JPH0655468A - 箱型構造体内部溶接ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 内部に補強部材を有する箱桁内の狭い通路を
スムーズに移動して自動的に溶接する。 【構成】 支持架台３に、脚フレームリンク23が下方に
伸縮して支持架台３を支持可能なリフト装置２を設け、
この支持架台３に前後方向にスライド自在な走行フレー
ム４を配置し、この走行フレーム４の前部および後部
に、伸縮自在な左右一対の回動脚５をそれぞれ進行方向
と直交する水平軸心回りに回動自在に設け、支持架台３
に進行方向に沿って出退自在なスライドフレーム６を設
け、このスライドフレーム６の先端部に、進行方向に沿
う軸心回りに回転自在なアーム旋回装置７を介して、進
行方向と直交する軸心回りに回動自在な傾動アーム８を
設け、この傾動アーム８の先端部に多関節式溶接装置９
を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、橋桁や船殻ブロックな
ど、内部にダイヤフラムやリブ、ウェブ等の補強部材が
取り付けられて狭い通路が形成された箱型構造体におい
て、その内部を自動的に溶接作業を行う溶接ロボットに
関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば橋桁用の箱型構造体は、４面パ
ネル内に所定間隔毎にダイヤフラムが仮付けされて組み
立てられ、その後本溶接を行うが、従来の溶接作業は、
作業員がダイヤフラムの狭い開口部から内部に入って下
向き溶接を基本として行い、箱型構造体を９０度ずつ反
転させつつ４面パネルの接合部およびダイヤフラムとパ
ネルの接合部を内部から本溶接するものであった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記溶接作業
は反転装置を必要とするため、広い作業スペースを必要
とするとともに、作業能率や環境も悪く改善が望まれて
いた。

【０００４】本発明は、上記問題点を解決して、ダイヤ
フラム等の補強部材が取り付けられて狭い通路内であっ
ても、この補強部材を避けて箱型構造物内をスムーズに
移動しつつ自動的に溶接作業を行うことができる箱型構
造体内部溶接ロボットを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明は箱型構造体内部溶接ロボットは、支持架台
に、脚フレームが下方に伸縮して支持架台を支持可能な
リフト装置を設け、この支持架台に前後方向にスライド
自在な走行フレームを配置し、この走行フレームの前部
および後部に、伸縮自在な回動脚をそれぞれ進行方向と
直交する水平軸心回りに回動自在に設け、前記支持架台
に進行方向に沿って出退自在なスライドフレームを設
け、このスライドフレームの先端部に、進行方向に沿う
軸心回りに回転自在な旋回装置を介して、進行方向と直
交する軸心回りに回動自在な傾動アームを設け、この傾
動アームの先端部に溶接装置を設けたものである。

【０００６】

【作用】上記構成において、傾動アームを走行方向に沿
う水平状態とし、リフト装置の脚フレームを進展して支
持架台を支持させ、回動脚を短縮し走行フレームに沿う
水平方向に回動させて内部の補強部材に干渉しないよう
にした後、つぎに走行フレームを前方にスライドさせ
る。そして、回動脚を再度垂直下方向に回動させて伸長
させ底部パネルに接地させて支持架台を支持させる。つ
ぎに、リフト装置の脚フレームを収縮して上昇させ、補
強部材に干渉しないようにした後、支持架台を走行フレ
ームに沿って前方に突出させ、停止後脚フレームを進展
して底部パネルに接地させ支持架台を支持させる。これ
を繰り返すことにより、狭い補強部材間をスムーズに移
動させることができる。そして、目的位置で停止してス
ライドフレームを所定位置まで伸縮させ、傾動アームを
回動させるとともに旋回装置により旋回して溶接装置を
施工箇所に接近させ、溶接作業をおこなう。

【０００７】したがって、ロボットの走行時は、傾動ア
ームを走行フレームに沿う水平状態とし、回動脚を短縮
して走行フレームに沿う水平方向に回動させるか、また
はリフト装置を収縮して下端部を上昇させた状態にする
ことにより、移動に必要な開口部の面積を最小とし、箱
型構造体内に配置されたダイヤフラム等の補強部材間の
狭い通路を干渉することになく通過して、前方にスムー
ズに移動することができ、また作業時はスライドフレー
ムのスライドおよび旋回装置による旋回と、傾動アーム
の回動とにより、任意位置に溶接装置を接近させて溶接
することができ、箱型構造物内の溶接作業を自動的に行
うことができる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明に係る溶接ロボットの一実施例
を図面に基づいて説明する。図１，図２に示すように、
この溶接ロボットは、下部にパンタグラフ式リフト装置
２を具備する支持架台３と、支持架台３のリフト装置２
の両側に前後方向にスライド自在に配置された走行フレ
ーム４と、この走行フレーム４の前部および後部に走行
方向に直交する水平軸心回りに回動自在に設けられて伸
縮自在な回動脚５とを具備した移動装置１が設けられて
いる。

【０００９】この支持架台３上には、走行方向に沿って
出退自在に配置されたスライドフレーム６と、このスラ
イドフレーム６の先端部にアーム旋回装置７を介して走
行方向と直交する軸心回りに回動自在に取り付けられた
傾動アーム８と、傾動アーム８の先端部に設けられた多
関節式溶接装置９とを具備したロボット本体１０が配置
されている。

【００１０】前記走行フレーム４の上面にはそれぞれ走
行方向に沿うガイドレール１１が配設され、支持架台３
の下面に設けられたガイド体１２がスライド自在に係合
されている。また、走行フレーム４の左側のガイドレー
ル１２の外側には、ガイドレール１２に沿って走行用ラ
ック１３が配設されており、支持架台３に設けられた走
行用モーター１４に減速機１５を介して回転駆動される
走行用ピニオン１６が走行用ラック１３に噛合されてい
る。なお、前記走行ピニオン１６には位置固定用のパワ
ーロック１７が介装されている。

【００１１】前記リフト装置２は、支持架台３と脚座板
２１との間に、走行方向に直交する水平ピン２２を介し
て折れ曲がり自在な複数の脚フレームリンク２３が左右
両側に配置されてパンタグラフ式リンクに構成されると
ともに、リフトシリンダー装置２４が連結されて伸縮駆
動され、図１に実線で示す収縮位置で、脚座板２１を持
ち上げて、箱桁構造物Ａ内に配設されたダイヤフラムＢ
などの補強部材を越えて移動可能とし、また仮想線で示
す進展位置で、脚座板２１を箱桁構造物Ａの底部パネル
Ａａに接地させて支持架台３を下方から支持することが
できる。

【００１２】前記回動脚５は、走行フレーム４に配置さ
れた減速機付き脚回動モーター３１にブラケット３２を
介して脚外筒３３がその中間部を支持されており、脚回
動モーター３１により実線で示す垂直方向のフレーム支
持位置と、後方へ９０度回動した収納位置との間で、矢
印Ｃ，Ｄ方向に往復回動するように構成されている。こ
の回動脚５は、図３に示すように、脚外筒３３の上端部
に脚出退装置３４が配置されるとともに脚外筒３３内に
伸縮筒３５が同一軸心上に出退自在に配置されている。
そして、前記脚出退装置３４は、脚外筒３３の上端部に
取付部材３６を介して取り付けられた減速機付き脚伸縮
用モーター３７と、伸縮筒３５内に同一軸心上に配置さ
れて伸縮筒３５上端部の雌ねじ部材３８が螺合する伸縮
用ねじ軸３９と、脚伸縮モーター３７の出力軸と伸縮用
ねじ軸３９の上端部とをプーリー４０およびタイミング
ベルト４１を介して連動連結する伝動機構４２とで構成
され、前記伸縮筒３５には脚外筒３３の下端部に取り付
けた止めネジ４３が係合する回り止め溝４４が長さ方向
にわたって形成されている。さらに伸縮筒３５の下端部
には、傾斜した着地面に対応できるように着地板４５が
傾動自在に取り付けられている。

【００１３】前記支持架台３に配置されたスライドフレ
ーム６は、その下面に走行方向に配設された出退レール
５１を案内するガイド体５２が支持架台３上にに設けら
れ、またスライドフレーム６を出退駆動するフレーム出
退装置５３が設けられている。このフレーム出退装置５
３は、スライドフレーム６の一側面にフレーム出退用ラ
ック５４が配設され、支持架台３に設けられた減速機付
フレーム出退用モーター５５の出力軸のフレーム出退用
ピニオン５６がフレーム出退用ラック５４に噛合されて
構成されている。

【００１４】前記アーム旋回装置７は、図４に示すよう
に、減速機付アーム旋回モーター５７によりプーリー５
８およびベルト５９を介して旋回軸６０を回転するよう
に構成され、この旋回軸６０にはパワーロック装置６１
が介装されている。

【００１５】また、図７，図８に示すように、前記旋回
軸６０により旋回される旋回台６２には、傾動アーム８
のスライド架台６３を走行方向と直交する方向の傾動軸
６４を介して傾動自在に支持する傾動ブラケット６５が
設けられており、前記傾動ブラケット６５には、出力軸
が傾動軸６４に連結された減速機付傾動用モーター６６
が設けられている。

【００１６】前記傾動アーム８は、前記スライド架台６
３にガイド体６３ａおよびスライドレール６７ａを介し
て傾動アーム本体６７が出退自在に支持され、アーム出
退装置６８により傾動アーム本体６７を出退駆動するよ
うに構成され、このアーム出退装置６８は、ラック・ピ
ニオンによる出退機構が採用されている。

【００１７】前記傾動アーム６の先端部に設けられた多
関節式溶接装置９は、基台部７１に旋回自在に設けられ
た基台ブラケット７２と、この基台ブラケット７２に走
行方向と直交する第１支軸７３を介して回動自在に支持
された第１アーム７４と、第１アーム７４の先端部に第
１支軸７３に平行な第２支軸７５を介して回動自在に支
持された第２アーム７６と、第２アーム７６の先端部に
回動自在に設けられたトーチ保持部７７とで構成されて
いる。そして、基台部７１に設けられて基台ブラケット
７２を旋回させるアーム旋回装置７と同一構造の旋回装
置と、第１アーム７４を第１支軸７３を中心に回動させ
る第１アーム回動装置と、第２アーム７６を第２支軸７
５を中心に回動させる第１アーム回動装置と、トーチ保
持部７７を回動させるトーチ回動装置とが設けられてい
る。

【００１８】つぎにこの溶接ロボットの動作を図５〜図
８を参照して説明する。溶接ロボットが箱桁構造物Ａ内
でダイヤフラムＢを越えて走行移動する時には、ダイヤ
フラムＢにロボット本体１０が干渉しないように、多関
節式溶接装置９のアーム７４，７６と傾動アーム８を前
方に伸びる水平状態とする。

【００１９】〔１〕図５（ａ）に示すように、前部の回
動脚５がダイヤフラムＢの手前に位置する状態で停止さ
れている。この状態からリフトシリンダー装置２４を伸
展して脚フレームリンク２３を伸ばし脚座板２１を底部
パネルＡａに着地させ、リフト装置２により支持架台３
を支持させる。さらに、脚出退装置３４を駆動して伸縮
筒３４を退入させて着地板４５を底部パネルＡａから離
間させた後、脚回動モーター３１を起動し、仮想線で示
すように、回動脚５を矢印Ｃ方向に回動させてフレーム
支持位置から収納位置に変位させる。

【００２０】〔２〕図５（ｂ）に示すように、走行用モ
ーター１４を駆動し走行フレーム４を前部回動脚５がダ
イヤフラムＢを前方に越えてスライドさせた後、脚回動
モーター３１により回動脚５を矢印Ｄ方向に回動させて
収納位置からフレーム支持位置に変位させ、さらに脚出
退装置３４により伸縮筒３４を突出して着地板４５を底
部パネルＡａに着地させることにより、４本の回動脚５
で支持架台３を支持させる。

【００２１】〔３〕図５（ｃ）に示すように、リフトシ
リンダー装置２４を収縮してアームリンク２３を縮め、
脚座板２１を底部パネルＡａから離間させてダイヤフラ
ムＢより上方に持ち上げる。そして、走行用モーター１
４を駆動して支持架台３をダイヤフラムＢを越えて前方
に移動させる。

【００２２】〔４〕図６（ｄ）に示すように、リフトシ
リンダー装置２４を伸展して脚座板２１を底部パネルＡ
ａに着地させ、リフト装置２により支持架台３を支持さ
せる。次に脚出退装置３４により伸縮筒３４を退入して
着地板４５を底部パネルＡａから離間させた後、脚回動
モーター３１により回動脚５を矢印Ｃ方向に回動させて
フレーム支持位置から収納位置に変位させる。

【００２３】〔５〕図６（ｅ）に示すように、走行用モ
ーター１４により走行フレーム４を前方にスライドさせ
た後、脚回動モーター３１により回動脚５を矢印Ｄ方向
に回動させてフレーム支持位置に変位させ、さらに脚出
退装置３４により着地板４５を底部パネルＡａに着地さ
せて、４本の回動脚５で支持架台３を支持させる。さら
に、リフトシリンダー装置２４を収縮させて脚座板２１
を底部パネルＡａからダイヤフラムＢより上方に持ち上
げる。

【００２４】〔６〕図６（ｆ）に示すように、走行用モ
ーター１４を駆動して支持架台３をダイヤフラムＢを越
えて前方に移動させる。

【００２５】上記動作を繰り返して、ダイヤフラムＢな
どの補強部材のある箱桁構造物Ａ内を走行移動し、所定
位置で停止してロボット本体１０により図７，図８に示
すように、溶接作業を行う。すなわち、フレーム出退装
置５３によりスライドフレーム６を所定位置まで突出さ
せ、アーム旋回装置７により傾動ブラケット６５を回動
させるとともに、傾動用モーター６６により傾動アーム
８を傾斜させ、多関節式溶接装置９の第１，第２アーム
７４，７６を駆動してトーチ保持部７７に設けた溶接ト
ーチにより、４面パネルＡの接合部およびダイヤフラム
ＢとパネルＡの接合部を内部から本溶接作業を自動的に
行う。

【００２６】

【発明の効果】以上に述べたごとく本発明の箱型構造体
内溶接ロボットの移動装置によれば、ロボットの走行時
は、傾動アームを走行方向に沿う水平状態に保持し、回
動脚を短縮して走行方向に沿う水平方向に回動させる
か、またはリフト装置を収縮して下端部を上昇させて、
走行フレームおよび支持架台を前方に相対移動すること
により走行方向に望む面積を極めて小さくできるので、
箱型構造体内のダイヤフラム等の補強部材間の狭い開口
に干渉することになく、前方にスムーズに移動すること
ができ、また作業時はスライドフレームのスライドおよ
び旋回装置による旋回と傾動アームの回動により、任意
位置に溶接装置を接近させて溶接することができ、箱型
構造物内の溶接作業を自動的に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る溶接ロボットの一実施例を示す側
面図である。

【図２】同溶接ロボットの部分正面断面図である。

【図３】同溶接ロボットの回動脚を示す縦断面図であ
る。

【図４】同溶接ロボットのアーム旋回装置の側面断面図
である。

【図５】（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ溶接ロボットの
移動動作を説明する側面図である。

【図６】（ｄ）（ｅ）（ｆ）はそれぞれ溶接ロボットの
移動動作を説明する側面図である。

【図７】同溶接ロボットにおけるロボット本体の動作説
明図である。

【図８】同溶接ロボットにおけるロボット本体の動作説
明図である。

【符号の説明】

Ａ 箱桁構造物 Ｂ ダイヤフラム １ 移動装置 ２ リフト装置 ３ 支持架台 ４ 走行フレーム ５ 回動脚 ６ スライドフレーム ７ アーム旋回装置 ８ 傾動アーム ９ 多関節式溶接装置 10 ロボット本体 11 ガイドレール 14 走行用モーター 21 脚座板 23 脚フレームリンク 24 リフトシリンダー装置 31 脚回動モーター 34 脚出退装置 37 脚伸縮用モーター 45 着地板 53 フレーム出退装置 57 アーム旋回モーター 66 傾動用モーター 67 傾動アーム本体 68 アーム出退装置 74 第１アーム 76 第２アーム 77 トーチ保持部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 支持架台に、脚フレームが下方に伸縮し
   て支持架台を支持可能なリフト装置を設け、この支持架
   台に前後方向にスライド自在な走行フレームを配置し、
   この走行フレームの前部および後部に、伸縮自在な回動
   脚をそれぞれ進行方向と直交する水平軸心回りに回動自
   在に設け、前記支持架台に進行方向に沿って出退自在な
   スライドフレームを設け、このスライドフレームの先端
   部に、進行方向に沿う軸心回りに回転自在な旋回装置を
   介して、進行方向と直交する軸心回りに回動自在な傾動
   アームを設け、この傾動アームの先端部に溶接装置を設
   けたことを特徴とする箱型構造体内部溶接ロボット。