JP2004202645A - Welding robot system - Google Patents

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JP2004202645A JP2002376198A JP2002376198A JP2004202645A JP 2004202645 A JP2004202645 A JP 2004202645A JP 2002376198 A JP2002376198 A JP 2002376198A JP 2002376198 A JP2002376198 A JP 2002376198A JP 2004202645 A JP2004202645 A JP 2004202645A
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Masaru Nishimura
大 西村
Makoto Takahashi
誠 高橋
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Daihen Corp
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Daihen Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a welding robot system for largely shortening the work time by dispensing with replacing time of a tool by an ATC (automatic tool changer) mechanism and teaching time for the replacement, and largely improving too much enlargement of a system due to increase in the dead weight of the tip of a robot, increase in electric power consumption and equipment cost caused by the enlargement and deterioration in welding quality. <P>SOLUTION: This welding robot system is composed of a stand 3, a plurality of welding torches WT1 to WT2 of at least two or more switchably arranged on the stand 3, a robot 1 having a welding object table 10 on the tip and driving a welding object 9 provided on the welding object table 10 in the free direction and a robot controller 2 connected to the plurality of welding torches and the robot, switching the welding torches and performing control for applying desired welding to the welding object by driving a welding attitude and the welding object on the welding object table provided on the tip of the robot in a free attitude. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被溶接物に対して複数の加工を施す溶接ロボットシステムに関する。
【0002】
【従来の技術】
ロボットが少なくとも2以上の複数のツール(例えば、溶接トーチ、グラインダー等の工具類等であり、以下ツールという)を使用して作業を行う場合、予め設置された複数のツールを備えたツールスタンドから作業に応じて適切であるツールを選択してロボットのツールを交換し作業を行うオートツールチェンジャ(ATC)機構(以下、ATC機構という)を備えたロボットが一般的に知られている。
また、複数の溶接機と1台のロボットとで溶接ロボットシステムを構成し、トーチ及び溶接条件をそれぞれの溶接機に応じて選択するようにして、異なる溶接を行うロボットシステムが従来から採用されている。
【0003】
[従来技術1]
図8は、従来から使用されているATC機構を備えたロボットシステムの一例を示す全体構成図である。
同図において、ロボット101のアーム先端にあるATC機構32にはツールが取付けられており、目的とする状態に被加工物の加工をするのに適したツール16a乃至16dを周知手段によって順次ツールスタンド16から選択してツールを交換する。同図の2点鎖線はロボット101のアーム先端にあるATC機構32の稼働範囲であって、この鎖線の範囲内において被加工物を加工することができる。
例えば前述した図8において、ロボットのアーム先端に溶接トーチを備え被加工物の溶接位置を溶接し、被加工物の被溶接位置の後工程として研削作業を要する場合は、ロボットのアーム先端を被溶接位置からツールスタンドに移動して、ATC機構のツールを周知手段によって溶接トーチからグラインダーに交換し、再度ロボットのアーム先端を被加工物の被溶接位置に移動させて加工作業を行う。
以上のように、ATC機構を備えたロボットシステムによって被加工物に複数の加工工程を施すことができる。(例えば特許文献1参照)
【0004】
[従来技術2]
図9は、従来から使用されているロボットシステムの一例を示す全体構成図であって被溶接物を2台のロボットを使用して溶接するときの概略図である。
同図において20はロボットコントローラであって、ロボット102及び103の軌道計算、教示データの編集、追加、削除、溶接条件の作成等のロボット溶接に必要な動きをコントロールする。70はティーチペンダントであって、ロボットコントローラ20に接続されており、被溶接物の溶接位置、溶接条件、センシング等の設定、命令、修正、編集等をする。8及び80は溶接電源であってロボットコントローラによって制御されており、各々ロボット102及び103の先端に取付けられた溶接トーチWT11及びWT12を介して被溶接物台100上に設置された被溶接物90を溶接する。
以上のようなロボットシステムにおいて、被溶接物に種類の異なる2以上の溶接を施す場合は、溶接トーチを備えた複数のロボットを使用して各々を制御しながら被溶接物に複数の溶接を施す。
【0005】
また、図9では複数のロボットを使用して溶接作業を行っているが、前述した図8に示すようなATC機構を備えた1台のロボットによって、ツールすなわち溶接トーチを複数備えたツールスタンドから溶接トーチを選択して被溶接物の溶接を行うこともできる。
さらに、1台のロボットの先端に複数のトーチを備えて被溶接物に異なる2以上の溶接を施すこともできる。(例えば特許文献2参照)
【0006】
【特許文献1】
特開平6ー55478号公報
【特許文献2】
特許第2651252号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
被溶接物の加工部位に溶接、研削等の加工を施す場合は、被溶接物の加工品質を考慮して、加工位置に高精度でツールの位置決めを行う必要がある。
前述した図8に示す従来技術1のATC機構を備えたロボットシステムによって被加工物の加工を行う場合、ツールを交換する際はツールとロボットのアーム先端との接合面が微少のズレを生じさせることなく、常に正確に交換作業を行う必要がある。そのために、前述した接合面が摩耗、ゴミの付着等によって正常な状態で接合することが困難となった場合は、ツール又はロボットのアーム先端部の交換、清掃作業等が必要となる。
【0008】
また、ツールを交換する場合は、ロボットのアーム先端を被溶接物の加工位置から一度退避させてツールスタンド等のツール保管位置に移動させツールを交換し、再び被溶接物の加工位置にロボットのアーム先端を移動させる必要があり、かつツール交換のための教示作業も必要となり、加工工程における作業時間を増加させる原因のひとつとなっている。
【0009】
また、ツールが溶接トーチ、センサ等の場合は、(電気配線ケーブル、溶接ワイヤ送給ケーブル等の)ケーブル、(ガス、冷却水等の)ホース等の長尺な可撓性の付帯物(以下、可撓性ツール付帯物という)を備えており、例えば溶接トーチのように溶接ワイヤを連結して外部から電流とともに溶接ワイヤを供給する必要があるものにおいては、溶接ワイヤを送給する送給機構と溶接トーチとの間の長さが溶接ワイヤ送給の安定性に大きく影響を及ぼし、溶接品質に直接影響を与える要因となることがある。そのため、溶接ワイヤの送給機構をロボット本体に近接した位置に設置することによって送給機構と溶接トーチ間との距離を短くする構成が一般的である。
しかし、前述した従来技術1のようにATC機構を備えたロボットシステムの場合は、このように溶接ワイヤの送給機構をロボット本体に近接した位置に設置し、かつその可撓性ツール付帯物である溶接ワイヤの長さを短くしたときに、この可撓性ツール付帯物を有するツールを支持するツールスタンドがロボットに近接した位置でかつロボットの可動範囲内に設置する必要がある。そのため、ツールによって加工作業を実施する際に、ツールを備えたロボット、ツールスタンド及び可撓性ツール付帯物等が互いに干渉することを避ける必要があり、作業スペースが制限される。
【0010】
前述した従来技術2の溶接ロボットにおいて、複数の溶接機の溶接トーチをロボットの先端に備えることによって複数の溶接を施すことができるが、ロボット先端の自重が重く溶接トーチの姿勢を安定させることが困難であり溶接品質の低下を招く。さらに、ロボット先端の自重が重くなるために、このロボット先端を駆動させるためには大型のモータを必要とすることとなり、システム全体が大型化するとともに費用もかかる。
【0011】
本発明は、ATC機構によるツールの交換時間及び交換に係るティーチング時間を不要として作業時間を大幅に短縮させること。ロボットの先端の自重が重くなることによるシステムの大型化、大型化に伴う消費電力、設備費等の増大及び溶接品質の低下等を大幅に改善する溶接ロボットシステムを提供することを目的としている。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、図1に示すように、被溶接物に対して、少なくとも2以上の複数の溶接トーチによって溶接作業を施す溶接ロボットシステムにおいて、
架台3と、上記架台3上であって切換自在に設置された少なくとも2以上の複数の溶接トーチWT1及びWT2又はWT3及びWT4と、
被溶接物台10を先端に備え上記被溶接物台10上に備えられた被溶接物9を自在な方向に駆動させるロボット1と、
上記複数の溶接トーチWT1及びWT2又はWT3及びWT4とロボット1とに接続されて溶接トーチWT1及びWT2又はWT3及びWT4の切換及び溶接姿勢と、ロボットの先端に備えた被溶接物台10上の被溶接物9とを自在な姿勢に駆動させて被溶接物9に所望とする溶接を施す制御を行うロボットコントローラ2又は21とからなる溶接ロボットシステムである。
【0013】
請求項2に記載の発明は、
L形フレーム4の2辺の長さが略同等の長さであってL形フレーム4の略直角をなす部位の略中心が上記架台3上の水平面上の長手方向の略中心位置Oを枢軸として水平方向に回動自在に取付けられ、上記L形フレーム4の2辺の略直角をなす部位とは異なる先端に水平方向の旋回軸と垂直方向の旋回軸とから構成された第1の溶接トーチWT1及び第2の溶接トーチWT2が所望とする溶接姿勢が得られるように取付けられた請求項1に記載の溶接ロボットシステムである。
【0014】
請求項3に記載の発明は、
上記架台3上の水平面上の長手方向の略中心位置に取付けられて少なくとも2以上の複数のリンク53及び54を備え、上記複数のリンク53及び54が回動軸TOを中心にして垂直方向(矢印Tの方向)に上下動自在に駆動するリンク機構5と、
上記複数のリンク53及び54の先端であって水平方向の旋回軸T10及びT30と垂直方向の旋回軸T20及びT40とから構成された第3の溶接トーチWT3及び第4の溶接トーチWT4が所望とする溶接姿勢が得られるように取付けられた請求項1に記載の溶接ロボットシステムである。
【0015】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。
図1は本願発明のロボットシステムの第1の実施形態を示す全体構成図である。図2は図1の上面図であって要部を示す一部省略概略図である。図3は図1の正面図であって一部省略概略図である。以下、図1、図2及び図3を参照して本発明の第1の実施の形態を詳細に説明する。
【0016】
図1において、1はロボットであり、後述する図4に示すように被溶接物台10上の被溶接物9の姿勢を自在に変えることができる。3は架台であって複数の溶接トーチWT1、WT2が設置されている。4はL形フレームである。L形フレーム4の略直角をなす部位の略中心が架台3上の水平面上の長手方向の略中心位置Oを枢軸として水平方向に回動自在に取付けられている。また、L形フレーム4の2辺の長さは略同等の長さで形成されている。すなわち、図2で示すO−A間、O−B間及びO−C間の長さは略同等の長さである。
このL形フレーム4の2辺の略直角をなす部位とは異なる各々の先端に水平方向の旋回軸L10及びL30と垂直方向の旋回軸L20及びL40とから構成された第1の溶接トーチWT1及び第2の溶接トーチWT2が所望とする溶接姿勢が得られるように取付けられている。2はロボットコントローラであって、ロボット1、第1の溶接トーチWT1、第2の溶接トーチWT2及びL形フレーム4の軌道計算、教示データの編集、追加、削除、溶接条件の作成等のロボット溶接に必要な動きをコントロールする。7はティーチペンダントであって、ロボットコントローラ2に接続されており、被溶接物の溶接位置、溶接条件、センシング等の設定、命令、修正、編集等をする。81及び82は溶接電源であってロボットコントローラ2によって制御されており、L形フレーム4の先端に取付けられた溶接トーチWT1及びWT2にワイヤ送給機構61及び62から溶接ワイヤを送給させて被溶接物台10上に設置された被溶接物9を溶接する。
ワイヤ送給機構61及び62はL形フレームに設置されており、例えば図1乃至図3に示すように、各々L形フレームの直角をなす部位であって第1の溶接トーチWT1及び第2の溶接トーチWT2と相反する位置に取付け台611及び621を介して設置されている。しかしながら、ワイヤ送給機構を設置する位置は、前述した位置に限定されるものではなく、架台3に直接設置する方法、架台3とは離れた位置に設置台を設けて設置する方法等、L形フレームが架台3上の水平面上の長手方向の略中心位置Oを枢軸として水平方向に回動する際に干渉しない位置に適宜設置することができる。
【0017】
次に、図4によって本発明のロボット1を詳細に説明する。図4は本発明のロボットシステムで使用するロボットであって、図1乃至図3に記載されたロボット1の概略側面図である。
同図において、11はフレームであって予め定められた位置に設置されている。12はフレーム11上であって、矢印S1に示すように枢軸S10を中心にして水平方向に旋回するように回動自在に取付けられている。13は下腕部であって矢印S2に示すように枢軸S20を中心にして前後方向に回動自在に取付けられている。14は上腕部であって、矢印S3に示すように枢軸S30を中心にして上下方向に回動自在に取付けられている。15は手首ユニットであって、矢印S4に示すように枢軸S40を中心に回動自在に取付けられるとともに、矢印S5に示すように枢軸S50を中心に上下方向に回動自在に取付けられている。10は被溶接物台であって被溶接物9が設置されており、矢印S6に示すように枢軸S60を中心に回動自在に取付けられている。
【0018】
ここで、通常、被溶接物9は、被加工物台10上にネジ止め、クランプ機構等によって、予め定められた位置に固着されている。そのため、被溶接物9を取替えるときは、被溶接物台10上から被溶接物9を取り外し、目的とする他の被溶接物に置き替える方法がある。
また、別の方法として、手首ユニット15から被溶接物台10を切り離す例えばATC機構を備えて、被溶接物台10を取替えることで、他の被溶接物に取替える方法とすることができる。すなわち、図示を省略するが、被溶接物を固着した被溶接物台10を複数保管した保管スタンドから任意の被溶接物台10を選択し、手首ユニット15先端に取付けられた被溶接物台10を取替えるATC機構とすることができる。このATC機構によって被溶接物台10とともに被溶接物9を取替える方法は、前述した被溶接物台10上の被溶接物9を取替える方法よりもさらに交換が容易で、交換に要する時間が短縮されるとともに、被溶接物9を被溶接物台10上で取替える必要がなく、被溶接物9の取付精度も向上させることができる。
【0019】
前述した枢軸S10乃至S60を中心にしてロボット1は被溶接物台10上に設置された被溶接物9を自在な姿勢とすることができる。ここで各々の矢印S1乃至S6で示す方向に被溶接物を自在な姿勢となるように駆動させる駆動源は周知の駆動源であり、例えば図示を省略するがモータ等であって、ロボットコントローラ2によって駆動制御される。また、ロボット1を設置する例えば一例として図1及び図3に示すような位置であって、架台3がロボット1を跨ぐように設置されている。
さらに、第1の溶接トーチWT1は、図3に示すように、旋回軸L10を中心に矢印L1に示す水平方向にトーチ先端を回動自在に駆動させるとともに、L20を中心に矢印L2に示す垂直方向にトーチ先端を回動自在に駆動させてトーチ姿勢を所望とする状態に駆動させることができる。
なお、溶接トーチWT2も同様に図3に示すように、旋回軸L30を中心に矢印L3に示す水平方向にトーチ先端を回動自在に駆動させるとともに、L40を中心に矢印L4に示す垂直方向にトーチ先端を回動自在に駆動させてトーチ姿勢を所望とする状態に駆動させることができる。このとき、溶接トーチを駆動させる駆動源は周知の駆動源であり、例えば図示を省略するがモータ等であって、ロボットコントローラ2によって駆動制御される。
【0020】
以上のような構成において、被溶接物に複数の溶接作業を施す場合は、ロボットコントローラ2によって駆動制御されたL形フレームが駆動することによって第1の溶接トーチWT1が図2に示す点Bの位置に設置される。
点Bに第1の溶接トーチWT1が設置されると、ロボットコントローラ2によってロボット1と第1の溶接トーチWT1とがともに制御されて第1の溶接トーチWT1が所望とする溶接姿勢を保持するとともに被溶接物9がロボット1の駆動によって自在な姿勢に駆動制御されて所望とする溶接作業が行われる。
次に前述した第1の溶接トーチWT1によって溶接された被溶接物に他の溶接を施す場合、図1乃至図3に示すようにL形フレーム4が架台3上の水平面上の長手方向の略中心位置Oを枢軸として水平方向であって右回りに回動して、L形フレームの先端に取付けられた第1の溶接トーチWT1が点Bの位置から点Cの位置に移動するとともに、点Aの位置にある第2の溶接トーチWT2が点Bの位置に移動して被溶接物9上に設置される。
点Bに第2の溶接トーチWT2が設置されると、ロボットコントローラ2によってロボット1と第2の溶接トーチWT2とがともに制御されて第2の溶接トーチWT2が所望とする溶接姿勢を保持するとともに被溶接物9がロボット1の駆動によって自在な姿勢に駆動制御されて所望とする溶接作業が行われる。
以上のように、ロボットコントローラ2によってロボット1と第1の溶接トーチWT1及び第2の溶接トーチWT2とを駆動制御することによって被溶接物に複数の溶接を施すことができる。
【0021】
このとき、各々の溶接トーチを切換えて被溶接物にMIG溶接とMAG溶接とを施す場合は、例えば第1の溶接トーチWT1にMIG溶接用トーチを備え、第2の溶接トーチWT2にMAG溶接用トーチを備えて、前述したように、第1の溶接トーチWT1であるMIG溶接用トーチを点Bの位置に設定してMIG溶接を行い、次に第2の溶接トーチWT2であるMAG溶接用トーチを点Bの位置に切換えて溶接を行うことで被溶接物に2種類の溶接を施すことができる。
【0022】
ここで、第1の溶接トーチWT1及び第2の溶接トーチWT2は前述したようにトーチ姿勢を保持するように駆動制御されるだけで、少なくとも駆動する軸数が水平方向の旋回軸(L10又はL30)と垂直方向の旋回軸(L20又はL40)との2軸のみで駆動させてトーチ姿勢を保持することができるために、従来のように多関節形のロボット先端に溶接トーチを備えて溶接トーチを駆動させながら溶接を行う場合よりも溶接トーチの駆動を制限することができるため、溶接トーチが必要以上に動くことによる溶接品質の悪化を改善することができる。
【0023】
また、前述した第1の実施形態では、L形フレーム4の2辺の長さ(図2に示すO−A間とO−B間と)を略同等の長さとしているが、2辺の長さは異なる長さであっても、第1の実施形態と同様に2つの溶接トーチを切換えて溶接作業を行うことができる。このときの2辺の長さは、溶接トーチ及びL形リンク4が架台3、周辺機器等に干渉しない程度の長さであって、可能な限り短い方が溶接トーチの駆動時の振動が少なく、システムとしてもコンパクトとなる。
さらに、前述した第1の実施形態では、L形フレーム4の2辺の略直角をなす部位は、鋭角及び鈍角であっても、第1の実施形態と同様に2つの溶接トーチを切換えて溶接作業を行うことができる。このときの角度は、溶接トーチ及びL形リンク4が架台3、周辺機器等に干渉しない程度の角度であって、可能な限り鋭角の方が、溶接トーチの切換時の可動範囲が小さく、システムとしてもコンパクトとなる。
【0024】
図5は本願発明のロボットシステムの第2の実施形態を示す全体構成図である。図6は図5の上面図であって要部を示す一部省略概略図である。図7は図5の正面図であって一部省略概略図である。以下、図5、図6及び図7を参照して本発明の第2の実施の形態を詳細に説明する。
図5及び図6において、架台3上の水平面上の長手方向の略中心位置に取付られて複数のリンク53及び54を備え、この複数のリンク53及び54が回動軸TOを中心にして垂直方向(図5に示す矢印Tの方向)に上下動自在に駆動するリンク機構5と、複数のリンク53及び54の先端であって水平方向の旋回軸T10及びT30と垂直方向の旋回軸T20及びT40とから構成された第3の溶接トーチWT3及び第4の溶接トーチWT4が所望とする溶接姿勢が得られるように取付けられている。
21はロボットコントローラであって、ロボット1、第3の溶接トーチWT3、第4の溶接トーチWT4、リンク機構5のリンク53及び54の軌道計算、教示データの編集、追加、削除、溶接条件の作成等のロボット溶接に必要な動きをコントロールする。71はティーチペンダントであって、ロボットコントローラ21に接続されており、被溶接物の溶接位置、溶接条件、センシング等の設定、命令、修正、編集等をする。83及び84は溶接電源であってロボットコントローラ21によって制御されており、リンク機構5のリンク53及び54の先端に取付けられた溶接トーチWT3及びWT4にワイヤ送給機構63及び64から溶接ワイヤを送給させて被溶接物台10上に設置された被溶接物9を溶接する。
ワイヤ送給機構63及び64はリンク機構に設置されている。しかしながら、ワイヤ送給機構を設置する位置は、前述した位置に限定されるものではなく、架台3に直接設置する方法、架台3とは離れた位置に設置台を設けて設置する方法等、リンク機構のリンク53及び54が駆動する際に干渉しない位置に適宜設置することができる。
ロボット1は前述した図1乃至図4と同等であり説明を省略する。
また、第3の溶接トーチWT3及び第4の溶接トーチWT4の各々の水平方向の旋回軸T10及びT30と垂直方向の旋回軸T20及びT40の駆動は前述した図1乃至図3と同様にロボットコントローラ21によって駆動制御される。
【0025】
以上のような構成において、被溶接物に複数の溶接作業を施す場合は、ロボットコントローラ21によって駆動制御されたリンク機構5が駆動することによって、第3の溶接トーチWT3が図7に示すように被溶接物10上に設置される。
溶接トーチWT3が設置されると、ロボットコントローラ21によってロボット1と第3の溶接トーチWT3とがともに制御されて第3の溶接トーチWT3が所望とする溶接姿勢を保持するとともに被溶接物9がロボット1の駆動によって自在な姿勢に駆動制御されて所望とする溶接作業が行われる。
【0026】
次に前述した第3の溶接トーチWT3によって溶接された被溶接物に他の溶接を施す場合、図5乃至図7に示すようにリンク機構5の駆動軸TOを中心にしてリンク53及び54が矢印Tの方向、すなわち垂直方向に回動して、リンク53の先端に取付けられた第3の溶接トーチWT3が上方へ移動するとともに第4の溶接トーチWT4が下方に移動して被溶接物9上に設置される。
溶接トーチWT4が設置されると、ロボットコントローラ21によってロボット1と第4の溶接トーチWT4とがともに制御されて第4の溶接トーチWT4が所望とする溶接姿勢を保持するとともに被溶接物9がロボット1の駆動によって自在な姿勢に駆動制御されて所望とする溶接作業が行われる。
以上のように、ロボットコントローラ21によってロボット1と第3の溶接トーチWT3及び第4の溶接トーチWT4とを駆動制御することによって被溶接物に所望とする複数の溶接を施すことができる。
【0027】
このとき、各々の溶接トーチを切換えて被溶接物にMIG溶接とMAG溶接とを施す場合は、例えば第3の溶接トーチWT3にMIG溶接用トーチを備え、第4の溶接トーチWT4にMAG溶接用トーチを備えて、前述したように、第3の溶接トーチWT3であるMIG溶接用トーチを下方に移動させて被溶接物9上に設置してMIG溶接を行い、次に第4の溶接トーチWT4であるMAG溶接用トーチを下方に移動させて被溶接物9上に設置して溶接を行うことで被溶接物に2種類の溶接を施すことができる。
【0028】
ここで、第3の溶接トーチWT3及び第4の溶接トーチWT4は、前述した第1の実施形態と同様に、トーチ姿勢を保持するように駆動制御されるだけで、少なくとも駆動する軸数が水平方向の旋回軸(T10又はT30)と垂直方向の旋回軸(T20又はT40)との2軸のみで駆動させてトーチ姿勢を保持することができるために、従来のように多関節形のロボット先端に溶接トーチを備えて溶接トーチを駆動させながら溶接を行う場合よりも溶接トーチの駆動を制限することができるため、溶接トーチが必要以上に動くことによる溶接品質の悪化を改善することができる。
【0029】
前述した実施形態1及び2において、ロボット1の設置する位置は架台3がロボット1を跨ぐように設置されていたが、ロボット1を架台3の下方から外部に取り出し、ロボット1を実施形態1及び2の位置から180度反転させて架台と相対する位置に正対させて設置しても実施形態1及び2と同様に駆動制御することができ、被溶接物の溶接品質も同等の溶接とすることができる。
【0030】
また、架台3とロボット1とは必ずしも一対ではなく、例えば架台3を並列に複数台、例えば2台並べて、各々前述した図1乃至図3に示したL形フレームを備えた機構として4つの溶接トーチを取付けた構成とし、ロボット1を2台の架台と相対する位置であって被溶接物の中心位置が2台の架台の中心位置となるように設置して2台の架台とロボット1とをロボットコントローラによって駆動制御して溶接作業を行うことができる。
特に被溶接物が左右対象物であって、被溶接物の両サイドに同じ種類の溶接を施す場合は、2台の架台を使用することによって各々の溶接トーチを協調制御して2箇所同時に溶接を行うことができるため、1台のロボットにひとつの溶接トーチを備えてATC機構等によって溶接トーチを切換えて溶接を施す方法、1台のロボットに複数の溶接トーチを備える方法等よりも溶接作業時間が大幅に縮小される。
さらに、被溶接物の溶接条件に対応させて、実施形態1又は実施形態2の架台を複数台組み合わせることによって様々な溶接条件に対応した溶接作業を施すことができる。
【0031】
また、本発明で説明したロボット1は予め定められた位置に設置しているが、特定の位置に固定させる必要はなく、用途に合わせてロボット本体を移動させることもできる。すなわちロボット1を2方向のレールの上に備えて移動させる方法、ロボットのフレームに自在な方向に移動できる車輪などを設けて無線によるコントロールで所定の位置に移動させる方法等によって、ロボット1を前述した架台を複数個設置したロボットシステム上で自在に移動させて被溶接物に所望とする溶接を施すことができる。このとき被溶接物は前述した図4で示したように、ATC機構によって切換えて複数の被溶接物を加工することができるために、1台のロボットで複数の被溶接物に対して各々種類の異なる溶接を容易に行うことができる。
【0032】
また、本発明の実施形態では、溶接トーチを架台に備えた場合で説明したが、架台に備えるツールは溶接トーチに限定されるものではなく、他のツールの例えばグラインダー、ドリル等の工具類、センサ等であって、対象とする被加工物を加工するために必要なツールであれば何れのツールを使用しても同様に駆動制御することができ、かかる思想を利用するツールは全て本願発明の範囲に含まれる。
【0033】
【発明の効果】
本発明のロボットシステムは架台と、架台上であって切換自在に設置された少なくとも2以上の複数の溶接トーチと、被溶接物台を先端に備え被溶接物台上に備えられた被溶接物を自在な方向に駆動させるロボットと、複数の溶接トーチとロボットとに接続されて溶接トーチの切換及び溶接姿勢と、ロボットの先端に備えた被溶接物台上の被溶接物とを自在な姿勢に駆動させて被溶接物に所望とする溶接を施す制御を行うロボットコントローラとからなる溶接ロボットシステムであって、以下に記載されるような効果を奏する。
【0034】
前述した従来技術1のように作業毎にツールを着脱して交換する必要がなく、そのためツール又はロボットのアーム先端部の交換、清掃作業等が不要となる。
さらに、ツールを着脱して交換するためのツールスタンド及び教示作業も不要となり、作業スペースが大幅に縮小できるとともに、加工工程における作業時間を大幅に減少させることができる。
【0035】
また、前述した従来技術2の溶接ロボットは、複数の溶接トーチをロボットの先端に備えることによって溶接トーチの姿勢を安定させることが困難であり溶接品質の低下を招いていたが、本発明のロボットシステムでは溶接トーチは常に略一定の姿勢を保持して溶接を行うことができるために、安定した溶接を行うことができ、溶接品質の向上が図れる。
また、複数のロボットを使用する場合と比較してロボットの台数を削減できるので作業スペースを縮小することができるとともに消費電力、設備費等も大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明のロボットシステムの第1の実施形態を示す全体構成図である。
【図2】図1の上面図であって要部を示す一部省略概略図である。
【図3】図1の正面図であって一部省略概略図である。
【図4】本発明のロボットシステムのロボットの概略側面図である。
【図5】本願発明のロボットシステムの第2の実施形態を示す全体構成図である。
【図6】図5の上面図であって要部を示す一部省略概略図である。
【図7】図5の正面図であって一部省略概略図である。
【図8】従来から使用されているATC機構を備えたロボットシステムの一例を示す全体構成図である。
【図9】従来から使用されているロボットシステムの一例を示す全体構成図であって被溶接物を2台のロボットを使用して溶接するときの概略図である。
【符号の説明】
1 ロボット
101 ロボット
102 ロボット
103 ロボット
2 ロボットコントローラ
20 ロボットコントローラ
21 ロボットコントローラ
3 架台
32 ATC機構
4 L形フレーム
5 リンク機構
53 リンク
54 リンク
61 ワイヤ送給機構
611 取付台
62 ワイヤ送給機構
621 取付台
63 ワイヤ送給機構
64 ワイヤ送給機構
7 ティーチペンダント
70 ティーチペンダント
71 ティーチペンダント
8 溶接電源
80 溶接電源
81 第1の溶接電源
82 第2の溶接電源
83 第3の溶接電源
84 第4の溶接電源
9 被溶接物
90 被溶接物
10 被溶接物台
100 被溶接物台
11 フレーム
12 ターンテーブル
13 下腕部
14 上腕部
15 手首ユニット
16 ツールスタンド
16a、16b、16c、16d ツール
WT1 第1の溶接トーチ
WT2 第2の溶接トーチ
WT3 第3の溶接トーチ
WT4 第4の溶接トーチ
WT11 溶接トーチ
WT12 溶接トーチ
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a welding robot system that performs a plurality of processes on a workpiece.
[0002]
[Prior art]
When a robot performs an operation using at least two or more tools (for example, tools such as a welding torch, a grinder, and the like, hereinafter referred to as tools), from a tool stand provided with a plurality of tools installed in advance. 2. Description of the Related Art A robot provided with an automatic tool changer (ATC) mechanism (hereinafter, referred to as an ATC mechanism) for selecting an appropriate tool according to an operation, exchanging a tool of the robot, and performing an operation is generally known.
In addition, a robot system for performing different welding by configuring a welding robot system with a plurality of welding machines and one robot and selecting a torch and welding conditions according to each welding machine has been conventionally employed. I have.
[0003]
[Prior art 1]
FIG. 8 is an overall configuration diagram showing an example of a robot system having an ATC mechanism conventionally used.
In the figure, a tool is attached to an ATC mechanism 32 at the end of an arm of a robot 101, and tools 16a to 16d suitable for processing a workpiece to a target state are sequentially placed on a tool stand by a known means. Select from 16 and change tools. The two-dot chain line in the figure is the operating range of the ATC mechanism 32 at the end of the arm of the robot 101, and the workpiece can be processed within the range of the chain line.
For example, in FIG. 8 described above, a welding torch is provided at the tip of the arm of the robot to weld the welding position of the workpiece, and when a grinding operation is required as a post-process of the welding position of the workpiece, the tip of the robot arm is attached. The tool is moved from the welding position to the tool stand, the tool of the ATC mechanism is changed from a welding torch to a grinder by a well-known means, and the robot arm is again moved to the position to be welded on the workpiece to perform the processing operation.
As described above, a plurality of processing steps can be performed on a workpiece by the robot system including the ATC mechanism. (For example, see Patent Document 1)
[0004]
[Prior art 2]
FIG. 9 is an overall configuration diagram showing an example of a conventionally used robot system, and is a schematic diagram when welding a workpiece using two robots.
In the figure, reference numeral 20 denotes a robot controller, which controls movements required for robot welding, such as trajectory calculation of the robots 102 and 103, editing, addition and deletion of teaching data, and creation of welding conditions. Reference numeral 70 denotes a teach pendant, which is connected to the robot controller 20 and sets, instructs, corrects, edits, etc., a welding position, a welding condition, sensing, and the like of a workpiece. Reference numerals 8 and 80 denote welding power sources controlled by a robot controller. The welding power sources 90 and 90 are mounted on the workpiece base 100 via welding torches WT11 and WT12 attached to the tips of the robots 102 and 103, respectively. To weld.
In the robot system described above, when two or more different types of welding are performed on a workpiece, a plurality of weldings are performed on the workpiece while controlling each using a plurality of robots having a welding torch. .
[0005]
Further, in FIG. 9, welding work is performed using a plurality of robots. However, a single robot having an ATC mechanism as shown in FIG. It is also possible to select a welding torch and perform welding of the workpiece.
Furthermore, a plurality of torches can be provided at the tip of one robot to perform two or more different weldings on the workpiece. (For example, see Patent Document 2)
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-6-55478
[Patent Document 2]
Japanese Patent No. 2612552
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
When performing processing such as welding or grinding on a processing portion of a workpiece, it is necessary to position the tool with high accuracy at the processing position in consideration of the processing quality of the workpiece.
When a workpiece is machined by the robot system having the ATC mechanism according to the prior art 1 shown in FIG. 8 described above, when the tool is replaced, the joining surface between the tool and the tip of the arm of the robot causes a slight displacement. It is necessary to always carry out the replacement work accurately. Therefore, when it becomes difficult to join the above-mentioned joining surfaces in a normal state due to wear, adhesion of dust, and the like, it is necessary to replace the tip of the arm of the tool or the robot, perform a cleaning operation, and the like.
[0008]
Also, when changing tools, the robot arm tip is retracted once from the processing position of the work to be welded, moved to a tool storage position such as a tool stand, and the tool is replaced. It is necessary to move the tip of the arm, and a teaching operation for exchanging tools is also required, which is one of the causes for increasing the operation time in the machining process.
[0009]
When the tool is a welding torch, a sensor or the like, a long flexible accessory (hereinafter referred to as a cable (such as an electric wiring cable or a welding wire feeding cable) or a hose (such as gas or cooling water)). , A flexible tool accessory), for example, in a case where a welding wire is connected and a welding wire needs to be supplied from the outside together with a current, such as a welding torch, the feeding wire is fed. The length between the mechanism and the welding torch has a significant effect on the stability of the welding wire feed and can be a factor directly affecting welding quality. Therefore, a configuration is generally used in which the distance between the feeding mechanism and the welding torch is shortened by installing the feeding mechanism of the welding wire at a position close to the robot body.
However, in the case of a robot system having an ATC mechanism as in the above-described prior art 1, the feeding mechanism of the welding wire is installed at a position close to the robot body, and the flexible tool accessory is used. When the length of a certain welding wire is shortened, it is necessary that the tool stand supporting the tool having the flexible tool attachment is located close to the robot and within the movable range of the robot. Therefore, when a machining operation is performed by the tool, it is necessary to prevent the robot including the tool, the tool stand, the flexible tool accessory, and the like from interfering with each other, and the work space is limited.
[0010]
In the welding robot of the prior art 2 described above, a plurality of weldings can be performed by providing welding torches of a plurality of welding machines at the tip of the robot. However, the weight of the robot tip is heavy, and the posture of the welding torch can be stabilized. It is difficult and causes deterioration of welding quality. Furthermore, since the weight of the robot tip becomes heavy, a large motor is required to drive the robot tip, which increases the size of the entire system and increases the cost.
[0011]
An object of the present invention is to significantly reduce the working time by eliminating the need for the ATC mechanism to exchange tools and teaching time for exchange. It is an object of the present invention to provide a welding robot system capable of significantly improving the size of the system due to the heavy weight of the tip of the robot, increasing power consumption and equipment costs due to the increase in size, reducing welding quality, and the like.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is, as shown in FIG. 1, a welding robot system for performing a welding operation on a workpiece by at least two or more welding torches.
A gantry 3, at least two or more welding torches WT1 and WT2 or WT3 and WT4 on the gantry 3 and installed in a switchable manner;
A robot 1 having a workpiece base 10 at its tip and driving the workpiece 9 provided on the workpiece base 10 in any direction;
The plurality of welding torches WT1 and WT2 or WT3 and WT4 are connected to the robot 1 to switch the welding torches WT1 and WT2 or WT3 and WT4 and the welding posture, and the workpieces on the workpiece base 10 provided at the tip of the robot. This is a welding robot system including a robot controller 2 or 21 for controlling the welding object 9 to be driven freely and performing desired welding on the object 9 to be welded.
[0013]
The invention described in claim 2 is
The two sides of the L-shaped frame 4 have substantially the same length, and the substantially center of the substantially right-angled portion of the L-shaped frame 4 is pivotally connected to the substantially central position O in the longitudinal direction on the horizontal plane on the gantry 3. A first welding, which is rotatably mounted in a horizontal direction and has a horizontal axis of rotation and a vertical axis of rotation at a tip different from a portion that forms a substantially right angle between the two sides of the L-shaped frame 4. The welding robot system according to claim 1, wherein the torch WT1 and the second welding torch WT2 are attached so as to obtain a desired welding posture.
[0014]
The invention according to claim 3 is:
At least two or more links 53 and 54 are attached to the gantry 3 at a substantially central position in a longitudinal direction on a horizontal plane, and the plurality of links 53 and 54 are arranged in a vertical direction (about a rotation axis TO). A link mechanism 5 that is driven to move up and down in the direction of arrow T);
A third welding torch WT3 and a fourth welding torch WT4, which are the tips of the plurality of links 53 and 54 and are composed of horizontal turning axes T10 and T30 and vertical turning axes T20 and T40, are desirable. The welding robot system according to claim 1, wherein the welding robot system is mounted so as to obtain a welding posture.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described based on examples with reference to the drawings.
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing a first embodiment of the robot system of the present invention. FIG. 2 is a top view of FIG. 1 and is a partially omitted schematic view showing a main part. FIG. 3 is a front view of FIG. 1 and is a partially omitted schematic view. Hereinafter, the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 1, FIG. 2 and FIG.
[0016]
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a robot, which can freely change the posture of a workpiece 9 on a workpiece base 10 as shown in FIG. Reference numeral 3 denotes a stand on which a plurality of welding torches WT1 and WT2 are installed. Reference numeral 4 denotes an L-shaped frame. A substantially center of a substantially right-angled portion of the L-shaped frame 4 is mounted so as to be horizontally rotatable about a substantially center position O in a longitudinal direction on a horizontal plane on the gantry 3 as a pivot. The lengths of the two sides of the L-shaped frame 4 are substantially the same. That is, the lengths between OA, OB, and OC shown in FIG. 2 are substantially equal.
The first welding torch WT1 and the first welding torch WT1, which are constituted by horizontal turning axes L10 and L30 and vertical turning axes L20 and L40 at the respective ends different from the portions forming substantially right angles of the two sides of the L-shaped frame 4. The second welding torch WT2 is attached so as to obtain a desired welding posture. Reference numeral 2 denotes a robot controller, which performs robot welding such as calculation of trajectories of the robot 1, the first welding torch WT1, the second welding torch WT2, and the L-shaped frame 4, editing, addition, and deletion of teaching data, and creation of welding conditions. To control the movements needed. Reference numeral 7 denotes a teach pendant, which is connected to the robot controller 2 and sets, instructs, corrects, edits, etc., a welding position, a welding condition, sensing, and the like of a workpiece. Reference numerals 81 and 82 denote welding power supplies which are controlled by the robot controller 2. The welding power supplies 81 and 82 cause welding torches WT1 and WT2 attached to the end of the L-shaped frame 4 to supply welding wires from the wire feeding mechanisms 61 and 62, respectively. The work 9 to be welded installed on the work table 10 is welded.
The wire feeding mechanisms 61 and 62 are installed on an L-shaped frame. For example, as shown in FIGS. 1 to 3, each of the first and second welding torches WT1 and WT2 is a right angle portion of the L-shaped frame. It is installed at a position opposite to the welding torch WT2 via the mounts 611 and 621. However, the position at which the wire feeding mechanism is installed is not limited to the above-described position, and a method of directly installing the base on the gantry 3, a method of providing an installation pedestal at a position away from the gantry 3, and the like, such as L The frame can be appropriately installed at a position where it does not interfere when the frame rotates in the horizontal direction with the substantially central position O in the longitudinal direction on the horizontal plane on the gantry 3 as a pivot.
[0017]
Next, the robot 1 of the present invention will be described in detail with reference to FIG. FIG. 4 is a schematic side view of the robot 1 used in the robot system of the present invention, which is shown in FIGS. 1 to 3.
In FIG. 1, reference numeral 11 denotes a frame which is installed at a predetermined position. Reference numeral 12 denotes a frame 11 which is rotatably mounted so as to turn horizontally around a pivot S10 as shown by an arrow S1. Reference numeral 13 denotes a lower arm, which is attached to be rotatable in the front-rear direction about a pivot S20 as shown by an arrow S2. Reference numeral 14 denotes an upper arm portion, which is attached so as to be rotatable vertically about a pivot S30 as shown by an arrow S3. Reference numeral 15 denotes a wrist unit, which is rotatably mounted on a pivot S40 as shown by an arrow S4, and which is vertically rotatable about a pivot S50 as shown by an arrow S5. Reference numeral 10 denotes a workpiece base on which the workpiece 9 is installed, and is attached so as to be rotatable about a pivot S60 as shown by an arrow S6.
[0018]
Here, usually, the workpiece 9 is fixed to a predetermined position by a screw, a clamp mechanism, or the like on the workpiece base 10. Therefore, when replacing the workpiece 9, there is a method of removing the workpiece 9 from the workpiece base 10 and replacing the workpiece 9 with another desired workpiece.
Further, as another method, for example, an ATC mechanism for separating the workpiece base 10 from the wrist unit 15 is provided, and the workpiece base 10 is replaced with another workpiece. That is, although not shown, an arbitrary workpiece base 10 is selected from a storage stand storing a plurality of workpiece bases 10 to which the workpieces are fixed, and the workpiece base 10 attached to the tip of the wrist unit 15 is selected. ATC mechanism that replaces the ATC mechanism. The method of replacing the workpiece 9 together with the workpiece base 10 by this ATC mechanism is easier to replace than the method of replacing the workpiece 9 on the workpiece base 10 described above, and the time required for replacement is reduced. In addition, there is no need to replace the workpiece 9 on the workpiece base 10, and the mounting accuracy of the workpiece 9 can be improved.
[0019]
The robot 1 can place the workpiece 9 placed on the workpiece base 10 in a free attitude around the pivots S10 to S60 described above. Here, the drive source for driving the workpiece to be freely oriented in the directions indicated by the arrows S1 to S6 is a well-known drive source, for example, a motor or the like (not shown). Is driven and controlled. The robot 1 is installed, for example, at a position as shown in FIGS. 1 and 3 as an example, and the gantry 3 is installed so as to straddle the robot 1.
Further, as shown in FIG. 3, the first welding torch WT1 drives the torch tip rotatably in the horizontal direction shown by the arrow L1 about the pivot axis L10, and also vertically moves the L20 around the L20. The torch tip can be driven in a desired direction by driving the torch tip in a freely rotatable manner.
As shown in FIG. 3, the welding torch WT2 also drives the tip of the torch rotatably in the horizontal direction indicated by the arrow L3 about the pivot axis L30, and in the vertical direction indicated by the arrow L4 about the L40. The tip of the torch is rotatably driven, and the torch posture can be driven to a desired state. At this time, the drive source for driving the welding torch is a well-known drive source, for example, a motor or the like (not shown), and the drive is controlled by the robot controller 2.
[0020]
In the above configuration, when performing a plurality of welding operations on the workpiece, the L-shaped frame driven and controlled by the robot controller 2 is driven to move the first welding torch WT1 to the point B shown in FIG. Installed in a location.
When the first welding torch WT1 is set at the point B, the robot 1 and the first welding torch WT1 are both controlled by the robot controller 2 so that the first welding torch WT1 maintains a desired welding posture. The workpiece 9 is driven and controlled to a free position by the drive of the robot 1 to perform a desired welding operation.
Next, when performing another welding to the workpiece to be welded by the first welding torch WT1 described above, the L-shaped frame 4 is substantially in the longitudinal direction on the horizontal plane on the gantry 3 as shown in FIGS. The first welding torch WT1 attached to the end of the L-shaped frame moves from the position of the point B to the position of the point C while rotating in a horizontal direction and clockwise about the center position O as a pivot. The second welding torch WT2 at the position A moves to the position at the point B and is set on the workpiece 9.
When the second welding torch WT2 is installed at the point B, the robot 1 and the second welding torch WT2 are both controlled by the robot controller 2 so that the second welding torch WT2 maintains a desired welding posture. The workpiece 9 is driven and controlled to a free position by the drive of the robot 1 to perform a desired welding operation.
As described above, the robot controller 2 drives and controls the robot 1 and the first welding torch WT1 and the second welding torch WT2, so that a plurality of weldings can be performed on the workpiece.
[0021]
At this time, when performing MIG welding and MAG welding on the workpiece by switching each welding torch, for example, a first welding torch WT1 is provided with a MIG welding torch, and a second welding torch WT2 is provided with a MAG welding torch. As described above, the MIG welding torch, which is the first welding torch WT1, is set at the position of the point B to perform MIG welding, and then the MAG welding torch, which is the second welding torch WT2, is provided. Is switched to the position of point B and welding is performed, whereby two types of welding can be performed on the workpiece.
[0022]
Here, the first welding torch WT1 and the second welding torch WT2 are only driven and controlled so as to maintain the torch attitude as described above, and at least the number of driven axes is a horizontal rotation axis (L10 or L30). ) And the vertical axis of rotation (L20 or L40) so that the torch posture can be maintained by driving the torch posture. The driving of the welding torch can be more restricted than in the case where welding is performed while driving the welding, so that deterioration of welding quality due to the welding torch moving more than necessary can be improved.
[0023]
Further, in the above-described first embodiment, the lengths of the two sides of the L-shaped frame 4 (between OA and OB shown in FIG. 2) are set to be substantially the same length. Even if the lengths are different, the welding operation can be performed by switching between the two welding torches as in the first embodiment. The length of the two sides at this time is such that the welding torch and the L-shaped link 4 do not interfere with the gantry 3, peripheral devices, and the like. As a result, the system becomes compact.
Furthermore, in the first embodiment described above, the two sides of the L-shaped frame 4 that are substantially perpendicular to each other can be welded by switching between two welding torches as in the first embodiment, even if they are acute and obtuse. Work can be done. The angle at this time is such that the welding torch and the L-shaped link 4 do not interfere with the gantry 3, peripheral equipment, and the like. It becomes compact as well.
[0024]
FIG. 5 is an overall configuration diagram showing a second embodiment of the robot system of the present invention. FIG. 6 is a top view of FIG. 5 and is a partially omitted schematic view showing a main part. FIG. 7 is a front view of FIG. 5 and a partially omitted schematic view. Hereinafter, the second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 5, FIG. 6, and FIG.
5 and 6, a plurality of links 53 and 54 are provided at a substantially central position in the longitudinal direction on a horizontal plane on the gantry 3 and the plurality of links 53 and 54 are vertically arranged about the rotation axis TO. A link mechanism 5 that is driven to move up and down in the direction (the direction of the arrow T shown in FIG. 5), the turning axes T10 and T30 at the tips of the plurality of links 53 and 54, the turning axes T20 and T20 A third welding torch WT3 and a fourth welding torch WT4 configured with T40 are attached so as to obtain a desired welding posture.
Reference numeral 21 denotes a robot controller which calculates the trajectory of the robot 1, the third welding torch WT3, the fourth welding torch WT4, the links 53 and 54 of the link mechanism 5, edits, adds, deletes, and creates welding conditions. Controls the movement required for robot welding such as Reference numeral 71 denotes a teach pendant, which is connected to the robot controller 21 and sets, instructs, corrects, edits, etc., a welding position, a welding condition, sensing, and the like of a workpiece. Reference numerals 83 and 84 denote welding power supplies, which are controlled by the robot controller 21. The welding power supplies 83 and 84 send welding wires from the wire feeding mechanisms 63 and 64 to the welding torches WT3 and WT4 attached to the tips of the links 53 and 54 of the link mechanism 5, respectively. Then, the workpiece 9 placed on the workpiece base 10 is welded.
The wire feeding mechanisms 63 and 64 are installed on the link mechanism. However, the position at which the wire feeding mechanism is installed is not limited to the above-described position, and a link such as a method of directly installing the mounting table 3 or a method of providing an installation table at a position remote from the mounting table 3 is used. It can be appropriately installed at a position where the links 53 and 54 of the mechanism do not interfere when driven.
The robot 1 is the same as in FIGS. 1 to 4 described above, and a description thereof will be omitted.
The driving of the horizontal turning axes T10 and T30 and the vertical turning axes T20 and T40 of the third welding torch WT3 and the fourth welding torch WT4, respectively, is performed by the robot controller in the same manner as in FIGS. The drive is controlled by 21.
[0025]
In the above configuration, when performing a plurality of welding operations on the workpiece, the third welding torch WT3 is driven by the link mechanism 5 that is driven and controlled by the robot controller 21, as shown in FIG. It is installed on the workpiece 10.
When the welding torch WT3 is installed, the robot 1 and the third welding torch WT3 are both controlled by the robot controller 21 so that the third welding torch WT3 maintains a desired welding posture and the workpiece 9 is moved by the robot. The desired welding operation is performed by being driven and controlled to a free posture by the driving of the first drive.
[0026]
Next, when performing another welding to the workpiece to be welded by the third welding torch WT3 described above, the links 53 and 54 are centered on the drive shaft TO of the link mechanism 5 as shown in FIGS. Rotating in the direction of arrow T, that is, in the vertical direction, the third welding torch WT3 attached to the tip of the link 53 moves upward, and the fourth welding torch WT4 moves downward to move the workpiece 9 Installed on top.
When the welding torch WT4 is installed, the robot 1 and the fourth welding torch WT4 are both controlled by the robot controller 21 so that the fourth welding torch WT4 maintains a desired welding position and the workpiece 9 is moved by the robot. The desired welding operation is performed by being driven and controlled to a free posture by the driving of the first drive.
As described above, by controlling the robot 1 and the third welding torch WT3 and the fourth welding torch WT4 by the robot controller 21, a desired plurality of weldings can be performed on the workpiece.
[0027]
At this time, when performing MIG welding and MAG welding on the workpiece by switching each welding torch, for example, a third welding torch WT3 is provided with a MIG welding torch, and a fourth welding torch WT4 is provided with a MAG welding torch. As described above, the MIG welding torch, which is the third welding torch WT3, is provided with a torch and is placed on the workpiece 9 to perform MIG welding, and then the fourth welding torch WT4 is provided. By moving the MAG welding torch downward and installing it on the workpiece 9 to perform welding, two types of welding can be performed on the workpiece.
[0028]
Here, similarly to the first embodiment, the third welding torch WT3 and the fourth welding torch WT4 are only driven and controlled so as to maintain the torch posture, and at least the number of driven axes is horizontal. , The torch posture can be maintained by being driven only by two axes, ie, the rotation axis (T10 or T30) in the vertical direction and the rotation axis (T20 or T40) in the vertical direction. Since the driving of the welding torch can be more restricted than when welding is performed while the welding torch is provided with the welding torch, deterioration of welding quality due to the welding torch moving more than necessary can be improved.
[0029]
In the first and second embodiments described above, the position where the robot 1 is installed is such that the gantry 3 straddles the robot 1. However, the robot 1 is taken out from below the gantry 3 and the robot 1 is placed in the first and second embodiments. The drive control can be performed in the same manner as in Embodiments 1 and 2 even if the device is installed 180 ° inverted from the position of 2 and facing the gantry, and the welding quality of the workpiece is the same. be able to.
[0030]
The gantry 3 and the robot 1 are not necessarily a pair. For example, a plurality of gantry 3s, for example, two gantry 3s are arranged side by side, and four weldings are respectively provided as mechanisms having the L-shaped frames shown in FIGS. The torch is attached, and the robot 1 is installed so that the center position of the work to be welded is located at the center of the two mounts at a position opposite to the two mounts. Can be controlled by a robot controller to perform a welding operation.
In particular, when the object to be welded is a left and right object and the same type of welding is performed on both sides of the object to be welded, two welding stands are used to coordinately control each welding torch and simultaneously weld two places. Can be carried out, so that one robot is equipped with one welding torch and welding is performed by switching the welding torch by an ATC mechanism or the like. Time is greatly reduced.
Furthermore, welding work corresponding to various welding conditions can be performed by combining a plurality of the gantry according to the first or second embodiment in accordance with the welding conditions of the workpiece.
[0031]
Further, the robot 1 described in the present invention is installed at a predetermined position. However, it is not necessary to fix the robot 1 at a specific position, and the robot main body can be moved according to the application. That is, the robot 1 can be moved to a predetermined position by wirelessly controlling the robot 1 by moving the robot 1 on two-way rails or by providing wheels or the like that can move in any direction on the robot frame. The desired welding can be performed on the workpiece by freely moving the robot on a robot system in which a plurality of pedestals are installed. At this time, as shown in FIG. 4 described above, since a plurality of workpieces can be machined by switching by the ATC mechanism, each robot can use a different type of workpiece for each of the plurality of workpieces. Different welding can be easily performed.
[0032]
Further, in the embodiment of the present invention, the case where the welding torch is provided on the gantry has been described, but the tool provided on the gantry is not limited to the welding torch, and other tools such as a grinder, tools such as a drill, Any tool, such as a sensor, which is necessary for processing a target workpiece can be driven and controlled in the same manner using any tool. Included in the range.
[0033]
【The invention's effect】
A robot system according to the present invention includes a gantry, at least two or more welding torches provided on the gantry and installed in a switchable manner, and a workpiece provided on the workpiece base having a workpiece base at a tip thereof. A robot that drives the robot in any direction, a plurality of welding torches and a robot that is connected to the robot to switch the welding torch and weld the posture, and the posture of the workpiece on the workpiece table provided at the tip of the robot. And a robot controller for performing control to apply desired welding to the workpiece by driving the welding robot, and has the following effects.
[0034]
There is no need to attach and detach a tool for each operation as in the prior art 1 described above, and replace it. Therefore, there is no need to replace the tool or the tip of the arm of the robot, perform a cleaning operation, and the like.
Further, a tool stand and a teaching operation for attaching and detaching a tool and exchanging the tool are not required, so that a working space can be greatly reduced and a working time in a machining process can be significantly reduced.
[0035]
Further, in the welding robot according to the prior art 2 described above, it is difficult to stabilize the posture of the welding torch by providing a plurality of welding torches at the tip of the robot, which causes deterioration in welding quality. In the system, since the welding torch can always perform welding while maintaining a substantially constant posture, stable welding can be performed and welding quality can be improved.
Further, since the number of robots can be reduced as compared with the case where a plurality of robots are used, the work space can be reduced, and the power consumption and equipment cost can be significantly reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing a first embodiment of a robot system according to the present invention.
FIG. 2 is a top view of FIG. 1 and is a partially omitted schematic diagram showing a main part.
FIG. 3 is a schematic front view of FIG. 1 with a part omitted.
FIG. 4 is a schematic side view of a robot of the robot system according to the present invention.
FIG. 5 is an overall configuration diagram showing a second embodiment of the robot system of the present invention.
6 is a top view of FIG. 5 and is a partially omitted schematic view showing a main part.
FIG. 7 is a schematic front view of FIG. 5 with a part omitted.
FIG. 8 is an overall configuration diagram showing an example of a robot system having an ATC mechanism conventionally used.
FIG. 9 is an overall configuration diagram showing an example of a conventionally used robot system, and is a schematic diagram when welding an object to be welded using two robots.
[Explanation of symbols]
1 Robot
101 Robot
102 Robot
103 Robot
2 Robot controller
20 Robot controller
21 Robot Controller
3 stand
32 ATC mechanism
4 L-shaped frame
5 Link mechanism
53 links
54 links
61 Wire feeding mechanism
611 mounting base
62 Wire feeding mechanism
621 mounting base
63 wire feeding mechanism
64 wire feeding mechanism
7 Teach pendant
70 Teach pendant
71 Teach pendant
8 Welding power supply
80 welding power supply
81 First welding power source
82 Second welding power source
83 Third welding power source
84 Fourth welding power source
9 Workpiece
90 Workpiece
10 Workpiece base
100 Workpiece table
11 frames
12 Turntable
13 Lower arm
14 Upper arm
15 Wrist unit
16 Tool stand
16a, 16b, 16c, 16d Tool
WT1 First welding torch
WT2 Second welding torch
WT3 Third welding torch
WT4 4th welding torch
WT11 welding torch
WT12 welding torch

Claims (3)

被溶接物に対して、少なくとも2以上の複数の溶接トーチによって溶接作業を施す溶接ロボットシステムにおいて、
架台と、前記架台上であって切換自在に設置された少なくとも2以上の複数の溶接トーチと、
被溶接物台を先端に備え前記被溶接物台上に備えられた被溶接物を自在な方向に駆動させるロボットと、
前記複数の溶接トーチとロボットとに接続されて溶接トーチの切換及び溶接姿勢と、ロボットの先端に備えた被溶接物台上の被溶接物とを自在な姿勢に駆動させて被溶接物に所望とする溶接を施す制御を行うロボットコントローラとからなる溶接ロボットシステム。
In a welding robot system for performing a welding operation on a workpiece by at least two or more welding torches,
A gantry, and at least two or more welding torches mounted on the gantry so as to be switchable;
A robot that has a workpiece base at its tip and drives the workpiece provided on the workpiece base in any direction,
The plurality of welding torches and the robot are connected to each other to drive and change the welding torch and the welding posture, and the workpiece on the workpiece base provided at the tip of the robot to the desired posture to drive the workpiece. Welding robot system consisting of a robot controller that controls welding to be performed.
L形フレームの2辺の長さが略同等の長さであってL形フレームの略直角をなす部位の略中心が前記架台上の水平面上の長手方向の略中心位置を枢軸として水平方向に回動自在に取付けられ、前記L形フレームの2辺の略直角をなす部位とは異なる先端に水平方向の旋回軸と垂直方向の旋回軸とから構成された第1の溶接トーチ及び第2の溶接トーチが所望とする溶接姿勢が得られるように取付けられた請求項1に記載の溶接ロボットシステム。The two sides of the L-shaped frame have substantially the same length, and the center of a substantially right-angled portion of the L-shaped frame is formed in a horizontal direction with a substantially central position in the longitudinal direction on a horizontal plane on the gantry as an axis. A first welding torch and a second welding torch, which are rotatably mounted and have a horizontal turning axis and a vertical turning axis at a tip different from a portion forming substantially a right angle between two sides of the L-shaped frame; 2. The welding robot system according to claim 1, wherein the welding torch is mounted so as to obtain a desired welding posture. 前記架台上の水平面上の長手方向の略中心位置に取付けられて少なくとも2以上の複数のリンクを備え、前記複数のリンクが回動軸を中心にして垂直方向に上下動自在に駆動するリンク機構と、
前記複数のリンクの先端であって水平方向の旋回軸と垂直方向の旋回軸とから構成された第3の溶接トーチ及び第4の溶接トーチが所望とする溶接姿勢が得られるように取付けられた請求項1に記載の溶接ロボットシステム。
A link mechanism that is provided at a substantially central position in a longitudinal direction on a horizontal plane on the gantry and includes at least two or more links, and the links are configured to be vertically movable around a rotation axis so as to be vertically movable; When,
A third welding torch and a fourth welding torch, each of which is a tip of the plurality of links and includes a horizontal turning axis and a vertical turning axis, are attached so as to obtain a desired welding posture. The welding robot system according to claim 1.
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