(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
板材上の所定位置に所定姿勢でロンジを位置決めして溶接する際に、ロンジの上面に押し当て可能なロンジ押当具を用いてロンジを板材に押し付ける一方、前記ロンジ押当具の左右両側に配されてロンジを左右に跨ぐようにして板材を吸着する一対の板材吸着具を用いて前記ロンジ押当具からロンジに付与される押付力に対抗する反力を板材に付与するようにしたロンジ配材取付装置において、
前記ロンジの左右側における板材の上下の傾きに倣うように前記一対の板材吸着具を前記ロンジの左右側に傾動させる傾動機構を設けることを特徴とするロンジ配材取付装置。
各板材吸着具は、上下方向に延設される引上棒の下端側に磁石体がその引上棒に対し前記ロンジの左右方向にスライド可能に装着されてなるものである請求項1に記載のロンジ配材取付装置。
【発明を実施するための形態】
【0014】
次に、本発明によるロンジ配材取付装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【0015】
<ロンジ配材取付装置の概略説明>
図1に示されるロンジ配材取付装置1は、コンベヤ2上に載置されている板材(鋼板材)3上の所定位置に所定姿勢で横断面がL形、T形またはI形(本例ではT形)の条材であるロンジ(鋼材ロンジ)4を位置決めして溶接する装置であって、Y軸駆動機構5,5によってY軸方向に走行自在でX軸方向に延設されるクレーンガーダ6を備えている。このクレーンガーダ6上には、2台のトロリ7,7が互いに所定間隔を有してX軸方向に走行自在に設置されている。
【0016】
<主ビームの説明>
各トロリ7には、昇降機構8が装備され、この昇降機構8の昇降柱8aの下端側には、関節機構9およびY軸調整機構10を介して、X軸方向に延設される主ビーム11が吊り下げられている。
主ビーム11は、トロリ7,7によってX軸方向に移動され、昇降機構8,8によって上下方向(Z軸方向)に移動され、関節機構9,9によってX軸廻りの傾斜が可能となり、Y軸調整機構10,10によってY軸方向に調整移動される。
【0017】
<主ビームの装備品の説明>
主ビーム11には、8基のロンジ吊上ユニット12,12,・・・、4基のセンタリングユニット13,13,13,13、3基の溶接ユニット14,14,14および11基の加圧ユニット15,15,・・・がそれぞれ所定の配置で装備されている。
【0018】
<ロンジ吊上ユニットの概略説明>
図2(a)に示されるように、ロンジ吊上ユニット12は、電磁力の作用によってロンジ4を吸着する電磁吸着器21を備えている。この電磁吸着器21は、主ビーム11にチェーンホイスト22を介して昇降自在に支持されている。さらに、この電磁吸着器21は、チェーンホイスト22を挟んでX軸方向に並設される一対のばねバランサ23,23を介して主ビーム11に吊り下げ支持されており、これらばねバランサ23,23による平衡強制力の作用にてX軸方向に平行に保たれるようになっている。
【0019】
<センタリングユニットの概略説明>
図2(b)に示されるように、センタリングユニット13は、主ビーム11に2段位置決め機構24を介して設けられる側面クランパ25を備えて構成されている。
側面クランパ25は、ロンジ4の長辺側の面を押しローラ25aと支えローラ25bとによって挟持してロンジ4を垂直に立てる役目をする。この側面クランパ25の高さ位置は、2段位置決め機構24により、ロンジ4の長辺長さに応じて2段階に位置決めされる。
【0020】
<溶接ユニットの概略説明>
図2(c)に示されるように、溶接ユニット14は、主ビーム11にX軸駆動機構26を介して吊り下げられる基台27を備えている。
基台27には、昇降機構28を介してトーチベース29が設けられ、トーチベース29には、押出機構30によってロンジ4をY軸方向で挟むように押し出される脚部材31が設けられ、脚部材31の下端部には、板材3とロンジ4との間の隅(交叉のコーナ)を溶接するための溶接トーチ32が設けられている。
この溶接ユニット14においては、板材3とロンジ4との隅肉溶接を所定ピッチで実行し、所定長さに亘って仮付け溶接することができるようになっている。
【0021】
次に、加圧ユニット15の構成について、主に
図3を用いて説明する。
【0022】
<加圧ユニットの概略説明>
加圧ユニット15は、反力付与装置40と、ロンジ押付装置41とが組み合わされて構成されている。
【0023】
<反力付与装置の説明>
反力付与装置40は、主ビーム11に沿ってX軸方向に移動自在なキャリア42と、このキャリア42の下方に配される昇降体43とを備えている。
【0024】
キャリア42のY軸方向の両側には、上下方向に延びる一対のエアシリンダ44a,44bが配設されている。各エアシリンダ44a,44bにおいて、エアシリンダ本体における上下方向の中間部には、X軸方向の両側に突出するように一対の支軸45,45(
図3においては手前側のみ表す。)が設けられ、シリンダロッドの先端部には、ブラケット46が取り付けられている。
各エアシリンダ44a,44bとキャリア42とは、ヒンジ47a,47bを介して接合されている。ヒンジ47a,47bは、エアシリンダ本体に設けられた一対の支軸45,45が、キャリア42に設けられたブラケット48に回動自在に支持されることによって構成されている。
【0025】
昇降体43は、キャリア42との間に設けられたリニアガイド機構50によって昇降案内されるとともに、一対のエアシリンダ44a,44bを介してキャリア42に吊り下げ支持されている。
【0026】
リニアガイド機構50は、キャリア42のX軸方向の両側に配設される上下方向に延びる一対のリニアシャフト51,51(
図3においては手前側のみ表す。)を備え、これら一対のリニアシャフト51,51を昇降体43に接続するとともに、それら一対のリニアシャフト51,51を一対のリニアブシュ52,52(
図3においては手前側のみ表す。)を介してキャリア42に装着して構成されている。
【0027】
各エアシリンダ44a,44bと昇降体43とは、ヒンジ55a,55bを介して接合されている。ヒンジ55a,55bは、シリンダロッドの先端部に取り付けられたブラケット46が、昇降体43に設けられたブラケット56にピン57を介して連結されることによって構成されている。
【0028】
<板材吸着具の説明>
昇降体43の下面側には、一対の板材吸着具58a,58bが吊り下げられている。これら板材吸着具58a,58bは、板材3上でX方向に沿って置かれるロンジ4を間に挟むようにして受け入れるのに十分な距離を有してY軸方向に並設されている。
【0029】
各板材吸着具58a,58bは、上下方向に延設される引上棒59と、X軸方向に長い直方体形状(
図4参照)を呈する強力な電磁石からなり、引上棒59の下端側に配される磁石体60とを備えて構成されている。なお、磁石体60に代えて例えば吸盤体を用い、バキューム力にて板材3を吸着する態様もあり得る。
【0030】
図5(a)に示されるように、引上棒59の下端側には、ブラケット61が突設され、このブラケット61を挟むようにY軸方向に所定間隔を有して一対のブラケット62a,62bが磁石体60の上面側に立設されている。
引上棒59側のブラケット61と磁石体60側の一対のブラケット62a,62bとは、ピン63によって連結されている。
ブラケット61とピン63との間には、スラストブシュ64aを備えたスライド機構付きの球面軸受64が介在されている。球面軸受64は、ピン63の任意の方向の傾動運動を支持する役目をするのは勿論のこと、ピン63の軸線方向の運動や、ピン63の軸線回りの運動を支持する役目も兼ねるものであり、この球面軸受64により、引上棒59に対し磁石体60が、任意の方向に傾動可能であるのは言うまでもなく、ピン63の軸線に沿ってY軸方向にスライド可能であるとともに、ピン63の軸線を基準としてX軸方向に揺動可能とされている。
【0031】
磁石体60側の一対のブラケット62a,62bのうちの一方のブラケット62aと引上棒59側のブラケット61との間には、ピン63の外側に嵌めるように圧縮コイルばね65aが介挿されている。同様に、磁石体60側の一対のブラケット62a,62bのうちの他方のブラケット62bと引上棒59側のブラケット61との間にも、ピン63の外側に嵌めるように圧縮コイルばね65bが介挿されている。
こうして、ピン63の両端部分に嵌められた圧縮コイルばね65a,65bのそれぞれの付勢力を磁石体60に対し作用させることにより、磁石体60にY軸方向の負荷が作用しないときに、磁石体60をそのY軸方向の中心部が引上棒59の真下である中立位置に位置させるようにされている。
【0032】
板材吸着具58a,58bによれば、簡易な構成で板材3を吸着することができ、しかも板材3が若干撓んでいたり、変形していたり、その前後側において上下に傾いていたりしても、板材3の撓み、変形、傾き等に倣うように磁石体60が動いて板材3を確実に吸着することができる。
【0033】
<傾動機構の説明>
図3に示されるように、反力付与装置40においては、キャリア42、昇降体43、一対のエアシリンダ44a,44bおよび4つのヒンジ47a,47b,55a,55bによる四節リンク、並びに昇降体43の傾動を許容しつつリニアシャフト51と昇降体43とを連結するフローティングジョイン53によって一対の板材吸着具58a,58bをロンジ4の左右側に傾動させる傾動機構67が構築されている。
【0034】
この傾動機構67においては、キャリア42と昇降体43との間における一方のリンク長さが、一対のエアシリンダ44a,44bのうちの一方のエアシリンダ44aの伸縮動作によって変わり、キャリア42と昇降体43との間における他方のリンク長さが、一対のエアシリンダ44a,44bのうちの他方のエアシリンダ44bの伸縮動作によって変わるようにされている。
【0035】
例えば、
図8に示されるように、一方のエアシリンダ44aの伸縮長さが、他方のエアシリンダ44bの伸縮長さに対し相対的に長い場合には、昇降体43がY軸方向の一方側(ロンジ4の
図8において左側)に傾き、これによって一対の板材吸着具58a,58bのうちの一方の板材吸着具58aが他方の板材吸着具58bよりも相対的に低くなるように一対の板材吸着具58a,58bがY軸方向の一方側(ロンジ4の
図8において左側)に傾くことになる。
【0036】
これとは逆に、
図9に示されるように、他方のエアシリンダ44bの伸縮長さが、一方のエアシリンダ44aの伸縮長さに対し相対的に長い場合には、昇降体43がY軸方向の他方側(ロンジ4の
図9において右側)に傾き、これによって一対の板材吸着具58a,58bのうちの他方の板材吸着具58bが一方の板材吸着具58aよりも相対的に低くなるように一対の板材吸着具58a,58bがY軸方向の他方側(ロンジ4の同図において右側)に傾くことになる。
【0037】
<ロンジ押付装置の説明>
図7に示されるように、ロンジ押付装置41は、板材3にロンジ4を押し付ける装置であって、
図4に示されるように、減速機68を介して昇降体43に装着されるロンジ押当具69を備えている。このロンジ押当具69は、昇降体43の下面中央部に設けられた挿通孔70を通して昇降体43の内部からロンジ4の上面に向かって突出可能に配される棒状部材であり、上下方向に延設されてその外周にねじ部が設けられてなる押当棒71と、この押当棒71の下端側に配される当接部72とを備えて構成されている。
【0038】
図5(b)に示されるように、当接部72は、押当座73と、この押当座73の下面に装着されてロンジ4の上面に押し当てられる例えばゴムシート材よりなる押当シート74とを備えて構成されている。
押当座73の上面側には、ブラケット75が突設され、このブラケット75を挟むようにY軸方向に所定間隔を有して一対のブラケット76a,76bが押当棒71の下端側に垂設されている。
押当座73側のブラケット75と押当棒71側の一対のブラケット76a,76bとは、ピン77によって連結されている。
ブラケット75とピン77との間には、球面軸受78が介在されており、この球面軸受78により、押当棒71に対し当接部72が、任意の方向に傾動可能であるとともに、ピン77の軸線を基準としてX軸方向に揺動可能とされている。
【0039】
ロンジ押当具69によれば、たとえロンジ4に対するセンタ位置が若干ずれていたり、ロンジ4がその前後左右側において若干傾いていたりしたとしても、ロンジ4に対して確実に押付力を付与することができる。
【0040】
図4に示されるように、減速機68には、カップリング79を介して電動モータ80が動力伝達可能に接続されている。減速機68は、図示による詳細説明は省略するが、電動モータ80からの回転動力が入力される入力軸に一体的に設けられるウォーム歯車と、このウォーム歯車に噛合するとともに押当棒71のねじ部に螺合するナット部材とを備えて構成されている。
【0041】
ロンジ押付装置41においては、電動モータ80の一方向の回転作動によって、電動モータ80からの一方向回転動力が減速機68を介して押当棒71に伝達される。これにより、ロンジ押当具69はロンジ4の上面に向かって下降される。一方、電動モータ80の他方向の回転作動によって、電動モータ80からの他方向回転動力が減速機68を介して押当棒71に伝達される。これにより、ロンジ押当具69は昇降体43の内部に向かって上昇される。
【0042】
以上に述べたように構成されるロンジ配材取付装置1によるロンジ4の位置決め・加圧・溶接動作を主として
図1および
図2並びに
図6〜
図9を用いて以下に説明する。
【0043】
<ロンジ位置決め動作の説明:
図1参照>
まず、Y軸駆動機構5,5にてクレーンガーダ6をY軸方向に走らせてロンジ配材取付装置1を図示されないロンジ置場まで移動させ、そのロンジ置場に置かれているロンジ4の短辺側の面を電磁吸着器21(
図2(a)参照)で吸着し、ホイスト22(
図2(a)参照)の巻き上げにより上昇させてロンジ4を所定高さで止め、側面クランパ25(
図2(b)参照)でロンジ4の長辺側の面を挟持してロンジ4を垂直に立てる。
次いで、Y軸駆動機構5,5によるクレーンガーダ6と昇降機構8,8の協働にてロンジ4を板材3のマーキング位置近傍まで移動させ、ロンジ4の最下端をマーキング位置の真上で平行になるようにY軸調整機構10,10にて主ビーム11の位置を調整する。このとき、ロンジ4は、その最下端が板材3の上表面からわずかに離れた高さ位置に止められる。
【0044】
次いで、2基の昇降機構8,8のうちの一方の昇降機構8によって主ビーム11の片側だけを降下させてロンジ4の下端が板材3に触れる程度で停止させ、マーキング位置に正しく位置合せした後、そこを手動で仮付け溶接する。再度、主ビーム11の位置微調整にてロンジ4のマーキング位置への正確な位置合せを行った後、2基の昇降機構8,8のうちの他方の昇降機構8のみで主ビーム11を降下させる。これにより、ロンジ4の全体が板材3上に着地したことになる。
【0045】
<通常のロンジ加圧動作の説明:
図6,7参照>
次いで、
図6に示されるように、一対のエアシリンダ44a,44bを伸長させて昇降体43を下降させ、一対の板材吸着具58a,58bのそれぞれの磁石体60,60が板材3に接触した所でその昇降体43の下降動作を停止させる。
次いで、電動モータ80(
図4参照)を一方向に回転作動させてロンジ押当具69をロンジ4の上面に向かって下降させ、
図7に示されるように、ロンジ押当具69における当接部72がロンジ4の上面に接触した所でそのロンジ押当具69の下降動作を一旦停止させる。
【0046】
次いで、電動モータ80(
図4参照)を一方向に所定回転作動させることにより、ロンジ4の上面に接触させているロンジ押当具69を押し下げる。こうして、ロンジ4に押付力が付与されるに伴い、その押付力に対抗する反力が一対の板材吸着具58a,58bを介して板材3に付与される。なお、エアシリンダ44a,44bは、昇降体43の上げ下げ用で、この押し引き作業中は伸縮自在なフリー状態とされる。つまり、エアシリンダ44a,44bは、クッションの役目をし、主ビーム11や昇降機構8、関節機構9、Y軸調整機構10などに余計な負荷が作用しないようにされている。
こうして、ロンジ押付装置41によって板材3にロンジ4を押し付け、この押付力に対抗する反力を反力付与装置40によって板材3に付与することにより、板材3とロンジ4との間に隙間を生じさせることなく、ロンジ4の全体を板材3に密着させる。
【0047】
<ロンジ溶接動作の説明:
図2(c)参照>
そして、電磁吸着器21(
図2(a)参照)への通電を遮断した後、板材3とロンジ4との隅肉溶接を3基の溶接ユニット14,14,14で実行し、各溶接ユニット14あたり所定長さに亘って仮付け溶接する。
【0048】
ところで、板材3とその板材3上に位置決めされるロンジ4において、ロンジ4の左右側で板材3が水平面に対し上下に傾いていることがある。このように、板材3に上下の傾きがある場合のロンジ加圧動作について以下に説明する。
【0049】
<板材に傾きがある場合のロンジ加圧動作の説明:
図8,9参照>
図8に示されるように、ロンジ4の左右側で板材3の一方側(
図8において左側)が他方側(同図において右側)よりも相対的に低くなるように板材3が上下に傾いている場合のロンジ加圧動作は以下の通りである。
【0050】
一対のエアシリンダ44a,44bを伸長させて昇降体43を下降させると、一対の板材吸着具58a,58bのうちの他方の板材吸着具58bが最初に板材3に接触する。すると、一対のエアシリンダ44a,44bのうちの他方のエアシリンダ44bの伸長動作が止まり、一方の板材吸着具58aが板材3に接触するまで一方のエアシリンダ44aの伸長動作のみが継続する。そして、一方のエアシリンダ44aの伸縮長さが、他方のエアシリンダ44bの伸縮長さに対し相対的に長くなり、傾動機構67により、昇降体43がY軸方向の一方側(ロンジ4の
図8において左側)に傾き、これによって一方の板材吸着具58aが他方の板材吸着具58bよりも相対的に低くなるように一対の板材吸着具58a,58bがY軸方向の一方側(ロンジ4の同図において左側)に傾き、一対の板材吸着具58a,58bの両方を板材3に接触させることができる。
【0051】
一方、
図9に示されるように、ロンジ4の左右側で板材3の他方側(
図9において右側)が一方側(同図において左側)よりも相対的に低くなるように板材3が上下に傾いている場合のロンジ加圧動作は以下の通りである。
【0052】
一対のエアシリンダ44a,44bを伸長させて昇降体43を下降させると、一対の板材吸着具58a,58bのうちの一方の板材吸着具58aが最初に板材3に接触する。すると、一対のエアシリンダ44a,44bのうちの一方のエアシリンダ44aの伸長動作が止まり、他方の板材吸着具58bが板材3に接触するまで他方のエアシリンダ44bの伸長動作のみが継続する。そして、他方のエアシリンダ44bの伸縮長さが、一方のエアシリンダ44aの伸縮長さに対し相対的に長くなり、傾動機構67により、昇降体43がY軸方向の他方側(ロンジ4の
図9において右側)に傾き、これによって他方の板材吸着具58bが一方の板材吸着具58aよりも相対的に低くなるように一対の板材吸着具58a,58bがY軸方向の他方側(ロンジ4の同図において右側)に傾き、一対の板材吸着具58a,58bの両方を板材3に接触させることができる。
【0053】
こうして、一対の板材吸着具58a,58bの両方で板材3を吸着した後、前述と同様のロンジ押当具69による押付動作を実施することにより、板材3とロンジ4との間に隙間を生じさせることなく、ロンジ4の全体を板材3に密着させることができる。
【0054】
<作用効果の説明>
本実施形態のロンジ配材取付装置1によれば、ロンジ4の左右側において板材3が上下に傾いている場合でも、その板材3の上下の傾きに倣うように一対の板材吸着具58a,58bが傾動機構67によってロンジ4の左右側に傾動されるので、板材3を一対の板材吸着具58a,58bで確実に吸着することができる。これにより、板材3にロンジ4を押し付けると同時にその押付力に対抗する反力を板材3に確実に付与して板材3とロンジ4との間に隙間が生じるのを確実に防ぐことができ、板材3へのロンジ4の溶接を適切に行うことができる。
また、引上棒59に対し磁石体60がロンジ4の左右方向にスライド可能とされるので、
図8,9に示されるように、傾きに合わせて磁石体60のスライド位置が変わり、一対の板材吸着具58a,58bをロンジ4の左右側に傾動させて板材3に接触させる動作をよりスムーズに行うことができる。
【0055】
以上、本発明のロンジ配材取付装置について、一実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。