JP2006007256A - アーク溶接ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、溶接ワイヤの安定送給を実現すると共に、接続ケーブル・ホースの外部設備への干渉を回避するアーク溶接ロボットを提供することを目的とする。
【解決手段】ワイヤ送給装置を保持し中空部を設けた回転パイプシャフトにより揺動可能とし、接続ケーブルまたは／およびガス用ホースを回転パイプシャフトの中空部に通し、前腕部からベース部内を通すようにしたロボット本体と、ワイヤ送給装置と接続ケーブル・ホースの接続部から回転パイプシャフトに至るまでの経路における接続ケーブル・ホースを保護するための保護カバーを備えた。
【選択図】 図１

Description

本発明はアーク溶接ロボットに関するものである。

自動車生産に代表される溶接作業ラインには６軸関節型のアーク溶接ロボットが多用されており、近年になって、生産性を高める為に高速・高品質な溶接が要求されている。

高速・高品質のアーク溶接を行うには、安定した溶接ワイヤの送給を行うことが必要であり、従来では、溶接ワイヤをガイドするコンジットケーブルの曲率を減少する方向へと変位可能にワイヤ送給装置をロボット本体に取り付ける構成とした取り付け部材を採用し、溶接ワイヤの送給抵抗を低減している（例えば特許文献１参照）。

図５は、上記従来のアーク溶接ロボットを示す外観図である。ロボット本体１０１は生産ライン（図示せず）に設置するベース部１０１ａと、ベース部１０１ａ上部に取り付けられ、水平回転する旋回部１０１ｂと、旋回部１０１ｂに取り付けられ前後方向に揺動する上腕部１０１ｃと、上腕部１０１ｃに取り付けられ上下方向に揺動する前腕部１０１ｄと、前腕部１０１ｄに取り付けられた３自由度を持つ手首部１０１ｅで構成される。ベース部１０１ａと旋回部１０１ｂと上腕部１０１ｃと前腕部１０１ｄの各動作により手首部１０１ｅに取り付けられた溶接トーチ１０２の位置決めを行い、手首部１０１ｅの動作によって溶接トーチ１０２の方向付けを行うことで、自在な姿勢でアーク溶接が行える。１０５はワイヤ送給装置であり、取り付け部材１０６に取り付けられ、生産ラインに設置されたワイヤ供給源１０４から溶接ワイヤ１０３を溶接トーチ１０２に供給する。１０７はコンジットケーブルであり、ワイヤ送給装置１０５と溶接トーチ１０２とをつなぐコンジットケーブル前部１０７ａと、ワイヤ送給装置１０５とワイヤ供給源１０４とをつなぐコンジットケーブル後部１０７ｂとで構成される。溶接ワイヤ１０３はコンジットケーブル１０７の内部を通ってワイヤ送給装置１０５で溶接箇所（図示せず）へと送り出される。ワイヤ送給装置１０５には、溶接電源供給用、溶接アシストガスの開閉信号用、ワイヤ送給装置電源供給用、前記溶接アシストガス供給用の接続ケーブル・ホース１０９が取り付けられ、溶接電源（図示せず）・ガス供給源（図示せず）・外部制御装置（図示せず）等に直接接続されている。３０１は回転シャフトであり、取り付け部材１０６と前腕部１０１ｄとの間に取り付けられ前後方向に回転し、ワイヤ送給装置１０５が前後方向に揺動可能となっている。

以上のように構成されたアーク溶接ロボットについて、その動作を説明する。ロボット本体１０１各部の姿勢変化によって溶接トーチ１０２が後方へ変位してワイヤ送給装置に接近した場合、湾曲したコンジットケーブル前部１０７ａに曲率を大きくなるように変形させる力が作用するが、コンジットケーブル前部１０７ａは曲率を小さくするような復元力（反力）によりワイヤ送給装置１０５を後方へと揺動し、コンジットケーブル前部１０７ａは小さい曲率を保つ。溶接ワイヤ１０３はこのようなコンジットケーブル１０７の内部を通るので変形が抑止され、安定したワイヤ送給が行える。
特開平８−５７６４８号公報（図１）

しかし、上記した従来のアーク溶接ロボットは、ロボット本体の姿勢及びワイヤ送給装置の揺動により接続ケーブル・ホースが振り回される為、外部設備と干渉し破損する、あ
るいは干渉を避ける為に外部機器とロボット本体との距離を充分にとるための余分な設置スペースを必要とするという課題を有していた。

本発明は、溶接ワイヤの安定送給を実現すると共に、接続ケーブル・ホースの外部設備への干渉を回避するアーク溶接ロボットを提供することを目的とする。

本発明のアーク溶接ロボットは、上記課題を解決するために、動作制御されるロボット本体と、溶接ワイヤを送給するワイヤ送給装置と、前記ワイヤ送給装置を前記溶接ワイヤの送給方向と略同一方向の回転面での回転を可能に前記ロボット本体に保持する回転パイプシャフトと、溶接を実行するために必要なケーブル線および／またはガス用ホースとを備え、前記ケーブル線および／または前記ホースを前記回転パイプシャフトの中空部に通し、前記ロボット本体のベース部内を通すようにした。

さらに、本発明のアーク溶接ロボットは、ワイヤ送給装置は、回転パイプシャフトを介して、ロボット本体の前腕部に回転可能に保持されるようにした。

また、本発明のアーク溶接ロボットは、ケーブル線および／またはホースは、溶接電源供給用、溶接アシストガスの開閉信号用、ワイヤ送給装置電源供給用、前記溶接アシストガス供給用の少なくとも１つを含む。

さらに、本発明のアーク溶接ロボットは、ワイヤ送給装置と、前記ワイヤ送給装置から回転パイプシャフトまでのケーブル線および／またはホースとを覆う保護カバーを備えた。

以上のように、本発明はコンジットケーブルの曲率を小さく保つことにより安定したワイヤ送給を行えると共に、接続ケーブル・ホースの振り回しがなくなることで外部機器との干渉による破損をなくすことができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図１から図４を用いて説明する。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１におけるアーク溶接ロボットを示す外観図である。また図２はワイヤ供給装置部分を拡大して示した断面図である。なお図２は、図１中のＡ−Ａ断面を示す。

なお本発明は、ワイヤ供給装置の部分に特徴を有するものであり、溶接ロボットの動作や溶接方法については既に説明した従来例と同じであるが、ここで再度簡単に説明する。

図１において、本実施の形態におけるロボット本体１は、生産ラインに設置するベース部１ａと、その上部に取り付けられて水平回転する旋回部１ｂと、その旋回部１ｂに取り付けられ前後方向に揺動する上腕部１ｃと、上腕部１ｃに取り付けられ上下方向に揺動する前腕部１ｄと、前腕部１ｄに取り付けられた３自由度を持つ手首部１ｅとで構成される。そしてベース部１ａと旋回部１ｂと上腕部１ｃと前腕部１ｄの各動作により手首部１ｅに取り付けられた溶接トーチ２の位置決めを行い、手首部１ｅの動作によって溶接トーチ２の方向付けを行うことで、自在な姿勢でアーク溶接が行える。

なお、詳細は省略するが、本実施の形態におけるアーク溶接ロボットは、予め設定され
たプログラムまたは手動操作による動作パターンで動作するもので、この溶接ロボットおよび溶接トーチを一体で制御する装置とシステムを構成している。

また５はワイヤ送給装置であり、生産ラインに設置されたワイヤ供給源４から溶接ワイヤ３を溶接トーチ２に供給する。そして７はコンジットケーブルであり、ワイヤ送給装置５と溶接トーチ２とをつなぐコンジットケーブル前部７ａおよび、ワイヤ送給装置５とワイヤ供給源４とをつなぐコンジットケーブル後部７ｂからなる。そして溶接ワイヤ３はコンジットケーブル７の内部を通ってワイヤ送給装置５で溶接トーチ２の方向、すなわち溶接する箇所へと送り出される。

次に、本発明の特徴とするワイヤ送給装置部分について図１および図２を用いて詳細に説明する。

図１に示すようにワイヤ送給装置５は、保護カバー１０に覆われ、回転パイプシャフト８を介してロボット本体１の前腕部１ｄに回転自在に保持されている。図２は、この部分の詳細を示す図であり、図１のＡ−Ａ断面で示している。図２の断面で示すように回転パイプシャフト８には中空部８ａが設けられている。そしてこの回転パイプシャフト８は、取り付け部材６と一体であり、ベアリング機構８ｂを介して前腕部１ｄに回転自在に取り付けられ、回転中心軸８ｃを回転中心として回転する。すなわちワイヤ送給装置５は、ワイヤを送給する方向と略同一面を回転面として自在に回転可能としている。なおこの回転方向は、図１中の矢印Ｂで示す方向である。

そしてワイヤ送給装置５には、溶接電源供給用、溶接アシストガスの開閉信号用、ワイヤ送給装置電源供給用、前記溶接アシストガス供給用のケーブル線・ガス用ホース９が取り付けられ、中空部８ａから前腕部１ｄ内部へと通り、ベース部１ａより外部へと通され、溶接電源（図示せず）・ガス供給源（図示せず）・外部制御装置（図示せず）等に接続されている。また１０は保護カバーであり、取り付け部材６に取り付けられ、ワイヤ送給装置５と、ワイヤ送給装置５と回転パイプシャフト８間のケーブル線・ガス用ホース９を覆う形状となっている。

以上のように構成されたワイヤ送給装置５を備えたアーク溶接ロボットについて、その動作を説明する。まず、ロボット本体１各部の姿勢変化によって溶接トーチ２が後方へ変位してワイヤ送給装置に接近した場合、その動作により、湾曲したコンジットケーブル前部７ａに、その曲率が大きくなる力が作用し、図３に示すように、コンジットケーブル前部７ａが大きく湾曲する。その状態になると、図４に示すように、コンジットケーブル前部７ａは曲率が小さくなるように復元力（反力）が作用し、ワイヤ送給装置５は後方矢印Ｃの方向に回転し、コンジットケーブル前部７ａは小さい曲率を保つようにはたらく。

次に、ケーブル線・ガス用ホース９はワイヤ送給装置５から、保護カバー１０・回転パイプシャフト８・ロボット本体１のそれぞれ内部を通って、動作のないベース部１ａから生産ラインに固定された状態で溶接電源（図示せず）・ガス供給源（図示せず）・外部制御装置（図示せず）等へ接続される。すなわちケーブル線・ガス用ホース９の振り回しを無くすことができる。

以上のように、本実施の形態によればコンジットケーブル７の曲率を小さく保つことにより安定したワイヤ送給を行えると共に、ケーブル線・ガス用ホース９の振り回しがなくなることで外部機器との干渉による破損をなくすことができる。
なお、本実施の形態においては、ワイヤ供給源４は、生産ラインに設置するとしたが、旋回部１ｂ、上腕部１ｃ、前腕部１ｄ、および取り付け部材６のいずれに取り付けてもよい。また、保護カバー１０はワイヤ送給装置５とケーブル線・ガス用ホース９の両方を覆う
形状としたが、ケーブル線・ガス用ホース９のみを覆う形状としてもよい。

また、ケーブル線・ガス用ホース９の両方ともロボット本体１内に通すとしたが、いずれか一方であっても効果を得ることはできる。

本発明のアーク溶接ロボットは、安定したワイヤ送給を行うことにより高速・高品質なアーク溶接を行うことができ、かつケーブル線・ガス用ホースをロボット本体内部に収納することにより外部設備との干渉を回避し余分な設置スペースを省くことができ、アーク溶接生産ラインの生産性向上と省スペース化が行えるので産業上有用である。

本発明のアーク溶接ロボットの実施の形態１における外観図 ワイヤ送給装置をロボット本体への取り付けた状態の断面図 溶接トーチ２が後方へ変位したロボットの状態を示す第１の図 溶接トーチ２が後方へ変位したロボットの状態を示す第２の図 従来のアーク溶接ロボットを示す外観図

符号の説明

１ ロボット本体
１ａ ベース部
１ｄ 前腕部
３ 溶接ワイヤ
５ ワイヤ送給装置
８ 回転パイプシャフト
８ａ 中空部
９ ケーブル線・ガス用ホース
１０ 保護カバー

Claims (5)

1. 予め設定されたプログラムまたは手動操作による動作パターンで動作し溶接を行なうアーク溶接ロボットであって、動作制御されるロボット本体と、溶接ワイヤを送給するワイヤ送給装置と、前記ワイヤ送給装置を前記溶接ワイヤの送給方向と略同一方向の回転面での回転を可能に前記ロボット本体に保持する回転パイプシャフトと、溶接を実行するために必要なケーブル線および／またはガス用ホースとを備え、前記ケーブル線および／または前記ホースを前記回転パイプシャフトの中空部に通し、前記ロボット本体のベース部内を通すようにしたアーク溶接ロボット。
2. ワイヤ送給装置は、回転パイプシャフトを介して、ロボット本体の前腕部に回転可能に保持された請求項１記載のアーク溶接ロボット。
3. ケーブル線および／またはホースは、溶接電源供給用、溶接アシストガスの開閉信号用、ワイヤ送給装置電源供給用、前記溶接アシストガス供給用の少なくとも１つを含む請求項１または２記載のアーク溶接ロボット。
4. ワイヤ送給装置を覆う保護カバーを備えた請求項１から３のいずれかに記載のアーク溶接ロボット。
5. 前記ワイヤ送給装置から回転パイプシャフトまでのケーブル線および／またはホースとを覆う保護カバーを備えた請求項１から３のいずれかに記載のアーク溶接ロボット。
   
   
   

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