって鋼材表面に温度センサを取付ける場合と比較して、鋼材表面から垂直方向への厚さを少なくすることができる。よって、溶接ロボットの稼働範囲に干渉することを防ぐことができる。

【0008】

また、前記溶接ロボットは、ケーブルが接続されており、前記延伸部材の他方の端は、前記ガイドレールと前記鋼材との間に配置されていてもよい。

【0009】

この発明によれば、延伸部材の他方の端は、溶接ロボットが移動するガイドレールと鋼材との間に配置されている。このことによって、例えば、延伸部材が溶接ロボットに接続されたケーブル等と干渉することを防ぐことができる。よって、ケーブルと延伸部材とが絡まることを防ぎ、溶接作業を安全かつ効率的に行うことができる。

【0010】

また、前記温度センサからの信号を伝えるための信号線を更に備え、前記信号線は、前記延伸部材の面のうち、前記鋼材を溶接する際の前記溶接ロボットに対向する面とは反対側の面に設けられていてもよい。

【0011】

この発明によれば、信号線は、延伸部材の面のうち、鋼材を溶接する際の溶接ロボットに対向する面とは反対側の面に設けられている。これにより、温度センサに接続された信号線と溶接ロボットに接続されたケーブルを絡みにくくすることができる。更に、溶接の際に発生するスパッタの影響を信号線が受けにくくすることができる。

【0012】

また、前記延伸部材は、前記鋼材に沿うように配置されていてもよい。

【0013】

この発明によれば、延伸部材は、鋼材に沿うように配置されている。つまり、延伸部材は、一方の端から他方の端まで鋼材から離れることなく配置されている。これにより、溶接作業中の溶接ロボットと延伸部材とが干渉することを防ぐことができる。また、溶接ロボットにケーブルが接続されている場合には、延伸部材とケーブルとを更に絡みにくくすることができる。

【0014】

また、前記延伸部材の他方の端は、コの字状に形成されており、前記延伸部材は、前記延伸部材の他方の端が、前記ガイドレールに設けられた挿入部に挿入されることで、前記ガイドレールに固定されてもよい。

【0015】

この発明によれば、延伸部材は、延伸部材の他方の端が、ガイドレールに設けられた挿入部に挿入されることで、ガイドレールに固定される。これにより、延伸部材の脱着を容易にすることで、ガイドレールに延伸部材を取り外しする際に、延伸部材とケーブルとが絡み難くすることができる。
また、ガイドレールに挿入部が複数設けられている場合は、作業時において最も好適な場所を選択して延伸部材を取付けることができる。

【0016】

また、前記延伸部材は、弾性体であり、前記延伸部材は、前記温度センサが前記鋼材に接触するよう、前記温度センサを付勢してもよい。

【0017】

この発明によれば、延伸部材は、弾性体であり、温度センサが鋼材に接触するよう、温度センサを付勢する。つまり、温度センサは、延伸部材の有する弾性によって押し付けられる。このことによって、温度センサを延伸部材の弾性によってより確実に押し付けることができる。よって、より安定して温度センサを鋼材に接触させることができる。また、その弾性により、延伸部材とケーブルとが絡み難くなり得る。

【0018】

また、前記延伸部材は、前記鋼材と垂直な方向に前記温度センサを付勢してもよい。

【0019】

この発明によれば、延伸部材は、鋼材の長手方向と垂直な方向に温度センサを付勢する。これにより、より正確に鋼材の温度を測定することができる。

【0020】

また、本発明に係る溶接システムは、鋼材を溶接するための溶接ロボットと、前記溶接ロボットが移動するガイドレールと、前記溶接ロボットにより溶接される鋼材と接触する温度センサと、前記温度センサが一方の端に設けられた延伸部材と、を備える。

【0021】

この発明によれば、鋼材を溶接するための溶接ロボットと、溶接ロボットが移動するガイドレールと、溶接ロボットにより溶接される鋼材と接触する温度センサと、温度センサが一方の端に設けられた延伸部材と、を備える。つまり、鋼材と接触する温度センサが、延伸部材の一方の端に設けられている。鋼材の温度測定に接触式の温度センサを用いることで、鋼材の正確な表面温度を計測することができる。また、温度センサが延伸部材によって支持されていることで、例えば、温度センサが鋼材に対して磁石や接着剤を用いて接触させた場合と比較して、鋼材の温度上昇の影響を受けることを防ぐことができる。よって、安定して温度センサを鋼材に接触させることができる。

【0022】

また、本発明に係る溶接システムの取付け方法は、鋼材にガイドレールを取り付ける取付けステップと、前記取付けステップで取り付けられたガイドレールに溶接ロボットを設置する設置ステップと、前記溶接ロボットが溶接する前記鋼材に温度センサを接触させる接触ステップと、を備える。

【0023】

この発明によれば、鋼材にガイドレールを取り付ける取付けステップと、取付けステップで取り付けられたガイドレールに溶接ロボットを設置する設置ステップと、溶接ロボットが溶接する鋼材に温度センサを接触させる接触ステップと、を備える。つまり、溶接ロボットをガイドレールに設置してから、温度センサを鋼材に接触させる。先に溶接ロボットを設置してから温度センサを設置することで、溶接ロボットの稼働範囲を確保してから、安全に温度センサを設置することができる。

【0024】

また、前記温度センサが一方の端に設けられた延伸部材の他方の端を、前記取付けステップで取り付けられた前記ガイドレールと前記鋼材との間に配置する配置ステップを更に備えてもよい。

【0025】

この発明によれば、温度センサが一方の端に設けられた延伸部材の他方の端を、取付けステップで取り付けられたガイドレールと鋼材との間に配置する配置ステップを更に備える。つまり、温度センサが鋼材に接触するとき、延伸部材によって支持された状態となる。これにより、安定して高精度に鋼材の表面温度を測定でき、かつ、溶接ロボットと温度センサ及び延伸部材との干渉を防ぎ、安全に溶接作業を行うことができる。

【発明の効果】

【0026】

本発明によれば、安定して高精度に鋼材の表面温度を測定できる温度計測装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本発明の一実施形態に係る溶接システムを示す斜視図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る溶接ロボットの、鋼管柱への取付け例である。

【図3】本発明に係る溶接システムの鋼管柱における実施例である。

【図4】図１に示す溶接システムの側面図である。

【図5】図４に示す溶接システムにおける、延伸部材取付部の拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下、図面を参照し、本発明の一実施形態に係る温度計測装置３０及び溶接システム１００を説明する。
図１に示すように、溶接システム１００は、溶接ロボット１０と、移動部２０と、温度計測装置３０と、を備える。
図２に示すように、溶接システム１００は、例えば、建築現場において鋼管柱２００（鋼材）の端部同士を溶接するために用いられる。本実施形態において、鋼管柱２００は四角柱状である。また、鋼管柱２００の四角柱状の一片は３００ｍｍ〜８００ｍｍ程度のものである。溶接システム１００は、溶接対象の鋼管柱２００の周囲を、移動部２０に沿って溶接ロボット１０が移動しながら溶接する（詳細は後述する）。

【0029】

溶接ロボット１０は、鋼管柱２００を溶接する。図３に示すように、溶接ロボット１０は、本体部１１と、スライド部１２と、支持部１３と、溶接トーチ１４と、溶接トーチ用ケーブル１５と、ワイヤ送給機１６と、ロボット制御盤１７と、溶接ロボット用ケーブル１８と、を備える。
本体部１１は、溶接ロボット１０の基台となる部位である。本体部１１には不図示のサーボモータが内蔵されている。これにより、ガイドレール２１（後述する）を溶接ロボット１０が移動する。
スライド部１２は、溶接ロボット１０における、ガイドレール２１に取付けられる部位である。溶接ロボット１０は、スライド部１２がガイドレール２１の上を摺動することで、鋼管柱２００の周方向に移動する。
支持部１３は、本体部１１と溶接トーチ１４（後述する）との間に設けられ、溶接トーチ１４を支持している。支持部１３は、溶接トーチ１４を把持するのみであってもよいし、例えば、溶接トーチ１４の向き及び角度を変更できる機構を有していてもよい。より詳細には、支持部１３は、駆動源を備え、制御盤からの制御信号に従ってこれら向き及び角度を変更できる機構を有していても良い。

【0030】

溶接トーチ１４は、鋼管柱２００同士を溶接する部位である。溶接トーチ１４による溶接は、アーク溶接が好適に用いられる。溶接トーチ１４の先端部から鋼管柱２００の開先２１０へ向けて放電することで、鋼管柱２００同士を溶接する。ここで、開先２１０とは、鋼管柱２００の端部同士の間にある空間である。図４に示すように、開先２１０は、一方の鋼管柱２００の端部を傾斜状に削ることで形成される。
溶接ロボット１０を設置する際は、溶接トーチ１４の先端を溶接される鋼管柱２００の開先２１０に合わせるようにして設置する。

【0031】

溶接トーチ用ケーブル１５は、溶接トーチ１４に接続されたケーブルである。溶接トーチ用ケーブル１５は、溶接トーチ１４に電圧を付加するための電線と、溶接用のガス及び溶接ワイヤを溶接部に供給する供給線と、を備える。
図３に示すように、溶接トーチ用ケーブル１５の一方の端は溶接トーチ１４に接続されている。また、他方の端はワイヤ送給機１６に接続されている。

【0032】

ワイヤ送給機１６は、溶接トーチ１４に、アーク溶接に必要な部材及び電圧を供給する。ワイヤ送給機１６は、アーク溶接に用いる電圧を付加する溶接電源と、溶接トーチ１４にガスを供給するガスボンベと、溶接トーチ１４に溶接ワイヤを供給するワイヤ送給装置と、を備える。ガスボンベは、例えば、ワイヤ供給装置に接続されている。これにより、ガス及び溶接ワイヤは、ともに供給線を介して溶接トーチ１４に供給される。
溶接トーチ用ケーブル１５の他方の端において、供給線はワイヤ送給機１６のワイヤ供給装置に、電線は溶接電源に接続されている。なお、本実施形態において、ワイヤ送給機１６は、公知のものが好適に用いられる。

【0033】

ロボット制御盤１７は、溶接ロボット１０の動作を制御する。ロボット制御盤１７は、特に、本体部１１におけるサーボモータの回転や、溶接トーチ１４への電流負荷の指示等を担う。ロボット制御盤１７は、溶接ロボット用ケーブル１８を介して、本体部１１に接続されている。
溶接ロボット用ケーブル１８は、本体部１１と、ロボット制御盤１７とを接続する。溶接ロボット用ケーブル１８には、公知のケーブルが好適に用いられる。
また、図３に示すように、溶接トーチ用ケーブル１５及び溶接ロボット用ケーブル１８は、溶接システム１００による溶接作業時は、ケーブルハンガーＨにかけられている。これにより、溶接作業時に溶接ロボット１０と干渉することを防ぐ。

【0034】

移動部２０は、溶接ロボット１０が移動する部位である。本実施形態において、移動部２０は、鋼管柱２００の周囲に備えられる。移動部２０は、ガイドレール２１と、取付部２２と、固定金具２３（挿入部）と、を備える。
ガイドレール２１は、溶接ロボット１０のスライド部１２と接触する部位である。溶接ロボット１０のスライド部１２がガイドレール２１の上を摺動することで、溶接ロボット１０はガイドレール２１の上を移動する。ガイドレール２１は鋼管柱２００の周方向に沿って設けられる。また、ガイドレール２１は、取付部２２によって鋼管柱２００に取付けられる。つまり、本実施形態において、ガイドレール２１は、鋼管柱２００の周方向に環状に設けられている。

【0035】

なお、図３に示すように、ガイドレール２１には、ケーブルハンガーＨが設けられる。ケーブルハンガーＨは、断面Ｌ字状の部材により形成され、溶接トーチ用ケーブル１５及び溶接ロボット用ケーブル１８を掛けるために用いられる。これにより、溶接作業時に溶接ロボット１０と溶接トーチ用ケーブル１５及び溶接ロボット用ケーブル１８とが干渉あるいは絡むことを防ぐ役割を有する。

【0036】

取付部２２は、ガイドレール２１を鋼管柱２００に固定する部位である。ガイドレール２１と取付部２２とは、例えば、溶接されていてもよいし、一体に成形されていてもよい。取付部２２と鋼管柱２００とは、例えば、ボルト固定が好適に用いられる。
固定金具２３は、ガイドレール２１に設けられた金具で、延伸部材３２（後述する）を取付けるために用いられる。固定金具２３は、鋼管柱２００の長手方向（ガイドレール２１の幅方向）に平行に中心軸を有する穴形状である。固定金具２３は、ガイドレール２１に一体に成形されていてもよいし、別部材を溶接等によって取付けてもよい。

【0037】

固定金具２３は、鋼管柱２００に取付けられたガイドレール２１において、少なくとも１箇所設けられる。あるいは、間隔をあけて複数設けられていてもよい。本実施形態において、固定金具２３は、環状に設けられたガイドレール２１の内周面において、四角柱状の鋼管柱２００の各辺の中央に対応する部位に、計４か所設けられている。

【0038】

温度計測装置３０は、溶接作業時において鋼管柱２００の表面温度を計測する。ここで、溶接ロボット１０によって鋼管柱２００を溶接するとき、鋼管柱２００の表面温度が高いと、溶接金属及び鋼管柱２００の組織が粗大化することから溶接部の強度と靭性が低下し、溶接部の品質に悪影響となることがある。そのため、溶接開始前において、温度計測装置３０によって計測された鋼管中の表面温度が規定（例えば、３６０℃）以上である場合、溶接作業を開始できる温度となるまで待機する必要がある。温度計測装置３０は、上述の要件に対応するために、鋼管柱２００の表面温度を計測する役割を有する。

【0039】

温度計測装置３０は、温度センサ３１と、延伸部材３２と、信号線３３と、を備える。
温度センサ３１は、鋼管柱２００に接触することで、鋼管柱２００の温度を計測する部位である。つまり、本実施形態における温度センサ３１は、接触式である。接触式である温度センサ３１は種々のものが用いられるが、例えば、熱電対等が好適に用いられる。また、温度センサ３１は、鋼管柱２００の表面において、鋼管柱２００の端部同士の接触部から開先２１０が設けられた方に向けて、開先２１０から鋼管柱２００の長手方向に１０ｍｍ程度離れた位置に接触させることが好ましい。

【0040】

図４に示すように、延伸部材３２は、温度センサ３１を支持する部材である。延伸部材３２は、長尺状の部材であり、温度センサ３１は延伸部材３２の一方の端に取付けられる。延伸部材３２の材質は種々の材質を適用可能であるが、弾性を有する金属が好適に用いられる。また、延伸部材３２は、板状の部材を適宜折り曲げることで形成する方法が好適に用いられる。本実施形態において、延伸部材３２は、弾性体であるステンレス板を折り曲げ加工することで形成される。

【0041】

図４に示すように、延伸部材３２の一方の端に取付けられた温度センサ３１は、延伸部材３２によって、鋼管柱２００に接した状態で支持される。ここで、本実施形態において、延伸部材３２は弾性体である。これにより、延伸部材３２は、温度センサ３１が鋼管柱２００に接触するよう、鋼管柱２００の表面と垂直な方向に温度センサ３１を付勢する。すなわち、温度センサ３１は、延伸部材３２の有する弾性によって鋼管柱２００に押し付けられる。このように、延伸部材３２は、安定して温度センサ３１を鋼管柱２００に接触させることで、温度センサ３１による温度測定の精度を確保する役割を有する。

【0042】

次に、延伸部材３２の他方の端はガイドレール２１の固定金具２３に取付けられる。ここで、図５に示すように、延伸部材３２の他方の端は、コの字状に折り曲げられている。また、延伸部材３２は、固定金具２３に対して下記のように取り付けられる。すなわち、コの字状の開口部によって、固定金具２３を挟むように固定される。具体的には、延伸部材３２のコの字状における、前記コの字状を展開したときのより他方の端の側になる部位を固定金具２３の有する穴に挿入し、より一方の端側の部位を固定金具２３の外側に位置するように設けられる。これにより、延伸部材３２が、延伸部材３２の有する弾性力によって、延伸部材３２のコの字状が固定金具２３を挟むようにして固定される。

【0043】

このように、延伸部材３２は、他方の端がガイドレール２１の固定金具２３に取付けられ、一方の端に取付けられた温度センサ３１を、鋼管柱２００に押し付けるように接触させる。また、本実施形態において、延伸部材３２は、一方の端から他方の端までの間は直線状に形成される。つまり、延伸部材３２は、鋼管柱２００の表面に沿うように配置されている。
また、固定金具２３は、環状に設けられたガイドレール２１の内周面に設けられている。つまり、延伸部材３２の他方の端（或いは、延伸部材３２の一方の端と他方の端との中間よりもこの他方の端の側）は、ガイドレール２１と鋼管柱２００との間に配置されている。なお、溶接ロボット１０が移動した場合或いは溶接トーチ１４の向き及び角度が変更された場合でも、延伸部材３２は、固定されており、その位置は変わらない。

【0044】

信号線３３は、温度センサ３１と不図示の制御盤あるいは分電盤とを接続する電線である。これにより、鋼管柱２００の表面温度の情報を、信号として溶接ロボット１０の制御盤に伝達する。図４に示すように、信号線３３は、延伸部材３２の面のうち、鋼管柱２００を溶接する際の溶接ロボット１０に対向する面とは反対側の面に設けられている。つまり、信号線３３は、溶接トーチ１４の先端に直面することを防ぐように、延伸部材３２によって覆われている。これにより、溶接トーチ１４の先端から発生するスパッタ等が、信号線３３に直接当たることを防ぐ。

【0045】

また、図４に示すように、信号線３３は、ガイドレール２１と鋼管柱２００との間を通過する。その後、信号線３３は、ケーブルハンガーＨの上端に沿って配置された後、溶接ロボット用ケーブル１８と合流し、ロボット制御盤１７へ接続される。あるいは、信号線３３と溶接ロボット用ケーブル１８との間を不図示の延長ケーブルによって接続し、前記延長ケーブルをケーブルハンガーＨの上端に沿って配置してもよい。これにより、溶接ロボット１０の移動範囲と信号線３３とが干渉することを防ぐ。
信号線３３の種類は種々のものが用いられるが、用途に応じて適宜選択される。例えば、耐熱性を有する被覆ケーブルであってもよいし、一般的な導線であってもよい。

【0046】

次に、図２及び図３を用いて、鋼管柱２００の溶接における溶接システム１００の取付け方法について説明する。なお、ガイドレール２１及び溶接ロボット１０は、力学的に溶接ロボット１０を安定させるため、上側にガイドレール２１を設け、下側に本体部１１及び溶接トーチ１４が位置するように設けることが好ましい。本実施形態において、溶接システム１００の取付けは、建築物の柱として用いられる鋼管柱２００を、上下に設置して溶接するものとして説明する。また、図３に示すように、溶接前の鋼管柱２００は、あらかじめ建て入れ治具３００によって保持されているものとして説明する。さらに、溶接システム１００の各ケーブルは、溶接トーチ用ケーブル１５、溶接ロボット用ケーブル１８、信号線３３、及び不図示の延長ケーブルのいずれであるのか判別された後、以下に説明するよう、配置されるものとする。

【0047】

＜取付けステップ＞
鋼管柱２００にガイドレール２１を取り付ける工程である。すなわち、鋼管柱２００に、ガイドレール２１の取付部２２をボルト等により固定する。このとき、溶接ロボット１０の溶接トーチ１４の先端が、鋼管柱２００の開先２１０の位置に合うように調整の上、ガイドレール２１を鋼管柱２００に取付ける。

【0048】

＜設置ステップ＞
取付けステップで鋼管柱２００に取り付けられたガイドレール２１に、溶接ロボット１０を設置する工程である。すなわち、溶接ロボット１０のスライド部１２を、ガイドレール２１に設置する工程である。これにより、溶接ロボット１０は、鋼管柱２００の周方向に移動可能となる。
ここで、図３に示すように、溶接ロボット１０とロボット制御盤１７とは、溶接ロボット用ケーブル１８で接続される。そして、この設置の前後で、溶接ロボット用ケーブル１８を、断面Ｌ字状であり且つガイドレール２１に設けられたケーブルハンガーＨに設けられたフックＦに掛けても良い。
また、図３に示すように、溶接トーチ１４と溶接ワイヤを送り出すワイヤ送給機１６とは、溶接トーチ用ケーブル１５で接続される。そして、溶接トーチ１４は、この設置ステップの後、溶接ロボット１０の本体部１１に取り付けられても良く、後述する接触ステップの後に、溶接ロボット１０の本体部１１に取り付けられても良い。さらに、この取り付けの前後で、溶接トーチ用ケーブル１５を、ケーブルハンガーＨに設けられたフックＦに掛けても良い。

【0049】

＜接触ステップ＞
溶接ロボット１０が溶接する鋼管柱２００に温度センサ３１を接触させる工程である。すなわち、一方の端に温度センサ３１が取付けられた延伸部材３２を、ガイドレール２１の固定金具２３に取付ける工程である。このとき、温度センサ３１の鋼管柱２００への接触位置が、鋼管柱２００の端部同士の接触部から開先２１０が設けられた方（本実施形態においては上側）に向けて、開先２１０から鋼管柱２００の長手方向に１０ｍｍ離れた位置となるよう調整する。また、延伸部材３２の取付け位置を、施工現場における各条件によって適宜選択の上取り付けることが好ましい。
なお、延伸部材３２をガイドレール２１に取り付ける際は、延伸部材３２を鉛直方向上方からガイドレール２１と鋼管柱２００との間に挿入して取り付けても良いし、延伸部材３２を鉛直方向下方からガイドレール２１と鋼管柱２００との間に挿入して取り付けても良い。
ここで、信号線３３は不図示の延長ケーブルを介して、ロボット制御盤１７に接続される（より詳細には、一方の端に温度計測センサが接続された信号線３３の他方の端には、延長ケーブルが接続され、接続された延長ケーブルが溶接ロボット用ケーブル１８と合流し、ロボット制御盤１７に接続される）。さらに、この延長ケーブルは、ガイドレール２１及びケーブルハンガーＨに沿うよう配置（固定）される。
よって、このように延伸部材３２を鉛直方向下方から取り付ける際は、この取り付けの後に、鉛直方向上方から延長ケーブルを信号線３３に接続しても良い。例えば、この取り付けの前に、又は、この取り付けの後であり且つこの接続の前後に、延長ケーブルをこのように配置しても良い。
あるいは、このように延伸部材３２を鉛直方向上方から取り付ける際は、延長ケーブルを信号線３３に接続した後に延伸部材３２を取り付けても良い。例えば、この取り付けの前であり且つこの接続の前後に、又は、この取り付けの後に、延長ケーブルをこのように配置しても良い。
上述の工程によって各構成部品を鋼管柱２００に組付けることで、溶接システム１００とし、溶接作業を実施する。

【0050】

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、鋼管柱２００と接触する温度センサ３１と、温度センサ３１が一方の端に取り付けられた棒状の延伸部材３２と、を備えている。鋼管柱２００と温度センサ３１を接触させることで、接触させない場合と比較してより正確な表面温度を計測することができる。
また、温度センサ３１は延伸部材３２の一方の端に取付けられ、延伸部材３２によって押し付けられることで鋼管柱２００と接触する。ここで、鋼管柱２００と温度センサ３１との接触に磁石や接着剤を用いた場合、鋼管柱２００の温度上昇によって温度計側センサの表面への吸着力が変化することがある。これに対し、温度センサ３１を延伸部材３２によって押し付けることで、鋼管柱２００の温度上昇の影響を受けることなく、安定して温度センサ３１を鋼管柱２００に接触させることができる。よって、より正確に鋼管柱２００の表面温度を計測することに寄与することができる。
また、コイルの弾性によって鋼管柱２００表面に温度センサ３１を取付ける場合と比較して、鋼管柱２００表面から垂直方向への厚さを少なくすることができる。よって、溶接ロボット１０の稼働範囲に干渉することを防ぐことができる。

【0051】

また、延伸部材３２の他方の端は、溶接ロボット１０が移動するガイドレール２１と鋼管柱２００との間に配置されている。このことによって、例えば、延伸部材３２が溶接ロボット１０に接続されたケーブル等と干渉することを防ぐことができる。よって、ケーブルと延伸部材３２とが絡まることを防ぎ、溶接作業を安全かつ効率的に行うことができる。

【0052】

また、信号線３３は、延伸部材３２の面のうち、鋼管柱２００を溶接する際の溶接ロボット１０に対向する面とは反対側の面に設けられている。これにより、温度センサ３１に接続された信号線３３と溶接ロボット１０に接続されたケーブルを絡みにくくすることができる。更に、溶接の際に発生するスパッタの影響を信号線３３が受けにくくすることができる。

【0053】

また、延伸部材３２は、鋼管柱２００に沿うように配置されている。つまり、延伸部材３２は、一方の端から他方の端まで鋼管柱２００から離れることなく配置されている。これにより、溶接作業中の溶接ロボット１０と延伸部材３２とが干渉することを防ぐことができる。また、溶接ロボット１０にケーブルが接続されている場合には、延伸部材３２とケーブルとを更に絡みにくくすることができる。

【0054】

また、延伸部材３２は、延伸部材３２の他方の端が、ガイドレール２１に設けられた挿入部に挿入されることで、ガイドレール２１に固定される。これにより、延伸部材３２の脱着を容易にすることで、ガイドレール２１に延伸部材３２を取り外しする際に、延伸部材３２とケーブルとが絡み難くすることができる。
また、ガイドレール２１に挿入部が複数設けられている場合は、作業時において最も好適な場所を選択して延伸部材３２を取付けることができる。

【0055】

また、延伸部材３２は、弾性体であり、温度センサ３１が鋼管柱２００に接触するよう、温度センサ３１を付勢する。つまり、温度センサ３１は、延伸部材３２の有する弾性によって押し付けられる。このことによって、温度センサ３１を延伸部材３２の弾性によってより確実に押し付けることができる。よって、より安定して温度センサ３１を鋼管柱２００に接触させることができる。さらに、その弾性により、延伸部材３２と溶接トーチ用ケーブル１５とが絡み難くなり得る。

【0056】

また、延伸部材３２は、鋼管柱２００の長手方向と垂直な方向に温度センサ３１を付勢する。これにより、より正確に鋼管柱２００の温度を測定することができる。

【0057】

また、鋼管柱２００を溶接するための溶接ロボット１０と、溶接ロボット１０が移動するガイドレール２１と、溶接ロボット１０により溶接される鋼管柱２００と接触する温度センサ３１と、温度センサ３１が一方の端に設けられた延伸部材３２と、を備える。つまり、鋼管柱２００と接触する温度センサ３１が、延伸部材３２の一方の端に設けられている。鋼管柱２００の温度測定に接触式の温度センサ３１を用いることで、鋼管柱２００の正確な表面温度を計測することができる。また、温度センサ３１が延伸部材３２によって支持されていることで、例えば、温度センサ３１が鋼管柱２００に対して磁石や接着剤を用いて接触させた場合と比較して、鋼管柱２００の温度上昇の影響を受けることを防ぐことができる。よって、安定して温度センサ３１を鋼管柱２００に接触させることができる。

【0058】

また、鋼管柱２００にガイドレール２１を取り付ける取付けステップと、取付けステップで取り付けられたガイドレール２１に溶接ロボット１０を設置する設置ステップと、溶接ロボット１０が溶接する鋼管柱２００に温度センサ３１を接触させる接触ステップと、を備える。つまり、溶接ロボット１０をガイドレール２１に設置してから、温度センサ３１を鋼管柱２００に接触させる。先に溶接ロボット１０を設置してから温度センサ３１を設置することで、溶接ロボット１０の稼働範囲を確保してから、安全に温度センサ３１を設置することができる。

【0059】

また、温度センサ３１が一方の端に設けられた延伸部材３２の他方の端を、取付けステップで取り付けられたガイドレール２１と鋼管柱２００との間に配置する配置ステップを更に備える。つまり、温度センサ３１が鋼管柱２００に接触するとき、延伸部材３２によって支持された状態となる。これにより、安定して高精度に鋼管柱２００の表面温度を測定でき、かつ、溶接ロボット１０と温度センサ３１及び延伸部材３２との干渉を防ぎ、安全に溶接作業を行うことができる。

【0060】

なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、本実施形態においては鋼管柱２００の溶接を例として説明したが、その他鋼材であってもよい。
また、作業ミス等を防止するため、鋼管柱２００の溶接を開始する前に、鋼管柱２００の表面温度が規定の温度以下となるまで溶接作業を開始できないように、溶接ロボット１０を制御してもよい。
また、鋼管柱２００と溶接トーチ１４の先端との位置合わせは、上述のようにガイドレール２１の取付け位置を調整することに加え、本体部１１とスライド部１２との間に別途スライド機構を設けて、微調整が行えるようにしてもよい。

【0061】

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。

【符号の説明】

【0062】

１０ 溶接ロボット
２１ ガイドレール
３０ 温度計測装置
３１ 温度センサ
３２ 延伸部材
３３ 信号線
１００ 溶接システム

【要約】

【課題】安定して高精度に鋼材の表面温度を測定できる温度計測装置を提供する。
【解決手段】溶接ロボット１０が溶接する鋼材の温度を計測する温度計測装置３０であって、前記鋼材と接触する温度センサ３１と、前記温度センサ３１が一方の端に取り付けられた延伸部材３２と、を備え、前記溶接ロボット１０は、前記鋼材に配置されたガイドレール２１の上を移動することを特徴とする。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】