JP2011177789A

JP2011177789A - 作業台車

Info

Publication number: JP2011177789A
Application number: JP2011021999A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Dezuno; 清出津野; Tetsuo Koike; 哲夫小池
Original assignee: Koike Sanso Kogyo Co Ltd; Koike Sanso Kogyo KK
Current assignee: Koike Sanso Kogyo Co Ltd; Koike Sanso Kogyo KK
Priority date: 2010-02-04
Filing date: 2011-02-03
Publication date: 2011-09-15
Anticipated expiration: 2031-02-03
Also published as: JP5634286B2; KR20120129865A; US20120305326A1; US9011759B2; CN102596489B; EP2532472A4; CN102596489A; EP2532472A1; KR101832505B1; WO2011096514A1

Abstract

【課題】速度が急激に変化したとき、何らかの原因で事故が生じたとして停止するように構成された作業台車を提供する。
【解決手段】作業台車Ａは、被加工材Ｃａ上を走行して搭載した加工工具（溶接トーチＢ）によって所定の加工（溶接）を施す。作業台車Ａは、台車本体１と、台車本体１に設けられた複数の車輪４と、車輪４を駆動する駆動モーター３ａと、台車に作用する加速度を検出する加速度センサー１０と、加速度センサー１０によって急激な速度の変化を検出したとき異常が生じたとして駆動モーター３ａを停止させるように構成された制御部１２とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、被加工材を溶接或いは切断する際に用いる作業台車に関し、特に速度の急激な変化を検出したとき、異常が発生したとして停止させるように構成した作業台車に関するものである。

鋼板やステンレス鋼板等の被切断材上を走行しつつ、搭載したガス切断トーチやプラズマ切断トーチを稼動させて該被切断材を切断する作業台車や、一対の鋼板やステンレス鋼板等の被溶接材の一方上を走行しつつ、搭載した溶接トーチを稼動させて該被溶接材を溶接する作業台車が用いられている。

上記の如き作業台車の場合、複数の車輪が配置されており、走行方向の前後に配置された車輪の間に切断トーチや溶接トーチが配置されているのが一般的であり、目的の加工を行える範囲には限界が生じることとなる。即ち、作業台車の車輪が被加工材の端部に最接近した位置が目的の加工を行える限度となる。

この作業台車は、作業員が作業台車に設けたスイッチ類を操作することによって、操作し得るように構成されているものや、或いはティーチングプレイバック方式の作業台車のように、コードを介して構成された手持式の遠隔操作盤を作業員が把持して該遠隔操作盤に設けたスイッチ類を操作することによってティーチング操作を行うように構成されているものがある。

特に、被加工材の上面を走行して切断や溶接を行う作業台車の場合、一人の作業員が数台の作業台車を担当して目的の加工を行うことがある。このような場合、作業員は１台の作業台車の操作を行って稼動させた後、この作業台車を自動走行させておき、他の作業台車による加工の段取りを行って稼動させるようにするのが一般的である。

例えば特許文献１には、直交して配置された２枚の鋼板（被加工材）の交差部を隅肉溶接する際に、垂直に配置されている鋼板の表面をガイドとし得るように、走行方向を溶接の進行方向から僅かに垂直に配置されている鋼板側に向けることで、ガイドローラーを垂直に配置されている鋼板の表面に圧接させた走行台車（作業台車）が記載されている。この走行台車を用いた場合、立板をガイドとして良好な溶接を進行することができる。

しかし、上記の如く構成された走行台車であっても、該走行台車が鋼板の端部に到達したとき、如何にして停止させるかという問題が生じている。この問題を解決するために、走行台車にセンサーを設けておき、該センサーによって鋼板の端部を検出したとき、或いは鋼板の端部近傍にセンサーによって検出されるドッグを設け該ドッグをセンサーによって検出したとき、この検出信号に応じて停止させるように構成された走行台車も提案されている。

特許第３４００２９０号公報

被加工材の上面を走行して切断や溶接を行う作業台車の場合、目的の加工を行うための走行範囲に意図せぬ障害物が存在して衝突したり、センサーやドッグの設置に関わらず車輪が被加工材の端部から落下してしまったりする虞がある。また、ティーチングプレイバック方式の作業台車のように、コードを介して構成された手持ちの遠隔操作盤を作業員が把持して操作を行う場合、何らかの原因により、操作中に遠隔操作盤が落下してしまう虞がある。

このように、作業台車に意図せぬ障害による事故が生じたとき、この作業台車を速やかに停止させる必要があるが、意図せぬ事故の原因を常時監視するような構造とすることは、大幅なコストアップ要因ともなり好ましいことではない。このため、作業台車に何らかの事故が生じたとき、速やかに停止させることができる作業台車の開発が要求されているのが現状である。

本発明の目的は、作業台車の速度が急激に変化したとき、何らかの原因で事故が生じたとして停止するように構成された作業台車を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明に係る作業台車は、被加工材上を走行して搭載した加工工具によって該被加工材に対し所定の加工を施すように構成した作業台車であって、台車本体と、前記台車本体に設けられた複数の車輪と、前記台車本体に設けられ前記車輪を駆動する駆動モーターと、前記台車本体に設けられ該台車に作用する加速度を検出する加速度センサーと、前記駆動モーターの駆動を制御すると共に前記加速度センサーによって急激な速度の変化を検出したとき異常が生じたとして駆動モーターを停止させるように構成された制御部と、を有して構成されるものである。

上記作業台車に於いて、該作業台車が加速度センサーを設けた遠隔操作盤を有しており、前記制御部は前記加速度センサーによって該遠隔操作盤の急激な速度の変化を検出したとき遠隔操作盤に異常が生じたとして駆動モーターと加工工具の稼動を停止させるように構成されていることが好ましい。

本発明に係る作業台車では、台車本体に設けた加速度センサーによって作業台車の速度の変化を検出し、検出された速度の変化が急激な変化である場合、異常が生じたとして駆動モーターを停止させることで作業台車を停止させることができる。このため、車輪が被加工材の端部から落下したり、意図しない障害物に衝突したような場合に、速やかに作業台車を停止させることが可能となり、切断不良や溶接不良の範囲を小さくすることができる。

また、作業台車が遠隔操作盤を有するものである場合、この遠隔操作盤に加速度センサーを設けることで、この遠隔操作盤が落下したとき、落下に伴う急激な速度の変化を検出して作業台車を停止させると同時に加工工具の稼動を停止させることができる。このため、予期せぬ事故により作業員が把持している遠隔操作盤を手放して落下したような場合、速やかに作業台車を停止させ同時に加工工具の稼動を停止させることができる。従って、例えば、作業台車や加工工具に対するティーチング作業中であるような場合には、速やかに作業台車及び加工工具の稼動を停止させて無駄な動作を少なくすることができる。

作業台車を採用した溶接装置の構成を説明する三面図である。作業台車を構成するレバーの回動と磁石の関係を説明する図である。作業台車の制御系を説明するブロック図である。作業台車又は遠隔操作盤が落下して急激に速度が変化したことを検出したときのフローチャートである。

以下、本発明に係る作業台車の一実施例について図を用いて説明する。本発明に係る作業台車は、鋼板やステンレス鋼板等からなる被溶接材や被切断材等の被加工材上を走行して、搭載した溶接トーチやプラズマ切断トーチ或いはガス切断トーチ等の加工工具によって被加工材に対し所定の加工を施すように構成したものである。

特に、本発明に係る作業台車は、作業中に作業台車に作用する急激な速度の変化を検出したとき、作業中に異常な状態が生じたとして駆動モーターを停止させるように構成されている。このため、例えば作業台車が被加工材の端部から落下したり、被加工材上に存在する意図しない障害物に衝突したりしたとき、速やかに作業台車を停止させることが可能である。

また、作業台車が遠隔操作盤を有しているような場合には、この遠隔操作盤の急激な速度の変化を検出して駆動モーター、及び加工工具の稼動を停止させるように構成されている。このため、遠隔操作盤を把持していた作業員が該遠隔操作盤を落下させてしまったような場合でも、速やかに作業台車を停止させることが可能であり、且つ加工工具の稼動を停止させることが可能である。

本発明に於いて、作業台車に生じる急激な速度の変化の大きさを限定するものではない。即ち、作業台車自体の速度の変化と、遠隔操作盤に生じる速度の変化とは同じである必要はなく、互いに異なるものであって良い。また、作業台車に生じる速度の変化が目的の加工に対応するものであってはならず、このときの速度の変化とは明確に異なる値であることが必要である。このため、目的の加工に応じた各条件を考慮して適宜設定することが必要となる。

しかし、以下の本実施例では、設定値を０．５Ｇとし、この設定値を基準として測定した速度の変化による測定値と比較して、測定値が０．５Ｇよりも小さい場合、作業台車又は遠隔操作盤は正常な状態にあるとし、測定値が０．５Ｇよりも大きい場合、作業台車又は遠隔操作盤に異常な状態が発生しているとして、判定するようにしている。

以下、本発明に係る作業台車を適用した溶接装置の構成について説明する。図に示す作業台車Ａは、図１に二点鎖線で示す加工工具となる溶接トーチＢを搭載して同図に一点鎖線で示す被加工材Ｃａ，Ｃｂを隅肉溶接する溶接装置を構成する作業台車として構成されている。然し、本発明に係る作業台車は、溶接トーチＢに代えてガス切断トーチやプラズマ切断トーチを搭載することで、切断装置を構成する作業台車として用いることも可能である。以下、本実施例では作業台車Ａを溶接専用の作業台車として説明する。

図に於いて、作業台車Ａの台車本体１は本体ケース１ａと該本体ケース１ａの底面を塞ぐ底板１ｂとによって構成され、本体ケース１ａの上部には溶接トーチＢを保持する保持部材２が設けられている。そして保持部材２に溶接トーチＢを取り付けて固定することで、該トーチＢを搭載し得るように構成されている。特に、本体ケース１ａに於ける溶接トーチＢの配置位置に対応する上面には一方側の側面から上面に掛けて傾斜させた凹部が形成されており、この凹部が形成されることで、溶接トーチＢの傾斜角度を大きくすることが可能なように構成されている。

本体１を構成する本体ケース１ａの上部には、可変速モーターからなる駆動モーター３ａ及び減速機３ｂからなる駆動装置３が配置されている。また本体ケース１ａの内部には前後方向に２本の軸が配置されており、一方の軸は駆動装置３と接続され、且つ互いの軸は図示しないタイミングベルトやチェン等の伝動部材を介して接続されている。また各軸には両端部に夫々ゴム製の車輪４が固着されている。

尚、駆動装置３は必ずしも可変速モーターからなる駆動モーター３ａを有する必要はなく、定回転モーターと変速装置を組み合わせて構成しても良い。また駆動モーターを減速モーターとし、この減速モーターと変速装置を組み合わせて駆動装置３を構成しても良いことは当然である。

本体ケース１ａの上部であって駆動装置３の近傍には操作盤５が設けられている。この操作盤５には後述する制御基板１１が収容されており、表面には走行方向を指示するスイッチや走行速度を設定するダイヤル或いは稼動状況を表示する表示灯等を含む操作機器類５ａが配置されている。また、操作盤５の所定位置には、電源コード５ｂが接続されるコネクタが接続されている。更に、操作盤５には、図３に示す溶接電源ユニット１５や図示しないプラズマ電源或いはガス供給装置と接続されて種々の制御信号を伝達する通信線１７が接続されている。

また、操作盤５には作業員によって把持されて操作される遠隔操作盤６がコード６ｂを介して接続されている。この遠隔操作盤６は、台車本体１の走行を操作するための操作盤であって良く、作業台車Ａが溶接ロボットとして構成されている場合には、該作業台車Ａの動作をティーチング操作及びプレイバック操作するための操作盤であっても良い。

遠隔操作盤６には該遠隔操作盤６の機能に対応した操作機器類６ａが設けられている。即ち、遠隔操作盤６が走行台車１の走行のみを操作するものである場合、操作機器類６ａとしては本体ケース１ａに設けた操作盤５の操作機器類５ａと同様のスイッチやダイヤルからなる操作機器類６ａが配置されている。

また作業台車Ａがロボットとして構成されている場合、操作機器類６ａとして台車本体１の走行方向や走行速度を制御する機器類や、溶接電源の稼動を制御するスイッチやダイヤル或いはタッチパネルを含む機器類、更に、台車本体１の走行と同期する溶接電源の稼動状態をティーチングするボタン等が配置されている。

上記構成では、駆動モーター３ａを駆動すると、該駆動モーター３ａの回転は減速機３ｂを経て一方の軸に伝達され、更に伝動部材を介して他方の軸に伝達される。そして４つの車輪４が回転して本体１が走行する。このとき、車輪４が夫々ゴムによって形成されるため、被加工材Ｃｂとの接触摩擦が大きく、従って大きい牽引力を発揮することが可能である。

本体１の内部であって略中央に磁石７が配置されている。本実施例に於いて、磁石７としてはフェライト磁鋼からなる永久磁石を用いている。しかし、前記磁石に限定するものではなく、永久磁石であれば如何なるものを利用しても良いことは当然である。また本体１を構成する本体ケース１ａに取り付けた底板１ｂはアルミニウムやステンレス等の非磁性材によって構成されている。

磁石７はレバー８の取付片８ａに取り付けられている。レバー８は、取付片８ａと、該取付片８ａから起立した起立片８ｂと、からなる略Ｌ字状に形成されている。そして取付片８ａの側面に取り付けたブラケット８ｃに磁石７が取り付けられている。取付片８ａに対する磁石７の取付構造は特に限定するものではなく、ボルトやビス等による取付構造であって良い。

本体１の本体ケース１ａの所定位置には軸９が配置されており、該軸９にレバー８の取付片８ａの一方側の端部（Ｌ字型の先端部）が装着されている。従って、レバー８は取付片８ａの先端部に装着された軸９を中心として回動可能に構成されており、レバー８の回動に伴って磁石７の姿勢が変化し得るように構成されている。特に、磁石７は被加工材Ｃａに対し略水平状の姿勢となったときに最も強い吸着力を発揮し、傾斜角度を大きくしてゆくのに伴って吸着力が小さくなる。例えば、作業台車Ａを被加工材Ｃａに載置した状態で、磁石７を被加工材Ｃａに対し約６度〜８度傾斜させることによって被加工材Ｃａから引き剥がすことが可能であり、８度よりも大きい角度で傾斜させることによって更に容易に引き剥がすことが可能である。

尚、８ｄは起立片８ｂの上端部分に設けたハンドルである。

磁石７の被加工材Ｃａに対する吸着力を活用するためには、磁石７は可及的に本体ケース１ａの底部に設けた底板に接近した位置に配置されていることが好ましい。このため、本体ケース１ａに設けられた軸９の位置は、レバー８を回動させて磁石７を約８度〜１０度程度傾斜させる際に、磁石７の隅部分が底板に接触することがない高さで且つ作業台車Ａの重心に略一致した位置に配置されている。

また、レバー８を図２の二点鎖線の位置にしたとき、磁石７は被加工材Ｃａに対し略平行な姿勢となって接近し、この状態で磁石７の被加工材Ｃａとのエアギャップは最小値となり、略最大の吸着力となって高い牽引力を発揮する。またレバー８を同図の実線の位置まで回動したとき、磁石７は被加工材Ｃａに対し約８度傾斜してエアギャップは最大値となり、吸着力が小さくなって容易に被加工材Ｃａから離脱させることが可能となる。

台車本体１には加速度センサー１０が設けられている。加速度センサー１０を台車本体１のどの位置に設けるかは限定するものではなく、該作業台車１に生じる速度の変化を確実に検出し得るような位置であれば良い。また、加速度センサー１０に直接外力が作用することは好ましいことではないため、このような外力が作用する虞のない位置に設けることが好ましい。このため、本実施例では、加速度センサー１０は、本体ケース１ａの上部で且つ駆動装置３の近傍に設けた操作盤５に収容された制御基板１１に取り付けられている。

加速度センサー１０は、三次元的な速度の変化に対応した加速度を測定して測定した加速度に対応した信号を発生し得るように構成されている。そして、被加工材Ｃａに対して走行している間、常に台車本体１の速度の変化を測定し、測定した値を後述する制御部に伝達し得るように構成されている。本実施例では、速度の変化を±０．１Ｇ〜±３．０Ｇ程度の範囲で測定し得るような加速度センサー１０を用いている。

次に、作業台車Ａの制御系について図３のブロック図により説明する。図に示す制御基板１１は、作業台車Ａを構成する台車本体１の本体ケース１ａの上部に設けた操作盤５に収容されている。この制御基板１１には、加速度センサー１０、コンピュータからなる制御部１２、駆動モーター３ａの駆動回路１３、及び作業台車Ａを制御するために必要な他の図示しない機器類が取り付けられている。

また、作業基板１１と作業台車Ａから離隔して設けた溶接電源ユニット１５とはＩ／Ｏユニット１６、通信線１７を介して接続されており、制御部１２から発生する指令信号に応じて溶接電源ユニット１５は稼動／停止し得るように構成されている。

尚、作業台車Ａがプラズマ切断トーチを搭載したものである場合には、溶接電源ユニット１５の変わりにプラズマ電源ユニットが接続され、ガス切断トーチを搭載したものである場合には、ガス供給装置が接続される。

また、作業台車Ａが遠隔操作盤６を有するものである場合、この遠隔操作盤６の内部にも加速度センサー１０と同様の加速度センサー１９が取り付けられている。この加速度センサー１９はコード６ｂを介して制御部１２と接続されており、制御部１２では、加速度センサー１０、１９の何れかで急激な速度の変化を検出したとき、異常な状態が生じたとして認識し得るように構成されている。

次に、上記の如く構成された作業台車Ａに於ける目的の加工を行っている際に、急激な速度の変化を検出したときに駆動モーター３ａを停止させる手順について図４により説明する。

予め制御部１２に対し、駆動モーター３ａを停止させる際の検出値を０．５Ｇとして設定すると共に、目的の溶接を行う際に最適な速度を設定して記憶させる。このとき、目的の溶接を実施するのに必要な、溶接電源ユニット１５の電圧値や電流値の設定、ガスの流量の設定等を含む全ての設定を行う。

目的の溶接を行うのに必要な設定を行った後、被加工材Ｃａ、Ｃｂが交差する部位に溶接トーチＢを向かわせ、該溶接トーチＢによる隅肉溶接を開始させると同時に作業台車Ａの走行を開始させる。

図４に示すように、作業台車Ａが走行している間、加速度センサー１０、１９からは連続的に検出された加速度の検出値が制御部１２に伝達される。そして、ステップＳ２１では、制御部１２に於いて伝達された加速度の検出値と予め設定された設定値を比較し、検出値が設定値を超えていない場合、ステップＳ２２に進行して作業台車Ａの走行を維持すると共にステップＳ２３で溶接電源ユニット１５の稼動状態を維持する。従って、被加工材Ｃａ、Ｃｂに対する溶接作業は継続される。

また、加速度の検出値が設定値を超えた場合、ステップＳ２４に進行して駆動モーター３ａを停止させて作業台車Ａの走行を停止させると共にステップＳ２５で溶接電源ユニット１５の稼動を停止させる。従って、被加工材Ｃａ、Ｃｂに対する溶接作業は即座に停止し、作業台車Ａは溶接が中断して位置を保持することになる。このため、作業員が次に如何にすべきか、例えば、溶接を再開すべきか、次の作業部位に移動すべきか等を判断することが容易となる。

このように検出値が設定値を超えるような加速度が生じるのは、例えば作業台車Ａの走行が継続して被加工材Ｃａの端部から車輪が落下し、これに伴って、作業台車Ａの底板１ｂが被加工材Ｃａの端部に衝突したような場合がある。この場合、作業台車Ａの底板１ｂが被加工材Ｃａの端部に衝突したときの衝撃を加速度センサー１０によって０．５Ｇよりも大きい値の加速度として検出する。

また、作業員が把持して操作していた遠隔操作盤６が何らかの原因で落下し、被加工材Ｃａに衝突したような場合もある。この場合、作業台車Ａに設けた加速度センサー１０は０．５Ｇよりも小さい加速度を検出しているにも関わらず、遠隔操作盤６が被加工材Ｃａに衝突したのときの衝撃を加速度センサー１９によって０．５Ｇよりも大きい値の加速度として検出する。

また、被加工材Ｃａに於ける作業台車Ａの走行範囲に意図しない障害物（例えばハンマーやスパナ等の工具類、コード類等）が存在し、この障害物に作業台車Ａが衝突したときにも、このときの衝撃を加速度センサー１０によって０．５Ｇよりも大きい値の加速度として検出する。

上記の如く、作業台車Ａの車輪が被加工材Ｃａの端部から落下したり、作業員が遠隔操作盤６を落下させるようなことは極めてまれであるが、加速度センサー１０、１９を設けておくことで、確実に検出して作業台車Ａを停止させることが可能であり、更に、作業台車Ａの停止と同時に溶接トーチＢを含む加工工具の稼動を停止させることが可能である。このため、目的の加工に不良が発生したとしても、この不良個所を狭い範囲に止めることが可能である。

特に、作業台車Ａが意図しない障害物に衝突したときに、該作業台車Ａが加速中或いは減速中の場合、衝突による加速度の変化と変速時の速度の変化とが相殺されてしまい、障害物に衝突したことを確実に検出し得ないことがある。また、障害物の大きさや重量或いは物性（例えば弾力性の有無等）によっても、障害物に衝突したことを確実に検出し得ないことがある。

この場合、制御部１２では、作業台車Ａの走行に於ける進行方向にかかる加速度（加速方向の加速度と減速方向の加速度）と、作業台車Ａが駆動モーター３ａにより車輪４を駆動して発生した加速度と、を比較し、両者の差が設定値を超えたとき、作業台車Ａが障害物にぶつかったと判断し、この判断に応じて駆動モーター３Ａを停止させると同時に、溶接電源ユニット１５の稼動を停止させるように構成されている。

尚、作業台車Ａが加速中或いは減速中に該作業台車Ａが衝突したか否かを検出する際の設定値は、前述した０．５Ｇに限定するものではなく、前記値よりも小さい例えば０．１Ｇ程度であっても良い。即ち、作業台車Ａが定常速度で走行しているときの設定値と、速度を変化させているときの設定値と、は異なる値であることもある。

本発明に係る作業台車Ａは、鋼板やステンレス鋼板を溶接する溶接装置、或いは切断装置を構成する台車として利用することが可能である。

Ａ作業台車
Ｂ溶接トーチ
Ｃａ、Ｃｂ被加工材
１台車本体
１ａ本体ケース
１ｂ底板
２保持部材
３駆動装置
３ａ駆動モーター
３ｂ減速機
４車輪
５操作盤
５ａ操作機器類
５ｂ電源コード
６遠隔操作盤
６ａ操作機器類
６ｂコード
７磁石
８レバー
８ａ取付片
８ｂ起立片
８ｃブラケット
８ｄハンドル
９軸
１０加速度センサー
１１制御基板
１２制御部
１３駆動回路
１５溶接電源ユニット
１６Ｉ／Ｏユニット
１７通信線
１９加速度センサー

Claims

被加工材上を走行して搭載した加工工具によって該被加工材に対し所定の加工を施すように構成した作業台車であって、
台車本体と、前記台車本体に設けられた複数の車輪と、前記台車本体に設けられ前記車輪を駆動する駆動モーターと、前記台車本体に設けられ該台車に作用する加速度を検出する加速度センサーと、前記駆動モーターの駆動を制御すると共に前記加速度センサーによって急激な速度の変化を検出したとき異常が生じたとして駆動モーターを停止させるように構成された制御部と、を有することを特徴とする作業台車。
前記作業台車が加速度センサーを設けた遠隔操作盤を有しており、前記制御部は前記加速度センサーによって該遠隔操作盤の急激な速度の変化を検出したとき遠隔操作盤に異常が生じたとして駆動モーターと加工工具の稼動を停止させるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載した作業台車。