(57)【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を有する溶接装置において、
溶接トーチと、
溶接作業時に、溶接トーチの先端部に嵌挿され、溶接線に対して溶接を実行するため、溶接の初層目が施される溶接開始位置Ｐｗに対して溶接を実施する位置に溶接トーチにより移動制御され、溶接トーチの先端部に着脱可能なノズルと、
溶接補助作業時に、ノズルに換えて溶接トーチの先端部に嵌挿され、溶接開始位置Ｐｗに対して溶接を実施する位置にある溶接トーチの先端部に嵌挿されたとき、溶接トーチに対する溶接開始位置ＰｗからＸＹＺ軸方向にオフセットされた位置に、溶接補助作業を実行する溶接補助作業位置を有する、溶接トーチにより移動制御され、溶接トーチの先端部に着脱可能な溶接補助作業具と、
溶接開始位置Ｐｗの位置情報を含み、予め入力された溶接ワークデータと、
溶接開始位置Ｐｗに対する溶接補助作業位置のＸＹＺ軸方向のオフセット量を含み、予め入力された溶接補助作業ワークデータと、
溶接を実行するときは、溶接ワークデータの溶接開始位置Ｐｗを利用して、溶接トーチを移動制御することによって溶接開始位置Ｐｗに溶接を実行し、溶接補助作業を実行するときは、溶接補助作業ワークデータのオフセット量に従い、溶接ワークデータの溶接開始位置Ｐｗの位置情報をオフセットさせて移動制御することによって溶接箇所に対して溶接補助作業を実行する溶接プログラムと
を具備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、
溶接補助作業具の着脱手段が、溶接トーチの先端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、
溶接補助作業具の着脱手段が、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。
【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、溶接トーチと、溶接トーチの先端部に嵌挿され、着脱可能なノズルと、溶接トーチの先端部に嵌挿され、着脱可能な溶接時の補助作業を行う溶接補助作業具とを具備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、溶接補助作業具の着脱手段が、溶接トーチのノズルを取り外した先端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、溶接補助作業具の着脱手段が、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２３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４４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３１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３０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Ｌｂ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Ｐｔ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Ｐｂ、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Ｓ４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、Ｓ１４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Ｇ１、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２５ａ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Ｂｂ２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Ｅｂ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２８、予熱作業具２５ａ、測温作業具２６、後熱作業具２５ｂ、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Ｐｔ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Ｂｂ１・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２５ｂ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Ｃｂ＝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２４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３０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３４ａ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、Ｐｂ…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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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