JP3586021B2 - 鋼製セグメント溶接用位置決め治具及び溶接装置 - Google Patents
鋼製セグメント溶接用位置決め治具及び溶接装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3586021B2 JP3586021B2 JP30876495A JP30876495A JP3586021B2 JP 3586021 B2 JP3586021 B2 JP 3586021B2 JP 30876495 A JP30876495 A JP 30876495A JP 30876495 A JP30876495 A JP 30876495A JP 3586021 B2 JP3586021 B2 JP 3586021B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- plate
- welding
- intermediate product
- main girder
- positioning
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Lining And Supports For Tunnels (AREA)
- Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネルの支持壁を構成するセグメント、特に、トンネルの軸方向に隣接する他のセグメントと接続される鋼製の主桁板と周方向に隣接する他のセグメントと接続される鋼製の継手板からなる枠体に円弧状に成形された鋼製のスキンプレートを溶接して構成される鋼製セグメント製造する際に用いる溶接用位置決め治具と、この位置決め治具を用いた溶接装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
鋼製セグメントは円周方向及び軸方向に連結されてトンネルの支持壁を構成するものであり、土圧に対抗し得る強度と地下水の漏洩を防止し得る水密性を有することが必須である。
【0003】
鋼製セグメントは、目的のトンネルの内径に対応する半径と、トンネルの内径を予め設定された数で分割した角度に対応する角度を持った円弧状で且つ予め設定された軸方向の長さを有しており、図6,7に示すように、軸方向に隣接する他の鋼製セグメントと接続される主桁板1aと周方向に隣接する他の鋼製セグメントと接続される継手板1bからなる枠体1に円弧状に成形されたスキンプレート2を載置すると共に、該スキンプレート2の全周を枠体1に溶接して構成されている。
【0004】
鋼製セグメントは、主桁板1a,継手板1b,縦リブ,グラウトパイプ,吊り金具及びスキンプレート2を型枠状の治具に取り付けて夫々溶接することで、枠体1及び枠体1にスキンプレート2が仮付けされた中間製品を形成し、その後、該中間製品を治具から取り出してスキンプレート2と枠体1との全接続部位をすみ肉溶接することで製造されるのが一般である。
【0005】
上記溶接作業は手溶接によって行われていたが、溶接技能者の減少化,高齢化等により人員の確保が困難となり、溶接ロボットを採用して自動化をはかることが研究されている。溶接ロボットを用いて上記中間製品に於ける枠体1とスキンプレート2を溶接する場合、一般に枠体1を構成する主桁板1aの側面或いは主桁板1aに形成されたボルト穴3を基準として位置決めすることが行われている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
溶接ロボットを用いて溶接する場合、被溶接物の位置決め精度が製品精度に大きな影響を与えることが知られている。上記の如く、主桁板1aの側面或いは主桁板1aに形成されたボルト穴3を基準として中間製品の位置決めを行った場合、枠体1の位置は正確に設定されるものの、該枠体1に仮付けされたスキンプレート2の位置が正確であるか否かの保証はない。即ち、図8に示すように、枠体1に仮付けされたスキンプレート2の周辺が正確に主桁板1aの側面と平行である保証はない。このため、溶接ロボット主桁板1aを基準とした軌跡を描くこととなり、スキンプレート2と枠体1を一様なビードを形成して溶接することが出来ず、手直し作業が必要になるという問題がある。
【0007】
上記問題を解決するためには、枠体1に対してスキンプレート2を仮付けする際の位置精度を向上させることが必要であるが、仮付け治具の改良が必須となりコストが上昇するという問題を派生する。
【0008】
本発明の目的は、溶接精度を向上させるためにスキンプレートの2辺の端面を基準として位置決めするようにした鋼製セグメント溶接用位置決め治具を提供すると共に、複数の前記位置決め治具と走行可能な溶接ロボットを組み合わせることで溶接ロボットの稼働率を向上させることが出来る溶接装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明に係る鋼製セグメント溶接用位置決めロボットは、主桁板と継手板からなる枠体に円弧状のスキンプレートを仮付けした鋼製セグメントの中間製品に於けるスキンプレートの周囲を溶接する際に用いる鋼製セグメント溶接用位置決め治具であって、所定位置に配置されスキンプレートの内周側の面と接触して中間製品を水平方向に支持する複数の支持部材と、主桁板に沿って配置され前記支持部材によって支持されたスキンプレートの主桁板側の端面と当接して該端面の位置を設定する主桁板側位置設定部材と、継手板と対向して配置され前記支持部材によって支持されたスキンプレートの継手板側の端面と当接して該端面の位置を設定する継手板側位置設定部材と、前記支持部材によって支持され且つ前記主桁板側位置設定部材及び継手板側位置設定部材とによって所定位置に設定されたスキンプレートを固定する固定部材とを有して構成されるものである。
【0010】
上記鋼製セグメント溶接用位置決め治具(以下「位置決め治具」という)では、枠体にスキンプレートを仮付けした鋼製セグメントの中間製品(以下単に「中間製品」という)の位置決めを行うに際し、スキンプレートを支持すると共に主桁板側位置設定部材及び継手板側位置設定部材によってスキンプレートの主桁板側の端面と継手板側の端面を位置決めすることが出来る。このため、枠体に対しスキンプレートが正確に位置決めされているか否かに関わらず、スキンプレートの端面を基準として溶接を実施することが出来、精度の高い溶接を行うことが出来る。
【0011】
また本発明に係る溶接装置は、走行可能な溶接用ロボットを配置すると共に該溶接用ロボットの走行範囲であって溶接可能領域に上記鋼製セグメント溶接用位置決め治具を複数配置したものである。
【0012】
上記溶接装置では、位置決め治具に対する段取り作業を実施している間に他の位置決め治具に取り付けられた中間製品の溶接を実施することが出来る。このため、1台の溶接ロボットを用いた場合であっても、該ロボットの稼働率を向上させることが出来る。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、上記位置決め治具及び溶接装置の好ましい実施形態について図を用いて説明する。図1は位置決め治具の斜視図、図2は中間製品を位置決めする際の各位置設定部材とスキンプレートとの関係を説明する斜視図、図3は形状の異なる鋼製セグメントの中間製品に対する位置決めを実施する場合の説明図、図4は溶接ロボットとの位置関係を説明する図、図5は溶接装置を説明するブロック図である。
【0014】
本発明に係る位置決め治具Aは、主桁板1aと継手板1bからなる枠体1に円弧状に成形されたスキンプレート2を仮付けした鋼製セグメントの中間製品(図6参照)を本溶接する際に用いるものであり、スキンプレート2の2辺(図4の2a,2d)を基準として位置決めすることで、該プレート2の枠体1に対する位置決め精度の如何に関わらず、溶接ロボットを利用した溶接の自動化を実現したものである。
【0015】
特に、溶接ビードの品位を安定させる場合、下向き溶接を実施することが好ましい。このため、位置決め治具Aは上記中間製品に於ける溶接部位となる主桁板1a,継手板1bの端面とスキンプレート2の端面2a〜2dとの接合部位が上方に配置されるように、中間製品を水平にした状態で位置決めし得るように構成されている。
【0016】
また枠体1に仮付けされたスキンプレート2の位置精度(枠体1とスキンプレート2の平行度)に関わらず安定した状態でスキンプレート2の全周をすみ肉溶接し得るように、スキンプレート2を直接支持すると共に該プレート2の端面2a,2dと接触して中間製品の位置決めを行うように構成されている。
【0017】
図1〜図4に於いて、位置決め治具Aは剛性を持ったフレーム11を有し、該フレーム11の上面11aにスキンプレート2の内周面2eと接触して該プレート2を支持する複数の支持部材12が配置されている。前記支持部材12によって支持される中間製品は常に同一の姿勢でセットされる。即ち、中間製品はフレーム11に対し常に円弧方向が図1に示す矢印a,b方向に配置され、軸方向が矢印c,d方向に配置される。
【0018】
支持部材12は、曲率の異なる多品種の鋼製セグメントの中間製品を支持し得るように円弧方向(矢印a,b方向)に2か所及び軸方向(矢印c,d方向)に2か所の合計4か所に配置されている。また中間製品に於ける軸方向の寸法(幅寸法)の変化に対応し得るように、矢印c,d方向に配置された支持部材12は、フレーム11の上面11aに前記方向に沿って形成された複数の取付穴11bに選択的に取り付けられて配置位置を調整し得るように構成されている。
【0019】
支持部材12は、予め設定された高さを有する支柱12aの先端に全方向に回転可能なボール12bを取り付けて構成されており、支柱12aの下端側をフレーム11の上面11aに形成された取付穴11bに挿通すると共に図示しないボルト等の固定具によって固定されている。
【0020】
フレーム11の一方側の側面(矢印d方向の側面)にはアーム11cが設けられ、該アーム11cに主桁板側位置設定部材となる2つの軸方向ストッパー13が配置されている。この軸方向ストッパー13は、スキンプレート2の軸方向の端面2dと接触する接触子13aとハンドル13bを有しており、接触子13aを固定する機構としてトグル機構を用いている。
【0021】
上記ハンドル13bを操作することで、接触子13aを位置決め位置に設定して固定し、或いは退避位置に設定することが可能である。そして接触子13aが位置決め位置に固定されたとき、2つの接触子13aの先端面を結ぶ線が矢印d方向の基準位置となる。
【0022】
上記2つの軸方向ストッパー13は、夫々矢印c,d方向に配置された2つの支持部材12を結ぶ線の延長上に配置されており、且つ接触子13aの高さが支持部材12のボール12bの天端レベルと略等しいか或いは僅かに高いレベルを有するように設定されている。
【0023】
従って、図3(b)に示すように、スキンプレート2の内周面2eのレベルが支持部材12のボール12bによって設定されることから、枠体1を構成する主桁板1aの板厚や高さ寸法の如何に関わらず、スキンプレート2の端面2dと接触して位置決めすることが可能である。
【0024】
フレーム11の上面であって矢印a,b方向に配置された支持部材12の間にスキンプレート2を固定する固定部材14が設けられている。この固定部材14はスキンプレート2の内周面2eと接触して固定するものであり、選択的に固定及び固定解除し得る磁石或いは真空ポンプと接続された吸着カップ等を用いることが可能である。
【0025】
本例では、固定部材14を、スキンプレート2を磁気により吸着して固定する磁石14aと、この磁石14aを上下方向に移動させると共に所望の位置に設定し得るジャッキ14bと、磁石14aの移動方向を案内する枠状のガイド14cとによって構成している。
【0026】
固定部材14は固定部材取付板15に取り付けられており、この取付板15はフレーム11の上面に矢印a,b方向に形成された長穴11dに対しボルト15aによって固着されている。従って、固定部材14を矢印a,b方向に配置された支持部材12の間で中間製品の寸法や形状に応じた所望の位置に配置することが可能であり、且つジャッキ14bを操作することによって磁石14aを所望の高さに設定することが可能である。
【0027】
フレーム11のアーム11cを設けた側面と直行する方向の側面(矢印a方向の側面)に継手板側位置設定部材となる周方向ストッパー16が配置されている。この周方向ストッパー16は、軸方向ストッパー13と同様にスキンプレート2の軸方向の端面2aと接触して位置決めする接触子16aと、接触子16aを操作するハンドル16bとを有するトグル機構によって構成され、ハンドル16bの操作によって接触子16aを位置決め位置に設定して固定すると共に退避位置に退避させることが可能である。
【0028】
上記周方向ストッパー16はブラケット17を介してフレーム11に取り付けられており、三次元的に姿勢を調整することが可能なように構成されている。ブラケット17は、水平プレート17aと、垂直プレート17bと、傾斜プレート17cの3つの部材によって構成されており、夫々のプレート17a〜17cには長穴17d〜17fが形成されている。
【0029】
ブラケット17を構成する水平プレート17aは矢印a,b方向に移動して所望の位置でボルト18aによってフレーム11に固定され、また垂直プレート17bは垂直方向に移動し且つボルト18bを中心に所望の角度に傾斜して水平プレート17aに固定され、更に、傾斜プレート17cは矢印a,b方向に移動し且つボルト18cを中心に傾斜して垂直プレート17bの固定される。
【0030】
従って、前記各プレート17a〜17cの移動位置及び傾斜角度を調整することで、周方向ストッパー17を中間製品の円弧角度や周長に対応させて所望の姿勢に調整することが可能である。そして前記の如くして調整されたブラケット17に取り付けた周方向ストッパー16の接触子16aが位置決め位置に固定されたとき、該接触子16aの先端面が矢印a方向の基準となる。
【0031】
次に、上記位置決め治具Aによって鋼製セグメントの中間製品を位置決めして溶接の段取りを行う作業手順について図2〜図4により説明する。鋼製セグメントは目的のトンネルの径に対応した曲率を有し、且つ前記トンネルの周を予め設定された数で分割した弧長と予め設定された軸方向の長さを有している。このため、図3(a)に示すように、異なるトンネルに適用される鋼製セグメントは夫々異なる形状を有するが、同一のトンネルに適用される鋼製セグメントは同一の形状と寸法を持って構成されている。
【0032】
以下、同図に示す中間製品Bを位置決めする場合について説明する。
【0033】
先ず、位置決めすべき中間製品Bの幅寸法に応じて矢印c,d方向に配置された支持部材12の間隔を設定し、フレーム11の形成された取付穴11bに固定する。また中間製品Bの曲率と矢印a,b方向に於ける支持部材12の間隔寸法とによって固定部材14を構成する磁石14aの高さhを計算し、該計算結果に応じてジャッキ14bを操作して磁石14aを所定の高さに位置させる。
【0034】
次いで、ブラケット17を調整し、周方向ストッパー16の接触子16aが支持部材12によって支持された中間製品Bのスキンプレート2の軸方向の端面と接触し得るように設定して固定する。
【0035】
上記の如く支持部材12,固定部材14及びブラケット17を調整した後、各ストッパー13,16の接触子13a,16aを位置決め位置に固定する。次に、中間製品Bの枠体1を下側にスキンプレート2を上側に配置し、スキンプレート2の内周側の面をボール12bと接触させて支持部材12に載置する。このとき、中間製品Bは単に支持部材12によって支持されるのみである。
【0036】
次いで、中間製品Bを矢印d方向に付勢し、図3(b)に示すように、スキンプレート2の端面2dを2つの軸方向ストッパー13の接触子13aに当接させる。同時に中間製品Bを矢印a方向に付勢してスキンプレート2の端面2aを周方向ストッパー16の接触子16aに当接させる。これにより中間製品Bはスキンプレート2の端面2dを基準として軸方向の位置決めがなされ、且つ端面2aを基準として周方向の位置決めがなされる。
【0037】
尚、中間製品Bを矢印d,a方向に付勢して位置決めを行うに際し、該製品Bが全方向に自由に回転し得るボール12bと接触しているため、小さい力で所望の方向に移動させることが可能である。このため、位置決め時の付勢は作業員によって行うことが可能である。
【0038】
上記の如くして中間製品Bを矢印d,a方向に位置決めしたとき、図4に示すように、スキンプレート2の4辺2a〜2dが溶接ロボットCに於ける平面上の直交2軸(矢印a,b方向の軸及び矢印c,d方向の軸)と平行となる。従って、中間製品Bはスキンプレート2の枠体1に対する位置決め精度の良否に関わらず、該プレート2を基準として位置決めされる。
【0039】
中間製品Bの位置決めが終了した後、固定部材14の磁石14aを作動させてスキンプレート2を吸着固定し、各ストッパー13,16のハンドル13b,16bを操作して接触子13a,16aを退避させる。これにより、中間製品Bの溶接作業に対する段取りが終了する。
【0040】
上記の如くして位置決め治具Aに中間製品Bを位置決めした後、溶接ロボットCを作動させて該ロボットCに搭載した溶接トーチを予め記憶させた経路に従って移動させることで、スキンプレート2の4辺2a〜2dの全周をすみ肉溶接することが可能である。そしてスキンプレート2の全周に対する溶接が終了した後、固定部材14の磁石14aの作動を停止することで、鋼製セグメントを位置決め治具Aから取り外すことが可能である。
【0041】
次に、溶接装置の構成について図5により説明する。溶接ロボットCはティーチングプレイバック方式の6軸制御ロボットが用いられており、該ロボットCは矢印a,b方向に沿って敷設されたレール21上を走行し得るように構成されている。またレール21に沿って両側に複数の位置決め治具Aが夫々設置されている。
【0042】
上記の如く構成された溶接装置では一方の位置決め治具Aに中間製品Bを載置して段取り作業を行っている間、並行して他の位置決め治具Aにセットされた中間製品Bに対する溶接を行うことが可能であり、溶接ロボットCの稼働率を向上させると共に見掛け上の作業時間を短縮してコストを削減することが可能である。
【0043】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明に係る位置決め治具では、主桁板と継手板からなる枠体に仮付けされたスキンプレートの端面を基準として位置決めを行うことが出来る。このため、枠体とスキンプレートとの仮付け位置の精度の如何に関わらず、位置決めされた溶接線は一義的に設定され、安定した溶接を実施することが出来、溶接ロボットを採用して自動化をはかることが出来る。
【0044】
また本発明に係る溶接装置では、複数の位置決め治具に対し並行して位置決め作業と溶接作業を実施することが出来る。このため、溶接ロボットの待ち時間をなくして稼働率を向上させると共に見掛け上の作業時間を短縮してコストを低減させることが出来る等の特徴を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】位置決め治具の斜視図である。
【図2】中間製品を位置決めする際の各位置設定部材とスキンプレートとの関係を説明する斜視図である。
【図3】形状の異なる鋼製セグメントの中間製品に対する位置決めを実施する場合の説明図である。
【図4】溶接ロボットとの位置関係を説明する図である。
【図5】溶接装置を説明するブロック図である。
【図6】鋼製セグメントをスキンプレート側から見た斜視図である。
【図7】鋼製セグメントを枠体側からみた斜視図である。
【図8】課題を説明する図である。
【符号の説明】
A 位置決め治具
B 中間製品
C 溶接ロボット
1 枠体
1a 主桁板
1b 継手板
2 スキンプレート
2a〜2d 端面
2e 内周面
11 フレーム
11a 上面
11b 取付穴
11c アーム
12 支持部材
12a 支柱
12b ボール
13 軸方向ストッパー
13a,16a 接触子
13b,16b ハンドル
14 固定部材
14a 磁石
14b ジャッキ
14c ガイド
15 取付板
16 周方向ストッパー
17 ブラケット
17a 水平プレート
17b 垂直プレート
17c 傾斜プレート
21 レール
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネルの支持壁を構成するセグメント、特に、トンネルの軸方向に隣接する他のセグメントと接続される鋼製の主桁板と周方向に隣接する他のセグメントと接続される鋼製の継手板からなる枠体に円弧状に成形された鋼製のスキンプレートを溶接して構成される鋼製セグメント製造する際に用いる溶接用位置決め治具と、この位置決め治具を用いた溶接装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
鋼製セグメントは円周方向及び軸方向に連結されてトンネルの支持壁を構成するものであり、土圧に対抗し得る強度と地下水の漏洩を防止し得る水密性を有することが必須である。
【0003】
鋼製セグメントは、目的のトンネルの内径に対応する半径と、トンネルの内径を予め設定された数で分割した角度に対応する角度を持った円弧状で且つ予め設定された軸方向の長さを有しており、図6,7に示すように、軸方向に隣接する他の鋼製セグメントと接続される主桁板1aと周方向に隣接する他の鋼製セグメントと接続される継手板1bからなる枠体1に円弧状に成形されたスキンプレート2を載置すると共に、該スキンプレート2の全周を枠体1に溶接して構成されている。
【0004】
鋼製セグメントは、主桁板1a,継手板1b,縦リブ,グラウトパイプ,吊り金具及びスキンプレート2を型枠状の治具に取り付けて夫々溶接することで、枠体1及び枠体1にスキンプレート2が仮付けされた中間製品を形成し、その後、該中間製品を治具から取り出してスキンプレート2と枠体1との全接続部位をすみ肉溶接することで製造されるのが一般である。
【0005】
上記溶接作業は手溶接によって行われていたが、溶接技能者の減少化,高齢化等により人員の確保が困難となり、溶接ロボットを採用して自動化をはかることが研究されている。溶接ロボットを用いて上記中間製品に於ける枠体1とスキンプレート2を溶接する場合、一般に枠体1を構成する主桁板1aの側面或いは主桁板1aに形成されたボルト穴3を基準として位置決めすることが行われている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
溶接ロボットを用いて溶接する場合、被溶接物の位置決め精度が製品精度に大きな影響を与えることが知られている。上記の如く、主桁板1aの側面或いは主桁板1aに形成されたボルト穴3を基準として中間製品の位置決めを行った場合、枠体1の位置は正確に設定されるものの、該枠体1に仮付けされたスキンプレート2の位置が正確であるか否かの保証はない。即ち、図8に示すように、枠体1に仮付けされたスキンプレート2の周辺が正確に主桁板1aの側面と平行である保証はない。このため、溶接ロボット主桁板1aを基準とした軌跡を描くこととなり、スキンプレート2と枠体1を一様なビードを形成して溶接することが出来ず、手直し作業が必要になるという問題がある。
【0007】
上記問題を解決するためには、枠体1に対してスキンプレート2を仮付けする際の位置精度を向上させることが必要であるが、仮付け治具の改良が必須となりコストが上昇するという問題を派生する。
【0008】
本発明の目的は、溶接精度を向上させるためにスキンプレートの2辺の端面を基準として位置決めするようにした鋼製セグメント溶接用位置決め治具を提供すると共に、複数の前記位置決め治具と走行可能な溶接ロボットを組み合わせることで溶接ロボットの稼働率を向上させることが出来る溶接装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明に係る鋼製セグメント溶接用位置決めロボットは、主桁板と継手板からなる枠体に円弧状のスキンプレートを仮付けした鋼製セグメントの中間製品に於けるスキンプレートの周囲を溶接する際に用いる鋼製セグメント溶接用位置決め治具であって、所定位置に配置されスキンプレートの内周側の面と接触して中間製品を水平方向に支持する複数の支持部材と、主桁板に沿って配置され前記支持部材によって支持されたスキンプレートの主桁板側の端面と当接して該端面の位置を設定する主桁板側位置設定部材と、継手板と対向して配置され前記支持部材によって支持されたスキンプレートの継手板側の端面と当接して該端面の位置を設定する継手板側位置設定部材と、前記支持部材によって支持され且つ前記主桁板側位置設定部材及び継手板側位置設定部材とによって所定位置に設定されたスキンプレートを固定する固定部材とを有して構成されるものである。
【0010】
上記鋼製セグメント溶接用位置決め治具(以下「位置決め治具」という)では、枠体にスキンプレートを仮付けした鋼製セグメントの中間製品(以下単に「中間製品」という)の位置決めを行うに際し、スキンプレートを支持すると共に主桁板側位置設定部材及び継手板側位置設定部材によってスキンプレートの主桁板側の端面と継手板側の端面を位置決めすることが出来る。このため、枠体に対しスキンプレートが正確に位置決めされているか否かに関わらず、スキンプレートの端面を基準として溶接を実施することが出来、精度の高い溶接を行うことが出来る。
【0011】
また本発明に係る溶接装置は、走行可能な溶接用ロボットを配置すると共に該溶接用ロボットの走行範囲であって溶接可能領域に上記鋼製セグメント溶接用位置決め治具を複数配置したものである。
【0012】
上記溶接装置では、位置決め治具に対する段取り作業を実施している間に他の位置決め治具に取り付けられた中間製品の溶接を実施することが出来る。このため、1台の溶接ロボットを用いた場合であっても、該ロボットの稼働率を向上させることが出来る。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、上記位置決め治具及び溶接装置の好ましい実施形態について図を用いて説明する。図1は位置決め治具の斜視図、図2は中間製品を位置決めする際の各位置設定部材とスキンプレートとの関係を説明する斜視図、図3は形状の異なる鋼製セグメントの中間製品に対する位置決めを実施する場合の説明図、図4は溶接ロボットとの位置関係を説明する図、図5は溶接装置を説明するブロック図である。
【0014】
本発明に係る位置決め治具Aは、主桁板1aと継手板1bからなる枠体1に円弧状に成形されたスキンプレート2を仮付けした鋼製セグメントの中間製品(図6参照)を本溶接する際に用いるものであり、スキンプレート2の2辺(図4の2a,2d)を基準として位置決めすることで、該プレート2の枠体1に対する位置決め精度の如何に関わらず、溶接ロボットを利用した溶接の自動化を実現したものである。
【0015】
特に、溶接ビードの品位を安定させる場合、下向き溶接を実施することが好ましい。このため、位置決め治具Aは上記中間製品に於ける溶接部位となる主桁板1a,継手板1bの端面とスキンプレート2の端面2a〜2dとの接合部位が上方に配置されるように、中間製品を水平にした状態で位置決めし得るように構成されている。
【0016】
また枠体1に仮付けされたスキンプレート2の位置精度(枠体1とスキンプレート2の平行度)に関わらず安定した状態でスキンプレート2の全周をすみ肉溶接し得るように、スキンプレート2を直接支持すると共に該プレート2の端面2a,2dと接触して中間製品の位置決めを行うように構成されている。
【0017】
図1〜図4に於いて、位置決め治具Aは剛性を持ったフレーム11を有し、該フレーム11の上面11aにスキンプレート2の内周面2eと接触して該プレート2を支持する複数の支持部材12が配置されている。前記支持部材12によって支持される中間製品は常に同一の姿勢でセットされる。即ち、中間製品はフレーム11に対し常に円弧方向が図1に示す矢印a,b方向に配置され、軸方向が矢印c,d方向に配置される。
【0018】
支持部材12は、曲率の異なる多品種の鋼製セグメントの中間製品を支持し得るように円弧方向(矢印a,b方向)に2か所及び軸方向(矢印c,d方向)に2か所の合計4か所に配置されている。また中間製品に於ける軸方向の寸法(幅寸法)の変化に対応し得るように、矢印c,d方向に配置された支持部材12は、フレーム11の上面11aに前記方向に沿って形成された複数の取付穴11bに選択的に取り付けられて配置位置を調整し得るように構成されている。
【0019】
支持部材12は、予め設定された高さを有する支柱12aの先端に全方向に回転可能なボール12bを取り付けて構成されており、支柱12aの下端側をフレーム11の上面11aに形成された取付穴11bに挿通すると共に図示しないボルト等の固定具によって固定されている。
【0020】
フレーム11の一方側の側面(矢印d方向の側面)にはアーム11cが設けられ、該アーム11cに主桁板側位置設定部材となる2つの軸方向ストッパー13が配置されている。この軸方向ストッパー13は、スキンプレート2の軸方向の端面2dと接触する接触子13aとハンドル13bを有しており、接触子13aを固定する機構としてトグル機構を用いている。
【0021】
上記ハンドル13bを操作することで、接触子13aを位置決め位置に設定して固定し、或いは退避位置に設定することが可能である。そして接触子13aが位置決め位置に固定されたとき、2つの接触子13aの先端面を結ぶ線が矢印d方向の基準位置となる。
【0022】
上記2つの軸方向ストッパー13は、夫々矢印c,d方向に配置された2つの支持部材12を結ぶ線の延長上に配置されており、且つ接触子13aの高さが支持部材12のボール12bの天端レベルと略等しいか或いは僅かに高いレベルを有するように設定されている。
【0023】
従って、図3(b)に示すように、スキンプレート2の内周面2eのレベルが支持部材12のボール12bによって設定されることから、枠体1を構成する主桁板1aの板厚や高さ寸法の如何に関わらず、スキンプレート2の端面2dと接触して位置決めすることが可能である。
【0024】
フレーム11の上面であって矢印a,b方向に配置された支持部材12の間にスキンプレート2を固定する固定部材14が設けられている。この固定部材14はスキンプレート2の内周面2eと接触して固定するものであり、選択的に固定及び固定解除し得る磁石或いは真空ポンプと接続された吸着カップ等を用いることが可能である。
【0025】
本例では、固定部材14を、スキンプレート2を磁気により吸着して固定する磁石14aと、この磁石14aを上下方向に移動させると共に所望の位置に設定し得るジャッキ14bと、磁石14aの移動方向を案内する枠状のガイド14cとによって構成している。
【0026】
固定部材14は固定部材取付板15に取り付けられており、この取付板15はフレーム11の上面に矢印a,b方向に形成された長穴11dに対しボルト15aによって固着されている。従って、固定部材14を矢印a,b方向に配置された支持部材12の間で中間製品の寸法や形状に応じた所望の位置に配置することが可能であり、且つジャッキ14bを操作することによって磁石14aを所望の高さに設定することが可能である。
【0027】
フレーム11のアーム11cを設けた側面と直行する方向の側面(矢印a方向の側面)に継手板側位置設定部材となる周方向ストッパー16が配置されている。この周方向ストッパー16は、軸方向ストッパー13と同様にスキンプレート2の軸方向の端面2aと接触して位置決めする接触子16aと、接触子16aを操作するハンドル16bとを有するトグル機構によって構成され、ハンドル16bの操作によって接触子16aを位置決め位置に設定して固定すると共に退避位置に退避させることが可能である。
【0028】
上記周方向ストッパー16はブラケット17を介してフレーム11に取り付けられており、三次元的に姿勢を調整することが可能なように構成されている。ブラケット17は、水平プレート17aと、垂直プレート17bと、傾斜プレート17cの3つの部材によって構成されており、夫々のプレート17a〜17cには長穴17d〜17fが形成されている。
【0029】
ブラケット17を構成する水平プレート17aは矢印a,b方向に移動して所望の位置でボルト18aによってフレーム11に固定され、また垂直プレート17bは垂直方向に移動し且つボルト18bを中心に所望の角度に傾斜して水平プレート17aに固定され、更に、傾斜プレート17cは矢印a,b方向に移動し且つボルト18cを中心に傾斜して垂直プレート17bの固定される。
【0030】
従って、前記各プレート17a〜17cの移動位置及び傾斜角度を調整することで、周方向ストッパー17を中間製品の円弧角度や周長に対応させて所望の姿勢に調整することが可能である。そして前記の如くして調整されたブラケット17に取り付けた周方向ストッパー16の接触子16aが位置決め位置に固定されたとき、該接触子16aの先端面が矢印a方向の基準となる。
【0031】
次に、上記位置決め治具Aによって鋼製セグメントの中間製品を位置決めして溶接の段取りを行う作業手順について図2〜図4により説明する。鋼製セグメントは目的のトンネルの径に対応した曲率を有し、且つ前記トンネルの周を予め設定された数で分割した弧長と予め設定された軸方向の長さを有している。このため、図3(a)に示すように、異なるトンネルに適用される鋼製セグメントは夫々異なる形状を有するが、同一のトンネルに適用される鋼製セグメントは同一の形状と寸法を持って構成されている。
【0032】
以下、同図に示す中間製品Bを位置決めする場合について説明する。
【0033】
先ず、位置決めすべき中間製品Bの幅寸法に応じて矢印c,d方向に配置された支持部材12の間隔を設定し、フレーム11の形成された取付穴11bに固定する。また中間製品Bの曲率と矢印a,b方向に於ける支持部材12の間隔寸法とによって固定部材14を構成する磁石14aの高さhを計算し、該計算結果に応じてジャッキ14bを操作して磁石14aを所定の高さに位置させる。
【0034】
次いで、ブラケット17を調整し、周方向ストッパー16の接触子16aが支持部材12によって支持された中間製品Bのスキンプレート2の軸方向の端面と接触し得るように設定して固定する。
【0035】
上記の如く支持部材12,固定部材14及びブラケット17を調整した後、各ストッパー13,16の接触子13a,16aを位置決め位置に固定する。次に、中間製品Bの枠体1を下側にスキンプレート2を上側に配置し、スキンプレート2の内周側の面をボール12bと接触させて支持部材12に載置する。このとき、中間製品Bは単に支持部材12によって支持されるのみである。
【0036】
次いで、中間製品Bを矢印d方向に付勢し、図3(b)に示すように、スキンプレート2の端面2dを2つの軸方向ストッパー13の接触子13aに当接させる。同時に中間製品Bを矢印a方向に付勢してスキンプレート2の端面2aを周方向ストッパー16の接触子16aに当接させる。これにより中間製品Bはスキンプレート2の端面2dを基準として軸方向の位置決めがなされ、且つ端面2aを基準として周方向の位置決めがなされる。
【0037】
尚、中間製品Bを矢印d,a方向に付勢して位置決めを行うに際し、該製品Bが全方向に自由に回転し得るボール12bと接触しているため、小さい力で所望の方向に移動させることが可能である。このため、位置決め時の付勢は作業員によって行うことが可能である。
【0038】
上記の如くして中間製品Bを矢印d,a方向に位置決めしたとき、図4に示すように、スキンプレート2の4辺2a〜2dが溶接ロボットCに於ける平面上の直交2軸(矢印a,b方向の軸及び矢印c,d方向の軸)と平行となる。従って、中間製品Bはスキンプレート2の枠体1に対する位置決め精度の良否に関わらず、該プレート2を基準として位置決めされる。
【0039】
中間製品Bの位置決めが終了した後、固定部材14の磁石14aを作動させてスキンプレート2を吸着固定し、各ストッパー13,16のハンドル13b,16bを操作して接触子13a,16aを退避させる。これにより、中間製品Bの溶接作業に対する段取りが終了する。
【0040】
上記の如くして位置決め治具Aに中間製品Bを位置決めした後、溶接ロボットCを作動させて該ロボットCに搭載した溶接トーチを予め記憶させた経路に従って移動させることで、スキンプレート2の4辺2a〜2dの全周をすみ肉溶接することが可能である。そしてスキンプレート2の全周に対する溶接が終了した後、固定部材14の磁石14aの作動を停止することで、鋼製セグメントを位置決め治具Aから取り外すことが可能である。
【0041】
次に、溶接装置の構成について図5により説明する。溶接ロボットCはティーチングプレイバック方式の6軸制御ロボットが用いられており、該ロボットCは矢印a,b方向に沿って敷設されたレール21上を走行し得るように構成されている。またレール21に沿って両側に複数の位置決め治具Aが夫々設置されている。
【0042】
上記の如く構成された溶接装置では一方の位置決め治具Aに中間製品Bを載置して段取り作業を行っている間、並行して他の位置決め治具Aにセットされた中間製品Bに対する溶接を行うことが可能であり、溶接ロボットCの稼働率を向上させると共に見掛け上の作業時間を短縮してコストを削減することが可能である。
【0043】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明に係る位置決め治具では、主桁板と継手板からなる枠体に仮付けされたスキンプレートの端面を基準として位置決めを行うことが出来る。このため、枠体とスキンプレートとの仮付け位置の精度の如何に関わらず、位置決めされた溶接線は一義的に設定され、安定した溶接を実施することが出来、溶接ロボットを採用して自動化をはかることが出来る。
【0044】
また本発明に係る溶接装置では、複数の位置決め治具に対し並行して位置決め作業と溶接作業を実施することが出来る。このため、溶接ロボットの待ち時間をなくして稼働率を向上させると共に見掛け上の作業時間を短縮してコストを低減させることが出来る等の特徴を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】位置決め治具の斜視図である。
【図2】中間製品を位置決めする際の各位置設定部材とスキンプレートとの関係を説明する斜視図である。
【図3】形状の異なる鋼製セグメントの中間製品に対する位置決めを実施する場合の説明図である。
【図4】溶接ロボットとの位置関係を説明する図である。
【図5】溶接装置を説明するブロック図である。
【図6】鋼製セグメントをスキンプレート側から見た斜視図である。
【図7】鋼製セグメントを枠体側からみた斜視図である。
【図8】課題を説明する図である。
【符号の説明】
A 位置決め治具
B 中間製品
C 溶接ロボット
1 枠体
1a 主桁板
1b 継手板
2 スキンプレート
2a〜2d 端面
2e 内周面
11 フレーム
11a 上面
11b 取付穴
11c アーム
12 支持部材
12a 支柱
12b ボール
13 軸方向ストッパー
13a,16a 接触子
13b,16b ハンドル
14 固定部材
14a 磁石
14b ジャッキ
14c ガイド
15 取付板
16 周方向ストッパー
17 ブラケット
17a 水平プレート
17b 垂直プレート
17c 傾斜プレート
21 レール
Claims (2)
- 主桁板と継手板からなる枠体に円弧状のスキンプレートを仮付けした鋼製セグメントの中間製品に於けるスキンプレートの周囲を溶接する際に用いる鋼製セグメント溶接用位置決め治具であって、所定位置に配置されスキンプレートの内周側の面と接触して中間製品を水平方向に支持する複数の支持部材と、主桁板に沿って配置され前記支持部材によって支持されたスキンプレートの主桁板側の端面と当接して該端面の位置を設定する主桁板側位置設定部材と、継手板と対向して配置され前記支持部材によって支持されたスキンプレートの継手板側の端面と当接して該端面の位置を設定する継手板側位置設定部材と、前記支持部材によって支持され且つ前記主桁板側位置設定部材及び継手板側位置設定部材とによって所定位置に設定されたスキンプレートを固定する固定部材とを有することを特徴とする鋼製セグメント溶接用位置決め治具。
- 走行可能な溶接用ロボットを配置すると共に該溶接用ロボットの走行範囲であって溶接可能領域に請求項1に記載した鋼製セグメント溶接用位置決め治具を複数配置したことを特徴とする溶接装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30876495A JP3586021B2 (ja) | 1995-11-28 | 1995-11-28 | 鋼製セグメント溶接用位置決め治具及び溶接装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30876495A JP3586021B2 (ja) | 1995-11-28 | 1995-11-28 | 鋼製セグメント溶接用位置決め治具及び溶接装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09150264A JPH09150264A (ja) | 1997-06-10 |
JP3586021B2 true JP3586021B2 (ja) | 2004-11-10 |
Family
ID=17985022
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP30876495A Expired - Fee Related JP3586021B2 (ja) | 1995-11-28 | 1995-11-28 | 鋼製セグメント溶接用位置決め治具及び溶接装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3586021B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101348385B1 (ko) * | 2012-04-24 | 2014-01-08 | 주식회사 신영 | 이종소재 용접용 지그 |
CN102699599B (zh) * | 2012-06-11 | 2014-09-17 | 徐州华恒机器人***有限公司 | 装载机大耳座液压拼点工装 |
KR101495769B1 (ko) * | 2013-04-12 | 2015-02-25 | 주식회사 신영 | 연마기를 포함하는 이종소재 접합용 지그장치 |
CN105545327A (zh) * | 2016-01-27 | 2016-05-04 | 王均 | 钢架加工法线控制器 |
WO2019104412A1 (en) * | 2017-11-29 | 2019-06-06 | Magna International Inc. | Fixture assembly for welding operations |
CN113523571B (zh) * | 2021-06-30 | 2023-07-14 | 北京航星机器制造有限公司 | 一种蒙皮骨架结构舵翼产品激光焊接工装及焊接方法 |
CN113560797A (zh) * | 2021-09-26 | 2021-10-29 | 江苏楚亚电气科技有限公司 | 一种电器柜立面手工焊接用夹持装置及其使用方法 |
CN114393360B (zh) * | 2022-01-21 | 2024-05-03 | 浙江交工金筑交通建设有限公司 | 机器人焊接钢拱架连接板用自动定位装置 |
-
1995
- 1995-11-28 JP JP30876495A patent/JP3586021B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH09150264A (ja) | 1997-06-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110394589B (zh) | 焊接*** | |
JP3586021B2 (ja) | 鋼製セグメント溶接用位置決め治具及び溶接装置 | |
JP7097278B2 (ja) | 現場溶接方法、及び現場溶接装置 | |
JP2000288789A (ja) | 溶接ビード研削装置 | |
JPH10211573A (ja) | 金属製箱状構造体の自動溶接装置 | |
JP3397311B2 (ja) | 管体断面中心位置計測方法および管体加工案内装置 | |
JP4453989B2 (ja) | 丸パイプへの円筒状裏当金部材の溶接方法及び溶接装置 | |
CN217799943U (zh) | 一种脚手板用焊接夹持工装 | |
CN113370235B (zh) | 一种焊缝余高自动铣削装置、路径生成方法及使用方法 | |
WO2014106942A1 (ja) | 大型枠組構造物の溶接装置 | |
CN216829268U (zh) | 一种可移动的管道焊接夹具 | |
JPH05200550A (ja) | 鉄骨仕口溶接装置 | |
KR20110046642A (ko) | 원주용접 모사용 지그장치 및 이를 이용한 모사방법 | |
FI73155B (fi) | Anlaeggning foer placering och svetsning av ett stycke som skall svetsas i ett annat stycke. | |
US20060027541A1 (en) | Programmable non-contact fusion welding apparatus and method | |
JP5327710B2 (ja) | 大型枠組構造物の溶接装置用の架台位置決め装置 | |
JP2892382B2 (ja) | ヒューム管の削孔装置 | |
JPH0749160B2 (ja) | 鉄骨部材溶接用ポジシヨナ | |
JPH0740162A (ja) | 角コラムの自動加工装置 | |
JP2916223B2 (ja) | 溶接用ポジショニング装置 | |
CN212885877U (zh) | 一种焊接工作站的连体底座 | |
JPH05111836A (ja) | 形鋼加工機 | |
JP2024046116A (ja) | 溶接装置 | |
JPH11771A (ja) | 接合装置 | |
JP7088543B2 (ja) | 教示データ校正用座標系検出具 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040610 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040803 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040805 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100813 Year of fee payment: 6 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |