JP2006104816A

JP2006104816A - 鋼材階段用ササラ桁の製造方法及び装置

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Publication number: JP2006104816A
Application number: JP2004294217A
Authority: JP
Inventors: Hideo Tawara; 秀雄田原; Yasuhiro Sugiyama; 泰博杉山
Original assignee: Dengensha Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dengensha Toa Co Ltd
Priority date: 2004-10-06
Filing date: 2004-10-06
Publication date: 2006-04-20

Abstract

【課題】鋼材階段のササラ桁を製造する場合，従来のアーク溶接工法では自動化，溶接品質管理の向上，製品精度向上及び生産性向上，作業環境の改善が困難であった。
【解決手段】複数に分割された鋼板材のササラ桁を組み付ける装置において，これらのササラ桁は各種規定寸法の略方形の鋼板材から構成されたもので，ササラ桁の突き合わせ端面には予め階段の傾斜角度に対応した突き合わせ端面が形成されている。各種ササラ桁を溶接位置に供給するに先立って精度補正センサにより突き合わせ端面が溶接基準値と一致するよう精度補正を行う。溶接位置に供給されたササラ桁の突き合わせ端面同士を一対の電極間で位置決め保持し，その位置決めした突き合わせ端面間を接続する。溶接後にトリミング装置により溶接部のバリを除去する。トリミング後，溶接完了品を搬送手段により次工程に搬出する。これらの諸動作を上位生産指示データのプログラムにより全自動で行う。
【選択図】図１

Description

本発明は，鉄鋼材からなる建築用階段の踏み板及び／又は上下の踊り場を，その両側から平行に支持するササラ桁の製造方法及び装置に関する。

従来，鉄鋼材で組み立てられる階段にはたとえば左右対称に所定の間隔をもって平行に配置されるササラ桁の間に蹴り込み板を固定した踏み板が段状に配置され，その階段部の上段と下段には踊り場が取り付られて構成される施工法が知られている（特許文献４参照）。この場合のササラ桁の製作には一枚板から形抜き又はアーク加工機により形成する方法が知られている（特許文献１参照）。

また従来は踏み板用ササラ桁と上下踊り場用ササラ桁とに分け，ボルト，ナットなどの機械的締め付け手段により組み立てる方法や（特許文献２参照），予めササラ桁に踏み板の上面を固定したものなどが知られている（特許文献３参照）。

図１２は鉄骨階段の一構成例を示す概略図である。この場合，ササラ桁は左右対称に所定の間隔をもって平行に配置される。ササラ桁の間には蹴り込み板を垂直に固定した踏み板が配置され，その階段の上段と下段には上踊り場と下踊り場とがそれぞれ取り付けられている。本発明は複数に分割されたササラ桁を一体に組み付ける場合に有用なシステムである。

従来，ササラ桁を接続する場合アーク溶接による方法が一般的であった。この種の従来方法は開先加工，溶接，溶接部の仕上げの複数工程が必要となる。アーク溶接の場合は，経験や熟練が必要なため自動化が難しく，量産ができない。また人手が不可欠とされる分，製品の品質管理の確立が困難である。またアーク溶接，サンダ仕上げ作業に伴うタクトタイムの遅れや作業環境を悪化させるなどの問題が残されていた。

一方，アーク溶接に代えてレーザ溶接による施工方法が考えられるが，この場合は継ぎ手部に十分な突き合わせ精度を確保するための設備を必要とするほか，溶接速度アップするには発振器や安全設備が大掛かりとなり，また段取り作業に時間を要するなどコストアップとなる。したがってレーザ加工機は建築用階段のササラ桁ように大型構造物を組み立て設備には適さず実現には至っていない。
特開平６−３２２９１８号公報（第２頁の段落番号００１４，図１−２，図３−５）特開平８―１０５１７３号（図５−６）特開２００３−３２１９１２（図１，図４）特開２００１−３１７１６９（図４−５，図１４）

本発明の解決すべき課題はアーク溶接による従来の施工法では階段部材のササラ桁の全自動化による生産効率を図ることが困難であった点にある。
本発明はこの問題に鑑み，上位生産指示データのプログラムによるササラ桁の量産化を実現すると共に各種生産品に応じたフレキシブルな全自動生産システムを構築することを目的とするものである。

上記の目的を達成するため，本発明の請求項１は，複数に分割された鋼板材のササラ桁相互間を突き合わせて形成された，突き合わせ端面同士をフラッシュ溶接により接合する鋼材の階段用ササラ桁製造方法を提供する。

また本発明の請求項２は鋼板材の階段用ササラ桁は少なくとも踏み板用ササラ桁及び／又は上下踊り場用ササラ桁とに分割された鋼板材から組み付けてなる階段用ササラ桁製造方法を提供する。

請求項３の発明は，複数に分割された略方形をなす鋼板材のササラ桁を組み付け一体化する工法において，前記分割されたササラ桁を相対する向きに配置された一対の上クランプと下クランプとを有する固定側電極と移動側電極とにそれぞれ送り込み，送り込んだササラ桁の突き合わせ端面を，前記相対する固定側電極と移動側電極間で所定間隔を以ってそれぞれ位置決め保持し，その位置決め保持された，相対する突き合わせ端面同士を，一方の移動側電極を他方の固定側電極に向かって前進させて前記突き合わせ端面同士をフラッシュ溶接により接合する鋼材階段用ササラ桁製造方法を提供する。

本発明の請求項４は，前記ササラ桁は少なくとも踏み板用のササラ桁と上踊り場用ササラ桁と下踊り場用ササラ桁とに規定寸法に分割された略方形の鋼板材とからなり，これらササラ桁の突き合わせ端面は階段の傾斜角に対応した角度を付けて前記接合される鋼材階段用ササラ桁の製造方法を提供する。

本発明の請求項５は，フラッシュ溶接後に上記移動側電極と固定側電極との間にトリミング装置を移動させて溶接部のバリを除去するトリミング工程を含む鋼材階段用ササラ桁製造方法を提供する。

本発明の請求項６は，下踊り場用ササラ桁と踏み板用ササラ桁をコンベア及び／又はハンドリングロボットにより溶接工程に搬入する工程；前記各種ササラ桁が搬送される過程中に溶接基準線に対するササラ桁の突き合わせ端面の平行度（及び板幅方向と板厚方向の変位量を含む）を測定しその測定値と溶接基準線に対応する基準値との差分を変位制御量として当該突き合わせ端面が溶接基準値と一致するよう前記ロボット側にフィードバックして前記ササラ桁の突き合わせ端面の補正動作が行われる工程とを含む鋼材階段用ササラ桁製造方法を提供する。

本発明の請求項７は，下踊り場用ササラ桁は第1のハンドリングロボットにより溶接すべきササラ桁の突き合わせ端面が前記精度補正された後，溶接工程の出側から搬入され，次の踏み板用ササラ桁は第２のハンドリングロボットにより溶接すべき突き合わせ端面が前記精度補正された後，溶接工程の入り側から供給され，それによって溶接工程での下踊り場用ササラ桁と踏み板用ササラ桁との相対する突き合わせ端面の位置決め精度が確定されるようにした鋼材階段用ササラ桁製造方法を提供する。

本発明の請求項８は，前記上下踊り場用ササラ桁の溶接すべき突き合わせ端面の精度補正はササラ桁収納パレット置き台から各種ササラ桁を溶接工程中に搬送する過程中に前記置き台の近傍に配置されたセンサ及び／又は前記溶接機入り側と出側の近傍に配置されたセンサからの測定値に基づいて行われるようにした鋼材階段用ササラ桁製造方法を提供する。

本発明の請求項９は，前記下踊り場用ササラ桁と踏み板用ササラ桁の突き合わせ溶接した後，前記踏み板用ササラ桁の突き合わせ端面が溶接工程の出側まで搬送され，次の上踊り場用ササラ桁は第２のハンドリングロボットにより突き合わせ端面の精度補正した後，溶接工程の入り側から供給され，それによって前記溶接工程での前記踏み板用ササラ桁と前記上踊り場用ササラ桁との突き合わせ端面相互間の位置決め精度が確定されるようにした鋼材階段用ササラ桁製造方法を提供する。

本発明の請求項１０は，ササラ桁は略方形の鋼板材から分割して各種規定寸法ごとに構成されたもので，上記ササラ桁の突き合わせ端面には階段の傾斜角度に対応した突き合わせ端面が形成された，これら複数の分割されたササラ桁を一体に組み付けるための装置において，前記ササラ桁を溶接機に供給するに先立って精度補正用センサにより前記突き合わせ端面の溶接基準線との平行度を測定し，平行度の差分値が前記溶接基準線と対応する設定値と一致するように補正動作を行うハンドリング供給手段；前記供給手段により供給されたササラ桁の突き合わせ端面同士を一対の電極間で位置決め保持し，その位置決め保持された突き合わせ端面間を抵抗溶接により接続する溶接手段；溶接した後に溶接ラインを直角に交わる方向から駆動させて溶接部のバリを除去するトリミング手段；トリミングした後に溶接完了品を搬送手段により次工程に搬出する手段；とを有し，これらの手段による諸動作を上位生産指示データのプログラムにより全自動で行うようにした鋼材階段用ササラ桁製造装置を提供する。

本発明の請求項１１は，前記ササラ桁は踏み板用のササラ桁と上踊り場用ササラ桁と下踊り場用ササラ桁とに規定寸法に３分割された略方形の鋼板材からなる鋼材階段用ササラ桁製造装置を提供する。

本発明の請求項１２は溶接機のササラ桁の搬入側と，溶接後のササラ桁の搬出側にコンベアを配置し，前記コンベアへの搬送とササラ桁の位置決めをハンドリングロボットにより行うようにした鋼材階段用ササラ桁製造装置を提供する。

本発明の請求項１３は，前記ササラ桁は前記ロボットの近傍位置に配置された各種ササラ桁に対応した収納パレットに収納され，各種毎にササラ桁の位置を搬送過程中にセンシングにより認識し，ササラ桁の部材デーダと実物サイズを照合した後，ササラ桁と把持位置を相対的に確保し，前記部材データに合わせて選択されたプログラムに従い工程間を上記ロボットにより搬送と製品の精度出しを行う鋼材階段用ササラ桁の製造装置を提供する。

本発明の請求項１４は，上記パレットはＸ軸とＹ軸方向に搬送可能な置き台に搭載してそれぞれ移送される鋼材階段用ササラ桁の製造装置を提供する。

本発明の請求項１５は溶接後のササラ桁をグリップトランスファにより前記搬出用のコンベアの上を搬出するようにした鋼材階段用ササラ桁の製造装置を提供する。

本発明の請求項１−２によれば，各種モジュール品として分割形成されたササラ桁であるから，フラッシュ溶接により組み付けが簡単でしかも機械強度十分な溶接品質が得られ耐久性に優れたササラ桁を提供する。これによって従来のアーク溶接施工法による部材接続と対比し，大幅な加工工数の短縮が図れ，とくに溶接時間が１０分の１程度に短縮することができる。

本発明の請求項３−４によれば，多種多様に渡る階段のササラ桁を標準形状および標準寸法とに分割することにより，階段構造のバリエーションに応じてササラ桁の組み換えとフラッシュ溶接により接続する施工法を採用することで，ササラ桁の歩留まりと製造効率を高める。

本発明の請求項５によればフラッシュ溶接後，直ちにトリミング装置によって溶接部のバリを一瞬に除去することができ，アーク溶接による組み付け工数及び後処理工数と対比し，格段にトータル加工時間の大幅な短縮が可能になる。

請求項６−７の発明によれば，下踊り場用ササラ桁と踏み板用ササラ桁を溶接工程に搬入するに先立って，コンベア装置及び／又はロボットハンドリングにより搬送過程中にササラ桁をセンシングし，ササラ桁の部材データと実物サイズを照合して目的位置からズレがある場合にその位置ズレ量をフィードバック制御によりロボット側で容易に補正することができ，ササラ桁の突き合わせ端面同士の突き合わせ精度の向上を確立することができる。これによって安定した良好な溶接品質を提供することができる。

請求項８の発明によれば，前記所定位置のササラ桁収納パレット置き台の近傍に設けたセンサ及び／又は前記溶接機の近傍に設けたセンサによる測定値に基づいて溶接すべきササラ桁の突き合わせ端面と溶接基準線との平行度を容易に確定することで，位置決め精度の向上が計れる。

請求項９の発明によれば，前記溶接工程での前記踏み板用ササラ桁と前記上踊り場用ササラ桁との突き合わせ端面相互間の位置決めが容易に行われる。

請求項１０の発明によれば，溶接機を核とし，パレット上に積まれた多種少量ササラ桁を上位生産指示データにより照合した後，ハンドリングから位置決め，溶接，トリミング，搬送までを自動化することができる。

請求項１０−１１の発明によれば3分割にモジュール化された鋼板材のササラ桁とフラッシュ溶接を採用することにより溶接機の周辺配備機器を含めた自動化が可能になる。また鉄鋼材階段のバリエーションに応じた組み合わせによるササラ桁を安価に製作することができる。また溶接機に関する諸条件の管理が容易になるため製品品質の向上が図れる。

請求項１２の発明によれば，溶接機周囲に配備した関連装置との自動化が容易となり，劣悪な作業環境から開放することが可能となる。

請求項１３−１４の発明によれば，パレット上に任意に積まれたササラ桁のサイズをセンシングにより認識し，部材データと実物サイズを照合した後，ササラ桁の保持部材と把持位置とを相対的に確保し，部材データに合わせて選択されたプログラムに従い工程間をロボットによる搬送と製品の要求する精度出し，ワークセットを確実に行うことができる。

請求項１３の発明によれば，多品種少量生産に対応するシステムとして各製品データに合わせたロボットプログラムにより溶接機前後の自動ハンドリングを可能とすると共に，ササラ桁の種類毎による段取り替え，溶接条件選択及び製品精度の確保も含め製品要求事項を満足させることができる。

請求項１４−１５の発明によれば，ササラ桁の収納パレットからのワーク補給と溶接完了後のワーク搬送の自動化が容易になる。

本発明は階段用の踏み板用ササラ桁と下踊り場用ササラ桁と上踊り場用ササラ桁とをフラッシュ溶接にて接続する場合の実施例に関して説明する。

図１は本発明のシステム構成の実施例を示すブロック図である。図２−図７は固定側電極及び移動側電極の動作とトリミング工程を示す動作図である。図８−図１０は各種ササラ桁をフラッシュ溶接機の固定側電極および移動側電極へ供給する操作手順を概略的に示したブロック図である。図１１は本発明のシステム構成による動作手順を示すフローチャート図である。図１２はロボットハンドの実施例で（Ａ）は平面図であり，（Ｂ）は正面図である。図１３は鋼材階段を構成する組み付け後のササラ桁の全体外観を示す斜視図である。図１４は本発明装置において上踊り場用ササラ桁と踏み板用ササラ桁との突き合わせ端の一側面をゲージバーに突き当てて位置決めする場合の実施例を示す平面図である。

この場合，階段用ササラ桁はたとえば板厚８〜２０ｍｍ，板幅２００〜４００ｍｍ，長さ２０００〜５０００ｍｍの略方形をなす鋼板材から規定寸法に分割して構成される。この階段用ササラ桁は複数の踏み板Ｆ１が固着される略方形をなす踏み板用ササラ桁Ｗ２と，踊り場用鋼板Ｆ２が固着される上踊り場用ササラ桁Ｗ３と下踊り場用ササラ桁Ｗ１とにそれぞれ各種階段の建築構造に応じて組み換えが可能な構成になっている（図１３参照）。

下踊り場用ササラ桁Ｗ１，上踊り場用ササラ桁Ｗ３には階段の傾斜角に対応した踏み板用ササラ桁Ｗ２を接続するための突き合わせ端面が形成されていて，踏み板用ササラ桁Ｗ２の両側の突き合わせ端面に上踊り場用ササラ桁Ｗ２と下踊り場用ササラ桁Ｗ１の突き合わせ端面が抵抗溶接によりそれぞれ接続されて，階段用に傾斜したササラ桁が一体に構成される。

図１および図２において，１は溶接ラインＱ―Ｑの略中央に配置されたフラッシュ溶接機を示す。フラッシュ溶接機１には固定側電極２と可動側電極３とが相対向する位置に配置され，固定側電極２及び可動側電極３は一対の上下クランプＥ１，Ｅ２から構成されている。

下クランプＥ２は固定台に固定されていているが，上クランプＥ１は図では省略したが固定枠に支持された電気式又は流体圧式により機械的な動きを発生させるアクチュエータにより上下動しクランプとアンクランプが行われる。可動側電極３はアプセット用アクチュエータによりガイド上をライン方向に移動させて固定側電極２に対向し接近又は離反する運動が行われる（図2―図５参照）。

４はトリミング装置である。この場合，フラッシュ溶接後に溶接部に生じるバリをバイトで切削除去するものである。このトリミング装置はフラッシュ溶接機１の固定側電極２と可動側電極３の間を溶接ラインＱ−Ｑに対し直角に交わる方向（図では紙面対し垂直方向）からアクチュエータによりガイドレールの上を往復移動する（図５参照）。

前記トリミング装置４には上バイトホルダ４ａと下バイトホルダ４ｂとがヒンジＰを中心に連結され，アクチュエータでロッド４ｄを前進後退させてることにより前記双方のバイトホルダ４ａ，４ｂが前記ヒンジＰを中心に回動する構造になっている。前記上バイトホルダ４ａと下バイトホルダ４ｂには一列に３対のバイト４ｃが装着されている。当該トリミング装置４は溶接部のバリを切削除去する場合は上下バイトホルダを上記ヒンジを中心に閉じた状態で固定側電極と移動側電極との間を溶接ラインＱ−Ｑに対し直角に交わる方向（図１の溶接基準線Ｚ−Ｚと同一方向）からアクチュエータにより駆動させ，バイト４ｃの刃先を溶接部に押し当てて溶接部開始端から板幅終了端まで水平方向に移動させることによって溶接部のバリを平滑に切削除去する（図６参照）。

前記トリミング装置４がバリを切削完了した後に元の位置に戻るときは，上下バイトホルダ４ａ，４ｂが前記ヒンジＰを中心に矢印方向に開放し，３対のバイト４ｃが溶接位置から離され，ワークと干渉せずに溶接ライン上から前記両電極の間を通って待機位置に戻る（図６参照）。

５は溶接ライン上に配置された溶接機の入側に配置されている搬入用コンベヤである。６は溶接ライン上に配置された溶接機の出側に配置された搬出用コンベヤである。７はグリップトランスファである。搬出用コンベヤ６と平行に配置されササラ桁を掴んでコンベヤのロ―ラ上を牽引して搬出するものである（図１参照）。

８は搬出側に配置された複数の下踊り場用ササラ桁Ｗ１を積み重ねた二台一組の第１収納パレット置き台で，一台８ａはガイドレールの上をアクチュエータによりＹ軸方向へ，またもう一台８ｂはＸ軸方向にアクチュエータによりそれぞれ駆動される。下踊り場用ササラ桁Ｗ１の補給はそれぞれの置き台に対応して２箇所から行われる。

９は下踊り場用ササラ桁Ｗ１の精度補正用センサユニットである。１０はササラ桁供給手段である第１のハンドリングロボットである。第１のハンドリングロボット１０は下踊り場用ササラ桁Ｗ１を下踊り場精度補正用センサユニット９に搬送して溶接基準線Ｚ−Ｚに対して突き合わせ端面の平行度と板幅方向と板厚方向の位置決めを得るための精度補正した後，下踊り場用ササラ桁Ｗ１をフラッシュ溶接機１の固定側電極２に搬入する。

１１は搬入側に配置された複数の踏み板用ササラ桁Ｗ２を積み重ねた第２収納パレット置き台で，一台１１ａは図示しないガイドレールの上をアクチュエータによりＹ軸方向へ，またもう一台１１ｂはＸ軸方向にアクチュエータによりそれぞれ駆動される。

１２は前記第２収納パレット置き台１１の近傍に配置された複数の上踊り場用ササラ桁Ｗ３を積み重ねた第３収納パレット置き台で，施設されたレールの上を電動機又はシリンダのアクチェータにより一台１２ａはＹ軸方向へ移動し，他の一台１２ｂはＸ軸方向に駆動される。

１３はワーク供給手段の第２のハンドリングロボットである。このロボットアーム１４の先端にはササラ桁の長さに応じて水平方向に細長いロボットハンガ１５がツールジョイント１６を介して連結されている。前記ハンガの下側には長手方向に複数個の電磁マグネットＭが適間隔をもって取り付けられていて，電磁マグネットＭの磁化用コイルに通電されると磁化吸着力により磁性体のササラ桁がロボットハンガ１５に支持される（図１２参照）。また前記マグネットの磁化吸着力を喪失させる場合は，磁化用コイルの通電を遮断することで，前記吸着力が失われ磁性体のササラ桁が前記ハンガ１５から開放される。
なお，前記ロボットハンガ１５は上踊り場用ササラ桁と踏み板用ササラ桁を一式とする幾つかの種類に応じて複数用意されていて，ササラ桁の各種類への切り替えに応じてロボットへの持ち替えがツールショイント１６により自動でワンタッチに行うことができる。

前記ロボットハンガ１５の一部には各種ササラ桁のサイズ（大きさ，寸法）を測定するためのセンサ１８たとえば近接スイッチが取り付けられている。前記ロボットが前記ハンガを傾け，前記センサ１８の先端を各種ササラ桁の表面に非接触又は接触させて倣い動作を行うことで機械的にササラ桁のサイズが計測されることになる。これは上位からの指令によりササラ桁の長さを照合してササラ桁をロボットハンガ１５に安定した形で支持させるためである。第２のハンドリングロボット１３は踏み板用ササラ桁Ｗ２を搬入用コンベヤ５に搭載する動作と上踊り場用ササラ桁Ｗ３を上踊り場精度補正用センサユニット１７に移送すると共にフラッシュ溶接機１に搬入する動作を行う。

上踊り場精度補正用センサユニット１７と下踊り場精度補正用センサユニット９には溶接基準線Ｚ−Ｚに対応する突き合わせ端面の平行度と板幅方向と板厚方向の位置を測定する変位センサ１９，２０が配置されている。変位センサ１９は接触タイプ又は非接触タイプのいずれのセンサでもよい。この場合の最適な実施例としてはポテンションメータにより変位測定が行われる構成になっている。

当該変位センサ１９，２０により各ハンドリングロボットが取り出した各種ササラ桁の突き合わせ端面の平行度と板幅方向と板厚方向の位置測定が行われ，その測定値と予め設定された最適溶接条件に対応した設定基準値とを比較し，その比較結果，基準値からの差分値を，精度を得るための補正量として対応した補正指令を第１のハンドリングロボット１０と第２のハンドリングロボット１３のコントローラ２１にフィードバックしてロボット側のドライブにより訂正動作が行われる構成になっている。こうして突き合わせ端面の精度補正が行われた後，上踊り場用ササラ桁Ｗ３がフラッシュ溶接機１の可動側電極３に搬送される。

フラッシュ溶接機１の固定側電極２と移動側電極３の近傍にはフラッシュ溶接機１に搬入されたササラ桁を電極クランプに先立って再度突き合わせ端面の平行度をセンシングし電極クランプ時の高い精度を得るための変位センサ２２，２３が突き合わせ端面の板幅方向に対応して複数配置されている。

この場合の実施例では変位センサ２２，２３はレーザ変位センサが利用されている。エアシリンダまたは電動機等の昇降装置２４，２５によって待機位置とパスライン上の測定位置との間を上下動する構成になっている。下踊り場用ササラ桁Ｗ１が固定側電極２に搬入されるときに，ワークのパスライン上に変位センサ２２が降りてきて突き合わせ端面にレーザを当てて距離を測定し，設定規準値との変位量に対応してロボット側で変位量の訂正動作を行う（図２参照）。

ここでの変位センサは各種ササラ桁を溶接機に搬入する際に電極クランプに先立って上記ポテンションメータと同様に溶接基準線Ｚ−Ｚに対応する突き合わせ端面の平行度，板幅方向，板厚方向の変位を測定する構成になっている。この変位センサ２２，２３により二重の精度測定検査を行うことで高精度の突き合わせ情報が得られる。いうまでもなく変位センサは非接触タイプまたは接触タイプのものでよい。

以下に本発明の動作を図１１のフローチャートに基づき各図を参照しながら説明する。溶接スタートを起動すると，第１のハンドリングロボット１０と第２のハンドリングロボット１３が予め設定された上位からの部材データ情報に基づいて動作する。第１のハンドリングロボット１０は第１収納パレット置き台８から下踊り場用ササラ桁Ｗ１を，第２のハンドリングロボット１３は第２収納パレット置き台１１から踏み板用ササラ桁Ｗ２をそれぞれ取り出しにいく（図１参照）。

第１のハンドリングロボット１０は下踊り場用ササラ桁Ｗ１をハンガのマグネットにより吸着・保持すると，搬送途中に配置された下踊り場用ササラ桁Ｗ１の精度補正用センサユニット９のポテンションメータ１９により突き合わせ端面と溶接基準線との平行度及び板幅方向と板厚方向の規準位置とを測定し，その測定値が予め設定された基準値からずれている場合はその差分値をフィードバックしてロボット側のコントローラ２１に指令を送り差分値が溶接基準値「ゼロ」と一致するようロボット側で精度補正動作が行われる。

この第１段目のセンシングを経て固定側電極２へ搬入するときに第２段目のセンシングがレーザ変位センサ２２により電極クランプに先立って精度測定が行われ，精度補正が行われる(図２参照)。かくして下踊り場用ササラ桁Ｗ１が正常な状態に訂正された後，上クランプＥ１が開放した固定側電極２の中に搬送される。搬送されたササラ桁Ｗ１の突き合わせ端面が所定位置にきたときロボットハンガ１５から電磁マグネットＭの磁化吸着力が喪失され，下踊り場用ササラ桁Ｗ１が下クランプＥ２の上に移されると上クランプＥ１が閉じてしっかりクランプされる（図２，図８参照）。

このクランプ動作と略同時にゲージバー２６（ストッパ）がラインサイドから駆動され固定側電極２と移動側電極３との中間位置に移動し下踊り場用ササラ桁Ｗ１の突き合わせ端の一側面に当接する。つまり両電極の中間に位置するササラ桁板幅方向の一側面にゲージバーが挿入される。この間，第２のハンドリングロボット１３もほぼ同時進行し，ハンドリングに先立って踏み板用ササラ桁Ｗ２のサイズ照合が前記同様に行われ，確認が終了すると，踏み板用ササラ桁Ｗ２がロボットハンガ１５の電磁マグネットＭに吸着され第２収納パレット置き台１１から取り出される。取り出された踏み板用ササラ桁Ｗ２は搬入用コンベヤ５に搭載されコンベヤ上をピンチロール（図省略）により搬送され，上クランプＥ１を開放した移動側電極３に送られる。踏み板用ササラ桁は突き合わせ端の一側面が前記ゲージバー２６に突き当たるまで片側の一側面から複数のプッシャーロール２７により溶接ラインを直角に交わる方向，つまり板幅方向（図１４の矢印Ｚ方向）から押し付けられる（図３，図１４参照）。

移動側電極３に送られた踏み板用ササラ桁Ｗ２はその突き合わせ端の一側面がゲージバー２６に突き当たったところで停止し，上クランプＥ１が閉じて踏み板用ササラ桁Ｗ２がしっかり固定される（図４参照）。このクランプ動作後，前記ゲージバー２６は後退し相対する突き合わせ端面が位置決め固定されると，一旦移動側電極３が僅かな所定距離まで引き下がって，溶接動作に入る。この場合，移動側電極３が固定側電極２との間にクランプされた双方の突き合わせ端面間に形成された僅かな隙間を前進し電極間に溶接電流を流し，突き合わせ端面同士の接触短絡と引き戻しが繰り返して予熱制御が行われ，フラッシュ溶接が開始される（図５，図９参照）。

この場合のフラッシュ溶接にはたとえば特許第１３３３２９６号による予熱制御方法が知らせている。この予熱方法は二つの溶接すべきササラ桁の接触短絡と引き戻しを繰り返し行う予熱方法である。

フラッシュ溶接機に流れる一次又は二次電流を検出し，この電流を一定終期で積分しこの積分値を保持し，この保持した電流信号と基準電流値とを比較し，この二つの電圧の差を増幅し，その出力を前記接触短絡と離反する制御手段に与え，検出電流の積分出力が基準電流値より小さいときは双方の突き合わせ端面を接触短絡させる方向に働きかけ，また上記の積分出力が基準電流値より大きいときは双方の突き合わせ端面を引き離すように働くフイードバック制御を行う。

このようにして双方のササラ桁の突き合わせ端面間を，短時間で予熱制御することによって突き合わせ端面が十分な予熱温度に達すると，その予熱工程から自動的にフラッシュ工程に切り替わる。この時点で双方のササラ桁の突き合わせ端面が最適の溶接温度まで加熱されてアプセット工程に自動的に移行しフラッシュ溶接が完了する。

溶接が完了すると，その完了信号でトリミング装置４が固定側電極２と移動側電極３との間を水平方向に移動してバイトの刃先を溶接部に押し当てて溶接部の開始端から板幅方向の終了端まで溶接部のバリを平滑に切削除去する（図５，図６参照）。

トリミングが終了すると，上下バイトホルダ４ａ，４ｂが開放する。フラッシュ溶接機１の固定側電極２と移動側電極３がアンクランプする。そしてトリミング装置４が後退する。溶接された下踊り場用ササラ桁Ｗ１は搬出用コンベヤ上をグリップトランスファ７が下踊り場用ササラ桁Ｗ１を掴み搬送し，踏み板用ササラ桁Ｗ２が固定側電極内を搬送され突き合わせ端面が所定位置までくると，ササラ桁を停止させ固定側電極２の上クランプＥ１を閉じてクランプする。

この間，第２のハンドリングロボット１３は第３収納パレット置き台１２から上踊り場用ササラ桁Ｗ３が第２のハンドリングロボット１３により取り出され，一旦上踊り場精度補正用センサユニット１７に搬送され，このセンサ２０により上踊り場用ササラ桁Ｗ３の，突き合わせ端面の平行度及び位置が予め設定された正規位の溶接基準値との変位量を検出し，その差分をロボット側で正規位置になるよう補正した後，上クランプＥ１が開放して待機している移動側電極３に送り込まれる（図１参照）。

上踊り場用ササラ桁Ｗ３が移動側電極３に送り込まれる際に，昇降装置２５により変位センサ２３が移動側電極の入り側のパスラインまで下りてきて，突き合わせ部位の精度変化を再度チェックする。この変位センサ２３によって突き合わせ端面の平行度及び位置が溶接基準線Ｚ−Ｚから変位しているときは，その変位量をフィードバック制御してロボット側で正常位置に訂正するため精度補正を行う（図７参照）。

精度補正された以降は前述したと同様に移動側電極に搬入され上クランプを閉じてクランプし，フラッシュ溶接を開始し溶接部のバリをトリミングして完了する（図4，図５参照）。

前記溶接及びトリミング工程が完了すると，固定側電極２及び移動側電極３はアンクランプし完了したササラ桁をグリップトランスファにより掴み搬出用コンベア上を搬出される（図１０参照）。そして次の上位からの部材データに基づき溶接動作を繰り返すことになる。

他の実施例として上記精度補正用センサユニットのセンサ及びフラッシュ溶接機の入り側及び出側に配置してレーザ変位センサに代えてカメラセンサを配置してもよい。この場合，カメラセンサから入力した画像情報をデータとして認識し，基準となる映像パターンには適切な画像データとして予めいくつかサンプリングされたササラ桁の画像情報が設定される。

ハンドリングロボットが各種ササラ桁を保持するごとに前記カメラが映し出されたササラ桁の全体又は一部画像データを逐一入力し，その入力画像データと予め記憶された基準画像データ（溶接基準線との平行度，板幅，板厚）とを比較演算してササラ桁の傾き変位量の差がゼロまたは許容値内にあると判定したときは，継続して溶接機に搬送し開放時の電極に挿入する。

一方，前記変位量が許容値外にあるときはロボット側に基準値との差分値を制御量としてロボット側のコントローラにフィードバック制御し精度補正をロボットハンドリングにより行う。なお，修正後の入力画像データがなおも許容値内から外れたときは異常停止信号または警報信号を外部に出力することになる。

本発明の実施例では，溶接すべきササラ桁の溶接機の入り側と出側に変位センサをそれぞれ配置したことで突き合わせ端面の平行度と位置測定の確度の高い情報を基に定量的に溶接品質管理を行うことができる。

以上，本発明によれば，ハンドリング時のササラ桁の変化を変位センサ又は画像センサでチェックし，さらに溶接直前にも変位センサ又は画像センサにより鋼板材の突き合わせ精度を監視し，その鋼板材の変位量が許容値内であるかどうかを直読するもので，しかも測定精度の向上と確実な突き合わせ溶接部を定量的に確保することができるので溶接品質判定精度が向上し品質管理が容易となる。

本発明は鉄骨階段のササラ桁をフラッシュ溶接により接合する工法を開発したことにより，従来のアーク溶接工法と比べ自動化，溶接品質管理の向上，製品精度向上及び生産性向上を図る。作業環境の改善が図れる。

本発明による溶接実験では上記した板厚８〜２０ｍｍ，板幅２００〜４００ｍｍ，長さ２０００ｍｍの鋼板材を使用し，フラッシュ電流９０，０００アンペア，アプセット時間２０〜６０ｍｍ／ｓｅｃ，アプセット力３００〜６００ｋＮの設定範囲内での実験を行い溶接品質，溶接精度，溶接タクト，溶接部後処理などアーク溶接工法と対比し有効な結果を得ることが確認された。

なお，本発明の利用されるフラッシュ溶接以外にも抵抗発熱を利用するアプセット溶接においても本発明の原理を逸脱しない範囲で適用することができる。

本発明方法及び装置のシステム構成の実施例を示すブロック図である。本発明の固定側電極及び移動側電極の動作と下踊り場用ササ桁精度補正用センサの動作を示す動作図である。本発明の移動側電極へ供給される踏み板用ササラ桁を位置決めするためのゲージバーとの関連動作を示した動作図である。本発明の固定側電極と移動側電極による位置決め後のササラ桁のクランプ状態を示した動作図である。本発明の固定側電極に対する移動側電極の溶接時の動作とトリミング装置の関連を示す動作図である。本発明のトリミング装置の構造例を示す概略正面図である。本発明の移動側電極に上踊り場用ササラ桁を供給する際の精度補正用センサとの関連動作を示す動作図である。本発明による下踊り場用ササラ桁を固定側電極でクランプした平面図である。本発明による下踊り場用ササラ桁を固定側電極でクランプしたあと踏み板用ササラ桁を移動側電極に供給し突き合わせ接続した際の平面図である。本発明による下踊り場用ササラ桁と踏み板用ササラ桁とを接続した後にグリップトランスファで搬出し，固定側電極で踏み板用ササラ桁をクランプし，移動側電極に上踊り場用ササラ桁を供給して接続した場合の平面図である。本発明のシステム構成による動作手順を示すフローチャート図である。本発明のロボットハンガの実施例を示す図である。（Ａ）は平面図と（Ｂ）は正面図である本発明を用いて製作したササラ桁を使用した鋼材階段の全体外観を示す斜視図である。本発明装置において上踊り場用ササラ桁と踏み板用ササラ桁の突き合わせ端面を，ゲージバーおよびプッシャーロールを操作して位置決めする場合の実施例を示す概略平面図である。

符号の説明

１溶接機（フラッシュ溶接機）２固定側電極３移動側電極
４トリミング装置５搬入用コンベヤ６搬出用コンベヤ
７グリップトランスファ８第1収納パレット置き台
９下踊り場精度補正用センサユニット１０第1のハンドリングロボット
１１第２収納パレット置き台
１２第３収納パレット置き台１３第２のハンドリングロボット
１４ロボットアーム１５ロボットハンガ１６ツールジョイント
１７下踊り場精度補正用センサユニット
１８上踊り場精度用補正用センサユニット
１９変位センサ２０変位センサ２１コントロ−ラ
２２変位センサ２３変位センサ２４昇降装置
２５昇降装置２６ゲージバー（ストッパ）２７プッシャーロール
Ｍ電磁マグネットＷ１下踊り場用ササラ桁
Ｗ２踏み板用ササラ桁Ｗ３上踊り場用ササラ桁

Claims

鋼材階段用ササラ桁を組み付ける方法において，複数に分割された鋼板材のササラ桁の突き合わせ端面間をフラッシュ溶接により接合する鋼材階段用ササラ桁製造方法。
鋼材階段用のササラ桁は少なくとも踏み板用ササラ桁及び／又は上下踊り場用ササラ桁とに分割された鋼板材から組み付けてなる請求項１の鋼材階段用ササラ桁製造方法。
複数に分割された略方形をなす鋼板材のササラ桁を組み付け一体化する施工法において，前記分割されたササラ桁を相対する向きに配置された一対の上クランプと下クランプとを有する固定側電極と移動側電極とにそれぞれ送り込み，送り込んだササラ桁の突き合わせ端面を，前記相対する固定側電極と移動側電極間で所定間隔を以ってそれぞれ位置決め保持し，その位置決め保持された，相対する突き合わせ端面同士を，一方の移動側電極を他方の固定側電極に向かって前進させて前記突き合わせ端面同士をフラッシュ溶接により接合する請求項１又は２の鋼材階段用ササラ桁製造方法。
前記ササラ桁は少なくとも踏み板用のササラ桁と上踊り場用ササラ桁と下踊り場用ササラ桁とに規定寸法に分割された略方形の鋼板材とからなり，これらササラ桁の突き合わせ端面は階段の傾斜角に対応した角度を付けて前記接合される請求項３の鋼材階段用ササラ桁の製造方法。
フラッシュ溶接後に上記移動側電極と固定側電極との間にトリミング装置を移動させ，溶接部のバリを除去するトリミング工程を含む請求項３又は４の鋼材階段用ササラ桁製造方法。
下踊り場用ササラ桁と踏み板用ササラ桁をコンベア及び／又はハンドリングロボットにより溶接工程に搬入する工程；前記各種ササラ桁が搬送される過程中に溶接基準線に対するササラ桁の突き合わせ端面の平行度（及び板幅方向と板厚方向の変位量を含む）を測定しその測定値と溶接基準線に対応する基準値との差分を変位制御量として当該突き合わせ端面が溶接基準値と一致するよう前記ロボット側にフィードバックして前記ササラ桁の突き合わせ端面の補正動作が行われる工程とを含む請求項３，４又は５の鋼材階段用ササラ桁製造方法。
下踊り場用ササラ桁は第1のハンドリングロボットにより溶接すべきササラ桁の突き合わせ端面が前記精度補正された後，溶接工程の出側から搬入され，次の踏み板用ササラ桁は第２のハンドリングロボットにより溶接すべき突き合わせ端面が前記精度補正された後，溶接工程の入り側から供給され，それによって溶接工程での下踊り場用ササラ桁と踏み板用ササラ桁との相対する突き合わせ端面の位置決め精度が確定されるようにした請求項６に記載の鋼材階段用ササラ桁製造方法。
前記上下踊り場用ササラ桁の溶接すべき突き合わせ端面の精度補正はササラ桁収納パレット置き台から各種ササラ桁を溶接工程中に搬送する過程中に前記置き台の近傍に配置されたセンサ及び／又は前記溶接機入り側と出側の近傍に配置されたセンサからの測定値に基づいて行われるようにした請求項７に記載の鋼材階段用ササラ桁製造方法。
前記下踊り場用ササラ桁と踏み板用ササラ桁の突き合わせ溶接した後，前記踏み板用ササラ桁の突き合わせ端面が溶接工程の出側まで搬送され，次の上踊り場用ササラ桁は第２のハンドリングロボットにより突き合わせ端面の精度補正した後，溶接工程の入り側から供給され，それによって前記溶接工程での前記踏み板用ササラ桁と前記上踊り場用ササラ桁との突き合わせ端面相互間の位置決め精度が確定されるようにした請求項７又は８に記載のササラ桁製造方法。
ササラ桁は略方形の鋼板材から分割して各種規定寸法ごとに構成されたもので，上記ササラ桁の突き合わせ端面には階段の傾斜角度に対応した突き合わせ端面が形成された，これら複数の分割されたササラ桁を一体に組み付けるための装置において，前記ササラ桁を溶接機に供給するに先立って精度補正用センサにより前記突き合わせ端面の溶接基準線との平行度を測定し，平行度の差分値が前記溶接基準線と対応する設定値と一致するように補正動作を行うハンドリング供給手段；前記供給手段により供給されたササラ桁の突き合わせ端面同士を一対の電極間で位置決め保持し，その位置決め保持された突き合わせ端面間を抵抗溶接により接続する溶接手段；溶接した後に溶接ラインを直角に交わる方向から駆動させて溶接部のバリを除去するトリミング手段；トリミングした後に溶接完了品を搬送手段により次工程に搬出する手段；とを有し，これらの手段による諸動作を上位生産指示データのプログラムにより全自動で行うようにした鋼材階段用ササラ桁製造装置。
前記ササラ桁は踏み板用のササラ桁と上踊り場用ササラ桁と下踊り場用ササラ桁とに規定寸法に３分割された略方形の鋼板材からなる請求項１０に記載の鋼材階段用ササラ桁製造装置。
溶接機のササラ桁の搬入側と，溶接後のササラ桁の搬出側にコンベアを配置し，前記コンベアへの搬送とササラ桁の位置決めをハンドリングロボットにより行うようにした請求項１０又は１１の鋼材階段用ササラ桁製造装置。
前記ササラ桁は前記ロボットの近傍位置に配置された各種ササラ桁に対応した収納パレットに収納され，各種毎にササラ桁の位置を搬送過程中にセンシングにより認識し，ササラ桁の部材デーダと実物サイズを照合した後，ササラ桁と把持位置を相対的に確保し，前記部材データに合わせて選択されたプログラムに従い工程間を上記ロボットにより搬送と製品の精度出しを行う請求項１０から１２のいずれかに記載の鋼材階段用ササラ桁の製造装置。
上記パレットはＸ軸とＹ軸方向に搬送可能な置き台に搭載してそれぞれ移送される請求項１３に記載の鋼材階段用ササラ桁の製造装置。
溶接後のササラ桁はグリップトランスファにより前記搬出側のコンベアの上を搬出される請求項１４に記載の鋼材階段用ササラ桁の製造装置。