JP5368269B2 - ワークの缶組み装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば建設機械のブーム等のように、大型で異型の部材からなるワークを缶組みした後、溶接を行うために、ワークを安定的に支持して缶組み及び仮溶接を行った上で、溶接ステージにワークを送り込むようにしたワークの缶組み装置に関するものである。

金属板体を缶組み状態に組み付けて、溶接することにより製造される部材であって、特にワークが大型で長尺のものである場合には、通常、缶組みしたワークを溶接手段により仮付けするようになし、このようにして仮付けしたワークの構成各部を溶接することになる。ここで、缶組みと溶接とを同一のステージで行うのは望ましくはなく、缶組みステージと溶接ステージとは別個の部位に形成されることになる。このように、大型ワークの組立を行って、構成各部を溶接する構成としたものが、例えば特許文献１に開示されている。

この特許文献１の製造ラインでは、ワークの組立工程に設けたステージでワークを組み立てて、組み立てたワークに対して所定箇所にスポット溶接することにより仮付けを行うようにしている。そして、組立及び仮付けが行われたワークはクレーンを用いて組立ステージから取り出して、一旦横行台車に移載し、この横行台車からワークを溶接ステージに搬入するようにしている。ここで、特許文献１においては、溶接ステージは複数設けられており、従ってワークはこの複数の溶接ステージ間を順次移載する構成としている。

特開平８−４７８２５号公報

前述したように、ワークの缶組みと溶接とを別ステージで行う構成とした場合、ワークの組立ステージには、ワークを構成する各部品を配置すると共に、組立用の治具を配置する等の関係から、このステージと横行台車との間はある程度距離が離れることになる。このために、クレーンによるワークの移動距離が長くなり、しかも、ステージと横行台車の間に迂回が必要となるような構築物が存在していることもある。このように、ワークをクレーンで移載する際に、このワークを吊り上げて搬送することから、移載のための距離が長いと、特に障害物等を迂回する経路を通って搬送すると、仮付けしか行っていないワークに歪み等が発生するおそれがある。勿論、仮付けをより強固に行えば、クレーンによる移載時におけるダメージが少なくなるが、仮付けを強固にするには、組立ステージの作業が長時間化するという問題点がある。また、横行台車はワークを溶接ステージに搬送するための手段であって、ワークは組立ステージから直接溶接ステージに移載されるものでないことから、この移載分だけ作業が複雑になり、また仮付けしか行っていないワークに対するダメージを与えるおそれもある。

本発明は以上の点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、ワークを組み立てて、仮付けを行った後、そのままの状態で次のステージの直近位置までワークを移動させることによって、次のステージへの移載時にワークにダメージを与えないようにすることにある。

前述した目的を達成するために、本発明は、ワークを構成する各部を缶組みして、仮付けを行った後に、溶接ステージにより構成各部間の溶接を行うための装置であって、前記ワークを缶組みして仮溶接を行う缶組みステージと、前記溶接を行う溶接ステージとを有し、前記缶組みステージには、前記ワークを複数箇所で着脱可能に支持するワーク支持部材を有する作業テーブルを設け、前記作業テーブルには、前記ワーク支持部材の配設位置乃至その近傍の下面に回転駆動手段により回転駆動される駆動側車輪と、前記駆動側車輪の回転に追従して回転する従動側車輪とを設け、前記作業テーブルを、この作業テーブル上でワークの缶組み及び仮溶接を行う作業位置と、前記溶接ステージに近接する移載位置との間で往復移動させるために、前記車輪が転動するレールを前記缶組みステージに配置し、前記移載位置に前記作業テーブルを配置して、の作業テーブル上で缶組みされ、仮溶接されたワークを前記溶接ステージに移載する構成としたことをその特徴とするものである。

ワークには格別制限はないが、長尺で異型のものの場合には、移載作業の簡略化、各ステージの設置スペースのコンパクト化が図られる。例えば、建設機械のフロント作業機を構成するブームをワークとする場合、このブームは缶組みにより製造され、構成各部間は溶接により固着される。このために、ステージ間での移載が必要となる。しかも、ブームは中型機の油圧ショベルであっても、その長さが５ｍ程度で、重量は３トン以上のものである。しかも、「へ」の字状に曲成された異型のものであるから、クレーンを用いて移載するにしても、重量バランス等の点で、吊り下げた状態で長い距離移動させるのは望ましくはない。

ワークの缶組みステージにおいては、作業テーブルを設けて、この作業テーブル上でワークの缶組み及びスポット溶接による仮付けを行う。溶接による構成各部の仮付けは、ワークをワーク支持部材から取り外して、クレーン等の移載手段により搬送しても分解しないようにするためである。従って、仮付け後のワークを搬送する距離をできるだけ短くすることによって、ワークに対するダメージを最小限に抑制する。このために、ワークを組み立てた後、ワーク支持部材から取り外すことなく、溶接ステージに近接する位置まで搬送する。これによって、クレーンを使用してワークを移載するにしても、移動距離が最小限になって、ワークにダメージが生じるおそれをなくし、また移載の経路において、他の構築物等を迂回する必要もなくなる。

前述したように、ブームをワークとする場合、ワーク支持部材はブームの先端部と後端部及び中間部の３箇所とすることが、ワークの安定性及び缶組み作業性にとって望ましいものとなる。この場合には、作業テーブルには、先端側，中間部及び後端側の３箇所に設けたワーク支持部材の下部位置またはその近傍位置に走行用の車輪を設ける。車輪は左右一対から構成されることから、合計６個の車輪で走行手段を構成する。そして、左右いずれかの側の３個の車輪を駆動側とし、他側の３個の車輪を従動側とする。そして、駆動側の３個の車輪に共通の回転軸を係合させ、この回転軸をモータにより回転駆動するように構成する。これによって、３箇所の車輪が同期して回転することになり、駆動にずれが生じるのを防止することができる。

溶接ステージは最低限１箇所設けられるが、ワークの缶組み及び仮溶接を行う作業時間と、溶接作業時間との関係から、溶接ステージを複数箇所設けることもできる。例えば、溶接作業時間が缶組み及び仮溶接のための作業時間の２倍程度を要する場合には、溶接ステージを２箇所設け、また３倍乃至それ以上となる場合には、３箇所乃至それ以上の溶接ステージを設ける。溶接ステージを複数箇所設ける場合には、全ての溶接ステージを作業テーブルの移載位置に近接する位置に配置することになる。

ワークを組み立てて、仮付けを行った後、そのままの状態で次のステージの直近位置までワークを移動させることによって、次のステージにワークを移載時するに当って、ワーク支持部材から取り外して搬送する距離を短縮でき、また構築物等が存在していても、それらを迂回させて搬送する必要がなくなり、この移載時にワークにダメージを与えることはない。

ワークの一例として、建設機械のフロント作業機を構成するブームの全体構成図である。 缶組み・溶接システムの構成説明図である。 図２の缶組みステージに設けられる作業テーブルの構成を示す正面図である。 図３の平面図である。 図３の底面図である。 ブームを形成する工程を示すものであって、作業テーブルにセンタブロックとボス部とを装着した状態を示す正面図である。 ブームを形成する工程であって、センタブロックとボス部との間にボックス構造部を設けた状態を示す正面図である。 図７の平面図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。まず、缶組み・溶接の対象となるワークの一例として、建設機械のフロント作業機を構成するブームの全体構成を示す。図中において、ブーム１は、基本的には３つの部位から構成される。即ち、中央の曲成した部位からなるセンタブロック２と、上部旋回体のフレームに連結されるブームフート部３と、アームに連結されるブームトップ部４とである。ブームフート部３の基端部及びブームトップ部４の先端部には、連結ピンを挿通するためのボス部５，６を有するものであり、センタブロック２の両端部とボス部５，６との間は、ボックス構造部７，８となっている。

センタブロック２は予め組み付けられており、また、ボス部５，６も予め形成されている。このセンタブロック２とブームフート部３のボス部５との間にボックス構造部７を架け渡し、またセンタブロック２とブームトップ部4のボス部６との間にボックス構造部８を架け渡すように組み付けられるが、これらボックス構造部７，８は基本的には４枚の金属板から構成される。このように、ボックス構造部７，８が組み込まれて、ブーム１が構成されるが、このブーム１の構成各部間を溶接手段で固着するようにしてブーム１が製造される。

図２に、この缶組み・溶接システムの概略構成を示す。図中において、１０は缶組みステージ、１１及び１２は溶接ステージである。缶組みステージ１０では、センタブロック２の両端部とブームフート部３のボス部５及びブームトップ部４のボス部６とを支持させて、その間にそれぞれボックス構造部７，８を連結するように組み立てられて、スポット溶接による仮付けが行われる。また、溶接ステージ１１，１２では、缶組みされたブーム１の構成各部における接合部を溶接により固着するものである。

ここで、缶組みは１ステージ１０で行われるのに対して、溶接は２ステージ１１，１２で行われるが、これは缶組み及び仮付けのための作業時間と溶接の作業時間とを比較すると、溶接作業の方が２倍程度の時間を必要とするので、溶接時間をオーバーラップさせることによって、全体としての作業効率を向上させるようにしている。溶接ステージ１１，１２には、溶接ロボット１３，１４が設けられ、またブーム１が設置される作業台１５，１６がそれぞれ設けられている。

缶組みステージ１０には、作業テーブル２０が設けられており、この作業テーブル２０はガイドレール２１に沿って往復移動可能となっており、缶組み位置Ｐ１と、移載位置Ｐ２との間に移動できるものである。ここで、図２に示したように、缶組み・溶接が行われる建屋では、複数本の柱２２が設けられて、複数の棟を構成するようになっており、スペースの関係から、缶組み位置Ｐ１と移載位置Ｐ２とは異なる棟に形成されており、移載位置Ｐ２は溶接ステージ１１，１２と同一の棟に配置されている。このように、缶組みステージ１０における缶組み位置Ｐ１を溶接ステージ１１，１２と別棟に設けることによって、缶組み・溶接システムのレイアウト構成が極端に長尺化しないようにしている。

図３乃至図５は作業テーブル２０の構成を示す。これらの図において、図３は正面図、図４は平面図、図５は底面図である。図中、３０は天板を示し、この天板３０の中央部にはセンタブロック２をクランプして支持するセンタブロック支持部材３１が設けられており、センタブロック支持部材３１の前後には、ボス部５，６を支持するそれぞれボス部支持部材３２，３３が設けられている。ブーム１を構成する各部は、そのセンタブロック２がセンタブロック支持部材３１に支持され、ブームフート部３を構成するボス部５はボス部支持部材３２に支持され、ボス部６はボス部支持部材３３に支持されて、それぞれ位置決めした状態で、センタブロック２とボス部５との間及びボス部６との間に概略平板状となっている４枚の板体を架け渡して設けることによって、ボックス構造部７及び８が缶組みされることになる。従って、天板３０は、ブーム１を構成する各部の支持部材３１〜３３の並び方向に長手となっている。

ここで、センタブロック２には、その左右の側面板部にブームシリンダの端部が取り付けられる取付部２ａが設けられている。そこで、図４から明らかなように、センタブロック支持部材３１は天板３０に設けた台座３４上にクランプ機構部３５，３５が相対向するように設けられており、両クランプ機構部３５は天板３０の長手方向と直交する方向に延在させたガイドレール３６に沿って相互に近接・離間する方向に移動可能となっている。このクランプ機構部３５には、クランプ部３５ａが設けられており、このクランプ部３５ａはセンタブロック２に設けた取付部２ａに係合するものである。これによって、センタブロック２はクランプ機構部３５のクランプ部３５ａ，３５ａを相互に近接させることによって、左右両側からクランプすることにより固定的に保持され、両クランプ部３５ａ，３５ａを離間させることによって、脱着されることになる。

また、ボス部５，６を支持するボス部支持部材３２，３３は、台座３７，３８にそれぞれ一対からなるクランプ機構部３９，４０を設け、これら各対のクランプ機構部３９，４０は、ガイドレール３６と平行な方向に配設したガイドレール４１，４２に沿って相互に近接・離間する方向に移動可能となっている。そして、ボス部５，６に形成したピン挿通部に左右から挿入されるそれぞれ一対のクランプ部３９ａ，４０ａが各クランプ機構部３９，４０に設けられている。以上により、ボス部５，６はクランプ機構部３９，４０により着脱可能にクランプ保持される。

作業テーブル２０は自走するものであり、このために図５に示したように、天板３０の下部位置には、左右に張り出すようにして支持部５０が６箇所設けられており、これら各支持部５０には、車輪５１が回転自在に支持されている。支持部５０の位置は、センタブロック支持部材３１及びボス部支持部材３２，３３を設けた部位に近接した位置となっている。作業テーブル２０は、天板２０の長さ方向と直交する方向に向けて走行するものであり、車輪５１及びガイドレール２１の方向は、天板２０の長手方向と直交する方向となっている。

車輪５１は作業テーブル２０の左右にそれぞれ３個設けられているが、片側に位置する車輪５１は駆動側車輪５１Ｄであり、反対側の車輪５１は従動側車輪５１Ｆである。このために、駆動側車輪５１Ｄには回転軸５２が連結して設けられており、この回転軸５２はモータ５３により回転駆動されるものであり、従ってモータ５３と回転軸５２との間にはチェーンとギア等からなる伝達部材５４が介装されている。ここで、３個の駆動側車輪５１Ｄは単一の回転軸５２と連結されており、従って回転軸５２を回転させると、３個の駆動側車輪５１Ｄは同期して回転することになる。このために、長尺の天板３０を有する作業テーブル２０は、全体が均等な動きを行うことになり、部分的な遅れが生じて天板３０及びこの天板３０に設置したブーム１に歪み等のストレスの発生が防止される。

さらに、天板３０の端部には検出体５５が設けられており、この検出体５５は作業テーブル２０の走行方向に延在させたスケール５６に係合しており、これにより作業テーブル２０の位置検出が行われる。そこで、この検出体５５とスケール５６とからなる位置検出手段では、作業テーブル２０の移動ストロークのうち、缶組み位置Ｐ１と移載位置Ｐ２との２位置を検出するように設定している。従って、作業テーブル２０が缶組み位置Ｐ１から移載位置Ｐ２にまで移動したこと、また移載位置Ｐ２から缶組み位置Ｐ１に移動したことを検出、モータ５３の駆動が停止されるように制御が行われる。

ワークとしてのブーム１の缶組みステージ１０は以上のように構成されるが、缶組みステージ１０における作業テーブル２０は、まず缶組み位置Ｐ１に配置し、センタブロック支持部材３１及びボス部支持部材３２，３３は、それぞれクランプ機構部３５，３９，４０は間隔を開けた開放状態とする。そして、クレーン等、適宜のピックアンドプレイス手段を用いて、センタブロック２及びボス部５，６を搬入して、これらをクランプ機構部３５，３９，４０間に挟持させるようにして固定的に保持する。ここで、クランプ機構部３５，３９，４０はそれぞれ独立に駆動できるようになっており、従ってセンタブロック２及びボス部５，６は全て同時にクランプ保持させることもでき、また順次クランプ保持させるようにしても良く、クランプ保持を順次行う場合に、その順序も任意である。

例えば、センタブロック２をセンタブロック支持部材３１にクランプ保持させる動作としては、開放状態となっているクランプ機構部３５，３５間の位置にセンタブロック２を配置し、その後にクランプ機構部３５，３５をガイドレール３６に沿って相互に近接する方向に移動させる。その結果、両クランプ機構部３５におけるクランプ部３５ａが相互に近接する方向に移動して、開放状態からクランプ状態に変位して、その間でセンタブロック２が挟持される。しかも、クランプ部３５ａはセンタブロック２の取付部２ａと係合することから、このシリンダブロック２は一定の姿勢状態となるようにして両クランプ機構部３５，３５間に挟持されることになる。ボス部３，４も同様にしてボス部支持部材３２，３３によりクランプ保持される。その結果、図６に示した状態となる。

この図６の状態から、センタブロック２と、ボス部３との間及びボス部４との間にボックス構造部７，８を装着する。ボックス構造部７，８は基本的には４枚の金属板体から構成され、その両端をセンタブロック２の端部と、ボス部３またはボス部４の端部との間に架け渡すようになし、溶接手段により仮付けする。これによって、図７及び図８に示したように、ブーム１の缶組み・仮付けが行われる。ここで、仮付けのための溶接は溶接ステージ１１または１２にブーム１を搬送する際に、位置ずれしたり、変形したりするのを防止するためのものであり、この段階では構成各部に対する完全な溶接は行わない。この仮付け溶接は手動によるのが一般的であり、また溶接ロボットを用いた自動溶接で行うこともできる。

ブーム１の缶組み及び仮付けは以上のように行われるものであり、缶組みステージ１０では、溶接ステージ１１、２での溶接作業時間の概略半分の時間で缶組み及び仮付けが行われることから、溶接ステージを２ステージ１１，１２設けることによって、缶組みステージ１０で待ち時間を最小限に抑制することができ、もってブーム１を効率的に製造することができる。

缶組みは、図２から明らかなように、作業テーブル２０を缶組み位置Ｐ１に位置させて行われる。ここで、缶組み位置Ｐ１は溶接ステージ１１，１２から離れた広いスペースに配置され、周囲に缶組み作業の作業性を損なうような機構等が存在しないので、この缶組み作業を円滑かつ効率的に行うことができる。そして、作業テーブル２０上での缶組み作業が修了すると、作業テーブル２０を自走させて、缶組み位置Ｐ１から移載位置Ｐ２に移行させる。このために、モータ５３を駆動するが、これによって回転軸５２が回転駆動されて、３個設けた駆動車輪５１Ｄが同時に同方向に回転することになる。これに伴って、３個の従動車輪５１Ｆも回転するから、作業テーブル２０が移載位置Ｐ２まで、その長手方向と直交する方向に向けて直進移動することになる。ここで、図２からも明らかなように、缶組み位置Ｐ１と移載位置Ｐ２との間は別棟に位置しており、その間に柱２２が立設しているが、作業テーブル２０は、左右の柱２２，２２間を通ることになるので、この移動時に柱２２が邪魔になることはない。

検出体５５がスケール５６に対して所定の位置に到達すると、作業テーブル２０が移載位置Ｐ２に到達したことが検出され、この位置でモータ５３を停止させて作業テーブル２０の進行を停止させる。この移載位置Ｐ２は、２箇所からなる溶接ステージ１１，１２のいずれにも近接した位置に配置されており、クレーン等を用いて僅かな距離だけワーク１を移動させるだけで、移載位置Ｐ２から溶接ステージ１１または溶接ステージ１２に移載することができる。ここで、従って、ブーム１にストレスやダメージを生じさせることなく円滑に移載できる。そして、作業テーブル２０からブーム１が取り出されると、モータ５３を駆動することにより、作業テーブル２０を缶組み位置Ｐ１に復帰させて、再びブーム１の缶組み及び仮付けのための作業が行われる。

１ ブーム ２ センタブロック
３ ブームフート部 ４ ブームトップ部
５，６ ボス部 ７，８ ボックス構造部
１０ 缶組みステージ １１，１２ 溶接ステージ
２０ 作業テーブル ２１ ガイドレール
３０ 天板 ３１ センタブロック支持部材
３２，３３ ボス部支持部材 ３５，３９，４０ クランプ機構部
５０ 支持部 ５１，５１Ｄ，５１Ｆ 車輪
５２ 回転軸 ５３ モータ
Ｐ１ 缶組み位置 Ｐ２ 移載位置

Claims (3)

1. ワークを構成する各部を缶組みして、仮付けを行った後に、溶接ステージにより構成各部間の溶接を行うための装置であって、
   前記ワークを缶組みして仮溶接を行う缶組みステージと、前記溶接を行う溶接ステージとを有し、
   前記缶組みステージには、前記ワークを複数箇所で着脱可能に支持するワーク支持部材を有する作業テーブルを設け、
   前記作業テーブルには、前記ワーク支持部材の配設位置乃至その近傍の下面に回転駆動手段により回転駆動される駆動側車輪と、前記駆動側車輪の回転に追従して回転する従動側車輪とを設け、
   前記作業テーブルを、この作業テーブル上でワークの缶組み及び仮溶接を行う作業位置と、前記溶接ステージに近接する移載位置との間で往復移動させるために、前記車輪が転動するレールを前記缶組みステージに配置し、
   前記作業テーブルが前記移載位置に移動すると、この作業テーブル上で缶組みされ、仮溶接された前記ワークを前記溶接ステージに移載する
   構成としたことを特徴とするワークの缶組み装置。
2. 前記駆動側車輪は複数設けられ、これらの駆動側車輪を単一の回転軸に係合させて設け、この回転軸を単一のモータで回転駆動する構成としたことを特徴とする請求項１記載のワークの缶組み装置。
3. 前記溶接ステージは複数箇所設けられ、これら各溶接ステージは前記作業テーブルの移載位置とほぼ等しい距離に配置する構成としたことを特徴とする請求項１または請求項２記載のワークの缶組み装置。

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