JPH0739501Y2

JPH0739501Y2 - コラム用溶接治具

Info

Publication number: JPH0739501Y2
Application number: JP11537589U
Authority: JP
Inventors: 秀一吉本; 長忠山本
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1989-09-29
Filing date: 1989-09-29
Publication date: 1995-09-13
Anticipated expiration: 2004-09-29
Also published as: JPH0351989U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案は、四角柱状のコラムに正方形の天板および底板
が仮付けされたワークを溶接ロボットで溶接する場合に
使用されるコラム用溶接治具に関する。

〔従来の技術〕

鉄骨コラムを溶接ロボットで溶接する場合には、コラム
本体に天板および底板を仮付けした後、ポジショナに取
り付けられているコラム用溶接治具を使用してこれら仮
付けされたワークの位置決めを行う必要がある。

すなわち、コラム用溶接治具の基板はたとえば円盤状で
あり、この円盤の円中心点と該円盤面と平行なワークの
２次元断面におけるワーク中心点とを一致させるととも
に、基板上の基準線とワークの辺とを平行にさせること
により位置決めを行う。しかる後、基板にワークをクラ
ンプして、溶接を実施することになる。

従来、この種のコラム用溶接治具としては以下のような
ものがある。すなわち、第９図に示すように予めコラム
本体100に天板200および底板300を仮付けしておくとと
もに、これら天板200および底板300（なお、これら天板
200および底板300はダイヤフラムと呼称される）の中心
に位置決め用の穴400を穿設しておく（なお、この穴は
空気抜き用の穴を兼用している）。

一方、コラム用溶接治具500の中心には上方に向けて位
置決め用ピン600が突設されている。そこでこの位置決
め用ピン600を上記位置決め用の穴400に貫挿させて、コ
ラム本体100、ダイヤフラムからなるワークの中心とコ
ラム用溶接治具500の中心とを一致させる。しかる後、
ダイヤフラムの辺310と基準線510とを平行にすべく、底
板300の各辺にクランプ700の先端を突き当てて、該クラ
ンプ700をボルトでコラム用溶接治具500の基板に締結し
て、ワークをコラム用溶接治具500の基板に固定配設す
る。しかして、ワークがクランプされたコラム用溶接治
具500を溶接ロボットシステムのポジショナに据え付け
ることになる。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかし、上記従来のものでは、確かにダイヤフラムの中
心とコラム用溶接治具500の基板の中心とが一致するも
のの、仮付けの巧拙によってはエッジの幅ΔWcが全周に
わたって等しいとは限らない。すなわち、溶接ロボット
としては、エッジの幅ΔWcが全周にわたって等しい正確
な仮付けが行われたものとして、ダイヤフラムの中心を
基準として、該中心から一定距離１だけ離間した位置に
ダイヤフラムとコラム本体100との接合部分があるもの
として、溶接を行うことになるが、エッジの幅ΔWcにバ
ラツキのある不正確な仮付けがなされたときには、仮付
けされたダイヤフラムとコラム本体100との接合ライン
に沿った溶接を行うことはできないことになる。

このようにダイヤフラム（の中心）を基準に位置決めを
行う従来のものでは、コラム本体とダイヤフラムとの仮
付け精度が、事実上のワーク位置決め精度に影響を与え
ることとなっており、仮付け精度が劣化した場合には、
コラム本体とダイヤフラムとの接合部分に沿った正確な
溶接を行うことができないことになっていた。

また、位置決め用の穴400の穿設位置も必ずしもダイヤ
フラム中心にあるわけではなく、こうした穿設精度も上
記位置決め精度、つまり溶接の精度に影響を与えること
となっていた。

さらに、ダイヤフラムを基板に固定するクランプ700は
ダイヤフラムの各コーナの両辺に突き当てられることに
なる。このため、溶接時にクランプ700と溶接ロボット
の溶接用ノズルとが干渉することがあった。

また、クランプ700によるダイヤフラムの固定は、基板
の基準線510がダイヤフラムの辺310と平行となるように
するために行うことになるが、クランプ700の先端をダ
イヤフラムの各辺を当接させて固定する態様で行うた
め、クランプ700は適切な当接位置以上で固定されるこ
とがあり、基板の基準線510がダイヤフラムの辺310と平
行とはならず、ずれた態様でワークが基板に取り付けら
れることがあり、正確な位置決めがなされないこととな
っていた。これに加えて、クランプ700は合計８本であ
るため、これら多数のクランプを操作して適切な当接位
置に固定することはオペレータに熟練を課すとともに、
時間が非常にかかり作業効率を損なうことになってい
た。

本考案はこうした実情に鑑みてなされたものであり、ワ
ークの位置決めを正確かつ作業効率よく行え、以てワー
クの溶接を高精度に、かつサイクルタイムをより短縮化
して行うことのできるコラム用溶接治具を提供すること
をその目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

そこでこの考案では、四角柱状のコラムに正方形の天板
および底板が仮付けされたワークを固定する基板を有
し、該基板をポジショナに取り付けて前記コラムと前記
天板との仮付け部分並びに前記コラムと前記底板との仮
付け部分をそれぞれ溶接ロボットで溶接するためのコラ
ム用溶接治具において、前記天板または前記底板の対角
線に沿ったレールに滑動自在に配設され、前記天板また
は前記底板のコーナが突き当てられる該コーナと同一形
状の当接面を有し、コーナが前記当接面に突き当てられ
た前記天板または前記底板を、前記天板または前記底板
の大きさに応じたレール位置に固定することにより前記
天板または前記底板を前記基板にクランプする板クラン
プ手段と、前記コラムの隣り合う２側面がそれぞれ当接
されることによりコラムの位置決めを行うバーが脱着自
在に挿入されるバー挿入部を有するワーク位置決め手段
とを前記基板上を設け、前記バー挿入部に前記コラムの
大きさに応じた長さのバーを嵌挿して前記ワークの位置
決めを行うようにしている。

〔作用〕

かかる本考案の構成によれば、板クランプ手段の当接面
は、天板または底板の各コーナと同一形状（直角形）の
当接面であるので、位置決めがなされたワークをその位
置に確実に固定することができる。また、天板または底
板の辺に対して垂直方向に板クランプ手段の移動部材が
位置することがなく、ポジショナの回転時、回転半径が
一番大きい天板または底板の対角線上に板クランプ手段
の移動部材が位置することになるので、溶接時に板クラ
ンプ手段の移動部材と溶接ロボットの溶接用ノズルとが
干渉することがない。また、各コーナごとに設けられた
４つの板クランプ手段を操作するだけで、天板または底
板を基板に固定することができる。つまり、ワークを基
板に固定する作業を短時間で行うことができる。

さらにコラムの大きさに応じた長さのバーをバー挿入部
に嵌挿して、嵌挿したバーの先端をコラムの隣り合う２
辺に突き当てることにより、簡単かつ短時間でコラムの
中心と基板の中心とを一致させることができるととも
に、コラムの辺と基板の基準線とを平行にする位置決め
を行うことができる。この場合、ワークの位置決めはコ
ラムを基準にして行われるので仮付け精度に影響される
ことなく、正確な位置決めが行われる。しかも、位置決
め用の穴等を予め設ける必要もない。

またバー挿入部はバー脱着自在であるので、位置決めが
なされた後、バーを脱着すれば、溶接時にバーと溶接ロ
ボットの溶接用ノズルとが干渉することを回避すること
ができる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本考案に係るコラム用溶接治具の
実施例を説明する。

第８図に溶接ロボットを使用して鉄骨コラムを溶接する
場合の溶接ロボットシステムの全体構成を示す。

同図に示すようにこの溶接ロボットシステムは、大きく
は、ワークWKが固定されたコラム用溶接治具10と、コラ
ム用溶接治具10が取り付けられるポジショナ50と、ワー
クWKの仮付け部分Ｗを溶接する溶接ロボット60と、これ
らポジショナ50並びに溶接ロボット60を駆動制御する制
御装置70とを中心に構成されている。

制御装置70によってポジショナ50の２軸を所要に駆動し
て、該ポジショナ50を矢印Ｐ方向およびＱ方向に所要に
回動することができる。一方、これと同時に、制御装置
70によって溶接ロボット60の各軸を所要に駆動して、ト
ーチ61先端をワークWKの仮付け部分Ｗの所要位置に持っ
て行くことができる。したがってワークWKの仮付け部分
Ｗを全周にわたって溶接することができる。ここにワー
クWKは、四角柱状のコラム本体CMと正方形の底板BD1と
正方形の天板BD2とから構成されている。

第１図から第５図に、上記溶接ロボットシステムで使用
されるコラム用溶接治具10を詳細に示す。ここに、第１
図は、コラム用溶接治具10の第８図の矢視Ｒ方向を示し
ている。また、第２図（ａ）は、第１図のＡ−Ａ断面を
示し、同図（ｂ）は、同図（ａ）の矢視Ｓ方向を示し、
同図（ｃ）は、同図（ｂ）のＤ−Ｄ断面を示している。
また、第３図（ａ）は、第１図のＢ−Ｂ断面を示し、同
図（ｂ）は、同図（ａ）の矢視Ｔ方向を示している。ま
た、第４図は、第１図のＣ−Ｃ断面を示している。ま
た、第５図（ａ）は、第１図の矢視Ｙ方向を示し、同図
（ｂ）は第１図の矢視Ｚ方向を示している。また、第６
図のコラム用溶接治具10上にワークWKが位置決め、固定
された場合の第１図の簡略図を示している。また、第７
図にコラム用溶接治具10上にワークWKが位置決め、固定
された場合の第２図（ａ）の簡略部分図を示している。

第１図および第６図に示すように、このコラム用溶接治
具10は、大きくは基板10aと、底板BD1の各コーナCN1〜C
N4に当接する当接面を有した４つの板クランプ部11〜14
と、底板BD1の隣り合う２辺BD11およびBD12に当接する
バー45を有した板クランプ部15、16と、コラム本体CMの
隣り合う側面CM1およびCM2にそれぞれ当接するバー20が
後述する態様でそれぞれ挿入される位置決め部17および
18とから構成されている。

まず、これらのうち位置決め部17および18の構成につい
て説明する。

位置決め部17および18は、第１図および第６図に示すよ
うに基板10aの中心点CTを通過し、かつ互いに直交する
基準線Ｕ、Ｖ上に設けられている。さらに言えば、位置
決め部17および18は、後述するアーム23の倒立時に穿孔
部24に挿入されたバー20の長手方向が基準線ＵおよびＶ
にそれぞれ平行となるように基板10aの中心点CTから同
一距離だけ離間した位置に設けられている。位置決め部
17および18は、位置決め部18を代表させて説明するに第
２図および第７図に示すように大きくは、基板10aにボ
ルト締めされたブラケット21と、ブラケット21にピン22
を以て枢着されたアーム23と、アーム23の穿孔部24に嵌
挿されたバー20とから構成されている。ここにバー20
は、片手で穿孔部24から容易に取り外しが可能となって
いる。同様に挿入が可能となっている。後述するピン25
も穿孔部26および穿孔部27から片手で容易に取り外し
（挿入も）が可能となっている。

アーム23は、ピン22を回動支点として矢印Ｅ方向または
矢印Ｆ方向に移動自在であり、ワークWKの位置決めを行
う場合には、穿孔部24にワークWKの大きさに応じたバー
20を嵌挿した後、アーム23を矢印Ｅ方向に移動させて倒
立させる（実線）。そして、アーム23が倒れないように
穿孔部26にピン25を挿入するとともに、ピン25をピン抜
け止め用のスプリングプランジャ28で固定する。一方、
ワークWKの位置決めがなされ、４つの板クランプ部11〜
14並びに板クランプ部15、16でワークWKで基板10aに固
定された後は、穿孔部24からバー20を抜き出すととも
に、穿孔部26からピン25を抜き出して、ピン25を穿孔部
26および27に挿入する。なお、28は、ピン25の抜き出し
時にピン25を紛失しないように設けられた、ピン25とア
ーム23とを連結するボールチェーンである。

しかして、第１図に示すように最小の辺長さのコラムCM
（MIN）から最大の辺長さのコラムCM（MAX）までの範囲
の辺長さのコラムCMに応じた長さのピン20を用意してお
けば、これら範囲のコラムCMを有したワークWKの位置決
めを行うことができる。

さて、溶接しようとするコラムCMに対応する長さのピン
20が選択されたならば、第６図に示すように選択された
長さのピン20を２本、位置決め部17のアーム部23に挿入
するとともに、同長さのピン20を１本、位置決め部18の
アーム部23に前述する態様で挿入する。すると、位置決
め部17のアーム部23に挿入された２本のピン20がコラム
CMの側面CM1に当接されるとともに、位置決め部18のア
ーム部23に挿入された１本のピン20が側面CM1に隣り合
う側面CM2に当接される。この時点で、コラムCMの側面C
M1および側面CM2が、それぞれ基板10aの基準線Ｖおよび
Ｕに対して平行となるとともに、基板10aの中心点CTと
コラムCMの中心点とを一致させる正しい位置決めが行わ
れる。

さて、つぎに板クランプ部11〜14の構成について説明す
る。

板クランプ部11〜14は、基板10aの基準線Ｕ、Ｖに対し
て45度傾斜し、かつ基板10aの中心点CTを通過する線
上、つまり上記位置決めされたコラムCMの対角線上にも
うけられたものであり、第１図、第２図（ａ）、第４図
に示すように大きくは、上記対角線に沿った滑動面31を
有し、基板10aにボルト締めされて固定されたレール部
材30と、このレール部材30の滑動面31に滑動自在に配設
され、上記対角線上を移動する移動部材32とから構成さ
れている。

移動部材32はさらに、その横断面が逆Ｔ字型（第４図参
照）の滑動部材33と、この滑動部材33の上部に２本のボ
ルト37でボルト締めされた移動部材本体34と、移動部材
本体34の上部にボルト締めされ、固定された板載置部材
35と、移動部材本体34の端に位置し、スペーサ34aを間
に挟んで、２本のボルト38で共締めされる板コーナ当接
部材36とから構成されている。

ここに、レール部材30の滑動面31の横断面も滑動部材33
の横断面に応じた逆Ｔ字型となっており、滑動部材33と
移動部材本体34とを締め付けるボルト37が緩んでいる状
態では、滑動部材33は滑動面31に対して摺動自在とな
り、一方、上記ボルト37が締結された状態では、滑動部
材33が上方に移動して、滑動部材33が滑動面31のＪ部
（第４図参照）に押圧されて、滑動部材33の滑動面31に
対する動きが規制されることになる。したがって、滑動
部材33を上記対角線上の所定位置に固定することができ
る。ここに、移動部材本体34の側面には、針部材39が配
設されていて、一方、レール部材30の側面にも目盛り板
30aが配設されていて、これら針部材39に設けられた針
が指示する目盛り板30a上の目盛りを読み取ることによ
って移動部材32の移動位置に応じた底板BD1の辺長さを
認識することができる（第５図（ａ）参照）。板コーナ
当接部材36は、底板BD1のコーナCN1〜CN4が挿入される
ものであり、該コーナCN1〜CN4形状と同一の直角形状の
開口部36aを有している。そしてこの開口部36aの両側に
は、その頭部が突設された態様でピン36bが螺着されて
いる。

そして、つぎに板クランプ部15、16の構成について説明
する。

板クランプ部15および16は、基板10aの基準線Ｕ、Ｖ上
にあって位置決め部17および18に対向する位置に設けら
れたものであり、第１図、第３図に示すように大きく
は、基準線Ｕ、Ｖに沿った滑動面41を有し、基板10aに
ボルト締めされて固定されたレール部材40と、このレー
ル部材40の滑動面41に滑動自在に配設され、上記基準線
Ｕ、Ｖ上を移動する移動部材42とから構成されている。

移動部材42はさらに、その横断面が逆Ｔ字型（第３図
（ｂ）参照）の滑動部材43と、この滑動部材43の上部に
２本のボルト47でボルト締めされた移動部材本体44と、
移動部材本体44に配設された板辺当接部材46とから構成
されている。板辺当接部材46には、その長手方向が基準
線Ｕ（板クランプ部15の場合）、基準線Ｖ（板クランプ
部16の場合）と平行になり、その先端が底板BD1の辺に
それぞれ当接するようにバー45が配設されている。

ここに、レール部材40の滑動面41の横断面も滑動部材43
の横断面に応じた逆Ｔ字型となっており、滑動部材43と
移動部材本体44とを締め付けるボルト47が緩んでいる状
態では、滑動部材43は滑動面41に対して摺動自在とな
り、一方、上記ボルト47が締結された状態では、滑動部
材43が上方に移動して、滑動部材43が滑動面31のＫ部
（第３図（ｂ）参照）に押圧されて、滑動部材43の滑動
面41に対する動きが規制されることになる。したがっ
て、滑動部材43を基準線Ｕ、Ｖ上の所定位置に固定する
ことができる。

上記した構成の板クランプ部11〜14および15、16により
ワークWKの底板BD1が以下のように基板10aに固定され
る。

いま、前述するごとくコラムCMの位置決めがなされたと
する。

そして、ボルト37および38を緩めた状態にして、板クラ
ンプ部11〜14の移動部材32をレール部材30の滑動面31に
沿って移動させ、底板BD1のコーナCN1〜CN4をそれぞれ
板クランプ部11〜14のコーナ当接部材36の開口部36aに
挿入させるとともに、２本のピン36bをコーナ両側に当
接させるようにする。この場合、移動部材32の横に突設
されたボルト32aを把持して移動部材32を押動するよう
にする。

板クランプ部11〜14の各対応する２本のピン36b（の頭
部）が当接した時点において、ボルト37を締め付けて移
動部材32をレール部材30に固定する。これと同時に、ボ
ルト38を締め付けてコーナ当接部材36をスペーサ34aと
ともに移動部材本体34に共締めする。ここに、第２図
（ａ）に示すように最小の板厚ｔ（MIN）の底板BD1（MI
N）から最大の板厚ｔ（MAX）の底板BD1（MAX）までの範
囲の板厚の底板BD1に応じて、該底板BD1のコーナをコー
ナ当接部材36の開口部36aに挿入することのできる厚さ
のスペーサ34aを用意しておけば、これら範囲の板厚の
底板BD1を有したワークWKを固定することができる。

さて、コラムCMと底板BD1との仮付け精度によっては、
ピン36b（の頭部）の２本共には、底板BD1のコーナに当
接しないことがあるが、この場合は、コーナ当接部材36
のボルト挿通部36cでボルト38締め付け位置を調整する
ことにより、当接部材36を傾斜させ、ピン36b（の頭
部）を２本共、底板BD1のコーナに当接させることがで
きる。

板クランプ部15、16についても同様にボルト47を緩めた
状態にして、板クランプ部15、16の移動部材42をレール
部材40の滑動面41に沿って移動させ、板クランプ部15、
16のバー46をそれぞれ底板BD1の辺BD11、BD12に当接さ
せるようにする。この当接時点において、ボルト47を締
め付けて移動部材42をレール部材40に固定する。ここ
に、移動部材42の側面には、針部材48が配設されてい
て、一方、レール部材40の側面にも目盛り板40aが配設
されていて、これら針部材48に設けられた針が指示する
目盛り板40a上の目盛りを読み取ることによって移動部
材42の移動位置に応じた底板BD1の辺長さを認識するこ
とができる（第５図（ｂ）参照）。

以上のようにして底板BD1が基板10aに固定されたなら
ば、ワークWKが正確に位置決めされているので、溶接ロ
ボット60により高精度な溶接を行うことができる。

以上説明したようにこの実施例では、コラム本体CMの側
面を基準にワークWKの位置決めを行うようにしたので、
コラム本体とダイヤフラム（底板BD1）との仮付け精度
が、事実上のワーク位置決め精度に影響を与えることが
ない。したがって、仮付け精度が劣化した場合であって
も、コラム本体とダイヤフラムとの接合部分に沿った正
確な溶接を行うことができるようになる。しかも、位置
決め部17、18のピン20は取り外し可能で、ピン20が挿入
されるアーム23は可到式であるので、溶接時に位置決め
部17、18と溶接ロボットの溶接用ノズルとが干渉するこ
とがなく、溶接を行うことができるという利点が得られ
る。

また、この実施例では、ダイヤフラムに位置決め用の穴
を穿設することなく位置決めを行うことができるように
なる。

また、この実施例では、ダイヤフラムの各コーナを板ク
ランプ部11〜14の開口部36aに挿入するとともに、コー
ナの両側を２本のピン36bに当接させた時点を以てダイ
ヤフラムをクランプするようにしたので、位置決めされ
たワークWKをその位置で確実に固定することができるよ
うになる。しかも、その操作はオペレータに熟練を課す
ことがなく、４か所のみの作業であるので、作業を短時
間で行え、作業効率を大幅に向上させることができる。
さらに、ダイヤフラムを基板に固定する板クランプ部11
〜14はダイヤフラムの各コーナに位置しているので、溶
接時に板クランプ部と溶接ロボットの溶接用ノズルとが
干渉することがなくなる。さらに、板クランプ部11〜14
の固定用のボルト37がワークWKの下にくるように板クラ
ンプ部11〜14を構成したので、スパッタが付着するとい
う不都合が回避される。

なお、板クランプ部15、16ではバーをダイヤフラムの側
面に当接させているので、溶接時に邪魔になることがな
い。

〔考案の効果〕

以上説明したように本考案によれば、ワークの位置決め
を正確かつ作業効率よく行え、以てワークの溶接を高精
度に、かつサイクルタイムをより短縮化して行うことが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第５図は、本考案に係るコラム用溶接治具の
実施例装置の詳細な構成を示す図で、第１図は、第８図
の矢視Ｒ方向を示す正面図、第２図（ａ）は、第１図の
Ａ−Ａ断面を示す断面図、同図（ｂ）は、同図（ａ）の
矢視Ｓ方向を示す側面図、同図（ｃ）は、同図（ｂ）の
Ｄ−Ｄ断面を示す断面図、第３図（ａ）は、第１図のＢ
−Ｂ断面を示す断面図、同図（ｂ）は、同図（ａ）の矢
視Ｔ方向を示す側面図、第４図は、第１図のＣ−Ｃ断面
を示す断面図、第５図（ａ）は、第１図の矢視Ｙ方向を
示す側面図、同図（ｂ）は第１図の矢視Ｚ方向を示す側
面図、第６図は、第１図から第５図に示すコラム用溶接
治具上にワークが位置決め、固定された場合の第１図の
簡略図、第７図は、第１図から第５図に示すコラム用溶
接治具上にワークWKが位置決め、固定された場合の第２
図（ａ）の簡略部分図、第８図は、実施例のコラム用溶
接治具が使用される溶接ロボットシステムの全体構成を
概略的に示す斜視図、第９図は、従来のコラム用溶接治
具を説明するために使用した斜視図である。 10……コラム用溶接治具、11〜16……板クランプ部、1
7、18……位置決め部。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】四角柱状のコラムに正方形の天板および底
板が仮付けされたワークを固定する基板を有し、該基板
をポジショナに取り付けて前記コラムと前記天板との仮
付け部分並びに前記コラムと前記底板との仮付け部分を
それぞれ溶接ロボットで溶接するためのコラム用溶接治
具において、前記天板または前記底板の対角線に沿ったレールに滑動
自在に配設され、前記天板または前記底板のコーナが突
き当てられる該コーナと同一形状の当接面を有し、コー
ナが前記当接面に突き当てられた前記天板または前記底
板を、前記天板または前記底板の大きさに応じたレール
位置に固定することにより前記天板または前記底板を前
記基板にクランプする板クランプ手段と、前記コラムの隣り合う２側面がそれぞれ当接されること
によりコラムの位置決めを行うバーが脱着自在に挿入さ
れるバー挿入部を有するワーク位置決め手段とを前記基板上を設け、前記バー挿入部に前記コラムの大
きさに応じた長さのバーを嵌挿して前記ワークの位置決
めを行うようにしたことを特徴とするコラム用溶接治
具。