特開 2023-4901 溶接システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023004901

(43)【公開日】2023-01-17

(54)【発明の名称】溶接システム

(51)【国際特許分類】

   B23K 9/133 20060101AFI20230110BHJP

   B23K 9/12 20060101ALI20230110BHJP

   B23K 9/00 20060101ALI20230110BHJP

   B23K 37/02 20060101ALI20230110BHJP

【ＦＩ】

B23K9/133 502B

B23K9/12 331A

B23K9/00 501B

B23K37/02 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022089570

(22)【出願日】2022-06-01

(62)【分割の表示】P 2021105167の分割

【原出願日】2021-06-24

(71)【出願人】

【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

(71)【出願人】

【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】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100140774

【弁理士】

【氏名又は名称】大浪 一徳

(74)【代理人】

【識別番号】100134359

【弁理士】

【氏名又は名称】勝俣 智夫

(74)【代理人】

【識別番号】100188592

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 洋

(74)【代理人】

【識別番号】100217249

【弁理士】

【氏名又は名称】堀田 耕一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100221279

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 健吾

(74)【代理人】

【識別番号】100207686

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 恭宏

(74)【代理人】

【識別番号】100224812

【弁理士】

【氏名又は名称】井口 翔太

(72)【発明者】

【氏名】三木 聡史

(72)【発明者】

【氏名】後藤 憲一

(72)【発明者】

【氏名】片山 翼

(72)【発明者】

【氏名】木村 文映

(72)【発明者】

【氏名】脇田 直弥

(72)【発明者】

【氏名】井上 浩良

(72)【発明者】

【氏名】田中 良一

(72)【発明者】

【氏名】松本 知史

(72)【発明者】

【氏名】渡邉 慎司

【テーマコード（参考）】

4E081

【Ｆターム（参考）】

4E081YB03

4E081YY02

4E081YY03

4E081YY07

(57)【要約】

【課題】複雑な構造を有さずに、溶接トーチの溶接作業における狙い位置がずれることを防ぐことができる溶接システムを提供する。
【解決手段】鋼管２００に沿って配置されたガイドレール２１と、鋼管２００の長手方向と直交する方向に沿ってガイドレール２１の上を移動しつつ、鋼管２００を溶接する溶接ロボット１０と、溶接ロボット１０の溶接トーチ１４に一端が接続され、且つ、溶接ロボット１０とは異なる装置に他端が接続される溶接ケーブル１４ｃと、溶接ケーブル１４ｃの一端と溶接ケーブル１４ｃの他端との間の一部分である固定部分を、溶接ロボット１０の本体部１１に固定する固定部材１５と、鋼管２００の長手方向に沿って配置され、溶接ケーブル１４ｃの固定部分と溶接ケーブル１４ｃの他端との間の一部分が配置されるケーブル支持部材４０と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

鋼管に沿って配置されたガイドレールと、
前記鋼管の長手方向と直交する方向に沿って前記ガイドレールの上を移動しつつ、前記鋼管を溶接する溶接ロボットと、
前記溶接ロボットの溶接トーチに一端が接続され、且つ、前記溶接ロボットとは異なる装置に他端が接続される溶接ケーブルと、
前記溶接ケーブルの前記一端と前記溶接ケーブルの前記他端との間の一部分である固定部分を、前記溶接ロボットの本体部に固定し、前記固定部分の前記溶接ケーブルの長さ方向における移動を防ぐ固定部材と、
前記鋼管の長手方向に沿って配置され、前記溶接ケーブルの前記固定部分と前記溶接ケーブルの前記他端との間の一部分が配置されるケーブル支持部材と、
を備える、
ことを特徴とする溶接システム。

【請求項2】

前記溶接ロボットによる溶接作業は、前記鋼管を挟んで前記ケーブル支持部材の反対側から開始される、
ことを特徴とする請求項１に記載の溶接システム。

【請求項3】

前記ケーブル支持部材は、制御ケーブルの一部分を支持する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の溶接システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、溶接システムに関する。

【背景技術】

【0002】

建設現場において、柱となる鋼管を軸方向に接続して溶接することがある。その際、鋼管の周方向に取付けたガイドレールに沿って溶接ロボットを移動させながら溶接する構造が開示されている（例えば、特許文献１）。
また、その際、溶接ロボットの備える溶接トーチに接続された溶接ケーブルを支持アームによって支持し、前記支持アームをシリンダによって回転させ、溶接トーチに追従させる構造が開示されている（例えば、特許文献２）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平６－９１３９４号公報

【特許文献2】特開２００６－１５９２３０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に示す構造においては溶接ロボットの移動に溶接ケーブルが追従する際、溶接ケーブルが溶接ロボットに引っ張られる。このことによって、溶接ケーブルに接続された溶接トーチの先端がずれることがある。その結果、溶接トーチの狙い位置がずれる等、溶接品質が悪化するおそれがある。
また、特許文献２に示す構造は上述の課題を解決すべく、溶接ケーブルに張力を負荷することなく溶接ロボットに追従させる構造であるが、装置が大型となることから建設現場での運用が現実的でないとの課題があった。

【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、複雑な構造を有さずに、溶接トーチの溶接作業における狙い位置がずれることを防ぐ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。

【課題を解決するための手段】

【0006】

前記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。
本発明に係る溶接システムは、鋼管に沿って配置されたガイドレールと、前記鋼管の長手方向と直交する方向に沿って前記ガイドレールの上を移動しつつ、前記鋼管を溶接する溶接ロボットと、前記溶接ロボットの溶接トーチに一端が接続され、且つ、前記溶接ロボットとは異なる装置に他端が接続される溶接ケーブルと、前記溶接ケーブルの前記一端と前記溶接ケーブルの前記他端との間の一部分である固定部分を、前記溶接ロボットの本体部に固定する固定部材と、前記鋼管の長手方向に沿って配置され、前記溶接ケーブルの前記固定部分と前記溶接ケーブルの前記他端との間の一部分が配置されるケーブル支持部材と、を備えることを特徴とする。

【0007】

この発明によれば、溶接ケーブルの固定部分を溶接ロボットの本体部に固定する固定部材を備える。つまり、固定部材により溶接ケーブルが溶接ロボットに固定されている。このため、溶接ロボットの移動に伴い溶接ケーブルが引っ張られたときの張力によって、溶接ケーブルにおける一端と固定部材との間の部位が相対移動することを防ぐことができる。つまり、溶接ロボットの移動によって溶接ケーブルの一端に接続された溶接トーチの位置及び向きがずれることを防ぐことができる。よって、複雑な構造を有さずに、溶接トーチの溶接作業における狙い位置がずれることを防ぐことができる。

【0008】

また、上述の溶接作業の際、溶接ケーブルの内部において溶接ワイヤが移動する。このとき、溶接ケーブルの曲率が大きいと、溶接ケーブルの内部で溶接ワイヤの反りが大きくなることがある。これにより、溶接ワイヤが溶接作業における狙い位置に届かないことがある。
これに対し、溶接システムは、溶接ケーブルの固定部分と溶接ケーブルの他端との間の部分が掛けられるケーブル支持部材を備える。これにより、溶接ロボットが移動したとき、溶接ケーブルに無理な力が負荷されることを防ぐことができる。このため、溶接ケーブルの曲率が大きくなることを防ぐことができる。よって、溶接ワイヤの反りが大きくなることで、溶接作業における狙い位置がずれることを防ぐことができる。

【0009】

また、前記ケーブル支持部材に一端が接続され、他端が前記溶接ロボットに接続される弾性部材を更に備え、前記ケーブル支持部材は、前記鋼管の前記長手方向を軸として回転可能であることを特徴としてもよい。

【0010】

この発明によれば、ケーブル支持部材に一端が接続され、他端が溶接ロボットに接続される弾性部材を更に備える。また、ケーブル支持部材は、鋼管の長手方向を軸として回転可能である。これにより、溶接ロボットがガイドレールに沿って移動したとき、弾性部材がケーブル支持部材を引っ張ることによりケーブル支持部材が回転移動する。よって、より溶接ロボットの移動に伴って溶接ケーブルに生じる張力が軽減される。つまり、より溶接トーチの溶接作業における狙い位置をずれにくくするとともに、溶接ケーブルの曲率が大きくなることを防ぎ、ワイヤの反りが大きくなることをより確実に防ぐことができる。

【0011】

また、前記溶接ロボットによる溶接作業は、前記鋼管を挟んで前記ケーブル支持部材の反対側から開始されることを特徴としてもよい。

【0012】

この発明によれば、溶接ロボットによる溶接作業は、鋼管を挟んでケーブル支持部材の反対側から開始される。ここで、ケーブル支持部材の側から溶接作業を開始すると、溶接作業に伴い溶接ロボットが鋼管の周囲を一周するために必要な溶接ケーブルの長さは、鋼管を一周する分となる。
これに対し、ケーブル支持部材の反対側から溶接作業を開始することで、鋼管を一周する際に必要とされる溶接ケーブルの長さを、鋼管におけるケーブル支持部材の側からケーブル支持部材の反対側までの長さとすることができる。
このため、溶接作業に要する溶接ケーブルの長さを必要最小限とすることができる。更に、溶接ケーブル自体の重さを必要最小限とすることができることから、溶接ケーブルが自重によって変形し、内部を移動する溶接ワイヤが変形するといったことを防ぐことができる。また、溶接ケーブルが大きく弛むことを防ぐことで、溶接ケーブルが絡まったり、周囲の機材や作業者等に干渉及び接触したりすることを防ぐことができる。

【0013】

また、前記鋼管又は前記ガイドレールに固定される延伸部材であって、前記鋼管の温度を計測するための延伸部材である温度計測用延伸部材と、前記温度計測用延伸部材に接続される温度計測ケーブルと、を更に備え、前記温度計測ケーブルは、前記ガイドレール及び前記ケーブル支持部材の上端に沿って取付けられることを特徴としてもよい。

【0014】

この発明によれば、温度計測用延伸部材と温度計測ケーブルを更に備え、温度計測ケーブルはガイドレール及び溶接ケーブル支持部材の上端に沿って取付けられる。これにより、溶接ロボットの移動範囲と溶接用ケーブル及び温度計測ケーブルとが干渉することを防ぐことができる。このため、温度計測ケーブルが溶接用ケーブルを引っ張ることで溶接トーチの狙い位置がずれたり、溶接ケーブルの曲率が大きくなることによってワイヤが反ったりすることを防ぐことができる。

【0015】

また、本発明に係るケーブル取付け方法は、鋼管に沿って配置されたガイドレールと、前記ガイドレールの上を移動しつつ前記鋼管を溶接する溶接ロボットと、前記溶接ロボットに接続される溶接ケーブルと、前記溶接ケーブルの一部が配置されるケーブル支持部材と、を備える溶接システムのケーブル取付け方法であって、前記溶接システムは、前記鋼管又は前記ガイドレールに固定される延伸部材であって、前記鋼管の温度を計測するための延伸部材である温度計測用延伸部材と、前記温度計測用延伸部材に接続される温度計測ケーブルと、を更に備え、前記溶接システムにおける溶接ケーブル及び温度計測ケーブルの取付け方法は、前記溶接システムが備えるケーブルの１つについて、前記溶接ケーブル又は前記温度計測ケーブルのいずれであるのかを判別する判別工程と、前記判別工程で前記溶接ケーブルであると判別された前記ケーブルは、前記ケーブル支持部材に配置し、前記判別工程で前記温度計測ケーブルであると判別された前記ケーブルは、前記ガイドレール及び前記ケーブル支持部材の上端に沿って配置する取付け工程と、を備えることを特徴とする。

【0016】

この発明によれば、溶接システムが備えるケーブルを判別する判別工程と、判別したケーブルを配置する取付け工程と、を備える。取付け工程では、溶接ケーブルはケーブル支持部材に配置し、温度計測ケーブルはガイドレール及びケーブル支持部材の上端に沿って配置する。このように、溶接ケーブルと温度計測ケーブルとを判別して配置場所を分けることで、溶接作業において溶接ケーブルと温度計測ケーブルとが干渉して絡むことを防ぐことができる。よって、より安全に作業を行うことができる。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、複雑な構造を有さずに、溶接トーチの溶接作業における狙い位置がずれることを防ぐことができる溶接システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明に係る溶接システムにおいて、溶接ロボットが鋼管に配置されたケーブル支持部材のある側に位置する状態を示す斜視図である。

【図2】図１に示す溶接システムにおいて、溶接ロボットがケーブル支持部材の反対側に位置する状態を示す斜視図である。

【図3】図１に示す状態の溶接システムの全体図である。

【図4】図２に示す状態の溶接システムの全体図である。

【図5】本発明の溶接システムにおける溶接ロボットの拡大図である。

【図6】本発明に係る溶接システムにおいて、鋼管に配置されたケーブル支持部材の回転可能域を示す図である。

【図7】本発明に係る溶接システムにおける、ケーブル指示部材の鋼管への取付け方法の第１例を示す図である。

【図8】本発明に係る溶接システムにおける、ケーブル指示部材の鋼管への取付け方法の第２例を示す図である。

【図9】本発明に係る溶接システムに温度計測用延伸部材及び温度計測ケーブルを設けた状態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、図面を参照し、本発明の一実施形態に係る溶接システム１００を説明する。
図１に示す溶接システム１００は、溶接システム１００は、溶接ロボット１０と、移動部２０と、建方治具３０と、ケーブル支持部材４０と、弾性部材５０と、を備える。
溶接システム１００は、例えば、建設現場において柱として用いられる鋼管２００の軸方向の端部同士を溶接する際に用いられる。すなわち、図１に示すように、鋼管２００の軸方向の端部同士が接した部位に位置する開先２１０（後述する）に溶接ロボット１０の溶接トーチ１４（後述）の先端を当て、鋼管２００の周りに沿って移動することで鋼管２００を溶接する。

【0020】

溶接ロボット１０は、鋼管２００の溶接作業を行う際に、鋼管２００の軸方向と直交する方向に沿ってガイドレール２１の上を移動しつつ、鋼管２００を溶接する。溶接ロボット１０は、本体部１１と、制御部１２と、制御ケーブル１２ｃと、ロボット制御盤１２ｓと、スライド部１３と、溶接トーチ１４と、アーム部１４ａと、溶接ケーブル１４ｃと、ワイヤ送給機１４ｓと、固定部材１５と、を備える。

【0021】

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。
制御部１２は、ロボット制御盤１２ｓ（後述する）の指令に従い、溶接ロボット１０の動作を制御する部位である。制御部１２には不図示の制御装置が内蔵されている。制御部１２には制御ケーブル１２ｃが接続されている。
なお、本体部１１及び制御部１２を合わせて溶接ロボット本体部と称することもある。 制御ケーブル１２ｃは、制御部１２と、ロボット制御盤１２ｓとを接続する。制御ケーブル１２ｃには、公知のケーブルが好適に用いられる。

【0022】

ロボット制御盤１２ｓは、溶接ロボット１０の動作を制御する。ロボット制御盤１２ｓ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１２ｓは、制御ケーブル１２ｃを介して制御部１２に接続されている。

【0023】

スライド部１３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１３がガイドレール２１の上を摺動することで、鋼管２００の周方向に移動する。

【0024】

溶接トーチ１４は、鋼管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２００の開先２１０へ向けて放電することで、鋼管２００同士を溶接する。ここで、開先２１０とは、鋼管２００の端部同士の間にある空間である。図３及び図４に示すように、開先２１０は、一方の鋼管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２００の開先２１０に合わせるようにして設置する。

【0025】

アーム部１４ａは、本体部１１と溶接トーチ１４との間に設けられ、溶接トーチ１４を支持している。アーム部１４ａ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、アーム部１４ａは、駆動源を備え、制御部１２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。

【0026】

溶接ケーブル１４ｃは、溶接ロボット１０の溶接トーチ１４に一端が接続され、且つ、溶接ロボット１０とは異なる装置（例えば、後述するワイヤ送給機１４ｓ）に他端が接続される。溶接ケーブル１４ｃ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及び図４に示すように、溶接ケーブル１４ｃ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１４ｓに接続されている。

【0027】

ワイヤ送給機１４ｓ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１４ｓ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。
溶接ケーブル１４ｃの他方の端において、供給線はワイヤ送給機１４ｓ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１４ｓは、公知のものが好適に用いられる。

【0028】

固定部材１５は、溶接ケーブル１４ｃの一端と溶接ケーブル１４ｃの他端との間の一部分を、溶接ロボット１０の本体部１１に固定する。以下において、当該部位を固定部分と呼称することがある。
固定部材１５によって固定部分を把持することで、例えば、溶接ロボット１０がガイドレール２１を移動することに伴って溶接ケーブル１４ｃにおける固定部分よりも他端側が引っ張られても、溶接ケーブル１４ｃの一端から固定部分との間における溶接ケーブル１４ｃは、本体部１１に対して相対移動しなくなる。
このように、固定部材１５は、溶接ケーブル１４ｃの一端に接続された溶接トーチ１４が、溶接ケーブル１４ｃに引っ張られて位置がずれるといったことを防ぐ役割を有する。 なお、図５に示すように、固定部材１５による溶接ケーブル１４ｃの固定は、公知のクランプによる固定が好適に用いられる。これにより、溶接ケーブル１４ｃの着脱及び固定部分の位置調整を容易とする。

【0029】

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、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１３と接触する部位である。溶接ロボット１０のスライド部１３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２００の周方向に沿って配置される。つまり、本実施形態において、ガイドレール２１は、鋼管２００の周方向に環状に設けられている。また、ガイドレール２１は、取付部２２によって鋼管２００に取付けられる。

【0030】

取付部２２は、ガイドレール２１を鋼管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２００との固定には、例えば、ボルト固定が好適に用いられる。
建方治具３０は、溶接前の鋼管２００の端部同士を位置合わせした状態で仮保持する部材である。つまり、建方治具３０は、鋼管２００の溶接が完了した後は取り外される。建方治具３０と鋼管２００との固定には、例えば、ボルト締結が好適に用いられる。

【0031】

ケーブル支持部材４０は、鋼管２００の長手方向に沿って配置される。ケーブル支持部材４０は、溶接ケーブル１４ｃの固定部分と溶接ケーブル１４ｃの他端との間の一部分及び制御ケーブル１２ｃの一部分を支持する。ケーブル支持部材４０は、ケーブルハンガー４１と、ケーブルフックＦと、を備える。

【0032】

ケーブルハンガー４１は、例えば、断面Ｌ字状の部材を三角形状に組み合わせることにより形成される。ケーブルハンガー４１を配置する際は、図１に示すように、前記三角形状の一辺が鋼管２００の外表面に近接する一方接触せず、且つ鋼管２００の軸方向と平行になるように配置される。このとき、例えば、鋼管２００が四角柱状である場合は、図１に示すように、ケーブルハンガー４１を鋼管２００の前記四角柱状における一辺の中央に設けることが好ましい。このように配置されることで、ケーブルハンガー４１における前記一辺は、回転軸４２と平行に接続される。つまり、前記一辺は、ケーブルハンガー４１の回転中心となる（後述する）。

【0033】

ケーブルハンガー４１には、溶接ケーブル１４ｃ及び制御ケーブル１２ｃが下記のように配置される。すなわち、前記三角形状における前記一辺に対向する頂点、つまり、図１に示すように鋼管２００から離れて位置する頂点に設けられたケーブルフックＦに掛けられるように配置される。これにより、溶接ケーブル１４ｃ及び制御ケーブル１２ｃが作業現場における床上ではなく、少なくとも鋼管２００の溶接部である開先２１０よりも上方に配置される。よって、作業現場において作業員が溶接ケーブル１４ｃ及び制御ケーブル１２ｃにつまずいたり、他の設備等に干渉したりすることを防ぐ。

【0034】

図７に示すように、回転軸４２は、軸状（棒状）の部材である。回転軸４２は、鋼管２００の長手方向と平行に延びる。回転軸４２は、ケーブルハンガー４１を回転可能に支持する。回転軸４２によって支持されたケーブルハンガー４１は、そのケーブルハンガー４１の前記一辺が、回転軸４２と平行に配置される。ケーブルハンガー４１は、前記一辺を回転中心として回転可能である。
回転軸４２は、外筒４２ｏと、中心軸４２ｃと、を備えている。図７に示すように、外筒４２ｏは、鋼管２００に固定されている。中心軸４２ｃは、外筒４２ｏの内部に対して周方向に摺動可能に挿入されている。中心軸４２ｃの上端は、ケーブルハンガー４１の前記一辺の下端に接続される。

【0035】

つまり、ケーブルフックＦに配置された溶接ケーブル１４ｃ及び制御ケーブル１２ｃは、回転軸４２によるケーブルハンガー４１の可動域を移動可能である。これにより、ガイドレール２１に沿って溶接ロボット１０が移動したとき、溶接ロボット１０に接続された溶接ケーブル１４ｃ及び制御ケーブル１２ｃが引っ張られることによってケーブルハンガー４１が移動する。
このような動きにより、回転軸４２は、ケーブルハンガー４１に配置された溶接ケーブル１４ｃ及び制御ケーブル１２ｃを溶接ロボット１０に対して追従可能とする。

【0036】

回転軸４２は、鋼管２００及び鋼管２００に配置されたガイドレール２１に沿って、以下のように固定される。すなわち、例えば、まず、図７に示すように、ガイドレール２１と鋼管２００との間に配置された固定台座４２ｂに、外筒４２ｏの下端が配置される。次に、外筒４２ｏの上端の両側面が、鋼管２００に磁着されたマグネット４２ｍによって保持される。このように固定された外筒４２ｏに、ケーブルハンガー４１が接続された中心軸４２ｃを挿入することで、回転軸４２とする。なお、図８に示すように、上述の構成に加えて、結束ワイヤ４２ｗによって外筒４２ｏの固定を補強してもよい。

【0037】

上述の固定台座４２ｂは、例えば、ブロック状の部材がガイドレール２１の環状の内周面又は鋼管２００の外周面に固定されることで配置される。前記固定は、例えば、ボルト固定であってもよいし、マグネット４２ｍによって磁着されていてもよい。また、マグネット４２ｍ及び結束ワイヤ４２ｗは、公知品が好適に用いられる。

【0038】

弾性部材５０は、ケーブル支持部材４０に一端が接続され、他端が溶接ロボット１０に接続される。具体的には、弾性部材５０の一端はケーブル支持部材４０におけるケーブルハンガー４１の、鋼管２００に接した一辺に対向する頂点と、溶接ロボット１０の本体部１１又は制御部１２とを接続する。また、弾性部材５０の長さは、溶接ケーブル１４ｃ及び制御ケーブル１２ｃにおける、ケーブルハンガー４１に配置された部位から溶接ロボット１０まで（溶接ケーブル１４ｃについては、特に溶接ロボット１０の固定部材１５まで）の長さよりも短いことが好ましい。これにより、溶接ロボット１０がガイドレール２１に沿って移動したとき、弾性部材５０がケーブルハンガー４１を引っ張ることでケーブルハンガー４１が移動する。つまり、溶接ロボット１０に接続された溶接ケーブル１４ｃ及び制御ケーブル１２ｃに張力が生じることを防ぐ役割を有する。
なお、弾性部材５０は、金属製のスプリングであってもよいし、ゴムバンドであってもよい。

【0039】

また、図９に示すように、溶接システム１００において、溶接作業開始前における開先２１０の付近の鋼管２００の外表面温度を測定するための温度計測用延伸部材６０及び温度計測ケーブル６０ｃを備えていてもよい。
温度計測用延伸部材６０は、鋼管２００又はガイドレール２１に固定される延伸部材であって、鋼管２００の温度を計測するために用いられる。また、温度計測ケーブル６０ｃは、温度計測用延伸部材６０に接続される。また、温度計測ケーブル６０ｃの開先２１０に近い側の端部には、温度センサ６０ｓが配置され、温度計測用延伸部材６０の一方の端部によって鋼管２００に接触されていることが好ましい。

【0040】

本実施形態において、温度計測用延伸部材６０は弾性体であることが好ましい。これにより、温度計測用延伸部材６０は、温度センサ６０ｓが鋼管２００に接触するよう、鋼管２００の表面と垂直な方向に温度センサ６０ｓを付勢する。すなわち、温度センサ６０ｓは、温度計測用延伸部材６０の有する弾性によって鋼管２００に押し付けられる。このように、温度計測用延伸部材６０は、安定して温度センサ６０ｓを鋼管２００に接触させることで、温度センサ６０ｓによる温度測定の精度を確保する役割を有する。

【0041】

上述の構成を備える温度計測用延伸部材６０及び温度計測ケーブル６０ｃは、ガイドレール２１及びケーブル支持部材４０の上端に沿って取付けられることが好ましい。また、図９に示すように、温度計測用延伸部材６０及び温度計測ケーブル６０ｃは、溶接ロボット１０の移動範囲に干渉しないように、ガイドレール２１と鋼管２００との間に配置されることが好ましい。

【0042】

本実施形態において、温度計測用延伸部材６０の他方の端部、すなわち、上述の一方の端部の反対側の端部は、ガイドレール２１に取付けられることが好ましい。ここで、図９に示すように、温度計測用延伸部材６０の他方の端は、コの字状に折り曲げられている。また、温度計測用延伸部材６０は、ガイドレール２１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、ガイドレール２１の固定金具を挟むように固定される。具体的には、温度計測用延伸部材６０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の有する穴に挿入し、より一方の端側の部位を固定金具の外側に位置するように設けられる。これにより、温度計測用延伸部材６０が、温度計測用延伸部材６０の有する弾性力によって、温度計測用延伸部材６０のコの字状がガイドレール２１の固定金具を挟むようにして固定されることが好ましい。

【0043】

本実施形態に係る溶接システム１００を用いた鋼管２００の溶接工程は、以下のように行われる。すなわち、溶接トーチ１４の先端を開先２１０に配置した状態で、鋼管２００の周りに環状に設けられたガイドレール２１に沿って溶接ロボット１０が移動しながら溶接を行う。ここで、溶接トーチ１４の先端が開先２１０に沿って移動するとき、建方治具３０のある部位においては溶接トーチ１４を開先２１０に配置した状態のまま移動することができない。この場合は、アーム部１４ａによって溶接トーチ１４を建方治具３０から避けるように移動する。開先２１０における建方治具３０がまたがる部位については、溶接トーチ１４の先端をアーム部１４ａによって、建方治具３０を避けるように斜めの方向から解析に配置する。このようにすることで、開先２１０の溶接部に途切れを生じさせることなく溶接する。

【0044】

なお、上述の溶接ロボット１０による溶接作業は、鋼管２００を挟んでケーブル支持部材４０の反対側から、すなわち図２及び図４に示す状態から開始されることが好ましい。ここで、ケーブル支持部材４０の側から、すなわち図１及び図３に示す状態から溶接作業を開始すると、溶接作業に伴い溶接ロボット１０が鋼管２００の周囲を一周するために必要な溶接ケーブル１４ｃの長さは、鋼管２００を一周する分となる。
これに対し、ケーブル支持部材４０の反対側から溶接作業を開始することで、鋼管２００を一周する際に必要とされる溶接ケーブル１４ｃの長さを、鋼管２００におけるケーブル支持部材４０の側からケーブル支持部材４０の反対側までの長さとすることが好ましい。

【0045】

次に、本実施形態に係る溶接システム１００のケーブル取付け方法について説明する。なお、以下において、溶接ケーブル１４ｃ、温度計測ケーブル６０ｃ及び制御ケーブル１２ｃをまとめて、ケーブルと呼称することがある。

【0046】

（判別工程）
上述の溶接システム１００が備えるケーブルの１つについて、溶接ケーブル１４ｃ又は温度計測ケーブル６０ｃあるいは制御ケーブル１２ｃのいずれであるのかを判別する工程である。上述の判別は、作業員による目視により行ってもよい。又は、外観による判別が難しい場合はケーブルの外表面にバーコード等を付与し、前記バーコード等を読み取ることによって行ってもよい。

【0047】

（取付け工程）
この工程において、判別工程で溶接ケーブル１４ｃ又は制御ケーブル１２ｃであると判別されたケーブルを、ケーブル支持部材４０のケーブルハンガー４１に配置する。また、判別工程で温度計測ケーブル６０ｃであると判別されたケーブルを、ガイドレール２１及びケーブル支持部材４０の、特にケーブルハンガー４１の上端に沿って配置する。

【0048】

ここで、上述のように温度計測ケーブル６０ｃ及び温度計測用延伸部材６０は鋼管２００とガイドレール２１との間に設けられ、溶接ロボット１０の移動に伴って移動することはない。つまり、上述の溶接ケーブル１４ｃ及び制御ケーブル１２ｃのように溶接ロボット１０に追従する必要がない。このため、溶接ケーブル１４ｃと区別して温度計測ケーブル６０ｃを配置することで、より溶接作業において溶接ケーブル１４ｃ及び制御ケーブル１２ｃと温度計測ケーブル６０ｃとが干渉して絡むことを防ぎ、安全な作業を担保する。

【0049】

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、溶接ケーブル１４ｃの固定部分を溶接ロボット１０の本体部１１に固定する固定部材１５を備える。つまり、固定部材１５により溶接ケーブル１４ｃが溶接ロボット１０に固定されている。このため、溶接ロボット１０の移動に伴い溶接ケーブル１４ｃが引っ張られたときの張力によって、溶接ケーブル１４ｃにおける一端と固定部材１５との間の部位が相対移動することを防ぐことができる。つまり、溶接ロボット１０の移動によって溶接ケーブル１４ｃの一端に接続された溶接トーチ１４の位置及び向きがずれることを防ぐことができる。よって、複雑な構造を有さずに、溶接トーチ１４の溶接作業における狙い位置がずれることを防ぐことができる。

【0050】

また、上述の溶接作業の際、溶接ケーブル１４ｃの内部において溶接ワイヤが移動する。このとき、溶接ケーブル１４ｃの曲率が大きいと、溶接ケーブル１４ｃの内部で溶接ワイヤの反りが大きくなることがある。これにより、溶接ワイヤが溶接作業における狙い位置に届かないことがある。
これに対し、溶接システム１００は、溶接ケーブル１４ｃの固定部分と溶接ケーブル１４ｃの他端との間の部分が掛けられるケーブル支持部材４０を備える。これにより、溶接ロボット１０が移動したとき、溶接ケーブル１４ｃに無理な力が負荷されることを防ぐことができる。このため、溶接ケーブル１４ｃの曲率が大きくなることを防ぐことができる。よって、溶接ワイヤの反りが大きくなることで、溶接作業における狙い位置がずれることを防ぐことができる。

【0051】

また、ケーブル支持部材４０に一端が接続され、他端が溶接ロボット１０に接続される弾性部材５０を更に備える。また、ケーブル支持部材４０は、鋼管２００の長手方向を軸として回転可能である。これにより、溶接ロボット１０がガイドレール２１に沿って移動したとき、弾性部材５０がケーブル支持部材４０を引っ張ることによりケーブル支持部材４０が回転移動する。よって、より溶接ロボット１０の移動に伴って溶接ケーブル１４ｃに生じる張力が軽減される。つまり、より溶接トーチ１４の溶接作業における狙い位置をずれにくくするとともに、溶接ケーブル１４ｃの曲率が大きくなることを防ぎ、ワイヤの反りが大きくなることをより確実に防ぐことができる。

【0052】

また、溶接ロボット１０による溶接作業は、鋼管２００を挟んでケーブル支持部材４０の反対側から開始される。ここで、ケーブル支持部材４０の側から溶接作業を開始すると、溶接作業に伴い溶接ロボット１０が鋼管２００の周囲を一周するために必要な溶接ケーブル１４ｃの長さは、鋼管２００を一周する分となる。
これに対し、ケーブル支持部材４０の反対側から溶接作業を開始することで、鋼管２００を一周する際に必要とされる溶接ケーブル１４ｃの長さを、鋼管２００におけるケーブル支持部材４０の側からケーブル支持部材４０の反対側までの長さとすることができる。 このため、溶接作業に要する溶接ケーブル１４ｃの長さを必要最小限とすることができる。更に、溶接ケーブル自体の重さを必要最小限とすることができることから、溶接ケーブル１４ｃが自重によって変形し、内部を移動する溶接ワイヤが変形するといったことを防ぐことができる。また、溶接ケーブル１４ｃが大きく弛むことを防ぐことで、溶接ケーブル１４ｃが絡まったり、周囲の機材や作業者等に干渉及び接触したりすることを防ぐことができる。

【0053】

また、温度計測用延伸部材６０と温度計測ケーブル６０ｃを更に備え、温度計測ケーブル６０ｃはガイドレール２１及び溶接ケーブル支持部材の上端に沿って取付けられる。これにより、溶接ロボット１０の移動範囲と溶接用ケーブル及び温度計測ケーブル６０ｃとが干渉することを防ぐことができる。このため、温度計測ケーブル６０ｃが溶接用ケーブルを引っ張ることで溶接トーチ１４の狙い位置がずれたり、溶接ケーブル１４ｃの曲率が大きくなることによってワイヤが反ったりすることを防ぐことができる。

【0054】

また、溶接システム１００が備えるケーブルを判別する判別工程と、判別したケーブルを配置する取付け工程と、を備える。取付け工程では、溶接ケーブル１４ｃはケーブル支持部材４０に配置し、温度計測ケーブル６０ｃはガイドレール２１及びケーブル支持部材４０の上端に沿って配置する。このように、溶接ケーブル１４ｃと温度計測ケーブル６０ｃとを判別して配置場所を分けることで、溶接作業において溶接ケーブル１４ｃと温度計測ケーブル６０ｃとが干渉して絡むことを防ぐことができる。よって、より安全に作業を行うことができる。

【0055】

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、回転軸４２によるケーブルハンガー４１の回転はサーボモータ等によって制御されてもよい。
また、ケーブル支持部材４０は、ケーブルハンガー４１を可動式とすることができれば、上述の構成としなくてもよい。例えば、上述のガイドレール２１に相当する構造を備える部材を鋼管２００に取付け、前記部材に溶接ケーブル１４ｃ及び制御ケーブル１２ｃの取付け点を、間隔をあけて複数設けてもよい。

【0056】

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】

【0057】

１０ 溶接ロボット
１１ 本体部
１４ 溶接トーチ
１４ｃ 溶接ケーブル
１５ 固定部材
２１ ガイドレール
４０ ケーブル支持部材
５０ 弾性部材
６０ 温度計測用延伸部材
６０ｃ 温度計測ケーブル
１００ 溶接システム
２００ 鋼管

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】