特許 7498141 溶接システム、溶接方法、溶接ロボット及びプログラム

(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】2024-06-03

(45)【発行日】2024-06-11

(54)【発明の名称】溶接システム、溶接方法、溶接ロボット及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   B23K 9/095 20060101AFI20240604BHJP

   B23K 31/00 20060101ALI20240604BHJP

   B23K 9/12 20060101ALI20240604BHJP

   B25J 13/00 20060101ALI20240604BHJP

【ＦＩ】

B23K9/095 510B

B23K31/00 H

B23K9/12 331F

B25J13/00 Z

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2021071100

(22)【出願日】2021-04-20

(65)【公開番号】P2022165668

(43)【公開日】2022-11-01

【審査請求日】2023-09-01

(73)【特許権者】

【識別番号】000001199

【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所

(74)【代理人】

【識別番号】100104880

【弁理士】

【氏名又は名称】古部 次郎

(74)【代理人】

【識別番号】100125346

【弁理士】

【氏名又は名称】尾形 文雄

(72)【発明者】

【氏名】竹村 義也

(72)【発明者】

【氏名】高田 篤人

(72)【発明者】

【氏名】福永 敦史

(72)【発明者】

【氏名】櫻井 康晴

【審査官】後藤 泰輔

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１５／００７６１２８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０２１／０００１４２３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】実開昭５７－５００４１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００８－２７５４８２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ ９／０９５

Ｂ２３Ｋ ３１／００

Ｂ２３Ｋ ９／１２

Ｂ２５Ｊ １３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

溶接トーチと一体的に可動する可動部を有する溶接ロボットと、
前記溶接ロボットの動きを制御する制御装置と、
前記可動部に取り付けられ、測定軸上に存在する被溶接物のパス間温度を非接触で測定する温度センサと
を有し、
前記溶接トーチの中心軸と前記温度センサの測定軸は空間において立体的に交差する関係にあり、当該溶接トーチの中心軸と当該温度センサの測定軸とが立体的に交差する箇所は、当該溶接トーチの中心軸上においては当該溶接トーチの先端より先であり、
前記制御装置は、事前に計算されたパス間温度の測定位置に前記温度センサの測定軸が位置するように、前記溶接トーチの動きを制御する
ことを特徴とする溶接システム。

【請求項2】

前記制御装置は、前記被溶接物の形状に関するデータに基づいて前記測定位置を計算する計算部を更に有する、
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3】

溶接時は前記温度センサを覆い、パス間温度の測定時は少なくとも受光部を露出する開閉式の保護機構と、前記温度センサの受光部を清掃する空気を噴射する噴射機構との両方又は一方を更に有する、
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。

【請求項4】

前記制御装置は、
前記測定位置のパス間温度の管理に用いる閾値を設定する設定部と、
前記温度センサにより測定されたパス間温度が、前記閾値を超えたか否か判定する判定部と、
を更に有し、
前記制御装置は、
測定されたパス間温度が前記閾値を超える場合、次のパスの開始の待機、前記被溶接物の冷却、及び、次のパスとは異なる作業の実行のうち少なくとも１つ以上を実行し、
その後、再び測定されたパス間温度が前記閾値以下の場合、次のパスの再開を指示する、
ことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の溶接システム。

【請求項5】

前記判定部において、測定されたパス間温度が前記閾値以下と判定された場合、測定されたパス間温度を含む測定に関連するデータを記憶部に記録する、
ことを特徴とする請求項４に記載の溶接システム。

【請求項6】

前記制御装置は、特定のパスの直前に限り、前記測定位置のパス間温度の測定を指示する、
ことを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の溶接システム。

【請求項7】

前記制御装置は、
予め記録されている過去の前記被溶接物の形状に関連するデータ及び溶接条件データと、今回の前記被溶接物の形状に関連するデータ及び溶接条件データとを比較し、
特定のパスに関するパス間温度の測定のタイミングを判定し、パス間温度の測定を指示する、
ことを特徴とする請求項４～６のいずれか１項に記載の溶接システム。

【請求項8】

前記制御装置は、
前記判定部が、測定されたパス間温度が前記閾値を超えると判定した場合、
予め記録されている過去の前記測定に関連するデータ、前記被溶接物の形状に関連するデータ及び溶接条件データのうちの少なくとも１つ以上と、今回の測定で新たに記録された測定に関連するデータ、前記被溶接物の形状に関連するデータ及び溶接条件データのうちの少なくとも１つ以上とを比較し、
比較の結果に基づき、待機時間又は冷却時間の予測が可能な場合には、
自然冷却に必要な前記待機時間を予測して次のパスの開始の待機を指示し、若しくは、必要な前記冷却時間を予測して前記被溶接物の冷却を指示し、
又は、
予測された前記待機時間、若しくは、予測された前記冷却時間が一定時間以上の場合、次のパスとは異なる作業の実行を指示する
予測部を更に有する、
ことを特徴する請求項４～７のいずれか１項に記載の溶接システム。

【請求項9】

前記判定部が、測定されたパス間温度が前記閾値を超えると判定した場合、前記測定されたパス間温度と前記閾値の差の値を算出し、当該算出された差の値に応じて、次のパスの開始の待機、前記被溶接物の冷却、及び、次のパスとは異なる作業のいずれを実行するかを判断して指示する、
ことを特徴とする請求項４～７のいずれか１項に記載の溶接システム。

【請求項10】

前記可動部は、複数の駆動軸を有するアームの先端部に連結される、
ことを特徴とする請求項１～９のいずれか１項に記載の溶接システム。

【請求項11】

溶接トーチと一体的に可動する可動部と、
前記可動部に取り付けられ、測定軸上に存在する被溶接物のパス間温度を非接触で測定する温度センサと
を有し、
前記溶接トーチの中心軸と前記温度センサの測定軸は空間において立体的に交差する関係にあり、当該溶接トーチの中心軸と当該温度センサの測定軸とが立体的に交差する箇所は、当該溶接トーチの中心軸上において当該溶接トーチの先端より先である、
ことを特徴とする溶接ロボット。

【請求項12】

請求項１～９のいずれか１項に記載の溶接システムを用いて前記測定位置のパス間温度を測定する処理と、
測定されたパス間温度が閾値以下の場合、次のパスを続行する処理と、
測定されたパス間温度が前記閾値を超える場合、予め定めた時間の経過後に、前記測定位置のパス間温度を１又は複数回測定し、測定されたパス間温度が当該閾値以下になった後、次のパスの開始を指示する処理と
を有することを特徴とする溶接システムを使用した溶接方法。

【請求項13】

コンピュータに、
請求項１～９のいずれか１項に記載の溶接システムを用いて前記測定位置のパス間温度を測定する機能と、
測定されたパス間温度が閾値以下の場合、次のパスを続行する機能と、
測定されたパス間温度が前記閾値を超える場合、予め定めた時間の経過後に、前記測定位置のパス間温度を１又は複数回測定し、測定されたパス間温度が当該閾値以下になった後、次のパスの開始を指示する機能と
を実現させるプログラム。

【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、溶接ロボット及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

今日、多くの分野で溶接ロボットが使用され、溶接作業の自動化が進められている。開先を多層盛りで溶接する場合、パス間温度の測定が求められることがある。パス間温度とは、多層盛り溶接において次のパスを溶接する直前の溶接金属及び近接する母材（以下「ワーク」又は「被溶接物」という）の温度である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００８－２７５４８２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のように、溶接トーチと一体的に可動するトーチクランプの上面に温度センサが取り付けられている場合、パス間温度を測定する度に、温度センサと溶接金属又はそれに近接するワーク上の特定の位置（以下「測定点」という）との間に溶接トーチが位置しないように溶接トーチを移動させる必要がある。その際、溶接トーチとワークとの干渉を避けるために溶接トーチをワークから離す動作、溶接トーチを移動させて温度センサをワークに向ける動作、及び、温度センサがパス間温度を測定する位置に調整する動作が必要となり、測定の準備に要する時間が長くなる。

【0005】

本発明の目的は、パス間温度を測定するための測定位置へ温度測定装置を配置するまでに、溶接ロボットと周囲の部材とが干渉する危険性を低減しつつ、配置までの時間の短縮を実現できるようにすることである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

かかる目的のもと、１つの発明として、溶接トーチと一体的に可動する可動部を有する溶接ロボットと、溶接ロボットの動きを制御する制御装置と、可動部に取り付けられ、測定軸上に存在する被溶接物のパス間温度を非接触で測定する温度センサとを有し、溶接トーチの中心軸と前記温度センサの測定軸は空間において立体的に交差する関係にあり、当該溶接トーチの中心軸と当該温度センサの測定軸とが立体的に交差する箇所は、溶接トーチの中心軸上においては溶接トーチの先端より先であり、制御装置は、事前に計算されたパス間温度の測定位置に温度センサの測定軸が位置するように、溶接トーチの動きを制御する溶接システムを提供する。

【0007】

ここでの制御装置は、被溶接物の形状に関するデータに基づいて測定位置を計算する計算部を更に有することが好ましい。
また、溶接システムは、溶接時は温度センサを覆い、パス間温度の測定時は少なくとも受光部を露出する開閉式の保護機構と、温度センサの受光部を清掃する空気を噴射する噴射機構との両方又は一方を更に有することが望ましい。
また、制御装置は、測定位置のパス間温度の管理に用いる閾値を設定する設定部と、温度センサにより測定されたパス間温度が閾値を超えたか否か判定する判定部とを更に有し、制御装置は、測定されたパス間温度が閾値を超える場合、次のパスの開始の待機、被溶接物の冷却、及び、次のパスとは異なる作業の実行のうち少なくとも１つ以上を実行し、その後、再び測定されたパス間温度が閾値以下の場合、次のパスの再開を指示することが望ましい。
前記判定部において、測定されたパス間温度が閾値以下と判定された場合、測定されたパス間温度を含む測定に関連するデータを記憶部に記録することが望ましい。

【0008】

また、制御装置は、特定のパスの直前に限り、測定位置のパス間温度の測定を指示することが望ましい。
また、制御装置は、予め記録されている過去の被溶接物の形状に関連するデータ及び溶接条件データと、今回の被溶接物の形状に関連するデータ及び溶接条件データとを比較し、特定のパスに関するパス間温度の測定のタイミングを判定し、パス間温度の測定を指示することが望ましい。
また、制御装置は、判定部が、測定されたパス間温度が閾値を超えると判定した場合、予め記録されている過去の測定に関連するデータ、被溶接物の形状に関連するデータ及び溶接条件データのうちの少なくとも１つ以上と、今回の測定で新たに記録された測定に関連するデータ、被溶接物の形状に関連するデータ及び溶接条件データのうちの少なくとも１つ以上とを比較し、比較の結果に基づき、待機時間又は冷却時間の予測が可能な場合には、自然冷却に必要な待機時間を予測して次のパスの開始まで待機を指示し、若しくは、必要な冷却時間を予測して被溶接物の冷却を指示し、又は、予測された待機時間、若しくは、予測された冷却時間が一定時間以上の場合、次のパスとは異なる作業の実行を指示する予測部を更に有することが望ましい。
なお、判定部が、測定されたパス間温度が閾値を超えると判定した場合、測定されたパス間温度と閾値の差の値を算出し、算出された差の値に応じて、次のパスの開始の待機、被溶接物の冷却、及び、次のパスとは異なる作業のいずれを実行するかを判断して指示することが望ましい。
可動部は、複数の駆動軸を有するアームの先端部に連結されることが望ましい。

【0009】

別の発明として、溶接トーチと一体的に可動する可動部と、可動部に取り付けられ、測定軸上に存在する被溶接物のパス間温度を非接触で測定する温度センサとを有し、溶接トーチの中心軸と前記温度センサの測定軸は空間において立体的に交差する関係にあり、当該溶接トーチの中心軸と当該温度センサの測定軸とが立体的に交差する箇所は、溶接トーチの中心軸上においては溶接トーチの先端より先である溶接ロボットを提供する。
更に別の発明として、前述の溶接システムを用いて測定位置のパス間温度を測定する処理と、測定されたパス間温度が閾値以下の場合、次のパスを続行する処理と、測定されたパス間温度が閾値を超える場合、予め定めた時間の経過後に、測定位置のパス間温度を１又は複数回測定し、測定されたパス間温度が閾値以下になった後、次のパスの開始を指示する処理とを有する溶接方法を提供する。

【0010】

さらに、別の発明として、前述の溶接システムを用いて測定位置のパス間温度を測定する機能と、測定されたパス間温度が閾値以下の場合、次のパスを続行する機能と、測定されたパス間温度が閾値を超える場合、予め定めた時間の経過後に、測定位置のパス間温度を１又は複数回測定し、測定されたパス間温度が閾値以下になった後、次のパスの開始を指示する機能とをコンピュータに実現させるプログラムを提供する。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、パス間温度を測定するための測定位置に温度測定装置を配置するまでに、溶接ロボットと周囲の部材とが干渉する危険性を低減しつつ、配置までの時間の短縮を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本実施形態の溶接システムの全体図である。

【図2】基準姿勢の溶接ロボットにおけるツール部と温度測定装置の部分を拡大してＹ軸方向から見た図である。（Ａ）は温度測定装置の取付面側から見た図であり、（Ｂ）は温度測定装置の取付面側をＸ軸に対して斜め前方から見た図である。

【図3】基準姿勢の溶接ロボットにおけるツール部と温度測定装置の部分を拡大してＺ軸方向から見た図である。

【図4】溶接トーチの中心軸と温度センサの測定軸との位置関係を説明する他の図である。（Ａ）は溶接ロボットにおけるツール部と温度測定装置の部分を温度測定装置の取付面側から見た図であり、（Ｂ）は溶接ロボットのうち溶接トーチの部分を正面から見た図であり、（Ｃ）は溶接ロボットのうち溶接トーチの部分を上方から見た図である。

【図5】制御装置が備える機能を説明する図である。

【図6】パス間温度を測定する位置を説明する図である。（Ａ）は溶接の対象である２つのワークを上面から見た図であり、（Ｂ）は開先を側面側から見た図である。

【図7】溶接システムによる溶接の開始前に実行される処理動作の一例を説明するフローチャートである。

【図8】溶接システムを用いた溶接動作の実行例を説明するフローチャートである。

【図9】１つのパスが終了した時点におけるワークと溶接トーチ等との位置関係を示す図である。（Ａ）は溶接トーチ等を温度センサの取付面側から見た図であり、（Ｂ）は溶接トーチ等を上面から見た図である。

【図10】パス間温度を測定する場合における溶接トーチ等の位置の調整を説明する図である。（Ａ）は溶接トーチ等を温度センサの取付面側から見た図であり、（Ｂ）は溶接トーチ等を上面から見た図である。

【図11】比較例の溶接システムにおける、１つのパスが終了した時点におけるワークと溶接トーチ等との位置関係を示す図である。（Ａ）は溶接トーチ等を図９（Ａ）と同じ側から見た図であり、（Ｂ）は溶接トーチ等を上面から見た図である。

【図12】比較例の溶接システムでパス間温度を測定する場合における溶接トーチ等の位置の調整を説明する図である。（Ａ）は溶接トーチ等を図１０（Ａ）と同じ側から見た図であり、（Ｂ）は溶接トーチ等を上面から見た図である。

【図13】比較例の溶接システムにおいて、温度センサの測定軸を、パス間温度の測定に用いる位置に向ける動作を説明する図である。（Ａ）は溶接トーチ等を図１０（Ａ）と同じ側から見た図であり、（Ｂ）は溶接トーチ等を上面から見た図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、添付図面を参照して、本発明に係る溶接システム、溶接方法、溶接ロボット及びプログラムの実施の形態の例を説明する。なお、各図は、本発明の説明のために作成されたものであり、本発明の実施の形態は、図示の内容に限らない。

【0014】

＜システムの全体構成＞
図１は、本実施形態の溶接システム１の全体図である。
なお、図１に示すように、本実施形態の説明において、地面に水平方向は、Ｘ軸およびＹ軸とする。Ｘ軸とＹ軸とは、直交する。また、鉛直方向は、Ｚ軸とする。Ｚ軸は、Ｘ軸およびＹ軸に対してそれぞれ直交する。
図１に示すように、溶接システム１は、溶接の対象である被溶接物の一例としてのワークＷ同士を溶接する溶接ロボット１０と、圧縮空気を供給する供給部の一例としてのエアコンプレッサ７０と、溶接ロボット１０の動作を制御する制御装置８０と、溶接電流を供給するための電源９０とを有する。

【0015】

＜溶接ロボット１０＞
溶接ロボット１０は、用途に応じて様々な種類がある。本実施形態の説明では、鉄骨の溶接に使用される溶接ロボット１０の例を用いる。また、本実施形態の溶接ロボット１０は、多関節ロボットである。さらに、本実施形態の溶接ロボット１０は、ワークＷに対してアーク溶接を行うロボットである。
図１に示すように、溶接ロボット１０は、基台部１００と、可動するマニピュレータ部２０と、マニピュレータ部２０に装着されるツール部３０と、を有する。さらに、溶接ロボット１０は、制御装置８０に電気信号等を中継したり、エアコンプレッサ７０から圧縮空気を中継したりする中継ボックス３５と、温度を測定する温度測定装置４０と、を有する。

【0016】

＜基台部１００＞
基台部１００は、例えば床等の設置対象に固定される。そして、基台部１００は、マニピュレータ部２０を含め溶接ロボット１０の各構成部を支持する。

【0017】

＜マニピュレータ部２０＞
マニピュレータ部２０は、旋回部２１、下腕部２２、上腕部２３、手首旋回部２４、手首曲げ部２５および手首回転部２６を有する。なお、以下の説明において、旋回部２１、下腕部２２、上腕部２３、手首旋回部２４、手首曲げ部２５および手首回転部２６を区別しない場合には、各々を「リンク部」と称する。

【0018】

旋回部２１は、鉛直方向に沿った第１駆動軸Ｓ１を介して基台部１００に接続する。そして、旋回部２１は、第１駆動軸Ｓ１回りに基台部１００に対して旋回可能である。
下腕部２２は、水平方向に沿った第２駆動軸Ｓ２を介して旋回部２１に接続する。下腕部２２は、第２駆動軸Ｓ２回りに旋回部２１に対して回転可能である。
上腕部２３は、水平方向に沿った第３駆動軸Ｓ３を介して下腕部２２に接続する。上腕部２３は、第３駆動軸Ｓ３回りに下腕部２２に対して回転可能である。

【0019】

手首旋回部２４は、第４駆動軸Ｓ４を介して上腕部２３に接続する。手首旋回部２４は、第４駆動軸Ｓ４回りに上腕部２３に対して回転可能である。
手首曲げ部２５は、水平方向に沿った第５駆動軸Ｓ５を介して手首旋回部２４に接続する。手首曲げ部２５は、第５駆動軸Ｓ５回りに手首旋回部２４に対して回転可能である。
手首回転部２６は、第６駆動軸Ｓ６を介して手首曲げ部２５に接続する。手首回転部２６は、第６駆動軸Ｓ６回りに手首曲げ部２５に対して回転可能である。そして、本実施形態の手首回転部２６には、ツール部３０が装着される。
そして、マニピュレータ部２０は、第１駆動軸Ｓ１～第６駆動軸Ｓ６を回転中心として、各リンク部を動かすことで、ワークＷに対して任意の位置にツール部３０の後述する溶接トーチ３１を移動させる。

【0020】

続いて、溶接ロボット１０の基準姿勢について説明する。
本実施形態における基準姿勢とは、溶接ロボット１０における第１駆動軸Ｓ１～第６駆動軸Ｓ６の回転角度が、予め定められた基準に対して成す角度が０度となる原点角度に設定された状態である。
本実施形態において、原点角度は、溶接ロボット１０が以下の状態となる角度であることを例示できる。例えば、図１に示すように、原点角度は、下腕部２２が鉛直方向に沿った状態にする第２駆動軸Ｓ２の角度である。さらに、原点角度は、上腕部２３および手首曲げ部２５がそれぞれ水平方向に沿った状態にする第３駆動軸Ｓ３および第５駆動軸Ｓ５の角度である。さらに、原点角度は、第２駆動軸Ｓ２、第３駆動軸Ｓ３および第５駆動軸Ｓ５が相互に平行となる状態にする第１駆動軸Ｓ１、第４駆動軸Ｓ４および第６駆動軸Ｓ６の角度である。

【0021】

＜ツール部３０＞
ツール部３０は、溶接する溶接トーチ３１と、溶接トーチ３１を支持するトーチ支持部３２と、を有する。
溶接トーチ３１は、溶接ワイヤを送給しつつ、電源９０より供給された電流を当該溶接ワイヤに流してワークＷに溶接ビードを形成する。
トーチ支持部３２は、一端部にて溶接トーチ３１を保持する。また、トーチ支持部３２は、他端部にて手首回転部２６に連結される。そして、トーチ支持部３２は、手首回転部２６と一体的に移動する。さらに、トーチ支持部３２は、支持する溶接トーチ３１を手首回転部２６と一体的に移動させる。

【0022】

なお、本実施形態の溶接ロボット１０は、ツール部３０において、上述した溶接トーチ３１とは別のツールに交換可能になっている。本実施形態の溶接ロボット１０では、ツール部３０として、溶接トーチ３１およびトーチ支持部３２に代えて、スラグチッパーを手首回転部２６に装着することが可能になっている。スラグチッパーは、ワークＷに形成された溶接ビードにて発生したスラグを除去するためのツールである。スラグチッパーは、例えば、振動するニードルを溶接ビードに当てることで、溶接ビードにて発生したスラグを取り除く。

【0023】

＜中継ボックス３５＞
中継ボックス３５は、エア制御部３５１と、温度センサアンプ３５２とを有している。
本実施形態では、空気の流動経路（以下「空気経路」という）によって、エアコンプレッサ７０からスラグチッパーなどのツールに圧縮空気が供給される。また、空気経路によって、エアコンプレッサ７０から後述するエアシリンダ部６０に圧縮空気が供給される。

【0024】

そして、エア制御部３５１は、空気経路における圧縮空気の流れを制御する。エア制御部３５１は、エア流速制御弁を用いて、空気経路を流れる圧縮空気の流速を制御する。また、エア制御部３５１は、エア開閉制御弁を用いて、空気経路における圧縮空気の流路の開閉を行う。これによって、エア制御部３５１は、空気経路を流れる圧縮空気の流速や流量を制御し、例えばスラグチッパーのブレードを駆動したり、後述するエアシリンダ部６０を駆動したりする。
なお、エア制御部３５１は、制御装置８０からの制御コマンドに基づいて動作する。

【0025】

温度センサアンプ３５２は、温度測定装置４０のセンサケーブルと電気的に接続している。温度センサアンプ３５２は、センサケーブルを介して後述の温度センサ５０から出力された電圧を増幅する。そして、温度センサアンプ３５２は、増幅した電圧を制御装置８０に送る。なお、本実施形態では、制御装置８０が、入力された電圧値を測定温度に換算する。ただし、温度センサアンプ３５２は、温度測定装置４０から取得した電圧値を測定温度に換算し、制御装置８０に送ってもよい。

【0026】

＜温度測定装置４０＞
図２は、基準姿勢の溶接ロボット１０におけるツール部３０と温度測定装置４０の部分を拡大してＹ軸方向から見た図である。（Ａ）は温度測定装置４０の取付面側から見た図であり、（Ｂ）は温度測定装置４０の取付面側をＸ軸に対して斜め前方から見た図である。
図３は、基準姿勢の溶接ロボット１０におけるツール部３０と温度測定装置４０の部分を拡大してＺ軸方向から見た図である。

【0027】

図２に示すように、温度測定装置４０は、マニピュレータ部２０や、マニピュレータ部２０に接続するトーチ支持部３２など、溶接ロボット１０において溶接トーチ３１を移動させる可動部に設けられる。そして、本実施形態の温度測定装置４０は、ワークＷに対する一の溶接ビードの形成後であってワークＷに次の溶接パスを溶接する前の所定期間に、一の溶接ビードの温度または一の溶接ビードの近傍のワークＷの温度を測定する。なお、本実施形態の温度測定装置４０は、上記の所定期間に、一の溶接ビードの温度および一の溶接ビードの近傍のワークＷの温度の両方を測定してもよい。

【0028】

ここで、上述した、溶接ビードの近傍とは、ワークＷにおける、ワークＷに形成された溶接ビードから例えば約１０ｍｍ離れた位置を例示することができる。さらに、一の溶接ビードにおける温度の測定位置は、例えば、形成された溶接ビードの長手方向における中央部の一箇所を例示することができる。なお、温度測定装置４０は、一の溶接パスの溶接ビードの長手方向において異なる複数箇所の温度を測定してもよい。そして、この内容は、溶接ビードの近傍のワークＷの温度を測定する場合においても同様である。

【0029】

図２に示すように、本実施形態の温度測定装置４０は、ツール部３０のトーチ支持部３２に設けられている。上述したように、トーチ支持部３２は、マニピュレータ部２０の手首回転部２６に接続している。従って、温度測定装置４０は、トーチ支持部３２を介して、手首回転部２６に保持される。これによって、温度測定装置４０は、マニピュレータ部２０の末端である手首回転部２６によって、溶接トーチ３１と一体的に移動する。
また、本実施形態の溶接ロボット１０では、温度測定装置４０を、溶接トーチ３１を支持するトーチ支持部３２に設けることで、温度測定装置４０と溶接トーチ３１との相対的な位置関係を固定している。

【0030】

ここで、溶接ロボット１０は、ワークＷに対して溶接トーチ３１を予め定められた位置に移動させて溶接を行う。この場合に、溶接ロボット１０は、ワークＷに対して溶接トーチ３１を移動させるトーチ支持部３２などの可動部が、ワークＷに干渉しないように溶接トーチ３１を移動させる必要がある。すなわち、溶接ロボット１０において、溶接トーチ３１の移動は、トーチ支持部３２などの可動部の外形による制約を受けることになる。例えば、ワークＷに対する溶接トーチ３１の移動の妨げにならないように、図２に示すように、ツール部３０の鉛直方向における上側の領域Ａ１および下側の領域Ａ２には、溶接トーチ３１およびトーチ支持部３２以外の構造部を設けないことが好ましい。

【0031】

そこで、図３に示すように、本実施形態の溶接ロボット１０では、基準姿勢の溶接ロボット１０を鉛直方向であるＺ軸方向の上側であって、Ｘ軸方向にマニピュレータ部２０が沿う方向から見た場合に、マニピュレータ部２０の左右方向における一方の側に温度測定装置４０が配置される。図３に示す例では、温度測定装置４０は、溶接トーチ３１側から見て、トーチ支持部３２における紙面向かって左側に配置される。このように、本実施形態の温度測定装置４０は、基準姿勢の溶接ロボット１０において、ツール部３０の鉛直方向における上側や鉛直方向における下側ではなく、左右方向における側部に配置される。

【0032】

さらに、図２に示すように、温度測定装置４０は、基準姿勢の溶接ロボット１０を水平方向であるＹ軸方向から見た場合に、ツール部３０の外形である輪郭Ｃよりも内側に設けられる。そして、温度測定装置４０は、ツール部３０の左右方向における一方側に配置された状態においても、領域Ａ１や領域Ａ２に対して突出しないようにしている。
温度測定装置４０は、トーチ支持部３２のうち、Ｘ軸とＺ軸で規定される面（以下「ＸＺ面」ともいう）に対して着脱可能に取り付けられている。

【0033】

温度測定装置４０は、トーチ支持部３２に取り付けられる台座４０Ａと、台座４０Ａに対してＹ方向に開閉可能なカバー４０Ｂとで構成される。カバー４０Ｂは、箱状の部材である。
台座４０Ａには、例えば温度センサ５０とエアシリンダ部６０が取り付けられている。カバー４０Ｂは、エアシリンダ部６０により、台座４０Ａに対してＹ軸方向に開閉駆動される。パス間温度を測定する場合、カバー４０Ｂは、開状態に駆動制御される。一方、パス間温度を測定しない場合、カバー４０Ｂは、閉状態に駆動制御される。

【0034】

カバー４０Ｂが開状態に駆動制御されると、温度センサ５０が外部に露出され、ワークＷの温度の測定が可能になる。温度センサ５０は、測定位置におけるパス間温度の情報を電圧として出力する。本実施の形態における温度センサ５０は、例えば１００℃～６００℃の範囲でパス間温度の測定が可能である。
一方、カバー４０Ｂが閉状態に駆動制御されると、温度センサ５０は、外部から遮蔽される。カバー４０Ｂが閉状態に制御されることで、溶接時に発生するスパッタ、ヒューム及び輻射熱から、温度センサ５０が保護される。すなわち、カバー４０Ｂは、温度センサ５０を、スパッタ等から保護する保護機構として機能する。

【0035】

本実施の形態の場合、カバー４０Ｂの内側には、エア噴射機構も備え付けられている。エア噴射機構は既知である。従って、エア噴射機構の詳細な説明は省略する。空気の吹き出し口は、温度センサ５０の受光部に付着したゴミや塵等を吹き飛ばせるように、温度センサ５０の受光部に向けられている。ここでのエア噴出機構にも、エアコンプレッサ７０から圧縮空気が供給され、エア噴射機構は、温度センサ５０の清掃手段又は噴射機構として機能する。

【0036】

図３には、溶接トーチ３１の中心軸Ｌ１と温度センサ５０の測定軸Ｌ２を破線により表している。
図３の例では、溶接トーチ３１がＸ軸に対して平行に位置決めされている。このとき、溶接トーチ３１の中心軸Ｌ１は、ワイヤの軸と一致する。
図３に示すように、溶接トーチ３１の中心軸Ｌ１を面内に含むＸＺ面と、温度センサ５０の測定軸Ｌ２を面内に含むＸＺ面とは、Ｙ軸方向に一定距離離れ、温度センサ５０は、その測定軸Ｌ２を面内に含むＸＺ面が溶接トーチ３１の中心軸Ｌ１を面内に含むＸＺ面に対して平行になるようにトーチ支持部３２の側面に取り付けられている。

【0037】

このように、温度センサ５０をトーチ支持部３２の側面に取り付けることで、温度センサ５０の測定軸Ｌ２と溶接トーチ３１の中心軸Ｌ１との干渉が避けられている。
温度センサ５０がパス間温度を測定する範囲は点ではなく、ある程度の広がりを有している。本実施の形態では、温度センサ５０がパス間温度を測定する範囲を、測定視野とも言う。測定視野は、直径７～４８ｍｍの範囲内であればよく、例えば直径２６ｍｍである。測定軸Ｌ２は、この範囲の中心を意味する。

【0038】

本実施の形態における温度センサ５０は、溶接トーチ３１と一体的に移動する場合に周囲の部材と干渉するリスクが少ない、トーチ支持部３２の側面に取り付けられる。このため、溶接ロボット１０の姿勢を制御する場合でも、温度センサ５０がワークＷ等と干渉するおそれが少なく済む。また、溶接トーチ３１を他のツールに交換する場合にも、温度センサ５０が交換作業を阻害することがない。また、温度センサ５０をトーチ支持部３２の側面に取り付けることで、温度センサ５０と開先との距離を離すことができ、その分、温度センサ５０が溶接時に発生するスパッタやヒュームを被る可能性を低減することができる。

【0039】

図４は、溶接トーチ３１の中心軸Ｌ１と温度センサ５０の測定軸Ｌ２との位置関係を説明する他の図である。（Ａ）は溶接ロボット１０におけるツール部３０と温度測定装置４０の部分を温度測定装置４０の取付面側から見た図であり、（Ｂ）は溶接ロボット１０のうち溶接トーチ３１の部分を正面から見た図であり、（Ｃ）は溶接ロボット１０のうち溶接トーチ３１の部分を上方から見た図である。
図４では、溶接トーチ３１から突出するワイヤの先端を、ワイヤ先端位置と呼ぶ。
中心軸Ｌ１と測定軸Ｌ２は、図４（Ｂ）や図４（Ｃ）に示すように、Ｙ軸方向にオフセットしている。換言すると、測定軸Ｌ２を通るＸＺ面と中心軸Ｌ１が通るＸＺ面とは概略平行である。

【0040】

一方で、中心軸Ｌ１の傾きと測定軸Ｌ２のＸＺ面内における傾きは異なっている。このため、中心軸Ｌ１と測定軸Ｌ２は、ＸＺ面内で立体的に交差する。図４では、中心軸Ｌ１と測定軸Ｌ２とが立体的に交差する位置を「立体的に交差する箇所Ｘ」と表現している。以下では、「立体的に交差する箇所Ｘ」に対応する中心軸Ｌ１上の点をＸ１といい、測定軸Ｌ２上の点をＸ２という。なお、立体的に交差する関係には、道路や鉄道でも見られる。

【0041】

前述したように、溶接トーチ３１の中心軸Ｌ１と温度センサ５０の測定軸Ｌ２は、図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）に示すように、Ｙ軸方向にオフセットした位置関係を満たしている。従って、測定軸Ｌ２のＹ軸方向の位置は、ワイヤ先端位置の座標から計算が可能である。
また、溶接トーチ３１の中心軸Ｌ１と温度センサ５０の測定軸Ｌ２は、図４に示すようにＸＺ面内で立体的に交差する位置関係を満たしている。従って、ワイヤ先端位置の座標から点Ｘ１の座標がわかれば、点Ｘ１に対応する点Ｘ２を通る測定軸Ｌ２がワークＷの表面と交差する座標を計算することが可能である。なお、ワイヤ先端位置と点Ｘ１の距離は事前に計算又は測定が可能である。

【0042】

もっとも、溶接トーチ３１の中心軸Ｌ１を通る所定の位置を原点とし、この原点をワイヤ先端位置の代わりに活用しても、原点と点Ｘ１との距離を同様に計算することができる。例えば中心軸Ｌ１を通り、かつ、溶接トーチ３１が有するコンタクトチップの先端位置を原点としても、この原点の座標を用いることにより、原点と点Ｘ１との距離を計算又は測定することができる。また、中心軸Ｌ１を通り、かつ、コンタクトチップの先端位置からワイヤ突出し長さに相当する距離を原点としても、この原点の座標を用いることにより、原点と点Ｘ１との距離を同様に計算することができる。ワイヤ突出し長さに相当する距離とは、例えば１０～４０ｍｍである。

【0043】

また、点Ｘ１の位置が分かれば、Ｙ軸方向にオフセットする点Ｘ２の位置も分かるので、点Ｘ２をワークＷ上のパス間温度を測定する位置に概略一致させるように溶接トーチ３１を容易に移動させることができる。
更に、温度センサ５０の受光部と点Ｘ２との距離、すなわち測定距離が適切な範囲になるよう点Ｘ２の位置を調整すれば、測定されるパス間温度の精度を向上させることができる。測定距離は、５００～１１００ｍｍの範囲内に設定することが好ましい。
また、パス間温度の測定回毎に、点Ｘ２の位置をワークＷ上のパス間温度を測定する位置に概略一致させてパス間温度を測定すれば、パス間温度を測定する際の測定距離を一定に保つことができる。その結果、測定されるパス間温度に重畳する誤差のばらつきを低減することができる。

【0044】

例えば１回目のパス間温度の測定に用いる測定距離が５００ｍｍ、２回目のパス間温度の測定に用いる測定距離が１１００ｍｍの場合、測定条件が変わることで、ワークＷ上の実際のパス間温度が同じでも、測定されるパス間温度にばらつきが出る可能性がある。
一方で、本実施の形態のように、測定距離が一定に保たれる場合には、測定されたパス間温度の精度が向上する。
なお、ワークＷ上の所定位置のパス間温度を測定する場合には、点Ｘ２を所定位置に概略一致させる方法に限らない。例えば温度センサ５０の測定軸Ｌ２がワークＷの表面と交差する点の座標を計算し、同点の座標をワークＷ上の所定位置に概略一致させるように溶接トーチ３１を移動させてもよい。温度センサ５０の測定軸Ｌ２がワークＷの表面と交差する点の座標は、点Ｘ２の座標を用いることで容易に計算できる。

【0045】

本実施の形態で使用する制御装置８０は、例えばコンピュータによって構成され、１台又は複数台の溶接ロボット１０の動きを制御する。本実施の形態の場合、制御装置８０には、専用の装置を使用する。もっとも、制御装置８０は、汎用のコンピュータでもよい。
コンピュータは、制御プログラムを実行する演算部と、起動プログラム等を記憶する不揮発性の半導体メモリと、制御プログラムが実行される揮発性の半導体メモリと、溶接ロボット１０や温度センサ５０から収集される各種の情報を記録するハードディスク装置等で構成されている。ハードディスク装置等は記憶部の一例である。
コンピュータとしての制御装置８０には、入力装置や表示装置も接続される。

【0046】

図５は、制御装置８０が備える機能を説明する図である。これらの機能は、アプリケーションプログラムの実行を通じて実現される。
本実施の形態で使用する制御装置８０は、測定位置算出部８１と、動作プログラム作成部８２と、閾値設定部８３と、閾値判定部８４と、タイマー設定部８５と、測定タイミング判定部８６と、予測判定部８７とを有している。
ここでの測定位置算出部８１は、溶接対象であるワークＷ毎に、パス間温度を測定する位置を算出する機能部である。測定位置算出部８１は、ワークＷの形状に関するデータに基づいて、ワークＷ上でパス間温度を測定する位置を算出する。ワークＷの形状に関するデータには、ワークＷの寸法データや開先の形状データが含まれる。測定位置算出部８１は計算部の一例である。

【0047】

ワークＷの寸法データは、３次元データで与えられる。寸法データは、ＣＡＤ（＝Computer Aided Design）データとして与えられてもよいし、手入力により与えられてもよい。本実施の形態では、作業効率の向上を図るべく、ＣＡＤデータを使用する。
開先の形状データは、開先の表面をワイヤタッチセンサによるタッチセンシングで測定してもよいし、カメラで撮像した開先の画像を用いて取得してもよいし、レーザセンサにより測定してもよい。
図６は、パス間温度を測定する位置を説明する図である。（Ａ）は溶接の対象である２つのワークＷ１及びＷ２を上面から見た図であり、（Ｂ）は開先を側面側から見た図である。

【0048】

図６に示すように、パス間温度を測定する位置は、開先の上端面側の縁から、溶接線と直交する方向かつ遠ざかる方向に、規格で定められた距離だけ離れた点として規定されている。例えばＪＡＳＳ６の場合、パス間温度を測定する位置は、開先の縁から１０ｍｍ離れた点と規定されている。
なお、開先の垂直面を構成するワークＷ１からワークＷ２の側に設けられる開先の縁までの距離は、タッチセンシング等による開先の形状情報とワークＷ２の板厚等から計算が可能である。
図６（Ａ）の場合、パス間温度を測定する位置を１つだけ示しているが、パス間温度を測定する位置は複数でもよい。なお、パス間温度を測定する位置は、場合によっては、作業者が指定するワーク上の任意の位置としてもよい。

【0049】

動作プログラム作成部８２は、測定位置算出部８１より算出されたパス間温度を測定する位置を算出し、算出された位置の情報と、図３及び図４に説明した関係、すなわち、溶接トーチ３１の中心軸Ｌ１と温度センサ５０の測定軸Ｌ２との位置関係に基づき、温度センサ５０の測定軸Ｌ２がパス間温度を測定する位置と概略一致するように溶接トーチ３１を移動させてパス間温度を測定する動作プログラムを作成する機能部である。
動作プログラム作成部８２を用いることで、作業者によるティーチングの作業が不要となり、作業の効率化が実現される。また、作業者によるティーチングの作業が不要となると共に、パス間温度の測定の準備に要する時間も短縮される。

【0050】

閾値設定部８３は、パス間温度を管理するための閾値を設定する機能部である。ここでの閾値は、次のパスが始まるまでにワークＷが満たすべきパス間温度の上限値を与える。
本実施の形態の場合、閾値には、例えば２００℃～３５０℃の範囲の中から一つの値を選んで設定する。値の選択は、作業者が行ってもよいが、ワークＷの形状に関する情報等に応じて推奨されるパス間温度が閾値として自動的に設定されてもよい。

【0051】

閾値判定部８４は、温度センサ５０が、パス間温度が閾値を超えたか否か判定し、判定の結果に応じた動作を指示する機能部である。
判定に用いるパス間温度は、温度センサ５０が瞬時に測定した値（いわゆる瞬時値）でもよいし、一定時間内に連続的に取得された値の平均値でもよい。
本実施の形態の場合、閾値判定部８４は、測定されたパス間温度が閾値を超えると判定した場合、次のパスの開始を一定時間待機させる動作、ワークＷを冷却する動作、及び、次のパスとは異なる作業を実行する動作のうち少なくとも１つ以上を指示する。

【0052】

因みに、次のパスの開始を一定時間待機させる動作とは、ワークＷを自然冷却することを意味する。また、ワークＷを冷却する動作とは、例えば空気の吹きかけによる能動的なワークＷの冷却を意味する。また、次のパスとは異なる作業を実行する動作とは、スラグの除去や別の個所の溶接等を意味する。異なる作業を実行している間、ワークＷは自然冷却されることになる。
前述したいずれか１つ又は複数の動作を指示した場合、閾値判定部８４は、同じ位置のパス間温度を再び測定し、測定されたパス間温度が閾値以下であれば次のパスの再開を指示する。

【0053】

なお、測定されたパス間温度が閾値以下の場合、閾値判定部８４は、測定に関連するデータをハードディスク装置等に記録する。ここでの測定に関連するデータには、測定されたパス間温度の他、測定の日時、外気温、次のパスを待機させた時間、ワークＷを冷却した時間、次のパスとは異なる作業を実行した時間等が含まれる。
なお、前述した測定に関連するデータは、ワークＷの形状に関連するデータや溶接条件データに紐づけてハードディスク装置等に記録してもよい。これらのデータには、設定値や実測値が含まれる。
なお、ワークＷの形状に関連するデータや溶接条件データは、ハードディスク装置等に予め記録されている。
また、新たにパス間温度が測定されるたび、新たに取得されたパス間温度の測定に関連するデータを、ワークＷの形状に関連するデータや溶接条件データに紐づけてハードディスク装置等に記録してもよい。

【0054】

タイマー設定部８５は、特定のパスの直前に限り、測定位置のパス間温度の測定を指示する機能部である。
本実施の形態の場合、１つのパスを開始する直前には毎回、パス間温度の測定を実行する。ただし、パス間温度の測定をスキップしたい場合、パス間温度を測定する代わりにタイマーを設定することが可能である。この場合、タイマー設定部８５は、予め定めたパスの直前に限りパス間温度を測定するよう指示し、それ以外のパスではパス間温度の測定をスキップすることができる。
必要なタイミングでのみパス間温度を測定することで、パス間温度の測定に要する作業時間を短縮することができる。なお、タイマーの設定は、例えば作業者が行う。

【0055】

測定タイミング判定部８６は、まず、ハードディスク装置等に予め記録されている過去のワークＷの形状に関連するデータ及び溶接条件データと、今回のワークＷの形状に関連するデータ及び溶接条件データとを比較する機能と、比較結果を使用して、次回のパス間温度の測定のタイミングを判定する機能と、パス間温度の測定を指示する機能とを有する機能部である。
前述したタイマー設定部８５の場合には、作業者がパス間温度を測定するタイミングを設定しているが、測定タイミング判定部８６は、過去のデータと今回のデータとの比較により測定のタイミングを自動的に判定する。

【0056】

例えば過去のデータと今回のデータとの間で、ワークＷの形状に関するデータと溶接条件データとが同一であること、及び、過去のデータでは２回目のパスと３回目のパスの直前に測定された各パス間温度が閾値以下であったことが確認された場合、測定タイミング判定部８６は、閾値以下になることが予想されるタイミングでのパス間温度の測定を実行すると判定する。
この機能により、適切なタイミングでパス間温度の測定が実行されることになり、パス間温度の測定に要する作業時間を短縮することができる。また、必要なタイミングを自動的に判定できるので、作業者の負担が軽減される。

【0057】

予測判定部８７は、閾値判定部８４が、パス間温度が閾値を超えると判定した場合に、自動的に冷却に必要な時間を予測する機能部である。予測判定部８７は予測部の一例である。
本実施の形態における予測判定部８７は、ハードディスク装置等に予め記録されている過去のパス間温度の測定に関連するデータ、ワークＷの形状に関連するデータ、及び、溶接条件データのうちの少なくとも１つ以上と、今回の測定で新たに記録されたパス間温度の測定に関連するデータ、ワークＷの形状に関連するデータ、及び、溶接条件データのうちの少なくとも１つ以上とを比較する機能と、比較の結果に基づき、待機時間又は冷却時間の予測が可能な場合には、自然冷却に必要な待機時間を予測して待機を実行するか又は必要な冷却時間を予測してワークＷの冷却を実行するかを指示する機能とを有する機能部である。
なお、予測した待機時間又は予測した冷却時間が予め定めた一定時間以上の場合、予測判定部８７は、次のパスとは異なる作業の実行を指示する。
この機能により、パス間温度を再測定するタイミングが最適化され、パス間温度の再測定までの時間の最短化が実現される。

【0058】

なお、予測判定部８７には、測定されたパス間温度が閾値を超えると判定した場合、測定されたパス間温度と閾値の差の値を算出し、算出された差の値に応じて、次のパスの開始の待機、ワークＷの冷却、及び、次のパスとは異なる作業のいずれを実行するかを判断して指示する機能を設けてもよい。
例えば測定されたパス間温度と閾値の温度差が２００℃の場合にはワークＷの冷却を指示し、温度差が１００℃の場合にはワークＷの自然冷却を指示する機能を予測判定部８７に設ける。
この機能により、測定されたパス間温度と閾値との温度差に応じた適切な動作の指示が可能になり、作業効率の向上が実現される。

【0059】

なお、指示する動作を決定する場合には、測定されたパス間温度と閾値との温度差だけでなく、ワークＷの寸法および形状に関する情報も含めてもよい。ワークＷの寸法等が異なると、当初の温度差が同じでも、冷却の進み方に差が生じる可能性があるためである。例えば寸法が大きいワークＷは、寸法が小さいワークＷよりも早くパス間温度が下がる可能性がある。そこで、測定されたパス間温度と閾値との温度差に加え、ワークＷの寸法等に応じて、指示する動作や待機の時間等を決定すれば、ワークＷにより適した動作の選択が可能になり、作業効率の更なる向上も可能になる。

【0060】

＜パス間温度の測定処理＞
図７は、溶接システム１による溶接の開始前に実行される処理動作の一例を説明するフローチャートである。なお、図中に示す記号のＳはステップを意味する。
まず、測定位置算出部８１が、ワークＷの形状に関するデータからワークＷ上でパス間温度を測定する位置を算出する（ステップ１）。
次に、動作プログラム作成部８２が、ステップ１で算出された位置の情報と、溶接トーチ３１の中心軸Ｌ１と温度センサ５０の測定軸Ｌ２との位置の関係に基づき、温度センサ５０の測定軸Ｌ２がステップ１で算出された位置と概略一致するように溶接トーチ３１を移動させてパス間温度を測定する動作プログラムを自動作成する（ステップ２）。
以上の処理が終了すると、作成された動作プログラムによるパス間温度の測定が可能になる。

【0061】

図８は、溶接システム１を用いた溶接動作の実行例を説明するフローチャートである。図中に示す記号のＳはステップを意味する。
まず、溶接タスクが開始される（ステップ１１）。溶接タスクが開始されると、溶接ロボット１０は、制御装置８０の制御に従い、溶接トーチ３１を開先の所定の位置に移動させ、溶接を開始する。
１つのパスが終了すると、パス間温度の測定が実行される（ステップ１２）。ステップ１２では、制御装置８０が、事前に作成された動作プログラムに従い、温度センサ５０の測定軸Ｌ２がワークＷ上のパス間温度を測定する位置に移動されるように溶接トーチ３１を移動させる。移動が終了すると、制御装置８０は、温度センサ５０で測定された電圧差からパス間温度を算出する。

【0062】

次に、制御装置８０は、測定されたパス間温度が閾値以下か否かを判定する（ステップ１３）。
パス間温度が閾値以下の場合、制御装置８０は、ステップ１３で肯定結果を得る。この場合、制御装置８０は、測定されたパス間温度と測定日時等をハードディスク装置等に記録し、溶接プログラムの再生を開始する（ステップ１４）。溶接プログラムの再生が終了すると（ステップ１５）、制御装置８０は、溶接タスクを終了し（ステップ１６）、次のパスへ移行する。
一方、パス間温度が閾値を超える場合、制御装置８０は、ステップ１３で否定結果を得る。この場合、制御装置８０は、次のパスの開始を例えばｎ秒待機させた後（ステップ１７）、再びパス間温度を測定する（ステップ１２）。
なお、ステップ１７では、待機の代わりに、ワークＷの冷却や別の作業の実行を選択してもよい。
ステップ１２においては、前述したタイマー設定部８５や測定タイミング判定部８６を使用して、パスの一部でパス間温度の測定の前に、異なる作業を行ってもよい。

【0063】

図９及び図１０に、実施の形態で使用する溶接システム１によるパス間温度の測定時に実行される溶接ロボット１０の動作例を説明する。
図９は、１つのパスが終了した時点におけるワークＷと溶接トーチ３１等との位置関係を示す図である。（Ａ）は溶接トーチ３１等を温度センサ５０の取付面側から見た図であり、（Ｂ）は溶接トーチ３１等を上面から見た図である。
溶接トーチ３１の中心軸Ｌ１は溶接線上に位置している。図９では、温度センサ５０の測定軸Ｌ２も描いているが、溶接時には温度の測定は行われない。実際、溶接時のカバー４０Ｂは閉状態である。なお、測定軸Ｌ２がワークＷの表面と交差する位置は、温度の測定に用いる位置よりも手首回転部２６側に近い。

【0064】

図１０は、パス間温度を測定する場合における溶接トーチ３１等の位置の調整を説明する図である。（Ａ）は溶接トーチ３１等を温度センサ５０の取付面側から見た図であり、（Ｂ）は溶接トーチ３１等を上面から見た図である。図１０には、図９との対応部分に対応する符号を付して示している。
測定軸Ｌ２の位置合わせでは、図１０（Ａ）に示すように溶接トーチ３１等をＺ軸の方向に移動させる動作と、図１０（Ｂ）に示すように溶接トーチ３１等をＹ軸の方向に移動させる動作が実行される。

【0065】

温度センサ５０と溶接トーチ３１は、いずれもトーチ支持部３２に固定的に取り付けられているので、トーチ支持部３２が移動しても、溶接トーチ３１の中心軸Ｌ１と温度センサ５０の測定軸Ｌ２の位置関係は不変である。従って、空間内における溶接トーチ３１のＺ軸の方向への移動量だけ、温度センサ５０も移動する。温度センサ５０が空間内でＺ軸の方向に移動すれば、測定軸Ｌ２も同様に移動する。結果的に、温度センサ５０のＺ軸の方向への移動に伴って、測定軸Ｌ２がワークＷの表面と交差する位置は溶接線に近づく方向に移動される。測定軸Ｌ２の移動は平行移動であるので、測定軸Ｌ２がワークＷの表面と交差する位置のワークＷ上での移動量は容易に計算できる。空間内における温度センサ５０のＺ軸の方向への移動は、測定軸Ｌ２がワークＷの表面と交差する位置が開先の縁から１０ｍｍの地点に達するように制御される。この動きも動作プログラムで管理されている。

【0066】

同様に、溶接線が延伸する方向にも、溶接トーチ３１は移動される。図１０の場合、溶接線が延伸する方向はＹ軸の方向である。溶接トーチ３１の移動は、予め定めている温度を測定する位置に測定軸Ｌ２が達するように制御される。なお、溶接トーチ３１の中心軸Ｌ１と温度センサ５０の測定軸Ｌ２との溶接線の延伸方向へのオフセット長はセンサユニットの設計に合わせて、ソフトウェアに組み込んでいる値である。また、ここでの移動も平行移動である。従って、測定軸Ｌ２がワークＷの表面と交差する位置のワークＷ上での移動量も容易に計算できる。
図１０に示すように、本実施の形態の場合、パス間温度の測定時に必要になる測定軸Ｌ２の位置の調整は、Ｚ軸方向とＹ軸方向の２方向への移動で済む。しかも、これらの移動に要する距離は、後述する比較例に比して短く済む。換言すると、移動に要する時間が短縮され、温度の測定が開始されるまでの時間が短縮される。加えて、図１０に示すように、温度センサ５０は、溶接トーチ３１を支持するトーチ支持部３２の側面に取り付けられているので、パス間温度の測定に伴う溶接トーチ３１等の移動の際に、温度センサ５０がワークＷ等の周囲の部材と干渉するリスクが少ない。

【0067】

＜比較例＞
参考までに、特許文献１に記載されている溶接システムにおけるパス間温度の測定時の動作を図１１、図１２、図１３を用いて説明する。
図１１は、比較例の溶接システムにおける、１つのパスが終了した時点におけるワークＷと溶接トーチ３１等との位置関係を示す図である。（Ａ）は溶接トーチ３１等を図９と同じ側から見た図であり、（Ｂ）は溶接トーチ３１等を上面から見た図である。
図１１には、図９との対応部分に対応する符号を付して示している。

【0068】

図１１の場合、温度センサ５０は、トーチ支持部３２の上面に取り付けられている。すなわち、温度センサ５０は、溶接トーチ３１よりも高い位置に取り付けられている。図１１の例では、測定軸Ｌ２がワークＷの面と平行な向きになるように温度センサ５０をトーチ支持部３２に取り付けている。この場合、温度センサ５０の測定軸Ｌ２の真下に溶接トーチ３１が位置することになる。このため、溶接トーチ３１が邪魔になり、温度センサ５０の位置からはパス間温度を測定することはできない。

【0069】

また、図１１の場合、温度センサ５０が溶接トーチ３１に近く、溶接トーチ３１を他のツールに交換するのが困難である。また、トーチ支持部３２の上面は、溶接時のスパッタやヒュームを浴びやすい。結果的に、温度センサ５０が故障し易く、汚れにより測定に誤差も現れ易い。
図１２は、比較例の溶接システムでパス間温度を測定する場合における溶接トーチ３１等の位置の調整を説明する図である。（Ａ）は溶接トーチ３１等を図１０と同じ側から見た図であり、（Ｂ）は溶接トーチ３１等を上面から見た図である。図１２には、図１１との対応部分に対応する符号を付して示している。

【0070】

図１２（Ａ）に示すように、溶接トーチ３１等がＺ軸の方向に移動される。ここでの移動は、図１３（Ａ）で説明するように溶接トーチ３１等を回転させる場合に、溶接トーチ３１がワークＷに干渉しない高さまで行う必要がある。このため、Ｚ軸の方向への移動の距離は、図１０（Ａ）に示した実施の形態の場合に比して大きくなる。

【0071】

図１３は、比較例の溶接システムにおいて、温度センサ５０の測定軸Ｌ２を、パス間温度の測定に用いる位置に向ける動作を説明する図である。（Ａ）は溶接トーチ３１等を図１０と同じ側から見た図であり、（Ｂ）は溶接トーチ３１等を上面から見た図である。図１３には、図１２との対応部分に対応する符号を付して示している。
温度センサ５０の測定軸Ｌ２をパス間温度の測定点に向けるには、図１３（Ａ）に示すように、溶接トーチ３１等を９０度回転させる必要がある。この９０度の回転移動は、実施の形態では不要な動作である。しかも、９０度の回転移動を伴う場合、アーム等の動きが大きくなり、位置合わせに必要な時間が実施の形態に比して長くなる。また、温度センサ５０とワークＷとの距離も遠くなり易く、測定されるパス間温度の精度も実施の形態に比して低くなる。

【0072】

＜他の実施の形態＞
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の技術的範囲は上述の実施の形態に記載の範囲に限定されない。上述の実施の形態に、種々の変更又は改良を加えたものも、本発明の技術的範囲に含まれることは、特許請求の範囲の記載から明らかである。
例えば前述の実施の形態では、測定されたパス間温度が閾値を超えた場合、ワークＷのパス間温度が低下するのを待つ等の処理の後に次のパスを再開しているが、溶接自体を停止してもよいし、音やランプ等を通じてアラームを出力してもよい。

【0073】

また、前述の実施の形態では、溶接トーチ３１の中心軸Ｌ１と温度センサ５０の測定軸Ｌ２とがなす角（図４参照）が事前に定まっている場合を想定したが、なす角を調整可能にしてもよい。この場合、角度を調整する機構を使用する。物理的に角度を調整する機構には、例えば温度センサ５０の受光部の角度を調整する棒、温度センサ５０の本体の角度を可変する台座その他の部材がある。また、光学的に角度を調整する機構には、温度センサ５０の受光部が受光の光路上に配置するレンズ等がある。角度を調整する機構は、初期位置をセッティングする場合や使用中のずれを調整したい場合に使用される。

【0074】

また、前述の実施の形態では、温度センサ５０を、トーチ支持部３２の側から溶接トーチ３１の先端方向に向かって観察する場合にトーチ支持部３２の右側の側面に取り付けているが、左側の側面に取り付けてもよい。また、温度センサ５０の取り付け位置は、図４に示す関係を満たすならば、トーチ支持部３２の正面側や下面側でも構わない。ただし、溶接時の溶接トーチ３１の動きやワークＷとの干渉がないことが条件である。
また、前述の実施の形態の場合、温度センサ５０の測定軸Ｌ２は、図３に示すように、溶接トーチ３１の中心軸Ｌ１と平行であったが、厳密な意味での平行でなくても構わない。ただし、平行に取り付けられる方が、温度センサ５０の測定軸Ｌ２がワークＷの表面と交差する点の計算が容易になる。

【0075】

また、前述の実施の形態の場合には、図７に示す動作プログラムの作成を溶接動作が開始される前に実行しているが、パス間温度の測定の度に実行してもよい。
また、前述の実施の形態の場合には、溶接ロボット１０として鉄骨の溶接に使用される鉄骨溶接ロボットを想定しているが、パス間温度の測定が求められる用途であれば、鉄骨溶接ロボットに限らない。
また、前述の実施の形態では、溶接ロボット１０が多関節ロボットの例を説明したが、単関節型のロボットでも構わない。

【符号の説明】

【0076】

１…溶接システム、１０…溶接ロボット、３０…ツール部、３１…溶接トーチ、３２…トーチ支持部、４０…温度測定装置、４０Ａ…台座、４０Ｂ…カバー、５０…温度センサ、８０…制御装置、８１…測定位置算出部、８２…動作プログラム作成部、８３…閾値設定部、８４…閾値判定部、８５…タイマー設定部、８６…測定タイミング判定部、８７…予測判定部、Ｌ１…中心軸、Ｌ２…測定軸

【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】