JP2018043276A - 鉄骨材溶接システムおよび鉄骨材溶接方法 - Google Patents

Abstract

【課題】鉄骨材を回転させることなく鉄骨材の多面に接続用の金具を自動溶接する。【解決手段】本発明の鉄骨材溶接システムは、パーツトレーに並べられた金具を掴む第１チャック機構と、金具を掴んだ第１チャック機構を鉄骨材の近傍に移動する移動機構と、鉄骨材の近傍に移動された第１チャック機構から金具を受け取る第２チャック機構と、第２チャック機構を移動して金具を鉄骨材の面に押し当てる押当機構と、第１溶接トーチと第１溶接トーチを移動する移動機構とを有し、鉄骨材の面に押し当てられた金具の第１辺に沿って第１溶接トーチを移動しつつ第１辺の部位を溶接する第１溶接機と、第２溶接トーチと第２溶接トーチを移動する移動機構とを有し、第１溶接機と同期して、鉄骨材の面に押し当てられた金具の第１辺と対向する第２辺に沿って第２溶接トーチを移動しつつ第２辺の部位を溶接する第２溶接機とを具備する。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば建築鉄骨用の胴縁に用いる角形鋼管やリップ溝形鋼などの鉄骨材にＬ形金具などの金具を溶接する鉄骨材溶接システムおよび鉄骨材溶接方法に関する。

従来は、鉄骨材にＬ形金具を溶接するのは溶接技術者が行うものとされていたが、近年では、溶接技術者の不足が深刻化しつつあり自動化の技術開発が急務になっている。

鉄骨材の一つとして、例えば建築用鋼材の胴縁があるが、この胴縁は、例えば長さが１２ｍ程度、幅１２ｃｍ、高さ１２ｃｍ程度の長尺の角形鋼管（予め短いサイズに切断したものも含む）に他の鋼管との連結用の子部品（例えば十数ｃｍ程度のＬ形金具など）を溶接し、製品として出荷されることが多く、このような溶接作業は、技術を要することから溶接職人の手作業によって行われる。詳細には角形鋼管上にパーツを固定する位置をけがき、その位置にパーツを仮止めした上で本溶接を行うなどの作業が行われる。

従来の自動溶接技術は、例えば自動車産業などの大規模な加工工程に採用され、車両のボディなどのような平板の鋼材どうしをつなぎ合わせる上で、鋼材どうしの溶接部位に対して溶接ロボットが上方から溶接を行うのが一般的である。

一方、角形鋼管に対する子部品の溶接部位は１面（上面）だけとは限らず、２面（右側面、左側面）、３面（上面、右側面、左側面）など、多面に溶接することが多く、上述したように、溶接は上から溶接部位を下にして行うため、角形鋼管の側面を溶接するには角形鋼管を回転させて溶接面を上に向けるなどの作業が必要になる。

鋼材関連の多面溶接の従来の技術としては、鉄骨柱を保持しつつ回転させる回転ポジショナやその送り機構などを備える大規模な設備の導入を伴うものがある（例えば特許文献１参照）。

特許第２０１３−２０２６７３号公報

しかしながら、建築用鋼材の胴縁加工などでは、費用対効果の関係で回転ポジショナやその送り機構などの大規模設備の導入は見込めないため、多面溶接のために加工対象の鋼管（鉄骨材）を回転させるようなことはできない。

本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、鉄骨材を回転させることなく、鉄骨材の複数の異なる面に接続用の金具を自動溶接することができる鉄骨材溶接システムおよび鉄骨材溶接方法を提供することにある。

本発明の鉄骨材溶接システムは、鉄骨材に金具を溶接する鉄骨材溶接システムにおいて、パーツトレーに並べられた前記金具を掴む第１チャック機構と、前記金具を掴んだ前記第１チャック機構を前記鉄骨材の近傍に移動する移動機構と、前記移動機構により前記鉄骨材の近傍に移動された前記第１チャック機構から前記金具を受け取る第２チャック機構と、前記第２チャック機構を移動して前記金具を前記鉄骨材の面に押し当てる押当機構と、第１溶接トーチと前記第１溶接トーチを移動する移動機構とを有し、前記押当機構により前記鉄骨材の面に押し当てられた前記金具の第１辺に沿って前記第１溶接トーチを移動しつつ前記第１辺の部位を溶接する第１溶接機と、第２溶接トーチと前記第２溶接トーチを移動する移動機構とを有し、前記第１溶接機と同期して、前記面に押し当てられた前記金具の前記第１辺と対向する第２辺に沿って前記第２溶接トーチを移動しつつ前記第２辺の部位を溶接する第２溶接機とを具備することを特徴とする。

本発明の鉄骨材溶接方法は、鉄骨材に金具を溶接する鉄骨材溶接方法において、パーツトレーに並べられた前記金具を第１チャック機構が掴むステップと、前記金具を掴んだ前記第１チャック機構を移動機構が前記鉄骨材の近傍に移動するステップと、前記鉄骨材の近傍に移動された前記第１チャック機構から第２チャック機構が前記金具を受け取るステップと、押当機構が前記第２チャック機構を移動して前記金具を前記鉄骨材の面に押し当てるステップと、第１溶接トーチと前記第１溶接トーチを移動する移動機構とを有する第１溶接機が、前記鉄骨材の面に押し当てられた前記金具の第１辺に沿って前記第１溶接トーチを移動しつつ前記第１辺の部位を溶接するステップと、第２溶接トーチと前記第２溶接トーチを移動する移動機構とを有する第２溶接機が、前記第１溶接機と同期して、前記面に押し当てられた前記金具の前記第１辺と対向する第２辺に沿って前記第２溶接トーチを移動しつつ前記第２辺の部位を溶接するステップとを有することを特徴とする。

本発明によれば、鉄骨材を回転させることなく、鉄骨材の複数の異なる面に接続用の金具を自動溶接することができる。

本発明の一つの実施の形態の鉄骨材溶接システムの構成を示す平面図である。 胴縁にレーザ印刷されたＱＲコードを読み取る様子を示す図である。 ハンドリングロボットからキャリッジにＬ形金具を受け渡す様子を示す図である。 胴縁に金具を押し当てる様子を示す図である。 胴縁の右側面の金具の両縁を２基の溶接ロボットが同時に溶接する様子を示す図である。 胴縁の左側面の金具の両縁を２基の溶接ロボットが同時に溶接する様子を示す図である。 上面キャリッジの挟持機構が胴縁の上面近傍に移動しＬ形金具を挟み込む様子を示す図である。 挟持機構を降下させてＬ形金具を胴縁の上面に押し当てる様子を示す図である。 胴縁の上面のＬ形金具の両縁を２基の溶接ロボットが同時に溶接する様子を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の一つの実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の一つの実施の形態の鉄骨材溶接システムの構成を示す斜視図、図２は胴縁６にレーザ印刷されたＱＲコードを読み取る様子を示す図である。ＱＲコードは登録商標である。

図１に示すように、この実施の形態の鉄骨材溶接システムは、ストック部（加工前）１、搬送ライン２、溶接部３、ストック部（加工後）５などを備える。

ストック部（加工前）１は、加工前の鉄骨材、例えば角形鋼管やリップ溝形鋼などの鉄骨材をストックしておく場所である。この例では、角形鋼管の一つとして、例えば建築用鋼材である胴縁６の溶接について説明する。

ストック部（加工前）１には、胴縁６を載置するために所定間隔に配置された梁と、並べられた胴縁６の軸と直交する方向に回転するベルトと、読取装置としてのＱＲコードリーダ８などが設けられている。

このストック部（加工前）１では、さまざまな長さおよび太さの複数の胴縁６を梁の上にランダムに並べておき、加工に際してベルトにより胴縁６が図に向かって左側に移動され、搬送ライン２の手前のＱＲコードリーダ８の真下の位置で停止される（図２参照）。

図２に示すように、角形の胴縁６の端部の少なくとも一つの面にはコード情報としてのＱＲコード８１がレーザ加工により印字されている。ＱＲコードリーダ８は下方を読み取り範囲としており、読み取り範囲内に移動したＱＲコード８１を読み取り、読み取ったＱＲコード８１の情報を主制御盤７（図１参照）へ送る。ＱＲコード８１には、個々の鉄骨材（胴縁６）を識別するための識別情報（ワークＩＤ）が記録されている。つまりＱＲコードリーダ８は胴縁６の面に設けられたＱＲコード８１から胴縁６の識別情報（ワークＩＤ）を読み取る読取装置である。

主制御盤７は、ＱＲコードリーダ８から受け取った胴縁６のワークＩＤを基に、データベースを参照して胴縁６にＬ形金具を溶接するための加工データ（当該胴縁６の寸法データの他、溶接対象のパーツのデータ、加工手順のデータなど）を読み出しコントローラ４１〜４４に送る。データベースは主制御盤７に設けておいてもよく、主制御盤７が接続されたネットワーク上のサーバなどに設けておいてもよい。

ＱＲコードリーダ８の位置でＱＲコード８１を読み取った後、ベルトにより加工対象の胴縁６は搬送ライン２に移動される。

搬送ライン２には、複数のローラとキャリーロボット２１が設けられている。キャリーロボット２１は、胴縁６を把持する機構を備えており、搬送ライン２に沿って設けられたラックとピニオンのギア構造とモータ駆動により搬送ライン２上を移動する。

キャリーロボット２１は、搬送ライン２上において胴縁６を把持するように支持し、モータ駆動により胴縁６をローラの回転で搬送ライン２上を滑らせながら溶接部３の方向へ移動する。

溶接部３は、パーツトレー３１、３２、ハンドリングロボット３３、３４、押当機構としてのキャリッジ３５、３６、溶接ロボット３７、３８、ワーク固定機構３９、４０、コントローラ４１〜４４、主制御盤７を備える。

パーツトレー３１、３２には、胴縁６に溶接する金具、例えばＬ形金具９（図３参照）が整列して（所定間隔で並べられて）載置されている。

Ｌ形金具９は、溶接面９１とこの溶接面９１と垂直（直角）なフランジ面９２とを有する溶接対象の子部品（金属のパーツ）である。フランジ面９２には他の鉄骨材をボルト締めなどで固定するための貫通孔９３が設けられている。

パーツトレー３１には、胴縁６の、向かって右側の面に溶接するＬ形金具９が載置されている。Ｌ形金具９はそのフランジ面９２がハンドリングロボット３３の第１チャック機構（チャック部材４５、４６）により掴まれてパーツトレー３１から取り出される。パーツトレー３２には、胴縁６の、向かって右側の面に溶接するＬ形金具９が載置されており、Ｌ形金具９はハンドリングロボット３４により取り出される。

すなわちハンドリングロボット３３はパーツトレーに並べられたＬ形金具９を掴む第１チャック機構（チャック部材４５、４６）と、Ｌ形金具９を掴んだ第１チャック機構（チャック部材４５、４６）を胴縁６の近傍に移動する多関節アーム（移動機構）とを有する。

ハンドリングロボット３３、３４は、多軸（多関節形）のロボットであり、コントローラ４１、４２からの制御によって、アームの先端に備えられた第１チャック機構（図３のチャック部材４５、４６参照）を立体的に姿勢制御およびチャッキング制御が可能である。

ハンドリングロボット３３は、コントローラ４１によって制御されてパーツトレー３１に並べられたＬ形金具９のフランジ面９２の中央部を掴んで胴縁６の右側面近傍に移動する。ハンドリングロボット３４は、コントローラ４２によって制御されてパーツトレー３２に並べられたＬ形金具９のフランジ面９２の中央部を掴んで胴縁６の左側面近傍に移動する。

ハンドリングロボット３３、３４は、溶接ロボット３７、３８の先端部のアタッチメントを第１チャック機構（チャック部材４５、４６）に変えることで実現している関係で、ハンドリングロボット３３、３４の可搬重量は第１チャック機構を含めて１０ｋｇ程度と少なく、移動対象のＬ字金具９については可搬重量が６ｋｇ程度（最大で８ｋｇ程度まで）のものしか掴んで運搬（移動）することができない制限がある。

またアーム先端の第１チャック機構（チャック部材４５、４６）も把持力や押圧する力が小さく、また第１チャック機構（チャック部材４５、４６）にパーツを掴ませた状態での位置決め精度も高くはないため、胴縁６の側面の溶接部位に精度よくＬ字金具９を押し当てるまでのことはできない。

そこで、本発明では、パーツを掴み移動するハンドリングロボット３３、３４とは別に把持力、押圧力および移動精度の高い仲介役としての側面用のキャリッジ３５、３６を介在させて、各キャリッジが胴縁６の側面にＬ形金具９を押し当てるようにしている。なお上面用のキャリッジとしては、図７、図８に示す挟持機構６６、７６を含む構成を設けている。

搬送ライン２の両脇（左右）に配置されているキャリッジ３５、３６のうち、図３に示すように、例えば向かって右側のキャリッジ３５は、一対の挟持機構６０，７０を備える。各挟持機構６０，７０は、アーム６１、７１の先端に設けた第２チャック機構（チャック部材６３とチャック部材６４、チャック部材７３とチャック部材７４）と、Ｌ字金具９の溶接面９１を支持するため突起部６２、７２を備える。つまり突起部６２、７２はＬ字金具９のフランジ面９２に対して垂直な溶接面９１を支持する。

キャリッジ３５は、胴縁６の右側面近傍に移動されたＬ形金具９をハンドリングロボット３３から受け取り、胴縁６の右側面に押し当てる。キャリッジ３５は第２チャック機構、押圧機構（図４参照）などを含む。

詳細には、ハンドリングロボット３３が第１チャック機構（図３の部材４５、４６参照）でＬ字金具９のフランジ面９２の中央部を挟持してキャリッジ３５への受け渡し位置までＬ字金具９を移動すると、キャリッジ３５の一対の挟持機構６０、７０がＬ字金具９の両側縁の斜め４５°程度の角度から矢印Ｐ方向に移動してＬ字金具９のフランジ面９２の側縁部を挟持し、それぞれの第２チャック機構のチャック部材６４、７４が矢印Ｑ方向に移動しフランジ面９２の側縁部（端面）をチャック部材６３、６４（７３、７４）どうしで把持した後、ハンドリングロボット３３が第１チャック機構（チャック部材４５、４６）を開放することで、ハンドリングロボット３３からキャリッジ３５がＬ形金具９を受け取る。

そして、その位置からハンドリングロボット３３が離脱した後、キャリッジ３５（押圧機構）が、図４に示すように、挟持機構６０、７０を矢印Ｒの方向に円弧を描くようにスイングさせて胴縁６の右側面にＬ字金具９の溶接面９１を押し当てる。このキャリッジ３５の構成および動きは搬送ライン２の反対側（左側）に設置されているキャリッジ３６についても同様である。つまりキャリッジ３６は、胴縁６の左側面近傍に移動されたＬ形金具９をハンドリングロボット３４から受け取り、胴縁６の左側面に押し当てる。

この他、上面用のキャリッジ（以下「上面キャリッジ」と称す）がある。この上面キャリッジは、胴縁６の上面でＬ字金具９の溶接面９１を溶接するための挟持機構６６、７６（図７参照）とこの挟持機構６６、７６全体を上下に移動させる押当機構（図示せず）を備える。挟持機構６６、７６にはそれぞれチャック機構（チャック部材６７、７７）が設けられており、チャック機構の仕組み自体はキャリッジ３５の第２チャック機構と同じであるが、Ｌ形金具９をチャッキングした後に移動する動作が異なる。

すなわち、この上面キャリッジでは、胴縁６の上方近傍においてＬ形金具９の溶接面９１を水平にして停止した状態で、左右の一対の挟持機構６６、７６を矢印Ｓ方向に移動してＬ形金具９のフランジ面９２の側縁部を挟み込み、さらに内側のチャック機構（チャック部材６７、７７）がフランジ面９２の側縁部の面を挟持することで、Ｌ形金具９を第１チャック機構（チャック部材４５、４６）から受け取り、続いて押当機構が２つの挟持機構６６、７６を、Ｌ形金具９の水平状態を維持したまま矢印Ｔの方向（真下）に、降下させることでＬ形金具９を胴縁６の上面６ｃに押し当てる（図７、図８参照）。

つまりこの上面キャリッジの場合、挟持機構６６、７６を矢印Ｓ方向に移動してＬ字金具９をチャッキングした後、両方の挟持機構６６、７６が同時に真下（矢印Ｔ方向）に下がり、胴縁６の上面６ｃにＬ字金具９の溶接面９１を押し当てる動きをする。

溶接ロボット３７、３８は、多軸（多関節形）のロボットであり、コントローラ４３、４４からの制御によってアームの先端に備えられた溶接トーチ３７ａ、３８ａ（図５参照）を立体的に姿勢制御および移動制御が可能である。

溶接ロボット３７は、溶接トーチ３７ａとこの溶接トーチ３７ａを移動する移動機構（多関節アーム）とを有しており、図５に示すように、胴縁６の右側面のＬ形金具９を溶接する場合、キャリッジ３５により胴縁６の右側面に押し当てられたＬ形金具９の下辺９１ｂ（第１辺）に沿って溶接トーチ３７ａを移動しつつ下辺９１ｂの部位を溶接する。

また胴縁６の左右両側面を溶接する場合、溶接ロボット３７は、キャリッジ３５により胴縁６の右側面に押し当てられたＬ形金具９の下辺９１ｂ（第１辺）（図５参照）と、胴縁６の左側面に押し当てられたＬ形金具９の上辺９１ａ（第２辺）（図６参照）とを溶接する。

溶接ロボット３８は、溶接トーチ３８ａとこの溶接トーチ３８ａを移動する移動機構（多関節アーム）とを有しており、図５に示すように、胴縁６を跨ぐようにして胴縁６の右側面に押し当てられたＬ形金具９の上辺９１ａ（第２辺）の溶接開始位置に溶接トーチ３８ａを移動し、溶接開始位置から上辺９１ａに沿って溶接トーチ３８ａを移動しつつ上辺９１ａの部位を溶接する。

また胴縁６の左右両側面を溶接する場合、溶接ロボット３８は、キャリッジ３６により胴縁６の右側面に押し付けられたＬ形金具９の第２辺（上辺９１ａ）（図５参照）と、胴縁６の左側面に押し当てられたＬ形金具９の第１辺（下辺９１ｂ）（図６参照）とを溶接する。

これら溶接ロボット３７、３８は、ハンドリングロボット３３、３４と先端のアタッチメントが違うだけで、ロボット本体のアーム構造自体はほぼ同じである。

溶接トーチ３７ａ、３８ａは、溶接電源（図示せず）に接続されており、溶接電源から供給される電力によりアーク放電を発生させて、ワイヤ供給装置（図示せず）からトーチ先端に供給される溶接ワイヤを溶かしつつ溶接部位を溶接する。

ワーク固定機構３９は、搬送ライン２の、向かって右側に配置されており、胴縁６を固定する位置で固定部材を胴縁６の側面に向けて突出させて胴縁６の側面に突き当てて胴縁６を固定する。

ワーク固定機構４０は、搬送ライン２の、向かって左側に配置されており、胴縁６を固定する位置で固定部材を胴縁６の側面に向けて突出させて胴縁６の側面に突き当てて胴縁６を固定する。

コントローラ４１は、主制御盤７からの加工データおよび制御データと、予め設定されているティーチングデータとを基に、ハンドリングロボット３３を制御する。コントローラ４２は、主制御盤７からの加工データおよび制御データと、予め設定されているティーチングデータとを基に、ハンドリングロボット３４を制御する。

コントローラ４３は、主制御盤７からの加工データおよび制御データと、予め設定されているティーチングデータとを基に、溶接ロボット３７を制御する。コントローラ４４は、主制御盤７からの加工データおよび制御データと、予め設定されているティーチングデータとを基に、溶接ロボット３８を制御する。

主制御盤７は、ＣＰＵ、メモリ、ネットワーク通信インターフェース、タッチパネルなどを備えている。主制御盤７は、ＱＲコードリーダ８から受け取ったワークＩＤを基に、メモリまたは外部のデータベースを参照して加工対象の胴縁６のデータ、溶接対象のパーツのデータ、加工手順のデータなどを読み出し、これらのデータを加工データとし、また各ロボットの動作を制御する制御データを読み出してコントローラ４１〜４４に送る。

つまり主制御盤７ではＣＰＵがワークＩＤを基にメモリに記憶されている加工データおよび制御データを、ネットワーク通信インターフェースを通じてコントローラ４１〜４４へ送り、ハンドリングロボット３３、３４および溶接ロボット３７、３８を制御する。

またＣＰＵはメモリの制御プログラムに基づいてキャリーロボット２１、側面用のキャリッジ３５、３６、上面用のキャリッジ（図７の挟持機構６６、７６を含む機構）、ワーク固定機構３９、４０を含む各機器を制御することで、胴縁６の搬送ライン２上の移動から溶接部３でのパーツの取出し、溶接および搬出に関わる制御全般を行う。

オペレータがタッチパネルを操作し、各機器の制御データおよび加工データの表示および修正などを行ったり、コマンド入力により各機器を直接制御することができる。

すなわち、上記主制御盤７およびコントローラ４１〜４４などにより制御部が構成される。制御部は、ＱＲコードリーダ８により読み取られたワークＩＤを基に、胴縁６の加工データを取得し、取得した胴縁６の加工データを基に、側面キャリッジ３５、３６、上面キャリッジおよび各ロボット３３、３４、３７、３８を制御する。

例えば制御部は、ハンドリングロボット３３、３４を制御して、パーツトレー３１、３２に並べられたＬ形金具９を掴んで胴縁６の近傍に移動させ、キャリッジ３５、３６を制御して、胴縁６の近傍に移動されたＬ形金具９をハンドリングロボット３３、３４から受け取らせて胴縁６の側面に押し付けさせる。

また、制御部は、溶接ロボット３７、３８を制御して、キャリッジ３５により胴縁６の右側面に押し付けられたＬ形金具９の第１辺９１ｂの溶接部位を溶接ロボット３７に溶接させると同時に、Ｌ形金具９の第１辺９１ｂと対向する第２辺９１ａの溶接部位を溶接ロボット３８に溶接させる（図５参照）。

さらに、制御部は、溶接ロボット３７、３８を制御して、キャリッジ３６により胴縁６の左側面に押し付けられたＬ形金具９の第１辺９１ｂの溶接部位を溶接ロボット３８に溶接させると同時に、Ｌ形金具９の第１辺９１ｂと対向する第２辺９１ａの溶接部位を溶接ロボット３７に溶接させる（図６参照）。

ストック部（加工後）５は、溶接部３で溶接された加工済みの胴縁６をストックする。ストック部（加工後）５側の搬送ライン２には、加工済みの胴縁６を搬送ライン２からストック部（加工後）５に移すための送り出し機構と、この送り出し機構によってストック部（加工後）５に移された加工済みの胴縁６をストックしておくための梁などで仕切られた空間が設けられている。なお、図１では、ストック部（加工後）５は短く見えるが、図面の都合上、途中を略しているだけであり、ストック部（加工前）１と同程度の距離がある。

以下、この鉄骨材溶接システムの動作を説明する。
例えば胴縁６の両側面と上面の３面にＬ形金具９を自動溶接する場合、ストック部（加工前）１では、さまざまな長さおよび太さの複数の胴縁６を梁の上にランダムに並べておき、加工に際してベルトにより加工対象の胴縁６が搬送ライン２の手前のＱＲコードリーダ８の真下の位置まで移動される。

ＱＲコードリーダ８は、図２に示すように、読み取り範囲内に入った胴縁６のＱＲコード８１からワークＩＤを読み取り、主制御盤７へ送る。

主制御盤７のＣＰＵは、ＱＲコードリーダ８から送られてきたワークＩＤを基に、メモリまたは外部のデータベースを参照して加工対象の胴縁６のデータ、溶接対象のＬ形金具９のデータ、加工手順のデータなどを読み出し、これらのデータを加工データとし、また各ロボットの動作を制御する制御データを読み出してコントローラ４１〜４４に送ると共に、このシステムの加工工程に関わる各機器（キャリーロボット２１、キャリッジ３５、３６、挟持機構６６、６７およびワーク固定機構３９、４０など）を制御する。

ＱＲコードリーダ８により加工対象の胴縁６のＱＲコード８１が読み取られた後、ベルトにより胴縁６が搬送ライン２に移動すると、主制御盤７はキャリーロボット２１を制御して、キャリーロボット２１に胴縁６を把持させて搬送ライン２上を溶接部３の方向へ移動させる。

溶接部３に胴縁６が進入すると、主制御盤７は、キャリーロボット２１を制御して胴縁６の溶接部位を所定の溶接位置に停止させる。

続いて、主制御盤７は、ライン両側のワーク固定機構３９、４０を制御して固定部材を突出させて胴縁６の側面に当て、両側から胴縁６を固定する。

以下、コントローラ４１〜４４の制御による各ロボットの動作工程（パーツの自動溶接工程）に入る。
この場合、まず、ハンドリングロボット３３は、アームをパーツトレー３１へ移動し、その先端の第１チャック機構（チャック部材４５、４６）によりパーツトレー３１に並べられたＬ形金具９の中の一つを掴んで、胴縁６の右側面近傍の位置（図３参照）に移動する。

これと同時に、ハンドリングロボット３４は、アームをパーツトレー３２へ移動し、その先端の第１チャック機構（チャック部材４５、４６）によりパーツトレー３２に並べられたＬ形金具９の中の一つを掴んで、胴縁６の左側面近傍の位置に移動する。

（Ｌ形金具９の受け渡し）
続いて、図３に示すように、キャリッジ３５は、一対の挟持機構６０、７０を矢印Ｐ方向に移動して、胴縁６の右側面近傍の位置に移動されたＬ形金具９の側縁部を双方の挟持機構６０、７０で挟み込み、挟持機構６０、７０の第２チャック機構のチャック部材６４、７４を矢印Ｑ方向に動かして、チャック部材６３とチャック部材６４、およびチャック部材７３とチャック部材７４でＬ形金具９のフランジ面９２の両側縁部（の面）を挟持する。

Ｌ形金具９を挟持後、ハンドリングロボット３３のチャック機構（部材４５、４６）がＬ形金具９のフランジ面９２のチャッキングを解除することで、Ｌ形金具９はキャリッジ３５に受け渡される。この際、突起部６２、７２はＬ形金具９の溶接面９１に当接される。この動作を搬送ライン２の、向かって左側のキャリッジ３６もキャリッジ３５と同時に行う。

この後、図４に示すように、キャリッジ３５、４６は共に円弧を描くように矢印Ｒの方向にスイングしてそれぞれのＬ形金具９の溶接面９１を胴縁６の右側面および左側面に押し当てる。この際、突起部６２、７２がＬ形金具９の溶接面９１に当接されているので、胴縁６の側面にＬ形金具９の溶接面９１全体が押し付けられて、互いの面が密着するようになる。

（右面溶接）
次に、図５に示すように、溶接ロボット３７は、胴縁６の右側面に押し当てられたＬ形金具９の第１辺９１ａの溶接開始位置に溶接トーチ３７ａを移動し、また溶接ロボット３８は、Ｌ形金具９の第２辺９１ｂの溶接開始位置に溶接トーチ３８ａを移動し、それぞれの辺９１ａ、９１ｂに沿って溶接トーチ３７ａ、３８ａを矢印Ａの方向に同期して（ほぼ同時に）移動しつつその部位を溶接する。なお図では溶接部位の状態が分るように、溶接した後の状態を示している。

（左面溶接）
続いて、図６に示すように、溶接ロボット３７は、胴縁６の左側面に押し当てられたＬ形金具９の第１辺９１ａの溶接開始位置に溶接トーチ３７ａを移動し、また溶接ロボット３８は、Ｌ形金具９の第２辺９１ｂの溶接開始位置に溶接トーチ３８ａを移動し、それぞれの辺９１ａ、９１ｂに沿って溶接トーチ３７ａ、３８ａを矢印Ｂの方向に同期して（ほぼ同時に）移動しつつその部位を溶接する。なお図では溶接部位の状態が分るように、溶接した後の状態を示している。

胴縁６の両側面にＬ形金具９を溶接した後、上面にＬ形金具９を溶接する。なおこの例では上面に溶接するＬ形金具９は、左面のＬ形金具９（または右面のＬ形金具９）と同じものであるものとする。
（上面へのＬ形金具の移動）
この場合、ハンドリングロボット３３は、アームをパーツトレー３１へ移動し、その先端の第１チャック機構（部材４５、４６）によりパーツトレー３１に並べられたＬ形金具９の中の一つを掴んで、図７に示すように、胴縁６の上面６ｃ近傍の位置に移動する。

続いて、上面キャリッジの挟持機構６６、７６は、Ｌ形金具９の両脇から矢印Ｓの方向に移動し、胴縁６の上面６ｃ近傍の位置のＬ形金具９のフランジ面９２の側縁部を双方の挟持機構６６、７６で挟み込み、さらにそれぞれの挟持機構６６、７６の、チャック部材６７とチャック部材７７とでＬ形金具９のフランジ面９２の側縁部（の面）を挟持する。

Ｌ形金具９を挟持後、ハンドリングロボット３３の第１チャック機構（部材４５、４６）がＬ形金具９のチャッキングを解除することで、Ｌ形金具９は上面キャリッジの挟持機構６６、７６に受け渡される。この際、突起部６８、７８はＬ形金具９の溶接面９１に当接される。

そして、図８に示すように、挟持機構６６、７６は、下（矢印Ｔの方向）に降下し、Ｌ形金具９の溶接面９１を胴縁６の上面６ｃに押し当てる。この際、突起部６８、７８はＬ形金具９の溶接面９１に当接されているので、胴縁６の上面６ｃにＬ形金具９の溶接面９１全体が押し付けられて、互いの面が密着するようになる。

（上面溶接）
次に、図９に示すように、溶接ロボット３７と溶接ロボット３８は、共にほぼ同時に動作し、胴縁６の上面に押し当てられたＬ形金具９の第１辺９１ａの溶接開始位置に溶接トーチ３７ａを移動、Ｌ形金具９の第２辺９１ｂの溶接開始位置に溶接トーチ３８ａを移動し、それぞれの辺９１ａ、９１ｂに沿って溶接トーチ３７ａ、３８ａを矢印Ｃの方向に同時に移動しつつその部位を溶接する。なお図では溶接部位の状態が分るように、溶接した後の状態を示している。

上記のようにして胴縁６の３面にＬ形金具９を溶接した後、主制御盤７は、キャリーロボット２１を制御して胴縁６を次の溶接位置に移動させる。

これを繰り返し、胴縁６の溶接加工が終了すると、主制御盤７は、キャリーロボット２１を制御して胴縁６をストック部（加工後）５側の搬送ライン２へ押し出し移動させる。

そして、胴縁６が溶接部３を抜けると、搬送ライン２に設けられたストック部（加工後）５への繰り出し機構により胴縁６をストック部（加工後）５へ移し、回転ベルトにより胴縁６をストック部（加工後）５のさらに奥へ移動させる。

このようにこの実施形態の鉄骨材溶接システムによれば、２基のハンドリングロボット３３、３４と２基の溶接ロボット３７、３８を搬送ライン２の両側に配置すると共に、ハンドリングロボット３３、３４から搬送ライン２上の胴縁６へのＬ形金具９の受け渡し用にキャリッジ３５（図３参照）、３６を設けることで、Ｌ形金具９の溶接面９１を胴縁６の側面に精度よく押し当てて溶接することができる。

また、キャリッジ３５，３６に突起部６２，７２を設けたことで、Ｌ形金具９の溶接面９１を胴縁６の面から浮かないように押圧することができる。

この結果、胴縁６などの角形鋼管（鉄骨材）を回転させることなく、胴縁６の複数の異なる面（右側面、左側面、上面の３面）に他の鉄骨材との接続用のＬ形金具９を高精度でかつ効率よく自動溶接することができる。

なお上記実施形態では、胴縁６の３面に溶接する例について説明したが、胴縁６の右側面と左側面、または胴縁６の右側面と上面、さらには胴縁６の左側面と上面などといように２面の自動溶接も可能であり、またいずれか１面だけの溶接も可能である。

本発明の実施の形態を説明したが、この実施の形態は、例として示したものであり、この他、様々な形態で実施が可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成要素の省略、置き換え、変更を行うことができる。

上記実施形態では、ＱＲコードリーダ８とＱＲコード８１との組み合わせで胴縁６の識別情報（ワークＩＤ）を読み取る機能を実現したが、これ以外に、バーコードリーダとバーコードの組み合わせで実現してもよく、さらには、ＲＦリーダと無線タグとの組み合わせで胴縁６の識別情報（ワークＩＤ）を読み取る機能を実現してもよい。

１…ストック部（加工前）
２…搬送ライン
３…溶接部
５…ストック部（加工後）
６…胴縁
７…主制御盤
８…ＱＲコードリーダ
９…Ｌ形金具
２１…キャリーロボット
３１、３２…パーツトレー
３３、３４…ハンドリングロボット
３５、３６…キャリッジ
３７、３８…溶接ロボット
３９、４０…ワーク固定機構
４１〜４４…コントローラ
８１…ＱＲコード
６０、７０…把持機構
９１ａ、９１ｂ…Ｌ字金具の溶接面の辺（縁）
９１…Ｌ字金具の溶接面
９２…Ｌ字金具のフランジ面

本発明の鉄骨材溶接システムは、鉄骨材に金具を溶接する鉄骨材溶接システムにおいて、パーツトレーに並べられた前記金具を掴む第１チャック機構と、前記金具を掴んだ前記第１チャック機構を前記鉄骨材の近傍に移動する移動機構と、前記移動機構により前記鉄骨材の近傍に移動された前記第１チャック機構から前記金具を受け取る第２チャック機構と、前記第２チャック機構を、弧を描くように移動して前記金具を前記鉄骨材の側面に押し当てる押当機構と、第１溶接トーチと前記第１溶接トーチを移動する移動機構とを有し、前記押当機構により前記鉄骨材の側面に押し当てられた前記金具の第１辺に沿って前記第１溶接トーチを移動しつつ前記第１辺の部位を溶接する第１溶接機と、第２溶接トーチと前記第２溶接トーチを移動する移動機構とを有し、前記第１溶接機と同期して、前記側面に押し当てられた前記金具の前記第１辺と対向する第２辺に沿って前記第２溶接トーチを移動しつつ前記第２辺の部位を溶接する第２溶接機とを具備することを特徴とする。

本発明の鉄骨材溶接方法は、鉄骨材に金具を溶接する鉄骨材溶接方法において、パーツトレーに並べられた前記金具を第１チャック機構が掴むステップと、前記金具を掴んだ前記第１チャック機構を移動機構が前記鉄骨材の近傍に移動するステップと、前記鉄骨材の近傍に移動された前記第１チャック機構から第２チャック機構が前記金具を受け取るステップと、押当機構が前記第２チャック機構を、弧を描くように移動して前記金具を前記鉄骨材の側面に押し当てるステップと、第１溶接トーチと前記第１溶接トーチを移動する移動機構とを有する第１溶接機が、前記鉄骨材の側面に押し当てられた前記金具の第１辺に沿って前記第１溶接トーチを移動しつつ前記第１辺の部位を溶接するステップと、第２溶接トーチと前記第２溶接トーチを移動する移動機構とを有する第２溶接機が、前記第１溶接機と同期して、前記側面に押し当てられた前記金具の前記第１辺と対向する第２辺に沿って前記第２溶接トーチを移動しつつ前記第２辺の部位を溶接するステップとを有することを特徴とする。

Claims (8)

1. 鉄骨材に金具を溶接する鉄骨材溶接システムにおいて、
   パーツトレーに並べられた前記金具を掴む第１チャック機構と、
   前記金具を掴んだ前記第１チャック機構を前記鉄骨材の近傍に移動する移動機構と、
   前記移動機構により前記鉄骨材の近傍に移動された前記第１チャック機構から前記金具を受け取る第２チャック機構と、
   前記第２チャック機構を移動して前記金具を前記鉄骨材の面に押し当てる押当機構と、
   第１溶接トーチと前記第１溶接トーチを移動する移動機構とを有し、前記押当機構により前記鉄骨材の面に押し当てられた前記金具の第１辺に沿って前記第１溶接トーチを移動しつつ前記第１辺の部位を溶接する第１溶接機と、
   第２溶接トーチと前記第２溶接トーチを移動する移動機構とを有し、前記第１溶接機と同期して、前記面に押し当てられた前記金具の前記第１辺と対向する第２辺に沿って前記第２溶接トーチを移動しつつ前記第２辺の部位を溶接する第２溶接機と
   を具備することを特徴とする鉄骨材溶接システム。
2. 前記第２チャック機構は、
   前記金具の第１面の側縁部を把持する把持機構と、
   前記第１面と垂直な前記金具の第２面を支持する突起部と
   を備えることを特徴とする請求項１記載の鉄骨材溶接システム。
3. 前記第２チャック機構は、
   前記金具を傾斜させた状態で前記第１チャック機構から受け取ることを特徴とする請求項１記載の鉄骨材溶接システム。
4. 前記押当機構は、
   前記第２チャック機構を、弧を描くように移動して前記金具を前記鉄骨材の側面に押し当てることを特徴とする請求項１記載の鉄骨材溶接システム。
5. 前記鉄骨材の面に設けられたコード情報から前記鉄骨材の識別情報を読み取る読取装置と、
   前記読取装置により読み取られた前記鉄骨材の識別情報を基に前記鉄骨材の加工データを取得し、取得した前記鉄骨材の加工データを基に前記第１および第２チャック機構、前記押当機構、前記第１および第２溶接機を制御する制御部と
   を具備することを特徴とする請求項１記載の鉄骨材溶接システム。
6. 前記第２チャック機構は、
   前記鉄骨材の上方の近傍において前記金具を水平にした状態で前記第１チャック機構から受け取り、
   前記押当機構は、
   前記金具を水平にしたまま前記第２チャック機構を降下させることで前記金具を前記鉄骨材の上面に押し当てることを特徴とする請求項１記載の鉄骨材溶接システム。
7. 鉄骨材に金具を溶接する鉄骨材溶接システムにおいて、
   パーツトレーに並べられた前記金具を掴んで移動するハンドリングロボットと、
   前記鉄骨材と前記金具とを溶接する第１および第２溶接ロボットと、
   前記鉄骨材の近傍に配置され、前記ハンドリングロボットから前記金具を受け取り、前記鉄骨材に押し当てる押当機構と、
   前記ハンドリングロボット、前記押当機構、前記第１および第２溶接ロボットを制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記ハンドリングロボットを制御して、前記パーツトレーに並べられた前記金具を掴んで前記鉄骨材の近傍に移動させ、
   前記押当機構を制御して、前記鉄骨材の近傍に移動された前記金具を前記ハンドリングロボットから受け取らせて前記鉄骨材の側面に押し当てさせ、
   前記第１および第２溶接ロボットを制御して、前記鉄骨材の側面に押し当てられた前記金具の第１辺の溶接部位と、この第１辺と対向する第２辺の溶接部位とを同時に溶接させる
   ことを特徴とする鉄骨材溶接システム。
8. 鉄骨材に金具を溶接する鉄骨材溶接方法において、
   パーツトレーに並べられた前記金具を第１チャック機構が掴むステップと、
   前記金具を掴んだ前記第１チャック機構を移動機構が前記鉄骨材の近傍に移動するステップと、
   前記鉄骨材の近傍に移動された前記第１チャック機構から第２チャック機構が前記金具を受け取るステップと、
   押当機構が前記第２チャック機構を移動して前記金具を前記鉄骨材の面に押し当てるステップと、
   第１溶接トーチと前記第１溶接トーチを移動する移動機構とを有する第１溶接機が、前記鉄骨材の面に押し当てられた前記金具の第１辺に沿って前記第１溶接トーチを移動しつつ前記第１辺の部位を溶接するステップと、
   第２溶接トーチと前記第２溶接トーチを移動する移動機構とを有する第２溶接機が、前記第１溶接機と同期して、前記面に押し当てられた前記金具の前記第１辺と対向する第２辺に沿って前記第２溶接トーチを移動しつつ前記第２辺の部位を溶接するステップと
   を有することを特徴とする鉄骨材溶接方法。

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