JP2009255137A - 溶接装置 - Google Patents

Abstract

【課題】振り回されるパワーケーブルからの力による溶接トーチの位置ズレを確実に防止し、本体部分に対する傾斜状態、上下位置、回動位置の調整が容易にできる溶接装置を提供する。
【解決手段】溶接トーチ１０をロボットアーム２に連結部材２０を介して取り付けるとき、連結部材２０を、溶接トーチ１０を保持するホルダー部材２１と、ロボットアーム２に取り付けられるブラケット部材２２と、ホルダー部材２１とブラケット部材２２との間に設けられる電気絶縁部材２３と、電気絶縁部材２３を保持するスライドベース部材２４とにより構成し、これらホルダー部材２１、電気絶縁部材２３、スライドベース部材２４及びブラケット部材２２の相互を溝部Ｍと突部Ｔからなる凹凸嵌合部２５により連結したことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ロボットアーム又は自動溶接機などに連結部材を介して溶接トーチを取り付ける溶接装置に関する。

自動溶接ロボットや自動溶接機などの溶接装置においては、溶接トーチが、ロボットや自動溶接機のアームあるいはステイなどの取り付け可能な部分（以下、本体部分）に連結部材を介して連結され、本体の制御部で予めティーチングされた移動軌跡に沿って移動しつつワークに溶接する。

溶接トーチは、溶接ガンあるいは溶接ノズルとも称されるが、湾曲されたものの場合は、溶接トーチの交換時あるいはリセット時にその前後位置、曲がり方向などが交換前と同様にならないと正確な溶接ができない。

したがって、例えば、下記特許文献１では、溶接トーチの上部に設けた円筒状把持部の前方側に突出部を設け、この突出部と溶接トーチの後端との連結をスライド嵌合とすることにより前後位置の調整を、また外周ネジ締め付け構造とすることにより曲がり方向の調整を容易に行うことができるようにしている。このようにすれば、溶接トーチと、溶接トーチの頂端に接続されたパワーケーブルや把持部との位置関係は良好なものとなるものの、本体部分との取付関係が考慮されていない。

特に、溶接トーチは、溶接ワイヤを溶かしつつ実際に溶接作業を行う部分であるため、適切に溶接が行われるか否かは、その形状も重要であるが、本体部分の制御部で予めティーチングされた移動軌跡に沿って移動するので、本体部分との位置関係が重要である。実際に、溶接トーチをセットするには、本体部分の所定位置を基点としゲージを用いて正確に設定し、先端取付位置の精度を高める必要がある。

ところが、溶接トーチと本体部分とを連結する連結部材は、一般に、いわゆるＣ字状クランプ部材が使用され、２つのＣ字状クランプ部材を合わせて溶接トーチの基端部（上部）を把持し、Ｃ字状クランプ部材の端部に設けられたボルトを締め付ける、いわば外周締め付け構造となっている。

このため、前述のように前後位置の調整や曲がり方向の調整が可能であっても、本体部分との関係で正確に位置決めしようとすれば、極めて面倒な調整作業となっている。２つのＣ字状クランプ部材の端部をボルト締めすれば、内部の溶接トーチの位置や方向性は、Ｃ字状クランプ部材の内周面形状により規制され、本体部分に対し溶接トーチの上下位置や回動位置を所定の位置にセットしても、締め付け時に位置ズレを起こすことになり、調整時の位置合わせが困難で、手順化が難しく、セットに手間がかかるという不具合がある。

しかも、溶接トーチは、溶接作業時の移動動作に伴ってパワーケーブルも振り回されることになるため、パワーケーブルからの力が溶接トーチに伝達すると、外周締め付け構造の場合には、連結部材の内部で溶接トーチが位置ズレを起こすことがある。
特開平８−２２９６８８号公報（要約、図１、図２、図３など参照）

本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、振り回されるパワーケーブルからの力による溶接トーチの位置ズレを確実に防止し、本体部分に対する傾斜状態、上下位置、回動位置の調整が容易にできる溶接トーチを提供することを目的とする。

かかる目的を達成する本発明に係る溶接装置は、ケーブルが接続された溶接トーチを、ロボットアームや自動溶接機の本体部分と連結部材を介して取り付ける溶接装置であって、
前記連結部材は、前記溶接トーチを保持するホルダー部材と、前記本体部分に取り付けられるブラケット部材と、前記ホルダー部材と前記ブラケット部材との間に設けられる電気絶縁部材と、当該電気絶縁部材を保持するスライドベース部材と、を有し、
前記ホルダー部材、前記電気絶縁部材、前記スライドベース部材及び前記ブラケット部材の相互を溝部と突部からなる凹凸嵌合部により連結したことを特徴とする。

本発明によれば、溶接トーチを保持するホルダー部材と、本体部分に取り付けられるブラケット部材と、前記ホルダー部材と前記ブラケット部材との間に設けられる電気絶縁部材と、当該電気絶縁部材を保持するスライドベース部材との相互を溝部と突部との凹凸嵌合部により連結したので、前記溶接トーチの頂部に接続されたパワーケーブルから力が加わっても、凹凸嵌合部がこの力に対向し、各所に設けられたボルトの緩みを防止し、溶接トーチの位置ズレを防止することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。

図１は本発明の実施の形態に係るロボット溶接トーチを示す概略側面図、図２は図１の２−２線に沿う断面図、図３は図１の３−３線に沿う断面図、図４は連結部材の分解斜視図である。

図１において、溶接トーチ１０は、ロボット１に設けられた先端アーム（本体部分）２の下端に連結部材２０を介して取り付けられている。

先端アーム２は、逆Ｌ字状をしており、その基端は、ロボット１の手首部３に設けられたロッド４にＣ字状クランプ部材５により取り付けられている。Ｃ字状クランプ部材５は、図２に示すように、先端アーム２の端部に設けられた断面Ｃ字状の２枚の板材５ａを有し、板材５ａによりロッド４を挟み、ボルトＢ５により締め付け固定するものである。なお、図１中、Ｃ字状クランプ部材５から垂下されたものは、溶接トーチ１０の先端位置を位置決めするためのゲージＧである。

溶接トーチ１０は、パイプベンダーにより「く」字状に湾曲された銅合金製のパイプであり、このパイプの上端は、連結部材２０により保持される保持部兼給電部（以下、保持部１１と略称）と回動調整機構Ｋを介して連結されている。回動調整機構Ｋは、Ｃ字状リング部材Ｋ１とボルトＢ５とからなり、外周締め付けによりパイプである溶接トーチ１０の上端を保持部１１に取り付けるもので、溶接トーチ１０の保持部１１に対する回動位置を調整した後、位置固定することができる。

保持部１１の上端に形成されたネジ部１２には、パワーケーブル１３の先端部が螺合されている。このパワーケーブル１３には、溶接ワイヤＷが挿通して伸延され、溶接ワイヤＷは、ロボット１側に設けられた制御部Ｓにおいて予めティーチングされた移動軌跡に沿って移動する溶接トーチ１０より押し出されつつ電気的エネルギにより溶融され、ワーク（不図示）を溶接する。

連結部材２０は、図１，３に示すように、溶接トーチ１０の保持部１１を保持するホルダー部材２１と、先端アーム２に取り付けられるブラケット部材２２と、ホルダー部材２１とブラケット部材２２との間に設けられる電気絶縁部材２３と、電気絶縁部材２３を保持するスライドベース部材２４と、を有している。

特に、本実施形態では、ホルダー部材２１、ブラケット部材２２、電気絶縁部材２３及びスライドベース部材２４の相互を、上下方向、つまり溶接トーチ１０の基部軸線に沿う方向に伸延する溝部Ｍと突部Ｔの凹凸嵌合部２５（図４参照）により連結している。

このような溝部Ｍと突部Ｔにより部材相互間を連結すれば、溶接トーチ１０がティーチングされた移動軌跡に沿って移動するとき、溶接トーチに接続されたパワーケーブル１３が振り回されることにより生じる力を凹凸嵌合部２５が受け、溶接トーチ１０に伝達することが防止できることになり、しかも、先端アーム２に対する溶接トーチ１０の取付位置の調整も容易になる。

さらに詳述する。ホルダー部材２１、ブラケット部材２２、電気絶縁部材２３及びスライドベース部材２４は、図４に示すように構成されている。まず、ホルダー部材２１は、平面視Ｔ字状の頭部２１ａと平坦部２１ｂとを有しており、頭部２１ａには、パワーケーブル１３が挿通される通孔２１ｃが開設され、平坦部２１ｂには、上下方向に伸延する突部Ｔ１と、４つのボルトＢ１が挿通するボルト孔Ｏ１が形成されている。

電気絶縁部材２３は、全体が合成樹脂あるいはゴム材などの電気絶縁材料により構成された板材であるが、ホルダー部材２１側には、ホルダー部材２１の突部Ｔ１が嵌合する溝部Ｍ２が形成され、その反対面には、突部Ｔ２が形成され、いずれも上下方向に伸延するように形成されている。また、電気絶縁部材２３には、前記ボルトＢ１が螺合するネジ孔Ｏ２と、突部Ｔ２を中心として対称位置にボルトＢ２が螺合するネジ孔Ｏ３も形成されている。なお、ネジ孔Ｏ２には、ヘリサート２６が設けられ、前記ボルトＢ１と後述のボルトＢ３の先端が共に螺合するようになっている。

スライドベース部材２４は、電気絶縁部材２３より多少薄肉の板材であり、電気絶縁部材側には、電気絶縁部材２３の突部Ｔ２と嵌合する溝部Ｍ３が、その反対面には、突部Ｔ３がいずれも上下方向に伸延するように形成され、また、ボルトＢ２が挿通するボルト孔Ｏ４と、ボルトＢ３が挿通する通孔Ｏ５も形成されている。

ブラケット部材２２は、スライドベース部材２４側に、スライドベース部材の突部Ｔ３と嵌合する溝部Ｍ４が形成され、外側縁部に前記ボルトＢ３が挿通する長孔Ｏ６が設けられ、ボルトＢ３がネジ孔Ｏ３に螺合された状態でもブラケット部材２２が上下位置調整可能となっており、この上下位置調整後にブラケット部材２２を電気絶縁部材２３やスライドベース部材２４に締め付け固定可能となっている。また、ブラケット部材２２の側部には、先端アーム２と連結するボルトＢ４が螺合されるネジ孔Ｏ７が形成されているが、このネジ孔Ｏ６間には、ピン２７が打ち込まれるピン用孔Ｏ８も形成されている。

このようにピン２７を用いてブラケット部材２２と先端アーム２とを連結すれば、先端アーム２に対しブラケット部材２２がピン２７の１点を中心に回動可能となり、ブラケット部材２２に連結されている溶接トーチ１０の、先端アーム２である本体部分に対するあおり角θ（図１参照）を調整することができるあおり調整機構Ａ（図１参照）を構成することになる。なお、あおり角θの調整を容易にするために、先端アーム２に開設された通孔Ｏ９（図４参照）を長孔にするかあるいはボルトＢ４の径より大きな径のものにしてもよい。

次に作用を説明する。

まず、ゲージＧに対応する位置となるようにロボット１の先端アーム２を所定のティーチング位置に停止する。

次に、電気絶縁部材２３の突部Ｔ２をスライドベース部材２４の溝部Ｍ３に嵌合し、２者をボルトＢ２により連結すると共に、先端アーム２の先端に連結部材２０のブラケット部材２２をボルトＢ３により電気絶縁部材２３に仮止めし、ピン２７を通孔Ｏ８に打ち込む。これにより、先端アーム２に対しブラケット部材２２がピン２７を中心に回動可能状態となる。

また、ブラケット部材２２の溝部Ｍ４にスライドベース部材２４の突部Ｔ３を、電気絶縁部材２３の溝部Ｍ２にホルダー部材２１の突部Ｔ１を、それぞれ嵌合し、ホルダー部材２１の通孔２１ｃに溶接トーチ１０の保持部１１を挿通する。これにより、連結部材２０を構成する部材が全て連結された状態になる。

そして、溶接トーチ１０の保持部１１に溶接トーチ１０の基端部を回動調整機構Ｋを介して仮止め連結する。

この状態で、先端アーム２の基端にゲージＧを取り付け、ゲージＧの凹部に仮止めした溶接トーチ１０の先端を当接する。この結果、溶接トーチ１０は。その先端位置が正規の位置となり、傾斜状態も決められる。

この状態を保持して、連結部材２０のブラケット部材２２に対し電気絶縁部材２３及びスライドベース部材２４とホルダー部材２１とを、突部Ｔ及び溝部Ｍを利用して上下にスライドし、ボルトＢ３とボルトＢ１を電気絶縁部材２３のヘリサート２５に仮止めすると、連結部材２０を介して溶接トーチ１０が先端アーム２に仮止めされる。

一方、溶接トーチ１０は、ゲージＧに保持した状態で、その基端部を保持部１１に対し軸中心に回動すると共に、保持部１１を上下にスライドして調整し、さらにあおり調整機構Ａであおり角θを調整し、溶接トーチ１０が所定の上下位置や角度位置にし、回動調整機構ＫのボルトＢ５、ホルダー部材２１のボルトＢ１、ブラケット部材２２のボルトＢ１を締め付けると、溶接トーチ１０は、ホルダー部材２１と固定的に連結される。この連結後、ホルダー部材２１の頭部２１ａにピン２８（図１参照）を打ち込み、ホルダー部材２１とパワーケーブル１３とを位置固定する。

このようにして溶接トーチ１０の取り付けが完了すると、溶接トーチ１０の頂部に電源供給用のパワーケーブル１３を接続すると共に、パワーケーブル１３内を通って溶接ワイヤＷを挿通し、ロボット１を作動させる。

ロボット１の作動中、溶接トーチ１０は、ティーチングされた所定の移動軌跡に沿って移動するが、溶接トーチ１０の頂部に接続されたパワーケーブル１３が移動に伴って振り回され、その力が連結部材２０に加わるが、この力に対しては凹凸嵌合部２５がこれに対向することになり、各所に設けられたボルトＢの緩みは防止され、溶接トーチ１０が位置ズレを起こすことはない。したがって、溶接トーチ１０がワークに対し近づく方向性やワークとの間での溶接角度などを適切に設定され、精度よく溶接を行うことができる。

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変することができる。例えば、前記実施形態では、連結部材は、ホルダー部材、電気絶縁部材、スライドベース部材及びブラケット部材を凹凸嵌合部で相互に嵌合し、ボルトにより連結しているが、これのみでなくボルトを使用することなく、いわゆるパッチン止めなどのような手段による連結であっても良い。

本発明は、ロボットアーム又は自動溶接機などに連結部材を介して溶接トーチを簡単かつ迅速に取り付けることができ、パワーケーブルからの力による溶接トーチの位置ズレも確実に防止できる。

本発明の実施の形態に係るロボット溶接トーチを示す概略側面図である。 図１の２−２線に沿う断面図である。 図１の３−３線に沿う断面図である。 連結部材の分解斜視図である。

符号の説明

１…ロボット、
２…アーム、
１０…溶接トーチ、
１１…保持部、
１３…パワーケーブル、
２０…連結部材、
２１…ホルダー部材、
２２…ブラケット部材、
２３…電気絶縁部材、
２４…スライドベース部材、
２５…凹凸嵌合部、
Ａ…あおり調整機構、
Ｋ…回動調整機構、
Ｍ（Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４）…溝部、
Ｔ（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３）…突部、
Ｏ…ボルト孔、
θ…あおり角。

Claims (6)

1. ケーブルが接続された溶接トーチを、ロボットアームや自動溶接機の本体部分と連結部材を介して取り付ける溶接装置であって、
   前記連結部材は、前記溶接トーチを保持するホルダー部材と、前記本体部分に取り付けられるブラケット部材と、前記ホルダー部材と前記ブラケット部材との間に設けられる電気絶縁部材と、当該電気絶縁部材を保持するスライドベース部材と、を有し、
   前記ホルダー部材、前記電気絶縁部材、前記スライドベース部材及び前記ブラケット部材の相互を溝部と突部からなる凹凸嵌合部により連結したことを特徴とする溶接装置。
2. 前記凹凸嵌合部は、前記溶接トーチの基部軸線に沿う方向に伸延する溝部と突部により構成し、一方向にスライド可能としたことを特徴とする請求項１に記載の溶接装置。
3. 前記ブラケット部材は、前記本体部分の１点を中心に回動し前記本体部分に対する前記溶接トーチのあおり角が調整可能なあおり調整機構により前記本体部分と連結したことを特徴とする請求項１に記載の溶接装置。
4. 前記ブラケット部材は、前記スライドベース部材に対し位置調整か可能となるように、前記ブラケット部材を挿通するボルトのボルト孔を長孔としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の溶接装置。
5. 前記連結部材により保持される前記溶接トーチの保持部と前記溶接トーチとは、前記溶接トーチが軸中心に回動する回動位置を当該保持部に対し調整可能とする回動調整機構により連結したことを特徴とする請求項１に記載の溶接装置。
6. 前記凹凸嵌合部、前記あおり調整機構及び前記回動調整機構は、前記本体部分に対する前記溶接トーチの位置調整を独立に行うことができるように構成したことを特徴とする請求項１，３，５のいずれかに記載の溶接装置。

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