JPH04351272A - 自動溶接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、大型建築物のボックス
柱を溶接施行する自動溶接装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、建築物のボックス柱施行の細上げ
部の溶接施行では、溶接による柱の歪みを少なくするた
めに二人の作業者が手動もしくは半自動で対向面の直線
部のみを全層溶接した後に、残されたコーナ部をグライ
ンダ処理を交えながら積層溶接するようにしていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら高層ビル
などの大型の建築物では、ボックス柱の一辺の寸法が例
えば８００ｍｍ程度、板厚が８０ｍｍ程度と大きくなる
ために、かなりの多層溶接が必要となり、また施行方法
も直線部を全層溶接した後にコーナ部の溶接となるため
にビード継ぎ目部分が多く、溶接欠陥が生じ易い。

【０００４】また、二人の作業者で１つの柱の対向面の
直線部を溶接し、コーナ部ではグラインダ処理を交えな
がら積層溶接することとなるので、作業者に高度の溶接
技術が必要とされ、かつ、溶接作業が手溶接に頼るとこ
ろが多く、施行能率が低下し、現在の人手不足の状況か
ら建築業界にとっては深刻な問題であり、全自動化が望
まれている。

【０００５】しかして、この柱のように四角柱状の被溶
接物に対する溶接施行を全周にわたって自動化する装置
は未だ存在せず、これを実現するためには品質の安定化
が必須条件となり、そのために溶接速度の定速化とトー
チ角度の制御が必要となる。現在、溶接施行用の台車で
は、直線レールを使用して直線部分のみ、あるいは一定
曲率の円弧状レールを使用してカーブ部のみ溶接可能な
ものはある。この直線部分のみ溶接可能な溶接施行用の
台車を使用して上記四角柱状の被溶接物を全周にわたっ
て自動溶接する装置を考えた場合、直線レールを連結し
て柱の全周を包囲するような状態となるが、コーナ部に
おける台車の滑らかな走行と一定の溶接速度を維持する
ことが非常に困難となり、実用は難しい。また、上記後
者の一定曲率のカーブ部のみ溶接可能な溶接施行用の台
車を使用して上記四角柱状の被溶接物を全周にわたって
自動溶接する装置を考えた場合、円弧状レールを連結し
て柱の全周を包囲するような状態となるが、台車の速度
、トーチの首振り及び接続ワイヤの出入れの３者を総合
的に制御する必要があり、さらにこれにティーチングに
基づいたオシレート制御も必要となるなど、大掛かりな
ソフトウェアが必要で、レール自体も非常に大型になる
点と合わせると、取扱いやティーチング及び溶接状態の
監視のさあの作業性が悪く、実用は困難となる。

【０００６】本発明は上記のような実情に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、大型建築物のボッ
クス柱の溶接施行を完全に自動化することが可能な自動
溶接装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、大型
建築物のボックス柱に対して取付けられ、ボックス柱の
側面に対応する部分では平行、ボックス柱のコーナに対
応する部分ではボックス柱内側面のコーナ部を中心点と
する円弧状として周状となるレール本体と、レール本体
のボックス柱側面に平行する両側面にレールの軸方向に
平行に刻設された第１及び第２の溝部と、レール本体の
該ボックス柱側面に直交する上面に、ボックス柱側面に
対応する部分ではレールの軸方向に平行に、ボックス柱
コーナ部に対応する部分ではボックス柱内側面のコーナ
を中心点とする円弧状に刻設された第３の溝部と、軸方
向に沿って形成されたラックとを有するレール部と、こ
のレール部の両側面に刻設された第１及び第２の溝より
このレール部を挾持して自身の軸中心を結ぶ線が上記ボ
ックス柱側面に対して直角をなす一対のガイドコロ、こ
の一対のガイドコロから等距離位置に配設されて上記レ
ール部の上面に刻設された第３の溝部内を回転する案内
コロ、上記レール部に形成されたラックに嵌合して回転
するピニオン、上記レール部の上平面を回転する支持コ
ロ、及び上記ピニオンを回転駆動する駆動モータを有し
、この駆動モータによるピニオンの回転駆動により上記
レール部に沿って上記ボックス柱の周囲を一定の間隔を
あけて移動する溶接施行用台車とを備えるようにしたも
のである。

【０００８】

【作用】上記に示すような構成としたことで、台車に設
けられた一対のガイドコロの軸位置線上に溶接ロボット
のトーチを載設し、レールに沿って該台車を移動させる
により、該トーチがブロック柱の平面状の側面部ではこ
の側面に平行に、コーナ部ではボックス柱内側面のコー
ナを中心点として９０°円弧状にして、常にブロック柱
と一定の間隔をあけて溶接面に垂直に位置しながら定速
で移動するようになるため、作業者の技量に関係なく、
コーナ部も含めて全自動で溶接可能として施行効率を大
幅に向上させると共に、ビード継ぎ目部の発生を大幅に
減少して溶接欠陥の少ない良質な溶接が可能となる。

【０００９】

【実施例】以下図面を参照して本発明の一実施例を説明
する。

【００１０】図１はボックス柱への取付け状態を示すも
のである。同図で２０が被溶接対象となるボックス柱で
あり、このボックス柱２０の溶接対象位置に対して軸方
向の断面が略コ字状となる一対のレール５　，５　を取
付ける。 この一対のレール５　，５　は、２分割されたものがヒ
ンジ１２によって連結され、図中に２点鎖線で示す如く
開閉自在となるもので、その内周面には、ボックス柱２
０の側面に対応する位置にマグネット１１，１１，…が
、同じく対角となるコーナ部に対応する位置には一対の
クランプ１０，１０が予め接続されている。

【００１１】しかして、レール５　，５　をボックス柱
２０に取付ける際には、マグネット１１，１１，…を最
も引っ込めた状態でヒンジ１２によりレール５　，５　
を開き、ボックス柱２０を抱込むようにレール５　，５
　を閉じて一旦固定した後、対角に位置するクランプ１
０，１０の張出し量を調節してボックス柱２０とレール
５，５　の中心を合致させる。そして、各マグネット１
１，１１，…をボックス柱２０に当接するまで引出し、
図示しない電気スイッチを投入して電磁石であるこれら
マグネット１１，１１，…をボックス柱２０に吸着させ
ることで図の如くレール５　，５　がボックス柱２０に
周状に強固に取付けられるものである。

【００１２】このレール５　に沿って移動するように台
車１　が載設される。この台車１　は、レール５　の内
外両側面にその軸方向に沿って刻設されたここでは図示
しない一対の溝部を回転移動すると共にこの台車１　を
支持する機能を有する一対のガイドコロ２ａ，２ｂ、レ
ール５　の上面にその軸方向に沿って刻設された溝部６
　を回転移動する案内コロ４　、レール５　の上面の幅
とほぼ等しい軸長を有して台車１　を支持する支持コロ
３　を有する。

【００１３】次に図２を用いて上記ガイドコロ２ａ，２
ｂと案内コロ４　の台車１　への取付け状態とレール５
　に沿って台車１　が移動する際の軌跡について述べる
。ボックス柱２０の側面に対応するレール５　の直線部
においては、一対のガイドコロ２ａ，２ｂは相互の中心
を結ぶ延長線がボックス柱２０の側面に対して常に直角
となり、このガイドコロ２ａ，２ｂから同一水平面上の
等距離の位置に案内コロ４　を配設する。

【００１４】一方、ボックス柱２０のコーナ部に対応す
るレール５　の部分においては、レール５　の溝部６　
は、図のようにボックス柱２０の内側面のコーナ点Ｏを
中心とし、一対のガイドコロ２ａ，２ｂ相互の中心を結
ぶ延長線が上記コーナ点Ｏに達した図中に１ａで示す時
点での案内コロ４　に該当する位置から、台車１　が９
０°向きを変えてガイドコロ２ａ，２ｂ相互の中心を結
ぶ延長線が上記コーナ点Ｏを脱する図中に１ｃで示す時
点での案内コロ４　に該当する位置まで、半径ｒ（＝（
ａ２　＋ｂ２　）１／２　）の円弧に沿って刻設される
ものである。次いで図３により台車１　の断面構造につ
いて示す。

【００１５】図３（Ａ）は上記図１のａ−ａ線に沿った
台車１　の移動方向に直交する断面での構造を示すもの
である。同図に示す如くレール５　の外側面下部にはこ
のレール５　の軸方向に沿ってラック９　が設けられて
おり、このラック７　に嵌合するようにして台車１　に
ピニオン８　が配設される。このピニオン８　は、台車
１　に取付けられたモータ９　に駆動されるもので、モ
ータ９　がピニオン８　を回転駆動することにより台車
１　がレール５　に沿って移動可能となる。このピニオ
ン８　の取付け位置は、図３（Ｂ）に示すようになる。 すなわち、図３（Ｂ）は上記図１のｂ−ｂ線に沿った台
車１　の移動方向と平行な断面での構造に示すものであ
り、ピニオン８　の取付け位置は上記一対のガイドコロ
２ａ，２ｂ相互の中心を結ぶ延長線を含み、レール５　
の軸方向と直交する同一面上となるため、ピニオン８　
の移動軌跡も上記ガイドコロ２ａ，２ｂと同様のボック
ス柱２０の側面に対応するレール５　の直線部とボック
ス柱２０のコーナ部に対応するレール５　の円弧部分と
を結んだものとなり、ラック７の製作が容易となる。

【００１６】しかして、台車１　の上面には溶接ロボッ
ト１４を搭載固定するための取付けねじ穴１３を設けて
あり、このねじ穴１３に取付けられる図示しないトーチ
の位置及び方向を、上記ピニオン８　と同様に、台車１
　の一対のガイドコロ２ａ，２ｂ相互の中心を結ぶ延長
線上に合致させることにより、該トーチとボックス柱２
０の側面とが常に垂直の関係となる。また、台車１　の
移動速度もモータ９　によるピニオン８の回転駆動制御
により、ボックス柱２０側面の直線部では定速とし、同
コーナ部では上記直線の定速値に比して増速、同速、減
速のいずれかと種々の速度パターンで制御させることで
、必要に応じてボックス柱２０の側面の直線部とコーナ
部とを同一速度にすることができる。さらに、溶接ロボ
ット１４の側では、台車１　の移動速度に対応した最適
溶接条件となるようにトーチの位置角度など微小な調節
を行なえば、より細かなセッティングで自動溶接を施行
可能となる。

【００１７】また、上記図１ではレール５　に対して１
台の台車１　を移動させながら溶接するように示したが
、溶接時に生じるボックス柱２０の歪みを少なくし、ま
た電源ケーブル、ワイヤなどの取扱いを考慮すると、１
周分のレール５　に２台の台車１　を対向させて溶接さ
せるようにすることが望ましい。

【００１８】

【発明の効果】以上詳記した如く本発明によれば、大型
建築物のボックス柱に対して取付けられ、ボックス柱の
側面に対応する部分では平行、ボックス柱のコーナに対
応する部分では円弧状として周状となるレール本体と、
レール本体のボックス柱側面に平行する両側面にレール
の軸方向に平行に刻設された第１及び第２の溝部と、レ
ール本体の該ボックス柱側面に直交する上面に、ボック
ス柱側面に対応する部分ではレールの軸方向に平行に、
ボックス柱コーナ部に対応する部分ではボックス柱内側
面のコーナを中心点とする円弧状に刻設された第３の溝
部と、軸方向に沿って形成されたラックとを有するレー
ル部と、このレール部の両側面に刻設された第１及び第
２の溝よりこのレール部を挾持して自身の軸中心を結ぶ
線が上記ボックス柱側面に対して直角をなす一対のガイ
ドコロ、この一対のガイドコロから等距離位置に配設さ
れて上記レール部の上面に刻設された第３の溝部内を回
転する案内コロ、上記レール部に形成されたラックに嵌
合して回転するピニオン、上記レール部の上平面を回転
する支持コロ、及び上記ピニオンを回転駆動する駆動モ
ータを有し、この駆動モータによるピニオンの回転駆動
により上記レール部に沿って上記ボックス柱の周囲を一
定の間隔をあけて移動する溶接施行用台車とを備えるよ
うにしたので、台車に設けられた一対のガイドコロの軸
位置線上に溶接ロボットのトーチを載設し、レールに沿
って該台車を移動させるにより、該トーチがブロック柱
の平面状の側面部ではこの側面に平行に、コーナ部では
ボックス柱内側面のコーナを中心点として９０°円弧状
にして、常にブロック柱と一定の間隔をあけて溶接面に
垂直に位置しながら定速で移動するようになるため、作
業者の技量に関係なく、コーナ部も含めて全自動で溶接
可能として施行効率を大幅に向上させると共に、ビード
継ぎ目部の発生を大幅に減少して溶接欠陥の少ない良質
な溶接が可能となる完全に自動化した自動溶接装置を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るボックス柱への取付け
状態を示す図。

【図２】図１のガイドコロと案内コロの台車への取付け
状態とレールに沿って台車が移動する際の軌跡について
示す図。

【図３】図１のａ−ａ線及びｂ−ｂ線に沿って台車の構
造を示す断面図。

【符号の説明】

１…台車、２ａ，２ｂ…ガイドコロ、　３…支持コロ、
　４…案内コロ、　５…レール、６…溝部、　７…ラッ
ク、　８…ピニオン、　９…モータ、１０…クランプ、
１１…マグネット、１２…ヒンジ、１３…取付けねじ穴
、１４…溶接ロボット、２０…ボックス柱。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　大型建築物のボックス柱に対して取付
   けられ、ボックス柱の側面に対応する部分では平行、ボ
   ックス柱のコーナに対応する部分ではボックス円弧状と
   して全体で周状となるレール本体と、レール本体のボッ
   クス柱側面に平行する両側面にレールの軸方向に平行に
   刻設された第１及び第２の溝部と、レール本体の該ボッ
   クス柱側面に直交する上面に、ボックス柱側面に対応す
   る部分ではレールの軸方向に平行に、ボックス柱コーナ
   部に対応する部分ではボックス柱内側面のコーナを中心
   点とする円弧状に刻設された第３の溝部と、軸方向に沿
   って形成されたラックとを有するレール部と、このレー
   ル部の両側面に刻設された第１及び第２の溝よりこのレ
   ール部を挾持して自身の軸中心を結ぶ線が上記ボックス
   柱側面に対して直角をなす一対のガイドコロ、この一対
   のガイドコロから等距離位置に配設されて上記レール部
   の上面に刻設された第３の溝部内を回転する案内コロ、
   上記レール部に形成されたラックに嵌合して回転するピ
   ニオン、上記レール部の上平面を回転する支持コロ、及
   び上記ピニオンを回転駆動する駆動モータを有し、この
   駆動モータによるピニオンの回転駆動により上記レール
   部に沿って上記ボックス柱の周囲を一定の間隔をあけて
   移動する溶接施行用台車とを具備したことを特徴とする
   自動溶接装置。