JP5341421B2 - 溶接ロボット - Google Patents

Description

本発明は、ロボット動作時に発生する一線式パワーケーブルへの負荷を軽減させ、ケーブル耐久性、ワイヤ送給性を向上させる溶接ロボットに関する。

アーク溶接ロボット（以下、溶接ロボットという）は多関節を備えることが一般的で、例えば第一軸から第六軸までの６つの関節をそれぞれに回転または捻り動作させてアームにそれぞれの回転、旋回、揺動または傾動を行わせ、手首等のエンドエフェクタに装着された溶接用トーチの位置や姿勢を変える。

前記溶接ロボットには、溶接ワイヤに送りを与えるワイヤ送給装置が搭載される。すなわち、前記ワイヤ送給装置は、立ち姿勢にあるロアアームの上端で第三軸により傾動すると共に、軸線周りに回転するアッパアーム（以下、回転アームともいう）を支持する傾動台に装着される。前記ワイヤ送給装置は、溶接ワイヤを挾圧する幾つかのロールで構成され、その摩擦力で溶接ワイヤを溶接用トーチに向けて送り出す。

ワイヤリールからワイヤ送給装置までと、ワイヤ送給装置から溶接用トーチまでとは、それぞれケーブルによって接続される。前者のケーブルは溶接ワイヤの移行をガイドするコンジットパイプである。後者は、溶接ワイヤ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、その外周を被覆して溶接電力を供給する導電線及び最外周の絶縁被覆からなる多重構造の一線式パワーケーブル（トーチケーブル）となっている。

従来、トーチケーブルの曲げ剛性が高くて曲折させにくく、従って溶接用トーチが動くときのひきつれを少なくしておくために、長さに余裕を持たせた状態で装着される。すなわち、トーチケーブルの変形を可能にするためワイヤ送給装置から溶接用トーチまで回転アームの外空間に位置させるように、トーチケーブルを外配するようにしていた。

しかし、前記トーチケーブルを外配すると、トーチケーブルがワークや周囲の装置等と干渉するトラブルが発生して、作業に直接影響を及ぼすため、近年は、トーチケーブルを、回転アームの内部空間内に挿通して配置する構成を備えた溶接ロボットが提案されている（特許文献１）。

このようなトーチケーブルを回転アームに内蔵させたロボットは、回転アームを自在に動作させ、最適な溶接姿勢を取ることができるが、このとき、回転アームの動作に応じて、トーチケーブルに曲げ、ネジリ、引っ張りなどの外力を受け、トーチケーブルに係る負担が大きい。
特開２００３−２００３７６号公報

特に、図１０に示すように、上記のようなトーチケーブルＫ１を回転アームＫ２に内蔵させた場合、前記トーチケーブルＫ１は、前記回転アームＫ２内及び該回転アームＫ２先端に設けられたトーチ支持腕Ｋ３を介して該トーチ支持腕Ｋ３に設けられた溶接トーチ（図示略）に連結される。このような状態では、同図に示すように、前記トーチケーブルＫ１はＳ字形状に引き回されることにより、トーチケーブルＫ１内に挿通される溶接ワイヤは、過大な送給抵抗を受ける。

上記のようにトーチケーブルを内蔵するロボットは、治具、ワークとの干渉が少なくティーチングしやすいロボットである反面、ワイヤ送給性を犠牲にする構造となっている。このため、溶接ワイヤがアルミワイヤのような柔らかいワイヤ材を用いた溶接時には、ワイヤ送給性が悪くなり、溶接不良の原因となっている。

これは、上記のように溶接ワイヤがＳ字形状の引き回しとなった場合、溶接ワイヤの曲がりがこのＳ字部分において、矯正されて大きな抵抗となり、送給性が損なわれるためであり、又、アルミワイヤと同様に鉄ワイヤにおいても、送給性が損なわれ、スパッタの発生の原因となっている。

近年、ケーブルを内蔵するロボット用のサーボトーチも開発され、ケーブルの送給性を改善する構成も提案されている。このサーボトーチは溶接トーチ側にケーブルの送りを付与する機構を有しているが、この装置は、導入コストが高く、まだまだ一般的には普及していないのが現状である。

又、例えば、第一〜第六軸を有する溶接ロボットにおいて、ケーブルを内蔵する回転アームを該回転アームの長手方向軸線の周りに回転自在にロアアームに対して支持する。このことから、ケーブルを内蔵するロボットは、トーチケーブルを前記回転アームの基端部に、前記ケーブルを通過させるための中空部を有するギヤが設けられ、前記ギヤを前記長手方向軸線の周りに回転させることにより、回転アームが回転される。

本発明の目的は、トーチケーブルの湾曲半径を大きく取ることができ、トーチケーブルのストレス軽減、ケーブル耐久性の向上を図ることができるとともに、ワイヤ送給時の送給抵抗が軽減されて安定した送給ができ、溶接への悪影響を抑制できる溶接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の発明は、基端から延出された部位に支持部を有する回転アーム支持体と、前記回転アーム支持体の支持部に対して、自身の長手方向軸線の周りで基端部が回転自在に支持された回転アームと、前記回転アームの先端部に対して、前記長手方向軸線と直交する軸の周りで回転自在に支持され、溶接用トーチを備えたトーチ支持腕と、前記回転アーム支持体に対して、前記支持部よりも、下方の位置である基端側寄りの位置に設けられることにより、前記長手方向軸線から下方にオフセットして、取付けられたワイヤ送給装置と、前記ワイヤ送給装置のワイヤ出口と前記溶接用トーチ間に接続されたトーチケーブルであって、前記ワイヤ出口から延出された部位が、前記回転アーム支持体に対して回転自在に支持された前記回転アームの基端部を通過しないように、該基端部よりも該回転アームの先端側に向けて延出されるとともに、前記回転アームの基端部と先端部間における前記長手方向軸線に対して下方から上方へ向かって交差する第１部位、及び、上方から交差して下方に向かう第２部位を有するように配置され、前記回転アームには、前記第１部位と前記第２部位の間の部位を前記回転アームから突出させない部位を有する、トーチケーブルを備えた溶接ロボット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、前記ワイヤ送給装置が前記回転アーム支持体に対して、前記長手方向軸線に対して直交する軸線の周りで回転自在に取付けされ、前記トーチ支持腕が前記長手方向軸線と直交する軸の周りで回転した際におけるトーチケーブルの追従動作に応じて、該ワイヤ送給装置が回転することを特徴とする。

請求項３の発明は、基端から延出された部位に支持部を有する回転アーム支持体と、前記回転アーム支持体の支持部に対して、自身の長手方向軸線の周りで基端部が回転自在に支持された回転アームと、前記回転アーム支持体の基端を前記長手方向軸線と直交する軸の周りで下方から回転自在に支持する支持部材と、前記回転アームの先端部に対して、前記長手方向軸線と直交する軸の周りで回転自在に支持され、溶接用トーチを備えたトーチ支持腕と、前記支持部材に対して取付けされることにより、前記長手方向軸線から下方にオフセットして配置されたワイヤ送給装置と、前記ワイヤ送給装置のワイヤ出口と前記溶接用トーチ間に接続されたトーチケーブルであって、前記ワイヤ出口から延出された部位が、前記回転アーム支持体に対して回転自在に支持された前記回転アームの基端部を通過しないように、該基端部よりも該回転アームの先端側に向けて延出されるとともに、前記回転アームの基端部と先端部間における前記長手方向軸線に対して下方から上方へ向かって交差する第１部位、及び、上方から交差して下方に向かう第２部位を有するように配置され、前記回転アームには、前記第１部位と前記第２部位の間の部位を前記回転アームから突出させない部位を有する、トーチケーブルを備えた溶接ロボットを要旨とするものである。

請求項４の発明は、請求項３において、前記ワイヤ送給装置が前記支持部材に対して、前記長手方向軸線に対して直交する軸線の周りで回転自在に取付けされ、前記トーチ支持腕が前記長手方向軸線と直交する軸の周りで回転した際におけるトーチケーブルの追従動作に応じて、該ワイヤ送給装置が回転することを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４のうちいずれか１項において、前記回転アームの、前記第１部位と前記第２部位の間の部位を前記回転アームから突出させない部位は、前記長手方向軸線に対する前記ワイヤ送給装置のオフセット方向側の側面が開口するとともに、前記長手方向軸線の延出方向に延びる断面凹状の溝部であり、該溝部内には前記長手方向軸線が配置されるとともに、前記トーチケーブルの前記ワイヤ出口から延出された部位における前記第１部位と第２部位間の部位が入るように配置されていることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項１乃至請求項４のうちいずれか１項において、前記回転アームは、前記長手方向軸線を含むように延出された筒部を有して、前記筒部には前記第１部位と前記第２部位の間の部位を前記回転アームから突出させない部位を含み、該筒部内には、前記基端部よりも先端部寄りの位置に開口された入口孔を介して、前記ワイヤ出口から延出された前記トーチケーブルが挿入され、かつ、挿入されたトーチケーブルが、前記第１部位及び第２部位を経て回転アームの先端側に設けられた出口孔から出るように配置されていることを特徴とする。

請求項１、請求項３の発明によれば、ワイヤ送給装置のワイヤ出口と溶接用トーチ間に接続されたトーチケーブルがＳ字形状となることがなく、トーチケーブルの湾曲半径を大きく取ることができ、トーチケーブルのストレス軽減、ケーブル耐久性の向上を図ることができる。さらには、請求項１、請求項３の発明によれば、ワイヤ送給時の送給抵抗が軽減されて安定した送給ができ、溶接への悪影響を抑制できる。

又、トーチケーブルが、回転アームの基端部を通過しないように、該基端部よりも該回転アームの先端側に向けて延出されるとともに、前記回転アームの基端部と先端部間における長手方向軸線に対して下方から近づくように、或いは下方から交差するように配置されている。このため、回転アームが長手方向軸線の周りで回転した際に、回転アームに、トーチケーブルがからみつくことがなく、或いは、トーチケーブルのからみつき防止のために回転アームの回転範囲の制限を緩和することができる。また、ワイヤ送給装置が、回転アームの延長線上に位置しないため、特に、ロボットの背面部におけるワイヤ送給装置の配置空間、すなわち、回転アームの溶接用トーチが位置する側とは反対側のワイヤ送給装置の配置空間が必要でなくなる。このため、この配置空間が省略された分、ロボットの背面部の干渉領域を減少させることができる。

請求項２、請求項４の発明によれば、ワイヤ送給装置が前記回転アーム支持体に対して、前記長手方向軸線に対して直交する軸線の周りで回転自在に取付けされているため、トーチケーブルがトーチ支持腕の動きに追従動作しても、該トーチケーブルの追従動作に応じて、ワイヤ送給装置が回転する。この結果、トーチ支持腕の動きによるトーチケーブルの局部的な折れ曲がりを防止することができ、溶接用トーチに対して溶接ワイヤを安定して送給することができる。

請求項５及び請求項６の発明によれば、それぞれの請求項に記載された特有の構成の溶接ロボットにおいても、請求項１乃至請求項４のうちいずれか１項に記載の作用効果を容易に実現することができる。

まず、本発明の溶接ロボットに関連した多関節型アーク溶接ロボット（以下、単に溶接ロボット１０という）の参考例を図１〜７を参照して説明する。
溶接ロボット１０は、図１中に矢印Ａ〜Ｆで示した動きをする６つの関節を備え、それぞれが回転または捻りを行って、アームを回転、旋回、揺動または傾動させる。

具体的には、基台１１には第一軸１１ａ周り（図１のＡ矢印方向）に旋回ベース１２が旋回自在に設けられている。旋回ベース１２には、ロアアーム１３が水平軸である第二軸１２ａ周り（図１のＢ矢印方向）に揺動自在に軸支されている。ロアアーム１３は、上下方向の途中を図２に示すように下部よりも上部側が外側にオフセットするように曲げた構成にされている。

ロアアーム１３の上端には、回転アーム支持体としての傾動台１５が水平軸である第三軸１３ａ周りに上下方向（Ｃ矢印方向）に揺動自在に軸支されている。
傾動台１５の先端（図１において、上端）には、図１に示すように支持部１５ａが設けられている。支持部１５ａには、アッパアーム１４の基端部が自身の長手方向軸線としての回転軸線１６の周り（すなわち、図１のＤ矢印方向）に回動自在に嵌入されて支持されている。回転軸線１６は第四軸に相当する。

アッパアーム１４は、図２、図４に示すように、傾動台１５の支持部１５ａに対して、回動自在に挿入された基端部としての軸部１４ａを有する。前記軸部１４ａは、傾動台１５に設けられたモータＮ（図１、図４参照）により、図示しない減速機機構を介して回転駆動される。

アッパアーム１４において、前記軸部１４ａと先端部間には単一の連結部１４ｂが設けられている。連結部１４ｂは、図２、図４に示すように回転軸線１６に対するワイヤ送給装置３０のオフセット方向とは直交する方向に回転軸線１６に対してオフセットして配置されている。連結部１４ｂの軸部１４ａ寄り側の部位において、ロアアーム１３から遠位の部分には、回転軸線１６からオフセットされて配置されるようにひさし部１４ｃが形成されている。このひさし部１４ｃにより、後述するトーチケーブル５０の上方を覆うようにされている。又、連結部１４ｂのひさし部１４ｃが設けられていない残りの部分は、後述するトーチケーブル５０の湾曲した一部を連結部１４ｂから上方に、すなわち、ロアアーム１３からひさし部１４ｃよりもさらに遠位の位置へ位置させることが可能である。

図４に示すように連結部１４ｂは回転軸線１６から側方へオフセットされ、その先端部に第五軸としての揺動軸１８が設けられて、該揺動軸１８によりトーチ支持腕１７が傾動又は揺動可能（図１のＥ矢印方向）に支持されている。

揺動軸１８は、回転軸線１６に対して直交する軸となっており、アッパアーム１４の先端部においてトーチ支持腕１７を傾動させたり揺動させることにより、溶接用トーチ１９を俯仰させる機構として働く。トーチ支持腕１７は、エンドエフェクタとしての手首部に相当する。

トーチ支持腕１７の先端には、溶接用トーチ１９を支持するトーチ支持台６０が設けられている。このようにしてトーチ支持腕１７はアッパアーム１４により片持ち支持された構造となっている。溶接用トーチ１９がトーチ支持台６０に設けられた第六軸２０にて図３のＦ矢印方向で旋回可能に装着されている。

前記第一軸１１ａ〜第六軸２０を有する各関節は、その軸には減速機を介したモータが装備され、図示しないロボットコントローラからの指令を受けて駆動される。図１、及び図５に示すように、傾動台１５の基部（図１においては、下部）の一側面には、回転装置２２を介してワイヤ送給装置３０が取付けされている。すなわち、ワイヤ送給装置３０は、傾動台１５に対して支持部１５ａよりも、傾動台１５の基端側寄りの位置に設けられることにより、回転軸線１６（長手方向軸線）からオフセットして配置されている。

回転装置２２について説明する。回転装置２２は傾動台１５の一側面に固定された枠体２３に対して、一体的に支持される固定側の球面軸受２４を有する。球面軸受２４は枠体２３に対して着脱自在に支持されている。

前記球面軸受２４に対して、回転側の球面軸受２６が全方向に回転自在に装着され、該球面軸受２６を嵌着した軸受支持部２６ａを有する取付板２５が、全方向に回転自在となっている。すなわち、ワイヤ送給装置３０は、傾動台１５の一側面に対して全方向に回転自在である。

なお、本参考例では、図５に示すように球面軸受２６の中心を通過する長手方向に延びる軸心Ｏが、第三軸１３ａと同軸に配置されている。この理由は、仮に、軸心Ｏが第三軸１３ａと同軸に配置されていない場合、ワイヤ送給装置３０は、第三軸１３ａとは離間した位置に配置されて、ワイヤ送給装置３０の重量による回転モーメントが、常に第三軸１３ａに加わることになる。従って、その回転モーメントが働く方向と逆方向にモータＭを回転させる場合と、前記回転モーメントが働く方向と同方向にモータＭを回転させる場合とでは、モータＭの駆動力に相違がでる。一方、本参考例のように、軸心Ｏが第三軸１３ａと同軸に配置されていると、ワイヤ送給装置３０の重量により回転モーメントはなくなる。モータの制御はできるだけ、正逆回転時において、大きな負荷の変化がないほうがよいため、本参考例では、軸心Ｏを、第三軸１３ａと同軸に配置している。

なお、傾動台１５を揺動駆動するモータのパワーに余裕がある場合は、球面軸受２６の中心を通過する長手方向に延びる軸心Ｏは、第三軸１３ａと同軸に配置されていなくてもよいため、同軸配置に限定されるものではない。

軸受支持部２６ａの枠体２３と対向する端面には、バネ受部材２７が一体的に取付けられている。又、枠体２３の球面軸受２４を支持する部位の周囲にはリング状の溝２９が形成されていて、内底部にはリング状の当板２９ａが配置されている。溝２９内には、圧縮バネ２８の一部が収納されて、当板２９ａに当接されている。又、前記圧縮バネ２８の他端部は前記バネ受部材２７に当接されている。枠体２３には、調整ボルト３１が螺合量が調節可能に螺着されている。この調整ボルト３１は前記当板２９ａに当接すべく、円周方向の３あるいは４本が設けられている。この調整ボルト３１によって、圧縮バネ２８のバネ力が適宜に調整される。なお、調整後、調整ボルト３１は、ロックナット３２により枠体２３と一体的に支持される。前記調整ボルト３１による圧縮バネ２８のバネ力の調整により、ワイヤ送給装置３０に対して第三軸１３ａ周りの負荷が掛けられていない状態では、図１に示すように、圧縮バネ２８のバネ力により、後述するワイヤ送給装置３０におけるワイヤ送出口４２の中心軸線４２ａが、回転軸線１６に向けて交差するようにされている。

取付板２５の軸受支持部２６ａの枠体２３に対向する面において、球面軸受２４の周囲に位置するように、複数のクッション部材３３が設けられている。図５に示すように枠体２３には、棒状の支持具３４が取付板２５に向かって突出されており、支持具３４の周面は、クッション部材３５で覆われている。

図６に示すように、取付板２５の軸受支持部２６ａには、取付板２５の円周方向の移動量を規制するための突起部３６，３７が形成されている。
軸受支持部２６ａ（すなわち、取付板２５）は、突起部３６，３７がクッション部材３５に当接されるまでの回動範囲において回動が許容されている。

ワイヤ送給装置３０は、取付板２５に対して、ロアアーム１３が鉛直方向に沿って立った立ち姿となっている状態（図１、図２参照）で、アッパアーム１４側に対して斜め上方に向かうように設けられている。

ワイヤ送給装置３０には、図１に示すように、コンジットパイプ３９が接続され、ワイヤリール４０から供給される溶接ワイヤ４１がガイドされる。ワイヤ送給装置３０の装置本体ケース３０ａのアッパアーム側側面にはワイヤ出口としてのワイヤ送出口４２が設けられている。

ワイヤ送出口４２は、アッパアーム１４の長手方向軸線の下方に位置するとともにその中心軸線４２ａがアッパアーム１４の回転軸線１６と交差するように配置されている。すなわち、ワイヤ送出口４２は、アッパアーム１４の回転軸線１６（長手方向軸線）の下方に位置するとともに、回転軸線１６に対して斜め上方に向くように、配置されている。このようにワイヤ送出口４２を回転軸線１６に対して下方から上方へ交差させる理由は、ワイヤ送出口４２に接続されるトーチケーブル５０をアッパアーム１４の長手方向に沿わせるに際して溶接ワイヤ４１を直進容易な状態に置いて、従来、ワイヤ送給装置３０に接続されたトーチケーブルに生じていたＳ字形状をなくすためである。その結果、トーチケーブル５０の湾曲半径を大きく取らせることができる。

ワイヤ送出口４２に接続されたトーチケーブル５０は、アッパアーム１４のひさし部１４ｃの下方から溶接用トーチ１９に至る揺動軸１８（第五軸）部位近傍迄の空間を滑らかなＲを描いて回転軸線１６に沿って配置されている。
すなわち、図１に示すように、ワイヤ送出口４２から延出したトーチケーブル５０は、回転軸線１６を下方から上方へ向かって交差する部位（以下、第１部位という）と、前記Ｒを描く部位を経て上方から回転軸線１６を交差して下方へ向かう部位（以下、第２部位）を有するように配置されている。

なお、トーチケーブル５０は溶接電力とシールドガスの受給機構（図示しない）を介してワイヤ送出口４２に接続されている。なお、受給機構は公知であるため、説明を省くが、受給機構には溶接のための電力を供給するパワーケーブルとシールドガスを供給するガスホースが接続される。トーチケーブル５０は一線式パワーケーブルであり、溶接ワイヤ４１、電力、シールドガスの供給を溶接用トーチ１９に同時に行うべく多重構造となっている。このため、トーチケーブル５０は柔軟性が高いとは言えず、また捩じりが作用すれば、捻り戻そうする力を生じるほどの剛性を持つ。

（参考例の作用）
さて、上記のように構成された溶接ロボット１０の作用を説明する。
図７では、図１のロアアーム１３が鉛直方向に沿って立った立ち姿の状態から、ロアアーム１３が第二軸１２ａ周りで後傾（溶接用トーチ１９側とは反対側に回動）した場合の溶接ロボット１０の状態が示されている。又、図７では水平状態のアッパアーム１４に対して、トーチ支持腕１７の俯仰角度が図１に示すトーチ支持腕１７が鉛直状態から変更されてトーチ支持腕１７の俯仰角度が小さくされている。

この図７の場合は、トーチケーブル５０の湾曲度は小さいが、この状態から、トーチ支持腕１７の俯仰角度を大きくする（図７の状態から、トーチ支持腕１７をロアアーム１３側に回転する）と、トーチケーブル５０の湾曲度は大きくなる。トーチ支持腕１７の俯仰角度の大小のいずれの状態においても、ワイヤ送出口４２が回転軸線１６の下方に位置して回転軸線１６に対して斜め上方に向くように、傾動台１５に対してワイヤ送給装置３０が設置されている。そして、ワイヤ送出口４２に接続されるトーチケーブル５０を、支持部１５ａ内の軸部１４ａを通過しないようにするとともに回転軸線１６に対して交差するように配置されている。

この結果、従来の図１０に示すトーチケーブルＫ１と異なり、トーチケーブル５０がＳ字形状となることはなく、溶接ワイヤ４１の送給抵抗を抑制することができる。
又、本参考例では、図１の状態から、アッパアーム１４が第三軸１３ａ周りに上下方向（Ｃ矢印方向）に揺動された場合、或いは、トーチ支持腕１７の俯仰角度を変更して、トーチケーブル５０の姿勢変化があっても、ワイヤ送給装置３０は、回転装置２２を介して全方向に回転自在に取付けされている。このため、圧縮バネ２８のバネ力に抗して自動的にトーチケーブル５０の姿勢に追従してワイヤ送給装置３０が回転する。この結果、ワイヤ送給装置３０と溶接用トーチ１９間のトーチケーブル５０に局部的な折れ曲がりが生じることはなく、溶接ワイヤ４１を常に安定して溶接用トーチ１９に送給することができる。

又、一般にワイヤリール４０は、図１に示すようにワイヤ送給装置３０よりも下方の位置に載置されていることが多い。この場合、ワイヤ送給装置３０に接続されるコンジットパイプ３９は、ワイヤリール４０がワイヤ送給装置３０よりも下方に配置されるが、コンジットパイプ３９の接続部が下方向に斜めに向くため、コンジットパイプ３９の曲率半径は従来よりも大きくできる。従来の図１０の場合は、コンジットパイプ３９のコンジットパイプ３９に対する接続部は、水平となり、下側に配置されるワイヤリール４０から延びるコンジットパイプ３９が形成する湾曲部の曲率半径は、小さくなる。従って、本参考例の方が、コンジットパイプ３９の曲率半径を大きく確保できるため、溶接ワイヤ４１の送給抵抗を小さくでき安定した溶接ワイヤの送給ができる。このため、溶接品質を高めることができる。

さらに、本参考例では、ワイヤ送給装置３０が、従来と異なり、アッパアーム１４の延長線上に位置しないため、特に、ロボットの背面部におけるワイヤ送給装置３０の配置空間、すなわち、アッパアーム１４の溶接用トーチ１９が位置する側とは反対側のワイヤ送給装置３０の配置空間が必要でなくなる。このため、この配置空間が省略された分、ロボットの背面部の干渉領域を減少させることができる。干渉領域とは、ロボットの姿勢変化により、該ロボットの周辺装置、治具等と干渉する空間のことである。

さて、本参考例によれば、以下のような特徴がある。
（１） 本参考例の溶接ロボット１０は、基端から延出された部位に支持部１５ａを有する傾動台１５（回転アーム支持体）と、傾動台１５の支持部１５ａに対して、自身の回転軸線１６（長手方向軸線）の周りで充実体の軸部１４ａ（基端部）が回転自在に支持されたアッパアーム１４（回転アーム）を備えている。そして、溶接ロボット１０は、アッパアーム１４の先端部に対し、回転軸線１６と直交する揺動軸１８の周りで回転自在に支持され、溶接用トーチ１９を備えたトーチ支持腕１７と、傾動台１５に対して、支持部１５ａよりも、基端側寄りの位置に設けられることにより、回転軸線１６からオフセットして、取付けられたワイヤ送給装置３０を備える。又、溶接ロボット１０は、ワイヤ送給装置３０のワイヤ送出口４２（ワイヤ出口）と溶接用トーチ１９間に接続されたトーチケーブル５０を備えている。該トーチケーブル５０は、ワイヤ送出口４２から延出された部位が、傾動台１５に対して回転自在に支持されたアッパアーム１４の軸部１４ａを通過しないように、軸部１４ａよりもアッパアーム１４の先端側に向けて延出されるとともに、回転軸線１６に交差するように配置されている。

この結果、ワイヤ送給装置３０のワイヤ送出口４２と溶接用トーチ１９間に接続されたトーチケーブル５０がＳ字形状となることがなく、トーチケーブル５０の湾曲半径を大きく取ることができ、トーチケーブル５０のストレス軽減、ケーブル耐久性の向上を図ることができる。さらには、本参考例の溶接ロボット１０によれば、ワイヤ送給時の送給抵抗が軽減されて安定した送給ができ、溶接への悪影響を抑制できる。

この結果、従来対応をとることができなかった、アルミワイヤに対して対応することができ、さらにＭＩＧアーク溶接で行うチタン溶接にも対応ができる。チタン溶接の場合、消耗電極としてのチタンワイヤが、適切に送給される必要がある。これは、チタンは、溶接中に高温状態で空気にさらされると、空気中の酸素や、窒素と容易に結合するため、不活性ガスによりシールドしながら、好適に送給する必要があるからである。従って、チタンワイヤの送給抵抗が大きいと、適切に送給できなくなるため、溶接品質に大きな悪影響が出る。

さらに、トーチケーブル５０が、アッパアーム１４の軸部１４ａを通過しないように、軸部１４ａよりもアッパアーム１４の先端側に向けて延出されるとともに、回転軸線１６交差するように配置されている。このため、アッパアーム１４が回転軸線１６の周りで回転した際に、アッパアーム１４に、トーチケーブル５０がからみつくことがなく、或いは、トーチケーブル５０のからみつき防止のためにアッパアーム１４の回転範囲の制限を緩和することができる。

さらには、本参考例では、アッパアーム１４の軸部１４ａに、トーチケーブル５０を貫通させていないため、アッパアーム１４の軸部１４ａに該トーチケーブル５０を貫通させる貫通孔を形成する必要がない。この結果、アッパアーム１４の軸部１４ａの構成を簡素化して、部品点数も少なくできるため、ロボット本体のコストダウンを図ることができる。

（２） 本参考例の溶接ロボット１０では、ワイヤ送給装置３０が傾動台１５に対して、回転軸線１６に対して直交する軸線の周りで回転装置２２により、回転自在に取付けされている。そして、トーチ支持腕１７が回転軸線１６と直交する揺動軸１８の周りで回転した際に、トーチケーブル５０の追従動作に応じて、ワイヤ送給装置３０が回転するようにした。

この結果、ワイヤ送給装置３０が傾動台１５に対して、回転軸線１６に対して直交する軸線の周りで回転自在に取付けされているため、トーチケーブル５０がトーチ支持腕１７の動きに追従動作しても、該トーチケーブル５０の追従動作に応じて、ワイヤ送給装置３０が回転する。この結果、トーチ支持腕１７の動きによる該トーチケーブル５０の局部的な折れ曲がりを防止することができ、溶接用トーチ１９に対して溶接ワイヤ４１を安定して送給することができる。

（３） 本参考例の溶接ロボット１０のアッパアーム１４（回転アーム）は、その軸部１４ａと先端部間が図１に示すように単一の連結部１４ｂにて連結されるとともに、前記連結部１４ｂが回転軸線１６に対するワイヤ送給装置３０のオフセット方向とは直交する方向に回転軸線１６に対してオフセットして配置されている。そして、アッパアーム１４によりトーチ支持腕１７が片持ち支持され、トーチケーブル５０のワイヤ送出口４２から延出された部位の一部が、連結部１４ｂに沿って配置されている。

この結果、上記構成の溶接ロボット１０においても、上記（１）及び（２）の作用効果を容易に実現することができる。
次に、本発明の実施形態を図８（ａ）を参照して説明する。なお、前記参考例と同一構成については同一符号を付してその説明を省略し、異なる構成を説明する。

前記参考例は、アッパアーム１４のひさし部１４ｃを連結部１４ｂの軸部１４ａ寄り側の部位に設けたが、本実施形態では、図８（ａ）に示すように、一対の連結部１４ｂを互いに平行に設けて、両連結部１４ｂの全長に亘って、ロアアーム１３から遠位の部分間に、回転軸線１６からオフセットされて配置されるように屋根１４ｄを形成している。

この場合、アッパアーム１４（回転アーム）において、回転軸線１６に対するワイヤ送給装置３０のオフセット方向側の側面に、断面凹状の溝部１４ｅが図８（ａ）に示すように形成されている。すなわち、該溝部１４ｅは、回転軸線１６に対するワイヤ送給装置３０のオフセット方向側（本実施形態では下面）が開口するとともに、回転軸線１６の延出方向に延びるように形成されている。

そして、この場合、溝部１４ｅ内には回転軸線１６が配置されて、トーチケーブル５０のワイヤ送出口４２から延出された部位の一部が入るように配置する（請求項５）。すなわち、本実施形態では参考例の図１で説明したことと同様に、ワイヤ送出口４２から延出したトーチケーブル５０は、回転軸線１６を下方から上方へ向かって交差する第１部位と、前記Ｒを描く部位を経て上方から回転軸線１６を交差して下方へ向かう第２部位を有するように配置されている。
次に、他の実施形態を図８（ｂ）、（ｅ）を参照して説明する。
本実施形態では、図８（ｂ），（ｅ）に示すように、アッパアーム１４において、軸部１４ａと先端部間を筒部１４ｇを設け、筒部１４ｇの内部に、トーチケーブル５０を挿入、すなわち、内蔵するようにしている。この場合、筒部１４ｇにおいて、軸部１４ａ寄り位置、すなわち、軸部１４ａよりも先端側位置にトーチケーブル５０を入れるための入口孔１４ｈを設け、先端部に開口１４ｊを設けて、同開口１４ｊを出口孔としたり、筒部１４ｇの先端部寄り位置に出口孔を設けて、トーチケーブル５０を筒部１４ｇから出すように配置するものとする（請求項６）。

この場合においても、図８（ｂ），（ｅ）に示すように、筒部１４ｇ内に回転軸線１６が、その筒部１４ｇの延出する方向に沿って配置される、すなわち、筒部１４ｇ内に回転軸線１６が含まれるようにする。すなわち、本実施形態では参考例の図１で説明したことと同様に、ワイヤ送出口４２から延出したトーチケーブル５０は、回転軸線１６を下方から上方へ向かって交差する第１部位と、前記Ｒを描く部位を経て上方から回転軸線１６を交差して下方へ向かう第２部位を有するように配置されている。

○ なお、参考例として、図８（ｃ）に示すようにアッパアーム１４の充実体の軸部１４ａに、それぞれ先端部を有する二股部１４ｆを分岐して延出して設けてもよい。この場合、二股部１４ｆは回転軸線１６に対するワイヤ送給装置３０のオフセット方向とは直交する方向に互いに離間し、かつ、回転軸線１６を間にするようにして回転軸線１６に対してオフセットして配置される。そして、両二股部１４ｆの先端部により、トーチ支持腕１７が両持ち支持される。又、この場合、トーチケーブル５０のワイヤ送出口４２から延出された部位の一部が、二股部１４ｆ間内に入るように配置される。図８（ｃ）の場合は、二股部１４ｆは、互いに回転軸線１６から等間隔に配置されている。

○ また、参考例として、下記のようにしてもよい。図８（ｃ）では、二股部１４ｆは、互いに回転軸線１６から等間隔に配置されていたが、図８（ｄ）に示すように、回転軸線１６から不等間隔で二股部１４ｆを配置するようにしてもよい。この場合においても、トーチ支持腕１７は、二股部１４ｆにより両持ち構造とする。

○ 図１で説明した参考例及び実施形態では、図２に示すように、ロアアーム１３の上下方向の途中を曲げた構成にしたが、図９に示すように、ロアアーム１３をストレートの形状に配置してもよいことは勿論のことである。

○ 前記実施形態では、ワイヤ送給装置３０を回転装置２２を介して傾動台１５に取付けしたが、回転装置２２を省略して、ワイヤ送給装置３０を傾動台１５に直接取付けしてもよい。この場合、ワイヤ送給装置３０のワイヤ送出口４２は、回転軸線１６に対して中心軸線４２ａを斜めに交差するように配置するものとする。この交差する角度は、例えば、０〜９０度以内が好ましく、好ましくは、２０〜７０度、さらに好適には３０〜６０度の範囲が好ましい。

○ 前記実施形態では、ワイヤ送給装置３０を回転装置２２を介して傾動台１５に取付けしたが、ワイヤ送給装置３０を傾動台１５に取付けする代わりに、図１の２点鎖線で示すようにワイヤ送給装置３０をロアアーム１３に対して回転装置２２を介して取付けしてもよい。この場合、ロアアーム１３は、支持部材に相当する（請求項４）。又、この場合、回転装置２２の軸心Ｏと第二軸１２ａとを同軸に配置するようにしてもよい。特に、ロアアーム１３の長さが短い場合は、回転装置２２の軸心Ｏと第二軸１２ａとを同軸に配置することは好適である。

勿論、ワイヤ送給装置３０をロアアーム１３に対して、直接取付けしてもよい（請求項３）。

参考例の溶接ロボットの全体正面図。 同じく溶接ロボットの側面図。 同じくアッパアーム１４の先端部周辺の要部正面図。 同じく、溶接ロボットの平面図。 回転装置の要部断面図。 回転装置の回動範囲を規制する構成の説明図。 溶接ロボット姿勢が変化した場合の溶接ロボットの全体正面図。 （ａ）、（ｂ）は本発明の実施形態の実施形態のアッパアーム１４の断面図 、（ｃ）、（ｄ）は参考例のアッパアーム１４の断面図、（ｅ）は他の実施形態のアッパアーム１４の断面図。 他の実施形態の図２相当図。 従来のトーチケーブルの配置状態を示す説明図。

符号の説明

１０…溶接ロボット、１３…ロアアーム（支持部材）、１３ａ…第三軸、
１４…アッパアーム（回転アーム）、１４ａ…軸部、１４ｂ…連結部、
１４ｃ…ひさし部、
１５…傾動台（回転アーム支持体）、
１６…回転軸線（長手方向軸線、第四軸）、
１７…トーチ支持腕（エンドエフェクタ）、１８…揺動軸（第五軸）、
１９…溶接用トーチ、３０…ワイヤ送給装置、３９…コンジットパイプ、
４０…ワイヤリール、４１…溶接ワイヤ、
４２…ワイヤ送出口（ワイヤ出口）、４２ａ…中心軸線、
５０…トーチケーブル。

Claims (6)

1. 基端から延出された部位に支持部を有する回転アーム支持体と、
   前記回転アーム支持体の支持部に対して、自身の長手方向軸線の周りで基端部が回転自在に支持された回転アームと、
   前記回転アームの先端部に対して、前記長手方向軸線と直交する軸の周りで回転自在に支持され、溶接用トーチを備えたトーチ支持腕と、
   前記回転アーム支持体に対して、前記支持部よりも、下方の位置である基端側寄りの位置に設けられることにより、前記長手方向軸線から下方にオフセットして、取付けられたワイヤ送給装置と、
   前記ワイヤ送給装置のワイヤ出口と前記溶接用トーチ間に接続されたトーチケーブルであって、
   前記ワイヤ出口から延出された部位が、前記回転アーム支持体に対して回転自在に支持された前記回転アームの基端部を通過しないように、該基端部よりも該回転アームの先端側に向けて延出されるとともに、前記回転アームの基端部と先端部間における前記長手方向軸線に対して下方から上方へ向かって交差する第１部位、及び、上方から交差して下方に向かう第２部位を有するように配置され、
   前記回転アームには、前記第１部位と前記第２部位の間の部位を前記回転アームから突出させない部位を有する、トーチケーブルを備えた溶接ロボット。
2. 前記ワイヤ送給装置が前記回転アーム支持体に対して、前記長手方向軸線に対して直交する軸線の周りで回転自在に取付けされ、前記トーチ支持腕が前記長手方向軸線と直交する軸の周りで回転した際におけるトーチケーブルの追従動作に応じて、該ワイヤ送給装置が回転することを特徴とする請求項１に記載の溶接ロボット。
3. 基端から延出された部位に支持部を有する回転アーム支持体と、
   前記回転アーム支持体の支持部に対して、自身の長手方向軸線の周りで基端部が回転自在に支持された回転アームと、
   前記回転アーム支持体の基端を前記長手方向軸線と直交する軸の周りで下方から回転自在に支持する支持部材と、
   前記回転アームの先端部に対して、前記長手方向軸線と直交する軸の周りで回転自在に支持され、溶接用トーチを備えたトーチ支持腕と、
   前記支持部材に対して取付けされることにより、前記長手方向軸線から下方にオフセットして配置されたワイヤ送給装置と、
   前記ワイヤ送給装置のワイヤ出口と前記溶接用トーチ間に接続されたトーチケーブルであって、
   前記ワイヤ出口から延出された部位が、前記回転アーム支持体に対して回転自在に支持された前記回転アームの基端部を通過しないように、該基端部よりも該回転アームの先端側に向けて延出されるとともに、前記回転アームの基端部と先端部間における前記長手方向軸線に対して下方から上方へ向かって交差する第１部位、及び、上方から交差して下方に向かう第２部位を有するように配置され、
   前記回転アームには、前記第１部位と前記第２部位の間の部位を前記回転アームから突出させない部位を有する、トーチケーブルを備えた溶接ロボット。
4. 前記ワイヤ送給装置が前記支持部材に対して、前記長手方向軸線に対して直交する軸線の周りで回転自在に取付けされ、前記トーチ支持腕が前記長手方向軸線と直交する軸の周りで回転した際におけるトーチケーブルの追従動作に応じて、該ワイヤ送給装置が回転することを特徴とする請求項３に記載の溶接ロボット。
5. 前記回転アームの、前記第１部位と前記第２部位の間の部位を前記回転アームから突出させない部位は、前記長手方向軸線に対する前記ワイヤ送給装置のオフセット方向側の側面が開口するとともに、前記長手方向軸線の延出方向に延びる断面凹状の溝部であり、
   該溝部内には前記長手方向軸線が配置されるとともに、前記トーチケーブルの前記ワイヤ出口から延出された部位における前記第１部位と第２部位間の部位が入るように配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちいずれか１項に記載の溶接ロボット。
6. 前記回転アームは、前記長手方向軸線を含むように延出された筒部を有して、前記筒部には前記第１部位と前記第２部位の間の部位を前記回転アームから突出させない部位を含み、
   該筒部内には、前記基端部よりも先端部寄りの位置に開口された入口孔を介して、前記ワイヤ出口から延出された前記トーチケーブルが挿入され、かつ、挿入されたトーチケーブルが、前記第１部位及び第２部位を経て回転アームの先端側に設けられた出口孔から出るように配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちいずれか１項に記載の溶接ロボット。

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