JP2019171424A - スポット溶接装置 - Google Patents

Abstract

【課題】多関節ロボット全体の形状を変更することなくスポット溶接ガンの向きを変更可能とし、これによりスポット溶接の生産性を低コストに向上させる。【解決手段】本発明に係るスポット溶接装置１は、複数のリンク１１〜１６及び関節を有する多関節ロボット１０と、複数のリンク１１〜１６のうち多関節ロボット１０の先端に位置する先端リンク１６に装着されるスポット溶接ガン２０とを備え、さらに、先端リンク１６に対するスポット溶接ガン２０の姿勢を変えることなく、先端リンク１６の第一回転軸Ｘ６と交差する第二回転軸Ｘ７まわりにスポット溶接ガン２０を回転させる回転機構３０を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、スポット溶接装置に関し、特に多関節ロボットの先端にスポット溶接ガンを装着してなるスポット溶接装置に関する。

例えば、自動車の生産工程においては、鋼板（ワーク）同士の接合にスポット溶接が多く用いられている。このスポット溶接は、通常、多関節ロボットと、多関節ロボットの先端に取付けられたスポット溶接ガンとを用いて行われる。この場合、多関節ロボットは、スポット溶接ガンの一方の電極を加圧軸方向に駆動制御し、ワークを一対の電極で挟持した状態で、タイマーコンタクタからトランスを介して大電流を一対の電極間に供給することで、抵抗発熱によるワークの接合を図っている。

また、この種のスポット溶接では、ワーク毎に予め設定された接合指示位置（溶接部位）に合わせて、スポット溶接ガンの姿勢や向きを含めた多関節ロボット全体の形状を変えて、接合指示位置にスポット溶接ガンをアプローチすることにより、溶接作業を実施している。

ところで、この種のスポット溶接を車両のホワイトボデーに対して施す場合、その接合部位によっては、スポット溶接ガンを含む多関節ロボットの先端部を例えばフロントガラスの窓枠から車両内に侵入させて、車両の内側から溶接部位にスポット溶接ガンをアプローチする必要が生じる。そこで、例えば特許文献１には、スポット溶接ガンの加圧軸が多関節ロボットの最も先端のリンク（手首）の回転軸に対して直交するような姿勢で、スポット溶接ガンを装着してなるスポット溶接装置が提案されている。このような姿勢でスポット溶接ガンの側面部を多関節ロボットの先端に装着することで、例えばスポット溶接ガンの加圧軸と先端リンクの回転軸とが一致するようにスポット溶接ガンを装着する場合と比べて、多関節ロボットの先端部が小型化される。これにより、車両内でのスポット溶接ガンの取り扱い性を高めることができる。すなわち、車両のフロントガラスの窓枠からスポット溶接ガンを車両内に侵入させることを考えた場合、多関節ロボットの先端リンクとスポット溶接ガンとを直列に配置（先端リンクの回転軸とスポット溶接ガンの加圧軸とが一致するよう配置）したのでは、アプローチ姿勢によっては、先端リンクとスポット溶接ガンの軸方向寸法の総和分だけ窓枠寸法がないと侵入できない。これに対して、特許文献１に記載の姿勢でスポット溶接ガンを先端リンクに装着した場合、スポット溶接ガンの軸方向寸法さえ窓枠寸法未満であれば車両内に侵入することができる。また、多関節ロボットの先端部のサイズもコンパクトになるため、車両内でスポット溶接ガンを移動させ、また姿勢や向きを変えることも比較的容易になる。

特開２００１−１７９４６３号公報

しかしながら、スポット溶接ガンの姿勢ないし向きは、多関節ロボット全体の形状によって設定されることから、例えば車両内でスポット溶接ガンの姿勢ないし向きを変えようとした場合、多関節ロボット全体の形状を変更せざるを得ない。これでは、多関節ロボットと車両との干渉を避けるため、一旦スポット溶接ガンを車両外へ退避させて、然る後、改めてスポット溶接ガンが車両内で所望の姿勢ないし向きとなるように、多関節ロボット全体の形状を設定する必要が生じる。これでは、複数の位置を溶接するのにより多くの時間を要することになり、ラインタクトの要求に応じることが難しい。結果、生産コストの低減化も困難となる。

以上の事情に鑑み、本発明では、多関節ロボット全体の形状を変更することなくスポット溶接ガンの向きを変更することができ、これによりスポット溶接の生産性を低コストに向上可能なスポット溶接装置を提供することを、解決すべき技術課題とする。

前記課題の解決は、本発明に係るスポット溶接装置によって達成される。すなわち、この溶接装置は、複数のリンク及び関節を有する多関節ロボットと、複数のリンクのうち多関節ロボットの先端に位置する先端リンクに装着されるスポット溶接ガンとを備え、先端リンクの基端側に次端リンクが接続され、先端リンクは、次端リンクに対する姿勢を変えることなく所定の第一回転軸まわりに回転し、スポット溶接ガンは、スポット溶接ガンの加圧軸と第一回転軸とが交差する姿勢で先端リンクに装着されるスポット溶接装置において、先端リンクに対するスポット溶接ガンの姿勢を変えることなく、第一回転軸と交差する第二回転軸まわりにスポット溶接ガンを回転させる回転機構をさらに備える点をもって特徴付けられる。

このように、本発明では、多関節ロボットを構成する複数のリンク相互の姿勢を決定づける、ひいては多関節ロボット全体の形状を決定づける回転軸とは別に、先端リンクの回転軸（第一回転軸）と交差する新たな回転軸（第二回転軸）を設け、この回転軸まわりにスポット溶接ガンを回転させる回転機構を設けるようにした。これにより、スポット溶接ガンと共に回転する部分の軌跡（回転半径）を小さくすることができるので、例えば多関節ロボットの先端部が車両内に侵入した状態であっても、スポット溶接ガンが装着された先端リンクのさらに先端側の部分のみを回転させるだけで、周囲との干渉を避けて、スポット溶接ガンの向きを変えることができる。よって、車両内への侵入及び車両外への退避を繰り返さずとも、車両内でアプローチする向きが相互に異なる複数の溶接部位に溶接を施すことができる。このように、なるべく小さな動作で複数の位置に溶接を施すことができれば、他の多関節ロボットとの干渉域、干渉時間を解消又は緩和して、例えば軽自動車のような開口寸法が小さい車両の生産においても、スポット溶接装置（多関節ロボット）１台当たりの作業効率を上げて、生産性の向上と低コスト化を共に達成することが可能となる。

また、本発明に係るスポット溶接装置においては、スポット溶接ガンが一対の電極を有する場合、多関節ロボットを制御する際の基準となる基準点が、一対の電極のうち固定側電極の先端中心にあってもよい。また、この場合、回転機構の回転軸が固定側電極の先端中心を通るように、回転軸を設定してもよい。

このように、多関節ロボットを制御する際の基準点を、スポット溶接ガンの一対の電極のうち固定側電極の先端中心に設けることにより、精度よく溶接位置を制御することが可能となる。また、基準点となる固定側電極の先端中心を、回転機構の回転軸が通るように回転軸を設定することにより、回転機構でスポット溶接ガンを回転させたとしても、基準点が変わることはない。よって、回転機構を新たに設けた多関節ロボットであっても、当該ロボットの位置を容易に制御することが可能となる。

また、本発明に係るスポット溶接装置においては、回転機構はケーシングを有し、このケーシングがスポット溶接ガンと共に第二回転軸まわりに回転してもよい。

このように回転機構のケーシングをスポット溶接ガンと共に回転させるようにすれば、例えばモータなどケーシングに収容される回転機構の構成要素を、常にスポット溶接ガンに対して円周方向で同じ位置を保つことができる。よって、例えばアーチ状をなすスポット溶接ガンの溶接ガン本体など、スポット溶接ガンの回転軸（第二回転軸）に対して半径方向外側に張り出す部分がある場合、この張り出し部分と円周方向で同じ位置にモータなどを配設することで、スポット溶接ガンの向き（回転位相）に関係なく、スポット溶接ガンの回転軸（第三回転軸）に対して半径方向外側に張り出す部分を常に円周方向の一方側に集約した状態を維持できる。従って、どの向きにスポット溶接ガンを回転させた場合であっても、スポット溶接ガン及び回転機構の周囲との実質的な干渉域を小さくして、スポット溶接ガンの配置自由度をさらに高めることが可能となる。

また、本発明に係るスポット溶接装置においては、回転機構は、回転駆動力を生成する回転駆動部と、回転駆動部で生成した回転駆動力をスポット溶接ガンに伝達する回転伝達機構とを有し、回転伝達機構がスポット溶接ガンと先端リンクとの間に配設され、かつ回転駆動部と回転伝達機構とが並列に配設されていてもよい。

このように、回転伝達機構をスポット溶接ガンと先端リンクとの間に配設すると共に、回転駆動部を回転伝達機構と並列に配設することによって、例えば回転伝達機構と回転駆動部とを直列に（軸方向に並べて）配置する場合と比べて、回転機構の軸方向寸法を縮小できる。これにより、スポット溶接ガンと回転機構とを含めた多関節ロボットの先端部をよりコンパクトにすることができるので、例えば車両内など可動範囲に制約を受ける領域におけるスポット溶接ガンの取扱い性（動作自由度）をさらに高めることが可能となる。

以上のように、本発明に係るスポット溶接装置によれば、多関節ロボット全体の形状を変更することなくスポット溶接ガンの姿勢を変更することができるので、スポット溶接の生産性を低コストに向上させることが可能となる。

本発明の一実施形態に係るスポット溶接装置の全体構成を示す正面図である。 図１に示すスポット溶接装置の要部拡大断面図である。 図２に示す回転機構をＡ方向から側面視した図である。 図１に示す溶接装置を用いたスポット溶接方法の一例を示す図である。 図４のＢ−Ｂ断面図であって、（ａ）は車両の左右一方の側の溶接部位にスポット溶接ガンをアプローチした際の断面図、（ｂ）はスポット溶接ガンを回転させてその向きを１８０°変えた状態の断面図、（ｃ）は向きを変えたスポット溶接ガンを車両の左右他方の側の溶接部位にアプローチした際の断面図である。

以下、本発明の一実施形態に係るスポット溶接装置及びこの装置を用いたスポット溶接方法の内容を図面に基づき説明する。

図１は、本実施形態に係るスポット溶接装置１の全体構成を示す正面図である。図１に示すように、このスポット溶接装置１は、多関節ロボット１０と、多関節ロボット１０の先端に装着されるスポット溶接ガン２０、及びスポット溶接ガン２０を所定の回転軸まわりに回転させる回転機構３０とを主に備える。以下、回転機構３０の構成を中心に説明する。

多関節ロボット１０は、複数のリンク及び関節を有するロボットアームで、例えば５〜７自由度を有する。本実施形態では、多関節ロボット１０は６自由度の垂直多関節ロボットで、床面２に対し垂直（すなわち鉛直）方向の回転軸Ｘ１まわりに回転可能な第一リンク１１と、第一リンク１１の先端側に接続され、水平な回転軸Ｘ２まわりに回転可能な第二リンク１２と、第二リンク１２の先端側に接続され、水平な回転軸Ｘ３まわりに回転可能な第三リンク１３と、第三リンク１３の先端側に接続され、回転軸Ｘ３に直交する回転軸Ｘ４まわりに回転可能な第四リンク１４と、第四リンク１４の先端側に接続され、水平な回転軸Ｘ５まわりに回転可能な第五リンク１５と、第五リンク１５の先端側に接続され、回転軸Ｘ５に直交する回転軸Ｘ６まわりに回転可能な第六リンク１６とを有する。

このうち、第二リンク１２、第三リンク１３、及び第五リンク１５は、それぞれ基端側で接続されるリンク（第一リンク１１、第二リンク１２、及び第四リンク１４）との関節角θ１，θ２，θ４が変化するように各回転軸Ｘ２，Ｘ３，Ｘ５まわりに回転する。また、第四リンク１４と第六リンク１６は、それぞれ基端側で接続される第三リンク１３と第五リンク１５とに対する姿勢を変えることなく（本実施形態では、第三リンク１３と第五リンク１５との関節角θ３，θ５が１８０°で一定の状態で）、各回転軸Ｘ３，Ｘ５と直交する回転軸Ｘ４，Ｘ６まわりに回転する。

以上の回転軸Ｘ１〜Ｘ６まわりの各リンク１１〜１６の回転駆動は、図示しないロボット制御装置により制御される。これにより、多関節ロボット１０の先端、具体的には最も先端側のリンクである第六リンク１６に装着されたスポット溶接ガン２０を所定の位置及び姿勢に制御可能としている。また、上記所定位置及び姿勢に至るスポット溶接ガン２０の移動軌跡を制御可能としている。なお、後述するように、スポット溶接ガン２０が一対の電極２３ａ，２３ｂを有し、これら一対の電極２３ａ，２３ｂで溶接部位を加圧通電する構成をとる場合、多関節ロボット１０を制御する基準となる基準点は、一対の電極２３ａ，２３ｂのうち固定側電極となる他方の電極２３ｂの先端中心に設けてもよい。また、その場合、後述する回転機構３０の回転軸Ｘ７が他方の電極２３ｂの先端中心を通るように、回転軸Ｘ７を設定してもよい。

スポット溶接ガン２０は、溶接ガン本体２１と、加圧部２２と、一対の電極２３ａ，２３ｂとを有する。溶接ガン本体２１は全体としてアーチ状をなし、その両端部にそれぞれ一方の電極２３ａと他方の電極２３ｂとが設けられている。加圧部２２は、例えば図２に示すように、駆動部としての加圧用モータ２４と、加圧用モータ２４の回転を直動に変換する運動方向変換部としてのボールねじ部２５とを有する。ボールねじ部２５は、ナット部２６とボルト部２７とで構成され、加圧用モータ２４の駆動軸２４ａに装着された入力ギヤ部２８と、ナット部２６の外周に設けた出力ギヤ部２６ａとがベルト２９を介して連結されている（図２及び図３を参照）。また、ボルト部２７の先端側にはアタッチメント３１を介して一方の電極２３ａが取付けられている。これにより、加圧用モータ２４で回転駆動力を生成した際、この回転駆動力が、入力ギヤ部２８からベルト２９を介して出力ギヤ部２６ａひいてはナット部２６に伝達される。そして、ナット部２６とボルト部２７との協働により、上記回転駆動力が直動力としてボルト部２７に伝達され、ボルト部２７が加圧軸Ｙ１方向に沿って進退することで、アタッチメント３１を介してボルト部２７に取付けられた一方の電極２３ａが加圧軸Ｙ１に沿って移動できるようになっている。なお、ナット部２６は第一軸受部３２を介して第一ケーシング３３に支持されており、ボルト部２７は、アタッチメント３１を介して第一ケーシング３３に支持されている。また、加圧用モータ２４は第二ケーシング３４に収容され、第二ケーシング３４が第一ケーシング３３に固定されている。

また、本実施形態では、図１及び図２に示すように、溶接ガン本体２１の外周（ここでいう外周とは、加圧軸Ｙ１を中心とした場合の半径方向外側を指す）に、トランス３５が取り付けられている。これにより、後述する回転機構３０により、トランス３５がスポット溶接ガン２０と一体的に回転できるようになっている。

上記構成のスポット溶接ガン２０における加圧軸Ｙ１方向の移動制御、すなわち加圧用モータ２４の駆動制御は、多関節ロボット１０と同様、図示しないロボット制御装置により制御してもよく、ロボット制御装置とは別の制御装置（例えば図示しないスポット溶接ガン２０専用の制御装置）により制御してもよい。

回転機構３０は、第六リンク１６に対するスポット溶接ガン２０の姿勢を変えることなく、第六リンク１６の回転軸Ｘ６と交差する回転軸Ｘ７まわりにスポット溶接ガン２０を回転させるためのものである（図１を参照）。本実施形態では、回転機構３０は、スポット溶接ガン２０を回転軸Ｘ７まわりの全方位に回転自在となるよう構成されている。ここで回転軸Ｘ６が本発明に係る第一回転軸に相当し、回転軸Ｘ７が本発明に係る第二回転軸に相当する。また、第六リンク１６が本発明に係る先端リンクに相当し、第五リンク１５が本発明に係る次端リンクに相当する。

上記作用を奏する回転機構３０は、本実施形態では、図２及び図３に示すように、回転駆動力を生成する回転駆動部としての回転用モータ３６と、回転用モータ３６で生成した回転駆動力をスポット溶接ガン２０に伝達する回転伝達機構３７と、回転用モータ３６を収容する第三ケーシング３８とを有する。ここで、回転伝達機構３７は、入力部３９と、減速機４０と、出力部４１とで構成されており、回転用モータ３６の駆動軸３６ａに装着された第一ギヤ部４２と、入力部３９の外周に設けた第二ギヤ部３９ａとがベルト４３を介して連結されている（図２及び図３を参照）。入力部３９は、減速機４０の回転部４０ａに固定されており、減速機４０の固定部４０ｂは連結部４４を介して、先端リンク（第六リンク１６）に固定されている。減速機４０は、入力部３９を介して回転部４０ａに入力された回転力を減速して出力部４１に出力できるようになっている。なお、この際、図２に示すように、第二軸受部４５を介して入力部３９を出力部４１と一体的に形成された第三ケーシング３８に回転自在に支持してもよい。この第二軸受部４５はラジアル方向のみを支持するものであってもよく、ラジアル方向とスラスト方向の双方を支持するものであってもよい。

また、出力部４１は、第三ケーシング３８と一体的に形成されており、第三ケーシング３８は、スポット溶接ガン２０の第一ケーシング３３に固定されている。これにより、回転用モータ３６で回転駆動力を生成した際、この回転駆動力が、第一ギヤ部４２からベルト４３を介して第二ギヤ部３９ａひいては入力部３９に伝達される。そして、入力部３９に入力された回転駆動力は減速機４０により減速されて出力部４１に出力され、出力部４１と一体的に形成された第三ケーシング３８が、スポット溶接ガン２０の第一ケーシング３３と共に、回転伝達機構３７の回転軸Ｘ７、すなわち回転機構３０の回転軸Ｘ７まわりに回転するようになっている。この際、回転機構３０の回転軸Ｘ７と先端リンク（第六リンク１６）の回転軸Ｘ６とは直交している（図１を参照）。また、図２に示すように、スポット溶接ガン２０の加圧軸Ｙ１と回転機構３０の回転軸Ｘ７とが一致している。

また、本実施形態では、回転駆動部としての回転用モータ３６と、回転伝達機構３７とが並列に配設されている（図２を参照）。言い換えると、回転伝達機構３７の回転軸Ｘ７と、回転用モータ３６の回転軸Ｘ９とが平行になるように、回転用モータ３６と回転伝達機構３７とが配設されている。なお、この際、スポット溶接ガン２０と周囲との実質的な干渉域を減少させる観点からは、図２及び図３に示すように、加圧用モータ２４と回転用モータ３６とを円周方向で隣り合う位置に配設するのがよく、また、これら加圧用モータ２４と回転用モータ３６とをトランス３５と回転伝達機構３７との間（又は加圧部２２を構成するボールねじ部２５との間）に配設するのがよい。この際、加圧用モータ２４の回転軸Ｘ８と回転用モータ３６の回転軸Ｘ９、及び回転機構３０の回転軸Ｘ７とは互いに平行な関係にある。

上記構成の回転機構３０における回転軸Ｘ７まわりのスポット溶接ガン２０の回転制御、ここでは回転用モータ３６の駆動制御は、多関節ロボット１０と同様、図示しないロボット制御装置により制御してもよく、ロボット制御装置とは別の制御装置（例えば図示は省略するが、回転機構３０専用の制御装置）により制御してもよい。

次に、上記構成のスポット溶接装置１を用いたスポット溶接の一例を、主に図４及び図５に基づいて説明する。

図４は、本実施形態に係るワークとしての車両Ｗの所定部位にアプローチする際のスポット溶接装置１の要部斜視図である。また、図５は、所定部位として、車両ＷのサイドメンバーＷａとルーフメンバーＷｂとの溶接部位Ｗｃ１，Ｗｃ２にスポット溶接装置１の先端部をアプローチする際の動作を示した要部断面図である。このように、車両Ｗを構成するルーフメンバーＷｂの左右に溶接部位Ｗｃ１，Ｗｃ２が存在する場合、まず多関節ロボット１０を駆動制御して、車両Ｗのフロントガラス側の窓枠Ｗｄから、スポット溶接装置１の先端部を車両Ｗの内部空間Ｗｅに侵入させる。そして、図５（ａ）に示すように、スポット溶接装置１の先端部を上昇させて、左右何れか一方の溶接部位（例えば車両Ｗ右側の溶接部位Ｗｃ１）を一対の電極２３ａ，２３ｂの間に導入する。この動作は、スポット溶接ガン２０の開口部（アーチ状の溶接ガン本体２１の開口部）が車両Ｗの右側（図５（ａ）でいえば左側）を指向したままの状態で行われる。

然る後、加圧用モータ２４の駆動制御により、ボールねじ部２５のボルト部２７に取付けられた一方の電極２３ａを加圧軸Ｙ１に沿って上昇させて、他方の電極２３ｂとの間で溶接部位Ｗｃ１を挟持し、加圧する。そして、加圧力を制御しつつ、トランス３５から一対の電極２３ａ，２３ｂ間に電流を供給し、供給電流を制御することにより溶接部位Ｗｃ１にスポット溶接を施す。

このようにして、一方の溶接部位Ｗｃ１に対するスポット溶接が終了した後、溶接部位Ｗｃ１からスポット溶接装置１の先端部を退避させ、具体的には車両Ｗの左方向（図５（ａ）でいえば右側）に移動し、次いで下降した後、多関節ロボット１０全体としての位置及び姿勢を変えることなく、スポット溶接ガン２０の向きのみを変更する。詳述すると、多関節ロボット１０の各リンク１１〜１６の位置及び姿勢を維持した状態で、先端リンクとしての第六リンク１６に連結部４４を介して接続された回転機構３０を駆動制御して、回転機構３０と隣接するスポット溶接ガン２０を回転軸Ｘ７まわりに所定の位相（ここでは１８０°）だけ回転させる。これにより、スポット溶接ガン２０の開口部の向きが車両Ｗの右側から左側へと変化する（図５（ｂ）の実線で描いた状態から二点鎖線で描いた状態へと変化する）。上述したスポット溶接ガン２０の向きを変化させる動作は、車両Ｗの内部空間Ｗｅにスポット溶接ガン２０を配置したままの状態で行われる。

このようにしてスポット溶接ガン２０の向きを変えた後、図５（ｃ）に示すように、多関節ロボット１０の駆動制御により、スポット溶接装置１の先端部を上昇させて、車両Ｗの左側に位置する溶接部位Ｗｃ２を一対の電極２３ａ，２３ｂの間に導入する。この動作は、スポット溶接ガン２０の開口部（アーチ状の溶接ガン本体２１の開口部）が車両Ｗの左側（図５（ｃ）でいえば右側）を指向したままの状態で行われる。

然る後、加圧用モータ２４の駆動制御により、ボールねじ部２５のボルト部２７に取付けられた一方の電極２３ａを加圧軸Ｙ１に沿って上昇させて、他方の電極２３ｂとの間で溶接部位Ｗｃ２を挟持し、加圧する。そして、加圧力を制御しつつ、トランス３５から一対の電極２３ａ，２３ｂ間に電流を供給し、供給電流を制御することにより溶接部位Ｗｃ２にスポット溶接を施す。

このように、本発明では、多関節ロボット１０を構成する複数のリンク１１〜１６相互の姿勢を決定づける回転軸Ｘ１〜Ｘ６とは別に、先端リンク（ここでは第六リンク１６）の回転軸Ｘ６と交差する新たな回転軸Ｘ７を設け、この回転軸Ｘ７まわりにスポット溶接ガン２０を回転させる回転機構３０を設けるようにした（図１を参照）。これにより、スポット溶接ガンと共に回転する部分の軌跡（回転半径）を小さくすることができる。よって、例えば図４に示すようにスポット溶接装置１の先端部が車両Ｗの内部空間Ｗｅに侵入した状態であっても、スポット溶接ガン２０が装着された先端リンク（第六リンク１６）のさらに先端側の部分のみを回転させるだけで、周囲との干渉を避けて、スポット溶接ガン２０の向きを変えることができる。よって、車両Ｗ内への侵入及び車両Ｗ外への退避を繰り返さずとも、車両Ｗ内でアプローチする向きが互いに異なる複数の溶接部位Ｗｃ１，Ｗｃ２に溶接を施すことができる。このように、なるべく小さな動作で複数の部位に溶接を施すことができれば、他の多関節ロボットとの干渉域、干渉時間を解消又は緩和して、例えば軽自動車のような開口寸法（窓枠Ｗｄの縦寸法や横寸法）が小さい車両Ｗの生産においても、スポット溶接装置１（多関節ロボット１０）１台当たりの作業効率を上げて、生産性の向上と低コスト化を共に達成することが可能となる。

また、本実施形態では、回転機構３０を構成する回転伝達機構３７をスポット溶接ガン２０と先端リンク（第六リンク１６）との間に配設すると共に、回転駆動部としての回転用モータ３６を回転伝達機構３７と並列に配設した。このような配置にすることで、例えば回転伝達機構３７と回転用モータ３６とを直列に（回転軸Ｘ７方向に並べて）配置する場合と比べて、回転機構３０の軸方向寸法を縮小できる。これにより、スポット溶接ガン２０と回転機構３０とを含めたスポット溶接装置１（多関節ロボット１０）の先端部をよりコンパクトにすることができるので、例えば車両Ｗの内部空間Ｗｅなど可動範囲に制約を受ける領域におけるスポット溶接ガン２０の取扱い性（動作自由度）をさらに高めることが可能となる。

また、本実施形態では、回転用モータ３６を、アーチ状をなす溶接ガン本体２１と円周方向で同じ側に配置すると共に（図２及び図３を参照）、この回転用モータ３６が収容される回転機構３０のケーシング（第三ケーシング３８）をスポット溶接ガン２０と共に回転させるようにした。このように構成することで、スポット溶接ガン２０の向きに関係なく、常にスポット溶接ガン２０の回転軸Ｘ７に対して半径方向外側に張り出す部分（溶接ガン本体２１、回転用モータ３６など）を円周方向の一方側に集約できる。従って、どの向きにスポット溶接ガン２０を回転させた場合であっても、スポット溶接ガン２０及び回転機構３０の周囲との実質的な干渉域を小さくして、スポット溶接ガン２０の動作自由度や配置自由度をさらに高めることが可能となる。

特に、本実施形態では、溶接ガン本体２１の外周にトランス３５を固定配置すると共に、トランス３５と運動方向変換部としてのボールねじ部２５との間に、加圧用モータ２４と回転用モータ３６を配置し、かつこれらトランス３５と双方のモータ２４，３６をスポット溶接ガン２０と一体的に回転軸Ｘ７まわりに回転させるようにした。これにより、スポット溶接ガン２０の回転軸Ｘ７から半径方向に張り出す部分全てを円周方向の一方側に集約し、かつトランス３５と加圧部２２（ボールねじ部２５）との間に不可避的に生じる半径方向のデッドスペースを、各モータ２４，３６の収容スペースに活用できる。よって、スポット溶接ガン２０及び回転機構３０の周囲との実質的な干渉域をさらに小さくすることが可能となる。

また、本実施形態では、加圧軸Ｙ１上にスポット溶接装置１（多関節ロボット１０）の基準点を設定すると共に、加圧軸Ｙ１と回転軸Ｘ７とが一致するように、スポット溶接ガン２０と回転機構３０とを構成した。このように構成すれば、回転機構３０でスポット溶接ガン２０を回転させる前後で基準点は変わらない。よって、回転機構３０を追加した構成であっても、多関節ロボット１０の制御の複雑化を回避して、従来通りの制御を行うことが可能となる。

以上、本発明の一実施形態について述べたが、本発明に係るスポット溶接装置は、その趣旨を逸脱しない範囲において、上記以外の構成を採ることも可能である。

例えば上記実施形態では、回転機構３０が、回転用モータ３６と、回転伝達機構３７と、回転用モータ３６を収容する第三ケーシング３８とを有し、回転伝達機構３７が、入力部３９と、減速機４０と、出力部４１とで構成される場合を例示したが、もちろん、回転機構３０が上記以外の構成を採ることも可能である。例えば回転用モータ３６の種類（出力）によっては、減速機４０あるいは回転伝達機構３７を省略して、回転用モータ３６の回転駆動力を、第三ケーシング３８に直接伝達してもかまわない。

また、上記実施形態では回転用モータ３６を第三ケーシング３８内に収容し、この第３ケーシング３８を回転軸Ｘ７まわりに回転させることで、回転用モータ３６をスポット溶接ガン２０と共に回転軸Ｘ７まわりに回転させる場合を例示したが、もちろん回転態様はこれには限られない。例えば回転機構３０の固定側（先端リンクへの固定側）に回転用モータ３６を固定し、回転用モータ３６を回転させることなくスポット溶接ガン２０を回転軸Ｘ７まわりに回転させてもかまわない。同様に、トランス３５や加圧用モータ２４を回転機構３０の固定側に固定し、これらトランス３５や加圧用モータ２４を回転させることなくスポット溶接ガン２０を回転軸Ｘ７まわりに回転させてもかまわない。

また、上記実施形態では、スポット溶接ガン２０の回転軸Ｘ７と先端リンク（第六リンク１６）の回転軸Ｘ６とが直交する場合を例示したが（図１を参照）、もちろん回転軸Ｘ７と回転軸Ｘ６とが平行でない限りにおいて任意である。すなわち、回転軸Ｘ７と回転軸Ｘ６とがなす角度が０°より大きくかつ１８０°より小さい限りにおいて、回転軸Ｘ７の向きは任意に設定可能である。また、スポット溶接ガン２０の加圧軸Ｙ１と第六リンク１６の回転軸Ｘ６とがなす角についても同様であり、加圧軸Ｙ１と回転軸Ｘ６とがなす角度が０°より大きくかつ１８０°より小さい限りにおいて、加圧軸Ｙ１の向きは任意に設定可能である。

また、上記実施形態では、加圧軸Ｙ１と回転軸Ｘ７とが一致するように、スポット溶接ガン２０と回転機構３０とを校正した場合を例示したが、加圧軸Ｙ１と回転軸Ｘ７とは互いにオフセットした位置に設定されていてもよい。

また、以上の説明では、本発明に係るスポット溶接装置１を、車両Ｗを構成するルーフメンバーＷｂの左右に位置するサイドメンバーＷａとの溶接部位Ｗｃ１，Ｗｃ２に適用した場合を例示したが、本発明は、上記以外の車両Ｗを構成する鋼板同士の溶接部位（車両後方部の左右のサイドパネルメンバーに設けられた溶接部位など）にも好適に適用可能である。もちろん、本発明は、車両Ｗ以外のスポット溶接可能な部位にも適用可能であり、特に袋構造の内側からのアプローチが必要な金属製の薄肉部同士の接合部位に好適に適用可能である。

１ スポット溶接装置
１０ 多関節ロボット
１１〜１６ リンク
２０ スポット溶接ガン
２１ 溶接ガン本体
２２ 加圧部
２３ａ，２３ｂ 電極
２４ 加圧用モータ
２５ ボールねじ部
２６ ナット部
２７ ボルト部
２９，４３ ベルト
３０ 回転機構
３１ アタッチメント
３２ 第一軸受部
３３，３４ ケーシング（加圧部）
３５ トランス
３６ 回転用モータ
３７ 回転伝達機構
３８ ケーシング（回転機構）
３９ 入力部
４０ 減速機
４０ａ 回転部
４０ｂ 固定部
４１ 出力部
４４ 連結部
４５ 第二軸受部
Ｗ 車両
Ｗａ サイドメンバー
Ｗｂ ルーフメンバー
Ｗｃ１，Ｗｃ２ 溶接部位
Ｗｄ 車両の窓枠
Ｗｅ 車両の内部空間
Ｘ１〜Ｘ６ 回転軸（多関節ロボット）
Ｘ７ 回転軸（回転機構）
Ｘ８ 回転軸（加圧用モータ）
Ｙ１ 加圧軸（回転用モータ）
θ１〜θ５ 関節角

Claims (3)

1. 複数のリンク及び関節を有する多関節ロボットと、前記複数のリンクのうち前記多関節ロボットの先端に位置する先端リンクに装着されるスポット溶接ガンとを備え、
   前記先端リンクの基端側に次端リンクが接続され、前記先端リンクは、前記次端リンクに対する姿勢を変えることなく所定の第一回転軸まわりに回転し、
   前記スポット溶接ガンは、前記スポット溶接ガンの加圧軸と前記第一回転軸とが交差する姿勢で前記先端リンクに装着されるスポット溶接装置において、
   前記先端リンクに対する前記スポット溶接ガンの姿勢を変えることなく、前記第一回転軸と交差する第二回転軸まわりに前記スポット溶接ガンを回転させる回転機構をさらに備えることを特徴とするスポット溶接装置。
2. 前記回転機構はケーシングを有し、前記ケーシングが前記スポット溶接ガンと共に前記第二回転軸まわりに回転する請求項１に記載のスポット溶接装置。
3. 前記回転機構は、回転駆動力を生成する回転駆動部と、前記回転駆動部で生成した前記回転駆動力を前記スポット溶接ガンに伝達する回転伝達機構とを有し、
   前記回転伝達機構が前記スポット溶接ガンと前記先端リンクとの間に配設され、かつ前記回転駆動部と前記回転伝達機構とが並列に配設されている請求項１又は２に記載のスポット溶接装置。

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