特許ウォッチ

公開番号2025067468
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-24
出願番号2023177471
出願日2023-10-13
発明の名称加工又は検査装置用のガイドレール、ガイドレールシステム、加工又は検査システム、ガイドレールの設置方法
出願人株式会社神戸製鋼所
代理人弁理士法人栄光事務所
主分類B23K 37/02 20060101AFI20250417BHJP(工作機械;他に分類されない金属加工)
要約【課題】加工又は検査装置用のガイドレール、ガイドレールシステム、加工又は検査システム、ガイドレールの設置方法を提供する。
【解決手段】移動機構を有する加工又は検査装置の移動をガイドする加工又は検査装置用のガイドレールであって、弾性変形可能なレール本体と、レール本体を湾曲させる曲げ機構と、レール本体をワークに取付固定するための取付機構と、を備え、曲げ機構は、レール本体の長手方向に沿って形成される、単一又は複数のプレート部材と、レール本体の曲げ量に応じて、少なくとも任意の1方向に可動する緩衝部と、レール本体の曲げ量を調整する調整部と、有し、緩衝部は、プレート部材の両端部に配置され、調整部は、プレート部材の長手方向中央部に配置され、プレート部材とレール本体との間の調整距離を調整する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
移動機構を有する加工又は検査装置の移動をガイドする加工又は検査装置用のガイドレールであって、
弾性変形可能なレール本体と、前記レール本体を湾曲させる曲げ機構と、前記レール本体をワークに取付固定するための取付機構と、を備え、
前記曲げ機構は、
前記レール本体の長手方向に沿って形成される、単一又は複数のプレート部材と、
前記レール本体の曲げ量に応じて、少なくとも任意の１方向に可動する緩衝部と、
前記レール本体の曲げ量を調整する調整部と、を有し、
前記緩衝部は、前記プレート部材の両端部に配置され、
前記調整部は、前記プレート部材の長手方向中央部に配置され、前記プレート部材と前記レール本体との間の調整距離を調整する、
加工又は検査装置用のガイドレール。
続きを表示（約 2,100 文字）【請求項２】
前記レール本体の長手方向をＸ軸、前記レール本体の幅方向をＹ軸、前記レール本体の厚さ方向をＺ軸、とし、
前記レール本体が前記ワークと対向する面に、前記プレート部材が設けられ、
前記プレート部材は、前記調整部によって前記レール本体が曲げられていない基準状態と、前記調整部によって前記基準状態より前記調整距離を長くする離間状態と、前記調整部によって前記基準状態より前記調整距離を短くする近接状態と、に切り換えることができるように、前記レール本体との間に隙間が形成され、
前記取付機構は、前記レール本体の長手方向に沿って並べて配置される複数のレール取付部を有する、
請求項１に記載の加工又は検査装置用のガイドレール。
【請求項３】
前記プレート部材のＸ軸方向の長さをＬ
ｐ
、前記調整距離をＨとした場合に、以下の式を満たすことを特徴とする、
請求項２に記載の加工又は検査装置用のガイドレール。
ａ×Ｌ
ｐ
２
＋ｂ×Ｌ
ｐ
＋ｃ≦Ｈ
ａ＝６．０５２×１０
－５
ｂ＝－４．７３０×１０
－３
ｃ＝６．４０４×１０
－１
【請求項４】
前記レール本体は、
前記レール本体のねじれ角θ
X
の値と、加工又は検査装置の先端位置ズレδ
Ｚ
の値と、限界たわみ量δ
M
の値と、限界曲げ半径の値Ｒと、が予め定めた範囲となるように設計され、
前記レール本体のねじれ角θ
X
および加工又は検査装置の先端位置ズレδ
Ｚ
の値は、
少なくとも、前記レール本体に作用するモーメントＭと、前記レール本体の長手方向まわりの断面二次極モーメントＩ
ｐ
と、前記レール取付部の間隔Ｄと、前記レール本体のレール材質に係る材料定数と、を調整することで、決定し、
前記限界たわみ量δ
M
と限界曲げ半径Ｒの値は、
少なくとも、前記レール本体の幅方向の断面二次モーメントＩ
Ｙ
と、前記レール材質に係る材料定数と、前記プレート部材の長さＬ
ｐ
と、を調整することで、決定する、
請求項２に記載の加工又は検査装置用のガイドレール。
【請求項５】
前記レール本体に作用するモーメントＭは、２９４００Ｎ・ｍｍ以下、
前記断面二次極モーメントＩ
ｐ
は、３１４９～１７６６８２ｍｍ
4
、
前記レール取付部の間隔Ｄは、３５０～２０５０ｍｍ、
前記断面二次モーメントＩ
Ｙ
は、７７９～４０１４３ｍｍ
4
、
前記プレート部材の長さＬ
ｐ
は、３００～２０００ｍｍとし、
前記レール材質に係る材料定数は、
少なくとも、前記レール材質の引張強さと、縦弾性係数と、横弾性係数と、
を含み、
前記引張強さσ
max
は、２１５ＭＰａ以上、
前記縦弾性係数Ｅは、１９７ＧＰａ以下、
前記横弾性係数Ｇは、２６ＧＰａ以上、
とする、
請求項４に記載の加工又は検査装置用のガイドレール。
【請求項６】
前記調整部は、前記調整距離を調整する直動機構を有する、
請求項１に記載の加工又は検査装置用のガイドレール。
【請求項７】
前記直動機構は、少なくとも、ネジ部材と、前記ネジ部材が回転可能に支持されるとともに、前記プレート部材に固定されるナット部材と、を有し、前記ネジ部材の回転運動が直線運動に変換される、
請求項６に記載の加工又は検査装置用のガイドレール。
【請求項８】
前記レール本体の長手方向両端には、隣接配置される前記レール本体の長手方向端部と連結するための連結部が設けられ、
前記連結部は、連結板、マグネット、接着、溶接、から選択される少なくとも１つの連結機構を有する、
請求項１に記載の加工又は検査装置用のガイドレール。
【請求項９】
前記レール本体の幅方向端部に、前記レール本体の長手方向に沿って延在するラックギヤが設けられ、
前記レール本体の長手方向の長さは、５００ｍｍ以上であるとともに、前記ラックギヤに形成される歯のピッチの整数倍とし、
前記レール本体の長手方向両端の前記ラックギヤは、何れも歯底となるように形成された、
請求項１に記載の加工又は検査装置用のガイドレール。
【請求項１０】
前記取付機構は、少なくとも、一軸関節、又は、ボールジョイントの何れか一方を備える、
請求項１に記載の加工又は検査装置用のガイドレール。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工又は検査装置用のガイドレール、ガイドレールシステム、加工又は検査システム、ガイドレールの設置方法に関する。
続きを表示（約 3,600 文字）【背景技術】
【０００２】
船舶や円形、球形タンクの建造における曲面を対象とした加工や検査を、自動装置を用いて行う場合において、自動装置を加工、検査対象線に沿って動作させる為のガイドレールが必要になる。従来、所定の形状に湾曲成形したガイドレールを製造し、このガイドレールに沿って加工装置や検査装置を走行させることにより、加工作業や検査作業を自動で実行できるようにした構成が知られているが、この場合、対象物に応じてガイドレールを作り直す必要があるため、ガイドレールの種類が多くなるとともに、製造と保管に手間とコストが掛かる。そのため、フレキシブルにレール部材を変形させることができる汎用性の高いガイドレールが求められている。
【０００３】
特許文献１には、アルミニウム材のような軽量のレール部材を多数並び合わせることにより、二次元的、三次元的にフレキシブルに変形可能にしたガイドレールが開示されている。
同様に、特許文献２には、レール部材をゴム材や合成樹脂材の可撓性材で形成するとともに、溶接装置等を走行自在に支持可能に薄板状の鋼板等の補強材を可撓性材に一体的に配置し、レール部材を所定の固定材に脱着可能に固定する、ガイドレールが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開昭６０－９２０９７号公報
特開昭６１－１３８４９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１及び特許文献２に記載のガイドレールは、湾曲面を有する様々な種類のワークに応じてレール部材を変形させることで、汎用性を高くすることを目的としている。
【０００６】
特許文献１では、端部同士が連結されるレール部材が棒状の接続心材で繋げられることで支持され、特許文献２では、レール部材間がシリコンゴムや樹脂を用いて固定されることにより支持されている。このため、何れのガイドレールも十分なねじり剛性を得ることができず、加工装置又は検査装置の重量が大きすぎると、加工位置又は検査位置がずれたり、装置の振動等で作業精度が悪化したりする虞があるという課題がある。
【０００７】
本発明は、上記状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、十分なねじり剛性を有するとともに、フレキシブルで汎用性の高い、加工又は検査装置用のガイドレール、ガイドレールシステム、加工又は検査システム、ガイドレールの設置方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）移動機構を有する加工又は検査装置の移動をガイドする加工又は検査装置用のガイドレールであって、
弾性変形可能なレール本体と、前記レール本体を湾曲させる曲げ機構と、前記レール本体をワークに取付固定するための取付機構と、を備え、
前記曲げ機構は、
前記レール本体の長手方向に沿って形成される、単一又は複数のプレート部材と、
前記レール本体の曲げ量に応じて、少なくとも任意の１方向に可動する緩衝部と、
前記レール本体の曲げ量を調整する調整部と、を有し、
前記緩衝部は、前記プレート部材の両端部に配置され、
前記調整部は、前記プレート部材の長手方向中央部に配置され、前記プレート部材と前記レール本体との間の調整距離を調整する、
加工又は検査装置用のガイドレール。
（２）移動機構を有する加工又は検査装置用のガイドレールと、制御装置と、を有するガイドレールシステムであって、
曲げ変形可能なレール本体と、前記レール本体を湾曲させる曲げ機構と、前記レール本体をワークに所定以上の吸着力で取付ける取付機構と、を備え、
前記曲げ機構は、
前記レール本体の長手方向に沿って形成される、単一又は複数のプレート部材と、
前記レール本体の曲げ量に応じて、少なくとも任意の１方向に可動する緩衝部と、
前記レール本体の曲げ量を調整する調整部と、を有し、
前記緩衝部は、少なくとも、前記プレート部材の両端部に位置し、
前記調整部は、前記プレート部材の長手方向中央部に配置され、前記プレート部材と前記レール本体との間の調整距離を調整可能に構成され、
前記制御装置は、前記取付機構による前記ワークへの吸着力、又は、前記調整部により調整される前記調整距離、のうち少なくとも１つを制御する、
ガイドレールシステム。
（３）移動機構を有する加工又は検査装置と、前記加工又は検査装置をガイドするガイドレールと、制御装置と、を有する加工又は検査システムであって、
前記ガイドレールは、曲げ変形可能なレール本体と、前記レール本体を湾曲させる曲げ機構と、前記レール本体をワークに所定以上の吸着力で取付ける取付機構と、を備え、
前記曲げ機構は、
前記レール本体の長手方向に沿って形成される、単一又は複数のプレート部材と、
前記レール本体の曲げ量に応じて、少なくとも任意の１方向に可動する緩衝部と、
前記レール本体の曲げ量を調整する調整部と、を有し、
前記緩衝部は、少なくとも、前記プレート部材の両端部に位置し、
前記調整部は、前記プレート部材の長手方向中央部に配置され、前記プレート部材と前記レール本体との間の調整距離を調整可能に構成され、
前記制御装置は、前記加工装置の動作又は前記検査装置の動作を制御する、
加工又は検査システム。
（４）移動機構を有する加工又は検査装置用のガイドレールの設置方法であって、
曲げ変形可能なレール本体と、前記レール本体を湾曲させる曲げ機構と、前記レール本体をワークに取付固定するための取付機構と、を備え、
前記曲げ機構は、
前記レール本体の長手方向に沿って形成される、単一又は複数のプレート部材と、
前記レール本体の曲げ量に応じて、少なくとも任意の１方向に可動する緩衝部と、
前記レール本体の曲げ量を調整する調整部と、を有し、
前記緩衝部は、少なくとも、前記プレート部材の両端部に位置し、
前記調整部は、前記プレート部材の長手方向中央部に配置され、前記プレート部材と前記レール本体との間の調整距離を調整可能に構成され、
前記ワークに関する情報に基づいて、前記調整距離を算出する算出工程と、
前記算出工程で算出された前記調整距離となるように前記レール本体の曲げ量を調整する調整工程と、
前記取付機構によって前記レール本体を前記ワークに取付固定する設置工程と、
を有する、
ガイドレールの設置方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、弾性変形可能なレール本体を、簡易且つシンプルな構成の曲げ機構によって曲げ変形可能に支持することにより、ガイドレールの汎用性を高くしつつ、ねじり剛性も十分に高くすることができる。これにより、ガイドレールに沿って移動する加工装置又は検査装置の作業精度も向上する。さらにガイドレールの再使用も可能となり、経済性にも優れる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
図１は、実施形態に係るガイド装置が用いられる溶接システムの使用態様を示した全体斜視図である。
図２は、実施形態に係るガイドレールが用いられる溶接システムの概略を示したブロック図である。
図３は、ガイド装置の斜視図である。
図４は、ガイド装置の平面図である。
図５は、曲げ機構を示した平面図である。
図６は、曲げ機構を示した正面図である。
図７は、図５のＡ－Ａ断面図である。
図８は、図５のＢ－Ｂ断面図である。
図９Ａは、図６のＣ－Ｃ断面図である。
図９Ｂは、離間状態におけるガイド装置のＣ－Ｃ断面図である。
図９Ｃは、近接状態におけるガイド装置のＣ－Ｃ断面図である。
図１０は、ラックギヤを示した図である。
図１１は、ガイド装置が凸曲面に沿う離間状態を示した図である。
図１２は、ガイド装置が凹曲面に沿う近接状態を示した図である。
図１３は、レール本体の断面図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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