JP3781822B2 - ロボットによる溶接装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、溶接用ロボットを架台ごと被溶接部材上に仮搭載し、ロボットの架台を被溶接部材に対し容易かつ正確に位置決めして溶接することができるロボットによる溶接装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、例えば炭酸ガスアーク溶接手段を備えた溶接用ロボットを使用して溶接を行う場合は、被溶接部材の位置決め治具を用いたり、或いは視覚センサー等の画像処理による溶接線のセンシングを行っていた。
【0003】
しかし、被溶接部材の位置決め治具は、殊に被溶接部材が大型且つ長尺物の場合、大型、高価格であるばかりでなく、例えば大型トラック等のシャシフレームのように、モデルチェンジ等の車型切替えが多く、且つ少量多種生産品では、治具を多種類準備する必要があり、更に前記の如く長尺物の場合、位置決め治具の位置とロボットによる溶接線との距離が遠くなり勝ちで、この場合には炭酸ガスアーク溶接法のようにロボットに対する正確なティーチングが難しいものでは、前記大型、高価格な治具に加えて溶接開始点の検知機能及び溶接線倣い機能等を併用する必要があり、このため更にコストの上昇を免れなかった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の解決すべき課題は、殊に大型、長尺物の被溶接部材をロボットを使用して溶接する場合に、被溶接部材固定用の前記大型、高価格な治具を必要とせず、しかも被溶接部材の溶接線に対する溶接用ロボットの位置決めが、迅速且つ正確に行えるロボットによる溶接装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため本発明ロボットによる溶接装置は、溶接用ロボットと、該ロボットを固定する架台と、該架台を被溶接部材上に搭載するための着座機構と、被溶接部材に前後、左右方向から接触・押圧して前記架台を被溶接部材の所定位置に着座させ、且つ仮固定する固定機構と、前記架台を水平方向に吊下げ移動する移動枠と、前記架台の吊下げ式上下動機構と、前記架台の被溶接部材に対する位置の確認センサとから構成したことを特徴とする。
【0006】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図1乃至図3により詳細に説明する。
まず、本発明ロボットによる溶接装置が対象とする被溶接部材は、その一部を図3に斜視図に示すような、例えば大型トラック用のシャシフレーム1及びその補強板2、2’である。
【0007】
このシャシフレーム1は、サイドメンバー3、3’と、これを所定間隔で連結する複数のクロスメンバー4、…からなるが、殊に後軸にトラニオンサスペンション(図示せず)を装着する場合は、4で示すクロスメンバー及び該クロスメンバー4が結合されたサイドメンバー3、3’の部分に大きな力がかかるため、クロスメンバー4を中心に所定の長さを補強板2、2’により一部クロスメンバー4に掛かるようにしてサイドメンバー3、3’にリベット5により固定することが行われ、更にその固定を確実にし、強度アップを図るため、補強板2、2’の幅方向外端とサイドメンバー3、3’上面との間6(以後溶接線という)を溶接するのである。
【0008】
本発明ロボットによる溶接装置は、この実施例では、溶接用ロボット11と、該ロボット11を固定する架台13と、該架台13を被溶接部材としてのシャシフレーム1上に搭載するための着座機構14と、シャシフレーム1に前後、左右方向から接触・押圧して前記架台13をシャシフレーム1の所定位置に着座させ、且つ前記架台13を前後、左右方向にそれぞれ仮固定する固定機構15、16と、前記架台13を水平方向に吊下げ移動する移動枠17と、前記架台13の吊下げ式上下動機構18と、前記架台13のシャシフレーム1に対する位置の確認センサ30とから構成されている。
【0009】
前記溶接用ロボット11は、アーム11aの先端部にブラケット19により支持した炭酸ガスアーク溶接用の溶接ガン20を備えており、周知例と同様に別置制御機構(図示せず)によりその作動が制御される。
【0010】
前記架台13は、図ではその一部を省略しているが、全体は枠形をなしており、その中央部を2本の支持横材21で連結して、この上に前記ロボット11の支持台12を支持する支持板22を溶接等で固着している。
【0011】
上記架台13の前後の各角には、幅方向に架台13より突出するよう取付板23、23’を固着し、且つ該取付板23、23’を半枠部材24で連結して、前記着座機構14及び固定機構15が次のように装着されている。
【0012】
即ち、前記着座機構14は、シャシフレーム1の前後において各一対の着座機構本体25、25’とこれを支持するブラケット26、26’とからなり、前記ブラケット26、26’は、着座機構本体25、25’がサイドメンバー3、3’または補強板2、2’上に来るような幅方向距離をとって、前記取付板23、23’に固着されている。
【0013】
前記着座機構本体25、25’は、筒状体27内に、図示しない緩衝体と該緩衝体に係合した着座ロッド28が内装され、該ロッド28は筒状体27の上下に突出しており、また、前記ブラケット26、26’には後記吊下・上下動機構18のためのフック29が取付けられている。
【0014】
前記固定機構15は、架台13をシャシフレーム1に対してその幅方向に仮固定する機構で、前記取付板23、23’の最外端に、架台定位置確認センサ30のブラケット31と共締めされた斜面部32aをもつ当接片32と、次に述べる締付け機構とからなる。
【0015】
前記締付け機構は、これもシャシフレーム1の前後において各一対のクランクアーム33、33’と、該アーム33、33’の駆動腕33a、33’aにロッド34a、34’aを介して連結したアクチュエータ34、34’とからなり、そして、前記クランクアーム33、33’は、支軸35によって前記半枠部材24の両端下方に互いに対称的に支持され、またアクチュエータ34、34’はブラケット36により半枠部材24の上腕24aに支持されている。なお、前記クランクアーム33、33’の作動腕33b、33’bは、前記サイドメンバー3、3’の下縁に当接するに十分な長さをもつようにする。
【0016】
前記固定機構16は、架台13をシャシフレーム1に対してその前後方向に仮固定する機構で、前記支持横材21の1本を直角に貫通して支持される支軸37の両端に、前記シャシフレーム1のクロスメンバー4の幅とほぼ同じ距離離して作動腕38、38’を同位相で取りつけ、前記支軸37をこれに固定した駆動アーム39を介してアクチュエータ40で回動しうるように構成されている。
【0017】
前記吊下移動枠17は前記架台13とほぼ同一の大きさの枠体をなし、その両側の適宜箇所にブラケット41によりローラ42を回転自在に設け、該ローラ42を、例えばシャシーフレーム1の組立てライン(図示せず)上にこれに沿って敷設されたレール43上に載せ、前記移動枠17、ひいては架台13をシャシーフレーム1の前後方向への移動可能に支持する。
【0018】
前記架台13の吊下・上下動機構18は、例えば前記吊下移動枠17のサイドメンバ17a下に固定した長シリンダ44、44’と、一端を該シリンダ44、44’のロッド44a、44’a先端に、また他端を中継滑車45を経て前記架台13の各フック29に掛けた吊下げワイヤ46とからなる。なお、47は前記ワイヤ46の途中に設けられた、ワイヤのたるみをとる重錘である。
【0019】
このように構成された本発明ロボットによる溶接装置では、前記吊下移動枠17をローラ42及びレール43により移動して、図1に示すように、図示しない組立てライン上に載せたシャシフレーム1の所定クロスメンバー4上にロボット11がほぼ来るようにし、ここで長シリンダ44、44’のロッド44a、44’aを伸長して吊下げワイヤ46を弛め、架台13を降下させる。
【0020】
この降下によって、前記各当接片32の斜面部32aがサイドメンバー3、3’の外側上縁部に接し、また、前記着座機構本体25、25’の着座ロッド28がリベットを避けてサイドメンバー3、3’上面に当接して着座する。
【0021】
ここで、アクチュエータ34、34’を作動し、クランクアーム33、33’の作動腕33b、33’bを互いに外側に開いて、サイドメンバー3、3’の内側に当接させ、前記当接片32との間でサイドメンバー3、3’を内側から押圧すると同時に、アクチュエータ40を作動して駆動アーム39及び支軸37を介して作動腕38、38’を下方に回動し、前記クロスメンバー4を挟み付ける。
【0022】
以上の動作によって、図2のように架台13が被溶接部材のシャシフレーム1に固定され、架台13の定位置即ちロボット11と前記溶接線6との距離が確定されるが、このことは前記架台定位置確認センサ30により確認できる。
【0023】
前記架台定位置確認センサ30による確認ができたら、ロボット11を別置制御装置によって制御して前記溶接線6の始点、終点及びその中間のいくつかの点を通過する位置として学習させた後、ロボット11先端の溶接ガン20から炭酸ガスを噴出しつつ溶接ワイヤを送り出して前記学習通りに溶接を行う。
【0024】
所定の溶接が完了したら、溶接ガン20からの炭酸ガスの噴出と溶接ワイヤの送り出しを止め、ロボット11を図1の位置に戻した後、前記アクチュエータ34、34’及び同40を逆に駆動してクランクアーム33、33’及び作動腕38、38’をそれぞれ図1の位置に戻す。
【0025】
これによって、架台13とシャシフレーム1との一時的な結合が解除されるから、ここで前記長シリンダ44、44’のロッド44a、44’aを縮小して吊下げワイヤ46を引き、架台13を上昇させ、必要あれば他の溶接箇所に移動すればよい。
【0026】
【発明の効果】
本発明ロボットによる溶接装置は、溶接用ロボットと、該ロボットを固定する架台と、該架台を被溶接部材上に搭載するための着座機構と、被溶接部材に前後、左右方向から接触・押圧して前記架台を被溶接部材の所定位置に着座させ、且つ仮固定する固定機構と、前記架台を水平方向に吊下げ移動する移動枠と、前記架台の吊下げ式上下動機構と、前記架台の被溶接部材に対する位置の確認センサとから構成したので、ロボットを直接被溶接部材上に確実且つ容易に着座及び仮固定で可能で、ロボットと溶接線との距離が正確に設定し得る効果があり、従来のように被溶接部材を正確に固定するための大型で高価な治具や、これに加えて溶接開始点の検知機能及び溶接線倣い機能等を併用する必要もなく、経済効果が高い。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明ロボットによる溶接装置の非作動時の部分的斜視図。
【図2】 本発明ロボットによる溶接装置の作動時の部分的斜視図。
【図3】 本発明ロボットによる溶接装置が適用される被溶接部材の一例を示す部分的斜視図。
【符号の説明】
1 シャシフレーム(被溶接部材)
2、2’ 補強板
3、3’ サイドメンバー
4 クロスメンバー
6 溶接線
11 溶接用ロボット
12 支持台
13 架台
14 着座機構
15、16 固定機構
17 吊下移動枠
18 吊下・上下動機構
19、26、26’、31、36、41 ブラケット
20 溶接ガン
21 支持横材
22 支持板
23、23’ 取付板
24 半枠部材
25、25’ 着座機構本体
27 筒状体
28 着座ロッド
29 フック
30 架台定位置確認センサー
32 当接片
33、33’ クランクアーム
34、34’、40 アクチュエータ
35、37 支軸
38、38’ 作動腕
39 駆動アーム
42 ローラー
43 レール
44、44’ 長シリンダー
46 吊下げワイヤ
47 重錘。

Claims (1)

  1. 溶接用ロボットと、該ロボットを固定する架台と、該架台を被溶接部材上に搭載するための着座機構と、被溶接部材に前後、左右方向から接触・押圧して前記架台を被溶接部材の所定位置に着座させ、且つ仮固定する固定機構と、前記架台を水平方向に吊下げ移動する移動枠と、前記架台の吊下げ式上下動機構と、前記架台の被溶接部材に対する位置の確認センサとから構成したことを特徴とするロボットによる溶接装置。
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