JPH0825041A - 鋼製セグメントの自動溶接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 全て自動化によって、生産性の高い、しかも
精度の良い鋼製セグメントの自動溶接装置を提供するこ
と。 【構成】 鋼製セグメントを溶接用ロボットにより自動
溶接する装置において、鋼製セグメントを搬入コンベア
設備よりスタッカークレーンにて位置決め装置に載置
後、上下、左右の操作及び回転可能な両側主桁板を固定
するクランプ装置より成る片持３軸ポジショナー装置に
て前後左右の位置決め固定した状態で鋼製セグメントを
多関節溶接用ロボットにて溶接作業を行う鋼製セグメン
トの自動溶接装置。 【効果】 溶接工程の無人連続運転が可能となり、高速
度溶接による大幅な生産性の向上及び精度向上が図られ
ると共に多品種、少量生産への対応が可能となり、しか
も工程の集約化及び製造コストの低減を図ることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋼製セグメントの自動
溶接装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、上下水道、電力、通信ケーブ
ル及び共同溝などの暗渠形成のために、鋼製セグメント
の組立構造物が幅広く使用されている。この鋼製セグメ
ントは、図４に示すように、主に圧延鋼板を溶接によっ
て組み立てたものであり、セグメントライニングの外面
を覆った鉄板で、土の崩壊を抑える円弧状板のスキンプ
レート１８をセグメントライニングの主メンバーである
スキンプレート１８と縦リブ１９を伝わってくる荷重を
最終的に受け持つ主桁板２０と、各セグメントをボルト
を通して円周方向に継ぐための継手板２１とシールド推
進のためのジャッキの反力を受け、リングとして荷重の
伝達材および座屈防止材として使用する縦リブ１９とセ
グメントリングの背面に裏込めを行うためのグラウト孔
２２と組立時にシールド機械のエレクター装置によって
つり上げるための保持用部材であるつり手金具２３及び
補強金具２４とから構成されている。

【０００３】このような鋼製セグメントを製造する工程
としては図５に示す。すなわち、図５は鋼製セグメント
を製造する工程図である。この図に示すように、鋼製セ
グメント１の素材である鋼板を所定寸法に切断、曲げ、
孔あけ、矯正した各種部材を仮組立治具を使用して仮付
溶接を行う。その後、現状のラインはスキンプレートと
リブ間の溶接を行うタップ溶接工程、主桁及び継手板と
スキンプレートの溶接を行うスキンプレート溶接工程並
びに主桁とリブ及び主桁と継手板の溶接を行う枠溶接工
程と言う３工程に分割した処理ラインが一般的である。
このような溶接工程を完了した後は、仕上げ塗装工程を
経て製品とするものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来に
おいては、予め切断加工したスキンプレートや主桁板及
び継手板等の各部材の仕上げ寸法はかならずしも正確な
ものではなく、しかも、全て人手によって溶接が行われ
ていることから、製品にもバラツキが生ずる。特に、セ
グメントはトンネル壁面の周方向に施工する際に、隣接
するセグメントの継手板の外周同士を接合しながら、ボ
ルト、ナットにより連結していくものであるが、継手板
はスキンプレートに対して前記したように隅肉溶接によ
り一体に固着するものであるから、隅肉溶接部を直角隅
角部に形成することなど人手によって精度良く直角にす
ることなど容易な作業ではないという、精度上及び作業
上問題があった。更に、工程フローの面から見た場合、
溶接工程分散型処理ラインにおいては、工程のアンバラ
ンス等により半製品の横持ち作業等に無駄な作業を生
じ、能力低下、生産性悪化等の問題を生じていた。

【０００５】一方、近年の鋼製セグメントの需要は地下
大深度や急曲線及び枝線等への適用が増大し、この特殊
仕様の増大による多品種、少量生産への対応が急務とさ
れ、組替時間の短縮や工程集約型ラインの構築、大幅な
生産性の向上並びに溶接工程の無人連続運転化、高速化
等が要望されているにもかかわらず、これらに対する解
決が何らされていないのが実状である。本発明は、この
ような問題を解消し、全て自動化によって、生産性の高
い、しかも精度の良い鋼製セグメントを得ることを目的
とする鋼製セグメントの自動溶接装置を提供するもので
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の、鋼製セグメントの自動溶接装置に係る本発明の要旨
とするところは、鋼製セグメントを搬入コンベア設備よ
りスタッカークレーンにて位置決め装置に載置後、上
下、左右の操作及び回転可能な両側主桁板を固定するク
ランプ装置より成る片持３軸ポジショナー装置にて前後
左右の位置決め固定した状態で多関節溶接用ロボットに
て溶接作業を行うことを特徴とする鋼製セグメントの自
動溶接装置にある。

【０００７】以下本発明について図面に従って詳細に説
明する。図１は本発明に係る鋼製セグメントの自動溶接
装置を示す全体概念図である。図１に示すように、鋼製
セグメントの部材であるスキンプレート、主桁、継手
板、縦リブ及び吊手を仮組する組立・仮付溶接装置にて
スキンプレート凹弧面の面側端縁にスキンプレートと同
一彎曲度の弓形状に彎曲した主桁板及び継手板を形成
し、仮組立を行い、この仮組立した鋼製セグメント１を
移送する台車（図示せず）にて搬入コンベア設備２に載
置し、この仮組立した鋼製セグメント１をスタッカーク
レーン７にて連続的に位置決め装置３に移送し、位置決
め装置３の両側に設けた溶接用ロボット４によって本溶
接を行う。本溶接が終了後位置決め装置３からスタッカ
ークレーンにて鋼製セグメントを搬入コンベアからの取
込みと搬出コンベアへの払出しを行い、引続き搬出コン
ベア設備５により搬送され、反転装置にて９０°反転さ
れ鋼製セグメントは検査工程に搬送する構成からなる。
なお、符号６は両側に設けた溶接用ロボットのうち一方
に設置され、１８０°旋回可能な反転軌道、８は駆動モ
ータ、９はロボットの軌道である。

【０００８】

【作用】図２はロボット用クランプ装置を示す断面図で
ある。図２（Ａ）は平面図であり、図２（Ｂ）は正面断
面図である。この図に示すように、鋼製セグメント１を
クランプする装置であって、溶接する鋼製セグメントの
大小によってクランプするピン１０が左右に移動可能に
構成され、また、上下のクランプは鋼製セグメント１の
下部を基準として上下にエアシリンダー１１によって昇
降フレーム１２が作動する。また、従動軸１３は駆動モ
ータ８´により回転可能に構成されている。符号１４は
駆動軸ベアリングである。このようにして、ロボットに
よる溶接のためのクランプ装置は鋼製セグメントの大小
により、上下、左右の操作及び回転可能に操作されるよ
うに構成されている。

【０００９】図３は本発明の実施例を示す自動溶接装置
の側面図である。図３に示すように、自動溶接装置１５
の装置本体である溶接用ロボット本体に中空フレーム１
６を片持ちに取り付ける。該中空フレーム１６の先端部
には回転テーブル１７を取り付けてある。この回転テー
ブル１７の上部には溶接作業を行うとする鋼製セグメン
ト１をクランプするピン１０で固定することが出来る。
この回転テーブル１７は図２に示す駆動モータにより回
転可能に構成されている。また、上下のクランプは鋼製
セグメント１の下部を基準として上下にエアシリンダー
１１によって昇降フレーム１２が作動する。このように
本発明に係るポジショナーは回転テーブル１７を回転さ
せることができ、また、中空フレーム１６を旋回させ、
更には、上下方向に昇降させることが出来る片持３軸ポ
ジショナー装置に構成しており、回転テーブル１７上に
クランプされた鋼製セグメント１を溶接作業位置に応じ
て自由に回転、旋回及び昇降可能にして、その位置決め
しつつ溶接作業を行うものである。

【００１０】このようにして本溶接が２台の溶接用ロボ
ットにより行われるが、複数台のロボットをラインに対
峙して設けられたラインに於いては、基準側と反対側の
ロボットにワークを供給する場合、位置決め装置は１８
０°旋回した状態で溶接が行われる。従って、品種替え
を行う場合、ティーチングプレイバック方式のロボット
においては、新品種のティーチング作業を基準側のロボ
ットのみで可能とし、フロッピーデスクで他方に複写す
ることにより組替時間の短縮を図ることが出来る。この
ようにして溶接が完了した段階で溶接完了信号が指令さ
れた鋼製セグメントは位置決め装置から、スタッカーク
レーンによって搬出コンベアへ払込まれる。このように
完全自動溶接化すると共に、信頼性の高い安定した溶接
が可能となり、ロボットによる溶接精度と溶接効率の向
上を図ることが出来る。

【００１１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明による自動溶
接用ロボット装置によって、溶接工程の無人連続運転が
可能となり、高速度溶接による大幅な生産性の向上及び
精度向上が図られると共に、多品種、少量生産への対応
が可能となり、しかも工程の集約化及び製造コストの低
減を図ることが出来る等極めて優れた効果を奏するもの
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る鋼製セグメントの自動溶接装置を
示す全体概念図、

【図２】ロボット用クランプ装置を示す断面図、

【図３】本発明の実施例を示す自動溶接装置の側面図、

【図４】鋼製セグメントを示す全体図、

【図５】鋼製セグメントを製造する工程図である。

【符号の説明】

１ 鋼製セグメント ２ 搬入コンベア設備 ３ 位置決め装置 ４ 溶接用ロボット ５ 搬出コンベア設備 ６ 反転軌道 ７ スタッカークレーン ８、８´ 駆動モータ ９ ロボットの軌道 １０ ピン １１ エアシリンダー １２ 昇降フレーム １３ 従動軸 １４ 駆動軸ベアリング １５ 自動溶接装置 １６ 中空フレーム １７ 回転テーブル １８ スキンプレート １９ 縦リブ ２０ 主桁板 ２１ 継手板 ２２ グラウト孔 ２３ つり手金具 ２４ 補強金具

【手続補正書】

【提出日】平成７年１月１８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田村 修二 千葉県千葉市中央区松ケ丘町635番地 株 式会社ラインワークス内 (72)発明者 岸本 剛 千葉県千葉市中央区松ケ丘町635番地 株 式会社ラインワークス内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼製セグメントを溶接用ロボットにより
   自動溶接する装置において、鋼製セグメントを搬入コン
   ベア設備よりスタッカークレーンにて位置決め装置に載
   置後、上下、左右の操作及び回転可能な両側主桁板を固
   定するクランプ装置より成る片持３軸ポジショナー装置
   にて前後左右の位置決め固定した状態で多関節溶接用ロ
   ボットにて溶接作業を行うことを特徴とする鋼製セグメ
   ントの自動溶接装置。