(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
短柱状のコラムの両端に板状のダイヤフラムが溶接されて設けられ鉄骨建築物の柱と梁の接続部となる仕口コアを製作するための溶接装置であって、
所要の間隔を置いて配置され、柱状の部材を長手方向の２箇所で保持して該柱状の部材の軸心を基準にして回転させる一対の回転ポジショナーと、
該一対の回転ポジショナーよって保持されたワークの被溶接部を溶接する溶接ロボットと、
前記一対の回転ポジショナーの両方を貫通する状態に保持される柱状本体部、及び前記コラムの両端にダイヤフラムが仮溶接された仕口コアのワークを一方のダイヤフラムについて拘束することで片持ちに保持すべく前記柱状本体部の両端にそれぞれ設けられた保持端部から構成される溶接用治具とを具備することを特徴とする鉄骨柱の仕口コアに係る溶接装置。
【請求項２】
前記保持端部は、平面状の保持面を有する保持板と、前記仕口コアのワークの一方のダイヤフラムを少なくとも二方向から締め付けることで該仕口コアのワークを保持すべく、前記保持板の保持面上で放射方向に移動可能且つ所要の位置で固定可能に少なくとも二対が配された締付部材とを具備することを特徴とする請求項１記載の鉄骨柱の仕口コアに係る溶接装置。
【請求項３】
前記締付部材は、前記保持板に放射方向に設けられた溝に沿ってスライド可能に配され、少なくとも一対が同期して放射方向へ拡縮移動可能に、一方側が他方側に対して逆ネジに設けられたボルトの各側にそれぞれ螺合されていることを特徴とする請求項２記載の鉄骨柱の仕口コアに係る溶接装置。
【請求項４】
前記柱状本体部が、二つの筒状部材によって構成され、一方の筒状部材が他方の筒状部材に対して入れ子状に嵌り合うことで、前記溶接用治具が長手方向へ伸縮可能に設けられていることを特徴とする請求項１、２又は３記載の鉄骨柱の仕口コアに係る溶接装置。
【請求項５】
前記請求項１、２、３又は４記載の鉄骨柱の仕口コアに係る溶接装置に用いられるべく設けられたことを特徴とする鉄骨柱の仕口コアに係る溶接用治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、短柱状のコラムの両端に板状のダイヤフラムが溶接されて設けられ鉄骨建築物の柱と梁の接続部となる仕口コアを製作するための溶接装置及び溶接用治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄骨建築物の柱は、長柱材と仕口とを交互に接続した溶接構造物である。工場で運搬可能な長さに組立てられたものを建築現場で上下に接続すると共に、仕口に設けた羽根に梁を連結して建築物の骨組みを構築する。
長柱材は、所要の長さに切断された角パイプ、丸パイプ、Ｈ型鋼などの鋼材の端部に開先や裏当金を設けたものである。また、仕口は、一般的には長柱材と同断面の短柱材（コラム）の両端に小口板（ダイヤフラム）を周溶接して芯材（仕口コア）を製作し、その仕口コアに羽根（ブラケット）を溶接したものである。
【０００３】
仕口コアと長柱材の接続や、仕口コアの製作に係る溶接には、溶接ロボットを用いた溶接装置が使用されている。
例えば、仕口コア１０と長柱材１５を接続するためには、図１０に示すような「柱大組溶接システム」が用いられている。このシステムは、一対の回転ポジショナー２０、２０と、溶接ロボット２５とから構成されている。一対の回転ポジショナー２０、２０は、ワーク１００を長手方向の２箇所で水平に保持して軸心を中心に適宜回転させることができる。また、溶接ロボット２５は、一対の回転ポジショナー２０、２０によって好適に位置されて所要の方向へ向けられたワーク１００の被溶接部を適切に溶接することができる。これによれば、仮溶接した仕口コア１０と長柱材１５を一対の回転ポジショナー２０、２０にセットして、好適に溶接できる。これが、この柱大組溶接システムの通常の使用方法となる。なお、回転ポジショナー２０や溶接ロボット２５の構成は周知であるので、詳細な説明は省略する。
【０００４】
また、図１０と同一の柱大組溶接システム（溶接装置）を、仕口コア１０などを製作するため、図１１のように特殊な方法で用いることが開示されている（特許文献１参照）。
この溶接装置によれば、ワーク１０１の両端を保持する一対の回転ポジショナー２０、２０が、ワーク１０１の長手方向へ進退可能に設けられている。また、回転ポジショナー２０の進退方向に平行な方向へ移動する台車２６と、この台車２６の上に搭載されてワーク１０１の溶接を行う溶接ロボット２５を備える。そして、被拘束物を２方向から拘束する各回転ポジショナー２０における拘束部材（図示せず）と、ワーク１０１との間に、拘束アダプタ４０が設けられている。このため、ワーク１０１は、一対の拘束アダプタ４０、４０によって両側から挟まれて保持される。すなわち、ワーク１０１は、一対の回転ポジショナー２０、２０の間にセットされる。なお、各拘束アダプタ４０は、各回転ポジショナー２０に容易に着脱できる。また、ワーク１０１は、例として３つの仕口コアのワーク１１を治具４２で連結したものである。
【特許文献１】特開平０５−３１８１０９号公報（第１頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
鉄骨柱の仕口コアに係る溶接装置及び溶接用治具に関して解決しようとする問題点は、仕口コアのワーク１１を両端部で保持するため、一対の回転ポジショナー２０、２０にセットする作業効率を向上できない点にある。
図１１のように仕口コアのワーク１１を、一対の拘束アダプタ４０、４０を介して一対の回転ポジショナー２０、２０の間にセットすれば、安定的に保持できる。しかしながら、仕口コアのワーク１１の両端部（ダイヤフラム１３、１３）を把持等によって拘束（固定）するため、作業が煩雑である。また、仕口コアのワーク１１と一対の拘束アダプタ４０、４０の軸心を揃え、且つそれらの軸心と一対の回転ポジショナー２０、２０の回転軸心を揃える必要があり、セッティング作業が煩雑となって時間がかかる。
そこで、本発明の目的は、一対の回転ポジショナー２０、２０に仕口コアのワーク１１を好適にセットすることができると共に、そのセッティングの作業効率を向上できる鉄骨柱の仕口コアに係る溶接装置及び溶接用治具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記目的を達成するために次の構成を備える。
本発明にかかる鉄骨柱の仕口コアに係る溶接装置の一形態によれば、短柱状のコラムの両端に板状のダイヤフラムが溶接されて設けられ鉄骨建築物の柱と梁の接続部となる仕口コアを製作するための溶接装置であって、所要の間隔を置いて配置され、柱状の部材を長手方向の２箇所で保持して該柱状の部材の軸心を基準にして回転させる一対の回転ポジショナーと、該一対の回転ポジショナーよって保持されたワークの被溶接部を溶接する溶接ロボットと、前記一対の回転ポジショナーの両方を貫通する状態に保持される柱状本体部、及び前記コラムの両端にダイヤフラムが仮溶接された仕口コアのワークを一方のダイヤフラムについて拘束することで片持ちに保持すべく前記柱状本体部の両端にそれぞれ設けられた保持端部から構成される溶接用治具とを具備することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明にかかる鉄骨柱の仕口コアに係る溶接装置の一形態によれば、前記保持端部は、平面状の保持面を有する保持板と、前記仕口コアのワークの一方のダイヤフラムを少なくとも二方向から締め付けることで該仕口コアのワークを保持すべく、前記保持板の保持面上で放射方向に移動可能且つ所要の位置で固定可能に少なくとも二対が配された締付部材とを具備することを特徴とすることができる。
【０００８】
また、本発明にかかる鉄骨柱の仕口コアに係る溶接装置の一形態によれば、前記締付部材は、前記保持板に放射方向に設けられた溝に沿ってスライド可能に配され、少なくとも一対が同期して放射方向へ拡縮移動可能に、一方側が他方側に対して逆ネジに設けられたボルトの各側にそれぞれ螺合されていることを特徴とすることができる。
【０００９】
また、本発明にかかる鉄骨柱の仕口コアに係る溶接装置の一形態によれば、前記柱状本体部が、二つの筒状部材によって構成され、一方の筒状部材が他方の筒状部材に対して入れ子状に嵌り合うことで、前記溶接用治具が長手方向へ伸縮可能に設けられていることを特徴とすることができる。
【００１０】
また、本発明にかかる鉄骨柱の仕口コアに係る溶接用治具によれば、以上の鉄骨柱の仕口コアに係る溶接装置に用いられるべく設けられたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の鉄骨柱の仕口コアに係る溶接装置及び溶接用治具によれば、一対の回転ポジショナーに仕口コアを好適にセットすることができると共に、そのセッティングの作業効率を大幅に向上できるという特別顕著な効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の鉄骨柱の仕口コアに係る溶接装置の最良の形態の一例を添付図面（図１及び図２）と共に詳細に説明する。図１は本発明の鉄骨柱の仕口コアに係る溶接装置の使用状態を示す平面図である。また、図２は本発明の鉄骨柱の仕口コアに係る溶接装置の側面図である。
この溶接装置は、短柱状のコラム１２の両端に板状のダイヤフラム１３が溶接されて設けられ鉄骨建築物の柱と梁の接続部となる仕口コア１０を製作するための溶接システムである。
【００１３】
２０は回転ポジショナーであって、一対が所要の間隔を置いて配置されている。この一対の回転ポジショナー２０、２０は、柱状の部材を、長手方向の２箇所で保持してその柱状の部材の軸心を基準にして回転させるように構成されている。通常は、柱状の部材の軸心と一対の回転ポジショナー２０、２０の回転軸が水平で同心に揃った状態で回転する。なお、その両軸は少なくとも平行に揃っていれば好適に回転できる。
各回転ポジショナー２０は、リング状の回転部材２１の内側にワークなどの柱状の部材を保持できるように、少なくとも二方向から挟持する保持手段を備えている。この保持手段は、例えば図２に示すように放射方向へ締付けられる二対の挟持部材を配することで構成できる。放射方向に配された一対の挟持部材２２ａ、２２ａに対して直交する放射方向に他の一対の挟持部材２２ｂ、２２ｂが配されている。これらの各挟持部材は、例えばネジ締めによって柱状の部材に加圧状態に当接され、その柱状の部材を保持するように機能する。なお、回転部材２１には、開閉可能な開閉部２１ａが設けられている。その開閉部２１ａを開くことで、柱状の部材を回転部材２１の内側へ好適に位置させることができる。
【００１４】
また、各回転ポジショナー２０は、保持された柱状の部材の長手方向と同方向へ移動できるようにレール２３上をスライド可能に設けられている。つまり、回転部材２１の回転軸の軸線方向へ進退可能に設けられている。これにより、この一対の回転ポジショナー２０、２０の位置及び間隔を適宜変更することができる。
なお、この回転ポジショナー２０は柱大組溶接システムを構成する装置として周知であるから、詳細な機構等については説明を省略する。
【００１５】
２５は溶接ロボットであり、一対の回転ポジショナー２０、２０よって保持されたワークの被溶接部を溶接するように構成されている。多関節ロボットの先端に溶接トーチが設けられ、適宜に制御されて開先などの被溶接部を溶接できる。
また、この溶接ロボット２５は、前述した一対の回転ポジショナー２０、２０の移動方向と平行に移動できるようにレール２７上を、台車２６を介してスライド可能に設けられている。これにより、溶接位置を適宜変更することができる。
なお、この溶接ロボット２５は柱大組溶接システムを構成する装置として周知であるから、詳細な機構等については説明を省略する。
【００１６】
３０は溶接用治具であり、一対の回転ポジショナー２０、２０の両方を貫通する状態に保持される柱状本体部３１と、コラム１２の両端にダイヤフラム１３、１３が仮溶接された仕口コアのワーク１１を一方のダイヤフラム１３について拘束することで片持ちに保持すべく柱状本体部３１の両端にそれぞれ設けられた保持端部３２、３２から構成されている。
このように柱状本体部３１が貫通した状態に保持されているため、その両端部が、一対の回転ポジショナー２０、２０の間ではなく、その外側へ突出した状態となっている。このため、保持端部３２によって仕口コアのワーク１１を片持ち状態に好適に保持できる。一方のダイヤフラム１３のみについて拘束することで保持するため、溶接用治具３０に対する仕口コアのワーク１１の着脱が容易にできる。また、このように仕口コアのワーク１１が保持されることで、溶接ロボット２５のトーチは被溶接部へ好適に達することができる。
この溶接用治具３０は、例えば図３に示すように、断面が正方形の枠状に形成された筒状の柱状本体部３１と、その両端に固定された一対の板状の保持端部３２、３２とから構成できる。
【００１７】
この溶接用治具３０は、柱状本体部３１の両端に保持端部３２、３２を備えるから、両端で仕口コアのワーク１１を保持でき、荷重が偏ることがない。このため、二つ仕口コアのワーク１１が保持された溶接用治具３０を、一対の回転ポジショナー２０、２０へバランス良くセットできる。つまり、二点（二箇所）支持となるため、荷重が分散されて保持される。従って、重量のある大きな仕口コアのワーク１１についても、一対の回転ポジショナー２０、２０で好適に保持でき、その軸心を中心に回転或いは回動できる。また、保持端部３２による保持は片持ち状態となるが、上記のようにバランス良くセットできるため適切に保持される。
【００１８】
また、二つの仕口コアのワーク１１、１１を一つの溶接用治具３０にセッティングでき、作業効率を向上できる。つまり、一度のセッティングで、溶接ロボット２５がレール２７に沿って移動してすれば、二つ仕口コアのワーク１１、１１について溶接作業ができる。さらに、２台の溶接ロボット２５を、レール２７上に配置することも可能である。これによれば、作業効率をさらに向上できる。
また、図１及び図４に示すように、仕口コアのワーク１１が片持ち状態で保持端部３２に保持される。このため、セッティングが簡単であり、作業効率を向上できる。
【００１９】
次に、保持端部３２の形態例について図５及び図６に基づいて詳細に説明する。図５は保持端部３２の正面図であり、仕口コアのワーク１１が保持される保持面の形態例である。また、図６は保持端部３２の背面図であり、保持機構の形態例である。
この保持端部３２は、平面状の保持面３３ａを有する保持板３３と、仕口コアのワーク１１の一方のダイヤフラム１３を少なくとも二方向から締め付けることでその仕口コアのワーク１１を保持すべく、保持板３３の保持面３３ａ上で放射方向に移動可能且つ所要の位置で固定可能に少なくとも二対が配された締付部材（３５ａ〜ｄ）とを具備する。本形態例では、四対の締付部材（３５ａ〜ｄ）が配置されている。
【００２０】
各締付部材（３５ａ〜ｄ）は、保持板３３に保持面３３ａの中心から放射方向に設けられた溝３４に沿ってスライド可能に配されている。
そのうちの一対の締付部材３５ａ、３５ａが同期して放射方向へ拡縮する移動をすべく、一方側が他方側に対して逆ネジに設けられたボルト３６の各側にそれぞれ螺合されている。つまり、ボルト３６は中央部を境にして逆のネジが設けられた棒状の雄ネジであり、一方へ回すと一対の締付部材３５ａ、３５ａが保持面３３ａの中心から相互に離反し、反対へ回すと相互に近接するように設けられている。
この一対の締付部材３５ａ、３５ａは、正方形の保持板３３の対角方向に配されている。そして、この一対の締付部材３５ａ、３５ａによれば、同期して拡縮移動できるため、ダイヤフラム１３を好適にチャックして仕口コアのワーク１１の芯出しをすることができる。これにより、仕口コアのワーク１１の軸心と、回転ポジショナー２０の回転軸心及び溶接用治具３０の軸心とを揃え、溶接ロボット２５で好適に溶接することができる。
この一対の締付部材３５ａ、３５ａの対角方向に直交する方向に、他の一対の締付部材３５ｂ、３５ｂが配されている。この二対の締付部材３５ａ、３５ａ、３５ｂ、３５ｂによって、図７に示すような正方形のダイヤフラム（普通ダイヤフラム）１３を二方向から締付けて仕口コアのワーク１１を保持する。つまり、普通ダイヤフラム１３の四つの角を固定することで、仕口コアのワーク１１を保持面３３ａ上に装着する構成となっている。なお、図７（ａ）は仕口コアのワーク１１の平面図、図７（ｂ）は側面図である。１２は角筒状のコラムである。
【００２１】
また、他の二対の締付部材３５ｃ、３５ｃ、３５ｄ、３５ｄは、図８に示すような変形ダイヤフラム１３ａを二方向から締付けて仕口コアのワーク１１ａを保持する。（なお、図８（ａ）は仕口コアのワーク１１ａの平面図、図８（ｂ）は側面図である。１２ａは角筒状のコラムである。）一対の締付部材３５ｃ、３５ｃが放射方向へ移動可能且つ所要の位置で固定可能に設けられ、これに対して直交する方向に移動可能且つ所要の位置で固定可能に他の一対の締付部材３５ｄ、３５ｄが設けられている。
この二対の締付部材３５ｃ、３５ｃ、３５ｄ、３５ｄによれば、種々の形態の仕口コアのワークに対応して保持することができ、汎用性が向上する。
【００２２】
次に、溶接用治具の他の形態について図９に基づいて説明する。
この溶接用治具３００によれば、柱状本体部３１０が、二つの筒状部材３１１、３１２によって構成され、一方の筒状部材３１１が他方の筒状部材３１２に対して入れ子状に嵌り合っている。これにより、溶接用治具３００が長手方向へ伸縮できる。また、３１３は締結手段であって、例えばボルトによって構成され、一方の筒状部材３１１とこれに嵌り合った他方の筒状部材３１２とを締結している。
【００２３】
これによれば、一対の回転ポジショナー２０、２０で保持されるために所要の長さを備える溶接用治具３００を好適に得ることができる。また、使用しない場合には、二つの筒状部材３１１、３１２を大きくオーバーラップするように嵌め合わせて、短くすることができる。これによれば、溶接用治具３００を狭いスペースで好適に保管できる。
なお、保持端部３２０については、前述した形態のもの（保持端部３２）を好適に用いることができる。
【００２４】
次に本発明の仕口コアに係る溶接装置の使用方法について、図１及び図２に基づいて説明する。
先ず、溶接用治具３０を、柱大組溶接の場合と同じ要領で、一対の回転ポジショナー２０、２０に保持させる。そして、溶接用治具３０の両端に、裏当金を介して仮溶接された仕口コアのワーク１１をそれぞれ保持させる。本形態例では、前述した保持端部３２によって、仕口コアのワーク１１を片持ちに保持する。
次に、その溶接用治具３０を、柱大組溶接の場合と同じ要領で、一対の回転ポジショナー２０、２０によって適宜回転させる。これによって好適に位置されて所要の方向へ向けられる被溶接部を、溶接ロボット２５で周溶接する。溶接ロボット２５は、レール２７に沿って適宜移動して、二つの仕口コアのワーク１１について溶接作業を行う。
【００２５】
これによれば、柱大組溶接システムを、柱大組溶接の場合とほとんど同じ要領で、仕口コアの製作のために好適に利用できる。従って、容易に作業及び管理ができる。これにより、柱大組溶接システムの稼働率を好適に向上できる。好適に自動化できるため、作業効率を大幅に向上できる。
また、本発明にかかる溶接用治具３０を二つ用いれば、一方の溶接用治具３０が一対の回転ポジショナー２０、２０にセットされて溶接作業がなされている間に、他方の溶接用治具３０へ仕口コアのワーク１１を保持させる作業をすることができる。これによれば、作業効率をさらに大幅に向上できる。
【００２６】
以上、本発明につき好適な形態例を挙げて種々説明してきたが、本発明はこの形態例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのは勿論のことである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の鉄骨柱の仕口コアに係る溶接装置の一形態を示す平面図である。
【図２】本発明の鉄骨柱の仕口コアに係る溶接装置の一形態を示す側面図である。
【図３】本発明の鉄骨柱の仕口コアに係る溶接用治具の一形態を示す平面図である。
【図４】溶接用治具に仕口コアのワークを保持させた状態を示す平面図である。
【図５】溶接用治具の保持端部の一形態を示す正面図である。
【図６】溶接用治具の保持端部の一形態を示す背面図である。
【図７】仕口コアのワーク一形態を示す平面図及び側面図である。
【図８】仕口コアのワーク他の形態を示す平面図及び側面図である。
【図９】溶接用治具の他の形態を示す平面図である
【図１０】柱大組溶接システムの通常の使用方法を示す平面図である。
【図１１】柱大組溶接システムの従来の使用方法を示す平面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０  仕口コア
１１  仕口コアのワーク
１２  コラム
１３  ダイヤフラム
２０  回転ポジショナー
２５  溶接ロボット
３０  溶接用治具
３１  柱状本体部
３２  保持端部
３３  保持板
３３ａ  保持面
３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ  締付部材
３６  ボルト
【要約】
【課題】一対の回転ポジショナー２０、２０に、仕口コアのワーク１１を好適にセットでき、且つそのセッティングの作業効率を大幅に向上できる鉄骨柱の仕口コアに係る溶接装置及び溶接用治具を提供すること。
【解決手段】所要の間隔を置いて配置され、柱状の部材を長手方向の２箇所で保持してその柱状の部材の軸心を基準にして回転させる一対の回転ポジショナー２０、２０と、一対の回転ポジショナー２０、２０よって保持されたワークの被溶接部を溶接する溶接ロボット２５と、一対の回転ポジショナー２０、２０の両方を貫通する状態に保持される柱状本体部３１、及びその柱状本体部３１の両端にそれぞれ設けられて仮溶接された仕口コアのワーク１１を片持ちに保持する保持端部３２、３２から構成される溶接用治具３０とを具備する。
【選択図】  図１
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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