(57)【要約】      （修正有）【課題】断面寸法の異なるＨ形鋼の断面中心をほぼ定位置にして把持する自動センタ出し機能を備えたコンパクトな把持装置及びそのような把持装置を備えたコンパクトで設置面積の小さなＨ形鋼用のポジショナを提供する。【解決手段】Ｈ形鋼６のウェブを板厚方向に把持する把持具の一対と、この一対の把持具３１の間隔を間隔中心２４に対称に拡縮する装置を備える。各把持具は、定姿勢で移動する固定側爪３２と対向して開閉される開閉側爪３４とを備える。各固定側爪外側にフランジ押接部３８を備える。両把持具を拡開方向に移動して、各把持具のフランジ押接部でＨ形鋼の対向するフランジの内側面を押接し、その状態で開閉側爪を閉じてウェブを把持する。ポジショナは、架台に支持されて水平旋回軸回りに回動する旋回体を備え、この旋回体に一対の把持爪を装着した構造である。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｈ形鋼のウェブを板厚方向に把持及び開放する把持具の一対と、この一対の把持具の間隔をその間隔中心に対する対称位置関係を保持して拡縮する拡縮装置とを備え、前記把持具のそれぞれは定姿勢で前記拡縮する固定側爪とこの固定側爪に対向して開閉される開閉側爪とを備え、前記固定側爪のそれぞれは、それぞれに対向する開閉側爪より前記拡縮方向の外側に位置するフランジ押接部を備え、両固定側爪のフランジ押接部で対向するフランジの内側面を押接した状態で前記開閉側爪を閉じることによりＨ形鋼の端部を把持する、Ｈ形鋼用の端部把持装置。
【請求項２】
架台と、
この架台に支持されて水平方向の旋回軸回りに回動する旋回体と、
この旋回体に設けた前記旋回軸と直交する方向の直線ガイドと、
この直線ガイドに案内された一対の把持具と、
この一対の把持具を前記旋回軸を中心とする対称関係を保持して移動させる拡縮装置とを備え、
前記把持具は、基端側を片持で支持されて前記旋回体から反架台側に延びる固定側爪とこの固定爪に対して開閉動作する開閉側爪を備え、
前記固定側爪は、前記開閉側爪に対向するウェブ把持部と拡縮方向外側に配置されたフランジ押接部とを備えている、Ｈ形鋼用のポジショナ。
【請求項３】
前記固定側爪のウェブ把持部は、前記旋回軸を含む面から把持しようとするウェブ厚さの略１／２離れた位置にある、請求項２記載のＨ形鋼用のポジショナ。
【請求項４】
前記旋回体を対向させて近接離隔可能に設置した請求項２又は３記載のポジショナの一対を備え、当該一対のポジショナの一方はその旋回体の旋回駆動装置を備え、他方はその旋回体の回転をロックするロック装置を備えている、Ｈ形鋼用のポジショナ対。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、Ｈ形鋼の端部を把持する把持装置及びそのような把持装置を備えたポジショナに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ポジショナは、仮溶接されたワークの本溶接を行ったり、ワーク本体に部品を取り付ける際にワークを保持して溶接や部品の取り付けが適切に行われるようにワークの姿勢を変換する装置である。ポジショナは、ワークをポジショナのテーブルなどに固定するための把持装置を備えており、Ｈ形鋼の両端を保持するポジショナやＨ形鋼を片持ちで保持するポジショナは、Ｈ形鋼の端部を把持する端部把持装置を備えている。
【０００３】
Ｈ形鋼は、互いに直交する方向のウェブとフランジを備えており、ウェブ６３とフランジ６２とをその面直角方向に把持することにより、Ｈ形鋼を確実にかつその断面中心を所定の位置にして支持することができる。特許文献１には、ウェブとフランジとを備えたＨ形断面のワーク６の端部をウェブ６３の中間位置（Ｈ形の断面中心に近い位置）を厚さ方向に把持する把持具７１と、ウェブの両側に位置するフランジ６２の外側面に押接される一対の把持爪７２、７２とを備えた端部把持装置が示されている（図７参照）。この端部把持装置の一対の把持爪７２、７２は、互いに逆方向に移動して近接離隔するようになっている。
【０００４】
一方、特許文献２には、Ｈ形鋼６のウェブ６３と一方のフランジ６２とが繋がる部分の内側において、ウェブ６３の一方の面とフランジ６２の内側面との両方に当接する固定爪７３と、この固定爪に対してウェブ６３の板厚方向に開閉動作して固定爪との間でウェブ６３を板厚方向に挟持するウェブ把持爪７４と、フランジ６２の外面側で固定爪７３に対してフランジ６２の板厚方向に開閉動作することにより、固定爪７３との間でフランジ６２を板厚方向に挟持するフランジ把持爪７５とを備えたＨ形鋼用の端部把持装置が提案されている（図８参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開平５‐３５４９３号公報
【特許文献２】特開平６‐１４２９８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１記載の把持装置は、寸法の異なるワーク６をそのＨ形の断面中心を常に一定の位置（ウェブの板厚により若干の誤差が生ずる。）にして把持することが可能である。しかし、この把持装置は、断面寸法の大きなワーク６を把持したときに、把持姿勢に誤差が生じやすい問題がある。すなわちこの把持装置では、ウェブ６３の中間部を挟持する把持具７１でワーク６を軽く把持した状態で両フランジ６２の外側面を対向する把持爪７２で把持し、その後、把持具７１でウェブ中央部を強固に把持するという順序でワークの把持を行わなければならない。最初に把持具７１でウェブ６３を強固に挟持した後に把持爪７２でフランジ６２を挟持すると、ウェブ６３の把持部分が滑らないために中心出しができなくなるか、あるいはウェブ６３の把持部分が無理に滑らされるためにワークを傷つける問題が生ずる。
【０００７】
ところが、把持具７１がウェブ６３の中間位置を把持する構造であるため、ワークの断面寸法が大きいと、ワークのウェブ６３を把持具７１上に載置したとき、あるいは把持具７１でウェブ６３を軽く挟持したときに、ワーク６の断面中心回りのアンバランスによってワークに傾きが生じることがあり、その状態で一対の把持爪７２でフランジ６２を挟持すると、ワークが傾いた状態で把持されてしまう。この問題を避けるためには、把持具７１を広い間隔で設けてやればよいが、そうすると断面寸法の小さいワークを把持することができなくなる。
【０００８】
一方、特許文献２記載の端部把持具では、フランジ６２の内側面を固定爪７３で支持した状態でウェブ把持爪７４を閉じてウェブ６３を挟持し、次にフランジ把持爪７５を閉じてフランジ６２を挟持するという動作でワークを固定すれば、ワークが傾いた状態で固定されるということは起らない。しかし、特許文献２の構造では、一方のフランジの内側面を基準にして、Ｈ形鋼の把持位置が決定されるため、断面寸法の異なるＨ形鋼を把持したとき、把持されたＨ形鋼の断面中心の位置がずれるということが起る。そのため、例えば、ポジショナの回転中心をＨ形鋼の断面中心と一致させてＨ形鋼を保持したいという要求がある場合には、断面寸法に応じた位置に固定爪７３を移動させねばならず、しかもその移動位置は、Ｈ形鋼の断面寸法に合せてオペレータがいちいち確認しながら行わなければならない。
【０００９】
更に特許文献１や特許文献２に記載の構造では、フランジ把持爪７２、７５がフランジ６２より外側に配置されるため、この把持爪７２、７５及びその開閉機構が把持されるＨ形鋼のフランジ６２より外側に突出することとなり、Ｈ形鋼を回転させるときに、一般的にはワークの断面中心回りにこの突出部分が回転することとなるので、ポジショナの動作領域が大きくなり、その動作領域を妨げないための大きな設置スペースが必要になる。
【００１０】
この発明は、コンパクトで断面寸法の異なるＨ形鋼の端部を正しい姿勢で保持することができ、かつ断面寸法の異なるＨ形鋼の断面中心をほぼ定位置にして把持する自動センタ出し機能を備えたＨ形鋼用の端部把持装置を提供すること、及び当該端部把持装置を備えることにより、コンパクトで設置面積を小さくできるＨ形鋼用のポジショナを提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明のＨ形鋼のＨ形鋼用の端部把持装置は、Ｈ形鋼６のウェブ６３を板厚方向に把持及び開放する把持具３１（３１ｌ、３１ｒ）の一対と、この一対の把持具の間隔をその間隔中心２４に対する対称位置関係を保持して拡縮する拡縮装置２６（２６ｌ、２６ｒ）、２９とを備えている。把持具３１ｌ、３１ｒのそれぞれは、拡縮装置２６、２９により定姿勢で移動する固定側爪３２と、この固定側爪に対向して開閉される開閉側爪３４とを備えている。固定側爪３２のそれぞれは、それぞれに対向する開閉側爪３４より前記拡縮方向の外側に位置するフランジ押接部３８を備えている。
【００１２】
上記のように構成されたこの発明の端部把持装置は、拡縮装置２６、２９で両把持具３１ｌ、３１ｒを間隔を拡げる方向に移動して、各把持具のフランジ押接部３８で把持しようとするＨ形鋼６の対向するフランジ６２の内側面を押接し、その状態で開閉側爪３４を閉じてウェブ６３を把持することにより、Ｈ形鋼の端部を把持する。
【００１３】
この発明のポジショナ２（２ａ、２ｂ）は、架台４と、この架台に支持されて水平方向の旋回軸２３回りに回動する旋回体２１と、この旋回体に設けた前記旋回軸２３と直交する方向の直線ガイド２５と、この直線ガイドに案内された一対の把持具３１ｌ、３１ｒと、この一対の把持具を前記旋回軸２３を中心とする対称関係を保持して移動させる拡縮装置２６、２９とを備えている。
【００１４】
一対の把持具３１ｌ、３１ｒは、旋回中心２４を中心として対称に配置され、旋回中心２４と直交する直線に沿う方向に近接離隔移動する。各把持具３１ｌ、３１ｒは、固定側爪３２と開閉側爪３４とを備えている。固定側爪３２は、Ｈ形鋼のウェブに当接するウェブ把持部３７と、Ｈ形鋼のフランジの内側面に当接するフランジ押接部３８とを備えている。フランジ押接部３８は、開閉側爪３４の外側面より外側に突出した位置にあり、フランジ押接部３８がＨ形鋼のフランジ６２の内側面に当接した位置で開閉側爪３４を開閉することができる。
【００１５】
固定側爪３２は、基端側を移動体３ｌ、３ｒに支持されて反架台側に片持ちで延びている。開閉側爪３４は、基端を枢着して揺動動作によって開閉される構造とするのが好ましく、その開き時に開閉側爪３４が固定側爪３２のウェブ把持部３７より架台４側へと退避する構造とする。
【００１６】
この発明のポジショナでＨ形鋼６を把持するときは、固定側爪３２が開閉側爪３４の下方に位置し、直線ガイド３１が水平となる角度に、旋回体２１を回動する。開閉側爪３４を開き、一対の固定側爪３２が把持しようとするＨ形鋼６の両フランジ６２の内側に挿入されるように、一対の移動把持具３１ｌ、３１ｒの間隔を設定する。この状態でＨ形鋼６をクレーン等で吊り降ろして、そのウェブ６３の端部を２個の把持具の固定側爪３２上に載置する（図１(a)）。次に開閉側爪３４を開いたまま一対の移動把持具３１ｌ、３１ｒを拡開方向に移動して、両固定側爪のフランジ押接部３８をＨ形鋼の両側のフランジ６２の内側面に押接する。この状態で把持しようとするＨ形鋼６のウェブの板厚方向及びフランジの板厚方向の位置がその断面中心が両把持具３１ｌ、３１ｒの中間位置となるように設定されるから、開閉側爪３４を閉じてウェブ６３を挟持し、同時に把持具３１ｌ、３１ｒに拡開方向の大きな力を作用させてＨ形鋼の端部を強固に固定する（図１(b)）。
【００１７】
すなわち、この発明の端部把持装置は、Ｈ形鋼６のウェブ６３の端部を板厚方向に挟持することと、フランジ６２の内側面を拡げる方向に突っ張って保持することにより、Ｈ形鋼６の端部を旋回体２１に強固に保持するのである。
【００１８】
固定側爪３２のウェブ把持部３７を、旋回中心２４を含む面から把持しようとするＨ形鋼６のウェブ厚さの１／２離れた位置に設定することにより、ウェブ６３の厚さ中心を旋回体２１の旋回中心２４に一致させてＨ形鋼６を把持することができる。また、長いＨ形鋼の両端を把持するときは、前記構造のポジショナの一対をそれらの旋回体２１を対向させて近接離隔可能に設置する。この場合、対向する一対のポジショナの一方には、その旋回体２１の旋回駆動装置２２を設け、他方はその旋回体２１を自由回転可能に支持すると共にその回転をロックするロック装置４１を設ける。
【発明の効果】
【００１９】
この発明の端部把持装置では、断面寸法の異なるＨ形鋼を一対の把持具の近接離隔動作により、ウェブを両側のフランジに近い部分で支えるので、把持具上に載置したＨ形鋼が傾くことがない。そして、この載置状態で一対の把持具を離隔方向に移動させることによって把持されるＨ形鋼のセンタ出し（断面中心を所定位置に合わせること）が行われ、その後ウェブとフランジとが強固に固定されるので、断面寸法の異なるＨ形鋼を正確な姿勢で、かつ自動的にセンタ出しを行って、ワークを傷つけることなく確実に把持することができる。
【００２０】
そして、把持具３１ｌ、３１ｒが把持されるワークのフランジの内側に位置しており、フランジの外側で動作する部材が存在しないので、ポジショナの旋回等による把持装置の動作半径が小さく、従って把持装置がコンパクトとなり、当該把持装置を備えたポジショナを小型にできると共に、当該ポジショナの設置面積も小さくできるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の端部把持装置上にＨ形鋼の端部を乗せた状態（ａ）と把持した状態（ｂ）を示す模式図
【図２】この発明のポジショナの一対でＨ形鋼の両端を支持した状態の側面図
【図３】図２の移動側ポジショナの側面図
【図４】同正面図
【図５】同平面図
【図６】移動体の拡大側面断面図
【図７】従来の把持構造の第１例を示す模式図
【図８】従来の把持構造の第２例を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図２は、この発明の端部把持装置を備えたポジショナ対の一例を示す側面図である。図のポジショナ対は、対向配置された２個の端部把持装置２でＨ形鋼６の両端を支持して、その長手中心軸６１回りに回転することにより、Ｈ形鋼６の姿勢変換を行うポジショナ対である。
【００２３】
対向するポジショナの一方２ａは、その架台４を定位置にして設置されている。他方２ｂは、レール５上を転動する車輪４２及び走行用電動機４３を備えており、架台４をレール５に沿って移動させることにより、固定側のポジショナ２ａとの間隔を把持するＨ形鋼６の長さに応じて設定できるようになっている。すなわち、固定側ポジショナ２ａと移動側ポジショナ２ｂは、その架台４が定位置に設置されているか移動自在に設置されているかの点が異なる。また、固定側ポジショナ２ａには、旋回体２１を旋回させる旋回駆動装置２２が設けられているのに対し、移動側のポジショナの旋回体２１は、自由回転可能かつロック装置４１で当該回転を固定できるようにして架台４に装着されている点で異なる。以下、移動側ポジショナ２ｂについて、図３〜６を参照して、この発明の端部把持装置とポジショナの構造を説明する。
【００２４】
架台４の上部には、旋回軸２３が水平方向に軸支されている。固定側ポジショナ２ａと移動側ポジショナ２ｂとは、この旋回軸２３の中心軸２４を同一軸線上にして設置される。旋回軸２３の一端には、この旋回軸と直交する方向に細長い旋回体２１が固定されている。旋回体２１の断面は、コ字形である。
【００２５】
旋回体２１の内部には、旋回中心２４と直交する方向、すなわち旋回体２１の長手方向の直線ガイド２５と、この直線ガイドと平行なねじ杆２６ｌ、２６ｒとが配置されている。直線ガイド２５は、旋回体２１の内壁面に対向して２本設けられている。ねじ杆２６ｌ、２６ｒは、旋回体２１の長手方向の両側（図４、５の左右）に同軸上にして軸支されている。左右のねじ杆２６ｌ、２６ｒの対向端（内側端）には、それぞれ傘歯車２７ｌ、２７ｒが固定され、この両傘歯車２７ｌ、２７ｒに同時に噛合する駆動傘歯車２８が旋回体２１に搭載された減速機付き電動機２９の出力軸３０に固定されている。
【００２６】
旋回体２１には、２個の直線移動体３ｌ、３ｒが、スライダ４０を介して、直線ガイド２５に沿って移動自在に装着されている。左右の直線移動体３ｌ、３ｒは、それぞれ左右のねじ杆２６ｌ、２６ｒのねじにに螺合している。左右のねじ杆２６ｌ、２６ｒのねじは、共に右ねじで、駆動傘歯車２８で傘歯車２７ｌ、２７ｒが互いに反対方向に等しい回転数で駆動されることにより、移動体３ｌ、３ｒは、旋回中心２４を中心とする対称位置を保持して移動する。
【００２７】
移動体３ｌ、３ｒには、固定側爪３２と開閉側爪３４とが装着されている。固定側爪３２は、移動体３ｌ、３ｒに基端側を固定された状態で反架台側に延びている。開閉側爪３４は、その基端側を、直線ガイド２５と平行な支持軸３３回りに揺動自在にして、移動体３ｌ、３ｒに装着されている。開閉側爪３４には、連結ピン３５ａで開閉シリンダ３６のロッド先端が連結されている。開閉シリンダ３６は、中間トラニオン構造で、すなわちシリンダ中間部を支持軸３３と平行なピン３５ｂで揺動可能な構造で、移動体３ｌ、３ｒに装着されている。
【００２８】
開閉シリンダ３６が爪開き方向に動作すると、図６に破線で示すように、開閉側爪３４が固定側爪３２の上方から架台４側へと退避する角度まで開く。すなわち、固定側爪３２を下側にした状態で開閉側爪３４を開くと、Ｈ形鋼のウェブの端部を固定側爪３２の上に上方から吊り降ろすことができる状態となる。図６には、Ｈ形鋼が存在しないときの開閉側爪３４の閉状態が実線で示されている。ワーク把持時の開閉側爪３４の角度は、ウェブの板厚により異なる角度となるので、開閉側爪３４のウェブ把持部４４は、支持軸３３と平行な方向を中心軸とする円筒面としている。
【００２９】
固定側爪３２の外側側面には、フランジ押接部３８が外側に突出させた状態で設けられている。このフランジ押接部３８は、移動体３ｌ、３ｒ及びそれらに装着された部材の最も外側に位置しており、従って対となる移動体３ｌ、３ｒを離隔方向に移動させたとき、フランジ押接部３８が最初にＨ形鋼のフランジ６２の内面に当接し、これを当接させた状態で開閉側爪３４の開閉を行うことができる。
【００３０】
固定側爪３２には、フランジ押接部３８に近接して、接触端がフランジ押接部３８より僅かに外側に突出しているフランジ検出片３９が、内側に退避可能に装着されており、このフランジ検出片３９の内側への退避を図示しないセンサで検出することにより、フランジ押接部３８とＨ形鋼のフランジ内面との当接が検出され、減速機付き電動機２９を停止させる。
【００３１】
固定側爪３２のウェブ把持部３７は、旋回中心２４を含む平面に対し、把持しようとする平均的なＨ形鋼のウェブの板厚の１／２だけ離れた位置に設定されている。Ｈ形鋼の寸法によってウェブの厚さも異なるが、Ｈ形鋼の断面寸法の変化に比較すれば、ウェブの厚さの相違は小さいので、ポジショナの把持装置として用いるときは、ウェブの厚さに応じて固定把持爪のウェブ把持部の位置を調整する必要はない。
【００３２】
次に図１、２を参照して、一対のポジショナ２ａ、２ｂでＨ形鋼６の両端を支持する動作を説明する。まず、対向する２台のポジショナ２ａ、２ｂの間隔を把持しようとするＨ形鋼の長さ寸法より若干広い間隔に設定し、旋回体２１を固定側爪３２を下方にした水平位置とする。通常の使用状態においては、前回のワークを取外したときに固定側及び移動側ポジショナ２ａ、２ｂの上記位置が設定される。すなわち、固定側ポジショナ２ａでは、前回のワークを取外すときに旋回駆動電動機２２を回動して旋回体２１の上記位置が設定される。また、移動側ポジショナ２ｂにおいては、前回のワークを取外す直前に当該ワークを介して伝達された旋回体の上記位置が、ロック装置４１で保持されている。
【００３３】
この状態で把持しようとするＨ形鋼６の両フランジ６２の内法間隔内に左右の固定側爪３２が収まる間隔に、両移動体３ｌ、３ｒの間隔を減速機付き電動機２９により設定する。両移動体３ｌ、３ｒの間隔は、厳密に設定する必要はないが、左右の固定側爪３２、３２がＨ形鋼のウェブ６３の両端近くを支持する間隔に設定する。そして、開閉側爪３４を開いた状態で両ポジショナ２ａ、２ｂの間にＨ形鋼６を吊り降ろし、そのウェブ６３の長手両端部を固定側と移動側ポジショナの固定側爪３２、３２上に載せてＨ形鋼６を支持する。
【００３４】
次に、走行用電動機４３をトルク制限をかけた状態で駆動して、移動側ポジショナ２ｂを固定側ポジショナ２ａに向けて移動させる。Ｈ形鋼６の長手両端が両ポジショナ２ａ、２ｂの固定側爪３２の基端に当接すると、走行用電動機４３が停止する。次に、両ポジショナ２ａ、２ｂの減速機付き電動機２９を回動して、移動体３ｌ、３ｒを間隔を拡げる方向に移動させ、そのフランジ押接部３８がフランジ６２の内側面に当接したことが検出されたら、減速機付き電動機２９を停止し、開閉シリンダ３６を閉方向に動作させて、開閉側爪３４と固定側爪３２でＨ形鋼のウェブ６３の両端を把持する。この状態でＨ形鋼６は、２つのポジショナ２ａ、２ｂの間で支持されるので、旋回駆動電動機２２の回転により、Ｈ形鋼６を所望の姿勢に変更して必要な部品の溶接等を行う。
【００３５】
作業が終了したら、旋回駆動電動機２２の回転により、旋回体２１を固定側爪３２を下方にした水平位置とし、移動側ポジショナ２ｂの旋回体の旋回をロック装置４１で固定する。そして、開閉側爪３４を開いた後、移動体３ｌ、３ｒを間隔を狭める方向に移動し、ワーク６を吊上げて取外す。
【符号の説明】
【００３６】
２（２ａ、２ｂ）  ポジショナ
３ｌ、３ｒ  移動体
４  架台
６  Ｈ形鋼
２１  旋回体
２２  旋回駆動装置
２３  旋回軸
２４  旋回中心（間隔中心）
２５  直線ガイド
２６（２６ｌ、２６ｒ）  ネジ杆
３１（３１ｌ、３１ｒ）  把持具
３２  固定側爪
３４  開閉側爪
３７  ウェブ把持部
３８  フランジ押接部
４１  ロック装置
６２  フランジ
６３  ウェブ
【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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