JP5831855B2 - ワーク反転装置 - Google Patents

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Description

本発明は、溶接作業等のためにワークを回転可能に保持するワーク反転装置に関する。
従来から、長尺の鉄柱やブーム等のワークの溶接、塗装、加工作業等のために、ワークを保持しておく装置が多数提供されており、作業効率を高めるために、保持したワークを自在に回転させることのできるワーク反転装置も提供されている。
このようなワーク反転装置は、例えば、下記特許文献1乃至3に開示されており、床に固定設置される架台と、架台に対して回転自在に支持された回転体とからなるワーク保持装置を備え、回転体に設置されたクランプ装置によりワークを保持している。
特開平6−91396号公報 特開平6−292991号公報 特開2003−25093号公報
しかし、従来のワーク反転装置においては、回転体に設置されたクランプ装置が手動であるため、ハンドルを回すなどしてワークを回転体に対して固定しており、労力がかかり作業効率も悪かった。これは、回転自在な回転体に電力を供給するための電源ケーブルを接続しておくと、回転に伴ってケーブルが絡んだり巻き付いたりしてしまうといった問題があるからである。
なお、特許文献1には、回転体に電動クランプ装置を設置することが開示されている。しかし、特許文献1では、電源ケーブルの絡まり等を防ぐために、電動クランプ装置を作動させるときにだけ電源ケーブルを接続し、回転体を回転させる際には電源コネクタを外して電源ケーブルを邪魔にならないように除けておく必要があり、作業効率が悪い。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、ワークを支持するための電動支持装置を備えながら、作業効率の高いワーク反転装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明に係るワーク反転装置は、ワークを回転可能に支持するワーク回転支持装置を備えるワーク反転装置において、前記ワーク回転支持装置は、床に設置される架台と、前記ワークの所定の箇所を支持すると共に前記架台に回転可能に支持された回転体と、前記回転体に外部から電力を供給するための電源ケーブルと、を備え、前記架台は、前記回転体を回転可能に支持する複数の支持部材と、前記回転体を回転駆動させる駆動源である回転駆動装置と、を備え前記回転体は、前記支持部材に支持される回転リング筐体と、前記電源ケーブルに接続され、前記回転リング筐体に設置された、前記ワークを支持する電動支持装置と、を備え、前記回転駆動装置は、前記回転体の回転に伴って前記電源ケーブルが絡まないように前記回転体の最大回転角を制限していることを特徴とする。
本発明に係るワーク反転装置によれば、回転体に設置された電動支持装置によりワークを支持することができると共に、電源ケーブルが絡んだりすることなく回転体を回転させることができ、ワークへの溶接作業等の作業効率を大きく高めるができる。
図1は、本発明の実施形態に係るワーク反転装置の使用状態を示す図である。 図2は、本発明の実施形態に係る第一ワーク回転支持装置の正面図である。 図3は、本発明の実施形態に係る第二ワーク回転支持装置の正面図である。 図4は、本発明の実施形態に係る回転体の背面図である。 図5は、本発明の実施形態に係る回転体の側面図である。 図6は、本発明の実施形態に係る電源ケーブルの回転体の回転に伴う変形を示す図である。 図7は、本発明の実施形態に係るケーブルベアの構成を示す斜視図である。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係るワーク反転装置について説明する。図1は、本実施形態に係るワーク反転装置の使用状態を示す図である。本実施形態では、ワーク反転装置1により、クレーンや掘削機等の大型機械の支柱として用いられるブーム5を長尺ワークとして保持する場合を例に挙げて説明する。
同図に示すように、ワーク反転装置1は、図中左側に位置する第一ワーク回転支持装置10Aと、図中右側に位置する第二ワーク回転支持装置10Bとを備えており、両者がそれぞれブーム5の端部を支持することで、ブーム5を回転可能に保持している。
ブーム5の両端には、他の部材を回動可能に接続する関節を構成するための関節穴6が形成されている。本実施形態では、後述するように、この関節穴6にワーク反転装置1側の部材を挿入することで、ブーム5を支持している。
続いて、図2及び図3も参照しながら、ワーク回転支持装置10の構成について説明する。図2は、第一ワーク回転支持装置の正面図であり、図3は、第二ワーク回転支持装置の正面図である。第一ワーク回転支持装置10Aと第二ワーク回転支持装置10Bは、多くの構成を共通にし、同じ構成部材には同じ番号を付している。
ワーク回転支持装置10は、工場の床等に設置される架台11と、架台11に回動可能に支持される回転体20と、回転体20の部材に電力を供給するための電源ケーブル30とを備えている。
架台11は、架台筐体12、架台ケーブルガイド13、支持ローラ14、回転駆動装置17、位置検出スイッチ18を備えている。架台11の外枠を構成する架台筐体12は、外形が正面から見て略長方形の略直方体形状であり、その中心に回転体20を回転可能に支持するために大きな開口が形成されている。この開口の直径は、回転体20の外形の直径よりも若干小さく、架台11に支持された回転体20の周縁部は、架台筐体12により覆われて外部からは見えない。
架台筐体12の内側であって開口の周辺部には、回転体20を回動自在に支持するための支持部材として、5つの支持ローラ14が設置されている。回転駆動装置17は、回転体20を回転させるための駆動力源であり、駆動モータ171と回転駆動ギヤ172を備えている。回転駆動装置17は、架台筐体12の内部下方であって開口の周辺部に設置されている。
また、架台筐体12の内側の開口の周辺部であって回転体20に対向する位置には、回転体20の回転位置を検出するための位置検出スイッチ18が設置されている。位置検出スイッチ18は、基準位置スイッチ181、+200°スイッチ182、−200°スイッチ183及び回転方向検出スイッチ185から構成される。
基準位置スイッチ181は、正面から見た場合に、時計でいえば第一架台11Aでは9時の位置、第二架台11Bでは3時の位置に設置されている。+200°スイッチ182は、第一架台11Aでは、基準位置から右回りに200°の位置、第二架台11Bでは、基準位置から左回りに200°の位置に設置されている。−200°スイッチ183は、第一架台11Aでは、基準位置から左回りに200°の位置、第二架台11Bでは、基準位置から右回りに200°の位置に設置されている。
±200°スイッチ182,183は、予備のために、それぞれの場所において、二つ一組で設置されている。なお、回転体20側に位置検出ピン25が設置されており、回転体20の回転に伴って回転する位置検出ピン25を各スイッチ181,182,183が検出することで、回転体20の回転位置を検出することができる。
回転方向検出スイッチ185は、回転体20の回転に伴って回転する、回転体20側に設置される回転方向検出ピン(図示せず)を検出することで、回転体20の回転方向を検出することができる。
本実施形態では、この位置検出スイッチ18の出力(回転位置及び回転方向)に基づいて、回転駆動装置17による回転駆動に回転角度の上限が設定されており、後述するように、回転体20が基準位置から±200°の位置までしか回転しないように最大回転角が設定されている。
具体的には、第一ワーク回転支持装置10Aにおいて、回転駆動装置17Aが、+200°スイッチ182Aの出力に基づいて回転体20Aが基準位置から+200°まで回転したことを検知すると、駆動モータ171Aを停止させ、それ以上、回転体20Aを右回りに駆動させないように制御する。また、回転駆動装置17Aが、−200°スイッチ183Aの出力に基づいて回転体20Aが基準位置から−200°まで回転したことを検知すると、駆動モータ171Aを停止させ、それ以上、回転体20Aを左回りに駆動させないように制御する。
また、第一ワーク回転支持装置10Aは親機として床に固定されているが、子機としての第二ワーク回転支持装置10Bは、スライド機構19をさらに備え、床に対して移動可能に構成されている。これにより、第一ワーク回転支持装置10Aと第二ワーク回転支持装置10Bとの間隔を変更することができ、ワーク反転装置1は、種々の長さの長尺ワークを保持することが可能である。
続いて、図1〜図3に加えて、さらに図4〜図6を参照しながら、回転体20の構成について説明する。図4は、本実施形態に係る回転体の背面図である。図5は、本実施形態に係る回転体の側面図であり、図5においては、一部(回転体ケーブルガイドの部分)を断面図で示している。図6は、本実施形態に係る回転体が回転したときの電源ケーブルの状態を示す図である。なお、図4〜図6は、第一回転体20Aについての図であり、第二回転体20Bの場合には、電源ケーブル30の配置が左右逆となる。
回転体20は、回転リング筐体21、電動クランプ装置23、位置検出ピン25を備えている。回転リング筐体21は、中心に貫通穴212が形成された中空リング状の鋼製筐体であり、上述した架台11内に支持ローラ14によって回動自在に支持されている。回転リング筐体21の周面には、架台11側の回転駆動装置17の回転駆動ギヤ172と噛み合うためのリングギヤ217が全周に亘って形成されている(図5参照)。
回転リング筐体21の正面側には、図1及び図2等に示すように、ブーム5を支持するための電動クランプ装置23が設置されている。電動クランプ装置23は、一組の先端ボス231と、二つの先端ボス231をスライドさせて間隔を調整するための電動の駆動モータ(図示せず)を備えている。電動クランプ装置23は、電源ケーブル30と接続されており、電源ケーブル30を介して外部電源から駆動モータへ電力の供給を受ける。
第一回転体20Aの第一電動クランプ装置23Aは、二つの先端ボス231Aにより両側からブーム5を挟み込むことで支持するように構成されている。ブーム5を支持する際には、二つの先端ボス231Aを近づける方向に電動スライドさせることで、先端ボス231Aがブーム5の関節穴6に外側から差し込まれる。
一方、第二回転体20Bの第二電動クランプ装置23Bは、二つの先端ボス231Bを内側からブーム5に押し付けることで支持するように構成されている。ブーム5を支持する際には、二つの先端ボス231Bを遠ざける方向に電動スライドさせることで、先端ボス231Bがブームの関節穴6に内側から差し込まれる。
回転リング筐体21の背面側には、図4及び図5に示すように、電源ケーブル30を案内するための回転体ケーブルガイド213が形成されている。なお、図5は、回転体20の側面図であるが、回転体ケーブルガイド213の部分は回転体20の中心を通る垂直面による断面図を示している。また、図5においては、電源ケーブル30の図示を省略している。
回転体ケーブルガイド213は、電源ケーブル30を円弧状に延在させるためのガイド部材であり、回転リング筐体21の内径付近に内径に沿って形成された円周状の内径ガイド214と、回転リング筐体21の外径付近に外径に沿って形成された円周状の外径ガイド215とから構成されている。
内径ガイド214及び外径ガイド215は、図5に示すように、垂直断面がL字形となっており、回転リング筐体21の背面から垂直に立ち上がった後に外径側又は内径側に垂直に折れ曲がるL字形断面形状となっている。
電源ケーブル30は、この内径ガイド214と外径ガイド215に挟まれたケーブル収容領域内に、円弧状に延在しながら一度折り返された状態で収容される。具体的には、図4に示すように、外部電源に接続された電源ケーブル30が、架台11を介して架台側固定部301から外径ガイド215内に収容される。
電源ケーブル30は、架台側固定部301において架台11側に固定されており、この架台側固定部301は、回転体20(回転体ケーブルガイド213)が回転した場合でも不動である。したがって、電源ケーブル30の架台11側は、常に架台側固定部301から回転体ケーブルガイド213内に収容される。
架台側固定部301から回転体ケーブルガイド213内に収容された電源ケーブル30は、図4に示すように、外径ガイド215に沿って時計回りに90°程度延在した後に回転体ケーブルガイド213内で折り返されて、今度は内径ガイド214に沿って反時計回りに135°程度延在する。この位置が回転体側固定部302となり、電源ケーブル30は、この回転体側固定部302において回転リング筐体21に固定される。
なお、電源ケーブル30は、この回転体側固定部302の先において、回転リング筐体21に固定されている電動クランプ装置23へと接続される。また、回転体側固定部302は、回転リング筐体21と一体であり、回転体20が回転すると、一体となって回転体側固定部302も移動する。
したがって、回転体ケーブルガイド213内に収容された電源ケーブル30は、回転体20が回転すると、架台11側の一部は架台側固定部301に固定されて不動であるのに対して、回転体側固定部302において固定された回転体20側の一部は、回転に伴って一緒に円周上を回転移動する。したがって、回転体ケーブルガイド213内の電源ケーブル30も回転移動に伴って変形することになる。
なお、回転体ケーブルガイド213内において、電源ケーブル30は、図7に示すケーブルベア(登録商標、以下、同じ)35内に収納支持されている。所定の間隔で回転関節が設置されたケーブルベア35は、配線するケーブルの屈曲方向と曲率を規定すると共に、当該ケーブルを保護する、キャタピラ状に構成されたケーブル保護具である。ケーブルベア35は、電源ケーブル30を回転体20の回転方向と平行な面内おいてのみ屈曲するように規制している。このようにケーブルベア35を使用することで、下記に示す電源ケーブル30の変形をスムーズに実現することができる。
続いて、回転体20の回転に伴う電源ケーブル30の変形について、図6を参照しながら説明する。図6は、本実施形態に係る電源ケーブルの回転体の回転に伴う変形を示す図であり、図6(a)が初期の基準位置、図6(b)が左回りに200°回転した位置、図6(c)が右回りに200°回転した位置の電源ケーブルの様子を示している。
なお、図6に示す架台ケーブルガイド13は、架台11側に固定設置されるガイドであり、回転体20の内径ガイド214に沿って、架台側固定部301に対応する位置から左回りに略180°に亘って延在して設置されている。回転移動する回転体側固定部302により引っ張ったり押し戻されたりする電源ケーブル30の一部は、この架台ケーブルガイド13と内径ガイド214との間の空間を移動する。
また、図6は、図4と同様に回転体20の背面側(ブーム5と反対側)から見た図であり、第一回転体20Aについて示している。第二回転体20Bの場合には、電源ケーブル30の配置が左右逆となる。
電源ケーブル30の架台側固定部301は、図6(a)〜(c)の全ての回転位置において同じ位置にあるが、回転体側固定部302は、図6(a)の基準位置では、時計の3時の位置の基準位置にあるのに対して、図6(b)に示すように、基準位置から回転体20が左回りに200°回転した状態では、回転体側固定部302も基準位置から左回りに200°の場所に位置している。また、図6(c)に示すように、基準位置から回転体20が右回りに200°回転した状態では、回転体側固定部302も同じく基準位置から右回りに200°の場所に位置している。
このとき、ケーブルベア35に収納された電源ケーブル30は、図6(a)の基準位置では、架台側固定部301から時計回りに外径ガイド215に沿って略90°延在した後に、回転体ケーブルガイド213内で折り返され、今度は反時計回りに内径ガイド214に沿って回転体側固定部302まで延在している。
図6(a)の状態から、回転体が左回りに回転すると、回転体側固定部302も回転に伴って内径ガイド214に沿って左回りに移動する。これに引っ張られて、電源ケーブル30の折り返し場所も徐々に左回りに移動する。
回転体20が基準位置から左回りに200°の位置まで回転すると、図6(b)に示すように、電源ケーブル30の折り返し場所が架台側固定部301の近くまで引っ張られるように移動する。そして、電源ケーブル30の大部分は、内径ガイド214に沿って回転体側固定部302まで延在することになる。
一方、回転体20が基準位置から右回りに200°の位置まで回転すると、図6(c)に示すように、電源ケーブル30の折り返し場所が押されるように右回りに移動し、電源ケーブル30の大部分は、外径ガイド215に沿って延在することになる。
なお、上述したように、回転体20の回転に伴って電源ケーブル30が移動する際には、電源ケーブル30は、架台11側に形成された不動の架台ケーブルガイド13の案内により内径ガイド214から離れて絡んだりすることなく、スムーズに移動することができる。
このように、回転体20の回転に伴って電源ケーブル30が変形することになるが、本実施形態では、回転体20に設置された回転体ケーブルガイド213内に電源ケーブル30を一度折り返した状態で、内径側のガイド214と外径側のガイド215に沿って延在させて収容している。そして、電源ケーブル30の架台側固定部301を外径ガイド215側に設置し、回転体側固定部302を内径ガイド214に側に設置している。
また、回転体20が回転する際には、電源ケーブル30は、外径ガイド215において延在する長さと、内径ガイド214において延在する長さを変化させながら、折り返し位置が移動することで、回転を吸収している。
よって、回転体20が回転した場合でも、折れ曲がった電源ケーブル30同士が接触して絡むことを防止でき、回転体20のスムーズな回転を実現することができる。特に、本実施形態では、回転体ケーブルガイド213においてケーブルベア35内に電源ケーブル30を格納しているので、確実に電源ケーブル30同士の接触による絡みを防止することができる。
また、上述したように、架台11では、位置検出スイッチ18の検出に基づいて、回転駆動装置17による回転体20の回転駆動角が、基準位置から±200°の範囲内に制限されている。例えば、ある位置から回転体20が一方向に二回転以上回転したり、二回転以上回転した状態から元の位置に戻ろうとしたりすると、電源ケーブル30が回転体20に巻き付いたり、余った電源ケーブル30が絡んだりして、回転できなくなるおそれがある。
これに対して、本実施形態のように回転体20の最大回転角を制限することで、回転体20が回転し続けることによる、電源コード30が巻き付き等を防止でき、回転体20のスムーズな回転を実現することができる。
なお、ブーム5の溶接作業等では、ブーム5を何回転もさせる必要はなく、略360°の角度からブーム5にアクセスできれば良い。よって、本実施形態のように、基準位置から±200°、すなわち、合計で400°ブーム5を回転させることができれば充分である。もちろん、回転体20の最大回転角の制限は、基準位置から±200°に限定されるものではなく、適宜設定可能である。また、基準位置から左右均等に角度制限する必要もなく、右回りに100°、左回りに300°など、左右不均等に回転制限を設けても良い。
但し、ブーム5への作業効率をある程度担保するためには、基準位置から左右合わせて320°以上回転可能に設定することが望ましい。また、回転による電源ケーブル30の絡みや巻き付きを防止するためには、基準位置から左右合わせて420°以下に最大回転角を制限することが望ましい。すなわち、回転駆動装置17における回転体20の最大回転角の制限は、回転体20の所定の基準位置から左右両方向への最大回転角の合計が420°以下となるように設定するのが望ましい。
以上、ワーク反転装置1の構成について詳細に説明したが、続いて、ワーク反転装置1の使用態様について説明する。溶接作業等にあたっては、まず、ブーム5をワーク反転装置1に保持させる。ブーム5の長さに応じて、スライド機構19を作動させて、第一ワーク回転支持装置10Aから所望の間隔の位置に第二ワーク回転支持装置10Bをセットする。この状態で、ブーム5をクレーン等で吊り下げて、ブーム5の両端の関節穴6が両電動クランプ装置23の先端ボス231に対向する位置にくるように動かす。
そして、オペレーターが電動クランプ装置23の操作スイッチを操作し、電動で先端ボス231をスライドさせて、先端ボス231を関節穴6に挿入させる。これにより、第一及び第二ワーク回転支持装置10A,10Bによりブーム5がチャッキングにより支持される。
本実施形態では、電源ケーブル30によって回転体20に設置された電動クランプ装置23に電力が供給されており、従来のように手動ではなく、オペレーターはスイッチを押すだけで電動によりブーム5の支持を行うことができる。
続いて、ブーム5に対して溶接作業等を行う場合には、作業を行いやすい位置に溶接箇所が来るように、オペレーターが回転駆動装置17を操作して、ブーム5を所望の姿勢に回転させる。この回転体20の回転駆動に際して、本実施形態では、ケーブルベア35に収納された電源ケーブル30が絡んだり巻き付いたりすることなく、回転体ケーブルガイド213内においてスムーズに変形するため、電源ケーブル30を外したりすることなく、接続したままでブーム5を回転させることができ、従来に比べて格段に作業効率を高めることができる。
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、ワーク反転装置により回転可能に保持するワークとして、ブームを例に挙げて説明しているが、本発明に係るワーク反転装置は、長尺の鉄柱等、他の種々のワークに対して使用することができるのは言うまでもない。
また、上記実施形態では、架台側固定部を内径ガイドの近傍に設置し、回転体側固定部を外径ガイドの近傍に設置しているが、架台側固定部を外径ガイドの近傍に、回転体側固定部を内径ガイドの近傍に設置するようにしても良い。
また、上記実施形態では、ワークを支持するために回転体に設置される電動支持装置として、先端ボスを両側からワークの関節穴に挿入してチャッキングを行うクランプ装置を使用しているが、三方向からワークの側面を接触支持するクランプ装置等、ワークを確実に支持できる電動支持装置であれば、適宜他の構成の電動支持装置を使用することができる。
また、上記実施形態では、回転体の回転位置を検出する回転位置検出手段として、回転体側に設置された位置検出ピンを架台側の位置検出スイッチで検知する構成を採用しているが、光学的に回転位置を検出する装置や、回転駆動装置の制御部においてソフトウェア的に回転位置を検出する装置等、回転位置検出手段としては種々の構成を採用することができる。
1 ワーク反転装置
5 ブーム
6 関節穴
10 ワーク回転支持装置
11 架台
12 架台筐体
13 架台ケーブルガイド
14 支持ローラ
17 回転駆動装置
18 位置検出スイッチ
181 基準位置スイッチ
182 +200°スイッチ
183 −200°スイッチ
185 回転方向検出スイッチ
19 スライド機構
20 回転体
21 回転リング筐体
212 貫通穴
213 回転体ケーブルガイド
214 内径ガイド
215 外径ガイド
217 リングギヤ
23 電動クランプ装置
231 先端ボス
25 位置検出ピン
30 電源ケーブル
301 架台側固定部
302 回転体側固定部
35 ケーブルベア

Claims (5)

  1. ワークを回転可能に支持するワーク回転支持装置を備えるワーク反転装置において、
    前記ワーク回転支持装置は、床に設置される架台と、前記ワークの所定の箇所を支持すると共に前記架台に回転可能に支持された回転体と、前記回転体に外部から電力を供給するための電源ケーブルと、を備え、
    前記架台は、
    前記回転体を回転可能に支持する複数の支持部材と
    記回転体を回転駆動させる駆動源である回転駆動装置と、を備え
    前記回転体は、
    前記支持部材に支持される回転リング筐体と、
    前記電源ケーブルに接続され、前記回転リング筐体に設置された、前記ワークを支持する電動支持装置と、を備え、
    前記回転駆動装置は、前記回転体の回転に伴って前記電源ケーブルが絡まないように前記回転体の最大回転角を制限していることを特徴とするワーク反転装置。
  2. 前記回転体は、前記電源ケーブルを円弧状に延在させるための回転体ケーブルガイドであって、内径側の円周上を延在する内径ガイドと、外径側の円周上を延在する外径ガイドとを有する回転体ケーブルガイドをさらに備え、
    前記電源ケーブルは、前記内径ガイドと前記外径ガイドとに挟まれた領域内に一度折り返された状態で収容されていることを特徴とする請求項1記載のワーク反転装置。
  3. 前記支持部材は、前記回転リング筐体の周縁部を支持する支持ローラであることを特徴とする請求項2記載のワーク反転装置。
  4. 前記電源ケーブルは、前記内径ガイド又は前記外径ガイドの一方の近傍に設置された架台側固定部において、前記架台側に固定されると共に、前記内径ガイド又は前記外径ガイドの他方の近傍に設置された回転体側固定部において、前記回転体側に固定されることを特徴とする請求項2又は3記載のワーク反転装置。
  5. 前記架台は、前記回転体の回転位置を検出するための位置検出手段をさらに備え、前記回転駆動装置は、前記位置検出手段の出力に基づいて前記回転体の回転角度を制限することを特徴とする請求項1乃至の何れか1項記載のワーク反転装置。
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