JP2019084619A - Gantry type punching device and punching method using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガントリー型穿孔装置、及びガントリー型穿孔装置を用いた穿孔方法に関する(以下、それぞれ単に「穿孔装置」、及び「穿孔方法」と称す。)。更に詳しくは、四枚の鋼製の厚板を組み合わせて構築され、大型建造物等の柱部材として主に使用される四角ボックス柱(以下、単に「ボックス柱」と称す。)の製造工程で使用され、エレクトロスラグ溶接のための溶接作業用の孔を穿ける穿孔装置、及び当該穿孔装置を用いた穿孔方法に関する。 The present invention relates to a gantry-type drilling device and a drilling method using the gantry-type drilling device (hereinafter simply referred to as "piercing device" and "drilling method", respectively). More specifically, it is a manufacturing process of a square box pillar (hereinafter simply referred to as "box pillar") which is constructed by combining four steel planks and is mainly used as a pillar member for large buildings and the like. The present invention relates to a drilling device used for drilling holes for welding operation for electroslag welding and a drilling method using the drilling device.
従来、高層ビルやスポーツ競技施設等の建築物、高速道路や鉄橋等の橋脚、或いはタンカーや客船、或いは貨物船等の大型船舶などの各種の大型の建造物や構造物を建築または建造する際において、主骨格となる柱部材として、鋼製の厚板を組み合わせて四角筒状(或いは、四角管状)に構築したボックス柱が多く用いられている。このボックス柱は、四枚の厚板によって囲まれた空間を内部に有する、四角筒状(或いは、四角管状)のものであり、高強度性及び高耐荷重性に優れた部材として、種々の産業分野において広範に使用されている。 Conventionally, when building or constructing various large structures or structures such as high-rise buildings, buildings such as sports competition facilities, high-speed roads, bridge bridges such as iron bridges, or large vessels such as tankers, passenger ships, or cargo ships. In many cases, box columns constructed in a square cylindrical (or square tubular) shape by combining steel thick plates are often used as pillar members to be the main frame. This box pillar is a square cylindrical (or square tubular) one having a space surrounded by four thick plates inside, and various members are excellent as high strength and high load resistance. It is widely used in the industrial field.
ボックス柱100の構成について、更に具体的に説明すると、図9等に示すように、互いに離間して配された鋼製の一対の縦板101a,101b(フランジ)と、当該縦板101a,101bとそれぞれ接続された鋼製の一対の横板102a,102b(ウェブ)と有し、縦板101a,101bの側辺及び横板102a,102bの側辺を連結し、四角筒状に組み合わせ、縦板101a,101b及び横板102a,102bのそれぞれの隅部を、例えば、「サブマージアーク溶接」によって溶接して形成されたものである。
The configuration of the
ここで、四角筒状を呈するボックス柱100の内部には、縦板101a等及び横板102a等によって囲まれた空間Sが存在している。そのため、ボックス柱100に強い荷重が加わると、当該空間Sが押し潰され、縦板101a等及び/または横板102a等の一部が撓んだり、或いは変形したりする可能性があった。そこで、ボックス柱100の耐荷重性を更に向上させるため、縦板101a等及び横板102a等によって囲まれた内部の空間Sに、ボックス柱100の断面方向を略閉塞するように、複数の補強材(ダイヤフラム104)が取設される。これにより、ボックス柱100の上方や側方から強い荷重が加わっても、複数のダイヤフラム104によって縦板101a等の変形を防ぐことができる。これにより、ボックス柱100の耐荷重性を高め、大型建造物等の柱部材として広く用いることができる。
Here, a space S surrounded by the
ダイヤフラム104は、ボックス柱100の内部の空間Sの断面形状と略一致し、所定の厚みを有する略矩形状の板状部材であり、縦板101a等及び横板102a等と同様に鋼製の厚板を用いて構成されている。そして、ボックス柱100の内部の空間Sで、縦板101a等及び横板102a等のそれぞれの内面103とダイヤフラム104の側辺105とを溶接することで、ダイヤフラム104が縦板101a等及び横板102a等に取付けられる(例えば、特許文献1参照)。
The
ここで、補強材として使用されるダイヤフラム104の中には、例えば、中央部分に円形状の刳抜孔109を有するものであっても構わない(図9参照)。かかる刳抜孔109を有しても補強材としての機能を十分に発揮することができる。更に、ボックス柱100を柱部材として大型建造物の一部に設置した後、当該ボックス柱100の内部の空間Sにコンクリート材を流し込み、その後固化させることで、ボックス柱100の内部にコンクリートを充填した柱部材が構築されることがある。この場合、複数のダイヤフラム104によってそれぞれ区画されたボックス柱100の内部の空間Sを、上記刳抜孔109によって連通させることができ、コンクリート材の流し込み作業を容易に行う利点を有している。内部の空間Sに充填されたコンクリート材が完全に固化することで、ボックス柱100の耐荷重性等の力学的特性を更に向上させることができる。
Here, the
ボックス柱100にダイヤフラム104を取付ける場合、例えば、一対の縦板101a,101b及び一対の横板102a,102bを仮溶接し、四角筒状に仮組みした仮組体110を用意する(図10等参照)。そして、縦板101a等及び横板102a等の内面103とダイヤフラム104の側辺105との間を、それぞれ「エレクトロスラグ溶接」によって溶接する。
When the
かかるエレクトロスラグ溶接を実施するためには、縦板101a等(または横板102a等)の内面103及びダイヤフラム104の側辺105の間に所定の空隙106を設け、当該空隙106に溶接用のトーチ(図示しない)を進入させ、エレクトロスラグ溶接を行いながら徐々にトーチを空隙106から引出し、溶接層107を形成する必要がある。最終的には、縦板101a等(または横板102a等)、及び、ダイヤフラム104の間に均一な幅で形成された溶接層107によって、縦板101a等とダイヤフラム104との間が強力に固定される(図11等参照)。なお、溶接層107の一部は、図11に示すように、孔Hから縦板101a等の外面111から突出(または盛出)して形成されることがある。この外面111から突出した部分の溶接層107は、その後の研削処理等によって外面111と同一平面となるまで削られる。更に、縦板101a等及び横板102a等の間を「サブマージアーク溶接」が行われる。
In order to carry out such electroslag welding, a
ここで、上記したエレクトロスラグ溶接をする場合、溶接前のダイヤフラム104は、縦板101a等の内面103に当該ダイヤフラム104の幅と略一致する間隔で互いに離間した一対の当板108の間に取付けられている(例えば、図12参照)。このような状態で仮組みされた仮組体110において、溶接用のトーチの先端を仮組体110の内部の空隙106に進入させるための溶接作業用の“孔H”を設ける必要があった(図10参照)。
Here, in the case of performing the above-described electroslag welding, the
一般的に、縦板101a等の金属材料からなる厚板(板状部材)に、上記のような孔Hを穿ける穿孔加工を行う場合、例えば、従来から周知の穿孔装置であるラジアルボール盤等が使用される。しかしながら、ラジアルボール盤等の場合、板状部材の穿孔加工を主に対象とするものであり、上記ボックス柱100のような立体的な形状の加工対象を直接穿孔する場合は、昇降式のラジアルボール盤等を使用する必要があった。そこで、ガントリー型穿孔装置(所謂「ガントリードリル」)の使用が想定される。このガントリー型穿孔装置(穿孔装置)は、穿孔対象となるワーク(上記厚板等)を支持する載置テーブルと、当該載置テーブルの長手方向(X軸)に沿って配された一対のガイドレールと、ガイドレールに支持され、当該ガイドレールに従ってX軸に沿って自在に移動するゲート状(門状)のガントリーユニットと、ガントリーユニットに取設され、載置テーブルのX軸に直交するY軸方向に沿って移動可能な穿孔ドリルを有するドリルユニットと等を主に備えている。
In general, when drilling a hole (hole) as described above on a thick plate (plate-like member) made of a metal material such as the
これにより、ワークの任意の位置に穿孔ドリルを移動させ、更にX軸及びY軸に互いに直交するZ軸方向に沿って穿孔ドリルを昇降させることで、ワークの規定の位置に孔Hを穿けることができる。 Thus, the hole H can be drilled at the specified position of the work by moving the drill to any position on the work and raising and lowering the drill along the Z-axis direction orthogonal to the X-axis and Y-axis. be able to.
しかしながら、上述した従来型のラジアルボール盤のような穿孔装置は、平板状の厚板を穿孔加工の対象とするものであり、柱部材として使用されるボックス柱のような立体的形状のものを穿孔対象として想定するものではなかった。一方、従来のガントリー型穿孔装置の場合、下記に掲げるような不具合を生じる可能性があった。 However, the drilling apparatus such as the above-mentioned conventional radial drilling machine is intended for drilling a flat plate like thick plate, and drills a three-dimensional shape such as a box pillar used as a pillar member. It was not intended as a target. On the other hand, in the case of the conventional gantry drilling device, the following problems may occur.
すなわち、ボックス柱は、高層ビルの柱部材等としての使用が想定されるため、比較的大型のサイズのものが製造されている。例えば、縦板及び横板のそれぞれの幅が1000mm超のことがあり、かつ、ボックス柱の全長が10m以上になるものもあった。 That is, since the box pillar is assumed to be used as a pillar member or the like of a high-rise building, one having a relatively large size is manufactured. For example, the width of each of the vertical plate and the horizontal plate may exceed 1000 mm, and the total length of the box pillar may be 10 m or more.
そのため、ボックス柱の長手方向と載置テーブルのX軸とを完全に一致させて載置することができなかった。これにより、上記穿孔装置による穿孔作業の際に、各々の穿孔位置をその都度決定し、かつ、当該穿孔位置に穿孔ドリルのドリル先端を合わせる等の煩雑な調整及び確認作業が必要となることがあった。 Therefore, it was not possible to place the longitudinal direction of the box column and the X axis of the mounting table in complete alignment. As a result, during the drilling operation by the drilling device, complicated adjustment and confirmation operations such as determining each drilling position each time and aligning the drill tip of the drilling drill with the drilling position are required. there were.
上記のような立体的形状(ボックス形状)のワークに対する穿孔を可能とするため、従来と比べて、穿孔ドリル等のドリルユニットを従来よりも高い位置に設置する必要があった。その結果、当該ドリルユニットの取付けられるガントリーユニットのガーダーの位置も必然的に高くなった。ドリルユニットは、穿孔ドリルを回転させるための駆動用モータ等を備える重量物であり、かかる重量物がガントリーユニットの高い位置に取付けられることで、ガントリーユニット及びドリルユニットの重心位置が従来よりも高所になった。 In order to enable drilling of a workpiece having a three-dimensional shape (box shape) as described above, it has been necessary to set a drill unit such as a drilling drill at a higher position than in the past, as compared to the prior art. As a result, the position of the girder of the gantry unit to which the drill unit is attached inevitably increases. The drill unit is a heavy load equipped with a drive motor or the like for rotating the drilling drill, and such heavy load is attached to the gantry unit at a high position, so that the center of gravity of the gantry unit and drill unit is higher than before. I came to a place.
その結果、従来の穿孔装置と比べて、ガントリーユニットがX軸ガイドレールに対して不安定に支持され、または穿孔ドリルの回転によって振動が発生しやすくなった。これにより、ボックス柱に対する穿孔加工の精度が低くなり、穿孔位置が指定穿孔位置からずれる等の問題が生じることがあった。 As a result, compared to the conventional drilling device, the gantry unit was unstablely supported with respect to the X-axis guide rail, or the rotation of the drilling drill made the vibration more likely to occur. As a result, the accuracy of the drilling process on the box column is lowered, and problems such as deviation of the drilling position from the designated drilling position may occur.
また、ワークの予め規定された正しい穿孔位置(指定穿孔位置)に、穿孔ドリルの先端を一致させる場合、従来は、当該指定穿孔位置に×印等で所謂“罫書き”を行った後、その位置まで穿孔ドリルの先端を手動操作で移動させ、作業者が目視で確認することを行っていた。ここで、上記のような大型建造物等には、複数のボックス柱が必要であり、かつ、個々のボックス柱に対して複数のダイヤフラムを溶接によって固定する必要があった。そのため、それぞれの穿孔位置に対して上記のような位置合わせの操作を行うことは、ボックス柱の製造時間が長くなる問題があった。すなわち、製造効率が低下するおそれがあった。 Also, in the case where the tip of the drilling drill is made to coincide with the predetermined correct drilling position (designated drilling position) of the work, conventionally, after performing so-called "marking" at the designated drilling position with a mark or the like, The tip of the drilling drill was manually moved to the position, and the operator visually checked. Here, a large size building as described above requires a plurality of box columns, and a plurality of diaphragms need to be fixed by welding to each box column. Therefore, performing the alignment operation as described above for each drilling position has a problem of increasing the manufacturing time of the box column. That is, there existed a possibility that manufacturing efficiency might fall.
更に、穿孔位置の調整及び確認作業を行う場合、穿孔装置の穿孔ドリルの稼働を確実に停止させた後、作業者がワークの指定穿孔位置と穿孔ドリルによる実際の穿孔位置とを直接視認する必要があり、当該箇所まで作業者が移動する必要があった。また、これらの位置を直接視認することが難しい場合や、作業者に無理な姿勢を強いる可能性があった。更に、穿孔ドリル自体に近づく必要があり、作業の安全性に問題が生じ、穿孔ドリルによる事故の発生の可能性が高くなることがあった。 Furthermore, when adjusting and confirming the drilling position, it is necessary for the operator to directly view the designated drilling position of the workpiece and the actual drilling position by the drilling drill after stopping operation of the drilling drill of the drilling device with certainty. There was a need to move the worker to the point. In addition, there is a possibility that it is difficult to visually recognize these positions directly or to force the worker into an unreasonable posture. In addition, it is necessary to approach the drilling drill itself, which causes problems in the safety of the operation and increases the possibility of occurrence of an accident due to the drilling drill.
そこで、本発明は、上記実情に鑑み、ワークに対する穿孔ドリルの穿孔位置の調整及び確認を速やかに行うことができ、当該穿孔加工に要する作業時間の短縮化、及びボックス柱の製造の効率化を図ることを第一の課題とし、重心位置の高いガントリーユニットによるワークの穿孔加工において、振動等の発生を抑制することを第二の課題とし、作業者に無理な姿勢を強いることなく、かつ穿孔加工における作業の安全性を確保することを第三の課題とした穿孔装置、及び当該穿孔装置を用いた穿孔方法の提供を課題とするものである。 Therefore, in view of the above situation, the present invention can promptly adjust and confirm the drilling position of the drilling drill with respect to the work, shorten the working time required for the drilling, and improve the efficiency of manufacturing the box pillar. The first task is to plan the work, and the second task is to suppress the occurrence of vibration etc. in drilling the workpiece with a gantry unit with a high center of gravity, without forcing the worker into an unreasonable posture, and drilling A third object of the present invention is to provide a drilling device whose third task is to ensure the safety of work in processing, and a method for drilling using the drilling device.
本発明によれば、上記課題を解決した穿孔装置、及び穿孔方法が提供される。 According to the present invention, a drilling device and a drilling method that solve the above-mentioned problems are provided.
[1] X軸及び前記X軸に直交するY軸が規定され、テーブル上面に穿孔対象のワークが載置される載置テーブルと、前記X軸に沿って前記載置テーブルの両側に配設された一対のX軸ガイドレールと、前記X軸ガイドレールの上にそれぞれ支持された一対の転動台車、前記転動台車からそれぞれ上方に向かって垂設された一対の脚、及び、前記Y軸に長手方向を一致させ、一対の前記脚の間に架設されたガーダーを有し、前記載置テーブルの上方を前記X軸に沿って水平方向に転動可能に形成されたゲート形状のガントリーユニットと、前記ガーダーに取設され、前記Y軸に沿って水平方向に転動可能に形成されたドリル基部、及び、前記ドリル基部に取設され、前記X軸及び前記Y軸に互いに直交するZ軸に沿って上下方向に移動可能に形成された穿孔ドリルを有するドリルユニットと、前記ガントリーユニット及び前記ドリルユニットの前記ドリル基部の転動を制御する転動制御部とを具備するガントリー型穿孔装置であって、前記ガーダーは、少なくとも二つ以上の前記ドリルユニットが互いに独立して取設され、前記ドリルユニットは、前記載置テーブルに載置された前記ワークの投影面にレーザーを照射し、前記穿孔ドリルの穿孔位置を示す穿孔位置パターンを投影するレーザー照射部と、前記ワークに投影された前記穿孔位置パターン及びその周囲の前記投影面を含むレーザー投影画像を撮像する撮像部とを更に備え、前記転動制御部は、前記ワークに予め罫書きされた指定穿孔位置及び投影された前記穿孔位置パターンが一致するように、撮像された前記レーザー投影画像に基づいて、前記ガントリーユニット及び前記ドリルユニットの転動を制御するガントリー型穿孔装置。 [1] An X-axis and a Y-axis orthogonal to the X-axis are defined, and a placement table on which a workpiece to be drilled is placed on the table top, and disposed on both sides of the placement table along the X-axis A pair of X-axis guide rails, a pair of rolling carriages supported respectively on the X-axis guide rails, a pair of legs hanging upward from the rolling carriage, and the Y A gate-shaped gantry having a girder in longitudinal alignment with the axis and bridged between the pair of legs, and horizontally rollable along the X axis above the placing table. A unit, a drill base mounted on the girder and configured to be horizontally rollable along the y-axis, and a drill base mounted on the drill base and orthogonal to the x-axis and the y-axis Vertically movable along the Z axis A gantry drilling apparatus comprising: a drill unit having a drill drill formed therein; and a rolling control unit for controlling rolling of the gantry unit and the drill base of the drill unit, wherein the girder is at least two. A drilling position in which one or more drill units are mounted independently of one another, the drill unit irradiates a laser to a projection surface of the work placed on the mounting table, and indicates a drilling position of the drilling drill The rolling control unit further includes: a laser irradiation unit that projects a pattern; and an imaging unit that captures a laser projection image including the drilling position pattern projected on the workpiece and the projection plane around the drilling position pattern; The laser imaged so that the specified perforation position and the projected perforation position pattern previously scored on the A gantry type drilling device which controls rolling of the gantry unit and the drill unit based on a projected image.
[2] 前記X軸ガイドレールを左右方向及び/または上下方向から把持する一対のレールクランプと、前記レールクランプをレール把持位置及びレール把持解除位置に駆動制御するレールクランプ制御部とを備えるレールクランプ部を更に具備し、前記レールクランプによって前記X軸ガイドレールをクランプし、前記ガントリーユニットの前記X軸に沿った水平方向の転動を規制する前記[1]に記載のガントリー型穿孔装置。 [2] A rail clamp comprising: a pair of rail clamps for gripping the X-axis guide rail in the left and right direction and / or up and down direction; and a rail clamp control unit for driving and controlling the rail clamps to the rail gripping position and the rail gripping release position. The gantry drilling device according to [1], further comprising: an X-axis guide rail which clamps the X-axis guide rail by the rail clamp and restricts horizontal movement of the gantry unit along the X-axis.
[3] 前記ワークは、一対の縦板及び一対の横板を互いに組み合わせて仮溶接され、四角筒状を呈する四角ボックス柱の仮組体である前記[1]または[2]に記載のガントリー型穿孔装置。 [3] The gantry according to the above [1] or [2], wherein the work is a temporary assembly of a square box pillar having a square cylindrical shape, which is temporarily welded by combining a pair of vertical plates and a pair of horizontal plates. Die puncher.
[4] 前記転動制御部は、前記指定穿孔位置及び前記穿孔位置パターンの位置合わせを、予めプログラミングされた数値制御によって前記ガントリーユニット及び前記ドリルユニットを転動させる前記[1]〜[3]のいずれかに記載のガントリー型穿孔装置。 [4] The rolling control unit rolls the gantry unit and the drill unit by numerical control that is pre-programmed for aligning the designated drilling position and the drilling position pattern [1] to [3]. The gantry-type perforation device according to any one of the above.
[5] 前記脚の下部に取設され、断面L字形状を呈するクランプ支持部と、前記クランプ支持部に取設された脚クランプと、前記脚クランプを脚クランプ位置及び脚クランプ解除位置に駆動制御する脚クランプ制御部とを備える脚クランプ部を更に具備し、前記転動台車に前記脚を固定する 前記[1]〜[4]のいずれかに記載のガントリー型穿孔装置。 [5] A clamp support portion installed at the lower part of the leg and having a L-shaped cross section, a leg clamp installed on the clamp support portion, and driving the leg clamp to the leg clamp position and the leg clamp release position The gantry drilling device according to any one of the above [1] to [4], further comprising: a leg clamp unit including a leg clamp control unit to control, and fixing the leg to the rolling carriage.
[6] 前記[1]〜[5]のいずれかに記載のガントリー型穿孔装置を用いた穿孔方法であって、前記ガントリー型穿孔装置の載置テーブルのテーブル上面にワークを載置するワーク載置工程と、前記ガントリー型穿孔装置の前記ガントリーユニット及び前記ドリルユニットを、前記載置テーブルのX軸及び前記X軸に直交するY軸に沿ってそれぞれ転動させ、前記ドリルユニットの穿孔ドリルの穿孔位置を、前記ワークに予め罫書きされた指定穿孔位置の近くまで転動させる近接工程と、前記ワークに対してレーザーを照射し、前記穿孔ドリルの穿孔位置を示す穿孔位置パターンを投影するレーザー照射工程と、前記ワークに投影された前記穿孔位置パターン及びその周囲の投影面を含むレーザー投影画像を撮像する撮像工程と、前記ガントリーユニット及び前記ドリルユニットの転動を制御し、前記指定穿孔位置及び前記穿孔位置パターンが一致するように、撮像された前記レーザー投影画像に基づいて調整する穿孔位置調整工程とを具備するガントリー型穿孔装置を用いた穿孔方法。 [6] A drilling method using the gantry drilling device according to any one of the above [1] to [5], wherein the workpiece is placed on the upper surface of the loading table of the gantry drilling device. Placing the gantry unit and the drill unit of the gantry drilling device along the X axis of the placing table and the Y axis orthogonal to the X axis, respectively; Laser beam is irradiated to the workpiece and laser beam is projected to the workpiece to project a drilling position pattern indicating the drilling position of the drilling drill. An irradiation step, an imaging step of imaging a laser projection image including the drilling position pattern projected onto the work and a projection plane around the drilling position pattern; A gantry position adjustment step of controlling rolling of a tree unit and the drill unit, and adjusting based on the imaged laser projection image so that the designated drilling position and the drilling position pattern coincide with each other. A drilling method using a drilling device.
本発明の穿孔装置によれば、レーザー位置照射部及び撮像部を備えるドリルユニットに係る構成を備えることで、穿孔ドリルの穿孔位置を予め指定された指定穿孔位置に容易、かつ安全に調製及び確認をすることができる。 According to the drilling apparatus of the present invention, by providing the configuration related to the drill unit provided with the laser position irradiating unit and the imaging unit, the drilling position of the drilling drill can be easily and safely prepared and confirmed at the designated drilling position designated in advance. You can
更に、レールクランプ部及び脚クランプ部を備えることで、穿孔ドリルによる穿孔加工の際にゲート形状のガントリーユニットの剛性を高めることができ、ガントリーユニットの振動を抑えることができる。そのため、重心位置の高いガントリーユニットであっても、柱部材に使用される立体形状のボックス柱等のワークに対する穿孔加工を精度良く行うことができる。更に、本発明の穿孔方法によれば、上記穿孔装置を利用することでボックス柱等のワークに対する穿孔を行うことができる。 Furthermore, by providing the rail clamp portion and the leg clamp portion, it is possible to increase the rigidity of the gate-shaped gantry unit at the time of drilling by the drilling drill, and to suppress the vibration of the gantry unit. Therefore, even if the gantry unit has a high center of gravity position, it is possible to accurately perform drilling on a workpiece such as a three-dimensional box pillar used as a pillar member. Furthermore, according to the drilling method of the present invention, it is possible to perform drilling on a work such as a box pillar by using the above-described drilling device.
以下、図面を参照しつつ本発明の穿孔装置、及び穿孔方法について詳述する。ここで、本発明の穿孔装置、及び穿孔方法は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、種々の設計の変更、修正及び改良等を加え得るものである。 Hereinafter, the drilling apparatus and the drilling method of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Here, the drilling apparatus and the drilling method of the present invention are not limited to the following embodiments, and various design changes, modifications, improvements and the like can be added without departing from the scope of the present invention. It is a thing.
本発明の一実施形態の穿孔装置1は、図1〜6に示されるように、所謂“ガントリータイプ”の穿孔装置1であって、載置テーブル10、一対のX軸ガイドレール20a,20b、ガントリーユニット30、ドリルユニット40、及び、転動制御部(図示しない)とを具備して主に構成されている。本実施形態の穿孔装置1を用いることで、載置テーブル10に載置された穿孔対象のワークWの任意の位置に、載置テーブル10のX軸及びX軸に直交するY軸(例えば、図2参照)に沿ってガントリーユニット30及びドリルユニット40を転動させ、ドリルユニット40の穿孔ドリル42の穿孔位置DPを合わせることができる。これにより、溶接作業用の孔H(例えば、図10及び図11参照)を穿けることができる。一方、本発明の一実施形態の穿孔方法は、上記穿孔装置1を用いてワークWに溶接作業用の孔Hを穿けることができる。
The drilling apparatus 1 according to an embodiment of the present invention is a so-called "gantry type" drilling apparatus 1 as shown in Figs. 1 to 6, and includes a mounting table 10, a pair of X
本実施形態の穿孔装置1の穿孔対象は、最終製品として、大型建造物などの柱部材として使用される鋼製のボックス柱(図9参照)を製造するためのものであり、鋼製の厚板である一対の縦板101a,101b及び一対の横板102a、102bを互いに組み合わせて仮溶接し、四角筒状を呈するように仮組みした仮組体110が用いられる(図10等参照、以下「ワークW」と称す。)。ここで、ワークWは、縦板101a等及び横板102a等によって囲まれた空間Sを内部に有している。本実施形態の穿孔装置1を用いることにより、当該空間Sに耐荷重性等を向上させるための複数のダイヤフラム104をエレクトロスラグ溶接によって固定するための、溶接作業用の孔Hを穿けることができる。
The drilling target of the drilling device 1 of the present embodiment is for producing a steel box column (see FIG. 9) used as a final product, a column member of a large building or the like, and the thickness of the steel A
1.穿孔装置
本実施形態の穿孔装置1のそれぞれの構成について詳述すると、載置テーブル10は、X軸及び当該X軸に直交するY軸が規定され、テーブル上面11に、ワークWを横置きにした状態で載置するためのものである。ワークWのサイズは、特に限定されるものではないが、上述したように最終製品として柱部材となる鋼製のボックス柱100(本発明における四角ボックス柱に相当)であるため、縦板101a,101b及び横板102a,102bが、例えば、200mm〜1500mm程度の広幅のものが使用されることがあり、縦板101a等及び横板102a等の長さも10m以上(例えば、700m超)のものがある。すなわち、ワークWは大型の長尺体であり、鋼製のため重量物である。
1. Perforating apparatus If the configuration of each of the perforating apparatus 1 of the present embodiment is described in detail, the mounting table 10 has an X axis and a Y axis orthogonal to the X axis, and the work W is placed horizontally on the table
そのため、この長尺体、かつ重量物のワークWの長手方向を水平方向に一致させた状態で、下方から安定して支持するために、載置テーブル10は堅牢な構造である必要がある。載置テーブル10は、例えば、複数の鋼材等を組み合わせて構築することができる。これにより、ワークWは、自重によって撓むことなく、水平方向の長手方向を一致させた状態で載置テーブル10に載置される。なお、載置テーブル10は、台車としてX軸方向に沿って移動可能なものであってもよい。すなわち、後述するゲート形状のガントリーユニット30のガーダー35の下方に位置するように、載置テーブル10に載置されたワークWを移動させることができる。
Therefore, the mounting table 10 needs to have a rigid structure in order to stably support the work W from the lower side in a state in which the longitudinal direction of the workpiece W which is a heavy object and a heavy object coincides with the horizontal direction. The mounting table 10 can be constructed, for example, by combining a plurality of steel materials and the like. Thereby, the workpiece W is mounted on the mounting table 10 in a state in which the longitudinal directions in the horizontal direction coincide with each other without bending by its own weight. In addition, the mounting table 10 may be movable along the X-axis direction as a carriage. That is, the work W placed on the placement table 10 can be moved so as to be located below the
このとき、ワークWの長手方向と載置テーブル10のX軸(図1等参照)とが略一致するように載置を行う。しかしながら、上述のようにワークWは長尺体であるため、X軸に沿ってワークWの長手方向を完全に一致させて載置することは困難である。そのため、載置テーブル10のX軸とワークWの長手方向とが完全に一致せず、若干のズレがある載置であっても構わない。この程度のズレであれば、後述する穿孔ドリル42の穿孔位置DPを合わせる制御において、当該ズレを含んだ調整を行うことができる。
At this time, placement is performed so that the longitudinal direction of the work W and the X axis (see FIG. 1 etc.) of the placement table 10 substantially coincide. However, as described above, since the work W is a long body, it is difficult to place the work W in the longitudinal direction completely in line with the X axis. Therefore, the X-axis of the mounting table 10 and the longitudinal direction of the work W may not be completely coincident with each other, and the mounting may be performed with a slight deviation. In the case of this degree of deviation, it is possible to perform adjustment including the deviation in control to match the drilling position DP of the
穿孔装置1の一対のX軸ガイドレール20a,20bは、載置テーブル10の左右方向(図1における紙面上下方向、及び図2における紙面左右方向に相当)の両側に、それぞれ互いに平行にして配置されるものであり、後述するガントリーユニット30の転動方向をX軸方向に規制するためのものである。X軸ガイドレール20a,20bは、図1及び図2等に示されるように、断面略I字形状を呈するレール本体21と、レール本体21を設置面Gに固定するレール固定部22とを備えている。
The pair of
レール本体21のレール上端部23にガントリーユニット30を載せることで、ガントリーユニット30をX軸に沿って自在に転動させることができる。換言すれば、ワークWの長手方向の任意の位置までガントリーユニット30を移動させることができる。X軸ガイドレール20a,20bは、一般的なレール部材と同一の鋼材等を使用して形成することができる。この場合、レール本体21の長手方向(X軸に一致)に沿って変形や撓み等がないように、歪みのない直線状の部材が使用される。
The
ガントリーユニット30は、それぞれのX軸ガイドレール20a,20bの上に載置され、載置テーブル10のX軸に沿って水平方向に転動するものであり、略平板状の台車基部31a,31b、及び台車基部31a,31bの下部に回転自在に軸支された複数の車輪部32を有する一対の転動台車33a,33bと、転動台車33a,33bの略中央付近から上方に向かってそれぞれ垂設された一対の脚34a,34bと、載置テーブル10のX軸に直交するY軸(図1及び図2参照)に長手方向を一致させ、一対の脚34a,34の間に架設されたガーダー35とを備えるものである。これにより、図2の穿孔装置1の正面視に示されるように、ガントリーユニット30は、載置テーブル10及びワークWの上方を跨いだ状態のゲート形状(門形状)の構成となる。
The
本実施形態の穿孔装置1において、ガーダー35は、図1及び図3に示されるように、前後方向(図1における紙面左右方向に相当)に互い離間して配された前部ガーダー35a及び後部ガーダー35bによって構成されている。それぞれのガーダー35a,35bのガーダー上面36には、載置テーブル10のY軸に沿って配されたY軸ガイドレール37a,37bが配設されている。本発明において、ガーダーは上記構成に限定されるものではなく、後述するドリルユニット40がY軸に沿って自在に転動するのを支持できれば構わない。
In the perforation device 1 of the present embodiment, as shown in FIGS. 1 and 3, the
なお、X軸ガイドレール20a,20bに従って、X軸に沿ってガントリーユニット30が転動するための転動手段(駆動手段)は、特に限定されるものではなく、例えば、周知の駆動用モータによって発生させた駆動力をギアボックス等を介してガントリーユニット30に伝達し、転動させるものであっても、或いは、油圧シリンダ等を用いて駆動力を発生させるものであっても構わない。本実施形態の穿孔装置1の転動制御部によって、かかるガントリーユニット30のX軸方向の転動量を任意に制御することができ、例えば、数mm単位から数cm単位で精細な制御を行うことができる。転動制御部は、周知のガントリー型穿孔装置と略同一の構成を採用することが可能であり、穿孔装置1の一部に設けられた操作制御卓(操作パネル)を作業者が操作することで、上記ガントリーユニット30等の転動を制御することができる。そのため、詳細な説明は省略する。なお、操作制御卓には、後述するレーザー照射部45及び撮像部47の稼働を制御し、更に撮像されたレーザー投影画像46を表示するためのディスプレイ等の各構成を備えている。
The rolling means (driving means) for the
ドリルユニット40は、上述したガントリーユニット30の前部ガーダー35a及び後部ガーダー35bの間に架設され、載置テーブル10のY軸に沿って水平方向に転動可能に形成されたドリル基部41と、ドリル基部41に取設され、載置テーブル10のX軸及びY軸に互いに直交するZ軸(図2参照)に沿って上下方向に移動可能に形成され、先端にワークWの穿孔加工が可能な穿孔ドリル42とを備えるものである。
The
ここで、本実施形態のガントリーユニット30には、一対のドリルユニット(左ドリルユニット40a及び右ドリルユニット40b)がそれぞれ取付けられている。かかる左ドリルユニット40a及び右ドリルユニット40bは、互いに独立してガーダー35に従ってY軸に沿って転動制御部によって転動可能に制御することができる。すなわち、二軸を同時に制御することでワークWを加工することができる。これにより、上述したガントリーユニット30のX軸に沿った転動を組み合わせることで、載置テーブル10に載置されたワークWの任意の位置に、X軸及びY軸の転動を制御することで穿孔ドリル42の先端の位置を合わせることができる。なお、ドリルユニット40は、上記のように一対に限定されるものではなく、少なくとも二つ以上のドリルユニットがガントリーユニット30に取付けられていてもよい。すなわち、二軸以上のものであっても構わない。
Here, a pair of drill units (a
なお、Y軸に沿って各ドリルユニット40が転動するための転動手段(駆動手段)は、特に限定されるものではなく、前述したガントリーユニット30の転動と同様に周知の構成を採用することができる。そのため、これらの制御に係る構成については、ここでは詳細な説明を省略する。また、ワークWに対して穿孔加工を行うために、穿孔ドリル42をZ軸に沿って上下方向に移動させる機構及び当該移動に係る駆動手段等についても同様のため、詳細な説明は省略する。
In addition, the rolling means (drive means) for each
更に本実施形態の穿孔装置1のドリルユニット40は、穿孔ドリル42に近接するようにして、載置テーブル10に載置されたワークWの投影面44(ワーク表面に相当)にレーザーLを照射し、穿孔ドリル42の穿孔位置DPを示す穿孔位置パターンLPを投影するためのレーザー照射部45と、ワークWの投影面44に投影された穿孔位置パターンLP及びその周囲の投影面44を含むレーザー投影画像46を撮像する撮像部47とを更に備えている(図3,4,5,6参照)。なお、図4は、簡略化のため穿孔ドリル42等の構成の図示を省略している。また、図4において、ハッチングで示した領域がレーザー投影画像46として撮像部47によって撮像される範囲である。
Furthermore, the
かかる構成を備えることにより、撮像されたレーザー投影画像46を確認し、ワークWに予め罫書きされた規定の指定穿孔位置SPと穿孔位置パターンLPとが一致するように、穿孔ドリル42を正しい穿孔位置DPに合わせることが可能となる。更に詳細に説明すると、指定穿孔位置SPと穿孔位置パターンLPとがずれている場合(図5参照)、作業者は、ディスプレイ上でレーザー投影画像46を確認し、当該ずれを認識すると、転動制御部を操作してガントリーユニット30及びドリルユニット40を当該ずれに応じて適切な転動量で転動させる。更に、得られたレーザー投影画像46に基づいた画像処理を行うことで、自動的に適切な転動量を算出し、制御することもできる。
By providing such a configuration, the imaged
ガントリーユニット30及びドリルユニット40によって、載置テーブル10の上の任意の位置に、X軸及びY軸を指定して穿孔ドリル42を移動させることができるため、指定穿孔位置SP及び穿孔位置パターンLPとをディスプレイ上で確認しながら一致させることができる(図6参照)。
The
なお、上記のように、ガントリーユニット30及びドリルユニット40の操作及び制御を、作業者が全て手動で行うものに限定されるものではない。すなわち、従来から周知の数値制御(NC制御)の制御機構をガントリーユニット30及びドリルユニット40に採用するものであってもよい。この場合、作業者は予めプログラミングによって数値制御された穿孔ドリル42の穿孔位置DPとワークWの指定穿孔位置SPとが一致しているかを目視によって確認し、ずれがある場合に数値制御に割り込み、手動でガントリーユニット30等の転動を制御することができる。上記のような数値制御を併用することで、ワークWに対する穿孔加工がより簡易化され、作業時間の短縮を図ることができる。
Note that, as described above, the operation and control of the
これにより、従来の穿孔装置のように、ワークWの指定穿孔位置SPに穿孔ドリル42の先端を実際に近づけ、作業者の目視によって行っていた穿孔位置DPの確認作業が不要となり、穿孔位置DPの位置合わせの作業を容易、かつ作業時間の短縮化を図ることができる。更に、作業者が目視確認のために、穿孔位置DPに移動する必要がないため、作業時間を短縮し、かつ作業の安全性を確保することができる。
As a result, the tip of the
なお、レーザー照射部45は、例えば、赤、青、緑等の単色のレーザーLを照射する単色レーザーであっても、これら三色のレーザーLをそれぞれ照射可能なレーザーダイオードを備えたRGBレーザーであっても構わない。レーザー照射部45のレーザーダイオードから照射されるレーザーLは、指向性が強いため投影面44に穿孔位置パターンLPを正確に投影することができる。
The
ここで、投影面44に照射された穿孔位置パターンLPの位置が穿孔ドリル42の先端が当接する穿孔位置DPに相当する。なお、本実施形態の穿孔装置1では、ワークWに罫書きされる指定穿孔位置SPを二本の直線を交差させた“×状”または“+状”で示し、レーザー照射部45によって照射される穿孔位置パターンLPも同様に“×状”または“+状”となるように設定されている。互いに二本の直線が交差する交点同士を一致させることで、指定穿孔位置SP及び穿孔位置DP(穿孔位置パターンLP)が一致したものと判断する。
Here, the position of the drilling position pattern LP irradiated to the
一方、撮像部47は、動画撮影等の可能な周知のCCDカメラ等を用いることができる。ここで、撮像部47は、穿孔ドリル42の穿孔位置DPの直上には設置することができない。そのため、穿孔ドリル42に近接し、所定の傾斜角度で傾いた状態(図4参照)で設置される(レーザー照射部45についても同様)。そのため、撮像部47は、表示されるレーザー投影画像46において、穿孔ドリル42の直上から視たように、穿孔位置パターンLP及び指定穿孔位置SPの位置を補正する処理を行っている。
On the other hand, as the
このように、ドリルユニット40の穿孔位置DPとワークWの指定穿孔位置SPを合わせた状態で穿孔ドリル42を回転させながら、Z軸に従って穿孔ドリル42を下方に移動させる。これにより、穿孔ドリル42でワークWの穿孔加工が可能となる。なお、本実施形態の穿孔装置1の場合、左右に並設された一対のドリルユニット40をそれぞれ独立して制御することができ、ワークWに対して同時に二箇所の孔Hを穿けることができる。
Thus, while rotating the
更に、ドリルユニット40は、ドリル基部41に対し、穿孔ドリル42をX軸及び/またはY軸に沿って移動可能な微調整移動機構(図示しない)を備えている。上述したように、穿孔対象となるワークWは大型の長尺体であり、ガントリーユニット30及びドリルユニット40の転動量も数mm単位から数m単位で転動することもある。そのため、穿孔位置DPを僅かにX軸及び/またはY軸に沿って転動させようとする場合、ガントリーユニット30及びドリルユニット40を直接転動させるためには、多くの駆動力及び時間がかかることが予想される。
Furthermore, the
そこで、ドリルユニット40の穿孔ドリル42自体をドリル基部41に対して移動させることにより、穿孔位置DPの微調整作業が容易、かつ短時間で可能となる。更に、ガントリーユニット30等を駆動させるよりも消費電力等を抑えることができる。このように、上述したガントリーユニット30及びドリルユニット40の転動と上記微調整移動機構とを併用することで、短い時間で少ない消費エネルギーで速やかに穿孔位置DPまで穿孔ドリル42を移動させることができる。これにより、ワークWに対して効率的な穿孔加工を行うことができる。
Therefore, by moving the
更に、本発明の別例構成の穿孔装置1aとして、例えば、図7に示すように、一対のX軸ガイドレール20a,20bを左右方向(Y軸方向)及び/または上下方向(Z軸方向)から把持する一対のレールクランプ51、及びレールクランプ51をレール把持位置及びレール把持解除位置に駆動制御するレールクランプ制御部52を有するレールクランプ部50を備えるものであってもよい。これにより、レールクランプ部50によるX軸ガイドレール20a,20bの把持動作(クランプ動作)によって、一対のレールクランプ51でX軸ガイドレール20a,20bのレール本体21を挟み、転動台車33a,33bの台車基部31a,31bとの間の摩擦力を増大させることができる。これにより、転動台車33a,33bのX軸に沿った水平方向の転動を規制する、換言すれば、ガントリーユニット30の転動にブレーキを掛け、ガントリーユニット30を任意のX軸の位置に固定することができる。なお、図7に示した別例構成の穿孔装置1aにおいて、本実施形態の穿孔装置1と同一構成については、同一番号を付し、詳細な説明はここでは省略する(以下、図8についても同様。)。
Furthermore, as shown in FIG. 7, for example, as a
更に詳細に説明すると、別例構成の穿孔装置1aにおけるレールクランプ部50は、X軸ガイドレール20a,20bの左右両側(図7における紙面左右方向に相当:Y軸に相当)からレール本体21のレール上端部23を抱え込むようにして取付けられた一対のレールクランプ51を有し、通常はレール把持解除位置に設定される。このとき、レールクランプ51とレール本体21とは接していない(図7の実線参照)。そのため、かかる状態では、ガントリーユニット30は、転動制御部による制御によってX軸に沿って水平方向に自在に転動することができ、当該X軸の任意の位置まで移動することができる。
More specifically, the
そして、転動制御部によってガントリーユニット30を所定のX軸の位置まで転動させた後、レールクランプ部50の一対のレールクランプ51をクランプ方向C(図7における矢印方向参照)に引き上げ、レール把持位置に変位させる。ここで、レールクランプ51の引き上げ動作のためのレールクランプ制御部52は、油圧シリンダを有して構成されている。そのため、当該油圧シリンダの油圧駆動力を用いてレールクランプ51がレール把持位置まで移動する(図7における破線参照)。これにより、レールクランプ51がレール本体21のレール上端部23の下部と接することになり、レールクランプ51及びレール本体21の間に強い摩擦力が生じる。その結果、ガントリーユニット30のX軸ガイドレール20a,20bに対する転動が規制される。
Then, after rolling the
本発明の穿孔装置は、従来の板状部材を穿孔加工するものに比べ、ワークWの穿孔加工を行う、穿孔ドリル42の位置、換言すれば、ワークWの穿孔位置が高い位置にある。そのため、穿孔ドリル42(ドリルユニット40)及びこれを支持するガントリーユニット30の重心位置が必然的に高くなる。加えて、一つのガントリーユニット30に対して、重量物であるドリルユニット40が一対取付けられている。そして、一対のドリルユニット40がそれぞれ独立してY軸に沿って転動するため、高位にある重心位置がY軸に沿って変位する。そのため、ドリルユニット40を支えるガントリーユニット30がX軸及び/またはY軸方向に揺動するなどの不安定な状態になる可能性がある。
The drilling device according to the present invention has a position of the
そこで、本発明の別例構成の穿孔装置1aに示したように、レールクランプ部50を採用することで、穿孔加工の際にガントリーユニット30及びX軸ガイドレール20a,20bを強固に固定することができ、ガントリーユニット30のX軸方向の微動や振動によるガントリーユニット30の揺動を防ぐことができる。その結果、穿孔対象となるボックス形状のボックス柱を製造するためのワークWを穿孔する場合であっても、安定した穿孔加工を行うことが可能となる。
Therefore, as shown in the
更に、本発明の別例構成の穿孔装置1bとして、例えば、図8に示すように、脚の下部に取設され、断面L字形状を呈するクランプ支持部61と、クランプ支持部61に取設された脚クランプ62と、脚クランプ62を脚クランプ位置及び脚クランプ解除位置の間で上下方向に駆動制御する脚クランプ制御部63とを有する脚クランプ部60を具備するものであっても構わない。ここで、脚クランプ60は、例えば、転動台車33a,33bから垂設された脚34a,34bの根元付近に設けることができる。
Furthermore, as shown in FIG. 8, for example, as shown in FIG. 8, as a
上記構成の脚クランプ部60によれば、脚クランプ制御部63によって脚クランプ62を脚クランプ位置に駆動させることで、脚34a,34bの下部に取設された断面L字形状のクランプ支持部61が当該脚クランプ62によって下方に向かって押し付けられる。すなわち、脚34a,34bを支持する転動台車33a,33bに固定される。
According to the
これにより、穿孔ドリル42による穿孔加工時において、転動台車33a,33b及び脚34a,34bの間での振動の発生を抑制し、穿孔加工の際のガタツキ等を防止し、振動の発生を抑えることができる。なお、脚クランプ制御部63は、レールクランプ制御部52と同様に、油圧シリンダの油圧駆動力を用いて脚クランプ62を駆動制御することができる。
Thereby, at the time of the drilling process by the
2.穿孔方法
次に、上記穿孔装置1を用いた穿孔方法の一例について説明する。始めに穿孔装置1の載置テーブル10のテーブル上面10aに穿孔加工の対象となるワークWを載置する(ワーク載置工程)。既に説明したように、ワークWの長手方向と載置テーブル10のX軸とが略一致するようにワークWを載置する。その後、穿孔ドリル42の穿孔位置DPが、ワークWに予め罫書きされた指定穿孔位置SPの近くに位置するように穿孔装置1のガントリーユニット30及びドリルユニット40を転動させる(近接工程)。ここで、近接工程は、作業者が目視によって行っても、或いは撮像部によって撮像された画像を表示したディスプレイで確認しながら行っても構わない。更には、予め入力した数値に基づいて、自動制御を行うものであってもよい。
2. Next, an example of a drilling method using the above-described drilling device 1 will be described. First, the workpiece W to be drilled is placed on the table upper surface 10a of the placement table 10 of the punching device 1 (work placement step). As described above, the workpiece W is mounted such that the longitudinal direction of the workpiece W and the X axis of the mounting table 10 substantially coincide with each other. Thereafter, the
ワークWの指定穿孔位置SPに穿孔ドリル42が近接した状態で、レーザー照射部45からワークWに対してレーザーLを照射する(レーザー照射工程)。これにより、ワークWの投影面44に穿孔位置DPを示す穿孔位置パターンLPが投影される。そして、ワークWに投影された穿孔位置パターンLPとその周囲の投影面44を含むレーザー投影画像46を撮像部47によって撮像する(撮像工程)。その後、撮像工程によって得られたレーザー投影画像46を作業者が確認しながらガントリーユニット及びドリルユニットの転動を制御し、指定穿孔位置SP及び穿孔位置パターンLP(=穿孔位置DP)が一致するように調整する(穿孔位置調整工程)。本実施形態の穿孔方法では、既に示した図5及び図6のように、予め罫書きされた“+”の指定穿孔位置SPに対し、ワークWの投影面44に投影された“+”の穿孔位置パターンLP(図5及び図6の破線参照)のそれぞれの交点が一致するように重ね合わせる制御が行われ、穿孔ドリル42の穿孔位置DPを調整している。
With the
上記穿孔位置DPの調整が完了した後、穿孔ドリル42の回転を制御し、更にZ軸に沿って穿孔ドリル42を下方に移動させることで、ワークWの穿孔作業を行うことができる。このとき、穿孔開始前にレールクランプ部50を制御し、X軸ガイドレール20a,20bをそれぞれレール把持位置に駆動した一対のレールクランプ51によって把持し、ガントリーユニット30のX軸に沿った水平方向の移動を規制するもの(レールクランプ工程)、及び、脚クランプ部60を用いて、転動台車33a,33b及び脚34a,34bの間を固定する(脚クランプ工程)を行ってもよい。
After the adjustment of the drilling position DP is completed, the drilling operation of the workpiece W can be performed by controlling the rotation of the
このようにして、本実施形態の穿孔方法によれば、最終製品として柱部材となるワークW(仮組体110)に対し、エレクトロスラグ溶接のための溶接作業用の孔Hを精度よく、かつ作業者に無理な姿勢を強いることなく、安全性を確保した状態で穿孔加工を行うことができる。 In this manner, according to the drilling method of the present embodiment, holes H for welding operation for electroslag welding are accurately applied to the workpiece W (temporary assembly 110) to be a pillar member as a final product. The drilling process can be performed in a state in which safety is secured without forcing the worker into an unreasonable posture.
本発明の穿孔装置によれば、柱部材として使用されるボックス柱(四角ボックス柱)を製造する製造工程で使用されるガントリー型穿孔装置として、特に有用に使用することができる。更に、本発明の穿孔方法は、上記穿孔装置(ガントリー型穿孔装置)を用いて、エレクトロスラグ溶接のための溶接作業用の孔を穿ける穿孔工程に特に有用に使用することができる。 According to the perforation device of the present invention, it can be particularly usefully used as a gantry-type perforation device used in a manufacturing process for manufacturing a box pillar (square box pillar) used as a pillar member. Furthermore, the drilling method of the present invention can be particularly usefully used in a drilling step of drilling a hole for welding operation for electroslag welding using the above-mentioned drilling device (gantry type drilling device).
1,1a,1b:穿孔装置、10:載置テーブル、11:テーブル上面、20a,20b:X軸ガイドレール、21:レール本体、22:レール固定部、23:レール上端部、30:ガントリーユニット、31a,31b:台車基部、32:車輪部、33a,33b:転動台車、34a,34b:脚、35:ガーダー、35a:前部ガーダー(ガーダー)、35b:後部ガーダー(ガーダー)、36:ガーダー上面、37a,37b:Y軸ガイドレール、40:ドリルユニット、40a:左ドリルユニット(ドリルユニット)、40b:右ドリルユニット(ドリルユニット)、41:ドリル基部、42:穿孔ドリル、44:投影面、45:レーザー照射部、46:レーザー投影画像、47:撮像部、50:レールクランプ部、51:レールクランプ、52:レールクランプ制御部、60:脚クランプ部、61:クランプ支持部、62:脚クランプ、63:制御部、100:ボックス柱(四角ボックス柱)、101a,101b:縦板、102a,102b:横板、103:内面、104:ダイヤフラム、105:側辺、106:空隙、107:溶接層、108:当板、109:刳抜孔、110:仮組体、111:外面、C:クランプ方向、DP:穿孔位置、G:設置面、H:孔、L:レーザー、LP:穿孔位置パターン、S:空間、SP:指定穿孔位置、W:ワーク。 1, 1a, 1b: Perforating device, 10: loading table, 11: table upper surface, 20a, 20b: X axis guide rail, 21: rail main body, 22: rail fixing portion, 23: rail upper end, 30: gantry unit , 31a, 31b: truck base, 32: wheel portion, 33a, 33b: rolling truck, 34a, 34b: leg, 35: girder, 35a: front girder (girder), 35b: rear girder (girder), 36: Girder top surface, 37a, 37b: Y-axis guide rail, 40: drill unit, 40a: left drill unit (drill unit), 40b: right drill unit (drill unit), 41: drill base, 42: drilling drill, 44: projection Surface 45: laser irradiation unit 46: laser projection image 47: imaging unit 50: rail clamp unit 51: rail Pumps 52: Rail clamp control 60: Leg clamps 61: Clamp support 62: Legs clamp 63: Controls 100: Box post (square box post) 101a, 101b: vertical plate 102a, 102b: horizontal plate, 103: inner surface, 104: diaphragm, 105: side edge, 106: air gap, 107: weld layer, 108: contact plate, 109: scissor hole, 110: temporary assembly, 111: outer surface, C: clamp Direction, DP: drilling position, G: installation surface, H: hole, L: laser, LP: drilling position pattern, S: space, SP: designated drilling position, W: work.
Claims (6)
前記X軸に沿って前記載置テーブルの両側に配設された一対のX軸ガイドレールと、
前記X軸ガイドレールの上にそれぞれ支持された一対の転動台車、前記転動台車からそれぞれ上方に向かって垂設された一対の脚、及び、前記Y軸に長手方向を一致させ、一対の前記脚の間に架設されたガーダーを有し、前記載置テーブルの上方を前記X軸に沿って水平方向に転動可能に形成されたゲート形状のガントリーユニットと、
前記ガーダーに取設され、前記Y軸に沿って水平方向に転動可能に形成されたドリル基部、及び、前記ドリル基部に取設され、前記X軸及び前記Y軸に互いに直交するZ軸に沿って上下方向に移動可能に形成された穿孔ドリルを有するドリルユニットと、
前記ガントリーユニット及び前記ドリルユニットの前記ドリル基部の転動を制御する転動制御部と
を具備するガントリー型穿孔装置であって、
前記ガーダーは、
少なくとも二つ以上の前記ドリルユニットが互いに独立して取設され、
前記ドリルユニットは、
前記載置テーブルに載置された前記ワークの投影面にレーザーを照射し、前記穿孔ドリルの穿孔位置を示す穿孔位置パターンを投影するレーザー照射部と、
前記ワークに投影された前記穿孔位置パターン及びその周囲の前記投影面を含むレーザー投影画像を撮像する撮像部と
を更に備え、
前記転動制御部は、
前記ワークに予め罫書きされた指定穿孔位置及び投影された前記穿孔位置パターンが一致するように、撮像された前記レーザー投影画像に基づいて、前記ガントリーユニット及び前記ドリルユニットの転動を制御するガントリー型穿孔装置。 An X-axis and a Y-axis orthogonal to the X-axis, and a mounting table on which a workpiece to be drilled is mounted on the table upper surface;
A pair of X axis guide rails disposed on both sides of the placing table along the X axis;
A pair of rolling carriages supported respectively on the X-axis guide rail, a pair of legs hanging upward from the rolling carriage, and a pair of Y-axes in longitudinal direction, A gate-shaped gantry unit formed so as to be horizontally rollable along the X-axis along the X axis, with a girder installed between the legs;
A drill base mounted on the girder and formed so as to be horizontally rollable along the Y-axis, and a Z-axis mounted on the drill base and orthogonal to the X-axis and the Y-axis A drill unit having a drilling drill formed so as to be vertically movable along the
A gantry drilling device comprising: a gantry unit; and a rolling control unit configured to control rolling of the drill base of the drill unit,
The girder is
At least two or more of the drill units are mounted independently of one another;
The drill unit is
A laser irradiation unit which irradiates a laser to a projection surface of the work placed on the placing table and projects a drilling position pattern indicating a drilling position of the drilling drill;
And an imaging unit configured to capture a laser projection image including the drilling position pattern projected onto the work and the projection plane around the drilling position pattern.
The rolling control unit is
A gantry for controlling the rolling of the gantry unit and the drill unit based on the imaged laser projection image so that the designated drilling position and the projected drilling position pattern previously scored on the workpiece coincide with each other Die puncher.
前記レールクランプをレール把持位置及びレール把持解除位置に駆動制御するレールクランプ制御部と
を備えるレールクランプ部を更に具備し、
前記レールクランプによって前記X軸ガイドレールをクランプし、前記ガントリーユニットの前記X軸に沿った水平方向の転動を規制する請求項1に記載のガントリー型穿孔装置。 A pair of rail clamps for gripping the X-axis guide rail in the left and right direction and / or the up and down direction;
The rail clamp unit further includes a rail clamp control unit that drives and controls the rail clamps to the rail gripping position and the rail gripping release position,
2. The gantry drilling device according to claim 1, wherein the X-axis guide rail is clamped by the rail clamp to restrict horizontal movement of the gantry unit along the X-axis.
一対の縦板及び一対の横板を互いに組み合わせて仮溶接され、四角筒状を呈する四角ボックス柱の仮組体である請求項1または2に記載のガントリー型穿孔装置。 The work is
The gantry-type drilling device according to claim 1 or 2, wherein the gantry is a temporary assembly of a square box pillar having a square tubular shape which is temporarily welded by combining a pair of vertical plates and a pair of horizontal plates with each other.
前記指定穿孔位置及び前記穿孔位置パターンの位置合わせを、予めプログラミングされた数値制御によって前記ガントリーユニット及び前記ドリルユニットを転動させる請求項1〜3のいずれか一項に記載のガントリー型穿孔装置。 The rolling control unit is
The gantry drilling device according to any one of claims 1 to 3, wherein the gantry unit and the drill unit are rolled by numerical control that has been pre-programmed to align the designated drilling position and the drilling position pattern.
前記クランプ支持部に取設された脚クランプと、
前記脚クランプを脚クランプ位置及び脚クランプ解除位置に駆動制御する脚クランプ制御部と
を備える脚クランプ部を更に具備し、
前記転動台車に前記脚を固定する請求項1〜4のいずれか一項に記載のガントリー型穿孔装置。 A clamp support portion provided at a lower portion of the leg and having an L-shaped cross section;
A leg clamp mounted on the clamp support;
And a leg clamp control unit for driving and controlling the leg clamps to the leg clamp position and the leg clamp release position.
The gantry drilling device according to any one of claims 1 to 4, wherein the leg is fixed to the rolling carriage.
前記ガントリー型穿孔装置の載置テーブルのテーブル上面にワークを載置するワーク載置工程と、
前記ガントリー型穿孔装置のゲート形状のガントリーユニット及びドリルユニットを、前記載置テーブルのX軸及び前記X軸に直交するY軸に沿ってそれぞれ転動させ、前記ドリルユニットの穿孔ドリルの穿孔位置を、前記ワークに予め罫書きされた指定穿孔位置の近くまで転動させる近接工程と、
前記ワークに対してレーザーを照射し、前記穿孔ドリルの穿孔位置を示す穿孔位置パターンを投影するレーザー照射工程と、
前記ワークに投影された前記穿孔位置パターン及びその周囲の投影面を含むレーザー投影画像を撮像する撮像工程と、
前記ガントリーユニット及び前記ドリルユニットの転動を制御し、前記指定穿孔位置及び前記穿孔位置パターンが一致するように、撮像された前記レーザー投影画像に基づいて調整する穿孔位置調整工程と
を具備するガントリー型穿孔装置を用いた穿孔方法。 A drilling method using the gantry drilling device according to any one of claims 1 to 5, the drilling method comprising:
A work placement step of placing a work on the upper surface of the mounting table of the gantry drilling device;
The gate position gantry unit and the drill unit of the gantry drilling device are respectively rolled along the X axis of the placing table and the Y axis orthogonal to the X axis to set the drilling position of the drilling drill of the drill unit A proximity step of rolling the workpiece to a position near a designated perforation position previously scored;
Irradiating the workpiece with a laser to project a drilling position pattern indicating a drilling position of the drilling drill;
An imaging step of imaging a laser projection image including the drilling position pattern projected onto the work and a projection plane around the drilling position pattern;
A gantry position adjusting step of controlling rolling of the gantry unit and the drill unit, and adjusting based on the imaged laser projection image so that the designated drilling position and the drilling position pattern coincide with each other Method of drilling using a die drilling device.
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