JP4112604B1 - 溶接用トーチ組立体及び溶接用ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】
ショックセンサユニットのセンサボディと駒部材間のシール性を上げることにより、ショックセンサユニット内をエアーブロー用の圧縮空気の通過ができるとともに、同ショックセンサ内をシールドガスと圧縮空気の供給通路にでき、その結果、圧縮空気の管路の外配をなくすことができる溶接用トーチ組立体及び溶接用ロボットを提供する。
【解決手段】
ショックセンサユニット７２、スウイングシャフト４６及び溶接用トーチ１３の通路が、圧縮空気の通路として兼用されるとともにスプリングガイド８３にはセンサボディ７３に摺接するとともに圧縮空気の漏出を防止する摺動シール８４，８５を設け。この結果、ショックセンサユニット７２のセンサボディ７３とスプリングガイド８３間のシール性を上げることにより、ショックセンサユニット７２内をエアーブロー用の圧縮空気の通過ができる。
【選択図】図２

Description

本発明は溶接用トーチ組立体及び及び溶接用ロボットに関するものである。

図７は、多関節ロボットを使用したときの溶接用ロボットの一般的な構成を示すシステムの図である。同図において、複数のアームからなるマニピュレータ１１端に設けられた手首部１２の先端には、溶接用トーチ１３が取付けられ、ワイヤリール１４に巻かれた溶接用ワイヤ１５が、マニピュレータ１１に取付けられたワイヤ送給機１６によって溶接用トーチ１３に送給される。溶接用ワイヤ１５はワイヤリール１４からワイヤ送給機１６までは、コンジットパイプ３１によってガイドされ、ワイヤ送給機１６から溶接用トーチ１３までは、一線式パワーケーブル３０（すなわち、トーチケーブル）によってガイドされて送給される。一線式パワーケーブル３０は、溶接用ワイヤ１５を送給するコンジットパイプだけでなく、その外周に沿って送気されるシールドガスのための通路を形成するホース７８、その外周を被覆して溶接電力を供給する導電線７９及び最外周の絶縁被覆８０からなる多重構造となっている（図２（ａ）参照）。

そして、溶接用電源装置１７から一線式パワーケーブル３０を介して溶接用トーチ１３に電力が供給され、ガスボンベ１８から溶接用トーチ１３に前記シールドガスが供給される。ティーチペンダント９からロボット制御装置１０に指令信号が入力され、このロボット制御装置１０からの信号がマニピュレータ１１に入力されて、マニピュレータ１１の第１軸乃至第６軸から成る６つの軸を回転させて、溶接用トーチ１３の先端位置が制御される（例えば、特許文献１参照。）。

マニピュレータ１１について説明すると、図８に示すようにマニピュレータ１１の旋回ベース１９は基台２０の上に取り付けられ、第１軸Ｊ１回りに旋回する。旋回ベース１９の上には下アーム２１が取り付けられ、第２軸Ｊ２回りに揺動する。下アーム２１の上端には上アーム２２が取り付けられ、第３軸Ｊ３回りに揺動する。上アーム２２の先端部には胴体２３が取り付けられて、上アーム２２の長手方向の第４軸Ｊ４（すなわち、手首第１軸）回りに回転する。

胴体２３の先端部には手首部１２を構成する揺動体２４が取り付けられて、第４軸Ｊ４（手首第１軸）に直交する第５軸Ｊ５（すなわち、手首第２軸）回りに揺動する。揺動体２４の先端部には回転体２５が取り付けられて、第５軸Ｊ５（すなわち、手首第２軸）に直交する第６軸Ｊ６（すなわち、手首第３軸）回りに回転する。回転体２５には前記溶接用トーチ１３が取り付けられている。第１軸Ｊ１乃至第６軸Ｊ６には、図示しない減速機を介したモータが設けられていて、ロボット制御装置１０（図７参照）からの指令を入力して駆動される。

近年の溶接用ロボットでは図８に示すように一線式パワーケーブル３０が、上アーム２２及び胴体２３の挿通孔を通過して、胴体２３の長手方向に延びて溶接用トーチ１３に接続されているものが多い。このように一線式パワーケーブル３０が配置されることにより、マニピュレータ１１を動作させたとき、一線式パワーケーブル３０が胴体２３、被溶接物、又は治具等と干渉することが軽減される。

又、近年の溶接用ロボットはショックセンサ機能付となっているものが多い。
すなわち、図９に示すように手首部１２の回転体２５の出力フランジに対して逆Ｌ字状のブラケット３２が取り付けされ、同ブラケット３２によりショックセンサユニット３５が取付けされている。そして、ショックセンサユニット３５には、溶接用トーチ１３が取付け支持されている。

図１０（ａ），（ｂ）に示すようにショックセンサユニット３５のセンサボディ４３の上部は、給電アダプタ４４が設けられている。給電アダプタ４４は、ブラケット３２を通過して回転体２５の挿入孔に挿入されるとともに前記一線式パワーケーブル３０の端末が接続されている。

図１０（ａ）、（ｂ）に示すように有蓋有底円筒状のセンサボディ４３の底部には管状のスウイングシャフト４６が貫通されている。スウイングシャフト４６の自由端には膨出部４７が形成され、センサボディ４３に対してその軸線に沿って摺動可能に、かつセンサボディ４３の底部に対して揺動可能に膨出部４７にて支持されている。スウイングシャフト４６の先端には溶接用トーチ１３が取付けされている。スウイングシャフト４６とセンサボディ４３の内頂部間には有底円筒状の駒部材４８がセンサボディ４３に対してその軸線に沿って摺動可能に収納されるとともに、駒部材４８を底部側に付勢するコイルスプリング４９が収納されている。

又、一線式パワーケーブル３０にガイドされた溶接用ワイヤ１５は、給電アダプタ４４、センサボディ４３、駒部材４８、スウイングシャフト４６にそれぞれ設けられた貫通孔４８ａ等を介して溶接用トーチ１３に導入されている。一線式パワーケーブル３０のホース７８、及び給電アダプタ４４の貫通孔を通して、ショックセンサユニット３５のセンサボディ４３に供給されたシールドガスは、駒部材４８の底部の貫通孔４８ａ、及びスウイングシャフト４６を通過して溶接用トーチ１３内に供給される。

又、溶接用トーチ１３とスウイングシャフト４６とを連結する連結部５０を覆うように接続端子部材５１が外装され、給電アダプタ４４と接続端子部材５１間には中継パワーケーブル５２が連結されている。接続端子部材５１は、溶接用トーチ１３のトーチボディに対して電気的に接続されている。センサボディ４３と接続端子部材５１の間に位置するスウイングシャフト４６は絶縁ゴムからなる絶縁フード５３により覆われている。そして、ショックセンサユニット３５は、溶接用トーチ１３に物が当接してスウイングシャフト４６がコイルスプリング４９の付勢力に抗して揺動又は摺動して駒部材４８を移動させた際に、駒部材４８の移動をセンサボディ４３内に設けられたスイッチ５５が検出作動するようにされている。上記のようにショックセンサユニット３５は、溶接用トーチ１３が物に当接した際に、その当接による振動の減衰を前記コイルスプリング４９と、駒部材４８とセンサボディ４３内に供給されるシールドガスの抵抗（例えばガスの移動による抵抗）とにより行うショックアブソーバの機能がある。

又、溶接時には、スパッタが多く発生する。このスパッタは溶接用トーチ１３の図示しないトーチノズル、チップ、及びトーチボディに付着するため、定期的に清掃作業を行う必要がある。

そこで、従来は、例えば、５〜１０ｋｇｆ／ｃｍ^２の圧縮空気により吹き付けすることにより、内部に溜まったスパッタを吹き飛ばすエアーブロー機能をもった溶接用トーチが多く採用されている。従来は、図９、及び図１０（ａ）に示すように、この圧縮空気を溶接用トーチ１３の基端側に外配された管路３７を介して溶接用トーチ１３に供給するようにしていた。

なお、特許文献２には、給電アダプタにエンドレス給電機構が付設された溶接用ロボットが開示されている。
特開２００６−１５０３７８号公報 特開２００４−３０６０７２号公報

ところが、従来は、上記のように、エアーブロー用の圧縮空気を溶接用トーチに供給する管路がショックセンサユニットに対して外配しているため、ワークや、治具に干渉することがあり、トラブルの原因となる問題があった。

又、シールドガスは、ショックセンサユニット３５、及びスウイングシャフト４６を介して溶接用トーチ１３内に供給されているため、このシールドガス用の通路を圧縮空気の通路とすることが考えられる。

ところが、圧縮空気の圧力は、シールドガスの圧力よりも、倍以上大きいため、単にそのまま共通の通路とすると問題があった。例えば、ショックセンサユニット内部に圧縮空気を通すと、駒部材４８とセンサボディ４３間から圧縮空気が漏出して絶縁フード５３が膨らみ、さらに漏出した空気が絶縁フードから外部へ漏れてしまい、このため、溶接用トーチまで高圧の空気が流れず、スパッタ除去の効果が落ちることになる。さらに、絶縁フード５３はバンドで止着されているため、絶縁フード内で５〜１０ｋｇｆ／ｃｍ^２の高圧力がダイレクトに絶縁フードにかかってしまうと絶縁フード５３が耐えられない。又、このように高圧力が絶縁フード５３に印加されると、耐久的にも弱い問題がある。

本発明の目的は、ショックセンサユニットのセンサボディと駒部材間のシール性を上げることにより、同ユニット内をエアーブロー用の圧縮空気の通過ができるとともに、シールドガスと圧縮空気の供給通路にでき、その結果、圧縮空気の管路の外配をなくすことができる溶接用トーチ組立体及び溶接用ロボットを提供することにある。又、本発明の目的は、溶接用トーチに対して圧縮空気及びシールドガスの管路の外配がないため、これらの管路によってワークや、治具に干渉することがない溶接用トーチ組立体及び溶接用ロボットを提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、溶接用ロボットのマニピュレータに対して取付けされるショックセンサユニットと、同ショックセンサユニットに対して移動自在に支持された支持部材を介して取付けされた溶接用トーチとを備え、前記ショックセンサユニット、前記支持部材及び前記溶接用トーチ内にはシールドガスが通過する通路がそれぞれ設けられ、前記ショックセンサユニットが、センサボディと、前記支持部材の移動に伴って同センサボディ内を摺動自在に移動するとともに、ショックセンサユニットの前記通路の一部となる貫通孔を有した駒部材と、前記駒部材の移動に伴う物理量の変化を検出する検出手段を備えた溶接用トーチ組立体において、前記ショックセンサユニット、前記支持部材及び前記溶接用トーチの通路が、圧縮空気の通路として兼用されるとともに前記駒部材にはセンサボディに摺接するとともに、前記圧縮空気の漏出を防止するシール部材が設けられていることを特徴とする溶接用トーチ組立体を要旨とするものである。

請求項２の発明は、請求項１において、前記センサボディが、導電性を有して給電ケーブルに電気的に接続され、前記支持部材の自由端部が前記センサボディに対して動作可能に貫通されるとともに膨出部を有し、同膨出部が前記センサボディの底部に係止可能に形成され、前記センサボディと前記溶接用トーチが有する導通部が電気的に接続されていることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項２において、前記センサボディと、前記溶接用トーチの導通部間は、導電部材を介して電気的に接続され、前記導電部材と、同導電部材を接続するセンサボディの接続導電部及び溶接用トーチの接続導電部が絶縁部材にて覆われていることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項に記載の溶接用トーチ組立体が、マニピュレータに取付けされた溶接用ロボットを要旨とするものである。

請求項１の溶接用トーチ組立体の発明によれば、ショックセンサユニットのセンサボディと駒部材間のシール性を上げることにより、ショックセンサユニット内をエアーブロー用の圧縮空気の通過ができるとともに、同ショックセンサ内をシールドガスと圧縮空気の供給通路にでき、その結果、圧縮空気の管路の外配をなくすことができる。又、請求項１の発明によれば、溶接用トーチに対して圧縮空気及びシールドガスの管路の外配がないため、これらの管路によってワークや、治具に干渉することがない。

請求項２の溶接用トーチ組立体の発明によれば、センサボディが導電性を有して、給電ケーブルに電気的に接続されるため、従来外配されていた中継パワーケーブルが必要でなくなり、中継パワーケーブルによるワークや、治具への干渉がなくなる効果を併せ持つことができる。このようにして溶接用ケーブルに繋がるケーブル、管路が外配されないため、ワークや、治具への干渉がなくなる。

請求項３の溶接用トーチ組立体の発明によれば、センサボディと、溶接用トーチとの間が導電部材を介して電気的に接続され、前記導電部材を接続するセンサボディの接続導電部及び溶接接用トーチの接続導電部が絶縁部材にて覆われているため、帯電する部位が露出されなくなる。

請求項４の発明によれば、請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項に記載の効果を容易に実現する溶接用ロボットを提供することができる。

以下、本発明を具体化した溶接用トーチ組立体を備えた溶接用ロボットの一実施形態を図１〜５を参照して説明する。なお、本実施形態の溶接用ロボットは、前記従来例で説明した溶接用ロボットの構成中、手首部１２の揺動体２４に取り付けされる溶接用トーチの周辺構成が異なるだけであるため、従来例と異なる構成を中心に説明し、従来例の構成と同一又は相当する構成については同一符号を付して説明を省略する。従って、本実施形態の溶接用ロボットも図８に示すように、給電ケーブルとしての一線式パワーケーブル３０が上アーム２２及び胴体２３内に挿通されている。

図２（ａ）に示すように手首部１２を構成する揺動体２４には、モータ６０が設けられ、モータ６０が回転駆動すると同モータ６０に設けられたハーモニック減速機６１を介してギヤ６２が回転駆動される。図３に示すように前記ギヤ６２はその中心に中空部６５を有するとともに揺動体２４の先端に対して軸受６３，６４により回動自在に支持されている。ギヤ６２には回転体６６が同軸となるように一体的に取付けられ、ギヤ６２とともに一体に回動可能する。回転体６６の一部は図３に示すように揺動体２４の側面から突出され一部は、揺動体２４内に位置する。回転体６６には、中空部６５と同軸同径の中空部６７が形成されている（図３参照）。又、回転体６６のギヤ６２とは反対側の端面に絶縁性の取付リング６８が絶縁性のボルト６９により取付けされている。ボルト６９の材質は、例えば合成樹脂が挙げられるが、絶縁性であれば、材質は限定されない。取付リング６８は中空部６５と同軸に配置されるとともに同軸の中空部７０が形成されている（図３参照）。ギヤ６２，回転体６６，取付リング６８の中空部６５，６７，７０にはショックセンサユニット７２が嵌合されて取付けされている。ショックセンサユニット７２はフローティングユニットに相当する。

このようにして、ショックセンサユニット７２の一部が、手首部１２である揺動体２４に内蔵されている。すなわち、揺動体２４内に配置されたギヤ６２，回転体６６内に対してショックセンサユニット７２の一部を嵌合して配置されている。

ショックセンサユニット７２のセンサボディ７３は、円筒状のボディ本体７４と、ボディ本体７４の軸線方向の一端側開口を閉塞して一体に取付けられた給電アダプタ７５と、ボディ本体７４の軸線方向の他端側開口に取付けされた円筒状の掛止部材７６を備える。ボディ本体７４，給電アダプタ７５，及び掛止部材７６の材質は、導電性を有していれば、材質は限定されないが、金属であることが好ましい。

給電アダプタ７５は、図２（ａ），３に示すように接続端がやや細くなった中空体に形成され、一線式パワーケーブル３０の先端のクランプ７７を被せて締付けられることにより一線式パワーケーブル３０の導電線７９からクランプ７７を経て電力が供給される。なお、図２（ａ）において、一線式パワーケーブル３０内に配置され、溶接用ワイヤ１５を送給するコンジットパイプは説明の便宜上省略されている。

ボディ本体７４の外周面において掛止部材７６寄りの部位には取付フランジ８１が形成され、同取付フランジ８１が取付リング６８に当接された状態でボルト８２により着脱自在に取付けされている。ボルト８２は絶縁性の材質であっても、導電性の材質であってもよい。

又、ボディ本体７４には、有蓋筒状の絶縁性カバー７１が被せられている。絶縁性カバー７１は、その頂部からは前記給電アダプタ７５が突出する透孔７１ａが形成され（図３参照）、下部は絶縁性の取付リング６８と内周面と重なるように延出されている。絶縁性カバー７１により、センサボディ７３の外周面とギヤ６２間、及びセンサボディ７３の外周面と取付リング６８間が絶縁されている。

ボディ本体７４の収納空間には、駒部材としてのスプリングガイド８３がボディ本体７４の軸線方向に沿って摺動自在（すなわち、移動自在）に収納されている。スプリングガイド８３は、有底円筒状に形成されるとともに底部にボディ本体７４の軸線と同軸に貫通孔８６が形成され、さらに、外周面には複数の周溝８３ａ，８３ｂが形成されている（図２（ｂ）参照）。スプリングガイド８３の形状は円筒形状に限定されるものではなく、前記収納空間を形成するボディ本体７４の内周面を摺動できる形状であればよく、例えばブロック状であってもよい。又、本実施形態では、周溝の数は２つとしているが、数は限定されるものではなく、１つでも良く、或いは３つ以上でもよい。周溝８３ａ，８３ｂ内にそれぞれシール部材としての摺動シール８４と、同じくシール部材としてのＯリング８５が嵌合されている。同シール部材がスプリングガイド８３に設けられることにより、スプリングガイド８３の摺動時におけるボディ本体７４とスプリングガイド８３間のシール性を保持するようにされるとともに、後述する圧縮空気がセンサボディ７３を通過する際にも、そのシール性が失われないようになっている。

ボディ本体７４内には付勢手段としてのコイルスプリング８７が収納され、コイルスプリング８７によりスプリングガイド８３が掛止部材７６側へ付勢されている。そして、ショックセンサユニット７２は、溶接用トーチ１３が物に当接した際にその当接による振動の減衰を前記コイルスプリング８７と、スプリングガイド８３とセンサボディ７３内に供給されるシールドガス又は圧縮空気の抵抗（例えばガスの移動による抵抗）とにより行うショックアブソーバの機能がある。

前記掛止部材７６はボディ本体７４の収納空間の内径よりも径が縮径された貫通孔８８が形成されている（図２（ｂ）参照）。貫通孔８８内には支持部材としてのスウイングシャフト４６が貫通されている。そして、スウイングシャフト４６は、その自由端部に膨出部４７が形成され、ボディ本体７４に対してその軸線に沿って摺動可能にされ、かつセンサボディ７３の底部である掛止部材７６に対して揺動可能に膨出部４７にて支持されている。

スウイングシャフト４６の膨出部４７の端面４７ａ及びスプリングガイド８３の底面８３ｃは図２（ｂ）に示すように平面に形成され、両者が当接した際に密着可能である。
又、スウイングシャフト４６がボディ本体７４に対してその軸線に沿って摺動した際、或いは図４に示すようにセンサボディ７３の掛止部材７６に対して揺動した際、スプリングガイド８３をコイルスプリング８７の付勢力に抗してボディ本体７４の軸線方向に移動させる。このときのスプリングガイド８３の移動により、スプリングガイド８３の側部に設けられたドッグＤ（図２（ｂ）、図４参照）が、ボディ本体７４内に設けられたスイッチＳが検出作動する。このスプリングガイド８３が移動する際、ボディ本体７４とスプリングガイド８３で囲まれた空間は、高圧のシールドガス又は圧縮空気が充填されてダンピング機能を発揮するため、衝撃吸収ができる。なお、図４においては、説明の便宜上、後述する可撓性銅線９０は省略されている。

スウイングシャフト４６の先端には溶接用トーチ１３が取付けされている。掛止部材７６の下部とスウイングシャフト４６の下端部に設けられた電力入力金具８９間は、導電部材としての可撓性銅線９０が連結されている。又、スウイングシャフト４６の下端部は、溶接用トーチ１３のトーチボディ９２に設けられた取付端部に対して螺合等により着脱自在に連結され、同溶接用トーチ１３を支持している。そして、溶接用トーチ１３がスウイングシャフト４６連結された状態で、電力入力金具８９は、溶接用トーチ１３のトーチボディ９２に対して電気的に接続されている。

一方、一線式パワーケーブル３０内においてコンジットパイプにてガイドされた溶接用ワイヤは図示はしないがコンジットパイプにガイドされた状態で、給電アダプタ７５、スプリングガイド８３、スウイングシャフト４６にそれぞれ設けられた貫通孔７５ａ，８６等の空間領域を介して溶接用トーチ１３内に導入されている。

従って、一線式パワーケーブル３０の導電線７９からクランプ７７を経て給電アダプタ７５に供給された電力は、ボディ本体７４、掛止部材７６、可撓性銅線９０、電力入力金具８９を介して溶接用トーチ１３の導通部としてのトーチボディ９２に供給される。又、トーチボディ９２に供給された電力は、後述するトーチボディ９２、給電チップ９３等の導通部を介して給電チップ９３に内接する溶接用ワイヤに供給される（図５参照）。

このようにして、溶接用トーチ１３の導通部は、センサボディ７３に対して導電部材としての可撓性銅線９０を介して電気的に接続されている。なお、導電部材は可撓性銅線に限定されるものではなく、他の金属線であってもよく、例えば、銀線であってもよい。

又、取付リング６８の外周面と溶接用トーチ１３の取付け端部間は、絶縁部材としての蛇腹状の絶縁フード９１にて覆われている。絶縁フード９１は、絶縁性のゴムや、絶縁性の合成樹脂から形成されている。絶縁フードは、蛇腹状の代わりに伸縮性を備えた材質であってもよい。この絶縁フード９１により、取付リング６８にて覆われていないボディ本体７４の一部（例えば、取付フランジ８１）、掛止部材７６、可撓性銅線９０、電力入力金具８９が覆われている。

ここで、取付リング６８にて覆われていないボディ本体７４の一部（例えば、取付フランジ８１）及び電力入力金具８９は、本発明の「導電部材を接続するセンサボディ及び溶接用トーチの接続導電部」に相当する。又、前記取付リング６８にて覆われていないボディ本体７４の一部（例えば、取付フランジ８１）、掛止部材７６、可撓性銅線９０、電力入力金具８９は帯電する部位となる。

本実施形態では、ショックセンサユニット７２、溶接用トーチ１３、スウイングシャフト４６（支持部材）及びこれらに付設された部材により溶接用トーチ組立体が構成されている。

次に、溶接用トーチ１３の先端部の構成を図５を参照して説明する。
同図に示すように、トーチボディ９２の先端開口には給電チップ９３が螺合されている。又、トーチボディ９２の先端側面にはシールドガス噴出口９２ａが設けられている。そして、トーチボディ９２の先端の周囲には、側面にシールドガス噴出口９４を有するとともに絶縁材からなるオリフィス９５が設けられている。又、トーチボディ９２の周囲には、絶縁材からなる絶縁ブッシュ９６が配設され、絶縁ブッシュ９６の先端と前記給電チップ９３を囲繞するようにノズル９７が設けられている。

又、オリフィス９５の一端には突出部９８が外側へ突出されて、ノズル９７の一端に形成された切欠段部９９に係止され、オリフィス９５が絶縁ブッシュ９６とノズル９７との間で配置されている。

そして、ガスボンベ１８から供給されたシールドガスは矢印に示すようにトーチボディ９２のシールドガス噴出口９２ａを通り、オリフィス９５のシールドガス噴出口９４を通り、ノズル先端１００から噴出されて、溶融池を空気から遮蔽する。

給電チップ９３は、自身の軸線方向に形成されたワイヤ挿通孔（図示しない）にワイヤを挿通することによって溶接用ワイヤを案内し、かつ、溶接用電源装置１７から供給された電力がトーチボディ９２を通じて給電チップ９３に供給されて、ワイヤが給電チップ９３と内接することによって溶接用ワイヤに電力が供給される。オリフィス９５は、溶融池から飛散するスパッタからトーチボディ９２を保護している。

本実施形態では、溶接中には前記シールドガスが一線式パワーケーブル３０、ショックセンサユニット７２の通路、支持部材であるスウイングシャフト４６の通路を介して溶接用トーチ１３の通路に供給される。ここで、前記ショックセンサユニット７２の通路は、給電アダプタ７５の貫通孔７５ａ、スプリングガイド８３，ボディ本体７４及び給電アダプタ７５にて囲まれる空間、スプリングガイド８３の貫通孔８６である。又、スウイングシャフト４６の通路は、スウイングシャフト４６の貫通孔４６ａである。又、溶接用トーチ１３の通路は、トーチボディ９２の軸線方向に沿って形成された貫通孔である。

又、本実施形態では、溶接が行われていないときには、前記シールドガスに代えて圧縮空気が、図示しないコンプレッサから送出されて、一線式パワーケーブル３０、ショックセンサユニット７２の通路、支持部材であるスウイングシャフト４６の通路を介して溶接用トーチ１３の通路に供給される。そして、前述のようにトーチボディ９２、シールドガス噴出口９２ａ，オリフィス９５のシールドガス噴出口９４、ノズル先端１００から噴出される。この圧縮空気の噴出により溶接中に付着した溶接用トーチ１３のノズル９７の先端開口付近に付着されたスパッタを吹き飛ばす。

又、圧縮空気が溶接用トーチ１３内を通過することにより、溶接により熱くなった溶接用トーチ１３が冷却される。なお、圧縮空気の圧力は、例えば、５〜１０ｋｇｆ／ｃｍ^２程度であり、それに対して、シールドガスの圧力は、約２ｋｇｆ／ｃｍ^２程度であり、圧縮空気の方が高い圧力となっている。なお、前記圧力値は、例示であって、限定されるものではないが、いずれにしても圧縮空気の方がシールドガスよりも高い圧力である。

このようにしてショックセンサユニット７２，スウイングシャフト４６，トーチボディ９２のそれぞれの通路は、シールドガスと圧縮空気の供給通路として兼用されている。
さて、上記のように構成された溶接用トーチ組立体を備えた溶接用ロボットは、下記の特徴がある。

（１） 本実施形態の溶接用トーチ組立体は、マニピュレータ１１に対しショックセンサユニット７２が取付けられ、ショックセンサユニット７２に対して移動自在に支持されたスウイングシャフト４６（支持部材）を介して溶接用トーチ１３が支持されている。そして、ショックセンサユニット７２、スウイングシャフト４６及び溶接用トーチ１３内にはシールドガスが通過する通路が設けられている。さらに、ショックセンサユニット７２が、センサボディ７３と、センサボディ７３との間でショックセンサユニット７２の通路を形成するスプリングガイド８３と、スプリングガイド８３の移動に伴うスプリングガイド８３の変位を検出するスイッチＳを備えている。

又、本実施形態の溶接用トーチ組立体は、ショックセンサユニット７２、スウイングシャフト４６及び溶接用トーチ１３の通路が、圧縮空気の通路として兼用されるとともにスプリングガイド８３にはセンサボディ７３に摺接するとともに、圧縮空気の漏出を防止する摺動シール８４，Ｏリング８５（シール部材）が設けられている。この結果、ショックセンサユニット７２のセンサボディ７３とスプリングガイド８３間のシール性を上げることにより、ショックセンサユニット７２内をエアーブロー用の圧縮空気の通過ができる。さらに、同ショックセンサユニット７２内をシールドガスと圧縮空気の供給通路にでき、その結果、圧縮空気の管路の外配をなくすことができる。又、本実施形態では、溶接用トーチ１３に対して圧縮空気及びシールドガスの管路の外配がないため、これらの管路によってワークや、治具に干渉することがない。

（２） 本実施形態の溶接用トーチ組立体は、前述のようにスプリングガイド８３にはセンサボディ７３に摺接するとともに、摺動シール８４，Ｏリング８５（シール部材）が設けられていることから、センサボディ７３とスプリングガイド８３が直接的に接することが抑制され、スプリングガイド８３の移動をスムースに動作させることができる。ここで、従来例では、駒部材４８、センサボディ４３が金属製であることから、駒部材４８が繰り返して摺動すると、駒部材４８とセンサボディ４３が互いに接触するそれぞれの接触面が傷つき、駒部材４８の動作がスムースに動かなくなる虞がある。なお、駒部材４８の動作を良好に行うために、潤滑剤等を使用すると、溶接する際に使用しているシールドガスにその潤滑剤の成分が入り込み、溶接欠陥を引き起こす原因となる。又、駒部材の動作が悪くなると、繰り返し再現精度も悪くなる問題がある。

それに対しても本実施形態では、従来例の問題を解消することができる。
（３） 本実施形態では、センサボディ７３が、導電性を有して一線式パワーケーブル３０（給電ケーブル）に電気的に接続されている。そして、スウイングシャフト４６の自由端部がセンサボディ７３に対して動作可能に貫通されるとともに膨出部４７を有し、センサボディ７３の底部に係止可能に形成されている。又、センサボディ７３と溶接用トーチ１３が有するトーチボディ９２（導通部）が電気的に接続されている。この結果、センサボディ７３が導電性を有して、一線式パワーケーブル３０に電気的に接続されるため、従来外配されていた中継パワーケーブルが必要でなくなり、中継パワーケーブルによるワークや、治具への干渉がなくなる効果を併せ持つことができる。このようにして溶接用ケーブルに繋がるケーブル、管路が外配されないため、ワークや、治具への干渉がなくなる。さらに、中継パワーケーブルがなくなった分、溶接用トーチや周辺部材の全体の外観をすっきりさせてシンプルにすることができ、溶接用トーチ及び周辺部材のデザインの自由度を上げることができる。

（４） 本実施形態の溶接用トーチ組立体では、センサボディ７３と溶接用トーチ１３のトーチボディ９２間は、可撓性銅線９０を介して電気的に接続され、可撓性銅線９０と、可撓性銅線９０を接続するセンサボディ７３及び溶接用トーチ１３の接続導電部が絶縁フード９１にて覆われている。

この結果、取付リング６８にて覆われていないボディ本体７４の一部（例えば、取付フランジ８１）、掛止部材７６、可撓性銅線９０、電力入力金具８９のような帯電する部位が絶縁フード９１にて覆われるため、感電の防止ができる。

（５） なお、従来例では、仮にショックセンサユニットを備えた溶接用トーチに対して、ショックセンサユニット内部に圧縮空気を通した場合、駒部材４８とセンサボディ４３間から圧縮空気が漏出して絶縁フード５３が膨らみ、さらに漏出した空気が絶縁フード５３から外部へ漏れてしまう。このため、溶接用トーチ１３まで高圧の空気が流れず、スパッタ除去の効果が落ちる問題がある。又、従来は、通常絶縁フード５３はバンドで止着されているため、絶縁フード５３内で５〜１０ｋｇｆ／ｃｍ^２の高圧力がダイレクトに絶縁フードにかかってしまうと絶縁フード５３が耐えられないためである。又、このように高圧の圧力が絶縁フードに印加されると、耐久的にも弱い。

それに対して、本実施形態の溶接用トーチ組立体では、前述のように摺動シール８４，Ｏリング８５（シール部材）が設けられていることから圧縮空気が漏れ出ることがないため、スパッタ除去の効果が落ちることがなく、絶縁フード９１の耐久性が損なわれることがない。

（６） 本実施形態の溶接用トーチ組立体では、ショックセンサユニット７２、スウイングシャフト４６（支持部材）及び溶接用トーチ１３の通路が、圧縮空気の通路として兼用されているため、溶接用トーチの強制空冷が可能となり、溶接用トーチ１３の使用率をアップすることができる。

従来は、図１０（ａ）に示すように、強制空冷を行いたい場合、溶接用トーチ１３に管路３７を接続するための部材等の別のラインナップが必要となっていたが、本実施形態では、管路３７を接続するための部材、金具等が必要でなくなり、溶接用トーチを共通化できる効果がある。

（７） 本実施形態の溶接用ロボットは、上記のように構成された溶接用トーチ組立体を備えるため、上記（１）〜（６）の効果を奏する溶接ロボットを容易に実現できる。
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、下記のように構成してもよい。

○ 従来例のショックセンサユニット３５の構成中、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、管路３７を省略するとともに駒部材４８の周部に一対の周溝を設けて、前記実施形態と同様にシール部材としての摺動シール１０１、及びＯリング１０２を嵌合するようにしてもよい。

このように構成しても前記実施形態の（１）、（２）、（４）、（５）と同様の効果を奏する。
○ 前記実施形態では、摺動シール８４と、Ｏリング８５を設けたが、摺動シール８４を省略してもよい。又、Ｏリングの代わりに他のシール部材に代えても良い。

○ 前記実施形態では、ショックセンサユニット７２の一部を手首部１２に内蔵するようにしたが、全部を内蔵するようにしてもよい。このように構成すると、前記実施形態のトーチ長Ｌよりもさらに、短くすることができる。

○ 前記実施形態では、６軸の溶接用ロボットに具体化したが、５軸以下の溶接用ロボットや、７軸以上の溶接用ロボットに具体化してもよい。
○前記実施形態では、支持部材は、ショックセンサユニット７２に対して傾動自在にかつショックセンサユニット７２の軸線方向に移動自在にしたが、支持部材のショックセンサユニット７２に対する移動方向は限定されるものではない。例えば、ショックセンサユニット７２に対してその軸線方向に対して直交する横方向に移動自在にしてもよく、移動方向は限定されるものではない。

○ 前記実施形態では、検出手段は、駒部材の移動、すなわち、変位を検出するスイッチとしたが、検出手段として、駒部材とボディ本体間の存在するガスの圧力（ガス圧）を検出する圧力センサに変更しても良い。

この場合、圧力センサが検出した値が、溶接中であってシールドガスが供給されている場合には、シールドガスの圧力値よりも高い値を検出した場合、ロボットを停止するようにしてもよい。

又、圧縮空気が供給されてスパッタを吹き飛ばす清掃作業中の場合には、圧縮空気の圧力値よりも高い値を圧力センサが検出した場合、その検出に基づいてロボット制御装置がロボットを停止するようにしてもよい。

○ 前記実施形態の構成中、コイルスプリング８７を省略してもよい。この場合、駒部材としてスプリングガイド８３としたが、スプリングガイド８３と同形状の駒部材或いは、ブロック形状にした駒部材とする。

○ 前記実施形態の構成中、特許文献２に記載のスリップ式給電機構、すなわち、エンドレス給電機構を給電アダプタ７５に設けてもよい。このスリップ式給電機構を設けることにより、第６軸Ｊ６の回転による一線式パワーケーブル３０の捻りを防止することができる。

本発明を具体化した一実施形態の手首部に対して溶接用トーチが取着されている構成の概略図。 （ａ）はショックセンサユニットの取付け状態を示す断面図、（ｂ）は要部拡大図。 溶接用トーチと、ショックセンサユニットの分解図。 ショックセンサユニットの作用の説明図。 溶接用トーチの要部断面図。 （ａ）は他の実施形態の溶接用ロボットに使用されるショックセンサユニットの側面図、（ｂ）は同じく他の実施形態の溶接用ロボットに使用されるショックセンサユニットを備えた溶接用トーチの断面図。 溶接用ロボットのシステムの概略図。 従来の溶接用ロボットの概略図。 溶接用トーチとショックセンサユニットが手首部に取付けられている状態の側面図。 （ａ）は溶接用トーチとショックセンサユニットの組立てられた状態の側面図、（ｂ）は、同じく溶接用トーチとショックセンサユニットの断面図。

符号の説明

１１…マニピュレータ、１２…手首部、１３…溶接用トーチ、
３０…一線式パワーケーブル（給電ケーブル）、
４３…センサボディ、４６…スウイングシャフト（支持部材）
４７…膨出部、４８…駒部材、５３…絶縁フード、
７２…ショックセンサユニット、７３…センサボディ、
８３…スプリングガイド（駒部材）、８４…摺動シール（シール部材）、
８５…Ｏリング（シール部材）、９２…トーチボディ、
１０２…摺動シール（シール部材）、１０３…Ｏリング（シール部材）。

Claims (4)

1. 溶接用ロボットのマニピュレータに対して取付けされるショックセンサユニットと、同ショックセンサユニットに対して移動自在に支持された支持部材を介して取付けされた溶接用トーチとを備え、
   前記ショックセンサユニット、前記支持部材及び前記溶接用トーチ内にはシールドガスが通過する通路がそれぞれ設けられ、
   前記ショックセンサユニットが、センサボディと、前記支持部材の移動に伴って同センサボディ内を摺動自在に移動するとともに、ショックセンサユニットの前記通路の一部となる貫通孔を有した駒部材と、前記駒部材の移動に伴う物理量の変化を検出する検出手段を備えた溶接用トーチ組立体において、
   前記ショックセンサユニット、前記支持部材及び前記溶接用トーチの通路が、圧縮空気の通路として兼用されるとともに前記駒部材にはセンサボディに摺接するとともに、前記圧縮空気の漏出を防止するシール部材が設けられていることを特徴とする溶接用トーチ組立体。
2. 前記センサボディが、導電性を有して給電ケーブルに電気的に接続され、
   前記支持部材の自由端部が前記センサボディに対して動作可能に貫通されるとともに膨出部を有し、同膨出部が前記センサボディの底部に係止可能に形成され、
   前記センサボディと前記溶接用トーチが有する導通部が電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の溶接用トーチ組立体。
3. 前記センサボディと、前記溶接用トーチの導通部間は、導電部材を介して電気的に接続され、前記導電部材と、同導電部材を接続するセンサボディの接続導電部及び溶接用トーチの接続導電部が絶縁部材にて覆われていることを特徴とする請求項２に記載の溶接用トーチ組立体。
4. 請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項に記載の溶接用トーチ組立体が、マニピュレータに取付けされた溶接用ロボット。

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