(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持部に支持され、母材の被溶接線に沿って被溶接部の溶接を行う溶接トーチと、
前記溶接トーチを第１軸周りに回転させる第１回転駆動部と、
前記溶接トーチを、前記第１軸と直交する第２軸周りに回転させる第２回転駆動部と、
前記第１軸及び前記第２軸に直交する第３軸周りに、前記溶接トーチを回転させる第３回転駆動部と、
前記第１回転駆動部、前記第２回転駆動部及び前記第３回転駆動部を駆動させて前記溶接トーチの姿勢を変化させながら、前記溶接トーチに前記被溶接線に沿って溶接を行わせる制御部と、
を備え、
前記被溶接部は、所定の曲率を有する曲率部であり、
前記制御部は、前記曲率部の中心点を向くように前記溶接トーチの姿勢を変化させながら、前記溶接トーチに溶接を行わせ、
前記制御部は、前記曲率部を周方向に沿って複数の領域に分割し、各領域に対する前記溶接トーチの溶接条件を調整する、溶接装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記溶接トーチを前記被溶接線に沿って走行させる際に、前記第１回転駆動部及び前記第２回転駆動部を駆動させて前記溶接トーチの姿勢を変化させる、
請求項１に記載の溶接装置。
【請求項３】
前記被溶接部を溶接する際に前記溶接トーチを走行させる走行軌跡を記憶している記憶部を更に備え、
前記制御部は、前記記憶部に記憶された前記走行軌跡に沿って前記溶接トーチを走行させる際に、前記第１回転駆動部及び前記第２回転駆動部を駆動させて前記溶接トーチの姿勢を変化させる、
請求項１又は２に記載の溶接装置。
【請求項４】
前記記憶部は、前記被溶接部の溶接前に前記溶接トーチが前記被溶接線に沿って走行したルートを、前記走行軌跡として記憶している、
請求項３に記載の溶接装置。
【請求項５】
前記支持部に支持されており、前記溶接トーチを把持する把持部をさらに備え、
前記第１回転駆動部及び前記第２回転駆動部は、前記把持部に設けられている、
請求項１から４のいずれか１項に記載の溶接装置。
【請求項６】
前記支持部は、支持する前記把持部を、互いに直交する複数方向に並進移動可能な並進駆動部を有し、
前記制御部は、前記並進駆動部により前記把持部を並進移動させる際に、前記第１回転駆動部及び前記第２回転駆動部を駆動させる、
請求項５に記載の溶接装置。
【請求項７】
母材の被溶接部の溶接前に、溶接トーチを被溶接線に沿って走行させたルートを、走行軌跡として記憶部に記憶させるステップと、
前記記憶部に記憶された前記走行軌跡に沿って前記溶接トーチを走行させる際に、前記溶接トーチを第１軸周りに回転させる第１回転駆動部と、前記第１軸と直交する第２軸周りに回転させる第２回転駆動部と、前記第１軸及び前記第２軸に直交する第３軸周りに回転させる第３回転駆動部とを駆動させて、前記溶接トーチの姿勢を変化させながら、前記溶接トーチに前記被溶接線に沿って前記被溶接部の溶接を行わせるステップと、
を有する、溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接トーチで被溶接線に沿って被溶接部の溶接を行う溶接装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
建設現場の溶接作業において、近年、溶接ロボットの利用が検討されている。溶接ロボットは、母材（例えば鋼管）の周囲に配置されたガイドレールに沿って溶接装置を移動させながら、溶接トーチを母材の被溶接線に向けることで溶接を行う（下記の特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３３１４２２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、母材に対する隅肉溶接や突き合わせの自動溶接を行う時には、溶接装置の一部が母材と干渉し、溶接が全線出来ず未溶接部位が母材の両端に残置されるため、自動溶接の終了後に手溶接で未溶接部位を補修溶接せざるを得なかった。未溶接部位は、手溶接補修のため、溶接の品質を十分に確保することが困難となりやすい。
【０００５】
そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、被溶接部の自動溶接を適切に行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様においては、支持部に支持され、母材の被溶接線に沿って被溶接部の溶接を行う溶接トーチと、前記溶接トーチを第１軸周りに回転させる第１回転駆動部と、前記溶接トーチを、前記第１軸と直交する第２軸周りに回転させる第２回転駆動部と、前記第１回転駆動部及び前記第２回転駆動部を駆動させて前記溶接トーチの姿勢を変化させながら、前記溶接トーチに前記被溶接線に沿って溶接を行わせる制御部と、を備える、溶接装置を提供する。
【０００７】
また、前記制御部は、前記溶接トーチを前記被溶接線に沿って走行させる際に、前記第１回転駆動部及び前記第２回転駆動部を駆動させて前記溶接トーチの姿勢を変化させることとしてもよい。
【０００８】
また、前記被溶接部を溶接する際に前記溶接トーチを走行させる走行軌跡を記憶している記憶部を更に備え、前記制御部は、前記記憶部に記憶された前記走行軌跡に沿って前記溶接トーチを走行させる際に、前記第１回転駆動部及び前記第２回転駆動部を駆動させて前記溶接トーチの姿勢を変化させることとしてもよい。
【０００９】
また、前記記憶部は、前記被溶接部の溶接前に前記溶接トーチが前記被溶接線に沿って走行したルートを、前記走行軌跡として記憶していることとしてもよい。
【００１０】
また、前記溶接装置は、前記支持部に支持されており、前記溶接トーチを把持する把持部をさらに備え、前記第１回転駆動部及び前記第２回転駆動部は、前記把持部に設けられていることとしてもよい。
【００１１】
また、前記溶接装置は、前記第１軸及び前記第２軸に直交する第３軸周りに、前記把持部を前記溶接トーチと共に回転させる第３回転駆動部を更に備えることとしてもよい。
【００１２】
また、前記支持部は、支持する前記把持部を、互いに直交する複数方向に並進移動可能な並進駆動部を有し、前記制御部は、前記並進駆動部により前記把持部を並進移動させる際に、前記第１回転駆動部及び前記第２回転駆動部を駆動させることとしてもよい。
【００１３】
また、前記被溶接部は、所定の曲率を有する曲率部であり、前記制御部は、前記曲率部の中心点を向くように前記溶接トーチの姿勢を変化させながら、前記溶接トーチに溶接を行わせることとしてもよい。
【００１４】
また、前記制御部は、前記曲率部を周方向に沿って複数の領域に分割し、各領域に対する前記溶接トーチの溶接条件を調整することとしてもよい。
【００１５】
本発明の第２の態様においては、母材の被溶接部の溶接前に、溶接トーチを被溶接線に沿って走行させたルートを、走行軌跡として記憶部に記憶させるステップと、前記記憶部に記憶された前記走行軌跡に沿って前記溶接トーチを走行させる際に、前記溶接トーチを回転させる回転駆動部を駆動させて前記溶接トーチの姿勢を変化させながら、前記溶接トーチに前記被溶接線に沿って前記被溶接部の溶接を行わせるステップと、を有する、溶接方法を提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、被溶接部の自動溶接を適切に行えるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】溶接システムＳの概略構成を説明するための模式図である。
【図２】溶接装置２の構成を説明するための模式図である。
【図３】溶接装置２の構成を説明するためのブロック図である。
【図４】溶接トーチ２０及び把持部３０の詳細構成を説明するための模式図である。
【図５】図４に示す溶接トーチ２０及び把持部３０を平面視した図である。
【図６】被溶接部１１０を溶接中の溶接トーチ２０の姿勢の変化を説明するための模式図である。
【図７】鋼管製柱の現場接合溶接の一例を説明するための部分模式図である。
【図８】曲率部の溶接を説明するための模式図である。
【図９】溶接装置２による被溶接部１１０の溶接の流れを説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
＜溶接システムの概略構成＞
本発明の一の実施形態に係る溶接システムの概略構成について、図１を参照しながら説明する。
【００１９】
図１は、溶接システムＳの概略構成を説明するための模式図である。溶接システムＳは、図１に示すように、溶接装置２と、ガイドレール４とを有する。溶接システムＳは、ガイドレール４に沿って溶接装置２を走行させつつ、溶接装置２によって母材１００の被溶接部１１０に対して溶接を行う。
【００２０】
溶接装置２は、母材１００の被溶接部１１０に対して、自動で溶接を行う。具体的には、溶接装置２は、走行しながら、被溶接部１１０に対して溶接トーチ２０で溶接を行う。例えば、溶接装置２は、母材１００であるＨ型鋼と鋼板による被溶接部１１０（隅肉溶接部）を、自動で溶接を行う。また、溶接装置２は、突き合わせ溶接を自動で行ってもよい。このように、溶接装置２は、溶接の一連の作業を、自動で行う。これにより、未溶接部位がなくなり、作業効率が向上すると共に、溶接の品質も安定化する。なお、溶接装置２の詳細構成については、後述する。
【００２１】
ガイドレール４は、溶接装置２を走行させる案内部材である。ガイドレール４は、溶接トーチ２０による溶接が円滑に行える位置に、配置されている。ここでは、ガイドレール４は、母材１００の上方に配置されている。なお、ガイドレール４の形状は、図１に示す形状以外の形状でもよく、溶接装置２の重量を保持する強度を有すればよい。
【００２２】
＜溶接装置の詳細構成＞
溶接装置２の詳細構成について、図２及び図３を参照しながら説明する。
図２は、溶接装置２の構成を説明するための模式図である。図３は、溶接装置２の構成を説明するためのブロック図である。
【００２３】
溶接装置２は、図２及び図３に示すように、支持部１０と、支柱１４と、溶接トーチ２０と、把持部３０と、並進駆動部４０と、第１回転駆動部５０と、第２回転駆動部５２と、第３回転駆動部５４と、入力受付部６０と、制御装置７０とを有する。
【００２４】
支持部１０は、溶接トーチ２０を走行可能に支持する。具体的には、支持部１０は、溶接トーチ２０を把持する把持部３０を、３方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向）に移動可能に支持する。支持部１０は、図２に示すように、車台１２と、支柱１４と、水平梁１６とを有する。
【００２５】
車台１２は、支持部１０の支柱１４の土台となる部分である。車台１２は、図１に示すガイドレール４上を左右方向（Ｙ軸方向）に移動する。例えば、車台１２は、ガイドレール４上を移動するための車輪を有する。
【００２６】
支柱１４は、車台１２上に垂直方向に沿って設けられている。支柱１４は、車台１２と共に移動する。
【００２７】
水平梁１６は、支柱１４に対して水平に設けられた梁部材である。水平梁１６は、支柱１４に対して垂直方向（Ｚ軸方向）に上下動可能である。また、水平梁１６は、支柱１４に対して水平方向（Ｘ軸方向）に移動可能である。
【００２８】
溶接トーチ２０は、母材１００の被溶接線に沿って被溶接部１１０（図１）の溶接を行う。溶接トーチ２０は、支持部１０により水平梁１６に支持されている。例えば、溶接トーチ２０は、ワイヤをアーク熱で溶かした溶融金属を被溶接部１１０に溶着させることにより、溶接を行う。溶接トーチ２０は、ワイヤを供給する供給路を有し、供給されてきたワイヤを連続的にアーク熱で溶かすものである。
【００２９】
図４は、溶接トーチ２０及び把持部３０の詳細構成を説明するための模式図である。図５は、図４に示す溶接トーチ２０及び把持部３０を平面視した図である。溶接トーチ２０は、図４に示すように、溶接を行う先端部２２を有する。先端部２２に供給されてきたワイヤが、先端部２２でアーク熱によって溶融する。なお、アーク熱の量は、先端部２２に供給されるワイヤの送給速度や電流及び電圧の大きさによって、調整される。
【００３０】
把持部３０は、溶接トーチ２０を把持する。把持部３０は、溶接トーチ２０を回転可能に把持している。把持部３０は、溶接トーチ２０の被溶接部１１０に対するねらい角及び進行角を変更できるように、溶接トーチ２０を把持している。また、把持部３０は、支持部１０に移動可能に支持されている。具体的には、把持部３０は、支持部１０の水平梁１６に対して、図２に示す回転軸Ｃ周りに回転可能に支持されている。
【００３１】
把持部３０は、図４に示すように、第１支持部３２と、第２支持部３５と、連結軸３８とを有する。
第１支持部３２は、溶接トーチ２０を回転可能に支持している。第１支持部３２は、軸部材３３と、軸支え３４とを有する。軸部材３３は、溶接トーチ２０に連結している。また、軸部材３３は、回転モータ５０ａの動力を受けて、回転軸Ａ周りに回転する。軸支え３４は、軸部材３３を回転可能に支える。軸部材３３が回転することで、溶接トーチ２０が回転軸Ａ周りに回転する。
【００３２】
第２支持部３５は、第１支持部３２と連結しており、第１支持部３２を支持している。第２支持部３５は、軸部材３６と、軸支え３７とを有する。軸部材３６は、第１支持部３２に連結している。また、軸部材３６は、回転モータ５２ａの動力を受けて、回転軸Ｂ周りに回転する。軸支え３７は、軸部材３６を回転可能に支える。軸部材３６が回転することで、第１支持部３２に支持された溶接トーチ２０が回転軸Ｂ周りに回転する。
【００３３】
連結軸３８は、第２支持部３５と水平梁１６（図２）とを連結している。連結軸３８は、回転モータ５４ａ（図２）の動力を受けて、回転軸Ｃ（図２）周りに回転する。連結軸３８が回転することで、溶接トーチ２０も回転軸Ｃ周りに回転する。
【００３４】
並進駆動部４０は、互いに直交する３方向（すなわち、図１に示すＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向）に、支持部１０及び水平梁１６を並進移動させる。並進駆動部４０が支持部１０及び水平梁１６を並進移動させることで、把持部３０に把持された溶接トーチ２０が、母材１００の被溶接部１１０の近傍に位置できる。並進駆動部４０の制御装置は、破損のおそれの少ない車台１２の内部もしくは外部に設けられている。並進駆動部４０は、図３に示すように、Ｘ軸モータ４２と、Ｙ軸モータ４３と、Ｚ軸モータ４４とを有する。
【００３５】
Ｘ軸モータ４２は、支持部１０の車台１２（図２）をＸ軸方向に沿って移動させるモータである。具体的には、Ｘ軸モータ４２は、車台１２をガイドレール４に沿って移動させる。Ｘ軸モータ４２は、例えば、車台１２内に設けられている。
Ｙ軸モータ４３は、支持部１０の水平梁１６をＹ軸方向に沿って移動させるモータである。具体的には、Ｙ軸モータ４３は、水平梁１６を支柱１４に対してＹ軸方向に沿って移動させる。Ｙ軸モータ４３は、例えば、水平梁１６の端部側に設けられている。
Ｚ軸モータ４４は、支持部１０の水平梁１６をＺ軸方向に沿って移動させるモータである。具体的には、Ｚ軸モータ４４は、水平梁１６を支柱１４に対して上下動させる。Ｚ軸モータ４４は、例えば、車台１２内に設けられている。
【００３６】
第１回転駆動部５０は、溶接トーチ２０を回転軸Ａ周りに回転させる。第１回転駆動部５０は、把持部３０（具体的には、第１支持部３２）に設けられている。第１回転駆動部５０は、図４に示すように、軸部材３３を回転軸Ａ周りに回転させる回転モータ５０ａを有する。回転モータ５０ａが軸部材３３を回転させることで、溶接トーチ２０が回転軸Ａ周りに回転する。これにより、溶接トーチ２０の被溶接部１１０に対する進行角を変更できる。
【００３７】
第２回転駆動部５２は、溶接トーチ２０を、回転軸Ａと直交する回転軸Ｂ周りに回転させる。第２回転駆動部５２は、把持部３０（具体的には、第２支持部３５）に設けられている。第２回転駆動部５２は、図４に示すように、軸部材３６を回転軸Ｂ周りに回転させる回転モータ５２ａを有する。回転モータ５２ａが軸部材３６を回転させることで、溶接トーチ２０が回転軸Ｂ周りに回転する。これにより、溶接トーチ２０の被溶接部１１０に対するねらい角を変更できる。
【００３８】
第３回転駆動部５４は、回転軸Ａ及び回転軸Ｂに直交する回転軸Ｃ周りに、把持部３０を溶接トーチ２０と共に回転させる。第３回転駆動部５４は、把持部３０（具体的には、連結軸３８）を回転軸Ｃ周りに回転させる回転モータ５４ａ（図２参照）を有する。回転モータ５４ａが把持部３０を回転させることで、溶接トーチ２０も回転軸Ｃ周りに回転する。なお、本実施形態では、回転軸Ａが第１軸に該当し、回転軸Ｂが第２軸に該当し、回転軸Ｃが第３軸に該当する。
【００３９】
入力受付部６０は、作業者の入力情報を受け付ける。例えば、入力受付部６０は、作業者が入力した被溶接部１１０の溶接の始点、終点の位置情報を受け付ける。また、入力受付部６０は、溶接開始の指示を受け付ける。入力受付部６０は、受け付けた入力情報を制御装置７０に出力する。
【００４０】
制御装置７０は、溶接装置２の全体の動作を制御する。制御装置７０は、図３に示すように、記憶部７２と、制御部７４を有する。
記憶部７２は、例えばＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を含む。記憶部７２は、制御部７４が実行するためのプログラムや、溶接に関する各種データを記憶する。
【００４１】
記憶部７２は、被溶接部１１０を溶接する際に溶接トーチ２０を走行させる走行軌跡を記憶している。例えば、記憶部７２は、被溶接部１１０の溶接前に制御部７４が溶接トーチ２０を被溶接線に沿って走行させたルートを、走行軌跡として記憶している。記憶された走行軌跡は、溶接直前に実測されたものであってもよいし、過去に同様な溶接条件で実測したものであってもよい。
【００４２】
制御部７４は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）である。制御部７４は、記憶部７２に記憶されたプログラムを実行することにより、溶接装置２の動作を制御する。
例えば、制御部７４は、溶接トーチ２０が母材１００の被溶接部１１０を溶接するために、並進駆動部４０、第１回転駆動部５０、第２回転駆動部５２、第３回転駆動部５４を動作させて、溶接トーチ２０を被溶接線に沿って走行させる。また、制御部７４は、溶接トーチ２０に供給するワイヤの供給量、電流・電圧の大きさを制御する。
【００４３】
本実施形態では、被溶接部１１０を溶接中の溶接トーチ２０が母材１００の側板と干渉しないように、溶接中に溶接トーチ２０の向き（進行角）を変化させるために、第１回転駆動部５０又は第３回転駆動部５４を駆動させる。制御部７４は、第１回転駆動部５０又は第３回転駆動部５４を駆動させて溶接トーチ２０の進行角を変化させながら、溶接トーチ２０を被溶接線に沿って被溶接部１１０の溶接を行わせる。すなわち、制御部７４は、被溶接部１１０を溶接中の溶接トーチ２０が母材１００に衝突する前に、溶接トーチ２０の進行角を変える。なお、制御部７４は、並進駆動部４０の３軸のモータを駆動させ、溶接トーチ２０の先端を第１回転駆動部５０又は第３回転駆動部５４の駆動により位置補正しながら、溶接を行う。例えば、制御部７４は、第１回転駆動部５０又は第３回転駆動部５４を駆動させ、溶接トーチ２０の進行角を変化させながら、並進駆動部４０の３軸のモータを並進駆動させ溶接を行ってもよい。
【００４４】
制御部７４は、溶接トーチ２０を被溶接線に沿って走行させる際に、第１回転駆動部５０及び第２回転駆動部５２を駆動させて溶接トーチ２０の位置を所望位置へ移動させる。これにより、溶接を中断することなく、溶接トーチ２０の姿勢が変化しても、ねらい位置のズレを発生させることなく溶接を継続できる。
【００４５】
図６は、被溶接部１１０を溶接中の溶接トーチ２０の姿勢の変化を説明するための模式図である。ここでは、溶接トーチ２０が、被溶接部１１０の一端側の隅部１１２から他端側の隅部１１４の間を溶接するものとする。
まず、制御部７４は、図６（ａ）に示す姿勢の溶接トーチ２０に隅部１１２を溶接させる。その後、制御部７４は、他端側の隅部１１４へ向かって走行しながら、溶接トーチ２０を被溶接部１１０の溶接を継続する。
ところで、隅部１１２を溶接した溶接トーチ２０の姿勢のまま隅部１１４へ向かって走行すると、走行途中に母材１００に接触するおそれがある。そこで、制御部７４は、走行の途中で、溶接トーチ２０を図６（ｂ）に示す姿勢に変化させる。これにより、溶接トーチ２０が母材１００に接触することなく、被溶接部１１０の溶接を継続できる。
【００４６】
制御部７４は、記憶部７２に記憶された走行軌跡に沿って溶接トーチ２０を走行させる際に、並進駆動部４０の３軸のモータ、第１回転駆動部５０及び第２回転駆動部５２を駆動させて溶接トーチ２０の姿勢を変化させる。制御部７４は、現在位置から溶接トーチ２０の姿勢を変化させる開始位置と終了位置を特定し、特定した開始位置に溶接トーチ２０が到達したら、第１回転駆動部５０及び第２回転駆動部５２を駆動させる。例えば、図６に示す被溶接部１１０の場合には、溶接トーチ２０の形状と隅部１１４の位置から、開始位置を特定できる。これにより、適切なタイミングで溶接トーチ２０の姿勢を変化させることができる。
【００４７】
制御部７４は、並進駆動部４０により溶接トーチ２０を並進移動させる際に、第１回転駆動部５０及び第２回転駆動部５２を駆動させてもよい。例えば、並進駆動部４０が、図６に示す隅部１１２と隅部１１４の間で溶接トーチ２０を並進移動させる際に、第１回転駆動部５０と第２回転駆動部５２が駆動して、溶接トーチ２０の姿勢を変化させる。
【００４８】
なお、上記では、制御部７４が、溶接トーチ２０が隅部１１２、１１４の近傍を溶接する際に、溶接トーチ２０の姿勢を変化させる点について説明したが、これに限定されない。例えば、制御部７４は、溶接トーチ２０が突き合わせ溶接をする際に、溶接トーチ２０の姿勢を変化させてもよい。
【００４９】
図７は、突き合わせ溶接の一例を説明するための模式図である。ここでは、図７に示すように、第１角鋼管１２０と、第１角鋼管１２０の上方に位置する第２角鋼管１３０とを溶接するものとする。具体的には、第１角鋼管１２０の上端部１２２と、第２角鋼管１３０の下端部１３２と、裏当て金１４０とを、溶接トーチ２０で溶接する。なお、図７では、説明の便宜上、第１角鋼管１２０及び第２角鋼管１３０の断面の一部が示されている。
【００５０】
第２角鋼管１３０は、上下方向において第１角鋼管１２０と離間している。具体的には、第２角鋼管１３０の下端部１３２と、第１角鋼管１２０の上端部１２２との間には、隙間１５０が存在する。また、下端部１３２には、溶接時に溶接トーチ２０の先端部が開先部に当たらないようにテーパー１３２ａが形成されている。
【００５１】
角鋼管柱の現場自動溶接は、角部の曲率の製造誤差と建て入れ（柱の垂直性）の現場調整により、開先部の断面形状が自動溶接施工に適合出来ず、角鋼管柱の現場自動溶接の開発が遅れている。隙間１５０（図７）の開口は、現場組立時に建て入れ調整にも使用されるため、建て入れ精度の影響をうけて隙間１５０の開口がテーパー状になる。被溶接部の断面が被溶接線の位置により異なるため、完全な現場自動溶接は困難であった。しかし、柱毎に溶接断面が異なるが、隙間１５０を実測し、その情報を現場溶接に反映させれば、鋼管柱の現場自動溶接は可能になる。
【００５２】
裏当て金１４０は、環状に形成されており、第１角鋼管１２０の内側面に接している。また、裏当て金１４０は、第１角鋼管１２０の内面に溶接で固定されている。裏当て金１４０は、第１角鋼管１２０と第２角鋼管１３０との間の隙間１５０を確保し、また第２角鋼管１３０より成る上の柱の重量を支える。凸部１４２には、上方へ向かってテーパー１４２ａが形成されている。テーパー１４２ａを設けることで、第１角鋼管１２０と第２角鋼管１３０を円滑に連結できる。
【００５３】
第２角鋼管１３０の内側面には、下がり止め１３４が設けられている。下がり止め１３４の下部が、裏当て金１４０の端に接することで、上下方向において第２角鋼管１３０が第１角鋼管１２０に対して位置決めされる。下がり止め１３４及び裏当て金１４０の位置を調整することで、所望の大きさの隙間１５０を形成できる。
【００５４】
溶接トーチ２０は、図７に示す矢印方向にて溶接を行う。すなわち、溶接トーチ２０は、溶融金属を、第１角鋼管１２０、第２角鋼管１３０及び裏当て金１４０を溶接で一体化ささることにより、この部位の溶接が成立する。
【００５５】
ところで、上述した第１角鋼管１２０及び第２角鋼管１３０には、角に曲率部が形成されている。溶接装置２は、第１角鋼管１２０と第２角鋼管１３０を溶接する際には、曲率部を溶接することになる。図８を参照しながら、第１角鋼管１２０の内周線１２６の曲率部を溶接する際の溶接トーチ２０の制御について説明する。
【００５６】
図８は、曲率部の溶接を説明するための模式図である。ここでは、外周線１２７と内周線１２６の曲率部（曲げ加工された部分）の間が、溶接部位である。内周線１２６の直線部及び曲率部が、溶接トーチ２０が溶接する被溶接線となる。内周線１２６の曲率部は、板厚等により定められた曲率の中心点から所定距離にあると仮定する。具体的には、内周線１２６から中心点までの距離は、図８に示すように、中心点１２８から所定半径の円弧で示されるが、仮定した曲率のため、内周線１２６から中心点までの距離を外周線１２７の曲率部を所望数で角度分割した線上の中心点から実測した距離とする。
【００５７】
制御部７４は、溶接トーチ２０を内周線１２６に沿って走行させる。例えば、制御部７４は、溶接トーチ２０が直線部から曲率部の内周線１２６に到達すると、内周線１２６に沿って溶接トーチ２０を回動させる。すなわち、溶接トーチ２０は、先端が中心点１２８を向いた状態で、溶融金属を内周線１２６に溶着させる。
【００５８】
制御部７４は、内周線１２６の曲率部を溶接する際に、溶接トーチ２０の溶接条件を調整する。具体的には、制御部７４は、分割角度と中心点１２８からの実測距離を利用して、各区間の弦長又は周長を算出し分割角度内の溶接長とする。これにより、各区間に対する溶接トーチ２０による溶接条件を調整する。よって、曲率部が中心点１２８からの円弧として計画されていた鋼管の円弧に製造過程で歪みが発生しても、実測距離から算定する区間の弦長又は周長を溶接長（走行距離）とすることにより、製造誤差の影響を吸収し溶接する。この時、溶接トーチ２０は常に中心点１２８を向いているが、溶接線に対する狙い角度誤差が微細なため溶融金属に影響を与えない。よって、曲率部は、完全な円弧でなくてもよい。
【００５９】
図８では、仮の条件として、外周線１２７が８つの領域Ｒ１〜Ｒ８に分割されている。例えば、領域Ｒ１〜Ｒ８は、等間隔で配置されている。制御部７４は、領域Ｒ１〜Ｒ８の算定による溶接長に対する溶接条件として、各領域を溶接する際のワイヤの供給量、電流・電圧の大きさを調整する。これにより、内周線１２６を溶接する際に、領域Ｒ１〜Ｒ８の各々に対して均質な溶接ビードを確保できる。この結果、内周線１２６に対して均質な溶接を行うことが可能となる。
【００６０】
＜溶接の流れ＞
溶接装置２が母材１００の被溶接部１１０を溶接する流れについて、図９を参照しながら説明する。
図９は、被溶接部１１０の溶接の流れの一例を説明するためのフローチャートである。溶接装置２は、例えば被溶接部１１０の隅肉溶接や突き合わせ溶接を行う際に、図９に示す一連の処理を実行する。
【００６１】
まず、被溶接部１１０の溶接を開始する前に、入力受付部６０は、溶接の始点、終点の位置情報を受け付ける（ステップＳ１０２）。なお、入力受付部６０は、開先部の隙間１５０の平行性情報を作業者から受け付けてもよい。
【００６２】
次に、制御部７４は、受け付けた始点と終点を結ぶ被溶接線に倣うように溶接トーチ２０を走行させて、走行軌跡の実測を行う（ステップＳ１０４）。例えば、制御部７４は、並進駆動部４０が溶接トーチ２０を走行させる際の走行軌跡の実測を行う。
【００６３】
次に、制御部７４は、実測した溶接トーチ２０の走行軌跡を、記憶部７２に記憶させる（ステップＳ１０６）。例えば、制御部７４は、走行軌跡を示す情報を、記憶部７２に記憶させ、以後の自動溶接に備える。
【００６４】
次に、制御部７４は、被溶接部１１０の位置や走行軌跡等に基づいて、溶接トーチ２０による溶接条件を決定する（ステップＳ１０８）。例えば、制御部７４は、溶接トーチ２０の先端部２２に供給する電流、電圧の大きさや、ワイヤの供給量を決定する。
【００６５】
次に、制御部７４は、決定した溶接条件に基づいて、溶接トーチ２０を走行させながら被溶接部１１０の溶接を開始する（ステップＳ１１０）。例えば、制御部７４は、記憶部７２に記憶された走行軌跡に沿って溶接トーチ２０を走行させる。
【００６６】
上記では、被溶接部１１０の１パス自動溶接について述べたが、記憶されている溶接情報とさらなる情報の組合せを次パスの自動溶接に適用することにより、多パス自動溶接が可能になり、被溶接部の全パス（全層）の自動溶接を可能にする。
【００６７】
なお、記憶部７２には、作業者が溶接線の始端の溶接条件、中間部前の溶接条件変更、中間部の溶接条件、終端部前の溶接条件変更、終端の溶接条件、終端処理の溶接条件、開先部の平行性の数値を、被溶接線中の溶接走行位置別に整理した情報が、記憶されてもよい。必要であれば、溶接トーチ２０を仮走行させ被溶接線中に配分した情報の確認を行い、結果を記憶部７２に記憶させてもよい。
【００６８】
＜本実施形態における効果＞
上述した実施形態の溶接装置２は、溶接トーチ２０を回転軸Ａ周りに回転させる第１回転駆動部５０と、溶接トーチ２０を、回転軸Ａと直交する回転軸Ｂ周りに回転させる第２回転駆動部５２とを有する。そして、溶接装置２は、第１回転駆動部５０及び第２回転駆動部５２を駆動させて溶接トーチ２０の姿勢を変化させながら、溶接トーチ２０に被溶接部１１０の溶接を行わせる。
これにより、溶接中に溶接トーチ２０の姿勢を適宜変化させて、被溶接部１１０の溶接を行うことが可能となる。溶接トーチ２０が姿勢を適宜変化させることによって、母材１００に溶接トーチ２０が干渉することなく溶接できる。この結果、手作業溶接部位なしで被溶接部１１０を自動で溶接することができ、作業性が向上し、かつ溶接品質を高められる。
【００６９】
また、Ｈ型鋼状の母材の側壁上に溶接装置２を設置することにより、手溶接による未溶接部がなくなり、複数の溶接装置２を使用すると、単位時間当たりの溶接量は飛躍的に増加する。溶接装置２を架台上設置し、被溶接品を移動（動かす）する作業方法であれば、溶接装置２を所望位置に設置するための部分改良を施せば、特殊な自動溶接機を作成する必要がなくなる。
さらに、本実施形態の溶接装置２によれば、角鋼管の曲率部が完全な円弧でなくてもよく、曲率部に製造誤差のある角鋼管の溶接が可能となる。
【００７０】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。
【符号の説明】
【００７１】
２    溶接装置
１０    支持部
２０    溶接トーチ
３０    把持部
４０    並進駆動部
５０    第１回転駆動部
５２    第２回転駆動部
５４    第３回転駆動部
７２    記憶部
７４    制御部
１００    母材
１１０    被溶接部
１２０    第１角鋼管
１２６    内周線
１２７    外周線
１２８    中心点
１３０    第２角鋼管
Ａ、Ｂ、Ｃ    回転軸
【要約】
【課題】被溶接部の自動溶接を適切に行う。
【解決手段】溶接装置２は、支持部に支持され、母材の被溶接線に沿って被溶接部１１０の溶接を行う溶接トーチ２０と、溶接トーチ２０を第１軸周りに回転させる第１回転駆動部５０と、溶接トーチ２０を第１軸と直交する第２軸周りに回転させる第２回転駆動部５２と、第１回転駆動部５０及び第２回転駆動部５２を駆動させて溶接トーチ２０の姿勢を変化させながら、溶接トーチ２０に被溶接線に沿って溶接を行わせる制御部７４とを備える。
【選択図】図３【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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