JP2000135594A - 鉄骨柱の自動溶接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鉄骨柱の溶接作業を自動化する。 【解決手段】 溶接対象の鉄骨柱１に装着される環状の
レール３と、該レールに案内されて自走して鉄骨柱の周
囲を周回する装置本体４からなる。装置本体は、レール
上を走行する台車５と、台車に搭載されて溶接トーチ６
を溶接部２に臨む位置に案内して位置決めを行う溶接ト
ーチ保持機構７と、溶接トーチの位置決めを行うべく溶
接部の開先形状を検知するセンサを具備する。溶接トー
チ保持機構は、溶接トーチを保持するトーチホルダ２５
と、トーチホルダを昇降させる垂直移動機構２６と、垂
直移動機構全体を鉄骨柱に対して離接する方向に水平移
動させる水平移動機構２７と、トーチホルダを水平な軸
線を中心に回動させて溶接トーチの向きを上下方向に調
節する回動機構とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建物構築に際して
用いる鉄骨柱の自動溶接装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、鉄骨柱としては矩形もし
くは円形断面のボックス柱が広く採用され、その建て方
に際しては上下の鉄骨柱どうしを溶接により接合するこ
とが通常である。従来、それら鉄骨柱どうしの溶接は作
業員による手作業により行われるが、近年、溶接作業の
自動化、作業効率向上を図るべく鉄骨柱の溶接を自動的
に行う装置の開発も試みられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この種の自動
溶接装置は信頼性の高い溶接を行い得るものでなければ
ならないことは言うに及ばず、建設作業現場で使用する
という条件から構成が簡便であり、取り扱いや保守が容
易であるといった性能が要求されるものであり、現在ま
でのところ有効なものが実用化されていないのが実状で
ある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、建物
の柱となる鉄骨を自動的に溶接する装置であって、溶接
対象の鉄骨柱に装着される環状のレールと、該レールに
案内されて自走して鉄骨柱の周囲を周回する装置本体か
らなり、前記装置本体は、前記レール上を走行する台車
と、該台車に搭載されて溶接トーチを溶接部に臨む位置
に案内して位置決めを行う溶接トーチ保持機構と、前記
溶接トーチの位置決めを行うべく溶接部の開先形状を検
知するセンサを具備してなり、前記溶接トーチ保持機構
は、溶接トーチを保持するトーチホルダと、該トーチホ
ルダを昇降させる垂直移動機構と、該垂直移動機構全体
を鉄骨柱に対して離接する方向に水平移動させる水平移
動機構と、前記トーチホルダを水平な軸線を中心に回動
させて溶接トーチの向きを上下方向に調節する回動機構
とを具備してなるものである。

【０００５】請求項２の発明は、前記水平移動機構を前
記台車上に設置するとともに、該水平移動機構により前
記垂直移動機構の上部を保持して該垂直移動機構を前記
台車の下方に吊り下げた状態で設置し、該垂直移動機構
は前記トーチホルダを前記台車の下方において昇降させ
る構成としたものである。

【０００６】請求項３の発明は、前記垂直移動機構とし
て前記トーチホルダを昇降させるネジ送り機構とその昇
降を案内するスライドガイドとを一体に組み立てたもの
を用い、前記水平移動機構として前記垂直移動機構全体
を水平移動させるネジ送り機構とその移動を案内するス
ライドガイドとを一体に組み立てたものを用いるもので
ある。

【０００７】請求項４の発明は、前記台車として前記レ
ールを挟持しつつ転動することで該台車を該レールに対
して装着しかつその走行を案内する車輪を有するものを
用い、該車輪をバネによりレールを挟持する方向に付勢
し、かつ該バネの付勢力を調節することでレールに対す
る挟持力を調節可能としたものである。

【０００８】請求項５の発明は、前記センサを前記垂直
移動機構により前記トーチホルダとともに昇降可能と
し、かつそれらセンサおよびトーチホルダを前記垂直移
動機構を挟んでその両側に配置したものである。

【０００９】請求項６の発明は、請求項５の発明におけ
るセンサを前記回動機構により前記トーチホルダと同期
させて回動させることにより、前記回動機構が前記溶接
トーチを溶接部を臨む位置に配置した際に前記センサを
溶接部を臨む位置から退避させる構成としたものであ
る。

【００１０】請求項７の発明は、前記トーチホルダとし
て、前記溶接トーチの先端部および基端部の２カ所を位
置決めして保持する対のクランパを有してなるものを用
いるものである。

【００１１】請求項８の発明は、前記装置本体に接続さ
れるケーブルを余長をもたせて支持するケーブル支持機
構を備え、該ケーブル支持機構は、基端部が鉄骨柱に固
定された第１のケーブルハンガーと、該第１のケーブル
ハンガーにより案内されて鉄骨柱に離接する方向にスラ
イドする第１のランナーと、前記台車に設置された第２
のケーブルハンガーと、該第２のケーブルハンガーによ
り案内されて該台車の走行方向にスライドする第２のラ
ンナーを有し、それら第１、第２のランナーによりケー
ブルを吊り支持する構成としたものである。

【００１２】請求項９の発明は、請求項８の発明と同様
にケーブル支持機構を備えるものであるが、そのケーブ
ル支持機構は、請求項８の発明における第１のランナー
を第１のケーブルハンガーにより案内してスライドさせ
ることに代えて、前記第１のケーブルハンガーの先端部
に第３のケーブルハンガーの基端部を旋回可能に連結
し、前記第１のランナーを該第３のケーブルハンガーに
より案内してスライドさせる構成としたものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。図１は本実施形態の自動溶接装置の
使用状況を示す図であり、図中符号１は溶接対象の鉄骨
柱、２は溶接部、３はレール、４は装置本体である。

【００１４】レール３は分割構造の環状をなすもので、
適宜の取付具により鉄骨柱１に対して仮固定されること
で溶接部２の上方の適当な位置に装着されるものであ
る。レール３の上面には装置本体の走行を案内するため
の溝３ａが形成されている。

【００１５】装置本体４は本自動溶接装置の主体をなす
溶接ロボットともいうべきものであり、上記レール３に
装着されて予め設定されたプログラムに従って自走する
ことにより、鉄骨柱１の周囲を繰り返し周回しつつ溶接
部２に対する溶接を自動的に行うものである。

【００１６】装置本体４の構成を図２〜図５を参照して
詳細に説明する。装置本体４は、レール３上を走行する
台車５と、台車５に搭載されて溶接トーチ６を溶接部２
に臨む位置に案内して位置決めを行う溶接トーチ保持機
構７と、溶接トーチ６の位置決めを行うべく溶接部２の
開先形状を検知するセンサ８とを主要構成要素とするも
のである。

【００１７】台車５は、平板状の主フレーム１０に、レ
ール３上を転動する車輪１１と、レール３の一方の側面
に当接する駆動輪１２（図３、図５参照）と、レール３
の溝３ａに係合するガイドローラ１３（図３参照）を取
り付け、モータ１４により減速機１５およびギア１６か
らなる動力伝達機構を介して駆動輪１２を駆動すること
でレール３上を自走するものである。また、図２および
図５に示すように、主フレーム１０の上面にはサブフレ
ーム１７が取り付けられ、そのサブフレーム１７には、
レール３の他方の側面に当接するガイドローラ１８と、
その下方においてレール３の下面に当接するガイドロー
ラ１９が取り付けられ、サブフレーム１７をバネ２０に
より主フレーム１０側に引き寄せることで駆動輪１２と
ガイドローラ１８によりレール３を挟持して装置本体４
全体をレール３に対して装着し、かつガイドローラ１９
によりその脱落を防止するようになっている。図１、図
４に示す符号２１はサブフレーム１７を主フレーム１０
に対して固定するためのハンドルであり、このハンドル
２１の操作のみで装置本体４のレール３への装着とそこ
からの取り外しを容易に行い得るものとなっている。

【００１８】上記台車５に搭載されている溶接トーチ保
持機構７は、溶接トーチ６を保持するトーチホルダ２５
と、そのトーチホルダ２５を上下方向に昇降させる垂直
移動機構２６と、垂直移動機構２６全体を鉄骨柱１に対
して離接する方向に水平移動させる水平移動機構２７
と、トーチホルダ２５の向きを調節する回動機構２８と
を有するものである。

【００１９】図２および図３に示すように、水平移動機
構２７は送りネジ機構２７ａとスライドガイド２７ｂと
駆動モータ２７ｃとを有するもので、台車５の走行方向
（図示Ｘ方向）に直交する方向（図示Ｙ方向）に沿うよ
うに台車５上に設置されている。垂直移動機構２６も同
様に送りネジ機構２６ａとスライドガイド２６ｂと駆動
モータ２６ｃとを有するもので、その上部が水平移動機
構２７により保持されてスリット５ａを通して台車５の
下方に吊り下げられた状態で設置されている。そして、
水平移動機構２７の駆動モータ２７ｃを駆動すると垂直
移動機構２６全体がＹ方向に移動し、垂直移動機構２６
の駆動モータ２６ｃを駆動するとトーチホルダ２５が台
車５の下方において上下方向（図示Ｚ方向）に昇降する
ようになっている。さらに、図４に示すように、上記の
回動機構２８はモータ２８ａと減速機構２８ｂを有する
もので、トーチホルダ２５をその軸線（図示θ軸）を中
心として回動させることで溶接トーチ６の向きを上下方
向に調節して適正な溶接姿勢とするものである。

【００２０】つまり、上記構成のトーチ保持機構７は、
溶接トーチ６を回動機構２８によりθ軸廻りに回動さ
せ、垂直移動機構２６によりＺ方向に移動させ、水平移
動機構２７によりＹ方向に移動させることができるもの
であり、かつ、台車５の走行により溶接トーチ６をＸ方
向に移動させることができるから、この装置本体４は溶
接トーチ６の位置と姿勢の制御をＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方
向、θ軸方向の４方向について行い得るものである。

【００２１】また、上記のセンサ８はレーザにより溶接
部２の開先形状を検知するもので、このセンサ８は上記
の垂直移動機構２６によりトーチホルダ２５とともに昇
降可能に設けられており、図４に示すようにそれらセン
サ８およびトーチホルダ２５は垂直移動機構２６を挟ん
でその両側に配置されている。そして、上記回動機構２
８はトーチホルダ２５を回動させることに加えて、モー
タ２８ａの駆動力を減速機２８ｃおよび駆動軸２８ｄを
介してセンサ８にも伝達することで、トーチホルダ２５
と同期させてセンサ８を逆方向に回動させるように構成
されている。図６は回動機構２８による溶接トーチ６と
センサ８の動作を説明するもので、（ａ）に示すように
センサ８を溶接部２に向けてセンシングを行っている際
には溶接トーチ６は斜め下方に退避しており、センシン
グ完了後には回動機構２８が溶接トーチ６とセンサ８の
双方を同時にかつ逆方向に回動せしめて、（ｂ）に示す
ように溶接トーチ６を上方に４５゜回動させて溶接部２
に向けると同時にセンサ８を下方に９０゜回動させて溶
接部２から退避させるようになっている。これにより、
溶接時にセンサ８がアーク光やスパッタによって損傷し
てしまうことが防止されるようになっている。

【００２２】さらに、上記トーチホルダ２５は、図７に
示すように、溶接トーチ６の基端部および先端部の２カ
所を位置決めして保持する対のクランパ３０、３１を有
するものが用いられている。一方のクランパ３０は溶接
トーチ６の基端部を保持する孔３０ａを有し、そこに溶
接トーチ６が挿入されることで自ずと適正な芯出しがな
されるように孔３０ａの寸法が精度良く形成されてい
る。他方のクランパ３１はヒンジ３１ａによる開閉式の
もので、止めネジ３１ｂを１回転させるのみで溶接トー
チ６の取り付け取り外しを極めて簡単に行える形式のも
の（いわゆる当て止め式のもの）であり、このクランパ
３１も溶接トーチ６を保持することでその芯出しを自ず
と精度良く行い得るものとされている。なお、クランパ
３０はベークライト等の電気的絶縁材により形成されて
いるが、このクランパ３０は溶接トーチ６の基端部を保
持するもので溶接トーチ６の先端からはかなり後方に位
置しているので、絶縁材が溶接時の熱やスパッタによる
損傷を受け難いものとなっている。

【００２３】なお、図１、図２、図４に示す符号３５は
台車５を覆うカバー、３６は垂直移動機構２６を覆うカ
バー、３７はトーチホルダ２５とセンサ８を覆うカバー
であり、これらカバー３５，３６，３７により溶接時の
スパッタからの防護がなされ、かつ、カバー３７により
センサ８に対する遮光性が確保されるようになってい
る。図１に示す符号３８は後述するケーブルを装置本体
４に接続するためのコネクタ、３９はケーブルを保持す
るためのホルダである。

【００２４】上記構成の自動溶接装置による溶接作業手
順を説明する。まず溶接部２の上方の適当な位置にレー
ル３を装着し、装置本体４をレール３に載せ、ハンドル
２１によりサブフレーム１７を主フレーム１０に対して
固定することで装置本体４をレール３に対して走行可能
に装着する。それ以降の動作は予め設定したプログラム
に従い、以下のように全自動的に行われる。

【００２５】装置本体４はまずティーチング走行を行
う。すなわち、装置本体４は図８に示すスタート位置
（黒丸印）において水平移動機構２７および垂直移動機
構２６、回動機構２８を操作して図６（ａ）に示すよう
にセンサ８を溶接部２に臨ませるとともに溶接トーチ６
を斜め下方に退避させた状態とする。その状態で装置本
体４が走行を開始し、スタート位置まで１周してきて停
止位置（×印）において停止するが、その間にセンサ８
により溶接部２全体の位置と開先形状を検知し、記憶す
る。

【００２６】次に、溶接のための走行が行われる。すな
わち、装置本体４はスタート位置において回動機構２８
を操作して図６（ｂ）に示すようにセンサ８を下方に退
避させるとともに溶接トーチ６を上方に回動させて溶接
部２に向け、その状態で装置本体４を走行させて溶接を
開始する。この際、溶接トーチ６の位置およびその向き
は先にセンサ８により検知された溶接部２の位置と開先
形状に応じて最適に設定される。装置本体４が１周して
スタート位置まで戻ってきたら、今度はそこから逆方向
に走行してさらに周回する。以上のようにして鉄骨柱１
の周囲を繰り返し周回して溶接を行い、予め設定されて
いる回数の溶接を完了すれば装置本体４が停止する。そ
こで、装置本体４をレール３から取り外し、レール３を
鉄骨柱１から取り外せば、ここでの作業が完了する。

【００２７】上記実施形態の自動溶接装置によれば、鉄
骨柱１に対する溶接作業のほぼ完全な自動化を実現で
き、手作業による場合に比較して作業効率を格段に向上
させることができ、大幅な省力化を図ることができる。
勿論、溶接部２の位置と開先形状をセンサ８により検出
し、それに基づき溶接トーチ保持機構７により溶接トー
チ６の位置、向きを４方向について適正に制御するので
高精度の溶接が可能である。

【００２８】特に、上記実施形態の装置は、水平移動機
構２７を台車５上に設置してそこから垂直移動機構２６
を台車５の下方に吊り下げる形態で設置し、その垂直移
動機構２６によりトーチホルダ２５を台車５の下方にお
いて昇降させる構成を採用しているので、装置本体４全
体の重心が低くなって自ずと安定した走行を行い得るも
のとなっている。この点で、垂直移動機構２６を台車５
上に立設するように設けてトーチホルダ２５を台車５上
において昇降させることも考えられるが、そのように構
成した場合には装置本体４全体の重心が高い位置となっ
て不安定になるので好ましくない。

【００２９】また、上記実施形態の装置では、水平移動
機構２７を台車５上に固定的に設置して、それにより垂
直移動機構２６全体を水平移動させるようにし、垂直移
動機構２６はトーチホルダ２５とそれに保持される溶接
トーチ６のみを昇降させるように構成したので、垂直移
動機構２６にかかる荷重はトーチホルダ２５と溶接トー
チ６の重量のみであり、したがって垂直移動機構２６と
しての送りネジ機構２６ａは比較的小型で小容量のもの
で済み、保守も軽減される利点がある。そのように構成
することに代えて、垂直移動機構２６を台車５に対して
固定的に設置し、その垂直移動機構２６により水平移動
機構２７全体を昇降させる構成も考えられるが、そのよ
うにした場合にはトーチホルダ２５と溶接トーチ６のみ
ならず水平移動機構２７をも持ち上げる必要があるか
ら、上記実施形態のものに比較して大型で大容量のもの
が必要となり、好ましくない。

【００３０】さらに、垂直移動機構２６や水平移動機構
２７としては適宜の構成が考えられるが、上記実施形態
の装置のように送りネジ機構２６ａ，２７ａとスライド
ガイド２６ｂ、２７ｂを一体に組み立てたものを採用す
れば、比較的安価な汎用の市販製品を採用可能であって
コスト的に有利であるとともに保守も容易であり、それ
を交換するような場合にも組み立てや調整が容易である
ので最適である。

【００３１】また、上記実施形態の装置は、ガイドロー
ラ１８をサブフレーム１７に取り付け、そのサブフレー
ム１７をバネ２０により付勢することでガイドローラ１
８と駆動輪１２とによりレール３を挟持して装置本体４
をレール３に対して装着する構成としたので、サブフレ
ーム１７を操作することのみでレール３に対する装置本
体４の装着や取り外しをワンタッチで容易に行い得ると
ともに、駆動輪１２やガイドローラ１８が摩耗してガタ
つきやスリップが生じるようになった場合には、図５に
示すネジ２０ａによりバネ２０の付勢力を調節してガイ
ドローラ１８と駆動輪１２とによるレール３に対する挟
持力を調節することのみで容易に復旧することが可能で
ある。

【００３２】また、センサ８と溶接トーチ６とが接近し
ていると溶接時のスパッタによりセンサ８が損傷を受け
ることも懸念されるが、上記実施形態の装置ではセンサ
８とトーチホルダ２５を垂直移動機構２６を挟んでその
両側に配置したので、センサ８と溶接トーチ６との間の
距離が保たれて溶接時におけるセンサ８の損傷を防止で
きるものとなっている。しかも、溶接時には回動機構２
８によりセンサ８をトーチホルダ２５と同期させて回動
させて退避させるように構成しているので、センサ８の
損傷を確実に防止することができる。

【００３３】また、上述したように、トーチホルダ２５
は対のクランパ３０，３１により溶接トーチ６の先端部
と基端部の２カ所を位置決めして保持するので、トーチ
ホルダ２５に対する溶接トーチ６の取り付け、取り外し
が容易であるし、その位置決めも自ずと高精度で行い得
る。

【００３４】ところで、溶接に際して装置本体４を図８
に示すような軌跡で走行させているのは、装置本体４に
ケーブルが接続されているという事情による。つまり、
装置本体４には電源および制御用のケーブルとトーチケ
ーブルが束ねられてコネクタ３８接続されているため、
装置本体４を単に一方向に周回させることはそれらケー
ブルが鉄骨柱１に巻き付いてしまうことから不可能であ
る。そのため、図８に示したようにケーブルが設置され
る側と反対側にスタート位置を設定し、そこから装置本
体４をスタートさせて１周ごとに逆方向に周回させるこ
とで、ケーブルの巻き付きを回避するようにしているの
である。

【００３５】装置本体４をそのように走行させる場合に
おいても、装置本体４が支障なく１周できるようにケー
ブルに余長をもたせる必要があるが、その余長ケーブル
が邪魔になったり、鉄骨柱１にブレースが接合されてい
るような場合には余長ケーブルとブレースが干渉して装
置本体４の走行の妨げになることも想定される。そこ
で、上記の自動溶接装置には以下に示すようなケーブル
支持機構５０を付設することが好ましい。

【００３６】図９はケーブル支持機構５０を示すもので
ある。これは、鉄骨柱１のスタート位置の反対側に第１
のケーブルハンガー５１の基端部を固定し、その第１の
ケーブルハンガー５１に案内されて鉄骨柱１に離接する
方向（Ｙ方向）にスライドするように第１のランナー５
２を設けるとともに、装置本体４の台車５には第２のケ
ーブルハンガー５３を設けて、その第２のケーブルハン
ガー５３に案内されて第２のランナー５４を台車５の走
行方向（Ｘ方向）にスライド可能に取り付け、それら第
１、第２のランナー５２，５４によりケーブル５５を吊
り支持する構成としたものである。上記の第１のケーブ
ルハンガー５１は先端側がやや下がるように傾斜させて
設置し、通常時においては第１のランナー５２が自重に
より先端側に位置するものとしておく。

【００３７】上記のケーブル支持機構５０によれば、図
９に実線で示しているように装置本体４がスタート位置
側にあるときには第１のランナー５２はケーブル５５を
支持したままで第１のケーブルハンガー５１の基端側
（鉄骨柱１側）に引き寄せられており、かつ、第２のラ
ンナー５４はケーブル５５により一方の側に引き寄せら
れているが、その状態から装置本体４が走行していくに
伴い、第２のランナー５４は第２のケーブルハンガー５
３に対して移動し、かつ、第１のランナー５２は第１の
ケーブルハンガー５１の先端側に移動していき、破線で
示すように装置本体４がケーブルハンガー５３側に達す
ればそれら第１、第２のランナー５２，５４によりケー
ブル５５が垂れ下がった状態で吊り支持されることにな
る。このように、装置本体４が周回してもケーブル５５
は常に自ずと走行経路にほぼ沿う状態で第１、第２のラ
ンナー５２，５４により適正間隔で支持されるから、ケ
ーブル５５が邪魔にならず、ブレース等との干渉を防ぐ
ことができ、ケーブル５５の余長を必要最小限程度に抑
えることもできる。

【００３８】図１０はケーブル支持機構５０の変形例を
示すものである。これは、第１のランナー５２を第１の
ケーブルハンガー５１により案内してスライドさせるこ
とに代えて、第１のケーブルハンガー５１の先端部に第
３のケーブルハンガー５６の基端部を旋回可能に連結
し、その第３のケーブルハンガー５６に第１のランナー
５２を案内してスライドさせる構成としたものである。
この場合は、装置本体４の走行に伴って第３のケーブル
ハンガー５６が自ずと旋回していくので、ケーブル５５
の余長をより短くすることができる。

【００３９】以上で本発明の自動溶接装置の実施形態を
説明したが、本発明の自動溶接装置は角柱に限らず丸柱
にも適用可能であることはもとより、環状のレールが装
着できかつ装置本体が走行できる限りは、異形断面の柱
にも適用可能である。また、各部の構成も適宜の設計的
変更が可能であることは言うまでもない。

【００４０】

【発明の効果】請求項１の発明は、溶接対象の鉄骨柱に
装着したレールに沿って装置本体を走行させ、装置本体
は溶接トーチ保持機構と溶接部の開先形状を検知するセ
ンサとを有し、トーチ保持機構は溶接トーチの位置と姿
勢を４方向について制御する構成であるので、鉄骨柱に
対する高精度の溶接が可能であることはもとより、溶接
作業のほぼ完全な自動化を実現でき、手作業による場合
に比較して作業効率を格段に向上させることができて大
幅な省力化を図ることができる。

【００４１】請求項２の発明は、水平移動機構を台車上
に設置してそこから垂直移動機構を台車の下方に吊り下
げる形態で設置し、その垂直移動機構によりトーチホル
ダを台車の下方において昇降させる構成であるので、装
置本体全体の重心が低くなって自ずと安定した走行を行
うことができ、したがって溶接作業を安定にかつ高精度
で行うことができる。しかも、台車上に固定的に設置し
た水平移動機構により垂直移動機構全体を水平移動させ
るようにして、垂直移動機構はトーチホルダとそれに保
持される溶接トーチのみを昇降させるように構成したの
で、垂直移動機構にかかる昇降荷重はトーチホルダと溶
接トーチの重量のみであり、したがって垂直移動機構と
しての送りネジ機構は比較的小型で小容量のもので済
み、保守も軽減される利点がある。

【００４２】請求項３の発明は、水平移動機構や垂直移
動機構としてネジ送り機構とスライドガイドを一体に組
み立てたものを採用したので、比較的安価な汎用の市販
製品を採用可能であってコスト的に有利であるとともに
保守も容易であり、特に交換を要するような場合にも組
み立てや調整が容易であるので最適である。

【００４３】請求項４の発明は、ガイドローラをサブフ
レームに取り付け、そのサブフレームをバネにより付勢
することでガイドローラと駆動輪とによりレールを挟持
して装置本体をレールに対して装着する構成とし、かつ
バネの付勢力を調節することでレールに対する挟持力を
調節可能としたので、サブフレームを操作することのみ
でレールに対する装置本体の装着や取り外しをワンタッ
チで容易に行い得るとともに、駆動輪やガイドローラが
摩耗してガタつきやスリップが生じるようになった場合
には、バネの付勢力を調節することで容易に復旧するこ
とが可能である。

【００４４】請求項５の発明は、センサとトーチホルダ
とを垂直移動機構により昇降可能とし、それらセンサと
トーチホルダとを垂直移動機構を挟んでその両側に配置
したので、センサと溶接トーチとの間の距離が保たれて
溶接時におけるセンサの損傷を防止できる。

【００４５】請求項６の発明は、溶接時には回動機構に
よりセンサをトーチホルダと同期させて回動させて退避
させるように構成しているので、溶接時におけるセンサ
の損傷を確実に防止することができる。

【００４６】請求項７の発明は、トーチホルダとして溶
接トーチの先端部および基端部の２カ所を位置決めして
保持する対のクランパを有するものを用いるので、トー
チホルダに対する溶接トーチの取り付け、取り外しが容
易であるし、その位置決めも自ずと高精度で行い得る。

【００４７】請求項８の発明は、鉄骨柱に取り付けた第
１のケーブルハンガーによりスライドする第１のランナ
ーと、台車に設置された第２のケーブルハンガーにより
スライドする第２のランナーとによりケーブルを吊り支
持する構成のケーブル支持機構を備えるので、装置本体
の走行に伴ってケーブル支持点が自ずと移動し、したが
ってケーブルが邪魔にならず、ブレース等との干渉を防
ぐことができ、ケーブルの余長を必要最小限程度に抑え
ることもできる。

【００４８】請求項９の発明は、第１のケーブルハンガ
ーの先端部に旋回可能な第３のケーブルハンガーを設け
てそれにより第１のランナーをスライドさせる構成とし
たので、ケーブルの支持をより効果的に行い得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態である自動溶接装置の全体
図である。

【図２】 同、装置本体の側断面図である。

【図３】 同、装置本体の平面図である。

【図４】 同、装置本体の正面図である。

【図５】 同、装置本体の要部拡大側断面図である。

【図６】 同、溶接トーチとセンサの動作を示す図であ
る。

【図７】 同、トーチホルダを示す図である。

【図８】 同、装置本体の走行軌跡を示す図である。

【図９】 同、ケーブル支持機構の構成例を示す図であ
る。

【図１０】 同、ケーブル支持機構の他の構成例を示す
図である。

【符号の説明】

１ 鉄骨柱 ２ 溶接部 ３ レール ４ 装置本体 ５ 台車 ６ 溶接トーチ ７ 溶接トーチ保持機構 ８ センサ １３ ガイドローラ（車輪） ２０ バネ ２５ トーチホルダ ２６ 垂直移動機構 ２６ａ 送りネジ機構 ２６ｂ スライドガイド ２７ 水平移動機構 ２７ａ 送りネジ機構 ２７ｂ スライドガイド ２８ 回動機構 ３０，３１ クランパ ５０ ケーブル支持機構 ５１ 第１のケーブルハンガー ５２ 第１のランナー ５３ 第２のケーブルハンガー ５４ 第２のランナー ５５ ケーブル ５６ 第３のケーブルハンガー

フロントページの続き (72)発明者 岸野 富夫 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建設 株式会社内 (72)発明者 前田 純一郎 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建設 株式会社内 (72)発明者 岡野 正 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建設 株式会社内 Ｆターム(参考） 4E081 AA12 AA14 BA02 YB03 YY01

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 建物の柱となる鉄骨を自動的に溶接する
   装置であって、 溶接対象の鉄骨柱に装着される環状のレールと、該レー
   ルに案内されて自走して鉄骨柱の周囲を周回する装置本
   体からなり、 前記装置本体は、前記レール上を走行する台車と、該台
   車に搭載されて溶接トーチを溶接部に臨む位置に案内し
   て位置決めを行う溶接トーチ保持機構と、前記溶接トー
   チの位置決めを行うべく溶接部の開先形状を検知するセ
   ンサを具備し、 前記溶接トーチ保持機構は、溶接トーチを保持するトー
   チホルダと、該トーチホルダを昇降させる垂直移動機構
   と、該垂直移動機構全体を鉄骨柱に対して離接する方向
   に水平移動させる水平移動機構と、前記トーチホルダを
   水平な軸線を中心に回動させて溶接トーチの向きを上下
   方向に調節する回動機構とを具備してなることを特徴と
   する鉄骨柱の自動溶接装置。
2. 【請求項２】 前記水平移動機構を前記台車上に設置す
   るとともに、該水平移動機構により前記垂直移動機構の
   上部を保持して該垂直移動機構を前記台車の下方に吊り
   下げた状態で設置し、該垂直移動機構は前記トーチホル
   ダを前記台車の下方において昇降させる構成としたこと
   を特徴とする請求項１記載の鉄骨柱の自動溶接装置。
3. 【請求項３】 前記垂直移動機構は前記トーチホルダを
   昇降させるネジ送り機構とその昇降を案内するスライド
   ガイドとを一体に組み立ててなり、前記水平移動機構は
   前記垂直移動機構全体を水平移動させるネジ送り機構と
   その移動を案内するスライドガイドとを一体に組み立て
   てなることを特徴とする請求項１または２記載の鉄骨柱
   の自動溶接装置。
4. 【請求項４】 前記台車は前記レールを挟持しつつ転動
   することで該台車を該レールに対して装着しかつその走
   行を案内する車輪を有し、該車輪がバネによりレールを
   挟持する方向に付勢され、かつ該バネの付勢力を調節す
   ることでレールに対する挟持力を調節可能としてなるこ
   とを特徴とする請求項１，２または３記載の鉄骨柱の自
   動溶接装置。
5. 【請求項５】 前記センサを前記垂直移動機構により前
   記トーチホルダとともに昇降可能とし、かつそれらセン
   サおよびトーチホルダを前記垂直移動機構を挟んでその
   両側に配置してなることを特徴とする請求項１，２，３
   または４記載の鉄骨柱の自動溶接装置。
6. 【請求項６】 前記センサを前記回動機構により前記ト
   ーチホルダと同期させて回動させることにより、前記回
   動機構が前記溶接トーチを溶接部を臨む位置に配置した
   際に前記センサを溶接部を臨む位置から退避させる構成
   としたことを特徴とする請求項５記載の鉄骨柱の自動溶
   接装置。
7. 【請求項７】 前記トーチホルダは前記溶接トーチの先
   端部および基端部の２カ所を位置決めして保持する対の
   クランパを有してなることを特徴とする請求項１，２，
   ３，４，５または６記載の鉄骨柱の自動溶接装置。
8. 【請求項８】 前記装置本体に接続されるケーブルを余
   長をもたせて支持するケーブル支持機構を備え、該ケー
   ブル支持機構は、基端部が鉄骨柱に固定された第１のケ
   ーブルハンガーと、該第１のケーブルハンガーにより案
   内されて鉄骨柱に離接する方向にスライドする第１のラ
   ンナーと、前記台車に設置された第２のケーブルハンガ
   ーと、該第２のケーブルハンガーにより案内されて該台
   車の走行方向にスライドする第２のランナーを有し、そ
   れら第１、第２のランナーによりケーブルを吊り支持す
   る構成としたことを特徴とする請求項１，２，３，４，
   ５，６または７記載の鉄骨柱の自動溶接装置。
9. 【請求項９】 前記第１のランナーを前記第１のケーブ
   ルハンガーにより案内してスライドさせることに代え
   て、前記第１のケーブルハンガーの先端部に第３のケー
   ブルハンガーの基端部を旋回可能に連結し、前記第１の
   ランナーを該第３のケーブルハンガーにより案内してス
   ライドさせる構成としたことを特徴とする請求項８記載
   の鉄骨柱の自動溶接装置。