JPH0494894A - 複数ワークの連続自動溶接方法及び装置 - Google Patents

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） この発明は、溶接ロボットや専用溶接機を用いて複数の
ワークを連続的に自動溶接する方法および装置に関する
ものである。

（従来の技術） ワークを溶接用ポジショナ−に固定した後の溶接作業は
、全自動による無人作業が可能である。

しかし、複数のワークを連続的に自動溶接することは、
形状や寸法が一定のワークを連続的に溶接する一部の専
用溶接ラインを除き、自動化が非常に困難である。その
理由は、溶接構造物は一般にワークの形状精度が悪（、
ワークの形状や寸法が多種多様である通常のワークの場
合には、ポジショナ−へのワークの位置決め作業が非常
に複雑になってしまうからである。

そのため、従来は仮溶接したワークのポジショナ−への
位置決めおよび固定は、手作業で行われるのが普通であ
る。第１３図ないし第１６図は、ワークの一例として鉄
骨造用コアを溶接する際のポジショナ−へのワークの固
定作業を示したもので、ポジショナ−のテーブル２１上
にワーク７を直接載せ、起倒自在に装着した位置決めレ
バー７５を起立させて位置決めビン７６の先端でワーク
のコラム１の位置決めを行い、把持爪６のボルト７７を
締結してワークのダイヤフラム２の四隅を固定する、と
いう方法でワーク７をポジショナ−５２に固定している
。なお、第１５図及び第１６図中、７８は位置決めレバ
ー７５の支点ピン、７９および８０は位置決めレバー７
５を起立状態および倒伏状態で保持するための係合孔、
８１は把持爪６を放射方向に移動自在に案内しているガ
イド、８２は把持爪６を保持してガイド８１に沿って滑
るスライダ、８３はスライダ８２をテーブルの所望の位
置に固定するためのボルトである。

（発明が解決しようとする課題） 従来のようにポジショナ−にワークを手作業で位置決め
し固定する方法では、１個のワークの溶接作業が終了す
る毎に作業者が溶接法ワークの取り外しと新たなワーク
の固定作業とを行ってやらねばならない。そのため、１
個のワークの溶接に数時間を必要とする場合は別として
、ロボットなどの自動溶接機を用いても長時間の無人連
続運転を行うことは困難であった。

また従来の手段では、ポジショナ−からのワークの取り
外しや固定に時間がかかり、その間溶接作業が中止され
るので、生産性が悪（、溶接装置やポジショナ−の稼働
率も低下し、不経済であるという問題もある。

この発明は、以上の問題を解決するためになされたもの
で、仮溶接されたワークの複数個を連続的に自動溶接す
る汎用性のある方法及び装置を得ることを課題としてい
る。

（課題を解決するための手段） この発明のワークの溶接方法は、仮溶接したワーク７を
外段取り、でパレット５上に位置決めして固定し、この
パレットの複数個を供給スト・ツカ５７上に待機させ、
供給スト・ツカ５７からポジショナ−５２にワーク７を
パレット５ごと搬入し、ポジショナ−のテーブル２１と
パレット５とを位置決めすることによりポジショナ−５
２上でのワーク７の位置決めを行い、ポジショナ−５２
でワークの姿勢を制御しながら溶接ロボット５４ないし
専用溶接機で本溶接を行い、本溶接後ポジショナ−５２
からワーク７をパレット５ごと搬出し、ワークをパレッ
トに搭載したままの状態で搬出ストッカ５９上に貯留す
るというものである。

またこの発明の自動溶接装置は、複数個のパレット５と
ポジショナ−５２と供給及び搬出ストッカ５７．５９と
パレットの搬入搬出装置５３と溶接ロボットないし専用
溶接機５４とによって構成される。

各パレット５は、ワーク７を挟持する把持爪６を上面に
備えており、その両側にガイド側面９．１０が設けられ
ている。

ポジショナ−５２は、従来のポジショナ−と同様に、揺
動かつ旋回可能なテーブル２１を備えている。この発明
の装置のポジショナ−は、テーブル２１にパレット５を
固定するためのクランプ爪２９およびこのクランプ爪２
９の駆動手段２５を備え、前記パレットのガイド側面を
ガイドする側面ガイド３０が設けられる。パレット５と
テーブル２１の位置決めは、両者に設けたストッパ１３
．４６相互の当接動作による構造や、両者に設けた位置
決め要素８．２２相互の嵌合動作による構造が採用され
る。

搬入搬出装置５３は、ストッカ５７．５９のパレットの
待機位置Ｘとポジショナ−５２との間でパレット５を水
平に往復移動させる構造で、パレット５を押動ないし牽
引する往復駆動装置６８と前記パレットのガイド側面１
０を案内する側面ガイド７３とを有しており、往復駆動
装置６８は、ポジショナ−のテーブル２１が基準位置に
位置決めされたときにのみ駆動される。テーブル２１の
基準位置は、テーブル２１の面がパレット待機位置Ｘの
面と平行で、テーブルの側面ガイド３０の方向と搬入搬
出装置の側面ガイド７３の方向が平行で、かつテーブル
のストッパ４６が搬入搬出装置５３の反対側にきた位置
である。

パレット５上への仮溶接されたワーク７の位置決めおよ
び固定は、溶接位置とは別の位置で外段取りにより行わ
れ、ワークを固定したパレットがコンベア等で構成され
る供給及び搬出ストッカ５７．５９によりパレット待機
位置Ｘに供給されかつ搬出される。

（作用） パレット５へのワーク７の固定作業は、人手により行わ
れてもよく、専用の装置を用いて行うことも可能である
。人手で行うときは、従来と同様な位置決め手段および
固定手段を用いることができる。機械装置を用いて行う
ときは、複数の溶接ラインに対するパレット上へのワー
クの固定を１台の装置で行うことができ、装置の稼働率
を上げることができる。

ワーク７を固定したパレット５は、供給ストッカ５７に
搭載され、複数のパレットがストッカ５７により待機位
？ｉｔＸに順次送りこまれる。

搬入搬出装置５３は、往復駆動装置６８の往復動作によ
り、待機位置Ｘとポジショナ−５２との間でパレット５
を押動ないし牽引して移動させる。

搬入されたパレット５がポジショナ−のテーブル２１の
所定位置に達したときに、クランプ爪２９でパレット５
を固定することにより、待機位置Ｘ上のパレットをポジ
ショナ−のテーフ゛ル２１に自動的に位置決めして固定
することができる。

ポジショナ−５２に固定されたパレット５上のワーク７
は、ポジショナ−のテーブル２１の傾動および旋回動作
により姿勢が制御され、溶接用ロボット５４や専用溶接
機を用いて本溶接が行われる。

溶接作業が完了すると、ポジショナ−のテーブル２１が
基準位置に復帰し、その状態で搬入搬出装置５３に動作
指令が与えられ、加工済みのワークが搭載されたパレッ
ト５をポジショナ−のテーブル２１から待機位置Ｘへと
引き出す。この引き出し位置は、供給位置と同じ位置で
も異なる位置であってもよい。引き出されたパレットは
、搬出ストッカ５９上へと順次送り出され、搬出ストッ
カ５９上に貯留される。この動作の繰り返しによって、
供給ストッカ５７上に搭載されたパレット上のワーク７
が次々と本溶接される。

（実施例） 次に図面にもとづいて説明する。第１２図はワークの一
例として鉄骨造用コアを例示したもので、■はコラム、
２はダイヤフラム、３は裏当て金であり、４は本溶接を
する箇所である。第１図ないし第１１図は、上記のよう
な鉄骨造用コアを自動溶接するために設計された本発明
装置の一実施例を示したもので、第１図は要部を示した
平面図である。図中、５はパレット、５２は溶接用ポジ
ショナ−１２１はポジショナ−のテーブル、５３は搬入
搬出装置、６８は搬入搬出装置５３の往復動装置、７１
は係合腕、７２は係脱駆動装置、７３は側面ガイド、Ｘ
はパレットの待機位置である。

以下、各部材の詳細を説明する。

第２図及び第３図はこの発明のパレットを示したもので
ある。パレット５の上面には、鉄骨造用コアの角板状の
ダイヤフラム２の四隅を固定する把持爪６が設けられて
いる。この把持爪６は、第１３図に示した従来構造の把
持爪と同様な作用で鉄骨造用コテ７をパレット５の上面
に固定している。パレット５の側面ないし下面には、位
置決め孔８が２箇所、２対のガイド側面９と１０、クラ
ンプ受け１１、牽引フック１２およびストッパ面１３が
設けられている。第１のガイド側面９は、パレット５の
底部に設けた平行な２本の断面り形の溝１４の突条１５
の端面に形成され、後述するポジショナ−の側面ガイド
ローラによって案内される面となっている。この突条１
５の上面がクランプ受け１１となっている。一方、第２
のガイド側面１０は、第１のガイド側面９と平行にパレ
ット５の両側辺に形成され、後述する搬入搬出装置の側
面ガイドローラによって案内される面となっている。牽
引フック１２は、パレット５の搬入搬出方向（ガイド側
面９．１０と平行な方向）の−方の端部に設けられてお
り、パレットの下方に伸びる２枚のブラケット１６．１
６の間に後述する係合腕の係合端が嵌装される間隙Ｉ７
を設けたものである。またストッパ面１３は、牽引フッ
ク１２を設けた側と反対側の端部に設けられる。

第４図および第５図は、ポジショナ−の要部を示した図
である。第５図において、１８は図示しない紙面直角方
向の傾動軸まわりに揺動可能な傾動枠で、この傾動枠に
ベアリング１９．１９を介して主軸２０が軸着され、主
軸２０の上端にテーブル２１が固定されている。テーブ
ル２１の上面には、前記パレットの位置決め孔８と嵌合
する位置決めビン２２およびパレット５の着座用ブロッ
ク２３が固定されている。この着座用ブロック２３の上
面には、空気噴き出し用の孔２４が設けられており、パ
レット５がテーブル２１上に固定されたときにこの空気
孔２４が閉鎖されることにより、パレット５の固定を検
出する構造となっている。

主軸２０の中心には、上下方向のシリンダ２５が形成さ
れ、このシリンダに昇降ピストン２６が嵌装され、昇降
ピストン２６と一体のピストンロンド２７の上端にクラ
ンパ２８が固定されている。

このクランパ２８には、パレットのＬ形溝１４内に挿入
されるＬ形のクランプ爪２９、パレットの第１ガイド側
面９を案内する側面ガイドローラ３０およびパレット５
を移動自在に支える支持ローラ３１が装着されている。

第４図に示すように、側面ガイドローラ３０は片側に３
箇所、支持ローラ３１は片側に４箇所、クランプ爪２９
は片側に２箇所設けられており、クランプ爪２９の先端
は着座ブロック２３と対向している。

主軸２０には歯車３２が固定されており、この歯車３２
と噛合する歯車３３を備えた減速機３４付きモータ３５
が傾動枠１８に固定して装着されている。更に傾動枠１
８には、クランパ２８の上下運動を確認するための３個
の近接スイッチ４１．４２．４３が取り付けられ、ピス
トン２６から下方に伸びる検出杆４０を検出している。

３個の近接スイッチ４１．４２および４３は、それぞれ
クランパ２８の上昇端位置、クランプ位置およびミスク
ランプ位置を検出し、制御器にフィードバック信号を与
えている。この検出杆４０の下端には、回転継手３６が
設けられており、検出杆４０の中心を通る油孔４４．４
５を通してピストン２６の上下の室に油圧を供給してい
る。

パレット５は、ピストン２６でクランパ２８を上動させ
た状態で、第６図の紙面直角方向に水平に挿入される。

クランパ上動時には、クランプ爪２９がパレットのＬ形
溝１４に遊嵌される状態となり、支持ローラ３１がパレ
ット５の下面を支持し、側面ガイドローラ３０がＬ形溝
の突条１５の端面を案内している。この状態でポジショ
ナ−のテーブル２１上に挿入されたパレットが所定の位
置（ストッパ面１３がストフパ４６に当接した位置）に
達した位置で、ピストン２６によりクランパ２８を下降
させると、支持ローラ３１が下降してパレット５の下面
から離れ、位置決めピン２２が位置決め孔８に嵌挿され
てパレット５の位置決めがなされ、Ｌ形溝の突条１５が
下動したクランプ爪２９と着座ブロック２３との間で挟
持されてパレット５が固定される。もしパレットが搬入
されていない状態でクランパ２８が下動したときには、
このクランプ位置よりクランパ２８はさらに下降し、近
接スイッチ４３によってパレット５がクランプされてい
ないことが検出される。

溶接作業時におけるテーブル２１の回転は、モータ３５
により減速機３４、歯車３２および３３を介して主軸２
０を回転させることによって行われる。傾動枠１８の傾
動は、図示しない減速機付きモータにより、図の紙面直
角方向の支持軸回り、に傾動枠を回動させることにより
行う。

第７図は上記構造のパレットおよびポジショナ−を用い
て溶接作業の長時間自動運転を実現する装置を示した平
面図である。５１はパレ・シト供給兼貯留用のコンベア
、５２はポジショナ−１５３は搬入搬出装置、５４は溶
接用ロボット、５５は溶接用ロボットのノズル交換装置
、５６は制御器である。コンベア５１は、供給コンベア
５７、トラバーサ５８、および搬出コンベア５９で構成
され、供給コンヘアの先端に待機位置Ｘが形成される。

搬入搬出装置５３は、この待機位置Ｘとポジショナ−５
２との間でパレット５の往復移動を行う。供給コンベア
５７には、第８図に示す駆動スプロケ７　ｌ−６０で駆
動されるトップローラチェーン６１が設けられており、
′昇降シリンダ６２で昇降するストッパ６３が待機位置
Ｘに設けられ、このストッパ６３を上昇させた状態でト
ップローラチェーン６１を駆動することにより、供給コ
ンベア５７上のパレットが待機位置Ｘに位置決めされる
。図示の装置では、ストッパ６３が待機位置Ｘの手前の
位置にも設けられ、待機位置Ｘにパレットを１個宛正確
に移送できるようになっている。

待機位置Ｘには、供給コンベア５７の給送方向と直交す
る方向にパレットを移送するコンベアローラ６４を設け
た昇降台６５が設けられており（第９図参照）、昇降シ
リンダ６６でこの昇降台を上昇させ、コンヘアローラ６
４を駆動することによって待機位置Ｘにあるパレットを
トラバーサ５８へと送り出す構造となっている。

搬入搬出装置の詳細は、第１図及び第８図に示されてい
る。図示の搬入搬出装置５３は、供給コンベア５７の架
台に固定された搬送シリンダ６８で往復移動する搬送枠
６９を有しており、この搬送枠６９にその移動方向に伸
びる係合腕７１が回動自在に設けられ、該係合腕７１の
先端にパレットの牽引フック１２と係合する係合端７ｏ
が設けられ、係合腕７１を軸まわりに９０度往復回動さ
せる旋回モータ７２が搬送枠６９に装着されている。

搬送シリンダ６８が後退している位置では、保合端７０
が待機位置Ｘにあるパレットの牽引フックエ２と一致す
る位置となり、この位置で旋回モータ７２を９０度回動
させ、係合端７ｏを牽引フックの２枚のブラケット１６
．１６０間に挿入する。この状態で搬送シリンダ６８を
伸長させることにより、搬送枠６９はポジショナ−５２
に向けて進出し、待機位置Ｘにあるパレット５をポジシ
ョナ−のテーフ゛ル２１に設けたストッパ４６に当接す
るまで押し込む。供給コンベア５７上および搬送枠６９
で移送されているときは、供給コンベア５７の側面に設
けられた側面ガイドローラ７３がパレットの第２ガイド
側面１０を案内している。

この搬送シリンダ６８の伸長動作は、ポジショナ−のテ
ーブル２１と傾動枠１８との基準位置への位置決め動作
が完了した後でなければ行われない。

基準位置への位置決め動作は、第１０図のフローチャー
トに示されている。図示しない減速機付きモータにより
傾動枠１８を揺動し、基準位置、即ちテーブル２１の面
がパレット待機位置Ｘの面と平行になった位置で止め、
次に、モータ３５を回転し、テーブルが基準位置、即ち
テーブルの側面ガイド３０の方向と搬入搬出装置の側面
ガイド７３の方向が平行でかつテーブルのストッパ４６
が搬入搬出装置５３の反対側にある位置に止めることに
よって行われる。なお、傾動枠１８の傾動位置の制御お
よびテーブルの回転位置の制御は、第１１図に示すよう
なザーポコントロール方弐で行われる。

パレット５上への仮溶接された鉄骨造用コア７の位置決
めおよび固定は、溶接位置とは別の位置で行われ、パレ
ット待機位置Ｘへはワークを固定したパレットがコンベ
ア５７．５９等により供給されかつ運び出される。

パレット５がポジショナ−５２に搬送されると、前述し
た動作によりパレット５がポジショナ−のテーブル２１
に固定され、旋回モータ７２が９０度回動して係合端７
０をパレットの牽引フック１２から外し、搬送シリンダ
６８が縮退してポジショナ−５２へのパレット５の固定
が完了する。

そしてポジショナ−５２によるワークの姿勢制御と溶接
用ロボット５４との共同動作によって鉄骨造用コア７の
本溶接が行われ、溶接作業が完了したら、制御器５６が
ポジショナ−の傾動枠１８およびテーブル２１を基準位
置に復帰させる。次いで搬送シリンダ６８が伸長し、そ
の伸長端において旋回モータ７２が９０度回動じて係合
端７゜をポジショナ−５２上のパレットの牽引フック１
２に嵌合させ、搬送シリンダ６８が後退して加工済みワ
ークを搭載したパレットを待機位置Ｘに搬出する。

そして旋回モータ７２が９０度回動して係合端７０を牽
引フック１２から外した後、昇降台６５が上昇してパレ
ット５を若干持ち上げ、コンベアローラ６４が回転して
本溶接済みのコアを搭載したパレットをトラへ°−サ５
８へと送り出す。トラバーサ５８へ送り出されたパレッ
ト５は、公知の手段により順次搬出コンベア５９へと送
り出されていく。本溶接済みのコアが搭載されたパレソ
１へが待機位置Ｘから送り出された後、待機位置のスト
ッパ６３を上動させた状態でトップローラチェーン６１
が駆動され、次のパレットが待機位置Ｘに供給される。

そして前述した動作により、このパレットがポジショナ
−５２へと搬入される。以下同様な動作を繰り返すこと
によって、供給コンベア５７上に貯留されたパレットが
順次ポジショナ−５２に送り込まれて、これらのパレッ
トに搭載された鉄骨造用コアの本溶接が全く人手を介す
ることなく、順次実行されていく。例えば１個のワーク
の本溶接に１時間かかり、供給コンベア５７上に８個の
パレットを搭載できるような装置では、８時間の連続無
人作業が可能になる。

（発明の効果） 以上説明したこの発明の方法および装置によれば、仮溶
接されたワークをパレット上に外段取りで位置決めして
固定しておくことにより、複数個のワークを順次連続的
に溶接用ポジショナ−に搬入搬出して長時間の連続自動
溶接を行うことができるようになる。また、ポジショナ
−上へのワークの位置決めおよび固定作業が短時間で行
われるので、溶接用ロボットおよびポジショナ−の稼働
率が向上し、生産性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第１１図は本発明の一実施例を示したもの
で、第１図は本発明の要部を示した平面図、第２図及び
第３図はパレットの平面図及び側面図、第４図はポジシ
ョナ−の平面図、第５図は第４図のＡ部断面図、第６図
はパレットのクランプ動作の説明図、第７図は長時間自
動運転が可能な溶接装置、第８図は搬入搬出装置の側面
図、第９図は昇降台の側面図、第１０図はフローチャー
ト、第１１図は位置制御のブロック図、第１２図は鉄骨
造用コアの一例を示した断面図である。第１３図ないし
第１６図は従来例を示したもので、第１３図はテーブル
の平面図、第１４図は同断面図、第１５図は位置決めレ
バーの側面図、第１６図は把持爪の断面図である。 図中、 ２：ダイヤフラム ６：把持爪 ８：位置法め孔 １０：第２ガイド側面 １３：固定ストッパ面 ２０：主軸 ２２：位置決めピン ２６：昇降ピストン ３０：側面ガイドローラ ５２：ポジショナ− ６８：搬送シリンダ ７１：係合腕 ７３：側面ガイドローラ ５：パレット ７：仮溶接したワーク ９：第１ガイド側面 １２：牽引フック １８：傾動枠 ２１：テーブル ２５ニジリンダ ２９：クランプ爪 ３１：支持ローラ ５３：搬入搬出装置 ７０：保合端 ７２：旋回モータ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）仮溶接したワーク（７）を外段取りでパレット（
   ５）上に位置決めして固定し、このパレットの複数個を
   供給ストッカ（５７）上に待機させ、供給ストッカ（５
   ７）からポジショナー（５２）にワーク（７）をパレッ
   ト（５）ごと搬入し、ポジショナーのテーブル（２１）
   とパレット（５）とを位置決めすることによりポジショ
   ナー（５２）上でのワーク（７）の位置決めを行い、ポ
   ジショナー（５２）でワークの姿勢を制御しながら溶接
   ロボット（５４）ないし専用溶接機で本溶接を行い、本
   溶接後ポジショナー（５２）からワーク（７）をパレッ
   ト（５）ごと搬出し、ワークをパレットに搭載したまま
   の状態で搬出ストッカ（５９）上に貯留することを特徴
   とする、複数ワークの連続自動溶接方法。
2. （２）複数個のパレット（５）とポジショナー（５２）
   と供給及び搬出ストッカ（５７）、（５９）とパレット
   の搬入搬出装置（５３）と溶接ロボットないし専用溶接
   機（５４）とによって構成され、 各パレット（５）は、ワーク（７）を挟持する把持爪（
   ６）と搬入搬出時のガイド側面（９）、（１０）を備え
   ており、 ポジショナー（５２）は、揺動かつ旋回可能なテーブル
   （２１）にパレット（５）を固定するためのクランプ爪
   （２９）と、このクランプ爪の駆動手段（２５）と、前
   記パレットのガイド側面をガイドする側面ガイド（３０
   ）と、パレット（５）とテーブル（２１）の位置決めを
   行うためのストッパ（４６）ないし位置決め要素（２２
   ）とを備えており、 搬入搬出装置（５３）は、ストッカ（５７）、（５９）
   のパレットの待機位置（Ｘ）とポジショナー（５２）と
   の間でパレット（５）を水平に移動させる駆動装置（６
   ８）と前記パレットのガイド側面を案内する側面ガイド
   （７３）とを有しており、 往復駆動装置（６８）は、ポジショナーのテーブル（２
   １）が基準位置に位置決めされたときにのみ駆動される
   ことを特徴とする、 複数ワークの連続自動溶接装置。