WO2014106942A1 - 大型枠組構造物の溶接装置 - Google Patents

大型枠組構造物の溶接装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2014106942A1
WO2014106942A1 PCT/JP2013/084813 JP2013084813W WO2014106942A1 WO 2014106942 A1 WO2014106942 A1 WO 2014106942A1 JP 2013084813 W JP2013084813 W JP 2013084813W WO 2014106942 A1 WO2014106942 A1 WO 2014106942A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
welding
longitudinal
portal frame
horizontal
pair
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/084813
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
齋藤　浩
昭浩 西見
聡 山中
Original Assignee
株式会社Ihi
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社Ihi filed Critical 株式会社Ihi
Publication of WO2014106942A1 publication Critical patent/WO2014106942A1/ja

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B3/00—Hulls characterised by their structure or component parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K37/00—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups
    • B23K37/04—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups for holding or positioning work
    • B23K37/0408—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups for holding or positioning work for planar work
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B73/00—Building or assembling vessels or marine structures, e.g. hulls or offshore platforms
    • B63B73/40—Building or assembling vessels or marine structures, e.g. hulls or offshore platforms characterised by joining methods
    • B63B73/43—Welding, e.g. laser welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B73/00—Building or assembling vessels or marine structures, e.g. hulls or offshore platforms
    • B63B73/60—Building or assembling vessels or marine structures, e.g. hulls or offshore platforms characterised by the use of specific tools or equipment; characterised by automation, e.g. use of robots

Definitions

  • the present invention relates to a welding apparatus for large frame structures such as an aluminum LNG tank, a hull structure, a bridge structure and the like.
  • a large number of large frame structures are manufactured during the manufacturing process (for example, an assembly process in shipbuilding).
  • Such a large frame structure (for example, a hull flat plate block) is formed by temporarily arranging components such as a panel, a longge, and a transformer and temporarily welding them, and then transporting them on a horizontal surface plate to form a pair.
  • a main part is welded by fillet welding at the intersection in a square-shaped frame surrounded by a long pair of transformers.
  • the device of Patent Document 1 has the following advantages. (1) It is not necessary to position a plurality of workpieces with high accuracy with respect to a large portal facility, and a system for performing overall scheduling, control of a plurality of robots, overall integrated control, and the like is not necessary. (2) Positioning is possible even when the workpiece is non-ferrous metal. (3) A variety of workpieces with different dimensions can be handled.
  • the present invention has been developed to solve the above-described problems. That is, the object of the present invention is to enable the main welding of a grid-shaped frame surrounded by a pair of longes and a pair of transformers, and does not require a large-size, high-precision gate-type equipment or moving equipment. It is to provide a welding apparatus for a structure. Further, the object of the present invention is that the welding range that can be constructed by one installation of the gantry is large, it is easy to deal with workpieces of different dimensions, no prior jig installation is required, and it is easy and accurate for the workpiece. An object of the present invention is to provide a welding apparatus for a large-sized frame structure that can be positioned in a position.
  • a horizontally positioned panel a plurality of longages fixed to the upper surface of the panel and extending in the longitudinal direction with a distance from each other, and a width fixed to the upper surface of the panel and spaced from each other and perpendicular to the longi
  • a welding apparatus for a large frame structure comprising a plurality of transformers extending in a direction, The inside of the square-shaped frame surrounded by a pair of longes and a pair of transformers is the welding target area.
  • a portal frame that stands on the outside of the welding target area across the width, a horizontal rail that is supported above the longe by the portal frame and extends horizontally in the longitudinal direction between the transformers, and fixed to the upper end of the portal frame
  • a frame-structured robot mount having a hanging bracket,
  • a suspension welding robot that has a uniaxial linear motion mechanism that is suspended from the horizontal rail and moves along the horizontal rail; Mounted on the portal frame, projects from the portal frame to the longe and transformer located outside the welding area, contacts the longe and transformer, positions the portal frame relative to the longe and transformer, and sets the projecting position.
  • An adjustable swing type positioning device is provided.
  • a welding apparatus for a large frame structure is provided.
  • the portal frame connects the four vertical legs that stand on the outer side of the welding target region in the width direction and the upper portions of the pair of vertical legs that extend in the width direction.
  • the swing type positioning device is fixed on the inner side in the width direction of the vertical leg, and is at least 3 driven in the longitudinal direction in the vertical plane from the vicinity of the vertical leg to the position in contact with the transformer located outside the welding target area.
  • a pair of longitudinal swing arms A pair of longitudinal horizontal beams fixed at the inner side in the longitudinal direction, and at least three sets that are peristally driven in the width direction in the horizontal plane from the vicinity of the longitudinal horizontal beam to a position in contact with the longitudinal located outside the welding target region And a width direction swing arm.
  • the longitudinal swing arm includes a first arm member whose end is fixed to be rotatable about a horizontal axis in the vicinity of the vertical leg and extends downward or obliquely downward, and the first arm member is driven to swing around the horizontal axis.
  • a first actuator that The width-direction swing arm includes a second arm member whose end is fixed to a longitudinal horizontal beam so as to be rotatable about a vertical axis and extends horizontally, and a second actuator that swings and drives the second arm member about the vertical axis And have.
  • a first roller member that rolls in contact with the inner surface of the transformer at the tip of the first arm member It is preferable that a second roller member that rolls in contact with the inner surface of the longe is provided at the tip of the second arm member.
  • the first actuator includes a first end stopper capable of adjusting a protruding position of the first arm member in accordance with the transformer interval. It is preferable that the second actuator includes a second end stopper capable of adjusting a protruding position of the second arm member in accordance with the long distance.
  • the ceiling welding robot is suspended on the horizontal rail of the robot mount, moves along the robot rail, and the welding target region can be main welded therebelow.
  • the robot base equipped with the ceiling welding robot can be lifted and transported by a lifting machine such as a crane permanently installed in the factory by means of a lifting bracket fixed to the upper end of the portal frame.
  • a lifting machine such as a crane permanently installed in the factory by means of a lifting bracket fixed to the upper end of the portal frame.
  • a ceiling-welding robot is suspended on a horizontal rail that is supported above the longe and extends horizontally in the longitudinal direction between the transformers, and has a single-axis linear motion mechanism that moves along the horizontal rail. Weld the area. Therefore, the longitudinal direction of the welding target region can be covered by the interlocking of the single axis linear motion mechanism and the ceiling welding robot, and the welding range that can be constructed by one installation of the gantry is large.
  • a swing type positioning device projects from the long frame and the transformer located outside the region to be welded from the portal frame and contacts the long and the transformer to position the portal frame with respect to the long and the transformer. Therefore, since a large movable range can be taken with a small storage space compared to the case of the linear motion mechanism, it is easy to deal with workpieces having various dimensions.
  • fixing the portal frame to the longe and transformer depends on the swing type positioning device, so it can be applied even when the work material is non-ferrous metal, and there is no need to move and reinstall the jig.
  • the swing type positioning device can adjust its overhanging position. In the state where the robot mount is suspended, the swing type positioning device on one side is overhanged as a reference side, and then the swing type positioning device on the opposite side. By overhanging, it is possible to easily and accurately position the workpiece.
  • FIG. 3 is a partially enlarged view at the lower right of FIG. 2. It is a right view of FIG. 5A. It is a top view of Drawing 5A. It is an upper right part enlarged view (plan view) of FIG.
  • FIG. 6B is a right side view of FIG. 6A.
  • FIG. 6B is a side view from the bottom of FIG. 6A.
  • FIG. 1 is an explanatory view of a large frame structure B to be welded by the present invention.
  • the large frame structure B has a plurality of rows of longes 2 arranged on the surface of a flat panel 1.
  • the large frame structure B further includes a frame portion (welding object) formed by the panel 1, the longji 2 and the transformer 3 and having four sides surrounded by the transformers 3 arranged in a direction orthogonal to a plurality of rows of the longi 2. It is constructed by welding the inner intersection 5 of the region 4).
  • the large frame structure B to be welded by the present invention includes a horizontally positioned panel 1, a plurality of longes 2 fixed to the upper surface of the panel 1 and extending in the longitudinal direction at intervals, and the upper surface of the panel 1. And a plurality of transformers 3 extending in the width direction perpendicular to the longi 2 and spaced apart from each other.
  • the size of the panel 1 is, for example, 7 m ⁇ 7 m to 20 m ⁇ 20 m.
  • the longe 2 has a height of 300 to 800 mm, for example, and the distance between the longes 2 in the width direction is 850 to 1000 mm.
  • the transformer 3 has a height of 1800 to 3000 mm, for example, and the length of the transformer 3 in the length direction is 4000 to 5000 mm.
  • the longe 2 and the transformer 3 have horizontal members 2a and 3a extending horizontally at their upper ends.
  • the large sized frame structure B is not limited to this structure, Other structures may be sufficient.
  • a welding target region 4 that is a subject of the present invention is within a grid-shaped frame surrounded by a pair of longes 2 and a pair of transformers 3.
  • region 4 is an inner side crossing part shown by 5 in the figure.
  • the welding location of this invention is not limited to this example, What is necessary is just to be inside the welding object area
  • FIG. 2 is a side view of the welding apparatus according to the present invention as viewed from the width direction
  • FIG. 3 is a front view of the welding apparatus as viewed from the longitudinal direction
  • FIG. 4 is a plan view thereof.
  • a welding apparatus for a large frame structure B includes a robot mount 10, a ceiling welding robot 20, and a swing type positioning apparatus 30.
  • the robot pedestal 10 has a frame structure, and has a portal frame 12 that stands on the outside of the welding target region 4 in the width direction, and is supported above the longe 2 by the portal frame 12 and has a transformer in the welding target region 4.
  • a horizontal rail 14 extending horizontally in the longitudinal direction therebetween, and a hanging metal fitting 16 fixed to the upper end of the portal frame 12.
  • the overall length of the robot base 10 is set to be shorter than the interval between the pair of transformers 3 and the length in the width direction is longer than the interval between the pair of longes 2. That is, when the distance in the longitudinal direction of the transformer 3 is 4000 to 5000 mm, the maximum length of the robot mount 10 is set to a length that does not interfere with the horizontal member 3 a of the transformer 3 (for example, 3200 mm). Similarly, when the interval in the width direction of the longe 2 is 850 to 1000 mm, the maximum width of the robot mount 10 is set to a length that does not interfere with the horizontal member 2a of the longe 2 (for example, 2200 mm).
  • the portal frame 12 spans the welding target region 4 in the width direction, and a pair of width directions connecting the four vertical legs 13a standing on the outside and the upper portions of the pair of vertical legs 13a extending in the width direction. It has a horizontal beam 13b and a pair of longitudinal horizontal beams 13c that extend in the longitudinal direction and respectively connect the lower portions of the pair of vertical legs 13a.
  • the four vertical legs 13a are located at the four corners of the rectangular area in plan view which is the inside of the maximum length and the maximum width of the robot mount 10, and the operating range of the ceiling welding robot 20 is secured inside thereof.
  • the lower ends of the three vertical legs 13a out of the four are positioned on the same plane, and when placed on the upper surface of the panel 1, the horizontal rail 14 is positioned parallel to the upper surface of the panel 1 and No twisting occurs in the longitudinal direction.
  • the lower end of the remaining one of the four vertical legs 13a has an expansion / contraction mechanism such as a spring or an air cylinder so that the robot mount 10 follows the distortion and strain of the workpiece.
  • the lower ends of the four vertical legs 13a are made of resin so that the workpiece is not damaged even when the target workpiece is aluminum or the like.
  • the hanging metal fittings 16 are fixed to the upper ends of the four vertical legs 13a of the portal frame 12, respectively.
  • the robot base 10 is lifted by a lifting machine such as a crane installed in the factory using the hanging bracket 16 and is transported and installed in a desired welding target region 4 of the large frame structure B (workpiece). Yes.
  • a robot controller 26 for controlling the ceiling welding robot 20, a welding power source 28 and other auxiliary machines 29 are installed.
  • the setup is improved.
  • the ceiling-suspended welding robot 20 is suspended from the horizontal rail 14 and moved along the single-axis linear motion mechanism 22, and the reverse suspension multi-joint welding robot 24 configured to be able to weld the welding target region 4 below the mechanism. It consists of.
  • the reverse suspension articulated welding robot 24 is an articulated robot having a welding head at the tip of the robot arm, and is attached to the uniaxial linear motion mechanism 22 (horizontal moving table 23 described later) upside down.
  • the welding head is welded with three-dimensional numerical control.
  • the working area of the reverse suspension articulated welding robot 24 is within the arc of the broken line shown in FIGS. 3 and 4, and includes the joint between the panel 1 and the transformer 3 at both ends in the length direction of the horizontal rail 14. The entire area to be welded 4 is completely covered.
  • the reverse suspension articulated welding robot 24 is not limited to this example, as long as the welding head can be welded by numerically controlling the welding head three-dimensionally over the entire area of the grid-shaped frame (the welding target area 4). It may be.
  • the uniaxial linear motion mechanism 22 has a horizontal moving table 23 attached to the lower surface of the horizontal rail 14 so as to be horizontally movable along the longitudinal direction, and drives the horizontal moving table 23 so as to be numerically controllable.
  • the uniaxial linear motion mechanism 22 includes a rack and pinion and a servo motor. With this configuration, the robot can be used as an external axis of the robot and can be arranged within the workpiece dimensions.
  • the robot controller 26 controls 7 axes (1 axis + rotation axes around the 3 orthogonal axes of the robot and the 3 orthogonal axes) including the numerical control (1 axis) of the horizontal moving table 23 of the 1 axis linear motion mechanism 22. .
  • the swing type positioning device 30 is attached to the portal frame 12.
  • the longe 2 and the transformer 3 are located outside the welding target region 4.
  • the swing-type positioning device 30 projects from the long frame 2 and the transformer 3 from the portal frame 12 to contact the longi 2 and the transformer 3, positions the portal frame 12 with respect to the longi 2 and the transformer 3, and the projecting position thereof. Can be adjusted.
  • the swing type positioning device 30 has at least three sets of longitudinal swing arms 32 and at least three sets of width direction swing arms 34. At least three sets of longitudinal swing arms 32 are respectively fixed on the inner side in the width direction of the vertical leg 13a, and are longitudinal in the vertical plane from the vicinity of the vertical leg 13a to a position in contact with the transformer 3 located outside the welding target region 4. It is driven automatically. In this example, there are four sets of longitudinal swing arms 32, but five or more sets may be used. At least three sets of the width direction swing arms 34 are respectively fixed to the inside in the longitudinal direction of the pair of longitudinal horizontal beams 13c, and are in contact with the longitudinal 2 located outside the welding target region 4 from the vicinity of the longitudinal horizontal beams 13c. It is peristally driven in the width direction in the horizontal plane. In this example, the width direction swing arms 34 are four sets, but may be five sets or more.
  • swing arms 32 and 34 are intended for positioning in a horizontal plane, the positional relationship between the workpiece (transformer 3 and longi 2) can be uniquely determined if the positions at three locations are determined geometrically. From this, the swing arms 32 and 34 should just be 3 sets or more. In this embodiment, four sets of positioning are used in order to average positioning errors caused by workpiece size and shape errors. However, as long as there are three or more sets as described above, any number of positioning may be used. .
  • 5A to 5C are general configuration diagrams of the longitudinal swing arm 32 according to the present invention.
  • 5A is a partially enlarged view of the lower right of FIG. 2
  • FIG. 5B is a right side view of FIG. 5A
  • FIG. 5C is a plan view of FIG. 5A.
  • the longitudinal swing arm 32 has a first arm member 35 whose end (upper end in FIG. 5A) is rotatably fixed around the horizontal shaft 35a in the vicinity of the vertical leg 13a and extends downward or obliquely downward, and the horizontal shaft 35a. And a first actuator 36 for driving the first arm member 35 in a sliding manner.
  • a first roller member 37 that rolls in contact with the inner surface of the transformer 3 is provided at the tip of the first arm member 35.
  • the first actuator 36 includes a first end stopper 38 that can adjust the protruding position of the first arm member 35 in accordance with the workpiece size (transformer interval).
  • the length from the horizontal shaft 35a to the outer end of the first roller member 37 is a range in which the first arm member 35 swings from the vertical to the horizontal, and the transformer 3 in which the first roller member 37 is located outside the vertical leg 13a. Set to touch. This length is, for example, 900 to 1200 mm.
  • 6A to 6C are overall configuration diagrams of the widthwise swing arm 34 according to the present invention.
  • 6A is an enlarged view (plan view) of the upper right part of FIG. 4
  • FIG. 6B is a right side view of FIG. 6A
  • FIG. 6C is a side view from the bottom of FIG.
  • the width direction swing arm 34 has a distal end fixed to the longitudinal horizontal beam 13c so as to be rotatable about the vertical axis 39a and extending horizontally, and the second arm member 39 is driven to swing around the vertical axis 39a.
  • a second actuator 40 A second roller member 41 that rolls in contact with the inner surface of the longe 2 is provided at the tip of the second arm member 39.
  • the second actuator 40 includes a second end stopper 42 that can adjust the protruding position of the second arm member 39 in accordance with the workpiece dimension (longage interval).
  • the length from the vertical shaft 39a to the outer end of the second roller member 41 is within a range in which the second arm member 39 swings from the longitudinal direction to the width direction, and the second roller member 41 is positioned outside the vertical leg 13a.
  • the first actuator 36 and the second actuator 40 are preferably air cylinders.
  • the first end stopper 38 and the second end stopper 42 are based on one side in both the longitudinal direction and the width direction so that the first roller member 37 and the second roller member 41 can be stopped at arbitrary positions according to the workpiece dimensions. It is good to provide in the reference side air cylinder.
  • the first end stopper 38 and the second end stopper 42 are stopper members that stop the swinging of the first arm member 35 and the second arm member 39, and can be manually changed in position.
  • the 1st end stopper 38 and the 2nd end stopper 42 are not limited to this structure, As long as the stop position of the 1st roller member 37 and the 2nd roller member 41 can be set, another structure may be sufficient. .
  • first roller member 37 and the second roller member 41 are balls or rollers that can rotate around the horizontal shaft 35a so as to be able to move up and down while being in contact with the work (transformer 3 and longe 2).
  • These balls or rollers are made of resin so that the workpiece is not damaged even when the target workpiece is aluminum or the like.
  • the ceiling-suspended welding robot 20 and the swing type positioning device 30 described above can be remotely operated by a wired or wireless operation by an operator using an operation panel (not shown) located outside the robot mount 10.
  • the robot controller 26 when the operator selects and executes a robot welding program corresponding to the target workpiece, the robot controller 26 performs numerical control (single axis) of the horizontal moving table 23 of the one axis linear motion mechanism 22. ) Including 7) (1 axis + rotation axis around the 3 orthogonal axes of the robot and the 3 orthogonal axes of the robot) is controlled to weld the target portion.
  • a method of using the above-described welding apparatus of the present invention will be described below.
  • An operator lifts the robot mount 10 by using a hanging metal fitting 16 by operating a crane installed in the factory, and suspends the robot mount 10 at a desired welding target location of the large frame structure B (workpiece). .
  • the swing type positioning device 30 is remotely operated to swing the longitudinal swing arm 32 and the width direction swing.
  • the arm 34 is extended.
  • the longitudinal direction swing arm 32 and the width direction swing arm 34 operate first on the reference side, and respectively contact the first end stopper 38 and the second end stopper 42 and stop at the preset positions.
  • the robot mount 10 After a certain time (for example, after 10 seconds), the other first end stopper 38 and the second end stopper 42 protrude until they contact the work (transformer 3 and longe 2), and the robot mount 10 is positioned in the horizontal plane with respect to the work.
  • a first roller member 37 and a second roller member 41 are installed at the distal end portions (work contact portions) of the first arm member 35 and the second arm member 39, respectively. Therefore, the robot mount 10 can be suspended while being positioned by the longitudinal swing arm 32 and the width swing arm 34.
  • the following effects can be obtained by the configuration of the present invention described above.
  • (2) The robot mount 10 on which the ceiling welding robot 20 is mounted is lifted and transported by a lifting machine such as a crane permanently installed in the factory by means of a lifting bracket 16 fixed to the upper end of the portal frame 12. Can do. For this reason, it is not necessary to install large-scale and high-precision gate-type equipment or moving equipment, and low-cost equipment is possible.
  • (3) The ceiling welding robot 20 is suspended from the horizontal rail 14, has a uniaxial linear motion mechanism 22 that moves along the horizontal rail 14, and the welding target region 4 is welded therebelow.
  • the entire longitudinal direction of the welding target region 4 can be covered by the interlocking of the single-axis linear motion mechanism 22 and the ceiling suspension welding robot 20, and the welding range that can be constructed by one installation of the gantry can be increased, which is automated.
  • the rate is high.
  • a type positioning device 30 is provided. Therefore, since a large movable range can be taken with a small storage space compared to the case of the linear motion mechanism, it becomes easy to deal with workpieces having various dimensions.
  • the fixing of the portal frame 12 to the longe 2 and the transformer 3 depends on the swing type positioning device 30, so that it can be applied even when the work material is a non-ferrous metal, and no jig movement and re-installation is required. .
  • the overhanging position of the swing type positioning device 30 can be adjusted.
  • the swing type positioning device 30 projects the stop position of the longitudinal swing arm 32 on one side and the swing arm 34 in the width direction as a reference side in a state where the robot mount 10 is suspended, and then the longitudinal swing arm 32 on the opposite side.
  • the width direction swing arm 34 is projected. Accordingly, it is possible to easily and accurately position the workpiece.
  • the above-described single-axis linear motion mechanism 22 may use other driving methods such as ball screw driving and timing belt driving as long as it satisfies the desired driving accuracy and can be disposed within the workpiece dimensions.
  • the vertical legs 13a are four legs, but three legs may be used for stable grounding. In that case, the above-described telescopic mechanism is not required, and a more inexpensive apparatus configuration is possible.
  • the drive shaft for moving the suspension welding robot 20 is not a single linear motion axis, but a variety of variations such as a linear motion 2 axis, a linear motion 2 axis + swivel axis, and no movement axis. May be.
  • the positioning reference side is not a swing arm structure, and a fixed stopper may be installed in advance.
  • the actuator of the swing type positioning device 30 (the first actuator 36 and the second actuator 40) is optimally an air cylinder, but may be another type of direct acting actuator such as an electric cylinder or a hydraulic cylinder.
  • the contact portion with the workpiece is preferably made of resin, but these are not necessary when the target workpiece is steel or some scratches are allowed.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)

Abstract

　枠組構造のロボット架台１０、溶接対象領域４を溶接可能な天吊り溶接ロボット２０、及びスイング式位置決め装置３０を備える。ロボット架台１０は、溶接対象領域４を幅方向に跨いでその外側に立脚する門型フレーム１２と、門型フレーム１２によりロンジ２より上方に支持されトランス間で長手方向に水平に延びる水平レール１４と、門型フレーム１２の上端に固定された吊金具１６とを有する。天吊り溶接ロボット２０は、水平レール１４に吊り下げられ、これに沿って移動する１軸直動機構２２を有する。スイング式位置決め装置３０は、門型フレーム１２に取り付けられ、門型フレーム１２から張り出してロンジ２及びトランス３に接触し、ロンジ２及びトランス３に対して門型フレーム１２を位置決めし、かつその張り出し位置を調整する。

Description

大型枠組構造物の溶接装置
　本発明は、アルミニウム製ＬＮＧタンク、船体構造、橋梁構造などの大型枠組構造物の溶接装置に関する。
　アルミニウム製ＬＮＧタンク、船体構造、橋梁構造などでは、大型の枠組構造物が製造工程の途中（例えば、造船における組立工程）において、多数製造される。
　このような大型枠組構造物（例えば、船殻平板ブロック）は、パネル、ロンジ、トランス等の構成材を配材して仮溶接した後、これを水平な定盤上に搬送して１対のロンジと１対のトランスで囲まれた升目形状の枠内の交差部を隅肉溶接により本溶接する。
　かかる本溶接の手段として、人による手溶接の場合、時間とコストがかかるという問題点がある。特に対象とする大型枠組構造物（以下、ワークと呼ぶ）がアルミニウムなどの溶接欠陥が生じやすい材質の場合、溶接施工が安定しないため手直しを含めた総工数が多くなる問題点があった。
　このため、工数削減と品質安定化のために、溶接ロボットを用いた手段が既に提案されている（例えば、特許文献１）。
特開２０１０－２５３５１８号公報
　特許文献１の装置は、以下の長所を有している。
　（１）大型門型設備に対して複数のワークをそれぞれ高精度で位置決めする必要がなく、全体のスケジューリング、複数のロボットの制御、全体の統合制御などを行うシステムが不要である。
　（２）ワークが非鉄金属の場合でも位置決めができる。
　（３）寸法が異なる多種のワークへの対応が可能である。
　しかし、特許文献１の装置の場合、ロボットをワークに対し位置決めするために予め位置決め治具の設置が必要となる。この治具は、１対のロンジと１対のトランスで囲まれた升目形状の溶接対象領域毎に設置する必要がある。そのため、溶接対象領域が変わる毎に、治具の移動と再設置が必要であり、溶接対象領域間に位置するロンジやトランスが高い（例えば２ｍ）ことから、作業者による治具設置作業の省略又は軽減が求められていた。
　本発明は上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち本発明の目的は、１対のロンジと１対のトランスで囲まれた升目形状の枠内を本溶接することができ、大型、高精度の門型設備や移動設備が不要である大型枠組構造物の溶接装置を提供することにある。また本発明の目的は、１回の架台設置で施工可能な溶接範囲が大きく、寸法が異なるワークへの対応が容易であり、事前の治具設置が不要であり、ワークに対して容易かつ正確に位置決めすることができる大型枠組構造物の溶接装置を提供することにある。
　本発明によれば、水平に位置するパネルと、該パネルの上面に固定され互いに間隔を隔てて長手方向に延びる複数のロンジと、パネルの上面に固定され互いに間隔を隔ててロンジと直交する幅方向に延びる複数のトランスとからなる大型枠組構造物の溶接装置であって、
　１対のロンジと１対のトランスで囲まれた升目形状の枠内を溶接対象領域とし、
　溶接対象領域を幅方向に跨いでその外側に立脚する門型フレームと、門型フレームによりロンジより上方に支持されトランス間で長手方向に水平に延びる水平レールと、門型フレームの上端に固定された吊金具と、を有する枠組構造のロボット架台と、
　前記水平レールに吊り下げられ、これに沿って移動する１軸直動機構を有し、その下方において溶接対象領域を溶接可能な天吊り溶接ロボットと、
　門型フレームに取り付けられ、溶接対象領域の外側に位置するロンジ及びトランスに対し門型フレームから張り出してロンジ及びトランスに接触しロンジ及びトランスに対して門型フレームを位置決めし、かつその張り出し位置を調整可能なスイング式位置決め装置と、を備える、ことを特徴とする大型枠組構造物の溶接装置が提供される。
　また、本発明によれば、前記門型フレームは、溶接対象領域を幅方向に跨いでその外側に立脚する４本の鉛直脚と、幅方向に延び１対の鉛直脚の上部をそれぞれ連結する１対の幅方向水平梁と、長手方向に延び１対の鉛直脚の下部をそれぞれ連結する１対の長手方向水平梁とを有し、
　前記スイング式位置決め装置は、前記鉛直脚の幅方向内側にそれぞれ固定され、鉛直脚の近傍から溶接対象領域の外側に位置するトランスに接する位置まで鉛直面内で長手方向に搖動駆動される少なくとも３組の長手方向スイングアームと、
　１対の長手方向水平梁の長手方向内側にそれぞれ固定され、長手方向水平梁の近傍から溶接対象領域の外側に位置するロンジに接する位置まで水平面内で幅方向に搖動駆動される少なくとも３組の幅方向スイングアームと、を有する。
　また、前記長手方向スイングアームは、末端が鉛直脚近傍に水平軸を中心に回転可能に固定され下方又は斜め下方に延びる第１アーム部材と、前記水平軸を中心に第１アーム部材を搖動駆動する第１アクチュエータとを有し、
　前記幅方向スイングアームは、末端が長手方向水平梁に鉛直軸を中心に回転可能に固定され水平に延びる第２アーム部材と、前記鉛直軸を中心に第２アーム部材を搖動駆動する第２アクチュエータとを有する。
　また、第１アーム部材の先端部にトランスの内面に接触して転動する第１ローラ部材を備え、
　第２アーム部材の先端部にロンジの内面に接触して転動する第２ローラ部材を備える、ことが好ましい。
　また、第１アクチュエータは、トランス間隔に合わせて第１アーム部材の張り出し位置を調整可能な第１エンドストッパーを備え、
　第２アクチュエータは、ロンジ間隔に合わせて第２アーム部材の張り出し位置を調整可能な第２エンドストッパーを備える、ことが好ましい。
　上記本発明の構成によれば、天吊り溶接ロボットがロボット架台の水平レールに吊り下げられ、これに沿って移動し、その下方において溶接対象領域を本溶接することができる。
　また、天吊り溶接ロボットを搭載したロボット架台は、門型フレームの上端に固定された吊金具により、工場内に常設されたクレーンのような揚重機で吊上げ、搬送を行うことができるため、大型かつ高精度の門型設備や移動設備の設置は不要である。
　また、ロンジより上方に支持されトランス間で長手方向に水平に延びる水平レールに天吊り溶接ロボットが吊り下げられ、水平レールに沿って移動する１軸直動機構を有し、その下方において溶接対象領域を溶接する。従って、１軸直動機構と天吊り溶接ロボットとの連動により、溶接対象領域の長手方向をカバーすることができ、１回の架台設置で施工可能な溶接範囲が大きい。
　また、溶接対象領域の外側に位置するロンジ及びトランスに対し門型フレームから張り出してロンジ及びトランスに接触しロンジ及びトランスに対して門型フレームを位置決めするスイング式位置決め装置を備える。従って、直動機構の場合に比べて小さな収納スペースで大きな可動範囲をとることができるため、各種の寸法が異なるワークへの対応が容易となる。
　また、ロンジ及びトランスに対する門型フレームの固定は、スイング式位置決め装置に依るため、ワーク材質が非鉄金属の場合にも適用でき、かつ治具の移動と再設置が不要である。
　さらに、スイング式位置決め装置は、その張り出し位置を調整可能であり、ロボット架台を吊り下げた状態で片側のスイング式位置決め装置の停止位置を張り出して基準側として、その後に反対側のスイング式位置決め装置を張り出すことで、ワークに対して容易かつ正確に位置決めすることができる。
 
本発明が溶接対象とする大型枠組構造物の説明図である。 本発明による溶接装置を幅方向から見た側面図である。 本発明による溶接装置を長手方向から見た正面図である。 本発明による溶接装置の平面図である。 図２の右下の部分拡大図である。 図５Ａの右側面図である。 図５Ａの平面図である。 図４の右上部分拡大図（平面図）である。 図６Ａの右側面図である。 図６Ａの下からの側面図である。
　以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
　図１は、本発明が溶接対象とする大型枠組構造物Ｂの説明図である。
　この図において、大型枠組構造物Ｂは、平板状のパネル１の表面に複数列のロンジ２が配置される。大型枠組構造物Ｂは、さらに、複数列のロンジ２と直交する方向にトランス３を一定間隔で配置し、パネル１とロンジ２とトランス３とで形成され四方が囲まれた枠組部分（溶接対象領域４）の内側交差部５を溶接することで構成される。
　すなわち、本発明が溶接対象とする大型枠組構造物Ｂは、水平に位置するパネル１と、パネル１の上面に固定され互いに間隔を隔てて長手方向に延びる複数のロンジ２と、パネル１の上面に固定され互いに間隔を隔ててロンジ２と直交する幅方向に延びる複数のトランス３とからなる。
　パネル１の大きさは、例えば７ｍ×７ｍから２０ｍ×２０ｍである。また、ロンジ２は、例えば高さ３００～８００ｍｍ、ロンジ２の幅方向の間隔は、８５０～１０００ｍｍである。さらにトランス３は、例えば高さ１８００～３０００ｍｍ、トランス３の長さ方向の間隔は、４０００～５０００ｍｍである。
　またこの例において、ロンジ２及びトランス３は、それぞれの上端部に水平に延びる水平部材２ａ、３ａを有している。
　なお、本発明において、大型枠組構造物Ｂは、この構成に限定されず、その他の構造であってもよい。
　図１において、本発明が対象とする溶接対象領域４は、１対のロンジ２と１対のトランス３で囲まれた升目形状の枠内である。
　また、溶接対象領域４の具体的な溶接箇所は、図中に５で示す内側交差部である。なお、本発明の溶接箇所は、この例に限定されず、溶接対象領域４の内側であればよい。
　図２は本発明による溶接装置を幅方向から見た側面図、図３はこれを長手方向から見た正面図、図４はその平面図である。
　図２～図４において、本発明による大型枠組構造物Ｂの溶接装置（以下、単に「溶接装置」という）は、ロボット架台１０、天吊り溶接ロボット２０、及びスイング式位置決め装置３０を備える。
　ロボット架台１０は、枠組構造であり、溶接対象領域４を幅方向に跨いでその外側に立脚する門型フレーム１２と、門型フレーム１２によりロンジ２より上方に支持され溶接対象領域４内のトランス間で長手方向に水平に延びる水平レール１４と、門型フレーム１２の上端に固定された吊金具１６とを有する。
　ロボット架台１０は、全体として長手方向の長さが、１対のトランス３の間隔より短く、幅方向の長さが１対のロンジ２の間隔より長く、その３倍より短く設定されている。
　すなわち、トランス３の長手方向の間隔が、４０００～５０００ｍｍである場合、ロボット架台１０の最大長さは、トランス３の水平部材３ａと干渉しない長さ（例えば３２００ｍｍ）に設定されている。
　同様に、ロンジ２の幅方向の間隔が、８５０～１０００ｍｍである場合、ロボット架台１０の最大幅は、ロンジ２の水平部材２ａと干渉しない長さ（例えば２２００ｍｍ）に設定されている。
　従って、ロボット架台１０の最大長さと１対のトランス３との間には、前後にそれぞれ４００～９００ｍｍの隙間があり、ロボット架台１０の最大幅とロンジ間隔の３倍のロンジ２との間には、左右にそれぞれ１７５～４００ｍｍの隙間がある。
　この隙間の存在により、工場内に設置されたクレーンのような揚重機でロボット架台１０を吊上げ、大型枠組構造物Ｂ（ワーク）の溶接対象領域４にロボット架台１０を設置する場合に、ワークの寸法が上記の範囲で異なる場合でも、ワークへの対応が容易である。
　門型フレーム１２は、溶接対象領域４を幅方向に跨いでその外側に立脚する４本の鉛直脚１３ａと、幅方向に延び１対の鉛直脚１３ａの上部をそれぞれ連結する１対の幅方向水平梁１３ｂと、長手方向に延び１対の鉛直脚１３ａの下部をそれぞれ連結する１対の長手方向水平梁１３ｃとを有する。
　４本の鉛直脚１３ａは、ロボット架台１０の最大長さと最大幅の内側となる平面視矩形領域の４隅に位置し、その内側に天吊り溶接ロボット２０の作動範囲を確保している。
　４本のうち３本の鉛直脚１３ａの下端は、同一平面上に位置し、パネル１の上面に静置した際に、水平レール１４がパネル１の上面に対し平行に位置しかつロンジ２の長手方向に対してねじれが生じないようになっている。
　また４本のうち残る１本の鉛直脚１３ａの下端は、バネ、エアシリンダ等による伸縮機構を有し、ロボット架台１０がワークのゆがみとひずみに倣うようになっている。
　この構成により、４本の鉛直脚１３ａで囲まれる平面視矩形領域の内側と、鉛直脚１３ａの上部を連結する１対の幅方向水平梁１３ｂの下側とで構成される直方体空間を、天吊り溶接ロボット２０が自由に作動できる完全な空間とすることができる。
　また、４本の鉛直脚１３ａの下端部は樹脂製であり、対象ワークがアルミニウムなどの場合にもワークを傷つけないようになっている。
　吊金具１６は、門型フレーム１２の４本の鉛直脚１３ａの上端にそれぞれ固定されている。この吊金具１６を用いて工場内に設置されたクレーンのような揚重機でロボット架台１０を吊上げ、大型枠組構造物Ｂ（ワーク）の所望の溶接対象領域４に搬送し設置するようになっている。
　門型フレーム１２の幅方向水平梁１３ｂと水平レール１４より上方には、天吊り溶接ロボット２０を制御するロボットコントローラ２６、溶接電源２８及びその他の補機２９が設置されており、移動設置時の段取り性を向上するようになっている。
　天吊り溶接ロボット２０は、水平レール１４に吊り下げられ、これに沿って移動する１軸直動機構２２と、その下方において溶接対象領域４を溶接可能に構成された逆吊多関節溶接ロボット２４とからなる。
　逆吊多関節溶接ロボット２４は、ロボットアームの先端に溶接ヘッドを有する多関節ロボットであり、１軸直動機構２２（後述する水平移動台２３）に逆さに取付けられ、溶接対象領域４の全域にわたり溶接ヘッドを３次元的に数値制御して溶接する。
　この場合、逆吊多関節溶接ロボット２４のワーキングエリアは、図３、図４に示す破線円弧内であり、水平レール１４の長さ方向両端部において、パネル１とトランス３の接合部を含み、溶接対象領域４の全域を完全にカバーしている。
　なお、逆吊多関節溶接ロボット２４は、この例に限定されず、升目形状枠（溶接対象領域４）の全域にわたり溶接ヘッドを３次元的に数値制御して溶接できる限りで、その他の溶接ロボットであってもよい。
　１軸直動機構２２は、水平レール１４の下面に長手方向に沿って水平移動可能に取付けられた水平移動台２３を有し、水平移動台２３を数値制御可能に駆動する。
　この例において、１軸直動機構２２は、ラックピニオンとサーボモータからなる。この構成により、ロボットの外部軸として使用可能な精度を有し、かつワーク寸法内に配置可能にすることができる。
　ロボットコントローラ２６は、１軸直動機構２２の水平移動台２３の数値制御（１軸）を含めた７軸（１軸＋ロボットの直交３軸と直交３軸まわりの回転軸）の制御を行う。
　図２～図５Ｃにおいて、スイング式位置決め装置３０は、門型フレーム１２に取り付けられている。ロンジ２及びトランス３は溶接対象領域４の外側に位置する。スイング式位置決め装置３０は、ロンジ２及びトランス３に対し門型フレーム１２から張り出してロンジ２及びトランス３に接触し、ロンジ２及びトランス３に対して門型フレーム１２を位置決めし、かつその張り出し位置を調整可能になっている。
　スイング式位置決め装置３０は、少なくとも３組の長手方向スイングアーム３２と少なくとも３組の幅方向スイングアーム３４とを有する。
　少なくとも３組の長手方向スイングアーム３２は、鉛直脚１３ａの幅方向内側にそれぞれ固定され、鉛直脚１３ａの近傍から溶接対象領域４の外側に位置するトランス３に接する位置まで鉛直面内で長手方向に搖動駆動される。
　この例において、長手方向スイングアーム３２は４組であるが、５組以上であってもよい。
　少なくとも３組の幅方向スイングアーム３４は、１対の長手方向水平梁１３ｃの長手方向内側にそれぞれ固定され、長手方向水平梁１３ｃの近傍から溶接対象領域４の外側に位置するロンジ２に接する位置まで水平面内で幅方向に搖動駆動される。
　この例において、幅方向スイングアーム３４は４組であるが、５組以上であってもよい。
　これらのスイングアーム３２、３４は水平面内での位置決めを目的としているので、幾何学上は３カ所での位置が決まればワーク（トランス３とロンジ２）との位置関係は一義的に決定できる。このことから、スイングアーム３２、３４は３組以上であればよい。本実施形態では、ワーク寸法や形状の誤差に起因する位置決め誤差の平均化を図るために４組での位置決めとしているが、前述のように３組以上であれば、何組での位置決めでもよい。
　図５Ａ～図５Ｃは、本発明による長手方向スイングアーム３２の全体構成図である。
　この図において、図５Ａは図２の右下の部分拡大図、図５Ｂは図５Ａの右側面図、図５Ｃは図５Ａの平面図である。
　長手方向スイングアーム３２は、末端（図５Ａで上端）が鉛直脚１３ａの近傍に水平軸３５ａを中心に回転可能に固定され下方又は斜め下方に延びる第１アーム部材３５と、水平軸３５ａを中心に第１アーム部材３５を搖動駆動する第１アクチュエータ３６とを有する。
　また、第１アーム部材３５の先端部にトランス３の内面に接触して転動する第１ローラ部材３７を備える。
　さらに、第１アクチュエータ３６は、ワーク寸法（トランス間隔）に合わせて第１アーム部材３５の張り出し位置を調整可能な第１エンドストッパー３８を備える。
　水平軸３５ａから第１ローラ部材３７の外方端までの長さは、第１アーム部材３５が鉛直から水平まで搖動する範囲で、第１ローラ部材３７が鉛直脚１３ａの外側に位置するトランス３に接するように設定する。この長さは例えば、９００～１２００ｍｍである。
　図６Ａ～図６Ｃは、本発明による幅方向スイングアーム３４の全体構成図である。
　この図において、図６Ａは図４の右上部分拡大図（平面図）、図６Ｂは図６Ａの右側面図、図６Ｃは図６Ａの下からの側面図である。
　幅方向スイングアーム３４は、末端が長手方向水平梁１３ｃに鉛直軸３９ａを中心に回転可能に固定され水平に延びる第２アーム部材３９と、鉛直軸３９ａを中心に第２アーム部材３９を搖動駆動する第２アクチュエータ４０とを有する。
　また第２アーム部材３９の先端部にロンジ２の内面に接触して転動する第２ローラ部材４１を備える。
　さらに第２アクチュエータ４０は、ワーク寸法（ロンジ間隔）に合わせて第２アーム部材３９の張り出し位置を調整可能な第２エンドストッパー４２を備える。
　鉛直軸３９ａから第２ローラ部材４１の外方端までの長さは、第２アーム部材３９が長手方向から幅方向まで搖動する範囲で、第２ローラ部材４１が鉛直脚１３ａの外側に位置するロンジ２に接するように設定する。この長さは長手方向水平梁１３ｃの全長の半分以下であり、例えば、５００～７００ｍｍである。
　図５Ａ～図５Ｃ、図６Ａ～図６Ｃにおいて、第１アクチュエータ３６と第２アクチュエータ４０は、好ましくはエアシリンダである。
　また、第１エンドストッパー３８と第２エンドストッパー４２は、ワーク寸法に合わせて第１ローラ部材３７と第２ローラ部材４１を任意の位置で停止できるように、長手方向、幅方向とも片側を基準とする基準側のエアシリンダに設けるのがよい。
　この例で、第１エンドストッパー３８と第２エンドストッパー４２は、第１アーム部材３５と第２アーム部材３９の搖動を止めるストッパー部材であり、手動により位置を変更できるようになっている。
　なお、第１エンドストッパー３８と第２エンドストッパー４２は、この構成に限定されず、第１ローラ部材３７と第２ローラ部材４１の停止位置を設定できる限りで、その他の構成であってもよい。
　また、第１ローラ部材３７と第２ローラ部材４１は、ワーク（トランス３とロンジ２）と接触したまま昇降動作が可能なように、水平軸３５ａを中心に回転可能なボール又はローラである。これらのボール又はローラは、樹脂製であり、対象ワークがアルミニウムなどの場合にもワークを傷つけないようになっている。
　上述した天吊り溶接ロボット２０及びスイング式位置決め装置３０は、ロボット架台１０の外側に位置する操作盤（図示せず）により、作業者が有線又は無線により遠隔操作できるようになっている。
　また、特に天吊り溶接ロボット２０は、作業者が対象ワークに応じたロボット溶接プログラムを選択し実行することにより、ロボットコントローラ２６により１軸直動機構２２の水平移動台２３の数値制御（１軸）を含めた７軸（１軸＋ロボットの直交３軸と直交３軸まわりの回転軸）を制御して対象箇所を溶接するようになっている。
　上述した本発明の溶接装置の使用方法を以下に説明する。
（１）作業者は吊金具１６を用いて、工場内に設置されたクレーン操作により、ロボット架台１０を吊上げ、大型枠組構造物Ｂ（ワーク）の所望の溶接対象箇所にロボット架台１０を吊下ろす。
（２）ワーク底面（パネル１の上面）からある程度の距離（例えば１００ｍｍ程度）までロボット架台１０を吊下ろした時点で、スイング式位置決め装置３０を遠隔操作して長手方向スイングアーム３２と幅方向スイングアーム３４を張り出す。
（３）長手方向スイングアーム３２と幅方向スイングアーム３４は基準側が先に動作し、第１エンドストッパー３８と第２エンドストッパー４２にそれぞれ当たり予め設定した位置で停止する。一定時間後（例えば１０秒後）に他方の第１エンドストッパー３８と第２エンドストッパー４２がワーク（トランス３とロンジ２）と接触するまで張り出し、ワークに対しロボット架台１０が水平面内で位置決めされる。
（４）水平面内の位置決めができた状態で、再びクレーン操作によりロボット架台１０をワークのパネル１に接地させる。第１アーム部材３５と第２アーム部材３９の先端部（ワーク接触部）には、第１ローラ部材３７と第２ローラ部材４１がそれぞれ設置されている。そのため、ロボット架台１０は長手方向スイングアーム３２と幅方向スイングアーム３４で位置決めされた状態のままで吊下ろすことができる。
（５）ワーク設置時にワークに歪みなどがあっても、４本のうち１本の鉛直脚１３ａは伸縮機能を備えているため、安定してワークに接地できる。
（６）作業者は、対象ワークに応じたロボット溶接プログラムを選択し、実行することで溶接対象領域４の対象箇所を溶接する。
（７）溶接が終了したら長手方向スイングアーム３２と幅方向スイングアーム３４を縮め、クレーン操作により装置を次の溶接個所に運搬する。
　上述した本発明の構成により、以下のような効果が得られる。
（１）天吊り溶接ロボット２０がロボット架台１０の水平レール１４に吊り下げられ、これに沿って移動し、その下方において溶接対象領域４を溶接するので、溶接対象領域４を天吊り溶接ロボット２０により本溶接することができる。
（２）天吊り溶接ロボット２０を搭載したロボット架台１０は、門型フレーム１２の上端に固定された吊金具１６により、工場内に常設されたクレーンのような揚重機で吊上げ、搬送を行うことができる。そのため、大型かつ高精度の門型設備や移動設備の設置は不要であり、低コストな設備が可能となる。
（３）水平レール１４に天吊り溶接ロボット２０が吊り下げられ、水平レール１４に沿って移動する１軸直動機構２２を有し、その下方において溶接対象領域４を溶接する。従って、１軸直動機構２２と天吊り溶接ロボット２０との連動により、溶接対象領域４の長手方向全体をカバーすることができ、１回の架台設置で施工可能な溶接範囲が大きく取れ、自動化率が高くなる。
（４）溶接対象領域４の外側に位置するロンジ２及びトランス３に対し門型フレーム１２から張り出してロンジ２及びトランス３に接触しロンジ２及びトランス３に対して門型フレーム１２を位置決めするスイング式位置決め装置３０を備える。そのため、直動機構の場合に比べて小さな収納スペースで大きな可動範囲をとることができるため、各種の寸法が異なるワークへの対応が容易となる。
（５）ロンジ２及びトランス３に対する門型フレーム１２の固定は、スイング式位置決め装置３０に依るため、ワーク材質が非鉄金属の場合にも適用でき、かつ治具の移動と再設置が不要である。
（６）スイング式位置決め装置３０は、その張り出し位置を調整可能である。またスイング式位置決め装置３０は、ロボット架台１０を吊り下げた状態で片側の長手方向スイングアーム３２と幅方向スイングアーム３４の停止位置を張り出して基準側として、その後に反対側の長手方向スイングアーム３２と幅方向スイングアーム３４を張り出す。従って、ワークに対して容易かつ正確に位置決めすることができる。
　なお、本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。
　例えば上述した１軸直動機構２２は、所望の駆動精度を満たし、ワーク寸法内に配置できる限りで、ボールねじ駆動、タイミングベルト駆動など、他の駆動方法でもよい。
　また上述した例では鉛直脚１３ａは４脚としているが、安定接地のためには３脚でもよい。またその場合には上述した伸縮機構は不要となり、より安価な装置構成が可能となる。
　また対応するワーク形状に応じて、天吊り溶接ロボット２０を移動させる駆動軸は直動１軸ではなく、直動２軸、直動２軸＋旋回軸、移動軸無し、などさまざまなバリエーションであってもよい。
　またワークへの搬入時に干渉物（例えば上述した水平部材２ａ、３ａ）がない場合には、位置決め基準側はスイングアーム構造ではなく、固定式のストッパーを予め設置してもよい。
　また装置の移動範囲が限定される場合には、ロボットコントローラ２６、溶接電源２８、及び補機２９をロボット架台１０上に設置する必要はない。
　スイング式位置決め装置３０のアクチュエータ（第１アクチュエータ３６と第２アクチュエータ４０）は、エアシリンダが最適だが電動シリンダ、油圧シリンダなど、他方式の直動アクチュエータでもよい。
　ワークとの接触部は、樹脂製であるのが好ましいが、対象ワークが鋼であったり、多少の傷が許容される場合には、これらは不要である。
１　パネル、　２　ロンジ、３　トランス、　２ａ，３ａ　水平部材、
４　溶接対象領域（枠組部分）、　５　内側交差部、１０　ロボット架台、
１２　門型フレーム、　１３ａ　鉛直脚、　１３ｂ　幅方向水平梁、
１３ｃ　長手方向水平梁、　１４　水平レール、１６　吊金具、
２０　天吊り溶接ロボット、　２２　１軸直動機構、　２３　水平移動台、
２４　逆吊多関節溶接ロボット、　２６　ロボットコントローラ、
２８　溶接電源、　２９　補機、　３０　スイング式位置決め装置、
３２　長手方向スイングアーム、　３４　幅方向スイングアーム、
３５　第１アーム部材、　３５ａ　水平軸、　３６　第１アクチュエータ、
３７　第１ローラ部材、　３８　第１エンドストッパー、
３９　第２アーム部材、　３９ａ　鉛直軸、　４０　第２アクチュエータ、
４１　第２ローラ部材、　４２　第２エンドストッパー
 
 

Claims (5)

  1. 　水平に位置するパネルと、該パネルの上面に固定され互いに間隔を隔てて長手方向に延びる複数のロンジと、パネルの上面に固定され互いに間隔を隔ててロンジと直交する幅方向に延びる複数のトランスとからなる大型枠組構造物の溶接装置であって、
    　１対のロンジと１対のトランスで囲まれた升目形状の枠内を溶接対象領域とし、
    　溶接対象領域を幅方向に跨いでその外側に立脚する門型フレームと、門型フレームによりロンジより上方に支持されトランス間で長手方向に水平に延びる水平レールと、門型フレームの上端に固定された吊金具と、を有する枠組構造のロボット架台と、
    　前記水平レールに吊り下げられ、これに沿って移動する１軸直動機構を有し、その下方において溶接対象領域を溶接可能な天吊り溶接ロボットと、
    　門型フレームに取り付けられ、溶接対象領域の外側に位置するロンジ及びトランスに対し門型フレームから張り出してロンジ及びトランスに接触しロンジ及びトランスに対して門型フレームを位置決めし、かつその張り出し位置を調整可能なスイング式位置決め装置と、を備える、ことを特徴とする大型枠組構造物の溶接装置。
  2. 　前記門型フレームは、溶接対象領域を幅方向に跨いでその外側に立脚する４本の鉛直脚と、幅方向に延び１対の鉛直脚の上部をそれぞれ連結する１対の幅方向水平梁と、長手方向に延び１対の鉛直脚の下部をそれぞれ連結する１対の長手方向水平梁とを有し、
    　前記スイング式位置決め装置は、前記鉛直脚の幅方向内側にそれぞれ固定され、鉛直脚の近傍から溶接対象領域の外側に位置するトランスに接する位置まで鉛直面内で長手方向に搖動駆動される少なくとも３組の長手方向スイングアームと、
    　１対の長手方向水平梁の長手方向内側にそれぞれ固定され、長手方向水平梁の近傍から溶接対象領域の外側に位置するロンジに接する位置まで水平面内で幅方向に搖動駆動される少なくとも３組の幅方向スイングアームと、を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の大型枠組構造物の溶接装置。
  3. 　前記長手方向スイングアームは、末端が鉛直脚の近傍に水平軸を中心に回転可能に固定され下方又は斜め下方に延びる第１アーム部材と、前記水平軸を中心に第１アーム部材を搖動駆動する第１アクチュエータとを有し、
    　前記幅方向スイングアームは、末端が長手方向水平梁に鉛直軸を中心に回転可能に固定され水平に延びる第２アーム部材と、前記鉛直軸を中心に第２アーム部材を搖動駆動する第２アクチュエータとを有する、ことを特徴とする請求項２に記載の大型枠組構造物の溶接装置。
  4. 　第１アーム部材の先端部にトランスの内面に接触して転動する第１ローラ部材を備え、
    　第２アーム部材の先端部にロンジの内面に接触して転動する第２ローラ部材を備える、ことを特徴とする請求項３に記載の大型枠組構造物の溶接装置。
  5. 　第１アクチュエータは、トランス間隔に合わせて第１アーム部材の張り出し位置を調整可能な第１エンドストッパーを備え、
    　第２アクチュエータは、ロンジ間隔に合わせて第２アーム部材の張り出し位置を調整可能な第２エンドストッパーを備える、ことを特徴とする請求項３に記載の大型枠組構造物の溶接装置。
     
     
     
PCT/JP2013/084813 2013-01-07 2013-12-26 大型枠組構造物の溶接装置 WO2014106942A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013000471A JP6098925B2 (ja) 2013-01-07 2013-01-07 大型枠組構造物の溶接装置
JP2013-000471 2013-01-07

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014106942A1 true WO2014106942A1 (ja) 2014-07-10

Family

ID=51062262

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2013/084813 WO2014106942A1 (ja) 2013-01-07 2013-12-26 大型枠組構造物の溶接装置

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6098925B2 (ja)
WO (1) WO2014106942A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107738061A (zh) * 2017-11-24 2018-02-27 江西卓尔金属设备集团有限公司 密集书架底架焊接机器人夹具
CN114770012A (zh) * 2022-06-20 2022-07-22 中铁山桥集团有限公司 一种用于横隔板构造自动除锈组装定位焊接设备

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62238074A (ja) * 1986-04-10 1987-10-19 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 骨材構造物の溶接装置
JPH0381270U (ja) * 1989-12-07 1991-08-20
JP2010253519A (ja) * 2009-04-27 2010-11-11 Ihi Corp 大型枠組構造物の溶接装置用の架台位置決め装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62238074A (ja) * 1986-04-10 1987-10-19 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 骨材構造物の溶接装置
JPH0381270U (ja) * 1989-12-07 1991-08-20
JP2010253519A (ja) * 2009-04-27 2010-11-11 Ihi Corp 大型枠組構造物の溶接装置用の架台位置決め装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107738061A (zh) * 2017-11-24 2018-02-27 江西卓尔金属设备集团有限公司 密集书架底架焊接机器人夹具
CN107738061B (zh) * 2017-11-24 2024-02-20 江西卓尔金属设备集团有限公司 密集书架底架焊接机器人夹具
CN114770012A (zh) * 2022-06-20 2022-07-22 中铁山桥集团有限公司 一种用于横隔板构造自动除锈组装定位焊接设备

Also Published As

Publication number Publication date
JP6098925B2 (ja) 2017-03-22
JP2014131810A (ja) 2014-07-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102092588B1 (ko) 굽은 강관 자동용접 장치
US6355906B1 (en) Production system using combination jigs and jig replacement method and apparatus therefor
US8434657B2 (en) Gantry-based welding system and method
CN110560942A (zh) 一种钢管塔塔管自动焊接系统及其控制方法
JP5327709B2 (ja) 大型枠組構造物の溶接ロボット装置
CN103862213B (zh) 施工升降机标准节方框的焊接夹紧装置
JPH10272570A (ja) 大型構造物の溶接ロボット装置
JP2009072840A (ja) ハンドリング装置
CN103866987A (zh) 一种桁架组装用胎架结构及应用所述的胎架结构进行桁架组装的方法
CN115958322A (zh) 一种钢结构桥梁构件总装线及其装配方法
KR101218790B1 (ko) 배관 자동 용접용 매니퓰레이터
KR101996873B1 (ko) 자동 붐 용접 장치 및 방법
WO2014106942A1 (ja) 大型枠組構造物の溶接装置
CN206326296U (zh) 一种带有升降调节功能的焊接机器装置
KR20090024540A (ko) 자동 용접 시스템
CN105772996A (zh) 一种高压注汽机组的对流段框架预制工作站
KR20150020217A (ko) 스크라이브 방법 및 스크라이브 장치
JP7097278B2 (ja) 現場溶接方法、及び現場溶接装置
JPH06226494A (ja) 鉄骨仕口部の自動溶接方法及び装置
JP5327710B2 (ja) 大型枠組構造物の溶接装置用の架台位置決め装置
JP3586021B2 (ja) 鋼製セグメント溶接用位置決め治具及び溶接装置
JPH0839242A (ja) 溶接方法とその装置
JP3182511U (ja) 回転溶接装置
WO2014175138A1 (ja) シーム溶接方法及びシステム
JP7072489B2 (ja) 溶接装置及び溶接方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13870159

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13870159

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1