JP2004344967A - 鉄骨柱の仕口コアの自動溶接装置 - Google Patents

Abstract

【課題】鉄骨建築物の柱と梁の接続部を形成する仕口のコアを自動溶接する装置に関し、コラムとダイヤフラムの位置決めから本溶接の終了までのすべての溶接工程を自動化する。
【解決手段】コラム１６とダイヤフラム１９とを装置に自動供給し、装置上で両者を位置決めし、溶接ロボットを用いて下向き溶接する。装置は、割出軸１５回りに回転可能な第１把持面１１と、この第１把持面に近接離隔可能に対向して前記割出軸回りに回転可能かつ上方転向可能な第２把持面１２と、当該把持面内で拡縮してダイヤフラム１９の周縁を把持する把持爪２１と、第１把持面１１と第２把持面１２の間で垂直軸回りに旋回可能なコラム受け２５と、上方を向いた第２把持面１２にダイヤフラム１９を供給するダイヤフラム供給手段２９と、コラム供給手段３５と、搬出手段３６とを備えている。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
この発明は、鉄骨建築物の柱と梁の接続部を形成する仕口のコアを自動溶接する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鉄骨建築物の柱は、図５に示すように、幹４０と仕口４１とを交互に連結した溶接構造物で、工場で運搬可能な長さに組立てられた柱を建築現場で上下に連結すると共に、仕口４１に設けた２〜４枚の羽根４２に梁を連結して、鉄筋建築物の骨組を構築する。幹４０は、所定長さに切断した角パイプ、丸パイプ、Ｈ型鋼などの圧延鋼材の端部に溶接用の開先や裏当金を設けたものであり、仕口４１は一般的には幹４０と同断面の短柱材（コラム）１６の両端に小口板（ダイヤフラム）１９を溶接して芯材（コア）４３を製作し、このコアに２〜４枚の羽根４２を溶接したものである。
【０００３】
溶接の作業環境は、必ずしも良好であるとは言えない。また、大型の溶接構造物は、溶接線が長く、複数回の肉盛りを必要とするため、溶接に相当な時間がかかる。更に、欠陥のない溶接を行うためには、トーチを下向きにしたいわゆる下向き溶接を行う必要があり、そのためには、ワークをポジショナーに搭載して、溶接位置が常に上向きとなるように、ワークを動かしながら溶接を行う必要がある。そこで、大型の溶接構造物は、溶接される部材を治具に固定して相互の位置決めを行った状態で、部材相互の位置関係を固定するための仮溶接（組立溶接とも言う）を行い、仮溶接されたものをポジショナーに搭載して溶接ロボットによる自動溶接で本溶接を行うという方法が採用されている。
【０００４】
例えば仕口のコア４３の溶接であれば、組立治具を用いてコラム１６とダイヤフラム１９とを位置決めし、当該治具上で溶接線に沿う複数箇所を人手により仮溶接し、これを治具から外して自動溶接機のストックヤードに搬送する。自動溶接機のローダは、ストックヤードに置かれた仮溶接品（ワーク）をポジショナーへ供給し、ポジショナーでワークを把持した状態で、溶接ロボットが溶接線に沿ってトーチを動かして本溶接を行うという方法でコア４３が組立られている。即ち、比較的短時間で済む仮溶接は人手により行い、時間がかかる本溶接は自動溶接機で無人連続運転を行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
鉄骨柱の仕口は、柱と梁の連結部に位置し、大きな力が作用するので、品質の高い溶接が必要である。コラム１６とダイヤフラム１９の溶接においては、本溶接する溶接線の一部に仮溶接が行われるので、仮溶接の溶接品質も高いことが要求され、従って仮溶接も熟練した溶接技術者が下向き溶接で行う必要がある。
【０００６】
溶接においては、トーチと母材との間隔を適正な距離に維持する必要があり、人手による溶接は、溶接品質の低下を招きやすい。また、熟練した溶接技術者の数も少なくなってきており、生産性の向上と省力化を図るためにも、溶接作業の全工程を無人化して自動運転可能にするのが好ましい。
【０００７】
この発明は、鉄骨柱の仕口の製作におけるコラムとダイヤフラムの溶接を、その部材相互の位置決めから本溶接の終了までのすべての溶接工程を自動化して、無人連続運転を可能にすることを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、必要な裏当金を予め取付けたコラム１６とダイヤフラム１９とを装置に自動供給して装置上で両者を位置決めし、当該位置決めされた両部材１６、１９を溶接ロボットを用いて下向き姿勢で本溶接可能な装置を提供することにより、上記課題を解決したものである。
【０００９】
すなわち、この発明の鉄骨柱の仕口コアの自動溶接装置は、水平方向の割出軸１５回りに回転可能な第１把持面１１を備えた第１ポジショナー１３と、前記第１把持面に近接離隔可能に対向して前記割出軸回りに第１把持面と同期回転可能かつ上方転向可能な第２把持面１２及び当該把持面内で拡縮してダイヤフラム１９の周縁を把持する把持爪２１を備えた第２ポジショナー１４と、第１把持面１１と第２把持面１２の間に配置された昇降可能かつ垂直軸回りに少なくとも１８０度旋回可能なコラム受け２５と、上方を向いた第２把持面１２にダイヤフラム１９を供給するダイヤフラム供給手段２９と、コラム受け２５にコラム１６を供給するコラム供給手段３５と、コラム受け２５から溶接済みコアを搬出する搬出手段３６とを備えたものである。
【００１０】
また請求項２の仕口コアの自動溶接装置は、図４に示すように、上記構成を備えた請求項１記載の仕口コアの自動溶接装置において、コラム受け２５が前記割出軸回りに４５度傾動可能であることを特徴とするものである。
【００１１】
把持面１１、１２は、両者の間でコラム１６とダイヤフラム１９とを押し付けた状態で把持する面を形成している。コラム１６を支持するコラム受け２５は、好ましくは把持面１１、１２の割出軸回りに４５度以下の角度で傾動可能な構造とする。
【００１２】
コアの組立において、コラム１６はコラム受け２５に隣接するストックコンベア３４等の搬送装置からプッシャ３７などのフィーダによってコラム受け２５上に供給される。ダイヤフラム１９は、マグネット３１等を備えたフィーダ２９で上向きになった第２把持面１２上に水平姿勢で供給され、把持爪２１で把持される。この状態で第２把持面１２が下方転向して第１把持面１１と対向し、コラム受け２５が上動してコラム１６の中心と把持面１１、１２の割出軸１５とを一致させる。この状態で第２把持面１２が第１把持面１１に向けて基準位置となる位置まで進出し、次いで第１把持面１１が前進して、第１把持面１１と第２把持面１２との間でコラム１６とダイヤフラム１９とを互いに押し付けた状態にして挟持する。
【００１３】
把持されたダイヤフラム１９の軸心の位置と軸回りの角度は、把持爪２１の放射方向の同期開閉動作とダイヤフラム周縁のどの位置を把持するかによって規定される。ダイヤフラム１９に押接されるときのコラム１６の軸心の位置及び軸回りの角度は、第１把持面１１に第２把持面に設けたと同様な把持爪３２を設けるか、又は、コラム受け２５の上昇位置と上面の角度とを制御することによって規定できる。コラム受け２５上でのコラム１６の軸直角方向の位置を規定するときは、コラム受け２５にストッパ２６などの位置決め部材を設ける。
【００１４】
上記のようにコラム１６とダイヤフラム１９を挟持した後、コラム受け２５を下降させ、要すれば第１把持面１１と第２把持面１２とを所望角度回動して、溶接ロボットの溶接トーチで上方を向いている溶接線を溶接する。溶接線を４５度傾けたときは、９０度交差する２つの溶接線が下向き溶接可能になる。そして第１把持面１１と第２把持面１２の同期回動動作と溶接ロボットのトーチの移動動作により、全周の溶接をする。
【００１５】
コラム１６と１枚目のダイヤフラム１９の溶接が終了したら、コラム受け２５を上昇してコラム１６を支持した後、把持爪２１を開いて第１把持面１１及び第２把持面１２を後退させる。第２把持面１２は更に上方転向し、ダイヤフラム供給装置が２枚目のダイヤフラム１９を上向きの第２把持面１２に供給し、把持爪２１が当該ダイヤフラムを把持し、第２把持面１２が下方転向して第１把持面１１に対向する。この間にコラム受け２５は垂直軸回りに１８０度旋回する。
【００１６】
そして、第２把持面１２を基準位置まで前進させ、第１把持面１１を前進させてコラム１６と２枚目のダイヤフラム１９とを押し付けた状態で挟持し、コラム受け２５を下降させる。
【００１７】
そして、１枚目のダイヤフラムを溶接したときと同様に、溶接ロボットの動作と把持面１１、１２の回転によるワークの上下反転動作により、コラム１６と２枚目のダイヤフラム１９の溶接を行う。２枚目のダイヤフラムの溶接が終了したら、コラム受け２５を上昇してコラム１６を支えた後、把持爪２１を開き、第１把持面１１と第２把持面１２とを後退させ、組立てたコアを搬出コンベア３３などにより搬出する。
【００１８】
この発明の装置によれば、ストックコンベアや周回パレットなどによってコラム１６とダイヤフラム１９とを次々に送り込むフィーダと、組立てたコアを搬出するアンローダとを設けてやれば、無人連続運転で人手による仮溶接を必要としない仕口コアの全自動溶接が実現できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施形態を説明する。図１を参照して、床面に設けられたピット１０の両側に第１把持面１１と第２把持面１２とを対向させて、第１ポジショナー１３と第２ポジショナー１４とが設置されている。両ポジショナー１３、１４は、それらの把持面１１、１２の水平方向の割出軸１５を一致させて設置されている。第１ポジショナー１３と第２ポジショナー１４とは、互いに近接離隔する方向に移動可能で、搬入されるコラム１６の長さに合せて第１把持面１１と第２把持面１２との間隔を設定可能となっている。
【００２０】
第１ポジショナー１３は、第１把持面１１を第２把持面１２に向けて進出させるプッシャ１７を備えており、第２ポジショナー１４は、第２把持面１２を転向軸１８回りに上方に転向させる転向装置を備えている。第１把持面１１は、その面内で放射方向に同期進退してコラム１６の稜線端部を把持する把持爪３２を備えており、第２把持面１２は、上方を向いたときにダイヤフラム１９を支える受座２０と、当該把持面上で放射方向に同期進退してダイヤフラム１９の周縁を挟持する把持爪２１とを備えている。
【００２１】
ピット１０内には、割出軸１５と直交する垂直軸回りに旋回台２２を旋回させる旋回機構２３が設けられており、旋回台２２にはパンタグラフ型の昇降機構２４を介してコラム受け２５が設置されている。コラム受け２５は、側方から搬入搬出されるコラム１６を移動可能に支持するための支持ローラ２７を備えている。
【００２２】
第２ポジショナー１４の背後には、ダイヤフラム搬送用のストックコンベア２８が設けられ、このストックコンベアの先端と第２ポジショナー１４の上方との間に、ダイヤフラムフィーダ２９が配置されている。ダイヤフラムフィーダ２９は、図１の左右方向のレール３０に懸吊されて往復走行する電磁マグネット３１を備えており、ストックコンベア２８の先端に搬送されてきたダイヤフラム１９を電磁マグネット３１で吸着して、第２ポジショナー１４の上方へと搬送し、上方を向いた第２把持面１２上へと供給する。
【００２３】
ダイヤフラム搬入用のストックコンベア２８の両側には、コラム搬入用のストックコンベア３４と製品（コア）搬出用の搬出コンベア３３とが配置されている。コラム搬入コンベア３４及び搬出コンベア３３とコラム受け２５との間には、渡り路を形成するローラ台３５、３６が設けられ、また、コラム１６を搬入コンベア３４からコラム受け２５上へ供給する搬入プッシャ３７と、コアをコラム受け２５から搬出コンベア３３上へと押動する図示されない搬出プッシャとが設けられている。
【００２４】
なお、図２の想像線は、上方を向いた第２把持面１２を示しており、前面を把持面としたクロス型の腕のそれぞれにダイヤフラム１９の四隅を把持するＶ形の把持爪２１が開閉自在に装着されている。第１把持面１１及びこれに装着されている把持爪３２も同様な構造である。
【００２５】
上記構成において、コラム搬入コンベア３４の先端に供給されたコラム１６は、搬入プッシャ３７でコラム受け２５上へと移送される。昇降装置２４は、コラム受け２５をコラム１６の軸心が割出軸１５と一致する高さまで上昇させる。コラム１６の供給と並行して、上方を向いた第２把持面１２上に、ダイヤフラム搬入コンベア２８の先頭位置に送られてきたダイヤフラム１９が供給される。供給されたダイヤフラム１９は、把持爪２１で把持された後、第２把持面１２が下方転向して第１把持面１１と対向し、かつコラム１６の長さに応じて設定された基準位置へ進出する。この状態で第１把持面１１が前進して、把持爪３２でコラムの基端を把持し、コラム１６の端面をダイヤフラム１９に押し付ける。要すればこのとき、図示しない溶接ロボットにより、溶接線（ダイヤフラム１９とコラム１６との当接線）の上辺２箇所を仮溶接する。
【００２６】
次にコラム受け２５が下降する。コラム１６は、第１把持面１１とダイヤフラム１９とで挟持された状態で支持される。この状態で第１把持面１１と第２把持面１２との同期回転及び溶接ロボットのトーチの移動により、コラム１６とダイヤフラム１９との本溶接が行われる。
【００２７】
１枚目のダイヤフラムの溶接が終了したら、コラム受け２５を再び上昇し、把持爪３２、２１を開いて第１ポジショナー１３と第２ポジショナー１４を後退させる。この状態でコラム受け２５は垂直軸回りに１８０度旋回し、第２ポジショナー１４は、その後退位置で第２把持面１２を上方に向け、ダイヤフラムフィーダ２９で２枚目のダイヤフラムを第２把持面１２上へ供給する。第２把持面１２は、把持爪２１で供給されたダイヤフラムを把持したあと、第１把持面１１に対向する位置に復帰して、第２ポジショナー１４の移動により、第２把持面１２を基準位置に進出させる。この状態で第１把持面１１が再び進出して、把持爪３２で１枚目のダイヤフラムを把持し、コラム１６を２枚目ののダイヤフラム１９に当接させる。そして、１枚目のダイヤフラムを溶接したときと同様な動作により、コラム１６と２枚目のダイヤフラムとの本溶接が行われる。
【００２８】
コラム１６とダイヤフラム１９との本溶接には、一般に複数回の肉盛りが必要である。この複数回の肉盛りは、コラム受け２５の旋回を繰り返し行って１枚目と二枚目のダイヤフラムに対して交互に行うこともできるし、一方のダイヤフラムの本溶接を完全に行ってから２枚目のダイヤフラムの溶接に移ることもできる。
【００２９】
２枚のダイヤフラムの溶接が終了したら、コラム受け２５が再び上昇してコラム１６を支えた後、第１把持面１１と第２把持面１２とを後退させ、搬出プッシャが進出して組立済みのコアを搬出コンベア３３上へと移送する。搬出が行われた後、コラム受け２５は垂直軸回りに１８０度旋回し、第２ポジショナー１４は第２把持面１２を上方に向けて最初の状態に戻る。以上の動作を繰り返すことによって、鉄骨柱の仕口コアの連続無人溶接が行われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例装置の模式的な正面図
【図２】図１の装置の平面図
【図３】傾動しないコラム受けの模式的な側面図
【図４】４５度傾動するコラム受けの模式的な側面図
【図５】鉄骨柱の幹と仕口の斜視図
【符号の説明】
１１ 第１把持面
１２ 第２把持面
１３ 第１ポジショナー
１４ 第２ポジショナー
１５ 割出軸
１６ コラム
１９ ダイヤフラム
２１ 把持爪
２５ コラム受け
２９ ダイヤフラムフィーダ
３５ ローラ台
３６ ローラ台

Claims (2)

1. 水平方向の割出軸（１５）回りに回転可能な第１把持面（１１）と、当該第１把持面に近接離隔可能に対向して前記割出軸回りに第１把持面と同期回転可能かつ上方転向可能な第２把持面（１２）と、当該第２把持面内で拡縮してダイヤフラム（１９）の周縁を把持する把持爪（２１）と、第１把持面（１１）と第２把持面（１２）の間に配置された昇降可能かつ垂直軸回りに少なくとも１８０度旋回可能なコラム受け（２５）と、上方を向いた第２把持面（１２）にダイヤフラム（１９）を供給するダイヤフラム供給手段（２９）と、コラム受け（２５）にコラム（１６）を供給するコラム供給手段（３５）と、コラム受け（２５）から溶接済みコアを搬出する搬出手段（３６）とを備えた、仕口コアの自動溶接装置。
2. コラム受け（２５）が前記割出軸回りに４５度傾動可能である、請求項１記載の仕口コアの自動溶接装置。

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