(57)【要約】【課題】ケーブルの挙動によるロボットキャリーの揺れや傾きを防止できるケーブル処理部を備え、大型の枠組構造物の溶接において、高精度な位置決め、及び複雑な溶接にも対応可能な溶接装置を提供する。【解決手段】大型枠組構造物Ｗを溶接する溶接装置において、ケーブル処理部２２は、伸縮自在な伸縮部３１と、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９を収納するケーブル収納部３２と、を有し、伸縮部３１は、上端部がクレーン２０側で、下端部がケーブル収納部３２にそれぞれ接続され、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９は、伸縮部３１の周囲に螺旋状に配置される。【選択図】図１
2018202461.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大型枠組構造物を構成する少なくとも２つの被溶接部材を溶接する大型枠組構造物の溶接装置であって、
前記大型枠組構造物の上方で、且つ、前記大型枠組構造物の所定の方向の両側または片側に設置された水平レールに沿って水平移動可能なクレーンガーダと、
巻取り及び繰出し可能なワイヤを有し、前記クレーンガーダの長手方向に沿って前記クレーンガーダの移動方向と直交方向に水平移動可能なクレーンと、
前記クレーンの前記ワイヤの下端部に接続された吊り上げ装置と、
前記吊り上げ装置の中心に対して対称に配置された少なくとも２つのケーブル処理部と、
前記吊り上げ装置に接続されたロボットキャリーと、
前記ロボットキャリー上に設置された溶接ロボットと、
を備え、
前記各ケーブル処理部は、前記ワイヤの巻取り及び繰出しに応じて伸縮自在な伸縮部と、前記伸縮部が収縮した時、巻かれた状態でケーブルを収納するケーブル収納部と、を有し、
前記伸縮部は、上端部がクレーン側で接続されると共に、下端部が前記ケーブル収納部と接続され、
前記ケーブルは、前記伸縮部の周囲に螺旋状に配置されていることを特徴とする溶接装置。
【請求項２】
前記ケーブルは、前記伸縮部の周囲に複数箇所で締結されていることを特徴とする請求項１に記載の溶接装置。
【請求項３】
前記伸縮部は、少なくとも３本の紐状部材と、前記紐状部材の長手方向に間隔をあけて前記紐状部材にそれぞれ固定された複数のリングと、を有し、
前記紐状部材は、前記ケーブル収納部に、その中心から等距離に接続されることを特徴とする請求項１又は２に記載の溶接装置。
【請求項４】
前記ケーブルは、前記複数のリングの各中間部で、前記紐状部材のいずれかに締結されていることを特徴とする請求項３に記載の溶接装置。
【請求項５】
前記ケーブル処理部は、前記各ケーブル収納部の中心に配置された錐体状のリング保持部材を備え、
前記リング保持部材の最大直径は、前記リングの内径よりも小さく、
前記伸縮部が収縮したとき、複数の前記リングが前記リング保持部材に嵌まることを特徴とする請求項３又は４に記載の溶接装置。
【請求項６】
前記各ケーブル処理部の少なくとも３本の前記紐状部材は、前記ケーブル収納部の中心に対して等角度間隔に配置されており、
前記各ケーブルは、前記各ケーブル収納部内での巻方向が互いに逆方向であり、
前記伸縮部が伸張した状態において、同じ高さで前記各ケーブルと前記紐状部材が締結される各位置は、前記吊り上げ装置の中心に対して線対称となることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の溶接装置。
【請求項７】
前記各ケーブル処理部の少なくとも３本の前記紐状部材は、前記ケーブル収納部の中心に対して等角度間隔に配置されており、
前記各ケーブルは、前記各ケーブル収納部内での巻方向が互いに同方向であり、
前記伸縮部が伸張した状態において、同じ高さで前記各ケーブルと前記紐状部材が締結される各位置は、前記吊り上げ装置の中心に対して点対称となることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の溶接装置。
【請求項８】
前記ケーブルは、前記ケーブル収納部に収納されるとき、前記ケーブルの剛性により前記各ケーブル収納部に作用する、前記吊り上げ装置の中心に対する回転トルクが、互いに相殺するように配設されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の溶接装置。
【請求項９】
前記ケーブルは、前記各ケーブル収納部内での巻方向が互いに逆方向であり、且つ、前記ケーブルが前記各ケーブル収納部、又は前記各ケーブル収納部内に収納される部分から離間する位置は、前記各ケーブル収納部の中心に対して略１８０°異なる位相となることを特徴とする請求項８に記載の溶接装置。
【請求項１０】
前記ケーブルは、前記各ケーブル収納部内での巻方向が互いに同方向であり、且つ、前記ケーブルが前記各ケーブル収納部、又は前記各ケーブル収納部内に収納される部分から離間する位置は、前記各ケーブル収納部の中心に対して略同一位相位置となることを特徴とする請求項８に記載の溶接装置。
【請求項１１】
前記ケーブルは、複数の動力線を有する動力ケーブルと複数の信号線を有する信号ケーブルとに分けられて前記各ケーブル収納部に収納されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の溶接装置。
【請求項１２】
前記大型枠組構造物は、それぞれ離間して配置された複数列のロンジと、該ロンジと直交する方向に配置されたトランスと、を備え、
前記ロボットキャリーは、前記隣接するロンジ及び前記トランスに対して、前後方向、及び左右方向の位置決めを行う位置決め装置を備えることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の溶接装置。
【請求項１３】
前記位置決め装置は、等圧等ストロークで伸縮して、前記隣接するロンジに当接して左右方向の位置決めを行う一対のアームを少なくとも備えることを特徴とする請求項１２に記載の溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接装置に関し、より詳細には、船体構造や橋梁構造といった大型の枠組構造物を自動で溶接するための溶接装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
船殻作業の溶接工程は、小組立、大組立、総組立および船台、ドック上での組立が主となる。その内、大型枠組構造物Ｗの溶接（大組立）は、図１０に示すように、平板状のパネル１、ロンジ２、トランス３の間に発生する継手５を溶接する。パネル１の表面には、複数列のロンジ２が配置されると共に、ロンジ２と直交する方向にはトランス３が一定間隔で配置され、パネル１とロンジ２とトランス３とで形成される三方または四方が囲まれた各枠組みされた領域４の交差部（継手）５をそれぞれ溶接する。
【０００３】
大組立は、ロンジ２とトランス３を升目に先組みした後、パネル１と溶接する枠組工法、またはロンジ２を先にパネル１に溶接した後、トランス３を取り付けて溶接を行うロンジ先付け法等がある。いずれの場合も産業用ロボットを用いた自動化が望まれるものの、大組立の溶接は、ワークが大型、且つ大重量であり、溶接継手も多種で溶接が難しく、さらに開先精度も保証され難いことから、ロボットを用いた自動溶接装置による高精度での溶接が困難であった。
【０００４】
大組立の自動溶接装置としては、特許文献１では、枠組構造物の壁（ロンジ及びトランス）の中央を基準にして溶接ロボットを動作させることで位置決め精度を高め、大型の船殻平板ブロック等の枠組構造物への自動溶接を可能とした枠組構造物への位置決め装置が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２では、ロボット架台が溶接対象領域を跨いで大型枠組構造物に固定され、ロボット架台の水平支持架台の下面に溶接ロボットを取付けることで、溶接対象領域内において溶接ロボットの溶接ヘッドと干渉する部材をなくして、溶接対象領域を本溶接することができ、かつ溶接部位の制約が少なく、手溶接をほとんど不要とした大型枠組構造物の溶接ロボット装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０５−２２８８８３号公報
【特許文献２】特開２０１０−２５３５１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１のようにロボット載置台（ロボットキャリー）上に産業用ロボットを配置する場合、産業用ロボットに接続される信号線や動力線といった多種のケーブルの収納について考慮する必要がある。即ち、ケーブルを収納する部位や、昇降時におけるケーブルの挙動等によって、ロボットキャリーに揺れや傾き等が発生して、高精度な位置決めや多種多様な継手の溶接に対応することができない場合がある。
特許文献１は、テレスコピックガイドを用いて産業用ロボットの揺れを防止しているが、テレスコピックガイド収納スペースが必要となるため、ロボットキャリー上昇限界位置が低く制限され、背の高い枠組み構造物を乗り越えることができないという課題があった。また、昇降機構に、テレスコピックガイドを用いる分、産業用ロボットを昇降させるための重量が重くなり、昇降機構のモータが大型化するなど、コスト増となる。
【０００８】
また、特許文献２は、ロボットキャリーを用いず、産業用ロボットを天吊りにしたものである。装置自体は小型化されるものの、ロボットキャリーを適用した場合と比較して動作範囲が限定され、角巻き溶接や上進立向すみ肉溶接と言ったような多種多様な溶接に対応するのが困難であった。また、位置決め精度も必ずしも十分ではなく、改善の余地があった。
【０００９】
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、ケーブルの挙動によるロボットキャリーの揺れや傾きを防止できるケーブル処理部を備え、大型の枠組構造物の溶接において、高精度の位置決めを行うと共に複雑な溶接にも対応可能となる溶接装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）  大型枠組構造物を構成する少なくとも２つの被溶接部材を溶接する大型枠組構造物の溶接装置であって、
前記大型枠組構造物の上方で、且つ、前記大型枠組構造物の所定の方向の両側または片側に設置された水平レールに沿って水平移動可能なクレーンガーダと、
巻取り及び繰出し可能なワイヤを有し、前記クレーンガーダの長手方向に沿って前記クレーンガーダの移動方向と直交方向に水平移動可能なクレーンと、
前記クレーンの前記ワイヤの下端部に接続された吊り上げ装置と、
前記吊り上げ装置の中心に対して対称に配置された少なくとも２つのケーブル処理部と、
前記吊り上げ装置に接続されたロボットキャリーと、
前記ロボットキャリー上に設置された溶接ロボットと、
を備え、
前記各ケーブル処理部は、前記ワイヤの巻取り及び繰出しに応じて伸縮自在な伸縮部と、前記伸縮部が収縮した時、巻かれた状態でケーブルを収納するケーブル収納部と、を有し、
前記伸縮部は、上端部がクレーン側で接続されると共に、下端部が前記ケーブル収納部と接続され、
前記ケーブルは、前記伸縮部の周囲に螺旋状に配置されていることを特徴とする溶接装置。
（２）  前記ケーブルは、前記伸縮部の周囲に複数箇所で締結されていることを特徴とする（１）に記載の溶接装置。
（３）  前記伸縮部は、少なくとも３本の紐状部材と、前記紐状部材の長手方向に対して間隔をあけて前記紐状部材にそれぞれ固定された複数のリングと、を有し、
前記紐状部材は、前記ケーブル収納部に、その中心から等距離に接続されることを特徴とする（１）又は（２）に記載の溶接装置。
（４）  前記ケーブルは、前記複数のリングの各中間部で、前記紐状部材のいずれかに締結されていることを特徴とする（３）に記載の溶接装置。
（５）  前記ケーブル処理部は、前記各ケーブル収納部の中心に配置されたリング保持部材を備え、
前記リング保持部材の最大直径は、前記リングの内径よりも小さく、
前記伸縮部が収縮したとき、複数の前記リングが前記リング保持部材に嵌まることを特徴とする（３）又は（４）に記載の溶接装置。
（６）  前記各ケーブル処理部の少なくとも３本の前記紐状部材は、前記ケーブル収納部の中心に対して等角度間隔に配置されており、
前記各ケーブルは、前記各ケーブル収納部内での巻方向が互いに逆方向であり、
前記伸縮部が伸張した状態において、同じ高さで前記各ケーブルと前記紐状部材が締結される各位置は、前記吊り上げ装置の中心に対して線対称となることを特徴とする（３）〜（５）のいずれかに記載の溶接装置。
（７）  前記各ケーブル処理部の少なくとも３本の前記紐状部材は、前記ケーブル収納部の中心に対して等角度間隔に配置されており、
前記各ケーブルは、前記各ケーブル収納部内での巻方向が互いに同方向であり、
前記伸縮部が伸張した状態において、同じ高さで前記各ケーブルと前記紐状部材が締結される各位置は、前記吊り上げ装置の中心に対して点対称となることを特徴とする（３）〜（５）のいずれかに記載の溶接装置。
（８）  前記ケーブルは、前記ケーブル収納部に収納されるとき、前記ケーブルの剛性により前記各ケーブル収納部に作用する、前記吊り上げ装置の中心に対する回転トルクが、互いに相殺するように配設されることを特徴とする（１）〜（５）のいずれかに記載の溶接装置。
（９）  前記ケーブルは、前記各ケーブル収納部内での巻方向が互いに逆方向であり、且つ、前記ケーブルが前記各ケーブル収納部、又は前記各ケーブル収納部内に収納される部分から離間する位置は、前記各ケーブル収納部の中心に対して略１８０°異なる位相となることを特徴とする（８）に記載の溶接装置。
（１０）  前記ケーブルは、前記各ケーブル収納部内での巻方向が互いに同方向であり、且つ、前記ケーブルが前記各ケーブル収納部、又は前記各ケーブル収納部内に収納される部分から離間する位置は、前記各ケーブル収納部の中心に対して略同一位相位置となることを特徴とする（８）に記載の溶接装置。
（１１）  前記ケーブルは、複数の動力線を有する動力ケーブルと複数の信号線を有する信号ケーブルとに分けられて前記各ケーブル収納部に収納されることを特徴とする（１）〜（１０）のいずれかに記載の溶接装置。
（１２）  前記大型枠組構造物は、それぞれ離間して配置された複数列のロンジと、該ロンジと直交する方向に配置されたトランスと、を備え、
前記ロボットキャリーは、前記隣接するロンジ及び前記トランスに対して、前後方向、及び左右方向の位置決めを行う位置決め装置を備えることを特徴とする（１）〜（１１）のいずれかに記載の溶接装置。
（１３）  前記位置決め装置は、等圧等ストロークで伸縮して、前記隣接するロンジに当接して左右方向の位置決めを行う一対のアームを少なくとも備えることを特徴とする（１２）に記載の溶接装置。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の溶接装置によれば、ロボットキャリーの揺れや傾きを防止でき、大型枠組構造物に対して溶接ロボットを精度よく位置決めすることができ、且つ複雑な姿勢での溶接が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る溶接装置の全体構成図である。
【図２】クレーンにより吊り下げられたケーブル処理部、ロボットキャリー、及び溶接ロボットの側面図である。
【図３】ケーブル収納部、ロボットキャリー、及び溶接ロボットの斜視図である。
【図４】位置決め装置を備えるロボットキャリーの裏面図である。
【図５】伸縮部が伸長してケーブル収納部が下降位置にあるケーブル処理部の側面図である。
【図６】伸縮部が収縮してケーブル収納部が上昇位置にあり、リング保持部材にリングが嵌ると共にケーブル収納部にケーブルが収納されたケーブル処理部の側面図である。
【図７】チェーン止め金具によるチェーンとケーブルとの締結部を示す拡大図である。
【図８】動力ケーブル及び信号ケーブルが異なる方向に巻かれて収納されたケーブル収納部の平面図である。
【図９】動力ケーブル及び信号ケーブルが同じ方向に巻かれて収納されたケーブル収納部の平面図である。
【図１０】ロンジ及びトランスで囲まれた升目形状の枠組みを有する大型枠組構造物の要部斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態に係る溶接装置について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、本溶接装置にて溶接される大型枠組構造物Ｗについては、図１０で説明したものと同様とし、説明を省略する。また、図１、図２では、ケーブル３８、３９は、図示省略されている。また、以下の説明では、大型枠組構造物Ｗの複数列のロンジ２が並ぶ方向を左右方向、ロンジ２の長手方向に沿った方向を前後方向と称し、また、各図において、Ｘ方向は左右方向、Ｙ方向は前後方向、Ｚ方向は上下方向を指すものとする。
【００１４】
図１に示すように、溶接装置１０では、大型枠組構造物Ｗの所定の方向（左右方向）の両側に一対の脚部フレーム１２が設けられ、各脚部フレーム１２の上部には、一対の水平レール１３がそれぞれ配置されている。従って、一対の水平レール１３は、大型枠組構造物Ｗの上方で、且つ、大型枠組構造物Ｗの左右方向の両側に設置される。一対の水平レール１３には、不図示のモータで駆動される車輪１５ａを備え、クレーンガーダ１４の両端に取り付けられたクレーンサドル１５が走行自在に配設されている。これにより、クレーンガーダ１４は、水平レール１３の長手方向（紙面と直交方向）に沿って水平移動可能である。
なお、水平レール１３は、大型枠組構造物Ｗの片側に配置され、クレーンガーダ１４が片側支持の構造であってもよい。
【００１５】
クレーンガーダ１４には、図１において車輪１７ａを有するホイスト型クレーン２０の台車１７が、モータ１８で駆動されてクレーンガーダ１４に沿って水平方向（図１において左右方向）に移動可能である。
【００１６】
図２も参照して、台車１７の下部には、ケーブル処理部支持フレーム１６ａ，１６ｂが設けられており、また、台車１７の略中央下面には、ホイスト型クレーン２０のホイスト２０ｂが取り付けられている。
【００１７】
ホイスト型クレーン２０は、昇降用モータ２０ａでホイスト２０ｂ内の不図示のドラムを回転させることにより、該ドラムに巻き付けられているワイヤ２３を巻取り及び繰出して、ワイヤ２３の下端部に連結されている吊り上げ装置２５を昇降移動させる。
【００１８】
吊り上げ装置２５は、ワイヤ２３の下端部が連結された上部吊り具２６と、上部吊り具２６に４本のチェーン２７で連結された下部吊り具２８と、を備える。
【００１９】
図２及び図３に示すように、下部吊り具２８の下部には、ロボットキャリー４０が回転機構３０を介して連結されており、該ロボットキャリー４０上には、溶接ロボット７０が設置されている。ロボットキャリー４０は、溶接ロボット７０が載置されるロボット載置部４１と、ロボット載置部４１と下部吊り具２８とを連結するステー６０と、を備える。
【００２０】
図４に示すように、ロボット載置部４１の下面には、３６０°回動可能なボール４３を備える４個のボールキャスタ４２が配設されている。ロボット載置部４１は、ボールキャスタ４２により大型枠組構造物Ｗの平板状のパネル１上で任意の方向に移動可能である。
【００２１】
ロボット載置部４１は、隣接するロンジ２及びトランス３に対して、左右方向及び前後方向の位置決めを行う左右位置決め機構４４及び前後位置決め機構４５を有する位置決め装置４６を備える。
【００２２】
左右位置決め機構４４は、ロボット載置部４１の側部に設けられた一対の揺動支点４１ａを支点として回動可能な一対のリンク部材４７と、一対のリンク部材４７の一端にピンを介して回動可能に連結されると共に、その両端に一対のローラ４９が配設されたアーム４８と、リンク部材４７の他端にピンを介して回動可能に連結された駆動リンク５０と、を備える。さらに、各駆動リンク５０は、シリンダ５１により図中、前後方向に水平移動可能な駆動ロッド５２に、連結リンク５３を介して連結されている。即ち、左右位置決め機構４４は、シリンダ５１によって駆動される４節リンク機構を構成している。
【００２３】
シリンダ５１は、常時、駆動ロッド５２を延伸した状態にあり、リンク部材４７及びアーム４８は、ロボット載置部４１の左右側面の内側に畳まれた状態で収納されている。そして、シリンダ５１が作動して駆動ロッド５２がシリンダ５１内に引き込まれる方向に動くと、連結リンク５３が連結する駆動リンク５０も同方向に移動し、図中破線で示すように、リンク部材４７が回動して、アーム４８がロボット載置部４１から両側方に展開する。
【００２４】
このように、ロボット載置部４１の左右両側に一対のアーム４８を備える左右位置決め機構４４は、一対のアーム４８を等圧等ストロークで伸縮して、アーム４８の一対のローラ４９を左右のロンジ２に当接することで、ボールキャスタ４２で支持されているロボット載置部４１を、平板状のパネル１上で抵抗なく移動させ、左右のロンジ２の中央位置にロボット載置部４１を位置決めする。
【００２５】
また、前後位置決め機構４５は、ロボット載置部４１の上面側（図４では紙面裏側）に配置され、前後方向に伸縮するシリンダロッド５５を有する不図示のシリンダと、シリンダロッド５５の先端に固定された押圧部５６と、を備える。
【００２６】
そして、シリンダのシリンダロッド５５を、所定の長さだけ前方に伸ばして押圧部５６によりトランス３に当接することで、ロボット載置部４１がトランス３から所定の距離離間した所定の位置に位置決めされる。
【００２７】
さらに、ロボット載置部４１の下面には、不図示のシリンダにより上下方向に移動可能な４個の電磁石５７が配設されている。ロボット載置部４１は、上記したように左右位置決め機構４４が左右方向の位置決めを行い、前後位置決め機構４５が前後方向の位置決めを行った後、不図示のシリンダを作動させて電磁石５７を下降させ、電磁石５７の磁力でパネル１に吸着させてロボット載置部４１をパネル１に固定する。なお、パネル１に吸着する電磁石５７の部材にアース線を接続すれば、確実にアースすることができ、好適である。
なお、位置決め装置４６は、上記した機械式（接触式）位置決め装置に限定されず、例えば、レーザセンサや視覚センサなどの非接触式位置決め装置であってもよい。
【００２８】
ステー６０には、図２及び図３に示すように、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９をケーブル収納部３２から溶接ロボット７０の各作動部に案内するケーブルダクト６１が固定されている。また、ステー６０の側面には、ロボットキャリー４０及び溶接ロボット７０を制御する制御装置が収納された制御箱６３が配設されている。
【００２９】
溶接ロボット７０は、ロボット載置部４１上で前後方向に移動自在に配設された多関節ロボットであり、アーム先端に溶接トーチ７１を備え、パネル１、ロンジ２、トランス３の溶接部を溶接する。溶接ロボット７０は、公知の多関節ロボットであり、詳細な説明を省略する。
【００３０】
ケーブル処理部支持フレーム１６ａ，１６ａと、下部吊り具２８に取り付けられた収納部支持台２９との間には、２つのケーブル処理部２２がそれぞれ配設されている。２つのケーブル処理部２２は、吊り上げ装置２５の中心Ｏに対して対称に配置されている。なお、吊り上げ装置２５の中心Ｏは、本実施形態では、上面視で、４本のチェーン２７の中心位置であり、繰出されたクレーン２０のワイヤ２３の中心位置となる。
【００３１】
各ケーブル処理部２２は、図３及び図５に示すように、伸縮部３１と、ケーブル収納部３２と、を有する。ケーブル収納部３２は、パイプ材が略円形の底板に組み付けられて形成されたかご状部材であり、収納部支持台２９上に固定されている。ケーブル収納部３２は、後述するケーブル３８，３９を略円形に巻いた状態で収納可能である（図６参照）。
【００３２】
図７も参照して、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９は、ロボットキャリー４０、溶接ロボット７０を駆動及び制御するための複数の動力線及び信号線を、動力線及び信号線ごとに２つのグループに分け、ロープ５８などにより束ねられ、各ケーブル処理部２２に分離して収納される。これにより、動力線から発生する電気ノイズが、信号線に影響を及ぼすことが防止できる。また、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９は、それぞれのケーブル処理部２２のケーブル収納部３２を経由してロボットキャリー４０の制御箱６３、及び溶接ロボット７０に接続している。
【００３３】
動力ケーブル３８は、例えば、溶接パワーケーブル、溶接アースケーブル、ガス供給ホース、エアホース、モータケーブルなど、複数の動力線が直径略６５ｍｍ以下の太さで束ねられている。
【００３４】
また、信号ケーブル３９は、例えば、信号ケーブル、ワイヤ送給装置制御ケーブル、安全系信号ケーブル、溶接電圧検出ケーブルなど、複数の信号線が直径略６５ｍｍ以下の太さに束ねられている。
【００３５】
伸縮部３１は、紐状部材である少なくとも３本のチェーン３３と、略等間隔で３本のチェーン３３に固定された複数のリング３４と、を備える。なお、本実施形態の図示の例では、３本のチェーンが用いられ、１１本のリング３４が３本のチェーン３３に固定されている。
【００３６】
３本のチェーン３３の上端部は、クレーン２０側、即ち、ケーブル処理部支持フレーム１６ａに取り付けられた上部支持板２１に接続されている。また、３本のチェーン３３の下端部は、ケーブル収納部３２に、その中心から等距離の位置で、且つ、リング３４の円周方向において等間隔で連結されている。ケーブル収納部３２は、ホイスト型クレーン２０によるワイヤ２３の巻取り及び繰出しに応じて上下移動し、これに伴って、伸縮部３１が伸縮する。
【００３７】
また、図８に示すように、３本のチェーン３３は、ケーブル収納部３２の中心Ｃ１またはＣ２に対して等角度間隔に配置されている。即ち、３本のチェーン３３は、吊り上げ装置２５の中心Ｏを通る線Ｘ１に対して対称に配置されている。
【００３８】
図３及び図６に示すように、各ケーブル収納部３２の中央には、円すい状のリング保持部材３５が固定されている。リング保持部材３５の根元部の最大直径は、リング３４の内径よりも小さく設定されている。
【００３９】
図３、図５及び図７を参照して、３本のチェーン３３の外周側には、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９が螺旋状に配置され、３本のチェーン３３の複数個所にチェーン止め金具３７を介して締結されている。動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９は、複数のリング３４の各中間部で、３本のチェーン３３のいずれかとそれぞれチェーン止め金具３７及びロープ５８を介して締結されている。即ち、リング３４の取り付けピッチＰ１とすると、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９は、Ｐ１／２の位置で、チェーン３３に取り付けられており、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の取り付けピッチＰ２は、リング３４の取り付けピッチＰ１と等しくなる。なお、図５中、黒丸Ｊ１は、各ケーブル３８、３９が、３本のうち、いずれか１本のチェーン３３と締結されている位置を示し、黒丸Ｊ２は、各ケーブル３８、３９が、残りの２本のうち、いずれかの他のチェーン３３と締結されている位置を示し、黒丸Ｊ３は、各ケーブル３８、３９が、残り１本のチェーン３３と締結されている位置を示す。即ち、螺旋状に巻かれるケーブル３８、３９は、１つのリング３４を越える毎に、巻方向に位置するチェーン３３に対して締結されている。
【００４０】
したがって、ケーブル処理部２２では、ホイスト型クレーン２０がワイヤ２３を巻き取ると、３本のチェーン３３が弛み、リング保持部材３５が複数のリング３４を嵌めながらケーブル収納部３２を上昇させる。リング保持部材３５が、複数のリング３４を嵌めて拘束することで３本のチェーン３３が絡まるのを防止できる。
【００４１】
なお、このような動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の挙動を許容するため、各ケーブル３８、３９の長さは、昇降ストロークに対して１．２５〜２倍に設定されるのが好ましい。また、ケーブル収納部３２の大きさを考慮して、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の巻き直径Ｄ１は、８５０ｍｍ以下に設定されるのが好ましい。
【００４２】
また、リング３４のリング径Ｄ２は、３００ｍｍ〜８００ｍｍとすることが好ましい。リング径Ｄ２が３００ｍｍ未満であると、リング３４がリング保持部材３５に入らない可能性が生じる。一方、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の巻き直径Ｄ１に応じて、リング径Ｄ２の上限は、８００ｍｍ以下としている。
【００４３】
また、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９は、巻き数が少ないほど全体のケーブル長を短くできるので、このため、１周当たりの取り付けピッチを約１．５ｍ〜約２．５ｍに設定する。このため、リング３４の３本のチェーン３３への取り付けピッチＰ１は５００ｍｍ〜８５０ｍｍ、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の３本のチェーン３３への取り付けピッチＰ２は５００ｍｍ〜８５０ｍｍに設定されることが好ましい。
さらに、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の取り付けピッチ間の動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の長さは６５０ｍｍ〜１２５０ｍｍに設定されることが好ましい。
【００４４】
また、図６に示すように、上部支持板２１には、リング保持部材３５に対向する位置に、下面に開口するコーン受け部３６が設けられている。リング保持部材３５は、先端側（上端側）から順に、赤色、青色、黄色の塗装が施されており、ケーブル収納部３２と共にリング保持部材３５が上昇すると、コーン受け部３６が赤色、青色の順で嵌合する。従って、ホイスト型クレーン２０を遠方から操作する場合でも、コーン受け部３６によりリング保持部材３５の赤色の部分が遮蔽されて見えなくなったとき、ワイヤ２３の巻き上げ終端に近いことを容易に確認することができ、誤操作を防止することができる。
なお、図３に示すリング保持部材３５において、ドットパターンの領域が赤色の部分を表しており、網掛けパターンの領域が青色の部分を表しており、残りの部分が黄色の部分を表している。
【００４５】
また、リング保持部材３５にコーン受け部３６が嵌合することで、収納部支持台２９、即ち、ケーブル収納部３２が正規の位相からずれていてもケーブル収納部３２と上部支持板２１との相対位置が修正され、ケーブル処理部２２及び溶接ロボット７０の向きが規制される。
【００４６】
また、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９は、複数の動力線及び信号線が束ねられているため比較的大きな剛性を有する。このため、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９が螺旋状に展開する際（ケーブル収納部３２の下降時）、あるいは螺旋状から円形に重ね巻かれる際（ケーブル収納部３２の上昇時）、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の剛性による力が、それぞれのケーブル収納部３２に作用する。
【００４７】
具体的には、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の剛性により、湾曲した各ケーブル３８、３９が直線状に伸びようとする力が、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の立ち上がり位置において略接線方向にケーブル収納部３２に直接あるいは、収納されている動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の部分を介してケーブル収納部３２に作用する。この力は、ケーブル収納部３２（ロボットキャリー４０も含む）を回転させる回転トルクとして働き、ケーブル収納部３２をワイヤ２３を中心として回転させようとする。
【００４８】
ここで、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の立ち上がり位置とは、ケーブル収納部３２が下降又は上昇する際、該ケーブル３８、３９が各ケーブル収納部３２、又は各ケーブル収納部３２内に収納される部分から離間する位置のことである。
【００４９】
ケーブル収納部３２は、吊り上げ装置の中心Ｏに対して対称位置に配置されているので、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の巻方向、及びケーブル収納部３２に巻回して収納されている動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の立ち上がり位置を適正に設定することで回転トルクを相殺することが可能となる。
【００５０】
具体的には、図８に示すように、各ケーブル収納部３２内での動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の巻方向を互いに逆方向にすると共に、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の立ち上がり位置Ｓ１，Ｓ２を、各ケーブル収納部３２の中心Ｃ１，Ｃ２に対して略１８０°異なる位相に設定する。
【００５１】
つまり、本実施形態では、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９は、各ケーブル収納部３２内での巻方向が互いに逆方向であり、伸縮部３１が伸張した状態において、同じ高さで各ケーブル３８、３９とチェーン３３が締結される各位置Ｊ１〜Ｊ３は、吊り上げ装置２５の中心Ｏを通る線Ｘ１に対して線対称となる。
【００５２】
これにより、吊り上げ装置２５の中心Ｏから各ケーブル収納部３２に作用する剛性による力の作用点（立ち上がり位置Ｓ１，Ｓ２）までの距離Ｌ１，Ｌ２が等しくなり、且つ剛性による力Ｆ１，Ｆ２の大きさも略等しいので、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の剛性により各ケーブル収納部３２に作用するそれぞれの回転トルクＴ１，Ｔ２が互いに相殺する方向に作用して、ケーブル収納部３２の回転が抑制される。
【００５３】
なお、上記の説明では、理解を容易にするため、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の立ち上がり位置Ｓ１，Ｓ２を、各ケーブル収納部３２の中心Ｃ１，Ｃ２を結ぶ線上に設定して説明したが、立ち上がり位置Ｓ１，Ｓ２がそれ以外の位置の場合も、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の立ち上が位置における接線方向の力の分力（ケーブル収納部３２の中心Ｃ１，Ｃ２を結ぶ線に直角方向の分力）を考慮することで、同様に回転トルクＴ１，Ｔ２が相殺される。
【００５４】
なお、図９に示すように、各ケーブル収納部３２内での動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の巻方向を互いに同じ方向にする場合には、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の立ち上がり位置Ｓ１，Ｓ２を、各ケーブル収納部３２の中心Ｃ１，Ｃ２に対して同位相に設定することで、各ケーブル収納部３２に作用するそれぞれの回転トルクＴ１，Ｔ２が相殺される方向に作用する。即ち、この場合、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９は、各ケーブル収納部３２内での巻方向が互いに同方向であり、伸縮部３１が伸張した状態において、同じ高さで各ケーブル３８、３９とチェーン３３が締結される各位置Ｊ１〜Ｊ３は、吊り上げ装置２５の中心Ｏに対して点対称となる。ただし、この場合には、吊り上げ装置２５の中心Ｏから立ち上がり位置Ｓ１，Ｓ２までの距離Ｌ１，Ｌ２が異なるため、回転トルクＴ１，Ｔ２が相殺された後にも回転トルクＴ２の一部が残る。
【００５５】
上記した動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の剛性による力Ｆ１，Ｆ２は、ケーブル収納部３２に収納される際の動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の巻き直径Ｄ１、リング３４のリング径Ｄ２、リング３４の３本のチェーン３３への取り付けピッチＰ１、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の３本のチェーン３３への取り付けピッチＰ２、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の取り付けピッチ間の動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の長さ、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の直径、などに影響されるので、それぞれ所定の範囲内に設定するのが好ましい。
【００５６】
なお、ホイスト型クレーン２０を操作してワイヤ２３を巻き取るとき、換言すれば、ケーブル収納部３２を上昇させて動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９を各ケーブル収納部３２に収納するときにも、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の剛性による力Ｆ１，Ｆ２がケーブル収納部３２に作用し、回転トルクＴ１，Ｔ２が発生する。
【００５７】
この場合、剛性による力Ｆ１，Ｆ２、及び回転トルクＴ１，Ｔ２は、上記した説明と逆方向になるが、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の巻方向及び立ち上がり位置Ｓ１，Ｓ２を同様に設定することで相殺することができ、ケーブル収納部３２の回転を抑制することができる。
【００５８】
このような溶接装置１０では、まず、図１に示すように、パネル１にロンジ２及びトランス３が仮組みされた大型枠組構造物Ｗを定盤６上に配置する。そして、ホイスト型クレーン２０のワイヤ２３が巻き取られ、伸縮部３１（３本のチェーン３３）が収縮してケーブル収納部３２が上昇した状態で、クレーンガーダ１４を水平レール１３に沿って紙面と直交方向に水平移動させると共に、台車１７をクレーンガーダ１４に沿って左右方向に水平移動させて、ロボットキャリー４０及び溶接ロボット７０を、溶接を予定するロンジ２とトランス３とで囲まれた升目の領域４の上方に位置させる。
【００５９】
次いで、図５に示すように、ホイスト型クレーン２０を操作してワイヤ２３を繰り出し、吊り上げ装置２５に固定されているケーブル収納部３２、ロボットキャリー４０（溶接ロボット７０）を下降させる。このとき、図６に示すように、複数のリング３４がリング保持部材３５に嵌められた状態でケーブル収納部３２内に収納されていた３本のチェーン３３は、ケーブル収納部３２の下降に伴って伸張する。また、同時にケーブル収納部３２内に略円形に丸められて収納されていた動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９は、３本のチェーン３３の外周側で螺旋状に展開する。
【００６０】
ロボットキャリー４０（溶接ロボット７０）を、ロンジ２及びトランス３が仮組みされた領域４内に下降させた後、図４に示すように、常時延伸状態にある左右位置決め機構４４のシリンダ５１を作動させて一対のアーム４８をロボット載置部４１から側方に等圧等ストロークで展開し、アーム４８の一対のローラ４９を左右のロンジ２に当接してロボット載置部４１を左右のロンジ２の中央位置に位置決めする。
【００６１】
次いで、前後位置決め機構４５のシリンダを作動させて押圧部５６でトランス３を押圧し、ロボット載置部４１をトランス３から所定の距離離間した位置に位置決めする。さらに、不図示のシリンダにより電磁石５７を下降させて電磁石５７の磁力でパネル１に吸着させてロボット載置部４１をパネル１に固定する。
【００６２】
そして、溶接ロボット７０によりロンジ２及びトランス３が仮組みされた領域４内の溶接継手を溶接する。
【００６３】
以上説明したように、本実施形態の溶接装置１０によれば、大型枠組構造物Ｗの上方で、且つ、大型枠組構造物Ｗの所定の方向の両側または片側に設置された水平レール１３に沿って水平移動可能なクレーンガーダ１４と、巻取り及び繰出し可能なワイヤ２３を有し、クレーンガーダ１４の長手方向に沿ってクレーンガーダ１４の移動方向と直交方向に水平移動可能なクレーン２０と、ワイヤ２３の下端部に接続された吊り上げ装置２５と、吊り上げ装置２５の中心に対して対称に配置された２つのケーブル処理部２２と、吊り上げ装置２５に接続されたロボットキャリー４０と、ロボットキャリー４０上に設置された溶接ロボット７０と、を備える。ケーブル処理部２２は、ワイヤ２３の巻取り及び繰出しに応じて伸縮自在な伸縮部３１と、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９を収納するケーブル収納部３２と、を有し、伸縮部３１は、上端部がクレーン２０側で、下端部がケーブル収納部３２にそれぞれ接続され、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９は、伸縮部３１の周囲に螺旋状に配置される。これにより、２つのケーブル処理部２２が吊り上げ装置２５の中心Ｏに対してバランスよく配置されているので、各ケーブル３８、３９の挙動によるロボットキャリー４０の揺れや傾きを防止でき、大型枠組構造物Ｗに対して溶接ロボット７０を精度よく位置決めし、且つ複雑な姿勢での溶接が可能となる。また、クレーン２０によりケーブル収納部３２が昇降する際に、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９はケーブル収納部３２にスムーズに収納又は展開されるので、各ケーブル３８、３９の挙動によるロボットキャリー４０の揺れや傾きをさらに防止できる。
【００６４】
また、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９は、伸縮部３１の周囲に複数箇所で締結されているので、伸縮部３１が伸縮しても、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９が絡まるのを抑制することができる。
【００６５】
また、伸縮部３１は、３本のチェーン３３と、間隔をあけて３本のチェーン３３に固定された複数のリング３４と、を有し、３本のチェーン３３は、ケーブル収納部３２に、その中心から等距離に接続されるので、ケーブル収納部３２が水平に保持される。また、３本のチェーン３３は、複数のリング３４で拘束されるので、伸縮部３１の伸縮により３本のチェーン３３が絡まるのを抑制することができる。特に、３本のチェーン３３が複数のリング３４で拘束されることで、各ケーブル３８、３９の剛性による力でチェーン３３が移動するのも抑制できるので、チェーン３３が絡まるのを抑制できる。
【００６６】
また、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９は、複数のリング３４の各中間部でチェーン３３のいずれかに締結されているので、伸縮部３１が伸びるとき、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９が確実に螺旋状に展開し、且つ伸縮部３１が収縮するとき略円形に整列させてケーブル収納部３２に収納できる。
【００６７】
また、ケーブル処理部２２は、リング３４の内径よりも小さい最大直径を有する錐体状のリング保持部材３５がケーブル収納部３２の中心に配置され、伸縮部３１が収縮したとき、複数のリング３４がリング保持部材３５に嵌まるので、３本のチェーン３３を整理してケーブル収納部３２に収納できる。また、これにより、３本のチェーン３３、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９が整列してケーブル収納部３２に収納される。
【００６８】
また、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９は、ケーブル収納部３２に収納されるとき、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の剛性によりケーブル収納部３２に作用する、吊り上げ装置２５の中心に対する回転トルクが、互いに相殺するように配設されるので、ケーブル収納部３２の昇降に伴って発生するロボットキャリー４０や溶接ロボット７０の回動が抑制されて、溶接ロボット７０を精度よく位置決めできる。
【００６９】
また、図８に示すように、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９は、各ケーブル収納部３２内での巻方向が互いに逆方向であり、且つその立ち上がり位置Ｓ１，Ｓ２が各ケーブル収納部３２の中心Ｃ１，Ｃ２に対して略１８０°異なる位相に設定される場合、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の剛性によりケーブル収納部３２に作用する回転トルクＴ１，Ｔ２が互いに相殺されて溶接ロボット７０の回動が抑制され、溶接ロボット７０を精度よく位置決めできる。
【００７０】
特に、図８に示す場合には、各ケーブル処理部２２の３本のチェーン３３は、ケーブル収納部３２の中心Ｃ１またはＣ２に対して等角度間隔に配置されており、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９は、各ケーブル収納部３２内での巻方向が互いに逆方向であり、伸縮部３１が伸張した状態において、同じ高さで各ケーブル３８、３９とチェーンが締結される各位置Ｊ１〜Ｊ３は、吊り上げ装置２５の中心Ｏに対して線対称となることで、２つの回転トルクＴ１，Ｔ２が互いに相殺されるように構成される。
【００７１】
また、図９に示すように、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９は、各ケーブル収納部３２内での巻方向が互いに同方向であり、且つその立ち上がり位置Ｓ１，Ｓ２が各ケーブル収納部３２の中心Ｃ１，Ｃ２に対して略同一位相位置に設定される場合も、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９の剛性によりケーブル収納部３２に作用する回転トルクＴ１，Ｔ２が互いに相殺されて溶接ロボット７０の回動が抑制され、溶接ロボット７０を精度よく位置決めできる。
【００７２】
特に、図９に示す場合には、各ケーブル処理部２２の３本のチェーン３３は、ケーブル収納部３２の中心Ｃ１またはＣ２に対して等角度間隔に配置されており、動力ケーブル３８及び信号ケーブル３９は、各ケーブル収納部３２内での巻方向が互いに同方向であり、伸縮部３１が伸張した状態において、同じ高さで各ケーブル３８、３９とチェーン３３が締結される各位置Ｊ１〜Ｊ３は、吊り上げ装置２５の中心Ｏに対して点対称となることで、２つの回転トルクＴ１，Ｔ２が互いに相殺されるように構成される。
【００７３】
また、複数の動力線を有する動力ケーブル３８と複数の信号線を有する信号ケーブル３９とは、分けられて各ケーブル収納部３２にそれぞれ収納されるので、動力ケーブル３８から発生する電気ノイズが信号ケーブル３９に影響を及ぼす虞がない。
【００７４】
また、大型枠組構造物Ｗは、複数列のロンジ２と、該ロンジ２と直交する方向に配置されたトランス３と、を備え、ロボットキャリー４０は、ロンジ２及びトランス３に対して、前後方向、及び左右方向の位置決めを行う位置決め装置４６を備えるので、ロボットキャリー４０を溶接基準位置に精度よく位置決めできる。
【００７５】
また、位置決め装置４６は、等圧等ストロークで伸縮して、隣接するロンジ２に当接して左右方向の位置決めを行う一対のアーム４８を備えるので、ロボットキャリー４０を隣接するロンジ２の中央位置に精度よく位置決めできる。
【００７６】
尚、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。
本発明のケーブル処理部は、上記実施形態のように２つに限定されるものでなく、前記吊り上げ装置の中心に対して対称に配置される構成であれば、３つ以上であってもよい。
また、本発明の伸縮部の構成は、上記実施形態のようなチェーンとリングによって構成されるものに限定されず、クレーンのワイヤの巻取り及び繰出しに応じて伸縮自在なものであればよい。
また、本発明の吊り上げ装置の構成は、本実施形態のものに限定されず、ワイヤの下端部とロボットキャリーとが接続されるものであればよい。
さらに、伸縮部の上端部は、上記実施形態では、クレーン２０の台車１７に設けられるケーブル処理部支持フレーム１６ａ，１６ｂに取り付けられた上部支持板２１に接続されているが、これに限らず、クレーン側、つまり、クレーン２０の台車１７に取り付けられる部材、又は台車１７と連動する部材に接続されればよい。
【符号の説明】
【００７７】
１        パネル（被溶接部材）
２        ロンジ（被溶接部材）
３        トランス（被溶接部材）
１０      溶接装置
１３      水平レール
１４      クレーンガーダ
２０      ホイスト型クレーン
２２      ケーブル処理部
２３      ワイヤ
２５      吊り上げ装置
３１      伸縮部
３２      ケーブル収納部
３３      チェーン（紐状部材）
３４      リング
３５      リング保持部材
３８      動力ケーブル
３９      信号ケーブル
４０      ロボットキャリー
４４      左右位置決め機構
４５      前後位置決め機構
４６      位置決め装置
４８      アーム
７０      溶接ロボット
Ｃ１，Ｃ２      ケーブル収納部の中心
Ｏ        吊り上げ装置の中心
Ｔ１，Ｔ２      回転トルク
Ｗ        大型枠組構造物
【図１】
2018202461.tif 000003
【図２】
2018202461.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2018202461.tif 000007
【図６】
2018202461.tif 000008
【図７】
2018202461.tif 000009
【図８】
2018202461.tif 000010
【図９】
2018202461.tif 000011
【図１０】
2018202461.tif 000012