JP5474755B2 - 建物用ブレース組付け装置及び建物用ブレース組付け方法 - Google Patents

Description

本発明は、住宅その他の建物の軸組にブレースを組付けるブレース組付け装置に関し、特に、自動的に多種多様な大きさの軸組にブレースを固定することができるブレース組付け装置に関する。

従来より矩形に形成された軸組の枠内に、一対のブレースを互いに交差するようにＸ字状に組み込んで、建物の耐力壁を形成することで、水平荷重に対して良好な耐力を確保している（例えば特許文献１）。

このようなブレースを組み付ける軸組の枠内には耐力や剛性を確保するために、ブレースの他にも水平に架設する横桟及び鉛直に立設する中柱を設ける場合があり、これら横桟及び中柱とブレースとを互いに干渉しないように横桟及び中柱のブレースが設置される位置にブレースを挿入できる貫通孔が形成されている。

特開２００９−１９７５５３号公報

軸組にブレースを組付ける工程は、軸組の外形寸法、ブレースの直径、ブレースの長さ等が多品種にわたるため、ブレースの挿入角度や軸組との干渉を避けることが難しく、ロボットを用いて自動化することが困難である。また、前述のように軸組には、横桟や中柱が設けられいるので、ブレースを貫通孔に挿入する必要があり、ブレースの組付け工程を自動化することが困難である。

本発明は、ブレースの組付け工程を自動化することができるブレース組付け装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の建物用ブレース組付け装置は、矩形の枠状に形成されたフレームを具備する軸組を角度自在に支持する軸組支持機構と、ブレースを水平に保持しつつ当該ブレースを長手方向に搬送するブレース搬送機構と、を備えた建物用ブレース組付け装置であって、前記軸組支持機構は、前記フレームの一方の対角線が水平であって、且つ、前記フレームと前記ブレースとが互いに干渉しないように、前記フレームにより形成される面が前記ブレースに対して所定角度をなして前記軸組を保持し、前記ブレース搬送機構は、前記ブレースを搬送し、当該ブレースの両端を前記フレームの角に形成されたブレース溶接用プレートに当接させて保持することを特徴としている。

請求項２に記載の建物用ブレース組付け装置は、前記軸組は、前記フレームに少なくとも１以上架設され、当該フレームの対角線上に挿入孔が形成された中間材をさらに具備し、前記軸組支持機構は、さらに、前記ブレースの延長線上に前記挿入孔が位置するように前記軸組を保持し、前記ブレース搬送機構は、前記ブレースを搬送する際に、前記ブレースを前記挿入孔に通すことを特徴としている。

請求項３に記載の建物用ブレース組付け装置は、前記ブレース搬送機構は、前記ブレースを把持可能な複数の把持部を連設しており、前記ブレースを前記挿入孔に挿入する際に、前記ブレースを把持している前記複数の把持部の内、前記中間材に最も接近した把持部が前記ブレースから離反するとともに、前記ブレースを前記挿入孔内に搬送しつつ当該離反した把持部が前記中間材の上を通過した後再度前記ブレースを把持することを特徴としている。

請求項４に記載の建物用ブレース組付け方法は、予め矩形に形成したフレームの対角線上に長尺なブレースを固定して軸組を形成する建物用ブレース組付け方法であって、前記ブレースを長手方向に搬送可能なブレース搬送機構により、当該ブレースを水平に保持するとともに、前記フレームを角度自在に支持可能な軸組支持機構により、当該フレームの一方の対角線が水平であって、且つ、水平に保持された前記ブレースの延長線と前記フレームとが互いに干渉しないように、前記フレームにより形成される面が前記ブレースに対して所定角度をなして前記軸組を保持し、その後、前記ブレース搬送機構が、前記ブレースを搬送し、当該ブレースの両端を前記フレームの角に形成されたブレース溶接用プレートに当接させて固定することを特徴としている。

請求項５に記載の建物用ブレース組付け方法は、前記フレームに少なくとも１以上架設され、当該フレームの対角線上に挿入孔が形成された中間材を前記フレームに予め固定し、前記軸組支持機構により、さらに、前記ブレースの延長線上に前記挿入孔が位置するように前記軸組を保持し、その後、前記ブレース搬送機構が、前記ブレースを搬送する際に、前記ブレースを前記挿入孔に通すことを特徴としている。

請求項６に記載の建物用ブレース組付け方法は、前記ブレース搬送機構は、前記ブレースを把持可能な複数の把持部を連設しており、当該ブレース搬送機構が、前記ブレースを前記挿入孔に挿入する際に、前記ブレースを把持している前記複数の把持部の内、前記中間材に最も接近した把持部が前記ブレースから離反するとともに、前記ブレースを前記挿入孔内に搬送しつつ当該離反した把持部が前記中間材の上を通過した後再度前記ブレースを把持することを特徴としている。

請求項１に記載の建物用ブレース組付け装置によると、軸組支持機構が、フレームの一方の対角線が水平であって、且つ、フレームとブレースとが互いに干渉しないように、フレームにより形成される面がブレースに対して所定角度をなして、フレームを保持するので、ブレースを水平方向に搬送することでブレースを軸組に組み付けることができる。したがって、軸組の外形寸法、ブレースの直径、ブレースの長さ等の要素が異なっても、ブレースの挿入方向を一定にすることができ、ブレース搬送機構を比較的容易に制御することができるので、多様な外形寸法の軸組に多様な直径及び長さのブレースを組み付ける工程を自動化することができる。

請求項２に記載の建物用ブレース組付け装置によると、フレームに少なくとも１以上架設される中間材の挿入孔がブレースの延長線上に位置するように軸組保持機構によりフレームが保持されるので、ブレース搬送機構が水平に保持したブレースを長手方向に搬送することにより、中間材に形成された挿入孔にブレースを挿入することができ、ブレース搬送機構を比較的容易に制御することができるので、フレームに中間材が架設される場合であっても、多様な外形寸法の軸組に多様な直径及び長さのブレースを組み付ける工程を自動化することができる。

請求項３に記載の建物用ブレース組付け装置によると、ブレース搬送機構が備える複数の把持部が、ブレースを挿入孔に挿入する際に、中間材に最も接近した把持部がブレースから離反するとともに、ブレースを挿入孔内に搬送しつつ離反した把持部が中間材の上を通過した後再度ブレースを把持するので、挿入孔にブレースを挿入して軸組にブレースを組み付けることができる。

請求項４に記載の建物用ブレース組付け方法によると、ブレースを水平に保持し、フレームの対角線が水平であって、且つ、このブレースの延長線と前記フレームとが互いに干渉しないように、前記フレームにより形成される面が前記ブレースに対して所定角度をなして前記フレームを保持しているので、ブレースを水平方向に搬送することでブレースを軸組に組み付けることができる。したがって、軸組の外形寸法、ブレースの直径、ブレースの長さ等の要素が異なっても、ブレースの挿入方向を一定にすることができ、ブレース搬送機構を比較的容易に制御することができるので、多様な外形寸法の軸組に多様な直径及び長さのブレースを組み付ける工程を自動化することができる。

請求項５に記載の建物用ブレース組付け方法によると、フレームに少なくとも１以上の中間材が架設されており、この中間材の挿入孔がブレースの延長線上に位置するように軸組保持機構によりフレームが保持されるので、ブレース搬送機構が水平に保持したブレースを長手方向に搬送することにより、中間材に形成された挿入孔にブレースを挿入することができ、ブレース搬送機構を比較的容易に制御することができるので、フレームに中間材が架設される場合であっても、多様な外形寸法の軸組に多様な直径及び長さのブレースを組み付ける工程を自動化することができる。

請求項６に記載の建物用ブレース組付け方法によると、ブレース搬送機構が備える複数の把持部が、ブレースを挿入孔に挿入する際に、中間材に最も接近した把持部がブレースから離反するとともに、ブレースを挿入孔内に搬送しつつ離反した把持部が中間材の上を通過した後再度ブレースを把持するので、挿入孔にブレースを挿入して軸組にブレースを組み付けることができる。

ブレースを組付けた軸組を示す正面図。 建物用ブレース組付け装置を用いてブレース及び軸組を保持している状態を示す図。 ブレース搬送装置の把持部の動作を説明する図。 ブレースを挿入する際のＸＹ面における軸組の角度を説明する図。 ブレースを挿入する際のブレース及び軸組の状態を説明する図。 ブレースを挿入する際のＸＺ面における軸組の角度を説明する図。 ブレースを中間材の挿入孔に挿入する前の状態を示す図。 把持部をブレースから離反させた状態を説明する図。 ブレースを挿入孔に挿入しつつ、把持部が中間材上を通過する状態を説明する図。 中間材上を通過した把持部が再度ブレースを把持する状態を説明する図。

以下、本発明の建物用ブレース組付け装置１の最良の実施形態について、各図を参照しつつ説明する。建物用ブレース組付け装置１は、軸組２を所定位置及び所定角度に支持する軸組支持機構３と、ブレース４を支持し、所定の挿入方向に搬送するブレース搬送機構５と、を備えている。ここで、軸組支持機構３に支持される軸組２は、図１に示すように、開口が内側を向くように配置したリップ溝形鋼を溶接して長辺と短辺とを有する矩形枠状に形成されたフレーム２１と、このフレーム２１の内側に水平方向に架設される横桟２２ｂ及び鉛直方向にフレーム２１の内側に立設される中柱２２ａといった中間材２２を溶接して形成している。これらの中間材２２には、フレーム２１が形成する矩形の対角線上にそれぞれ挿入孔２３が形成されている。そしてこの軸組２は、屋外側となる一方の面に図示しない外装材を組み付けて、建物の外壁を形成する。また、軸組２の４隅には、それぞれブレース４を溶接して固定するためのブレース溶接用プレート２４が取付けられている。ブレース４は、丸鋼により形成され端部に右螺子が形成された長材４１と、端部に左螺子が形成された短材４２とを、両端に右螺子及び左螺子の雌螺子が形成されたターンバックル４３により連結したものであり、軸組２のフレーム２１が形成する矩形の対角線上にそれぞれ設けられる。

軸組支持機構３は、例えば図２に示すように、軸組２を両側から挟んで空中に角度自在に支持するマテリアルハンドリングロボットである。この軸組支持機構３の動作は、図示しないコンピュータにより制御されており、予め入力されている建物の設計図面などにより特定される軸組２の形状に基づいて、軸組２を所定の位置及び角度に支持するものである。

また、ブレース搬送機構５は、種々の角度に変更することができるアーム５１と、このアーム５１の先端に取付けられたレール５２と、このレール５２にスライド自在に取付けられ、ブレース４を把持可能な複数の把持部５３と、を備えたマテリアルハンドリングロボットである。把持部５３は、例えば、図３（Ａ）に示すように、レール５２から延びる伸縮部５３ａと、伸縮部５３ａの先端に形成された両側からブレース４を挟持することができる爪部５３ｂを備えており、この爪部５３ｂは、図３（Ｂ）に示すように、両側に開いてブレース４を開放することができるとともに、図３（Ｃ）に示すように、ブレース４を開放した後に伸縮部５３ａが縮退してブレース４から離反することができる。これらブレース搬送機構５の各部の動作も、図示しないコンピュータにより制御されており、予め入力されている建物の設計図面などにより特定される軸組２の形状、及びブレース４の寸法に基づいて制御されている。

次に軸組支持機構３の制御について図４、図５、及び図６を参照しつつ説明する。軸組支持機構３は、生産ラインで組み立てられて搬送された軸組２を両側から挟んで持ち上げ、図４に示すように、軸組２のフレーム２１が形成する矩形の一方の対角線が水平にであって、図５に示すように、フレーム２１とブレース４とが互いに干渉しないように、フレーム２１により形成される面がブレース４に対して所定角度をなして保持する。なお、図示の都合上、図４及び図５は軸組支持機構３及びブレース搬送機構５の記載を省略して、軸組２及びブレース４のみを記載している。また、図６は、図を解り易くするために、他の図とは異なる角度及び形状でブレース４及び軸組２の一部を記載している。

具体的には、制御コンピュータが予めブレース４を挿入するラインであるブレース挿入線Ｂを水平なＸ軸として定め、このＸ軸に対して垂直であって、且つ、互いに垂直な２線をＹ軸及びＺ軸として定める。そして、軸組２のフレーム２１が構成する矩形の各辺のうち、長辺の長さａ及び短辺の長さｂを予め入力されている建物の設計図面などから導き出して、数式１に当てはめることにより、求められる角度θ_１をＸＹ面におけるＸ軸に対する軸組２のフレーム２１の長辺の旋回角度として決定する。
（数式１）
ｔａｎθ_１＝ｂ／ａ

そして、次に、図６に示すように、ブレース４の直径Ｐ、フレーム２１と中間材２２との間の距離Ｌ、中間材２２表面から挿入孔２３までの厚さＱを設計図面などから導き出し、ＸＺ面においてフレーム２１が形成する面に垂直な線をブレース４上に示した場合の長さを未知数Ｗとした場合に、数式２及び数式３に当てはめることによりＸＺ面におけるＸ軸に対するフレーム２１が形成する面の角度θ_２を決定する。そして、これら決定されたθ_１及びθ_２に基づいて、軸組支持機構３により、軸組２を回転させてブレース４を挿入する際の姿勢に制御する。
（数式２）
ｃｏｓθ_２＝Ｐ／Ｗ
（数式３）
ｃｏｓθ_２＝Ｌ／√（Ｌ^２＋（Ｗ＋Ｑ）^２）

このように軸組２の姿勢を制御することで、軸組２の外形寸法やブレース４の直径及び長さが変わっても、ブレース挿入線Ｂは変更することなく水平に保たれるので、ブレース搬送機構５の制御を簡単にすることができる。

一方、ブレース４の挿入工程においては、予め生産ライン上で丸鋼により形成された長材４１と短材４２とをターンバックル４３により連結して予めブレース４を形成し、図示しない所定のパレットに載置しておく。そしてブレース搬送機構５の複数の把持部５３が、パレットに載置されているブレース４を挟んで把持し、ブレース搬送機構５のアーム５１がそのまま持ち上げる。そして、図２に示すように、予め設定されている水平なブレース挿入線Ｂ（Ｘ軸）にブレース４を移動させる。このときブレース搬送機構５のレール５２は、ブレース挿入線Ｂに対して平行に配置される。そして、図７（Ａ）（Ｂ）に示すように、把持部５３をレール５２に対してスライドさせて、軸組支持機構３に支持されている軸組２に向かってブレース４を搬送する。ブレース４を軸組２に向かって搬送すると、ブレース４の先端が横桟２２ｂ又は中柱２２ａ等の中間材２２に形成された挿入孔２３に挿入されることになる。そして、このまま挿入しつづけると把持部５３が中間材２２に干渉するので、図８（Ａ）（Ｂ）に示すように、中間材２２に最も近接する把持部５３の爪部５３ｂを開いてブレース４を開放し、伸縮部５３ａを縮退させてブレース４から離反させ、この把持部５３が中間材２２と干渉しないようにする。そして図９（Ａ）（Ｂ）に示すように把持部５３をさらにスライドさせて、中間材２２の上を通過させた後、図１０（Ａ）（Ｂ）に示すように、把持部５３の伸縮部５３ａを再び伸長させてブレース４に接近させ、爪部５３ｂでブレース４を挟んで把持する。把持部５３が再度ブレース４を把持すると、さらにフレーム２１に沿ってスライドし、図１０（Ｂ）に示すように、次に中間材２２に近接する把持部５３がブレース４を開放し、ブレース４から離反する。

複数の把持部５３が中間材２２に接近する毎に接近する把持部５３がそれぞれ上記の動作を行うことで、中間材２２と干渉することなく、ブレース４を所定位置まで搬送することができる。そしてブレース４の両端が軸組２のフレーム２１の各隅にそれぞれ近接する位置まで、ブレース４を搬送すると、そのままブレース４を保持し、軸組２を僅かに回転させて軸組２のフレーム２１の各隅に形成されたブレース溶接用プレート２４にブレース４の両端をそれぞれ当接させる。そして、その状態を保持しつつ、図示しない仮溶接用ロボットによりブレース４の両端をブレース溶接用プレート２４にそれぞれ仮溶接する。

以上のようにして、１本目のブレース４を軸組２に仮固定すると、同様の動作を繰り返して、２本目のブレース４を軸組２のフレーム２１が形成する矩形の他方の対角線上に固定する動作を行う。具体的には制御コンピュータが１本目のブレース４と同様にθ_１を決定する。そして、前述したように設計図面からブレース４の直径Ｐ、フレーム２１と中間材２２との間の距離Ｌ、中間材２２表面から挿入孔２３までの厚さＱを導き出すとともに、一本目のブレース４の位置に関する情報も導き出し、これらに基づいてθ_２を決定する。そして、これら決定されたθ_１及びθ_２に基づいて、軸組支持機構３により、軸組２を回転させてブレース４を挿入する際の姿勢に制御する。また、ブレース搬送機構５も１本目のブレース４と同様の動作を行い２本目のブレース４も仮溶接する。そして、２本のブレース４の仮溶接が完了すると、ブレース４が仮溶接された軸組２を本溶接工程に搬送する。

以上のように、本実施形態の建物用ブレース組付け装置１によると、軸組２の外形寸法、ブレース４の直径、ブレース４の長さ等の要素が異なっても、ブレース挿入線Ｂを変化させずに、軸組２を支持する角度を変化させることができるので、軸組２にブレース４を組み付ける工程を比較的容易に自動化することができる。しかも、複数の把持部５３が、ブレース４を挿入孔２３に挿入する際に、中間材２２に最も接近した把持部５３がブレース４から離反するとともに、ブレース４を挿入孔２３内に搬送しつつ離反した把持部５３が中間材２２の上を通過した後再度ブレース４を把持するので、中間材２２と干渉することなくブレース４を挿入孔２３に挿入して組み付けることができる。

したがって、様々な寸法の軸組２に様々な径や長さのブレース４を、建物用ブレース組付け装置１の設定などを変更することなしに組み付けることができるので、必要な形状の軸組２を受注後に出荷順に生産することができ、ブレース４を取付けた軸組２の在庫を減らし、効率的な生産を行うことができる。

なお、本発明の実施の形態は上述の形態に限ることなく、本発明の思想の範囲を逸脱しない範囲で適宜変更することができることは云うまでもない。

本発明に係る建物用ブレース組付け装置１は、建物の耐力壁を構成する軸組２を生産するための建物用ブレース組付け装置１として、好適に用いることができる。

１ 建物用ブレース組付け装置
２ 軸組
３ 軸組支持機構
４ ブレース
５ ブレース搬送機構
２１ フレーム
２２ 中間材
２３ 挿入孔
５３ 把持部

Claims (6)

1. 矩形の枠状に形成されたフレームを角度自在に支持する軸組支持機構と、
   ブレースを水平に保持しつつ当該ブレースを長手方向に搬送するブレース搬送機構と、を備えた建物用ブレース組付け装置であって、
   前記軸組支持機構は、前記フレームの一方の対角線が水平であって、且つ、前記フレームと前記ブレースとが互いに干渉しないように、前記フレームにより形成される面が前記ブレースに対して所定角度をなして前記フレームを保持し、
   前記ブレース搬送機構は、前記ブレースを搬送し、当該ブレースの両端を前記フレームの角に形成されたブレース溶接用プレートに当接させて保持することを特徴とする建物用ブレース組付け装置。
2. 前記フレームには、少なくとも１以上の中間材が架設され、当該中間材は前記フレームの対角線上に挿入孔が形成されたものであって、
   前記軸組支持機構は、さらに、前記ブレースの延長線上に前記挿入孔が位置するように前記フレームを保持し、
   前記ブレース搬送機構は、前記ブレースを搬送する際に、前記ブレースを前記挿入孔に通すことを特徴とする請求項１に記載の建物用ブレース組付け装置。
3. 前記ブレース搬送機構は、前記ブレースを把持可能な複数の把持部を連設しており、
   前記ブレースを前記挿入孔に挿入する際に、前記ブレースを把持している前記複数の把持部の内、前記中間材に最も接近した把持部が前記ブレースから離反するとともに、
   前記ブレースを前記挿入孔内に搬送しつつ当該離反した把持部が前記中間材の上を通過した後再度前記ブレースを把持することを特徴とする請求項２に記載の建物用ブレース組付け装置。
4. 予め矩形に形成したフレームの対角線上に長尺なブレースを固定するブレースの組付け方法であって、
   前記ブレースを長手方向に搬送可能なブレース搬送機構により、当該ブレースを水平に保持するとともに、
   前記フレームを角度自在に支持可能な軸組支持機構により、当該フレームの一方の対角線が水平であって、且つ、水平に保持された前記ブレースの延長線と前記フレームとが互いに干渉しないように、前記フレームにより形成される面が前記ブレースに対して所定角度をなして前記フレームを保持し、
   その後、前記ブレース搬送機構が、前記ブレースを搬送し、当該ブレースの両端を前記フレームの角に形成されたブレース溶接用プレートに当接させて固定することを特徴とする建物用ブレース組付け方法。
5. 前記フレームに少なくとも１以上架設され、当該フレームの対角線上に挿入孔が形成された中間材を前記フレームに予め固定し、
   前記軸組支持機構により、さらに、前記ブレースの延長線上に前記挿入孔が位置するように前記フレームを保持し、
   その後、前記ブレース搬送機構が、前記ブレースを搬送する際に、前記ブレースを前記挿入孔に通すことを特徴とする請求項４に記載の建物用ブレース組付け方法。
6. 前記ブレース搬送機構は、前記ブレースを把持可能な複数の把持部を連設しており、
   当該ブレース搬送機構が、前記ブレースを前記挿入孔に挿入する際に、
   前記ブレースを把持している前記複数の把持部の内、前記中間材に最も接近した把持部が前記ブレースから離反するとともに、
   前記ブレースを前記挿入孔内に搬送しつつ当該離反した把持部が前記中間材の上を通過した後再度前記ブレースを把持することを特徴とする請求項５に記載の建物用ブレース組付け方法。

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