JP2008238178A - 天吊り溶接ロボットのケーブル処理装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】トーチケーブルの処理が容易であり、スプリングバランサ及びケーブル処理金具とワーク及びワーク搬送装置との間の干渉が生じないで、装置全体の小型化が可能である天吊り溶接ロボットのケーブル処理装置及び方法を提供する。
【解決手段】天井クレーンの走行体３にフレーム４が固定され、このフレーム４の下部に固定された支持部５に対して垂直軸の回りに回転可能にロボット旋回部６が取り付けられている。また、ロボット旋回部６には水平軸７、９の回りに回転可能にアーム８、１０が連結され、アーム１０の先端にはトーチ１２が取り付けられている。ロボット旋回部６には、ケーブル処理金具２１が固定され、スプリングバランサ２２及びケーブル保持具２４を介して、トーチケーブル３０の中間部分が支持されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、天井クレーンの走行体に溶接ロボット本体を吊り下げ、床上に設置した被溶接体に対し、溶接ロボット本体を走行体と共に走行移動させると共に溶接ロボット本体を走行体に対して旋回回転させることにより、溶接トーチが被溶接体の所定の箇所を溶接する天吊り溶接ロボットにおいて、そのトーチケーブルの絡みつきを防止する処理装置及び方法に関する。

溶接ロボットのトーチケーブルの絡みつき及び周辺との干渉を防ぐための方法として、ロボットの前腕基部上にスライド機構を設け、トーチケーブルの中途箇所をスライド機構のスライダに取付け、このスライダを溶接トーチと反対の方向に引き寄せる力を付与するようにして、トーチケーブルの絡みつき及び干渉を防止する方法が開示されている（特許文献１）。

しかしながら、特許文献１に記載された方法は、床面設置方式のアーク溶接ロボットを対象としたものであり、ロボット全体を倒立させた状態で設置する天吊りロボットにおいては、手首軸動作範囲の制限により、そのまま適用することはできないという問題点があった。

そこで、特許文献１に開示された方法を天吊りロボットに適用可能とすべく、トーチと各アームの軸線との位置関係を規定した方法が提案されている（特許文献２）。

この特許文献２に記載された方法により、天吊り方式のロボットにおいても、トーチケーブルの絡みつき及び干渉を防止することが可能となった。しかし、この従来技術においては、スライド機構の調整（スライダのスムーズな動き、スライダをトーチと反対の方向に引き寄せる力の調整）が必要なこともあり、より簡便な方法の開発が望まれていた。

本発明者等は、上記問題点を解決するために種々検討した結果、図３（ａ）、（ｂ）に示す方法を開発するに至った。

図３（ａ）、（ｂ）は従来の天吊り溶接ロボットを示す夫々側面図及び正面図、図４（ａ）、（ｂ）は天井クレーンに吊り下げられた天吊り溶接ロボットを示す側面図及び正面図である。１対の支柱１の上端部間に、走行レール部２が水平に掛け渡されて設置されており、この走行レール部２を走行体３が水平方向に往復走行できるように設置されている。

この走行体３から、アーム３ａが走行体走行方向に垂直で水平の方向に延出しており、このアーム３ａの先端部に溶接ロボットのフレーム４が固定されている。そして、このフレーム４には、その下方に支持部５が固定されており、更に、この支持部５の下方に旋回部６が垂直軸の回りに回転可能に支持されている。また、この旋回部６には、アーム８の基端部が水平軸７の回りに回転可能に取り付けられている。更に、アーム８の先端部には、アーム１０の基端部が水平軸９の回りに回転可能に取り付けられている。そして、このアーム１０の先端部に、トーチ支持部１１を介してトーチ１２が取り付けられている。

フレーム４には、トーチケーブル３０の基端部を支持するケーブル支持部２０が固定されており、トーチケーブル３０の先端部はトーチ１２に接続されている。このトーチケーブル３０内を溶接ワイヤがトーチ１２に向けて送給される。

また、フレーム４におけるケーブル支持部２０の反対側の側面には、ケーブル処理金具２１が固定されている。このケーブル処理金具２１は、フレーム４から、側方に水平に延出し、その先端に、スプリングバランサ２２が吊り下げられている。このスプリングバランサ２２には、ロープ２３を介して、ケーブル保持具２４が懸架されている。このケーブル保持具２４は全体的に水平をなし、その中央に、ロープ２３の下端が固定されて、水平姿勢を保持している。トーチケーブル３０はこのケーブル保持具２４に係止されており、従って、トーチケーブル３０は、ケーブル支持部２０とケーブル保持具２４との間に垂れ下がり、更に、ケーブル保持具２４からトーチ１２に接続されている。

このように構成された従来のケーブル処理装置においては、天井クレーンの走行体３が、走行レール部２に沿って移動し、被溶接体の上方に位置する。これにより、走行体３に固定されたフレーム４が被溶接体の直上に位置し、旋回部６が支持部５に対して垂直軸の回りに旋回回転すると共に、アーム８及びアーム１０が水平軸の回りに回転して、トーチ１２が所定の姿勢で、被溶接体の被溶接部に向かう体勢となる。トーチ１２が種々の位置に移動したときに、トーチケーブル３０はトーチ１２の移動と共に牽引され、トーチケーブル３０を介して水平のケーブル保持具２４に荷重が印加されるが、この荷重はスプリングバランサ２２により、ロープ２３が進出し、退避することにより、吸収され、トーチ１２は円滑に移動することができる。

特開２００６−０１５３６０ 特開２００６−０６８８０６

しかしながら、上述の如く構成された従来の天吊り溶接ロボットにおいては、旋回部６が旋回回転し、アーム８，１０が回転移動したときに、トーチケーブル３０を支持しているケーブル支持部２０及びスプリングバランサ２２は固定されていて移動しない。このため、溶接ロボットのトーチ１２を旋回動作させたときのトーチケーブル３０の経路が複雑になるという問題点がある。

また、溶接ロボットの教示時には、トーチケーブル３０の経路を考慮して教示する必要があり、教示作業における大きな負担となる。

更に、トーチケーブル３０及びトーチケーブル３０を処理するスプリングバランサ２２と、スプリングバランサ２２を吊り下げているケーブル処理金具２１は、フレーム４から張り出しており、被溶接体（ワーク）の搬入時及び搬出時に、ワーク及びワーク搬送装置との間で干渉してしまう。このように、スプリングバランサ２２及びケーブル処理金具２１がフレーム４よりも張り出しているため、トーチ１２がこれらの部材に干渉しないように、溶接ロボットのトーチ１２の移動ストロークを決定する必要がある。しかし、トーチ１２の移動ストロークを決定する設計段階では、トーチケーブル３０の経路を確定することが困難であり、このため、設計段階では、ロボットのトーチ１２の移動ストロークは余裕をもって大きく設計する必要があり、溶接ロボット装置の設置スペースが大きなものとなっている。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、トーチケーブルの処理が容易であり、スプリングバランサ及びケーブル処理金具とワーク及びワーク搬送装置との間の干渉が生じないで、装置全体の小型化が可能であり、調整が簡単な天吊り溶接ロボットのケーブル処理装置及び方法を提供することを目的とする。

本発明に係る天吊りロボットのケーブル処理装置は、天井クレーンの走行体又は天井部に固定された基部と、この基部に対して垂直軸の回りに回転するロボット旋回部と、このロボット旋回部に対して相互間に回転可能に連結された１又は複数個のアームと、最先端のアームの先端部に取り付けられたトーチと、一端が前記基部に支持され他端が前記トーチに接続されたトーチケーブルと、前記ロボット旋回部に取り付けられたケーブル処理部材と、このケーブル処理部材に懸架されたスプリングバランサと、このスプリングバランサに懸架され前記トーチケーブルの中間部分を支持するケーブル保持具とを有することを特徴とする。

また、本発明に係る天吊りロボットのケーブル処理方法は、天井クレーンの走行体又は天井部に固定された基部と、この基部に対して垂直軸の回りに回転するロボット旋回部と、このロボット旋回部に対して相互間に回転可能に連結された１又は複数個のアームと、最先端のアームの先端部に取り付けられたトーチと、を備えた天吊りロボットにおけるトーチケーブルの処理方法において、前記ロボット旋回部にケーブル処理部材を取り付け、トーチケーブルの一端を前記基部に支持させ、他端を前記トーチに接続すると共に、前記ケーブル処理部材に懸架されたスプリングバランサに、前記トーチケーブルの中間部分を支持させることを特徴とする。

本発明によれば、トーチケーブルの中間部分を、スプリングバランサ（及びケーブル保持具）を介して支持するケーブル処理部材を、基部ではなく、ロボット旋回部に取り付けるようにしたので、ケーブル処理部材並びにスプリングバランサ（及びケーブル保持具）は、ロボット旋回部の回転と共に回転する。つまり、ロボット旋回部の回転によりトーチを所定の方向に回転させたときに、ケーブル処理部材並びにスプリングバランサ（及びケーブル保持具）もトーチが回転する方向にトーチと共に回転する。このため、このトーチに接続されたトーチケーブルは、ロボット旋回部の旋回方向については、常に、トーチと同じ方向を向く。従って、本発明においては、トーチケーブルの円滑な取り回しが可能である。しかも、ワーク及びワーク搬送装置に対して、ワークを設置する際にはトーチはワークの近傍から退避しているので、当然にケーブル処理部材並びにスプリングバランサ（及びケーブル保持具）もワークの近傍に位置しない。このため、ケーブル処理部材並びにスプリングバランサ（及びケーブル保持具）がワーク及びワーク搬送装置と干渉することもない。従って、トーチケーブルの経路が複雑化しないため、装置全体の小型化が可能であり、調整が簡単である。

以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照して具体的に説明する。図１（ａ）、（ｂ）は本発明の実施形態の天吊り溶接ロボットを示す夫々側面図及び正面図、図２（ａ）、（ｂ）は天井クレーンに吊り下げられた本実施形態の天吊り溶接ロボットを示す側面図及び正面図である。

本実施形態は、ケーブル処理金具２１の取り付け位置が図３（ａ）、（ｂ）に示すケーブル処理装置と異なり、その他の構成は、図３（ａ）、（ｂ）に示すケーブル処理装置と同様である。即ち、天井クレーンは、１対の支柱１の上端部間に、走行レール部２が水平に掛け渡されたものであり、この走行レール部２を走行体３が水平方向に往復走行できる。

この走行体３から、アーム３ａが走行体走行方向に垂直で水平の方向に延出しており、このアーム３ａの先端部に溶接ロボットのフレーム４が固定されている。そして、このフレーム４には、その下方に支持部５が固定されており、更に、この支持部５の下方に旋回部６が垂直軸の回りに回転可能に支持されている。また、この旋回部６には、アーム８の基端部が水平軸７の回りに回転可能に取り付けられている。更に、アーム８の先端部には、アーム１０の基端部が水平軸９の回りに回転可能に取り付けられている。そして、このアーム１０の先端部に、トーチ支持部１１を介してトーチ１２が取り付けられている。

フレーム４には、トーチケーブル３０の基端部を支持するケーブル支持部２０が固定されており、トーチケーブル３０の先端部はトーチ１２に接続されている。このトーチケーブル３０内を溶接ワイヤがトーチ１２に向けて送給される。

本実施形態においては、ケーブル処理金具２１が、ロボット旋回部６に固定されている。このケーブル処理金具２１はその長手方向を水平にしてロボット旋回部６の側面に固定されており、ケーブル処理金具２１の先端に、スプリングバランサ２２が吊り下げられている。そして、このスプリングバランサ２２には、ロープ２３を介して、ケーブル保持具２４が懸架されている。このケーブル保持具２４はその中央でロープ２３に固定され、水平姿勢を保持している。トーチケーブル３０はその中間部分がケーブル保持具２４に係止されており、従って、トーチケーブル３０は、ケーブル支持部２０とケーブル保持具２４との間に垂れ下がり、更に、ケーブル保持具２４とトーチ１２との間に垂れ下がっている。

このように構成された本実施形態のケーブル処理装置においては、ケーブル処理金具２１をロボット旋回部６に取り付け、このケーブル処理金具２１の先端にスプリングバランサ２２を懸架して、トーチケーブル３０の中間部分を、スプリングバランサ２２にロープ２３を介して取り付けられたケーブル保持具２４に支持させる。

このため、ケーブル処理金具２１、スプリングバランサ２２及びケーブル保持具２４は、ロボット旋回部６の回転と共に回転する。つまり、ロボット旋回部６の回転によりトーチ１２を所定の方向に回転させたときに、ケーブル処理金具２１、スプリングバランサ２２及びケーブル保持具２４もトーチ１２が回転する方向にトーチ１２と共に回転する。このため、このトーチ１２に接続されたトーチケーブル３０は、トーチ１２とケーブル保持具２４との間の部分が、ロボット旋回部６の旋回方向については、常に、トーチ１２と同じ方向を向く。従って、本実施形態においては、トーチ１２が種々の方向を向いても、トーチケーブル３０が絡むことはなく、トーチケーブル３０の円滑な取り回しが可能である。しかも、ワークを設置する際には、トーチ１２はワークの近傍から退避しているので、当然にケーブル処理金具２１、スプリングバランサ２２及びケーブル保持具２４もワークの近傍に位置しない。このため、ケーブル処理金具２１、スプリングバランサ２２及びケーブル保持具２４がワーク及びワーク搬送装置と干渉することがない。よって、トーチケーブルの経路が複雑化しないため、装置全体の小型化が可能であり、調整も簡単である。

また、本実施形態においても、天井クレーンの走行体３が、走行レール部２に沿って移動し、被溶接体の上方に位置し、走行体３に固定されたフレーム４が被溶接体の直上に位置し、旋回部６が支持部５に対して垂直軸の回りに旋回回転すると共に、アーム８及びアーム１０が水平軸の回りに回転して、トーチ１２が所定の姿勢で、被溶接体の被溶接部に向かう体勢となるが、ケーブル保持具２４は常にトーチ１２の方向を向いているので、トーチ１２がアーム８，１０の回転により上下に移動し、トーチケーブル３０を牽引しても、その牽引によりケーブル保持具２４及びスプリングバランサ２２に印加される荷重は、垂直方向のみであり、水平方向に荷重が印加されることはない。これによっても、トーチケーブル３０の取り回しが容易になり、トーチ１２は円滑に移動することができる。なお、本発明は、天吊り溶接ロボットが天井クレーンの走行体に固定された場合だけではなく、天吊り溶接ロボットが、直接、天井部に固定された場合にも適用できる。

本発明は、天吊りタイプの溶接ロボットに有効に適用することができ、これにより、トーチケーブルの処理が容易になるため、実用上効果が大きいが、溶接ロボットに限らず、種々の天吊りロボットのケーブル処理に適用することができる。

（ａ）、（ｂ）は本発明の実施形態の天吊り溶接ロボットを示す夫々側面図及び正面図である。 （ａ）、（ｂ）は天井クレーンに吊り下げられた本実施形態の天吊り溶接ロボットを示す側面図及び正面図である。 （ａ）、（ｂ）は天吊り溶接ロボットを示す夫々側面図及び正面図である。 （ａ）、（ｂ）は天井クレーンに吊り下げられた天吊り溶接ロボットを示す側面図及び正面図である。

符号の説明

１ 支柱
２ レール部
３ 走行体
４ フレーム
５ 支持部
６ 旋回部
７ 水平軸
８ アーム
９ 水平軸
１０ アーム
１１ 支持部
１２ トーチ
２０ ケーブル支持部
２１ ケーブル処理金具
２２ スプリングバランサ
２３ ロープ
２４ ケーブル保持具
３０ トーチケーブル
３ａ アーム
８，１０ アーム

Claims (2)

1. 天井クレーンの走行体又は天井部に固定された基部と、この基部に対して垂直軸の回りに回転するロボット旋回部と、このロボット旋回部に対して相互間に回転可能に連結された１又は複数個のアームと、最先端のアームの先端部に取り付けられたトーチと、一端が前記基部に支持され他端が前記トーチに接続されたトーチケーブルと、前記ロボット旋回部に取り付けられたケーブル処理部材と、このケーブル処理部材に懸架されたスプリングバランサと、このスプリングバランサに懸架され前記トーチケーブルの中間部分を支持するケーブル保持具とを有することを特徴とする天吊りロボットのケーブル処理装置。
2. 天井クレーンの走行体又は天井部に固定された基部と、この基部に対して垂直軸の回りに回転するロボット旋回部と、このロボット旋回部に対して相互間に回転可能に連結された１又は複数個のアームと、最先端のアームの先端部に取り付けられたトーチと、を備えた天吊りロボットにおけるトーチケーブルの処理方法において、前記ロボット旋回部にケーブル処理部材を取り付け、トーチケーブルの一端を前記基部に支持させ、他端を前記トーチに接続すると共に、前記ケーブル処理部材に懸架されたスプリングバランサに、前記トーチケーブルの中間部分を支持させることを特徴とする天吊りロボットのケーブル処理方法。

Images