建設機械のアームの製作設備
【課題】 異なる強度の平板を溶接してアームを製作する場合に多種類のアームを製作するための溶接作業を同一設備で能率的に行える建設機械のアームの製作設備を提供する。
【解決手段】 第１の加工用平板分割片１９ａと第２の加工用平板分割片１９ｂと第３の加工用平板分割片１９ｃとを溶接して、Ｕ字状アーム部材１８を曲げ加工により形成するための加工用平板１９を製作するための建設機械のアームの製作設備を構成する場合に、各加工用平板分割片１９ａ，１９ｂ，１９ｃを設置可能な定盤２２と、定盤２２の両側に配置され各加工用平板分割片を別々に置けるストックエリア２３，２４とを設けるとともに、加工用平板分割片を把持して定盤２２の所定位置に設置する機能と、この設置された各加工用平板分割片同士を溶接することができる機能とを兼備したロボット２５を定盤２２の両側に２台ずつ設けて構成した。
【解決手段】 第１の加工用平板分割片１９ａと第２の加工用平板分割片１９ｂと第３の加工用平板分割片１９ｃとを溶接して、Ｕ字状アーム部材１８を曲げ加工により形成するための加工用平板１９を製作するための建設機械のアームの製作設備を構成する場合に、各加工用平板分割片１９ａ，１９ｂ，１９ｃを設置可能な定盤２２と、定盤２２の両側に配置され各加工用平板分割片を別々に置けるストックエリア２３，２４とを設けるとともに、加工用平板分割片を把持して定盤２２の所定位置に設置する機能と、この設置された各加工用平板分割片同士を溶接することができる機能とを兼備したロボット２５を定盤２２の両側に２台ずつ設けて構成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ショベル等の建設機械のアームを製作するのに使用する建設機械のアームの製作設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧ショベル等の建設機械では、種々の建設作業を行うため、作業用の腕として、上下方向に揺動させることができるアームを備えている。このアームは、強度を向上させるため、通常、上板と下板と両側板とから構成されて箱型構造をなしている。こうした箱型構造のアームは、これに加わる作業負荷に耐え得るように材料を選択しつつ極力軽量化を図るように設計することが必要である。昨今、建設機械は、種々の顧客の多様なニーズに応えるため、多品種少量生産を行う必要に迫られており、アームについては、個々の建設工事に適したものを注文生産の方式で個別的に製作するようにしている。しかしながら、アームは、これに加わる作業負荷の程度が当該建設工事に関する地盤の状況や施工内容等により異なり、また、アームの部位によっても異なるため、それぞれの建設工事に適したアームを設計するには、多大の時間と労力を要する。
【０００３】
一方、箱型構造物としてのアームを製作するためには、溶接作業を行うことが不可欠である。この溶接作業は、作業が煩雑なことに加えて溶接継手等の溶接部の品質にバラツキが生じやすいため、所期のアームを精度良く製作するには、多大の時間と労力を要し、こうした溶接作業を、多種類のアームのそれぞれについて一品生産のような生産方式で行うと、アームの製作コストの著しい増加を招く。そのため、アームについて多品種少量生産を行うには、各種アームの溶接作業を同じ設備で行えるように設備の集約化を図りつつこれらのアームの溶接作業を能率的に行えるようにする必要である。本発明は、こうした要求に応えられる建設機械のアームの製作設備を開発しようとするものである。
【０００４】
そこで、後に詳述する本発明の技術内容を容易に理解できるようにするため、建設機械やそのアームに関する従来例の技術内容を図９乃至図１１に基づいて説明する。図９は、従来例の建設機械の全体像を説明するための側面図、図１０は、加工形態が異なる二つのタイプの従来例の建設機械のアームを示す横断面図で、（ａ）通常のタイプのアームを示す図、（ｂ）はＵ字状アーム部材を用いるタイプのアームを示す図、図１１は、材料の使用形態が異なる二つのタイプの従来例の建設機械のアームを示す側面図で、（ａ）一般的なタイプのアームを示す図、（ｂ）は板厚の異なる材料を組み合わせたタイプのアームを示す図である。
【０００５】
まず、図９に基づいて従来例の建設機械の全体像を説明する。この図９には、建設機械の一例としてクローラ式の油圧ショベルを示している。
【０００６】
図において、１は掘削作業や掘削土砂の積込作業等の種々の作業を行う油圧ショベルの作業装置をなすフロント、２は上部旋回体３を設置するための基台となり作業現場を走行することが可能な自走式の油圧ショベルの下部走行体、３はこの下部走行体２上に旋回可能に搭載された旋回フレーム５とその上部に設置された諸装置とからなる上部旋回体、４は下部走行体２の走行部をなしクローラベルとにより走行するクローラ、５は下部走行体２上に旋回可能に取り付けられて旋回モータや減速機により旋回するように駆動される旋回フレーム、６はオペレータによりフロント１等の操縦が行われる運転室、７はエンジンルーム等を形成する建屋カバー、８はフロント１による作業時に油圧ショベルに作用する外力と釣り合わせるためのカウンタウエイトである。
【０００７】
旋回フレーム５は、上部旋回体３の基盤となり、運転室６、建屋カバー７、カウンタウエイト８、図示しない旋回モータや減速機等の諸装置が設置されて上部旋回体３を構成している。また、この旋回フレーム５上の運転室６の傍らには、後に詳述するアーム１１等を備えたフロント１が俯仰動可能に設置されている。そこで、この油圧ショベルのフロント１について概説する。
【０００８】
９は後端部が旋回フレーム５上に傾動可能に軸着して設置されたブーム、１０は伸縮させてブーム９を傾動させるように駆動するブームシリンダ、１１は後端部がブーム９の前端部に揺動可能に軸着されたアーム、１２は伸縮させてアーム１１を揺動させるように駆動するアームシリンダ、１３はアーム１１の前端部にブラケット１３ａを介して回動可能にかつ着脱可能に軸着されて土砂の掘削等を行うバケット、１４は伸縮させてバケット１３やこれと交換して使用されるブレーカや小割機等のアタッチメントを駆動するバケットシリンダである。
【０００９】
ブームシリンダ１０は、後端部が旋回フレーム５上のブラケット（図示せず）に軸着され、前端部がブーム９に軸着されている。アームシリンダ１２は、後端部がブーム９の上板上のブラケット９ａに軸着され、前端部がアーム１１の後端部のブラケット１１ａに軸着されている。バケットシリンダ１４は、後端部がアーム１１の上板１５上のブラケット１１ｂに軸着され、前端部が、アーム１１及びバケット１３にそれぞれ軸着されたリンクＲ１及びリンクＲ２にピンで軸着されている。
【００１０】
本発明は、建設機械のアームに関連する技術であるので、図１０及び図１１に基づき、従来例の建設機械のアームについて以下に詳述する。
【００１１】
まず、図１０に基づき、加工形態が異なる二つのタイプの従来例のアーム１１について説明する。従来例のアーム１１には、第１のタイプのアーム１１として、図１０（ａ）に示すように、間隔を置いて配置した左右の一対の側板１６の頂部及び底部にそれぞれ上板１５及び底板１７を溶接で固着することにより、箱型構造に形成したものがある。このタイプのアームは、一般に製作されているものである。第２のタイプのアーム１１として、図１０（ｂ）に示すように、加工用平板を曲げ加工することにより上板と両側板とを形成したＵ字状アーム部材１８に下板１７を溶接で固着することにより、箱型構造に形成したものがある。図示はしていないが、この種のタイプのアーム１１には、底板と両側板とを形成したＵ字状アーム部材に上板１５を溶接して形成したものもある。第１のタイプのアーム１１は、上板１５及び底板１７を左右の側板１６に溶接する必要があるのに対し、第２のタイプのアーム１１は、底板１７だけを左右の側板１６に溶接すれば済むので、溶接線や溶接工数を減少させることができる。
【００１２】
次に、図１１に基づき、材料の使用形態が異なる二つのタイプの従来例の建設機械のアーム１１について説明する。同図において、１１ａはアームシリンダ１２の端部を回動可能に軸着するためのブラケット、１１ｂはバケットシリンダ１４の端部を回動可能に軸着するためのブラケット、１１ｃはブーム９の端部にアーム１１を回動可能に軸着するためのピンを挿通するアーム軸着用のボス、１１ｄはバケット１３を回動可能に軸着するためのピンを挿通するバケット軸着用のボス、１１ｅは前述のリンクＲ１（図９を参照）の他端部を回動可能に軸着するためのピンを挿通するリンク軸着用のボスである。
【００１３】
バケット軸着用のボス１１ｄ及びリンク軸着用のボス１１ｅを設けたアーム１１の先端側は、建設作業時にバケット１３やバケットシリンダ１４から負荷を受け、ブラケット１１ａ，１１ｂ及びアーム軸着用のボス１１ｃを設けたアーム１１の後端側は、アームシリンダ１２やバケットシリンダ１４等から負荷を受ける。そのため、アーム１１の先端側及び後端側は、アーム１１の中央よりも大きな作業負荷を受ける。アーム１１の材料を決定するときには、こうしたことを考慮しながら、重量ができるだけ増加しないように決定することが必要である。
【００１４】
図１１（ａ）に示すアーム１１は、同じ板厚の平板を使用して、アーム１１に加わる作業負荷に耐え得るように箱型構造に形成したものである。このタイプのアーム１１は、これに加わる作業負荷が軽負荷や通常負荷の場合に用いられる一般的なタイプのアームである。図１１（ｂ）に示すアーム１１は、アーム１１を前端部Ａと中央部Ｂと後端部Ｃの三つの部分に分けて、前端部Ａ及び後端部Ｃの両側板に厚板を使用するとともに中央部Ｂの両側板等その他の領域に薄板を使用し、これらの板材を溶接して箱型構造に形成したものである。すなわち、アーム１１のうち、強度の必要な領域を厚板、その他の領域を薄板で形成したものである。この種のタイプのアームは、特許文献１に開示されている。
【００１５】
この図１１（ｂ）のアーム１１は、アーム１１のうちの必要な部分にだけ強度の大きい厚板を使用するものであるから、アーム１１の重量増加を抑制することができ、しかも、アーム１１に加わる作業負荷に応じて高強度の平板を必要な個所に選択的に使用して製作することができるから、個々の建設工事に適した種々のアーム１１を、設計業務に大きな負担をかけることなく、自由に製作することができる。したがって、この種のタイプのアーム１１は、多品種少量生産をするのに適している。
【特許文献１】特開２００１−１１５４７７号公報（第２−４頁、図１−６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
すでに述べたように、昨今は、建設機械について種々の顧客の多様なニーズに応えるため、多品種少量生産を行う必要に迫られており、特にアームについて、当該建設工事に適したものを顧客が特別に注文するケースが多い。こうした顧客のニーズに応えるため、建設機械のアームを製作する場合には、営業関係の技術者が施工予定の建設工事現場を必要に応じて下調べしながら顧客から施工内容を聴取して、建設工事におけるアームの作業負荷をランク分けし、その結果を設計者に伝えることにより、当該建設工事に最適な建設機械を製作するようにしている。したがって、建設機械のアームを製作する場合には、個々の建設工事の内容を考慮しながら一品生産に近い形態で製作するようにしている。
【００１７】
高強度の平板を選択的に使用する前記図１１（ｂ）のタイプのアームは、アームの各部位に加わる作業負荷に応じて異なる強度の平板を任意に組み合わせて製作することができるため、重量増加を極力抑制しながら個々の建設工事に適したものを簡易に設計することができる。しかしながら、このタイプのアームは、異なる強度の平板同士を溶接する必要があるため、この平板同士の溶接作業に多大の手間を要する。特に、こうしたアームについて多品種少量生産を行う場合には、多くの種類のアームを個別的に溶接しなければならないため、製作設備の集約化を図りつつ溶接作業を能率的に行わないと、設計上の負担は軽減することができても、製作費の大幅な増加を招くこととなる。
【００１８】
本発明は、こうした要求に応えるために創作されたものであって、その技術課題は、異なる強度の平板を組み合わせて溶接することによりアームを製作する場合に多種類のアームを製作するための溶接作業を同一設備で能率的に行うことができる建設機械のアームの製作設備を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、前記の技術課題を達成するため、加工用平板を加工して箱型構造物による建設機械のアームを製作する場合に、「箱型構造物の一端部の構成部材を形成するための第１の加工用平板分割片とアームの中央部の構成部材を形成するための第２の加工用平板分割片と箱型構造物の他端部の構成部材を形成するための第３の加工用平板分割片とを溶接して、前記加工用平板を製作するための建設機械のアームの製作設備」を次のように構成した。
【００２０】
前記の各加工用平板分割片を設置することが可能な定盤と、この定盤の両側に配置され各加工用平板分割片を別々に置くことができる加工用平板分割片置場とを設けるとともに、加工用平板分割片を把持して定盤の所定位置に設置する機能と定盤の所定位置に設置された各加工用平板分割片同士を溶接することができる機能とを兼備したロボットを定盤の両側に複数台設けて構成した。
【００２１】
このように構成された本発明に係る建設機械のアームの製作設備により各種建設機械のアームを製作する場合には、それぞれのアームの加工用平板を製作するための第１の加工用平板分割片、第２の加工用平板分割片及び第３の加工用平板分割片を定盤の両側の加工用平板分割片置場に順次別々に積み重ねて置く。次いで、定盤の一方の側に積み重ねられた最上部の各加工用平板分割片を定盤の一方の側の複数のロボットで分担しながら把持して、定盤の所定位置に溶接できるよう一列に設置する。しかる後、定盤の他方の側の複数のロボットで分担しながら第１の加工用平板分割片と第２の加工用平板分割片の隣り合う端部同士及び第２の加工用平板分割片と第３の加工用平板分割片の隣り合う端部同士を溶接してアームの加工用平板を製作する。
【００２２】
次に、今度は、定盤の他方の側に積み重ねられた最上部の各加工用平板分割片を定盤の他方の側の複数のロボットで分担しながら把持して定盤の所定位置に一列に設置する。しかる後、定盤の一方の側の複数のロボットで分担しながら第１の加工用平板分割片と第２の加工用平板分割片の端部同士及び第２の加工用平板分割片と第３の加工用平板分割片の端部同士を溶接してアームの加工用平板を製作する。さらに、同様の過程を経て、定盤の一方の側及び他方の側に積み重ねられた上から２番目の各加工用平板分割片同士をそれぞれ溶接し、以後、同様にして、上から順番に各加工用平板分割片同士を溶接することにより、種類の異なる各アームについて、加工用平板を順番に製作することができる。
【００２３】
このように、本発明に係る建設機械のアームの製作設備によれば、一品生産品としての種々のアームについて、それぞれの加工用平板をあたかも量産品のように一括して製作することができる。そして、その場合、定盤の両側に積み重ねた各加工用平板分割片を定盤の両側の複数のロボットを駆使して交互に溶接することができるので、多種類のアームを製作するための溶接作業を同一設備で能率的に行うことができる。
【発明の効果】
【００２４】
以下の説明から明らかなように、本発明に係る建設機械のアームの製作設備は、前記の「課題を解決するための手段」の項に示したように構成しているので、本建設機械のアームの製作設備によれば、異なる強度の平板を組み合わせて溶接することによりアームを製作する場合に多種類のアームを製作するための溶接作業を同一設備で能率的に行うことができる。その結果、一品生産品としての多くの種類のアームを、製作費の大幅な増加を招くことなく製作することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明が実際上どのように具体化されるのかを図１乃至図８に基づいて説明することにより、本発明を実施するための望ましい形態を明らかにする。
【００２６】
図１は、本発明に係る建設機械のアームの製作設備で製作するアームの一例を示す斜視図、図２は、図１のアームにおけるＵ字状アーム部材を曲げ加工するための加工用平板の例を示す平面図、図３は、図２の例とは別の例の加工用平板を示す図２と同様の図、図４は、アームの先端にかかる負荷とアームの各部位に使用する平板部材の板厚との関係を表の形式により示す図、図５は、アームの先端にかかる負荷とアームの各部位に使用する平板部材の材質との関係を表の形式により示す図、図６は、本発明に係る建設機械のアームの製作設備を具体化した例を示す平面図、図７は、図６の建設機械のアームの製作設備におけるロボットの第１の使用態様を示す側面図、図８は、図７のロボットの第２の使用態様を示す側面図である。
【００２７】
これらの図において既述の図９乃至図１１と同一の符号を付けた部分は、これら図９乃至図１１と同等の部分を表すので、詳述しない。
【００２８】
まず、図６乃至図８に示す建設機械のアームの製作設備により製作することを前提とするアーム１１を図１乃至図３に基づいて説明する。図１に図示のアーム１１は、上板１５及び両側板１６を形成することができるように予め一次加工した図２に図示の加工用平板１９を折り曲げ加工してＵ字状アーム部材１８を形成し、このＵ字状アーム部材１８に下板１７を溶接で固着することにより箱型構造に形成したものである。このアーム１１は、既述の図１０（ｂ）に示す加工形態のアーム１１に分類されるタイプのものである。加工用平板１９は、Ｕ字状アーム部材１８の前端部Ａを形成するための強度の大きい第１の加工用平板分割片１９ａと、Ｕ字状アーム部材１８の中央部Ｂを形成するための普通の強度の第２の加工用平板分割片１９ｂと、Ｕ字状アーム部材１８の後端部Ｃを形成するための強度の大きい第３の加工用平板分割片１９ｃとを溶接して製作したものである。
【００２９】
この加工用平板１９の各加工用平板分割片１９ａ，１９ｂ，１９ｃは、当該アーム１１の上板１５及び両側板１６を形成するのに適当な形状に切り板業者により切断加工されており、加工用平板１９は、これら切断加工された加工用平板分割片１９ａ，１９ｂ，１９ｃを本建設機械のアームの製作設備で溶接して一枚の平板とすることにより製作される。第１の加工用平板分割片１９ａには、バケット軸着用のボス１１ｄ及びリンク軸着用のボス１１ｅをそれぞれ装着するための円弧状の切欠き１９ｈ及び円形孔１９ｉを予め形成しており、第３の加工用平板分割片１９ｃには、アーム軸着用のボス１１ｃを装着するための円弧状の切欠き１９ｇを予め形成している。
【００３０】
図１に示すアーム１１は、こうした製作された加工用平板１９を一対の折り曲げ加工線１９ｆの個所でＵ字状に折り曲げ加工し、その結果形成されたＵ字状アーム部材１８の底部に一枚板の下板１７を溶接することにより製作される。加工用平板１９を製作する場合には、各加工用平板分割片１９ａ，１９ｂ，１９ｃを加工するための材料として、アーム１１の先端に加わるアーム先端負荷に応じて異なる強度の平板を任意に組み合わせて使用するようにする。その場合、板厚の異なる平板を組み合わせて使用するようにしてもよいし、異なる材質の平板を組み合わせて使用するようにしてもよい。図４には、アーム先端負荷に応じて加工用平板１９の各部位Ａ，Ｂ，Ｃ（各加工用平板分割片１９ａ，１９ｂ，１９ｃ）に使用する材料の板厚を例示しており、図５には、アーム先端負荷に応じて加工用平板１９の各部位Ａ，Ｂ，Ｃに使用する材料の材質を例示している。
【００３１】
これらの図の利用方法の例を説明すると、建設機械の営業関係の技術者は、施工予定の建設工事の施工内容を下調査し、その調査結果に基づいて、当該建設工事で見込まれるアーム先端負荷を、図４及び図５に示す軽負荷から重負荷に至る７段階でランク分けする。そして、そのランク分けの結果を設計者に伝えれば、設計者は、図４及び図５に示す板厚及び材質の材料を選択することにより、当該建設工事に適したアーム１１を簡便に設計することができる。例えば、当該建設工事で見込まれるアーム先端負荷が１９．５トンの場合には、部位Ａ，Ｂ，Ｃにそれぞれ板厚１２ミリのＨ６０（引張強度６００Ｎ／ｍｍ2 以上の高張力鋼）、板厚１０ミリのＨ５０（引張強度５００Ｎ／ｍｍ2 以上の高張力鋼）、１２ミリのＨ６０を使用するようにアームを設計する。
【００３２】
図３に図示の加工用平板２０を設けて構成されるアーム１１は、両側板１６及び下板１７を形成することができるように予め一次加工した加工用平板２０を折り曲げ加工してＵ字状アーム部材１８を形成し、このＵ字状アーム部材１８に上板１５を溶接で固着することにより箱型構造に形成するものである。加工用平板２０は、Ｕ字状アーム部材１８の前端部Ａを形成するための強度の大きい第１の加工用平板分割片２０ａと、Ｕ字状アーム部材１８の中央部Ｂを形成するための普通の強度の第２の加工用平板分割片２０ｂと、Ｕ字状アーム部材１８の後端部Ｃを形成するための強度の大きい第３の加工用平板分割片２０ｃとを溶接して製作したものである。
【００３３】
この加工用平板２０も、加工用平板１９と同様、切断加工された加工用平板分割片２０ａ，２０ｂ，２０ｃを本建設機械のアームの製作設備で溶接して一枚の平板とすることにより製作される。第１の加工用平板分割片２０ａには、バケット軸着用のボス１１ｄ及びリンク軸着用のボス１１ｅをそれぞれ装着するための円弧状の切欠き２０ｈ及び円形孔２０ｉを予め形成しており、第３の加工用平板分割片２０ｃには、アーム軸着用のボス１１ｃを装着するための円弧状の切欠き２０ｇを予め形成している。こうした製作された加工用平板２０を一対の折り曲げ加工線２０ｆの個所でＵ字状に折り曲げ加工し、その結果形成されたＵ字状アーム部材１８の頂部に一枚板の上板１５を溶接することによりアーム１１が製作される。このように、この加工用平板２０は、Ｕ字状アーム部材１８で下板１７を形成する点を除いて、既述の加工用平板１９と本質的な差異はない。
【００３４】
次に、加工用平板１９，２０を溶接により製作するための本建設機械のアームの製作設備を図６乃至図８に基づいて説明する。説明の便宜上、ここでは、加工用平板１９を製作する場合を例にして説明するが、加工用平板２０を製作する場合にも、これに準じて行うことができる。
【００３５】
これらの図において、２２は各加工用平板分割片１９ａ，１９ｂ，１９ｃを設置することが可能な定盤、２３はこの定盤２２の左側に配置され各加工用平板分割片１９ａ，１９ｂ，１９ｃを別々に置くことができる加工用平板分割片置場としてのストックエリア、２４はこの定盤２２の右側に配置され各加工用平板分割片１９ａ，１９ｂ，１９ｃを別々に置くことができる同様のストックエリア、２５は各加工用平板分割片１９ａ，１９ｂ，１９ｃを把持して定盤２２の所定位置に設置する機能と定盤２２の所定位置に設置された各加工用平板分割片１９ａ，１９ｂ，１９ｃ同士を溶接することができる機能とを兼備したロボット、２６はロボット２５により定盤２２に設置された各加工用平板分割片１９ａ，１９ｂ，１９ｃを不動状態に位置決めするための位置決め用の治具、２７は各加工用平板分割片１９ａ，１９ｂ，１９ｃを溶接して製作された加工用平板１９を曲げ加工装置に移送するためのベルトコンベアである。
【００３６】
図６に示す例では、ストックエリア２３，２４は、定盤２２の長手方向に長いものを、それぞれ定盤２２の左右に一つずつ設けているが、各加工用平板分割片１９ａ，１９ｂ，１９ｃごとにそれぞれ設けてもよく、要は、各加工用平板分割片１９ａ，１９ｂ，１９ｃを別々に置くことができるように設けていればよい。ここに示す例では、各加工用平板分割片１９ａ，１９ｂ，１９ｃをロボット２５で把持する場合に磁力で吸着して把持するようにしているが、空気の吸引により吸着して把持するようにしてもよい。ここに示す例では、各加工用平板分割片１９ａ，１９ｂ，１９ｃを把持する把持手段と各加工用平板分割片１９ａ，１９ｂ，１９ｃ同士を溶接する溶接手段とを互いに交換して取り付け得るように構成している。
【００３７】
ロボット２５は、前後に間隔を置いて定盤２２の左右にそれぞれ２機ずつ設けており、第１の加工用平板分割片１９ａは、前側のロボット２５で把持し、第３の加工用平板分割片１９ｃは、後側のロボット２５で把持するとともに、中央の第２の加工用平板分割片１９ｂは、前側のロボット２５及び後側のロボット２５の何れかで把持するようにする。また、前側の溶接線１９ｄは、前側のロボット２５で溶接し、後側の溶接線１９ｅは、後側のロボット２５で溶接する。ロボット２５は、各加工用平板分割片１９ａ，１９ｂ，１９ｃに対応して定盤２２の左右にそれぞれ３機ずつ設けてもよい。
【００３８】
このロボット２５の詳細を図７及び図８に基づいて説明する。
【００３９】
ロボット２５は、ロボット基台２５ａと、このロボット基台２５ａに回動可能に設置され旋回モータ（図示せず）により回転駆動されるスタンド２５ｂと、このスタンド２５ｂの上端部に回動可能に軸着した平行リンク機構２５ｃと、この平行リンク機構２５ｃの上端部に回動可能に軸着したロボット本体２５ｄと、このロボット本体２５ｄの上部に設けた、溶接ワイヤ２５ｆを送るためのワイヤ給送装置２５ｅと、アタッチメントとしての溶接トーチ２５ｇ及びマグネットによる把持装置２５ｈとを設けて構成している。したがって、ロボット２５は、ロボット本体２５ｄを平行リンク機構２５ｃにより前後方向に揺動させることができ、スタンド２５ｂを、ロボット基台２５ａ上の垂直軸線を中心に旋回モータにより回動させることができる。
【００４０】
図７には、アタッチメントとしての溶接トーチ２５ｇをロボット本体２５ｄの着脱部２５ｉに装着した第１の態様を図示しており、図８には、アタッチメントとしての把持装置２５ｈを溶接トーチ２５ｇと交換してロボット本体２５ｄの着脱部２５ｉに装着している第２の態様を図示している。このロボット本体２５ｄの前方には、アタッチメントの交換時に、使用していないアタッチメントを置くためのアタッチメント設置治具２５ｊを配置している。
【００４１】
以上のように構成された本建設機械のアームの製作設備により各種建設機械のアームを製作する場合には、それぞれのアーム１１の加工用平板１９を製作するための第１の加工用平板分割片１９ａ、第２の加工用平板分割片１９ｂ及び第３の加工用平板分割片１９ｃを定盤２２の左右のストックエリア２３，２４に順次別々に積み重ねて置く。次いで、定盤２２の左右一方の側の複数のロボット２５に把持装置２５ｈを装着し、左右他方の側の複数のロボット２５に溶接トーチ２５ｇを装着した後、定盤２２の左右一方の側に積み重ねられた最上部の各加工用平板分割片１９ａ，１９ｂ，１９ｃを定盤２２の左右一方の側の複数のロボット２５で分担しながら把持して、図６に示すように定盤２２の所定位置に溶接できるよう一列に設置する。しかる後、定盤２２の左右他方の側の複数のロボット２５で分担しながら第１の加工用平板分割片１９ａと第２の加工用平板分割片１９ｂの隣り合う端部同士及び第２の加工用平板分割片１９ｂと第３の加工用平板分割片１９ｃの隣り合う端部同士を溶接線１９ｄ，１９ｅに沿って溶接してアーム１１の加工用平板１９を製作する。
【００４２】
次に、定盤２２の左右一方の側及び他方の側の複数のロボット２５にそれぞれ溶接トーチ２５ｇ及び把持装置２５ｈを装着するようにアタッチメントを交換した後、今度は、定盤２２の左右他方の側に積み重ねられた最上部の各加工用平板分割片１９ａ，１９ｂ，１９ｃを定盤２２の左右他方の側の複数のロボット２５で分担しながら把持して定盤２２の所定位置に一列に設置する。しかる後、定盤２２の左右一方の側の複数のロボット２５で分担しながら第１の加工用平板分割片１９ａと第２の加工用平板分割片１９ｂの端部同士及び第２の加工用平板分割片１９ｂと第３の加工用平板分割片１９ｃの端部同士を溶接してアームの加工用平板１９を製作する。さらに、同様の過程を経て、定盤２２の左右一方の側及び他方の側に積み重ねられた上から２番目の各加工用平板分割片１９ａ，１９ｂ，１９ｃ同士をそれぞれ溶接し、以後、同様にして、上から順番に各加工用平板分割片１９ａ，１９ｂ，１９ｃ同士を溶接することにより、種類の異なる各アーム１１について、加工用平板１９を順番に製作することができる。
【００４３】
このように、本建設機械のアームの製作設備によれば、一品生産品としての種々のアーム１１について、それぞれの加工用平板１９をあたかも量産品のように一括して製作することができる。そして、その場合、定盤２２の左右両側に積み重ねた各加工用平板分割片１９ａ，１９ｂ，１９ｃを定盤２２の左右両側の複数のロボット２５を駆使して交互に溶接することができるので、多種類のアーム１１を製作するための溶接作業を同一設備で能率的に行うことができる。その結果、一品生産品としての多くの種類のアーム１１を、製作費の大幅な増加を招くことなく製作することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係る建設機械のアームの製作設備で製作するアームの一例を示す斜視図である。
【図２】図１のアームにおけるＵ字状アーム部材を曲げ加工するための加工用平板の例を示す平面図である。
【図３】図２の例とは別の例の加工用平板を示す図２と同様の図である。
【図４】アームの先端にかかる負荷とアームの各部位に使用する平板部材の板厚との関係を表の形式により示す図である。
【図５】アームの先端にかかる負荷とアームの各部位に使用する平板部材の材質との関係を表の形式により示す図である。
【図６】本発明に係る建設機械のアームの製作設備を具体化した例を示す平面図である。
【図７】図６の建設機械のアームの製作設備におけるロボットの第１の使用態様を示す側面図である。
【図８】図７のロボットの第２の使用態様を示す側面図である。
【図９】従来例の建設機械の全体像を説明するための側面図である。
【図１０】加工形態が異なる二つのタイプの従来例の建設機械のアームを示す横断面図で、（ａ）通常のタイプのアームを示す図、（ｂ）はＵ字状アーム部材を用いるタイプのアームを示す図である。
【図１１】材料の使用形態が異なる二つのタイプの従来例の建設機械のアームを示す側面図で、（ａ）一般的なタイプのアームを示す図、（ｂ）は板厚の異なる材料を組み合わせたタイプのアームを示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１ フロント
９ ブーム
１０ ブームシリンダ
１１ アーム
１１ａ，１１ｂ ブラケット
１１ｃ アーム軸着用のボス
１１ｄ バケット軸着用のボス
１１ｅ リンク軸着用のボス
１２ アームシリンダ
１４ バケットシリンダ
１５ 上板
１６ 側板
１７ 下板
１８ Ｕ字状アーム部材
１９，２０ 加工用平板
１９ａ，２０ａ 第１の加工用平板分割片
１９ｂ，２０ｂ 第２の加工用平板分割片
１９ｃ，２０ｃ 第３の加工用平板分割片
２２ 定盤
２３，２４ ストックエリア
２５ ロボット
Ａ （加工用平板１９，２０の）前端部
Ｂ （加工用平板１９，２０の）中央部
Ｃ （加工用平板１９，２０の）後端部
Ｒ１，Ｒ２ リンク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ショベル等の建設機械のアームを製作するのに使用する建設機械のアームの製作設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧ショベル等の建設機械では、種々の建設作業を行うため、作業用の腕として、上下方向に揺動させることができるアームを備えている。このアームは、強度を向上させるため、通常、上板と下板と両側板とから構成されて箱型構造をなしている。こうした箱型構造のアームは、これに加わる作業負荷に耐え得るように材料を選択しつつ極力軽量化を図るように設計することが必要である。昨今、建設機械は、種々の顧客の多様なニーズに応えるため、多品種少量生産を行う必要に迫られており、アームについては、個々の建設工事に適したものを注文生産の方式で個別的に製作するようにしている。しかしながら、アームは、これに加わる作業負荷の程度が当該建設工事に関する地盤の状況や施工内容等により異なり、また、アームの部位によっても異なるため、それぞれの建設工事に適したアームを設計するには、多大の時間と労力を要する。
【０００３】
一方、箱型構造物としてのアームを製作するためには、溶接作業を行うことが不可欠である。この溶接作業は、作業が煩雑なことに加えて溶接継手等の溶接部の品質にバラツキが生じやすいため、所期のアームを精度良く製作するには、多大の時間と労力を要し、こうした溶接作業を、多種類のアームのそれぞれについて一品生産のような生産方式で行うと、アームの製作コストの著しい増加を招く。そのため、アームについて多品種少量生産を行うには、各種アームの溶接作業を同じ設備で行えるように設備の集約化を図りつつこれらのアームの溶接作業を能率的に行えるようにする必要である。本発明は、こうした要求に応えられる建設機械のアームの製作設備を開発しようとするものである。
【０００４】
そこで、後に詳述する本発明の技術内容を容易に理解できるようにするため、建設機械やそのアームに関する従来例の技術内容を図９乃至図１１に基づいて説明する。図９は、従来例の建設機械の全体像を説明するための側面図、図１０は、加工形態が異なる二つのタイプの従来例の建設機械のアームを示す横断面図で、（ａ）通常のタイプのアームを示す図、（ｂ）はＵ字状アーム部材を用いるタイプのアームを示す図、図１１は、材料の使用形態が異なる二つのタイプの従来例の建設機械のアームを示す側面図で、（ａ）一般的なタイプのアームを示す図、（ｂ）は板厚の異なる材料を組み合わせたタイプのアームを示す図である。
【０００５】
まず、図９に基づいて従来例の建設機械の全体像を説明する。この図９には、建設機械の一例としてクローラ式の油圧ショベルを示している。
【０００６】
図において、１は掘削作業や掘削土砂の積込作業等の種々の作業を行う油圧ショベルの作業装置をなすフロント、２は上部旋回体３を設置するための基台となり作業現場を走行することが可能な自走式の油圧ショベルの下部走行体、３はこの下部走行体２上に旋回可能に搭載された旋回フレーム５とその上部に設置された諸装置とからなる上部旋回体、４は下部走行体２の走行部をなしクローラベルとにより走行するクローラ、５は下部走行体２上に旋回可能に取り付けられて旋回モータや減速機により旋回するように駆動される旋回フレーム、６はオペレータによりフロント１等の操縦が行われる運転室、７はエンジンルーム等を形成する建屋カバー、８はフロント１による作業時に油圧ショベルに作用する外力と釣り合わせるためのカウンタウエイトである。
【０００７】
旋回フレーム５は、上部旋回体３の基盤となり、運転室６、建屋カバー７、カウンタウエイト８、図示しない旋回モータや減速機等の諸装置が設置されて上部旋回体３を構成している。また、この旋回フレーム５上の運転室６の傍らには、後に詳述するアーム１１等を備えたフロント１が俯仰動可能に設置されている。そこで、この油圧ショベルのフロント１について概説する。
【０００８】
９は後端部が旋回フレーム５上に傾動可能に軸着して設置されたブーム、１０は伸縮させてブーム９を傾動させるように駆動するブームシリンダ、１１は後端部がブーム９の前端部に揺動可能に軸着されたアーム、１２は伸縮させてアーム１１を揺動させるように駆動するアームシリンダ、１３はアーム１１の前端部にブラケット１３ａを介して回動可能にかつ着脱可能に軸着されて土砂の掘削等を行うバケット、１４は伸縮させてバケット１３やこれと交換して使用されるブレーカや小割機等のアタッチメントを駆動するバケットシリンダである。
【０００９】
ブームシリンダ１０は、後端部が旋回フレーム５上のブラケット（図示せず）に軸着され、前端部がブーム９に軸着されている。アームシリンダ１２は、後端部がブーム９の上板上のブラケット９ａに軸着され、前端部がアーム１１の後端部のブラケット１１ａに軸着されている。バケットシリンダ１４は、後端部がアーム１１の上板１５上のブラケット１１ｂに軸着され、前端部が、アーム１１及びバケット１３にそれぞれ軸着されたリンクＲ１及びリンクＲ２にピンで軸着されている。
【００１０】
本発明は、建設機械のアームに関連する技術であるので、図１０及び図１１に基づき、従来例の建設機械のアームについて以下に詳述する。
【００１１】
まず、図１０に基づき、加工形態が異なる二つのタイプの従来例のアーム１１について説明する。従来例のアーム１１には、第１のタイプのアーム１１として、図１０（ａ）に示すように、間隔を置いて配置した左右の一対の側板１６の頂部及び底部にそれぞれ上板１５及び底板１７を溶接で固着することにより、箱型構造に形成したものがある。このタイプのアームは、一般に製作されているものである。第２のタイプのアーム１１として、図１０（ｂ）に示すように、加工用平板を曲げ加工することにより上板と両側板とを形成したＵ字状アーム部材１８に下板１７を溶接で固着することにより、箱型構造に形成したものがある。図示はしていないが、この種のタイプのアーム１１には、底板と両側板とを形成したＵ字状アーム部材に上板１５を溶接して形成したものもある。第１のタイプのアーム１１は、上板１５及び底板１７を左右の側板１６に溶接する必要があるのに対し、第２のタイプのアーム１１は、底板１７だけを左右の側板１６に溶接すれば済むので、溶接線や溶接工数を減少させることができる。
【００１２】
次に、図１１に基づき、材料の使用形態が異なる二つのタイプの従来例の建設機械のアーム１１について説明する。同図において、１１ａはアームシリンダ１２の端部を回動可能に軸着するためのブラケット、１１ｂはバケットシリンダ１４の端部を回動可能に軸着するためのブラケット、１１ｃはブーム９の端部にアーム１１を回動可能に軸着するためのピンを挿通するアーム軸着用のボス、１１ｄはバケット１３を回動可能に軸着するためのピンを挿通するバケット軸着用のボス、１１ｅは前述のリンクＲ１（図９を参照）の他端部を回動可能に軸着するためのピンを挿通するリンク軸着用のボスである。
【００１３】
バケット軸着用のボス１１ｄ及びリンク軸着用のボス１１ｅを設けたアーム１１の先端側は、建設作業時にバケット１３やバケットシリンダ１４から負荷を受け、ブラケット１１ａ，１１ｂ及びアーム軸着用のボス１１ｃを設けたアーム１１の後端側は、アームシリンダ１２やバケットシリンダ１４等から負荷を受ける。そのため、アーム１１の先端側及び後端側は、アーム１１の中央よりも大きな作業負荷を受ける。アーム１１の材料を決定するときには、こうしたことを考慮しながら、重量ができるだけ増加しないように決定することが必要である。
【００１４】
図１１（ａ）に示すアーム１１は、同じ板厚の平板を使用して、アーム１１に加わる作業負荷に耐え得るように箱型構造に形成したものである。このタイプのアーム１１は、これに加わる作業負荷が軽負荷や通常負荷の場合に用いられる一般的なタイプのアームである。図１１（ｂ）に示すアーム１１は、アーム１１を前端部Ａと中央部Ｂと後端部Ｃの三つの部分に分けて、前端部Ａ及び後端部Ｃの両側板に厚板を使用するとともに中央部Ｂの両側板等その他の領域に薄板を使用し、これらの板材を溶接して箱型構造に形成したものである。すなわち、アーム１１のうち、強度の必要な領域を厚板、その他の領域を薄板で形成したものである。この種のタイプのアームは、特許文献１に開示されている。
【００１５】
この図１１（ｂ）のアーム１１は、アーム１１のうちの必要な部分にだけ強度の大きい厚板を使用するものであるから、アーム１１の重量増加を抑制することができ、しかも、アーム１１に加わる作業負荷に応じて高強度の平板を必要な個所に選択的に使用して製作することができるから、個々の建設工事に適した種々のアーム１１を、設計業務に大きな負担をかけることなく、自由に製作することができる。したがって、この種のタイプのアーム１１は、多品種少量生産をするのに適している。
【特許文献１】特開２００１−１１５４７７号公報（第２−４頁、図１−６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
すでに述べたように、昨今は、建設機械について種々の顧客の多様なニーズに応えるため、多品種少量生産を行う必要に迫られており、特にアームについて、当該建設工事に適したものを顧客が特別に注文するケースが多い。こうした顧客のニーズに応えるため、建設機械のアームを製作する場合には、営業関係の技術者が施工予定の建設工事現場を必要に応じて下調べしながら顧客から施工内容を聴取して、建設工事におけるアームの作業負荷をランク分けし、その結果を設計者に伝えることにより、当該建設工事に最適な建設機械を製作するようにしている。したがって、建設機械のアームを製作する場合には、個々の建設工事の内容を考慮しながら一品生産に近い形態で製作するようにしている。
【００１７】
高強度の平板を選択的に使用する前記図１１（ｂ）のタイプのアームは、アームの各部位に加わる作業負荷に応じて異なる強度の平板を任意に組み合わせて製作することができるため、重量増加を極力抑制しながら個々の建設工事に適したものを簡易に設計することができる。しかしながら、このタイプのアームは、異なる強度の平板同士を溶接する必要があるため、この平板同士の溶接作業に多大の手間を要する。特に、こうしたアームについて多品種少量生産を行う場合には、多くの種類のアームを個別的に溶接しなければならないため、製作設備の集約化を図りつつ溶接作業を能率的に行わないと、設計上の負担は軽減することができても、製作費の大幅な増加を招くこととなる。
【００１８】
本発明は、こうした要求に応えるために創作されたものであって、その技術課題は、異なる強度の平板を組み合わせて溶接することによりアームを製作する場合に多種類のアームを製作するための溶接作業を同一設備で能率的に行うことができる建設機械のアームの製作設備を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、前記の技術課題を達成するため、加工用平板を加工して箱型構造物による建設機械のアームを製作する場合に、「箱型構造物の一端部の構成部材を形成するための第１の加工用平板分割片とアームの中央部の構成部材を形成するための第２の加工用平板分割片と箱型構造物の他端部の構成部材を形成するための第３の加工用平板分割片とを溶接して、前記加工用平板を製作するための建設機械のアームの製作設備」を次のように構成した。
【００２０】
前記の各加工用平板分割片を設置することが可能な定盤と、この定盤の両側に配置され各加工用平板分割片を別々に置くことができる加工用平板分割片置場とを設けるとともに、加工用平板分割片を把持して定盤の所定位置に設置する機能と定盤の所定位置に設置された各加工用平板分割片同士を溶接することができる機能とを兼備したロボットを定盤の両側に複数台設けて構成した。
【００２１】
このように構成された本発明に係る建設機械のアームの製作設備により各種建設機械のアームを製作する場合には、それぞれのアームの加工用平板を製作するための第１の加工用平板分割片、第２の加工用平板分割片及び第３の加工用平板分割片を定盤の両側の加工用平板分割片置場に順次別々に積み重ねて置く。次いで、定盤の一方の側に積み重ねられた最上部の各加工用平板分割片を定盤の一方の側の複数のロボットで分担しながら把持して、定盤の所定位置に溶接できるよう一列に設置する。しかる後、定盤の他方の側の複数のロボットで分担しながら第１の加工用平板分割片と第２の加工用平板分割片の隣り合う端部同士及び第２の加工用平板分割片と第３の加工用平板分割片の隣り合う端部同士を溶接してアームの加工用平板を製作する。
【００２２】
次に、今度は、定盤の他方の側に積み重ねられた最上部の各加工用平板分割片を定盤の他方の側の複数のロボットで分担しながら把持して定盤の所定位置に一列に設置する。しかる後、定盤の一方の側の複数のロボットで分担しながら第１の加工用平板分割片と第２の加工用平板分割片の端部同士及び第２の加工用平板分割片と第３の加工用平板分割片の端部同士を溶接してアームの加工用平板を製作する。さらに、同様の過程を経て、定盤の一方の側及び他方の側に積み重ねられた上から２番目の各加工用平板分割片同士をそれぞれ溶接し、以後、同様にして、上から順番に各加工用平板分割片同士を溶接することにより、種類の異なる各アームについて、加工用平板を順番に製作することができる。
【００２３】
このように、本発明に係る建設機械のアームの製作設備によれば、一品生産品としての種々のアームについて、それぞれの加工用平板をあたかも量産品のように一括して製作することができる。そして、その場合、定盤の両側に積み重ねた各加工用平板分割片を定盤の両側の複数のロボットを駆使して交互に溶接することができるので、多種類のアームを製作するための溶接作業を同一設備で能率的に行うことができる。
【発明の効果】
【００２４】
以下の説明から明らかなように、本発明に係る建設機械のアームの製作設備は、前記の「課題を解決するための手段」の項に示したように構成しているので、本建設機械のアームの製作設備によれば、異なる強度の平板を組み合わせて溶接することによりアームを製作する場合に多種類のアームを製作するための溶接作業を同一設備で能率的に行うことができる。その結果、一品生産品としての多くの種類のアームを、製作費の大幅な増加を招くことなく製作することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明が実際上どのように具体化されるのかを図１乃至図８に基づいて説明することにより、本発明を実施するための望ましい形態を明らかにする。
【００２６】
図１は、本発明に係る建設機械のアームの製作設備で製作するアームの一例を示す斜視図、図２は、図１のアームにおけるＵ字状アーム部材を曲げ加工するための加工用平板の例を示す平面図、図３は、図２の例とは別の例の加工用平板を示す図２と同様の図、図４は、アームの先端にかかる負荷とアームの各部位に使用する平板部材の板厚との関係を表の形式により示す図、図５は、アームの先端にかかる負荷とアームの各部位に使用する平板部材の材質との関係を表の形式により示す図、図６は、本発明に係る建設機械のアームの製作設備を具体化した例を示す平面図、図７は、図６の建設機械のアームの製作設備におけるロボットの第１の使用態様を示す側面図、図８は、図７のロボットの第２の使用態様を示す側面図である。
【００２７】
これらの図において既述の図９乃至図１１と同一の符号を付けた部分は、これら図９乃至図１１と同等の部分を表すので、詳述しない。
【００２８】
まず、図６乃至図８に示す建設機械のアームの製作設備により製作することを前提とするアーム１１を図１乃至図３に基づいて説明する。図１に図示のアーム１１は、上板１５及び両側板１６を形成することができるように予め一次加工した図２に図示の加工用平板１９を折り曲げ加工してＵ字状アーム部材１８を形成し、このＵ字状アーム部材１８に下板１７を溶接で固着することにより箱型構造に形成したものである。このアーム１１は、既述の図１０（ｂ）に示す加工形態のアーム１１に分類されるタイプのものである。加工用平板１９は、Ｕ字状アーム部材１８の前端部Ａを形成するための強度の大きい第１の加工用平板分割片１９ａと、Ｕ字状アーム部材１８の中央部Ｂを形成するための普通の強度の第２の加工用平板分割片１９ｂと、Ｕ字状アーム部材１８の後端部Ｃを形成するための強度の大きい第３の加工用平板分割片１９ｃとを溶接して製作したものである。
【００２９】
この加工用平板１９の各加工用平板分割片１９ａ，１９ｂ，１９ｃは、当該アーム１１の上板１５及び両側板１６を形成するのに適当な形状に切り板業者により切断加工されており、加工用平板１９は、これら切断加工された加工用平板分割片１９ａ，１９ｂ，１９ｃを本建設機械のアームの製作設備で溶接して一枚の平板とすることにより製作される。第１の加工用平板分割片１９ａには、バケット軸着用のボス１１ｄ及びリンク軸着用のボス１１ｅをそれぞれ装着するための円弧状の切欠き１９ｈ及び円形孔１９ｉを予め形成しており、第３の加工用平板分割片１９ｃには、アーム軸着用のボス１１ｃを装着するための円弧状の切欠き１９ｇを予め形成している。
【００３０】
図１に示すアーム１１は、こうした製作された加工用平板１９を一対の折り曲げ加工線１９ｆの個所でＵ字状に折り曲げ加工し、その結果形成されたＵ字状アーム部材１８の底部に一枚板の下板１７を溶接することにより製作される。加工用平板１９を製作する場合には、各加工用平板分割片１９ａ，１９ｂ，１９ｃを加工するための材料として、アーム１１の先端に加わるアーム先端負荷に応じて異なる強度の平板を任意に組み合わせて使用するようにする。その場合、板厚の異なる平板を組み合わせて使用するようにしてもよいし、異なる材質の平板を組み合わせて使用するようにしてもよい。図４には、アーム先端負荷に応じて加工用平板１９の各部位Ａ，Ｂ，Ｃ（各加工用平板分割片１９ａ，１９ｂ，１９ｃ）に使用する材料の板厚を例示しており、図５には、アーム先端負荷に応じて加工用平板１９の各部位Ａ，Ｂ，Ｃに使用する材料の材質を例示している。
【００３１】
これらの図の利用方法の例を説明すると、建設機械の営業関係の技術者は、施工予定の建設工事の施工内容を下調査し、その調査結果に基づいて、当該建設工事で見込まれるアーム先端負荷を、図４及び図５に示す軽負荷から重負荷に至る７段階でランク分けする。そして、そのランク分けの結果を設計者に伝えれば、設計者は、図４及び図５に示す板厚及び材質の材料を選択することにより、当該建設工事に適したアーム１１を簡便に設計することができる。例えば、当該建設工事で見込まれるアーム先端負荷が１９．５トンの場合には、部位Ａ，Ｂ，Ｃにそれぞれ板厚１２ミリのＨ６０（引張強度６００Ｎ／ｍｍ2 以上の高張力鋼）、板厚１０ミリのＨ５０（引張強度５００Ｎ／ｍｍ2 以上の高張力鋼）、１２ミリのＨ６０を使用するようにアームを設計する。
【００３２】
図３に図示の加工用平板２０を設けて構成されるアーム１１は、両側板１６及び下板１７を形成することができるように予め一次加工した加工用平板２０を折り曲げ加工してＵ字状アーム部材１８を形成し、このＵ字状アーム部材１８に上板１５を溶接で固着することにより箱型構造に形成するものである。加工用平板２０は、Ｕ字状アーム部材１８の前端部Ａを形成するための強度の大きい第１の加工用平板分割片２０ａと、Ｕ字状アーム部材１８の中央部Ｂを形成するための普通の強度の第２の加工用平板分割片２０ｂと、Ｕ字状アーム部材１８の後端部Ｃを形成するための強度の大きい第３の加工用平板分割片２０ｃとを溶接して製作したものである。
【００３３】
この加工用平板２０も、加工用平板１９と同様、切断加工された加工用平板分割片２０ａ，２０ｂ，２０ｃを本建設機械のアームの製作設備で溶接して一枚の平板とすることにより製作される。第１の加工用平板分割片２０ａには、バケット軸着用のボス１１ｄ及びリンク軸着用のボス１１ｅをそれぞれ装着するための円弧状の切欠き２０ｈ及び円形孔２０ｉを予め形成しており、第３の加工用平板分割片２０ｃには、アーム軸着用のボス１１ｃを装着するための円弧状の切欠き２０ｇを予め形成している。こうした製作された加工用平板２０を一対の折り曲げ加工線２０ｆの個所でＵ字状に折り曲げ加工し、その結果形成されたＵ字状アーム部材１８の頂部に一枚板の上板１５を溶接することによりアーム１１が製作される。このように、この加工用平板２０は、Ｕ字状アーム部材１８で下板１７を形成する点を除いて、既述の加工用平板１９と本質的な差異はない。
【００３４】
次に、加工用平板１９，２０を溶接により製作するための本建設機械のアームの製作設備を図６乃至図８に基づいて説明する。説明の便宜上、ここでは、加工用平板１９を製作する場合を例にして説明するが、加工用平板２０を製作する場合にも、これに準じて行うことができる。
【００３５】
これらの図において、２２は各加工用平板分割片１９ａ，１９ｂ，１９ｃを設置することが可能な定盤、２３はこの定盤２２の左側に配置され各加工用平板分割片１９ａ，１９ｂ，１９ｃを別々に置くことができる加工用平板分割片置場としてのストックエリア、２４はこの定盤２２の右側に配置され各加工用平板分割片１９ａ，１９ｂ，１９ｃを別々に置くことができる同様のストックエリア、２５は各加工用平板分割片１９ａ，１９ｂ，１９ｃを把持して定盤２２の所定位置に設置する機能と定盤２２の所定位置に設置された各加工用平板分割片１９ａ，１９ｂ，１９ｃ同士を溶接することができる機能とを兼備したロボット、２６はロボット２５により定盤２２に設置された各加工用平板分割片１９ａ，１９ｂ，１９ｃを不動状態に位置決めするための位置決め用の治具、２７は各加工用平板分割片１９ａ，１９ｂ，１９ｃを溶接して製作された加工用平板１９を曲げ加工装置に移送するためのベルトコンベアである。
【００３６】
図６に示す例では、ストックエリア２３，２４は、定盤２２の長手方向に長いものを、それぞれ定盤２２の左右に一つずつ設けているが、各加工用平板分割片１９ａ，１９ｂ，１９ｃごとにそれぞれ設けてもよく、要は、各加工用平板分割片１９ａ，１９ｂ，１９ｃを別々に置くことができるように設けていればよい。ここに示す例では、各加工用平板分割片１９ａ，１９ｂ，１９ｃをロボット２５で把持する場合に磁力で吸着して把持するようにしているが、空気の吸引により吸着して把持するようにしてもよい。ここに示す例では、各加工用平板分割片１９ａ，１９ｂ，１９ｃを把持する把持手段と各加工用平板分割片１９ａ，１９ｂ，１９ｃ同士を溶接する溶接手段とを互いに交換して取り付け得るように構成している。
【００３７】
ロボット２５は、前後に間隔を置いて定盤２２の左右にそれぞれ２機ずつ設けており、第１の加工用平板分割片１９ａは、前側のロボット２５で把持し、第３の加工用平板分割片１９ｃは、後側のロボット２５で把持するとともに、中央の第２の加工用平板分割片１９ｂは、前側のロボット２５及び後側のロボット２５の何れかで把持するようにする。また、前側の溶接線１９ｄは、前側のロボット２５で溶接し、後側の溶接線１９ｅは、後側のロボット２５で溶接する。ロボット２５は、各加工用平板分割片１９ａ，１９ｂ，１９ｃに対応して定盤２２の左右にそれぞれ３機ずつ設けてもよい。
【００３８】
このロボット２５の詳細を図７及び図８に基づいて説明する。
【００３９】
ロボット２５は、ロボット基台２５ａと、このロボット基台２５ａに回動可能に設置され旋回モータ（図示せず）により回転駆動されるスタンド２５ｂと、このスタンド２５ｂの上端部に回動可能に軸着した平行リンク機構２５ｃと、この平行リンク機構２５ｃの上端部に回動可能に軸着したロボット本体２５ｄと、このロボット本体２５ｄの上部に設けた、溶接ワイヤ２５ｆを送るためのワイヤ給送装置２５ｅと、アタッチメントとしての溶接トーチ２５ｇ及びマグネットによる把持装置２５ｈとを設けて構成している。したがって、ロボット２５は、ロボット本体２５ｄを平行リンク機構２５ｃにより前後方向に揺動させることができ、スタンド２５ｂを、ロボット基台２５ａ上の垂直軸線を中心に旋回モータにより回動させることができる。
【００４０】
図７には、アタッチメントとしての溶接トーチ２５ｇをロボット本体２５ｄの着脱部２５ｉに装着した第１の態様を図示しており、図８には、アタッチメントとしての把持装置２５ｈを溶接トーチ２５ｇと交換してロボット本体２５ｄの着脱部２５ｉに装着している第２の態様を図示している。このロボット本体２５ｄの前方には、アタッチメントの交換時に、使用していないアタッチメントを置くためのアタッチメント設置治具２５ｊを配置している。
【００４１】
以上のように構成された本建設機械のアームの製作設備により各種建設機械のアームを製作する場合には、それぞれのアーム１１の加工用平板１９を製作するための第１の加工用平板分割片１９ａ、第２の加工用平板分割片１９ｂ及び第３の加工用平板分割片１９ｃを定盤２２の左右のストックエリア２３，２４に順次別々に積み重ねて置く。次いで、定盤２２の左右一方の側の複数のロボット２５に把持装置２５ｈを装着し、左右他方の側の複数のロボット２５に溶接トーチ２５ｇを装着した後、定盤２２の左右一方の側に積み重ねられた最上部の各加工用平板分割片１９ａ，１９ｂ，１９ｃを定盤２２の左右一方の側の複数のロボット２５で分担しながら把持して、図６に示すように定盤２２の所定位置に溶接できるよう一列に設置する。しかる後、定盤２２の左右他方の側の複数のロボット２５で分担しながら第１の加工用平板分割片１９ａと第２の加工用平板分割片１９ｂの隣り合う端部同士及び第２の加工用平板分割片１９ｂと第３の加工用平板分割片１９ｃの隣り合う端部同士を溶接線１９ｄ，１９ｅに沿って溶接してアーム１１の加工用平板１９を製作する。
【００４２】
次に、定盤２２の左右一方の側及び他方の側の複数のロボット２５にそれぞれ溶接トーチ２５ｇ及び把持装置２５ｈを装着するようにアタッチメントを交換した後、今度は、定盤２２の左右他方の側に積み重ねられた最上部の各加工用平板分割片１９ａ，１９ｂ，１９ｃを定盤２２の左右他方の側の複数のロボット２５で分担しながら把持して定盤２２の所定位置に一列に設置する。しかる後、定盤２２の左右一方の側の複数のロボット２５で分担しながら第１の加工用平板分割片１９ａと第２の加工用平板分割片１９ｂの端部同士及び第２の加工用平板分割片１９ｂと第３の加工用平板分割片１９ｃの端部同士を溶接してアームの加工用平板１９を製作する。さらに、同様の過程を経て、定盤２２の左右一方の側及び他方の側に積み重ねられた上から２番目の各加工用平板分割片１９ａ，１９ｂ，１９ｃ同士をそれぞれ溶接し、以後、同様にして、上から順番に各加工用平板分割片１９ａ，１９ｂ，１９ｃ同士を溶接することにより、種類の異なる各アーム１１について、加工用平板１９を順番に製作することができる。
【００４３】
このように、本建設機械のアームの製作設備によれば、一品生産品としての種々のアーム１１について、それぞれの加工用平板１９をあたかも量産品のように一括して製作することができる。そして、その場合、定盤２２の左右両側に積み重ねた各加工用平板分割片１９ａ，１９ｂ，１９ｃを定盤２２の左右両側の複数のロボット２５を駆使して交互に溶接することができるので、多種類のアーム１１を製作するための溶接作業を同一設備で能率的に行うことができる。その結果、一品生産品としての多くの種類のアーム１１を、製作費の大幅な増加を招くことなく製作することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係る建設機械のアームの製作設備で製作するアームの一例を示す斜視図である。
【図２】図１のアームにおけるＵ字状アーム部材を曲げ加工するための加工用平板の例を示す平面図である。
【図３】図２の例とは別の例の加工用平板を示す図２と同様の図である。
【図４】アームの先端にかかる負荷とアームの各部位に使用する平板部材の板厚との関係を表の形式により示す図である。
【図５】アームの先端にかかる負荷とアームの各部位に使用する平板部材の材質との関係を表の形式により示す図である。
【図６】本発明に係る建設機械のアームの製作設備を具体化した例を示す平面図である。
【図７】図６の建設機械のアームの製作設備におけるロボットの第１の使用態様を示す側面図である。
【図８】図７のロボットの第２の使用態様を示す側面図である。
【図９】従来例の建設機械の全体像を説明するための側面図である。
【図１０】加工形態が異なる二つのタイプの従来例の建設機械のアームを示す横断面図で、（ａ）通常のタイプのアームを示す図、（ｂ）はＵ字状アーム部材を用いるタイプのアームを示す図である。
【図１１】材料の使用形態が異なる二つのタイプの従来例の建設機械のアームを示す側面図で、（ａ）一般的なタイプのアームを示す図、（ｂ）は板厚の異なる材料を組み合わせたタイプのアームを示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１ フロント
９ ブーム
１０ ブームシリンダ
１１ アーム
１１ａ，１１ｂ ブラケット
１１ｃ アーム軸着用のボス
１１ｄ バケット軸着用のボス
１１ｅ リンク軸着用のボス
１２ アームシリンダ
１４ バケットシリンダ
１５ 上板
１６ 側板
１７ 下板
１８ Ｕ字状アーム部材
１９，２０ 加工用平板
１９ａ，２０ａ 第１の加工用平板分割片
１９ｂ，２０ｂ 第２の加工用平板分割片
１９ｃ，２０ｃ 第３の加工用平板分割片
２２ 定盤
２３，２４ ストックエリア
２５ ロボット
Ａ （加工用平板１９，２０の）前端部
Ｂ （加工用平板１９，２０の）中央部
Ｃ （加工用平板１９，２０の）後端部
Ｒ１，Ｒ２ リンク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工用平板を加工して箱型構造物による建設機械のアームを製作する場合に、箱型構造物の一端部の構成部材を形成するための第１の加工用平板分割片とアームの中央部の構成部材を形成するための第２の加工用平板分割片と箱型構造物の他端部の構成部材を形成するための第３の加工用平板分割片とを溶接して前記加工用平板を製作するための建設機械のアームの製作設備であって、これらの各加工用平板分割片を設置することが可能な定盤と、この定盤の両側に配置され各加工用平板分割片を別々に置くことができる加工用平板分割片置場とを設けるとともに、加工用平板分割片を把持して定盤の所定位置に設置する機能と定盤の所定位置に設置された各加工用平板分割片同士を溶接することができる機能とを兼備したロボットを定盤の両側に複数台設けて構成したことをことを特徴とする建設機械のアームの製作設備。
【請求項１】
加工用平板を加工して箱型構造物による建設機械のアームを製作する場合に、箱型構造物の一端部の構成部材を形成するための第１の加工用平板分割片とアームの中央部の構成部材を形成するための第２の加工用平板分割片と箱型構造物の他端部の構成部材を形成するための第３の加工用平板分割片とを溶接して前記加工用平板を製作するための建設機械のアームの製作設備であって、これらの各加工用平板分割片を設置することが可能な定盤と、この定盤の両側に配置され各加工用平板分割片を別々に置くことができる加工用平板分割片置場とを設けるとともに、加工用平板分割片を把持して定盤の所定位置に設置する機能と定盤の所定位置に設置された各加工用平板分割片同士を溶接することができる機能とを兼備したロボットを定盤の両側に複数台設けて構成したことをことを特徴とする建設機械のアームの製作設備。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００６−７２２９（Ｐ２００６−７２２９Ａ）
【公開日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−１８３７３８（Ｐ２００４−１８３７３８）
【出願日】平成１６年６月２２日（２００４．６．２２）
【出願人】（０００００５５２２）日立建機株式会社 (2,611)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年６月２２日（２００４．６．２２）
【出願人】（０００００５５２２）日立建機株式会社 (2,611)
【Ｆターム（参考）】
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