JPH06320446A - 溶接ロボットの案内レール装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 鉄骨への案内レールの着脱作業を容易として
鉄骨の溶接作業の作業能率の向上を図った溶接ロボット
の案内レール装置を提供する。 【構成】 溶接ロボット１６が移動自在に支持されたＵ
字形状をなす案内レール１１を鉄骨１０１の外周辺に沿
って配設し、この案内レール１１の対向する位置に第１
磁石装置１２及び第２磁石装置１３を取付け、第２磁石
装置１３の磁石３４を第１磁石装置１２の磁石３１に対
して接近離反自在とし、また、案内レール１１における
第１磁石装置１２と第２磁石装置１３の間の位置に第２
磁石装置１３の磁石３４の移動方向に沿って移動自在な
磁石４１を有する第３磁石装置１４を取付ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は鉄筋構造物の建築工事な
どにおいて、鉄骨を自動溶接する溶接ロボットの案内レ
ール装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄筋構造物の建築工事において、鉄骨構
造を構成するには多数の鉄骨を骨組みして鉄骨構造体を
形成する。この場合、鋼材を順次接合していかなければ
ならないが、この接合法のなかに鋼材を溶接によって接
合する方法がある。そして、この溶接作業は従来から自
動溶接ロボットによって行われている。即ち、溶接を行
う壁面に沿って直線状の案内レールを配置し、この案内
レールを固定ボルト等によって所定位置に固定する。そ
して、自動溶接ロボットを案内レールに沿って移動させ
ながら、鋼材を順次溶接して接合していく。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の鋼材の
溶接作業にあっては、溶接を行う壁面に直線状の案内レ
ールを固定ボルトによって固定しているため、この案内
レールの装着作業が面倒となると共にその装着及び設定
に長時間かかってしまうという問題があった。そして、
案内レールの装着が壁面ごとに行われるため、例えば、
四角柱形状をなした鉄骨の溶接作業では、案内レールを
鉄骨の４つの側面にそれぞれ装着する必要があり、多数
の鉄骨を溶接によって締結する場合には、案内レールの
取付け及び取外し回数が増えて作業が面倒となってしま
う。更に、案内レールの装着箇所が多数あると、溶接ロ
ボットを案内レールに装着するたびにこの溶接ロボット
の初期設定等を行わなければならず、作業能率が悪いと
いう問題があった。

【０００４】本発明はこのような問題を解決するもので
あって、鉄骨への案内レールの着脱作業を容易として鉄
骨の溶接作業の作業能率の向上を図った溶接ロボットの
案内レール装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明の溶接ロボットの案内レール装置は、鉄骨同
士を締結する溶接ロボットを移動自在に支持する溶接ロ
ボットの案内レール装置において、前記鉄骨の外周辺に
沿ってＵ字形状をなして配設されて前記溶接ロボットが
移動自在に支持された案内レールと、該案内レールの対
向する位置に少なくとも一方が他方に対して接近離反自
在に設けられた第１及び第２磁石装置と、前記案内レー
ルにおける前記第１磁石装置と第２磁石装置の間に位置
して前記接近離反自在な磁石装置の移動方向に沿って移
動自在に設けられた第３磁石装置とを具えたことを特徴
とするものである。

【０００６】

【作用】例えば、四角柱の鉄骨の溶接作業を行うには、
まず、溶接ロボットが移動自在に支持されるＵ字形状の
案内レールをクレーン等によって吊り上げて鉄骨の締結
部分の外周辺に沿って配設する。次に、第３磁石装置を
四角柱の鉄骨の側面に接触させて吸着させることで案内
レールを鉄骨の一方向に対して固定する。そして、第１
磁石装置及び第２磁石装置のうちの一方の移動可能な磁
石装置を移動して鉄骨に対して接近させ、且つ、これを
接触押圧することで、案内レールを移動して第１磁石装
置及び第２磁石装置のうちの他方の磁石装置を鉄骨に対
して接近させ、且つ、接触させる。この状態で第１磁石
装置及び第２磁石装置によって四角柱の鉄骨の側面に対
して吸着動作させることで、案内レールを鉄骨の他方向
に対して固定する。従って、溶接ロボットをＵ字形状の
案内レールに沿って移動させることで、鉄骨の４つの側
面を全ての溶接作業が行われる。

【０００７】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を詳細
に説明する。

【０００８】図１に本発明の一実施例に係る溶接ロボッ
トの案内レール装置を表す概略、図２にその案内レール
装置の平面、図３に第１磁石装置を表す図２のIII−III
断面、図４に第２磁石装置を表す概略、図５に第３磁石
装置を表す図２のＶ−Ｖ断面、図６に自走台車の装着状
態を表す平面、図７に図６のVII−VII断面、図８に溶接
ロボットによる溶接作業を表す概略、図９に溶接ロボッ
トによる別の溶接作業を表す概略を示す。

【０００９】図１に示すように、本実施例の溶接ロボッ
トの案内レール装置において、四角柱形状をなす鉄骨１
０１の外周辺に沿って配設されたＵ字形状をなす案内レ
ール１１には、この案内レール１１の対向する位置に固
定された第１磁石装置１２及びこの第１磁石装置１２に
対して接近離反自在な第２磁石装置１３、案内レール１
１における第１磁石装置１２と第２磁石装置１３との間
に位置して案内レール１１に沿って移動自在な第３磁石
装置１４とが装着されていると共に、自走台車１５を介
して溶接ロボット１６が移動自在に装着されている。

【００１０】案内レール１１は、図２に示すように、３
つの直線レール２１，２２，２３と直角に湾曲した２つ
のベントレール２４，２５とを交互に組み合わせてＵ字
形状とし、各レール同士が着脱自在に連結されて構成さ
れている。そして、この案内レール１１は、図３及び図
４に示すように、断面がＨ形状をなしている。また、案
内レール１１の両端部には図示しないクレーンによって
吊り上げるための吊り穴２６，２７が形成されていると
共にストッパ２８，２９が取付けられている。なお、３
つの直線レール２１，２２，２３の長さは溶接作業を行
う鉄骨１０１の各辺の長さに応じて設定されるものであ
る。

【００１１】第１磁石装置１２は、図２及び図３に示す
ように、案内レール１１の直線レール２１上に装着され
ており、磁石３１がＬ字形のブラケット３２によって直
線レール２１に固定されて構成されている。

【００１２】第２磁石装置１３は、図２及び図４に示す
ように、案内レール１１の直線レール２３上に移動自在
に装着されている。即ち、直線レール２３上にはこのレ
ール２３の長手方向に直交する方向に沿って互いに平行
をなす一対のリニアウェイ３３が固定されており、磁石
３４が取付けられたＬ字形のブラケット３５の下部がこ
の一対のリニアウェイ３３に移動自在に支持されてい
る。また、直線レール２３上に固定された基板３６には
モータ３７と図示しない減速機及び駆動ピニオン等が内
蔵されたリニアヘッド３８が取付けられている。一方、
磁石３４の裏側にはこの磁石３４の移動方向に沿って延
びるラック軸３９が固定され、ラック軸３９がリニアヘ
ッド３８内に挿入されて駆動ピニオンと噛み合ってい
る。

【００１３】従って、モータ３９を駆動すると、リニア
ヘッド３８内の駆動ピニオンが回転駆動してラック軸３
９を移動する。すると、ラック軸３９に固定された磁石
３４がブラケット３５を介してリニアウェイ３３に沿っ
て移動することができるようになっている。

【００１４】第３磁石装置１４は、図２及び図５に示す
ように、案内レール１１の直線レール２２上に移動自在
に装着されている。即ち、直線レール２２上にはこのレ
ール２２の長手方向に沿ってリニアウェイ４０が固定さ
れ、一方、磁石４１が取付けられたＬ字形のブラケット
４２の下部にはリニアガイド４３が固定されており、こ
のリニアガイド４３がリニアウェイ４０に移動自在に支
持されている。また、ブラケット４２にはクレーンによ
って吊り上げるための吊り穴４４が形成されている。

【００１５】なお、上述した第１磁石装置１２及び第２
磁石装置１３、第３磁石装置１４の各磁石３１，３４，
４１には図示しない制御スイッチ及び駆動電源が接続さ
れており、この制御スイッチの操作によって各磁石３
１，３４，４１を励磁して吸着力を発生させたり、各磁
石３１，３４，４１を消磁して吸着力をなくしたりする
ことができるようになっている。

【００１６】自走台車１５は溶接ロボット１６を吊り下
げて支持しており、案内レール１１に沿って移動自在と
なっている。即ち、図６及び図７に示すように、円板状
の支持板５１上には左右の側壁５２，５３を有するブラ
ケット５４が固定されており、一方の側壁５２には水平
軸によって保持ローラ５５が枢着され、他方の側壁５３
には水平軸によって前後に保持ローラ５６，５７が枢着
されている。この３つの保持ローラ５５，５６，５７は
案内レール１１の水平面上を転動自在となっている。ま
た、ブラケット５４上の一方側にはスライド壁５８が移
動自在に取付けられており、このスライド壁５８はブラ
ケット５４に固定された支持壁５９との間に介在された
スプリング６０によって他方側に付勢されている。そし
て、このスライド壁５８には垂直軸によって前後にサイ
ドローラ６１，６２が枢着され、側壁５３には垂直軸に
よって前後にサイドローラ６３，６４が枢着されてい
る。この４つのサイドローラ６１，６２，６３，６４は
案内レール１１の端面に沿って転動自在となっている。

【００１７】また、自走台車１５の支持板５１には減速
機を有する駆動モータ６５が搭載されており、その出力
軸には駆動スプロケット６６が固結されている。一方、
案内レール１１の一側にはその長手方向に沿って補助レ
ール６７が取付けられ、この補助レール６７にはチェー
ン６８が固定されており、このチェーン６８には駆動ス
プロケット６６が噛み合っている。

【００１８】従って、駆動モータ６５を駆動すると、駆
動スプロケット６６が回転駆動して補助レール６７のチ
ェーン６８と噛み合った状態で転動し、各保持ローラ５
５，５６，５７が案内レール１１の水平面上を転動し、
且つ、サイドローラ６１，６２，６３，６４が案内レー
ル１１の両側からその端面を挾持しながら転動すること
で、自走台車１５は案内レール１１に沿って移動するこ
とができるようになっている。なお、前述した駆動モー
タ６５には図示しない回転数検出用エンコーダが内蔵さ
れており、検出した回転数から走行距離、即ち、自走台
車１５の位置を検出することができるようになってい
る。

【００１９】溶接ロボット１６は、図１に示すように、
自走台車１５の下部に固定された基台７１に旋回台７２
が取付けられ、この旋回台７２には３つのアーム７３，
７４，７５を介して手首部７６が取付けられている。そ
して、手首部７６には溶接作業を行う溶接工具７７が装
着されている。

【００２０】而して、図１に示すように、四角柱形状の
鉄骨１０１の溶接作業を行うには、まず、クレーンによ
ってＵ字形状に組み合わされた案内レール１１を吊り上
げ、この案内レール１１を鉄骨１０１の外周辺における
溶接線１０２のやや上方に沿って配設する。そして、次
に、３つの磁石装置１２，１３，１４を用いてこの案内
レール１１を鉄骨１０１に位置保持する。

【００２１】即ち、まず、第３磁石装置１４において、
クレーンを用いて磁石３１を鉄骨１０１の側面に接触さ
せた状態で励磁し、この磁石３１（第３磁石装置１４）
を鉄骨１０１の側面に吸着させる。すると、この状態で
案内レール１１は鉄骨１０１に対して図２におけるＹ方
向が位置決め固定される。このとき、第１磁石装置１２
及び第２磁石装置１３の各磁石３１，３４と鉄骨１０１
の側面との間には隙間があいている。

【００２２】次に、第２磁石装置１３において、モータ
３９を駆動して磁石３４をリニアウェイ３３に沿って図
２において左方に移動することで、この磁石３４を鉄骨
１０１の側面に対して接近させて接触させる。そして、
磁石３４によって鉄骨１０１を押圧すると、鉄骨１０１
に対して案内レール１１が図２において右方に移動し、
第１磁石装置１２において、磁石３１が鉄骨１０１の側
面に対して接近して接触する。なお、この案内レール１
１の移動時には、第３磁石装置１４において、磁石４１
と案内レール１１とは図２におけるＸ方向相対移動自在
であり、且つ、磁石４１と鉄骨１０１とは吸着状態にあ
るので、この磁石４１と案内レール１１との位置関係は
変わらない。従って、この状態で第１磁石装置１２及び
第２磁石装置１３の各磁石３１，３４を励磁し、鉄骨１
０１の側面に吸着動作させると、案内レール１１は鉄骨
１０１に対して図２におけるＸ方向が位置決め固定され
る。

【００２３】このように鉄骨１０１の外周辺部に案内レ
ール１１が所定の距離をもって装着されると、溶接ロボ
ット１６が装着された自走台車１５をクレーンによって
この案内レール１１に装着する。そして、自走台車１５
をこのＵ字形状の案内レール１１に沿って移動させるこ
とで、鉄骨１０１の溶接作業を行う。即ち、図６及び図
７に示すように、駆動モータ６５を駆動して駆動スプロ
ケット６６をチェーン６８と噛み合った状態で回転させ
ると、各保持ローラ５５，５６，５７が案内レール１１
の水平面上を転動すると共にサイドローラ６１，６２，
６３，６４が案内レール１１の端面に沿って転動し、自
走台車１５は案内レール１１に沿って移動する。従っ
て、溶接ロボット１６は、図１に示すように、この自走
台車１５の移動に伴って移動し、装着している溶接工具
７７によって鉄骨１０１の溶接線１０２に沿って溶接を
行う。このとき、自走台車１５は駆動モータ６５に内蔵
された回転数検出用エンコーダによって回転数が検出さ
れており、この検出された回転数から自走台車１５の移
動位置及び停止位置を把握することで、駆動モータ６５
の駆動を制御している。

【００２４】ところで、図６に二点鎖線で示すように、
自走台車１５のベントレール２５の移動時にはレールの
湾曲形状によってサイドローラ６１，６２と６３，６４
との間隔が相違する。この場合、サイドローラ６１，６
２はスライド壁５８がスプリング６０の付勢力に抗して
レール外方に移動することでレールの湾曲形状によるロ
ーラ間隔の相違を吸収することができる。

【００２５】また、溶接ロボット１６は自走台車１５が
移動自在に支持された案内レール１１に沿って移動し、
通常、案内レール１１上を自走台車１５を介して移動し
ている溶接ロボット１６の対向する鉄骨１０１の側面を
溶接している。そして、案内レール１１が装着されてい
ない鉄骨１０１の側面を溶接する場合には、図８に示す
ように、溶接ロボット１６において、旋回台７２を旋回
させると共に各アーム７３，７４，７５を回動させるこ
とで、手首部７６に装着した溶接工具７７を鉄骨１０１
の溶接位置まで延ばして溶接を行っている。

【００２６】このようにして溶接ロボット１６を案内レ
ール１１に沿って移動することで、鉄骨１０１の側面全
ての溶接作業を行うことができる。なお、作業終了後に
は、クレーンによって溶接ロボット１６が装着された自
走台車１５を案内レール１１から取り外して移動し、案
内レール１１を各磁石装置１２，１３，１４を前述とは
逆に作動させることで鉄骨１０１から取外して次の溶接
位置まで移動する。そして、前述と同様に、この案内レ
ール１１を各磁石装置１２，１３，１４を用いて鉄骨１
０１に保持し、 溶接ロボット１６が装着された自走台
車１５を案内レール１１に装着後、移動させながら溶接
作業を行う。

【００２７】なお、上述の実施例において、本実施例に
おける溶接ロボットの案内レール装置を四角柱形状をな
す鉄骨１０１の溶接を行う場合に作業に適用したが、例
えば、図９に示すように、鉄骨１０１の側面に梁１０３
を締結するための溶接作業等にも適用することができる
ものであり、その適用範囲に限定されるものではない。

【００２８】

【発明の効果】以上、実施例を挙げて詳細に説明したよ
うに本発明の溶接ロボットの案内レール装置によれば、
溶接ロボットが移動自在に支持されるＵ字形状をなす案
内レールを鉄骨の外周辺に沿って配設してこの案内レー
ルの対向する位置に少なくとも一方が他方に対して接近
離反自在な第１及び第２磁石装置と案内レールにおける
第１磁石装置と第２磁石装置の間に位置して接近離反自
在な磁石装置の移動方向に沿って移動自在な第３磁石装
置を設けたので、鉄骨への案内レールの装着を磁石の吸
着によって行うこととなって案内レールの装着作業を容
易に行うことができると共にその装着及び設定を短時間
で行うことができる。また、案内レールをＵ字形状とし
てこの案内レールに沿って溶接ロボットを移動させるこ
とで、例えば、四角柱形状をなす鉄骨の溶接作業では、
溶接ロボットの設定が容易となると共に鉄骨の４つの側
面を連続して溶接することができ、鉄骨の溶接作業の作
業能率の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る溶接ロボットの案内レ
ール装置を表す概略斜視図である。

【図２】案内レール装置の平面図である。

【図３】第１磁石装置を表す図２のIII−III断面図であ
る。

【図４】第２磁石装置を表す概略斜視図である。

【図５】第３磁石装置を表す図２のＶ−Ｖ断面図であ
る。

【図６】自走台車の装着状態を表す平面図である。

【図７】図６のVII−VII断面図である。

【図８】溶接ロボットによる角柱鉄骨の溶接作業を表す
概略図である。

【図９】溶接ロボットによる梁の溶接作業を表す概略図
である。

【符号の説明】

１１ 案内レール １２ 第１磁石装置 １３ 第２磁石装置 １４ 第３磁石装置 １５ 自走台車 １６ 溶接ロボット ２１，２２ 直線レール ２３，２４，２５ ベントレール ３１，３４，４１ 磁石 ３３，４０ リニアウェイ ３７ モータ ５５，５６，５７ 保持ローラ ６１，６２，６３，６４ サイドローラ ６５ 駆動モータ ６６ スプロケット ６８ チェーン ７７ 溶接工具

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鉄骨同士を締結する溶接ロボットを移動
   自在に支持する溶接ロボットの案内レール装置におい
   て、前記鉄骨の外周辺に沿ってＵ字形状をなして配設さ
   れて前記溶接ロボットが移動自在に支持された案内レー
   ルと、該案内レールの対向する位置に少なくとも一方が
   他方に対して接近離反自在に設けられた第１及び第２磁
   石装置と、前記案内レールにおける前記第１磁石装置と
   第２磁石装置の間に位置して前記接近離反自在な磁石装
   置の移動方向に沿って移動自在に設けられた第３磁石装
   置とを具えたことを特徴とする溶接ロボットの案内レー
   ル装置。