JPH06126446A

JPH06126446A - 鉄骨構造物用溶接装置

Info

Publication number: JPH06126446A
Application number: JP30639092A
Authority: JP
Inventors: Moritoshi Nagasaka; 守敏長坂; Toru Kawano; 徹川野; Kouji Masushiro; 浩司益城; Takahiro Shigetomi; 隆宏重富; Tatsuji Kudo; 立治工藤; Teruo Okawa; 輝夫大川; Tetsuo Mori; 哲郎森
Original assignee: Obayashi Corp; Daihen Corp
Current assignee: Obayashi Corp; Daihen Corp
Priority date: 1992-10-19
Filing date: 1992-10-19
Publication date: 1994-05-10
Anticipated expiration: 2015-11-06
Also published as: JP3105667B2

Abstract

(57)【要約】【目的】大型で重量があり取り扱いが面倒なワークに
おける溶接に好適な鉄骨構造物用溶接装置を提供する。【構成】ワークＷのフランジ４の幅方向に同時に接近
・離間する少なくとも一対の当接部材35，35を設けかつ
フランジ４の板厚方向に可動なクランプ部材を当接部材
35に取付けてなると共にフランジ４の上面４ａに載置さ
れるクランプユニット８と、クランプユニット８と一体
に支持されると共に駆動機により駆動されるスライダー
とスライドガイドとからなる前後移動機構９と、前後移
動機構９のスライダーに取付けられた夫々、少なくとも
５自由度を有する左右一対の溶接ロボット６，６と、か
ら構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は鉄骨構造物用溶接装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、鉄骨構造物の柱と梁の継手部
や、梁と梁との継手部を人手により溶接すると、溶接作
業時間が長くなり、一定した溶接結果が得られにくく、
その上、確かな技術をもった溶接技能工が少ないため、
従来、例えば図14に示すように、チャッキング付き回転
テーブルｄを有するポジショナーａで、柱や梁等のワー
クｂを支持し、溶接ロボットを用いて、継手部ｃの溶接
を自動的に行なっていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このようなポ
ジショナーａと溶接ロボットを用いてワークｂの溶接を
行った場合、次のような問題が発生していた。

【０００４】溶接作業毎（即ち溶接箇所変更毎）
に、ポジショナーａでワークｂを回転させなければなら
ず、手間がかかる。

【０００５】ポジショナーａにワークｂをクランプ
した場合、ワークｂの入り組んだ部位の継手部において
は、溶接ロボットの先端部や、その先端部の溶接トーチ
がワークｂと干渉して溶接できない場合がある。

【０００６】溶接の前後及び上記の場合に、ワー
クｂをポジショナーａにつけかえる作業が必要であり、
面倒かつ危険である。

【０００７】ワークｂが大型化するにつれて、ポジ
ショナーａも大型でかつ頑丈なものとしなければなら
ず、コスト高となる。

【０００８】そこで、本発明は従来のこのような問題点
〜を解決する鉄骨構造物用溶接装置を提供すること
を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、ワークのフランジの幅方向に同時に接近
・離間する少なくとも一対の当接部材を設けかつ該フラ
ンジの板厚方向に可動なクランプ部材を該当接部材に取
付けてなると共に該フランジの上面に載置されるクラン
プユニットと、該クランプユニットと一体に支持される
と共に駆動機により駆動されるスライダーとスライドガ
イドとからなる前後移動機構と、該前後移動機構のスラ
イダーに取付けられた、夫々少なくとも５自由度を有す
る左右一対の溶接ロボットと、から構成されたものであ
る。

【００１０】

【作用】本発明の溶接装置を、ワーク（梁）のフランジ
に、クランプユニットで固定し、ワーク（柱と梁や梁と
梁の）各継手部を左右一対の溶接ロボットにて溶接する
ことができる。フランジへの固定は、クランプ部材をフ
ランジの板厚方向に可動させるだけでよく、しかも、当
接部材にてフランジを挟持するだけで、ワークのセンタ
ーラインに対する本発明の溶接装置の左右方向の位置決
めが行われる。

【００１１】従って、従来必要であった溶接箇所変更毎
のワーク回転、ワークつけかえ作業及びポジショナーが
不要となって段取り作業が容易かつ安全となり、大きさ
及び構造に関係無く各種のワークに広範囲に用いること
ができ、経済的かつ実用的である。

【００１２】また、左右の溶接ロボットは夫々、少なく
とも５自由度を有しているので、ワークの入り組んだ部
位の継手部においても、溶接ロボットの先端部や、その
先端部の溶接トーチがワークと干渉することなく溶接で
きる。

【００１３】

【実施例】以下実施例を示す図面に基づいて本発明を詳
説する。

【００１４】図１は、本発明に係る鉄骨構造物用溶接装
置の一実施例を示し、溶接装置１は、例えば、工場内や
現場において用いられ、柱２や梁３のワークＷの内、フ
ランジ４及びウェブ５を有する型鋼等のワークＷ（梁
３）にクランプされる。

【００１５】この溶接装置１の左右一対の溶接ロボット
６，６に付設された溶接トーチ７，７により、柱２と梁
３の継手部Ｊ等が、消耗性電極アーク溶接又は非消耗性
電極アーク溶接により溶接される。

【００１６】しかして、図２，図３及び図４に示すよう
に、溶接装置１は、ワークＷ（梁３）のフランジ４の上
面４ａに載置されるクランプユニット８と、クランプユ
ニット８と一体に支持される前後移動機構９と、前後移
動機構９に取付けられた、夫々少なくとも５自由度を有
する左右の溶接ロボット６，６と、から構成される。

【００１７】14は操作パネルで、前後移動機構９に取付
けられる。なお、溶接ロボット６，６等の制御盤や溶接
用電源機等の機器類は、溶接装置１と分離して別置きと
し、両者をケーブル類で連結（接続）する。

【００１８】溶接ロボット６は、図例では、４自由度
（４回転軸）の多関節形のロボット本体10と１自由度
（１直動軸）の昇降機構11から構成される。

【００１９】ロボット本体10は、図２に示すように、４
つの回転軸12ａ，12ｂ，12ｃ，12ｄ廻りに、回転駆動機
により回動するアーム13ａ，13ｂ，13ｃ，13ｄを備え、
アーム13ａに溶接トーチ７が取付けられる。

【００２０】昇降機構11は、通常使用されている構造の
ものが該当するが、例えば、図２と図５に示すように、
長尺のスライドガイド15と、ロボット本体10のベース部
24が固定された昇降用のスライダー17と、モータ等の正
逆回転可能な回転駆動機21と、を備えている。

【００２１】スライドガイド15には、例えば、一対のガ
イドバー16，16が架設されると共に、スクリューシャフ
ト19が軸心廻りに回転自在に枢支される。スクリューシ
ャフト19には、スライダー17に固設されたナット部材18
が螺合し、スライダー17は、その裏面側に突設された支
持突部22…の貫孔22ａ…を介して、ガイドバー16，16に
摺動自在に取付けられる。

【００２２】回転駆動機21により、ベルト20等を介し
て、スクリューシャフト19を回転させると、ナット部材
18が螺進退して、スライダー17は、ガイドバー16，16に
案内されて矢印Ａ方向に移動する。

【００２３】各昇降機構11（テーブルガイド15）は、前
後移動機構９に取付けられて、前後移動機構９の左右外
側に鉛直状に配置され、ロボット本体10が上下に昇降可
能となる。

【００２４】前後移動機構９も昇降機構11と同様に通常
用いられている適宜の構造のものが該当するが、例え
ば、図６と図７に示すように、スライドガイド25と、ス
ライドガイド25に摺動自在に取付けられたスライダー27
と、スライダー27を駆動させるモータ等の正逆回転可能
な駆動機30と、を備えている。

【００２５】スライドガイド25には、一対のガイドバー
32，32が架設されると共に、スライドガイド25の枢支突
部26，26には、スクリューシャフト29が軸心廻りに回転
自在に枢支される。

【００２６】スライダー27の表面側には、操作パネル14
及び昇降機構11，11（図３及び図４参照）が固定され
る。また、スライダー27は、その裏面側に突出する支持
突部31…を有し、この支持突部31…の貫孔31ａ…が、ガ
イドバー32，32に摺動自在に嵌合する。

【００２７】スクリューシャフト29には、スライダー27
に固設されたナット部材28が螺進退自在に螺合し、駆動
機30にて、ベルト23等を介して、スクリューシャフト29
を回転させると、スライダー27は、ガイドバー32，32に
案内されて、溶接ロボット６，６（図３及び図４参照）
と一体に前後（矢印Ｂ方向）に移動する。

【００２８】この前後移動機構９（スライドガイド25）
は、図７の如くクランプユニット８に固定される。

【００２９】クランプユニット８は、図８，図９及び図
10に示すように、ワークＷ（梁３）のフランジ４の長手
方向（前後方向）に所定間隔をもって配設されると共に
フランジ４の幅方向（左右方向）に延伸する一対のガイ
ド部材33，33と、ガイド部材33，33を連結する回転シャ
フト34と、少なくとも一対、図例では二対の当接部材35
…と、当接部材35…に取付けられたクランプ部材36…
と、を備えている。

【００３０】ガイド部材33の前後面には、フランジ４の
上面４ａに接触可能な複数の減摩部材37…が突設され、
図例では、減摩部材37は、フランジ４の上面４ａを転動
可能なローラとされる。

【００３１】ガイド部材33には、互いに逆ネジである左
右一対のネジ棒38ａ，38ｂが、軸受39…等を介して軸心
廻りに回転自在に枢着される。また、回転シャフト34
は、ガイド部材33，33に、軸受40…等を介して軸心廻り
に回転自在に枢着される。

【００３２】回転シャフト34の回転によりネジ棒38ａ，
38ｂが連動回転なように、傘歯車45…，46…等を介し
て、ネジ棒38ａ，38ｂは回転シャフト34と連結される。

【００３３】ネジ棒38ａ，38ｂには、ガイド部材33の蟻
溝状案内面41に沿ってスライド可能な当接部材35の基端
部35ａが螺進退自在に螺着され、当接部材35の中間部35
ｂ及び先端部35ｃは、ガイド部材33よりも下方に突出す
る。この左右の当接部材35，35は、溶接装置１の前後方
向のセンターラインに対して均等配置される。

【００３４】当接部材35の先端部35ｃには、油圧又は空
圧のシリンダー47が付設され、さらに、クランプ部材36
…が、シリンダー47のロッド先端に取付けられ、フラン
ジ４の板厚方向（矢印Ｄ方向）に可動となる。

【００３５】なお、シリンダー47の油圧ポンプユニット
等は前後移動機構９のスライダー27等（図６及び図７参
照）に取付けたり、あるいは、溶接装置１と分離して別
置きとする。

【００３６】回転シャフト34は、プーリ43ａ，43ｂ，43
ｃ及びベルト44等を介して、手動ハンドル42により回転
可能に連結される。従って、手動ハンドル42を回転させ
れば、回転シャフト34及びネジ棒38ａ，38ａ，38ｂ，38
ｂが回転し、左右の当接部材35，35がワークＷのフラン
ジ４の幅方向（矢印Ｃ方向）に同時に接近・離間する。

【００３７】48は左右幅調整用長孔49を有するガイドプ
レートで、左右方向にスライド可能としてボルト等によ
りガイド部材33に固定される。このガイドプレート48…
を利用することにより、クランプユニット８をワークＷ
に固定する場合における左右方向の仮位置決めを行うこ
とができる。

【００３８】次に上述の如く構成された溶接装置の使用
方法を説明する。

【００３９】まず、図３と図４に示す如く、ワークＷ
（梁３）のフランジ４の上面４ａに、溶接装置１を上方
より吊り下ろして、柱２と所定間隔をあけて載置する。

【００４０】次に、図８の如く、クランプユニット８の
手動ハンドル42操作により、左右の当接部材35，35を、
同時に内方へ移動させる。

【００４１】すると、ワークＷ（梁３）と溶接装置１の
（前後方向の）両センターラインが左右不一致の場合、
左右何れか一方の当接部材35の中間部35ｂが、フランジ
４の一側面に先に当接し、フランジ４の上面４ａに接触
する減摩部材37…が転動して、溶接装置１全体が上記両
センターラインが一致する方向に移動する。

【００４２】そして、他方の当接部材35の中間部35ｂが
フランジ４の他側面に当接して、左右の当接部材35，35
によりフランジ４の左右側面を挟持した状態となると、
ワークＷ（梁３）と溶接装置１の両センターラインとが
一致する（即ち、左右方向の位置決めが行われる）。

【００４３】このように、減摩部材37により小さな摩擦
抵抗で溶接装置１をスムースに移動させることができる
ので、ワークＷ（梁３）に対する溶接装置１の左右方向
の位置決め作業が容易となる。

【００４４】次に、シリンダー47…を駆動させてクラン
プ部材36…を上昇させ、クランプ部材36…とガイド部材
33，33（減摩部材37…）とで、ワークＷ（梁３）のフラ
ンジ４の上下面４ａ，４ｂを締付けて、溶接装置１をフ
ランジ４に固定する。

【００４５】溶接装置１のクランプが完了すれば、ティ
ーチング等の教示により作成されたプログラムに従っ
て、ワークＷの継手部Ｊ（図１参照）の溶接を開始す
る。

【００４６】溶接が終了すると、クランプ部材36…を下
方に（後退）退避させると共に、左右の当接部材35，35
を外方に（離間）退避させ、溶接装置１を吊り上げて、
次の溶接作業位置につけかえて溶接を行う。

【００４７】このときの溶接順序の一例を、図11と表１
に示す。

【００４８】

【表１】

【００４９】表１は溶接装置１を、図11に示すワークＷ
₁に固定した場合と、ワークＷ₂に固定した場合とにお
ける、左右の溶接ロボット６，６による溶接箇所と順序
を示し、例えば、溶接装置１をワークＷ₁に固定した場
合において、右側の溶接ロボット６は、継手部Ｊ₁，Ｊ
₂…Ｊ₅の順に溶接する。

【００５０】また、右側の溶接ロボット６が継手部Ｊ₁
〜Ｊ₅を溶接しているとき、同時に、左側の溶接ロボッ
ト６は継手部Ｊ₁₁〜Ｊ₁₅を順次溶接する。

【００５１】このように、梁３のウェブ５に対応する部
位の継手部Ｊ₃，Ｊ₁₂及び継手部Ｊ₂₅，Ｊ₃₃の溶接を左
右対称に同時に行わず、順序をずらすことによって、溶
融による抜け落ちを防止することができる。

【００５２】この表１の溶接順序によれば、左右の溶接
ロボット６，６の待ち時間が短くなる。なお、表１の溶
接順序は、一例であって溶接箇所や順序は任意に選定可
能であり、例えば、ワークによっては適宜に多層溶接す
ることもある。

【００５３】また、溶接ロボット６による溶接作業の都
度、溶接条件（位置や溶接トーチ姿勢等）を教示する。
あるいは、予め教示データを入力しておいてもよい。

【００５４】勿論、通常、溶接条件や作業計画を任意に
プログラム化し、これを適宜に使用することができる。

【００５５】例えば、多層溶接の際、一層目を左側の溶
接ロボット６、二層目を右側の溶接ロボット６にて行
う。また、左側の溶接ロボット６での溶接において、溶
接箇所を適宜に変えて多層溶接する。

【００５６】図12及び図13は、他の実施例であって、５
つの回転軸12ａ，12ｂ，12ｃ，12ｄ，12ｅ廻りに回動可
能な５自由度のロボット本体50のみにて構成された左右
一対の溶接ロボット６，６を、前後移動機構９のスライ
ダー27に取付けた場合を示している。

【００５７】この場合も、第１の実施例と同様にして、
ワークＷ（梁３）に対する溶接装置１の左右方向の位置
決め、フランジ４へのクランプ、及び、継手部Ｊの溶接
を行うことができる。

【００５８】なお、本発明は上述の実施例に限定され
ず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で設計変更自由であ
り、例えば、所望により減摩部材37を省略してもよく、
あるいは、手動ハンドル42に替えて、回転電動機やエア
ーモータ等の駆動機を用いて回転シャフト34を回転させ
るも好ましい。

【００５９】また、前後移動機構９により、溶接装置１
の前後方向の溶接作業位置を決めることができるが、例
えば、溶接用ワイヤとワークに電圧を印加して接触状態
を検出する、いわゆるタッチセンサーを用いれば、自動
位置決めが可能となる。

【００６０】勿論、本発明に係る溶接装置は、予め鉄骨
構造物を溶接する場合および建設現場において溶接する
場合に適用することができる。特に、建設現場での溶接
に用いれば、夫々の鉄骨材を別々に建設現場に運搬で
き、かつ運搬後の鉄骨材を個別に保管できるため、鉄骨
材の運搬および管理が容易となる。なお、溶接に先だっ
て所望の構造となるよう適宜に鉄骨材を、いわゆる仮付
溶接することは従来と同様である。

【００６１】

【発明の効果】本発明は上述の如く構成されているの
で、次に記載するような著大な効果を奏する。

【００６２】柱２と梁３の継手部Ｊや、梁３と梁３のフ
ランジ４及びウェブ５の継手部Ｊの溶接作業が全箇所自
動的に行え、特に、大型で重量があり取り扱いが面倒な
ワークＷの溶接に好適である。

【００６３】柱２に梁３…を十文字に４本接合する場
合、溶接装置１を溶接作業位置に１回セットすれば、そ
のセットされた梁３（ワークＷ）と柱２の継手部Ｊの溶
接と、溶接装置１がセットされた梁３と直交状の梁３，
３の半分の溶接が可能であるので、２回の段取り替え
で、全ての柱２と梁３…の溶接が左右の溶接ロボット
６，６にて行うことができる。

【００６４】従って、実溶接時間が短縮され、溶接装置
１の取付作業回数も２回でよいため溶接作業能率が向上
する。

【００６５】溶接装置１をワークＷ（梁３）にセット
（固定）する場合、梁３の大体の位置に溶接装置１を載
置すればよいため、溶接装置１の搬入作業が容易で、梁
３上に載置された溶接装置１はクランプユニット８によ
り、左右方向及び上下方向に簡単に位置決めすることが
できる。

【００６６】また、溶接ロボット６，６は前後移動機構
９により、前後方向に簡単にアジャストして位置決めす
ることができる。これらにより、溶接装置１をワークＷ
（梁３）に短時間でセットすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す斜視図である。

【図２】右側面図である。

【図３】平面図である。

【図４】正面図である。

【図５】昇降機構の側面図である。

【図６】前後移動機構の平面図である。

【図７】前後移動機構の断面側面図である。

【図８】クランプユニットの正面図である。

【図９】クランプユニットの側面図である。

【図10】クランプユニットの一部断面平面図である。

【図11】溶接順序の説明図である。

【図12】他の実施例の側面図である。

【図13】図12の要部斜視図である。

【図14】従来の溶接方法の説明図である。

【符号の説明】

４フランジ４ａ上面６溶接ロボット８クランプユニット９前後移動機構 25 スライドガイド 27 スライダー 30 駆動機 35 当接部材 36 クランプ部材Ｗワーク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者益城浩司大阪市淀川区田川２丁目１番11号株式会社ダイヘン内 (72)発明者重富隆宏大阪市淀川区田川２丁目１番11号株式会社ダイヘン内 (72)発明者工藤立治東京都千代田区神田司町２丁目３番地株式会社大林組東京本社内 (72)発明者大川輝夫東京都千代田区神田司町２丁目３番地株式会社大林組東京本社内 (72)発明者森哲郎東京都千代田区神田司町２丁目３番地株式会社大林組東京本社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ワークＷのフランジ４の幅方向に同時に
接近・離間する少なくとも一対の当接部材35，35を設け
かつ該フランジ４の板厚方向に可動なクランプ部材36を
該当接部材35に取付けてなると共に該フランジ４の上面
４ａに載置されるクランプユニット８と、該クランプユ
ニット８と一体に支持されると共に駆動機30により駆動
されるスライダー27とスライドガイド25とからなる前後
移動機構９と、該前後移動機構９のスライダー27に取付
けられた、夫々少なくとも５自由度を有する左右一対の
溶接ロボット６，６と、から構成されたことを特徴とす
る鉄骨構造物用溶接装置。