JPH0655469A - 箱型構造体内部溶接ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 内部に補強部材を有する箱桁内の狭い通路を
スムーズに移動して自動的に溶接する。 【構成】 支持架台３に、脚フレームリンク23が下方に
伸縮して支持架台３を支持可能なリフト装置２を設け、
この支持架台３に前後方向にスライド自在に配置された
走行フレーム４の前部および後部に、伸縮自在な左右一
対の回動脚５をそれぞれ進行方向と直交する水平軸心回
りに回動自在に設け、支持架台３に進行方向に沿って出
退自在なスライドフレーム６の先端部に、先端部に第２
リンク８Ｂが第２リンク回動装置７Ｂを介して進行方向
に沿う軸心回りに回動自在に連結された第１リンク８Ａ
の基端部を、進行方向に沿う軸心回りに回動自在な第１
リンク旋回装置７Ａを介して取付け、前記第２リンク８
Ｂの先端部に多関節式溶接装置９を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、橋桁や船殻ブロックな
ど、内部にダイヤフラムやリブ、ウェブ等の補強部材が
取り付けられて狭い通路が形成された箱型構造体におい
て、その内部を自動的に溶接作業を行う溶接ロボットに
関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば橋桁用の箱型構造体は、４面パ
ネル内に所定間隔毎にダイヤフラムが仮付けされて組み
立てられ、その後本溶接を行うが、従来の溶接作業は、
作業員がダイヤフラムの狭い開口部から内部に入って下
向き溶接を基本として行い、箱型構造体を９０度ずつ反
転させつつ４面パネルの接合部およびダイヤフラムとパ
ネルの接合部を内部から本溶接するものであった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記溶接作業
は反転装置を必要とするため、広い作業スペースを必要
とするとともに、作業能率や環境も悪く改善が望まれて
いた。

【０００４】本発明は、上記問題点を解決して、ダイヤ
フラム等の補強部材が取り付けられて狭い通路内であっ
ても、この補強部材を避けて箱型構造物内をスムーズに
移動しつつ自動的に溶接作業を行うことができる箱型構
造体内部溶接ロボット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】上記問題点を解決するた
めに本発明は箱型構造体内部溶接ロボットは、支持架台
に、脚フレームが下方に伸縮して支持架台を支持可能な
リフト装置を設け、この支持架台に前後方向にスライド
自在な走行フレームを配置し、この走行フレームの前部
および後部に、伸縮自在な回動脚をそれぞれ進行方向と
直交する水平軸心回りに回動自在に設け、前記支持架台
に進行方向に沿って出退自在なスライドフレームを設
け、このスライドフレームの先端部に、中間部が進行方
向に沿う軸心回りに回動自在に連結された一対の旋回リ
ンクの基端部を、進行方向に沿う軸心回りに回動自在な
旋回装置を介して取付け、前記旋回リンクの先端部に溶
接装置を設けたものである。

【０００６】

【作用】上記構成において、旋回リンクを折り曲げ互い
に重ね合わせて溶接装置をスライドフレームの前方に配
置し、さらに旋回リンクを箱型構造体内の通路の広い部
分に対応させる角度に旋回して、たとえば通路の対角線
方向に沿わせた位置とし、リフト装置の脚フレームを進
展して支持架台を支持させ、回動脚を短縮し走行フレー
ムに沿う水平方向に回動させて内部の補強部材に干渉し
ないようにした後、つぎに走行フレームを前方にスライ
ドさせる。そして、回動脚を再度垂直下方向に回動させ
て伸長させ底部パネルに接地させて支持架台を支持させ
る。つぎに、リフト装置の脚フレームを収縮して上昇さ
せ、補強部材に干渉しないようにした後、支持架台を走
行フレームに沿って前方に突出させ、停止後脚フレーム
を進展して底部パネルに接地させ支持架台を支持させ
る。これを繰り返すことにより、狭い補強部材間をスム
ーズに移動させることができる。そして、目的位置で停
止して旋回リンクを回動させて溶接装置を溶接箇所に接
近させ、溶接作業をおこなう。

【０００７】したがって、ロボットの走行時は、旋回リ
ンクを重ね合わせて進行方向に臨む面を最小とするとと
もに、回動脚を短縮して走行フレームに沿う水平方向に
回動させるか、またはリフト装置を収縮して下端部を上
昇させた状態にすることにより、移動に必要な通路の開
口部の面積を最小とし、箱型構造体内に配置されたダイ
ヤフラム等の補強部材間の狭い通路を干渉することにな
く通過して、前方にスムーズに移動することができ、ま
た作業時はスライドフレームのスライドおよび旋回装置
による旋回と、旋回リンクの回動とにより、任意位置に
溶接装置を接近させて溶接することができ、箱型構造物
内の溶接作業を自動的に行うことができる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明に係る溶接ロボットの一実施例
を図面に基づいて説明する。図１〜図３に示すように、
この溶接ロボットは、下部にパンタグラフ式リフト装置
２を具備する支持架台３と、支持架台３のリフト装置２
の両側に前後方向にスライド自在に配置された走行フレ
ーム４と、この走行フレーム４の前部および後部に走行
方向に直交する水平軸心回りに回動自在に設けられて伸
縮自在な回動脚５とを具備した移動装置１が設けられて
いる。

【０００９】この支持架台３上には、走行方向に沿って
出退自在に配置されたスライドフレーム６と、このスラ
イドフレーム６の先端部に第１リンク旋回装置７を介し
て走行方向と直交する軸心回りに回動自在に取り付けら
れて中間部が進行方向に沿う軸心回りに回動自在に連結
された一対の第１，第２旋回リンク８Ａ，８Ｂと、第２
旋回リンク８Ｂの先端部に設けられた多関節式溶接装置
９とを具備したロボット本体１０が配置されている。

【００１０】前記走行フレーム４の上面にはそれぞれ走
行方向に沿うガイドレール１１が配設され、支持架台３
の下面に設けられたガイド体１２がスライド自在に係合
されている。また、走行フレーム４の左側のガイドレー
ル１２の外側には、ガイドレール１２に沿って走行用ラ
ック１３が配設されており、支持架台３に設けられた走
行用モーター１４に減速機１５を介して回転駆動される
走行用ピニオン１６が走行用ラック１３に噛合されてい
る。なお、前記走行ピニオン１６には位置固定用のパワ
ーロック１７が介装されている。

【００１１】前記リフト装置２は、支持架台３と脚座板
２１との間に、走行方向に直交する水平ピン２２を介し
て折れ曲がり自在な複数の脚フレームリンク２３が左右
両側に配置されてパンタグラフ式リンクに構成されると
ともに、リフトシリンダー装置２４が連結されて伸縮駆
動され、図１に実線で示す収縮位置で、脚座板２１を持
ち上げて、箱桁構造物Ａ内に配設されたダイヤフラムＢ
などの補強部材を越えて移動可能とし、また仮想線で示
す進展位置で、脚座板２１を箱桁構造物Ａの底部パネル
Ａａに接地させて支持架台３を下方から支持することが
できる。

【００１２】前記回動脚５は、走行フレーム４に配置さ
れた減速機付き脚回動モーター３１にブラケット３２を
介して脚外筒３３がその中間部を支持されており、脚回
動モーター３１により実線で示す垂直方向のフレーム支
持位置と、後方へ９０度回動した収納位置との間で、矢
印Ｃ，Ｄ方向に往復回動するように構成されている。こ
の回動脚５は、図４に示すように、脚外筒３３の上端部
に脚出退装置３４が配置されるとともに脚外筒３３内に
伸縮筒３５が同一軸心上に出退自在に配置されている。
そして、前記脚出退装置３４は、脚外筒３３の上端部に
取付部材３６を介して取り付けられた減速機付き脚伸縮
用モーター３７と、伸縮筒３５内に同一軸心上に配置さ
れて伸縮筒３５上端部の雌ねじ部材３８が螺合する伸縮
用ねじ軸３９と、脚伸縮モーター３７の出力軸と伸縮用
ねじ軸３９の上端部とをプーリー４０およびタイミング
ベルト４１を介して連動連結する伝動機構４２とで構成
され、前記伸縮筒３５には脚外筒３３の下端部に取り付
けた止めネジ４３が係合する回り止め溝４４が長さ方向
にわたって形成されている。さらに伸縮筒３５の下端部
には、傾斜した着地面に対応できるように着地板４５が
傾動自在に取り付けられている。

【００１３】前記支持架台３に配置されたスライドフレ
ーム６は、下面に走行方向に配設された出退レール５１
を案内するガイド体５２が支持架台３上に設けられ、ま
たスライドフレーム６を出退駆動するフレーム出退装置
５３が設けられている。このフレーム出退装置５３は、
スライドフレーム６の一側面にフレーム出退用ラック５
４が配設され、支持架台３に設けられた減速機付フレー
ム出退用モーター５５の出力軸に設けられたフレーム出
退用ピニオン５６がフレーム出退用ラック５４に噛合さ
れて構成されている。

【００１４】前記第１リンク旋回装置７Ａは、図５に示
すように、減速機付第１リンク旋回モーター５７により
プーリー５８およびベルト５９を介して旋回軸６０を回
転するように構成され、この旋回軸６０にはパワーロッ
ク装置６１が介装されている。

【００１５】また、図７，図８に示すように、前記旋回
軸６０により旋回される旋回台６２には、中央部が第２
リンク旋回装置６３により第１リンク旋回装置７と平行
な軸心回りに回動自在に第２アーム８Ｂが連結された第
１アーム８Ａがその基端部を固定されている。なおこの
第２リンク旋回装置７Ｂはブレーキおよび減速機内蔵の
第２リンク旋回モーター６３により構成されている。

【００１６】前記第２アーム６の先端部に設けられた多
関節式溶接装置９は、基台部７１に旋回自在に設けられ
た基台ブラケット７２と、この基台ブラケット７２に走
行方向と直交する第１支軸７３を介して回動自在に支持
された第１アーム７４と、第１アーム７４の先端部に第
１支軸７３に平行な第２支軸７５を介して回動自在に支
持された第２アーム７６と、第２アーム７６の先端部に
回動自在に設けられたトーチ保持部７７とで構成されて
いる。そして、基台部７１に設けられて基台ブラケット
７２を旋回させるリンク旋回装置７と同一構造の旋回装
置と、第１アーム７４を第１支軸７３を中心に回動させ
る第１アーム回動装置と、第２アーム７６を第２支軸７
５を中心に回動させる第１アーム回動装置と、トーチ保
持部７７を回動させるトーチ回動装置とが設けられてい
る。

【００１７】つぎにこの溶接ロボットの動作を図６〜図
７を参照して説明する。溶接ロボットが箱桁構造物Ａ内
でダイヤフラムＢを越えて走行移動する時には、ダイヤ
フラムＢにロボット本体１０が干渉しないように、多関
節式溶接装置９のアーム７４，７６を前方に伸びる水平
状態とするとともに、第１アーム８Ａに第２アーム８Ｂ
を重ね合わして、ダイヤフラムＢの対角方向に沿わせて
おく。

【００１８】〔１〕図６（ａ）に示すように、前部の回
動脚５がダイヤフラムＢの手前に位置する状態で停止さ
れている。この状態からリフトシリンダー装置２４を伸
展して脚フレームリンク２３を伸ばし脚座板２１を底部
パネルＡａに着地させ、リフト装置２により支持架台３
を支持させる。さらに、脚出退装置３４を駆動して伸縮
筒３４を退入させて着地板４５を底部パネルＡａから離
間させた後、脚回動モーター３１を起動し、仮想線で示
すように、回動脚５を矢印Ｃ方向に回動させてフレーム
支持位置から収納位置に変位させる。

【００１９】〔２〕図６（ｂ）に示すように、走行用モ
ーター１４を駆動し走行フレーム４を前部回動脚５がダ
イヤフラムＢを前方に越えてスライドさせた後、脚回動
モーター３１により回動脚５を矢印Ｄ方向に回動させて
収納位置からフレーム支持位置に変位させ、さらに脚出
退装置３４により伸縮筒３４を突出して着地板４５を底
部パネルＡａに着地させることにより、４本の回動脚５
で支持架台３を支持させる。

【００２０】〔３〕図６（ｃ）に示すように、リフトシ
リンダー装置２４を収縮してアームリンク２３を縮め、
脚座板２１を底部パネルＡａから離間させてダイヤフラ
ムＢより上方に持ち上げる。そして、走行用モーター１
４を駆動して支持架台３をダイヤフラムＢを越えて前方
に移動させる。

【００２１】〔４〕図７（ｄ）に示すように、リフトシ
リンダー装置２４を伸展して脚座板２１を底部パネルＡ
ａに着地させ、リフト装置２により支持架台３を支持さ
せる。次に脚出退装置３４により伸縮筒３４を退入して
着地板４５を底部パネルＡａから離間させた後、脚回動
モーター３１により回動脚５を矢印Ｃ方向に回動させて
フレーム支持位置から収納位置に変位させる。

【００２２】〔５〕図７（ｅ）に示すように、走行用モ
ーター１４により走行フレーム４を前方にスライドさせ
た後、脚回動モーター３１により回動脚５を矢印Ｄ方向
に回動させてフレーム支持位置に変位させ、さらに脚出
退装置３４により着地板４５を底部パネルＡａに着地さ
せて、４本の回動脚５で支持架台３を支持させる。さら
に、リフトシリンダー装置２４を収縮させて脚座板２１
を底部パネルＡａからダイヤフラムＢより上方に持ち上
げる。

【００２３】〔６〕図７（ｆ）に示すように、走行用モ
ーター１４を駆動して支持架台３をダイヤフラムＢを越
えて前方に移動させる。上記動作を繰り返して、ダイヤ
フラムＢなどの補強部材のある箱桁構造物Ａ内を走行移
動し、所定位置で停止してロボット本体１０により図
１，図２に示すように、溶接作業を行う。すなわち、フ
レーム出退装置５３によりスライドフレーム６を所定位
置まで突出させ、第１，第２リンク旋回装置７Ａ，７Ｂ
により第１，第２旋回リンク８Ａ，８Ｂを旋回させ、さ
らに多関節式溶接装置９の第１，第２アーム７４，７６
を駆動して、トーチ保持部７７に設けた溶接トーチを４
面パネルＡの接合部およびダイヤフラムＢとパネルＡの
接合部に接近させて内部から本溶接作業を自動的に行
う。

【００２４】

【発明の効果】以上に述べたごとく本発明の箱型構造体
内溶接ロボットの移動装置によれば、ロボットの走行時
は、一対の旋回リンクを重ねた状態を保持し、回動脚を
短縮して走行方向に沿う水平方向に回動させるか、また
はリフト装置を収縮して下端部を上昇させて、走行フレ
ームおよび支持架台を前方に相対移動することにより、
走行方向に望む面積を極めて小さくできるので、箱型構
造体内のダイヤフラム等の補強部材間の狭い開口に干渉
することになく、前方にスムーズに移動することがで
き、また作業時はスライドフレームのスライドおよび旋
回装置による旋回と旋回リンクの回動により、ロボット
から離れた任意位置に溶接装置を接近させて溶接するこ
とができ、箱型構造物内の溶接作業を自動的に行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る溶接ロボットの一実施例を示す側
面図である。

【図２】同溶接ロボットの正面図である。

【図３】同溶接ロボットの部分正面断面図である。

【図４】同溶接ロボットの回動脚を示す縦断面図であ
る。

【図５】同溶接ロボットのリンク旋回装置の側面断面図
である。

【図６】（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ溶接ロボットの
移動動作を説明する側面図である。

【図７】（ｄ）（ｅ）（ｆ）はそれぞれ溶接ロボットの
移動動作を説明する側面図である。

【符号の説明】

Ａ 箱桁構造物 Ｂ ダイヤフラム １ 移動装置 ２ リフト装置 ３ 支持架台 ４ 走行フレーム ５ 回動脚 ６ スライドフレーム ７Ａ 第１リンク旋回装置 ７Ｂ 第２リンク旋回装置 ８Ａ 第１旋回リンク ８Ｂ 第２旋回リンク ９ 多関節式溶接装置 10 ロボット本体 11 ガイドレール 14 走行用モーター 21 脚座板 23 脚フレームリンク 24 リフトシリンダー装置 31 脚回動モーター 34 脚出退装置 37 脚伸縮用モーター 45 着地板 53 フレーム出退装置 57 アーム旋回モーター 67 傾動アーム本体 68 アーム出退装置 74 第１アーム 76 第２アーム 77 トーチ保持部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 支持架台に、脚フレームが下方に伸縮し
   て支持架台を支持可能なリフト装置を設け、この支持架
   台に前後方向にスライド自在な走行フレームを配置し、
   この走行フレームの前部および後部に、伸縮自在な回動
   脚をそれぞれ進行方向と直交する水平軸心回りに回動自
   在に設け、前記支持架台に進行方向に沿って出退自在な
   スライドフレームを設け、このスライドフレームの先端
   部に、中間部が進行方向に沿う軸心回りに回動自在に連
   結された一対の旋回リンクの基端部を、進行方向に沿う
   軸心回りに回動自在な旋回装置を介して取付け、前記旋
   回リンクの先端部に溶接装置を設けたことを特徴とする
   箱型構造体内部溶接ロボット。