特開 2023-50273 鋼管柱の溶接用ロボットシステム

(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】P2023050273

(43)【公開日】2023-04-11

(54)【発明の名称】鋼管柱の溶接用ロボットシステム

(51)【国際特許分類】

   B23K 9/12 20060101AFI20230404BHJP

   B23K 9/00 20060101ALI20230404BHJP

   B23K 9/028 20060101ALI20230404BHJP

   E04B 1/24 20060101ALI20230404BHJP

   E04B 1/58 20060101ALI20230404BHJP

【ＦＩ】

B23K9/12 331K

B23K9/00 501B

B23K9/028 J

E04B1/24 P

E04B1/58 503H

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021160302

(22)【出願日】2021-09-30

(71)【出願人】

【識別番号】390037154

【氏名又は名称】大和ハウス工業株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】302060926

【氏名又は名称】株式会社フジタ

(71)【出願人】

【識別番号】305017815

【氏名又は名称】十一屋工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002572

【氏名又は名称】弁理士法人平木国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】平松 剛

(72)【発明者】

【氏名】森 貴久

(72)【発明者】

【氏名】大附 和敬

(72)【発明者】

【氏名】田原 健一

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 聡

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 一道

【テーマコード（参考）】

2E125

4E081

【Ｆターム（参考）】

2E125AA03

2E125AB16

2E125AC16

2E125AG03

2E125BE10

2E125CA90

2E125EB12

4E081BA02

4E081BB03

4E081DA11

4E081EA24

4E081FA14

4E081YB03

(57)【要約】

【課題】複数の溶接用ロボットを用いた場合であっても、上部鋼管柱と下部鋼管柱との安定した溶接を行うことができる鋼管柱の溶接用ロボットシステムを提供する。
【解決手段】上部鋼管柱１０と下部鋼管柱２０とを溶接する複数の多関節ロボット８０と、多関節ロボット８０Ａ、８０Ｂの動作と、その溶接の実行および停止とを制御する制御装置４０と、備えている。制御装置４０の溶接実行部４４は、複数の多関節ロボット８０のうち、いずれか１つの多関節ロボット８０の溶接の開始が検出されていないときに、他の多関節ロボット８０に、前記中断位置までの溶接を実行させた後、開始が検出されていない多関節ロボット８０の溶接が開始されるまで、多関節ロボット８０の溶接の中断を継続する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

エレクションピースを建て入れ冶具で連結して仮固定された上部鋼管柱と下部鋼管柱との周方向に沿って形成された開先に、溶融した溶接材料を供給しながら、前記上部鋼管柱と前記下部鋼管柱とを溶接する複数の溶接用ロボットと、
前記溶接用ロボットごとに設定された溶接区間に対して溶接を行うように、前記各溶接用ロボットの動作と、前記各溶接用ロボットによる溶接の実行および停止とを制御する制御装置と、
を少なくとも備えた溶接用ロボットシステムであって、
前記制御装置は、
前記溶接用ロボットの個数に応じて、前記周方向に沿って周回する前記開先を分割した分割区間と、前記分割区間の両端において、隣接した分割区間と重複する一対の重複区間と、を溶接区間として、前記溶接用ロボットごとに前記溶接区間を設定する区間設定部と、
前記溶接用ロボットごとの溶接区間において、前記各溶接用ロボットが溶接を開始する前記重複区間が、他の溶接用ロボットが溶接を開始する重複区間と、異なる重複区間となるように、前記溶接用ロボットごとの溶接の開始を設定する溶接開始設定部と、
前記溶接用ロボットごとに、前記分割区間において、前記溶接を中断する中断位置を設定する中断位置設定部と、
前記一対の重複区間のうち、一方の重複区間から溶接を開始し、前記中断位置において前記溶接を中断し、他方の重複区間まで、前記溶接用ロボットに前記溶接を実行させる溶接実行部と、
前記溶接用ロボットごとの前記溶接の開始を検出する溶接開始検出部と、を備えており、
前記溶接実行部は、前記複数の溶接用ロボットのうち、いずれか１つの溶接用ロボットの溶接の開始が検出されていないときに、他の溶接用ロボットに、前記中断位置までの溶接を実行させた後、開始が検出されていない前記溶接用ロボットの溶接が開始されるまで、前記他の溶接用ロボットの前記溶接の中断を継続することを特徴とする溶接用ロボットシステム。

【請求項2】

前記制御装置は、前記溶接用ロボットごとに設けられており、
前記各溶接用ロボットの制御装置は、当該制御装置に制御された溶接用ロボットが、前記一方の重複区間において前記溶接が開始されてから、他の溶接用ロボットが前記中断位置において前記溶接を再開するまで、前記他の溶接用ロボットの制御装置に、溶接開始信号を出力する開始信号出力部をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の溶接用ロボットシステム。

【請求項3】

前記溶接実行部は、前記一方の重複区間と前記他方の重複区間との間を、往復するように、前記溶接を実行するものであり、
前記溶接実行部は、すべての溶接用ロボットが、前記一方の重複区間から前記他方の重複区間までの溶接を完了したのち、前記各溶接用ロボットの前記他方の重複区間からの溶接を開始させることを特徴とする請求項１または２に記載の溶接用ロボットシステム。

【請求項4】

前記重複区間は、前記エレクションピースが配置された区間であることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の溶接用ロボットシステム。

【請求項5】

前記中断位置は、前記エレクションピースが配置された区間内であることを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の溶接用ロボットシステム。

【請求項6】

前記複数の溶接用ロボットは、一対の多関節ロボットであり、
前記溶接実行部は、前記下部鋼管柱を挟むように、前記下部鋼管柱に取付けられた一対のレールに沿って前記多関節ロボットを走行させながら、前記各溶接用ロボットに、前記溶接を実行させることを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の溶接用ロボットシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、上部鋼管柱と下部鋼管柱を溶接する鋼管柱の溶接用ロボットシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

この種の技術として、たとえば、特許文献１には、上部鋼管柱と下部鋼管柱との開先に、溶融した溶接材料を供給しながら、上部鋼管柱と下部鋼管柱とを溶接する鋼管柱の溶接用ロボットが提案されている。

【0003】

具体的には、この溶接用ロボットは、エレクションピースを建て入れ冶具で連結して、仮固定された上部鋼管柱と下部鋼管柱とを初期溶接を行い、建て入れ冶具を取り除いた後、さらに溶接を行っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第６３１６８９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、たとえば、特許文献１などで例示される溶接用ロボットを複数用いて、上部鋼管柱と下部鋼管柱とを開先に沿って溶接する際に、一つの溶接用ロボットの溶接用のアークがうまく生成されないことがある。このような場合には、アークが生成されない溶接用ロボットは、溶接が開始できないため、アークが生成されるまで、その位置で待機状態となる。この状態で、他の溶接用ロボットが、溶接のために開先に沿って移動すると、溶接の開始ができない溶接用ロボットに、他の溶接用ロボットが接触したり、設計通りの溶接ができなかったりするおそれがある。

【0006】

また、溶接ができる他の溶接用ロボットのみを、先行して溶接を続行すると、先行して溶接した部分と、それ以外の部分とで、溶接部分のひずみの入り方に偏りが生じることが考えられる。この結果、溶接後の鋼管柱に不要な傾きが生じたり、余剰な応力が作用したりするおそれがある。

【0007】

これに加えて、溶接ができる他の溶接用ロボットのみを先行して溶接を続行すると、先行して溶接を行ったビード（溶接の層）が厚くなるため、溶接できなかった溶接用ロボットの溶接経路との間に段差が生じることがある。これにより、溶接できなかった溶接用ロボットが溶接を再開した際には、このロボットが担当する溶接経路の端部において、溶接金属が垂れたり、溶接部分が不整形な形となったりするおそれがある。

【0008】

本発明は、このような点を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、複数の溶接用ロボットを用いた場合であっても、上部鋼管柱と下部鋼管柱との安定した溶接を行うことができる鋼管柱の溶接用ロボットシステムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

前記課題を鑑みて、本発明に係る溶接用ロボットシステムは、エレクションピースを建て入れ冶具で連結して仮固定された上部鋼管柱と下部鋼管柱との周方向に沿って形成された開先に、溶融した溶接材料を供給しながら、前記上部鋼管柱と前記下部鋼管柱とを溶接する複数の溶接用ロボットと、前記溶接用ロボットごとに設定された溶接区間に対して溶接を行うように、前記各溶接用ロボットの動作と、前記各溶接用ロボットによる溶接の実行および停止とを制御する制御装置と、を少なくとも備えた溶接用ロボットシステムであって、前記制御装置は、前記溶接用ロボットの個数に応じて、前記周方向に沿って周回する前記開先を分割した分割区間と、前記分割区間の両端において、隣接した分割区間と重複する一対の重複区間と、を溶接区間として、前記溶接用ロボットごとに前記溶接区間を設定する区間設定部と、前記溶接用ロボットごとの溶接区間において、前記各溶接用ロボットが溶接を開始する前記重複区間が、他の溶接用ロボットが溶接を開始する重複区間と、異なる重複区間となるように、前記溶接用ロボットごとの溶接の開始を設定する溶接開始設定部と、前記溶接用ロボットごとに、前記分割区間において、前記溶接を中断する中断位置を設定する中断位置設定部と、前記一対の重複区間のうち、一方の重複区間から溶接を開始し、前記中断位置において前記溶接を中断し、他方の重複区間まで、前記溶接用ロボットに前記溶接を実行させる溶接実行部と、前記溶接用ロボットごとの前記溶接の開始を検出する溶接開始検出部と、を備えており、前記溶接実行部は、前記複数の溶接用ロボットのうち、いずれか１つの溶接用ロボットの溶接の開始が検出されていないときに、他の溶接用ロボットに、前記中断位置までの溶接を実行させた後、開始が検出されていない前記溶接用ロボットの溶接が開始されるまで、前記他の溶接用ロボットの前記溶接の中断を継続することを特徴とする。

【0010】

本発明によれば、複数の溶接用ロボットは、区間設定部により、溶接用ロボットごとに設定された溶接区間において、上部鋼管柱と下部鋼管柱との周方向に沿って形成された開先に、溶融した溶接材料を供給しながら、上部鋼管柱と前記下部鋼管柱を溶接することができる。ここで、溶接開始設定部により、各溶接用ロボットが溶接を開始する重複区間が、他の溶接用ロボットが溶接を開始する重複区間と、異なる重複区間となる。このため、溶接用ロボットが、同じ重複区間に対して、溶接を同時に開始されることはないので、複数の溶接用ロボットによる溶接の開始時に、溶接用ロボットが、接触することはない。

【0011】

このようにして、溶接実行部は、一対の重複区間のうち、一方の重複区間から溶接を開始し、中断位置において前記溶接を中断し、他方の重複区間まで、溶接用ロボットに溶接を実行させることができる。

【0012】

ここで、溶接実行部は、複数の溶接用ロボットのうち、いずれか１つの溶接用ロボットの溶接の開始が検出されていないときに、他の溶接用ロボットに、中断位置までの溶接を実行させた後、開始が検出されていない溶接用ロボットの溶接が開始されるまで、他の溶接用ロボットの溶接の中断を継続する。このようにして、１つの溶接用ロボットの溶接が開始されない場合には、他の溶接用ロボットは、中断位置で、溶接が中断されるため、溶接用ロボットが重複区間において、接触することを回避することができる。さらに、溶接用ロボットは、当初から溶接を中断することが教示された位置で、その中断が継続されるため、溶接用ロボットによる溶接の品質を損なうことはない。このような結果、複数の溶接用ロボットを用いた場合であっても、上部鋼管柱と下部鋼管柱との安定した溶接を行うことができる。

【0013】

好ましい態様としては、前記制御装置は、前記溶接用ロボットごとに設けられており、前記各溶接用ロボットの制御装置は、当該制御装置に制御された溶接用ロボットが、前記一方の重複区間において前記溶接が開始されてから、他の溶接用ロボットが前記中断位置において前記溶接を再開するまで、前記他の溶接用ロボットの制御装置に、溶接開始信号を出力する開始信号出力部をさらに備えている。

【0014】

この態様によれば、溶接用ロボットが、一方の重複区間において前記溶接が開始されてから、他の溶接用ロボットが中断位置において溶接を再開するまで、開始信号出力部により、他の溶接用ロボットの制御装置に、溶接開始信号を出力することができる。これにより、他の溶接用ロボットの制御装置は、この溶接開始信号を受信するため、他の溶接用ロボットが、中断位置に到達した際に、中断が継続されることなく、スムーズに溶接を再開することができる。

【0015】

さらに、好ましい態様としては、前記溶接実行部は、前記一方の重複区間と前記他方の重複区間との間を、往復するように、前記溶接を実行するものであり、前記溶接実行部は、すべての溶接用ロボットが、前記一方の重複区間から前記他方の重複区間までの溶接を完了したのち、前記各溶接用ロボットの前記他方の重複区間からの溶接を開始させる。

【0016】

この態様によれば、溶接実行部により、一方の重複区間から他方の重複区間までの往路の溶接を完了したのち、各溶接用ロボットの他方の重複区間から一方の重複区間までの復路の溶接を行うことができる。これにより、復路の溶接においても、溶接用ロボットは異なる重複区間の溶接を行うため溶接用ロボット間の接触を回避しつつ、設計通りの安定した溶接を行うことができる。

【0017】

より好ましい態様としては、前記重複区間は、前記エレクションピースが配置された区間である。エレクションピースは溶接用ロボットによる連続した溶接を妨げるものであり、エレクションピースが配置された区間では連続した溶接を中断せざるを得ない。したがって、この区間を重複区間とすることで、品質的に不利な溶接が不連続となる位置の箇所数を最小限にすることができる。

【0018】

さらに好ましい態様としては、前記中断位置は、前記エレクションピースが配置された区間内である。溶接区間のうち、エレクションピースが配置された区間内の位置では、溶接用ロボットによる溶接を中断し、溶接用ロボットの姿勢を変更して、溶接を再開するので、この位置を利用すれば、より円滑に溶接を行うことができる。

【0019】

さらに好ましい態様としては、前記複数の溶接用ロボットは、一対の多関節ロボットであり、前記溶接実行部は、前記下部鋼管柱を挟むように、前記下部鋼管柱に取付けられた一対のレールに沿って前記多関節ロボットを走行させながら、前記各溶接用ロボットに、前記溶接を実行させる。

【0020】

この態様によれば、レールに沿って、多関節ロボットを動作させつつ、これを走行させながら、上部鋼管柱と下部鋼管柱との溶接を行うため、多関節ロボット同士は接触するおそれがあるところ、上述した制御により、これらの接触を回避しつつ溶接を行うことができる。さらに、前記一対の多関節ロボットの前記トーチの先端を、前記鋼管柱の中心軸を挟んで対向させながら、前記上部鋼管柱と前記下部鋼管柱との溶接を行うことができるため、上部鋼管柱および下部鋼管柱への溶接時の熱を、鋼管柱の中心軸を挟んで略対称に入熱することができる。この結果、鋼管柱の中心軸の歪み等を抑えることができる。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば、複数の溶接用ロボットを用いた場合であっても、上部鋼管柱と下部鋼管柱との安定した品質の溶接をより簡単に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の実施形態に係る溶接用ロボットシステムによる溶接前の鋼管柱の側面図である。

【図2】図１に示す鋼管柱と、実施形態に係る溶接用ロボットシステムとの模式的斜視図である。

【図3】図２に示す溶接用ロボットの制御装置のブロック図である。

【図4】溶接区間を説明するための模式図である。

【図5】（ａ）は、図４のＡ部の拡大図であり、（ｂ）は、図４のＢ部の拡大図である。

【図6】図３に示す制御装置の制御フロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、本発明の実施形態に係る鋼管柱の溶接用ロボットシステムについて、図面を参照しながら説明する。

【0024】

１．仮固定された鋼管柱１について
図１は、本発明の実施形態に係る溶接用ロボットシステムによる溶接前の鋼管柱の側面図である。ここで、上部鋼管柱１０と下部鋼管柱２０とは、４つの平面部と４つの湾曲部によって形成された多角形鋼管からなり、上部鋼管柱１０および下部鋼管柱２０のそれぞれの平面部には、エレクションピース１１、２１が取付けられている。なお、上部鋼管柱１０と下部鋼管柱２０とは、図２および図３等に示す四角形の角形鋼管柱に限定されるものではなく、たとえば、四角形以外の多角形の角形鋼管柱（具体的には四面以上の多角形鋼管）であってもよく、四面ボックス柱など多面ボックス柱であってもよい。本実施形態では、平面部ごとにエレクションピースを設けたが、たとえば、４つの平面部のうち、対向する２つの平面部のみにエレクションピースが設けられていてもよく、１つの平面部に複数のエレクションピースが設けられていてもよい。

【0025】

上部鋼管柱１０の下端縁面１３は、外側に向いて傾斜したテーパ面であり、下部鋼管柱２０の上端縁面２３は、下部鋼管柱２０の長手方向に対して直交するように形成された平坦面である。これにより、下部鋼管柱２０の上端縁面２３に対向するように、上部鋼管柱１０の下端縁面１３を配置すると、上部鋼管柱１０と下部鋼管柱２０との間に、上部鋼管柱１０と下部鋼管柱２０の周方向に沿った開先３０を形成することができる。

【0026】

さらに、本実施形態では、下部鋼管柱２０の内壁面には、裏当金（図示せず）が周方向に沿って取付けられている。裏当金は、下部鋼管柱２０の上端縁面２３から鉛直方向（下部鋼管柱２０の長手方向）に突出しており、下部鋼管柱２０に上部鋼管柱１０を配置する際に、裏当金３１の突出した部分が、上部鋼管柱１０に内挿される。

【0027】

このような裏当金により、上部鋼管柱１０と下部鋼管柱２０との間隙を、裏当金で覆うことができるので、溶接時に、溶融した溶接材料が、鋼管柱１の内部に入り込むことを防止することができる。なお、本実施形態では、裏当金を、下部鋼管柱２０の内壁面に取付けたが、たとえば、上部鋼管柱１０の下端縁面１３から突出するように、裏当金を上部鋼管柱１０の内壁面に取付けてもよい。

【0028】

図１に示すように、上部鋼管柱１０と下部鋼管柱２０とは、仮固定されている。下部鋼管柱２０に上部鋼管柱１０を配置するとともに、裏当金の突出した部分を、上部鋼管柱１０に内挿する。例えば、建て入れ冶具３の上側の端部を、ボルト等を用いてエレクションピース１１に締結し、その下側の端部を、ボルト等を用いてエレクションピース２１に締結する。これにより、上部鋼管柱１０と下部鋼管柱２０とのエレクションピース１１、２１同士を建て入れ冶具３で連結し、上部鋼管柱１０と下部鋼管柱２０とを仮固定することができる。

【0029】

ここでは、建て入れ冶具３の構造の詳細な説明を省略するが、各建て入れ冶具３は、上下に配置された２つのエレクションピース１１、２１同士の間の距離を調節可能に構成されている。溶接後またはその途中で、建て入れ冶具３はエレクションピース１１、２１から取り外され、溶接後またはその途中で、エレクションピース１１、２１は上部鋼管柱１０および下部鋼管柱２０から切断される。

【0030】

２．レール７３とその取付け構造について
図２に示すように、本実施形態では、一対の溶接用ロボット（多関節ロボット）８０で上部鋼管柱１０と下部鋼管柱２０との溶接を行い、多関節ロボット８０は、レール７３を走行する。一対のレール７３は、下部鋼管柱２０を挟むように、下部鋼管柱２０に取付けられている。

【0031】

具体的には、下部鋼管柱２０の４つの平面部のうち、反対側に位置する２つの平面部のそれぞれには、一対の支持片７８、７８が溶接されている。本実施形態では、下部鋼管柱２０に、第１支持部材７１で挟むように、支持片７８、７８に、第１支持部材７１が固定されている。第１支持部材７１は、Ｈ形鋼などの長尺状の部材であり、溶接用ロボット８０が、走行するレール７３と直交する方向に延在している。

【0032】

さらに、本実施形態では、下部鋼管柱２０を挟むように、一対の第１支持部材７１に跨って、一対の第２支持部材７２が固定されている。第２支持部材７２は、長尺状の部材であり、第２支持部材７２には、長手方向に沿ってレール７３が取付けられているので、下部鋼管柱２０を挟むように、下部鋼管柱２０に一対のレール７３、７３を、取付けることができる。なお、本実施形態では、第１支持部材７１と第２支持部材７２とを用いて、下部鋼管柱２０にレール７３を取付けたが、たとえば、剛性が確保することができるのであれば、下部鋼管柱２０に、レール７３を取付けてもよい。

【0033】

本実施形態では、レール７３は、リニアガイドレールであり、レール７３には、台車（スライダ）７４が取付けられている。台車７４は、図示しないモータにより、レール７３に沿って走行自在となっている。なお、本実施形態では、台車７４の走行制御、後述する多関節ロボット８０の駆動制御、多関節ロボット８０の先端に取付けられたトーチ９２による溶接条件に応じた溶接等は、後述する制御装置４０により行われる。

【0034】

３．溶接用ロボットシステム１００について
溶接用ロボットシステム１００は、一対の多関節ロボット８０Ａ、８０Ｂと、これらを制御する制御装置４０Ａ、４０Ｂと、を備えている。多関節ロボット８０Ａ、８０Ｂは、エレクションピース１１、２１を建て入れ冶具３で連結して仮固定された上部鋼管柱１０と下部鋼管柱２０との周方向に沿って形成された開先３０に、溶融した溶接材料を供給しながら、上部鋼管柱１０と下部鋼管柱２０とを溶接する装置である。

【0035】

制御装置４０Ａ、４０Ｂは、多関節ロボット８０Ａ、８０Ｂごとに設定された溶接区間１Ｔ、２Ｔに対して溶接を行うように、各多関節ロボット８０Ａ、８０Ｂの動作と、各多関節ロボット８０Ａ、８０Ｂによる溶接の実行および停止と、を制御する装置である。

【0036】

なお、本実施形態では、２つの多関節ロボット８０Ａ、８０Ｂにより、以下に示す溶接を行うが、たとえば、３以上の多関節ロボットにより溶接を行ってもよい。さらに、本実施形態では、多関節ロボット８０Ａ、８０Ｂごとに、制御装置４０Ａ、４０Ｂが設けられているが、１つの制御装置により、複数の多関節ロボットの制御を行ってもよい。まず、以下に、多関節ロボット８０（８０Ａ、８０Ｂ）について、詳述する。

【0037】

４．溶接用ロボット８０（８０Ａ、８０Ｂ）について
多関節ロボット８０は、台車７４に設置されている。本実施形態で用いる多関節ロボット８０は、６軸で回動するロボットアームであり、溶接機に接続された溶接用ロボットである。

【0038】

多関節ロボット８０は、溶接機（図示せず）および制御装置４０に接続された溶接用ロボットであり、多関節ロボット８０は、台車７４に取付けられる基台８２と、基台８２に載置され、基台８２に対して旋回する旋回台８３と、を備えている。旋回台８３には、ロアアーム８４が枢動自在に取付けられている。ロアアーム８４の先端には、関節部８５が枢動自在に取付けられている。関節部８５には、アッパアーム８６が、長手方向を軸心として回動自在に取付けられている。

【0039】

台車７４の走行、旋回台８３の旋回、ロアアーム８４の枢動、およびアッパアーム８６の回動等は、それぞれモータなどのアクチュエータ（図示せず）により行われる。制御装置４０は、これらのアクチュエータを制御することにより、多関節ロボット８０の動作を制御することができる。

【0040】

さらに、アッパアーム８６の先端には、エンドエフェクタとなる溶接機のトーチ９２を支持する支持アーム８７が取付けられている。支持アーム８７は、アッパアーム８６に対して、トーチ９２には、溶接ワイヤを送給するケーブル９１が接続されており、ケーブル９１の基端は溶接ワイヤを送給する送給装置（図示せず）に接続されている。

【0041】

溶接機のトーチ９２を印加することにより、アークが生成される。このアークに溶接ワイヤが送給されることにより、溶接ワイヤが溶融し、溶融した溶接材料が開先３０を供給に供給することができる。制御装置４０は、トーチ９２の印加およびその停止、溶接ワイヤの送給およびその停止を制御することにより、溶接の実行および停止を制御することができる。

【0042】

５．制御装置４０（４０Ａ、４０Ｂ）について
制御装置４０は、多関節ロボット８０および溶接機（図示せず）等に接続されている。制御装置４０は、これらの装置を制御するためのプログラムおよび溶接条件等が記録されたＲＡＭ、ＲＯＭなどの記憶装置（図示せず）と、その制御を実行するための制御指令を演算するＣＰＵなどの演算装置（図示せず）と、を備えている。

【0043】

図３は、図２に示す多関節ロボット８０の制御装置４０のブロック図である。本実施形態では、図３に示すように、各制御装置４０Ａ、４０Ｂは、ソフトウエアとして、区間設定部４１、溶接開始設定部４２、中断位置設定部４３、溶接実行部４４、溶接開始検出部４６、および開始信号出力部４７を少なくとも備えている。

【0044】

区間設定部４１は、多関節ロボット８０の個数に応じて、仮固定された上部鋼管柱１０と下部鋼管柱２０との周方向に沿って形成された開先３０に対して、多関節ロボット８０ごとに溶接区間を設定している。本実施形態では、多関節ロボット８０の個数は２台であるので、２つの溶接区間１Ｔ、２Ｔが設定される。

【0045】

図４、５に示すように、各溶接区間１Ｔ、２Ｔは、周回する開先３０（の溶接ライン）を分割した分割区間１Ｄ、２Ｄと、分割区間１Ｄ、２Ｄの両端において、隣接した分割区間１Ｄ（２Ｄ）と重複する一対の重複区間１Ｓ、１Ｅ（２Ｓ、２Ｅ）と、で構成されている。

【0046】

図５（ａ）、（ｂ）に示すように、重複区間１Ｓ、１Ｅ（２Ｓ、２Ｅ）は、エレクションピース１１、２１が配置された区間であり、建て入れ冶具３と対向した区間である。多関節ロボット８０Ａによる重複区間１Ｓと、多関節ロボット８０Ｂによる重複区間２Ｅと、が同じ区間である。多関節ロボット８０Ａによる重複区間１Ｅと、多関節ロボット８０Ｂによる重複区間２Ｓと、が同じ区間である。これら重複区間１Ｓ、１Ｅ（２Ｓ、２Ｅ）では、２つ多関節ロボット８０Ａ、８０Ｂにより、異なるタイミングで溶接が行われる。

【0047】

溶接開始設定部４２は、多関節ロボット８０ごとの溶接区間において、各多関節ロボット８０が溶接を開始する重複区間が、他の多関節ロボット８０が溶接を開始する重複区間と、異なる重複区間となるように、多関節ロボット８０ごとの溶接の開始を設定する。

【0048】

具体的には、本実施形態では、多関節ロボット８０Ａ、８０Ｂごとの溶接区間１Ｔ、２Ｔにおいて、多関節ロボット８０Ａが溶接を開始する重複区間は、重複区間１Ｓであり、多関節ロボット８０Ｂが溶接を開始する重複区間は、重複区間２Ｓであり、これらの区間は、異なる区間である。

【0049】

したがって、本実施形態では、多関節ロボット８０Ａは、重複区間１Ｓで溶接を開始し、重複区間１Ｅで溶接を終了する。さらに、多関節ロボット８０Ｂは、重複区間２Ｓで溶接を開始し、重複区間２Ｅで溶接を終了する。

【0050】

このようにして、多関節ロボット８０Ａ、８０Ｂが、同じ重複区間に対して、溶接を同時に開始されることがないので、複数の多関節ロボット８０Ａ、８０Ｂによる溶接の開始時に、多関節ロボット８０Ａ、８０Ｂが、接触することはない。

【0051】

さらに、重複区間１Ｓ、１Ｅ（２Ｓ、２Ｅ）は、エレクションピース１１、２１が配置された区間であり、連続した溶接を行うことが困難な区間であり、溶接が不連続となる。一方、これらの重複区間１Ｓ、１Ｅ（２Ｓ、２Ｅ）は、２台のレール７３、７３から等距離の位置であり、２台の多関節ロボット８０Ａ、８０Ｂが担当する溶接範囲の境界位置である。したがって、重複区間１Ｓ、１Ｅ（２Ｓ、２Ｅ）を、エレクションピース１１、２１が配置された区間に設定することにより、品質的に欠陥が出やすい溶接不連続部位の箇所数を最小限に抑えることができる。

【0052】

さらに、スムーズに溶接が開始される場合には、多関節ロボット８０Ａ、８０Ｂ同士の接触を回避しつつ溶接を行うことができる。さらに、このような場合には、一対の多関節ロボット８０Ａ、８０Ｂのトーチ９２の先端を、鋼管柱１の中心軸を挟んで対向させながら、上部鋼管柱１０と下部鋼管柱２０との溶接を行うことができる。このため、上部鋼管柱１０および下部鋼管柱２０への溶接時の熱を、鋼管柱１の中心軸を挟んで略対称に入熱することができる。この結果、鋼管柱１の中心軸の歪み等を抑えることができる。

【0053】

中断位置設定部４３は、多関節ロボット８０Ａ、８０Ｂごとに、分割区間１Ｄ、２Ｄにおいて、溶接を中断する中断位置１Ｐ、２Ｐを設定する。例えば、中断位置１Ｐ、２Ｐは、エレクションピース１１、２１が配置された区間内である。

【0054】

このようにして、溶接区間１Ｔ（２Ｔ）は、中断位置１Ｐ（２Ｐ）を境界として、前半の溶接を行う溶接区間１Ｒ（２Ｒ）と、後半の溶接を行う溶接区間１Ｌ（２Ｌ）で構成される。溶接区間１Ｒ（２Ｒ）と、溶接区間１Ｌ（２Ｌ）とは、多関節ロボット８０Ａ（８０Ｂ）の溶接の中断前後において、重複する区間が形成されていてもよい。

【0055】

本実施形態では、溶接区間１Ｔ（２Ｔ）のうち、エレクションピース１１、２１が配置された区間内の位置では、そもそも、多関節ロボット８０Ａ（８０Ｂ）による溶接を中断し、多関節ロボット８０Ａ（８０Ｂ）の姿勢を変更して、溶接を再開する。したがって、この位置を利用すれば、より円滑に多関節ロボット８０Ａ（８０Ｂ）による溶接を行うことができる。

【0056】

なお、区間設定部４１、溶接開始設定部４２、および中断位置設定部４３による各設定は、入力装置（図示せず）を介して、制御装置４０Ａ、４０Ｂに入力される。

【0057】

溶接実行部４４は、一対の重複区間１Ｓ、１Ｅ（２Ｓ、２Ｅ）のうち、一方の重複区間１Ｓ（２Ｓ）から溶接を開始し、中断位置１Ｐ（２Ｐ）において溶接を中断するように、多関節ロボット８０Ａ（８０Ｂ）を制御する。さらに、溶接実行部４４は、多関節ロボット８０Ａ（８０Ｂ）の姿勢を変更した後、他方の重複区間１Ｅ（２Ｅ）まで、多関節ロボット８０Ａ（８０Ｂ）に、上部鋼管柱１０と下部鋼管柱２０と溶接を実行させる。

【0058】

ここで、溶接開始検出部４６は、一方の重複区間１Ｓ（２Ｓ）における多関節ロボット８０Ａ（８０Ｂ）の溶接の開始を検出してもよいが、本実施形態では、溶接開始検出部４６は、重複区間１Ｓ（２Ｓ）の溶接を終えて（完了して）から、分割区間１Ｄ、２Ｄの溶接を開始してから、溶接の開始を検出することが好ましい。これにより、溶接が止まりやすい（生成したアークが安定し難い）重複区間１Ｓ（２Ｓ）を通過した後に、溶接開始を検出するので、検出の信頼性を高めることができる。さらに、溶接開始検出部４６は、中断位置１Ｐ、２Ｐからの多関節ロボット８０Ａ（８０Ｂ）ごとの溶接の再開も検出する。本実施形態では、一方の多関節ロボット８０Ａの溶接開始信号および溶接再開信号を、制御装置４０Ａ、４０Ｂの溶接開始検出部４６が検出する。同様に、他方の多関節ロボット８０Ｂの溶接開始信号および溶接再開信号を、制御装置４０Ａ、４０Ｂの溶接開始検出部４６が検出する。なお、本実施形態では、多関節ロボット８０Ａ、８０Ｂは、後述するように、溶接開始信号および溶接再開信号を継続的に出力しているが、溶接開始および溶接再開のタイミングで、溶接開始信号を出力し、溶接完了のタイミングで、溶接終了信号を出力し、これらの信号に基づいて、制御装置４０Ａ、４０Ｂは、多関節ロボット８０Ａ、８０Ｂを制御してもよい。

【0059】

さらに、溶接実行部４４は、複数の多関節ロボット８０のうち、いずれか１つの多関節ロボット８０の溶接の開始が検出されていないときに、他の多関節ロボット８０に、中断位置までの溶接を実行させた後、開始が検出されていない多関節ロボット８０の溶接が開始されるまで、他の多関節ロボット８０の溶接の中断を継続する。

【0060】

具体的には、本実施形態では、複数の多関節ロボット８０は、２つの多関節ロボット８０Ａ、８０Ｂからなる。したがって、たとえば、アークの生成不良などにより、一方の多関節ロボット８０Ａの溶接の開始が検出されていないときには、他方の制御装置４０Ｂの溶接実行部４４は、多関節ロボット８０Ｂに、中断位置２Ｐまで、溶接区間２Ｒの溶接を実行させる。その後、一方の多関節ロボット８０Ａの溶接が開始されるまで（すなわち、他方の制御装置４０Ａの溶接開始検出部４６が、多関節ロボット８０Ａの溶接の開始を検出するまで）、他方の多関節ロボット８０の溶接の中断を継続する。一方の多関節ロボット８０Ａの溶接が開始されると、溶接実行部４４は、他方の多関節ロボット８０Ｂに、溶接区間２Ｌの溶接を実行させる。

【0061】

同様に、他方の多関節ロボット８０Ｂの溶接の開始が検出されていないときには、一方の制御装置４０Ａの溶接実行部４４は、多関節ロボット８０Ａに、中断位置１Ｐまで、溶接区間１Ｒの溶接を実行させる。その後、他方の多関節ロボット８０Ｂの溶接が開始されるまで、一方の多関節ロボット８０の溶接の中断を継続する。他方の多関節ロボット８０の溶接が開始されると、溶接実行部４４は、一方の多関節ロボット８０Ａに、溶接区間１Ｌの溶接を実行させる。

【0062】

このようにして、一方の多関節ロボット８０Ａ（８０Ｂ）の溶接が開始されない場合には、一方の多関節ロボット８０Ｂ（８０Ａ）は、中断位置２Ｐ（１Ｐ）で、溶接の中断されるため、多関節ロボット８０Ｂ、８０Ａ同士が、重複区間２Ｅ、１Ｓ（１Ｅ、２Ｓ）において、接触することを回避することができる。さらに、一方の多関節ロボット８０Ａ（８０Ｂ）は、当初から溶接を中断する位置で、その中断が継続されるため、一方の多関節ロボット８０Ａ（８０Ｂ）による溶接の品質を損なうことはない。このような結果、一対の多関節ロボット８０Ｂ、８０Ａを用いた場合であっても、上部鋼管柱１０と下部鋼管柱２０との安定した溶接を行うことができる。

【0063】

開始信号出力部４７は、一方の多関節ロボット８０Ａ（８０Ｂ）が、一方の重複区間１Ｓ（２Ｓ）の溶接が完了し、分割区間１Ｄ、２Ｄの溶接を開始してから、他の多関節ロボット８０Ｂ（８０Ａ）が中断位置２Ｐ（１Ｐ）において溶接を再開するまで、他方の多関節ロボット８０Ｂ（８０Ａ）の制御装置４０Ｂ（４０Ｂ）に、溶接開始信号を出力する。ここで、一方の多関節ロボット８０Ａ（８０Ｂ）溶接の開始、中断位置２Ｐ（１Ｐ）における溶接の再開は、溶接開始検出部４６により検出される。

【0064】

これにより、他方の多関節ロボット８０Ｂ（８０Ａ）の制御装置４０Ｂ（４０Ａ）は、この溶接開始信号を受信するため、他方の多関節ロボット８０Ｂ（８０Ａ）が、中断位置２Ｐ（１Ｐ）に到達した際に、中断が継続されることなく、スムーズに溶接を再開することができる。

【0065】

さらに、溶接実行部４４は、一方の重複区間１Ｓ（２Ｓ）と他方の重複区間１Ｅ（２Ｅ）との間を、往復するように、多関節ロボット８０Ｂ（８０Ａ）に溶接を実行させる。溶接実行部４４は、すべての多関節ロボット８０Ｂ、８０Ａが、一方の重複区間１Ｓ（２Ｓ）と他方の重複区間１Ｅ（２Ｅ）までの溶接を完了したのち、多関節ロボット８０Ａ（８０Ｂ）の他方の重複区間１Ｅ（２Ｅ）からの溶接を開始させる。これにより、復路の溶接においても、多関節ロボット８０Ａ、８０Ｂの接触を回避しつつ、設計通りの安定した溶接を行うことができる。

【0066】

以下に、図６を参照しながら、図３に示す制御装置４０の制御フロー図を説明する。
まず、ステップＳ１では、溶接実行部４４は、一方の重複区間１Ｓ、２Ｓから、多関節ロボット８０Ａ、８０Ｂに溶接を開始させる。次に、ステップＳ２で、溶接開始検出部４６が、溶接の開始を検出した場合には、開始信号出力部４７が、溶接開始信号を継続して出力する。

【0067】

次に、ステップＳ３に進み、中断位置１Ｐ（２Ｐ）に、一方の多関節ロボット８０Ａ（８０Ｂ）が到達した場合には、溶接実行部４４は、到達した一方の多関節ロボット８０Ａ（８０Ｂ）の溶接を中断し、ステップＳ４に進む。

【0068】

ステップＳ４では、他方の多関節ロボット８０Ｂ（８０Ａ）が、一方の重複区間１Ｓ（２Ｓ）において、溶接を開始したかを判定する。具体的には、他方の制御装置４０Ｂ（４０Ａ）が、開始信号出力部４７により、溶接開始信号を出力しているかの判定を行う。ここで、溶接を開始していない場合（ＮＯの場合）には、ステップＳ４を繰り返す。これにより、一方の多関節ロボット８０Ａ（８０Ｂ）による溶接の中断は継続される。一方、溶接を開始している場合には、ステップＳ５に進む。

【0069】

ステップＳ５では、溶接実行部４４は、一方の多関節ロボット８０Ａ（８０Ｂ）の姿勢を変更させ、残りの溶接区間１Ｌ（２Ｌ）の溶接を再開する。ステップＳ６では、一方の多関節ロボット８０Ａ（８０Ｂ）が溶接を再開したタイミングで、開始信号出力部４７が、溶接再開信号を継続して出力する。このときには、開始信号出力部４７は、ステップＳ２から溶接開始信号を継続して出力している。なお、ステップＳ３では、一方の多関節ロボット８０Ａ（８０Ｂ）の溶接を中断し、ステップＳ５で、一方の多関節ロボット８０Ａ（８０Ｂ）の姿勢を変更させたが、ステップＳ３において、一方の多関節ロボット８０Ａ（８０Ｂ）の姿勢を変更させた後、ステップＳ４に進んでもよい。この場合には、ステップＳ５で、一方の多関節ロボット８０Ａ（８０Ｂ）の溶接を速やかに再開することができる。

【0070】

ステップＳ７では、溶接実行部４４は、一方の多関節ロボット８０Ａ（８０Ｂ）により、他方の重複区間１Ｅ（２Ｅ）で、溶接を終了させる。このとき、多関節ロボット８０Ａ（８０Ｂ）の動作も停止させる。

【0071】

ステップＳ８では、一方の制御装置４０Ａ（４０Ｂ）は、多関節ロボット８０Ｂ（８０Ａ）が、中断位置２Ｐ（１Ｐ）から溶接が再開されたか判定する。具体的には、他方の制御装置４０Ｂ（４０Ａ）の開始信号出力部４７が、溶接再開信号を継続して出力しているかの判定を行う。ここで、溶接が再開されていない場合（ＮＯの場合）には、ステップＳ８を繰り返す。

【0072】

一方、溶接が再開されている場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳ９に進む。ステップＳ９では、一方の多関節ロボット８０Ａ（８０Ｂ）の溶接開始信号は、不要であるので、この出力を終了し、ステップＳ１０に進む。ステップＳ１０では、他方の多関節ロボット８０Ｂ（８０Ａ）の溶接開始信号は、不要であるので、この出力を終了し、ステップＳ１１に進む。

【0073】

ステップＳ１１では、一方の多関節ロボット８０Ａ（８０Ｂ）は、他方の重複区間１Ｅ（２Ｅ）に到達しているので、溶接再開信号の出力を終了し、ステップＳ１２に進む。他方の多関節ロボット８０Ｂ（８０Ａ）が、他方の重複区間２Ｅ（１Ｅ）に到達してから、他方の多関節ロボット８０Ｂ（８０Ａ）の溶接再開信号の出力を終了する。

【0074】

このようして、すべての多関節ロボット８０Ａ、８０Ｂが、一方の重複区間１Ｓ（２Ｓ）から他方の重複区間１Ｅ（２Ｅ）までの溶接を完了したとみなすことができ、他方の重複区間１Ｅ（２Ｅ）から一方の重複区間１Ｓ（２Ｓ）までの溶接をステップＳ１からステップＳ１２に示した同様の方法で、行う。このようして、一方の重複区間１Ｓ（２Ｓ）から他方の重複区間１Ｅ（２Ｅ）までの往路の溶接と、一方の重複区間１Ｓ（２Ｓ）から他方の重複区間１Ｅ（２Ｅ）までの復路の溶接を繰り返す。

【0075】

このようにして、一対の多関節ロボット８０Ａ、８０Ｂを用いた場合であっても、これらが接触することを回避し、上部鋼管柱１０と下部鋼管柱２０との安定した溶接を行うことができる。

【0076】

以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。

【符号の説明】

【0077】

１：鋼管柱、３：建て入れ冶具、１０：上部鋼管柱、１１：エレクションピース、２０：下部鋼管柱、２１：エレクションピース、３０：開先、４０，４０Ａ，４０Ｂ：制御装置、４１：区間設定部、４２：溶接開始設定部、４３：中断位置設定部、４４：溶接実行部、４６：溶接開始検出部、４７：開始信号出力部、８０，８０Ａ，８０Ｂ：溶接用ロボット（多関節ロボット）、１００：溶接用ロボットシステム、１Ｔ、２Ｔ：溶接区間、１Ｄ，２Ｄ：分割区間、１Ｓ、２Ｓ：重複区間（一方の重複区間）、１Ｅ、２Ｅ：重複区間（他方の重複区間）、１Ｐ．２Ｐ：中断位置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】