JP2534215B2

JP2534215B2 - 鉄骨柱溶接装置

Info

Publication number: JP2534215B2
Application number: JP4132403A
Authority: JP
Inventors: 草一敦賀; 紀晶中西; 統顕香川
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1992-05-25
Filing date: 1992-05-25
Publication date: 1996-09-11
Anticipated expiration: 2011-09-11
Also published as: JPH05318109A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば高層建築などの
柱構造として用いられる鉄骨柱を溶接して組み立てるた
めの装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ビル建設用の鉄骨柱溶接構造物
としては、例えば図５(ａ)〜(ｅ)に示すようなものがあ
り、このような構造物を溶接工場等にて溶接し組み立て
た後、建設現場へ搬送される。

【０００３】ここで、図５(ａ)に示すコア１は、桁や梁
を支承する核の部分に配置される構造物で、所定長さの
角パイプ１ａと、この角パイプ１ａの両端のダイアフラ
ム１ｂ，１ｂとから構成され、角パイプ１ａの両端にダ
イアフラム１ｂ，１ｂを周溶接によりそれぞれ取り付け
ることにより形成される。

【０００４】また、図５(ｂ)は、図５(ａ)に示したコア
１に、梁連結用のブラケット２を溶接により取り付けた
構造物を示し、図５(ｃ)は、図５(ａ)に示したコア１と
は異なる十字形のコア１Ａにブラケット２を溶接により
取り付けた構造物を示し、図５(ｄ)は、図５(ｂ)に示し
たブラケット２付きのコア１相互間に柱３を溶接により
取り付けた構造物を示す。さらに、図５(ｅ)は、柱貫通
型の構造物で、ボックス柱３Ａの側面にブラケット２を
溶接により取り付けたものを示す。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図５(ａ)〜
(ｅ)に示した各種鉄骨柱溶接構造物(以下、ワークとい
う)は、各ワーク毎に溶接継手箇所が異なるため、欠陥
の無い溶接姿勢で例えば溶接ロボットに溶接施工させる
際には、ワークを保持するポジショナにおいて、ワーク
の種類毎に該ワークを適正な姿勢に拘束する形態が異な
ってしまう。従って、図５(ａ)〜(ｅ)に示すような各種
ワークを溶接により組み立てるためには、ワークの種類
毎にそのワークに合致した溶接システムを用いなければ
ならず、莫大な設備投資が必要になるなどの課題があっ
た。

【０００６】本発明は、このような課題を解決しようと
するもので、一種類の溶接システムにより溶接継手箇所
の異なる各種ワークを溶接可能にして、設備投資を必要
最小限に制限できるようにした鉄骨柱溶接装置を提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の鉄骨柱溶接装置は、鉄骨柱溶接構造物の両
端を保持する一対の回転ポジショナが、前記鉄骨柱溶接
構造物の長手方向に進退可能にそなえられるとともに、
前記回転ポジショナの進退方向に平行な方向へ移動する
台車と、該台車上に搭載され前記鉄骨柱溶接構造物の溶
接を行なう溶接ロボットとがそなえられてなる鉄骨柱溶
接装置において、前記回転ポジショナには、前記鉄骨柱
溶接構造物をポジショナ内部に貫通させてその両端の長
手方向途中を２方向から拘束する拘束部材が設けられ、
前記鉄骨柱溶接構造物の端面を保持しうる面板に前記拘
束部材で拘束される部材を設けた拘束アダプタが、前記
拘束部材によって取付可能に配設され、前記拘束アダプ
タの使用によって、前記鉄骨柱溶接構造物の両端の途中
の保持から両端の端面の保持へと拘束形態が異なるよう
にしたものである。

【０００８】

【作用】上述した本発明の鉄骨柱溶接装置では、ワーク
が拘束アダプタを介して回転ポジショナに拘束・保持さ
れるため、回転ポジショナにおける拘束部材を変更する
ことなく、溶接継手箇所の異なる各種ワークの保持を行
なえ、ワークの種類毎にそのワークに応じた回転ポジシ
ョナを準備する必要がなくなる。

【０００９】

【実施例】以下、図面により本発明の一実施例としての
鉄骨柱溶接装置について説明すると、図１はその斜視
図、図２(ａ)〜(ｅ)はいずれも本実施例の装置において
用いられる拘束アダプタの例を示す斜視図、図３(ａ)は
本実施例における回転ポジショナを示す正面図、図３
(ｂ)は同回転ポジショナの要部を拡大して示す斜視図、
図４はその通常の使用状態を示す斜視図である。

【００１０】図１，図４において、４はワーク(鉄骨柱
溶接構造物)５，５Ａの両端をそれぞれ保持する一対の
回転ポジショナで、各回転ポジショナ４は、レール６に
沿って走行移動できるようにそなえられ、ワーク５，５
Ａの長手方向に進退可能になっている。なお、図１に示
すワーク５は、図５(ａ)に示したコア１を仮組みして連
結治具(例えば特願平２−１２６９３９号に開示される
治具)により複数個(図中３個)連結したものであり、図
４に示すワーク５Ａは、図５(ｄ)に示したものと同一で
ある。

【００１１】また、７は回転ポジショナ４の移動方向
(レール６)に平行なレール９に沿って走行移動する台
車、８はこの台車７上に載置されレール９に直交する方
向に移動可能にそなえられた溶接ロボットである。溶接
ロボット８は、ワーク５，５Ａ等の各種溶接継手を溶接
施工できる各種機能を有するものであればよく、且つ、
そのような溶接ロボット８の構成は周知であるので、詳
細な説明は省略する。また、台車７も、単に溶接ロボッ
ト８を、回転ポジショナ４に保持されるワーク５，５Ａ
等に対して最適な位置へ位置決め可能できるものであれ
ばよく、その構成は周知であるので、詳細な説明は省略
する。

【００１２】次に、本実施例で用いられる回転ポジショ
ナ４の構成を図３(ａ)，(ｂ)により説明する。回転ポジ
ショナ４においては、図３(ａ)，(ｂ)に示すように、回
転フレーム１１がガイドローラ１２を介して枠体１０に
支承されており、この回転フレーム１１の外周に形成さ
れたギア部１１ａにはピニオン１３が噛み合い、ピニオ
ン１３を駆動モータ１３ａにて回転駆動することによ
り、回転フレーム１１が枠体１０に対して回動するよう
になっている。

【００１３】また、回転フレーム１１の一部分は、ワー
ク５，５Ａ等の回転フレーム１１への脱着時に除去でき
るように構成されている。つまり、通常、回転フレーム
１１を成す除去可能部分１１ｂが、回転フレーム１１か
ら分離可能になっており、この除去可能部分１１ｂの一
端側は軸１４により回転フレーム１１の本体側に回転可
能に枢支される一方、他端側はピン１５により固定可能
に構成されている。従って、ワーク５，５Ａ等の回転フ
レーム１１への脱着時には、ピン１５を取り外し除去可
能部分１１ｂを軸１４まわりに回動させて回転フレーム
１１が開放される一方、溶接作業時には、除去可能部分
１１ｂを閉じピン１５により除去可能部分１１ｂが回転
フレーム１１の本体側に固定されるようになっている。

【００１４】回転フレーム１１を成す除去可能部分１１
ｂには、ワーク５Ａもしくは後述する拘束アダプタ２２
Ａ〜２２Ｅを上方から押圧して拘束しうるワーク押ネジ
(拘束部材)１６が取り付けられている。このワーク押ネ
ジ１６は、作業員が手動操作により回転することで、上
下位置を調整できるようになっている。また、このワー
ク押ネジ１６には、後述する拘束アダプタ２２Ａ〜２２
Ｅの使用時にそのピン２４ｃが挿入される穴１６ａが形
成されている。

【００１５】回転フレーム１１には、ワーク支持フレー
ム(拘束部材)１７が上下方向に移動可能に装着されてい
る。ワーク支持フレーム１７の両端はネジ１８，１８に
より支持されるとともに、各ネジ１８は、傘歯車機構１
９を介して連結されるハンドル２０を作業員が手動操作
により回転することで同時に回転駆動されるようになっ
ており、各ネジ１８の回転方向，回転量に応じてワーク
支持フレーム１７は、上下方向に所定量だけ移動し位置
決めされるようになっている。

【００１６】さらに、ワーク支持フレーム１７には、後
述する拘束アダプタ２２Ｄ，２２Ｅの使用時にそのピン
２４ｆが挿入される穴１７ａが形成されるとともに、左
右一対のワーク押板(拘束部材)２１Ａ，２１Ｂが上面側
に突設されている。これらのワーク押板２１Ａ，２１Ｂ
は、左右に逆方向のネジ部を形成されたネジ２５にそれ
ぞれ螺合し、このネジ２５に連結されたハンドル２６を
作業員が手動操作により回転することで、ワーク支持フ
レーム１７に対して互いに反対方向へ同時にかつ同量だ
けスライド移動するようになっており、ネジ２５の回転
方向，回転量に応じて、互いに近づく方向もしくは離隔
する方向に所定量だけ移動し位置決めされるようになっ
ている。

【００１７】なお、各ワーク押板２１Ａ，２１Ｂとワー
ク支持フレーム１７の中心位置との距離は常に等しくな
るように構成されている。また、各ワーク押板２１Ａ，
２１Ｂには、後述する拘束アダプタ２２Ｃ，２２Ｄの使
用時にそのピン２４ｄ，２４ｅが挿入される穴２１ａが
形成されている。

【００１８】上述のごとく構成された溶接システムにお
いて、図５(ｄ)に示した鉄骨柱溶接構造物をワーク５Ａ
とする場合には、図４に示すように、そのワーク５Ａの
柱３の部分(柱としては正方形の角パイプ柱，角部を溶
接した角柱，ＲＣ柱などがある)を回転ポジショナ４に
より直接拘束・保持することができる。

【００１９】このとき、ワーク支持フレーム１７を最下
部に降ろし、ワーク押板２１Ａ，２１Ｂを十分に離隔さ
せた状態で、回転フレーム１１の除去可能部分１１ｂを
開き、ワーク５Ａの柱３が回転ポジショナ４を貫通する
ようにワーク支持フレーム１７上に載置される。そし
て、回転フレーム１１の除去可能部分１１ｂを閉じ、ハ
ンドル２６を操作してワーク押板２１Ａ，２１Ｂをより
ワーク５Ａの柱３両側面に当接させるとともに、ハンド
ル２０を操作してワーク支持フレーム１１を上昇させ
て、柱３の図芯位置を回転ポジショナ４の旋回中心位置
に合わせ、さらにワーク押ネジ１６を回転してワーク５
ａの柱３上面に当接させることにより、ワーク５Ａが回
転ポジショナ４に２方向からクランプされる。このよう
な状態で回転ポジショナ４によりワーク５Ａを旋回しな
がら、溶接ロボット８による溶接作業が施される。

【００２０】ところで、ワークの種類によっては回転ポ
ジショナ４により直接拘束・保持できない場合がある。
例えば、図１に示すように、コア１を連結したワーク５
が溶接対象である場合には、図２(ａ)〜(ｅ)に示すよう
な拘束アダプタ２２Ａ〜２２Ｅが、回転ポジショナ４に
おけるワーク押ネジ１６，ワーク支持フレーム１７，ワ
ーク押板２１Ａ，２１Ｂとワーク５との間に配設され
る。

【００２１】以下に、各拘束アダプタ２２Ａ〜２２Ｅの
構成について説明すると、図２(ａ)〜(ｅ)に示すよう
に、各拘束アダプタ２２Ａ〜２２Ｅは、基本的にワーク
５の端面に当接しこれを拘束・保持しうる面板２３と、
この面板２３の裏面側に取り付けられた固定ブロック２
４Ａ〜２４Ｅとから構成されている。なお、面板２３に
対してワーク５の端面を拘束・保持する手段としては、
例えば特願平２−１２６９３９号に開示された治具等が
用いられる。また、面板２３として、図２(ａ)〜(ｅ)に
は円形のものが示され、図１には正方形のものが示され
ているが、面板２３の形状は、ワーク５の端面を拘束・
保持できればよく、特に限定されるものではない。

【００２２】図２(ａ)に示す拘束アダプタ２２Ａの固定
ブロック２４Ａには、ワーク支持フレーム１７上に載置
された状態でワーク押板２１Ａ，２１Ｂとそれぞれ嵌合
しうる切欠き部２４ａ，２４ｂが形成されるとともに、
ワーク押ネジ１６に形成された穴１６ａに挿入されるピ
ン２４ｃが突設されており、拘束アダプタ２２Ａは、面
板２３の中心位置を回転ポジショナ４の旋回中心に合わ
せ、各切欠き部２４ａ，２４ｂにワーク押板２１Ａ，２
１Ｂを嵌合させ、ピン２４ｃを穴１６ｃに挿入した状態
で、回転ポジショナ４に拘束・保持されるようになって
いる。

【００２３】図２(ｂ)に示す拘束アダプタ２２Ｂの固定
ブロック２４Ｂには、ワーク支持フレーム１７上に載置
された状態でワーク支持フレーム１７と嵌合しうる切欠
き部２４ａが形成されるとともに、ワーク押ネジ１６に
形成された穴１６ａに挿入されるピン２４ｃが突設され
ており、拘束アダプタ２２Ｂは、面板２３の中心位置を
回転ポジショナ４の旋回中心に合わせ、切欠き部２４ａ
にワーク支持フレーム１７を嵌合させるとともにワーク
押板２１Ａ，２１Ｂにより固定ブロック２４Ｂ適をセン
タに押圧し、ピン２４ｃを穴１６ｃに挿入した状態で、
回転ポジショナ４に拘束・保持されるようになってい
る。

【００２４】図２(ｃ)に示す拘束アダプタ２２Ｃの固定
ブロック２４Ｃには、ワーク押ネジ１６の穴１６ａ，ワ
ーク押板２１Ａ，２１Ｂの穴２１ａにそれぞれ挿入され
るピン２４ｃ〜２４ｅが突設されており、拘束アダプタ
２２Ｃは、面板２３の中心位置を回転ポジショナ４の旋
回中心に合わせ、各ピン２４ｃ〜２４ｅを穴１６ｃ，２
１ａに挿入した状態で、回転ポジショナ４に拘束・保持
されるようになっている。

【００２５】図２(ｄ)に示す拘束アダプタ２２Ｄの固定
ブロック２４Ｄには、ワーク押ネジ１６の穴１６ａ，ワ
ーク押板２１Ａの穴２１ａ，ワーク支持フレーム１７の
穴１７ａにそれぞれ挿入されるピン２４ｃ，２４ｄ，２
４ｆが突設されており、拘束アダプタ２２Ｄは、面板２
３の中心位置を回転ポジショナ４の旋回中心に合わせ、
各ピン２４ｃ，２４ｄ，２４ｆを穴１６ｃ，２１ａ，１
７ａに挿入した状態で、回転ポジショナ４に拘束・保持
されるようになっている。

【００２６】図２(ｅ)に示す拘束アダプタ２２Ｅの固定
ブロック２４Ｅには、ワーク押ネジ１６の穴１６ａ，ワ
ーク支持フレーム１７の穴１７ａにそれぞれ挿入される
ピン２４ｃ，２４ｆが突設されるとともに、ワーク支持
フレーム１７上に載置した際にこのワーク支持フレーム
１７の側縁部に係止されてワーク支持フレーム１７幅方
向の位置決めを行なう係止部２４ｇが形成されており、
拘束アダプタ２２Ｅは、面板２３の中心位置を回転ポジ
ショナ４の旋回中心に合わせ、各ピン２４ｃ，２４ｆを
穴１６ｃ，１７ａに挿入するとともに、係止部２４ｇを
ワーク支持フレーム１７の側縁部に係止した状態で、回
転ポジショナ４に拘束・保持されるようになっている。

【００２７】このように、固定ブロック２４Ａ〜２４Ｅ
の切欠き部２４ａ，２４ｂ，ピン２４ｃ〜２４ｆ，係止
部２４ｇを用いて、拘束アダプタ２２Ａ〜２２Ｅを回転
ポジショナ４に拘束・保持することにより、面板２３に
ワーク５を取り付けた際の偏荷重を確実に支持すること
ができる。なお、拘束アダプタ２２Ａ〜２２Ｅの回転ポ
ジショナ４への取付は、前述したワーク５Ａの取付と同
様にして行なわれる。

【００２８】本実施例では、図１に示すごとく、上述の
ような拘束アダプタ２２Ａ〜２２Ｅを介してワーク５を
回転ポジショナ４に拘束・保持することができるため、
回転ポジショナ４における拘束部材(ワーク押ネジ１
６，ワーク支持フレーム１７，ワーク押板２１Ａ，２１
Ｂ)を変更することなく、図５(ａ)〜(ｅ)に示すような
溶接継手箇所の異なる各種ワークの保持を行なえ、従来
のようにワークの種類毎にそのワークに応じた回転ポジ
ショナを準備する必要がなくなる。従って、一種類の溶
接システムにより溶接継手箇所の異なる各種ワークの溶
接が可能になり、設備投資を必要最小限に制限できる利
点がある。

【００２９】なお、上記実施例では、各拘束アダプタ２
２Ａ〜２２Ｅにおいて、面板２３を介してワーク５を保
持する場合について説明したが、コラム柱の場合には、
面板２３に代えて、梁部Ｈ型鋼の他梁とのボルト止め用
穴を利用して保持するように構成してもよい。

【００３０】また、上述した本実施例の回転ポジショナ
４の回転制御としては、コラム柱の場合には、溶接継手
がコアとそのコア４面に面設するブラケットとの接合部
となり、本実施例のシステムでは、ダイアフラムが表裏
水平な位置に回転位置決めできる制御であればよい。

【００３１】しかし、他の十字柱およびコラム連結した
場合には、角パイプとダイアフラム，そのダイアフラム
と中間角パイプとの溶接継手が周溶接となるので、以下
の制御方式となる。即ち、ワークの両端を保持する場合
に、一方の回転ポジショナ４が主となり、その主たる回
転ポジショナ４の回転をエンコーダ等で把握して、回転
位置をカウントしつつ、指令回転位置のカウント位置に
達するまで閉ループ制御する。

【００３２】このとき、従側の回転ポジショナ４の制御
は次のように行なわれる。つまり、主たる回転ポジショ
ナ４からの速度指令を回転モータのサーボ回路が受け、
従側の回転ポジショナ４を回転させるとともに、やはり
エンコーダ等で回転位置をカウントしつつ、主たる回転
ポジショナ４からの速度指令が無くなった時に、主側の
位置カウント値と従側の位置カウント値とを偏差カウン
タにより比較し、その差分を偏差カウンタが速度指令と
して出力し、従側の回転ポジショナ４のサーボ回路を介
して回転モータを正・逆転させて主従の位置カウント値
を一致させている。

【００３３】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の鉄骨柱溶
接装置によれば、拘束アダプタを介して回転ポジショナ
にワークを拘束・保持できるように構成したので、回転
ポジショナにおける拘束部材を変更することなく、溶接
継手箇所の異なる各種ワークの保持を行なえ、一種類の
溶接システムにより溶接継手箇所の異なる各種ワークを
溶接することができ、設備投資を必要最小限に制限でき
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としての鉄骨柱溶接装置を示
す斜視図である。

【図２】(ａ)〜(ｅ)はいずれも本実施例の装置において
用いられる拘束アダプタの例を示す斜視図である。

【図３】本実施例における回転ポジショナを示すもの
で、(ａ)はその正面図、(ｂ)はその要部を拡大して示す
斜視図である。

【図４】本実施例の装置による通常の使用状態を示す斜
視図である。

【図５】(ａ)〜(ｅ)はいずれも鉄骨柱溶接構造物の例を
示す斜視図である。

【符号の説明】

１，１Ａコア１ａ角パイプ１ｂダイアフラム２ブラケット３柱３Ａボックス柱４回転ポジショナ５，５Ａワーク(鉄骨柱溶接構造物) ６レール７台車８溶接ロボット９レール１０枠体１１回転フレーム１１ａギア部１１ｂ除去可能部分１２ガイドローラ１３ピニオン１３ａ駆動モータ１４軸１５ピン１６ワーク押ネジ(拘束部材) １６ａ穴１７ワーク支持フレーム(拘束部材) １７ａ穴１８ネジ１９傘歯車機構２０ハンドル２１Ａ，２１Ｂワーク押板(拘束部材) ２２Ａ〜２２Ｅ拘束アダプタ２３面板２４Ａ〜２４Ｅ固定ブロック２４ａ，２４ｂ切欠き部２４ｃ〜２４ｆピン２４ｇ係止部２５ネジ２６ハンドル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特公昭59−18150（ＪＰ，Ｂ２) 実公平２−39674（ＪＰ，Ｙ２)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】鉄骨柱溶接構造物の両端を保持する一対
の回転ポジショナが、前記鉄骨柱溶接構造物の長手方向
に進退可能にそなえられるとともに、前記回転ポジショ
ナの進退方向に平行な方向へ移動する台車と、該台車上
に搭載され前記鉄骨柱溶接構造物の溶接を行なう溶接ロ
ボットとがそなえられてなる鉄骨柱溶接装置において、前記回転ポジショナには、前記鉄骨柱溶接構造物をポジ
ショナ内部に貫通させてその両端の長手方向途中を２方
向から拘束する拘束部材が設けられ、前記鉄骨柱溶接構造物の端面を保持しうる面板に前記拘
束部材で拘束される部材を設けた拘束アダプタが、前記
拘束部材によって取付可能に配設され、前記拘束アダプタの使用によって、前記鉄骨柱溶接構造
物の両端の途中の保持から両端の端面の保持へと拘束形
態が異なるようにしたことを特徴とする鉄骨柱溶接装
置。