CN105764644B - 自动焊接机 - Google Patents

Abstract

在自动焊接机中，在设置于架台(50)上的连杆动作装置(1)上安装焊接用焊炬(52)，设置相对架台(50)使连杆动作装置(1)进退的一轴以上的直线运动促动器(55、56)，在连杆动作装置(1)中，相对设置于该架台(50)侧的基端侧的连杆枢毂(2)，经由三组以上的连杆机构(4)以姿势可变更的方式连接有：该焊接用焊炬(52)所安装的前端侧的连杆枢毂(3)，各连杆机构(4)由基端侧和前端侧的端部连杆部件(5、6)、与中间连杆部件(7)构成，在两组以上的连杆机构(4)中设置姿势变更用促动器(20)，以任意地变更前端侧的连杆枢毂(3)相对基端侧的连杆枢毂(2)的姿势，由此，可实现在形成紧凑的结构的同时、高速而高精度地进行精细的动作的自动焊接机。

Description

自动焊接机

相关申请

本发明要求申请日为2013年11月22日、申请号为JP特愿2013—242072号的申请的优先权，通过参照其整体，将其作为构成本申请的一部分的内容而进行引用。

技术领域

本发明涉及自动焊接机，其用于制作步骤等中，可不经由人手高速而高精度地进行自动且精细的焊接作业。

背景技术

过去的自动焊接机一般为下述的类型，其为专利文献1～3中提出方案那样，在多关节机器人(机器人)的前端装载焊接用焊炬。

已有技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开平06—079472号公报

专利文献2：JP特开2002—120093号公报

专利文献3：JP特开2010—253538号公报

发明内容

发明要解决的课题

在采用多关节机器人的自动焊接机中，以较广程度而获得作业范围，但是，由于机器人主体为大型，故如果考虑动作范围等，为了进行设置，必须要求较广的占有空间。另外，由于多关节机器人由多个轴构成，故在过去的自动焊接机中，无法高速地进行精细的动作，精密的焊接是困难的。

本发明的目的在于提供一种自动焊接机，其在为紧凑的结构的同时，能高速而高精度地进行精细的动作。

发明的公开方案

本发明的自动焊接机包括连杆动作装置，在该连杆动作装置中，前端侧的连杆枢毂经由三组以上的连杆机构，以姿势可变更的方式与基端侧的连杆枢毂连接。上述各连杆机构由基端侧和前端侧的端部连杆部件、中间连杆部件构成，在该基端侧和前端侧的端部连杆部件的一端分别能旋转地连接于上述基端侧的连杆枢毂和前端侧的连杆枢毂上，在该中间连杆部件中，其两端分别能旋转地连接于该基端侧和前端侧的端部连杆部件的另一端。在上述各连杆机构中，通过直线而表现该连杆机构的几何学模型为基端侧部分和前端侧部分相对上述中间连杆部件的中间部呈对称的形状。在上述三组以上的连杆机构中的两组以上的连杆机构中设置姿态变更用促动器，该姿态变更用促动器任意地变更上述前端侧的连杆枢毂相对上述基端侧的连杆枢毂的姿势。

在上述自动焊接机中，上述连杆动作装置通过将上述基端侧的连杆枢毂直接或间接地固定于架台上的方式设置于该架台上，并且将焊接用焊炬安装于上述前端侧的连杆枢毂上，设置以下一轴以上的直线运动促动器的两者或任意一者，该一轴以上的直线运动促动器分别为，相对上述架台使上述连杆动作装置进退的一轴以上的直线运动促动器；相对上述架台，使通过上述焊接用焊炬来进行焊接作业的作为作业对象的工件进退的一轴以上的直线运动促动器。

又，在本说明书中，“基端侧”和“前端侧”按照下述的含义而使用。即，基端侧的连杆枢毂和基端侧的端部连杆部件的各旋转副的中心轴、以及基端侧的端部连杆部件和中间连杆部件的各旋转副的中心轴分别交叉的点称为基端侧的连杆枢毂的“球面连杆中心”，将通过该基端侧的连杆枢毂的球面连杆中心且垂直地与基端侧的连杆枢毂和基端侧的端部连杆部件的旋转副的中心轴交叉的直线称为“基端侧的连杆枢毂的中心轴”，在该场合，从基端侧的连杆枢毂与基端侧的连杆枢毂中心轴交叉的交点而观看，基端侧的球面连杆中心方向作为基端侧。

另外，前端侧的连杆枢毂和前端侧的端部连杆部件的各旋转副的中心轴、以及前端侧的端部连杆部件和中间连杆部件的各旋转副的中心轴分别交叉的点称为前端侧的连杆枢毂的“球面连杆中心”，将通过该前端侧的连杆枢毂的球面连杆中心且垂直地与前端侧的连杆枢毂和前端侧的端部连杆部件的旋转副的中心轴交叉的直线称为“前端侧的连杆枢毂的中心轴”，在该场合，从前端侧的连杆枢毂与前端侧的连杆枢毂中心轴交叉的交点而观看，前端侧的球面连杆中心方向为前端侧。

在用于该自动焊接机的连杆动作装置中，由基端侧的连杆枢毂、前端侧的连杆枢毂与三组以上的连杆机构构成二自由度机构，在该二自由度机构中，相对基端侧的连杆枢毂，前端侧的连杆枢毂围绕相垂直的两个轴而自由旋转。该二自由度机构在紧凑的同时，扩大前端侧的连杆枢毂的活动范围。另外，由于紧凑，故能进行快速的动作。比如，基端侧的连杆枢毂中心轴和前端侧的连杆枢毂中心轴的最大折角约为±90°，可将前端侧的连杆枢毂相对基端侧的连杆枢毂的回转角设定在0°～360°的范围内。可通过控制各姿势控制用促动器的动作，相对基端侧的连杆枢毂，任意地变更前端侧的连杆枢毂的姿势。

在该自动焊接机中，通过一轴以上的直线运动促动器，使连杆动作装置或工件在平面上移动，在使连杆动作装置动作、变更前端侧的连杆枢毂相对基端侧的连杆枢毂的姿势的同时，通过安装于前端侧的连杆枢毂上的焊接用焊炬，对工件进行焊接。由此，在相对工件具有角度的同时，可相对工件的多个方向的面进行焊接。另外，由于装载有焊接用焊炬的连杆动作装置扩大前端侧的连杆枢毂的活动范围，并且进行快速的动作，故可高速地实现焊接用焊炬的前端的精细的动作。由此，可相对工件进行精密的焊接作业。

在本发明中，上述一轴以上的直线运动促动器可使上述连杆动作装置或上述工件在与上述基端侧的连杆枢毂中心轴相垂直的平面上进退。在该场合，在与基端侧的连杆枢毂中心轴相垂直的平面，比如水平面上的焊接作业变容易。

在本发明中，上述焊接用焊炬可按照下述方式安装于上述前端侧的连杆枢毂上，该方式为：相对上述工件，进行焊接作业的前端部的中心轴与前端侧的连杆枢毂中心轴一致。在该场合，由于前端侧的连杆枢毂的角度和焊接用焊炬的前端部的角度一致，故焊接用焊炬的前端部的姿势控制变容易。

在本发明中，上述焊接用焊炬可按照下述方式安装于上述前端侧的连杆枢毂上，该方式为：对上述工件进行焊接作业的前端部朝向基端侧，并且比上述基端侧的连杆枢毂更向基端侧突出。焊接用焊炬多为细长形状的类型。由此，如果按照前端部朝向前端侧的方式设置焊接用焊炬，则具有惯性力矩变大，导致移动速度的降低、定位精度的恶化的危险。但是，如果像该结构那样，设置焊接用焊炬，由于焊接用焊炬的前端部的位置接近连杆动作装置的旋转中心，故可减少焊接用焊炬的惯性力矩，可实现高速动作、高的定位精度。

在本发明中，可设置自动地将焊条供给到上述焊接用焊炬的焊条供给装置。如果设置焊条供给装置，即使在因连杆动作装置的动作，焊接用焊炬的前端部和工件之间的距离变动的情况下，仍可实现稳定的焊接。

在本发明中，上述焊接用焊炬可经由沿前端侧的连杆枢毂中心轴而进行进退动作的焊炬进退用直线运动促动器而安装在上述前端侧的连杆枢毂上。按照该方案，即使在因连杆动作装置的动作，焊接用焊炬的前端部和工件之间的距离较大地变动的情况下，仍可对该距离的变动进行补偿，可实现稳定的焊接。另外，相对工件的前端侧的连杆枢毂中心轴方向的位置不同的各部位，均可焊接。

在本发明中，在上述连杆动作装置中，在各基端侧和前端侧，上述连杆枢毂和上述端部连杆部件的旋转副的中心轴、与上述端部连杆部件和中间连杆部件的旋转副的中心轴之间所成的角度可小于90°。如果上述角度小于90°，则以较宽广的程度获得各连杆机构的排列的内侧的空间。由此，容易将焊接用焊炬设置于各连杆机构的排列的内侧的空间中。

在本发明中，在上述焊接用焊炬具有弯曲部的场合，上述焊接用焊炬的一部分可设置于上述三组以上的连杆机构中的任意两组的连杆机构之间。通过将焊接用焊炬设置于任意两组的连杆机构之间，可防止焊接用焊炬和连杆机构之间的妨碍。由此，即使在为将焊接用焊炬设置于各连杆机构的排列的内侧的空间的结构的情况下，仍可防止连杆动作装置的大型化。

也可在本发明中，上述一轴以上的直线运动促动器可形成促动器组合体，该促动器组合体按照组合于与基端侧的连杆枢毂中心轴垂直的平面上进行进退动作，并且将相应的进退动作方向相互不同的两轴的直线运动促动器组合的方式构成，通过该促动器组合体，相对上述架台，使上述连杆动作装置进行进退。可通过使一轴以上的直线运动促动器为促动器组合体，沿与基端侧连杆枢毂中心轴垂直的平面，移动焊接用焊炬，可相对工件的全部周面进行焊接。另外，如果通过促动器组合体，相对架台使连杆动作装置进退，由于不移动工件即可完成，故即使在大型的工件的焊接中，仍可实现高速动作的焊接。

可在上述促动器组合体的朝下的台上，固定上述基端侧的连杆枢毂，并且上述连杆动作装置以上述前端侧的连杆枢毂朝上的方式设置，并且上述焊接用焊炬以其前端部朝向基端侧，并且比上述基端侧的连杆枢毂更向基端侧突出的方式设置。在该场合，形成于自动焊接机的结构部件中，焊接用焊炬的前端部为最下部的结构，自动焊接机和工件难以相互妨碍。

权利要求书和/或说明书和/或附图中公开的至少两个结构中的任意的组合均包含在本发明中。特别是，权利要求书中的各项权利要求的两个以上的任意的组合也包含在本发明中。

附图说明

根据参照附图的下面的优选的实施形式的说明，会更清楚地理解本发明。但是，实施形式和附图用于单纯的图示和说明，不应用于确定本发明的范围。本发明的范围由后附的权利要求书确定。在附图中，多个附图中的同一部件标号表示同一或相应部分。

图1为省略本发明的第1实施方式的自动焊接机的一部分的主视图；

图2为省略该自动焊接机的一部分的俯视图；

图3为表示该自动焊接机的连杆动作装置等的立体图；

图4为表示该连杆动作装置的基端侧的连杆枢毂等的横向剖视图；

图5为表示该连杆动作装置的前端侧的连杆枢毂等的横向剖视图；

图6为通过直线表示该连杆动作装置的一个连杆机构的图；

图7为相对该连杆动作装置的基端侧的连杆枢毂的焊接用焊炬的安装部的剖视图；

图8A为表示包括焊条横向摆动动作的焊接轨道的一个例子的图；

图8B为表示包括焊条横向摆动动作的焊接轨道的不同的例子的图；

图9为省略表示于图1的自动焊接机上安装不同的焊接用焊炬的状态的一部分的主视图；

图10为省略本发明的第2实施方式的自动焊接机的一部分的主视图；

图11为本发明的第3实施方式的自动焊接机的部分图；

图12为本发明的第4实施方式的自动焊接机的部分图；

具体实施方式

根据图1～图7，对本发明的第1实施方式进行说明。像图1和图2所示的那样，在该自动焊接机中，在固定于作业台或地面上的架台50上，经由XY台51设置连杆动作装置1，于该连杆动作装置1上安装焊接用焊炬52。XY台51为促动器组合体，该促动器组合体组合2轴的直线运动促动器。另外，于与架台50离开的位置，设置焊丝供给装置53和冷却水装置54。

XY台51包括X轴直线运动促动器55，该X轴直线运动促动器55于固定于架台50上的左右方向(X轴方向)而进行进退动作；Y轴直线运动促动器56，该Y轴直线运动促动器56固定于设在该X轴直线运动促动器55的底面上的台上，于前后方向(Y轴方向)而进行进退动作。Y轴直线运动促动器56的底面构成设置连杆动作装置1的台。X轴直线运动促动器55在向架台50上的固定、以及Y轴直线运动促动器56向X轴直线运动促动器55上的固定，通过螺栓等而进行。

下面对连杆动作装置1进行说明。像图3所示的那样，在连杆动作装置1中，前端侧的连杆枢毂经由三组连杆机构4，以姿势可变更的方式与基端侧的连杆枢毂2连接。各连杆机构4由基端侧的端部连杆部件5、前端侧的端部连杆部件6、与中间连杆部件7构成，构成由4个旋转副形成的4节连锁的连杆机构。在基端侧和前端侧的端部连杆部件5、6中，其一端分别各自自由旋转地与基端侧的连杆枢毂2和前端侧的连杆枢毂3连接。在中间连杆部件7中，在其两端分别自由旋转地连接基端侧和前端侧的端部连杆部件5、6的另一端。

图4为基端侧的连杆枢毂等的横向剖视图，图5为前端侧的连杆枢毂等的横向剖视图。像这些附图所示的那样，连杆动作装置1为两个球面连杆机构组合的结构，基端侧的连杆枢毂2和基端侧的端部连杆部件5的各旋转副、以及基端侧的端部连杆部件5和中间连杆部件7的各旋转副的中心轴在基端侧的球面连杆中心PA处交叉。同样地，前端侧的连杆枢毂3和前端侧的端部连杆部件6的各旋转副、以及前端侧的端部连杆部件6和中间连杆部件7的各旋转副的中心轴于前端侧的球面连杆中心PB处交叉。

还有，基端侧的连杆枢毂2和基端侧的端部连杆部件5的各旋转副与距基端侧的球面连杆中心PA的距离均相同，基端侧的端部连杆部件5和中间连杆部件7的各旋转副与距相应的基端侧的球面连杆中心PA的距离均相同。基端侧的端部连杆部件5和中间连杆部件7的各旋转副的第1中心轴相对后述的第2中心轴，既可具有某交叉角，也可是平行的。同样，前端侧的连杆枢毂3和前端侧的端部连杆部件6的各旋转副和距前端侧的球面连杆中心PB的距离均相同，前端侧的端部连杆部件6和中间连杆部件7的各旋转副与距前端侧的球面连杆中心PB的距离均相同。前端侧的端部连杆部件6和中间连杆部件7的各旋转副的第2中心轴相对上述第1中心轴，既可具有某交叉角，也可是平行的。

三组连杆机构4从几何学上说呈同一形状。从几何学上说呈同一形状指如图6那样，通过直线而表示各连杆部件5、6、7的几何学模型，即通过各旋转副、与将这些旋转副之间连接的直线而表示的模型为相对中间连杆部件7的中间部的基端侧部分和前端侧部分对称的形状。图6为通过直线而表示连杆动作装置1的一组连杆机构4的图。本实施方式的连杆机构4为旋转对称型，基端侧的连杆枢毂2和基端侧的端部连杆部件5、与前端侧的连杆枢毂3和前端侧的端部连杆部件6的位置关系处于相对中间连杆部件7的中心线C，为旋转对称的位置结构。

通过基端侧的连杆枢毂2和前端侧的连杆枢毂3与三组连杆机构4构成二自由度机构，在该二自由度机构中，相对基端侧的连杆枢毂2，前端侧的连杆枢毂3围绕相垂直的两个轴而自由旋转。换言之，形成相对基端侧的连杆枢毂2，前端侧的连杆枢毂3的旋转为两个自由度、姿态自由变更的机构。该二自由度机构在紧凑的同时，使相对基端侧的连杆枢毂2的前端侧的连杆枢毂3的活动范围扩大。另外，由于紧凑，故能进行快速的动作。

比如，将通过基端侧的球面连杆中心PA、且与基端侧的连杆枢毂2和基端侧的端部连杆部件5的各旋转副的中心轴垂直地交叉的直线作为基端侧的连杆枢毂的中心轴QA，将通过前端侧的球面连杆中心PB、且与前端侧的连杆枢毂3和前端侧的端部连杆部件6的各旋转副的中心轴垂直地交叉的直线作为前端侧的连杆枢毂的中心轴QB。在该场合，可使基端侧的连杆枢毂中心轴QA和前端侧的连杆枢毂中心轴QB的折角θ的最大值(最大折角)约为±90°。另外，可将前端侧的连杆枢毂3相对基端侧的连杆枢毂2的回转角φ设定在0°～360°的范围内。

折角θ为相对基端侧的连杆枢毂中心轴QA，前端侧的连杆枢毂中心轴QB倾斜的垂直角度。回转角φ为相对基端侧的连杆枢毂中心轴QA，前端侧的连杆枢毂中心轴QB所倾斜的水平角度。即使在各连杆机构4的姿势变化的情况下，基端侧和前端侧的球面连杆中心PA、PB之间的距离D仍没有变化。

在满足下述的(1)～(4)的条件时，如果相对中间连杆部件7的对称面，中间连杆部件7和基端侧以及前端侧的端部连杆部件5、6的角度位置关系在基端侧和前端侧相同，则从几何学的对称性来说，基端侧的连杆枢毂2和基端侧的端部连杆部件5、与前端侧的连杆枢毂3以及前端侧的端部连杆部件6相同地动作。

(1)各连杆机构4的基端侧的连杆枢毂2和基端侧的端部连杆部件5的旋转副的中心轴的角度和长度相互相等，并且前端侧的连杆枢毂3和前端侧的端部连杆部件6的旋转副的中心轴的角度和长度相互相等。

(2)在各连杆机构4中，基端侧的连杆枢毂2和基端侧的端部连杆部件5的旋转副、以及基端侧的端部连杆部件5和中间连杆部件7的旋转副的中心轴与基端侧的球面连杆中心PA交叉，并且前端侧的连杆枢毂3和前端侧的端部连杆部件6的旋转副、以及前端侧的端部连杆部件6和中间连杆部件7的旋转副的中心轴与前端侧的球面连杆中心PB交叉。

(3)基端侧的端部连杆部件5和前端侧的端部连杆部件6的几何学的形状相等。

(4)关于中间连杆部件7，在基端侧和前端侧的形状相等。

像图4所示的那样，基端侧的连杆枢毂2由平板状的基座10、以于圆周方向均等配置的方式设置于该基座10的通孔10a的周围的3个支承轴安装部件11、与分别安装于各支承轴安装部件11上的3个支承轴12构成。基座10构成台安装部10b，在该台安装部10b的中间部形成圆形的通孔10a，并且其一部分固定于上述Y轴直线运动促动器56(图1)上。

在各支承轴12上，基端侧的端部连杆部件5的一端经由两个轴承14自由旋转地被支承。另外，在基端侧的端部连杆部件5的另一端，经由两个轴承15自由旋转地支承设置于中间连杆部件7的一端的旋转轴16。轴承14、15为比如深槽滚珠轴承、角接触滚珠轴承等的滚珠轴承，以通过螺母的紧固，施加规定的预压量的状态而被固定。基端侧的连杆枢毂2和基端侧的端部连杆部件5的旋转副的中心轴O1、与基端侧的端部连杆部件5和中间连杆部件7的旋转副的中心轴O2之间的角度α小于90°。在图示的例子中，该角度为45°。

在基座10中，在三组的连杆机构4的全部中设置姿势变更用促动器20和减速机构21，该姿势变更用促动器20使基端侧的端部连杆部件5旋转，任意地改变前端侧的连杆枢毂3相对基端侧的连杆枢毂2的姿势，该减速机构21减少姿势变更用促动器20的动作速度，将其传递给基端侧的端部连杆部件5。

姿势变更用促动器20为旋转促动器，更具体地说，为带有减速器20a的伺服电动机，通过电动机固定部件22，固定于基座10上。减速机构21由姿势变更用促动器20的减速器20a、与齿轮式的减速部23构成。姿势变更用促动器20和减速机构21也可设置于三组的连杆机构4中的仅仅两组中。如果具有两组，则可确定前端侧的连杆枢毂3相对基端侧的连杆枢毂2的姿势。

齿轮式的减速部23由小齿轮26与大齿轮27构成，该小齿轮26经由联轴器25以可传递旋转的方式与姿势变更用促动器的输出轴20b连接，该大齿轮27固定于基端侧的端部连杆部件5上，与小齿轮76啮合。小齿轮26在两侧具有轴部，这些轴部分别经由两个轴承29，自由旋转地支承于固定在基座10上的旋转支承部件28上。在图示例子中，小齿轮26与大齿轮27为平齿轮，大齿轮27为仅于扇形的周面上形成齿的扇形齿轮。

大齿轮27的节距圆半径大于小齿轮26，姿势变更用促动器20的输出轴20b的旋转减速为，围绕基端侧的连杆枢毂2和基端侧的端部连杆部件5的旋转副的旋转轴O1的旋转，传递给基端侧的端部连杆部件5。该减速比比如大于10。在本例子中，减速机构21采用平齿轮，但是，也可为其它的机构(比如伞齿轮、蜗杆机构)。还有，在本例子中，大齿轮27为独立于基端侧的端部连杆部件5的部件，但是，也可与基端侧的端部连杆部件5形成一体。

姿势变更用促动器20的旋转轴心和小齿轮26的旋转轴心位于相同轴上。这些旋转轴心与基端侧的连杆枢毂2和基端侧的端部连杆部件5的旋转副轴O1平行，并且距基座10的高度相同。

像图5所示的那样，前端侧的连杆枢毂3由圆环板状的前端部件30、三个支承轴安装部件31与三个支承轴32构成，在该前端部件30的中间部具有圆形的通孔30a，该三个支承轴安装部件31以沿圆周方向均等配置的方式设置于该前端部件30的通孔30a的周围，该三个支承轴32分别安装于各支承轴安装部件31上。在前端部件30的外周部的一个部位，通过螺栓等固定而设置焊炬安装部件33。

在上述支承轴32上，前端侧的端部连杆部件6的一端经由两个轴承34自由旋转地被支承。另外，在前端侧的端部连杆部件6的另一端，经由两个轴承35，自由旋转地支承设置在中间连杆部件7的另一端的旋转轴36。轴承34、35为比如为深槽滚珠轴承、角接触滚珠轴承等的滚珠轴承，以通过螺母的紧固，施加规定的预压量的状态而被固定。前端侧的连杆枢毂3和前端侧的端部连杆部件6的旋转副的中心轴O3、与前端侧的端部连杆部件6和中间连杆部件7的旋转副的中心轴O4之间的角度β与上述角度α相同。

上述连杆动作装置1像图1那样，通过螺栓等，将基座10的台安装部10b的前端侧的面固定于朝向Y轴直线运动促动器56的底侧的台上。通过该方式，按照基端侧的连杆枢毂2为底侧，前端侧的连杆枢毂3为顶侧，并且基端侧的连杆枢毂中心轴QA朝向上下方向的方式被设置。由此，可通过使相互正交的X轴直线运动促动器55和Y轴直线运动促动器56进行进退动作，使连杆动作装置1在与基端侧的连杆枢毂中心轴QA垂直的平面(在本例子中，为水平面)上移动。

像图3所示的那样，焊接用焊炬52具有弯曲部52a，安装于前端部件30的焊炬安装部件33上。具体来说，像图7所示的那样，在焊炬安装部件33的截面呈半圆状的凹部33a中嵌入焊接用焊炬52的圆筒状的持握部52b，并且从焊炬安装部件33的相反侧，覆盖焊炬按压部件37，在其截面呈半圆状的凹部37a中嵌入焊接用焊炬52的持握部52b，焊炬安装部件33和焊炬按压部件37通过螺栓38而连接。由此，通过焊炬安装部件33和焊炬按压部件37夹持持握部52b，固定焊接用焊炬52。

已固定的焊接用焊炬52的前端部的中心轴与前端侧的连杆枢毂中心轴QB一致。焊接用焊炬52的前端部为对作业对象进行焊接的焊接作业部。像这样，安装于前端侧的连杆枢毂3上的焊接用焊炬52设置于三组以上的连杆机构中的两组的连杆机构4之间，前端部朝向基端侧且比基端侧的连杆枢毂2更向基端侧突出。

在图1中，缆线58从焊接用焊炬52的根部而伸出，其前端与上述焊条供给装置53和冷却水装置54连接。焊条供给装置53为通过焊接机控制装置(在图中未示出)的指令，以任意的速度将焊条送给焊接用焊炬52的装置。冷却水装置54为供给用于冷却焊接用焊炬52的前端部的冷却水的装置。还有，供给屏蔽气体的管等(在图中未示出)也与焊接用焊炬52连接。

作为作业对象物的工件60，由比如圆筒状工件60a与块件60b构成，该块件60b通过焊接而连接圆筒状工件60a，工件60设置于连杆动作装置1的下方。工件60也可通过千斤顶机构等进行高度调节。另外，还可于地面上直接放置工件60。

该自动焊接机使X轴直线运动促动器55和Y轴直线运动促动器56进行进退动作，使连杆动作装置1在水平面上移动，并且在使连杆动作装置1动作、变更前端侧的连杆枢毂3相对基端侧的连杆枢毂2的姿势的同时，通过安装于前端侧的连杆枢毂3上的焊接用焊炬52，对工件60进行焊接。由此，可在相对工件60具有角度的同时，相对工件60的多个方向的面进行焊接。

还有，由于装载焊接用焊炬52的连杆动作装置1像已描述的那样，扩大前端侧的连杆枢毂3的活动范围，并且进行快速的动作，故可高速地实现焊接用焊炬52的前端的精细的动作。由此，可对工件60进行精密的焊接作业。另外，由于设置焊条供给装置53，故即使在因连杆动作装置1的动作，焊接用焊炬52的前端部与工件60之间的距离变动的情况下，仍可实现稳定的焊接。

由于X轴直线运动促动器55和Y轴直线运动促动器56以在与基端侧的连杆枢毂中心轴QA正交的平面上进行进退动作的方式设置，故在与基端侧的连杆枢毂中心轴QA正交的平面，比如水平面上的焊接作业容易。另外，由于焊接用焊炬52以其前端部的中心轴与前端侧的连杆枢毂中心轴QB一致的方式被设置，故前端侧的连杆枢毂3相对水平面的角度、与焊接用焊炬52的前端部相对水平面的角度一致，焊接用焊炬52的前端部的姿势控制容易。

焊接用焊炬52多为细长形状的类型。由此，如果像后述的图12那样，以前端部相对前端侧的连杆枢毂3，朝向前端侧的方式设置焊接用焊炬52，则惯性力矩变大，导致移动速度的降低、定位精度的恶化。但是，在本自动焊接机中，以前端部相对前端侧的连杆枢毂3，朝向基端侧的连杆枢毂2侧、并且比基端侧的连杆枢毂2更靠近基端侧而突出的方式设置焊接用焊炬52。由此，由于焊接用焊炬52的前端部的位置接近连杆动作装置1的旋转中心，故可减小焊接用焊炬52的惯性力矩，可实现高速动作、高的定位精度。另外，由于连杆动作装置1的结构部件中的焊接用焊炬52的前端部位于最下部，故自动焊接机和工件60难以相互妨碍。

通过使基端侧和前端侧的连杆枢毂2、3与基端侧以及前端侧的端部连杆部件5、6的旋转副的中心轴O1、O2、与基端侧以及前端侧的端部连杆部件5、6和中间连杆部件7的旋转副的中心轴O3、O4之间的角度α、β小于90°，以较宽程度获得各连杆机构4的排列的内侧的空间。由此，容易将焊接用焊炬52设置于各连杆机构4的排列的内侧的空间。

由于本实施方式的焊接用焊炬52呈弯曲形状，故在焊接用焊炬52的前端部的中心轴与前端侧的连杆枢毂中心轴QB一致的场合，处于焊接用焊炬52的根部向各连杆机构4的排列的外侧伸出的状态。通过将焊接用焊炬52设置于任意的两组的连杆机构4之间，避免焊接用焊炬52对各连杆机构4造成妨碍。由此，即使在形成将焊接用焊炬52设置于各连杆机构4的排列的内侧的空间内的结构的情况下，仍可防止连杆动作装置1的大型化。

图8A表示采用该自动焊接机而进行的焊接的例子。其焊接轨道80A进行下述动作，相对位于所希望的焊接位置附近的基准线81，在绘制圆的同时于行进方向行进的焊条横向摆动动作。如果采用该自动焊接机，则通过XY台51进行沿基准线81的动作，通过连杆动作装置1进行绘制圆的动作，由此，容易于上述焊接轨道80A上进行绘图焊接。像这样，通过分别以不同的机构进行沿基准线81的动作、与绘制圆的动作，两个动作的同时控制变容易。在本例子中，基准线81为圆，但是即使为其它的基准线，仍可在描绘圆的同时进行焊条横向摆动动作。如果进行这样的绘制圆的焊条横向摆动动作，由于轨道的方向连续地变化，故没有移动速度的急剧的变化，故可进行高速而平滑的焊条横向摆动动作。

焊接轨道80A既可全部通过轨道计算而产生，也可通过借助教导形成基准线81，指定焊条横向摆动的直径的方式产生。在任意的场合，由于在该自动焊接机中，轨迹的控制容易，故不需要教导作业时间，或可缩短教导作业时间。

图8B表示过去一般进行的包括焊条横向摆动动作的焊接轨道。在不具有连杆动作装置1的过去的自动焊接机中，由于绘制圆的同时的焊条横向摆动动作是困难的，故像图8B那样，相对位于所希望的焊接位置附近的基准线81绘制波形的同时，进行于行进方向而行进的焊条横向摆动动作。绘制波形的焊条横向摆动动作容易借助焊接轨道80B，全部通过教学而教导，但是行进方向不连续，移动速度会急剧地变化。由此，难以高速地运动。其原因在于：如果高速地运动，则具有电动机振动的情况。

图9表示安装不同于图1的焊接用焊炬的自动焊接机。该自动焊接机的焊接用焊炬52为直线状，其中心轴与前端侧的连杆枢毂中心轴QB一致，安装于前端侧的连杆枢毂3的焊炬安装部件33上。除了焊接用焊炬52的形状的不同以外，基本的结构与图1～图7的场合相同。

像这样，在直线状的焊接用焊炬52设置于连杆机构4的排列的中心部的场合，没有焊接用焊炬52与连杆动作装置1之间的妨碍。由此，即使在上述角度α、β等于90°的情况下，仍可在不使连杆动作装置1大型化的情况下设置焊接用焊炬52。但是，由于焊接用焊炬52的缆线58朝向垂直方向，故与弯曲形状的焊接用焊炬52相比较，缆线58的取回困难。

图10表示第2实施方式的自动焊接机。在第2实施方式的自动焊接机中，与图1的第1实施方式相比较，XY台51的位置不同。该自动焊接机为下述的结构，其中，基端侧的连杆枢毂2直接固定于架台50上，设置连杆动作装置1，通过设置于地面或作业台上的XY台51，使工件60在水平面上移动。在图示的例子的场合，XY台51由X轴直线运动促动器55和Y轴直线运动促动器56构成，该X轴直线运动促动器55设置于地面上，该Y轴直线运动促动器56固定于台上，该台设置于X轴直线运动促动器55的顶面上，Y轴直线运动促动器56的顶面构成装载工件60的台。其它的结构为与图1的第1实施方式相同的结构。

在该自动焊接机的场合，相对通过XY台51而于水平面上移动的工件60，通过借助连杆动作装置1而姿势可变更的焊接用焊炬52而焊接。由此，获得与图1的第1实施方式相同的作用、效果。

不但有图1的第1实施方式、图10的第2实施方式，还可设置相对架台50使连杆动作装置1进退的直线运动促动器、以及相对架台50使工件60进退的直线运动促动器的两者(在图中未示出)。比如，通过X轴直线运动促动器55，相对架台50使连杆动作装置1进退，通过Y轴直线运动促动器56，相对架台50使工件60进退。或与此相反。

图11表示第3实施方式的自动焊接机的主要部分。在第3实施方式的自动焊接机中，将焊接用焊炬52可移动地安装于前端侧的连杆枢毂3上。在该自动焊接机中，于构成前端侧的连杆枢毂3的前端部件30上，设置沿前端侧连杆枢毂中心轴QB而进行进退动作的焊炬进退用直线运动促动器70，在该焊炬进退用直线运动促动器70上安装焊接用焊炬52。如果采用该结构，则通过连杆动作装置1的动作，即使在焊接用焊炬52的前端部和工件60之间的距离很大地变动的情况下，仍可实现稳定的焊接。

图示例子的焊炬进退用直线运动促动器70为下述的结构。即，具有安装板71，该安装板71设置于前端部件30的前端侧，通过焊炬安装部件33和焊炬按压部件37，安装焊接用焊炬52。在设于该安装板71上的轴套72上，自由滑动地嵌合设置于前端部件30上的多个导向用轴73，沿前端侧连杆枢毂中心轴QB，自由移动地对安装板71进行导向。

该焊炬进退用直线运动促动器70通过滚珠丝杠机构74，使安装板71进退。滚珠丝杠机构74由滚珠丝杠75、电动机76与螺母77构成，该滚珠丝杠75自由旋转地支承于安装板71上，向基端侧延伸，该电动机76使该滚珠丝杠75旋转，该螺母77固定而设置于前端部件30上，与上述滚珠丝杠75螺合。如果可进行单轴的定位，焊炬进退用直线运动促动器70也可为另外的结构。

图12表示第4实施方式的自动焊接机的主要部分。在该第4实施方式的自动焊接机中，连杆动作装置1按照基端侧的连杆枢毂2位于顶侧的方式设置。同样在本实施方式中，焊接用焊炬52安装于前端侧的连杆枢毂3上，但是，不同于第1～第3实施方式，连杆动作装置1为上下相反的朝向。由此，焊接用焊炬52的前端部相对前端侧的连杆枢毂3，朝向前端侧。如果像这样安装焊接用焊炬52，则可使连杆动作装置1小型化，但是作用于前端侧的连杆枢毂3上的惯性力矩变大，高速动作困难。另外，难以取回焊接用焊炬52的缆线58。

本发明并不限定于以上的实施方式。在不脱离本发明的实质的范围内，可进行各种的追加、变更或删除。于是，这样的方案包含于本发明的范围内。

标号的说明：

标号1表示连杆动作装置；

标号2表示基端侧的连杆枢毂；

标号3表示前端侧的连杆枢毂；

标号4表示连杆机构；

标号5表示基端侧的端部连杆部件；

标号6表示前端侧的端部连杆部件；

标号7表示中间连杆部件；

标号20表示姿势变更用促动器；

标号50表示架台；

标号51表示XY台；

标号52表示焊接用焊炬；

标号52a表示弯曲部；

标号53表示焊丝供给装置；

标号55表示X轴直线运动促动器；

标号56表示Y轴直线运动促动器；

标号60表示工件；

标号70表示焊炬进退用直线运动促动器；

标号O1表示基端侧的连杆枢毂与基端侧的端部连杆部件的旋转副的中心轴；

标号O2表示基端侧的端部连杆部件与中间连杆部件的旋转副的中心轴；

标号O3表示前端侧的连杆枢毂与前端侧的端部连杆部件的旋转副的中心轴；

标号O4表示前端侧的端部连杆部件与中间连杆部件的旋转副的中心轴；

标号PA表示基端侧的球面连杆中心；

标号PB表示前端侧的球面连杆中心；

标号QA表示基端侧的连杆枢毂中心轴；

标号QB表示前端侧的连杆枢毂中心轴。

Claims (7)

1.一种自动焊接机，该自动焊接机包括连杆动作装置，在该连杆动作装置中，前端侧的连杆枢毂经由三组以上的连杆机构，以姿势能变更的方式与基端侧的连杆枢毂连接，上述各连杆机构由基端侧和前端侧的端部连杆部件、中间连杆部件构成，该基端侧和前端侧的端部连杆部件的一端分别能旋转地连接于上述基端侧的连杆枢毂和前端侧的连杆枢毂上，在该中间连杆部件中，其两端分别能旋转地连接于该基端侧和前端侧的端部连杆部件的另一端，在上述各连杆机构中，通过直线而表现该连杆机构的几何学模型为基端侧部分和前端侧部分相对上述中间连杆部件的中间部呈对称的形状，在上述三组以上的连杆机构中的两组以上的连杆机构中设置姿态变更用促动器，该姿态变更用促动器任意地变更上述前端侧的连杆枢毂相对上述基端侧的连杆枢毂的姿势，

上述连杆动作装置通过将其上述基端侧的连杆枢毂直接或间接地固定于架台上的方式设置于上述架台上，并且将焊接用焊炬安装于上述前端侧的连杆枢毂上，设置以下一轴以上的直线运动促动器的两者或任意一者，该一轴以上的直线运动促动器分别为，相对上述架台使上述连杆动作装置进退的一轴以上的直线运动促动器；相对上述架台，使通过上述焊接用焊炬来进行焊接作业的作为作业对象物的工件进退的一轴以上的直线运动促动器,

上述焊接用焊炬按照下述方式安装于上述前端侧的连杆枢毂上，该方式为，对上述工件进行焊接作业的前端部朝向基端侧且比上述基端侧的连杆枢毂更向基端侧突出。

2.根据权利要求1所述的自动焊接机，其中，将上述基端侧的连杆枢毂与上述基端侧的端部连杆的各旋转副、以及上述基端侧的端部连杆部件与上述中间连杆部件的各旋转副的中心轴分别交叉的点称为基端侧的球面连杆中心，将通过该基端侧的球面连杆中心且垂直地与上述基端侧的连杆枢毂和上述基端侧的端部连杆部件的各旋转副的中心轴交叉的直线称为基端侧的连杆枢毂中心轴，在该场合，上述一轴以上的直线运动促动器使上述连杆动作装置或上述工件在与上述基端侧的连杆枢毂中心轴相垂直的平面上进退。

3.根据权利要求1或2所述的自动焊接机，其中，将上述前端侧的连杆枢毂与上述前端侧的端部连杆的各旋转副、以及上述前端侧的端部连杆部件和上述中间连杆部件的各旋转副的中心轴分别交叉的点称为前端侧的球面连杆中心，将通过该前端侧的球面连杆中心并垂直地与上述前端侧的连杆枢毂与上述前端侧的端部连杆部件的各旋转副的中心轴交叉的直线称为前端侧的连杆枢毂中心轴，在该场合，上述焊接用焊炬按照对上述工件进行焊接作业的前端部的中心轴与上述前端侧的连杆枢毂中心轴一致的方式安装于上述前端侧的连杆枢毂上。

4.根据权利要求1或2所述的自动焊接机，其中，设置自动地将焊条供给到上述焊接用焊炬的焊条供给装置。

5.根据权利要求1或2所述的自动焊接机，其中，将上述前端侧的连杆枢毂与上述前端侧的端部连杆的各旋转副、以及上述前端侧的端部连杆部件和上述中间连杆部件的各旋转副的中心轴分别交叉的点称为前端侧的球面连杆中心，将通过该前端侧的球面连杆中心且垂直地与上述各旋转副的中心轴交叉的直线称为前端侧的连杆枢毂中心轴，在该场合，上述焊接用焊炬经由沿上述前端侧的连杆枢毂中心轴而进行进退动作的焊炬进退用直线运动促动器，安装于上述前端侧的连杆枢毂上。

6.根据权利要求1或2所述的自动焊接机，其中，在上述连杆动作装置中，在各基端侧和前端侧，上述连杆枢毂和上述端部连杆部件的旋转副的中心轴、与上述端部连杆部件和中间连杆部件的旋转副的中心轴之间所成的角度小于90°。

7.根据权利要求1或2所述的自动焊接机，其中，上述焊接用焊炬具有弯曲部，上述焊接用焊炬的一部分设置于上述三组以上的连杆机构中的任意两组的连杆机构之间。