JP2006198628A - アーク溶接装置及びアーク溶接ロボットシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 アーク溶接装置のワイヤ送給装置を小型且つ軽量にする。
【解決手段】 アーク溶接装置１２は、単極型溶接トーチ１８と、複数の溶接ワイヤの供給を受けており且つ該複数の溶接ワイヤの各々をそれぞれ駆動するための複数のワイヤ駆動手段を有している一つのワイヤ送給装置２４と、溶接トーチ１８及びワイヤ送給装置２４の動作を制御する溶接制御装置２６を備える。溶接制御装置２６は、複数のワイヤ駆動手段４６のいずれか一つを選択的に作動させ、選択されたワイヤ駆動手段４６によって一つの溶接ワイヤのみを溶接トーチに送給し、アーク溶接を行う。また、アーク溶接ロボットシステム１０は、アーク溶接装置１２と、アーク溶接装置１２の溶接トーチ１８を保持するロボット機構部１４と、ロボット機構部１４の動作を制御するロボット制御装置１６とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、アーク溶接装置に関し、特にはアーク溶接ロボット及びそれを含むアーク溶接ロボットシステムに関する。

従来のアーク溶接装置２００は、例えば図１２（ａ）及び（ｂ）に示すように、多電極型の溶接トーチ２０２と、第１のワイヤ送給装置２０４ａ及び第２のワイヤ送給装置２０４ｂと、第１のトーチケーブル２０６ａ及び第２のトーチケーブル２０６ｂとを備え、それらはロボット機構部２０８に搭載される。溶接トーチ２０２はロボット機構部２０８の手首要素２１０に固定され、複数の種類（図示例では２種類）の溶接ワイヤを溶接トーチ２０２に送給するために、第１のワイヤ送給装置２０４ａ及び第２のワイヤ送給装置２０４ｂがそれぞれ第１のトーチケーブル２０６ａ及び第２のトーチケーブル２０６ｂによりと溶接トーチ２０２に接続される。第１のワイヤ送給装置２０４ａ及び第２のワイヤ送給装置２０４ｂは、図示しない溶接制御装置からの指令に応じて択一的に溶接ワイヤを溶接トーチ２０２に送給する。

また、別のアーク溶接ロボットとして、溶接トーチと、トーチケーブルと、ワイヤ送給装置とを含むセットを複数用意し、各セットの溶接トーチのみを、図示しないツール交換手段によりロボット機構部に付替え可能に構成したものもある。このアーク溶接ロボットにおいては、例えば、使用するセットの溶接トーチをロボットの手首要素に固定する一方、使用しない他のセットの溶接トーチを、各セットのトーチケーブルとワイヤ送給装置とをそれぞれ接続した状態にしたまま、保持手段に固定し、２つの溶接トーチを必要に応じて交換し、溶接に使用できるようにしている。

特開２００４−２２３５７６号公報

従来のアーク溶接ロボットでは、ロボット先端に多電極溶接トーチが固定され、複数のトーチケーブル及びこれらトーチケーブルの各々に対応する複数のワイヤ送給装置が必要となるため、ワイヤ送給部が大きくなって他の周辺機器や構造物と干渉しやすくなると共に、ワイヤ送給部が重くなってロボット機構部に対する負荷が大きくなるという問題があった。

よって、本発明の目的は、従来技術に存する問題を解消して、アーク溶接装置のワイヤ送給装置を小型且つ軽量にすることにある。

本発明は、上記目的に鑑み、溶接ワイヤを用いて溶接を行うための単極型溶接トーチと、複数の溶接ワイヤの供給を受けており且つ該複数の溶接ワイヤの各々をそれぞれ駆動するための複数のワイヤ駆動手段を有する一つのワイヤ送給装置と、前記溶接トーチ及び前記ワイヤ送給装置の動作を制御する溶接制御装置を備え、前記溶接制御装置は、前記複数のワイヤ駆動手段のいずれか一つを選択的に作動させ、選択されたワイヤ駆動手段によって一つの溶接ワイヤのみを前記溶接トーチに送給し、アーク溶接を行うようにしたアーク溶接装置を提供する。

本発明のアーク溶接装置によれば、一つのワイヤ送給装置に複数のワイヤ駆動手段が設けられているので、一つのワイヤ供給装置のみで複数の溶接ワイヤのうちの一つを択一的に溶接トーチに送給できる。

上記アーク溶接装置では、前記複数のワイヤ駆動手段の各々が、対向して配置された駆動ローラと従動ローラとを含み、前記複数のワイヤ駆動手段の駆動ローラは全て一つの原動機によって駆動され、選択されたワイヤ駆動手段において、前記駆動ローラと前記従動ローラとの間に溶接ワイヤを挟持する挟持位置に前記駆動ローラと前記従動ローラを相対移動させる一方、前記選択されたワイヤ駆動手段以外のワイヤ駆動手段において、前記駆動ローラと前記従動ローラとが離間する離間位置に前記駆動ローラと前記従動ローラとを相対移動させることにより、前記ワイヤ駆動手段のうちの一つを選択的に作動させることが好ましい。また、前記複数のワイヤ駆動手段の各々が駆動ローラと従動ローラとを含み、前記複数のワイヤ駆動手段の各々は駆動ローラと従動ローラの間にそれぞれ異なる溶接ワイヤを挟持しており、前記複数のワイヤ駆動手段のうちの一つの駆動ローラを支持する回転シャフトに一つのモータの駆動シャフトを選択的に係合させることによって、前記複数のワイヤ駆動手段のうちの一つの駆動ローラを選択的に作動させるようにしてもよい。このように構成することにより簡単な構造で複数の溶接ワイヤのうちの一つを選択的に駆動することが可能となる。

好ましくは、前記溶接トーチと前記ワイヤ送給装置の前記複数のワイヤ駆動手段との間は溶接ワイヤが内部を通るワイヤ送給路によって接続されており、該ワイヤ送給路は、前記複数のワイヤ駆動手段からそれぞれ溶接ワイヤを受容する複数のワイヤ導入路部と、前記溶接トーチに接続される一つのワイヤ導出路部と、前記複数のワイヤ導入路を結合させ前記一つのワイヤ導出路に接続する合流部とを含む。溶接トーチとワイヤ送給装置とをこのようなワイヤ送給路によって接続することにより、簡単な構造で複数の溶接ワイヤのうちの一つのみを溶接トーチに送給することが可能となる。

本発明は、さらに、上記のようなアーク溶接装置と、該アーク溶接装置の前記溶接トーチを保持するロボット機構部と、前記ロボット機構部の動作を制御するロボット制御装置とを備えるアーク溶接ロボットシステムを提供する。

上記アーク溶接ロボットシステムでは、前記アーク溶接装置の前記ワイヤ送給装置が前記ロボット機構部上に設置されてもよく、前記ロボット機構部の外部に設置されてもよい。

本発明のアーク溶接装置及びアーク溶接ロボットシステムによれば、一つのワイヤ供給装置のみで複数の溶接ワイヤのうちの一つを択一的に溶接トーチに送給できるので、ワイヤ送給部を小型化でき、周辺装置との干渉の可能性を低減させることができる。また、ワイヤ送給部が軽量になるので、ロボット機構部に対する負荷を軽減させることが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明による第１の実施形態の産業用アーク溶接ロボットシステム１０の全体構成を示している。アーク溶接ロボットシステム１０は、アーク溶接装置１２と、ロボット機構部１４と、ロボット機構部１４の動作を制御するロボット制御装置１６とを備える。アーク溶接装置１２は、溶接トーチ１８と、トーチケーブル２０ａ，２０ｂを通して溶接トーチ１８に複数種類の溶接ワイヤ２２ａ、２２ｂのうちの一つを選択的に送給する一つのワイヤ送給装置２４と、溶接トーチ１８及びワイヤ送給装置２４の動作を制御する溶接制御装置２６とを備える。溶接トーチ１８並びにワイヤ送給装置２４は、ロボット機構部１４に搭載されている。

ロボット機構部１４は、例えば垂直多関節型が好ましく、溶接トーチ１８を保持する手首要素１４２と、ワイヤ送給装置２４を担持するとともに一端に手首要素１４２を有する前腕１４４と、前腕１４４の他端に接続される上腕１４６と、上腕１４６を旋回させる旋回胴１４８とを備える。

溶接制御装置２６は、ワイヤ送給装置２４の動作を制御するためにワイヤ送給装置２４に接続ケーブル２８を介して接続されていると共に、ロボット機構部１４の動作と溶接動作との同期ととるために別の接続ケーブル３０を介してロボット制御装置１６とも接続されている。また、溶接制御装置２６は、溶接電源を内蔵しており、接続ケーブル２８、ワイヤ送給装置２４及びトーチケーブル２０ａ、２０ｂ内を通って延びる給電ケーブル３２（図２参照）によって溶接トーチ１８と溶接電源とが接続されている。このような構成により、溶接制御装置２６は、ロボット機構部１４の動作に応じて、ワイヤ送給装置２４の動作を制御すると共に、溶接電源から給電ケーブル３２を通して溶接トーチ１８に供給する溶接電流及び溶接電圧を制御する。なお、図示されている例では、ワイヤ送給装置２４は、ロボット機構部１４の前腕１４４の後方に搭載されているが、前腕１４４の前方、上腕１４６、旋回胴１４８等のロボット機構部１４の他の部位に設けられてももちろん構わない。別の形態として、ワイヤ送給装置２４をロボット機構部１８の外部に配置することも可能である。

溶接トーチ１８は、一つの溶接ワイヤのみを受容できる単電極型の溶接トーチによって構成されている。溶接トーチ１８とワイヤ送給装置２４とは、トーチケーブル２０ａ，２０ｂによって接続されている。図２に詳細に示されているように、トーチケーブル２０ａ，２０ｂの内部には、それぞれ、ワイヤ送給路のワイヤ導入路部を構成するワイヤライナ３４ａ，３４ｂが延びており、各溶接ワイヤ２２ａ，２２ｂはそれぞれ対応するワイヤライナ３４ａ，３４ｂ内を通って溶接トーチ１８に供給される。また、トーチケーブル２０ａ，２０ｂは、溶接時に使用するアシストガスの供給管としても機能する。詳細には、トーチケーブル２０ａ，２０ｂ内には、ワイヤライナ３４ａ．３４ｂを取り囲むようにしてアシストガスチューブ３６ａ，３６ｂが配置され、二重管構造をなしており、アシストガスはワイヤライナ３４ａ，３４ｂの外周面とアシストガスチューブ３６ａ，３６ｂの内周面との間の環状空間を通るようになっている。ワイヤライナ３４ａ，３４ｂとアシストガスチューブ３６ａ，３６ｂとは、同心に配置されていることが好ましい。

図３に示されているように、溶接トーチ１８の後端部（ワイヤ送給装置側端部）には、各トーチケーブル２０ａ，２０ｂを通って延びるワイヤライナ３４ａ，３４ｂ及びアシストガスチューブ３６ａ，３６ｂに接続され且つワイヤ導入路の一部を構成する複数の入口側通路３８ａ，３８ｂが形成されている一方、溶接トーチ１８の先端部には、溶接トーチ１８の先端に形成されたノズル口４４から延び且つワイヤ送給路のワイヤ導出路部を形成する一つの出口側通路４０が形成されており、入口側通路３８ａ，３８ｂと出口側通路４０との間に形成された遷移部４２によって複数の入口側通路３８ａ，３８ｂを結合させ一つの出口側通路４０に接続している。すなわち、遷移部４２がワイヤ送給路の複数のワイヤ導入路部３８の合流部として機能している。こうして、入口側通路３８ａ又は３８ｂ、中継部４２、及び出口側通路４０を通して、選択された一つの溶接ワイヤ２２ａ又は２２ｂをノズル口４４から突出させ、溶接に使用する。

また、本実施形態では、アシストガスチューブ３６ａ，３６ｂを通して供給されるアシストガスは、入口側通路３８、中継部４２及び出口側通路４０を通してノズル口４４から噴出させ、溶接に使用する。なお、上記実施形態では、二つのトーチケーブル２０ａ，２０ｂ内をそれぞれワイヤライナ３４ａ，３４ｂが延びているが、一本のトーチケーブル内を二つのワイヤライナ２０ａ，２０ｂが延びるようにしてもよいことはもちろんである。この場合、必要なトーチケーブルが一本のみとなるので、構造が簡単化され、周辺装置とトーチケーブルとの干渉の可能性を低減させる効果を奏する。

ワイヤ送給装置２４は、図４に示されているように、複数の溶接ワイヤドラム（図示せず）から複数種類の溶接ワイヤ２２ａ，２２ｂを供給され、ワイヤ送給装置２４の出口側に接続されたトーチケーブル２０ａ，２０ｂのワイヤライナ３４ａ，３４ｂ内に各溶接ワイヤ２２ａ，２２ｂを送給する。ワイヤ送給装置２４は、このように各溶接ワイヤ２２ａ，２２ｂを駆動して送給するためのワイヤ駆動手段４６として、対向して配置された駆動ローラ４６ａと従動ローラ４６ｂとを複数組（図示例では２組）備え、図４（ｂ）に示されているように、各溶接ワイヤ２２ａ，２２ｂが対向する駆動ローラ４６ａと従動ローラ４６ｂとの間を延びるようになっている。図５に示されているように、複数のワイヤ駆動手段４６の駆動ローラ４６ａは全て、一つの駆動シャフト４８上に固定されており、駆動シャフト４８に減速器５０を介して接続された一つのモータ（原動機）５２によって、同時に回転させられる。一方、複数の従動ローラ４６ｂは全て、一つのクランクシャフト５４に回転可能に取り付けられており、このクランクシャフト５４はエアロータリアクチュエータ（図示せず）などによって回転させることができるようになっている。

各従動ローラ４６ｂは、クランクシャフト５４の回転軸線５６周りに周方向に等間隔で（すなわち、等角度間隔で）配置されている。クランクシャフト５４を回転軸線５６周りに回転させることによって、複数のワイヤ駆動手段４６のうちの一つにおいてのみ、駆動ローラ４６ａと従動ローラ４６ｂとが接触し且つその間に溶接ワイヤ２２ａ又は２２ｂを挟持する挟持位置に、従動ローラ４６ｂが移動させられる一方、他のワイヤ駆動手段４６では、駆動ローラ４６ａと従動ローラ４６ｂとが溶接ワイヤ２２ａ，２２ｂの直径以上の距離だけ離間する離間位置に、従動ローラ４６ｂが移動させられる。挟持位置にある駆動ローラ４６ａと従動ローラ４６ｂとの間の溶接ワイヤ２２ａ又は２２ｂは二つのローラの間に挟持されるので、駆動ローラ４６ａの回転に伴って溶接ワイヤ２２ａ又は２２ｂが駆動される。他方、離間位置にある駆動ローラ４６ａと従動ローラ４６ｂの間の溶接ワイヤ２２ｂ又は２２ａは二つのローラの間に挟持されないので、駆動ローラ４６ａの駆動力が溶接ワイヤ２２ｂ又は２２ａに伝達せず、溶接ワイヤ２２ｂ又は２２ａは駆動されない。したがって、クランクシャフト５４の回転軸線５６周りの回転角度を制御することによって、複数のワイヤ駆動手段４６のうちの一つを選択的に作動させることができる。

図４に示されているように、ワイヤ送給装置２４が二つのワイヤ駆動手段４６を備える場合には、二つの従動ローラ４６ｂがクランクシャフト５４の回転軸線５６周りに１８０度の角度間隔で配置されるようにクランクシャフト５４を形成すればよい。また、三つのワイヤ駆動手段４６が用いられる場合には、三つの従動ローラ４６ｂがクランクシャフト５４の回転軸線５６周りに１２０度の角度間隔で配置されるようにクランクシャフト５４を形成すればよい。

このように、一つのモータ５２によって複数の駆動手段４６の駆動ローラ４６ａの全てを回転させることによって、各駆動ローラ４６ａ毎に一つのモータを設ける必要がなくなり、構造の簡単化と軽量化を実現できる。また、各ワイヤ駆動手段４６の駆動ローラ４６ａ及び従動ローラ４６ｂの挟持位置と離間位置との間の移動は一つのエアロータリアクチュエータ等（図示せず）によってなされるので、複数のワイヤ駆動手段４６のうちの一つのみを選択的に作動させることを可能とさせることに伴う構造の複雑化を最小限に抑えることができる。しかしながら、複数のモータを設け、各駆動ローラ４６ａをそれぞれ別のモータで駆動することも可能であることはもちろんである。また、図６に示されているように、各従動ローラ４６ｂを別個のエアシリンダ５８によって挟持位置と離間位置との間で移動させてもよい。この場合、各従動ローラ４６ｂをエアシリンダ５８のロッド５８ａの先端部に回転可能に支持し、ロッド５８ａを伸縮させることによって従動ローラ４６ｂの移動を行う。

図７は、ワイヤ送給装置２４の他の実施形態を示している。この実施形態では、各々に駆動ローラ４６ａと歯車６０とを取り付けた二つの回転シャフト６２が溶接ワイヤ２２ａ，２２ｂの送給方向に離間して配置され、移動可能な支持部材６４に回転可能に支持されている。また、二つの回転シャフト６２の間には、モータ６６によって駆動され且つピニオン６８の取り付けられた駆動シャフト７０が配置されている。二つの歯車６０とピニオン６８とは溶接ワイヤ２２ａ，２２ｂの送給方向に整列しており、他のアクチュエータ（図示せず）によって支持部材６４を駆動シャフト７０に対して溶接ワイヤ２２ａ，２２ｂの送給方向に前後移動させることによって、何れか一方の回転シャフト６２に取り付けられた歯車６０を駆動シャフト７０に取り付けられたピニオン６８に係合させ、ピニオン６８に係合した歯車６０が取り付けられている回転シャフト６２に取り付けられた駆動ローラ４６ａを選択的に駆動させるようになっている。従動ローラ４６ｂについては、図５又は図６に示されているような構成をとればよい。このような構成を用いても、一つのモータによって複数のワイヤ駆動手段４６のうちの一つを選択的に作動させることが可能となる。

次に、ワイヤ送給装置として図４及び図５に示されているタイプのものを使用した場合を例として、図１の溶接ロボットシステム１０の溶接動作について説明する。
ワークを溶接する場合、対象となるワークはロボット機構部１４の前に配置された溶接ジグ（図示せず）に取り付けられる。ロボット制御装置１６からの指令に応じ、ロボット機構部１４はワークの種類を識別し、溶接制御装置２６と協働して、ワークに応じた条件で溶接を行う。詳細には、溶接制御装置２６は、ワークの種類に応じて、ワイヤ送給装置２４に対して、使用する溶接ワイヤの種類やワイヤ送給速度、使用するアシストガスの種類を指令すると共に、溶接トーチ１８に供給する溶接電流及び溶接電圧等を制御する。また、ロボット制御装置１６は、溶接制御装置２６が指令した溶接電流や溶接電圧などの情報に基づいて、ロボット機構部１４の動作を制御し、適した溶接速度で溶接を行わせる。

ここで、本発明においてワークの種類毎に使用するワイヤの種類を変更する方法について説明する。図示しないワークＡ及びワークＢに対し、それぞれ溶接ワイヤ２２ａ及び溶接ワイヤ２２ｂが指定されているとする。ロボット機構部１４がロボット制御装置１６からワークＡを溶接するよう指令を受けた場合、溶接トーチ１８に対して溶接ワイヤ２２ａを送給する必要があるから、溶接制御装置２６はワイヤ送給装置２４に対し溶接ワイヤ２２ａの送給指令を出力する。この指令は、上述のように接続ケーブル２８を介してワイヤ送給装置２４に送信される。すると、ワイヤ送給装置２４は、作動させるべきワイヤ駆動手段４６を選択し、選択されたワイヤ駆動手段４６の作動準備を行う。すなわち、エアロータリアクチュエータ等によってクランクシャフト５４を回転させ、使用する溶接ワイヤ２２ａに対応するワイヤ駆動手段４６の従動ローラ４６ｂを駆動ローラ４６ａに接近させ従動ローラ４６ｂと駆動ローラ４６ａの間に溶接ワイヤ２２ａを挟持させる。このとき、溶接ワイヤ２２ｂに対応するワイヤ駆動手段４６の従動ローラ４６ｂと駆動ローラ４６ａとの間は溶接ワイヤ２２ｂの直径以上の距離に離間した状態になっている。

次に、ワイヤ送給装置２４のモータ５２を作動させて駆動ローラ４６ａを回転させることにより、選択されたワイヤ駆動手段４６を作動させ、使用すべき溶接ワイヤ２２ａをこれに対応するトーチケーブル２０ａのワイヤライナ３４ａ内に送給し、ワイヤライナ３４ａに接続されている溶接トーチ１８の入口側通路３８ａ、遷移部４２及び出口側通路４０を通して、溶接トーチ１８のノズル口４４から溶接ワイヤ２２ａを所定量だけ突出させる。なお、送給量は、ワイヤ送給装置２４のモータ５２の回転量に比例するので、モータ５２の回転量を監視することによって制御することができる。また、ノズル口４４からの溶接ワイヤ２２ａの突出量の制御が困難である場合には、ロボット機構部１４の周辺にワイヤカット（図示せず）を用意し、ロボット機構部１４によってワイヤカットに対して所定の位置に溶接ワイヤ２２ａを移動させ、その溶接ワイヤ２２ａをワイヤカットで切断するようにしてもよい。

次に、溶接制御装置２６は、指令された溶接電流又は溶接電流を給電ケーブル３２を通じて溶接トーチ１８に供給しつつ、指令されたワイヤ送給速度でワイヤ送給装置２４により溶接ワイヤ２２ａを送給し、送給された溶接ワイヤ２２ａを用いてワークＡに対して溶接を行う。溶接の際には、溶接トーチ１８のノズル口４４からアシストガスが同時に放出され、溶接に使用される。そして、ワークＡの溶接が完了すると、次に溶接するワークの種類に関する情報がロボット制御装置１６からロボット機構部１４及び溶接制御装置２６に送られる。

次に溶接するワークがワークＡであれば同じ溶接ワイヤ２２ａを用いて溶接を行うが、次に溶接すべきワークがワークＢである場合は、溶接を開始する前に以下の手順で溶接トーチ１８に供給する溶接ワイヤの種類を変更する。溶接制御装置２６は、まず、ワイヤ送給装置２４のモータ５２を送給時と逆方向に回転させ、ワイヤ送給装置２４に対し溶接ワイヤ２２ａを溶接トーチ１８からワイヤ送給装置２４側に後退させる。このとき、溶接ワイヤ２２ａの先端は、遷移部４２の分岐点をワイヤ送給装置２４側に越えた位置まで後退させられる。

次に、溶接制御装置２６はワイヤ送給装置２４に対しワークＢに適した溶接ワイヤ２２ｂの送給指令を出力する。すると、ワイヤ送給装置２４は、上記と同様にして、クランクシャフト５４を回転させ、使用する溶接ワイヤ２２ｂに対応するワイヤ駆動手段４６の従動ローラ４６ｂを駆動ローラ４６ａに接近させ、従動ローラ４６ｂと駆動ローラ４６ａの間に溶接ワイヤ２２ｂを挟持させる。次に、ワイヤ送給装置２４のモータ５２を作動させて駆動ローラ４６ａを回転させることにより、選択されたワイヤ駆動手段４６を作動させ、使用すべき溶接ワイヤ２２ｂをこれに対応するトーチケーブル２０ｂのワイヤライナ３４ｂ内に送給し、ワイヤライナ３４ｂに接続されている溶接トーチ１８の入口側通路３８ｂ、遷移部４２、及び出口側通路４０を通して、溶接トーチ１８のノズル口４４から溶接ワイヤ２２ｂを所定量だけ突出させる。

また、使用する溶接ワイヤ２２ａ，２２ｂの種類の切り替えの際に、同時にアシストガスの種類も変更することが望ましい場合は、ワイヤ送給装置２４にそれぞれ電磁弁（図示せず）を搭載し、溶接制御装置２６によってそれらの電磁弁の開閉を制御し、アシストガスの種類の切り替えを行う。必要に応じ、アシストガスの成分が十分に入れ替わるまでプリフローを行うこともできる。

そして、溶接制御装置２６は、指令された溶接電流又は溶接電流を給電ケーブル３２を通じて溶接トーチ１８に供給しつつ、指令されたワイヤ送給速度でワイヤ送給装置２４により溶接ワイヤ２２ｂを送給し、送給された溶接ワイヤ２２ｂを用いてワークＢに対して溶接を行う。

さらに、次に処理すべきワークがワークＡとなる場合には、前述と同様にワークＡに対応する溶接ワイヤ２２ｂの先端を溶接トーチ１８の遷移部４２の分岐点を越えたワイヤ送給装置２４側の位置まで後退させ、同様にしてワークＡに対応する溶接ワイヤ２２ａを溶接トーチ１８に送給し、溶接を行えばよい。

図８（ａ）及び（ｂ）は、本発明による第２の実施形態の産業用アーク溶接ロボットシステム１０’の全体構成を示している。アーク溶接ロボットシステム１０’は、ワイヤ送給路の複数のワイヤ導入路部が一つに合流する合流部が溶接トーチ７２内ではなくトーチケーブル７４内に設けられている点において、第１の実施形態と異なる。他の構成については、アーク溶接ロボットシステム１０と同様であり、ここでは詳しく説明しない。なお、第２の実施形態において、第１の実施形態の各部分と対応する部分には同じ参照符号を用いている。

ここで、図９を参照して、トーチケーブル７４及びワイヤライナ７６の合流部７４ｃ，７６ｃの構造を詳細に説明する。第２の実施形態においては、ワイヤ送給路のワイヤ導入路部が、溶接トーチ７２内ではなくトーチケーブル７４の領域内で合流している。図示されている場合では、二股すなわちＹ字形状のトーチケーブル７２及びワイヤライナ７６を用いることによって二つのワイヤ導入路部が合流しワイヤ導出路部に接続されている。より詳細には、Ｙ字形状のトーチケーブル７４の合流部７４ｃには、Ｙ字形状の内部通路８０を形成された中継ブロック７８が配置されており、トーチケーブル７４の各分岐７４ａ，７４ｂ内を通って延びるワイヤライナ７６ａ，７６ｂは、中継ブロック７８の内部通路８０を通り、内部通路８０と同じようにＹ字形状になって合流しており、一つになったワイヤライナ７６ｃが溶接トーチ７２に形成された内部通路８２をさらに通って溶接トーチ７２の先端部に形成されたノズル口８４に接続されている。また、中継ブロック７８の内部通路８０のワイヤ送給装置２４側端部には、コネクタ等を用いてアシストガスチューブ３６ａ，３６ｂが接続されており、アシストガスが中継ブロック７８の内部通路８０の内周面及び溶接トーチ７２の内部通路８２の内周面とワイヤライナ７６ｃ，７６ｄの外周面との間を通って溶接トーチ７２の先端のアシストガス噴射口８６に供給されるようになっている。

この第２の実施形態では、トーチケーブル７４内の中継ブロック７８手前までのワイヤライナ７６ａ，７６ｂがワイヤ導入路を形成し、中継ブロック７８の内部通路８０及びその内部のワイヤライナ７６ｃが合流部を形成し、溶接トーチ７２内の内部通路８２及びその内部のワイヤライナ７６ｄがワイヤ導出路を形成する。

ワイヤ送給装置１４から送られてトーチケーブル７４ａ，７４ｂの内部のワイヤライナ７６ａ，７６ｂ内を通過した溶接ワイヤ２２ａ，２２ｂは、中継ブロック７８の内部通路８０及び溶接トーチ７２の内部通路８０内のワイヤライナ７６ｃ、８６ｄを通り、ノズル口８４から突出して溶接に使用される。一方、アシストガスは、図示しないガス供給源から供給されて各トーチケーブル７４のアシストガスチューブ３６ａ，３６ｂを通り、中継ブロック７８の内部通路８０及び溶接トーチ７２の内部通路８２の内周面とワイヤライナの外周面との間の空間を通って、溶接トーチ７２のアシストガス噴射口８６から放出されて溶接に使用される。

ここで溶接電流・溶接電圧を供給する給電ケーブル３２は、それぞれ、アシストガスチューブ３６ａ，３６ｂに沿ってトーチケーブル７４ａ，７４ｂ内を延び、給電ブロックとしても機能する中継ブロック７８に接続される。中継ブロック７８は導電材料から形成されており、この中継ブロック７８を通して溶接トーチ７２に給電されるようになっている。もちろん、前述のように、各給電ケーブルも１つにまとめることもできる。なお、ワイヤライナ７６は絶縁材料から形成されており、溶接ワイヤ２２ａ，２２ｂはノズル口８４に配設されたチップ８８に到達するまで電流の流れる溶接トーチ７２に接触することはない。

使用する溶接ワイヤ２２ａ，２２ｂの種類の切り替えの際に、同時にアシストガスの種類も変更することが望ましい場合は、ワイヤ送給装置２４にそれぞれ電磁弁（図示せず）を搭載し、それらの電磁弁の開閉を制御することによってアシストガスの種類の切り替えを行えばよい。必要に応じ、アシストガスの成分が十分に入れ替わるまでプリフローを行うこともできる。電磁弁を使用しているのでアシストガスが逆流することはないが、さらに万全を期すために逆止弁（図示せず）を中継ブロック７８のワイヤ送給装置側に配置することも可能であり、これにより、アシストガスの切り替え時間を短縮することが可能となる。

また、このアーク溶接ロボットシステム１０’において、例えば、特許文献１に説明されているように、手首要素１４２の出力フランジに対し、出力フランジ回転軸から所定距離隔てた軸線回りに溶接トーチ７２を回転可能に設け、前腕１４４に設けられてトーチケーブル７４を移動可能に支持するスライド機構と、そのスライド機構を作業ツールと反対方向に引き寄せる張力発生装置とを有する構成を採用することにより、溶接時のトーチケーブル７４の挙動を安定させることが可能である。二股のトーチケーブル７４は通常は嵩張るので周辺装置との干渉が問題となる場合があるが、上記構成によれば、溶接姿勢が大きく変化する溶接動作であっても、トーチケーブル７４の動きは少なくなり、トーチケーブル７４が周辺装置と干渉することなく溶接することが可能となる。

上記第２の実施形態では、Ｙ字形状トーチケーブル７４の合流部７４ｃが溶接トーチ７２に隣接して設けられている。このような、構成は、溶接ワイヤ２２ａ，２２ｂの種類の切り替えの際に、それまで使用していた溶接ワイヤ２２ａ，２２ｂを溶接トーチ７２のノズル口８４から合流部７４ｃまで後退させるのに必要な距離を短くし、切り替え作業に要する時間を短くする利点がある。しかしながら、Ｙ字形状トーチケーブル７４の合流部７４ｃはワイヤ送給装置２４に隣接して設けられてもよい。このような構成は、ワイヤ送給装置２４と溶接トーチ７２との間に延びるトーチケーブル７４はほとんどの部分において一本のみとなるので、他の周辺装置などとの干渉の可能性を低減させる利点を有する。

また、図９及び図１０に示されている第３の実施形態のアーク溶接ロボットシステム１０”のように、ワイヤ送給装置２４内にワイヤ送給路の合流部を設け、ワイヤ送給装置２４からは一本のワイヤ送給路のみが延びるようにしてもよい。この場合、図１０に示されているように、図８に示されている第２の実施形態の中継ブロック７８と同様の中継ブロック９０をワイヤ送給装置２４のワイヤ駆動手段４６の出口側に配置すればよい。この第３の実施形態では、中継ブロック９０がワイヤ送給路のワイヤ導入路及び合流部を形成し、トーチケーブル９２及び溶接トーチ７２の内部通路内のワイヤライナがワイヤ導出路を形成する。

本発明による第１の実施形態の産業用アーク溶接ロボットシステムの全体構成を示しており、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図である。 トーチケーブルの断面図である。 図１のアーク溶接ロボットシステムに使用される溶接トーチ及びトーチケーブルの構成を示す概略図である。 図１のアーク溶接ロボットシステムに使用されるワイヤ送給装置の構成の概略を示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 図４のワイヤ送給装置のローラ駆動機構の一例を示している斜視図である。 図４のワイヤ送給装置のローラ駆動機構の他の例を示している斜視図である。 図４のワイヤ送給装置のローラ駆動機構の他の例を示しており、（ａ）は従動ローラを省略した状態の平面図、（ｂ）は側面図である。 本発明による第２の実施形態の産業用アーク溶接ロボットシステムの全体構成を示しており、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図である。 図８のロボットシステムに使用されるワイヤライナ合流部の構造を示す断面図である。 本発明による第３の実施形態の産業用アーク溶接ロボットシステムの全体構成を示しており、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図である。 図１０のアーク溶接ロボットシステムに使用されるワイヤ送給装置の構成の概略を示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 従来のアーク溶接ロボットシステムの全体構成を示しており、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図である。

符号の説明

１０ アーク溶接ロボットシステム
１２ アーク溶接装置
１４ ロボット機構部
１６ ロボット制御装置
１８ 溶接トーチ
２０ａ，２０ｂ トーチケーブル
２２ａ，２２ｂ 溶接ワイヤ
２４ ワイヤ送給装置
２６ 溶接制御装置
４６ ワイヤ駆動手段
４６ａ 駆動ローラ
４６ｂ 従動ローラ
５２ モータ
７２ 溶接トーチ
７４ トーチケーブル
７４ａ 分岐
７４ｂ 分岐
７４ｃ 合流部
９２ トーチケーブル

Claims (8)

1. 溶接ワイヤを用いて溶接を行うための単極型溶接トーチと、複数の溶接ワイヤの供給を受けており且つ該複数の溶接ワイヤの各々をそれぞれ駆動するための複数のワイヤ駆動手段を有する一つのワイヤ送給装置と、前記溶接トーチ及び前記ワイヤ送給装置の動作を制御する溶接制御装置を備え、前記溶接制御装置は、前記複数のワイヤ駆動手段のいずれか一つを選択的に作動させ、選択されたワイヤ駆動手段によって一つの溶接ワイヤのみを前記溶接トーチに送給し、アーク溶接を行うことを特徴とするアーク溶接装置。
2. 前記複数のワイヤ駆動手段の各々が、対向して配置された駆動ローラと従動ローラとを含む、請求項１に記載のアーク溶接装置。
3. 前記複数のワイヤ駆動手段の駆動ローラは全て一つの原動機によって駆動され、選択されたワイヤ駆動手段において、前記駆動ローラと前記従動ローラとの間に溶接ワイヤを挟持する挟持位置に前記駆動ローラと前記従動ローラを相対移動させる一方、前記選択されたワイヤ駆動手段以外のワイヤ駆動手段において、前記駆動ローラと前記従動ローラとが離間する離間位置に前記駆動ローラと前記従動ローラとを相対移動させることにより、前記複数のワイヤ駆動手段のうちの一つを選択的に作動させる、請求項２に記載のアーク溶接装置。
4. 前記複数のワイヤ駆動手段の各々が駆動ローラと従動ローラの間にそれぞれ異なる溶接ワイヤを挟持しており、前記複数のワイヤ駆動手段のうちの一つの駆動ローラを支持する回転シャフトに一つのモータの駆動シャフトを選択的に係合させることによって、前記複数のワイヤ駆動手段のうちの一つの駆動ローラを選択的に作動させる、請求項２に記載のアーク溶接装置。
5. 前記溶接トーチと前記ワイヤ送給装置の前記複数のワイヤ駆動手段との間は溶接ワイヤが内部を通るワイヤ送給路によって接続されており、該ワイヤ送給路は、前記複数のワイヤ駆動手段からそれぞれ溶接ワイヤを受容する複数のワイヤ導入路部と、前記溶接トーチに接続される一つのワイヤ導出路部と、前記複数のワイヤ導入路を結合させ前記一つのワイヤ導出路に接続する合流部とを含む、請求項１に記載のアーク溶接装置。
6. 請求項１から請求項５の何れか一項に記載のアーク溶接装置と、該アーク溶接装置の前記溶接トーチを保持するロボット機構部と、前記ロボット機構部の動作を制御するロボット制御装置とを備えるアーク溶接ロボットシステム。
7. 前記アーク溶接装置の前記ワイヤ送給装置が前記ロボット機構部上に設置される、請求項６に記載のアーク溶接ロボットシステム。
8. 前記アーク溶接装置の前記ワイヤ送給装置が前記ロボット機構部の外部に設置される、請求項６に記載のアーク溶接ロボットシステム。

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