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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023020353
(43)【公開日】2023-02-09
(54)【発明の名称】走行台車及び溶接システム
(51)【国際特許分類】
B23K 37/02 20060101AFI20230202BHJP
B23K 9/12 20060101ALN20230202BHJP
【ＦＩ】
B23K37/02 B
B23K9/12 331M
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021125669
(22)【出願日】2021-07-30
(71)【出願人】
【識別番号】518112321
【氏名又は名称】コベルコＲＯＢＯＴｉＸ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002000
【氏名又は名称】弁理士法人栄光事務所
(72)【発明者】
【氏名】松嶋 賢祐
(72)【発明者】
【氏名】久保 光弘
(72)【発明者】
【氏名】戸田 忍
(72)【発明者】
【氏名】児玉 克
(57)【要約】
【課題】直線部と曲線部とを含むガイドレールを走行するに際して、滑らかに走行可能であり、かつ、小型な機構でありながらも保守の回数を減らすことができる走行台車及びそれを備える溶接システムを提供する。
【解決手段】加工装置を搭載して直線部と曲線部とを含むガイドレール３上を走行し、被加工物の加工を行う走行台車は、加工装置が着脱自在に装着される台板と、ガイドレール３の幅方向両側で、かつ、ガイドレール３の延在方向に間隔を空けて、台板に設けられる複数の回転座１０，１１と、各々の回転座１０，１１に回転子９を介して支持され、ガイドレール３の幅方向端面の両縁部に形成された転走面を転走する一対のベアリング８ａ，８ｂと、を備え、回転子９の回転軸は、フランジ付き無給油軸受部２０を介して回転座１０，１１に回転自在に支持される。
【選択図】図６Ａ
【解決手段】加工装置を搭載して直線部と曲線部とを含むガイドレール３上を走行し、被加工物の加工を行う走行台車は、加工装置が着脱自在に装着される台板と、ガイドレール３の幅方向両側で、かつ、ガイドレール３の延在方向に間隔を空けて、台板に設けられる複数の回転座１０，１１と、各々の回転座１０，１１に回転子９を介して支持され、ガイドレール３の幅方向端面の両縁部に形成された転走面を転走する一対のベアリング８ａ，８ｂと、を備え、回転子９の回転軸は、フランジ付き無給油軸受部２０を介して回転座１０，１１に回転自在に支持される。
【選択図】図６Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
加工装置を搭載して直線部と曲線部とを含むガイドレール上を走行し、被加工物の加工を行う走行台車であって、
前記加工装置が着脱自在に装着される台板と、
前記ガイドレールの幅方向両側で、かつ、前記ガイドレールの延在方向に間隔を空けて、前記台板に設けられる複数の回転座と、
各々の前記回転座に回転子を介して支持され、前記ガイドレールの幅方向端面の両縁部に形成された転走面を転走する一対のベアリングと、
を備え、
前記回転子の回転軸は、フランジ付き無給油軸受部を介して前記回転座に回転自在に支持される、走行台車。
前記加工装置が着脱自在に装着される台板と、
前記ガイドレールの幅方向両側で、かつ、前記ガイドレールの延在方向に間隔を空けて、前記台板に設けられる複数の回転座と、
各々の前記回転座に回転子を介して支持され、前記ガイドレールの幅方向端面の両縁部に形成された転走面を転走する一対のベアリングと、
を備え、
前記回転子の回転軸は、フランジ付き無給油軸受部を介して前記回転座に回転自在に支持される、走行台車。
【請求項2】
前記ガイドレールは、前記被加工物である角コラム柱の周囲を囲むように前記角コラム柱に取り付けられ、
前記走行台車の走行方向に間隔を空けて設けられた２箇所の前記回転子の距離ｄが下記式（１）を満足する、
請求項１に記載の走行台車。
ただし、Δｄｍａｘは、全ての前記ベアリングが前記ガイドレールの曲線部にある場合の、前記被加工物の加工線と前記加工装置の加工点の最大ずれ量の許容値であり、Ｒは、前記ガイドレールの曲線部の半径である。
前記走行台車の走行方向に間隔を空けて設けられた２箇所の前記回転子の距離ｄが下記式（１）を満足する、
請求項１に記載の走行台車。
【数1】
【請求項3】
前記フランジ付き無給油軸受部は、各々が、円筒部と、該円筒部の一端側から径方向に延設される外向きのつば部と、を有する一対のフランジ付き無給油軸受を備え、
前記一対のフランジ付き無給油軸受の各円筒部は、前記回転子の回転軸と前記回転座の支持孔間にそれぞれ配置され、
前記一対のフランジ付き無給油軸受の各つば部は、前記支持孔が開口する前記回転座の両端面とそれぞれ当接する、
請求項１又は２に記載の走行台車。
前記一対のフランジ付き無給油軸受の各円筒部は、前記回転子の回転軸と前記回転座の支持孔間にそれぞれ配置され、
前記一対のフランジ付き無給油軸受の各つば部は、前記支持孔が開口する前記回転座の両端面とそれぞれ当接する、
請求項１又は２に記載の走行台車。
【請求項4】
加工装置を搭載して直線部と曲線部とを含むガイドレール上を走行し、被加工物の加工を行う走行台車であって、
前記加工装置が着脱自在に装着される台板と、
前記ガイドレールの幅方向両側で、かつ、前記ガイドレールの延在方向に間隔を空けて、前記台板に設けられる複数の回転座と、
各々の前記回転座に回転子を介して支持され、前記ガイドレールの幅方向端面の両縁部に形成された転走面を転走する一対のベアリングと、
を備え、
前記ガイドレールは、前記被加工物である角コラム柱の周囲を囲むように前記角コラム柱に取り付けられ、
前記走行台車の走行方向に間隔を空けて設けられた２箇所の前記回転子の距離ｄが下記式（１）を満足する、走行台車。
ただし、Δｄｍａｘは、全ての前記ベアリングが前記ガイドレールの曲線部にある場合の、前記被加工物の加工線と前記加工装置の加工点の最大ずれ量の許容値であり、Ｒは、前記ガイドレールの曲線部の半径である。
前記加工装置が着脱自在に装着される台板と、
前記ガイドレールの幅方向両側で、かつ、前記ガイドレールの延在方向に間隔を空けて、前記台板に設けられる複数の回転座と、
各々の前記回転座に回転子を介して支持され、前記ガイドレールの幅方向端面の両縁部に形成された転走面を転走する一対のベアリングと、
を備え、
前記ガイドレールは、前記被加工物である角コラム柱の周囲を囲むように前記角コラム柱に取り付けられ、
前記走行台車の走行方向に間隔を空けて設けられた２箇所の前記回転子の距離ｄが下記式（１）を満足する、走行台車。
【数2】
【請求項5】
前記ガイドレールは、前記被加工物である角コラム柱の周囲を囲むとともに、前記走行台車の走行方向が水平となるように前記角コラム柱に取り付けられ、
前記ガイドレールの上方の幅方向端面には、前記一対のベアリングの転走面間にラックが設けられ、
前記ラックには、前記台板に装着された前記加工装置に設けられるピニオンが係合し、
前記走行台車は、高さ調整することで前記加工装置の上下方向位置を調整して前記ピニオンと前記ラックのバックラッシを調整可能なバックラッシ調整板を備える、
請求項１～４のいずれか１項に記載の走行台車。
前記ガイドレールの上方の幅方向端面には、前記一対のベアリングの転走面間にラックが設けられ、
前記ラックには、前記台板に装着された前記加工装置に設けられるピニオンが係合し、
前記走行台車は、高さ調整することで前記加工装置の上下方向位置を調整して前記ピニオンと前記ラックのバックラッシを調整可能なバックラッシ調整板を備える、
請求項１～４のいずれか１項に記載の走行台車。
【請求項6】
前記ガイドレールは、前記被加工物である角コラム柱の周囲を囲むとともに、前記走行台車の走行方向が水平となるように前記角コラム柱に取り付けられ、
前記ガイドレールに対して上側の前記回転座は、前記台板に固定される固定回転座であり、
前記ガイドレールに対して下側の前記回転座は、前記台板に対する上下方向位置を調整可能な幅調整回転座である、
請求項１～５のいずれか１項に記載の走行台車。
前記ガイドレールに対して上側の前記回転座は、前記台板に固定される固定回転座であり、
前記ガイドレールに対して下側の前記回転座は、前記台板に対する上下方向位置を調整可能な幅調整回転座である、
請求項１～５のいずれか１項に記載の走行台車。
【請求項7】
請求項１～６のいずれか１項に記載の走行台車と、
前記走行台車に装着される溶接ロボットと、
直線部と曲線部とを含み、被加工物である角コラム柱の周囲を囲むように取り付けられて前記走行台車を案内するガイドレールと、
を備える溶接システムであって、
前記走行台車は、前記溶接ロボットを支持して、前記溶接ロボットの高さを規制するためのバックラッシ調整板を備え、
前記ガイドレールは、前記溶接ロボットが有するピニオンと噛合可能なラックを備え、
前記ラックは、前記ガイドレールの上側に設けられ、２つのベアリングの転走面の間に位置する、
溶接システム。
前記走行台車に装着される溶接ロボットと、
直線部と曲線部とを含み、被加工物である角コラム柱の周囲を囲むように取り付けられて前記走行台車を案内するガイドレールと、
を備える溶接システムであって、
前記走行台車は、前記溶接ロボットを支持して、前記溶接ロボットの高さを規制するためのバックラッシ調整板を備え、
前記ガイドレールは、前記溶接ロボットが有するピニオンと噛合可能なラックを備え、
前記ラックは、前記ガイドレールの上側に設けられ、２つのベアリングの転走面の間に位置する、
溶接システム。
【請求項8】
前記ラックの板厚をＤ、前記ラックのピッチをＰとするとき、
Ｐ／Ｄ＝０．６～０．９である、
請求項７に記載の溶接システム。
Ｐ／Ｄ＝０．６～０．９である、
請求項７に記載の溶接システム。
【請求項9】
前記ガイドレールの前記角コラム柱側の側面に固定された複数の取付け板と、
前記複数の取付け板のねじ孔に螺合し、前記角コラム柱の対向する少なくとも２つの側面に当接して、互いに突っ張ることで前記ガイドレールを前記角コラム柱の周囲に固定する取付ねじと、からなる突っ張り治具を備える、
請求項７又は８に記載の溶接システム。
前記複数の取付け板のねじ孔に螺合し、前記角コラム柱の対向する少なくとも２つの側面に当接して、互いに突っ張ることで前記ガイドレールを前記角コラム柱の周囲に固定する取付ねじと、からなる突っ張り治具を備える、
請求項７又は８に記載の溶接システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、走行台車及び溶接システムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、造船、鉄骨、橋梁等の溶接構造物の製造において、工場内での溶接作業は、自動化が進み、大型の多軸溶接ロボットが多用されている。一方、大型の多軸溶接ロボットが適用できない現場溶接作業においても、半自動溶接といった手動の溶接から作業員が一人で運ぶことができる可搬型溶接ロボットを適用した溶接方法へと自動化が進められている。可搬型溶接ロボットを適用することにより、それまで手動で溶接が進められてきた溶接現場において、溶接効率を向上させることができる。
【0003】
この可搬型溶接ロボットを適用した技術として、例えば、特許文献１には、直線部と曲線部とが連続して繋がっているガイドレール上を移動して溶接を自動で行う溶接システムが開示されている。また、特許文献２には、曲線部からなるガイドレール上を移動して溶接を自動で行う溶接システムが開示されている。さらに、特許文献３には、ロボット本体を支持した取付台を取り付ける走行台が走行レールに移動自在に取り付けられ、走行台の上部に、取付台の上部に設けた係合ピンを介してロボット本体を吊持する凸部を設けるとともに、走行台の下部に、取付台の下部を固定する固定手段を備え、該固定手段によりロボット本体を上下動させて、走行レールの下面に設けたラックとロボット本体のピニオンとのバックラッシを調整可能とした溶接ロボットの取付け構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許第３０７９４８５号公報
【特許文献2】実開昭６３－６６５９４号公報
【特許文献3】特開平７－１００６９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ここで、上述した可搬型溶接ロボットのような加工装置を搭載し、直線部と曲線部とを含むガイドレール上を移動する走行台車には、走行台車が直線部及び曲線部のいずれに位置する場合でも、滑らかに走行できることが求められている。
また、上記走行台車には、可搬性の観点から小型な機構が求められるとともに保守の回数を減らすことができる機構が求められている。特許文献１～３に記載の溶接システムにおいては、これらの点において、さらなる改良が求められている。
また、上記走行台車には、可搬性の観点から小型な機構が求められるとともに保守の回数を減らすことができる機構が求められている。特許文献１～３に記載の溶接システムにおいては、これらの点において、さらなる改良が求められている。
【0006】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、直線部と曲線部とを含むガイドレールを走行するに際して、滑らかに走行可能であり、かつ、小型な機構でありながらも保守の回数を減らすことができる走行台車及びそれを備える溶接システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の上記目的は、走行台車に係る下記［１］又は［２］の構成により達成される。
【0008】
［１］ 加工装置を搭載して直線部と曲線部とを含むガイドレール上を走行し、被加工物の加工を行う走行台車であって、
前記加工装置が着脱自在に装着される台板と、
前記ガイドレールの幅方向両側で、かつ、前記ガイドレールの延在方向に間隔を空けて、前記台板に設けられる複数の回転座と、
各々の前記回転座に回転子を介して支持され、前記ガイドレールの幅方向端面の両縁部に形成された転走面を転走する一対のベアリングと、
を備え、
前記回転子の回転軸は、フランジ付き無給油軸受部を介して前記回転座に回転自在に支持される、走行台車。
前記加工装置が着脱自在に装着される台板と、
前記ガイドレールの幅方向両側で、かつ、前記ガイドレールの延在方向に間隔を空けて、前記台板に設けられる複数の回転座と、
各々の前記回転座に回転子を介して支持され、前記ガイドレールの幅方向端面の両縁部に形成された転走面を転走する一対のベアリングと、
を備え、
前記回転子の回転軸は、フランジ付き無給油軸受部を介して前記回転座に回転自在に支持される、走行台車。
【0009】
［２］ 加工装置を搭載して直線部と曲線部とを含むガイドレール上を走行し、被加工物の加工を行う走行台車であって、
前記加工装置が着脱自在に装着される台板と、
前記ガイドレールの幅方向両側で、かつ、前記ガイドレールの延在方向に間隔を空けて、前記台板に設けられる複数の回転座と、
各々の前記回転座に回転子を介して支持され、前記ガイドレールの幅方向端面の両縁部に形成された転走面を転走する一対のベアリングと、
を備え、
前記ガイドレールは、前記被加工物である角コラム柱の周囲を囲むように前記角コラム柱に取り付けられ、
前記走行台車の走行方向に間隔を空けて設けられた２箇所の前記回転子の距離ｄが下記式（１）を満足する、走行台車。
ただし、Δｄｍａｘは、全ての前記ベアリングが前記ガイドレールの曲線部にある場合の、前記被加工物の加工線と前記加工装置の加工点の最大ずれ量の許容値であり、Ｒは、前記ガイドレールの曲線部の半径である。
前記加工装置が着脱自在に装着される台板と、
前記ガイドレールの幅方向両側で、かつ、前記ガイドレールの延在方向に間隔を空けて、前記台板に設けられる複数の回転座と、
各々の前記回転座に回転子を介して支持され、前記ガイドレールの幅方向端面の両縁部に形成された転走面を転走する一対のベアリングと、
を備え、
前記ガイドレールは、前記被加工物である角コラム柱の周囲を囲むように前記角コラム柱に取り付けられ、
前記走行台車の走行方向に間隔を空けて設けられた２箇所の前記回転子の距離ｄが下記式（１）を満足する、走行台車。
【数1】
【0010】
また、本発明の上記目的は、溶接システムに係る下記［３］の構成により達成される。
【0011】
［３］ 上記［１］又は［２］に記載の走行台車と、
前記走行台車に装着される溶接ロボットと、
直線部と曲線部とを含み、被加工物である角コラム柱の周囲を囲むように取り付けられて前記走行台車を案内するガイドレールと、
を備える溶接システムであって、
前記走行台車は、前記溶接ロボットを支持して、前記溶接ロボットの高さを規制するためのバックラッシ調整板を備え、
前記ガイドレールは、前記溶接ロボットが有するピニオンと噛合可能なラックを備え、
前記ラックは、前記ガイドレールの上側に設けられ、２つのベアリングの転走面の間に位置する、
溶接システム。
前記走行台車に装着される溶接ロボットと、
直線部と曲線部とを含み、被加工物である角コラム柱の周囲を囲むように取り付けられて前記走行台車を案内するガイドレールと、
を備える溶接システムであって、
前記走行台車は、前記溶接ロボットを支持して、前記溶接ロボットの高さを規制するためのバックラッシ調整板を備え、
前記ガイドレールは、前記溶接ロボットが有するピニオンと噛合可能なラックを備え、
前記ラックは、前記ガイドレールの上側に設けられ、２つのベアリングの転走面の間に位置する、
溶接システム。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、直線部と曲線部とを含むガイドレールを走行するに際して、滑らかに走行可能であり、かつ、小型な機構でありながらも保守の回数を減らすことができる走行台車及びそれを備える溶接システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明に係る走行台車及び溶接システムの一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本実施形態では、後述するように、ガイドレール３は、ガイドレール３の延在方向が角コラム柱１に対して水平となるように角コラム柱１に固定されている。このため、ガイドレール３の幅方向は、鉛直方向すなわち上下方向となり、以下の説明では、ガイドレールの上下方向とも表す。また、ガイドレール３の延在方向及び幅方向の両方に直交する方向をガイドレールの板厚方向と表す。したがって、ガイドレール３に案内される走行台車７の走行方向は、水平方向となる。
また、走行台車７に搭載される加工装置としては、以下の実施形態では溶接ロボットを一例として説明する。走行台車７は、溶接ロボット以外に被加工物の切断を行う切断ロボットなどを搭載してもよい。
また、走行台車７に搭載される加工装置としては、以下の実施形態では溶接ロボットを一例として説明する。走行台車７は、溶接ロボット以外に被加工物の切断を行う切断ロボットなどを搭載してもよい。
【0015】
図１は、ガイドレール、ガイドレールに装着された走行台車及び溶接ロボットの側面図であり、図２は、その斜視図である。また、図３は、溶接対象物である角コラム柱及びその外周側周囲に配置されたガイドレールの平面図である。
【0016】
図１に示すように、本実施形態に係る溶接システム１５０は、角コラム柱１の周囲を囲むように固定されるガイドレール３と、ガイドレール３に案内されて走行する走行台車７と、走行台車７に着脱自在に装着される溶接ロボット２００と、を備え、溶接対象物である角コラム柱１の開先４を溶接し、横向溶接継手を作製する。
【0017】
（１．ガイドレール）
図２及び図３に示すように、ガイドレール３は、直線部３Ａと曲線部３Ｂとを含む複数のレールピース３Ｃを接続することで、溶接対象物である角コラム柱１の周囲を囲んでいる。ガイドレール３は、ガイドレール３の延在方向が角コラム柱１に対して水平となるように角コラム柱１に固定されている。なお、図３に示す実施形態では４つのレールピース３Ｃが接続されている。
図２及び図３に示すように、ガイドレール３は、直線部３Ａと曲線部３Ｂとを含む複数のレールピース３Ｃを接続することで、溶接対象物である角コラム柱１の周囲を囲んでいる。ガイドレール３は、ガイドレール３の延在方向が角コラム柱１に対して水平となるように角コラム柱１に固定されている。なお、図３に示す実施形態では４つのレールピース３Ｃが接続されている。
【0018】
図３及び図９に示すように、ガイドレール３と角コラム柱１との間には、複数の突っ張り治具５が取り付けられている。この突っ張り治具５は、ステー６ａを介してガイドレール３の裏面に固定された取付け板６と、該取付け板６のねじ孔に螺合する取付ねじ２とを有する。そして、取付ねじ２を角コラム柱１の外周面に向けてねじ込むことで、取付け板６が角コラム柱１の外方に押され、角コラム柱１に対して各取付け板６が突っ張る。
【0019】
このように、取付け板６の弾性力を利用してガイドレール３を取り付けることで、安定した突っ張り力が得られ、ガイドレール３が角コラム柱１の周囲に固定される。なお、マグネットを利用してガイドレール３を固定する一般的な方法では、マグネットが角コラム柱１における吸着面から少しでも離れると急激に吸着力が低下するのに対して、突っ張り治具５を利用する上記方法では、取付け板６の弾性力を利用することからガイドレール３の固定力が強固になる。
【0020】
図４Ａは、ガイドレールの正面図であり、図４Ｂは、図４ＡのＡ－Ａ断面の説明図である。図４Ａ及び図４Ｂに示すように、ガイドレール３はアルミ押し出し材などの曲げ加工しやすい材料を用いて形成される。ガイドレール３の上下方向の端面である上面及び下面には、ベアリング８（８ａ，８ｂ）を転走させる転走面３ａ，３ｂが、ガイドレール３の表裏面との両縁部を斜めに切欠いて、略逆Ｖ型、略Ｖ型にそれぞれ形成されている。また、ガイドレール３の上面には、一対の転走面３ａ，３ｂの間にラック１００が差し込まれて、ガイドレール３の全周に亙って取り付けられている。
【0021】
ラック１００は、ラック１００の板厚をＤ、ラック１００のピッチをＰとするとき、Ｐ／Ｄが０．６～０．９となるように、板厚Ｄ及びピッチＰがそれぞれ設定されていることが好ましい。板厚Ｄは２．５ｍｍ～５．５ｍｍ、ピッチＰは２．１９ｍｍ～３．１４ｍｍであることが好ましい。
【0022】
Ｐ／Ｄ＝０．６～０．９とする理由を以下に説明する。板厚Ｄが薄い方が曲げ加工がし易く、更にガイドレール３の曲線部３Ｂでは、隣接する歯面の間隔が曲げ中心から法線方向に沿って次第に大きくなるため、板厚Ｄが薄い方がガイドレール３の内側と外側でのピッチＰの差を小さくし、噛合するピニオンのピッチと合わせることができ、適正なバックラッシの調整がし易くなる。本実施形態において、バックラッシは、後述するピニオン２２１とラック１００との遊びである。また、ガイドレール３の内側と外側のピッチＰの差を小さくするには、ラック１００の板厚Ｄは薄い方がよいが、所定の厚さ以上にすることで動力を伝える歯面圧力が高くても、摩耗損傷の発生を抑制し易い。一方、走行用モータの伝達トルクや回転数などにより、ピニオンの適正な歯車設計がなされ、これに合わせてラック１００のピッチＰも適正に設計がなされることで、回転力がむらなく伝達される。これらを総合的に満たし、走行台車７を滑らかに走行させるのに好ましい範囲がＰ／Ｄ＝０．６～０．９である。
【0023】
（２．走行台車）
図５Ａ～図５Ｄに示すように、走行台車７は、溶接ロボット２００が着脱自在に装着される台板１２と、この台板１２に設けられた複数の回転座１０，１１と、これらの回転座１０，１１に回転子９を介して支持され、ガイドレール３の転走面３ａ，３ｂを転走する一対のベアリング８ａ，８ｂと、を備える。台板１２には、中央に大きな逃げ孔１２ａが形成されている。本実施形態では、４つの回転座１０，１１が、ガイドレール３の上下方向両側かつ、ガイドレール３の延在方向に間隔を空けて、台板１２のガイドレール３側の側面１２ｂの４箇所にそれぞれ１つずつ設けられている。
図５Ａ～図５Ｄに示すように、走行台車７は、溶接ロボット２００が着脱自在に装着される台板１２と、この台板１２に設けられた複数の回転座１０，１１と、これらの回転座１０，１１に回転子９を介して支持され、ガイドレール３の転走面３ａ，３ｂを転走する一対のベアリング８ａ，８ｂと、を備える。台板１２には、中央に大きな逃げ孔１２ａが形成されている。本実施形態では、４つの回転座１０，１１が、ガイドレール３の上下方向両側かつ、ガイドレール３の延在方向に間隔を空けて、台板１２のガイドレール３側の側面１２ｂの４箇所にそれぞれ１つずつ設けられている。
【0024】
回転座１０，１１は、ガイドレール３の上方で台板１２の側面１２ｂに固定された一対の固定回転座１０，１０と、ガイドレール３の下方で台板１２の側面１２ｂに位置調整可能に設けられた一対の幅調整回転座１１，１１と、を有する。図５Ｄに示すように、一対の幅調整回転座１１，１１は、連結部材１７によって連結されており、また図５Ａに示すように、台板１２の左右に設けられた２つの長孔１２ｄに挿通された固定ねじ１３により、台板１２に固定される。一対の幅調整回転座１１，１１は、長孔１２ｄの範囲で上下方向に一体に移動可能であり、これにより、図５Ｂ及び図５Ｃに示すように、下面側のベアリング８ａ，８ｂの位置を調整することで、ガイドレール３の上面側のベアリング８ａ，８ｂと、ガイドレール３の下面側のベアリング８ａ，８ｂとの間隔を調整できる。
【0025】
図６Ａに示すように、固定回転座１０及び幅調整回転座１１の支持孔内には、回転子９，９の回転軸９ａ，９ａがフランジ付き無給油軸受部２０を介して、回転自在に配置されている。回転子９，９の回転軸９ａ，９ａは、固定回転座１０と幅調整回転座１１の各支持孔内で、ガイドレール３の上下方向に沿って互いに同軸となるように設けられている。
【0026】
また、図５Ｄに示すように、ガイドレール３の延在方向において、一対の固定回転座１０，１０に設けられた各回転子９，９の間隔と、一対の幅調整回転座１１，１１に設けられた各回転子９，９の間隔は、いずれも所定の距離ｄに設定されている。なお、距離ｄの設定については、後で詳述する。
【0027】
図６Ａに示すように、固定回転座１０及び幅調整回転座１１に回転自在に支持された各回転子９のガイドレール側の端部には、回転軸９ａの回転中心に対して傾斜した２本の支持軸９ｂが設けられ、ベアリング８ａ，８ｂは、ガイドレール３の転走面３ａ，３ｂを転走するように、各支持軸９ｂに取り付けられている。
【0028】
また、本実施形態のフランジ付き無給油軸受部２０は、互いに同一形状を有する一対のフランジ付き無給油軸受２０Ａ，２０Ｂを備える。フランジ付き無給油軸受２０Ａ，２０Ｂは、図６Ｂに示すように、円筒部２３と、円筒部２３の一端側から径方向外側に延設される外向きのつば部２４とを有する。
【0029】
一対のフランジ付き無給油軸受２０Ａ，２０Ｂは、図６Ａに示すように、回転座１０，１１の上下方向両側で、各円筒部２３を回転座１０，１１の支持孔の内周面と回転子９，９の回転軸９ａ，９ａの外周面との間に隙間１０ａ，１１ａをあけて配置し、各つば部２４を、支持孔が開口する回転座１０，１１の上下端面に当接させる。そして、回転軸９ａの一端に形成された雌ねじに、座金２１を介してナット２２を螺合させることにより、回転子９は、回転座１０，１１に摺動回転可能に取り付けられる。
【0030】
したがって、一対のフランジ付き無給油軸受２０Ａ，２０Ｂの各円筒部２３は、回転座１０，１１の支持孔と回転子９，９の回転軸９ａ，９ａとの間に配置される。また、ナット２２側に配置されるフランジ付き無給油軸受２０Ａのつば部２４は、回転座１０，１１のナット２２側端面１０ｂ，１１ｂと座金２１との間に配置される。さらに、回転子９側に配置されるフランジ付き無給油軸受２０Ｂのつば部２４は、回転座１０，１１の回転子９側端面１０ｃ，１１ｃと回転子９との間に配置される。
【0031】
このように構成することで、ガイドレール３に装着された走行台車７が、回転子９を回転させながら走行する際、回転子９を支持する一対のフランジ付き無給油軸受２０Ａ，２０Ｂは、回転子９の回転軸９ａに作用するラジアル荷重及びスラスト荷重の両方を受けることができる。
【0032】
特に、回転座１０，１１のナット２２側端面１０ｂ，１１ｂと座金２１との間、及び、回転座１０，１１の回転子９側端面１０ｃ，１１ｃと回転子９との間の両側に、一対のフランジ付き無給油軸受２０Ａ，２０Ｂの各つば部２４が配置されている。このため、各つば部２４は、走行台車７に搭載される溶接ロボット２００の重量によって回転座１０，１１に作用するスラスト荷重を支持することができる。
したがって、回転子９が回転する際には、円筒部２３による回転抵抗の低減だけでなく、各つば部２４による回転抵抗の低減もできる。
したがって、回転子９が回転する際には、円筒部２３による回転抵抗の低減だけでなく、各つば部２４による回転抵抗の低減もできる。
【0033】
フランジ付き無給油軸受２０Ａ，２０Ｂ自体は小さな部品であるので、走行台車７がフランジ付き無給油軸受２０Ａ，２０Ｂを備える構成としても、走行台車７が大型化することはなく小型のまま構成できる。また、フランジ付き無給油軸受２０Ａ，２０Ｂは、軸受本体に潤滑油が含浸されている又は固体潤滑剤が埋め込まれていることから基本的に給油が不要であるため、走行台車７の保守の回数を減らすことができる。
【0034】
【0035】
図７Ａは、２組のベアリング８ａ，８ｂを有する走行台車７がガイドレール３の直線部３Ａを走行する状態を示す模式図である。図６Ａ、図７Ａに示すように、走行台車７がガイドレール３の直線部３Ａ上にあるとき、ベアリング８ａ，８ｂの転動面とガイドレール３の転走面３ａ，３ｂがそれぞれ接しており、先行するベアリング８ａ，８ｂの各回転軸Ｃを通る仮想平面ＰＬ１及び後続するするベアリング８ａ，８ｂの各回転軸Ｃを通る仮想平面ＰＬ２は、それぞれガイドレール３の直線部３Ａの延在方向に対して直交している。なお、仮想平面ＰＬ１及び仮想平面ＰＬ２は、図７Ａ～図７Ｃにおける紙面垂直方向に平行な平面である。
【0036】
図７Ｂは、先行するベアリング８ａ，８ｂがガイドレール３の曲線部３Ｂにあり、後続するベアリング８ａ，８ｂが直線部３Ａにある場合の、走行台車７がガイドレール３を走行する状態を示す模式図である。先行する２つのベアリング８ａ，８ｂがガイドレール３の曲線部３Ｂに到達しさらに進むと、図７Ｂの矢印に示すように、先行するベアリング８ａ，８ｂは、先行側の回転子９が回転することによってガイドレール３の曲がる方向に沿うように転走面３ａ，３ｂ上を接したまま転走する。このとき、曲線部３Ｂ上の先行する２つのベアリング８ａ，８ｂの各回転軸を通る仮想平面ＰＬ１が曲線部３Ｂの曲率中心Ｏを通るとともに、先行する２つのベアリング８ａ，８ｂの位置における曲線部３Ｂの接線に対して直交するように、先行側の回転子９が回動している。
【0037】
図７Ｃは、２組のベアリング８ａ，８ｂを有する走行台車７がガイドレール３の曲線部３Ｂを走行する状態を示す模式図である。４個のベアリング８ａ，８ｂが、共に曲線部３Ｂに到達しさらに進むと、図７Ｃの矢印に示すように、先行するベアリング８ａ，８ｂと同じように後続するベアリング８ａ，８ｂも、後続側の回転子９が回転することによって、ガイドレール３の曲がる方向に沿うように転走面３ａ，３ｂ上を接したまま転走する。このとき、曲線部３Ｂ上の後続する２つのベアリング８ａ，８ｂの各回転軸を通る仮想平面ＰＬ２も曲線部３Ｂの曲率中心Ｏを通るとともに、後続する２つのベアリング８ａ，８ｂの位置における曲線部３Ｂの接線に対して直交するように、後続側の回転子９も回動している。
【0038】
上記したように、ガイドレール３の形状に従って回転子９が回転するため、ガイドレール３の直線部３Ａ及び曲線部３Ｂのいずれに位置する場合でも、ベアリング８ａ，８ｂの転動面とガイドレール３の転走面３ａ，３ｂがそれぞれ接した状態を維持することができる。これにより、走行台車７の走行抵抗の変化を小さくすることができ、走行台車７は滑らかな走行が可能となる。
なお、上述したベアリング８ａ，８ｂでは、外輪部材の外周面が転動面を構成しているが、図８に示すように、転走面３ａ，３ｂとボールが点接触可能に支持され、任意の方向に回転することができるボールベアリング８ｃに変更することもできる。
なお、上述したベアリング８ａ，８ｂでは、外輪部材の外周面が転動面を構成しているが、図８に示すように、転走面３ａ，３ｂとボールが点接触可能に支持され、任意の方向に回転することができるボールベアリング８ｃに変更することもできる。
【0039】
次に、溶接ロボット２００を走行台車７に装着する機構について説明する。図５Ａ及び図５Ｂに示すように、走行台車７には、溶接ロボット２００を台板１２に固定するための装着機構６０が、台板１２のガイドレール３と反対側の側面１２ｃに設けられている。装着機構６０は、台板１２の下端部に固定されたボルト固定台５４と、ボルト固定台５４の上方に配置されたバックラッシ調整板５０と、台板１２の上部に支持台１５を介して配置された溶接ロボット固定レバー１４とを有する。
【0040】
図５Ａに示すように、台板１２に２本のピン５６で一体に固定されたボルト固定台５４には、その両端に形成された雌ねじに、２本のバックラッシ調整ねじ５５が螺合して配置されている。バックラッシ調整ねじ５５には、ナット５７が螺合されており、バックラッシ調整ねじ５５は、バックラッシ調整後、ナット５７をボルト固定台５４と当接させることにより回転止めされる。バックラッシ調整板５０は、後述するピニオン２２１とラック１００の遊びであるバックラッシを調整するためのものである。バックラッシ調整板５０は、上下方向について位置調整した後、３つの長孔５８に挿通された３本のボルト５２により台板１２に固定することができる。また、バックラッシ調整板５０の上面には、後述する溶接ロボット２００の位置決め穴に係合して、バックラッシ調整板５０に対する溶接ロボット２００の位置を決める、一対の位置決め突起５１が設けられている。
【0041】
また図５Ａに示すように、溶接ロボット固定レバー１４は、支持台１５を介して台板１２に固定された支持軸１６に回動自在に支持されている。そして、支持軸１６の上方には、溶接ロボット固定レバー１４を揺動するための操作部１４ａが設けられ、支持軸１６の下方には、図９に示すように、溶接ロボット２００に設けられたセット治具２０３を押圧して溶接ロボット２００を台板１２に固定する固定片１４ｂが設けられている。
【0042】
したがって、図９を用いて後述するように、溶接ロボット２００は、位置調整されたバックラッシ調整板５０によって走行台車７に位置決めされ、かつ、溶接ロボット固定レバー１４の簡単な操作によって走行台車７に固定される。
【0043】
（３．溶接ロボット）
図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、溶接ロボット２００は、ロボット本体２０７と、溶接トーチ２１０とを備える。溶接ロボット２００は、角コラム柱１の開先４を溶接し、横向溶接継手を作製する。溶接トーチ２１０には、溶接の際にコンジットケーブルを介して溶接ワイヤ２０４が供給される。また、ロボット本体２０７は、溶接トーチ２１０をガイドレール３の上下方向及びガイドレールの板厚方向に駆動する駆動機構を備え、溶接トーチ２１０は、図１０Ａの上下方向の矢印に示すように平行軸２０６によって上下移動し、図１０Ａの左右方向の矢印に示すようにロボット本体２０７によって左右移動可能である。溶接トーチ２１０を上下移動又は左右移動させることで、溶接ロボット２００によっても溶接位置の調整が可能である。
図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、溶接ロボット２００は、ロボット本体２０７と、溶接トーチ２１０とを備える。溶接ロボット２００は、角コラム柱１の開先４を溶接し、横向溶接継手を作製する。溶接トーチ２１０には、溶接の際にコンジットケーブルを介して溶接ワイヤ２０４が供給される。また、ロボット本体２０７は、溶接トーチ２１０をガイドレール３の上下方向及びガイドレールの板厚方向に駆動する駆動機構を備え、溶接トーチ２１０は、図１０Ａの上下方向の矢印に示すように平行軸２０６によって上下移動し、図１０Ａの左右方向の矢印に示すようにロボット本体２０７によって左右移動可能である。溶接トーチ２１０を上下移動又は左右移動させることで、溶接ロボット２００によっても溶接位置の調整が可能である。
【0044】
ロボット本体２０７の下面２０７ａには、バックラッシ調整板５０に設けられた一対の位置決め突起５１に係合して溶接ロボット２００をバックラッシ調整板５０に対して位置決めする位置決め穴が設けられている。また、図１１に示すように、ロボット本体２０７は、内蔵されている走行用モータの回転軸２２０で駆動されるピニオン２２１と、ピニオン２２１の上方を覆うピニオンカバー２２２とを有する。ロボット本体２０７は、ピニオン２２１がガイドレール３のラック１００と噛み合うように配置されている。
【0045】
（４．ガイドレールに対する走行台車の取付け）
ガイドレール３に対する走行台車７の取付けは、以下の手順で行われる。まず、固定ねじ１３を緩めて幅調整回転座１１を図５Ｃに示す矢印の下向きの方向に移動させて、一対の固定回転座１０，１０に配置されている上側のベアリング８ａ，８ｂと、幅調整回転座１１に配置されている下側のベアリング８ａ，８ｂとの間隔を広げ、上側の４個のベアリング８ａ，８ｂをガイドレール３の上面の転走面３ａ，３ｂに引っかけるように設置する。
ガイドレール３に対する走行台車７の取付けは、以下の手順で行われる。まず、固定ねじ１３を緩めて幅調整回転座１１を図５Ｃに示す矢印の下向きの方向に移動させて、一対の固定回転座１０，１０に配置されている上側のベアリング８ａ，８ｂと、幅調整回転座１１に配置されている下側のベアリング８ａ，８ｂとの間隔を広げ、上側の４個のベアリング８ａ，８ｂをガイドレール３の上面の転走面３ａ，３ｂに引っかけるように設置する。
【0046】
次いで、幅調整回転座１１を図５Ｃに示す矢印の上向きの方向に移動させて、下側のベアリング８ａ，８ｂとガイドレール３の下面の転走面３ａ，３ｂとを密着させた状態で、幅調整回転座１１を固定ねじ１３により台板１２に固定する。そして、走行台車７をガイドレール３の直線部３Ａ及び曲線部３Ｂ上を走行させ、走行抵抗に異常がないことを確認する。このとき、上側のベアリング８ａ，８ｂは、ガイドレール３の上面に取付けられたラック１００を跨ぐように、ガイドレール３の上側の転走面３ａ，３ｂに搭載されている。
【0047】
よって、ガイドレール３の上側の転走面３ａ，３ｂが走行台車７の取り付け基準となり、走行台車７の上側のベアリング８ａ，８ｂをガイドレール３の上面の転走面３ａ，３ｂに載せるだけで、走行台車７とラック１００の位置関係が精度よく再現される。つまり、ガイドレール３から走行台車７を取り外し、再度取り付けたとしても、走行台車７とラック１００の位置関係が再現される。
【0048】
さらに、走行台車７は、角コラム柱１の周囲に固定されたガイドレール３に対して着脱することができるので、複数の角コラム柱１に予めガイドレール３を固定しておけば、１つの角コラム柱１にて溶接が終了したら、ガイドレール３から走行台車７を取り外し、角コラム柱１に固定していた別のガイドレール３に走行台車７を取り付けることで、溶接作業の準備の効率化を図ることができる。また、複数の角コラム柱１に予めガイドレール３を固定しておく際に、走行台車７をガイドレール３毎に設けておく必要がないので、設備コストを抑えることができる。
【0049】
（５．溶接ロボットの走行台車への設置）
溶接ロボット２００の走行台車７への設置は、図５Ａ、図９及び図１０Ａに示すように、まず、３本のボルト５２をわずかに緩めてバックラッシ調整板５０を移動可能にするとともに、溶接ロボット固定レバー１４を回動して固定片１４ｂをセット位置から解除位置へ移動させる。次いで、溶接トーチ２１０が取り外された状態の溶接ロボット２００を傾けながらバックラッシ調整板５０上に載せる。このとき、ロボット本体２０７の下面２０７ａに設けられた不図示の位置決め穴に、バックラッシ調整板５０の一対の位置決め突起５１を係合させて、バックラッシ調整板５０に対して溶接ロボット２００を位置決めする。そして、溶接ロボット２００を走行台車７の台板１２に当接し、さらに、後述するバックラッシ調整によってバックラッシ調整板５０を台板１２に固定した後に、溶接ロボット固定レバー１４を回動させて、固定片１４ｂをセット位置に戻す。これにより、溶接ロボット固定レバー１４の固定片１４ｂで溶接ロボット２００のセット治具２０３を押圧して、溶接ロボット２００が走行台車７にセットされる。その後、溶接トーチ２１０が溶接ロボット２００に取付けられる。
溶接ロボット２００の走行台車７への設置は、図５Ａ、図９及び図１０Ａに示すように、まず、３本のボルト５２をわずかに緩めてバックラッシ調整板５０を移動可能にするとともに、溶接ロボット固定レバー１４を回動して固定片１４ｂをセット位置から解除位置へ移動させる。次いで、溶接トーチ２１０が取り外された状態の溶接ロボット２００を傾けながらバックラッシ調整板５０上に載せる。このとき、ロボット本体２０７の下面２０７ａに設けられた不図示の位置決め穴に、バックラッシ調整板５０の一対の位置決め突起５１を係合させて、バックラッシ調整板５０に対して溶接ロボット２００を位置決めする。そして、溶接ロボット２００を走行台車７の台板１２に当接し、さらに、後述するバックラッシ調整によってバックラッシ調整板５０を台板１２に固定した後に、溶接ロボット固定レバー１４を回動させて、固定片１４ｂをセット位置に戻す。これにより、溶接ロボット固定レバー１４の固定片１４ｂで溶接ロボット２００のセット治具２０３を押圧して、溶接ロボット２００が走行台車７にセットされる。その後、溶接トーチ２１０が溶接ロボット２００に取付けられる。
【0050】
走行台車７に溶接ロボット２００がセットされると、図１１に示すように、溶接ロボット２００のピニオン２２１とピニオンカバー２２２は、台板１２の逃げ孔１２ａを通ってラック１００の上方に位置し、ピニオン２２１の歯とガイドレール３のラック１００の歯とが噛み合う位置関係となる。
【0051】
（６．ピニオンとラックのバックラッシ調整）
次いで、ピニオンとラックのバックラッシ調整について、図５Ａ及び図１１を参照して説明する。
バックラッシ調整板５０はボルト５２によって仮止めされている。まず、走行台車７をガイドレール３の直線部３Ａ上に位置させ、次いで、２本のバックラッシ調整ねじ５５を回転させてバックラッシ調整板５０を上下方向に微動させる。これにより、バックラッシ調整板５０上に載置されている溶接ロボット２００も上下方向に移動し、ピニオン２２１の歯とラック１００の歯とのバックラッシが調整される。これにより、走行台車７がガイドレール３の直線部３Ａ上にある時のバックラッシが調整される。
次いで、ピニオンとラックのバックラッシ調整について、図５Ａ及び図１１を参照して説明する。
バックラッシ調整板５０はボルト５２によって仮止めされている。まず、走行台車７をガイドレール３の直線部３Ａ上に位置させ、次いで、２本のバックラッシ調整ねじ５５を回転させてバックラッシ調整板５０を上下方向に微動させる。これにより、バックラッシ調整板５０上に載置されている溶接ロボット２００も上下方向に移動し、ピニオン２２１の歯とラック１００の歯とのバックラッシが調整される。これにより、走行台車７がガイドレール３の直線部３Ａ上にある時のバックラッシが調整される。
【0052】
この状態で、走行台車７をガイドレール３の曲線部３Ｂに移動させて、同様の手順で、曲線部３Ｂにおける適正なバックラッシに調整をする。通常、曲線部３Ｂにおけるバックラッシ量は、直線部３Ａにおけるバックラッシ量より大きくなる。以後、同様に、直線部３Ａと曲線部３Ｂにおけるバックラッシ調整を数回繰り返して行い、直線部３Ａ及び曲線部３Ｂで滑らかに走行可能な適正なバックラッシに最終調整する。そして、ボルト５２を増締めして、バックラッシ調整板５０を台板１２に固定する。
【0053】
上記のガイドレール３に対する走行台車７の取付けでも述べたとおり、走行台車７とガ
イドレール３の位置関係は再現性が得られるため、溶接ロボット２００も走行台車７と適正なバックラッシが得られる位置関係が決まれば、溶接ロボット２００のピニオン２２１の歯と、ガイドレール３におけるラック１００の歯とのバックラッシも再現されることになる。つまり、一旦適正なバックラッシが調整できれば、その後は、走行台車７の着脱を繰り返したり、あるいは、溶接ロボット２００の着脱を繰り返したりしてもバックラッシが変化することはなく、バックラッシ調整は不要となる。したがって、バックラッシ調整が不要となるため、溶接作業の準備時間を削減でき、作業効率が向上する。なお、ラック１００やピニオン２２１に摩耗が見られた場合は、再度上述した手順を行い、バックラッシを再調整する。
イドレール３の位置関係は再現性が得られるため、溶接ロボット２００も走行台車７と適正なバックラッシが得られる位置関係が決まれば、溶接ロボット２００のピニオン２２１の歯と、ガイドレール３におけるラック１００の歯とのバックラッシも再現されることになる。つまり、一旦適正なバックラッシが調整できれば、その後は、走行台車７の着脱を繰り返したり、あるいは、溶接ロボット２００の着脱を繰り返したりしてもバックラッシが変化することはなく、バックラッシ調整は不要となる。したがって、バックラッシ調整が不要となるため、溶接作業の準備時間を削減でき、作業効率が向上する。なお、ラック１００やピニオン２２１に摩耗が見られた場合は、再度上述した手順を行い、バックラッシを再調整する。
【0054】
以上説明したように、走行台車７と溶接ロボット２００を分離可能な構造にすることで、ガイドレール３とベアリング８ａ，８ｂの間隔調整、及びラック１００の歯とピニオン２２１の歯のバックラッシ調整を、それぞれ単独で調整できる。また、走行台車７と溶接ロボット２００を分離できるため、溶接ロボット２００の持ち運びが容易になる。また、本実施形態の走行台車７は、装着機構６０によって溶接ロボット２００の設置も簡便である。
【0055】
（７．２つの回転子の距離の適正値）
次に、走行台車７の走行方向、即ち、ガイドレール３の延在方向に間隔を空けて設けられた２つの回転子の距離ｄの適正値について説明する。高品質な自動溶接を実現するためには、溶接トーチ２１０のコンタクトチップから延びる溶接ワイヤ２０４の先端部である溶接アーク点ＷＰは、溶接対象物である角コラム柱１の開先４における溶接線ＷＬに沿って正確に移動することが求められる。
次に、走行台車７の走行方向、即ち、ガイドレール３の延在方向に間隔を空けて設けられた２つの回転子の距離ｄの適正値について説明する。高品質な自動溶接を実現するためには、溶接トーチ２１０のコンタクトチップから延びる溶接ワイヤ２０４の先端部である溶接アーク点ＷＰは、溶接対象物である角コラム柱１の開先４における溶接線ＷＬに沿って正確に移動することが求められる。
【0056】
しかしながら、本実施形態では、溶接ロボット２００を搭載する走行台車７は、距離ｄ離れて配置された２つの回転子９に支持される２組のベアリング８ａ，８ｂによって、ガイドレール３上を走行するので、この距離ｄが、ガイドレール３の形状によって溶接アーク点ＷＰの位置に影響する場合がある。以下、円筒状の被加工物１Ｘと角コラム柱１を溶接する場合の距離ｄによる溶接アーク点ＷＰへの影響について、図１２～図１４を参照して説明する。
【0057】
図１２は、走行台車７が円形のガイドレール３Ｘ上を図１２の矢印で示す方向に走行し、溶接対象物である円筒状の被加工物１Ｘを溶接する場合を模式的に示している。なお、溶接アーク点ＷＰは、距離ｄの中央において、２組のベアリング８ａ，８ｂを支持する２つの回転子９の回転中心を結ぶ線分ＬＳ１に垂直な線分ＬＳ２が、溶接線ＷＬ上に位置するように設定されているものとする。また、図１２では、円形のガイドレール３Ｘの半径をＲとし、被加工物１Ｘの溶接線ＷＬの半径をｒとしている。
【0058】
図１２に示すように、ガイドレール３Ｘが円形で、被加工物１Ｘが円筒状であれば、一旦、被加工物１Ｘの上に溶接アーク点ＷＰがあるように設定すれば、距離ｄの長さに関係なく、またガイドレール３Ｘ上の走行台車７の位置に関係なく、溶接アーク点ＷＰは常に被加工物１Ｘの溶接線ＷＬ上に位置する。したがって、円筒状の被加工物１Ｘを溶接する場合、２つの回転子９間の距離ｄは溶接アーク点ＷＰの位置に影響を与えない。
【0059】
一方、図１３及び図１４は、走行台車７が、直線部３Ａと曲線部３Ｂが連続して繋がっているガイドレール３上を図１３及び図１４の矢印で示す方向に走行し、溶接対象物である角コラム柱１を溶接する際の溶接アーク点ＷＰの位置の変化を模式的に示している。なお、溶接アーク点ＷＰは、走行台車７が直線部３Ａ上にあるとき、距離ｄの中央において角コラム柱１の溶接線ＷＬ上に位置するように設定されているものとする。また、図１３及び図１４では、ガイドレール３の曲線部３Ｂの曲率半径をＲとし、角コラム柱１の円弧状のコーナー部の溶接線ＷＬの曲率半径をｒとしている。
【0060】
走行台車７における２つの回転子９が共に直線部３Ａ上に位置しているときには、溶接アーク点ＷＰは、角コラム柱１の溶接線ＷＬ上に位置している。しかしながら、図１３中の破線で示すように、溶接アーク点ＷＰは、先行する回転子９が曲線部３Ｂに差し掛かるところから、後続する回転子９が曲線部３Ｂに到達するまでの間、溶接線ＷＬから徐々に外れていく。
そして、先行及び後続する両方の回転子９が共に曲線部３Ｂ上に位置しているときには、溶接線ＷＬと溶接アーク点ＷＰとの差は、最大となる。さらに走行台車７が進行して、先行する回転子９が再度直線部３Ａに到達した後は、溶接アーク点ＷＰは徐々に溶接線ＷＬに近づき、後続する回転子９も次の直線部３Ａに到達すると、溶接アーク点ＷＰは再び溶接線ＷＬ上に戻る。
そして、先行及び後続する両方の回転子９が共に曲線部３Ｂ上に位置しているときには、溶接線ＷＬと溶接アーク点ＷＰとの差は、最大となる。さらに走行台車７が進行して、先行する回転子９が再度直線部３Ａに到達した後は、溶接アーク点ＷＰは徐々に溶接線ＷＬに近づき、後続する回転子９も次の直線部３Ａに到達すると、溶接アーク点ＷＰは再び溶接線ＷＬ上に戻る。
【0061】
このように、直線部３Ａと曲線部３Ｂが連続して繋がるガイドレール３を走行する走行台車７では、曲線部３Ｂ及びその近傍で、溶接アーク点ＷＰが溶接線ＷＬからずれるという現象が生じる。溶接アーク点ＷＰの溶接線ＷＬからのずれ量は、２つの回転子９の距離ｄが大きく影響する。したがって、距離ｄを適切に設定することにより、直線部３Ａと曲線部３Ｂが連続して繋がるガイドレール３を走行する走行台車７においても、溶接を安定して行うことが可能となる。
【0062】
図１４に示すように、先行及び後続の回転子９が共に曲線部３Ｂにあるとき溶接アーク点ＷＰと溶接線ＷＬとのずれ量をΔｄとしたとき、２つの回転子９の距離ｄは、式（２）のように求められる。
【0063】
【数2】
【0064】
溶接ロボット２００は、溶接トーチ２１０をガイドレール３の上下方向及びガイドレール３の板厚方向に移動する駆動機構を備えており、溶接ロボット２００が開先４をセンシングして溶接線ＷＬを認識していれば、ずれ量Δｄを溶接開始前に補正して自動溶接することができる。しかしながら、溶接をより安定的に行うには、センシングでの補正量を極力小さくすることが求められており、ずれ量Δｄをできるだけ小さくする必要がある。なお、ずれ量Δｄは小さければ小さいほどよく、最も好ましいのはずれ量Δｄが０である場合である。
【0065】
したがって、本実施形態では、ずれ量Δｄの最大値を溶接品質に影響がない許容値内に制限するようにしている。ここでの許容値は、例えば、使用する溶接ワイヤ２０４の直径の５倍以下、好ましくは３倍以下とし、許容できるずれ量の最大値をΔｄｍａｘで表すと、２つの回転子９の距離ｄは、式（１）となる。
【0066】
【数3】
【0067】
本実施形態では、上記式（２）に基づいて、溶接線ＷＬと溶接アーク点ＷＰとの最大ずれ量の許容値に応じて２つの回転子９の距離ｄが設定されている。これにより最大ずれ量の許容値を超えることが無いので、安定した自動溶接が可能となり、保守の回数を減らすことができる。
【0068】
距離ｄが短いほどずれ量Δｄを小さくできるが、距離ｄの下限値は走行台車７に搭載する溶接ロボット２００の大きさ、重量等の設計条件で決められる。
【0069】
また、直線部３Ａにおける溶接速度は、走行台車７の走行速度と同じであるが、曲線部３Ｂにおいては、溶接速度を直線部３Ａでの溶接速度と同じ速度にするため、走行台車７の走行速度を、直線部３Ａでの走行速度に対してＲ／ｒ倍に上げなければならない。このように走行台車７の走行速度が速い状態において、溶接アーク点ＷＰ、すなわち溶接トーチ２１０を補正のために大きく動かすことは、溶接の不安定化につながりやすいため、溶接トーチ２１０の移動量を最低限に抑制するためにも、ずれ量Δｄは溶接品質に影響がない許容値内に納まるように設定するべきである。
【0070】
なお、本実施形態では、ガイドレール３の延在方向に２つの回転子９が離れて台板１２に設けられる場合について説明したが、本発明は、ガイドレール３の延在方向に３つ以上の回転子が台板１２に設けられてもよい。この場合、２つの回転子の距離ｄは、最も離れた２つの回転子におけるガイドレールの延在方向の距離とする。
【0071】
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が可能である。
例えば、上記実施形態では、可搬型溶接ロボットが走行台車に搭載された溶接システムについて説明したが、本発明の走行台車に搭載される加工装置は、これに限らず、例えば、被加工物を切断する切断装置であってもよい。
したがって、加工装置が走行台車に搭載される場合、距離ｄを設定する際のΔｄｍａｘは、全てのベアリングがガイドレールの曲線部にある場合の、被加工物の加工される位置である加工線と加工装置の加工を行う位置である加工点の最大ずれ量の許容値となる。また、加工装置が走行台車に搭載される場合、Δｄは、被加工物の加工線と加工装置の加工点のずれ量である。
例えば、上記実施形態では、可搬型溶接ロボットが走行台車に搭載された溶接システムについて説明したが、本発明の走行台車に搭載される加工装置は、これに限らず、例えば、被加工物を切断する切断装置であってもよい。
したがって、加工装置が走行台車に搭載される場合、距離ｄを設定する際のΔｄｍａｘは、全てのベアリングがガイドレールの曲線部にある場合の、被加工物の加工される位置である加工線と加工装置の加工を行う位置である加工点の最大ずれ量の許容値となる。また、加工装置が走行台車に搭載される場合、Δｄは、被加工物の加工線と加工装置の加工点のずれ量である。
【0072】
以上のとおり、本明細書には次の事項が開示されている。
【0073】
［１］ 加工装置を搭載して直線部と曲線部とを含むガイドレール上を走行し、被加工物の加工を行う走行台車であって、
前記加工装置が着脱自在に装着される台板と、
前記ガイドレールの幅方向両側で、かつ、前記ガイドレールの延在方向に間隔を空けて、前記台板に設けられる複数の回転座と、
各々の前記回転座に回転子を介して支持され、前記ガイドレールの幅方向端面の両縁部に形成された転走面を転走する一対のベアリングと、
を備え、
前記回転子の回転軸は、フランジ付き無給油軸受部を介して前記回転座に回転自在に支持される、走行台車。
この構成によれば、直線部と曲線部とを含むガイドレールを走行するに際して、滑らかに走行可能であり、かつ、小型な機構でありながらも保守の回数を減らすことができる走行台車を提供することができる。
前記加工装置が着脱自在に装着される台板と、
前記ガイドレールの幅方向両側で、かつ、前記ガイドレールの延在方向に間隔を空けて、前記台板に設けられる複数の回転座と、
各々の前記回転座に回転子を介して支持され、前記ガイドレールの幅方向端面の両縁部に形成された転走面を転走する一対のベアリングと、
を備え、
前記回転子の回転軸は、フランジ付き無給油軸受部を介して前記回転座に回転自在に支持される、走行台車。
この構成によれば、直線部と曲線部とを含むガイドレールを走行するに際して、滑らかに走行可能であり、かつ、小型な機構でありながらも保守の回数を減らすことができる走行台車を提供することができる。
【0074】
［２］ 前記ガイドレールは、前記被加工物である角コラム柱の周囲を囲むように前記角コラム柱に取り付けられ、
前記走行台車の走行方向に間隔を空けて設けられた２箇所の前記回転子の距離ｄが下記式（１）を満足する、
上記［１］に記載の走行台車。
ただし、Δｄｍａｘは、全ての前記ベアリングが前記ガイドレールの曲線部にある場合の、前記被加工物の加工線と前記加工装置の加工点の最大ずれ量の許容値であり、Ｒは、前記ガイドレールの曲線部の半径である。
この構成によれば、走行台車が直線部と曲線部が連続して繋がるガイドレールを走行する際、滑らかに走行可能であり、かつ、被加工物の加工線と加工装置の加工点の最大ずれ量が許容値内に抑えるように距離を設定することで、品質の安定した加工を行うことができる。
前記走行台車の走行方向に間隔を空けて設けられた２箇所の前記回転子の距離ｄが下記式（１）を満足する、
上記［１］に記載の走行台車。
【数4】
この構成によれば、走行台車が直線部と曲線部が連続して繋がるガイドレールを走行する際、滑らかに走行可能であり、かつ、被加工物の加工線と加工装置の加工点の最大ずれ量が許容値内に抑えるように距離を設定することで、品質の安定した加工を行うことができる。
【0075】
［３］ 前記フランジ付き無給油軸受部は、各々が、円筒部と、該円筒部の一端側から径方向に延設される外向きのつば部と、を有する一対のフランジ付き無給油軸受を備え、
前記一対のフランジ付き無給油軸受の各円筒部は、前記回転子の回転軸と前記回転座の支持孔間にそれぞれ配置され、
前記一対のフランジ付き無給油軸受の各つば部は、前記支持孔が開口する前記回転座の両端面とそれぞれ当接する、
上記［１］又は［２］に記載の走行台車。
この構成によれば、走行台車がガイドレールに装着され、回転子を回転しながら走行する際、一対のフランジ付き無給油軸受が、回転子の回転軸に作用するラジアル荷重及びスラスト荷重を受けることができる。また、走行台車に搭載される加工装置の重量によって、回転座に作用するスラスト荷重を各つば部によって支持することができ、回転子が回転する際には、円筒部による回転抵抗の低減だけでなく、各つば部による回転抵抗の低減も期待できる。
前記一対のフランジ付き無給油軸受の各円筒部は、前記回転子の回転軸と前記回転座の支持孔間にそれぞれ配置され、
前記一対のフランジ付き無給油軸受の各つば部は、前記支持孔が開口する前記回転座の両端面とそれぞれ当接する、
上記［１］又は［２］に記載の走行台車。
この構成によれば、走行台車がガイドレールに装着され、回転子を回転しながら走行する際、一対のフランジ付き無給油軸受が、回転子の回転軸に作用するラジアル荷重及びスラスト荷重を受けることができる。また、走行台車に搭載される加工装置の重量によって、回転座に作用するスラスト荷重を各つば部によって支持することができ、回転子が回転する際には、円筒部による回転抵抗の低減だけでなく、各つば部による回転抵抗の低減も期待できる。
【0076】
［４］ 加工装置を搭載して直線部と曲線部とを含むガイドレール上を走行し、被加工物の加工を行う走行台車であって、
前記加工装置が着脱自在に装着される台板と、
前記ガイドレールの幅方向両側で、かつ、前記ガイドレールの延在方向に間隔を空けて、前記台板に設けられる複数の回転座と、
各々の前記回転座に回転子を介して支持され、前記ガイドレールの幅方向端面の両縁部に形成された転走面を転走する一対のベアリングと、
を備え、
前記ガイドレールは、前記被加工物である角コラム柱の周囲を囲むように前記角コラム柱に取り付けられ、
前記走行台車の走行方向に間隔を空けて設けられた２箇所の前記回転子の距離ｄが下記式（１）を満足する、走行台車。
ただし、Δｄｍａｘは、全ての前記ベアリングが前記ガイドレールの曲線部にある場合の、前記被加工物の加工線と前記加工装置の加工点の最大ずれ量の許容値であり、Ｒは、前記ガイドレールの曲線部の半径である。
この構成によれば、走行台車が直線部と曲線部が連続して繋がるガイドレールを走行する際、滑らかに走行可能であり、かつ、被加工物の加工線と加工装置の加工点の最大ずれ量を許容値内に抑えることができ、品質の安定した加工を行うことができる。
前記加工装置が着脱自在に装着される台板と、
前記ガイドレールの幅方向両側で、かつ、前記ガイドレールの延在方向に間隔を空けて、前記台板に設けられる複数の回転座と、
各々の前記回転座に回転子を介して支持され、前記ガイドレールの幅方向端面の両縁部に形成された転走面を転走する一対のベアリングと、
を備え、
前記ガイドレールは、前記被加工物である角コラム柱の周囲を囲むように前記角コラム柱に取り付けられ、
前記走行台車の走行方向に間隔を空けて設けられた２箇所の前記回転子の距離ｄが下記式（１）を満足する、走行台車。
【数5】
この構成によれば、走行台車が直線部と曲線部が連続して繋がるガイドレールを走行する際、滑らかに走行可能であり、かつ、被加工物の加工線と加工装置の加工点の最大ずれ量を許容値内に抑えることができ、品質の安定した加工を行うことができる。
【0077】
［５］ 前記ガイドレールは、前記被加工物である角コラム柱の周囲を囲むとともに、前記走行台車の走行方向が水平となるように前記角コラム柱に取り付けられ、
前記ガイドレールの上方の幅方向端面には、前記一対のベアリングの転走面間にラックが設けられ、
前記ラックには、前記台板に装着された前記加工装置に設けられるピニオンが係合し、
前記走行台車は、高さ調整することで前記加工装置の上下方向位置を調整して前記ピニオンと前記ラックのバックラッシを調整可能なバックラッシ調整板を備える、
上記［１］～［４］のいずれか１つに記載の走行台車。
この構成によれば、バックラッシ調整板の高さを調整することで、ピニオンとラックのバックラッシを正確に調整できる。また、一度、バックラッシ調整すれば、溶接ロボットのような加工装置を走行台車に取付ける度にバックラッシ調整する必要がない。
前記ガイドレールの上方の幅方向端面には、前記一対のベアリングの転走面間にラックが設けられ、
前記ラックには、前記台板に装着された前記加工装置に設けられるピニオンが係合し、
前記走行台車は、高さ調整することで前記加工装置の上下方向位置を調整して前記ピニオンと前記ラックのバックラッシを調整可能なバックラッシ調整板を備える、
上記［１］～［４］のいずれか１つに記載の走行台車。
この構成によれば、バックラッシ調整板の高さを調整することで、ピニオンとラックのバックラッシを正確に調整できる。また、一度、バックラッシ調整すれば、溶接ロボットのような加工装置を走行台車に取付ける度にバックラッシ調整する必要がない。
【0078】
［６］ 前記ガイドレールは、前記被加工物である角コラム柱の周囲を囲むとともに、前記走行台車の走行方向が水平となるように前記角コラム柱に取り付けられ、
前記ガイドレールに対して上側の前記回転座は、前記台板に固定される固定回転座であり、
前記ガイドレールに対して下側の前記回転座は、前記台板に対する上下方向位置を調整可能な幅調整回転座である、
上記［１］～［５］のいずれか１つに記載の走行台車。
この構成によれば、ガイドレールに対する幅調整回転座の上下方向位置を調整することで、固定回転座と幅調整回転座との間隔を調整することができる。したがって、ガイドレールとベアリングの隙間を適正に調整でき、走行台車のがたつきを抑えることができる。
前記ガイドレールに対して上側の前記回転座は、前記台板に固定される固定回転座であり、
前記ガイドレールに対して下側の前記回転座は、前記台板に対する上下方向位置を調整可能な幅調整回転座である、
上記［１］～［５］のいずれか１つに記載の走行台車。
この構成によれば、ガイドレールに対する幅調整回転座の上下方向位置を調整することで、固定回転座と幅調整回転座との間隔を調整することができる。したがって、ガイドレールとベアリングの隙間を適正に調整でき、走行台車のがたつきを抑えることができる。
【0079】
［７］上記［１］～［６］のいずれか１項に記載の走行台車と、
前記走行台車に装着される溶接ロボットと、
直線部と曲線部とを含み、被加工物である角コラム柱の周囲を囲むように取り付けられて前記走行台車を案内するガイドレールと、
を備える溶接システムであって、
前記走行台車は、前記溶接ロボットを支持して、前記溶接ロボットの高さを規制するためのバックラッシ調整板を備え、
前記ガイドレールは、前記溶接ロボットが有するピニオンと噛合可能なラックを備え、
前記ラックは、前記ガイドレールの上側に設けられ、２つのベアリングの転走面の間に位置する、
溶接システム。
この構成によれば、バックラッシ調整板の位置が調整された走行台車に溶接ロボットを装着するだけで、ラックとピニオンの適正なバックラッシが自動的に設定できる。
前記走行台車に装着される溶接ロボットと、
直線部と曲線部とを含み、被加工物である角コラム柱の周囲を囲むように取り付けられて前記走行台車を案内するガイドレールと、
を備える溶接システムであって、
前記走行台車は、前記溶接ロボットを支持して、前記溶接ロボットの高さを規制するためのバックラッシ調整板を備え、
前記ガイドレールは、前記溶接ロボットが有するピニオンと噛合可能なラックを備え、
前記ラックは、前記ガイドレールの上側に設けられ、２つのベアリングの転走面の間に位置する、
溶接システム。
この構成によれば、バックラッシ調整板の位置が調整された走行台車に溶接ロボットを装着するだけで、ラックとピニオンの適正なバックラッシが自動的に設定できる。
【0080】
［８］ 前記ラックの板厚をＤ、前記ラックのピッチをＰとするとき、
Ｐ／Ｄ＝０．６～０．９である、
上記［７］に記載の溶接システム。
この構成によれば、曲線部を有するラックにおいて、曲線部の内側と外側とのピッチ差を小さくすることができ、走行台車が滑らかに走行できる。
Ｐ／Ｄ＝０．６～０．９である、
上記［７］に記載の溶接システム。
この構成によれば、曲線部を有するラックにおいて、曲線部の内側と外側とのピッチ差を小さくすることができ、走行台車が滑らかに走行できる。
【0081】
［９］ 前記ガイドレールの前記角コラム柱側の側面に固定された複数の取付け板と、
前記複数の取付け板のねじ孔に螺合し、前記角コラム柱の対向する少なくとも２つの側面に当接して、互いに突っ張ることで前記ガイドレールを前記角コラム柱の周囲に固定する取付ねじと、からなる突っ張り治具を備える、
上記［７］又は［８］に記載の溶接システム。
この構成によれば、ガイドレールを強固に角コラム柱に固定できる。
前記複数の取付け板のねじ孔に螺合し、前記角コラム柱の対向する少なくとも２つの側面に当接して、互いに突っ張ることで前記ガイドレールを前記角コラム柱の周囲に固定する取付ねじと、からなる突っ張り治具を備える、
上記［７］又は［８］に記載の溶接システム。
この構成によれば、ガイドレールを強固に角コラム柱に固定できる。
【符号の説明】
【0082】
１ 角コラム柱
２ 取付ねじ
３ ガイドレール
３Ａ 直線部
３Ｂ 曲線部
３ａ，３ｂ 転走面
５ 突っ張り治具
６ 取付け板
７ 走行台車
８，８ａ，８ｂ ベアリング
９ 回転子
９ａ 回転軸
１０ 固定回転座
１１ 幅調整回転座
１２ 台板
２０ フランジ付き無給油軸受部
２０Ａ，２０Ｂ フランジ付き無給油軸受
５０ バックラッシ調整板
１００ ラック
１５０ 溶接システム
２００ 溶接ロボット
２２１ ピニオン
ｄ 距離
Ｄ ラックの板厚
Ｐ ラックのピッチ
Ｒ ガイドレールの曲線部の半径
ＷＬ 溶接線
ＷＰ 溶接アーク点
Δｄｍａｘ 溶接線と溶接アーク点の最大ずれ量の許容値
Δｄ 溶接線と溶接アーク点のずれ量
２ 取付ねじ
３ ガイドレール
３Ａ 直線部
３Ｂ 曲線部
３ａ，３ｂ 転走面
５ 突っ張り治具
６ 取付け板
７ 走行台車
８，８ａ，８ｂ ベアリング
９ 回転子
９ａ 回転軸
１０ 固定回転座
１１ 幅調整回転座
１２ 台板
２０ フランジ付き無給油軸受部
２０Ａ，２０Ｂ フランジ付き無給油軸受
５０ バックラッシ調整板
１００ ラック
１５０ 溶接システム
２００ 溶接ロボット
２２１ ピニオン
ｄ 距離
Ｄ ラックの板厚
Ｐ ラックのピッチ
Ｒ ガイドレールの曲線部の半径
ＷＬ 溶接線
ＷＰ 溶接アーク点
Δｄｍａｘ 溶接線と溶接アーク点の最大ずれ量の許容値
Δｄ 溶接線と溶接アーク点のずれ量
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図8】
【図9】
【図10A】
【図10B】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】