(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
角形形状のヘッド部と軸を有するボルトを、前記ヘッド部の形状に合わせて設けた凹部に前記軸が上を向くように載置した載置台を昇降する昇降部と、
鋼管内で前記昇降部を前記鋼管の長手方向に移動する駆動部と、
前記駆動部が前記昇降部を移動中に前記鋼管に設けられた孔を検出する検出部と、
前記検出部により検出された孔に前記ボルトの軸が対向する位置で前記駆動部を停止させ、前記昇降部を制御して前記載置台を上昇させて前記ボルトの軸を前記孔へ挿通する制御部と
を具備することを特徴とするボルト搬送装置。
【請求項２】
前記昇降部は、
複数の前記載置台それぞれを、独立して昇降可能に設けたことを特徴とする請求項１記載のボルト搬送装置。
【請求項３】
前記制御部は、
前記ボルトの軸を対応する孔へ挿通した後、前記載置台を降下させて前記駆動部を駆動し、前記昇降部を次の孔の位置へ移動させることを特徴とする請求項１記載のボルト搬送装置。
【請求項４】
前記載置台は、
前記ボルトを２個一組で前記載置台に載置するよう前記凹部を複数設けたことを特徴とする請求項１記載のボルト搬送装置。
【請求項５】
前記制御部は、
前記駆動部が停止してから一定時間経過後に前記載置台を降下させることを特徴とする請求項１記載のボルト搬送装置。
【請求項６】
前記載置台の昇降を前記制御部に指示するためのリモートコントローラを具備する請求項１乃至５いずれか１項に記載のボルト搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば角形鋼管やリップ溝形鋼などの鉄骨材にＬ型金具などを介して他種の鋼材を結合するボルト搬送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、溶接などの技術を用いずに角型鋼管にＬ型金具などを介して他種の鋼材を固定する技術としては、コの字状の締結部材を用いる連結機構の技術が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１の連結機構では、角型鋼管に孔さえ設けておけば、鋼管の外面から全ての作業を行えるため、作業者の手が届かないような長尺の鋼管の中程の部分についてもＬ型金具を取り付け固定した上で他の鋼材を連結する作業を行える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５０２７８４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の連結機構では、軸を予めコの字状に屈曲加工した特殊な締結部材を用いるため、その加工性から、螺合部分の軸径が例えば１２ｍｍ程度、太くても１５ｍｍ程度の比較的軸径が細いものに用途が限定される。
【０００６】
このため、結合部分の孔径が１５ｍｍを超えるような比較的広いものについては、この技術を適用できないという問題があった。
【０００７】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、鋼管の孔に内側からボルトを通して外部から金具をナットで簡単かつ堅固に固定することができるボルト搬送装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のボルト搬送装置は、角形形状のヘッド部と軸を有するボルトを、前記ヘッド部の形状に合わせて設けた凹部に前記軸が上を向くように載置した載置台を昇降自在な昇降部と、鋼管内で前記昇降部を前記鋼管の長手方向に移動する駆動部と、前記駆動部が前記昇降部を移動中に前記鋼管に設けられた孔を検出する検出部と、前記検出部により検出された孔に前記ボルトの軸が対向する位置で前記駆動部を停止させ、前記昇降部を制御して前記載置台を上昇させて複数の前記ボルトの軸を孔へ挿通する制御部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、鋼管の内部に手を入れても結合部位の孔に届かないような長尺の鋼管の孔に内側からボルトを通して外側で金具をナットで簡単かつ堅固に固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一つの実施の形態の鉄骨材の締結機構の構成を示す斜視図である。
【図２】図１の締結機構とボルト搬送ロボットの構成を示す分解斜視図である。
【図３】角形鋼管へボルト搬送ロボットを導入するところを示す図である。
【図４】ボルト搬送ロボットが孔位置で停止した状態を示す図である。
【図５】ボルトを孔に通す際に載置台を上昇させるところを示す図である。
【図６】ボルトの軸に金具を通してナットで固定する動作を示す図である。
【図７】金具を固定した後に載置台を降下させた状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の一つの実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の一つの実施の形態の鉄骨材の締結機構の構成を示す斜視図、図２はボルト搬送ロボットの構成と結合機構の分解斜視図である。
【００１３】
図１、図２に示すように、この実施の形態の鉄骨材の締結機構は、一方の角形鋼管２と、他方の鉄骨材３とを互い直交させるかたちで溶接することなく連結するための機構である。上記他方の鉄骨材３としては、例えば同種の角形鋼管やリップ溝形鋼（Ｃ形鋼管）等を始めとする種々の鋼管材または鋼材を適用することができる。
【００１４】
本実施形態では、図１、図２に示すように、角形鋼管２および鉄骨材３をＬ字形金具７を介して連結するケースを例示し、以下このケースについて詳細に説明する。図１、図２では、水平方向に寝かせた姿勢で配置した一方の角形鋼管２と、垂直方向に起立した姿勢で配置した他方の他の鉄骨材３とを連結した構造を図示している。
【００１５】
すなわち、図１および図２に示すように、この実施形態の鉄骨材の締結機構は、角形鋼管２および他の鉄骨材３と、角形鋼管２および他の鉄骨材３の連結部に配置され、互いに直交する平板部５、６からなるＬ字形金具７と、角形鋼管２とＬ字形金具７、およびＬ字形金具７と他の鉄骨材３を締結するボルト９とナット１９で構成される。
【００１６】
角形鋼管２には、Ｌ字形金具７の一方の平板部５に対向する平面部２ａに、第１の締め付け軸挿通孔としての一対の締め付け軸挿通孔１０が穿孔されている。また、他の鉄骨材３には、Ｌ字形金具７の他方の平板部６に対向する側面１２に、一個の締め付け軸挿通孔１３が穿孔されている。
【００１７】
ここで、締め付け軸挿通孔１０、１３はいずれも丸孔であり、これら丸孔の直径はボルト９のネジ部（締め付け軸９ａ）が挿通可能な径とする。例えば、直径１５ｍｍの締め付け軸９ａに対しては１６ｍｍ径の締め付け軸挿通孔１０、１３とする。
【００１８】
この例では、締め付け軸９ａの軸径を直径１５ｍｍとしたが、１７ｍｍ、１９ｍｍ、２１ｍｍなどでもよくこれ以上の軸径が大きなものであってもよく、また１２ｍｍ、９ｍｍといった軸径が小さなものにも適用できる。ここに示した軸径は一例であり、本発明が他の軸径についても適用できることは言うまでもない。
【００１９】
さらにこの例では、同じ径の締め付け軸９ａを有するボルト９を用いた例について説明したが、締め付け軸挿通孔１０、１３にそれぞれ対応する径であれば、必ずしも同径である必要はない。
【００２０】
なお締め付け軸９ａの軸径が直径１２ｍｍ以下の比較的細いものにも本発明を適用できることは言うまでもない。
【００２１】
このような角形鋼管２と他の鉄骨材３との締結構造をなすために、本実施形態では、ボルト搬送装置としてボルト搬送ロボット３０（図２参照）を用いる。
【００２２】
図２に示すように、ボルト搬送ロボット３０は、角形鋼管２の内部に入る大きさで制作した、モータで駆動する自律走行型のロボットである。このボルト搬送ロボット３０は、先頭部３２とこの先頭部３２に連設された昇降部４０とを有する列車状のものである。
【００２３】
昇降部４０は、支持板４１、昇降ガイド４２、昇降軸４３、載置台４４、モータ４５を有する。最後端の昇降部４０には回転可能な車輪が設けられており、先頭部３２の駆動輪３５とでこのロボットを前後に移動（前進および後退）が可能である。
【００２４】
支持板４１は底板３１に支持されている。この支持板４１はナット１９を締め付ける際にボルト９の供回り（回転）を防止するためのものである。支持板４１は固定後のボルト９のヘッド部の厚みを考慮し、角形鋼管２の内側天面に固定したボルト９のヘッド部に接触しないような高さで設けるものとする。
【００２５】
昇降ガイド４２は支持板４１に縦方向にレール状に２本固定されており、載置台４４が摺動自在（スライド自在）に支持されている。昇降ガイド４２は載置台４４が昇降する際に載置台４４をガイドするものである。
【００２６】
載置台４４にはボルト９のヘッド部の六角形状に合わせた内形の凹部が設けられており、この凹部に、ボルト９の締め付け軸９ａが上を向くようにボルト９のヘッド部が載置される。凹部はボルト９を２個一組で載置するように１つの載置台４４に２つ列設されている。
【００２７】
モータ４５は底板３１に固定されている。昇降軸４３はこのモータ４５の回転軸としてモータ４５に回動可能に支持されている。モータ４５はコントローラ３８により制御されて昇降軸４３を回動させる。
【００２８】
昇降軸４３には、らせん状のネジ溝が設けられており、このネジ溝に載置台４４が螺合（係合）されている。載置台４４は昇降軸４３のネジ溝に沿って昇降ガイド４２によりガイドされつつ昇降するような昇降機構が構成されている。この場合、載置台４４は昇降軸４３の回動方向に応じて上昇または下降する。
【００２９】
先頭部３２は、板状の底板３１の両サイドに設けたガイド壁３４と、底板３１に設けた孔から回動可能に突設した駆動部としての駆動輪３５と、ガイド壁３４に設けた窓部から突設したガイドローラ３６と、ガイド壁３４に設けた検出部としての孔位置センサ３７と、このロボットの進行、停止、後退などの制御（駆動輪３５の回転制御）と、昇降部４０の昇降動作の制御などを行う制御部としてのコントローラ３８とを有する。
【００３０】
駆動輪３５はコントローラ３８により制御されたモータ（図示せず）により回転する。駆動輪３５は角形鋼管２内で昇降部４０を角形鋼管２の長手方向に移動する。モータを駆動するための電力は、ロボットに搭載した小型の畜電池またはケーブル接続により供給するものとする。
【００３１】
ガイドローラ３６はガイド壁３４に回転可能に支持されており、ガイド壁３４から突出した部分が角形鋼管２の内側の左右両方の壁に当接し、移動中にロボットの軌道が左右にぶれないようにガイドする。
【００３２】
孔位置センサ３７は角形鋼管２内を移動する際に角形鋼管２の締め付け軸挿通孔１０の直下を通過するよう先頭部３２のガイド壁３４に固定されている。孔位置センサ３７は角形鋼管２内を移動する中で、上方の角形鋼管２の平面部２ａに設けられた締め付け軸挿通孔１０を検出する。つまり孔位置センサ３７は昇降部４０を移動中に角形鋼管２に設けられた締め付け軸挿通孔１０を検出する。
【００３３】
コントローラ３８は孔位置センサ３７により検出される締め付け軸挿通孔１０の位置の直下にボルト９の締め付け軸９ａが到達したときに駆動輪３５を停止する駆動制御を行う。
【００３４】
またコントローラ３８は停止後、モータ４５を駆動して載置台４４を、角形鋼管２の平面部２ａに当るか近接するまで上昇させ、ボルト９の締め付け軸９ａを締め付け軸挿通孔１０に挿通する。つまりコントローラ３８は検知した締め付け軸挿通孔１０の方向へボルト９の締め付け軸９ａを移動して締め付け軸挿通孔１０に挿通する。
【００３５】
コントローラ３８は停止してからタイマーを動作させて、一定時間経過後（例えば１分など）、モータ４５を逆回転させて載置台４４を下降させる。
【００３６】
作業者はこの間に、角形鋼管２の外に突出（露出）したボルト９の締め付け軸９ａにＬ字形金具７の平板部５に設けられた孔１７を通しナット１９で締め付けてＬ字形金具７を固定する。
【００３７】
そして、載置台４４が底部まで下降した後、コントローラ３８は、駆動輪３５を回転させてボルト搬送ロボット３０を発進させて次の締め付け軸挿通孔１０の位置へ移動する。
【００３８】
このように、コントローラ３８は孔位置センサ３７により検出された締め付け軸挿通孔１０にボルト９の締め付け軸９ａが対向する位置で駆動輪３５（駆動部）を停止させ、昇降部４０を制御して載置台４４を上昇させてボルト９の締め付け軸９ａを締め付け軸挿通孔１０へ挿通した後、載置台４４を降下させて駆動輪３５（駆動部）を駆動し次の締結位置へ移動させる。
【００３９】
なお、作業者によるナット締めの作業時間が読めない場合、タイマー動作ではなく、外部のリモートコントローラ（無線リモコンなど）に対する作業者のスイッチ操作（上昇ボタン、下降ボタンの操作）により載置台４４を上昇、下降させてもよい。リモートコントローラは載置台４４の昇降をコントローラ３８に指示するためのものであり、無線リモコンの他、ケーブル接続の有線リモコンであってもよい。
【００４０】
以下、図３乃至図７を参照して鉄骨材の締結（結合）方法を説明する。
この鉄骨材の締結（結合）方法の場合、事前準備として、ボルト搬送ロボット３０の各載置台４４に、軸挿通孔１０に対応する数のボルト９をセットする。この例では、それぞれの載置台４４にボルト９を２個ずつセットする。
【００４１】
図３に示すように、鋼管２の端部の開口２ｂより、ボルト搬送ロボット３０を導入して鋼管２内に進入させ、ボルト搬送ロボット３０に電源を供給すると、コントローラ３８が駆動輪３５を前進方向に回転させる。これによりボルト搬送ロボット３０は、左右のガイドローラ３６によりガイドされつつ鋼管２の内部（鋼管２の長手方向）に向けて走行（自走）し、鋼管２内を移動する。
【００４２】
そして、ボルト搬送ロボット３０の先頭部３２の孔位置センサ３７が軸挿通孔１０を検出すると、コントローラ３８は、その孔位置からボルト９の締め付け軸９ａの距離だけ移動し、図４に示すように、軸挿通孔１０の直下にボルト９の締め付け軸９ａが到達した位置で駆動輪３５を停止する。これにより締め付け軸挿通孔１０にボルト９の締め付け軸９ａが対向する位置で停止する。
【００４３】
続いて、コントローラ３８は、昇降部４０のモータ４５を制御して載置台４４を上昇させ、図５に示すように、ボルト９の締め付け軸９ａを、締め付け軸挿通孔１０へ挿通する。この上昇開始のタイミングでコントローラ３８はタイマーの動作を開始する。
【００４４】
作業者は、図６に示すように、鋼管２の外に突出（露出）した２つのボルト９の締め付け軸９ａにＬ字形金具７の平板部５の孔１７を通してナット１９で締め付け、Ｌ字形金具７を固定（固着）する。
【００４５】
タイマー動作によりタイムアップ時間の例えば１分が経過すると、コントローラ３８は昇降部４０のモータ４５を制御して昇降軸４３を逆回転させて、図７に示すように、載置台４４を降下させる。なおこのタイマーのタイムアップ時間は任意に設定することができる。
【００４６】
そして、載置台４４がモータ４５の位置まで降下すると、コントローラ３８は駆動輪３５を回転させてボルト搬送ロボット３０を次の締め付け軸挿通孔１０の位置（締結位置）へ移動する。
【００４７】
この動作を繰り返して、すべての締め付け軸挿通孔１０へのＬ字形金具７の固定が終了すると、ボルト搬送ロボット３０を回収した後、Ｌ字形金具７の平板部６に対する他の鉄骨材３のボルト９、ナット１９による締結作業を行う。これにより、長尺の角形鋼管２の平面部２ａにＬ字形金具７を介して他の鉄骨材３を垂直に連結することができる。
【００４８】
なお、上述した締結方法の例は一例であり、複数のボルト９を締め付け軸挿通孔１０に搬送する順序（手前の孔から順に奥の孔に進む、またはその逆）などは入れ替え可能であり、さらに締め付け軸挿通孔１０の数を追加したり、ボルト搬送ロボット３０の昇降部４０のボルト搭載数を多くしてもよく、さまざまに変えることも可能である。
【００４９】
このようにこの実施形態の鉄骨材の締結機構によれば、ボルト９を載置し昇降自在な載置台４４を複数設けたボルト搬送ロボット３０を鋼管２の端部の開口２ｂより導入（進入）して移動させ、締め付け軸挿通孔１０の位置にボルト９の締め付け軸９ａが来たときに停止させて、その停止位置で載置台４４を上昇させてボルト９の締め付け軸９ａを、締め付け軸挿通孔１０へ挿通し、鋼管２の外に露出した締め付け軸９ａにＬ字形金具７の孔１７を通してナット１９で締め付けた後、載置台４４を降下させて次の位置へ移動するので、管内に手を入れても締め付け軸挿通孔１０に届かないような長尺または管径の小さい角形鋼管２の締め付け軸挿通孔１０に内側からボルト９の締め付け軸９ａを通して、外部からＬ字形金具７をナット１９で簡単かつ堅固に固定することができる。
【００５０】
本発明の実施の形態を説明したが、この実施の形態は、例として示したものであり、この他、ボルト搬送装置（ボルト搬送ロボット３０）は、角形鋼管２の内部に導入できる大きさで、移動機能、孔位置検出停止機能、ボルト９の載置台４４の昇降機能などを備えていれば、様々な形態で実施が可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成要素の省略、置き換え、変更を行うことができる。
【００５１】
上記実施形態では、長尺の鋼管として角形鋼管２の例を説明したがＣ形鋼管にも適用できる。また上記実施形態では、角形鋼管２を横たえたときに締め付け軸挿通孔１０が上になるように配置した関係でボルト９の締め付け軸９ａを上向きに搭載したが、締め付け軸挿通孔１０が側面に位置するようにした場合はその側面に向けてボルト９の締め付け軸９ａを配置すればよい。つまり昇降だけでなく、ボルト９の締め付け軸９ａを締め付け軸挿通孔１０の方向に移動するようにすればよい。
【符号の説明】
【００５２】
２…角形鋼管
２ａ…平面部
２ｂ…開口
３…鉄骨材
３…リップ溝形鋼（鉄骨材）
５、６…平板部
７…Ｌ字形金具
９…ボルト
９ａ…締め付け軸
１０、１３…締め付け軸挿通孔
１２…側面
１７…孔
１９…ナット
３０…ボルト搬送ロボット
３１…底板
３２…先頭部
３４…ガイド壁
３５…駆動輪
３６…ガイドローラ
３７…孔位置センサ
３８…コントローラ
４０…昇降部
４１…支持板
４２…昇降ガイド
４３…昇降軸
４４…載置台
４５…モータ
【要約】 
【課題】長尺の鋼管に設けた孔に内側からボルトを通して外部から金具をナットで簡単かつ堅固に固定できるようにする。
【解決部】鋼管の締結方法は、角形またはＣ型の鋼管の管面に設けた孔に金具の孔を合わせてボルトとナットで締結する締結方法において、前記ボルトを載置したボルト搬送装置が、前記鋼管の端部の開口より進入して前記鋼管内を長手方向に移動する第１移動ステップと、前記鋼管内を移動する前記ボルト搬送装置が、前記鋼管の孔の位置を検出し、検出した孔に前記ボルトの軸が対向する位置で停止するステップと、前記ボルト搬送装置が、載置した前記ボルトの軸を、前記孔の方向へ移動して前記孔へ挿通するステップとを有する。
【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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