JPH035572A

JPH035572A - ロボットを用いた柱組立方法

Info

Publication number: JPH035572A
Application number: JP14066389A
Authority: JP
Inventors: Yukio Hasegawa; 幸男長谷川; Toshio Nakamura; 俊男中村; Toshikazu Miyajima; 宮嶋　俊和; Yusuke Matsushita; 祐輔松下; Shinji Yamashita; 伸二山下; Nobuhiro Okuyama; 信博奥山; Masahiro Nishimura; 正宏西村; Haruo Hoshino; 春夫星野; Toru Shinozaki; 徹篠崎; Ryoji Yoshitake; 吉武　亮二
Original assignee: Taisei Corp; Kajima Corp; Waseda University; Shimizu Construction Co Ltd; Obayashi Corp; Fujita Corp; Komatsu Ltd; Hitachi Zosen Corp; Takenaka Komuten Co Ltd; Kumagai Gumi Co Ltd; Sato Kogyo Co Ltd; Toda Corp; Shimizu Corp; Hitachi Shipbuilding and Engineering Co Ltd
Current assignee: Taisei Corp; Kajima Corp; Waseda University; Shimizu Construction Co Ltd; Obayashi Corp; Fujita Corp; Komatsu Ltd; Takenaka Komuten Co Ltd; Kumagai Gumi Co Ltd; Sato Kogyo Co Ltd; Toda Corp; Shimizu Corp; Kanadevia Corp
Priority date: 1989-06-02
Filing date: 1989-06-02
Publication date: 1991-01-11
Anticipated expiration: 2011-03-13
Also published as: JPH0826664B2

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］本発明は、クレーンロボットにより搬送されて把だ鉄骨
部材を把持して既に建込みした鉄骨に取付けるためのロ
ボットを用いた鉄骨組立システムみ関する。

〔従来の技術〕

中高層建築の工法は、太き（区分すると鉄骨組記、鉄筋
組立、型枠組立、コンクリート打設、型鉄解体の各作業
からなっている。そのうち柱や梁の鉄骨組立作業では、
部材搬送、仮接合、建て入れ直し、本接合の作業がある
。これらの作業では、先ずクレーンを使って鉄骨を所定
の位置まで揚重、搬送して例えば仮締めボルトにより各
部材間を仮接合し、しかる後３軸方向の位置決め、歪み
直しを行って溶接やボルトにより鉄骨を最終的に固定（
本接合）している。従来の鉄骨組立におけるこれらの作
業は、鉄骨の運搬時にクレーンを使う以外、接合時に若
干の治具を使う程度で、はとんど鳶職等の人手による作
業となっている。

［発明が解決しようとする課題］上記のように従来の鉄骨工事は、クレーンを使って鉄骨
を所定の位置に揚重、搬送した後は、はとんど鳶職人に
よる高所作業になるため、危険な上、作業時間もかかり
、精度の面で高度な熟練技術を必要とするという問題が
あった。

本発明は、上記の課題を解決するものであって、人手に
よることな（自動的に鉄骨の姿勢を調整し、鉄骨を組立
てることができる鉄骨工事用位置決めロボットを提供す
ることを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］そのために本発明のロボットを用いた鉄骨組立システム
は、各種の作業ロボットを搭載し、把持装置３３．３７
と油圧シリンダを使ってセルフクライミングしながら、
大梁および柱等の鉄骨の組立作業を行う移動足場ロボッ
）２１と、前記鉄骨を移動足場ロボット２１に揚重する
クレーンロボット２８と、揚重された鉄骨を把持して所
定箇所に位置決めする位置決めロボット２４とを備え、
前記移動足場ロボット２１は、既に建込みされた柱の位
置データを検出する撮像装置を有し、前記クレーンロボ
ット２８は、組立られる鉄骨の位置データを検出する撮
像装置２８ａを有してなり、前記数に建込みされた柱の
位置データと組立られれる鉄骨の位置データとを比較演
算し、その出力に基づい前記クレーンロボット２８と位
置決めロボット２８を協制御し鉄骨を組立てることを特
徴とする。

なお、上記構成に付加した番号は図面と対比させるため
のものであり、これにより本発明の構成が何ら限定され
るものではない。

〔作用〕

本発明においては、例えば第６図に示すように、先ず、
柱が揚重されてくる前に、下部柱の中心位置および向き
を移動足場ロボット２１上のセンシング装置２６で測定
し、柱断面の中心位Ｗ（Ｘ、Ｙ）および向きθを測定演
算すると共に、クレーンロボット２８の撮像装置２８ａ
により上部柱の位置を測定し、回転テーブル１上に上部
柱をセントスる０次いで、位置決めロボット２４に柱の
位置データを出力し、各電動モータを駆動させて把持装
置１０９を所定の位置にセットした後、第８図Ｃａ）　
に示すように、回転テーブル１上の上部柱を把持する。

次いで、クレーンロボット２８と位置決めロボット２４
の協調作業により、上部柱を持ち上げ下部柱の所定距離
上方に位置決めした後、第８図（ｂ）に示すよう回転テ
ーブル１を下部柱の頂部から退避させる。次に、クレー
ンロボット２８の撮像装置２８ａにより測定された上部
柱の位置と前記下部柱の位置とを比較演算し、両者が一
致するように、位置決めロボット２４を回転させて第８
図（ｃ）に示すように柱を差し込む。

［実施例］以下本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。

先ず、本発明の鉄骨工業用位置決めロボットを搭載する
移動足場ロボットについて説明する。

第３図は各種作業ロボットを搭載した移動足場ロボット
の外観図、第４図は移動足場ロボットの側面図、第５図
は移動足場ロボットの平面図である。図中、２１は移動
足場ロボット、２２は小梁、取付装置設置位置、２３は
溶接ロボット、２４は位置決めロボット、２５は回転ロ
ボット、２６はセンシング装置、２７は移動台車、２８
はクレーンロボット、３０は上床フレーム、３１はクラ
ンプ装置、３２はガイドレール、３３と３７は把持装置
、３４はターンテーブル、３５と３６は油圧シリンダ、
３９は下床フレームを示す。

第３図において、鉄骨工事用移動足場ロボット２１は、
上床フレーム３０と下床フレーム３９の側面に昇降のた
めの大梁の把持装置３３．３７を有すると共に上床フレ
ーム３０と下床フレーム３９の間に油圧シリンダにより
伸縮する脚伸縮機構を有するものであり、さらに、上下
床面の縮小機構を有し、運搬時にはコンパクトなサイズ
に縮小させることによって、トラックで容易に運搬でき
るようにしている。移動足場ロボット２１の移動は、移
動台車２７に積載して行われ、移動台車２７は、移動足
場ロボット２１の長辺と平行な向きで移動足場ロボット
２１の短辺を積載して人手によって運転される。

移動足場ロボット２１の上床面には、溶接ロボット２３
や位置決めロボット２４、回転ロボット２５のような各
種の作業ロボット、センシング装置２６が搭載される。

各作業ロボットのうち、クレーンロボット２８は、柱や
梁鉄骨の揚重を行うとともに撮像装置（ＩＴＶ）２８ａ
により柱鉄骨の姿勢の測定を行う。回転ロボット２５は
、柱および大梁鉄骨の姿勢調整を行い、位置決めロボッ
ト２４は、柱および大梁鉄骨を支持し既存の鉄骨に位置
決めを行うものである。また、センシング装置２６は、
撮像装置（ＩＴＶ）を備え梁両端のピンと仕ロ部ピン穴
の測定、柱鉄骨の中心位置と姿勢の測定を行うものであ
る。

このように移動足場ロボット２１は、各種の作業ロボッ
トを搭載し、把持装置３３．３７と油圧シリンダを使っ
てセルフクライミングしながら、大梁および柱鉄骨の組
立作業を行うものであり、組立作業では、移動足場ロボ
ット２１上に設置された位置決めロボット２４、回転ロ
ボット２５がクレーンロボット２８と協調しながらそれ
ぞれの作業を行う。

鉄骨工事用移動足場ロボットは、第４図および第５図に
示すように上床フレーム３０の上面に沿ってガイドレー
ル３２を敷設すると共に、隅にはターンテーブル３４を
配置し、第３図に示したような溶接ロボット２３や位置
決めロボット２４、回転ロボット２５等が上床フレーム
３０上を自由に移動できるようにする。そして、ロボッ
ト作業位置である各辺中央および隅のターンテーブル３
４には、回転ロボット上に部材荷重がかかったときのた
めにロボット基礎部のクランプ装置３１が設けられる。

脚伸縮機構は、図示のようにそれぞれ２基の油圧シリン
ダ３５．３６で３段のブームを伸縮させるようになって
いる。したがって、把持装置３７により大梁を把持して
下床フレーム３９を固定し、油圧シリンダ３５．３６を
伸長させることによって上床フレーム３０を上の階まで
上昇させることができ、上床フレーム３ｏの把持装置３
３により大梁を把持して上床フレーム３ｏを上階の大梁
の位置に固定し、油圧シリンダ３５．３６を縮小させる
ことによって下床フレーム３９を次の階まで上昇させる
ことができる。

第１図は本発明に使用される位置決めロボットの１実施
例を示す一部断面図である。

位置決めロボット２４は、概略、走行ハウジング１０１
、移動ハウジング１０２、上下動軸１０３、旋回装置１
０４、摺動軸１０５、回転軸１０６．１０７．１０．８
、把持装置１０９から構成される。

走行ハウジング１０１は、下部に車輪を有し図示しない
モータによりガイドレール３２（第５図）上を移動可能
になっている。走行ハウジング１０１には、上下動軸１
０３の下降を許す貫通孔１０１ａが形成されている。

移動ハウジング１０２は、リニアガイド１１０および軸
受１１１により走行ハウジング１０１上を移動可能に支
持され、電動モータ１１２の回転をラック１１３、ビニ
オン１１４に伝達させることによりＸ軸上を移動する。

また、移動ハウジング１０２は、走行ハウジング１０１
に固定されたクランプ１１５により、把持装置１０９に
荷重が作用した時の反力を支持するようにしている。

さらに、移動ハウジング１０２には、軸受１１６により
上下動軸１０３が上下動可能に支持され、該上下動軸１
０３は、電動モータ１１７およびランク・ピニオン機構
１１９により上下（Ｚ軸方向）に移動する。

旋回装置１０４は、上下動軸１０３に軸受１２０により
回転自在に支持されると共に、摺動軸１０５を軸受１２
１により水平方向に移動可能に支持しており、摺動軸１
０５は、電動モータ１２２およびギヤ１２３により旋回
すると共に、電動モータ１２５およびボールネジ機構１
２６により水平方向（Ｙ軸）に移動する。

把持装置１０９は、摺動軸１０５に回転軸１゜６．１０
７．１０８を介して連結され、回転軸１０６．１０７．
１０８は図示しない電動モータにより図示のように回転
する。この把持装置１０９は、油圧シリンダ１２７によ
り移動して鉄骨を把持する。この把持の確認は磁気セン
サ等のタフチセンサにより行う、また、負荷検出センサ
が設けられ、クレーンロボット２８から伝達される過負
荷を検出するようにしている。

上記各電動モータには、エンコーダが設けられていて、
センシング装置で検知された取付位置のデータに基づい
て各電動モータを駆動させ、回転ロボット２５上に受け
た大梁または柱を把持装置１０９にて把持し、センシン
グ装置で検知された取付位置まで搬送するものである。

この際、大梁まとは柱の吊り上げ用ワイヤーは結合した
ままとし、各重量はクレーンロボット２８に負担させる
。

次に第２図により、本発明に関連する回転ロボットにつ
いて説明する。回転ロボット２５は、前記走行ハウジン
グ１０１上に位置決めロボット２４と共に配置される。

第２図（ａ　）において、回転テーブル１は、部材を載
せた場合の振れを防止するために例えば硬質ゴム等のク
ツション材２を用いたものであり、下部が円筒コロ軸受
６で回転自在に軸支され、サーボモータ７、減速機８に
よりタイミングベルト５を介して回転が制御される。そ
して、リニアガイド１１、リニア軸受１２により上下に
摺動可能に支持され、サーボモータ９、減速ａ１０によ
り角ねじ１３を介して上下移動できるような構造となっ
ている。円筒コロ軸受１４、サーボモータ１５、減速機
１６、ギヤ１７は、さらにこの鉄骨工事用回転ロボット
全体を回転可能に支持するものである。このように垂直
の旋回軸から水平に腕を出し、回転テーブル１が部材取
り付は位置上方にくるような寸法、構造となっている。

したがって、走行ハウジング１０１上で前記位置決めロ
ボットとも連結すると、昇降および旋回機構により大梁
や柱を位置決めロボットで把持した後は、回転テーブル
が下降し退避することができる。

上記鉄骨工事用回転ロボットを使ワた姿勢の調整は、第
２図（ｂ）に示すように２個の距離センサ（超音波セン
サ）３が取り付は方向Ｘと平行に配置されているとする
と、大梁１８を回転テーブル１に仮受けし、２個の距離
センサ３でそれぞれ部材までの距離ｚ、　、　ｉｉ’、
を計測する。そして、両センサの距離差分が０になるま
で回転テーブル１を回転させる。

次に、本発明の柱組立システムについて説明する。第６
図は柱管組立順序を説明するための図である。

先ず、柱が揚重されてくる前に、下部柱の中心位置およ
び向きを移動足場ロボット２１上のセンシング装置２６
で測定する（ｉ）、これは、第７図（ａ）に示すように
、下部柱の上方に撮像装置（ｒＴＶ）を移動させ、第７
図（ｂ）に示すように、柱断面の中心位置（Ｘ、Ｙ）お
よび向きθを測定演算することにより行われる。

次いで、柱部材は、大梁と比較して重量が大きいので、
下部柱の上に回転ロボット２５の回転テーブル１を乗せ
る。そして、クレーンロボット２８においては１．自己
の位置と前記下部柱の中心位置とを比較演算し、回転テ
ーブル１上に上部柱をセントする（ｉ＋）　、次いで、
回転テーブル１上での上部柱の姿勢調整を行う（ｉｉｉ
　）。これは、クレーンロボット２８の撮像装置（ＩＴ
Ｖ）２８ａにより、第７図の説明と同様に柱断面の中心
位置（Ｘ、Ｙ）および向きθを測定演算し、これを下部
柱のそれと比較し両者が一致するように、回転チー・プ
ル１を回転させる。

次いで、位置決めロボット２４に柱断面の中心位置（Ｘ
、Ｙ）および向きθのデータを出力し、各電動モータを
駆動させて把持装置１０９を所定の位置にセットした後
、第８図（ａ）に示すように、回転テーブル１上の上部
柱を把持する（ｉｖ）。

次いで、クレーンロボット２８と位置決めロボット２４
の協調作業により、上部柱を持ち上げ下部柱の所定距離
上方に位置決めした後（Ｖ）、第８図（ｂ）に示すよう
回転テーブル１を下部柱の頂部から退避させる。

次に、ステップ（ｖｉ）で、上下の柱断面の相対位置を
測定し最終確認を行い、要修正であれば位置決めロボッ
ト２４により柱の位置・向きを修正し、ワーク不良であ
れば警報を発し、ＯＫであれば、第８図（ｅ）に示すよ
うに柱を差し込む。そして、最後に位置決めロボット２
４の最終目標位置データや把持装置の負荷をチエツクし
、組立を完了する。

なお、本発明は、上記の実施例に限定されるものでなく
、接種の変化が可能である。

例えば上記実施例においては、スソテソプ（１１１）で
回転テーブル１により柱の姿勢調整を行っているが、回
転テーブル１は柱を仮置きする用途のみに用いて、柱の
姿勢調整を位置決めロボット２４の把持後に行うように
してもよい。

また、例えば上記の実施例では、柱の組立について説明
しているが、大梁の組立に適用してもよく、この場合に
は、第２図（ｂ）で説明したように回転テーブル１によ
り大梁の姿勢調整をした後、位置決めロボット２４で大
梁を把持し、検出した梁仕口のピン穴位置まで移動させ
、大梁を梁仕口に取付けるものである。

［発明の効果］以上の説明から明らかなように、本発明によれば、クレ
ーンロボットのセンサと移動足場ロンホトのセンサとに
より、上下の柱の姿勢を計測し、クレーンロボットと位
置決めロボットとの協調作業により、柱を組立てるため
、自動的に柱や梁等の鉄骨部材姿勢を取り付は方向と一
致するように調整することができる。

また、移動足場ロボット、および位置決めロボットや溶
接ロボット等の作業ロボットと協調動作させることによ
って鉄骨工事を鳶職人等の人手を使わずに自動で行うこ
とができる。しかも、工事の安全性を向上することがで
き、また、位置決め晴度を高くし、工事期間の短縮を図
ることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いられる位置決めロボットの１実施
例を示す一部断面図、第２図（ａ）は本発明に用いられ
る回転ロボットの１実施例を示す図、同図（ｂ）は鉄骨
の姿勢検出、調整を説明するための図、第３図は各種作
業ロボットを搭載した移動足場ロボットの外観図、第４
図は移動足場ロボットの側面図、第５図は移動足場ロボ
−／　）の平面図、第６図および第８図は柱部材の組立
工程の例を説明するための図、第７図は柱部材の位置測
定方法を説明するための図である。２１・・・移動足場ロボット、２４・・・位置決めロボ
ット、２８・・・クレーンロボット、２８ａ・・・撮像
装置、３３．３７・・・把持装置。第１図４

Claims

【特許請求の範囲】

（１）各種の作業ロボットを搭載し、把持装置と油圧シ
リンダを使ってセルフクライミングしながら、大梁およ
び柱等の鉄骨の組立作業を行う移動足場ロボットと、前
記鉄骨を移動足場ロボットに揚重するクレーンロボット
と、揚重された鉄骨を把持して所定箇所に位置決めする
位置決めロボットとを備え、前記移動足場ロボットは、
既に建込みされた柱の位置データを検出する撮像装置を
有し、前記クレーンロボットは、組立られる鉄骨の位置
データを検出する撮像装置を有してなり、前記既に建込
みされた柱の位置データと組立られる鉄骨の位置データ
とを比較演算し、その出力に基づいて前記クレーンロボ
ットと位置決めロボットを協調制御して鉄骨を組立てる
ことを特徴とするロボットを用いた鉄骨組立システム。