JPH03243235A - 溶接ロボットを用いた鉄筋組立装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野ｊ 本発明は、溶接ロボットを用いた鉄筋組立装置に関し、
さらに詳しくは、コンクリート桁、コンクリート矢板な
どの内部に配筋する鉄筋篭の各鉄筋交差部を溶接ロボッ
トを用いてアーク溶接結合する場合に用いる装置に関す
る。

［従来の技術］ コンクリート桁、コンクリート矢板などを製造する場合
、型枠内に鉄筋篭を配設してコンクリートを打設する。

このような鉄筋篭は予め通し鉄筋及びスターラップ等の
必要な鉄筋を組合わせて形成しておくものである。この
ような鉄筋篭の各鉄筋の交差点は従前は結束線で結束し
ていたが、近年は工場製品等に於て溶接技術者の手溶接
によって接合することも一般化している。

近時、溶接技術者の払底、溶接作業能率向上の要請、品
質の均一安定化、職場安全衛生面の要望等諸般の事情か
ら、産業界の各分野に亘って自動溶接ロボットが使用さ
れるようになっている。

〔発明が解決しようとする課題ｌ コンクリート桁などに使用する鉄筋篭は、鉄筋の太さ、
空間配列などが規格化されており、その交差点もそれぞ
れの鉄筋篭によって空間的に定まるので、これをロボッ
ト溶接することが考えられる。しかしながら実際には、
鉄筋の表面は凹凸を有し、また曲げ加工品であるため、
歪などを生じ、各交差点における接触が画一的に定まる
程の精度を有しない。したがって連接時点において、鉄
筋の交差点を圧着保持する必要があり、ロボット溶接に
よる自動化の障害となっていた。

本発明はこのような課題を解決するために開発されたも
ので、溶接前の鉄筋篭を移動台車に赦せて溶接ロボット
の作業空間内を通過させ、これを溶接ロボットの溶接位
置に停止させ、鉄筋圧＠装置で溶接すべき鉄筋の各交差
点を圧着保持し、溶接ロボットによる自動溶接を可能と
する装置を提供しようとするものである。

〔課題を解決するための手段］ 本発明の装置は、上記目的を達成するために、■溶接す
べき組立鉄筋を載置した水平移動台車、■鉄筋交差部を
圧着保持する圧＠装置、■台車の移動、圧着装置の作動
、溶接ロボットの溶接動作をシーケンス制御する制御装
置、を組合わせて構成したちのである。以下それぞれに
ついて詳細に説明する。

■移動台車 移動台車は溶接すべき組立鉄筋を載置し、これを溶接ロ
ボットの作業空間内を通って移動させるちのである。こ
の移動台車は、組立鉄筋の複数本の通し鉄筋を水平に張
柔し、この通し鉄筋に多数のスターラップを懸架してい
る。

通し鉄筋は、通し鉄筋を受ける位置ぎめＶブロックによ
って正確な空間位置を定められて水平に平行に台車上に
載せられている。この位置ぎめＶブロックは通し鉄筋の
長手方向に一定間隔例えば１〜２ｍごとに複数個所に設
けられ、また通し鉄筋の長手方向に直交する面内の相互
の配列は自由に変えられるようにしておく、また１通し
鉄筋の挿通を容易にするため上記位置ぎめＶブロックを
Ｖ溝車としてもよい。

スターラップは予め、ループ状の所定形状に曲げ加工さ
れており、スターラップの相互配置間隔は、設計により
定められ１０〜３０ｃｍ程度である。この定められた設
計間隔に応じて台車上に切欠溝をもつ治具がスターラッ
プの最下底部及び上端部近傍に配設される。この切欠溝
にスターラップを嵌合することによってスターラップの
配列間隔の位置決めがなされる。スターラップは互いに
平行を保って通し鉄筋に組合わせて配列される。

台車は、水平軌条上を正確に水平移動する。この軌条の
方向と台車上に載せた水平の通し鉄筋の方向とは平行を
保つように設定されている。

移動台車は、制御装置によって、スターラップの配設間
隔ごとに間欠移動する。この移動は溶接ロボットが各ス
ターラップを通し鉄筋に溶接する動作と連動している。

移動台車は、移動区間の一端側で鉄筋篭を組立て載置し
、台車を移動しながら溶接ロボットによってこれを溶接
し、移動区間の他端側で溶接ずみ組立鉄筋篭を卸し、元
の位置に戻って同じ動作を繰返す。

移動台車及びその移動路を、溶接ロボットの作業空間内
を通って２系列設け、１台の溶接ロボットがこの２系列
の溶接を行うようにすることは任意である。またｌ系列
の台車移動路上に複数の移動台車を配設し、順次送り移
動させてちまい、また、移動台車を往路と復路の両方の
移動時にそれぞれ溶接工程を組込むようにすることも随
意である。

■圧着装置 圧着装置は、溶接位置に到達した溶接すべき鉄筋交差点
を圧着保持する装置である。鉄筋枠え治具によって鉄筋
篭の鉄筋交差部を圧着する。この鉄筋枠え治具は組立鉄
筋と衝突干渉しないように鉄筋同志の間隔部から鉄筋篭
内に進入して交差する鉄筋の所望の位置を圧着保持する
。

圧着装置は下端部に鉄筋枠え治具を取付けた多数の吊下
棒を、鉛直降下、水平移動、鉛直上下させて、鉄筋枠え
治具が鉄筋の交差点を上下から挟むように動作させる。

鉄筋枠え治具は、鉄筋と当接する爪の部分にＶ溝を形成
し、鉄筋の僅かな変位を溶接ロボットの溶接ねらい位置
に合わせるように修正する機能を持たせることが望まし
い、また、鉄筋枠え治具を耐熱性絶縁材料で構成すると
よい。

■制御装置 制御装置は溶接庵工すべき組立鉄筋の種類に応して、溶
接ロボットに連接点の空間配列を教示し、台車の移動停
止位置及びそのタイミング、圧着装置の鉄筋押え治具の
作動位置及びその作動タイミング、並びに溶接ロボット
の動作及び作業タイミングを設定に従ってシーケンス制
御する。

［作用Ｊ 本発明は上記構成により、従来困難であった鉄筋組立溶
接の自動化を可能とした。

本発明装置により圧着保持された交差部は溶接位置を正
確に保持し、ロボット溶接により品質のよい溶接を行う
ことができ、溶接のアンダーカットを生じない。

したがって、鉄筋組立における溶接品質の安定向上、溶
接ロボットの本格的な活用、溶接能率向上が可能となっ
た。その結果、コンクリート桁等の製造の全工程につい
ての合理的な工程短縮が可能となった。

［実施例Ｊ 以下図面に従って本発明の実施例について詳細に説明す
る。

第４図は本発明の実施例の全体平面図、第５図はその一
部の側面図、第１図は実施例の溶接作業位置の正面図、
第２図は第１図を移動台車（（ａ）図）と圧着装置（（
ｂ）図）とに分けて示した正面図、第３図は圧着装置の
部分拡大図を示すもので（ａ）は正面図、（ｂ）はその
側面図、（Ｃ）は平面図である。第４図、第５図におい
て、ｌＯは移動台車、２０は圧着装置、３０は溶接ロボ
ット、４０は鉄筋篭を示している。

この実施例では１台の溶接ロボット３０に対して２系列
の移動台車１０．１０ａの移動路１１．１１ａがそれぞ
れ設けられ、溶接ロボットの稼働率向上を図っている。

第４図中の移動台車１０は鉄筋篭４０を組立て載置し、
移動し始めようとする状態を示している。移動台車１０
の先頭端が溶接ロボット３０の作業範囲内に設けられた
圧着装置２０の位置にある。

移動台車１０ａは溶接を完了して鉄筋篭４０ａを荷卸し
する直前の状態を示している。

第１図は第４図のＡ−Ａ矢視図を示したもので、移動台
車ｌＯが溶接ロボット３０の作業範囲内に鉄筋篭４０を
移送し、圧着装置２０が鉄筋篭４０の溶接すべき通し鉄
筋４１とスターラップ４２との交差点を圧着保持する動
作に入るところを示している。

移動台車ｌＯは第４図、第５図に示すように。

モータ１３によって駆動される車輪１２によって軌条１
１上を移動する。第２図（ａ）は移動台車１０の正面図
である。移動台車１０は車台１４上に鉄筋篭４０を教せ
る配筋治具フレーム１５を有する。配筋治具フレーム１
５には通し鉄筋４１を水平に保持するための位置ぎめＶ
ブロック１６を長平方向数カ所に備え、このＶブロック
１６の鉄筋電断面内配列位置を位置ぎめ調節する配筋位
置ぎめ治具１７を備えている。この配筋位置ぎめ治具１
７はＶブロック１６を載せて摺動するスライドベース１
７ａとこのスライドへ−ス１７ａの位置を矢印１７ｂ方
向に調節するシリンダ１７ｃを備えている。

また設計に合せてスターラップ４２の相互間隔を決める
スターラップ配筋治具１８．１９を搭載している。この
スターラップ配筋治具１８．１９はスターラップ４２の
位置ぎめ用溝を配列した治具で、設計に合わせた溝間隔
のものを取替使用する。

第２図（ｂ）は圧着装置２０の正面図である。

圧着装置２０は台車ｌＯが通過する鳥居状の架構２１の
天端部に取付けられている。圧着装置２０は、上下動フ
レーム２２とこれを上下動するシリンダ２３、ガイド２
６とから成り、上下動フレーム２２には鉄筋押え治具２
４．２５が吊下されている。

第３図に鉄筋押え治具２４．２５の詳細図を示す。

鉄筋押え治具２４は下端にＶ溝を形成した垂下棒から成
り、鉄筋を上から押える。鉄筋押え治具２５　（２５ａ
、２５ｂ）は垂下捧から水平に張出す爪を有し、その張
出爪の先端部にＶ溝を形成している。実施例では爪の上
面にＶ溝を形成した鉄筋押え治具２５ａと、爪の下面に
Ｖ溝を形成した鉄筋押え治具２５ｂとが互いに他の垂下
捧をガイドとして上下方向に相対移動するようになって
いる。

３本の鉄筋押え治具２４．２５ａ、２５ｂは一組となっ
てアセンブルフレーム２７に取付けられている。アセン
ブルフレーム２７は上下動フレム２２に水平ガイドレー
ル２７ａ、ブラケット２７ｂを介して装着されている。

上下動フレーム２２は第３図（ｂ）に示すように、−双
の平行な垂下フレーム２２ａ、２２ｂを有している。こ
の−双の平行垂下フレーム２２ａ、２２ｂの間にアセン
ブルフレーム２７が水平方向に一定距離移動可能に装着
されている。

第３図（ｂ）、第３図（Ｃ）に見られるように、アセン
ブルフレーム２７は、水平ガイドレル２７ａに移動あご
２７ｃが係合して水平方向に移動できるようになってい
る。

垂下フレーム２２ｂに取付けられたブラケット２７ｂに
シフタ２９が取付けられ（第３図（Ｃ）参照）、このシ
フタ２９は軸２９ａが水平に前進後退可能になっており
、この軸２９ａの先端にアセンブルフレーム２７が固着
されている。シフタ２９の軸２９ａが前進後退運動をす
るとアセンブルフレーム２７は水平ガイド２７ａに案内
されて水平移動する。

アセンブルフレーム２７上には３個の上下動アクチュエ
ータ２８が載設され、この上下動アクチュエータ２８に
それぞれ鉄筋押え治具２４．２５ａ、２５ｂが吊下され
ている。

なお、架構２１には鉄筋４２（スターラップ）が溶接位
置に到達したとき、これを検出して移動台車を停止させ
るセンサ５０を備えている。

圧着装置の鉄筋押え動作は次のようである。

第２図（ｂ）の状態から、上下動シリンダ２３は上下動
フレーム２２を下降させる。このとき、上下動フレーム
２２はガイド２６に案内されて正確に垂直下方に移動す
る。このとき鉄筋押え治具２５ａ、２５ｂは互いに近接
した状態にある。鉄筋押え治具２５ａ、２５ｂが鉄筋篭
内の上下通し鉄筋４１の中間高さまで下降すると、上下
動フレーム２２の下降を停止する。シフタ２９を作動し
てアセンブルフレーム２７を水平移動し鉄筋押え治具２
４の先端のＶ溝が通し鉄筋４１位置の鉛直線上に到達す
るまで移動させる。

次いで上下動アクチュエータ２８は鉄筋押え治具２４．
２５ｂを押し下げ、鉄筋押え治具２５ａを引上げる。

このとき、第３図（ｂ）に示すように鉄筋押え治具２４
はスターラップ４２の直上にあり、鉄筋押え治具２５ａ
、２５ｂはスターラップ４２の位置より僅か偏移した位
置において通し鉄筋４１を保持する。したがって、圧着
装置の上下動の際に鉄筋と衝突することはない。

以上の動作により、第３図（ａ）、（ｂ）中に実線で示
す状態にあった圧着装置の鉄筋押え治具２４．２５ａ、
２５ｂは第３図中に仮想線で示す状態となり、通し鉄筋
４１及びスターラップ４２の交差点を上下方向から圧着
保持する。この状態で溶接ロボットによる溶接が完了す
ると、圧着装置は上記と全く逆順の動作によって、第２
図（ｂ）に示す位置に復帰する。

次に溶接ロボットについて説明する。

溶接ロボット３０は市販の多関節形アーク溶接ロボット
で、例えば６軸のＡＣサーボモータ駆動の腕を有してい
る。その動作範囲は腕が旋回±１５０°、上腕前後５０
°、前腕上１３０°下５０°、回転±１９０’の自由度
を有し、手首が曲げ±１４０’、ひねり±３００°の動
作範囲を有する。制御はティーチングプレイバック及び
ＮＣ教示によって行うことができ、２０００ステツプ、
２０００シ一ケンス程度の記憶容量の記憶装置を備えて
いる。また、カセットレコーダによる外部記憶装置、プ
リンタを備えている。

溶接方式はＣＯ２（Ｍ　Ａ　Ｇ　）溶接のほかＭＴＧ、
ＴＩＧ、プラズマカットが可能である。

このような溶接ロボットに溶接点の空間配列をティーチ
ングし、鉄筋篭の移動、圧着動作と連動させることによ
って全自動溶接が可能である。

本発明装置のシーケンス制御のフローチャートを第６図
に示した。このシーケンス制御について説明すると次の
通りである。

（１）ロボットの作動範囲の安全を確認し、操作電源を
ＯＮにする。

（２）予め溶接すべき鉄筋篭の設計に合わせて通し鉄筋
の配列、スターラップの形状及び配置間隔を定め、移動
台車上の各治具をこれに合致させ、台車上に配筋を行う
。

（３）一方、溶接ロボットに溶接位置の空間配列を教示
して記憶させ、また、移動台車の走行ピッチ（隣接する
スターラップの中心間距離）を記憶させる。

（４）各動力源及び制御装置をスタートする。

（５）移動台車は、スターラップが圧着装置の真下に位
置する位置まで移動する。この位置はセンサによって確
認する。

（６）圧着装置か下降し、水平移動し、次いでそれぞれ
の交差点を圧着保持する。

（７）溶接ロボットが順次交差点を溶接する。

（８）溶接完了すると、圧＠装置が圧着を開放し上昇す
る。

（９）移動台車を移動しく５）のステップに戻る。

（ｌＯ）全ての交差点の溶接が終了すれば作業完了とな
り、移動台車は圧着装置外へ退避し、移動台車から鉄筋
篭を降し、移動台車を元に戻しく１１に戻る。

〔発明の効果］ 本発明装置によれば組立鉄筋の自動化を達成することが
でき、人員の節減１作業時間の延長、品質の安定、能率
の向上に寄与し、コンクリート製品の製造工程全体の合
理的工程管理に貢献するところが大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は溶接作業装置の正面図、第２図（ａ）は移動台
車の正面図、第２図（ｂ）は圧着装置の正面図、第３図
は圧着装置の部分拡大を示すもので（ａ）はその正面図
、（ｂ）はその側面図、第３図（ｃ）はその平面図、第
４図は本発明の実旅例の全体平面図、第５図はその一部
の側面図、第６図はシーケンス制御のフローチャートで
ある。 ｌ０１ｌＯａ−移動台車 １２・・−車輪　“　　　　１３・・・モータ１４・−
車台　　　　　１５・・−配筋治具フレーム１６−Ｖブ
ロック　　１７・−・配筋位置ぎめ治具１８．１９−ｍ
−スターラップ配筋治具２０−・−圧着装置　　　２１
・・−架構２２−上下動フレーム ２４．２５　（２５ａ、２５ｂｉ、−鉄筋押え治具２７
・・・アセンブルフレーム ２８−上下動アクチュエータ ２９−シフタ　　　　３０・・−溶接ロボット４０・・
−鉄筋篭　　　　４１・・・通し鉄筋４２−スターラッ
プ　５０−・センサ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　溶接すべき鉄筋篭を載置し該鉄筋篭をロボット溶接
   機の作業空間内を水平移動させる移動台車と、 前記鉄筋篭の鉄筋交差部を溶接時に圧着保持する圧着装
   置と、 前記台車の移動、圧着装置の圧着動作及びロボットの溶
   接動作をシーケンス制御する制御装置とを備えたことを
   特徴とする溶接ロボットを用いた鉄筋組立装置。