JP2001300770A

JP2001300770A - 溶接装置

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Publication number: JP2001300770A
Application number: JP2000115022A
Authority: JP
Inventors: Nagatada Yamamoto; 長忠山本; Takeichiro Mukaide; 武一郎向出
Original assignee: Komatsu Engineering Corp
Current assignee: Komatsu Engineering Corp
Priority date: 2000-04-17
Filing date: 2000-04-17
Publication date: 2001-10-30
Anticipated expiration: 2020-04-17
Also published as: JP4578614B2

Abstract

(57)【要約】【課題】安価に、設置スペースが小さく、溶接線間の
移動が容易にできる溶接補助装置を有する溶接装置を提
供する。【解決手段】溶接ロボット、ポジショナ及び走行装置
等を有する溶接装置において、溶接時の補助作業を行う
溶接補助作業具を溶接トーチ又は溶接トーチ運動機構部
に着脱可能とする取付手段を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶接ロボットを有
する溶接装置及びその溶接補助作業方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄骨構築物の骨組みとなる柱の構造のひ
とつとして、コラムと仕口ブロックとを交互に繋いだ構
造のものがある。ここで仕口ブロックとは柱と各階の梁
とを連結する部分に用いられる部材であり、コラムは上
下の仕口ブロックを繋ぐ各階の柱となる部分である。図
１４はこのような柱構造体の例を示したもので、仕口ブ
ロック１及びコラム２が交互に繋がれている。予めユニ
ットとして製作された仕口ブロック１は、コラム２と共
にポジショナにより回転自在に保持され、溶接ロボット
により溶接されるのが普通である。

【０００３】また、溶接ロボットに付随している補助装
置として、予熱装置、温度測定装置、後熱装置、探傷装
置、スラグ除去装置等がある。予熱装置は、溶接割れを
防止するために溶接前に溶接部を予め加熱する装置であ
る。温度測定装置は、上昇しすぎた温度溶接部の温度が
基準温度に下がるまで監視する装置である。後熱装置
は、溶接部の靭性を改善するため溶接完了後の溶接部を
加熱する装置である。探傷装置は、溶接後の溶接内部の
欠陥の有無を検査する装置である。スラグ除去装置は、
スラグ層を除去する装置である。これらの補助装置は、
溶接するロボットと共にポジショナの周辺に配置されて
いて、使用時に溶接部の近傍に位置決めされる。

【０００４】補助装置の一例として、スラグ除去装置を
説明する。図１５は、仕口ブロック１とコラム２との溶
接部の開先部分を示す詳細図である。コラム２には開先
が設けてあり、開先の下に裏当て金５が当てられ、仕口
ブロック１のダイアフラム４とコラム２とが溶接されて
いる。板厚の厚い溶接においては、図１５に示すように
多層盛溶接によりビードを盛る。図１５の○内の数字は
溶接のパスの順序を示す。溶接により、ビード表面には
スラグが形成される。スラグ層は不導体であるので、次
パスの溶接を開始しようとしたときにアークがスタート
しない場合がある。このような問題を解消するために、
溶接前に確実にスラグを除去しておく図１６に示すよう
なスラグ除去装置の一例が、特開平６−２８５６４６号
公報に開示されている。

【０００５】図１６において、仕口ブロック１及びコラ
ム２が図示しないポジショナに回転自在に支持されてい
る。ロボット６は、ある溶接線の溶接が完了すると、次
の溶接線の位置にロボットレール７の上を移動する。ス
ラグ取り装置８は、仕口ブロック１及びコラム２を挟ん
でロボット６と対向する位置にスラグ取り装置レール９
の上を移動自在に配設されていて、連動用アーム１０に
よりロボット６の本体に連結され、ロボット６の移動と
同期してスラグ取り装置レール９上を移動する。また、
スラグ取り装置８は、駆動部１２により駆動される多針
タガネ１３を先端に有していて、多針タガネ１３は、所
定の一定力により押圧する図示しない押圧用シリンダに
より、常に溶接部に押圧されて振動する。これにより、
ポジショナの一側でロボット６により溶接しながら、他
側でスラグ取り装置８によりスラグを除去するので、次
パスの溶接開始時にアークを容易にスタートできる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、仕口ブ
ロック１及びコラム２を挟んでロボット６と対向する位
置に配設されたスラグ取り装置８によりスラグを除去す
る上記従来技術においては、以下のような問題がある。
ロボット６の他に、スラグ取り装置８、及びスラグ取り
装置８を溶接線部に移動させるスラグ取り装置レール９
のような移動設備を必要とするため高価な装置となり、
かつ装置が大型になるため大きな設置スペースを必要と
するという問題がある。さらに、仕口ブロック１が大き
いときには、スラグ取り装置レール９上のスラグ取り装
置８は、仕口ブロック１を跨ぐことができないので、次
の溶接線の位置に移動できないから、スラグ取り装置８
を複数台設けるか、クレーン等で持ち上げて移動させる
かする必要がある。以上、スラグ除去装置を例にして従
来技術及びその問題点を説明したが、予熱装置、温度測
定装置、後熱装置及び探傷装置についても、スラグ除去
装置と同様に、装置が高価、設置スペースが大きい、溶
接線間の移動が困難という問題がある。

【０００７】本発明は、上記の問題点に着目してなされ
たものであり、安価に、設置スペースが小さく、溶接線
間の移動が容易にできる溶接補助装置を有する溶接装置
を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段、作用及び効果】上記の目
的を達成するために、第１発明は、溶接ロボット、ポジ
ショナ及び走行装置等を有する溶接装置において、溶接
時の補助作業を行う溶接補助作業具を溶接トーチ又は溶
接トーチ運動機構部に着脱可能とする取付手段を有する
構成としている。

【０００９】第１発明によれば、複数の補助作業具を備
え、補助作業が必要な時には、溶接ロボットは、対応す
る補助作業具を溶接トーチ又は溶接トーチ運動機構部に
装着する。なお、運動機構部としては、溶接ロボットの
位置データがそのまま使用できる運動駆動部の先端部が
望ましい。そして、装着した補助作業具により補助作業
を行う。これにより、各補助作業個別の大型の装置を必
要としないので、安価で設置スペースが小さく溶接線間
の移動が容易な溶接用の補助作業具が得られる。

【００１０】第２発明は、第１発明に基づいて、取付手
段は、溶接トーチ又は溶接トーチ運動機構部をクランプ
するクランプ部と、補助作業具を取り付ける補助作業具
取付ホルダとに分割可能とした構成としている。

【００１１】第２発明によれば、溶接トーチ又は溶接ト
ーチ運動機構部をクランプするクランプ部と補助作業具
を取り付ける補助作業具取付ホルダとは分割可能となっ
ている。補助作業具取付ホルダには、種々の補助作業具
を取着できるので、安価な溶接用の補助作業装置が得ら
れる。また、クランプ部は、例えばエア式グリッパ又は
電磁石式クランパ等でよく、容易に短時間で着脱できる
ので、着脱作業性を向上できる。

【００１２】第３発明は、第２発明に基づいて、取付手
段は、補助作業具取付ホルダに設けたクランプ部側結合
部と、補助作業具側に設けてあり該クランプ側結合部に
着脱可能に取付できる作業具側結合部とを有する構成と
している。

【００１３】第３発明によれば、補助作業具取付ホルダ
を溶接トーチ又は溶接トーチ運動機構部に装着した状態
にしておいて、クランプ部側結合部及び作業具側結合部
の結合・分離をして種々の溶接補助作業具を短時間に簡
便に交換できる。これにより、溶接補助作業時の作業能
率を向上できる。

【００１４】第４発明は、第１，２又は３発明に基づい
て、溶接補助作業具は、スラグ除去作業具、予熱・後熱
作業具、測温作業具及び探傷作業具の少なくともいずれ
かである構成としている。

【００１５】第４発明によれば、スラグ除去作業具、予
熱・後熱作業具、測温作業具及び探傷作業具の少なくと
もいずれかの補助作業具を備える。これにより、主な溶
接補助作業を溶接ロボットが行うことができ、各補助作
業個別の大型の装置を必要としないので安価で設置スペ
ースの小さく溶接線間の移動が容易な溶接用の補助装置
が得られる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に本発明に係る実施形態を図
面を参照して説明する。図１に、本発明に係る第１実施
形態の全体構成図を示す。パソコン２０から入力された
溶接条件及び溶接プログラムはコントローラ２１に送ら
れ、その溶接条件及び溶接プログラムに基づいて溶接ロ
ボット２２は溶接する。溶接ロボット２２の作動範囲内
には、予熱・後熱作業具２５、測温作業具２６、探傷作
業具２７及びスラグ除去作業具２８を備えたマガジン２
３が配置されている。また、溶接トーチ３０の先端に嵌
挿されているノズル３１を着脱するノズル着脱装置２４
が溶接ロボット２２の作動範囲内に配置されている。な
お、溶接ロボット２２、マガジン２３及びノズル着脱装
置２４は、連結具５５により連結され、移動用レール４
４の上に移動自在に配設されている。

【００１７】予熱・後熱作業具２５は、図２に例として
示すようなガストーチ４１であり、エア式グリッパ３６
の側部に取着されている。円筒状のエア式グリッパ３６
にエアを供給する前に、溶接ロボット２２は、ノズル３
１を取り外した溶接トーチ３０の先端部をエア式グリッ
パ３６の把持部に挿入する。挿入後、エアを供給するこ
とによりエア式グリッパ３６を膨張させて溶接トーチ３
０を把持し、ガストーチ４１を溶接トーチ３０に装着す
る。なお、ガストーチ４１の先端から所定の火炎距離Ｌ
ｂの位置を火炎の基準位置の火炎位置Ｐｂとする。な
お、予熱・後熱作業具２５を予熱用として使用するとき
には予熱作業具２５ａ、後熱用として使用するときには
後熱作業具２５ｂとそれぞれ呼ぶものとする。

【００１８】測温作業具２６は、図３に例として示すよ
うな非接触温度計４０であり、予熱・後熱作業具２５と
同様にエア式グリッパ３６の側方に非接触温度計４０が
取着されている。なお、非接触温度計４０の先端から所
定の測温距離Ｌｔの位置を測温の基準位置の測温位置Ｐ
ｔとする。

【００１９】探傷作業具２７は、図４に例として示すよ
うな超音波探傷プローブ４２であり、予熱・後熱作業具
２５と同様にエア式グリッパ３６の側方に取着されてい
る。超音波探傷プローブ４２は溶接面に当接して検査す
るので、エア式グリッパ３６の本体ケースに設けたポー
ル５６に沿って上下移動自在に取着され、かつ上下方向
からばね４３，４３を介して支持されている。なお、超
音波探傷プローブ４２の先端位置を探傷位置Ｐｓとす
る。

【００２０】スラグ除去作業具２８は、スラグを除去す
る作業具で、図５に示すように、タガネ３４、ばね３５
及びケース３４ａを備えていて、タガネ３４は、ケース
３４ａ内に上下移動自在にばね３５を介して支持されて
いる。スラグ除去作業具２８を溶接トーチ３０に取り付
ける取付手段３７は、補助作業取付ホルダ３６ａ及びク
ランプ部としてのエア式グリッパ３６を備えていて、エ
ア式グリッパ３６は補助作業取付ホルダ３６ａの中に取
着されている。そして、ケース３４ａは、補助作業取付
ホルダ３６ａに固着されている。スラグ除去作業具２８
は、エア式グリッパ３６にエアを供給して膨張させ、溶
接トーチ３０を把持させて溶接トーチ３０に装着され
る。作業時には、エアを供給してタガネ先端部３８を振
動させ、振動するタガネ先端部３８を溶接ビード表面に
押圧してスラグを除去する。なお、タガネ先端部３８の
先端を除去位置Ｐｅとする。

【００２１】次に本実施形態のコントローラ２１の処理
動作を図６のフローチャートにより説明する。図６にお
ける処理フローにおいては、各処理ステップをＳを付し
た番号で示す。図６の前提条件に示すように、予めパソ
コン２０から各作業具の作動先端位置である火炎位置Ｐ
ｂ、測温位置Ｐｔ、探傷位置Ｐｓ及び除去位置Ｐｅをそ
れぞれ対応するツール座標系のいずれか、例えば火炎位
置Ｐｂはツール２に、測温位置Ｐｔはツール３に、探傷
位置Ｐｓはツール４に、除去位置Ｐｅはツール５にそれ
ぞれ登録する。各作業具を使用するときにプログラムに
よりツール番号を指定すると、コントローラ２１は、溶
接トーチ３０の座標位置に対する指定したツール番号に
応じた各作業具の作動先端位置を定義することができ
る。次にパソコン２０から各作業具の作動開始条件及び
作動条件等を指示するワークデータを入力する。ワーク
データは、各作業具の作動を指示する開始フラグ、予熱
・後熱の目標温度等を有している。また、溶接層数Ｎ及
びフラグ除去タイミングｎをそれぞれ１に設定する。

【００２２】Ｓ１にて、予熱開始フラグＡｂがオン
「１」か否かを判断する。オン「１」のときには予熱有
りと判断し、Ｓ２にて予熱作業具２５ａを作動させて終
了後Ｓ３に移り、オフ「０」のときには予熱無しと判断
しＳ４の処理に移る。Ｓ３にて、測温作業具２６を作動
させて予熱部の温度を計測し、計測した温度が予熱温度
Ｂｂ２を満足したか否かを判断し、満足したときにはＳ
４にて溶接層数Ｎが１、即ち初層の溶接を行いＳ５の処
理に移る。満足しないときには、Ｓ２の処理を繰り返
す。Ｓ５にて、溶接層数Ｎがスラグ除去タイミングｎと
除去開始層数Ｃｂとを掛けて算出した値に等しいか否か
を判断する。等しいときにはラグ除去開始条件を満足し
たと判断し、Ｓ６にてスラグ除去作業具２８を作動させ
て終了後Ｓ７の処理に移り、満足しないときにはＳ８の
処理に移る。Ｓ７にて、スラグ除去タイミングｎを１増
加させてその後Ｓ８の処理に移る。Ｓ８にて、溶接層数
Ｎが溶接最終層数Ｎｗと同じか否かを判断し、同じであ
ればＳ１０の処理に移る。同じでなければＳ９にて、溶
接層数Ｎを１増加させてＳ４の処理に戻る。Ｓ１０に
て、後熱開始フラグＤｂがオン「１」か否かを判断す
る。オン「１」のときには後熱有りと判断し、Ｓ１１に
て後熱作業具２５ｂを作動させて終了後Ｓ１２に移り、
オフ「０」のときには後熱無しと判断しＳ１３の処理に
移る。Ｓ１２にて、測温作業具２６を作動させて、後熱
部の温度を計測し、計測した温度が後熱温度Ｂｂ２を満
足したか否かを判断し、満足したときにはＳ１３の処理
に移る。満足しないときにはＳ１１の処理を繰り返す。
Ｓ１３にて、探傷開始フラグＥｂがオン「１」か否かを
判断する。オン「１」のときには探傷有りと判断し、Ｓ
１４にて探傷作業具２７を作動させて探傷終了後本フロ
ーを終わる。また、探傷無しのときにはすぐに本フロー
を終わる。なお、測温作業具２６により、パス間温度を
測定させることも可能である。

【００２３】ここで図７により、ワークデータを説明す
る。ワークデータは、予熱ワークデータＡ、測温ワーク
データＢ、除去ワークデータＣ、後熱ワークデータＤ、
探傷ワークデータＥ及び溶接ワークデータＦ等を有して
いる。各ワークデータは、作動開始条件データ及び作動
条件データからそれぞれ構成されている。

【００２４】予熱ワークデータＡは、予熱作業具２５ａ
の作動に関するデータであり、作動開始条件データとし
て、オン「１」又はオフ「０」の予熱開始フラグＡｂが
入力されている。予熱作業具２５ａは、予熱開始フラグ
Ａｂがオン「１」のとき作動しオフ「０」のときには、
作動しないものとする。また、作動条件データとして、
予熱を開始する予熱開始位置を示す第１オフセット量Ｇ
１、連続で予熱する周回数又は往復移動するときの片道
移動回数Ｍ及び予熱の目標温度を入力する。なお、第１
オフセット量Ｇ１は、本実施形態では、予熱作業具２５
ａの火炎位置Ｐｂが初層目の溶接開始位置Ｐｗからオフ
セットしている量を示し、図８に示すようにロボット座
標におけるＸＹＺ方向の３個の値Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃを有
する。

【００２５】測温ワークデータＢは、測温作業具２６の
作動に関するデータであり、作動条件データとして、第
２オフセット量Ｇ２、予熱温度Ｂｂ１及び後熱温度Ｂｂ
２が入力されている。なお、第２オフセット量Ｇ２は、
測温作業具２６の測温位置Ｐｔが初層目の溶接開始位置
Ｐｗからオフセットしている量を示す。また、予熱温度
Ｂｂ１及び後熱温度Ｂｂ２は、予熱・後熱作業具２５に
より予熱及び後熱するときに目標とする温度である。

【００２６】除去ワークデータＣは、スラグ除去作業具
２８の作動に関するデータであり、作動開始条件データ
として、スラグ除去開始層数Ｃｂが入力されている。な
お、スラグ除去作業具２８を作動させるときには、スラ
グ除去開始層数Ｃｂとして１以上の整数を入力するもの
とし、０と入力したときには、作動しないものとする。
作動条件データとして、連続で除去する周回数又は往復
移動時の片道移動回数Ｒが入力されている。

【００２７】後熱ワークデータＤは、後熱作業具２５ｂ
の作動に関するデータであり、作動開始条件データとし
て、後熱開始フラグＤｂがオン「１」又はオフ「０」で
入力されている。後熱作業具２５ｂは、後熱開始フラグ
Ｄｂが後熱有りを指示するオン「１」のときに作動し、
オフ「０」のときには、作動しないものとする。作動条
件データとして、第３オフセット量Ｇ３、連続で後熱す
る周回数又は往復移動時の片道移動回数Ｐが入力されて
いる。なお、第３オフセット量Ｇ３は、図８にて示した
予熱の場合と同様に後熱作業具２５ｂの火炎位置Ｐｂが
初層目の溶接開始位置Ｐｗからオフセットしている量を
示す。

【００２８】探傷ワークデータＥは、探傷作業具２７の
作動に関するデータであり、作動開始条件データとし
て、オン「１」又はオフ「０」の探傷開始フラグＥｂが
入力されている。探傷作業具２７は、探傷開始フラグＥ
ｂが探傷有りを指示するオン「１」のときに作動し、オ
フ「０」のときには、作動しないものとする。作動条件
データとして、第４オフセット量Ｇ４及び連続で探傷す
る周回数又は往復移動時の片道移動回数Ｑが入力されて
いる。第４オフセット量Ｇ４は、図８にて示した予熱の
場合と同様に探傷作業具２７の探傷位置Ｐｓが初層目の
溶接開始位置Ｐｗからオフセットしている量を示す。

【００２９】溶接ワークデータＦは、溶接トーチ３０の
作動に関するデータであり、作動条件データとして、初
層目の溶接開始位置、板厚及び溶接最終層数Ｎｗ等が入
力されている。

【００３０】ここで、スラグ除去を開始する時期の設定
方法を説明する。前提条件として、図９に示す板厚Ｔ及
び開先形状（開先角度θ、ルート高さＲｈ）は既知とす
る。溶接ロボット２２は、板厚Ｔ、開先形状を入力する
と、自動的にルートギャップＲｇを計測する機能を有し
ているため、ｍ層まで溶接され盛り高さｔになったとき
の溶着断面積Ａｗは、式（１）により算出できる。Ａｗ＝（（ｔ−Ｒｈ）×（ｔ−Ｒｈ）×ｔａｎθ）／２＋Ｒｇ×ｔ…式（１）演算した溶着断面積Ａｗに溶接長さを掛けてｍ層まで溶
接したときの溶着量Ｖｍを求め、溶着量Ｖｍと次層の溶
着量の和が所定の溶着量値よりも大きくなったときにｍ
層溶接後にスラグ除去する。二つ目のスラグ除去を開始
する時期の設定方法は、溶接後にスラグ除去する除去層
数を予め設定しておき、設定層数の終了後スラグ除去を
行う方法である。図７の除去ワークデータＣの作業開始
条件データでは、この二つ目の設定方法をとっている。

【００３１】次に、図６におけるＳ６，Ｓ２，Ｓ３（又
はＳ１２），Ｓ１１，Ｓ１４の、スラグ除去作業具２
８、予熱作業具２５ａ、測温作業具２６、後熱作業具２
５ｂ、探傷作業具２７のそれぞれの作業内容を説明す
る。

【００３２】まず、スラグ除去作業具２８の作動手順を
図１，５，８を参照しながら説明する。（１）溶接ロボット２２は、ノズル着脱装置２４に溶接
トーチ３０を挿入して、溶接トーチ３０及び溶接トーチ
３０先端に嵌挿してあるノズル３１をクランプし、ノズ
ル３１を外す。なお、取付手段３７がノズル３１の突出
部と干渉しないように構成できれば、この工程及びノズ
ル着脱装置２４は不要となる。（２）溶接トーチ３０をマガジン２３の取付手段３７の
補助作業具取付ホルダ３６ａに挿入し、エア式グリッパ
３６にエアを供給してスラグ除去作業具２８を溶接トー
チ３０に装着する。（３）図９に示すようにｍ層溶接したときの盛り高さｔ
とすると、コントローラ２１は、式（２）により開先幅
ｗを演算する。ｗ＝（ｔ−Ｒｈ）×ｔａｎθ＋Ｒｇ…………式（２）演算された開先幅ｗに基づいて数式「ｗ±α（αは所定
の最適値）」によりウイービング幅が設定される。（４）スラグ除去時の除去位置Ｐｅの高さ位置、即ちＺ
方向のスラグ除去高さは、前記盛り高さｔの位置にな
り、スラグ開始位置は溶接開始位置と同じ位置となる。
必要に応じてどちらの位置にもオフセットをかけること
は可能である。

【００３３】（５）スラグ除去時の除去位置Ｐｅは、溶
接ロボット２２の初層〜ｍ層のいずれかの軌跡をたどっ
て移動する。必要に応じてオフセットした位置を移動す
ることも可能である。（６）溶接ロボット２２は、タガネ先端部３８を前記設
定したスラグ除去開始位置及び高さに移動させ、算出さ
れるウイービング幅でウイービングさせながら連続でＲ
周スラグ除去を行う。（７）溶接ロボット２２は、マガジン２３にスラグ除去
作業具２８を載置し、エア式グリッパ３６のエアを抜い
て溶接トーチ３０を補助作業具取付ホルダ３６ａから離
脱させる。（８）溶接ロボット２２は、ノズル着脱装置２４の位置
に移動して溶接トーチ３０を挿入し、ノズル３１を溶接
トーチ３０の先端に装着する。前記（１）と同様に、取
付手段３７がノズル３１の突出部と干渉しないように構
成できれば、この工程及びノズル着脱装置２４は不要と
なる。

【００３４】次に、予熱作業具２５ａの作動手順を図
１，２を参照しながら説明する。前記（１）と同様の手
順で、予熱作業具２５ａを溶接トーチ３０に装着する。
次に、溶接ロボット２２は、予熱作業具２５ａの火炎位
置Ｐｂを溶接開始位置Ｐｗから第１オフセット量Ｇ１の
位置に移動させ、ガストーチ４１にガスを流し自動着火
し、連続Ｍ周予熱する。次に、溶接ロボット２２は、前
記（８）と同様の手順で、予熱作業具２５ａを外してノ
ズル３１を溶接トーチ３０先端に装着する。

【００３５】次に、測温作業具２６の作動手順を図１，
３を参照しながら説明する。前記（１）と同様の手順
で、測温作業具２６を溶接トーチ３０に装着する。次
に、溶接ロボット２２は、測温作業具２６の測温位置Ｐ
ｔを溶接開始位置Ｐｗから第２オフセット量Ｇ２の位置
に移動させ、予熱部・後熱部の温度が所定の予熱温度Ｂ
ｂ１・後熱温度Ｂｂ２に達したら測温を終了する。次
に、前記（８）と同様の手順で、測温作業具２６を外し
てノズル３１を溶接トーチ３０に装着する。

【００３６】次に、後熱作業具２５ｂの作動手順を図
１，２を参照しながら説明する。前記（１）と同様の手
順で後熱作業具２５ｂを溶接トーチ３０に装着する。次
に、溶接ロボット２２は、後熱作業具２５ｂの火炎位置
Ｐｂを溶接開始位置Ｐｗから第３オフセット量Ｇ３の位
置に移動させ、ガストーチ４１にガスを流し自動着火
し、連続Ｐ周予熱し、目標温度に達したら後熱を終了す
る。次に、前記（８）と同様の手順で、後熱作業具２５
ｂを外してノズル３１を溶接トーチ３０に装着する。

【００３７】次に、探傷作業具２７の作動手順を図１，
４を参照しながら説明する。前記（１）と同様の手順で
探傷作業具２７を溶接トーチ３０に装着する。次に、溶
接ロボット２２は、超音波探傷プローブ４２の探傷位置
Ｐｓを溶接開始位置Ｐｗから第４オフセット量Ｇ４の位
置に移動させ、例えば溶接ロボット２２に装着した図示
しない塗布装置によりグリセリンを探傷位置に塗布し、
超音波探傷プローブ４２の探傷位置Ｐｓを押し当てて、
ウイービングしながらデータを収集する。そして、連続
で測定位置（ウイービング位相）をずらしながらＭ周デ
ータ収集を行う。次に、前記（８）と同様の手順で探傷
作業具２７を外してノズル３１を溶接トーチ３０に装着
する。通常、探傷作業はワークが十分冷えた状態で行
い、またスパッタ等の除去終了後に行う。

【００３８】以上のような構成による本実施形態の作用
及び効果を次に説明する。図７の作動開始条件データと
して予熱開始層数Ａｂ＝「０」、スラグ除去開始層数Ｃ
ｂ＝３、後熱開始フラグＤｂ＝「０」及び探傷開始フラ
グＥｂ＝「１」が入力され、かつ作動条件として溶接最
終層数Ｎｗ＝４が入力されている場合を例にして本実施
形態の作用及び効果を説明する。予熱開始フラグＡｂが
オフ「０」であるので、予熱は行われずＳ４の処理に移
り初層を溶接する。次に、Ｓ５の判断により、１の値を
とっている溶接層数Ｎは１のスラグ除去タイミングｎと
３のスラグ除去開始層数Ｃｂとを掛けて算出した３と等
しくないので、スラグ除去作業具２８を作動させないで
Ｓ８の処理に移る。Ｓ８では、溶接層数Ｎが溶接最終層
数Ｎｗと等しくないのでＳ９にて溶接ロボット２２は、
溶接層数Ｎを１増加させ溶接層数Ｎを２にしてＳ４の処
理に戻る。

【００３９】溶接層数Ｎが２になっても、上記１層目と
同様な処理を行う。

【００４０】溶接層数Ｎが３になったら、Ｓ５にて、溶
接層数Ｎは、スラグ除去タイミングｎとスラグ除去開始
層数Ｃｂとを掛けた値と等しくなってスラグ除去開始条
件を満足したと判断し、Ｓ６にてスラグ除去作業具２８
の作動が開始される。スラグ除去は、層数が増えてもス
ラグ除去タイミングｎとスラグ除去開始層数Ｃｂとを掛
けた値毎に行う。

【００４１】スラグ除去作業具２８によるスラグ除去作
業が完了すると、Ｓ７にてスラグ除去タイミングｎを１
増加させて２にしてＳ８の処理に移る。Ｓ８では、３に
なっている溶接層数Ｎがまだ溶接最終層数Ｎｗの入力値
に等しくないので、Ｓ９にて溶接ロボット２２は、溶接
層数Ｎを１増加させて溶接層数Ｎを４にしてＳ５の処理
に戻る。溶接層数Ｎが４になると、Ｓ５において、溶接
層数Ｎが２のスラグ除去タイミングｎと３の除去開始層
数Ｃｂと掛けて算出した６と等しくないと判断しＳ８の
処理に移る。Ｓ８では、溶接層数Ｎが溶接最終層数Ｎｗ
と等しいので、溶接最終層数Ｎｗが完了したと判断し、
Ｓ１０以降の処理ステップで、溶接完了後の後作業であ
る後熱作業又は探傷作業を行うか否かを判断する。

【００４２】作動開始条件データの例として、オフ
「０」の後熱開始フラグＤｂ及びオン「１」の探傷開始
フラグＥｂを入力しているので、Ｓ１３にて、探傷開始
条件が満足されたと判断する。そして、Ｓ１４にて探傷
作業具２７が作動し、探傷後全ての作業を完了する。

【００４３】以上説明したように、溶接作業の補助装置
としての予熱作業具２５ａ、後熱作業具２５ｂ、測温作
業具２６、スラグ除去作業具２８及び探傷作業具２７が
マガジン２３に収納されていて、パソコン２０から作業
員が入力する作動開始条件及び作動条件を有するワーク
データに基づいて、溶接ロボット２２は前記各作業具を
作動させる。各作業具は、エア式グリッパ３６にエアを
供給することにより溶接ロボット２２の溶接トーチ３０
に装着される。溶接ロボット２２は、ノズル着脱装置２
４にてノズル３１を溶接トーチ３０から外した後に補助
作業内容に応じた作業具を装着し、該作業具による補助
作業の完了後該作業具を外して再び溶接トーチ３０にノ
ズル３１を装着する。また、溶接ロボット２２は、溶接
線間をマガジン２３及びノズル着脱装置２４と共に移動
用レール４４上を移動しながら補助作業を行う。これら
により、補助作業具を溶接ロボット２２の溶接トーチ３
０に装着して、溶接ロボット２２を作動させることによ
り各補助作業ができ、個別の大型の補助装置及び特別な
補助装置用レールを必要としないので、安価で、設置ス
ペースが小さくて済み、溶接線間の移動が容易確実にで
きる溶接用の補助装置が各種得られる。なお、取付手段
３７が、ノズル３１の突出部と干渉しないように構成す
ればノズル３１の着脱工程及びノズル脱着装置２４が不
要となる。

【００４４】また、エア式グリッパ３６を介して補助作
業具を装着しているので、補助作業具に生じる振動や衝
撃をエア式グリッパ３６により緩衝し、溶接トーチ３０
へ無理な力がかからない。従って溶接トーチ３０の取付
ガタやゆるみを招くことなく、また損傷を招くことがな
いので、耐久性を向上できる。さらに、特にスラグ除去
作業具２８や、探傷作業具２７等のように作業対象部に
当接させて作業するものは大きな外力を受け易いので、
ばね３５やばね４３を介して支持取着している。これに
より溶接トーチ３０への外力を軽減できる。

【００４５】なお、第１実施形態においては、作業具と
して、予熱作業具２５ａ、後熱作業具２５ｂ、測温作業
具２６、探傷作業具２７及びスラグ除去作業具２８が、
マガジン２３に準備されているとしたが、これらの作業
具の少なくともいずれか１個の作業具がマガジン２３に
準備されているとしてもよい。

【００４６】次に図１０により、第２実施形態を説明す
る。第１実施形態では、スラグ除去作業具２８は、取付
手段としてのエア式グリッパ３６を有していて、このエ
ア式グリッパ３６により溶接ロボット２２の溶接トーチ
３０を把持している。本実施形態では、溶接トーチ３０
を取着して駆動している運動機構部５２に直接このエア
式グリッパ３６を把持させて、溶接ロボット２２にスラ
グ除去作業具２８を装着する。これにより、スラグ除去
時の振動、衝撃等の無理な力が溶接トーチ３０に直接か
からないので溶接トーチ３０の取付ガタやゆるみを招く
ことがなく、また溶接トーチ３０の損傷を招くことがな
いので、耐久性を向上できる。また、剛性の高い部材を
介して溶接トーチ運動機構部５２に各作業具を装着でき
るので、溶接トーチ３０の剛性に頼ることなく作業具の
位置決め精度及び軌跡精度が向上し、優れた補助作業性
能が得られる。

【００４７】なお、第１，２実施形態において、スラグ
除去作業具２８を溶接ロボット２２に装着する取付手段
としてエア式グリッパ３６を使用しているが、無理な力
の緩衝が不要のときには、磁石式クランプ等を使用して
もよく、取付手段に拘束されるものではない。

【００４８】次に図１１及び図１２により、第３及び４
実施形態を説明する。第１，２実施形態では、スラグ除
去作業具２８と一体とした取付手段３７を有している
が、第３，４実施形態では、溶接ロボット２２側にも取
付手段３７を有している。図１１に示す第３実施形態で
は、溶接トーチ３０は取付手段３７としての例えば電磁
石式クランプ基台５０を有している。そして、スラグ除
去作業具２８に設けた磁性部５４を電磁石式クランプ基
台５０の位置決め部５１に押し当てて電磁力を効かせて
スラグ除去作業具２８を溶接トーチ３０に装着する。こ
れにより、取付手段３７は溶接ロボット２２側だけに準
備すればよく、スラグ除去作業具２８側に磁性部５４だ
けを設ければいいので、スラグ除去作業具２８が軽量、
小型化され、より安価なスラグ除去作業具２８が得られ
る。

【００４９】図１２に示す第４実施形態では、溶接ロボ
ット２２の溶接トーチ運動機構部５２に取付手段３７と
しての例えば電磁石式クランプ基台５０を有している。
そして、スラグ除去作業具２８に設けた磁性部５４を電
磁石式クランプ基台５０の位置決め部５１に押し当てて
電磁力を効かせてスラグ除去作業具２８を溶接ロボット
２２の溶接トーチ運動機構部５２に装着する。これによ
り、取付手段３７を溶接ロボット２２の溶接トーチ運動
機構部５２にだけ準備しておけばよく、スラグ除去作業
具２８側に磁性部５４だけを設ければいいので、スラグ
除去作業具２８が軽量、小型化され安価なスラグ除去作
業具２８が得られる。また、剛性の高い部材を介して溶
接トーチ運動機構部５２に各作業具を装着できるので、
溶接トーチ３０の剛性に頼ることなく作業具の位置決め
精度及び軌跡精度が向上し、優れた補助作業性能が得ら
れる。

【００５０】なお、第３，４施形態において、取付手段
として、電磁石式クランプ基台５０を使用したが、第
１，２実施形態で説明したエア式グリッパ３６を使用し
てもよく、取付手段に拘束されるものではない。

【００５１】次に図１３により、第５実施形態を説明す
る。本実施形態では、補助作業具取付ホルダ３６ａには
クランプ部側結合部としての電磁石式クランプ基台５０
が設けてある。また、スラグ除去作業具２８のケース３
４ａには作業具側結合部としての磁性部５４が設けられ
ている。作業時には、取付手段３７がすでに溶接トーチ
３０に装着されている状態で、磁性部５４を電磁石式ク
ランプ基台５０の位置決め部５１に押し当て、電磁力に
よりスラグ除去作業具２８と取付手段３７とを一体化す
る。これにより、クランプ部側結合部及び作業具側結合
部によりスラグ除去作業具２８の溶接トーチ３０への着
脱を容易にして着脱時間を短縮し、作業能率を向上でき
る。また、エア式グリッパ３６でスラグ除去作業具２８
からの無理な力を緩衝するので溶接トーチ３０へ無理な
力がかからない。従って溶接トーチ３０の取付ガタやゆ
るみを招くことなく、また損傷を招くことがないので、
耐久性を向上できる。

【００５２】なお、本実施形態において、作業具をスラ
グ除去作業具２８に代表させて説明したが、スラグ除去
作業具２８の代わりに、予熱作業具２５ａ、後熱作業具
２５ｂ、測温作業具２６及び探傷作業具２７のいずれか
を装着してもよい。

【００５３】以上、本発明によれば、溶接用の補助作業
具を備え、補助作業が必要な時には、溶接ロボットは、
対応する補助作業具を溶接トーチ又は溶接トーチの運動
機構部に装着する。そして、装着した補助作業具により
補助作業を行う。即ち、溶接ロボットは、溶接トーチで
溶接作業を行い、必要な場合は補助作業具で補助作業を
も行う。これにより、各補助作業個別の大型の補助装置
を必要としないので、安価に、装置設置スペースが小さ
く、溶接線間の移動が容易にできる溶接用の補助装置が
得られる。また、溶接ロボットにこの溶接補助装置を含
んだ安価で装置設置スペースが小さい溶接装置が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態の全体構成図である。

【図２】予熱・後熱作業具の構成図である。

【図３】測温作業具の構成図である。

【図４】探傷作業具の構成図である。

【図５】スラグ除去作業具の構成図である。

【図６】各作業具の作動を設定する制御フローチャート
である。

【図７】ワークデータの概要説明図である。

【図８】溶接部における座標系の説明図である。

【図９】スラグ除去作業の開始条件の説明図である。

【図１０】第２実施形態に係る補助作業具の装着方法の
説明図である。

【図１１】第３実施形態に係る補助作業具の装着方法の
説明図である。

【図１２】第４実施形態に係る補助作業具の装着方法の
説明図である。

【図１３】第５実施形態に係る補助作業具の装着方法の
説明図である。

【図１４】鉄骨構築物の柱構造体の説明図である。

【図１５】多層盛する溶接断面の説明図である。

【図１６】ロボットによる溶接及びスラグ取り装置によ
るスラグ除去作業の説明図である。

【符号の説明】

１…仕口ブロック、２…コラム、４…ダイアフラム、５
…裏当て金、６…ロボット、７…ロボットレール、８…
スラグ取り装置、９…スラグ取り装置レール、１０…連
動用アーム、１１…基台、１２…駆動部、１３…多針タ
ガネ、２０…パソコン、２１…コントローラ、２２…溶
接ロボット、２３…マガジン、２４…ノズル着脱装置、
２５ａ…予熱作業具、２５ｂ…後熱作業具、２６…測温
作業具、２７…探傷作業具、２８…スラグ除去作業具、
３０…溶接トーチ、３１…ノズル、３４…タガネ、３５
…ばね、３６…エア式グリッパ、３７…取付手段、３８
…タガネ先端部、４０…非接触温度計、４１…ガストー
チ、４２…超音波探傷プローブ、４３…ばね、４４…移
動用レール、５０磁石式クランプ基台、５０…位置決め
部、５２…溶接トーチ運動機構部、Ｎ…溶接層数、Ｎｗ
…溶接最終層数、Ａ…予熱ワークデータ、Ｂ…測温ワー
クデータ、Ｃ…除去ワークデータ、Ｄ…後熱ワークデー
タ、Ｅ…探傷ワークデータ、Ｆ…溶接ワークデータ、Ｐ
ｂ…火炎位置、Ｐｔ…測温位置、Ｐｓ…探傷位置、Ｐｅ
…除去位置、Ｐｗ…溶接開始位置。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶接ロボット、ポジショナ及び走行装置
等を有する溶接装置において、溶接時の補助作業を行う溶接補助作業具を溶接トーチ又
は溶接トーチ運動機構部に着脱可能とする取付手段を有
することを特徴とする溶接装置。
【請求項２】請求項１記載の溶接装置において、取付手段は、溶接トーチ又は溶接トーチ運動機構部をク
ランプするクランプ部と、補助作業具を取り付ける補助
作業具取付ホルダとに分割可能としたことを特徴とする
溶接装置。
【請求項３】請求項２記載の溶接装置において、取付手段は、補助作業具取付ホルダに設けたクランプ部
側結合部と、補助作業具側に設けてあり該クランプ部側
結合部に着脱可能に取付できる作業具側結合部とを有す
ることを特徴とする溶接装置。
【請求項４】請求項１，２又は３記載の溶接装置にお
いて、溶接補助作業具は、スラグ除去作業具、予熱・後熱作業
具、測温作業具及び探傷作業具の少なくともいずれかで
あることを特徴とする溶接装置。