JP2001334364A - 多関節型溶接ロボットによる鉄骨柱の溶接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】溶接ロボットの取り付けが容易で手間を省くこ
とができると共に、鉄骨柱の周囲のスペースが狭い場合
でも、溶接ロボットを使用して自動溶接が可能であり、
更に、溶接時間を短縮できる多関節型溶接ロボットによ
る鉄骨柱の溶接方法を提供する。 【解決手段】 鉄骨柱１０，１１の略１８０度離れた２
箇所の所定位置にそれぞれ鉄骨柱１０，１１の外周面か
ら突出する保持部材１３を設け、上下に配置された鉄骨
柱１０，１１の突合せ部分１２を溶接するための多関節
型溶接ロボット１４に、保持部材１３に嵌め込み可能な
取付用脚部２０を設け、保持部材１３に多関節型溶接ロ
ボット１４の取付用脚部２０を嵌め込んで、多関節型溶
接ロボット１４を所定の位置に配置し、所定の位置に配
置された多関節型溶接ロボット１４のアーム２１を移動
させて、突合せ部分１２の略半周ずつを溶接することを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多関節型溶接ロボ
ットによる鉄骨柱の溶接方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】上下に配置された鉄骨柱の突合せ部分の
溶接は、手動で行うか、又は溶接ロボットで自動的に行
うのが一般的である。従来、溶接ロボットで自動的に溶
接する場合には、鉄骨柱の周囲に全周に亘ってレールを
取り付け、このレールに溶接用ロボットを移動自在に取
り付け、溶接ロボット全体をレールに沿って移動させる
ことにより、鉄骨柱の突合せ部分を全周に亘って溶接し
ていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
溶接ロボットによる溶接方法では、鉄骨柱の全周に亘っ
て強度の高いレールを強固に取り付けなければならない
ので、段取りに手間がかかるという問題があった。ま
た、溶接ロボットが全体的にレール上を移動するので、
鉄骨柱の周囲にスペースを広くとる必要があり、このス
ペースが狭い場合には、自動溶接ができなくなるという
問題があった。

【０００４】本発明の目的は、このような問題点を解決
するためになされたものであり、溶接ロボットの取り付
けが容易で手間を省くことができると共に、鉄骨柱の周
囲のスペースが狭い場合でも、溶接ロボットを使用して
自動溶接が可能であり、更に、溶接時間を短縮できる多
関節型溶接ロボットによる鉄骨柱の溶接方法を提供する
ことにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は多関節型溶接ロ
ボットによる鉄骨柱の溶接方法であり、前述の技術的課
題を解決するために以下のように構成されている。すな
わち、本発明は、上下に配置された鉄骨柱の突合せ部分
を溶接する鉄骨柱の溶接方法において、前記鉄骨柱の略
１８０度離れた２箇所の所定位置にそれぞれ前記鉄骨柱
の外周面から突出する保持部材を設け、前記上下に配置
された鉄骨柱の突合せ部分を溶接するための多関節型溶
接ロボットに、前記保持部材に嵌め込み可能な取付用脚
部を設け、前記保持部材に前記多関節型溶接ロボットの
取付用脚部を嵌め込んで、前記多関節型溶接ロボットを
所定の位置に配置し、前記所定の位置に配置された多関
節型溶接ロボットのアームを移動させて、前記突合せ部
分の略半周ずつを溶接することを特徴とする。

【０００６】この多関節型ロボットによる鉄骨柱の溶接
方法によれば、鉄骨柱に設けた保持部材に、多関節型溶
接ロボットの取付用脚部を嵌め込むだけで、多関節型溶
接ロボットを取り付けることができる。また、溶接時に
は多関節型溶接ロボットのアームだけが移動するので、
狭いスペースでも使用できる。

【０００７】次に、各構成要素について説明する。 （鉄骨柱）円柱、角柱など各種の形状の鉄骨柱を突き合
わせて溶接する場合に適用できる。 （保持部材）多関節型溶接ロボットを鉄骨柱の所定の位
置に保持するものであり、上下の鉄骨柱の仮止め用とし
て従来から使用されている仮止用部材などを使用するこ
とができる。この場合は、部品点数を削減できる。

【０００８】また、例えば筒状部材を鉄骨柱に取り付け
て使用することもでき、この場合には、保持部材と、こ
の筒状部材に取り付ける相手側の構成も簡略化できる。 （取付用脚部）取付用脚部を保持部材にワンタッチで着
脱できれば取り付けの手間を省くことができる。そのた
め、取付用脚部に、例えば保持部材に上から差し込むこ
とが可能な溝や、柱状部材などを設けることができる。 （固定手段）保持部材と取付用脚部とを簡単な作業で固
定できるようにするため、例えば、保持部材と、取付用
脚部に設けた溝や柱状部材などの間に楔を圧入すること
ができる。また、ボルトで固定しても良い。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る多関節型溶接
ロボットによる鉄骨柱の溶接方法の実施の形態につい
て、図面を参照して詳細に説明する。

【００１０】（第１の実施の形態）図１は、本発明に係
る多関節型溶接ロボットによる鉄骨柱の溶接方法の第１
実施形態を示す図である。この溶接方法は、上下に配置
された例えば断面４角形の鉄骨柱１０，１１の突合せ部
分１２を溶接するものであり、まず、上下の鉄骨柱１
０，１１の何れか片方の略１８０度離れた２箇所の所定
位置に、それぞれ鉄骨柱１０，１１の外周面から突出す
る保持部材としての仮止用部材１３，１３を設ける。

【００１１】次に、仮止用部材１３，１３に、鉄骨柱１
０，１１の突合せ部分１２を溶接するための多関節型溶
接ロボット１４，１４を取り付ける。そして、これらの
２台の多関節型溶接ロボット１４，１４によって、鉄骨
柱１０，１１の突合せ部分１２をそれぞれ半周ずつ溶接
するようになっている。

【００１２】仮止用部材１３，１３は、従来から使用さ
れているものであり、上下の鉄骨柱１０，１１の突合せ
部分１２を溶接する前に、鉄骨柱１０，１１の位置決め
をするために使用されているものである。本実施の形態
では、この仮止用部材１３を多関節型溶接ロボット１４
の保持部材として使用する。

【００１３】この仮止用部材１３，１３は、図２に示す
ように、鉄骨柱１０，１１を上下に重ねる前に、各鉄骨
柱１０，１１の突合せ部分１２側の端部に予め固定され
た固定プレート１５，１５と、上下の固定プレート１
５，１５を接続するための２枚の接続プレート１６，１
６とを有している。固定プレート１５，１５及び接続プ
レート１６，１６には、それぞれ複数のボルト孔１７，
１７・・・、１８，１８・・・が互いに整合する位置に
設けられている。

【００１４】そして、図３に示すように、上下の固定プ
レート１５，１５を位置合わせして鉄骨柱１０，１１を
上下に配置した後、上下の固定プレート１５，１５の両
側に接続プレート１６，１６を当てて、接続プレート１
６，１６及び固定プレート１５，１５をボルトで締め付
けることにより、鉄骨柱１０，１１の中心を合わせた状
態で仮止めすることができる。

【００１５】このようにして、全ての仮止用部材１３，
１３をセットした後、図１に示すように、多関節型溶接
ロボット１４，１４を仮止用部材１３，１３に取り付け
る。この多関節溶接型ロボット１４，１４は、取付用脚
部２０と、３次元的に移動可能な多関節アーム２１と、
多関節アーム２１の移動を制御する制御部２２を有して
いる。多関節アーム２１の先端には溶接トーチ２３が取
り付けられ、この溶接トーチ２３に溶接ワイヤー２３ａ
が必要に応じて所定の長さずつ供給されるようになって
いる。

【００１６】この多関節型溶接ロボット１４は、図５に
示すように、多関節アーム２１の移動範囲が鉄骨柱１
０，１１の略半周をカバーでき、１８０度離れた位置に
取り付けられた２個の多関節型溶接ロボット１４，１４
によって、それぞれ鉄骨柱１０，１１の突合せ部分１２
の略半周ずつを溶接するようになっている。

【００１７】多関節型溶接ロボット１４の取付用脚部２
０には、図６にも示すように、仮止用部材１３に上方か
ら嵌め込むための嵌合用凹部２５が形成されている。こ
の嵌合用凹部２５は、図４に示すように、取付用脚部２
０の下端面から所定の深さまで形成されている。

【００１８】この嵌合用凹部２５の断面は、図６にも示
すように、仮止用部材１３の断面と略相似で僅かに大き
くなっている。また、嵌合用凹部２５の鉄骨柱１０との
対向部分には、仮止用部材１３の固定プレート１５を通
すための開口２６が設けられている。

【００１９】この開口２６の幅は、固定プレート１５よ
り僅かに広く、接続プレート１６，１６の両側面の幅よ
り狭くなっている。従って、取付用脚部２０に鉄骨柱１
０から離れる方向に力Ｆが加わった場合には、開口２６
の両側の壁部分２７，２７が仮止用部材１３の接続用プ
レート１６，１６に係止され、取付用脚部２０が外れな
いようになっている。

【００２０】また、取付用脚部２０の両側には、図５に
示すように、固定手段としてのボルト２８，２８が螺入
されており、これらのボルト２８，２８が鉄骨柱１０に
押し付けられている。更に、取付用脚部２０の片方の側
面には、図７に示すように、固定手段としてのボルト２
９，２９が螺入されており、これらのボルト２９，２９
が仮止用部材１３に押し付けられている。これによっ
て、取付用脚部２０が仮止用部材１３に固定されて、が
たつきが防止されている。

【００２１】このようにして多関節型溶接ロボット１４
を仮止用部材１３に取り付けた後、図８に示すように、
多関節型溶接ロボット１４に、溶接機３１，制御盤３
２，冷却水供給装置３３などを接続する。多関節型溶接
ロボット１４のアーム２１に取り付けられた溶接トーチ
２３には、ワイヤ供給装置３４から巻き出された溶接ワ
イヤー２３ａをセットする。

【００２２】そして、２個の多関節型溶接ロボット１４
のアーム２１を制御して、鉄骨柱１０，１１の突合せ部
分１２をそれぞれ半周ずつ同時に溶接することにより、
鉄骨柱１０，１１を短時間で完全に溶接することができ
る。なお、溶接が終了した後、仮止用部材１３は鉄骨柱
１０，１１から切断する。

【００２３】このように、本発明の多関節型溶接ロボッ
トによる鉄骨柱の溶接方法によれば、従来から使用され
ている仮止用部材１３を利用して多関節型溶接ロボット
１４を取り付けることができるので、従来のように鉄骨
柱１０，１１の全周に亘ってレールを取り付ける必要が
ないため、手間を省くことができる。

【００２４】また、従来のように、溶接時に多関節型溶
接ロボット１４を全体的に移動させる必要がないので、
鉄骨柱１０，１１の周囲にそれ程広いスペースを必要せ
ず、比較的狭いスペースしかない場合でも、多関節型溶
接ロボット１４による自動溶接が可能になる。

【００２５】更に、本実施の形態では、２台の多関節型
溶接ロボット１４，１４を略１８０度離れた位置に取り
付け、各多関節型溶接ロボット１４，１４で鉄骨柱１
０，１１の突合せ部分１２を略半周ずつ同時に溶接する
ので、溶接時間を短縮することができる。なお、多関節
型溶接ロボット１４を一台だけ使用し、取り付け位置を
変えて溶接することもできる。

【００２６】上述の実施形態では、多関節型溶接ロボッ
ト１４の取付用脚部２０を仮止用部材１３に固定するた
めの固定手段としてボル２８，２９を使用したが、図９
に示すように、楔３６を固定手段として使用することも
できる。

【００２７】この楔３６は、取付用脚部２０の上下端面
から嵌合用凹部２５内に挿入し、嵌合用凹部２５内の仮
止用部材１３と取付用脚部２０との間に圧入する。楔３
６は、図１０に示すように、例えば上下それぞれ２個ず
つ、合計４個使用する。これらの楔３６は、取付用脚部
２０にスライド自在に係止しておき、取付用脚部２０を
仮止部材１３に取り付けるときに圧入するようにでき
る。

【００２８】楔３６を圧入する場合は、図１１に示すよ
うに、圧入用治具３７を使用すると簡単に圧入できる。
この圧入用治具３７は、例えば係止用のボルト４０の頭
部に係止可能な係止部３８と、この係止部３８の先端に
回転自在に取り付けられたハンドル３９とを有してい
る。

【００２９】楔３６の圧入に際しては、まず、多関節型
溶接ロボット１４の取付用脚部２０の適宜な位置に係止
用のボルト４０を取り付ける。次に、このボルト４０に
圧入用治具３７の係止部３８を係止し、ハンドル３９の
先端を楔３６の端面に当てる。そして、ハンドル３９
を、図１１中の反時計回転方向に回転させる。これによ
って、図１２に示すように、楔３６が取付用脚部２０と
仮止用部材１３との間に圧入され、取付用脚部２０が仮
止用部材１３に強固に固定される。

【００３０】取付用脚部２０を外す際には、楔３６の頭
部に設けられたフック３６ａとハンドル３９に設けられ
た凹部３９ａを係合させ、上述した操作方法とは逆の操
作により取り外すことができる。

【００３１】このように、取付用脚部２０の固定手段と
して楔３６を使用することにより、固定手段の構成を簡
略化できると共に、固定に要する作業工数を低減でき
る。なお、上述の実施形態では、断面が四角形の鉄骨柱
１１，１２を溶接する場合について説明したが、本発明
は円形など各種の形状の鉄骨柱を溶接する場合に適用で
きる。 （第２の実施の形態）上述の第１実施形態では、従来か
ら使用していた仮止用部材１３を保持部材として使用し
たが、図１３に示すように、仮止用部材１３とは別にブ
ラケット４５をいずれか一方の鉄骨柱１０，１１に取り
付けて保持部材として使用することもできる。

【００３２】ブラケット４５は、図１４にも示すよう
に、多関節型溶接ロボット１４の脚部２０を係止するた
めの円筒部材４６と、この円筒部材４６を鉄骨柱１０に
溶接固定するための板部材４７を有している。

【００３３】一方、多関節型溶接ロボット１４の取付用
脚部２０の下端面には円錐台状の支持部材５０が設けら
れている。この支持部材５０の下部側の外周面には、長
手方向に延びると共に、両端が閉じられた複数の蟻溝５
１が設けられている。この蟻溝５１には、図１５に示す
ように、楔５２の両側が突出した係止部５３が挿入され
ている。これによって、楔５２が支持柱５０にスライド
自在に取り付けられている。また、支持柱５０の下端部
には、鍵穴状の係止用溝５４が横向きに設けられてい
る。

【００３４】多関節型溶接ロボット１４を鉄骨柱１０に
取り付ける場合は、先ず、ブラケット４５を鉄骨柱１０
に工場で溶接固定する。次に、多関節型溶接ロボット１
４の脚部２０の支持部材５０を、ブラケット４５の円筒
部材４６に挿入する。続いて、図１６に示すように、支
持部材５０の係止用溝５４に圧入用治具５５を係止す
る。

【００３５】この圧入用治具５５は、ハンドル５６と、
このハンドル５６の先端に回転自在に取り付けられた支
持部材５７とを有している。支持部材５７の先端には、
係止用溝５４に挿入可能な球状又は円柱状の係止部５８
が設けられている。

【００３６】この圧入用治具５５を係止用溝５４に係止
した後、ハンドル５６を楔５２の留めピン５２ａに係止
し、図１６中の時計回転方向に回転させることにより、
楔５２をブラケット４５の円筒部材４６と支持部材５０
との間に圧入できる。これによって、取付用脚部２０を
ブラケット４５に確実に固定することができる。

【００３７】なお、上述した実施形態では、多関節型溶
接ロボット１４の取付用脚部２０に円錐台形状の支持部
材５０を設け、この支持部材５０をブラケット４５に固
定したが、図１７に示すように、取付用脚部２０に円柱
状の支持部材６０を設け、この支持部材６０をブラケッ
ト４５に取り付けることもできる。

【００３８】支持部材６０には、下端面から上側に延び
る円錐台状の穴６１と、この穴６１の底面から上側に延
びるネジ穴６２とを設ける。また、穴６１の周壁には、
複数のスリット６３を設けることより、スリット６３，
６３の間に固定手段である弾性変形可能な弾性片６４を
設ける。また、支持部材６０の上部側にはストッパ６５
と、固定手段であるスライド自在な楔６６を設ける。

【００３９】そして、支持部材６０をブラケット４５に
固定する場合は、図１８に示すように、支持部材６０を
ブラケット４５の円筒部材４６に挿入する。そうする
と、支持部材６０のストッパ６５が円筒部材４６の上端
に当接した位置で停止する。

【００４０】次に、支持部材６０のネジ穴６２にネジ部
材６７を螺入する。このネジ部材６７は、穴６１とほぼ
相似形の拡張部分６８を有している。ネジ部材６７の螺
入が進むにしたがって、拡張部分６８が穴６１の奥に挿
入され、固定手段としての弾性片６４が徐々に押し広げ
られる。そして、弾性片６４が下広がりの状態で円筒部
材４６に当接した状態で固定される。この後、支持部材
６０の楔６６を円筒部材４６と支持部材６０との間に圧
入する。これによって、支持部材６０がブラケット４５
に固定される。

【００４１】このように、保持部材として円筒部材４６
を有するブラケット４５を使用することにより、保持部
材及びその相手側である多関節型溶接ロボット１４の取
付用脚部２０の構成を簡略化できる。なお、円筒部材４
６は、図１に示した仮止用部材１３の固定プレート１５
の先端に取り付けることもできる。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
鉄骨柱のほぼ１８０度離れた２箇所の所定位置に保持部
材を設け、この保持部材に多関節型溶接ロボットの取付
用脚部を嵌め込むだけで、多関節型溶接ロボットを取り
付けることができるので、多関節型溶接ロボットの取り
付けが容易であり、手間を省くことができる。また、溶
接時には多関節型溶接ロボットのアームだけが移動する
ので、鉄骨柱の周囲のスペースが狭い場合でも、多関節
型溶接ロボットを使用して自動溶接が可能になる。

【００４３】また、２台の多関節型溶接ロボットを同時
に使用した場合には、溶接時間を大幅に短縮できる。更
に、保持部材として、従来から使用していた仮止用部材
を使用した場合は、保持部材を新たに設ける必要がない
ので、部品点数の削減及びコストダウンが可能になる。
また、保持部材を筒状部材とした場合、及び、固定手段
を楔部材とした場合は、構成を簡略化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１実施形態の多関節型溶接ロボ
ットを使用した鉄骨柱の溶接方法を説明する図である。

【図２】本発明に係る第１実施形態の係止用部材を示す
図である。

【図３】図２のＡ矢視図である。

【図４】本発明に係る第１実施形態の多関節型溶接ロボ
ットの取付方法を説明する図である。

【図５】図１のＢ−Ｂ断面図である。

【図６】図１のＣ−Ｃ断面図である。

【図７】図１のＤ−Ｄ断面図である。

【図８】本発明に係る第１実施形態の多関節型溶接型ロ
ボットの制御系を示す図である。

【図９】本発明に係る第１実施形態の固定手段の別の例
を示す断面図である。

【図１０】図９のＥ矢視図である。

【図１１】本発明に係る第１実施形態の取付用脚部の固
定方法を説明する図である。

【図１２】本発明に係る第１実施形態の取付用脚部の固
定方法を説明する図である。

【図１３】本発明に係る第２実施形態の多関節型溶接ロ
ボットによる鉄骨柱の溶接方法を説明する図である。

【図１４】本発明に係る第２実施形態の多関節型溶接ロ
ボットの取付方法を説明する図である。

【図１５】図１４のＦ−Ｆ断面図である。

【図１６】本発明に係る第２実施形態の取付用脚部の固
定方法を説明する図である。

【図１７】本発明に係る第２実施形態の取付用脚部の別
の例を示す図である。

【図１８】本発明に係る第２実施形態の取付用脚部の別
の例を示す図である。

【符号の説明】

１０，１１ 鉄骨柱 １２ 突合せ部分 １３ 仮止用部材（保持部材） １４ 多関節型溶接ロボット ２０ 取付用脚部 ２１ アーム ２５ 嵌合用凹部 ２８，２９ ボルト（固定手段） ３６ 楔（固定手段） ４５ ブラケット（保持部材） ４６ 筒状部材 ５２，６６ 楔（固定手段） ６４ 弾性片（固定手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 源昭 東京都千代田区富士見二丁目10番26号前田 建設工業株式会社内 (72)発明者 藤岡 敏雄 東京都千代田区富士見二丁目10番26号前田 建設工業株式会社内 (72)発明者 宮木 聡 東京都千代田区富士見二丁目10番26号前田 建設工業株式会社内 Ｆターム(参考） 2E125 AA04 AB16 AC14 AG03 AG41 BB03 BC06 BD01 BE02 BF04 BF08 CA05 CA14 CA90 EB12 4E081 YB10

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上下に配置された鉄骨柱の突合せ部分
   を溶接する鉄骨柱の溶接方法において、 前記鉄骨柱の略１８０度離れた２箇所の所定位置にそれ
   ぞれ前記鉄骨柱の外周面から突出する保持部材を設け、 前記上下に配置された鉄骨柱の突合せ部分を溶接するた
   めの多関節型溶接ロボットに、前記保持部材に嵌め込み
   可能な取付用脚部を設け、 前記保持部材に前記多関節型溶接ロボットの取付用脚部
   を嵌め込んで、前記多関節型溶接ロボットを所定の位置
   に配置し、 前記所定の位置に配置された多関節型溶接ロボットのア
   ームを移動させて、前記突合せ部分の略半周ずつを溶接
   することを特徴とする多関節型溶接ロボットによる鉄骨
   柱の溶接方法。
2. 【請求項２】 前記多関節型溶接ロボットを、前記２箇
   所の保持部材に同時に取り付け、前記２個の多関節型溶
   接ロボットでそれぞれ前記鉄骨柱の突合せ部分の略半周
   ずつを同時に溶接することを特徴とする請求項１に記載
   の多関節型溶接ロボットによる鉄骨柱の溶接方法。
3. 【請求項３】 前記保持部材は、前記突合せ部分を溶接
   する前に前記上下に配置された鉄骨柱を仮止めするため
   の仮止用部材であり、前記多関節型溶接ロボットの取付
   用脚部には、前記仮止用部材に上方から嵌め込んで係止
   可能な嵌合用凹部を形成し、前記仮止用部材に前記取付
   用脚部の嵌合用凹部を嵌め込んだ状態で、前記仮止用部
   材と前記取付用部材とを固定手段によって固定すること
   を特徴とする請求項１又は２に記載の多関節型溶接ロボ
   ットによる鉄骨柱の溶接方法。
4. 【請求項４】 前記保持部材は前記鉄骨柱の中心軸線と
   略平行な筒状部材を有し、前記多関節型溶接ロボットの
   取付用脚部は、前記筒状部材に嵌め込み可能なテーパ状
   の支持部材又は円柱状の支持部材を有し、前記保持部材
   の筒状部材に前記取付用脚部の支持部材を嵌め込んだ状
   態で、前記保持部材の筒状部材と前記取付用脚部の支持
   部材を固定手段で固定したことを特徴とする請求項１又
   は２に記載の多関節型溶接ロボットによる鉄骨柱の溶接
   方法。
5. 【請求項５】 前記固定手段は、楔部材であることを特
   徴とする請求項３又は４に記載の多関節型溶接ロボット
   による鉄骨柱の溶接方法。