JPH0332431B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はスタツドガンロボツトの手首装置の改
良に係り、特に異なつたスポツト溶接間隔を有す
る被溶接物を、間隔変更可能な二本のスタツドガ
ンで短時間に溶接作業を行なわせることができる
と共に、被溶接物から大きい加圧反力を受ける場
合に、スタツドガンが被溶接物より逃げないよう
にすることができる手首装置に関するものであ
る。これは、例えば、自動車生産工場などで、車
体外板などを工業用ロボツトによりスポツト溶接
する分野で利用されるものである。

〔従来の技術〕

車体外板などのスポツト溶接では、スタツドガ
ンが被溶接物からの大きな加圧反力を受け得る剛
性の高いフレームを有するマルチプルスポツトウ
エルダーが主流となつている。これは多数のスタ
ツドガンが予め定められた間隔で配置されている
ので、一定間隔のスポツト溶接個所に対して能率
よく溶接を行ない、しかも、加圧反力に対して充
分耐え得る利点がある。しかし、最近のように多
車種の不定型な車体が同一生産ラインで溶接され
るようになると、そのスポツト溶接間隔が種々異
なるので、汎用性が乏しくその作動に柔軟性を欠
くという問題がある。

一方、溶接ロボツトに二本のスタツドガンが装
着され、一本のスタツドガンを有する溶接ロボツ
トより迅速に一定間隔のスポツト溶接を行なうこ
とができるものもある。このような溶接ロボツト
では、スタツドガンの間隔変更が不可能であつた
り、また、オン・オフ式で二通りの間隔を得るこ
とができる程度なので、マルチプルスポツトウエ
ルダーと同様に、溶接間隔を任意に変更すること
が不可能であり、その改良が強く要望されてい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

一方、スタツドガンを有する溶接ロボツトとし
ては、第１図の模式図で示すような構成となつて
いるものがある。略述すると、図示しないアーム
の先端に装着された手首１には、アーム軸線２に
対して曲げ作動を行なうベンド体３と、手首軸４
を同軸状に回転させるスイベル体５などの回転駆
動体が設けられている。

したがつて、アームを適宜伸縮揺動させて手首
１を所望の位置に変位させながら、手首１のベン
ド体３およびスイベル体５を別途駆動して、スタ
ツドガン６の先端を被溶接物７の所定の位置で垂
直に当接させることができる。そして、スタツド
ガン６を手首１およびアームを介して被溶接物７
に圧接し、電線６ａを介してスタツドガン６と被
溶接物７および図示しない裏当て電極に電流を流
すと、スポツト溶接を行なうことができる。

このような溶接ロボツトにおいて、スタツドガ
ン６を被溶接物７に加圧する力が小さい場合は問
題ないが、250Kgにも及ぶ大きな力が必要な場合
には、その反力により前述したベンド体３に、そ
のベンド軸線３Ａ回りの大きなトルクが作用し、
スタツドガン６が想像線で示すよう矢印８方向へ
回動する。その結果、スタツドガン６が図示のよ
うに一本でもまた二本であつても、その先端が所
定の溶接個所から逃げ、溶接性能の低下を招くと
いう欠点がある。

ところで、実公昭43−28026号公報には、多点
同時溶接装置が開示されている。これは、垂直に
並ぶ複数の溶接用ガンを、水平な連繋杆で一定範
囲内の往復運動機構によつて接続し、シリンダー
などによつてシフトさせると、その都度被溶接物
に対して溶接用ガンの位置を変更することができ
る。したがつて、間隔を異にして存在する被溶接
物に簡単に対応させることができるようになつて
いる。

しかし、装置が大型化してロボツトの手首に装
着することは容易でなく、マルチプルスポツトウ
エルダー的なものとなつてしまう。すなわち、ベ
ンド体やスイベル体などの回転駆動体が設けられ
ている手首に装着することが困難となる。また、
たとえ、ロボツトの手首に装着することができた
としても、張り出しているシフト用シリンダー
が、被溶接物の他の部位に干渉するなど邪魔にな
ることがあり、溶接部位へ次々移行しながら同一
の被溶接物に対して溶接する場合には、動作上に
障害の生じる問題がある。

本発明は上述の欠点を解消するためになされた
もので、その目的は、手首に装着された二本のス
タツドガンの間隔を任意に変更することができ、
種々のスポツト溶接間隔に対応して迅速に溶接す
ることができること、そして、手首に介在された
回転駆動体の各軸線回りに、被溶接物の加圧反力
によるトルクが作用しないようにして、スタツド
ガンが溶接個所から逃げないようにすることがで
きること、装置が小型化されてロボツトの手首に
おける装着が可能であり、所定の被溶接部位に対
して溶接する際に、被溶接物の他の部位との干渉
が起こらないようにコンパクト化を図ることがで
きること、を実現するスタツトガンロボツトの手
首装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、スタツドガンを用いてスポツト溶接
を行なう産業用ロボツトのアーム先端に手首が形
成され、その手首に、ベンド軸線を中心に曲げ作
動を行なうベンド体が設けられているロボツトの
手首装置に適用される。

その特徴とするところは、第４図を参照して、
手首１０に、アーム軸線１１Ａに対して同心状の
回転を行なうスイベル体１２が設けられ、そのス
イベル体１２のスイベル軸線１２Ａに直交するベ
ンド軸線１４Ａを中心に曲げ作動を行なうベンド
体１４がスイベル軸線１２Ａの先端部に設けられ
る。上記したスイベル軸線１２Ａとベンド軸線１
４Ａの交点を通り、かつ、ベンド体１４の半径方
向外方に伸びる軸線１６ａに対して同心状の回転
を行なうツイスト体１６が設けられ、そのツイス
ト体１６に、そのツイスト軸線１６Ａと一致する
基部軸線１８Ａを有するガン基部１８が設けられ
る。そのガン基部１８内に、並列に垂下する二本
のスタツドガン６Ａ，６Ｂの相互の間隔を変更す
るためのピツチ変更体３８が装着され、スポツト
溶接間隔を任意に変更できるようにすると共に、
被溶接物７からスタツドガン６Ａ，６Ｂに作用す
る加圧反力により、スイベル軸線１２Ａ、ベンド
軸線１４Ａおよびツイスト軸線１６Ａ回りのトル
クが発生しないようにしたことである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、被溶接物における種々の溶接
ピツチに対応して、手首に装着された二本のスタ
ツドガンの間隔を任意に変更することができるの
で、ロボツトの溶接機能に柔軟性を持たせること
ができる。また、スポツト溶接時に発生する加圧
反力を、ベンド体のベンド軸線とスイベル体のス
イベル軸線の交点に作用させることができ、その
加圧反力によりそれぞれの回転駆動体の軸線回り
のトルクが発生することはなく、スポツト溶接中
にスタツドガンの先端が被溶接物の溶接個所から
逃げるといつたことが回避され、能率よくかつ正
確にスポツト溶接をすることができる。

加えて、スタツトガンが装着された手首全体が
小型化され、ロボツトの手首における装着性も向
上する。ピツチ変更体自体も手首における左右の
張出量が少なく、被溶接物の他の部位との干渉が
起こらず、ロボツトの動作が円滑なものとなる。

〔実施例〕

以下に、本発明をその実施例を示す図面に基づ
いて、詳細に説明する。

ロボツト全体の外形を表わした第２図および手
首の構成を模式的に表わした第３図において、１
０は、スタツドガン６を用いてスポツト溶接を行
なう産業用ロボツトのアーム１１の先端に装着さ
れた手首である。１２はアーム軸線１１Ａに対し
て同心状の矢印１３方向の回転を行なうスイベル
体、１４はスイベル体１２のスイベル軸線１２Ａ
に直交するベンド軸線１４Ａを中心にして矢印１
５方向の曲げ作動を行なうベンド体で、スイベル
軸線１２Ａの先端部に設けられている。

１６はスイベル軸線１２Ａとベンド軸線１４Ａ
の交点を通り、かつ、ベンド体１４の半径方向外
方に伸びる軸線１６ａに対して同心状の矢印１７
方向の回転を行なうツイスト体である。このツイ
スト体１６には、そのツイスト軸線１６Ａの左右
対称位置で平行な二つのスタツドガン６Ａ，６Ｂ
がガン基部１８を介して装着されている。

これらの詳細を、第２図の想像線で示すよう
に、ベンド体１４によりスイベル軸線１２Ａとツ
イスト軸線１６Ａを一直線状にした状態の断面を
表わした第４図を用いて、以下に説明する。

７はスポツト溶接される被溶接物で、上述の一
方のスタツドガン６Ａから他方のスタツドガン６
Ｂに電流が流され、二個所の溶接が一度に行なわ
れる。回転駆動体である一つのツイスト体１６
は、軸線１６ａと同心状の軸体１９に軸承された
ベベルギヤー２０、このギヤー２０に噛み合い軸
体１９と直交して軸承されたベベルギヤー２１、
このギヤー２１と同軸のスプロケツト２２、チエ
ーン２３が張架されたスプロケツト２４、これと
同軸のベベルギヤー２５から構成される。そし
て、ツイスト駆動軸２６の回転がベベルギヤー２
７を介して伝達されるようになつている。

また、ベンド体１４は、軸体２８に直交するよ
う突設された案内体２９に軸承されたベンドケー
ス３０、これと一体化されているベンド軸３１に
設けられたベベルギヤー３２から構成される。そ
して、このベンド駆動軸３３の回転がベベルギヤ
ー３４を介して伝達されるようになつている。

さらに、スイベル体１２は、軸体３５内に軸承
されたスイベル駆動軸３６とこれに固着された軸
体２８から構成され、スイベル駆動軸３６の回転
により、軸体３５に対して軸対２８が回転するよ
うになつている。

３８はピツチ変更体で、ガン基部１８内に装着
されている二本のスタツドガン６Ａ，６Ｂの相互
の間隔を、基部軸線１８Ａを中心にして左右に等
しく変更するためのものである。これは、第５図
の拡大図に示すように、スタツドガン６Ａ，６Ｂ
のそれぞれが垂下固着され、かつ、軸３９に螺合
して変位するスライド体４０Ａ，４０Ｂ、ガン基
部１８内でスタツドガン６に直交して軸承された
前述した軸３９を回転させるベベルギヤー４１
Ａ，４１Ｂ、これらに噛み合いガン基部１８の中
心に軸承された軸４２に固着されたベベルギヤー
４３から構成される。

そして、ピツチ変更駆動軸４４（第４図参照）
の回転は、ベベルギヤー４５、軸体２８に軸承さ
れたベベルギヤー４６、これと同軸のスプロケツ
ト４７、チエーン４８が張架されたスプロケツト
４９、これと同軸で軸体１９に直交して軸承され
たベベルギヤー５０、このギヤー５０に噛み合い
軸４２の上端に固着されたベベルギヤー５１など
の変更駆動系を介して伝達されるようになつてい
る。

このような構成例によれば、次のようにしてピ
ツチ変更体３８を作動させ、また、スタツドガン
６の加圧反力による回転駆動体の軸線回りのトル
クの発生を回避して、順次スポツト溶接を行なわ
せることができる。

生産ラインに搬送されてきた被溶接物７が所定
の位置に至ると、まず、第２図に示すようにアー
ム１１の支承体５４が矢印５５方向に旋回および
必要に応じて矢印５６方向に揺動される。また、
アーム１１が矢印５７方向に揺動され、手首１０
を被溶接物７の所望の位置へ移動する。そこで、
スタツドガン６の先端を溶接個所に当接させるた
め、必要に応じて第４図に示すスイベル体１２、
ベンド体１４およびツイスト体１６を作動させ
る。

このとき、スイベル体１２では、図示しない駆
動源からの駆動力がスイベル駆動軸３６に伝動さ
れ、これに固着された軸体２８が軸体３５に対し
て矢印１３方向に回転する。また、ベンド対１４
では、駆動力がベンド駆動軸３３に伝動される
と、これに固着されたベベルギヤー３４、ベベル
ギヤー３２、ベンド軸３１キー、５８を介してベ
ンドケース３０に伝動され、ベンドケース３０と
一体の軸体１９がベンド軸線１４Ａを中心にして
矢印１５方向へ回転する。

ツイスト体１６では、駆動力がツイスト駆動軸
２６に伝動され、これに固着されたベベルギヤー
２７、ベベルギヤー２５、スプロケツト２４、チ
エーン２３、スプロケツト２２、ベベルギヤー２
１を介してベベルギヤー２０が回転し、このベベ
ルギヤー２０と一体化されたガン基部１８が回転
される。したがつて、その先端に装着されている
スタツドガン６Ａ，６Ｂが矢印１７方向に回転さ
れ、二本のスタツドガンの配列方向が定められ
る。

なお、一つの被溶接物７の中でスポツト溶接の
ピツチが異なつていたり、搬送されてきた次の被
溶接物におけるスポツト溶接間隔が異なつたりし
ていると、ピツチ変更体３８が自動的に予め教示
された通りに動作する。すなわち、ピツチ変更駆
動軸４４が回転されると、この駆動力がベベルギ
ヤー４５、軸体２８に軸承されたベベルギヤー４
６、スプロケツト４７、チエーン４８、スプロケ
ツト４９、これと同軸のベベルギヤー５０、軸４
２に一体のベベルギヤー５１，４３（第５図参
照）が回転され、これにより回転する軸３９に螺
合したスライド体４０Ａ，４０Ｂが相反対する方
向に移動し、それらに垂下固着されたスタツドガ
ン６Ａ，６Ｂの間隔が変更される。

被溶接物７の所定の個所におけるスタツドガン
６の圧接が行なわれた後、スタツドガン６Ａに接
続されている電線から被溶接物７および他のスタ
ツドガン６Ｂを介して電流が流され、スポツト溶
接が行なわれる。このとき、被溶接物７からスタ
ツドガン６に作用する加圧反力は、スタツドガン
６が二本であると約500Kgもの力となる。しかし、
その反力がスイベル軸線１２Ａとベンド軸線１４
Ａの交点に作用することになり、被溶接物７から
スタツドガン６に作用する加圧反力によつて、手
首１０の回転駆動体の各軸線回りのトルクが発生
することはない。したがつて、スタツドガン６が
被溶接物７の溶接個所より逃げるようなことはな
い。

以上詳細に説明したように、被溶接物における
種々の溶接ピツチに対応してスタツドガンの間隔
を変更することができるので、ロボツトの溶接機
能に柔軟性を持たせることができる。また、スポ
ツト溶接時に発生する加圧反力を、ベンド体のベ
ンド軸線とスイベル体のスイベル軸線の交点に作
用させることができる。したがつて、その加圧反
力によりそれぞれの回転駆動体の軸線回りのトル
クが発生することはなく、スポツト溶接中にスタ
ツドガンの先端が被溶接物の溶接個所から逃げる
といつたことは回避され、能率よくかつ正確にス
ポツト溶接をすることができる。

しかも、スタツトガンが装着された手首全体が
小型化され、ロボツトの手首における装着性も向
上する。ピツチ変更体自体も手首において略軸対
称形となつて側方への張り出しもほとんどなく、
所定の被溶接部位に対して溶接する際に、被溶接
物の他の部位との干渉が起こらず、ロボツトの動
作が円滑となり、ピツチ変更体のコンパクト化も
図られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のスタツドガンロボツトの手首装
置の模式図、第２図は本発明が適用されるロボツ
トの全体外形図、第３図は本発明の手首装置の模
式図、第４図はスタツドガンロボツトの手首装置
の断面構造図、第５図はピツチ変更体の拡大断面
図である。 ６，６Ａ，６Ｂ……スタツドガン、７……被溶
接物、１０……手首、１１……アーム、１１Ａ…
…アーム軸線、１２……スイベル体、１２Ａ……
スイベル軸線、１４……ベンド体、１４Ａ……ベ
ンド軸線、１６ａ……軸線、１６……ツイスト
体、１６Ａ……ツイスト軸線、１８……ガン基
部、１８Ａ……基部軸線、３８……ピツチ変更
体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ スタツドガンを用いてスポツト溶接を行なう
   産業用ロボツトのアーム先端に手首が形成され、
   その手首に、ベンド軸線を中心に曲げ作動を行な
   うベンド体が設けられているロボツトの手首装置
   において、 上記手首に、アーム軸線に対して同心状の回転
   を行なうスイベル体が設けられ、 そのスイベル体のスイベル軸線に直交するベン
   ド軸線を中心に曲げ作動を行なうベンド体がスイ
   ベル軸線の先端部に設けられ、 前記スイベル軸線とベンド軸線の交点を通り、
   かつ、前記ベンド体の半径方向外方に伸びる軸線
   に対して同心状の回転を行なうツイスト体が設け
   られ、 そのツイスト体に、そのツイスト軸線と一致す
   る基部軸線を有するガン基部が設けられ、 そのガン基部内に、並列に垂下する二本のスタ
   ツドガンの相互の間隔を変更するためのピツチ変
   更体が装着され、 スポツト溶接間隔を任意に変更できるようにす
   ると共に、被溶接物から前記スタツドガンに作用
   する加圧反力により、前記スイベル軸線、ベンド
   軸線およびツイスト軸線回りのトルクが発生しな
   いようにしたことを特徴とするスタツドガンロボ
   ツトの手首装置。