JP3558988B2

JP3558988B2 - Welding method and welding system

Info

Publication number: JP3558988B2
Application number: JP2001035036A
Authority: JP
Inventors: 禧明青木; 秀幸田中; 睦裕中澤
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 2001-02-13
Filing date: 2001-02-13
Publication date: 2004-08-25
Anticipated expiration: 2021-02-13
Also published as: JP2002239729A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、溶接方法及び溶接システム、特に汎用の多関節ロボットを溶接ロボットとして用いた溶接方法及び溶接システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、溶接や、切断、曲げ、打ち抜きなどといった加工を、ワークに対して自動的に行う自動加工装置は知られている。そのような自動加工装置として、出願人は、先に、準備台を含む準備ステーションと、加工機本体及び加工テーブルを含む加工ステーションとを備え、準備ステーションより加工ステーションへのワークの搬入、搬入されたワークの位置決め、及び加工のためのワークの固定を自動的に行う自動加工装置であって、上記二つのステーション間を往復するように移動式のローダーを設け、そのローダーに、準備台の上のワークを保持・運搬して加工テーブル上に置く手段と、加工用テーブルに対してワークを押さえ付ける手段とを配備し、加工ステーションに、上記テーブル上に置かれたワークを位置決めする手段を配備したものを提案している（例えば、実公平７−５３８２５号公報参照）。
【０００３】
この装置では、加工ステーションでの加工が終了すると、ローダーが次に加工するワークを取りに準備ステーションまで戻り、ワークをもって加工ステーションに戻ってくるという具合に、１つの加工サイクルごとに、準備ステーションと加工ステーションとの間をローダーが必ず往復移動することになる。また、ローダーが加工ステーションにあるときは、準備ステーションには次に加工されるワークがプリセットされるだけで、加工のためのワークの位置決めなどの作業は、ローダーが加工ステーション側に移動してきて、ワークが加工ステーション上に載置されてから行うようになっている。
【０００４】
前述した自動加工装置において、加工完了から、次の加工開始までの時間としては、前記往復移動に要する時間に、位置決めなどの作業時間が加算されることになり、１加工当たりのサイクルタイムがかなり長くなり、加工効率が低い。また、加工ステーションの両側に準備ステーションを設け、該両準備ステーションから交互にワークが加工ステーションに搬送されてくるようにすれば、加工効率を高めることはできるが、そのようにするには、自動加工装置１台に対しローダー及び加工機が２セット必要になり、高価となる。
【０００５】
そこで、発明者は、安価かつ簡単な構成で、加工完了から次の加工開始までの時間を短くして、加工効率を向上させることを目的として、加工テーブルを含む複数の加工ステーションと、該複数の加工ステーションの間を移動する移動式のローダーとを備え、各加工ステーションにおいて、位置決めされたワークの加工を行う自動加工装置であって、前記ローダーに、加工機と、前記加工テーブルに対してワークを押さえ付ける押さえ付け手段とを設けたものを開発し、先に出願している（特願平１１−１４６３８０号など参照）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そのような自動加工装置においては、直線軌跡精度が要求されるため、その要求を満たすことがコストアップの原因となっている。
【０００７】
例えば、レーザ溶接加工（直線溶接加工）を行う場合には、前述したような自動加工装置を用いることなく、エンドエフェクタとして溶接トーチを有する多関節ロボット（溶接ロボット）単体で溶接加工を行うことができれば、コストダウンを図れることが考えられるが、レーザ溶接加工においては、溶接線とレーザ光の照射位置のずれの許容値が、きちんと突き合わせがなされて隙間がない状態でも、０．３ｍｍ程度以下と小さいので、この点にさらに突き合わせ部の隙間を考慮すると、０．１ｍｍ程度以下の直線軌跡精度が要求されるのに対し、現状の多関節ロボットの直線軌跡精度では、一般に、この要求の数値を満足することが困難である。また、仮に、そのような直線軌跡精度を満足できる多関節ロボットが開発されても、前述した突き合わせ溶接加工を行うためには、溶接の対象となるワークを位置決め治具にて位置決めすることと、ワークを加工する部位（加工ステージ）にワークを搬入し、溶接終了後搬出することが必要になる。
【０００８】
このような事情から、前述したような自動加工装置、すなわち直線軌跡精度を確実に確保できる直交タイプの専用の加工装置を設計しているのが現状である。
【０００９】
そこで、発明者らは、コストダウンを図るべく、溶接ロボット（多関節ロボット）について営利研究を重ねた結果、溶接ロボットにおいて、溶接トーチをロボットアームの伸縮動作により移動させると、ロボットアームが収縮して延びる際にそれを動作させるモータが反転する箇所が生じ、その反転の際にいわゆるバックラッシが生じ、精度の低下の原因となっていると考えられるので、溶接ロボットを用いてレーザ溶接加工を行う場合であっても、ロボットアームを自由に伸縮動作させることなく、加工対象となるワークの溶接線に沿って溶接トーチを移動させ、その動作を繰り返すようにすれば、溶接トーチは直線運動を繰り返すだけであるので、前述したバックラッシの影響をほとんど受けず、直線軌跡精度があまり低下しないことを見い出し、本発明を開発するに至ったものである。
【００１０】
この発明は、汎用の多関節ロボットを溶接ロボットとして利用することで、安価かつ簡単な構成で、直線軌跡精度を低下させることなく、従来と同等の溶接精度を確保できる溶接方法及び溶接システムを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る溶接方法は、溶接ステーションに、エンドエフェクタとして溶接トーチを有する多関節ロボットからなる溶接ロボットを設け、この溶接ロボットを用いて、前記溶接ステーションにおいて位置決めされたワークに対して溶接を行う溶接方法を前提とするものである。ここで、溶接ロボットとして用いる多関節ロボットは、溶接機能を有し溶接線に平行にすることができる走行軸（１軸）を備えているものを利用して実施する汎用の産業用ロボットであり、そのロボットが、１台であっても、２台以上であってもよい。また、多関節ロボットが２台以上ある場合であっても、全てのロボットが同時に溶接動作をする必要がないのは勿論である。
【００１２】
そして、本発明に係る溶接方法は、前記溶接ロボットが、ロボットアームの先端部において特定方向に移動可能である可動ベースを有し、その可動ベースに前記溶接トーチを支持するものであり、かつ、前記溶接ロボットは、前記溶接トーチを前記溶接開始点まで移動させる際に前記特定方向を溶接線の方向に一致させるものであり、前記溶接ロボットのロボットアームの伸縮動作により前記溶接トーチを溶接開始点まで移動させ、その後、前記溶接ロボットのロボットアームの伸縮動作を規制した状態で、前記溶接トーチを、前記溶接開始点から前記ワークの溶接線に沿って移動させる際に、前記可動ベースを移動させるものである。ここで、「ロボットアームの伸縮動作を規制した状態」とは、ロボットアームの伸縮動作を全く行わない場合だけでなく、溶接トーチを走行軸方向に移動させる動作はロボットアームの伸縮動作によって行わないが、その走行軸方向に直交する方向の移動（微調整）はロボットアームの伸縮動作によって行う場合のようにロボットアームの伸縮動作の一部を制限する場合も含まれる。
【００１３】
本発明に係る溶接方法によれば、まず、溶接ロボットがロボットアームを伸縮動作させて、エンドエフェクタとしての溶接トーチを、溶接開始点（ティーチングポイント）まで移動させる。
【００１４】
そして、溶接トーチが溶接開始点まで移動すると、溶接ロボットのロボットアームの伸縮動作を規制した状態で、前記溶接トーチを、前記溶接開始点から溶接線に平行な走行軸のみに沿って移動させることにより、前記溶接線に沿った溶接がなされる。この溶接トーチによる溶接動作中には、ロボットアームは伸縮動作が規制されるので、前述したバックラッシの影響をほとんど受けず、走行軸方向に移動しているだけであるので、直線軌跡精度の低下は回避される。
【００１６】
例えば２つの板材からなるワークの場合には、図１６に示すように、２つの板材１０１，１０２がそれらの溶接線ｘが互いにほぼ接触する状態になるように位置決めされ、それらの溶接線ｘがロボットの走行軸の方向Ｔと平行になるようにすることで、前記溶接ロボット全体を走行軸に沿って走行させるだけで、前記溶接トーチを、前記溶接開始点から溶接線ｘに沿って溶接終了点まで無理なく移動させることができる。この場合、走行軸の方向Ｔの移動はロボット全体の直線移動であり、その方向Ｔにおける溶接トーチの位置について調整の必要はないが、その走行軸の方向Ｔに直交する方向においては位置がずれる場合があるので、走行軸以外のロボットの各軸による１軸以上のティーチングにより溶接トーチの位置を調整するようにしてもよい。
【００１８】
本発明に係る溶接システムは、溶接ステーションに、エンドエフェクタとして溶接トーチを有する多関節ロボットからなる溶接ロボットを設け、この溶接ロボットを用いて、前記溶接ステーションにおいて、位置決めされたワークに対して溶接を行う溶接システムであって、前記溶接ロボットのロボットアームの伸縮動作により前記溶接トーチを溶接開始点まで移動させ、溶接動作中は前記ロボットアームの伸縮動作を規制するロボットコントローラと、前記溶接トーチが前記溶接開始点まで移動した後、前記溶接トーチを前記ワークの溶接線に沿って移動させる移動手段とを備え、前記移動手段は、前記溶接線の方向に沿って移動可能に配設され前記溶接ロボットが搭載された可動台を有し、前記溶接ロボットが前記可動台の移動方向に１軸の走行軸を有するように構成され、前記位置決めされたワークは、それの溶接線が前記溶接ロボットの走行軸と平行であり、前記溶接ロボットは、それのロボットアームの先端部に前記溶接トーチを支持する先端部材を有し、前記可動台は、前記走行軸に直交する方向に延びる支持部材を有し、この支持部材の先端付近に、前記先端部材を着脱可能にクランプするクランプ手段が設けられている。
【００１９】
本発明に係る溶接システムによれば、まず、溶接ロボットが、それのロボットアームの伸縮動作により、エンドエフェクタとしての溶接トーチを、溶接開始点（ティーチングポイント）まで移動させる。そして、溶接トーチを溶接開始点まで移動させると、ロボットコントローラにより、溶接ロボットのロボットアームの伸縮動作が規制され、その規制状態で、前記溶接トーチが、前記溶接開始点から溶接線に沿って移動せしめられ、前記溶接線に沿った溶接がなされる。この溶接動作中に、ロボットアームは伸縮動作が規制されるので、溶接トーチの直線軌跡精度は低下せず、必要な精度は確保される。
【００２１】
可動台を、位置決めされたワークの溶接線の方向と平行に移動させることで、溶接ロボット全体が前記ワークの溶接線の方向と平行に走行することとなり、この走行により溶接トーチによる溶接が実行される。溶接完了後には、溶接ロボットの溶接トーチは初期位置に戻され、次のワークに対して同じ動作が繰り返される。すなわち、溶接ロボット（多関節ロボット）が溶接を開始する前に、ロボットアームの伸縮動作により、溶接トーチ（エンドエフェクタ）が溶接開始点まで移動し、溶接ロボットは溶接開始姿勢とされるが、その後の溶接動作中においても、溶接ロボットはその姿勢を維持し、ロボットアームが伸縮動作を行うことなくロボット全体が走行することで、溶接トーチを溶接線に沿って直線移動させる。これにより、直線軌跡精度を確保して、前記溶接線についての溶接を行うことができる。
【００２２】
このように、溶接を行っている際には、ロボット全体が走行軸に沿って移動することで、溶接トーチをワークの溶接線に沿って移動させるようにし、多関節ロボットを溶接ロボットとして用いながらロボットアームを伸縮動作させないようしているので、モータの逆転などに起因する直線軌跡精度の低下が回避されることになる。
【００２４】
ロボットアームの先端部材は、クランプ手段によって、剛性の高い支持部材にクランプされ、そのクランプ状態で可動台を移動させることにより、溶接トーチを移動させることができる。そのようにして前記溶接トーチを移動させるようにすることで、溶接作業中において、ロボットアームの先端部材に支持される溶接トーチが振れるということがなくなり、直線軌跡精度が確保される。すなわち、ロボットアームの先端部材がクランプ手段によって支持部材にクランプされることで、ロボットアームの先端部材が可動台に一体化され、直交２軸の平面加工装置と同等な構造となる。
【００２５】
請求項３に記載のように、前記支持部材は、前記走行軸に直交する方向に位置調整可能に支持される移動台と、前記移動台に連係され前記移動台を、前記走行軸に直交する方向に移動させるアクチュエータとを備え、前記クランプ手段は、前記移動台に設けられているようにすることができる。
【００２６】
請求項３の発明によれば、アクチュエータにより移動台を、走行軸に直交する方向に移動させることにより、移動台にクランプされる先端部材（溶接トーチ）の位置を微調整することが可能となる。
【００２７】
請求項４の発明は、溶接ステーションに、エンドエフェクタとして溶接トーチを有する多関節ロボットからなる溶接ロボットを設け、この溶接ロボットを用いて、前記溶接ステーションにおいて、位置決めされたワークに対して溶接を行う溶接システムであって、前記溶接ロボットのロボットアームの伸縮動作により前記溶接トーチを溶接開始点まで移動させ、溶接動作中は前記ロボットアームの伸縮動作を規制するロボットコントローラと、前記溶接トーチが前記溶接開始点まで移動した後、前記溶接トーチを前記ワークの溶接線に沿って移動させる移動手段とを備え、前記溶接ロボットは、それのロボットアームの先端部に前記溶接トーチを支持する先端部材を有し、前記移動手段は、前記先端部材に特定方向に移動可能に設けられた可動ベースを有し、前記可動ベースに前記溶接トーチが取り付けられている。
【００２８】
請求項４の発明によれば、ロボットアームの伸縮動作により、溶接トーチを溶接開始点まで移動させると共に特定方向（可動ベースの移動方向）を位置決めされたワークの溶接線の方向に一致させ、ロボットアームを伸縮動作させることなく、前記可動ベースを移動させることで、溶接トーチを溶接線に沿って移動させることとなり、溶接を実行することができる。よって、例えば特定方向（可動ベースの移動方向）を、ロボットアームの伸縮動作により、溶接線に直交する方向に一致させれば、前記可動ベース（溶接トーチ）を移動させることで、前記ロボットの走行軸に直交する方向の溶接線についての溶接も可能とされる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に沿って説明する。
【００３０】
図１は本発明に係る自動溶接システムの概略構成を示す平面図、図２〜図４は第１の溶接ステーション及び搬入ステーションの概略構成を示す平面図、背面図及び左側面図である。
【００３１】
本発明に係る自動溶接システム１は、図１〜図４に示すように、中央に２つの溶接ステーション、すなわち第１及び第２の溶接ステーションＳ１，Ｓ２が隣り合うように設けられ、第１の溶接ステーションＳ１の左側に加工前のワークを搬入するための搬入ステーションＳ３が、第２の溶接ステーションＳ２の右側に一連の溶接加工が終了したワーク（例えば、板厚の異なる板材を溶接するテーラードブランク材）を搬出するためのワーク搬出ステーションＳ４が隣り合うようにそれぞれ配設されている。これら４つのステーションＳ１〜Ｓ４によって、１つのワークに対する溶接工程を、２つの工程に分けて行う一列の溶接ラインが構成されている。
【００３２】
第１及び第２の溶接ステーションＳ１，Ｓ２は、共に、溶接加工を行うための溶接テーブル１１，１２を備えている。前記各溶接ステーションＳ１，Ｓ２においては、それらの前後両側（図１において上下両側）に配設され溶接機能を有する共通の汎用の多関節ロボットからなる溶接ロボット１３Ａ，１３Ｂ（産業用ロボット）を用いて、予め位置決めされたワークＷに対して交互に溶接が行われるようになっている。
【００３３】
前記溶接ロボット１３Ａ，１３Ｂは、エンドエフェクタとしてＹＡＧレーザの溶接トーチ１４を有するものであり、両溶接ステーションＳ１，Ｓ２の間を、それらの配列されている方向に沿って直線移動可能に構成されている。この溶接ロボット１３Ａ，１３Ｂの移動方向は、溶接の対象となる、位置決めされたワークＷの溶接線ａ，ｂ，ｃ，ｄと平行な方向であり、前記溶接ロボット１３Ａ，１３Ｂが、位置決めされ溶接の対象となるワークＷの溶接線ａ〜ｄと平行に移動可能に支持されていることになる。具体的には、前記溶接ロボット１３Ａ（１３Ｂ）は、ロボット本体１５が可動台１６上に設けられている。可動台１６は、下部にスライダ１７を有し、このスライダ１７が、ステーション配列方向に延びるベース台１８上の走行用レール１９にスライド可能に係合し、これによって可動台１６が前記位置決めされたワークの溶接線ａ〜ｄに平行に移動するように構成され、これによって溶接ロボット１３Ａ，１３Ｂが前記可動台１６の移動方向に走行軸を有するようになっている。したがって、位置決めされたワークの溶接線ａ〜ｄは、溶接ロボット１３Ａ，１３Ｂの走行軸と平行になる。なお、前記溶接トーチ１４には、ケーブル（図示せず）を介して発振器本体２０が連係されている。この場合、１つの溶接ステーションにおいて２つの溶接トーチにてレーザ溶接するようにしてもよいし、一方の溶接トーチのみでレーザ溶接するようにしてもよい。
【００３４】
また、第１の溶接ステーションＳ１と搬入ステーションＳ３との間には、それらの間を往復移動する第１の移動式ローダー２１が設けられている。また、第２の溶接ステーションＳ２と搬出ステーションＳ４との間にも、それらの間を往復移動する第２の移動式ローダー２２が設けられている。
【００３５】
前記第１の移動式ローダー２１の移動機構について、図５に沿って説明する。基台フレーム２３上に設けられた走行レール２４に、ローダー本体２５の左右側部の下面に設けられたスライダ２６がスライド可能に係合している。また、ローダー本体２５の左右側部には、ラック２７が固設されており、そのラック２７にそれぞれピニオン２８が噛み合い、ピニオン２８が回転することで前記ローダー２１が往復移動するようになっている。前記ピニオン２８はローダー左右方向に延びる回転軸２９の両端に取り付けられており、この回転軸２９が減速機３０を介して駆動モータ３１に連結されている。なお、前記基台フレーム２３のローダー走行方向の両端部には、ストッパ部材３２，３３が設けられ、ローダー２１の可動範囲が一定の範囲となるようにされている。
【００３６】
同様に、前記第２の溶接ステーションＳ２及び搬出ステーションＳ４側の基台フレームにも、同様に、走行レールが平行に設けられ、該走行レールに、第２の移動式ローダー２２の下部フレームに設けられたスライダがスライド可能に係合し、ラックとピニオンとの噛み合い関係で第２の移動式ローダーを駆動するようになっている。尚、前記第１の溶接ステーションＳ１と第１の移動式ローダー２１との間及び第２の溶接ステーションＳ２と第２の移動式ローダー２２との間には、それぞれ、前記両移動式ローダー２１，２２の位置決めをする位置決め手段を設けるようにすることもできる。
【００３７】
また、前記溶接ロボット１３Ａ（１３Ｂ）の可動台１６には、前記ワークＷの溶接線ａ〜ｄに直交する方向に、すなわち溶接テーブル１１，１２側に延びる支持部材４１が設けられ、この支持部材４１の先端部の左右に、ロボットアーム４２の先端部材４２ａを着脱可能にクランプするクランプ手段４３が設けられている。このクランプ手段４３にて先端部材４２ａをクランプすることで、溶接のために溶接ロボット１３Ａ（１３Ｂ）が走行する際に、直線軌跡精度を確実に確保できるように溶接トーチ１４が振れないようにすることができる。また、溶接作業中は、クランプ手段４３によって先端部材４２ａがクランプされるだけでなく、図示しないロボットコントローラによって溶接ロボット１３Ａ（１３Ｂ）のロボットアーム４２の伸縮動作が規制されるように制御され、ロボットアーム４２が溶接動作中に伸縮動作を行うことはない。
【００３８】
具体的には、図６〜図８に示すように、支持部材４１は、基端部が可動台１６に固定された固定部４１Ａと、この固定部４１Ａの先端部分に、前記ワークＷの溶接線ａ〜ｄに直交する方向において位置を微調整可能に支持されている移動部４１Ｂ（移動台）とを有する。前記固定台４１Ａ側のアクチュエータ４４が、例えばボールねじ手段を介して移動部４１Ｂに連結され、固定部４１Ａには走行レール４５が設けられ、移動部４１Ｂにはその走行レール４５にスライド可能に係合するスライダ４６が設けられ、それによって、アクチュエータ４４を作動させることで、前記移動部４１Ｂの位置を微調整できるようになっている。
【００３９】
前記クランプ手段４３は、移動部４１Ｂの両側に設けられた低圧クランプシリンダ４３Ａと、この低圧クランプシリンダ４３Ａによって回転されロボットアーム４２の先端部材４２ａを、移動部４１Ｂの上側に着脱可能にクランプするクランプ部材４３Ｂとを有する。このクランプ手段４３によるクランプの際の位置決めのために、支持部材４１の移動部４１Ｂの上面に被係合凹部材４７が、ロボットアーム４２の先端部材４２ａの下面に、前記被係合凹部材４７に係脱可能に係合する係合凸部材４８が設けられている。なお、クランプ時の先端部材４２ａの下面と移動部４１Ｂの上面との間隔を、前記被係合凹部材４７と係合凸部材４８との係合関係に関連して一定に維持するために、それぞれにスペーサとして機能する当接部材４９，５０が設けられている。
【００４０】
そして、第１及び第２の溶接ステーションＳ１，Ｓ２は、溶接加工の対象となるワークＷの異なる部分を溶接するようになっている。すなわち、第２の溶接ステーションＳ２においては、第１の溶接ステーションＳ１で一部（溶接線ａ，ｂ）が溶接されたワークＷの残部（溶接線ｃ，ｄ）を溶接するようになっており、両溶接ステーションＳ１，Ｓ２での第１及び第２の溶接工程を経て溶接が完了するようになっている。したがって、溶接工程が二段階で行われるようになっている。
【００４１】
前記第１の移動式ローダー２１には、図９に示すように、前記搬入ステーションＳ３に載置されているワークＷを保持して前記第１の溶接ステーションＳ１に運搬する第１のワーク保持手段５１と、前記第１の溶接ステーションＳ１において溶接作業中の間位置決めされているワークＷを移動不能に押さえ付ける第１のワーク押さえ付け手段５２とが設けられている。前記第１のワーク保持手段５１は、下向きのバキュームカップ５１ａと、このバキュームカップ５１ａを上下移動させるアクチュエータ５１ｂとを備え、第１の溶接ステーションＳ１の上まで運搬した後、バキュームを解除して溶接ステーションＳ１上に載置するものである。また、前記第１のワーク押さえ付け手段５２は、ワークを押し付ける加圧具５２ａと、この加圧具５２ａを昇降可能に支持するアクチュエータ５２ｂとを備え、アクチュエータ５２ｂが下方へ延ばされると、溶接テーブルとの間で、加圧具５２ａがワークをクランプして移動しないようにするようになっている。ここで、加圧具５２ａの上昇位置は、移動式ローダーの移動の際に加圧具等が加工テーブルに当たらない位置であればよいので、ワークをクランプするのに必要な加工距離はごく短く（数十ｍｍ程度）、それに要する時間もわずかですむ。なお、移動式ローダー２１が移動する際には、溶接トーチ１４との干渉を回避するために、溶接トーチ１４は、溶接ロボット１３Ａ，１３Ｂのロボットアーム４２の伸縮動作にて、鉛直上方に退避するようになっている。
【００４２】
一方、前記第２の移動式ローダー２２にも、具体的には図示していないが、前記第２の溶接ステーションＳ２において溶接が完了したワークＷを保持して前記搬出ステーションＳ４に運搬する第２のワーク保持手段と、前記第２の溶接ステーションＳ２において溶接中に位置決めされたワークＷを押さえ付ける第２のワーク押さえ付け手段とが設けられている。なお、前記第２のワーク保持手段及び第２のワーク押さえ付け手段は、前記第１のワーク保持手段５１及び第１のワーク押さえ付け手段５２と同様に構成されている。
【００４３】
そして、第１の溶接ステーションＳ１においては、図９及び図１０に示すように、溶接されるワークを所定の加工位置に位置決めするために、基準ピン５５，５６（図１参照）とで位置決め手段を構成する幅寄せユニット５３が設けられている。この幅寄せユニット５３は、レール部材５４に移動可能に設けられた可動本体部５３ａと、この可動本体部５３ａに設けられワークの端縁に接触してワークを所定の位置に移動させる当接ピン５３ｂとを備える。そして、出没可能に設けられた基準ピン５５，５６（図１参照）に、溶接される一方のワークの溶接線ａ，ｂ側を当接ピン５３ｂを移動させることで押し当て、それから、基準ピン５５，５６を下降させる共に、前記一方のワークをワーク押さえ付け手段５２にて押さえ付け、移動不能に固定する。それから、前記一方のワークに対し溶接される他方のワークを、別の幅寄せユニット５３によって同様にして前記一方のワーク側に幅寄せし、溶接線となる部分が互いにほぼ接触するような状態とし、他方のワークもワーク押さえ付け手段５２にて押さえ付け、移動不能に固定する。この状態で、位置決めが終了しワークが移動不能に固定されており、溶接ロボット１３Ａを走行させることにより前記溶接線ａ，ｂに沿って溶接が行われる。なお、第２の溶接ステーションＳ２にも、同様に、溶接されるワークを所定の加工位置に位置決めするための位置決め手段として、幅寄せユニットが設けられている。
【００４４】
また、前記両溶接ステーションＳ１，Ｓ２の間に、エンドエフェクタとして保持具６１を有する搬送用の多関節ロボットからなるワーク搬送ロボット６２が設けられ、このワーク搬送ロボット６２が、前記第１の溶接ステーションＳ１で一部溶接されたワークＷを前記保持具６１にて保持し、第２の溶接ステーションＳ２に対しそのワークＷの溶接線ｃ，ｄが溶接ロボット１３Ａ，１３Ｂの走行軸に平行になるように載置されるようになっている。なお、最終的な位置決めは、前述した基準ピンと幅寄せユニットとからなる位置決め手段によってなされる。
【００４５】
さらに、前記搬入ステーションＳ３の、第１の溶接ステーションＳ１とは反対側には、ワーク搬入ロボット６３が配設されている。また、完成品搬出ステーションＳ４の、第１の溶接ステーションＳ１とは反対側には、完成品搬出ロボット６４が配設されている。なお、ワークＷの搬入及び排出作業は、必ずしもロボットによって行う必要はなく、その他の機械的手段や人手によって行うようにしてもよい。
【００４６】
前記ワーク搬入ロボット６３の前記搬入ステーションＳ３とは反対側に、溶接されるワークを搬入するためのワーク搬入コンベヤ６５と、空パレットを搬出するためのワーク搬出コンベヤ６６とが並列に配設されており、それらのコンベヤ６５，６６とワーク搬入ロボット６３との間に、不良品（ＮＧ品）が載置されるパレット置き場６８が配設されている。一方、前記完成品搬出側には、完成品搬出コンベヤ７１，７２が関連づけられ、完成品が搬出パレット上に重積された状態で搬出される。
【００４７】
また、前記ワーク搬入ステーションＳ３及びワーク搬出ステーションＳ４には、それぞれ、不良品（ＮＧ品）が搬出される不良品パレット置き場７３，７４が設けられ、それぞれが搬出パレット（図示せず）を備えている。
【００４８】
なお、７５は冷却装置（レーザ発振器用）、７６はシステム制御盤（レーザ加工機）、７７は複数のロボット制御盤、７８はトランス、７９はドライエア供給装置である。
【００４９】
続いて、上記自動溶接システムによる溶接動作について説明する。
【００５０】
例えば第１の移動式ローダー２１が第１の溶接ステーションＳ１に位置している際には、第１の移動式ローダー２１に搭載されている第１のワーク押さえ付け手段５２によって、位置決めされたワークＷが溶接テーブル１１上に移動しないように押さえ付ける。この場合は、溶接ロボット１３Ａ，１３Ｂの走行軸に溶接線ａ，ｂが平行になるようにワークＷが位置決めして載置されている。この位置決めは、前述したように基準ピンと幅寄せユニットとを用いて行われる。
【００５１】
このようにして第１のワーク押さえ付け手段５２の押さえ付けにより固定された後、溶接ロボット１３Ａの溶接トーチ１４が、まず、溶接開始点（ティーチングポイント）まで移動せしめられる。その後、図示しないロボットコントローラによってロボットアーム４２の伸縮動作が規制され、クランプ手段４３にてロボットアーム４２の先端部材４２ａが支持部材４１にクランプされる。ここで、必要に応じてアクチュエータ４４の作動により位置調整がされる。
【００５２】
それから、ロボットアーム４２の伸縮動作が規制された状態で、可動台１６を、図示しない制御手段によって駆動系を制御して移動させることで、溶接ロボット１３Ａ，１３Ｂが前記溶接線ａ，ｂに沿って平行に走行することになり、溶接トーチ１４からレーザを照射しながら、溶接線ａ，ｂ上を直線的に移動することにより、ワークＷに対する溶接加工が行われる。このように、第１の溶接ステーションＳ１では、４つの溶接線ａ〜ｄのうちの一部である溶接線ａ，ｂについて溶接が行われる。
【００５３】
そして、第１の溶接ステーションＳ１で一部の溶接線ａ，ｂについての溶接が終了すると、ワーク搬送ロボット６２にて、ワークＷが第２の溶接ステーションＳ２に搬送され、溶接テーブル１２上に載置される。この場合も、ワークＷの残りの溶接線ｃ，ｄが、溶接ロボット１３Ａ，１３Ｂの走行軸に平行となるように、第１の溶接ステーションＳ１の場合と同様に基準ピン及び幅寄せユニットを用いて位置決めされ、第２の移動式ローダー２２のワーク押さえ付け手段にて、位置決めされたワークＷが移動不能に押さえ付けられる。そして、第１の溶接ステーションＳ１での溶接作業と同様に、まず、溶接開始点（ティーチングポイント）まで、溶接ロボット１３Ａ，１３Ｂの溶接トーチ１４が移動せしめられ、ロボットアーム４２の伸縮動作を規制した状態で、溶接ロボット１３Ａ，１３Ｂを残部の溶接線ｃ，ｄに平行に走行させることで溶接トーチ１４がレーザを照射しながら、溶接線ｃ，ｄ上を直線的に移動することになり、ワークＷに対する溶接加工が行われる。
【００５４】
このようにして、ワークＷについての残部の溶接加工が終了した後（溶接が完了した後）、第２の移動式ローダー２２が、第２のワーク押さえ付け手段による押し付けを解除した後、第２の移動式ローダー２２が、溶接が完了したワークＷを保持して第２の溶接ステーションＳ２から搬出ステーションＳ４に運搬される。
【００５５】
ワーク搬出ステーションＳ４においては、溶接が完了したワークＷが載置され、第２の移動式ローダー２２が第２の溶接ステーションＳ２に移動した後、完成品と不良品とに選別されて、ワーク搬出ロボット６４にて、完成品搬出コンベヤ７１，７２の搬出パレット上又は不良品パレット置き場７４のパレット上に載置される。この選別は、光学的検査手段を用いて行ってもよいし、作業者の目視によって行ってもよい。
【００５６】
そして、前記完成品搬出コンベヤ７１，７２の搬出パレット上におけるワークが所定の個数になったときに、完成品搬出コンベヤ７１，７２によって搬出される。尚、この搬出は、作業者の手作業によって行ってもよいし、また、搬出パレット上に重積することなく、１つずつ搬出するようにしてもよい。
【００５７】
また、第１の溶接ステーションＳ１において、溶接が行われているときには、ワーク搬入ステーションＳ３には、第１の移動式ローダー２１が位置していない。よって、このとき、ワーク搬入ロボット６３にて、ワーク搬入ステーションＳ３上にワークが載置される。
【００５８】
一方、第２の移動式ローダー２２が、溶接が完了したワークを保持して、搬出ステーションＳ４まで運搬する際には、第２の溶接ステーションＳ２には、第２の移動式ローダー２２が位置していないことになるので、ワーク搬送ロボット６２にて、第１の溶接ステーションＳ１から第２の溶接ステーションＳ２にワークＷが搬送される。そして、ワークが置かれ、溶接ステーションＳ２で位置決めなどの一連の作業がなされる。
【００５９】
このように、第１及び第２の移動式ローダー２１，２２は、それぞれ、溶接ステーションＳ１，Ｓ２において第１及び第２のワーク押さえ付け手段を用いてワークを押さえ付ける機能と、搬入ステーションＳ３から第１の溶接ステーションＳ１へワークを運搬したり第２の溶接ステーションＳ２から搬出ステーションＳ４にワークを運搬する機能とを併せ持つものであり、各溶接ステーションＳ１，Ｓ２において交互に加工が行われるので、溶接ロボット１３Ａ，１３Ｂの遊び時間はほとんどなく、前述した実公平７−５３８２５号公報に記載の装置に比べて、サイクルタイムの短縮化が図れる。
【００６０】
上記に本発明に係る自動溶接システムの一実施の形態について説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、以下に示すように種々の変更が可能である。
（１）前記実施の形態においては、ロボットアーム４２の先端の溶接トーチ１４が、溶接ロボット１３Ａ，１３Ｂの走行中（溶接作業中）に確実に振れないように、ロボットアーム４２先端の先端部材４２ａを、支持部材４１に対しクランプ手段４３にてクランプ支持するようにしているが、そのような支持部材４１にてクランプ支持するのは必ずしも必要ではなく、例えば図１１に示すように、支持部材及びクランプ手段を省略した溶接ロボット１３Ａ′とすることも可能である。このようにすれば、前記実施の形態のように、支持部材４１を設ける場合には、ロボットアーム４２の先端をクランプ支持する関係上、溶接トーチ１４の位置を、ロボットの走行軸に直交する方向において位置調整できる範囲について制約を受けるが、ロボットアーム４２の先端をクランプ支持しないようにするのであれば、溶接トーチ１４の位置を、ロボットアーム４２の伸縮動作によってロボットの走行軸に直交する方向において調整できる範囲が大きくなるので、溶接トーチと溶接線の位置が前記ロボットの走行軸に直交する方向において大きくずれている場合であっても、位置調整可能となる。
【００６１】
なお、支持部材による支持を行わなくても、溶接のために、ロボットの走行軸に沿って溶接ロボット１３Ａ，１３Ｂを走行させるだけであれば、直線軌跡精度は実用上問題のない、０．１ｍｍ以下に保たれることは、実験により確認されている。
（２）前記実施の形態では、第１及び第２の溶接ステーションＳ１，Ｓ２のいずれにおいても、ワークの載置状態は同一であるが、第１の溶接ステーションＳ１から第２の溶接ステーションＳ２へのワークの搬送を、多関節ロボットであるワーク搬送ロボット６２を用いているので、溶接ロボット１３Ａ，１３Ｂの走行軸の方向Ｔと平行となるようにワークを載置するのに、図１２（ａ）（ｂ）に示すように、溶接線ｅ，ｆ，ｇ，ｈを有するワークが、第２の溶接ステーション（図１２（ｂ）参照）においては第１の溶接ステーション（図１２（ａ）参照）と異なる状態に載置するようにすることもできる。これは、第１の溶接ステーションＳ１から第２の溶接ステーションＳ２へのワークの搬送を、搬送の自由度が高いワーク搬送ロボット６２（多関節ロボット）を利用して行うようにしているからであり、ロボットの走行軸に溶接線が平行になるようにされていれば、必要な直線軌跡精度は確保されるからである。
（３）前記実施の形態では、溶接ロボット１３Ａ，１３Ｂ（多関節ロボット）を、溶接ラインの前後両側に設けているが、必ずしも溶接ロボットを２つとする必要はなく、１つだけであってもよいし、また、溶接ラインを複数列に増やすことによって、多関節ロボットである溶接ロボットを３つ以上設けるようにし、異なる種類のワークを併行に流して、溶接するようにすることもできる。
【００６２】
一例として、図１３に示すように、溶接ラインを２列にし、溶接ロボットを３つ設けた場合について説明する。この場合は、搬入ステーションＳ３１，Ｓ３２、第１の溶接ステーションＳ１１，Ｓ１２、第２の溶接ステーションＳ２１，Ｓ２２及びワーク搬出ステーションＳ４１，Ｓ４２が順に設けられた第１及び第２の溶接ラインＬ１，Ｌ２が形成され、前記第１溶接ラインＬ１の後側、第２の溶接ラインＬ２の前側、及びそれらの溶接ラインＬ１，Ｌ２の間に、第１〜第３の溶接ロボット８１，８２，８３（多関節ロボット）がそれぞれ前記溶接ラインＬ１，Ｌ２に平行に移動可能に設けられている。そして、第１及び第２の溶接ステーションの間には、第１及び第２の溶接ラインＬ１，Ｌ２それぞについて、第１の溶接ステーションＳ１１，Ｓ１２から第２の溶接ステーションＳ２１，Ｓ２２に、溶接の一部が終了したワークを搬送する第１及び第２のワーク搬送ロボット８４，８５が配設されている。第２の溶接ロボット８２は、両溶接ラインＬ１，Ｌ２に共有するようにしてもよいし、溶接ラインＬ２は、溶接線の数が溶接ラインＬ１よりも多いので、第１の溶接ラインＬ１については第１の溶接ロボット８１のみを用い、第２の溶接ラインＬ２については第２及び第３の溶接ロボット８２，８３を用いるようにしてもよい。
【００６３】
そして、搬入側は、ワーク搬入コンベヤ８６と空パレット排出コンベヤ８７とが並列に設けられ、ワーク搬入コンベヤ８６によって搬入されたパレット上のワークが、空パレット排出コンベヤ８７側に搬送される間に、ワーク搬入ロボット９３によって、ワークの種類に応じて、第１又は第２の溶接ラインＬ１，Ｌ２の搬入ステーションＳ３１，Ｓ３２に搬入されるようになっている。また、不良品置き場８８も設けられている。
【００６４】
搬出側は、第１及び第２の溶接ラインＬ１，Ｌ２の搬出ステーションＳ４１，Ｓ４２の間に亘って、ワーク搬出ロボット８９が移動可能に設けられており、この搬出ロボット８９によって、ワークの種類に応じて完成品搬出コンベヤ９０，９１にて搬出されるか、不良品置き場９２に載置される。
【００６５】
ところで、前記溶接ラインＬ２の第１及び第２の溶接ステーションＳ１２，Ｓ２２においては、ロボットの走行軸に平行な溶接線ｍ，ｐ，ｑだけでなく、それに直交する方向の溶接線ｎ，ｏ，ｒも溶接する必要がある。そのため、溶接ステーションの数を増加することなく、各溶接ステーションＳ１２，Ｓ２２において、ロボットの走行軸に直交する方向の溶接線ｎ，ｏ，ｐについても溶接するために、図１３及び図１４に示すように、ロボットアームの先端部を構成することで、溶接ロボット８１，８２，８３が走行軸に沿って走行することで、前述した実施の形態の場合と同様に、ロボットの走行軸に平行な溶接線の溶接を行い、それから、ロボットを停止させ、溶接トーチのみを、ロボットの走行軸に直交する方向に移動することで、走行軸に直交する方向の溶接線の溶接ができるようにすることも可能である。この場合も、いずれの方向であっても、溶接動作中は、ロボットアームは伸縮動作をしないので、溶接トーチの移動についての必要な直線軌跡精度は確保される。
【００６６】
具体的に、図１４及び図１５に沿って説明すると、ロボットアーム４２の先端部材４２ａの鉛直面に、ロボットの走行軸に直交する方向に一対のガイドレール１０１を上下に平行に設け、それらの間にねじ棒１０２を回転可能に設ける一方、溶接トーチ１４を支持する可動ベース１０３に、前記ガイドレール１０１にスライド可能に係合するスライダ１０４を設け、それらの間に前記ねじ棒１０２が回転可能に螺合する雌ねじ部材１０５を設けている。よって、アクチュエータ１０６にてねじ棒１０２を回転することで、雌ねじ部材１０５が移動せしめられるので、溶接トーチ１４（可動ベース１０３）もそれに伴って、ガイドレール１０１に沿ってロボットの走行軸に直交する方向に走行することになり、ロボットの走行軸方向の溶接線ｍ，ｐ，ｑだけでなく、それに直交する方向の溶接線ｎ，ｏ，ｒについての溶接も、直線軌跡精度よく行うことができるようになる。
（４）前記実施の形態においては、溶接ステーションにワークを搬入したり、溶接ステーションからワークを搬出するためにローダーを用いているが、本発明においては必ずしもそのようなローダーを用いる必要はなく、作業者が手作業にて行うようにしてもよい。また、前記第１及び第２の移動式ローダー２１，２２は、ラックアンドピニオン機構によって往復駆動されるようになっているが、本発明はそれに限定されるものではなく、ボールねじ手段、牽引手段やコンベヤ手段によって移動させられるものを用いることもできるし、ローダー自体が移動用のモータを有する自走式のものとしてもよい。さらに、前記第１及び第２の移動式ローダー２１，２２に搭載されるワーク押さえ付け手段は、加圧具を動作させるためのアクチュエータとして、プッシュロッド、流体圧シリンダなどを用いることができるのはもちろん、加圧具を下降させて加圧状態を保持できるものであれば用いることが可能である。ワーク保持手段も、バキュームカップに限らず、マグネット式のものなどを用いることができ、ワークを着脱可能に保持して運搬できるものであれば用いることが可能である。
（７）前記実施の形態においては、対象とするワークは、板厚の異なる板材が溶接されるテーラードブランク材であるが、本発明を適用できるワークはそれに制限されないのはいうまでもない。
【００６７】
【発明の効果】
この発明は、以上に説明したように実施され、以下に述べるような効果を奏する。
【００６８】
本発明に係る溶接方法は、溶接ロボットのロボットアームの伸縮動作を利用して、エンドエフェクタとしての溶接トーチを溶接開始点（ティーチングポイント）まで移動させるが、溶接ロボットのロボットアームの伸縮動作を規制した状態で、前記溶接トーチを、前記溶接開始点から溶接線に沿って移動させて溶接作業を行うようにしているので、溶接動作中には、ロボットアームは伸縮動作をせず、溶接トーチの直線軌跡精度の低下を回避することができる。よって、多関節ロボットを溶接ロボットとして用いても、一定の直線軌跡精度を確保して、溶接することが可能となる。
【００７０】
また、前記溶接ロボットのロボットアームの先端部において前記溶接トーチを特定方向に直線移動可能に設ければ、前記特定方向が前記溶接線の方向に一致するように前記溶接トーチを前記溶接開始点まで移動させ、その状態で前記溶接トーチを移動させるだけで、前記溶接トーチを、前記溶接開始点から溶接線に沿って移動させることができる。
【００７１】
本発明に係る自動溶接システムは、溶接トーチを溶接開始点まで移動させた後、ロボットコントローラにより溶接ロボットのロボットアームの伸縮動作を規制し、その規制状態で、移動手段によって前記溶接トーチを、前記溶接開始点から溶接線に沿って移動させることができるので、ロボットアームを伸縮動作させることなく、位置決めされたワークに対し所定の溶接を行うことが可能となる。よって、直線軌跡精度を確保した溶接作業を、溶接ロボットを用いて実現することができる。特に、汎用の多関節ロボットを溶接ロボットとして用いているので、直交タイプの専用の加工装置を設計する場合に比べて、安価となる。
【００７２】
溶接ロボットが、位置決めされたワークの溶接線と平行な走行軸を有するようにしているので、ロボットアームが伸縮動作を行うことなくロボット全体が走行することで、溶接トーチを溶接線に沿って直線移動させることが可能となり、直線軌跡精度を確保して前記溶接線についての溶接を実行することができる。
【００７３】
さらに、ロボットアームの先端部材を、クランプ手段によって、剛性の高い支持部材にクランプするようにすれば、溶接作業中に溶接トーチが振れることがなくなり、通常の加工機による加工の場合と同等の直線軌跡精度を確実に確保することができる。
【００７４】
請求項３に記載のように、前記支持部材上に、移動台を、前記溶接ロボットの走行軸に直交する方向に位置調整可能に設け、その移動台に前記クランプ手段を設けるようにすれば、ロボットアームの伸縮動作により溶接トーチを移動させた後に、溶接トーチの移動位置をずらしたい場合においても、先端部材を、前記走行軸に直交する方向に移動させることで、溶接トーチの位置を簡単に調整することができる。
【００７５】
請求項４に記載のように、前記先端部材に、可動ベースを特定方向に移動可能に設けて、ロボットアームを伸縮動作させることにより、溶接トーチを溶接開始点まで移動させると共に前記特定方向を前記溶接線の方向に一致させるようにすれば、ロボットアームの伸縮動作を規制した状態で、前記可動ベースを移動させることで、溶接トーチを溶接線に沿って移動させることができ、直線軌跡精度を確保して溶接を実行することが可能となる。よって、例えば特定方向（可動ベースの移動方向）を、溶接線に直交する方向に一致させれば、前記ロボットの走行軸に直交する方向の溶接線についての溶接もできる。

【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る自動溶接システムの概略構成を示す平面図である。
【図２】本発明における自動溶接システムの第１溶接ステーション及び搬入ステーションの概略構成を示す平面図である。
【図３】同正面図である。
【図４】同左側面図である。
【図５】移動式ローダの駆動系の説明図である。
【図６】支持部材の先端部の説明図である。
【図７】図６のＡ−Ａ線における断面図である。
【図８】支持部材の先端部の平面図である。
【図９】移動式ローダのワーク保持手段及びワーク押さえ付け手段、並びに幅寄せユニットの関係を示す側面図である。
【図１０】幅寄せユニットを示す概略図である。
【図１１】支持部材を省略した例を示す図４と同様の図である。
【図１２】（ａ）は第１の溶接ステーションでのワークの載置状態を示す説明図、（ｂ）は第２の溶接ステーションでのワークの載置状態を示す説明図である。
【図１３】他の実施の形態についての図１と同様の図である。
【図１４】溶接トーチの支持構造の他の実施の形態を示す側面図である。
【図１５】同一部省略正面図である。
【図１６】本発明に係る溶接方法の原理の説明図である。
【符号の説明】
Ｓ１，Ｓ２溶接ステーション
Ｓ３搬入ステーション
Ｓ４搬出ステーション
Ｓ１１，Ｓ１２溶接ステーション
Ｓ２１，Ｓ２２溶接ステーション
Ｓ３１，Ｓ３２搬入ステーション
Ｓ４１，Ｓ４２搬出ステーション
１自動溶接システム
１１溶接テーブル
１２溶接テーブル
１３Ａ，１３Ｂ溶接ロボット
１３Ａ′ 溶接ロボット
１４溶接トーチ
１５ロボット本体
１６可動台
４１支持部材
４１Ａ固定部
４１Ｂ移動部（移動台）
４２ロボットアーム
４２ａ先端部材
４３クランプ手段
６２ワーク搬送ロボット
８１〜８３溶接ロボット
１０１ガイドレール
１０２ねじ棒
１０３可動ベース
１０４スライダ
Ｌ１，Ｌ２溶接ライン
ａ〜ｄ溶接線
ｎ〜ｒ溶接線[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a welding method and a welding system, and particularly to a welding method and a welding system using a general-purpose articulated robot as a welding robot.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known an automatic processing apparatus that automatically performs processing such as welding, cutting, bending, and punching on a workpiece. As such an automatic processing apparatus, the applicant first has a preparation station including a preparation table, and a processing station including a processing machine body and a processing table, and loads and loads a work from the preparation station to the processing station. An automatic processing apparatus for automatically positioning a work and fixing the work for processing, wherein a movable loader is provided so as to reciprocate between the two stations, and the loader is mounted on a preparation table. Means for holding and transporting the work and placing the work on the processing table, and means for pressing the work against the processing table, and a means for positioning the work placed on the table at the processing station. (See, for example, Japanese Utility Model Publication No. 7-53825).
[0003]
In this device, when the processing at the processing station is completed, the loader returns to the preparation station for the next work to be processed, returns to the processing station with the work, and so on. The loader always reciprocates with the processing station. Also, when the loader is in the processing station, the work to be processed next is only preset in the preparation station, and the work such as positioning of the work for processing is performed by moving the loader to the processing station side. This is performed after the work is placed on the processing station.
[0004]
In the automatic processing apparatus described above, the time from the completion of processing to the start of the next processing is such that the work time for positioning and the like is added to the time required for the reciprocating movement, and the cycle time per processing is considerably large. Longer, lower processing efficiency. In addition, if preparation stations are provided on both sides of the processing station and the work is alternately transported from both preparation stations to the processing station, the processing efficiency can be increased. Two sets of loaders and processing machines are required for one processing apparatus, which is expensive.
[0005]
Therefore, the inventor has proposed a plurality of processing stations including a processing table and a plurality of processing stations including a processing table for the purpose of shortening the time from the completion of processing to the start of the next processing and improving the processing efficiency with an inexpensive and simple configuration. A movable loader that moves between the processing stations, and at each processing station, an automatic processing apparatus that performs processing of a positioned work, wherein the loader includes a processing machine and a processing table. A device provided with a pressing means for pressing a work has been developed and filed earlier (see Japanese Patent Application No. 11-146380).
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In such an automatic processing apparatus, since a linear trajectory accuracy is required, satisfying the requirement causes a cost increase.
[0007]
For example, when performing laser welding (straight line welding), it is possible to perform welding with a multi-joint robot (welding robot) having a welding torch as an end effector alone without using the above-described automatic processing device. If possible, it is possible to reduce the cost.However, in laser welding, the allowable value of the deviation between the welding line and the irradiation position of the laser beam is about 0.3 mm or less, even when there is no gap even when the butting is performed properly. In consideration of the gap between the butted portions, the linear trajectory accuracy of about 0.1 mm or less is required. In contrast, the linear trajectory accuracy of the current articulated robot generally requires a numerical value of this requirement. Difficult to be satisfied. Also, even if an articulated robot that can satisfy such linear trajectory accuracy is developed, in order to perform the butt welding described above, the workpiece to be welded must be positioned with a positioning jig, It is necessary to carry in the work to the part (working stage) where the work is to be worked, and to carry it out after welding is completed.
[0008]
Under such circumstances, it is the current situation to design an automatic processing apparatus as described above, that is, a dedicated processing apparatus of an orthogonal type capable of reliably ensuring the accuracy of the linear trajectory.
[0009]
The inventors of the present invention have conducted for-profit research on welding robots (articulated robots) in order to reduce costs. As a result, when the welding torch is moved by the expansion and contraction of the robot arm, the robot arm contracts. There is a point where the motor that operates it when reversing extends, causing a so-called backlash at the time of reversal, which is considered to be a cause of a decrease in accuracy. Therefore, laser welding is performed using a welding robot. Even in this case, if the welding torch is moved along the welding line of the workpiece to be machined without freely expanding and contracting the robot arm and the operation is repeated, the welding torch repeats a linear motion. Is not affected by the backlash described above, and the linear trajectory accuracy does not decrease much. Have out, which has led to the development of the present invention.
[0010]
The present invention provides a welding method and a welding system that can secure welding accuracy equivalent to that of the related art by using a general-purpose articulated robot as a welding robot, with a simple and inexpensive configuration, without lowering the linear trajectory accuracy. The purpose is to do.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In the welding method according to the present invention, a welding robot including an articulated robot having a welding torch as an end effector is provided at a welding station, and welding is performed on a workpiece positioned at the welding station using the welding robot. It is based on the welding method. Here, the articulated robot used as a welding robot has a welding function and can be parallel to the welding line.Equipped with a traveling axis (one axis)This is a general-purpose industrial robot that is implemented using a robot, and the number of robots may be one or two or more. Also, even when there are two or more articulated robots, it is needless to say that all the robots do not need to perform the welding operation at the same time.
[0012]
And the welding method according to the present invention,The welding robot has a movable base that is movable in a specific direction at a distal end portion of a robot arm, and supports the welding torch on the movable base, and the welding robot controls the welding torch with the welding torch. When moving to the welding start point, the specific direction is to match the direction of the welding line,The welding torch is moved to the welding start point by the expansion and contraction operation of the robot arm of the welding robot, and then, with the expansion and contraction operation of the robot arm of the welding robot restricted, the welding torch is moved from the welding start point to the workpiece. The movable base is moved when the movable base is moved along the welding line. Here, the "state in which the expansion and contraction operation of the robot arm is restricted" means not only the case where the expansion and contraction operation of the robot arm is not performed at all, but also the operation of moving the welding torch in the traveling axis direction is not performed by the expansion and contraction operation of the robot arm. However, the movement (fine adjustment) in the direction orthogonal to the traveling axis direction also includes a case where a part of the expansion / contraction operation of the robot arm is limited as in the case where the movement is performed by the expansion / contraction operation of the robot arm.
[0013]
According to the welding method of the present invention, first, the welding robot causes the robot arm to extend and retract to move the welding torch as the end effector to the welding start point (teaching point).
[0014]
Then, when the welding torch moves to the welding start point, the welding torch is moved only along the traveling axis parallel to the welding line from the welding start point while restricting the expansion and contraction of the robot arm of the welding robot. Thereby, welding along the welding line is performed. During the welding operation by this welding torch, the expansion and contraction operation of the robot arm is regulated, so that the robot arm is hardly affected by the backlash described above and only moves in the traveling axis direction. Be avoided.
[0016]
For exampleIn the case of a work composed of two plate members, as shown in FIG. 16, the two plate members 101 and 102 are positioned so that their welding lines x are almost in contact with each other. By making the entire welding robot travel along the travel axis, the welding torch is moved from the welding start point to the welding end point along the welding line x. Can be moved without difficulty. In this case, the movement of the traveling axis in the direction T is a linear movement of the entire robot, and there is no need to adjust the position of the welding torch in the direction T, but the position is shifted in the direction perpendicular to the direction T of the traveling axis. In some cases, the position of the welding torch may be adjusted by teaching one or more axes of each axis of the robot other than the traveling axis.
[0018]
In a welding system according to the present invention, a welding robot including an articulated robot having a welding torch as an end effector is provided at a welding station, and welding is performed on a workpiece positioned at the welding station using the welding robot. A welding controller that moves the welding torch to a welding start point by a telescopic operation of a robot arm of the welding robot, and that controls the telescopic operation of the robot arm during the welding operation; and Moving means for moving the welding torch along the welding line of the workpiece after moving to the welding start point, wherein the moving means is arranged movably along the direction of the welding line, and Is mounted, and the welding robot is moved in the moving direction of the movable table by one. Is configured to have a traveling axis, wherein the positioned workpiece, the weld line it is parallel to the traveling axis of the welding robot,The welding robot has a tip member for supporting the welding torch at a tip of a robot arm thereof, and the movable base has a support member extending in a direction perpendicular to the traveling axis. A clamp means for detachably clamping the tip member is provided in the vicinity..
[0019]
According to the welding system according to the present invention, first, the welding robot moves the welding torch as the end effector to the welding start point (teaching point) by the expansion and contraction operation of the robot arm. When the welding torch is moved to the welding start point, the robot controller regulates the expansion and contraction operation of the robot arm of the welding robot, and in the restricted state, the welding torch moves along the welding line from the welding start point. Then, welding along the welding line is performed. During this welding operation, since the expansion and contraction operation of the robot arm is regulated, the accuracy of the linear trajectory of the welding torch does not decrease, and the necessary accuracy is secured.
[0021]
The movable platform,By moving the workpiece in parallel with the direction of the welding line of the positioned work, the entire welding robot travels in parallel with the direction of the welding line of the work, and by this traveling, welding by the welding torch is executed. After the welding is completed, the welding torch of the welding robot is returned to the initial position, and the same operation is repeated for the next work. That is, before the welding robot (articulated robot) starts welding, the welding torch (end effector) moves to the welding start point due to the expansion and contraction operation of the robot arm, and the welding robot is set to the welding start posture. During the welding operation, the welding robot keeps its posture, and the entire robot travels without the robot arm performing the extension / contraction operation, thereby causing the welding torch to move linearly along the welding line. Thereby, it is possible to perform welding on the welding line while securing the accuracy of the linear trajectory.
[0022]
In this way, when welding is being performed, the entire robot moves along the traveling axis, so that the welding torch is moved along the welding line of the work, while using the articulated robot as a welding robot. Since the robot arm is not extended and retracted, a decrease in linear trajectory accuracy due to reverse rotation of the motor or the like is avoided.
[0024]
Robot armIs clamped to a highly rigid support member by a clamp means, and by moving the movable table in the clamped state, the welding torch can be moved. By moving the welding torch in this manner, the welding torch supported by the distal end member of the robot arm does not swing during the welding operation, and the linear trajectory accuracy is secured. That is, since the distal end member of the robot arm is clamped to the support member by the clamp means, the distal end member of the robot arm is integrated with the movable table, and has a structure equivalent to that of a plane processing apparatus having two orthogonal axes.
[0025]
Claim 3As described in the above, the support member is supported on a movable table that is adjustable in a direction perpendicular to the traveling axis, and moves the movable table in a direction perpendicular to the traveling axis in association with the movable table. And an actuator for causing the clamping means to be provided on the moving table.
[0026]
Claim 3According to the invention, the position of the tip member (welding torch) clamped to the movable table can be finely adjusted by moving the movable table in a direction perpendicular to the traveling axis by the actuator.
[0027]
According to a fourth aspect of the present invention, a welding robot including an articulated robot having a welding torch as an end effector is provided at a welding station, and welding is performed on a workpiece positioned at the welding station using the welding robot. A welding controller, wherein the welding torch is moved to a welding start point by a telescopic operation of a robot arm of the welding robot, and a robot controller that regulates the telescopic operation of the robot arm during the welding operation; Moving means for moving the welding torch along the welding line of the work after moving to the starting point,The welding robot has a tip member supporting the welding torch at a tip portion of a robot arm thereof, and the moving means has a movable base provided on the tip member so as to be movable in a specific direction, The welding torch on the movable baseInstalled.
[0028]
Claim 4According to the invention, the welding torch is moved to the welding start point by the expansion and contraction operation of the robot arm, and the specific direction (moving direction of the movable base) is made to coincide with the direction of the welding line of the positioned work, thereby expanding and contracting the robot arm. By moving the movable base without operating it, the welding torch is moved along the welding line, and welding can be performed. Therefore, for example, if the specific direction (moving direction of the movable base) is made to coincide with the direction orthogonal to the welding line by the expansion and contraction operation of the robot arm, the movable base (welding torch) is moved to move the robot. Welding about a welding line in a direction perpendicular to the axis is also enabled.
[0029]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0030]
FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of an automatic welding system according to the present invention, and FIGS. 2 to 4 are a plan view, a rear view, and a left side view showing a schematic configuration of a first welding station and a loading station.
[0031]
As shown in FIGS. 1 to 4, the automatic welding system 1 according to the present invention is provided such that two welding stations, that is, first and second welding stations S1 and S2 are provided adjacent to each other at the center, and A loading station S3 for loading a workpiece before processing is located on the left side of the welding station S1, and a series of welded workpieces (for example, a tailored blank for welding sheet materials having different thicknesses) is located on the right side of the second welding station S2. The work unloading stations S4 for unloading the materials are arranged adjacent to each other. The four stations S1 to S4 form a single line of welding line for performing a welding process on one workpiece in two processes.
[0032]
Both the first and second welding stations S1 and S2 include welding tables 11 and 12 for performing a welding process. In each of the welding stations S1 and S2, welding robots 13A and 13B (industrial robots), which are common general-purpose articulated robots arranged on both front and rear sides (upper and lower sides in FIG. 1) and having a welding function, are used. Thus, welding is performed alternately on the workpiece W positioned in advance.
[0033]
The welding robots 13A and 13B have a YAG laser welding torch 14 as an end effector, and are configured to be linearly movable between the two welding stations S1 and S2 in the direction in which they are arranged. I have. The moving directions of the welding robots 13A and 13B are parallel to the welding lines a, b, c and d of the positioned work W to be welded, and the welding robots 13A and 13B are positioned and welded. Are supported so as to be movable in parallel with the welding lines a to d of the work W to be processed. Specifically, in the welding robot 13A (13B), the robot body 15 is provided on a movable base 16. The movable table 16 has a slider 17 at a lower portion, and the slider 17 is slidably engaged with a traveling rail 19 on a base table 18 extending in the station arrangement direction, whereby the movable table 16 is positioned. It is configured to move in parallel with the welding lines a to d of the work, whereby the welding robots 13A and 13B have a traveling axis in the moving direction of the movable table 16. Therefore, the welding lines a to d of the positioned workpiece are parallel to the traveling axes of the welding robots 13A and 13B. An oscillator body 20 is linked to the welding torch 14 via a cable (not shown). In this case, laser welding may be performed with two welding torches at one welding station, or laser welding may be performed with only one welding torch.
[0034]
Further, between the first welding station S1 and the loading station S3, a first movable loader 21 that reciprocates between them is provided. A second movable loader 22 that reciprocates between the second welding station S2 and the unloading station S4 is also provided between the second welding station S2 and the unloading station S4.
[0035]
The moving mechanism of the first mobile loader 21 will be described with reference to FIG. A slider 26 provided on the lower surface on the left and right sides of the loader body 25 is slidably engaged with a traveling rail 24 provided on the base frame 23. Further, racks 27 are fixedly provided on the left and right sides of the loader body 25, and the pinions 28 are engaged with the racks 27, respectively, and the loaders 21 reciprocate as the pinions 28 rotate. . The pinion 28 is attached to both ends of a rotation shaft 29 extending in the left-right direction of the loader. The rotation shaft 29 is connected to a drive motor 31 via a speed reducer 30. In addition, stopper members 32 and 33 are provided at both ends of the base frame 23 in the loader traveling direction, so that the movable range of the loader 21 is fixed.
[0036]
Similarly, a traveling rail is similarly provided on the base frame on the side of the second welding station S2 and the unloading station S4, and the traveling rail is provided on the lower frame of the second movable loader 22. The slider is slidably engaged and drives the second movable loader in a meshing relationship between the rack and the pinion. In addition, between the first welding station S1 and the first mobile loader 21, and between the second welding station S2 and the second mobile loader 22, the two mobile loaders 21, Positioning means for positioning the position 22 may be provided.
[0037]
The movable base 16 of the welding robot 13A (13B) is provided with a support member 41 extending in a direction orthogonal to the welding lines a to d of the work W, that is, toward the welding tables 11 and 12, and this support member is provided. On the left and right of the distal end of 41, a clamp means 43 for detachably clamping the distal end member 42a of the robot arm 42 is provided. By clamping the distal end member 42a by the clamp means 43, when the welding robot 13A (13B) travels for welding, the welding torch 14 is prevented from swinging so as to ensure the linear trajectory accuracy. be able to. During the welding operation, not only the tip member 42a is clamped by the clamp means 43, but also the robot controller (not shown) is controlled so that the expansion and contraction operation of the robot arm 42 of the welding robot 13A (13B) is regulated. The arm 42 does not extend and contract during the welding operation.
[0038]
Specifically, as shown in FIGS. 6 to 8, the support member 41 includes a fixed portion 41A having a base end fixed to the movable base 16 and a welding portion for welding the work W to a distal end portion of the fixed portion 41A. A moving unit 41B (moving table) supported so that the position can be finely adjusted in a direction orthogonal to the lines a to d. The actuator 44 on the fixed base 41A side is connected to the moving part 41B via, for example, a ball screw means. The fixed part 41A is provided with a traveling rail 45, and the moving part 41B is slidably engaged with the traveling rail 45. A matching slider 46 is provided, whereby the position of the moving portion 41B can be finely adjusted by operating the actuator 44.
[0039]
The clamp means 43 includes a low-pressure clamp cylinder 43A provided on both sides of the moving unit 41B, and a clamp which is rotated by the low-pressure clamp cylinder 43A to detachably clamp the distal end member 42a of the robot arm 42 above the moving unit 41B. And a member 43B. For positioning at the time of clamping by the clamping means 43, the engaged concave member 47 is provided on the upper surface of the moving portion 41B of the support member 41, and the engaged concave member 47 is provided on the lower surface of the distal end member 42a of the robot arm 42. Is provided with an engaging convex member 48 which is removably engaged with the second member. In order to maintain a constant distance between the lower surface of the distal end member 42a and the upper surface of the moving portion 41B at the time of clamping in relation to the engagement relationship between the engaged concave member 47 and the engaging convex member 48, Contact members 49 and 50 each functioning as a spacer are provided.
[0040]
The first and second welding stations S1 and S2 are configured to weld different portions of the workpiece W to be welded. That is, in the second welding station S2, the remaining part (welding lines c and d) of the work W partially welded (welding lines a and b) in the first welding station S1 is welded. The welding is completed through first and second welding steps at both welding stations S1 and S2. Therefore, the welding process is performed in two stages.
[0041]
As shown in FIG. 9, the first movable loader 21 holds a work W placed on the carry-in station S3 and transports the work W to the first welding station S1. 51, and first work pressing means 52 for immovably pressing the work W positioned during the welding operation at the first welding station S1. The first work holding means 51 includes a downwardly facing vacuum cup 51a and an actuator 51b for moving the vacuum cup 51a up and down. After being transported to a position above the first welding station S1, the vacuum is released and welding is performed. It is placed on the station S1. The first work pressing means 52 includes a pressing tool 52a for pressing the work, and an actuator 52b for supporting the pressing tool 52a so as to be able to move up and down. When the actuator 52b is extended downward, the welding table The pressing tool 52a clamps the work to prevent it from moving. Here, the raising position of the pressing tool 52a may be any position at which the pressing tool or the like does not hit the processing table when the movable loader is moved. Therefore, the processing distance required to clamp the work is very short. (Several tens of millimeters), and the time required for it is very short. When the movable loader 21 moves, in order to avoid interference with the welding torch 14, the welding torch 14 is retracted vertically upward by the expansion and contraction operation of the robot arm 42 of the welding robots 13A and 13B. It has become.
[0042]
On the other hand, although not specifically shown, the second mobile loader 22 holds the workpiece W that has been welded at the second welding station S2 and transports the workpiece W to the unloading station S4. And a second work pressing means for pressing the work W positioned during welding at the second welding station S2. The second work holding means and the second work pressing means are configured similarly to the first work holding means 51 and the first work pressing means 52.
[0043]
Then, in the first welding station S1, as shown in FIGS. 9 and 10, in order to position the workpiece to be welded at a predetermined processing position, positioning means is used with reference pins 55 and 56 (see FIG. 1). Is provided. The width shifting unit 53 includes a movable body 53a movably provided on the rail member 54, and a contact pin provided on the movable body 53a for contacting an edge of the work and moving the work to a predetermined position. 53b. Then, the welding lines a and b of one of the workpieces to be welded are pressed against the reference pins 55 and 56 (see FIG. 1) which are provided so as to be able to protrude by moving the contact pin 53b. While lowering 55 and 56, the one work is pressed by the work pressing means 52, and is fixed immovably. Then, the other work to be welded to the one work is similarly narrowed toward the one work by another width aligning unit 53 so that portions to be welded lines are almost in contact with each other. The other work is also pressed by the work pressing means 52 and fixed immovably. In this state, the positioning is completed and the workpiece is immovably fixed, and welding is performed along the welding lines a and b by running the welding robot 13A. Similarly, the second welding station S2 is also provided with a width shifting unit as positioning means for positioning a workpiece to be welded at a predetermined processing position.
[0044]
A work transfer robot 62 composed of a transfer articulated robot having a holder 61 as an end effector is provided between the two welding stations S1 and S2, and the work transfer robot 62 is connected to the first welding station. The workpiece W partially welded in S1 is held by the holder 61 so that the welding lines c and d of the workpiece W are parallel to the traveling axes of the welding robots 13A and 13B with respect to the second welding station S2. It is to be placed on. The final positioning is performed by the positioning means including the above-described reference pin and the width shifting unit.
[0045]
Further, on the opposite side of the loading station S3 from the first welding station S1, a workpiece loading robot 63 is provided. A finished product unloading robot 64 is provided on the side of the finished product unloading station S4 opposite to the first welding station S1. The loading and unloading of the work W need not necessarily be performed by a robot, but may be performed by other mechanical means or manually.
[0046]
On the opposite side of the loading station S3 of the workpiece loading robot 63, a workpiece loading conveyor 65 for loading a workpiece to be welded and a workpiece loading conveyor 66 for removing an empty pallet are arranged in parallel. A pallet place 68 on which defective products (NG products) are placed is provided between the conveyors 65 and 66 and the work loading robot 63. On the other hand, the finished product discharge conveyors 71 and 72 are associated with the finished product discharge side, and the completed products are discharged in a state of being stacked on a discharge pallet.
[0047]
The work loading station S3 and the work unloading station S4 are respectively provided with defective pallet storage areas 73 and 74 for unloading defective products (NG products), each of which is provided with an unloading pallet (not shown). I have.
[0048]
In addition, 75 is a cooling device (for a laser oscillator), 76 is a system control panel (laser processing machine), 77 is a plurality of robot control panels, 78 is a transformer, and 79 is a dry air supply device.
[0049]
Next, the welding operation by the above automatic welding system will be described.
[0050]
For example, when the first mobile loader 21 is located at the first welding station S1, the work positioned by the first work pressing means 52 mounted on the first mobile loader 21 is set. W is pressed so as not to move onto the welding table 11. In this case, the workpiece W is positioned and mounted so that the welding lines a and b are parallel to the traveling axes of the welding robots 13A and 13B. This positioning is performed using the reference pin and the width shifting unit as described above.
[0051]
After being fixed by the pressing of the first work pressing means 52 in this way, the welding torch 14 of the welding robot 13A is first moved to the welding start point (teaching point). Thereafter, the expansion / contraction operation of the robot arm 42 is restricted by a robot controller (not shown), and the distal end member 42 a of the robot arm 42 is clamped by the support member 41 by the clamp means 43. Here, the position is adjusted by operating the actuator 44 as needed.
[0052]
Then, in a state where the expansion and contraction of the robot arm 42 is restricted, the movable table 16 is moved by controlling the drive system by a control means (not shown) so that the welding robots 13A and 13B move along the welding lines a and b. In this manner, the workpiece W travels in parallel, and moves linearly on the welding lines a and b while irradiating the laser from the welding torch 14, so that the workpiece W is welded. Thus, in the first welding station S1, welding is performed on the welding lines a and b, which are part of the four welding lines a to d.
[0053]
When the welding for some of the welding lines a and b is completed at the first welding station S1, the workpiece W is transported to the second welding station S2 by the workpiece transport robot 62 and placed on the welding table 12. Is placed. Also in this case, the reference pin and the width shifting unit are used as in the case of the first welding station S1 so that the remaining welding lines c and d of the work W are parallel to the traveling axes of the welding robots 13A and 13B. The workpiece W is positioned so as to be immovably pressed by the workpiece pressing means of the second movable loader 22. Then, similarly to the welding operation at the first welding station S1, first, the welding torch 14 of the welding robots 13A and 13B is moved to the welding start point (teaching point), and the expansion and contraction operation of the robot arm 42 is restricted. By causing the welding robots 13A and 13B to travel in parallel with the remaining welding lines c and d in this state, the welding torch 14 linearly moves on the welding lines c and d while irradiating a laser beam. The welding process for W is performed.
[0054]
In this manner, after the welding of the remaining portion of the workpiece W is completed (after the welding is completed), the second movable loader 22 releases the pressing by the second workpiece pressing unit, and then the second mobile loader 22 releases the second pressing. Is transferred from the second welding station S2 to the unloading station S4 while holding the workpiece W for which welding has been completed.
[0055]
At the work unloading station S4, the work W on which welding has been completed is placed, and after the second mobile loader 22 moves to the second welding station S2, the work W is separated into a finished product and a defective product, and the work is unloaded. The robot 64 is placed on the unloading pallets of the finished product unloading conveyors 71 and 72 or on the pallet of the defective product pallet storage 74. This selection may be performed using an optical inspection means or may be performed visually by an operator.
[0056]
When a predetermined number of workpieces are carried out on the unloading pallets of the finished product unloading conveyors 71 and 72, the workpieces are unloaded by the completed unloading conveyors 71 and 72. The unloading may be performed manually by an operator, or may be unloaded one by one without being stacked on the unloading pallet.
[0057]
When welding is being performed at the first welding station S1, the first movable loader 21 is not located at the work loading station S3. Therefore, at this time, the workpiece is placed on the workpiece loading station S3 by the workpiece loading robot 63.
[0058]
On the other hand, when the second mobile loader 22 holds the workpiece on which welding has been completed and transports it to the unloading station S4, the second mobile loader 22 is located at the second welding station S2. Therefore, the work W is transferred from the first welding station S1 to the second welding station S2 by the work transfer robot 62. Then, the workpiece is placed, and a series of operations such as positioning are performed at the welding station S2.
[0059]
As described above, the first and second mobile loaders 21 and 22 respectively have a function of pressing the work using the first and second work pressing means in the welding stations S1 and S2, and a function of receiving the work from the loading station S3. It has both the function of transporting the work to the first welding station S1 and the function of transporting the work from the second welding station S2 to the unloading station S4. Since the processing is performed alternately at each of the welding stations S1 and S2, There is almost no play time of the welding robots 13A and 13B, and the cycle time can be reduced as compared with the apparatus described in Japanese Utility Model Publication No. 7-53825.
[0060]
Although one embodiment of the automatic welding system according to the present invention has been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications can be made as described below.
(1) In the above embodiment, the distal end member 42a at the distal end of the robot arm 42 so that the welding torch 14 at the distal end of the robot arm 42 does not swing during the traveling of the welding robots 13A and 13B (during welding operation). Is clamped to the support member 41 by the clamp means 43, but it is not always necessary to clamp and support the support member 41. For example, as shown in FIG. It is also possible to use a welding robot 13A 'in which the clamping means is omitted. In this case, when the support member 41 is provided as in the above-described embodiment, the position of the welding torch 14 is set in a direction orthogonal to the traveling axis of the robot because the tip of the robot arm 42 is clamped and supported. However, if the position of the position adjustment is restricted in the above, if the tip of the robot arm 42 is not clamped and supported, the position of the welding torch 14 is set in the direction orthogonal to the traveling axis of the robot by the expansion and contraction operation of the robot arm 42. Since the adjustable range is large, the position can be adjusted even when the position of the welding torch and the welding line are largely displaced in the direction orthogonal to the traveling axis of the robot.
[0061]
In addition, even if the welding robots 13A and 13B are moved along the traveling axis of the robot for welding without the support by the support member, the linear trajectory accuracy has no practical problem. The following has been confirmed by experiments.
(2) In the above-described embodiment, the work placement state is the same in both the first and second welding stations S1 and S2, but from the first welding station S1 to the second welding station S2. Since the work transfer robot 62, which is an articulated robot, is used to transfer the work, the work is placed in a direction parallel to the traveling axis direction T of the welding robots 13A and 13B. As shown in FIG. 12B, the work having the welding lines e, f, g, and h is transferred to the first welding station (see FIG. 12A) at the second welding station (see FIG. 12B). ). This is because the work is transferred from the first welding station S1 to the second welding station S2 using the work transfer robot 62 (articulated robot) having a high degree of freedom in transfer. This is because if the welding line is made parallel to the traveling axis of the robot, the required linear trajectory accuracy is ensured.
(3) In the above embodiment, the welding robots 13A and 13B (articulated robots) are provided on both front and rear sides of the welding line. However, it is not always necessary to use two welding robots. Alternatively, by increasing the number of welding lines to a plurality of rows, three or more welding robots, which are articulated robots, can be provided, and different types of workpieces can be flown in parallel to perform welding.
[0062]
As an example, a case will be described in which the welding lines are arranged in two rows and three welding robots are provided as shown in FIG. In this case, first and second welding lines L1 and L2 in which loading stations S31 and S32, first welding stations S11 and S12, second welding stations S21 and S22, and work unloading stations S41 and S42 are sequentially provided. Are formed, and the first to third welding robots 81, 82, 83 (multiple) are provided on the rear side of the first welding line L1, the front side of the second welding line L2, and between the welding lines L1, L2. Joint robots) are provided so as to be movable in parallel with the welding lines L1 and L2, respectively. Then, between the first and second welding stations, the first and second welding lines L1 and L2 are respectively welded from the first welding stations S11 and S12 to the second welding stations S21 and S22. First and second work transfer robots 84 and 85 for transferring a work partially completed are provided. The second welding robot 82 may share the two welding lines L1 and L2, and the welding line L2 has a larger number of welding lines than the welding line L1. Only the first welding robot 81 may be used, and the second and third welding robots 82 and 83 may be used for the second welding line L2.
[0063]
On the loading side, the work loading conveyor 86 and the empty pallet discharge conveyor 87 are provided in parallel, and the work on the pallet carried in by the work loading conveyor 86 is transported to the empty pallet discharge conveyor 87 side. The workpiece loading robot 93 transports the workpiece to the loading stations S31 and S32 of the first or second welding line L1 or L2 depending on the type of the workpiece. Further, a defective product storage area 88 is also provided.
[0064]
On the unloading side, a work unloading robot 89 is provided so as to be movable between unloading stations S41 and S42 of the first and second welding lines L1 and L2. In accordance with this, the product is carried out by the finished product carry-out conveyors 90 and 91 or is placed in the defective product storage area 92.
[0065]
Meanwhile, in the first and second welding stations S12 and S22 of the welding line L2, not only the welding lines m, p, and q parallel to the traveling axis of the robot, but also the welding lines n, o, and the directions orthogonal thereto. r also needs to be welded. Therefore, in order to perform welding at the welding stations S12 and S22 without increasing the number of welding stations, welding lines n, o, and p in a direction perpendicular to the traveling axis of the robot are shown in FIGS. As described above, by configuring the distal end portion of the robot arm, the welding robots 81, 82, and 83 travel along the traveling axis, so that the welding robots 81, 82, and 83 are parallel to the traveling axis of the robot, as in the above-described embodiment. Welding the welding line, then stopping the robot and moving only the welding torch in the direction perpendicular to the running axis of the robot so that the welding line in the direction perpendicular to the running axis can be welded. Is also possible. Again,Which directionHowever, since the robot arm does not extend and contract during the welding operation, the required linear trajectory accuracy for the movement of the welding torch is ensured.
[0066]
More specifically, referring to FIGS. 14 and 15, a pair of guide rails 101 are provided on the vertical surface of the distal end member 42a of the robot arm 42 in a direction perpendicular to the traveling axis of the robot, and are vertically parallel to each other. A screw rod 102 is rotatably provided therebetween, and a movable base 103 supporting the welding torch 14 is provided with a slider 104 slidably engaged with the guide rail 101, and the screw rod 102 is rotatable therebetween. Is provided with a female screw member 105 that is screwed into the female screw member. Therefore, the female screw member 105 is moved by rotating the screw rod 102 by the actuator 106, so that the welding torch 14 (movable base 103) is also orthogonal to the traveling axis of the robot along the guide rail 101. Therefore, not only the welding lines m, p, and q in the traveling axis direction of the robot but also the welding lines n, o, and r in the direction perpendicular to the robot can be welded with high linear trajectory accuracy. Become like
(4) In the above embodiment, a loader is used to load a work into or out of the welding station. However, in the present invention, it is not always necessary to use such a loader. The worker may perform the work manually. The first and second movable loaders 21 and 22 are reciprocally driven by a rack and pinion mechanism. However, the present invention is not limited to this, and ball screw means, traction means Alternatively, a device that can be moved by a conveyor means can be used, or the loader itself can be a self-propelled device having a moving motor. Further, the work holding means mounted on the first and second movable loaders 21 and 22 can use a push rod, a fluid pressure cylinder, or the like as an actuator for operating the pressing tool. Of course, any device that can hold the pressurized state by lowering the pressurizing tool can be used. The work holding means is not limited to the vacuum cup, but may be of a magnet type, and may be any as long as the work can be detachably held and transported.
(7) In the above embodiment, the target work is a tailored blank material to which plate materials having different plate thicknesses are welded, but it goes without saying that the work to which the present invention can be applied is not limited thereto.
[0067]
【The invention's effect】
The present invention is implemented as described above, and has the following effects.
[0068]
In the welding method according to the present invention, the welding torch as an end effector is moved to a welding start point (teaching point) by utilizing the extension and contraction operation of the robot arm of the welding robot, but the extension and contraction operation of the robot arm of the welding robot is restricted. In this state, the welding torch is moved along the welding line from the welding start point to perform the welding operation.During the welding operation, the robot arm does not expand and contract, and the welding torch does not move. It is possible to avoid a decrease in linear trajectory accuracy. Therefore, even if the articulated robot is used as a welding robot, welding can be performed while securing a constant linear trajectory accuracy.
[0070]
In addition, the welding robotIf the welding torch is provided so as to be able to linearly move in a specific direction at the distal end of the robot arm, the welding torch is moved to the welding start point so that the specific direction matches the direction of the welding line, and the state is changed. The welding torch can be moved along the welding line from the welding start point only by moving the welding torch.
[0071]
In the automatic welding system according to the present invention, after moving the welding torch to the welding start point, the robot controller regulates the expansion and contraction operation of the robot arm of the welding robot, and in the restricted state, the welding torch is moved by moving means. Since the robot can be moved along the welding line from the welding start point, it is possible to perform a predetermined welding on the positioned work without making the robot arm expand and contract. Therefore, a welding operation that ensures linear trajectory accuracy can be realized using a welding robot. In particular, since a general-purpose articulated robot is used as a welding robot, the cost is lower than in the case of designing a dedicated orthogonal type processing device.
[0072]
Welding robotHowever, because the robot has a traveling axis parallel to the welding line of the positioned work, the robot arm travels without performing the extension / contraction operation, thereby moving the welding torch linearly along the welding line. This makes it possible to perform welding on the welding line while securing the accuracy of the linear trajectory.
[0073]
In addition, a robot armBy clamping the top end member to a highly rigid support member by the clamping means, the welding torch does not swing during welding work, and the linear trajectory accuracy equivalent to that of processing with a normal processing machine is assured. Can be secured.
[0074]
As described in claim 3,On the support member, a movable table is provided so as to be position-adjustable in a direction orthogonal to the traveling axis of the welding robot, and the clamp is provided on the movable table. Even if it is desired to shift the moving position of the welding torch after moving, the position of the welding torch can be easily adjusted by moving the tip member in a direction perpendicular to the traveling axis.
[0075]
As described in claim 4,On the tip member, a movable base is provided so as to be movable in a specific direction, and by extending and contracting a robot arm, the welding torch is moved to a welding start point and the specific direction is made to coincide with the direction of the welding line. If this is done, the welding torch can be moved along the welding line by moving the movable base in a state in which the expansion and contraction operation of the robot arm is restricted, and welding can be performed while securing the linear trajectory accuracy. It becomes possible. Therefore, for example, if the specific direction (moving direction of the movable base) is made to coincide with the direction orthogonal to the welding line, welding can be performed on the welding line in the direction orthogonal to the traveling axis of the robot.

[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of an automatic welding system according to the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing a schematic configuration of a first welding station and a loading station of the automatic welding system according to the present invention.
FIG. 3 is a front view of the same.
FIG. 4 is a left side view of the same.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a drive system of the movable loader.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a distal end portion of a support member.
FIG. 7 is a sectional view taken along line AA of FIG. 6;
FIG. 8 is a plan view of a distal end portion of the support member.
FIG. 9 is a side view illustrating a relationship between a work holding unit, a work pressing unit, and a width shifting unit of the movable loader.
FIG. 10 is a schematic view showing a width shifting unit.
FIG. 11 is a view similar to FIG. 4, showing an example in which a support member is omitted.
FIG. 12A is an explanatory diagram showing a state of placing a work at a first welding station, and FIG. 12B is an explanatory diagram showing a state of placing a work at a second welding station.
FIG. 13 is a view similar to FIG. 1 for another embodiment.
FIG. 14 is a side view showing another embodiment of the support structure of the welding torch.
FIG. 15 is a front view in which the same parts are omitted.
FIG. 16 is an explanatory view of the principle of the welding method according to the present invention.
[Explanation of symbols]
S1, S2 welding station
S3 loading station
S4 Unloading station
S11, S12 Welding station
S21, S22 Welding station
S31, S32 Loading station
S41, S42 Unloading station
1 Automatic welding system
11 Welding table
12 Welding table
13A, 13B welding robot
13A 'welding robot
14 Welding torch
15 Robot body
16 movable platform
41 Supporting member
41A Fixed part
41B Moving unit (moving platform)
42 Robot Arm
42a Tip member
43 Clamping means
62 Work transfer robot
81-83 Welding robot
101 Guide rail
102 Screw rod
103 movable base
104 slider
L1, L2 welding line
ad welding line
n to r welding line

Claims

In the welding station, provided a welding robot consisting of an articulated robot having a welding torch as an end effector, using this welding robot, a welding method for performing welding on the workpiece positioned in the welding station,
The welding robot has a movable base that is movable in a specific direction at a distal end portion of a robot arm, and supports the welding torch on the movable base, and the welding robot attaches the welding torch to the welding torch. When moving to the welding start point, the specific direction is to match the direction of the welding line,
The welding torch is moved to a welding start point by a telescopic operation of a robot arm of the welding robot,
Then, the movable base is moved when the welding torch is moved along the welding line of the work from the welding start point in a state where the expansion and contraction operation of the robot arm of the welding robot is restricted. To welding method.

In the welding station, provided a welding robot consisting of an articulated robot having a welding torch as an end effector, using this welding robot, in the welding station, a welding system that performs welding on a positioned workpiece ,
A robot controller that moves the welding torch to a welding start point by an extension and contraction operation of a robot arm of the welding robot, and regulates an extension and contraction operation of the robot arm during the welding operation;
After the welding torch has moved to the welding start point, a moving means for moving the welding torch along a welding line of the work,
The moving means has a movable base provided so as to be movable along the direction of the welding line and on which the welding robot is mounted, and the welding robot has one traveling axis in a moving direction of the movable base. Is configured as
The positioned work, the welding line of which is parallel to the traveling axis of the welding robot,
The welding robot has a tip member that supports the welding torch at the tip of a robot arm thereof,
The movable base has a support member extending in a direction perpendicular to the traveling axis, and a clamp means for detachably clamping the distal end member is provided near the distal end of the support member. System .

The support member includes a movable table supported so as to be position adjustable in a direction perpendicular to the traveling axis, and an actuator linked to the movable table and moving the movable table in a direction perpendicular to the traveling axis,
The welding system according to claim 2, wherein the clamping unit is provided on the moving table .

In the welding station, provided a welding robot consisting of an articulated robot having a welding torch as an end effector, using this welding robot, in the welding station, a welding system that performs welding on a positioned workpiece,
A robot controller that moves the welding torch to a welding start point by an extension and contraction operation of a robot arm of the welding robot, and regulates an extension and contraction operation of the robot arm during the welding operation;
After the welding torch has moved to the welding start point, a moving means for moving the welding torch along a welding line of the work,
The welding robot has a tip member that supports the welding torch at the tip of a robot arm thereof,
The welding system, wherein the moving means has a movable base provided on the tip member so as to be movable in a specific direction, and the welding torch is attached to the movable base .