JP6782646B2 - 固定治具、鋼材保持装置、及び鋼材保持方法 - Google Patents

固定治具、鋼材保持装置、及び鋼材保持方法 Download PDF

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Description

本発明は、溶接ロボットなどの溶接装置が鋼材を任意の姿勢で溶接可能とするため、鋼材を固定して保持する固定治具、鋼材保持装置、及び鋼材保持方法に関する。
従来の鋼材保持装置として、鋼材を内部に収納して保持する環状保持部と、環状保持部を回転する回転部（ブラケット）と、を備え、環状保持部に、環状保持部の径方向で鋼材を保持する４つの固定治具が設けられるものが知られる（例えば、特許文献１参照）。
ここで、鋼材の１つとしてＨ形鋼が広く知られており、Ｈ形鋼には、多くの規格（形状）やサイズがある。そのため、Ｈ形鋼を鋼材保持装置に搭載する際には、Ｈ形鋼の形状やサイズそれぞれに適合した専用の固定治具を用意したり、または、Ｈ形鋼に専用のアタッチメントを取り付けたりする必要があった。
そして、例えば、上記特許文献１に記載の鋼材保持装置などにおいては、Ｈ形鋼の形状やサイズごとに専用の固定治具を複数用意しておき、搭載するＨ形鋼の形状やサイズに合わせてその都度付け替える必要があった。また、固定治具を共通で使用する場合には、Ｈ形鋼に予めアタッチメントを取り付けて、そのアタッチメントを固定治具で固定する必要があった。従って、Ｈ形鋼の固定には、設備、労力、並びに時間など多くのコストがかかり作業が煩雑となっていた。
そこで、専用の固定治具などを不要にし、種々のＨ形鋼の形状やサイズになるだけ対応可能とするため、Ｈ形鋼のウェブを板厚方向に把持する一対の把持具（固定治具）と、一対の把持具の間隔をその間隔中心に対し対称関係を維持し拡縮する拡縮装置を備え、各把持具が、拡縮装置により定姿勢で移動する固定側爪と、固定側爪と対向して開閉する開閉側爪と、を備え、各固定側爪の外側にフランジ押接部を備えるものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開２０１３−２０２６７３号公報 特開２０１１−５１００８号公報
しかしながら、上記特許文献２に記載の鋼材保持装置では、鋼材としてＨ形鋼にしか対応しておらず、その他の鋼材、例えばＩ形鋼や、四角形鋼管などの角形鋼管を固定することはできなかった。また、Ｈ形鋼でも全ての規格のＨ形鋼、特に大型なものを固定することはできなかった。
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、Ｈ形鋼、Ｉ形鋼、角形鋼管などの各種形状の鋼材や様々なサイズの鋼材を簡便に固定することができる固定治具、鋼材保持装置、及び鋼材保持方法を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明に係る固定治具は、鋼材を押圧して固定する固定治具であって、所定の取付基礎に設けられるナットと、前記ナットに螺合するネジ軸と、前記ネジ軸に取り付けられ、前記ネジ軸を回転させるハンドルと、前記ハンドルに相対回転可能に取り付けられ、前記鋼材又は第１延長部材に接触する接触部と、を備え、前記接触部は、その外周部に複数のネジ穴が形成され、前記第１延長部材は、前記接触部に着脱可能に構成され、前記第１延長部材は、長尺状の円筒部と、前記円筒部の先端部に設けられ、前記鋼材又は第２延長部材に接触する延長側接触部と、前記円筒部の基端部に設けられ、前記接触部と連結する連結部と、を有し、前記連結部は、その外周部に形成される複数の貫通穴と、前記複数の貫通穴からそれぞれ延びる係合長穴と、を有し、前記接触部に前記第１延長部材の前記連結部を連結する場合、前記接触部に形成された前記ネジ穴には前記第１延長部材の長手方向に沿ってボルトが係合され、そのボルトは前記連結部の前記貫通穴を介して前記係合長穴に係合することを特徴とする。
また、本発明に係る固定治具において、前記複数の貫通穴は、偶数箇所で径方向対称に形成されることを特徴とする。
また、本発明に係る固定治具において、前記ボルトは、そのネジ軸の直径よりも大きい円形の頭部を有し、前記ネジ軸の直径は１０ｍｍ以上であり、前記頭部の直径は前記ネジ軸の１．１〜１．５倍であることを特徴とする。
また、本発明に係る固定治具において、前記第１延長部材の前記延長側接触部に着脱可能に取り付けられる前記第２延長部材を備え、前記第２延長部材は、その先端部に前記鋼材に接触する延長側接触部を備えることを特徴とする。
また、本発明に係る固定治具において、前記固定治具の前記接触部、前記第１延長部材の前記延長側接触部、及び前記第２延長部材の前記延長側接触部のうちの少なくとも１つの接触面積は、２５００〜３５００ｍｍ２の範囲であることを特徴とする。
また、本発明に係る固定治具は、鋼材を押圧して固定する固定治具であって、所定の取付基礎に設けられるナットと、前記ナットに螺合するネジ軸と、前記ネジ軸に取り付けられ、前記ネジ軸を回転させるハンドルと、前記ハンドルに相対回転可能に取り付けられ、前記鋼材又は第１延長部材に接触する接触部と、を備え、前記第１延長部材は、前記接触部に着脱可能に構成され、前記第１延長部材は、長尺状の円筒部と、前記円筒部の先端部に設けられ、前記鋼材又は第２延長部材に接触する延長側接触部と、前記円筒部の基端部に設けられ、前記接触部と連結する連結部と、を有し、前記第１延長部材は、前記延長側接触部にヒンジを介して連結される第２延長部材を備え、前記第２延長部材は、その先端部に前記鋼材に接触する延長側接触部を備えることを特徴とする。
また、本発明に係る鋼材保持装置は、少なくとも一対で動作し、長尺状の鋼材を保持しつつ前記鋼材を任意の姿勢に回転させる鋼材保持装置であって、円環状に形成され、垂直方向に沿って立設し、その内部で前記鋼材を収納して、前記鋼材を保持する保持部と、前記保持部を回転可能に支持する回転部と、を備え、前記保持部は、前記保持部の前記内面にそれぞれ設けられ、少なくとも前記保持部の径方向に沿う第１方向、及び前記第１方向と直交し前記保持部の径方向に沿う第２方向で前記鋼材を押圧して固定する複数の固定治具を有し、前記複数の固定治具のうち少なくとも１つは、本発明に係る固定治具であることを特徴とする。
また、本発明に係る鋼材保持方法は、円環状に形成され、垂直方向に沿って立設し、その内部で鋼材を収納して、前記鋼材を保持する保持部と、前記保持部を回転可能に支持する回転部と、を備え、前記保持部は、開閉可能に構成され、前記保持部は、前記保持部の内面にそれぞれ設けられ、前記保持部の径方向に沿う第１方向、及び前記第１方向と直交し前記保持部の径方向に沿う第２方向で前記鋼材を押圧して固定する４つの固定治具を有し、前記４つの固定治具は、前記保持部に取り付けられるナットと、前記ナットに螺合するネジ軸と、前記ネジ軸に取り付けられ、前記ネジ軸を回転させるハンドルと、前記ハンドルに相対回転可能に取り付けられ、前記鋼材に接触する接触部と、をそれぞれ備える鋼材保持装置を用いた鋼材保持方法であって、前記鋼材を前記鋼材保持装置に搭載する前に、前記保持部を前記回転部により回転させ、前記第１方向を垂直方向に一致させる搭載前回転工程と、前記保持部を開く開放工程と、垂直方向で下側に位置する前記固定治具の前記ハンドルを回転して、搭載する前記鋼材のサイズに合わせて、垂直方向で下側に位置する前記固定治具の高さを調整する高さ調整工程と、垂直方向で上側に位置する前記固定治具及び水平方向に位置する２つの前記固定治具の前記ハンドルを回転して、搭載する前記鋼材と干渉しないように、垂直方向で上側に位置する前記固定治具及び水平方向に位置する２つの前記固定治具の位置を調整する治具回避工程と、垂直方向で下側に位置する前記固定治具上に前記鋼材を載置する載置工程と、前記保持部を閉じる閉塞工程と、垂直方向で上側に位置する前記固定治具及び水平方向に位置する２つの前記固定治具の前記ハンドルを回転して、前記鋼材を締め付け固定するクランプ工程と、を備えることを特徴とする。
また、本発明に係る鋼材保持方法において、前記閉塞工程と前記クランプ工程との間に、垂直方向で上側に位置する前記固定治具及び水平方向に位置する２つの前記固定治具のうち少なくとも１つに、少なくとも１つの延長部材を取り付ける延長部材取付工程を更に備えることを特徴とする。
本発明の固定治具によれば、鋼材に向けて伸縮可能な構造を有する固定治具及び固定治具に容易に着脱可能な延長部材を用いて鋼材を締め付け固定するため、Ｈ形鋼、Ｉ形鋼、角形鋼管などの各種形状の鋼材や様々なサイズの鋼材を簡便に固定することができる。
本発明の鋼材保持装置によれば、鋼材に向けて伸縮可能な構造を有する複数の固定治具及び固定治具に容易に着脱可能な延長部材を用いて複数の方向から鋼材を締め付け固定するため、Ｈ形鋼、Ｉ形鋼、角形鋼管などの各種形状の鋼材や様々なサイズの鋼材を簡便に固定することができる。
本発明の鋼材保持方法によれば、鋼材に向けて伸縮可能な構造を有する複数の固定治具及び固定治具に容易に着脱可能な延長部材を用いて複数の方向から鋼材を締め付け固定するため、Ｈ形鋼、Ｉ形鋼、角形鋼管などの各種形状の鋼材や様々なサイズの鋼材を簡便に固定することができる。
本発明に係る鋼材保持装置の一実施形態を説明する概略正面図である。 図１に示す水平方向で右側に位置する固定治具とこの固定治具に取り付けられる第１及び第２延長部材を説明する正面図である。 図１に示す垂直方向で下側に位置する固定治具とこの固定治具に取り付けられる補助テーブル及び第３延長部材を説明する正面図である。 図２に示す固定治具のハンドルの周辺を説明する拡大断面図である。 図２に示す第１又は２延長部材の延長側接触部を説明する側面図である。 図２に示す第１又は２延長部材の連結部を説明する側面図である。 鋼材保持装置の動作を説明する概略正面図であって、鋼材を搭載するために保持部を開いた状態を示す図である。 鋼材保持装置の動作を説明する概略正面図であって、鋼材を載置した状態を示す図である。 鋼材保持装置の動作を説明する概略正面図であって、保持部を閉じて鋼材を固定した状態を示す図である。 延長部材の変形例を説明する正面図である。 鋼材保持装置を用いてＨ形鋼を保持する他の方法について説明する概略正面図である。 鋼材保持装置を用いて四角形鋼管を保持する方法について説明する概略正面図である。
以下、本発明に係る固定治具、鋼材保持装置、及び鋼材保持方法の一実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。
≪鋼材保持装置について≫
まず、本実施形態の固定治具、鋼材保持装置、及び鋼材保持方法の全体像を把握するために、固定治具を備える鋼材保持装置について説明する。なお、鋼材保持装置は、ポジショナという名称でも知られており、少なくとも一対で構成され、溶接ロボットなどの溶接装置が長尺状の鋼材を任意の姿勢で溶接可能とするため、この鋼材を両端部で固定して保持しながら回転させるものである。また、一対の鋼材保持装置は互いに基本的に同じ構成であり、以下の説明ではその一方を説明する。また、本実施形態では、保持対象の鋼材の一例としてＨ形鋼を保持するものとして説明する。
本実施形態の鋼材保持装置１０は、図１に示すように、上下方向で分割可能なように円環状に形成され、垂直方向に沿って立設し、その内部でＨ形鋼（鋼材）１００を収納して、Ｈ形鋼１００を保持する保持部１１と、この保持部１１を回転可能に支持する回転部１６と、を備える。
ここで、Ｈ形鋼１００について説明する。Ｈ形鋼１００は、断面Ｈ形に形成されており、断面視において、対向して配置される平板状の一対のフランジ１０１と、一対のフランジ１０１同士をその幅方向中間で連結する平板状のウェブ１０２と、を有して長尺状に形成される。なお、本実施形態では、Ｈ形鋼１００は、そのウェブ１０２が垂直となる姿勢で鋼材保持装置１０の保持部１１に載置される。
（保持部）
保持部１１は、円環状に形成され、外周面の全周に亘ってラックギア１３が設けられる環状部１２と、環状部１２の内面に設けられ、内形が略矩形状に形成される枠体部１４と、枠体部１４の内面を取付基礎として枠体部１４の内面にそれぞれ固定して設けられ、保持部１１の径方向に沿う第１方向Ｄ１、及び第１方向と直交し保持部１１の径方向に沿う第２方向Ｄ２で、Ｈ形鋼１００をそれぞれ押圧して固定する第１〜第４固定治具２０と、を有する。
なお、本説明では、図１中、水平方向で右側に位置する固定治具２０を第１固定治具２０、水平方向で左側に位置する固定治具２０を第３固定治具２０、垂直方向で上側に位置する固定治具２０を第２固定治具２０、垂直方向で下側に位置する固定治具２０を第４固定治具２０と呼ぶ。また、第１〜第４固定治具は、基本的に同じ構成であるが、保持対象の鋼材の形状・サイズやその取付位置などに応じて、後述する補助部材（第１延長部材４０、第２延長部材５０、第３延長部材６０、及び補助テーブル７０）が追加的に取り付けられる。
（環状部）
環状部１２は、下側部が回転部１６に収納され、上側部が外部に露出する。また、環状部１２は、その上側円弧部分が下側円弧部分に対して開閉可能なように、上下方向に二分割されている。
（枠体部）
枠体部１４は、環状部１２と同様、上下方向に二分割されており、枠体部１４の分割部分のうち一方側（図１の右側）において、ヒンジ１５が枠体部１４に一体的に取り付けられている。これにより、保持部１１の上側円弧部分は、ヒンジ１５を中心として回転し開閉可能である。
（固定治具）
固定治具２０は、図２〜図４に示すように、保持部１１の枠体部１４の内面に固定されるナット２１と、ナット２１に螺合するネジ軸２３と、ネジ軸２３に一体的に取り付けられ、ネジ軸２３を回転させるハンドル３２と、Ｈ形鋼１００又は後述する第１延長部材４０に接触する接触部３３と、ハンドル３２と接触部３３とを相対回転可能に連結する相対回転機構３７と、を備える。
（ナット）
固定治具２０のナット２１は、内周面にネジ溝が形成される。ナット２１の先端部には、径方向外方に延出するフランジ２２が設けられる。ナット２１は、フランジ２２で保持部１１の枠体部１４の内面にボルトＢで固定される。なお、保持部１１の枠体部１４の内部には、ナット２１の軸方向に沿って、ネジ軸２３が移動可能な空間が形成される。
（ネジ軸）
固定治具２０のネジ軸２３は、外周面にネジ溝が形成される。ネジ軸２３の基端には、円形状のストッパ部材２４が固定して取り付けられる。このストッパ部材２４の外径は、ネジ軸２３の外径よりも若干大径とされる。これにより、ネジ軸２３がナット２１との螺合において最上位に移動しても、ナット２１の端面にストッパ部材２４が当接して、ネジ軸２３がナット２１から離脱することが防止される。また、ネジ軸２３の先端部には、ハンドル３２が固定されている。
（ハンドル）
ハンドル３２は、ネジ軸２３の先端部に固定される円柱部材２５と、円柱部材２５の外周面に設けられる複数の棒状部材と、を有する。このため、ハンドル３２を回転することにより、ネジ軸２３が回転されることとなる。
円柱部材２５は、基端面にネジ軸２３の先端部を嵌合させる嵌合穴２７を有する第１円柱部２６と、第１円柱部２６の先端面に同心位置で設けられ、第１円柱部２６よりも小径の第２円柱部２８と、を有する。
また、円柱部材２５の第２円柱部２８には、円板部材３０が同心位置にボルトＢで取り付けられる。円板部材３０の外径は、円柱部材２５の第２円柱部２８よりも大径とされ、且つ、後述する接触部３３の内径よりも若干小径とされている。
（接触部）
接触部３３は、図４に示すように、円筒状に形成される。また、接触部３３の基端部の内周面には、小径段部３４が設けられる。小径段部３４の内径は、ハンドル３２の第２円柱部２８の外周面に嵌合する寸法に形成されている。また、接触部３３の先端面には、切欠き３６が径方向に亘って形成される。切欠き３６は、Ｈ形鋼１００との接触においてグリップ的な機能を発揮する。
また、図４に示すように、接触部３３の外周部の先端面には一対のネジ穴３５が径方向対称に形成される。この一対のネジ穴３５は、固定治具２０に後述する第１延長部材４０又は第２延長部材５０を取り付ける際にボルトＢが螺合される。
（相対回転機構）
円板部材３０は、図２〜図４に示すように、接触部３３の小径段部３４がハンドル３２の第２円柱部２８に嵌合した状態で、その一端面（ハンドル側の面）が小径段部３４の軸方向内側面に接触する。この結果、接触部３３がハンドル３２の第２円柱部２８に対して相対回転可能に取り付けられることとなる。従って、相対回転機構３７は、ハンドル３２の第２円柱部２８、円板部材３０、及び接触部３３の小径段部３４により構成される。
次に、固定治具２０に追加的に取り付けられる補助部材ついて説明する。
（第１延長部材）
図１及び図２に示すように、第１及び第３固定治具２０の接触部３３には、第１延長部材４０が取り付けられる。第１延長部材４０は、搭載される鋼材の形状やサイズに応じて固定治具２０に着脱可能に取り付けられるものであり、本実施形態では、Ｈ形鋼１００に対して固定治具２０だけでは不足するストローク量を補う。
第１延長部材４０は、図２に示すように、長尺状の円筒部４１と、円筒部４１の先端部に設けられ、Ｈ形鋼１００又は後述する第２延長部材５０に接触する円環状の延長側接触部４２と、円筒部４１の基端部に設けられる円環状の連結部４４と、を有する。なお、本実施形態の第１延長部材４０の全長は１５０ｍｍである。
延長側接触部４２の先端面には、図５に示すように、固定治具２０の接触部３３と同様に、切欠き４３が径方向に亘って形成されている。また、延長側接触部４２の先端面には、固定治具２０の接触部３３と同様に、一対のネジ穴４２ａが径方向対称に形成されている。この一対のネジ穴４２ａは、第１延長部材４０に後述する第２延長部材５０を取り付ける際に用いられる。
連結部４４には、図６に示すように、その外周部に径方向対称に形成される一対の貫通穴４５と、貫通穴４５から周方向で同じ方向に延びる一対の係合長穴４６と、が形成されている。
連結部４４の貫通穴４５の径は、接触部３３に取り付けられるボルトＢの頭部が通過可能な寸法である。連結部４４の係合長穴４６の幅寸法（長手方向とは直交する方向の寸法）は、接触部３３に取り付けられるボルトＢのネジ軸が通過可能な寸法である。
そして、固定治具２０に第１延長部材４０を取り付ける際には、固定治具２０の接触部３３の一対のネジ穴３５にボルトＢをそれぞれ係合させる。このとき、ボルトＢは、ネジ穴３５に対して緩く螺合している。その後、第１延長部材４０の連結部４４の貫通穴４５に、固定治具２０の接触部３３のボルトＢの頭部をそれぞれ挿入させると共に、第１延長部材４０を周方向に回転させ、第１延長部材４０の連結部４４の係合長穴４６に、固定治具２０の接触部３３のボルトＢのネジ軸を係合させる。この結果、第１延長部材４０の連結部４４がボルトＢの頭部と接触部３３により挟持され、第１延長部材４０が固定治具２０に固定される。このため、第１延長部材４０を固定治具２０に容易に着脱することが可能となる。なお、ボルトＢを増し締めして第１延長部材４０を固定治具２０に強固に固定してもよい。
（第２延長部材）
図１及び図２に示すように、第１延長部材４０の延長側接触部４２には、第２延長部材５０が取り付けられる。本実施形態の第２延長部材５０は、Ｈ形鋼１００に対して固定治具２０及び第１延長部材４０だけでは不足するストローク量を補う。なお、第２延長部材５０を、第１延長部材４０と同様、固定治具２０の接触部３３に取り付けてもよい。また、第２延長部材５０に第１延長部材４０を取り付けてもよい。
第２延長部材５０は、その全長が２５０ｍｍとされている以外、第１延長部材４０と同様の構成であり、図２に示すように、長尺状の円筒部５１と、この円筒部５１の先端部に設けられ、Ｈ形鋼１００に接触する円筒状の延長側接触部５２と、円筒部５１の基端部に設けられる円環状の連結部５４と、を有する。
延長側接触部５２の先端面には、図５に示すように、第１延長部材４０と同様に、切欠き５３と一対のネジ穴５２ａが形成されている。また、連結部５４には、図６に示すように、第１延長部材４０と同様に、一対の貫通穴５５と一対の係合長穴５６が形成されている。そして、第２延長部材５０を第１延長部材４０に取り付ける手順は、上記した第１延長部材４０を固定治具２０に取り付ける手順と同じである。なお、第２固定治具２０には、図１に示すように、第２延長部材５０のみが取り付けられている。
また、本実施形態では、第１延長部材４０を固定治具２０に取り付けるボルトＢ及び第２延長部材５０を第１延長部材４０に取り付けるボルトＢは、そのネジ軸の直径よりも大きい円形の頭部を有し、ネジ軸の直径は１０ｍｍ以上であり、頭部の直径はネジ軸の１．１〜１．５倍である。なお、ネジ軸の直径は、連結強度を確保するため１０ｍｍ以上であり、上限は特に問わないが、貫通穴４５を形成する面積（装置の仕様による）の観点から２０ｍｍ以下であることがより好ましい。
さらに、本実施形態では、固定治具２０の接触部３３、第１延長部材４０の延長側接触部４２、及び第２延長部材５０の延長側接触部５２の接触面積は、２５００〜３５００ｍｍ２の範囲が好ましい。この範囲に設定されることにより、鋼材の固定を強固にすることができる。
（第３延長部材）
補助テーブル７０のテーブル部７１の上面には、図３に示すように、第３延長部材６０がボルトＢで固定される。第３延長部材６０は、長尺状の円筒部６１と、円筒部６１の先端部に設けられ、Ｈ形鋼１００に接触する円筒状の延長側接触部６２と、円筒部６１の基端部に設けられる円環状の連結部６４と、を有する。また、延長側接触部６２には、第１延長部材４０と同様に、切欠き６３が形成されている。また、第３延長部材６０の全長は２２５ｍｍであり、円筒部６１、延長側接触部６２、及び連結部６４は、第１及び第２延長部材４０，５０よりも大径である。
（補助テーブル）
図３に示すように、第４固定治具２０の接触部３３には、補助テーブル７０が取り付けられている。補助テーブル７０は、平板状に形成され、第４固定治具２０の接触部３３の先端面に固定されるテーブル部７１と、テーブル部７１の左右両端部の下面に取り付けられ、下方に向かって延びる円柱状の一対の脚部７２と、保持部１１の枠体部１４に固定され、一対の脚部７２を案内する一対のガイド部７３と、を有する。
ガイド部７３は、円筒部７４と、円筒部７４の基端部（下端部）に設けられ、径方向外方に延出するフランジ７５と、を有する。また、ガイド部７３の円筒部７４の内周面に、脚部７２がそれぞれ挿嵌される。このため、第４固定治具２０がハンドル３２により回転され、補助テーブル７０が上下方向に移動する際に、ガイド部７３が補助テーブル７０の脚部７２を案内するため、テーブル部７１の水平状態が維持される。
（回転部）
回転部１６は、図１に示すように、保持部１１を一部収納して保持する。また、回転部１６は、保持部１１の環状部１２のラックギア１３と噛合する不図示のピニオンギアと、ピニオンギアを駆動する不図示の駆動部と、を備える。
≪鋼材保持方法について≫
次に、図７〜図９を参照して、本実施形態の固定治具２０及び鋼材保持装置１０を用いてＨ形鋼１００を保持する鋼材保持方法について説明する。なお、本方法では、ウェブ１０２が垂直となる姿勢でＨ形鋼１００を鋼材保持装置１０に搭載する。
まず、Ｈ形鋼１００を鋼材保持装置１０に搭載する前に、保持部１１を回転部１６により回転させ、第１方向Ｄ１を垂直方向に一致させる（搭載前回転工程）。次に、図７に示すように、保持部１１の上側円弧部分を開く（開放工程）。次に、第４固定治具２０のハンドル３２を回転して、搭載するＨ形鋼１００のサイズに合わせて、第４固定治具２０の第３延長部材６０の高さを調整する（高さ調整工程）。次に、第１〜第３固定治具２０のハンドル３２を回転して、搭載するＨ形鋼１００と干渉しないように、第１〜第３固定治具２０の位置を調整する（治具回避工程）。なお、本方法では、搭載するＨ形鋼１００のサイズを考慮して、第１及び第３固定治具２０に第１延長部材４０が予め取り付けられ、第２固定治具２０に第２延長部材５０が予め取り付けられている。
次に、図８に示すように、第４固定治具２０の第３延長部材６０上にＨ形鋼１００を載置する（載置工程）。次に、図９に示すように、保持部１１の上側円弧部分を閉じる（閉塞工程）。次に、第１及び第３固定治具２０の第１延長部材４０に第２延長部材５０を取り付ける（延長部材取付工程）。次に、第１〜第３固定治具２０のハンドル３２を回転して、Ｈ形鋼１００を締め付け固定する（クランプ工程）。このとき、第２固定治具２０は、Ｈ形鋼１００を第４固定治具２０に対して締め付け固定し、第１及び第３固定治具２０は、Ｈ形鋼１００のウェブ１０２を水平方向両側から締め付け固定する。従って、Ｈ形鋼１００は、第１〜第４固定治具２０により４方向から締め付けられて固定される。
以上説明したように、本実施形態の固定治具２０によれば、鋼材１００に向けて伸縮可能な構造を有する固定治具２０により鋼材１００を締め付け固定するため、Ｈ形鋼、Ｉ形鋼、角形鋼管などの各種形状の鋼材や様々なサイズの鋼材を簡便に固定することができる。
また、本実施形態の固定治具２０によれば、固定治具２０の接触部３３がハンドル３２に相対回転可能に取り付けられるため、鋼材１００に接触部３３が接触した状態でハンドル３２を回転させたとしても、鋼材１００と接触部３３との間に摺動が生じないので、鋼材１００の傷付きを防止することができる。
また、本実施形態の固定治具２０によれば、固定治具２０の接触部３３に着脱可能に取り付けられる第１延長部材４０を備えるため、固定治具２０だけではストローク量が不足したり、ストローク量が多く固定に時間を要したりする場合などに、第１延長部材４０を固定治具２０に取り付けることでそのストローク量を補い、これにより、各種形状の鋼材や様々なサイズの鋼材に更に簡便に対応することができる。
また、本実施形態の固定治具２０によれば、第１延長部材４０の延長側接触部４２に着脱可能に取り付けられる第２延長部材５０を備えるため、固定治具２０及び第１延長部材４０だけではストローク量が不足したり、ストローク量が多く固定に時間を要したりする場合などに、第２延長部材５０を第１延長部材４０に取り付けることでそのストローク量を補い、これにより、各種形状の鋼材や様々なサイズの鋼材に更に簡便に対応することができる。
また、本実施形態の固定治具２０によれば、第１延長部材４０の連結部４４及び第２延長部材５０の連結部５４に、貫通穴４５，５５及び係合長穴４６，５６を形成するため、固定治具２０の強度及び第１及び第２延長部材４０，５０の着脱容易性を向上することができる。なお、本発明の固定治具２０が採用される鋼材保持装置１０は、通常、巨大な鋼材を固定するためのものである。従って、それに比例して固定治具も大型で重量の大きなものとなるため、従来の鋼材保持装置では、固定治具の交換や延長が困難であった。
また、本実施形態の固定治具２０によれば、第１延長部材４０の一対の貫通穴４５及び第２延長部材５０の一対の貫通穴５５が径方向対称に形成されるため、第１及び第２延長部材４０，５０の着脱容易性を更に向上することができる。このように、着脱容易性の観点から一対の貫通穴は２箇所とし、径方向対称に形成することが好ましい。
また、本実施形態の鋼材保持装置１０及び鋼材保持方法によれば、鋼材１００に向けて伸縮可能な構造を有する４つの固定治具２０により複数の方向から鋼材１００を締め付け固定するため、Ｈ形鋼、Ｉ形鋼、角形鋼管などの各種形状の鋼材や様々なサイズの鋼材を簡便に固定することができる。
次に、図１０を参照して、本実施形態の延長部材の変形例について説明する。本変形例では、第１延長部材４０の延長側接触部４２にヒンジ８０を介して第２延長部材５０の連結部５４が連結されている。
本変形例では、第２延長部材５０を第１延長部材４０に対して回転させるだけで、第１延長部材４０に第２延長部材５０を連結することが可能となる。このため、第１延長部材４０に第２延長部材５０を取り付ける時間を短縮することができるので、鋼材をより簡便に固定することができる。なお、この場合、第１及び第２延長部材４０，５０とはヒンジ８０で連結されるため、第１延長部材４０の延長側接触部４２のネジ穴４２ａ、及び第２延長部材５０の連結部５４の貫通穴５５と係合長穴５６を形成する必要はない。
次に、図１１を参照して、本実施形態の鋼材保持装置１０を用いてＨ形鋼１００を保持する他の方法について説明する。なお、本方法は、ウェブ１０２が水平となる姿勢でＨ形鋼１００を鋼材保持装置１０に搭載する場合の方法である。
そして、本方法では、搭載するＨ形鋼１００のサイズを考慮して、水平方向に位置する第１及び第３固定治具２０に第２延長部材５０が予め取り付けられ、垂直方向で上側に位置する第２固定治具２０に第１及び第２延長部材４０，５０が予め取り付けられており、第１〜第３固定治具２０に延長部材をこれ以上取り付ける必要がない。これにより、本方法では、上記した鋼材保持方法における延長部材取付工程が必要ないため、搭載前回転工程、開放工程、高さ調整工程、治具回避工程、載置工程、閉塞工程、及びクランプ工程により鋼材の保持が完了する。なお、第３延長部材６０は適宜長さのものが使用される。
次に、図１２を参照して、本実施形態の鋼材保持装置１０を用いて四角形鋼管１１０を保持する方法について説明する。
本方法では、搭載する四角形鋼管１１０のサイズを考慮して、第１〜第３固定治具２０に第２延長部材５０が予め取り付けられており、第１〜第３固定治具２０に延長部材をこれ以上取り付ける必要がない。これにより、本方法では、上記した鋼材保持方法における延長部材取付工程が必要ないため、搭載前回転工程、開放工程、高さ調整工程、治具回避工程、載置工程、閉塞工程、及びクランプ工程により鋼材の保持が完了する。なお、第３延長部材６０は適宜長さのものが使用される。
なお、本発明は上記実施形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
例えば、第１及び第２延長部材４０，５０の連結部４４，５４に係合長穴４６，５６は形成されていなくてもよい。
１０ 鋼材保持装置
１１ 保持部
１２ 環状部
１３ ラックギア
１４ 枠体部（取付基礎）
１５ ヒンジ
１６ 回転部
２０ 固定治具
２１ ナット
２３ ネジ軸
３２ ハンドル
３３ 接触部
４０ 第１延長部材
４１ 円筒部
４２ 延長側接触部
４４ 連結部
５０ 第２延長部材
５１ 円筒部
５２ 延長側接触部
５４ 連結部
６０ 第３延長部材
６１ 円筒部
６２ 延長側接触部
６４ 連結部
７０ 補助テーブル
８０ ヒンジ
１００ Ｈ形鋼（鋼材）
１０１ フランジ
１０２ ウェブ
１１０ 四角形鋼管（鋼材）
Ｄ１ 第１方向
Ｄ２ 第２方向

Claims (8)

  1. 鋼材を押圧して固定する固定治具であって、
    所定の取付基礎に設けられるナットと、前記ナットに螺合するネジ軸と、前記ネジ軸に取り付けられ、前記ネジ軸を回転させるハンドルと、前記ハンドルに相対回転可能に取り付けられ、前記鋼材又は第１延長部材に接触する接触部と、を備え、
    前記接触部は、その外周部に複数のネジ穴が形成され、
    前記第１延長部材は、前記接触部に着脱可能に構成され、
    前記第１延長部材は、長尺状の円筒部と、前記円筒部の先端部に設けられ、前記鋼材又は第２延長部材に接触する延長側接触部と、前記円筒部の基端部に設けられ、前記接触部と連結する連結部と、を有し、
    前記連結部は、その外周部に形成される複数の貫通穴と、前記複数の貫通穴からそれぞれ延びる係合長穴と、を有し、
    前記接触部に前記第１延長部材の前記連結部を連結する場合、前記接触部には形成された前記ネジ穴に前記第１延長部材の長手方向に沿ってボルトが係合され、そのボルトは前記連結部の前記貫通穴を介して前記係合長穴に係合することを特徴とする固定治具。
  2. 前記複数の貫通穴は、偶数箇所で径方向対称に形成されることを特徴とする請求項１に記載の固定治具。
  3. 前記ボルトは、そのネジ軸の直径よりも大きい円形の頭部を有し、前記ネジ軸の直径は１０ｍｍ以上であり、前記頭部の直径は前記ネジ軸の１．１〜１．５倍であることを特徴とする請求項１又は２に記載の固定治具。
  4. 前記第１延長部材の前記延長側接触部に着脱可能に取り付けられる前記第２延長部材を備え、
    前記第２延長部材は、その先端部に前記鋼材に接触する延長側接触部を備えることを特徴とする請求項１に記載の固定治具。
  5. 前記固定治具の前記接触部、前記第１延長部材の前記延長側接触部、及び前記第２延長部材の前記延長側接触部のうちの少なくとも１つの接触面積は、２５００〜３５００ｍｍ２の範囲であることを特徴とする請求項４に記載の固定治具。
  6. 鋼材を押圧して固定する固定治具であって、
    所定の取付基礎に設けられるナットと、前記ナットに螺合するネジ軸と、前記ネジ軸に取り付けられ、前記ネジ軸を回転させるハンドルと、前記ハンドルに相対回転可能に取り付けられ、前記鋼材又は第１延長部材に接触する接触部と、を備え、
    前記第１延長部材は、前記接触部に着脱可能に構成され、
    前記第１延長部材は、長尺状の円筒部と、前記円筒部の先端部に設けられ、前記鋼材又は第２延長部材に接触する延長側接触部と、前記円筒部の基端部に設けられ、前記接触部と連結する連結部と、を有し、
    前記第１延長部材は、前記延長側接触部にヒンジを介して連結される第２延長部材を備え、
    前記第２延長部材は、その先端部に前記鋼材に接触する延長側接触部を備えることを特徴とする固定治具。
  7. 少なくとも一対で動作し、長尺状の鋼材を保持しつつ前記鋼材を任意の姿勢に回転させる鋼材保持装置であって、
    円環状に形成され、垂直方向に沿って立設し、その内部で前記鋼材を収納して、前記鋼材を保持する保持部と、前記保持部を回転可能に支持する回転部と、を備え、
    前記保持部は、前記保持部の内面にそれぞれ設けられ、少なくとも前記保持部の径方向に沿う第１方向、及び前記第１方向と直交し前記保持部の径方向に沿う第２方向で前記鋼材を押圧して固定する複数の固定治具を有し、
    前記複数の固定治具のうち少なくとも１つは、請求項１〜６のいずれか１項に記載の固定治具であることを特徴とする鋼材保持装置。
  8. 円環状に形成され、垂直方向に沿って立設し、その内部で鋼材を収納して、前記鋼材を保持する保持部と、前記保持部を回転可能に支持する回転部と、を備え、
    前記保持部は、開閉可能に構成され、
    前記保持部は、前記保持部の内面にそれぞれ設けられ、前記保持部の径方向に沿う第１方向、及び前記第１方向と直交し前記保持部の径方向に沿う第２方向で前記鋼材を押圧して固定する４つの固定治具を有し、
    前記４つの固定治具は、前記保持部に取り付けられるナットと、前記ナットに螺合するネジ軸と、前記ネジ軸に取り付けられ、前記ネジ軸を回転させるハンドルと、前記ハンドルに相対回転可能に取り付けられ、前記鋼材に接触する接触部と、をそれぞれ備える鋼材保持装置を用いた鋼材保持方法であって、
    前記鋼材を前記鋼材保持装置に搭載する前に、前記保持部を前記回転部により回転させ、前記第１方向を垂直方向に一致させる搭載前回転工程と、
    前記保持部を開く開放工程と、
    垂直方向で下側に位置する前記固定治具の前記ハンドルを回転して、搭載する前記鋼材のサイズに合わせて、垂直方向で下側に位置する前記固定治具の高さを調整する高さ調整工程と、
    垂直方向で上側に位置する前記固定治具及び水平方向に位置する２つの前記固定治具の前記ハンドルを回転して、搭載する前記鋼材と干渉しないように、垂直方向で上側に位置する前記固定治具及び水平方向に位置する２つの前記固定治具の位置を調整する治具回避工程と、
    垂直方向で下側に位置する前記固定治具上に前記鋼材を載置する載置工程と、
    前記保持部を閉じる閉塞工程と、
    垂直方向で上側に位置する前記固定治具及び水平方向に位置する２つの前記固定治具の前記ハンドルを回転して、前記鋼材を締め付け固定するクランプ工程と、を備え、
    前記閉塞工程と前記クランプ工程との間に、垂直方向で上側に位置する前記固定治具及び水平方向に位置する２つの前記固定治具のうち少なくとも１つに、少なくとも１つの延長部材を取り付ける延長部材取付工程を更に備える、
    ことを特徴とする鋼材保持方法。
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