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(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】
(24)【登録日】2023-04-21
(45)【発行日】2023-05-01
(54)【発明の名称】溶接システム、溶接方法、及びプログラム
(51)【国際特許分類】
B23K 37/02 20060101AFI20230424BHJP
B23K 9/12 20060101ALI20230424BHJP
B23K 9/028 20060101ALI20230424BHJP
【ＦＩ】
B23K37/02 B
B23K9/12 331B
B23K9/12 331Q
B23K9/028 D
B23K9/028 J
B23K37/02 301A
【請求項の数】
16
(21)【出願番号】P 2021121984
(22)【出願日】2021-07-26
(65)【公開番号】P2023017620
(43)【公開日】2023-02-07
【審査請求日】2021-07-28
【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】後藤 憲一
(72)【発明者】
【氏名】三木 聡史
(72)【発明者】
【氏名】池内 圭
(72)【発明者】
【氏名】田代 裕一朗
(72)【発明者】
【氏名】井上 浩良
(72)【発明者】
【氏名】渡邊 慎司
【審査官】黒石 孝志
(56)【参考文献】
【文献】特開２０２２－００１３７１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－０５８０７８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０６－１５５０２７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０００－００５８９６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－２８８８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平８－１２３５３６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２３Ｋ ９／００ － ９／３２
Ｂ２３Ｋ ３７／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
鋼管に沿って配置されたレールであって曲線部を有するレール上を移動しつつ前記鋼管の曲線部を溶接する溶接ロボットを、制御する溶接システムであって、前記鋼管の前記曲線部の曲率中心を第１曲率中心として取得する取得部と、
前記取得部で取得された前記第１曲率中心を用いて、前記溶接ロボットの溶接条件を設定する設定部と、
を備え、
前記溶接ロボットは溶接トーチを備え、
前記溶接条件は、前記鋼管の前記曲線部に対する前記溶接トーチの向きである溶接トーチ向きと前記溶接トーチの狙い位置とを含み、
前記取得部で取得された前記第１曲率中心と、前記レールの前記曲線部の曲率中心である第２曲率中心とが一致するか否かを判定する判定部を更に備え、
前記設定部は、前記判定部が前記第１曲率中心と前記第２曲率中心とが一致しないと判定した場合に、前記第１曲率中心を用いて前記溶接条件を設定する、ことを特徴とする溶接システム。
【請求項2】
鋼管に沿って配置されたレールであって曲線部を有するレール上を移動しつつ前記鋼管の曲線部を溶接する溶接ロボットを、制御する溶接システムであって、前記鋼管の前記曲線部の曲率中心を第１曲率中心として取得する取得部と、
前記取得部で取得された前記第１曲率中心を用いて、前記溶接ロボットの溶接条件を設定する設定部と、
を備え、
前記溶接ロボットは溶接トーチを備え、
前記溶接条件は、前記溶接トーチの狙い位置を含み、
前記取得部で取得された前記第１曲率中心と、前記レールの前記曲線部の曲率中心である第２曲率中心とが一致するか否かを判定する判定部を更に備え、
前記設定部は、前記判定部が前記第１曲率中心と前記第２曲率中心とが一致しないと判定した場合に、前記第１曲率中心を用いて前記溶接条件を設定する、ことを特徴とする溶接システム。
【請求項3】
鋼管に沿って配置されたレールであって曲線部を有するレール上を移動しつつ前記鋼管の曲線部を溶接する溶接ロボットを、制御する溶接システムであって、前記鋼管の前記曲線部の曲率中心を第１曲率中心として取得する取得部と、
前記取得部で取得された前記第１曲率中心を用いて、前記溶接ロボットの溶接条件を設定する設定部と、
を備え、
前記溶接ロボットは溶接トーチを備え、
前記設定部は、前記溶接条件を満たす前記溶接トーチの目標位置及び目標姿勢を表す第１の行列を生成し、前記溶接ロボットが所定の移動量、移動した場合の前記溶接トーチの位置及び姿勢を表す第２の行列を生成し、前記第１の行列と前記第２の行列とが等しくなるような前記溶接ロボットの移動量を求める、ことを特徴とする溶接システム。
【請求項4】
前記溶接条件は、前記第１曲率中心と、前記レールの前記曲線部の曲率中心である第２曲率中心とが一致するか否かにより異な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システム。
【請求項5】
前記取得部で取得された前記第１曲率中心と、前記レールの前記曲線部の曲率中心である第２曲率中心とが一致するか否かを判定する判定部を更に備え、前記設定部は、前記判定部が前記第１曲率中心と前記第２曲率中心とが一致しないと判定した場合に、前記第１曲率中心を用いて前記溶接条件を設定する、
ことを特徴とする請求項３に記載の溶接システム。
【請求項6】
前記溶接トーチの向きを変更するトーチ向き変更部を更に備え、前記設定部は、前記第１曲率中心と、前記レールの前記曲線部の曲率中心である前記第２曲率中心とを用いて前記溶接トーチ向きを設定し、
前記トーチ向き変更部は、前記鋼管の前記曲線部に対する前記溶接トーチの向きが、前記設定部で設定された前記溶接トーチ向きと一致するように、前記溶接トーチの向きを変更する、
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7】
前記溶接トーチ向きは、上面視において、前記溶接トーチの先端の向きと、前記鋼管の前記曲線部の法線方向とが一致するときの前記溶接トーチの向きを含み、前記設定部は、前記溶接トーチ向きを前記溶接ロボットの位置に応じて設定する、
ことを特徴とする請求項１または６に記載の溶接システム。
【請求項8】
前記トーチ向き変更部は、前記溶接ロボットが移動する方向と平行な第１軸の回りに前記溶接トーチを回動させることができる第１回動部と、前記鋼管の長手方向と平行な第２軸の周りに前記溶接トーチを回動させることができる第２回動部と、を含み、前記第１回動部及び前記第２回動部の一方は、他方を前記溶接トーチとともに回動させ、
前記溶接トーチ向きは、前記溶接ロボットが移動する方向に沿って見て、前記溶接トーチの先端が前記鋼管の開先に位置するときの前記溶接トーチの向きを含み、
前記設定部は、前記溶接トーチ向きを前記一方による回動に応じて設定する、
ことを特徴とする請求項６に記載の溶接システム。
【請求項9】
前記溶接条件は、前記溶接トーチの先端の移動速度である溶接移動速度を含むことを特徴とする請求項１～８のいずれか一項に記載の溶接システム。
【請求項10】
前記溶接ロボットの移動速度を変更する速度変更部を更に備え、前記設定部は、前記第１曲率中心と、前記レールの前記曲線部の曲率中心である第２曲率中心とを用いて前記溶接移動速度を設定し、
前記速度変更部は、前記溶接トーチの先端の移動速度が、前記設定部で設定された前記溶接移動速度と一致するように、前記溶接ロボットの移動速度を変更する、
ことを特徴とする請求項９に記載の溶接システム。
【請求項11】
前記溶接ロボットの位置を変更するロボット位置変更部を更に備え、前記設定部は、前記第１曲率中心と、前記レールの前記曲線部の曲率中心である第２曲率中心とを用いて前記溶接移動速度を設定し、
前記ロボット位置変更部は、前記溶接トーチの先端の移動速度が、前記設定部で設定された前記溶接移動速度と一致するように、前記溶接ロボットの位置を変更する、
ことを特徴とする請求項９に記載の溶接システム。
【請求項12】
前記溶接トーチの位置を変更するトーチ位置変更部を更に備え、前記設定部は、前記第１曲率中心と、前記レールの前記曲線部の曲率中心である前記第２曲率中心とを用いて前記狙い位置を設定し、
前記トーチ位置変更部は、前記溶接トーチの位置が、前記設定部で設定された前記狙い位置と一致するように、前記溶接トーチの位置を変更する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の溶接システム。
【請求項13】
鋼管に沿って配置されたレールであって曲線部を有するレール上を移動しつつ前記鋼管の曲線部を溶接する溶接ロボットを、制御する溶接システムが実行する溶接方法であって、前記鋼管の前記曲線部の曲率中心を第１曲率中心として取得する取得ステップと、
前記取得ステップで取得された前記第１曲率中心を用いて、前記溶接ロボットの溶接条件を設定する設定ステップと、
を備え、
前記溶接条件は、前記鋼管の前記曲線部に対する前記溶接ロボットの溶接トーチの向きである溶接トーチ向きと前記溶接ロボットの溶接トーチの狙い位置とを含み、
前記取得ステップで取得された前記第１曲率中心と、前記レールの前記曲線部の曲率中心である第２曲率中心とが一致するか否かを判定する判定ステップを更に備え、
前記設定ステップでは、前記判定ステップにおいて前記第１曲率中心と前記第２曲率中心とが一致しないと判定された場合に、前記第１曲率中心を用いて前記溶接条件を設定する、ことを特徴とする溶接方法。
【請求項14】
鋼管に沿って配置されたレールであって曲線部を有するレール上を移動しつつ前記鋼管の曲線部を溶接する溶接ロボットを、制御する溶接システムが実行する溶接方法であって、前記鋼管の前記曲線部の曲率中心を第１曲率中心として取得する取得ステップと、
前記取得ステップで取得された前記第１曲率中心を用いて、前記溶接ロボットの溶接条件を設定する設定ステップと、
を備え、
前記溶接条件は、前記溶接ロボットの溶接トーチの狙い位置を含み、
前記取得ステップで取得された前記第１曲率中心と、前記レールの前記曲線部の曲率中心である第２曲率中心とが一致するか否かを判定する判定ステップを更に備え、
前記設定ステップでは、前記判定ステップにおいて前記第１曲率中心と前記第２曲率中心とが一致しないと判定された場合に、前記第１曲率中心を用いて前記溶接条件を設定する、ことを特徴とする溶接方法。
【請求項15】
鋼管に沿って配置されたレールであって曲線部を有するレール上を移動しつつ前記鋼管の曲線部を溶接する溶接ロボットを、制御する溶接システムが実行する溶接方法であって、前記鋼管の前記曲線部の曲率中心を第１曲率中心として取得する取得ステップと、
前記取得ステップで取得された前記第１曲率中心を用いて、前記溶接ロボットの溶接条件を設定する設定ステップと、
を備え、
前記設定ステップにおいて、前記溶接条件を満たす前記溶接ロボットの溶接トーチの目標位置及び目標姿勢を表す第１の行列を生成し、前記溶接ロボットが所定の移動量、移動した場合の前記溶接トーチの位置及び姿勢を表す第２の行列を生成し、前記第１の行列と前記第２の行列とが等しくなるような前記溶接ロボットの移動量を求める、ことを特徴とする溶接方法。
【請求項16】
請求項１から１２のいずれか一項に記載の溶接システムとしてコンピュータを機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、溶接システム、溶接方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
高層ビルなどの大型建築物には、角形の鋼管を溶接により継ぎ足して形成された鋼管柱が用いられている。特許文献１に開示されるように、角形の鋼管の継ぎ足しには、ガイドレールに沿って鋼管の周囲を巡回可能な溶接ロボットが利用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１８－０５８０７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
鋼管の角部は、円弧状の曲線部となっている。ガイドレールの角部も、円弧状の曲線部となるよう形成される。ガイドレールは鋼管の外側に設けられるため、鋼管の曲線部と、ガイドレールの曲線部とは、周方向の長さが異なる。特許文献１においては、鋼管の曲線部に沿った溶接トーチの先端の移動速度が一定となるように、溶接ロボットがガイドレールを走行する速度を予め計算し、この速度に合わせて溶接ロボットを移動させる。これにより、鋼管の曲線部の溶接速度を一定に保つ。
【0005】
多くの場合、鋼管の曲線部の曲率中心と、ガイドレールの曲線部の曲率中心とは異なる。この場合、曲線部における、鋼管とガイドレールとの間の距離が周方向に一定とはならない。したがって、上記特許文献１の方法では、曲線部において、溶接トーチの先端と鋼管の溶接部位との距離を一定に保ちつつ、鋼管の曲線部の溶接速度を一定とすることが難しい。また、曲線部において、溶接トーチの先端を、鋼管の溶接部位に対して常に垂直に向けることが難しい。この結果、溶接の品質が低下する可能性がある。
【0006】
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、鋼管とガイドレールとで曲線部の曲率中心が異なる場合であっても、良好な溶接品質を得ることができる溶接システム、溶接方法、及びプログラ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】
【0007】
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。
本発明の一態様に係る溶接システムは、鋼管に沿って配置されたレールであって曲線部を有するレール上を移動しつつ前記鋼管の曲線部を溶接する溶接ロボットを、制御する溶接システムであって、前記鋼管の前記曲線部の曲率中心を第１曲率中心として取得する取得部と、前記取得部で取得された前記第１曲率中心を用いて、前記溶接ロボットの溶接条件を設定する設定部と、を備え、前記溶接ロボットは溶接トーチを備え、前記溶接条件は、前記鋼管の前記曲線部に対する前記溶接トーチの向きである溶接トーチ向きと前記溶接ロボットの溶接トーチの狙い位置とを含み、前記取得部で取得された前記第１曲率中心と、前記レールの前記曲線部の曲率中心である第２曲率中心とが一致するか否かを判定する判定部を更に備え、前記設定部は、前記判定部が前記第１曲率中心と前記第２曲率中心とが一致しないと判定した場合に、前記第１曲率中心を用いて前記溶接条件を設定する、ことを特徴とする。
また、本発明の他の一態様に係る溶接システムは、鋼管に沿って配置されたレールであって曲線部を有するレール上を移動しつつ前記鋼管の曲線部を溶接する溶接ロボットを、制御する溶接システムであって、前記鋼管の前記曲線部の曲率中心を第１曲率中心として取得する取得部と、前記取得部で取得された前記第１曲率中心を用いて、前記溶接ロボットの溶接条件を設定する設定部と、を備え、前記溶接ロボットは溶接トーチを備え、前記溶接条件は、前記溶接トーチの狙い位置を含み、前記取得部で取得された前記第１曲率中心と、前記レールの前記曲線部の曲率中心である第２曲率中心とが一致するか否かを判定する判定部を更に備え、前記設定部は、前記判定部が前記第１曲率中心と前記第２曲率中心とが一致しないと判定した場合に、前記第１曲率中心を用いて前記溶接条件を設定する、ことを特徴とする。
また、本発明の他の一態様に係る溶接システムは、鋼管に沿って配置されたレールであって曲線部を有するレール上を移動しつつ前記鋼管の曲線部を溶接する溶接ロボットを、制御する溶接システムであって、前記鋼管の前記曲線部の曲率中心を第１曲率中心として取得する取得部と、前記取得部で取得された前記第１曲率中心を用いて、前記溶接ロボットの溶接条件を設定する設定部と、を備え、前記溶接ロボットは溶接トーチを備え、前記設定部は、前記溶接条件を満たす前記溶接トーチの目標位置及び目標姿勢を表す第１の行列を生成し、前記溶接ロボットが所定の移動量、移動した場合の前記溶接トーチの位置及び姿勢を表す第２の行列を生成し、前記第１の行列と前記第２の行列とが等しくなるような前記溶接ロボットの移動量を求める、ことを特徴とする。
本発明の一態様に係る溶接システムは、鋼管に沿って配置されたレールであって曲線部を有するレール上を移動しつつ前記鋼管の曲線部を溶接する溶接ロボットを、制御する溶接システムであって、前記鋼管の前記曲線部の曲率中心を第１曲率中心として取得する取得部と、前記取得部で取得された前記第１曲率中心を用いて、前記溶接ロボットの溶接条件を設定する設定部と、を備え、前記溶接ロボットは溶接トーチを備え、前記溶接条件は、前記鋼管の前記曲線部に対する前記溶接トーチの向きである溶接トーチ向きと前記溶接ロボットの溶接トーチの狙い位置とを含み、前記取得部で取得された前記第１曲率中心と、前記レールの前記曲線部の曲率中心である第２曲率中心とが一致するか否かを判定する判定部を更に備え、前記設定部は、前記判定部が前記第１曲率中心と前記第２曲率中心とが一致しないと判定した場合に、前記第１曲率中心を用いて前記溶接条件を設定する、ことを特徴とする。
また、本発明の他の一態様に係る溶接システムは、鋼管に沿って配置されたレールであって曲線部を有するレール上を移動しつつ前記鋼管の曲線部を溶接する溶接ロボットを、制御する溶接システムであって、前記鋼管の前記曲線部の曲率中心を第１曲率中心として取得する取得部と、前記取得部で取得された前記第１曲率中心を用いて、前記溶接ロボットの溶接条件を設定する設定部と、を備え、前記溶接ロボットは溶接トーチを備え、前記溶接条件は、前記溶接トーチの狙い位置を含み、前記取得部で取得された前記第１曲率中心と、前記レールの前記曲線部の曲率中心である第２曲率中心とが一致するか否かを判定する判定部を更に備え、前記設定部は、前記判定部が前記第１曲率中心と前記第２曲率中心とが一致しないと判定した場合に、前記第１曲率中心を用いて前記溶接条件を設定する、ことを特徴とする。
また、本発明の他の一態様に係る溶接システムは、鋼管に沿って配置されたレールであって曲線部を有するレール上を移動しつつ前記鋼管の曲線部を溶接する溶接ロボットを、制御する溶接システムであって、前記鋼管の前記曲線部の曲率中心を第１曲率中心として取得する取得部と、前記取得部で取得された前記第１曲率中心を用いて、前記溶接ロボットの溶接条件を設定する設定部と、を備え、前記溶接ロボットは溶接トーチを備え、前記設定部は、前記溶接条件を満たす前記溶接トーチの目標位置及び目標姿勢を表す第１の行列を生成し、前記溶接ロボットが所定の移動量、移動した場合の前記溶接トーチの位置及び姿勢を表す第２の行列を生成し、前記第１の行列と前記第２の行列とが等しくなるような前記溶接ロボットの移動量を求める、ことを特徴とする。
【0008】
鋼管とガイドレールとで曲線部の曲率中心が異なる場合であっても、溶接対象である鋼管の曲線部の第１曲率中心を用いて溶接条件を設定するため、鋼管とガイドレールとの間の距離のばらつきに関わらず鋼管の曲線部の溶接を良好に行うことができる。したがって、良好な溶接品質を得ることができる。
【0009】
また、上記溶接システムにおいて、前記溶接条件は、前記第１曲率中心と、前記レールの前記曲線部の曲率中心である第２曲率中心とが一致するか否かにより異なってもよい。
【0010】
また、上記溶接システムにおいて、前記取得部で取得された前記第１曲率中心と、前記レールの前記曲線部の曲率中心である第２曲率中心とが一致するか否かを判定する判定部を更に備え、前記設定部は、前記判定部が前記第１曲率中心と前記第２曲率中心とが一致しないと判定した場合に、前記第１曲率中心を用いて前記溶接条件を設定してもよい。
【0011】
また、上記溶接システムにおいて、前記溶接ロボットは溶接トーチを備え、前記溶接条件は、前記鋼管の前記曲線部に対する前記溶接トーチの向きである溶接トーチ向きを含んでもよい。
【0012】
また、上記溶接システムにおいて、前記溶接トーチの向きを変更するトーチ向き変更部を更に備え、前記設定部は、前記第１曲率中心と、前記レールの前記曲線部の曲率中心である第２曲率中心とを用いて前記溶接トーチ向きを設定し、前記トーチ向き変更部は、前記鋼管の前記曲線部に対する前記溶接トーチの向きが、前記設定部で設定された前記溶接トーチ向きと一致するように、前記溶接トーチの向きを変更してもよい。
【0013】
また、上記溶接システムにおいて、前記溶接トーチ向きは、上面視において、前記溶接トーチの先端の向きと、前記鋼管の前記曲線部の法線方向とが一致するときの前記溶接トーチの向きであり、前記設定部は、前記溶接トーチ向きを前記溶接ロボットの位置に応じて設定してもよい。
【0014】
また、上記溶接システムにおいて、前記トーチ向き変更部は、前記溶接ロボットが移動する方向と平行な第１軸の回りに前記溶接トーチを回動させることができる第１回動部と、前記鋼管の長手方向と平行な第２軸の周りに前記溶接トーチを回動させることができる第２回動部と、を含み、前記第１回動部及び前記第２回動部の一方は、他方を前記溶接トーチとともに回動させ、前記溶接トーチ向きは、前記溶接ロボットが移動する方向に沿って見て、前記溶接トーチの先端が前記鋼管の開先に位置するときの前記溶接トーチの向きを含み、前記設定部は、前記溶接トーチ向きを前記一方による回動に応じて設定してもよい。
【0015】
また、上記溶接システムにおいて、前記溶接ロボットは溶接トーチを備え、前記溶接条件は、前記溶接トーチの先端の移動速度である溶接移動速度を含んでもよい。
【0016】
また、上記溶接システムにおいて、前記溶接ロボットの移動速度を変更する速度変更部を更に備え、前記設定部は、前記第１曲率中心と、前記レールの前記曲線部の曲率中心である第２曲率中心とを用いて前記溶接移動速度を設定し、前記速度変更部は、前記溶接トーチの先端の移動速度が、前記設定部で設定された前記溶接移動速度と一致するように、前記溶接ロボットの移動速度を変更してもよい。
【0017】
また、上記溶接システムにおいて、前記溶接ロボットの位置を変更するロボット位置変更部を更に備え、前記設定部は、前記第１曲率中心と、前記レールの前記曲線部の曲率中心である第２曲率中心とを用いて前記溶接移動速度を設定し、前記ロボット位置変更部は、前記溶接トーチの先端の移動速度が、前記設定部で設定された前記溶接移動速度と一致するように、前記溶接ロボットの位置を変更してもよい。
【0018】
また、上記溶接システムにおいて、前記溶接ロボットは溶接トーチを備え、前記溶接条件は、前記溶接トーチの狙い位置を含んでもよい。
【0019】
また、上記溶接システムにおいて、前記溶接トーチの位置を変更するトーチ位置変更部を更に備え、前記設定部は、前記第１曲率中心と、前記レールの前記曲線部の曲率中心である第２曲率中心とを用いて前記狙い位置を設定し、前記トーチ位置変更部は、前記溶接トーチの位置が、前記設定部で設定された前記狙い位置と一致するように、前記溶接トーチの位置を変更してもよい。
【0020】
本発明の一態様に係る溶接方法は、鋼管に沿って配置されたレールであって曲線部を有するレール上を移動しつつ前記鋼管の曲線部を溶接する溶接ロボットを、制御する溶接システムが実行する溶接方法であって、前記鋼管の前記曲線部の曲率中心を第１曲率中心として取得する取得ステップと、前記取得ステップで取得された前記第１曲率中心を用いて、前記溶接ロボットの溶接条件を設定する設定ステップと、を備え、前記溶接条件は、前記鋼管の前記曲線部に対する前記溶接ロボットの溶接トーチの向きである溶接トーチ向きと前記溶接ロボットの溶接トーチの狙い位置とを含み、前記取得ステップで取得された前記第１曲率中心と、前記レールの前記曲線部の曲率中心である第２曲率中心とが一致するか否かを判定する判定ステップを更に備え、前記設定ステップでは、前記判定ステップにおいて前記第１曲率中心と前記第２曲率中心とが一致しないと判定された場合に、前記第１曲率中心を用いて前記溶接条件を設定する、ことを特徴とする。
本発明の他の一態様に係る溶接方法は、鋼管に沿って配置されたレールであって曲線部を有するレール上を移動しつつ前記鋼管の曲線部を溶接する溶接ロボットを、制御する溶接システムが実行する溶接方法であって、前記鋼管の前記曲線部の曲率中心を第１曲率中心として取得する取得ステップと、前記取得ステップで取得された前記第１曲率中心を用いて、前記溶接ロボットの溶接条件を設定する設定ステップと、を備え、前記溶接条件は、前記溶接ロボットの溶接トーチの狙い位置を含み、前記取得ステップで取得された前記第１曲率中心と、前記レールの前記曲線部の曲率中心である第２曲率中心とが一致するか否かを判定する判定ステップを更に備え、前記設定ステップでは、前記判定ステップにおいて前記第１曲率中心と前記第２曲率中心とが一致しないと判定された場合に、前記第１曲率中心を用いて前記溶接条件を設定する、ことを特徴とする。
本発明の他の一態様に係る溶接方法は、鋼管に沿って配置されたレールであって曲線部を有するレール上を移動しつつ前記鋼管の曲線部を溶接する溶接ロボットを、制御する溶接システムが実行する溶接方法であって、前記鋼管の前記曲線部の曲率中心を第１曲率中心として取得する取得ステップと、前記取得ステップで取得された前記第１曲率中心を用いて、前記溶接ロボットの溶接条件を設定する設定ステップと、を備え、前記設定ステップにおいて、前記溶接条件を満たす前記溶接ロボットの溶接トーチの目標位置及び目標姿勢を表す第１の行列を生成し、前記溶接ロボットが所定の移動量、移動した場合の前記溶接トーチの位置及び姿勢を表す第２の行列を生成し、前記第１の行列と前記第２の行列とが等しくなるような前記溶接ロボットの移動量を求める、ことを特徴とする。
本発明の他の一態様に係る溶接方法は、鋼管に沿って配置されたレールであって曲線部を有するレール上を移動しつつ前記鋼管の曲線部を溶接する溶接ロボットを、制御する溶接システムが実行する溶接方法であって、前記鋼管の前記曲線部の曲率中心を第１曲率中心として取得する取得ステップと、前記取得ステップで取得された前記第１曲率中心を用いて、前記溶接ロボットの溶接条件を設定する設定ステップと、を備え、前記溶接条件は、前記溶接ロボットの溶接トーチの狙い位置を含み、前記取得ステップで取得された前記第１曲率中心と、前記レールの前記曲線部の曲率中心である第２曲率中心とが一致するか否かを判定する判定ステップを更に備え、前記設定ステップでは、前記判定ステップにおいて前記第１曲率中心と前記第２曲率中心とが一致しないと判定された場合に、前記第１曲率中心を用いて前記溶接条件を設定する、ことを特徴とする。
本発明の他の一態様に係る溶接方法は、鋼管に沿って配置されたレールであって曲線部を有するレール上を移動しつつ前記鋼管の曲線部を溶接する溶接ロボットを、制御する溶接システムが実行する溶接方法であって、前記鋼管の前記曲線部の曲率中心を第１曲率中心として取得する取得ステップと、前記取得ステップで取得された前記第１曲率中心を用いて、前記溶接ロボットの溶接条件を設定する設定ステップと、を備え、前記設定ステップにおいて、前記溶接条件を満たす前記溶接ロボットの溶接トーチの目標位置及び目標姿勢を表す第１の行列を生成し、前記溶接ロボットが所定の移動量、移動した場合の前記溶接トーチの位置及び姿勢を表す第２の行列を生成し、前記第１の行列と前記第２の行列とが等しくなるような前記溶接ロボットの移動量を求める、ことを特徴とする。
【0021】
本発明の一態様に係るプログラムは、上記溶接システムとしてコンピュータを機能させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【0022】
本発明によれば、鋼管とガイドレールとで曲線部の周方向の長さや曲率中心が異なる場合であっても、良好な溶接品質を得ることができる溶接システム、溶接方法、及びプログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】第１実施形態に係る溶接システムを示す全体図である。
【図2】第１実施形態に係る溶接システムの概要を説明するブロック図である。
【図3】第１実施形態に係る溶接ロボットを示す図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のリンク図である。
【図4】第１実施形態に係る溶接ロボットの背面図である。
【図5】（ａ）は、第１実施形態に係る溶接ロボットの第１回動部を示す側面図であり、（ｂ）は、溶接ロボットの第２回動部を示す平面図である。
【図6】第１実施形態に係る溶接ロボットの側面図である。
【図7】第１実施形態における鋼管及びガイドレールを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のリンク図である。
【図8】第１実施形態における曲線部の溶接を説明するための図である。
【図9】第１実施形態に係るシステム制御装置のシステムブロック図である。
【図10】第１実施形態に係るシステム制御装置の制御部のシステムブロック図である。
【図11】第１実施形態におけるシステム制御装置が実行する曲線部の溶接処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図12】第２実施形態における曲線部の溶接を説明するための図である。
【図13】第２実施形態におけるシステム制御装置が実行する曲線部の溶接処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0024】
〔第１実施形態〕
以下、図面を参照し、本発明の第１実施形態に係る溶接システム１００を説明する。
図１に示されるように、溶接システム１００は、鉛直方向に並べて配置された鋼管８の端部同士を溶接するために用いられる。
鋼管８は、角部に配置される４つの円弧状の曲線部８ａと、曲線部８ａ同士をそれぞれ接続する（曲線部８ａ同士を切れることなく続ける）４つの直線部８ｂとを有する角形鋼管である。鋼管８の軸線は、鉛直方向に延びる。初期状態では、鋼管８は、建方治具９により仮止めされている。建方治具９は、鋼管８の直線部８ｂに取り付けられている。
以下、図面を参照し、本発明の第１実施形態に係る溶接システム１００を説明する。
図１に示されるように、溶接システム１００は、鉛直方向に並べて配置された鋼管８の端部同士を溶接するために用いられる。
鋼管８は、角部に配置される４つの円弧状の曲線部８ａと、曲線部８ａ同士をそれぞれ接続する（曲線部８ａ同士を切れることなく続ける）４つの直線部８ｂとを有する角形鋼管である。鋼管８の軸線は、鉛直方向に延びる。初期状態では、鋼管８は、建方治具９により仮止めされている。建方治具９は、鋼管８の直線部８ｂに取り付けられている。
【0025】
〔溶接システムの概要〕
まず、図１及び図２を参照して、溶接システム１００の概要を説明する。溶接システム１００は、溶接ロボット１と、ガイドレール２と、撮影装置３と、溶接電源４と、ワイヤ送給装置５と、システム制御装置６と、を備える。
まず、図１及び図２を参照して、溶接システム１００の概要を説明する。溶接システム１００は、溶接ロボット１と、ガイドレール２と、撮影装置３と、溶接電源４と、ワイヤ送給装置５と、システム制御装置６と、を備える。
【0026】
溶接ロボット１は、複数のモータ３２と、溶接トーチ１３とを備える。また、溶接ロボット１は、システム制御装置６と通信可能に接続されている。溶接ロボット１は、システム制御装置６による制御を受け取る不図示の中継盤を備える。
モータ３２は、システム制御装置６による制御を受けて、溶接ロボット１を駆動させるモータである。モータ３２は、溶接ロボット１をガイドレール２に沿って移動させるサーボモータ（速度変更部、ロボット位置変更部）を含む。
モータ３２は、システム制御装置６による制御を受けて、溶接ロボット１を駆動させるモータである。モータ３２は、溶接ロボット１をガイドレール２に沿って移動させるサーボモータ（速度変更部、ロボット位置変更部）を含む。
【0027】
溶接トーチ１３は、鋼管８の端部同士の溶接に用いられる。溶接トーチ１３による溶接は、例えばアーク溶接によって行われる。溶接トーチ１３内には、溶接ワイヤが配置されている。
【0028】
ガイドレール２は、鋼管８に沿って配置される。ガイドレール２は、鋼管８の周方向に環状に、鋼管８を囲むように配置される。ガイドレール２は、角部に配置される４つの円弧状の曲線部２ａと、曲線部２ａ同士をそれぞれ接続する４つの直線部２ｂとを有する。溶接ロボット１は、ガイドレール２に沿って移動可能である。
【0029】
撮影装置３は、溶接ロボット１に取り付けられる。撮影装置３は、溶接前のセンシング処理において鋼管８の溶接部位を撮影する。また、撮影装置３は、溶接処理において溶接ロボット１による溶接の様子を撮影する。撮影装置３は、例えばカメラである。撮影装置３はシステム制御装置６と通信可能に接続されており、撮影装置３が取得した画像又は動画（以下、撮影結果と言う）はシステム制御装置６に送信される。
【0030】
溶接電源４は、ワイヤ送給装置５へ電力を供給する。ワイヤ送給装置５は、溶接トーチ１３へ溶接ワイヤを供給する。溶接トーチ１３は、溶接トーチ用ケーブルを介して、ワイヤ送給装置５と接続される。ワイヤ送給装置５は、溶接トーチ１３へ電力を供給する。
【0031】
システム制御装置６は、溶接システム１００の動作を制御する。システム制御装置６は、具体的には、溶接ロボット１、溶接電源４及びワイヤ送給装置５の動作を制御する。
溶接ロボット１は、制御ケーブルを介して、システム制御装置６と接続される。制御ケーブルは、システム制御装置６が送信した信号であって溶接ロボット１を制御する制御信号を溶接ロボット１に伝送する。
溶接ロボット１は、制御ケーブルを介して、システム制御装置６と接続される。制御ケーブルは、システム制御装置６が送信した信号であって溶接ロボット１を制御する制御信号を溶接ロボット１に伝送する。
【0032】
〔溶接ロボットの構成〕
次に、図３～５を参照して、溶接ロボット１の構成を説明する。
図３（ａ）は、溶接ロボット１の側面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）のリンク図である。図４は、溶接ロボット１の背面図である。図５（ａ）は、溶接ロボット１の後述する第１回動部３５を示す側面図である。図５（ｂ）は、溶接ロボット１の後述する第２回動部３６を示す平面図である。
なお、以下、鉛直方向に沿った方向を、溶接ロボット１の上下方向ｘと称する。溶接ロボット１がガイドレール２に沿って移動する方向を、溶接ロボット１の左右方向ｙと称する。溶接ロボット１の上下方向ｘ及び左右方向ｙに直交する方向を、溶接ロボット１の前後方向ｚと称する。
次に、図３～５を参照して、溶接ロボット１の構成を説明する。
図３（ａ）は、溶接ロボット１の側面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）のリンク図である。図４は、溶接ロボット１の背面図である。図５（ａ）は、溶接ロボット１の後述する第１回動部３５を示す側面図である。図５（ｂ）は、溶接ロボット１の後述する第２回動部３６を示す平面図である。
なお、以下、鉛直方向に沿った方向を、溶接ロボット１の上下方向ｘと称する。溶接ロボット１がガイドレール２に沿って移動する方向を、溶接ロボット１の左右方向ｙと称する。溶接ロボット１の上下方向ｘ及び左右方向ｙに直交する方向を、溶接ロボット１の前後方向ｚと称する。
【0033】
溶接ロボット１は、本体部１１と、溶接トーチ１３と、支持部１４と、を備える。
本体部１１は、溶接ロボット１の基台である。本体部１１は、モータ３２を備える。本体部１１は、ガイドレール２に取り付けられる車輪部１２を備える。溶接ロボット１は、車輪部１２がガイドレール２の上を摺動することで、ガイドレール２に沿って移動する。
本体部１１は、溶接ロボット１の基台である。本体部１１は、モータ３２を備える。本体部１１は、ガイドレール２に取り付けられる車輪部１２を備える。溶接ロボット１は、車輪部１２がガイドレール２の上を摺動することで、ガイドレール２に沿って移動する。
【0034】
支持部１４は、本体部１１と溶接トーチ１３との間に設けられ、溶接トーチ１３を支持する。支持部１４は、ケース２１と、第１リンク部材２２と、第２リンク部材２３と、第３リンク部材２４と、を有する。
【0035】
ケース２１は、本体部１１の外側を覆うように設けられる。ケース２１は、本体部１１に対して、溶接ロボット１の前後方向ｚに移動可能とされている。本体部１１とケース２１とにより、前後移動部３３（トーチ位置変更部）が構成される。図３（ｂ）に示されるリンク図においては、前後移動部３３は、直動関節として示されている。
【0036】
第１リンク部材２２は、鉛直方向の下方へ延びる鉛直アーム２２ａと、鉛直アーム２２ａの下端から水平方向に延びる水平アーム２２ｂと、水平アーム２２ｂに接続されて鉛直方向の下方へ延びる接続パネル２２ｃと、を備える。鉛直アーム２２ａと、水平アーム２２ｂと、接続パネル２２ｃとは、互いに相対移動不能に接続される。
鉛直アーム２２ａの上端部は、ケース２１の内側においてケース２１に接続される。鉛直アーム２２ａ（第１リンク部材２２）は、ケース２１に対して、溶接ロボット１の上下方向ｘに移動可能とされている。ケース２１と第１リンク部材２２とにより、上下移動部３４（トーチ位置変更部）が構成される。図３（ｂ）に示されるリンク図においては、上下移動部３４は、直動関節として示されている。
鉛直アーム２２ａの上端部は、ケース２１の内側においてケース２１に接続される。鉛直アーム２２ａ（第１リンク部材２２）は、ケース２１に対して、溶接ロボット１の上下方向ｘに移動可能とされている。ケース２１と第１リンク部材２２とにより、上下移動部３４（トーチ位置変更部）が構成される。図３（ｂ）に示されるリンク図においては、上下移動部３４は、直動関節として示されている。
【0037】
第２リンク部材２３は、パネル状である。第２リンク部材２３の上端部は、第１リンクピン３５１を介して、接続パネル２２ｃの下端部に接続される。
図５（ａ）に示されるように、第２リンク部材２３は、接続パネル２２ｃに対して、第１リンクピン３５１の中心軸線（以下、第１軸線とも称する）回りに回動可能とされている。第１リンクピン３５１の中心軸線は、溶接ロボット１の左右方向ｙに平行である。接続パネル２２ｃと第２リンク部材２３とにより、第１回動部３５（トーチ向き変更部）が構成される。図３（ｂ）に示されるリンク図においては、第１回動部３５は、回転関節として示されている。なお、第１回動部３５は、後述する第２回動部３６を溶接トーチ１３とともに回動させる。
図５（ａ）に示されるように、第２リンク部材２３は、接続パネル２２ｃに対して、第１リンクピン３５１の中心軸線（以下、第１軸線とも称する）回りに回動可能とされている。第１リンクピン３５１の中心軸線は、溶接ロボット１の左右方向ｙに平行である。接続パネル２２ｃと第２リンク部材２３とにより、第１回動部３５（トーチ向き変更部）が構成される。図３（ｂ）に示されるリンク図においては、第１回動部３５は、回転関節として示されている。なお、第１回動部３５は、後述する第２回動部３６を溶接トーチ１３とともに回動させる。
【0038】
第３リンク部材２４は、第２リンクピン３６１を介して、第２リンク部材２３の下端部に接続される。第３リンク部材２４は、溶接トーチ１３が支持されるホルダである。
図５（ｂ）に示されるように、第３リンク部材２４は、第２リンク部材２３に対して、第２リンクピン３６１の中心軸線（以下、第２軸線とも称する）回りに回動可能とされている。第２リンク部材２３が接続パネル２２ｃに対して回動していない状態において、第２リンクピン３６１の中心軸線は、溶接ロボット１の上下方向ｘに平行である。第２リンク部材２３と第３リンク部材２４とにより、第２回動部３６（トーチ向き変更部）が構成される。図３（ｂ）に示されるリンク図においては、第２回動部３６は、回転関節として示されている。
図５（ｂ）に示されるように、第３リンク部材２４は、第２リンク部材２３に対して、第２リンクピン３６１の中心軸線（以下、第２軸線とも称する）回りに回動可能とされている。第２リンク部材２３が接続パネル２２ｃに対して回動していない状態において、第２リンクピン３６１の中心軸線は、溶接ロボット１の上下方向ｘに平行である。第２リンク部材２３と第３リンク部材２４とにより、第２回動部３６（トーチ向き変更部）が構成される。図３（ｂ）に示されるリンク図においては、第２回動部３６は、回転関節として示されている。
【0039】
なお、これらの前後移動部３３、上下移動部３４、第１回動部３５、及び第２回動部３６は、いずれもモータ３２の駆動により動作する。
【0040】
〔制御方法〕
上記のような構成を備える溶接システム１００における制御方法について説明する。
本実施形態に係る制御方法は、鋼管８の溶接のうち、曲線部８ａ周辺の溶接（以下、単に、曲線部８ａの溶接とも称する）に主となる特徴がある。鋼管８の曲線部８ａと、ガイドレール２の曲線部２ａとは、周方向の長さが異なる。また、多くの場合、鋼管８の曲線部８ａの第１曲率中心Ｃ１と、ガイドレール２の曲線部２ａの第２曲率中心Ｃ２とは異なる。そのため、曲線部８ａ、２ａにおける、鋼管８とガイドレール２との間の距離が周方向に一定とはならない。本実施形態では、このような場合であっても、溶接条件に合わせて溶接ロボット１の移動量を調節することで、鋼管８の位置によらず高品質な溶接を実現する。
上記のような構成を備える溶接システム１００における制御方法について説明する。
本実施形態に係る制御方法は、鋼管８の溶接のうち、曲線部８ａ周辺の溶接（以下、単に、曲線部８ａの溶接とも称する）に主となる特徴がある。鋼管８の曲線部８ａと、ガイドレール２の曲線部２ａとは、周方向の長さが異なる。また、多くの場合、鋼管８の曲線部８ａの第１曲率中心Ｃ１と、ガイドレール２の曲線部２ａの第２曲率中心Ｃ２とは異なる。そのため、曲線部８ａ、２ａにおける、鋼管８とガイドレール２との間の距離が周方向に一定とはならない。本実施形態では、このような場合であっても、溶接条件に合わせて溶接ロボット１の移動量を調節することで、鋼管８の位置によらず高品質な溶接を実現する。
【0041】
【0042】
鋼管８とガイドレール２との間の距離は、それぞれの曲線部８ａ、２ａの位置に応じて異なる。そのため、本制御方法では、曲線部８ａの溶接を複数のエリアに区画して、そのエリアごとに溶接ロボット１の移動量の求め方を調整する。
曲線部８ａの溶接を複数のエリアに区画するにあたり、鋼管８を基準とした鋼管座標系を定義する。この鋼管座標系は、鋼管８の曲線部８ａの１つ１つに定義される。
以下、鉛直方向を、鋼管座標系におけるＸ方向と称する。Ｘ方向に直交し、かつ１つの曲線部８ａと接続される２つの直線部８ｂのうち一方の直線部８ｂに沿った方向を鋼管座標系におけるＹ方向と称する。Ｘ方向及びＹ方向に直交する方向をＺ方向と称する。Ｚ方向は、上記２つの直線部８ｂのうち他方の直線部８ｂに沿った方向である。例えば、鋼管座標系の原点位置は、後述する溶接条件を満たすような溶接トーチ１３の先端の位置（目標位置）とＸ方向に一致し、かつ上面視（ＹＺ平面）において、鋼管８の曲線部８ａの第１曲率中心Ｃ１に一致する位置に設定される。
また、Ｘ方向のうち、鉛直方向の上方向を＋Ｘ方向と称し、鉛直方向の下方向を－Ｘ方向と称する。Ｙ方向のうち、鋼管座標系の原点位置（第１曲率中心Ｃ１）を基準として鋼管８の外側に向かう方向を＋Ｙ方向とし、鋼管８の内側に向かう方向を－Ｙ方向とする。Ｚ方向のうち、鋼管座標系の原点位置（第１曲率中心Ｃ１）を基準として鋼管８の外側に向かう方向を＋Ｚ方向とし、鋼管８の内側に向かう方向を－Ｚ方向とする。
曲線部８ａの溶接を複数のエリアに区画するにあたり、鋼管８を基準とした鋼管座標系を定義する。この鋼管座標系は、鋼管８の曲線部８ａの１つ１つに定義される。
以下、鉛直方向を、鋼管座標系におけるＸ方向と称する。Ｘ方向に直交し、かつ１つの曲線部８ａと接続される２つの直線部８ｂのうち一方の直線部８ｂに沿った方向を鋼管座標系におけるＹ方向と称する。Ｘ方向及びＹ方向に直交する方向をＺ方向と称する。Ｚ方向は、上記２つの直線部８ｂのうち他方の直線部８ｂに沿った方向である。例えば、鋼管座標系の原点位置は、後述する溶接条件を満たすような溶接トーチ１３の先端の位置（目標位置）とＸ方向に一致し、かつ上面視（ＹＺ平面）において、鋼管８の曲線部８ａの第１曲率中心Ｃ１に一致する位置に設定される。
また、Ｘ方向のうち、鉛直方向の上方向を＋Ｘ方向と称し、鉛直方向の下方向を－Ｘ方向と称する。Ｙ方向のうち、鋼管座標系の原点位置（第１曲率中心Ｃ１）を基準として鋼管８の外側に向かう方向を＋Ｙ方向とし、鋼管８の内側に向かう方向を－Ｙ方向とする。Ｚ方向のうち、鋼管座標系の原点位置（第１曲率中心Ｃ１）を基準として鋼管８の外側に向かう方向を＋Ｚ方向とし、鋼管８の内側に向かう方向を－Ｚ方向とする。
【0043】
〔鋼管の曲線部とガイドレールの曲線部〕
鋼管８の曲線部８ａ及びガイドレール２の曲線部２ａについて説明する。
曲線部８ａは、上面視（ＹＺ平面）において、第１曲率中心Ｃ１を中心とし、半径がＲｃの１／４円の円弧状である。曲線部２ａは、上面視において、第２曲率中心Ｃ２を中心とし、半径がＲｇの１／４円の円弧状である。
鋼管８の曲線部８ａ及びガイドレール２の曲線部２ａについて説明する。
曲線部８ａは、上面視（ＹＺ平面）において、第１曲率中心Ｃ１を中心とし、半径がＲｃの１／４円の円弧状である。曲線部２ａは、上面視において、第２曲率中心Ｃ２を中心とし、半径がＲｇの１／４円の円弧状である。
【0044】
本実施形態において、第１曲率中心Ｃ１の位置は、第２曲率中心Ｃ２の位置と異なる。第２曲率中心Ｃ２は、第１曲率中心Ｃ１よりも鋼管８の中心側に位置する。
鋼管８の直線部８ｂとガイドレール２の直線部２ｂとの距離をｌｃｇとすると、第１曲率中心Ｃ１と、第２曲率中心Ｃ２とのＹ方向（又はＺ方向）の距離ｅは、以下の式で表される。
ｅ＝Ｒｃ＋ｌｃｇ－Ｒｇ
すなわち、第２曲率中心Ｃ２は、第１曲率中心Ｃ１から、Ｙ方向及びＺ方向に－ｅだけ移動した位置である。
鋼管８の直線部８ｂとガイドレール２の直線部２ｂとの距離をｌｃｇとすると、第１曲率中心Ｃ１と、第２曲率中心Ｃ２とのＹ方向（又はＺ方向）の距離ｅは、以下の式で表される。
ｅ＝Ｒｃ＋ｌｃｇ－Ｒｇ
すなわち、第２曲率中心Ｃ２は、第１曲率中心Ｃ１から、Ｙ方向及びＺ方向に－ｅだけ移動した位置である。
【0045】
図８に示されるように、鋼管８の溶接は、溶接形態に応じて、エリア１と、エリア２と、エリア３と、エリア４とに分けられる。
なお、以下、曲線部２ａの開始位置をＰｇ１とし、終了位置をＰｇ２とする。曲線部８ａの開始位置をＰｃ２とし、終了位置をＰｃ３とする。第２曲率中心Ｃ２と位置Ｐｇ１とを結ぶ直線と、鋼管８の直線部８ｂとの交点を位置Ｐｃ１とする。第２曲率中心Ｃ２と位置Ｐｇ２とを結ぶ直線と、鋼管８の直線部８ｂとの交点を位置Ｐｃ４とする。
なお、以下、曲線部２ａの開始位置をＰｇ１とし、終了位置をＰｇ２とする。曲線部８ａの開始位置をＰｃ２とし、終了位置をＰｃ３とする。第２曲率中心Ｃ２と位置Ｐｇ１とを結ぶ直線と、鋼管８の直線部８ｂとの交点を位置Ｐｃ１とする。第２曲率中心Ｃ２と位置Ｐｇ２とを結ぶ直線と、鋼管８の直線部８ｂとの交点を位置Ｐｃ４とする。
【0046】
エリア１は、鋼管８の位置Ｐｃ１から位置Ｐｃ２までを溶接するエリアである。すなわち、エリア１は、溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ１から位置Ｐｃ２まで移動するエリアである。エリア１においては、溶接ロボット１は、ガイドレール２の曲線部２ａを移動しつつ、鋼管８の直線部８ｂを溶接する。すなわち、エリア１では、ガイドレール２の曲線部２ａ上に溶接ロボット１が位置し、且つ、溶接ロボット１が溶接する部分が鋼管８の直線部８ｂである。
エリア２は、鋼管８の位置Ｐｃ２から位置Ｐｃ３までを溶接するエリアである。すなわち、エリア２は、溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ２から位置Ｐｃ３まで移動するエリアである。エリア２においては、溶接ロボット１は、ガイドレール２の曲線部２ａを移動しつつ、鋼管８の曲線部８ａを溶接する。すなわち、エリア２では、ガイドレール２の曲線部２ａ上に溶接ロボット１が位置し、且つ、溶接ロボット１が溶接する部分が鋼管８の曲線部８ａである。
エリア３は、鋼管８の位置Ｐｃ３から位置Ｐｃ４までを溶接するエリアである。すなわち、エリア３は、溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ３から位置Ｐｃ４まで移動するエリアである。エリア３においては、溶接ロボット１は、ガイドレール２の曲線部２ａを移動しつつ、鋼管８の直線部８ｂを溶接する。すなわち、エリア３では、ガイドレール２の曲線部２ａ上に溶接ロボット１が位置し、且つ、溶接ロボット１が溶接する部分が鋼管８の直線部８ｂである。
エリア４は、鋼管８のエリア１～３以外のエリアである。エリア４においては、溶接ロボット１は、ガイドレール２の直線部２ｂを移動しつつ、鋼管８の直線部８ｂを溶接する。すなわち、エリア４では、ガイドレール２の直線部２ｂ上に溶接ロボット１が位置し、且つ、溶接ロボット１が溶接する部分が鋼管８の直線部８ｂである。
本実施形態において、曲線部８ａの溶接とは、エリア１～３の溶接を意味する。
エリア２は、鋼管８の位置Ｐｃ２から位置Ｐｃ３までを溶接するエリアである。すなわち、エリア２は、溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ２から位置Ｐｃ３まで移動するエリアである。エリア２においては、溶接ロボット１は、ガイドレール２の曲線部２ａを移動しつつ、鋼管８の曲線部８ａを溶接する。すなわち、エリア２では、ガイドレール２の曲線部２ａ上に溶接ロボット１が位置し、且つ、溶接ロボット１が溶接する部分が鋼管８の曲線部８ａである。
エリア３は、鋼管８の位置Ｐｃ３から位置Ｐｃ４までを溶接するエリアである。すなわち、エリア３は、溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ３から位置Ｐｃ４まで移動するエリアである。エリア３においては、溶接ロボット１は、ガイドレール２の曲線部２ａを移動しつつ、鋼管８の直線部８ｂを溶接する。すなわち、エリア３では、ガイドレール２の曲線部２ａ上に溶接ロボット１が位置し、且つ、溶接ロボット１が溶接する部分が鋼管８の直線部８ｂである。
エリア４は、鋼管８のエリア１～３以外のエリアである。エリア４においては、溶接ロボット１は、ガイドレール２の直線部２ｂを移動しつつ、鋼管８の直線部８ｂを溶接する。すなわち、エリア４では、ガイドレール２の直線部２ｂ上に溶接ロボット１が位置し、且つ、溶接ロボット１が溶接する部分が鋼管８の直線部８ｂである。
本実施形態において、曲線部８ａの溶接とは、エリア１～３の溶接を意味する。
【0047】
〔溶接条件〕
溶接の品質を良好なものとするためには、エリアによらず以下の＜１＞～＜４＞に示す溶接条件を満たすことが好ましい。
＜１＞溶接トーチ１３の先端が鋼管８の溶接部位に沿って移動する速度（以下、溶接移動速度Ｖｗとも称する）が一定となる。
＜２＞上面視における溶接トーチ１３の向き（以下、溶接トーチ向きとも称する）が、鋼管８の曲線部８ａの法線方向と一致する、又は鋼管８の直線部８ｂと直交する。
＜３＞溶接トーチ１３の狙い角θｎが一定となる。なお、溶接トーチ１３の狙い角θｎは、図６に示されるように、溶接ロボット１の左右方向ｙに沿って見て、溶接トーチ１３の先端が鋼管８の開先に位置するときの溶接トーチ１３の向きである。狙い角θｎは、鋼管８の溶接部位の状態（例えば、開先情報）に応じて適切に調整される。
＜４＞溶接トーチ１３の先端と鋼管８の溶接部位との距離（以下、溶接トーチ１３の狙い位置とも称する）が一定である。
なお、上記溶接条件を満たすような溶接トーチ１３の先端のＸ方向の位置は一定となり、鋼管座標系の原点位置とＸ方向に一致する。図６に示されるように、上記溶接条件を満たす溶接トーチ１３の先端のＸ方向の位置と、ガイドレール２の下端２ｃとのＸ方向（溶接ロボット１の上下方向ｘ）の距離をＨとする。
溶接の品質を良好なものとするためには、エリアによらず以下の＜１＞～＜４＞に示す溶接条件を満たすことが好ましい。
＜１＞溶接トーチ１３の先端が鋼管８の溶接部位に沿って移動する速度（以下、溶接移動速度Ｖｗとも称する）が一定となる。
＜２＞上面視における溶接トーチ１３の向き（以下、溶接トーチ向きとも称する）が、鋼管８の曲線部８ａの法線方向と一致する、又は鋼管８の直線部８ｂと直交する。
＜３＞溶接トーチ１３の狙い角θｎが一定となる。なお、溶接トーチ１３の狙い角θｎは、図６に示されるように、溶接ロボット１の左右方向ｙに沿って見て、溶接トーチ１３の先端が鋼管８の開先に位置するときの溶接トーチ１３の向きである。狙い角θｎは、鋼管８の溶接部位の状態（例えば、開先情報）に応じて適切に調整される。
＜４＞溶接トーチ１３の先端と鋼管８の溶接部位との距離（以下、溶接トーチ１３の狙い位置とも称する）が一定である。
なお、上記溶接条件を満たすような溶接トーチ１３の先端のＸ方向の位置は一定となり、鋼管座標系の原点位置とＸ方向に一致する。図６に示されるように、上記溶接条件を満たす溶接トーチ１３の先端のＸ方向の位置と、ガイドレール２の下端２ｃとのＸ方向（溶接ロボット１の上下方向ｘ）の距離をＨとする。
【0048】
ここで、エリア４においては、鋼管８（直線部８ｂ）とガイドレール２（直線部２ｂ）との間の距離が一定である。したがって、上記溶接条件を満たすような溶接ロボット１の移動量が一律に定まる。すなわち、上記溶接条件＜２＞～＜４＞を満たすように溶接トーチ１３の溶接トーチ向き、狙い角、及び狙い位置を設定した状態で、溶接ロボット１を溶接移動速度Ｖｗで移動させることにより、上記溶接条件を満たす溶接を行うことができる。
【0049】
一方で、エリア１～３においては、鋼管８とガイドレール２との間の距離が周方向の位置により異なるため、上記溶接条件を満たすような溶接ロボット１の移動量が一律には定まらない。本実施形態においては、エリア１～３の溶接（曲線部８ａの溶接）においては、逆運動学を用い、＜Ａ＞上記溶接条件を満たす溶接トーチ１３の目標位置及び目標姿勢（以下、目標とする溶接トーチ１３の位置及び姿勢とも称する）を算出し、＜Ｂ＞これを実現するための溶接ロボット１の移動量を求める。
【0050】
具体的には、上記溶接条件を満たす溶接トーチ１３の目標位置及び目標姿勢を表す行列Ｕ（上記＜Ａ＞に対応）を生成する。この行列Ｕは、時刻ｔにおける溶接位置における溶接トーチ１３の目標位置及び目標姿勢を表す行列である。時刻ｔにおける溶接位置は、溶接条件＜１＞の溶接移動速度Ｖｗを用いて、Ｖｗ・ｔに基づいて判断される。例えば、時刻０における溶接位置をＰｃ１とした場合、Ｖｗ・ｔの大きさによって、時刻ｔにおける溶接位置が、エリア１～３のいずれに位置するかを判定することができる。
また、溶接ロボット１が所定の移動量、移動した場合の溶接トーチ１３の位置及び姿勢を表す行列Ｔ（上記＜Ｂ＞に対応）を生成する。
行列Ｕと行列Ｔとが等しくなるような溶接ロボット１の移動量を求め、当該移動量に応じてモータ３２の駆動を制御することにより、上記溶接条件を満たす溶接を行うことができる。すなわち、これらの行列Ｕ、Ｔが等しくなることで、所定の時刻ｔ（溶接位置）において目標となる溶接トーチ１３の位置及び姿勢を実現するための移動量が求められる。この移動量を実現するように溶接ロボット１を制御することで、良好な品質の溶接を実現することができる。
また、溶接ロボット１が所定の移動量、移動した場合の溶接トーチ１３の位置及び姿勢を表す行列Ｔ（上記＜Ｂ＞に対応）を生成する。
行列Ｕと行列Ｔとが等しくなるような溶接ロボット１の移動量を求め、当該移動量に応じてモータ３２の駆動を制御することにより、上記溶接条件を満たす溶接を行うことができる。すなわち、これらの行列Ｕ、Ｔが等しくなることで、所定の時刻ｔ（溶接位置）において目標となる溶接トーチ１３の位置及び姿勢を実現するための移動量が求められる。この移動量を実現するように溶接ロボット１を制御することで、良好な品質の溶接を実現することができる。
【0051】
〔行列Ｕについて〕
行列Ｕの生成について、図８を参照して詳細に説明する。
行列Ｕは、上記溶接条件を満たす溶接トーチ１３の目標位置及び目標姿勢を、鋼管座標系の原点位置（第１曲率中心Ｃ１）を基準として表すための行列である。行列Ｕは、特定の溶接位置において目標とする溶接トーチ１３の位置及び姿勢である。行列Ｕは、鋼管８の溶接位置ごとに定まる。行列Ｕは、溶接ロボット１の位置によらず定まる。
本実施形態においては、エリア１及び３においては直線部８ｂの溶接が行われ、エリア２においては曲線部８ａの溶接が行われる。したがって、上記溶接条件を満たす溶接トーチ１３の目標位置及び目標姿勢は、エリア１～３で異なる。このため、行列Ｕは、エリア１～３のそれぞれについて生成される。なお、上述のように、上記溶接条件を満たすような溶接トーチ１３の先端のＸ方向の位置は一定となり、鋼管座標系の原点位置とＸ方向に一致する位置である。
行列Ｕの生成について、図８を参照して詳細に説明する。
行列Ｕは、上記溶接条件を満たす溶接トーチ１３の目標位置及び目標姿勢を、鋼管座標系の原点位置（第１曲率中心Ｃ１）を基準として表すための行列である。行列Ｕは、特定の溶接位置において目標とする溶接トーチ１３の位置及び姿勢である。行列Ｕは、鋼管８の溶接位置ごとに定まる。行列Ｕは、溶接ロボット１の位置によらず定まる。
本実施形態においては、エリア１及び３においては直線部８ｂの溶接が行われ、エリア２においては曲線部８ａの溶接が行われる。したがって、上記溶接条件を満たす溶接トーチ１３の目標位置及び目標姿勢は、エリア１～３で異なる。このため、行列Ｕは、エリア１～３のそれぞれについて生成される。なお、上述のように、上記溶接条件を満たすような溶接トーチ１３の先端のＸ方向の位置は一定となり、鋼管座標系の原点位置とＸ方向に一致する位置である。
【0052】
エリア１において、溶接トーチ１３の先端は、位置Ｐｃ１から位置Ｐｃ２へ、溶接移動速度Ｖｗで移動する。エリア１における溶接トーチ１３の先端の移動は、Ｙ方向（＋Ｙ方向）の溶接移動速度Ｖｗでの移動である。したがって、溶接トーチ１３の先端のＹ方向の位置は、時刻により異なる。溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ１に到達した時刻を０とした、時刻ｔにおける溶接トーチ１３の先端のＹ方向の位置は、位置Ｐｃ１からＹ方向に＋Ｖｗ・ｔだけ移動した位置となる。なお、位置Ｐｃ１のＹ方向の位置は、鋼管座標系の原点位置（第１曲率中心Ｃ１）からＹ方向に－ｅだけ移動した位置である。また、エリア１において、溶接トーチ１３の先端のＺ方向の位置は、常に、鋼管座標系の原点位置（第１曲率中心Ｃ１）からＺ方向に＋Ｒｃだけ移動した位置である。
また、時刻ｔにおける溶接位置において、上記溶接条件を満たす溶接トーチ１３の溶接トーチ向きは、直線部８ｂと直交する方向である。時刻ｔにおける溶接位置において、溶接トーチ１３の狙い角は、常に一定（θｎ）となる。時刻ｔにおける溶接位置において、溶接トーチ１３の先端と直線部８ｂとの距離は、常に一定となる。
エリア１における行列Ｕは、上記のような溶接トーチ１３の位置及び姿勢を表す同次変換行列として生成される。
また、時刻ｔにおける溶接位置において、上記溶接条件を満たす溶接トーチ１３の溶接トーチ向きは、直線部８ｂと直交する方向である。時刻ｔにおける溶接位置において、溶接トーチ１３の狙い角は、常に一定（θｎ）となる。時刻ｔにおける溶接位置において、溶接トーチ１３の先端と直線部８ｂとの距離は、常に一定となる。
エリア１における行列Ｕは、上記のような溶接トーチ１３の位置及び姿勢を表す同次変換行列として生成される。
【0053】
エリア２において、溶接トーチ１３の先端は、位置Ｐｃ２から位置Ｐｃ３へ、溶接移動速度Ｖｗで移動する。エリア２においては、溶接トーチ１３の先端は曲線部８ａに沿って移動する。すなわち、エリア２における上記溶接条件を満たす溶接トーチ１３の先端の移動は、ＹＺ平面上の第１曲率中心Ｃ１回りの溶接移動速度Ｖｗでの回転移動である。ＹＺ平面において、溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ２に到達した時刻を０とした、時刻ｔにおける溶接トーチ１３の先端の位置は、位置Ｐｃ２から第１曲率中心Ｃ１回りに回転量θｃ（ラジアン）だけ回転した位置である。但し、回転量θｃは、曲線部８ａの半径Ｒｃ及び溶接移動速度Ｖｗを用いて、以下の式にて表される。
θｃ＝（Ｖｗ・ｔ÷２πＲｃ）×２π
また、時刻ｔにおける溶接位置において、上記溶接条件を満たす溶接トーチ１３の溶接トーチ向きは、曲線部８ａの法線方向と一致する方向である。時刻ｔにおける溶接位置において、溶接トーチ１３の狙い角は、常に一定（θｎ）となる。時刻ｔにおける溶接位置において、溶接トーチ１３の先端と曲線部８ａとの距離は、常に一定となる。
エリア２における行列Ｕは、上記のような溶接トーチ１３の位置及び姿勢を表す同次変換行列として生成される。
θｃ＝（Ｖｗ・ｔ÷２πＲｃ）×２π
また、時刻ｔにおける溶接位置において、上記溶接条件を満たす溶接トーチ１３の溶接トーチ向きは、曲線部８ａの法線方向と一致する方向である。時刻ｔにおける溶接位置において、溶接トーチ１３の狙い角は、常に一定（θｎ）となる。時刻ｔにおける溶接位置において、溶接トーチ１３の先端と曲線部８ａとの距離は、常に一定となる。
エリア２における行列Ｕは、上記のような溶接トーチ１３の位置及び姿勢を表す同次変換行列として生成される。
【0054】
エリア３において、溶接トーチ１３の先端は、位置Ｐｃ３から位置Ｐｃ４へ、溶接移動速度Ｖｗで移動する。エリア３における溶接トーチ１３の先端の移動は、Ｚ方向（－Ｚ方向）の溶接移動速度Ｖｗでの移動である。したがって、溶接トーチ１３の先端のＺ方向の位置は、時刻により異なる。溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ３に到達した時刻を０とした、時刻ｔにおける溶接トーチ１３の先端のＺ方向の位置は、位置Ｐｃ３からＺ方向に－Ｖｗ・ｔだけ移動した位置となる。なお、位置Ｐｃ３のＺ方向の位置は、鋼管座標系の原点位置（第１曲率中心Ｃ１）とＺ方向に等しい位置である。また、エリア３において、溶接トーチ１３の先端のＹ方向の位置は、常に、鋼管座標系の原点位置（第１曲率中心Ｃ１）からＹ方向に＋Ｒｃだけ移動した位置である。
また、時刻ｔにおける溶接位置において、上記溶接条件を満たす溶接トーチ１３の溶接トーチ向きは、直線部８ｂと直交する方向である。時刻ｔにおける溶接位置において、溶接トーチ１３の狙い角は、常に一定（θｎ）となる。時刻ｔにおける溶接位置において、溶接トーチ１３の先端と直線部８ｂとの距離は、常に一定となる。
エリア３における行列Ｕは、上記のような溶接トーチ１３の位置及び姿勢を表す同次変換行列として生成される。
また、時刻ｔにおける溶接位置において、上記溶接条件を満たす溶接トーチ１３の溶接トーチ向きは、直線部８ｂと直交する方向である。時刻ｔにおける溶接位置において、溶接トーチ１３の狙い角は、常に一定（θｎ）となる。時刻ｔにおける溶接位置において、溶接トーチ１３の先端と直線部８ｂとの距離は、常に一定となる。
エリア３における行列Ｕは、上記のような溶接トーチ１３の位置及び姿勢を表す同次変換行列として生成される。
【0055】
〔溶接ロボットの移動量について〕
図３～６を参照して、溶接ロボット１の移動量について説明する。本実施形態において、溶接システム１００は、溶接ロボット１の上下方向ｘにおける溶接トーチ１３の移動量Ｍｘ、溶接ロボット１の左右方向ｙの移動量Ｍｙ、溶接ロボット１の前後方向ｚにおける溶接トーチ１３の移動量Ｍｚ、溶接トーチ１３の第１軸線回りの移動量ＭＢ、及び溶接トーチ１３の第２軸線回りの移動量ＭＴを制御対象とする。すなわち、溶接ロボット１の移動量は、移動量Ｍｘ、移動量Ｍｙ、移動量Ｍｚ、移動量ＭＢ、及び移動量ＭＴを含む。
なお、移動量Ｍｘ、Ｍｚ、ＭＢ、及びＭＴは、溶接トーチ１３の基準位置からの移動量を示す。溶接トーチ１３の基準位置とは、溶接トーチ１３が移動や回動等していない状態における、溶接トーチ１３の位置及び姿勢である。
移動量Ｍｙは、ガイドレール２の所定の位置を基準とした溶接ロボット１の移動量を示す。前記所定の位置は、例えば、ガイドレール２の曲線部２ａの開始位置Ｐｇ１に設定される。
図３～６を参照して、溶接ロボット１の移動量について説明する。本実施形態において、溶接システム１００は、溶接ロボット１の上下方向ｘにおける溶接トーチ１３の移動量Ｍｘ、溶接ロボット１の左右方向ｙの移動量Ｍｙ、溶接ロボット１の前後方向ｚにおける溶接トーチ１３の移動量Ｍｚ、溶接トーチ１３の第１軸線回りの移動量ＭＢ、及び溶接トーチ１３の第２軸線回りの移動量ＭＴを制御対象とする。すなわち、溶接ロボット１の移動量は、移動量Ｍｘ、移動量Ｍｙ、移動量Ｍｚ、移動量ＭＢ、及び移動量ＭＴを含む。
なお、移動量Ｍｘ、Ｍｚ、ＭＢ、及びＭＴは、溶接トーチ１３の基準位置からの移動量を示す。溶接トーチ１３の基準位置とは、溶接トーチ１３が移動や回動等していない状態における、溶接トーチ１３の位置及び姿勢である。
移動量Ｍｙは、ガイドレール２の所定の位置を基準とした溶接ロボット１の移動量を示す。前記所定の位置は、例えば、ガイドレール２の曲線部２ａの開始位置Ｐｇ１に設定される。
【0056】
図３（ａ）に示されるように、移動量Ｍｘは、上下移動部３４により制御される。すなわち、上下移動部３４は、第１リンク部材２２をケース２１に対して溶接ロボット１の上下方向ｘへ移動させることで、溶接ロボット１の上下方向ｘにおける溶接トーチ１３の位置を変更する。上下移動部３４の動作は、モータ３２（サーボモータ）の駆動により制御される。
【0057】
図４に示されるように、移動量Ｍｙは、モータ３２（サーボモータ）が溶接ロボット１の移動速度を変更することにより制御される。
【0058】
図３（ａ）に示されるように、移動量Ｍｚは、前後移動部３３により制御される。すなわち、前後移動部３３は、ケース２１を本体部１１に対して溶接ロボット１の前後方向ｚへ移動させることで、溶接ロボット１の前後方向ｚにおける溶接トーチ１３の位置を変更する。前後移動部３３の動作は、モータ３２（サーボモータ）の駆動により制御される。
【0059】
図５（ａ）に示されるように、移動量ＭＢは、第１回動部３５により制御される。すなわち、第１回動部３５は、第２リンク部材２３を接続パネル２２ｃに対して第１軸線回りに回動させることで、溶接トーチ１３を第１軸線回りに回動させる。第１回動部３５は、溶接トーチ１３の第１軸線回りの向きを変更する。第１回動部３５の動作は、モータ３２（サーボモータ）の駆動により制御される。
【0060】
図５（ｂ）に示されるように、移動量ＭＴは、第２回動部３６により制御される。すなわち、第２回動部３６は、第３リンク部材２４を第２リンク部材２３に対して第２軸線回りに回動させることで、溶接トーチ１３を第２軸線回りに回動させる。第２回動部３６は、溶接トーチ１３の第２軸線回りの向きを変更する。第２回動部３６の動作は、モータ３２（サーボモータ）の駆動により制御される。
【0061】
〔行列Ｔについて〕
行列Ｔは、溶接ロボット１の上下方向ｘにおける溶接トーチ１３の移動量がＭｘ、溶接ロボット１の前後方向ｚにおける溶接トーチ１３の移動量がＭｚ、溶接トーチ１３の第１軸線回りの移動量がＭＢ、溶接トーチ１３の第２軸線回りの移動量がＭＴであり、かつ位置Ｐｇ１を基準とした溶接ロボット１の移動量がＭｙである場合の、溶接トーチ１３の位置及び姿勢を、鋼管座標系の原点位置（第１曲率中心Ｃ１）を基準として表すための行列である。本実施形態においては、行列Ｔは、エリア１～３で共通の行列となる。
なお、エリア１～３において、溶接ロボット１は曲線部２ａ上を移動する。すなわち、エリア１～３における溶接ロボット１の移動は、ＹＺ平面上の第２曲率中心Ｃ２回りの回転移動である。ＹＺ平面において、溶接ロボット１の、位置Ｐｇ１からの第２曲率中心Ｃ２回りの回転量をθｇ（ラジアン）とすると、移動量Ｍｙは、以下の式のように、回転量θｇとして表すことができる。なお、Ｒｇは、曲線部２ａの半径である。
θｇ＝（Ｍｙ÷２πＲｇ）×２π
行列Ｔは、溶接ロボット１の上下方向ｘにおける溶接トーチ１３の移動量がＭｘ、溶接ロボット１の前後方向ｚにおける溶接トーチ１３の移動量がＭｚ、溶接トーチ１３の第１軸線回りの移動量がＭＢ、溶接トーチ１３の第２軸線回りの移動量がＭＴであり、かつ位置Ｐｇ１を基準とした溶接ロボット１の移動量がＭｙである場合の、溶接トーチ１３の位置及び姿勢を、鋼管座標系の原点位置（第１曲率中心Ｃ１）を基準として表すための行列である。本実施形態においては、行列Ｔは、エリア１～３で共通の行列となる。
なお、エリア１～３において、溶接ロボット１は曲線部２ａ上を移動する。すなわち、エリア１～３における溶接ロボット１の移動は、ＹＺ平面上の第２曲率中心Ｃ２回りの回転移動である。ＹＺ平面において、溶接ロボット１の、位置Ｐｇ１からの第２曲率中心Ｃ２回りの回転量をθｇ（ラジアン）とすると、移動量Ｍｙは、以下の式のように、回転量θｇとして表すことができる。なお、Ｒｇは、曲線部２ａの半径である。
θｇ＝（Ｍｙ÷２πＲｇ）×２π
【0062】
行列Ｔは、鋼管座標系の原点位置（第１曲率中心Ｃ１）を第２曲率中心Ｃ２の位置まで平行移動させるための行列Ｔ１と、溶接ロボット１を位置Ｐｇ１から第２曲率中心Ｃ２回りに回転量θｇだけ回転させた位置（すなわち、溶接ロボット１を位置Ｐｇ１から移動量Ｍｙだけ移動させた位置）を表すための行列Ｔ２と、行列Ｔ２による回転後の溶接ロボット１の位置において、溶接ロボット１が移動量Ｍｘ、Ｍｚ、ＭＢ、及びＭＴだけ移動した場合の溶接トーチ１３の先端の位置及び姿勢を表すための行列Ｔ３と、の積により求められる。
【0063】
行列Ｔ１は、鋼管座標系の原点位置（第１曲率中心Ｃ１）を、Ｙ方向及びＺ方向に－ｅだけ移動させることにより生成される。
【0064】
行列Ｔ２は、位置Ｐｇ１を、第２曲率中心Ｃ２回りに回転量θｇだけ回転させることにより生成される。なお、位置Ｐｇ１は、第２曲率中心Ｃ２からＺ方向に＋Ｒｇだけ移動した位置である。
【0065】
行列Ｔ３について、図３（ｂ）を参照して説明する。
図３（ｂ）には、溶接トーチ１３が基準位置にあるときの、溶接ロボット１のリンク構造及び各リンク間の距離が示されている。図３（ｂ）において、ａは、溶接トーチ１３が基準位置にあるときの、第１リンクピン３５１と第２リンクピン３６１との溶接ロボット１の前後方向ｚの距離を示す（図５（ａ）も併せて参照）。ｂは、溶接トーチ１３が基準位置にあるときの、第１リンクピン３５１と第２リンクピン３６１との溶接ロボット１の上下方向ｘの距離を示す（図５（ａ）も併せて参照）。ｃは、溶接トーチ１３が基準位置にあるときの、ガイドレール２の下端２ｃと第１リンクピン３５１との溶接ロボット１の上下方向ｘの距離を示す。ｄは、溶接トーチ１３が基準位置にあるときの、ガイドレール２と第１リンクピン３５１との溶接ロボット１の前後方向ｚの距離を示す。Ｌは、第２リンクピン３６１から溶接トーチ１３の先端までの距離を示す（図５（ｂ）も併せて参照）。これらパラメータａ～ｄ及びＬを用いることにより、溶接トーチ１３の基準位置における位置及び姿勢が表される。
行列Ｔ３は、上述のようにパラメータａ～ｄ及びＬを用いて表された溶接トーチ１３の基準位置における位置及び姿勢を、移動量Ｍｘ、Ｍｚ、ＭＢ、ＭＴだけ移動及び回転させることにより生成される同次変換行列である。
図３（ｂ）には、溶接トーチ１３が基準位置にあるときの、溶接ロボット１のリンク構造及び各リンク間の距離が示されている。図３（ｂ）において、ａは、溶接トーチ１３が基準位置にあるときの、第１リンクピン３５１と第２リンクピン３６１との溶接ロボット１の前後方向ｚの距離を示す（図５（ａ）も併せて参照）。ｂは、溶接トーチ１３が基準位置にあるときの、第１リンクピン３５１と第２リンクピン３６１との溶接ロボット１の上下方向ｘの距離を示す（図５（ａ）も併せて参照）。ｃは、溶接トーチ１３が基準位置にあるときの、ガイドレール２の下端２ｃと第１リンクピン３５１との溶接ロボット１の上下方向ｘの距離を示す。ｄは、溶接トーチ１３が基準位置にあるときの、ガイドレール２と第１リンクピン３５１との溶接ロボット１の前後方向ｚの距離を示す。Ｌは、第２リンクピン３６１から溶接トーチ１３の先端までの距離を示す（図５（ｂ）も併せて参照）。これらパラメータａ～ｄ及びＬを用いることにより、溶接トーチ１３の基準位置における位置及び姿勢が表される。
行列Ｔ３は、上述のようにパラメータａ～ｄ及びＬを用いて表された溶接トーチ１３の基準位置における位置及び姿勢を、移動量Ｍｘ、Ｍｚ、ＭＢ、ＭＴだけ移動及び回転させることにより生成される同次変換行列である。
【0066】
〔溶接ロボットの移動量を求める計算式について〕
上記のように生成された行列Ｕ及び行列Ｔについて、行列Ｕ＝行列Ｔとすることにより、上記溶接条件を満たす溶接ロボット１の移動量Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚ、ＭＢ、ＭＴを求める計算式が導出される。この計算式は、移動量Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚ、ＭＢ、ＭＴのそれぞれについて導出される。この計算式は、エリア１～３のそれぞれについて導出される。
上記のように生成された行列Ｕ及び行列Ｔについて、行列Ｕ＝行列Ｔとすることにより、上記溶接条件を満たす溶接ロボット１の移動量Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚ、ＭＢ、ＭＴを求める計算式が導出される。この計算式は、移動量Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚ、ＭＢ、ＭＴのそれぞれについて導出される。この計算式は、エリア１～３のそれぞれについて導出される。
【0067】
〔溶接システムの制御系〕
次に、図９及び図１０を参照して、溶接システム１００の制御系について説明する。
制御系では、前述したように、行列Ｕと行列Ｔとが等しくなるような溶接ロボット１の移動量を求め、当該移動量に応じてモータ３２の駆動を制御することにより、上記溶接条件を満たす溶接を行うことができる。
図９は、実施形態におけるシステム制御装置６のハードウェア構成の一例を示す図である。システム制御装置６は、バスで接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサ９１とメモリ９２とを備え、プログラムを実行する。システム制御装置６は、プログラムの実行によって制御部６１、通信部６２、入力部６３、記憶部６４及び出力部６５を備える装置として機能する。
次に、図９及び図１０を参照して、溶接システム１００の制御系について説明する。
制御系では、前述したように、行列Ｕと行列Ｔとが等しくなるような溶接ロボット１の移動量を求め、当該移動量に応じてモータ３２の駆動を制御することにより、上記溶接条件を満たす溶接を行うことができる。
図９は、実施形態におけるシステム制御装置６のハードウェア構成の一例を示す図である。システム制御装置６は、バスで接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサ９１とメモリ９２とを備え、プログラムを実行する。システム制御装置６は、プログラムの実行によって制御部６１、通信部６２、入力部６３、記憶部６４及び出力部６５を備える装置として機能する。
【0068】
より具体的には、システム制御装置６は、プロセッサ９１が記憶部６４に記憶されているプログラムを読み出し、読み出したプログラムをメモリ９２に記憶させる。プロセッサ９１が、メモリ９２に記憶させたプログラムを実行することによって、システム制御装置６は、制御部６１、通信部６２、入力部６３、記憶部６４及び出力部６５を備える装置として機能する。
【0069】
制御部６１は、システム制御装置６が備える各種機能部の動作を制御する。制御部６１は、例えば溶接ロボット１の動作を制御する。制御部６１は、例えば溶接ロボット１に溶接を実行させる。制御部６１は、例えば溶接ロボット１に曲線部８ａの溶接を実行させる。制御部６１は、例えば溶接ロボット１の動作の制御に際して、溶接電源４の動作やワイヤ送給装置５の動作を制御することで溶接ロボット１の動作を制御することもある。制御部６１の他の機能については後述する。
【0070】
通信部６２は、システム制御装置６を外部装置に接続するための通信インタフェースを含んで構成される。通信部６２は、有線又は無線を介して外部装置と通信する。外部装置は、例えば溶接ロボット１である。通信部６２は、例えば制御ケーブルを介して溶接ロボット１と通信する。通信部６２は、例えば溶接ロボット１に制御信号を送信する。外部装置は、例えば撮影装置３である。通信部６２は、撮影装置３との通信によって、撮影結果を取得する。外部装置は、例えば溶接電源４である。外部装置は、例えばワイヤ送給装置５である。
通信部６２は、例えば制御ケーブルを介して溶接ロボット１の位置に関する情報（以下、溶接ロボット位置情報と言う）を取得する。溶接ロボット位置情報は、例えば溶接ロボット１の移動に関するサーボモータ（モータ３２）の制御の目標値（以下、単に目標値とも言う）である。
通信部６２は、例えば制御ケーブルを介して溶接ロボット１の位置に関する情報（以下、溶接ロボット位置情報と言う）を取得する。溶接ロボット位置情報は、例えば溶接ロボット１の移動に関するサーボモータ（モータ３２）の制御の目標値（以下、単に目標値とも言う）である。
【0071】
入力部６３は、マウスやキーボード、タッチパネル等の入力装置を含んで構成される。入力部６３は、これらの入力装置をシステム制御装置６に接続するインタフェースとして構成されてもよい。入力部６３は、システム制御装置６に対する各種情報の入力を受け付ける。入力部６３には、例えば溶接の開始の指示が入力される。
【0072】
記憶部６４は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などのコンピュータ読み出し可能な記憶媒体装置を用いて構成される。記憶部６４は、システム制御装置６自体を含む溶接システム１００に関する各種情報を記憶する。記憶部６４は、例えば通信部６２又は入力部６３を介して入力された情報を記憶する。記憶部６４は、例えば制御部６１による処理の実行により生じた各種情報を記憶する。記憶部６４は、例えば撮影装置３が取得した撮影結果を記憶する。
【0073】
記憶部６４は、予め、鋼管８の種類毎に、鋼管８の形状に関する情報（以下、鋼管形状情報とも称する）を記憶する。鋼管形状情報は、曲線部８ａの半径Ｒｃ、曲線部８ａの曲率、曲線部８ａの第１曲率中心Ｃ１の位置、直線部８ｂの長さ等を含む。記憶部６４は、予め、ガイドレール２の種類毎に、ガイドレール２の形状に関する情報（以下、ガイドレール形状情報とも称する）を記憶する。ガイドレール形状情報は、曲線部２ａの半径Ｒｇ、曲線部２ａの曲率、曲線部２ａの第２曲率中心Ｃ２の位置、直線部２ｂの長さ等を含む。
記憶部６４は、予め、エリア１～３のそれぞれについて導出された、行列Ｕと行列Ｔとが等しくなるときの溶接ロボット１の移動量Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚ、ＭＢ、ＭＴを求める計算式を記憶する。
記憶部６４は、前記目標値（溶接ロボット位置情報）を記憶する。記憶部６４は、溶接トーチ１３の基準位置を記憶する。記憶部６４は、移動量Ｍｙの基準となるガイドレール２の所定の位置を記憶する。
記憶部６４は、予め、エリア１～３のそれぞれについて導出された、行列Ｕと行列Ｔとが等しくなるときの溶接ロボット１の移動量Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚ、ＭＢ、ＭＴを求める計算式を記憶する。
記憶部６４は、前記目標値（溶接ロボット位置情報）を記憶する。記憶部６４は、溶接トーチ１３の基準位置を記憶する。記憶部６４は、移動量Ｍｙの基準となるガイドレール２の所定の位置を記憶する。
【0074】
出力部６５は、各種情報を出力する。出力部６５は、例えばＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイや液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）ディスプレイ等の表示装置を含んで構成される。出力部６５は、これらの表示装置をシステム制御装置６に接続するインタフェースとして構成されてもよい。出力部６５は、例えば入力部６３に入力された情報を出力する。出力部６５は、例えば制御部６１による処理の実行の結果を表示してもよい。
【0075】
図１０は、本実施形態における制御部６１の機能構成の一例を示す図である。制御部６１は、データ取得部６１０、溶接ロボット制御部６２０、記憶制御部６３０、入力制御部６４０及び出力制御部６５０を備える。
【0076】
データ取得部６１０は、記憶部６４に記憶された溶接ロボット位置情報を取得する。データ取得部６１０は、記憶部６４に予め記憶された溶接ロボット１の移動量Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚ、ＭＢ、ＭＴを求める計算式を取得する。データ取得部６１０は、記憶部６４に記憶された撮影装置３の撮影結果を取得する。
データ取得部６１０は、記憶部６４から、使用される鋼管８の種類に対応する鋼管形状情報を取得する。データ取得部６１０は、記憶部６４から、使用されるガイドレール２の種類に対応するガイドレール形状情報を取得する。なお、使用される鋼管８の種類及びガイドレール２の種類は、例えば、ユーザによって入力部６３に入力される。
データ取得部６１０は、記憶部６４から、使用される鋼管８の種類に対応する鋼管形状情報を取得する。データ取得部６１０は、記憶部６４から、使用されるガイドレール２の種類に対応するガイドレール形状情報を取得する。なお、使用される鋼管８の種類及びガイドレール２の種類は、例えば、ユーザによって入力部６３に入力される。
【0077】
溶接ロボット制御部６２０は、溶接ロボット１の動作を制御する。溶接ロボット制御部６２０は、位置情報取得部６２１、形状情報取得部６２２（取得部）、曲率中心判定部６２３（判定部）、パラメータ設定部６２４、溶接時間カウント部６２５、エリア判定部６２６、目標トーチ位置計算部６２７、移動量設定部６２８、及び曲線部溶接実行制御部６２９を備える。なお、パラメータ設定部６２４、目標トーチ位置計算部６２７、及び移動量設定部６２８により、本実施形態における設定部が構成される。
【0078】
位置情報取得部６２１は、記憶部６４及びデータ取得部６１０を介して、溶接ロボット位置情報を取得する。
【0079】
形状情報取得部６２２は、記憶部６４及びデータ取得部６１０を介して、鋼管形状情報及びガイドレール形状情報を取得する。
【0080】
曲率中心判定部６２３は、形状情報取得部６２２により取得された鋼管形状情報及びガイドレール形状情報に基づき、第１曲率中心Ｃ１の位置と第２曲率中心Ｃ２の位置とが一致するか否かを判定する。また、第１曲率中心Ｃ１の位置と第２曲率中心Ｃ２の位置とが一致しない場合には、曲率中心判定部６２３は、第１曲率中心Ｃ１と第２曲率中心Ｃ２とのいずれが鋼管８の中心側に位置するかを判定する。
【0081】
パラメータ設定部６２４は、記憶部６４及びデータ取得部６１０を介して、撮影装置３の撮影結果を取得する。パラメータ設定部６２４は、撮影装置３の撮影結果と、形状情報取得部６２２により取得された鋼管形状情報及びガイドレール形状情報とに基づき、溶接部位の形状や状態（例えば、開先情報）を判別する。
パラメータ設定部６２４は、判別された溶接部位の形状や状態に基づき、溶接条件としての溶接トーチ１３の溶接移動速度Ｖｗ、溶接トーチ向き、狙い角θｎ、及び狙い位置の具体的な値を設定する。
パラメータ設定部６２４は、判別された溶接部位の形状や状態に基づき、溶接条件としての溶接トーチ１３の溶接移動速度Ｖｗ、溶接トーチ向き、狙い角θｎ、及び狙い位置の具体的な値を設定する。
【0082】
溶接時間カウント部６２５は、曲線部８ａの溶接の開始（すなわち、溶接ロボット１がエリア１の位置Ｐｇ１に到達した時）からの経過時間ｔをカウントする。
【0083】
エリア判定部６２６は、パラメータ設定部６２４により設定された溶接移動速度Ｖｗを取得する。エリア判定部６２６は、溶接時間カウント部６２５から経過時間ｔを取得する。エリア判定部６２６は、取得された経過時間ｔにおける溶接トーチ１３の先端の目標位置を算出する。具体的には、溶接トーチ１３の先端は、鋼管８に沿って溶接移動速度Ｖｗで移動するため、時間ｔにおける溶接トーチ１３の先端の位置は、位置Ｐｃ１から鋼管８に沿ってＶｗ・ｔだけ移動した位置となる。
エリア判定部６２６は、算出された溶接トーチ１３の先端の目標位置が、エリア１～３のうちいずれのエリアに位置するかを判定する。
エリア判定部６２６は、算出された溶接トーチ１３の先端の目標位置が、エリア１～３のうちいずれのエリアに位置するかを判定する。
【0084】
目標トーチ位置計算部６２７は、記憶部６４及びデータ取得部６１０を介して、溶接ロボット１の移動量Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚ、ＭＢ、ＭＴを求める計算式を取得する。目標トーチ位置計算部６２７は、パラメータ設定部６２４により設定された溶接トーチ１３の溶接移動速度Ｖｗ、溶接トーチ向き、狙い角θｎ、及び狙い位置の具体的な値を取得する。目標トーチ位置計算部６２７は、パラメータ設定部６２４により設定された溶接トーチ１３の溶接移動速度Ｖｗ、溶接トーチ向き、狙い角θｎ、及び狙い位置の具体的な値を、上記計算式に反映させる。
【0085】
移動量設定部６２８は、目標トーチ位置計算部６２７が取得した計算式に基づき、所定の時刻ｔにおける溶接ロボット１の移動量Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚ、ＭＢ、ＭＴを求め、これらを溶接ロボット１の移動量として設定する。
すなわち、移動量設定部６２８は、行列Ｕ及び行列Ｔに基づき、上記溶接条件における溶接トーチ１３の溶接移動速度Ｖｗ、溶接トーチ向き、狙い角θｎ、及び狙い位置を満たす溶接ロボット１の移動量Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚ、ＭＢ、ＭＴを設定する。
すなわち、移動量設定部６２８は、行列Ｕ及び行列Ｔに基づき、上記溶接条件における溶接トーチ１３の溶接移動速度Ｖｗ、溶接トーチ向き、狙い角θｎ、及び狙い位置を満たす溶接ロボット１の移動量Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚ、ＭＢ、ＭＴを設定する。
【0086】
曲線部溶接実行制御部６２９は、移動量設定部６２８により設定された移動量Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚ、ＭＢ、ＭＴに応じて溶接ロボット１の位置と溶接トーチ１３の位置及び姿勢とを変更し、溶接ロボット１に曲線部８ａの溶接を実行させる。
具体的には、曲線部溶接実行制御部６２９は、モータ３２を駆動して上下移動部３４を動作させ、移動量設定部６２８により設定された移動量Ｍｘに応じて溶接ロボット１の上下方向ｘにおける溶接トーチ１３の位置を変更する。曲線部溶接実行制御部６２９は、モータ３２を駆動して前後移動部３３を動作させ、移動量設定部６２８により設定された移動量Ｍｚに応じて溶接ロボット１の前後方向ｚにおける溶接トーチ１３の位置を変更する。曲線部溶接実行制御部６２９は、モータ３２を駆動して第１回動部３５を動作させ、移動量設定部６２８により設定された移動量ＭＢに応じて第１軸線回りの溶接トーチ１３の向きを変更する。曲線部溶接実行制御部６２９は、モータ３２を駆動して第２回動部３６を動作させ、移動量設定部６２８により設定された移動量ＭＴに応じて第２軸線回りの溶接トーチ１３の向きを変更する。曲線部溶接実行制御部６２９は、モータ３２（サーボモータ）を駆動して、移動量設定部６２８により設定された移動量Ｍｙに応じて溶接ロボット１の位置を変更する。
具体的には、曲線部溶接実行制御部６２９は、モータ３２を駆動して上下移動部３４を動作させ、移動量設定部６２８により設定された移動量Ｍｘに応じて溶接ロボット１の上下方向ｘにおける溶接トーチ１３の位置を変更する。曲線部溶接実行制御部６２９は、モータ３２を駆動して前後移動部３３を動作させ、移動量設定部６２８により設定された移動量Ｍｚに応じて溶接ロボット１の前後方向ｚにおける溶接トーチ１３の位置を変更する。曲線部溶接実行制御部６２９は、モータ３２を駆動して第１回動部３５を動作させ、移動量設定部６２８により設定された移動量ＭＢに応じて第１軸線回りの溶接トーチ１３の向きを変更する。曲線部溶接実行制御部６２９は、モータ３２を駆動して第２回動部３６を動作させ、移動量設定部６２８により設定された移動量ＭＴに応じて第２軸線回りの溶接トーチ１３の向きを変更する。曲線部溶接実行制御部６２９は、モータ３２（サーボモータ）を駆動して、移動量設定部６２８により設定された移動量Ｍｙに応じて溶接ロボット１の位置を変更する。
【0087】
記憶制御部６３０は、各種情報を記憶部６４に記録する。記憶制御部６３０は、例えば制御部６１の動作によって生じた各種情報を記憶部６４に記録する。制御部６１の動作によって生じた情報は、例えば溶接ロボット制御部６２０による溶接ロボット１の制御の内容を示す情報である。
【0088】
入力制御部６４０は、入力部６３の動作を制御する。出力制御部６５０は、出力部６５の動作を制御する。
【0089】
〔溶接システムが実行する制御例〕
図１１を参照して、溶接システム１００が実行する制御例について説明する。
図１１は、本実施形態におけるシステム制御装置６が実行する曲線部８ａの溶接処理の流れの一例を示すフローチャートである。
図１１を参照して、溶接システム１００が実行する制御例について説明する。
図１１は、本実施形態におけるシステム制御装置６が実行する曲線部８ａの溶接処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【0090】
なお、曲線部８ａの溶接処理の前に、曲率中心判定部６２３は、第１曲率中心Ｃ１の位置と第２曲率中心Ｃ２の位置とが一致するか否かを判定する。また、第１曲率中心Ｃ１の位置と第２曲率中心Ｃ２の位置とが一致しない場合には、曲率中心判定部６２３は、第１曲率中心Ｃ１と第２曲率中心Ｃ２とのいずれが鋼管８の中心側に位置するかを判定する。以下、本実施形態においては、曲率中心判定部６２３が、第２曲率中心Ｃ２が第１曲率中心Ｃ１よりも鋼管８の中心側に位置すると判定した場合の曲線部８ａの溶接処理の流れを説明する。
【0091】
曲線部８ａの溶接処理は、溶接ロボット１が位置Ｐｇ１に到達すると開始される。このとき、溶接トーチ１３の先端は、エリア１の位置Ｐｃ１に位置する。例えば、曲線部８ａの溶接処理の開始判定は、位置情報取得部６２２により取得された溶接ロボット位置情報に基づいて溶接ロボット１の位置を推定し、推定された溶接ロボット１の位置が位置Ｐｇ１に到達したか否かを判定することにより実行される。
【0092】
曲線部８ａの溶接処理が開始されると、溶接時間カウント部６２５は、曲線部８ａの溶接処理の開始からの経過時間ｔのカウントを開始する（ステップＳ１０１）。
エリア判定部６２６は、経過時間ｔにおける溶接トーチ１３の先端の目標位置を算出する（ステップＳ１０２）。エリア判定部６２６は、算出された溶接トーチ１３の先端の目標位置が、エリア１～３のうちいずれのエリアに位置するかを判定する（ステップＳ１０３）。
エリア判定部６２６は、経過時間ｔにおける溶接トーチ１３の先端の目標位置を算出する（ステップＳ１０２）。エリア判定部６２６は、算出された溶接トーチ１３の先端の目標位置が、エリア１～３のうちいずれのエリアに位置するかを判定する（ステップＳ１０３）。
【0093】
溶接トーチ１３の先端がエリア１に位置すると判定される場合（ステップＳ１０３：Ａ１）、移動量設定部６２８は、エリア１に対応する、溶接ロボット１の移動量Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚ、ＭＢ、ＭＴを求める計算式を取得する。移動量設定部６２８は、上記計算式に基づき、経過時間ｔにおける、ガイドレール２の曲線部２ａにおける溶接ロボット１の位置Ｐｇ１からの回転量θｇを算出する（ステップＳ１１１）。また、移動量設定部６２８は、上記計算式に基づき、経過時間ｔにおける溶接ロボット１の移動量Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚ、ＭＢ、ＭＴを算出し、溶接ロボット１の移動量として設定する（ステップＳ１１２）。その後、処理はステップＳ１０５に進む。
【0094】
溶接トーチ１３の先端がエリア２に位置すると判定される場合（ステップＳ１０３：Ａ２）、移動量設定部６２８は、エリア２に対応する、溶接ロボット１の移動量Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚ、ＭＢ、ＭＴを求める計算式を取得する。ここで、エリア２においては、溶接トーチ１３の先端の移動が第１曲率中心Ｃ１回りの回転移動となるため、目標トーチ位置計算部６２７は、ステップＳ１０２で算出された溶接トーチ１３の先端の目標位置を、鋼管８の曲線部８ａにおける溶接トーチ１３の先端の回転量θｃとして算出する（ステップＳ１２１）。移動量設定部６２８は、上記計算式に基づき、経過時間ｔにおける、ガイドレール２の曲線部２ａにおける溶接ロボット１の位置Ｐｇ１からの回転量θｇを算出する（ステップＳ１２２）。また、移動量設定部６２８は、上記計算式に基づき、経過時間ｔにおける溶接ロボット１の移動量Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚ、ＭＢ、ＭＴを算出し、溶接ロボット１の移動量として設定する（ステップＳ１２３）。その後、処理はステップＳ１０５に進む。
【0095】
溶接トーチ１３の先端がエリア３に位置すると判定される場合（ステップＳ１０３：Ａ３）、移動量設定部６２８は、エリア３に対応する、溶接ロボット１の移動量Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚ、ＭＢ、ＭＴを求める計算式を取得する。移動量設定部６２８は、上記計算式に基づき、経過時間ｔにおける、ガイドレール２の曲線部２ａにおける溶接ロボット１の位置Ｐｇ１からの回転量θｇを算出する（ステップＳ１３１）。また、移動量設定部６２８は、上記計算式に基づき、経過時間ｔにおける溶接ロボット１の移動量Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚ、ＭＢ、ＭＴを算出し、溶接ロボット１の移動量として設定する（ステップＳ１３２）。その後、処理はステップＳ１０５に進む。
【0096】
曲線部溶接実行制御部６２９は、各モータ３２を駆動して、移動量設定部６２８により設定された移動量Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚ、ＭＢ、ＭＴに応じて溶接ロボット１の位置と溶接トーチ１３の位置及び姿勢とを変更し、溶接ロボット１に曲線部８ａの溶接を実行させる（ステップＳ１０５）。
【0097】
その後、エリア判定部６２６は、溶接トーチ１３の先端の位置が、エリア３の終了位置Ｐｃ４に到達したか否かを判定する（ステップＳ１０６）。
溶接トーチ１３の先端の位置が位置Ｐｃ４に到達したと判定される場合（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）、曲線部溶接実行制御部６２９は、曲線部８ａの溶接処理を終了する（ステップＳ２０６）。
一方、溶接トーチ１３の先端の位置が位置Ｐｃ４に到達していない場合（ステップＳ１０６：ＮＯ）、ステップＳ１０２の処理に戻る。この場合、曲線部８ａの溶接処理は継続される。
溶接トーチ１３の先端の位置が位置Ｐｃ４に到達したと判定される場合（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）、曲線部溶接実行制御部６２９は、曲線部８ａの溶接処理を終了する（ステップＳ２０６）。
一方、溶接トーチ１３の先端の位置が位置Ｐｃ４に到達していない場合（ステップＳ１０６：ＮＯ）、ステップＳ１０２の処理に戻る。この場合、曲線部８ａの溶接処理は継続される。
【0098】
以下、上記制御を行った場合の、各エリアにおける溶接ロボット１の具体的な制御内容について説明する。なお、以下に示される溶接ロボット１の制御内容は一例であり、本発明はこれに限られない。
【0099】
まず、エリア４（すなわち、曲線部８ａの溶接以外の領域）における制御内容について説明する。エリア４においては、溶接ロボット１は一定速度（溶接移動速度Ｖｗ）で移動する。以下、エリア４における溶接ロボット１の移動速度を、基準速度とも称する。また、上下方向ｘにおける溶接トーチ１３の移動量Ｍｘは一定（以下、上下方向移動基準値とも称する）である。前後方向ｚにおける溶接トーチ１３の移動量Ｍｚは一定（以下、前後方向移動基準値とも称する）である。溶接トーチ１３の第１軸線回りの移動量ＭＢは一定（以下、第１軸線回動基準値とも称する）であり、溶接トーチ１３は、第１軸線回りに鉛直方向下向きに回動される。溶接トーチ１３の第２軸線回りの移動量ＭＴは一定であり、０（ゼロ）である。すなわち、上下方向ｘに沿って見て、溶接トーチ１３は、溶接ロボット１の進行方向である左右方向ｙ（すなわち、鋼管８の直線部８ｂ）に常に直交する。
なお、以下の説明において、移動量Ｍｘは、溶接トーチ１３が下側に移動する場合に増加し、上側に移動する場合に減少するとする。移動量Ｍｚは、溶接トーチ１３が後側（すなわち、鋼管８から離れる側）に移動する場合に増加し、前側（すなわち、鋼管８に近づく側）に移動する場合に減少するとする。移動量ＭＢは、溶接トーチ１３の鉛直方向下向きの傾斜が増加する場合に増加するとされる。移動量ＭＴは、上下方向ｘに沿って見て、溶接トーチ１３が溶接ロボット１の進行方向に直交する場合を０とし、溶接トーチ１３が溶接ロボット１の進行方向側に傾斜する場合に増加し、溶接ロボット１の進行方向と反対側に傾斜する場合に減少するとする。
なお、以下の説明において、移動量Ｍｘは、溶接トーチ１３が下側に移動する場合に増加し、上側に移動する場合に減少するとする。移動量Ｍｚは、溶接トーチ１３が後側（すなわち、鋼管８から離れる側）に移動する場合に増加し、前側（すなわち、鋼管８に近づく側）に移動する場合に減少するとする。移動量ＭＢは、溶接トーチ１３の鉛直方向下向きの傾斜が増加する場合に増加するとされる。移動量ＭＴは、上下方向ｘに沿って見て、溶接トーチ１３が溶接ロボット１の進行方向に直交する場合を０とし、溶接トーチ１３が溶接ロボット１の進行方向側に傾斜する場合に増加し、溶接ロボット１の進行方向と反対側に傾斜する場合に減少するとする。
【0100】
エリア１における制御内容について説明する。
エリア１においては、溶接ロボット１の移動速度は基準速度よりも小さくなる。すなわち、溶接ロボット１は、エリア１における移動速度まで瞬間的に減速する。瞬間的というのはエリア４からエリア１に到達したタイミングである。
移動量Ｍｘは、上下方向移動基準値と等しい。
移動量Ｍｚは、溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ１から位置Ｐｃ２まで移動するに従い、前後方向移動基準値から増加していく。すなわち、溶接トーチ１３は、溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ１から位置Ｐｃ２まで移動するに従い、鋼管８から離れる方向に移動する。
移動量ＭＢは、溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ１から位置Ｐｃ２まで移動するに従い、第１軸線回動基準値から増加していく。すなわち、溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ１から位置Ｐｃ２まで移動するに従い、溶接トーチ１３の鉛直方向下向きの傾斜が大きくなる。
移動量ＭＴは、溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ１から位置Ｐｃ２まで移動するに従い、０から増加していく。すなわち、上下方向ｘに沿って見て、溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ１から位置Ｐｃ２まで移動するに従い、溶接トーチ１３は溶接ロボット１の進行方向側へ傾斜していく。
エリア１においては、溶接ロボット１の移動速度は基準速度よりも小さくなる。すなわち、溶接ロボット１は、エリア１における移動速度まで瞬間的に減速する。瞬間的というのはエリア４からエリア１に到達したタイミングである。
移動量Ｍｘは、上下方向移動基準値と等しい。
移動量Ｍｚは、溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ１から位置Ｐｃ２まで移動するに従い、前後方向移動基準値から増加していく。すなわち、溶接トーチ１３は、溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ１から位置Ｐｃ２まで移動するに従い、鋼管８から離れる方向に移動する。
移動量ＭＢは、溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ１から位置Ｐｃ２まで移動するに従い、第１軸線回動基準値から増加していく。すなわち、溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ１から位置Ｐｃ２まで移動するに従い、溶接トーチ１３の鉛直方向下向きの傾斜が大きくなる。
移動量ＭＴは、溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ１から位置Ｐｃ２まで移動するに従い、０から増加していく。すなわち、上下方向ｘに沿って見て、溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ１から位置Ｐｃ２まで移動するに従い、溶接トーチ１３は溶接ロボット１の進行方向側へ傾斜していく。
【0101】
エリア２における制御内容について説明する。
エリア２においては、溶接ロボット１の移動速度は基準速度よりも大きくなる。すなわち、溶接ロボット１は、エリア２における移動速度まで瞬間的に加速する。瞬間的というのはエリア１からエリア２に到達したタイミングである。また、溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ２から位置Ｐｃ２と位置Ｐｃ３との中間位置までの範囲では、溶接ロボット１は、エリア２の開始位置Ｐｃ２から上記中間位置まで、所定の負の加速度で減速し続ける。なお、この場合であっても、溶接ロボット１の移動速度は基準速度よりも大きい。その後、溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ２と位置Ｐｃ３との中間位置から位置Ｐｃ３までの範囲では、溶接ロボット１は、上記中間位置からエリア２の終了位置Ｐｃ３まで、所定の正の加速度で加速し続ける。
移動量Ｍｘは、上下方向移動基準値と等しい。
移動量Ｍｚは、溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ２から位置Ｐｃ２と位置Ｐｃ３との中間位置まで移動するに従い増加していき、溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ２と位置Ｐｃ３との中間位置から位置Ｐｃ３まで移動するに従い減少していく。すなわち、溶接トーチ１３は、溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ２から位置Ｐｃ２と位置Ｐｃ３との中間位置までの範囲では、鋼管８から離れる方向に移動し、溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ２と位置Ｐｃ３との中間位置から位置Ｐｃ３までの範囲では、鋼管８に近づく方向に移動する。
移動量ＭＢは、溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ２から位置Ｐｃ２と位置Ｐｃ３との中間位置まで移動するに従い減少していき、溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ２と位置Ｐｃ３との中間位置から位置Ｐｃ３まで移動するに従い増加していく。なお、この場合であっても、移動量ＭＢが第１軸線回動基準値よりも小さくなることはない。すなわち、溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ２から位置Ｐｃ２と位置Ｐｃ３との中間位置まで移動するに従い、溶接トーチ１３の鉛直方向下向きの傾斜が小さくなり、溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ２と位置Ｐｃ３との中間位置から位置Ｐｃ３まで移動するに従い、溶接トーチ１３の鉛直方向下向きの傾斜が大きくなる。
移動量ＭＴは、溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ２から位置Ｐｃ３まで移動するに従い減少していく。また、移動量ＭＴは、溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ２と位置Ｐｃ３との中間位置に位置するときに０となる。すなわち、上下方向ｘに沿って見て、溶接トーチ１３の先端がエリア１の終端位置である位置Ｐｃ２に位置するとき、溶接トーチ１３は溶接ロボット１の進行方向側へ傾斜している。溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ２から位置Ｐｃ２と位置Ｐｃ３との中間位置まで移動するに従い、溶接トーチ１３の溶接ロボット１の進行方向側への傾斜が小さくなっていき、溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ２と位置Ｐｃ３との中間位置に到達すると、溶接トーチ１３は溶接ロボット１の進行方向に直交する。その後、溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ２と位置Ｐｃ３との中間位置から位置Ｐｃ３まで移動するに従い、溶接トーチ１３は溶接ロボット１の進行方向と反対側へ傾斜していく。
エリア２においては、溶接ロボット１の移動速度は基準速度よりも大きくなる。すなわち、溶接ロボット１は、エリア２における移動速度まで瞬間的に加速する。瞬間的というのはエリア１からエリア２に到達したタイミングである。また、溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ２から位置Ｐｃ２と位置Ｐｃ３との中間位置までの範囲では、溶接ロボット１は、エリア２の開始位置Ｐｃ２から上記中間位置まで、所定の負の加速度で減速し続ける。なお、この場合であっても、溶接ロボット１の移動速度は基準速度よりも大きい。その後、溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ２と位置Ｐｃ３との中間位置から位置Ｐｃ３までの範囲では、溶接ロボット１は、上記中間位置からエリア２の終了位置Ｐｃ３まで、所定の正の加速度で加速し続ける。
移動量Ｍｘは、上下方向移動基準値と等しい。
移動量Ｍｚは、溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ２から位置Ｐｃ２と位置Ｐｃ３との中間位置まで移動するに従い増加していき、溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ２と位置Ｐｃ３との中間位置から位置Ｐｃ３まで移動するに従い減少していく。すなわち、溶接トーチ１３は、溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ２から位置Ｐｃ２と位置Ｐｃ３との中間位置までの範囲では、鋼管８から離れる方向に移動し、溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ２と位置Ｐｃ３との中間位置から位置Ｐｃ３までの範囲では、鋼管８に近づく方向に移動する。
移動量ＭＢは、溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ２から位置Ｐｃ２と位置Ｐｃ３との中間位置まで移動するに従い減少していき、溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ２と位置Ｐｃ３との中間位置から位置Ｐｃ３まで移動するに従い増加していく。なお、この場合であっても、移動量ＭＢが第１軸線回動基準値よりも小さくなることはない。すなわち、溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ２から位置Ｐｃ２と位置Ｐｃ３との中間位置まで移動するに従い、溶接トーチ１３の鉛直方向下向きの傾斜が小さくなり、溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ２と位置Ｐｃ３との中間位置から位置Ｐｃ３まで移動するに従い、溶接トーチ１３の鉛直方向下向きの傾斜が大きくなる。
移動量ＭＴは、溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ２から位置Ｐｃ３まで移動するに従い減少していく。また、移動量ＭＴは、溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ２と位置Ｐｃ３との中間位置に位置するときに０となる。すなわち、上下方向ｘに沿って見て、溶接トーチ１３の先端がエリア１の終端位置である位置Ｐｃ２に位置するとき、溶接トーチ１３は溶接ロボット１の進行方向側へ傾斜している。溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ２から位置Ｐｃ２と位置Ｐｃ３との中間位置まで移動するに従い、溶接トーチ１３の溶接ロボット１の進行方向側への傾斜が小さくなっていき、溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ２と位置Ｐｃ３との中間位置に到達すると、溶接トーチ１３は溶接ロボット１の進行方向に直交する。その後、溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ２と位置Ｐｃ３との中間位置から位置Ｐｃ３まで移動するに従い、溶接トーチ１３は溶接ロボット１の進行方向と反対側へ傾斜していく。
【0102】
エリア３における制御内容について説明する。
エリア３においては、溶接ロボット１の移動速度は基準速度よりも小さくなる。すなわち、溶接ロボット１は、エリア３における移動速度まで瞬間的に減速する。瞬間的というのはエリア２からエリア３に到達したタイミングである。
移動量Ｍｘは、上下方向移動基準値と等しい。
移動量Ｍｚは、溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ３から位置Ｐｃ４まで移動するに従い減少していき、溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ４に到達すると前後方向移動基準値と等しくなる。すなわち、溶接トーチ１３は、溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ３から位置Ｐｃ４まで移動するに従い、鋼管８に近づく方向に移動する。
移動量ＭＢは、溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ３から位置Ｐｃ４まで移動するに従い減少していき、溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ４に到達すると第１軸線回動基準値と等しくなる。すなわち、溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ３から位置Ｐｃ４まで移動するに従い、溶接トーチ１３の鉛直方向下向きの傾斜が小さくなる。
移動量ＭＴは、溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ３から位置Ｐｃ４まで移動するに従い増加していき、溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ４に到達すると０となる。すなわち、上下方向ｘに沿って見て、溶接トーチ１３の先端がエリア２の終端位置である位置Ｐｃ３に位置するとき、溶接トーチ１３は溶接ロボット１の進行方向と反対側へ傾斜している。溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ３から位置Ｐｃ４まで移動するに従い、溶接トーチ１３の溶接ロボット１の進行方向と反対側への傾斜が小さくなっていき、溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ４に到達すると、溶接トーチ１３は溶接ロボット１の進行方向に直交する。
エリア３においては、溶接ロボット１の移動速度は基準速度よりも小さくなる。すなわち、溶接ロボット１は、エリア３における移動速度まで瞬間的に減速する。瞬間的というのはエリア２からエリア３に到達したタイミングである。
移動量Ｍｘは、上下方向移動基準値と等しい。
移動量Ｍｚは、溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ３から位置Ｐｃ４まで移動するに従い減少していき、溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ４に到達すると前後方向移動基準値と等しくなる。すなわち、溶接トーチ１３は、溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ３から位置Ｐｃ４まで移動するに従い、鋼管８に近づく方向に移動する。
移動量ＭＢは、溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ３から位置Ｐｃ４まで移動するに従い減少していき、溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ４に到達すると第１軸線回動基準値と等しくなる。すなわち、溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ３から位置Ｐｃ４まで移動するに従い、溶接トーチ１３の鉛直方向下向きの傾斜が小さくなる。
移動量ＭＴは、溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ３から位置Ｐｃ４まで移動するに従い増加していき、溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ４に到達すると０となる。すなわち、上下方向ｘに沿って見て、溶接トーチ１３の先端がエリア２の終端位置である位置Ｐｃ３に位置するとき、溶接トーチ１３は溶接ロボット１の進行方向と反対側へ傾斜している。溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ３から位置Ｐｃ４まで移動するに従い、溶接トーチ１３の溶接ロボット１の進行方向と反対側への傾斜が小さくなっていき、溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ４に到達すると、溶接トーチ１３は溶接ロボット１の進行方向に直交する。
【0103】
本実施形態に係る溶接システム１００は、鋼管８に沿って配置されたガイドレール２であって曲線部２ａを有するガイドレール２上を移動しつつ鋼管８の曲線部８ａを溶接する溶接ロボット１を、制御する溶接システム１００であって、曲線部８ａの第１曲率中心Ｃ１を取得する形状情報取得部６２２と、形状情報取得部６２２で取得された第１曲率中心Ｃ１を用いて、溶接ロボット１の溶接条件を設定する設定部と、を備える。
【0104】
鋼管８の曲線部８ａとガイドレール２の曲線部２ａとで曲率中心が異なる場合であっても、溶接対象である鋼管８の曲線部８ａの第１曲率中心Ｃ１を用いて溶接条件を設定するため、鋼管８とガイドレール２との間の距離のばらつきに関わらず曲線部８ａの溶接を良好に行うことができる。したがって、良好な溶接品質を得ることができる。
【0105】
また、溶接システム１００は、第１曲率中心Ｃ１と、第２曲率中心Ｃ２とが一致するか否かを判定する曲率中心判定部６２３を備える。設定部は、曲率中心判定部６２３が第１曲率中心Ｃ１と第２曲率中心Ｃ２とが一致しないと判定した場合に、第１曲率中心Ｃ１を用いて溶接条件を設定する。
曲率中心判定部６２３が第１曲率中心Ｃ１と第２曲率中心Ｃ２とが一致しないと判定した場合に第１曲率中心Ｃ１を用いて溶接条件を設定するため、溶接システム１００の制御が簡便化する。
曲率中心判定部６２３が第１曲率中心Ｃ１と第２曲率中心Ｃ２とが一致しないと判定した場合に第１曲率中心Ｃ１を用いて溶接条件を設定するため、溶接システム１００の制御が簡便化する。
【0106】
また、溶接条件は、鋼管８の曲線部８ａに対する溶接トーチ１３の向きである溶接トーチ向きを含む。
溶接システム１００は、溶接トーチ１３の向きを変更する第１回動部３５及び第２回動部３６を備える。設定部は、第１曲率中心Ｃ１と、第２曲率中心Ｃ２とを用いて溶接トーチ向きを設定する。第１回動部３５及び第２回動部３６は、鋼管８の曲線部８ａに対する溶接トーチ１３の向きが、設定部で設定された溶接トーチ向きと一致するように、溶接トーチ１３の向きを変更する。
溶接トーチ向きは、上面視において、溶接トーチ１３の先端の向きと、鋼管８の曲線部８ａの法線方向とが一致するときの溶接トーチ１３の向きを含み、設定部は、溶接トーチ向きを溶接ロボット１の位置に応じて設定する。
これにより、溶接トーチ１３を、常に鋼管８に対して直交する方向に向けることができるため、溶接品質が向上する。
溶接システム１００は、溶接トーチ１３の向きを変更する第１回動部３５及び第２回動部３６を備える。設定部は、第１曲率中心Ｃ１と、第２曲率中心Ｃ２とを用いて溶接トーチ向きを設定する。第１回動部３５及び第２回動部３６は、鋼管８の曲線部８ａに対する溶接トーチ１３の向きが、設定部で設定された溶接トーチ向きと一致するように、溶接トーチ１３の向きを変更する。
溶接トーチ向きは、上面視において、溶接トーチ１３の先端の向きと、鋼管８の曲線部８ａの法線方向とが一致するときの溶接トーチ１３の向きを含み、設定部は、溶接トーチ向きを溶接ロボット１の位置に応じて設定する。
これにより、溶接トーチ１３を、常に鋼管８に対して直交する方向に向けることができるため、溶接品質が向上する。
【0107】
また、第１回動部３５及び第２回動部３６の一方は、他方を溶接トーチ１３とともに回動させる。溶接トーチ向きは、溶接ロボット１が移動する方向に沿って見て、溶接トーチ１３の先端が鋼管８の開先に位置するときの溶接トーチ１３の向きを含み、設定部は、溶接トーチ向きをこの一方による回動に応じて設定する。
これにより、溶接ロボット１が移動する方向に沿って見て、溶接トーチ１３の先端が鋼管８の開先に位置するときの溶接トーチ１３の向き（すなわち、溶接トーチ１３の狙い角θｎ）を一定とすることができるため、溶接品質が向上する。例えば、第２回動部３６の角度に応じて第１回動部３５の角度を設定して、狙い角θｎを一定にすることができる。より詳細には、前後方向ｚと溶接トーチ１３とが成す２つの角度のうち小さい方の角度が第２回動部３６の回動によって大きくなるに連れ、上下方向ｘと溶接トーチ１３とが成す２つの角度のうち小さい方の角度を第１回動部３５の回動によって小さくする。
これにより、溶接ロボット１が移動する方向に沿って見て、溶接トーチ１３の先端が鋼管８の開先に位置するときの溶接トーチ１３の向き（すなわち、溶接トーチ１３の狙い角θｎ）を一定とすることができるため、溶接品質が向上する。例えば、第２回動部３６の角度に応じて第１回動部３５の角度を設定して、狙い角θｎを一定にすることができる。より詳細には、前後方向ｚと溶接トーチ１３とが成す２つの角度のうち小さい方の角度が第２回動部３６の回動によって大きくなるに連れ、上下方向ｘと溶接トーチ１３とが成す２つの角度のうち小さい方の角度を第１回動部３５の回動によって小さくする。
【0108】
また、溶接条件は、溶接トーチ１３の先端の移動速度である溶接移動速度Ｖｗを含む。
溶接システム１００は、溶接ロボット１の位置（移動速度）を変更するモータ３２（サーボモータ）を備える。設定部は、第１曲率中心Ｃ１と、第２曲率中心Ｃ２とを用いて溶接移動速度Ｖｗを設定する。モータ３２（サーボモータ）は、溶接トーチ１３の先端の移動速度が、設定部で設定された溶接移動速度Ｖｗと一致するように、溶接ロボット１の位置（移動速度）を変更する。
これにより、溶接トーチ１３の先端が鋼管８の溶接部位に沿って所定の速度（溶接移動速度Ｖｗ）で移動するよう、溶接ロボット１の位置（移動速度）を制御することができるため、溶接品質が向上する。
溶接システム１００は、溶接ロボット１の位置（移動速度）を変更するモータ３２（サーボモータ）を備える。設定部は、第１曲率中心Ｃ１と、第２曲率中心Ｃ２とを用いて溶接移動速度Ｖｗを設定する。モータ３２（サーボモータ）は、溶接トーチ１３の先端の移動速度が、設定部で設定された溶接移動速度Ｖｗと一致するように、溶接ロボット１の位置（移動速度）を変更する。
これにより、溶接トーチ１３の先端が鋼管８の溶接部位に沿って所定の速度（溶接移動速度Ｖｗ）で移動するよう、溶接ロボット１の位置（移動速度）を制御することができるため、溶接品質が向上する。
【0109】
また、溶接条件は、溶接トーチ１３の狙い位置を含む。
溶接システム１００は、溶接トーチ１３の位置を変更する前後移動部３３及び上下移動部３４を備える。設定部は、第１曲率中心Ｃ１と、第２曲率中心Ｃ２とを用いて狙い位置を設定する。前後移動部３３及び上下移動部３４は、溶接トーチ１３の位置が、設定部で設定された狙い位置と一致するように、溶接トーチ１３の位置を変更する。
これにより、溶接トーチ１３の先端と鋼管８の溶接部位との距離が所定の長さとなるよう、溶接トーチ１３の位置を制御することができるため、溶接品質が向上する。
溶接システム１００は、溶接トーチ１３の位置を変更する前後移動部３３及び上下移動部３４を備える。設定部は、第１曲率中心Ｃ１と、第２曲率中心Ｃ２とを用いて狙い位置を設定する。前後移動部３３及び上下移動部３４は、溶接トーチ１３の位置が、設定部で設定された狙い位置と一致するように、溶接トーチ１３の位置を変更する。
これにより、溶接トーチ１３の先端と鋼管８の溶接部位との距離が所定の長さとなるよう、溶接トーチ１３の位置を制御することができるため、溶接品質が向上する。
【0110】
〔第２実施形態〕
以下、図１２及び１３を参照し、本発明の第２実施形態に係る溶接システム１００を説明する。
本実施形態においては、第１曲率中心Ｃ１が第２曲率中心Ｃ２よりも鋼管８の中心側に位置する場合の、溶接システム１００における制御方法について説明する。本実施形態において用いられる溶接システム１００の基本的な構成及び動作は、第１実施形態の溶接システム１００と同様である。
以下、図１２及び１３を参照し、本発明の第２実施形態に係る溶接システム１００を説明する。
本実施形態においては、第１曲率中心Ｃ１が第２曲率中心Ｃ２よりも鋼管８の中心側に位置する場合の、溶接システム１００における制御方法について説明する。本実施形態において用いられる溶接システム１００の基本的な構成及び動作は、第１実施形態の溶接システム１００と同様である。
【0111】
〔鋼管の曲線部とガイドレールの曲線部〕
図１２を参照して、鋼管８の曲線部８ａ及びガイドレール２の曲線部２ａについて説明する。
図１２に示されるように、本実施形態において、第１曲率中心Ｃ１は、第２曲率中心Ｃ２よりも鋼管８の中心側に位置する。第２曲率中心Ｃ２は、第１曲率中心Ｃ１から、Ｙ方向及びＺ方向にｅだけ移動した位置となる。
図１２を参照して、鋼管８の曲線部８ａ及びガイドレール２の曲線部２ａについて説明する。
図１２に示されるように、本実施形態において、第１曲率中心Ｃ１は、第２曲率中心Ｃ２よりも鋼管８の中心側に位置する。第２曲率中心Ｃ２は、第１曲率中心Ｃ１から、Ｙ方向及びＺ方向にｅだけ移動した位置となる。
【0112】
本実施形態においては、鋼管８の溶接は、溶接形態に応じて、エリア５と、エリア６と、エリア７と、エリア８とに分けられる。
なお、以下、曲線部８ａの開始位置をＰｃ５とし、終了位置をＰｃ６とする。曲線部２ａの開始位置をＰｇ６とし、終了位置をＰｇ７とする。第１曲率中心Ｃ１と位置Ｐｃ５とを結ぶ直線と、ガイドレール２の直線部２ｂとの交点を位置Ｐｇ５とする。第１曲率中心Ｃ１と位置Ｐｃ６とを結ぶ直線と、ガイドレール２の直線部２ｂとの交点を位置Ｐｇ８とする。
なお、以下、曲線部８ａの開始位置をＰｃ５とし、終了位置をＰｃ６とする。曲線部２ａの開始位置をＰｇ６とし、終了位置をＰｇ７とする。第１曲率中心Ｃ１と位置Ｐｃ５とを結ぶ直線と、ガイドレール２の直線部２ｂとの交点を位置Ｐｇ５とする。第１曲率中心Ｃ１と位置Ｐｃ６とを結ぶ直線と、ガイドレール２の直線部２ｂとの交点を位置Ｐｇ８とする。
【0113】
エリア５は、溶接ロボット１がガイドレール２の位置Ｐｇ５から位置Ｐｇ６まで移動するエリアである。エリア５においては、溶接ロボット１は、ガイドレール２の直線部２ｂを移動しつつ、鋼管８の曲線部８ａを溶接する。すなわち、エリア５では、ガイドレール２の直線部２ｂに溶接ロボット１が位置し、且つ、溶接ロボット１が溶接する部分が鋼管８の曲線部８ａである。
エリア６は、溶接ロボット１がガイドレール２の位置Ｐｇ６から位置Ｐｇ７まで移動するエリアである。エリア６においては、溶接ロボット１は、ガイドレール２の曲線部２ａを移動しつつ、鋼管８の曲線部８ａを溶接する。すなわち、エリア６では、ガイドレール２の曲線部２ａに溶接ロボット１が位置し、且つ、溶接ロボット１が溶接する部分が鋼管８の曲線部８ａである。
エリア７は、溶接ロボット１がガイドレール２の位置Ｐｇ７から位置Ｐｇ８まで移動するエリアである。エリア７においては、溶接ロボット１は、ガイドレール２の直線部２ｂを移動しつつ、鋼管８の曲線部８ａを溶接する。すなわち、エリア７では、ガイドレール２の直線部２ｂに溶接ロボット１が位置し、且つ、溶接ロボット１が溶接する部分が鋼管８の曲線部８ａである。
エリア８は、鋼管８のエリア５～７以外のエリアである。エリア８においては、溶接ロボット１は、ガイドレール２の直線部２ｂを移動しつつ、鋼管８の直線部８ｂを溶接する。すなわち、エリア８では、ガイドレール２の直線部２ｂ上に溶接ロボット１が位置し、且つ、溶接ロボット１が溶接する部分が鋼管８の直線部８ｂである。
本実施形態において、曲線部８ａの溶接とは、エリア５～７の溶接を意味する。
エリア６は、溶接ロボット１がガイドレール２の位置Ｐｇ６から位置Ｐｇ７まで移動するエリアである。エリア６においては、溶接ロボット１は、ガイドレール２の曲線部２ａを移動しつつ、鋼管８の曲線部８ａを溶接する。すなわち、エリア６では、ガイドレール２の曲線部２ａに溶接ロボット１が位置し、且つ、溶接ロボット１が溶接する部分が鋼管８の曲線部８ａである。
エリア７は、溶接ロボット１がガイドレール２の位置Ｐｇ７から位置Ｐｇ８まで移動するエリアである。エリア７においては、溶接ロボット１は、ガイドレール２の直線部２ｂを移動しつつ、鋼管８の曲線部８ａを溶接する。すなわち、エリア７では、ガイドレール２の直線部２ｂに溶接ロボット１が位置し、且つ、溶接ロボット１が溶接する部分が鋼管８の曲線部８ａである。
エリア８は、鋼管８のエリア５～７以外のエリアである。エリア８においては、溶接ロボット１は、ガイドレール２の直線部２ｂを移動しつつ、鋼管８の直線部８ｂを溶接する。すなわち、エリア８では、ガイドレール２の直線部２ｂ上に溶接ロボット１が位置し、且つ、溶接ロボット１が溶接する部分が鋼管８の直線部８ｂである。
本実施形態において、曲線部８ａの溶接とは、エリア５～７の溶接を意味する。
【0114】
〔溶接条件〕
第１実施形態と同様に、溶接の品質を良好なものとするためには、エリアによらず以下の＜１＞～＜４＞に示す溶接条件を満たすことが好ましい。
＜１＞溶接トーチ１３の先端が鋼管８の溶接部位に沿って移動する速度（以下、溶接移動速度Ｖｗとも称する）が一定となる。
＜２＞上面視における溶接トーチ１３の向き（以下、溶接トーチ向きとも称する）が、鋼管８の曲線部８ａの法線方向と一致する、又は鋼管８の直線部８ｂと直交する。
＜３＞溶接トーチ１３の狙い角θｎが一定となる。
＜４＞溶接トーチ１３の先端と鋼管８の溶接部位との距離（以下、溶接トーチ１３の狙い位置とも称する）が一定である。
第１実施形態と同様に、溶接の品質を良好なものとするためには、エリアによらず以下の＜１＞～＜４＞に示す溶接条件を満たすことが好ましい。
＜１＞溶接トーチ１３の先端が鋼管８の溶接部位に沿って移動する速度（以下、溶接移動速度Ｖｗとも称する）が一定となる。
＜２＞上面視における溶接トーチ１３の向き（以下、溶接トーチ向きとも称する）が、鋼管８の曲線部８ａの法線方向と一致する、又は鋼管８の直線部８ｂと直交する。
＜３＞溶接トーチ１３の狙い角θｎが一定となる。
＜４＞溶接トーチ１３の先端と鋼管８の溶接部位との距離（以下、溶接トーチ１３の狙い位置とも称する）が一定である。
【0115】
エリア８においては、鋼管８（直線部８ｂ）とガイドレール２（直線部２ｂ）との間の距離が一定である。したがって、上記溶接条件を満たすような溶接ロボット１の移動量が一律に定まる。
【0116】
一方、エリア５～７においては、鋼管８とガイドレール２との間の距離が周方向の位置により異なるため、上記溶接条件を満たすような溶接ロボット１の移動量が一律には定まらない。したがって、本実施形態においても、第１実施形態と同様に、エリア５～７の溶接（曲線部８ａの溶接）については、逆運動学を用い、＜Ａ＞上記溶接条件を満たす溶接トーチ１３の目標位置及び目標姿勢を算出し、＜Ｂ＞これを実現するための溶接ロボット１の移動量を求める。
具体的には、上記溶接条件を満たす溶接トーチ１３の目標位置及び目標姿勢を表す行列Ｕ（上記＜Ａ＞に対応）を生成する。また、溶接ロボット１が所定の移動量、移動した場合の溶接トーチ１３の位置及び姿勢を表す行列Ｔ（上記＜Ｂ＞に対応）を生成する。行列Ｕと行列Ｔとが等しくなるような溶接ロボット１の移動量を求め、当該移動量に応じてモータ３２の駆動を制御することにより、上記溶接条件を満たす溶接を行うことができる。
具体的には、上記溶接条件を満たす溶接トーチ１３の目標位置及び目標姿勢を表す行列Ｕ（上記＜Ａ＞に対応）を生成する。また、溶接ロボット１が所定の移動量、移動した場合の溶接トーチ１３の位置及び姿勢を表す行列Ｔ（上記＜Ｂ＞に対応）を生成する。行列Ｕと行列Ｔとが等しくなるような溶接ロボット１の移動量を求め、当該移動量に応じてモータ３２の駆動を制御することにより、上記溶接条件を満たす溶接を行うことができる。
【0117】
〔行列Ｕについて〕
行列Ｕは、上記溶接条件を満たす溶接トーチ１３の目標位置及び目標姿勢を、鋼管座標系の原点位置（第１曲率中心Ｃ１）を基準として表すための行列である。
本実施形態においては、エリア５～７の全てにおいて、曲線部８ａの溶接が行われる。したがって、エリア５～７に共通の行列Ｕが生成される。
行列Ｕは、上記溶接条件を満たす溶接トーチ１３の目標位置及び目標姿勢を、鋼管座標系の原点位置（第１曲率中心Ｃ１）を基準として表すための行列である。
本実施形態においては、エリア５～７の全てにおいて、曲線部８ａの溶接が行われる。したがって、エリア５～７に共通の行列Ｕが生成される。
【0118】
エリア５～７において、溶接トーチ１３の先端は曲線部８ａに沿って移動する。すなわち、エリア５～７における上記溶接条件を満たす溶接トーチ１３の先端の移動は、ＹＺ平面上の第１曲率中心Ｃ１回りの溶接移動速度Ｖｗでの回転移動である。ＹＺ平面において、溶接トーチ１３の先端が位置Ｐｃ５に到達した時刻を０とした、時刻ｔにおける溶接トーチ１３の先端の位置は、位置Ｐｃ５から第１曲率中心Ｃ１回りに回転量θｃ（ラジアン）だけ回転した位置である。但し、回転量θｃは、曲線部８ａの半径Ｒｃ及び溶接移動速度Ｖｗを用いて、以下の式にて表される。
θｃ＝（Ｖｗ・ｔ÷２πＲｃ）×２π
また、時刻ｔにおける溶接位置において、上記溶接条件を満たす溶接トーチ１３の溶接トーチ向きは、曲線部８ａの法線方向と一致する方向である。時刻ｔにおける溶接位置において、溶接トーチ１３の狙い角は、常に一定（θｎ）となる。時刻ｔにおける溶接位置において、溶接トーチ１３の先端と曲線部８ａとの距離は、常に一定となる。
行列Ｕは、上記のような溶接トーチ１３の位置及び姿勢を表す同次変換行列として生成される。
θｃ＝（Ｖｗ・ｔ÷２πＲｃ）×２π
また、時刻ｔにおける溶接位置において、上記溶接条件を満たす溶接トーチ１３の溶接トーチ向きは、曲線部８ａの法線方向と一致する方向である。時刻ｔにおける溶接位置において、溶接トーチ１３の狙い角は、常に一定（θｎ）となる。時刻ｔにおける溶接位置において、溶接トーチ１３の先端と曲線部８ａとの距離は、常に一定となる。
行列Ｕは、上記のような溶接トーチ１３の位置及び姿勢を表す同次変換行列として生成される。
【0119】
〔行列Ｔについて〕
行列Ｔは、溶接ロボット１の上下方向ｘにおける溶接トーチ１３の移動量がＭｘ、溶接ロボット１の前後方向ｚにおける溶接トーチ１３の移動量がＭｚ、溶接トーチ１３の第１軸線回りの移動量がＭＢ、溶接トーチ１３の第２軸線回りの移動量がＭＴであり、かつ位置Ｐｇ１を基準とした溶接ロボット１の移動量がＭｙである場合の、溶接トーチ１３の位置及び姿勢を、鋼管座標系の原点位置（第１曲率中心Ｃ１）を基準として表すための行列である。
なお、本実施形態においては、エリア５及び７においては溶接ロボット１が直線部２ｂを移動し、エリア６においては溶接ロボット１が曲線部２ａを移動する。したがって、行列Ｔは、エリア５～７のそれぞれについて生成される。
行列Ｔは、溶接ロボット１の上下方向ｘにおける溶接トーチ１３の移動量がＭｘ、溶接ロボット１の前後方向ｚにおける溶接トーチ１３の移動量がＭｚ、溶接トーチ１３の第１軸線回りの移動量がＭＢ、溶接トーチ１３の第２軸線回りの移動量がＭＴであり、かつ位置Ｐｇ１を基準とした溶接ロボット１の移動量がＭｙである場合の、溶接トーチ１３の位置及び姿勢を、鋼管座標系の原点位置（第１曲率中心Ｃ１）を基準として表すための行列である。
なお、本実施形態においては、エリア５及び７においては溶接ロボット１が直線部２ｂを移動し、エリア６においては溶接ロボット１が曲線部２ａを移動する。したがって、行列Ｔは、エリア５～７のそれぞれについて生成される。
【0120】
エリア５における行列Ｔの生成について説明する。エリア５における行列Ｔは、溶接ロボット１を位置Ｐｇ５から移動量Ｍｙだけ移動させた位置を表すための行列Ｔ４と、行列Ｔ４による移動後の溶接ロボット１の位置において、溶接ロボット１が移動量Ｍｘ、Ｍｚ、ＭＢ、及びＭＴだけ移動した場合の溶接トーチ１３の先端の位置及び姿勢を表すための行列Ｔ３と、の積により求められる。
エリア５において、溶接ロボット１は直線部２ｂ上をＹ方向（＋Ｙ方向）に移動する。したがって、行列Ｔ４は、位置Ｐｇ５をＹ方向に＋Ｍｙだけ移動させることにより生成される。なお、位置Ｐｇ５は、第１曲率中心Ｃ１からＺ方向に＋Ｒｇだけ移動した位置である。
なお、行列Ｔ３については、第１実施形態の行列Ｔ３と同様であるため、ここでは記載を省略する。
エリア５において、溶接ロボット１は直線部２ｂ上をＹ方向（＋Ｙ方向）に移動する。したがって、行列Ｔ４は、位置Ｐｇ５をＹ方向に＋Ｍｙだけ移動させることにより生成される。なお、位置Ｐｇ５は、第１曲率中心Ｃ１からＺ方向に＋Ｒｇだけ移動した位置である。
なお、行列Ｔ３については、第１実施形態の行列Ｔ３と同様であるため、ここでは記載を省略する。
【0121】
エリア６における行列Ｔの生成について説明する。エリア６における行列Ｔは、鋼管座標系の原点位置（第１曲率中心Ｃ１）を第２曲率中心Ｃ２の位置まで平行移動させるための行列Ｔ１と、溶接ロボット１を位置Ｐｇ６から第２曲率中心Ｃ２回りに回転量θｇだけ回転させた位置（すなわち、溶接ロボット１を位置Ｐｇ６から移動量Ｍｙだけ移動させた位置）を表すための行列Ｔ５と、行列Ｔ５による回転後の溶接ロボット１の位置において、溶接ロボット１が移動量Ｍｘ、Ｍｚ、ＭＢ、及びＭＴだけ移動した場合の溶接トーチ１３の先端の位置及び姿勢を表すための行列Ｔ３と、の積により求められる。
エリア６において、溶接ロボット１は曲線部２ａ上を移動する。すなわち、エリア６における溶接ロボット１の移動は、ＹＺ平面上の第２曲率中心Ｃ２回りの回転移動である。ＹＺ平面において、溶接ロボット１の、位置Ｐｇ６からの第２曲率中心Ｃ２回りの回転量をθｇ（ラジアン）とすると、移動量Ｍｙは、以下の式のように、回転量θｇとして表すことができる。なお、Ｒｇは、曲線部２ａの半径である。
θｇ＝（Ｍｙ÷２πＲｇ）×２π
行列Ｔ２は、位置Ｐｇ６を、第２曲率中心Ｃ２回りに回転量θｇだけ回転させることにより生成される。なお、位置Ｐｇ６は、第２曲率中心Ｃ２からＺ方向に＋Ｒｇだけ移動した位置である。
なお、行列Ｔ１及びＴ３については、第１実施形態の行列Ｔ１及びＴ３と同様であるため、ここでは記載を省略する。
エリア６において、溶接ロボット１は曲線部２ａ上を移動する。すなわち、エリア６における溶接ロボット１の移動は、ＹＺ平面上の第２曲率中心Ｃ２回りの回転移動である。ＹＺ平面において、溶接ロボット１の、位置Ｐｇ６からの第２曲率中心Ｃ２回りの回転量をθｇ（ラジアン）とすると、移動量Ｍｙは、以下の式のように、回転量θｇとして表すことができる。なお、Ｒｇは、曲線部２ａの半径である。
θｇ＝（Ｍｙ÷２πＲｇ）×２π
行列Ｔ２は、位置Ｐｇ６を、第２曲率中心Ｃ２回りに回転量θｇだけ回転させることにより生成される。なお、位置Ｐｇ６は、第２曲率中心Ｃ２からＺ方向に＋Ｒｇだけ移動した位置である。
なお、行列Ｔ１及びＴ３については、第１実施形態の行列Ｔ１及びＴ３と同様であるため、ここでは記載を省略する。
【0122】
エリア７における行列Ｔの生成について説明する。エリア７における行列Ｔは、溶接ロボット１を位置Ｐｇ７から移動量Ｍｙだけ移動させた位置を表すための行列Ｔ６と、行列Ｔ６による移動後の溶接ロボット１の位置において、溶接ロボット１が移動量Ｍｘ、Ｍｚ、ＭＢ、及びＭＴだけ移動した場合の溶接トーチ１３の先端の位置及び姿勢を表すための行列Ｔ３と、の積により求められる。
エリア７において、溶接ロボット１は直線部２ｂ上をＺ方向（－Ｚ方向）に移動する。したがって、行列Ｔ６は、位置Ｐｇ７をＺ方向に－Ｍｙだけ移動させることにより生成される。なお、位置Ｐｇ７は、第１曲率中心Ｃ１からＹ方向に＋Ｒｇ、Ｚ方向に＋ｅだけ移動した位置である。
なお、行列Ｔ３については、第１実施形態の行列Ｔ３と同様であるため、ここでは記載を省略する。
エリア７において、溶接ロボット１は直線部２ｂ上をＺ方向（－Ｚ方向）に移動する。したがって、行列Ｔ６は、位置Ｐｇ７をＺ方向に－Ｍｙだけ移動させることにより生成される。なお、位置Ｐｇ７は、第１曲率中心Ｃ１からＹ方向に＋Ｒｇ、Ｚ方向に＋ｅだけ移動した位置である。
なお、行列Ｔ３については、第１実施形態の行列Ｔ３と同様であるため、ここでは記載を省略する。
【0123】
〔溶接ロボットの移動量を求める計算式について〕
上記のように生成された行列Ｕ及び行列Ｔについて、行列Ｕ＝行列Ｔとすることにより、上記溶接条件を満たす溶接ロボット１の移動量Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚ、ＭＢ、ＭＴを求める計算式が導出される。この計算式は、移動量Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚ、ＭＢ、ＭＴのそれぞれについて導出される。この計算式は、エリア５～７のそれぞれについて導出される。
上記のように生成された行列Ｕ及び行列Ｔについて、行列Ｕ＝行列Ｔとすることにより、上記溶接条件を満たす溶接ロボット１の移動量Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚ、ＭＢ、ＭＴを求める計算式が導出される。この計算式は、移動量Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚ、ＭＢ、ＭＴのそれぞれについて導出される。この計算式は、エリア５～７のそれぞれについて導出される。
【0124】
〔溶接システムの制御系〕
本実施形態における溶接システム１００の制御系の基本的な構造及び動作は、第１実施形態の制御系と同様である。
一方で、本実施形態においては、行列Ｕは、エリア５～７に共通の行列として生成される。行列Ｔは、エリア５～７のそれぞれについて生成される。
記憶部６４は、予め、エリア５～７のそれぞれについて導出された、行列Ｕと行列Ｔとが等しくなるときの溶接ロボット１の移動量Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚ、ＭＢ、ＭＴを求める計算式を記憶する。目標トーチ位置計算部６２７は、記憶部６４及びデータ取得部６１０を介して、上記計算式を取得する。移動量設定部６２８は、上記計算式に基づき、所定の時刻ｔにおける溶接ロボット１の移動量Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚ、ＭＢ、ＭＴを求め、これらを溶接ロボット１の移動量として設定する。
なお、上記以外の制御系の構成及び動作については、第１実施形態の制御系と同様であるため、記載を省略する。
本実施形態における溶接システム１００の制御系の基本的な構造及び動作は、第１実施形態の制御系と同様である。
一方で、本実施形態においては、行列Ｕは、エリア５～７に共通の行列として生成される。行列Ｔは、エリア５～７のそれぞれについて生成される。
記憶部６４は、予め、エリア５～７のそれぞれについて導出された、行列Ｕと行列Ｔとが等しくなるときの溶接ロボット１の移動量Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚ、ＭＢ、ＭＴを求める計算式を記憶する。目標トーチ位置計算部６２７は、記憶部６４及びデータ取得部６１０を介して、上記計算式を取得する。移動量設定部６２８は、上記計算式に基づき、所定の時刻ｔにおける溶接ロボット１の移動量Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚ、ＭＢ、ＭＴを求め、これらを溶接ロボット１の移動量として設定する。
なお、上記以外の制御系の構成及び動作については、第１実施形態の制御系と同様であるため、記載を省略する。
【0125】
〔溶接システムが実行する制御例〕
図１３を参照して、溶接システム１００が実行する制御例について説明する。
図１３は、本実施形態におけるシステム制御装置６が実行する曲線部８ａの溶接処理の流れの一例を示すフローチャートである。
図１３を参照して、溶接システム１００が実行する制御例について説明する。
図１３は、本実施形態におけるシステム制御装置６が実行する曲線部８ａの溶接処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【0126】
なお、曲線部８ａの溶接処理の前に、曲率中心判定部６２３は、第１曲率中心Ｃ１の位置と第２曲率中心Ｃ２の位置とが一致するか否かを判定する。また、第１曲率中心Ｃ１の位置と第２曲率中心Ｃ２の位置とが一致しない場合には、曲率中心判定部６２３は、第１曲率中心Ｃ１と第２曲率中心Ｃ２とのいずれが鋼管８の中心側に位置するかを判定する。以下、本実施形態においては、曲率中心判定部６２３が、第１曲率中心Ｃ１が第２曲率中心Ｃ２よりも鋼管８の中心側に位置すると判定した場合の曲線部８ａの溶接処理の流れを説明する。
【0127】
曲線部８ａの溶接処理は、溶接ロボット１が位置Ｐｇ５に到達すると開始される。このとき、溶接トーチ１３の先端は、エリア５の位置Ｐｃ５に位置する。例えば、曲線部８ａの溶接処理の開始判定は、位置情報取得部６２２により取得された溶接ロボット位置情報に基づいて溶接ロボット１の位置を推定し、推定された溶接ロボット１の位置が位置Ｐｇ５に到達したか否かを判定することにより実行される。
【0128】
曲線部８ａの溶接処理が開始されると、溶接時間カウント部６２５は、曲線部８ａの溶接処理の開始からの経過時間ｔのカウントを開始する（ステップＳ２０１）。
エリア判定部６２６は、経過時間ｔにおける溶接トーチ１３の先端の目標位置を算出する（ステップＳ２０２）。なお、本実施形態においては、エリア５～７の全てにおいて、溶接トーチ１３の先端の移動が第１曲率中心Ｃ１回りの回転移動となるため、目標トーチ位置計算部６２７は、ステップＳ２０２で算出された溶接トーチ１３の先端の目標位置を、鋼管８の曲線部８ａにおける溶接トーチ１３の先端の回転量θｃとして算出する（ステップＳ２０３）。
エリア判定部６２６は、経過時間ｔにおける溶接トーチ１３の先端の目標位置を算出する（ステップＳ２０２）。なお、本実施形態においては、エリア５～７の全てにおいて、溶接トーチ１３の先端の移動が第１曲率中心Ｃ１回りの回転移動となるため、目標トーチ位置計算部６２７は、ステップＳ２０２で算出された溶接トーチ１３の先端の目標位置を、鋼管８の曲線部８ａにおける溶接トーチ１３の先端の回転量θｃとして算出する（ステップＳ２０３）。
【0129】
エリア判定部６２６は、算出された溶接トーチ１３の先端の目標位置が、エリア５～７のうちいずれのエリアに位置するかを判定する（ステップＳ２０４）。
【0130】
溶接トーチ１３の先端がエリア５に位置すると判定される場合（ステップＳ２０４：Ａ５）、移動量設定部６２８は、エリア５に対応する、溶接ロボット１の移動量Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚ、ＭＢ、ＭＴを求める計算式を取得する。移動量設定部６２８は、上記計算式に基づき、経過時間ｔにおける溶接ロボット１の移動量Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚ、ＭＢ、ＭＴを算出し、溶接ロボット１の移動量として設定する（ステップＳ２１１）。その後、処理はステップＳ２０５に進む。
【0131】
溶接トーチ１３の先端がエリア６に位置すると判定される場合（ステップＳ２０４：Ａ６）、移動量設定部６２８は、エリア６に対応する、溶接ロボット１の移動量Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚ、ＭＢ、ＭＴを求める計算式を取得する。エリア６においては、溶接ロボット１の移動が第２曲率中心Ｃ２回りの回転移動となるため、移動量設定部６２８は、まず、上記計算式に基づき、経過時間ｔにおける、ガイドレール２の曲線部２ａにおける溶接ロボット１の位置Ｐｇ６からの回転量θｇを算出する（ステップＳ２２１）。また、移動量設定部６２８は、上記計算式に基づき、経過時間ｔにおける溶接ロボット１の移動量Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚ、ＭＢ、ＭＴを算出し、溶接ロボット１の移動量として設定する（ステップＳ２２２）。その後、処理はステップＳ２０５に進む。
【0132】
溶接トーチ１３の先端がエリア７に位置すると判定される場合（ステップＳ２０４：Ａ７）、移動量設定部６２８は、エリア７に対応する、溶接ロボット１の移動量Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚ、ＭＢ、ＭＴを求める計算式を取得する。移動量設定部６２８は、上記計算式に基づき、経過時間ｔにおける溶接ロボット１の移動量Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚ、ＭＢ、ＭＴを算出し、溶接ロボット１の移動量として設定する（ステップＳ２３１）。その後、処理はステップＳ２０５に進む。
【0133】
曲線部溶接実行制御部６２９は、各モータ３２を駆動して、移動量設定部６２８により設定された移動量Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚ、ＭＢ、ＭＴに応じて溶接ロボット１の位置と溶接トーチ１３の位置及び姿勢とを変更し、溶接ロボット１に曲線部８ａの溶接を実行させる（ステップＳ２０５）。
【0134】
その後、エリア判定部６２６は、溶接トーチ１３の先端の位置が、エリア７の終了位置Ｐｃ６に到達したか否かを判定する（ステップＳ２０６）。
溶接トーチ１３の先端の位置が位置Ｐｃ６に到達したと判定される場合（ステップＳ２０６：ＹＥＳ）、曲線部溶接実行制御部６２９は、曲線部８ａの溶接処理を終了する。
一方、溶接トーチ１３の先端の位置が位置Ｐｃ６に到達していない場合（ステップＳ２０６：ＮＯ）、ステップＳ２０２の処理に戻る。この場合、曲線部８ａの溶接処理は継続される。
溶接トーチ１３の先端の位置が位置Ｐｃ６に到達したと判定される場合（ステップＳ２０６：ＹＥＳ）、曲線部溶接実行制御部６２９は、曲線部８ａの溶接処理を終了する。
一方、溶接トーチ１３の先端の位置が位置Ｐｃ６に到達していない場合（ステップＳ２０６：ＮＯ）、ステップＳ２０２の処理に戻る。この場合、曲線部８ａの溶接処理は継続される。
【0135】
以下、上記制御を行った場合の、各エリアにおける溶接ロボット１の具体的な制御内容について説明する。なお、以下に示される溶接ロボット１の制御内容は一例であり、本発明はこれに限られない。
【0136】
まず、エリア８（すなわち、曲線部８ａの溶接以外の領域）における制御内容について説明する。エリア８においては、溶接ロボット１は一定速度（溶接移動速度Ｖｗ）で移動する。以下、エリア８における溶接ロボット１の移動速度を、基準速度とも称する。また、上下方向ｘにおける溶接トーチ１３の移動量Ｍｘは一定（以下、上下方向移動基準値とも称する）である。前後方向ｚにおける溶接トーチ１３の移動量Ｍｚは一定（以下、前後方向移動基準値とも称する）である。溶接トーチ１３の第１軸線回りの移動量ＭＢは一定（以下、第１軸線回動基準値とも称する）であり、溶接トーチ１３は、第１軸線回りに鉛直方向下向きに回動される。溶接トーチ１３の第２軸線回りの移動量ＭＴは一定であり、０（ゼロ）である。すなわち、上下方向ｘに沿って見て、溶接トーチ１３は、溶接ロボット１の進行方向である左右方向ｙ（すなわち、鋼管８の直線部８ｂ）に常に直交する。
【0137】
エリア５における制御内容について説明する。
エリア５においては、溶接ロボット１の移動速度は基準速度よりも大きくなる。すなわち、溶接ロボット１は、エリア５における移動速度まで瞬間的に加速する。瞬間的というのはエリア８からエリア５に到達したタイミングである。また、その後、溶接ロボット１は、エリア５の開始位置Ｐｇ５から終了位置Ｐｇ６まで、所定の負の加速度で減速し続ける。なお、この場合であっても、溶接ロボット１の移動速度は基準速度よりも大きい。
移動量Ｍｘは、上下方向移動基準値と等しい。
移動量Ｍｚは、溶接ロボット１が位置Ｐｇ５から位置Ｐｇ６まで移動するに従い、前後方向移動基準値から減少していく。すなわち、溶接トーチ１３は、溶接ロボット１が位置Ｐｇ５から位置Ｐｇ６まで移動するに従い、鋼管８に近づく方向に移動する。
移動量ＭＢは、溶接ロボット１が位置Ｐｇ５から位置Ｐｇ６まで移動するに従い、第１軸線回動基準値から増加していく。すなわち、溶接ロボット１が位置Ｐｇ５から位置Ｐｇ６まで移動するに従い、溶接トーチ１３の鉛直方向下向きの傾斜が大きくなる。
移動量ＭＴは、溶接ロボット１が位置Ｐｇ５から位置Ｐｇ６まで移動するに従い、０から減少していく。すなわち、上下方向ｘに沿って見て、溶接ロボット１が位置Ｐｇ５から位置Ｐｇ６まで移動するに従い、溶接トーチ１３は溶接ロボット１の進行方向と反対側へ傾斜していく。
エリア５においては、溶接ロボット１の移動速度は基準速度よりも大きくなる。すなわち、溶接ロボット１は、エリア５における移動速度まで瞬間的に加速する。瞬間的というのはエリア８からエリア５に到達したタイミングである。また、その後、溶接ロボット１は、エリア５の開始位置Ｐｇ５から終了位置Ｐｇ６まで、所定の負の加速度で減速し続ける。なお、この場合であっても、溶接ロボット１の移動速度は基準速度よりも大きい。
移動量Ｍｘは、上下方向移動基準値と等しい。
移動量Ｍｚは、溶接ロボット１が位置Ｐｇ５から位置Ｐｇ６まで移動するに従い、前後方向移動基準値から減少していく。すなわち、溶接トーチ１３は、溶接ロボット１が位置Ｐｇ５から位置Ｐｇ６まで移動するに従い、鋼管８に近づく方向に移動する。
移動量ＭＢは、溶接ロボット１が位置Ｐｇ５から位置Ｐｇ６まで移動するに従い、第１軸線回動基準値から増加していく。すなわち、溶接ロボット１が位置Ｐｇ５から位置Ｐｇ６まで移動するに従い、溶接トーチ１３の鉛直方向下向きの傾斜が大きくなる。
移動量ＭＴは、溶接ロボット１が位置Ｐｇ５から位置Ｐｇ６まで移動するに従い、０から減少していく。すなわち、上下方向ｘに沿って見て、溶接ロボット１が位置Ｐｇ５から位置Ｐｇ６まで移動するに従い、溶接トーチ１３は溶接ロボット１の進行方向と反対側へ傾斜していく。
【0138】
エリア６における制御内容について説明する。
エリア６においては、溶接ロボット１の移動速度は基準速度よりも大きいが、エリア５における移動速度よりも小さくなる。すなわち、溶接ロボット１は、エリア６における移動速度まで瞬間的に減速する。瞬間的というのはエリア５からエリア６に到達したタイミングである。また、溶接ロボット１が位置Ｐｇ６から位置Ｐｇ６と位置Ｐｇ７との中間位置までの範囲では、溶接ロボット１は、エリア６の開始位置Ｐｇ６から上記中間位置まで、所定の正の加速度で加速し続ける。その後、溶接ロボット１が位置Ｐｇ６と位置Ｐｇ７との中間位置から位置Ｐｇ７までの範囲では、溶接ロボット１は、上記中間位置からエリア６の終了位置Ｐｇ７まで、所定の負の加速度で減速し続ける。なお、この場合であっても、溶接ロボット１の移動速度は基準速度よりも大きく、エリア５における移動速度よりも小さい。
移動量Ｍｘは、上下方向移動基準値と等しい。
移動量Ｍｚは、溶接ロボット１が位置Ｐｇ６から位置Ｐｇ６と位置Ｐｇ７との中間位置まで移動するに従い減少していき、溶接ロボット１が位置Ｐｇ６と位置Ｐｇ７との中間位置から位置Ｐｇ７まで移動するに従い増加していく。すなわち、溶接トーチ１３は、溶接ロボット１が位置Ｐｇ６から位置Ｐｇ６と位置Ｐｇ７との中間位置までの範囲では、鋼管８に近づく方向に移動し、溶接ロボット１が位置Ｐｇ６と位置Ｐｇ７との中間位置から位置Ｐｇ７までの範囲では、鋼管８から離れる方向に移動する。
移動量ＭＢは、溶接ロボット１が位置Ｐｇ６から位置Ｐｇ６と位置Ｐｇ７との中間位置まで移動するに従い減少していき、溶接ロボット１が位置Ｐｇ６と位置Ｐｇ７との中間位置から位置Ｐｇ７まで移動するに従い増加していく。なお、この場合であっても、移動量ＭＢが第１軸線回動基準値よりも小さくなることはない。すなわち、溶接ロボット１が位置Ｐｇ６から位置Ｐｇ６と位置Ｐｇ７との中間位置まで移動するに従い、溶接トーチ１３の鉛直方向下向きの傾斜が小さくなり、溶接ロボット１が位置Ｐｇ６と位置Ｐｇ７との中間位置から位置Ｐｇ７まで移動するに従い、溶接トーチ１３の鉛直方向下向きの傾斜が大きくなる。
移動量ＭＴは、溶接ロボット１が位置Ｐｇ６から位置Ｐｇ７まで移動するに従い増加していく。また、移動量ＭＴは、溶接ロボット１が位置Ｐｇ６と位置Ｐｇ７との中間位置に位置するときに０となる。すなわち、上下方向ｘに沿って見て、溶接ロボット１がエリア５の終端位置である位置Ｐｇ６に位置するとき、溶接トーチ１３は溶接ロボット１の進行方向と反対側へ傾斜している。溶接ロボット１が位置Ｐｇ６から位置Ｐｇ６と位置Ｐｇ７との中間位置まで移動するに従い、溶接トーチ１３の溶接ロボット１の進行方向と反対側への傾斜が小さくなっていき、溶接ロボット１が位置Ｐｇ６と位置Ｐｇ７との中間位置に到達すると、溶接トーチ１３は溶接ロボット１の進行方向に直交する。その後、溶接ロボット１が位置Ｐｇ６と位置Ｐｇ７との中間位置から位置Ｐｇ７まで移動するに従い、溶接トーチ１３は溶接ロボット１の進行方向側へ傾斜していく。
エリア６においては、溶接ロボット１の移動速度は基準速度よりも大きいが、エリア５における移動速度よりも小さくなる。すなわち、溶接ロボット１は、エリア６における移動速度まで瞬間的に減速する。瞬間的というのはエリア５からエリア６に到達したタイミングである。また、溶接ロボット１が位置Ｐｇ６から位置Ｐｇ６と位置Ｐｇ７との中間位置までの範囲では、溶接ロボット１は、エリア６の開始位置Ｐｇ６から上記中間位置まで、所定の正の加速度で加速し続ける。その後、溶接ロボット１が位置Ｐｇ６と位置Ｐｇ７との中間位置から位置Ｐｇ７までの範囲では、溶接ロボット１は、上記中間位置からエリア６の終了位置Ｐｇ７まで、所定の負の加速度で減速し続ける。なお、この場合であっても、溶接ロボット１の移動速度は基準速度よりも大きく、エリア５における移動速度よりも小さい。
移動量Ｍｘは、上下方向移動基準値と等しい。
移動量Ｍｚは、溶接ロボット１が位置Ｐｇ６から位置Ｐｇ６と位置Ｐｇ７との中間位置まで移動するに従い減少していき、溶接ロボット１が位置Ｐｇ６と位置Ｐｇ７との中間位置から位置Ｐｇ７まで移動するに従い増加していく。すなわち、溶接トーチ１３は、溶接ロボット１が位置Ｐｇ６から位置Ｐｇ６と位置Ｐｇ７との中間位置までの範囲では、鋼管８に近づく方向に移動し、溶接ロボット１が位置Ｐｇ６と位置Ｐｇ７との中間位置から位置Ｐｇ７までの範囲では、鋼管８から離れる方向に移動する。
移動量ＭＢは、溶接ロボット１が位置Ｐｇ６から位置Ｐｇ６と位置Ｐｇ７との中間位置まで移動するに従い減少していき、溶接ロボット１が位置Ｐｇ６と位置Ｐｇ７との中間位置から位置Ｐｇ７まで移動するに従い増加していく。なお、この場合であっても、移動量ＭＢが第１軸線回動基準値よりも小さくなることはない。すなわち、溶接ロボット１が位置Ｐｇ６から位置Ｐｇ６と位置Ｐｇ７との中間位置まで移動するに従い、溶接トーチ１３の鉛直方向下向きの傾斜が小さくなり、溶接ロボット１が位置Ｐｇ６と位置Ｐｇ７との中間位置から位置Ｐｇ７まで移動するに従い、溶接トーチ１３の鉛直方向下向きの傾斜が大きくなる。
移動量ＭＴは、溶接ロボット１が位置Ｐｇ６から位置Ｐｇ７まで移動するに従い増加していく。また、移動量ＭＴは、溶接ロボット１が位置Ｐｇ６と位置Ｐｇ７との中間位置に位置するときに０となる。すなわち、上下方向ｘに沿って見て、溶接ロボット１がエリア５の終端位置である位置Ｐｇ６に位置するとき、溶接トーチ１３は溶接ロボット１の進行方向と反対側へ傾斜している。溶接ロボット１が位置Ｐｇ６から位置Ｐｇ６と位置Ｐｇ７との中間位置まで移動するに従い、溶接トーチ１３の溶接ロボット１の進行方向と反対側への傾斜が小さくなっていき、溶接ロボット１が位置Ｐｇ６と位置Ｐｇ７との中間位置に到達すると、溶接トーチ１３は溶接ロボット１の進行方向に直交する。その後、溶接ロボット１が位置Ｐｇ６と位置Ｐｇ７との中間位置から位置Ｐｇ７まで移動するに従い、溶接トーチ１３は溶接ロボット１の進行方向側へ傾斜していく。
【0139】
エリア７における制御内容について説明する。
エリア７においては、溶接ロボット１の移動速度は基準速度よりも大きく、かつエリア６における移動速度よりも大きくなる。すなわち、溶接ロボット１は、エリア７における移動速度まで瞬間的に加速する。瞬間的というのはエリア６からエリア７に到達したタイミングである。また、その後、溶接ロボット１は、エリア７の開始位置Ｐｇ７から終了位置Ｐｇ８まで、所定の正の加速度で加速し続ける。なお、この場合であっても、溶接ロボット１の移動速度は基準速度及びエリア６における移動速度よりも大きい。
移動量Ｍｘは、上下方向移動基準値と等しい。
移動量Ｍｚは、溶接ロボット１が位置Ｐｇ７から位置Ｐｇ８まで移動するに従い減少していき、溶接ロボット１が位置Ｐｇ８に到達すると前後方向移動基準値と等しくなる。すなわち、溶接トーチ１３は、溶接ロボット１が位置Ｐｇ７から位置Ｐｇ８まで移動するに従い、鋼管８から離れる方向に移動する。
移動量ＭＢは、溶接ロボット１が位置Ｐｇ７から位置Ｐｇ８まで移動するに従い減少していき、溶接ロボット１が位置Ｐｇ８に到達すると第１軸線回動基準値と等しくなる。すなわち、溶接ロボット１が位置Ｐｇ７から位置Ｐｇ８まで移動するに従い、溶接トーチ１３の鉛直方向下向きの傾斜が小さくなる。
移動量ＭＴは、溶接ロボット１が位置Ｐｇ７から位置Ｐｇ８まで移動するに従い減少していき、溶接ロボット１が位置Ｐｇ８に到達すると０となる。すなわち、上下方向ｘに沿って見て、溶接ロボット１がエリア６の終端位置である位置Ｐｇ７に位置するとき、溶接トーチ１３は溶接ロボット１の進行方向側へ傾斜している。溶接ロボット１が位置Ｐｇ７から位置Ｐｇ８まで移動するに従い、溶接トーチ１３の溶接ロボット１の進行方向側への傾斜が小さくなっていき、溶接ロボット１が位置Ｐｇ８に到達すると、溶接トーチ１３は溶接ロボット１の進行方向に直交する。
エリア７においては、溶接ロボット１の移動速度は基準速度よりも大きく、かつエリア６における移動速度よりも大きくなる。すなわち、溶接ロボット１は、エリア７における移動速度まで瞬間的に加速する。瞬間的というのはエリア６からエリア７に到達したタイミングである。また、その後、溶接ロボット１は、エリア７の開始位置Ｐｇ７から終了位置Ｐｇ８まで、所定の正の加速度で加速し続ける。なお、この場合であっても、溶接ロボット１の移動速度は基準速度及びエリア６における移動速度よりも大きい。
移動量Ｍｘは、上下方向移動基準値と等しい。
移動量Ｍｚは、溶接ロボット１が位置Ｐｇ７から位置Ｐｇ８まで移動するに従い減少していき、溶接ロボット１が位置Ｐｇ８に到達すると前後方向移動基準値と等しくなる。すなわち、溶接トーチ１３は、溶接ロボット１が位置Ｐｇ７から位置Ｐｇ８まで移動するに従い、鋼管８から離れる方向に移動する。
移動量ＭＢは、溶接ロボット１が位置Ｐｇ７から位置Ｐｇ８まで移動するに従い減少していき、溶接ロボット１が位置Ｐｇ８に到達すると第１軸線回動基準値と等しくなる。すなわち、溶接ロボット１が位置Ｐｇ７から位置Ｐｇ８まで移動するに従い、溶接トーチ１３の鉛直方向下向きの傾斜が小さくなる。
移動量ＭＴは、溶接ロボット１が位置Ｐｇ７から位置Ｐｇ８まで移動するに従い減少していき、溶接ロボット１が位置Ｐｇ８に到達すると０となる。すなわち、上下方向ｘに沿って見て、溶接ロボット１がエリア６の終端位置である位置Ｐｇ７に位置するとき、溶接トーチ１３は溶接ロボット１の進行方向側へ傾斜している。溶接ロボット１が位置Ｐｇ７から位置Ｐｇ８まで移動するに従い、溶接トーチ１３の溶接ロボット１の進行方向側への傾斜が小さくなっていき、溶接ロボット１が位置Ｐｇ８に到達すると、溶接トーチ１３は溶接ロボット１の進行方向に直交する。
【0140】
本実施形態に係る溶接システム１００においても、第１実施形態と同様の効果を得ることが可能である。
すなわち、本実施形態に係る溶接システム１００は、曲線部８ａの第１曲率中心Ｃ１を取得する形状情報取得部６２２と、形状情報取得部６２２で取得された第１曲率中心Ｃ１を用いて、溶接ロボット１の溶接条件を設定する設定部と、を備える。
したがって、鋼管８の曲線部８ａとガイドレール２の曲線部２ａとで周方向の長さや曲率中心が異なる場合であっても、溶接対象である鋼管８の曲線部８ａの第１曲率中心Ｃ１を用いて溶接条件を設定するため、鋼管８とガイドレール２との間の距離のばらつきに関わらず曲線部８ａの溶接を良好に行うことができる。したがって、良好な溶接品質を得ることができる。
すなわち、本実施形態に係る溶接システム１００は、曲線部８ａの第１曲率中心Ｃ１を取得する形状情報取得部６２２と、形状情報取得部６２２で取得された第１曲率中心Ｃ１を用いて、溶接ロボット１の溶接条件を設定する設定部と、を備える。
したがって、鋼管８の曲線部８ａとガイドレール２の曲線部２ａとで周方向の長さや曲率中心が異なる場合であっても、溶接対象である鋼管８の曲線部８ａの第１曲率中心Ｃ１を用いて溶接条件を設定するため、鋼管８とガイドレール２との間の距離のばらつきに関わらず曲線部８ａの溶接を良好に行うことができる。したがって、良好な溶接品質を得ることができる。
【0141】
なお、第２実施形態を、第１実施形態と別に記載しているが、第１実施形態の溶接システム１００にエリア５～７に共通の行列Ｕ、及びエリア５～７のそれぞれに対応する行列Ｔを生成することにより、第２実施形態に記載される曲線部８ａの溶接処理を実行することが可能である。すなわち、第１実施形態の溶接制御と第２実施形態の溶接制御とは、一つの溶接システム１００を用いて実施することが可能である。
【0142】
〔第１曲率中心Ｃ１と第２曲率中心Ｃ２とが一致する場合について〕
以下、第１曲率中心Ｃ１と、第２曲率中心Ｃ２とが一致する場合の、溶接システム１００における制御方法について説明する。
この場合、鋼管８（曲線部８ａ）とガイドレール２（曲線部２ａ）との間の周方向の距離が一定である。したがって、溶接トーチ１３の溶接トーチ向き、狙い角、及び狙い位置を上記溶接条件＜２＞～＜４＞を満たすように設定した状態で、溶接トーチ１３の先端が溶接移動速度Ｖｗで移動するような溶接ロボット１の移動速度を設定することにより、上記溶接条件を満たす溶接を行うことができる。なお、この場合の溶接ロボット１の移動速度は一定となる。
以下、第１曲率中心Ｃ１と、第２曲率中心Ｃ２とが一致する場合の、溶接システム１００における制御方法について説明する。
この場合、鋼管８（曲線部８ａ）とガイドレール２（曲線部２ａ）との間の周方向の距離が一定である。したがって、溶接トーチ１３の溶接トーチ向き、狙い角、及び狙い位置を上記溶接条件＜２＞～＜４＞を満たすように設定した状態で、溶接トーチ１３の先端が溶接移動速度Ｖｗで移動するような溶接ロボット１の移動速度を設定することにより、上記溶接条件を満たす溶接を行うことができる。なお、この場合の溶接ロボット１の移動速度は一定となる。
【0143】
なお、本発明は、図面を参照して説明した上記実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。
【0144】
例えば、上記実施形態においては、溶接条件として、溶接条件＜１＞～＜４＞を記載した。しかしながら、溶接条件＜１＞～＜４＞のうち少なくとも１つを満たすように、溶接ロボット１の移動量を制御してもよい。
【0145】
上記実施形態においては、溶接システム１００の制御対象として、溶接ロボット１の上下方向ｘにおける溶接トーチ１３の移動量Ｍｘ、溶接ロボット１の左右方向ｙの移動量Ｍｙ、溶接ロボット１の前後方向ｚにおける溶接トーチ１３の移動量Ｍｚ、溶接トーチ１３の第１軸線回りの移動量ＭＢ、及び溶接トーチ１３の第２軸線回りの移動量ＭＴを記載した。しかしながら、溶接システム１００の制御対象は、上記移動量のうち少なくとも１つであってもよい。
【0146】
上記実施形態においては、鋼管８を鉛直方向に並べて配置したが、鋼管８は水平方向に並べて配置されてもよい。
【0147】
また、溶接システム１００の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されてもよい。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。
【0148】
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】
【0149】
１００ 溶接システム
１ 溶接ロボット
２ ガイドレール（レール）
２ａ 曲線部
６ システム制御装置
８ 鋼管
８ａ 曲線部
１３ 溶接トーチ
３３ 前後移動部（トーチ位置変更部）
３４ 上下移動部（トーチ位置変更部）
３５ 第１回動部（トーチ向き変更部）
３６ 第２回動部（トーチ向き変更部）
６２０ 溶接ロボット制御部
６２１ 位置情報取得部
６２２ 形状情報取得部（取得部）
６２３ 曲率中心判定部（判定部）
６２４ パラメータ設定部（設定部）
６２５ 溶接時間カウント部
６２６ エリア判定部
６２７ 目標トーチ位置計算部（設定部）
６２８ 移動量設定部（設定部）
１ 溶接ロボット
２ ガイドレール（レール）
２ａ 曲線部
６ システム制御装置
８ 鋼管
８ａ 曲線部
１３ 溶接トーチ
３３ 前後移動部（トーチ位置変更部）
３４ 上下移動部（トーチ位置変更部）
３５ 第１回動部（トーチ向き変更部）
３６ 第２回動部（トーチ向き変更部）
６２０ 溶接ロボット制御部
６２１ 位置情報取得部
６２２ 形状情報取得部（取得部）
６２３ 曲率中心判定部（判定部）
６２４ パラメータ設定部（設定部）
６２５ 溶接時間カウント部
６２６ エリア判定部
６２７ 目標トーチ位置計算部（設定部）
６２８ 移動量設定部（設定部）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】