JPH035097A - 溶接ロボット用ポジショナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、溶接ロボットによる溶接可能時に被溶接物の
溶接部分を最適な位置に保持するためのポジショナに関
するものである。

（従来の技術） 従来、第６図に示す油圧シコベル用ブーム等の被溶接物
ａのすみ肉溶接部分ｂ１・・・や片目板突合せ溶接部分
す、、ｂ、の溶接加工は、溶接部分が水平位置を保つ状
態にされて、トーチＣより下向き溶接を行うのが良い溶
接結果が得られる。第８図は片目板突合せ溶接部分ｂ２
．ｂ３が傾斜している状態を示す断面図で、第９図は同
水平位置を保つ状態で溶接された断面図である。被溶接
物ａを上記の加工状態に保持するためには、通常、第３
図および第４図に示すようなポジショナｄが用いられて
いる。

このポジショナｄは、駆動側コラムｅおよび従動側コラ
ムｆが被溶接物ａの両端部を保持するための間隔をおい
て基台ｇ上に設けられ、駆動側コラムｅは被溶接物ａの
一端部を保持して駆動するためのもので、駆動側昇降手
段ｈ、駆動側回動軸ｉおよび被溶接物ａの一端部（第３
図で右端部）を回動可能に支持するアームｊが順次連結
されている。また、従動側コラムｆは、被溶接物ａの他
端部を保持して駆動動作に追随させるためのもので、こ
のコラムｆを支承して基台ｇ上を移動する走行装置ｋが
設けられるとともに、従動側昇降手段β、従動側回動軸
ｍ、アームｎと順次連結され、このアームｎと被溶接物
ａの他端部（第３図で左端部）とは、リンクＱの両端部
でピン結合で連結されたことにより滑節構造になってい
る。前記走行装置には第５図に示すように、ピンオンｑ
が連結されたウオーム減速器ｒ、ウオーム（図示省略）
に直結されたサーボモータＳ、ブレーキｔおよびエンコ
ーダｕが従動側コラムｆに固定されていて、前記ピニオ
ンｑは、各回動軸ｉ、ｍの軸方向と平行するように基台
ｇ上に固定されたラックＶに噛み合わされている。

第３図に示す被溶接物ａの上面Ｘ側のすみ肉溶接加工で
は、駆動側回動軸ｉの正逆駆動ですみ肉溶接部分す、を
溶接加工姿勢（溶接部分す、が水平位置を保つ状態にす
る）に適合させるとともに、駆動側昇降手段りもしくは
従動側昇降手段ｌの昇降駆動で傾動して水平位置に位置
させておき、トーチＣによりすみ肉溶接部分ｂ１の下向
き溶接が行われている。

また、被溶接物ａの片目板突合せ溶接部分ｂ２゜ｂ３の
溶接加工では、駆動側回動軸ｉの正逆駆動で片目板突合
せ溶接部分ｂ２．ｂ、を第９図に示す姿勢に位置させて
おき、トーチＣにより片目板突合せ溶接部分ｂ２．ｂ、
の下向き溶接が行われている。

被溶接物ａの下面ｙ側のすみ肉溶接加工は、第３図の状
態から駆動側回動軸ｉを駆動してアームｊが回動される
と、この反転動作に追随して被溶接物ａ、リンクＱ、ア
ームｎおよび従動側回動軸ｍが同時に回動し、被溶接物
ａは第４図に示す姿勢に反転され、その後は、上述と同
様の動作によって下面ｙ側のすみ肉溶接が行われている
。

（発明が解決しようとする課題） 第３図に示す被溶接物ａの上面Ｘ側のすみ肉溶接加工時
に、駆動側昇降手段りの上昇駆動で被溶接物ａの保持姿
勢を実線位置から二点鎖線位置に変えた場合は、従動側
回動軸ｍのリンクＱの下端部が被溶接物ａの他端部（第
３図で左端部）に引きつけられて従動側コラムｆに推力
Ｐ、が作用する。しかし、従動側コラムｆは走行装置に
で固定されていても、推力Ｐ、により若干の移動と時計
回り方向のたわみとがおこり、同時に駆動側コラムｅに
反時計回り方向にたわみがおこる。このたわみ等の作用
は両コラムｅ、ｆを互いに接近させようとするもので、
両アームＪ＋　　ｎの先端部間を結ぶ線とリンクＱの両
端結合部間を結ぶ線とでなす角αは、大きく拡がって推
力Ｐ１が減少する。

したがって、被溶接物ａは安定した状態に保持される。

ところが、第４図に示す被溶接物ａの下面ｙ側のすみ肉
溶接加工時に、駆動側昇降手段りの上昇駆動で被溶接物
ａの保持姿勢を太い実線位置から二点鎖線位置に変えた
場合は、従動側回動軸ｍのリンクＱの上端部が被溶接物
ａの他端部（第４図で左端部）に引きつけられ、この反
動で前記推力Ｐ１と反対方向の推力Ｐ２が従動側コラム
ｆに作用する。従動側コラムｆは走行装置ｋで固定され
ていても推力Ｐ２により、やや大きい移動と反時計回り
方向のたわみとがおこり、同時に駆動側コラムｅに時計
回り方向のたわみがおこる。このたわみ等の作用は両コ
ラムｅ、ｆを互いに離間させようとするもので、前記角
αがさらに小さくなるに従って、推力Ｐ２が次第に大き
くなり、被溶接物ａの保持状態はきわめて不安定になる
。その後、角αの減少作用が進行すると、リンクＱは思
案点を越えて時計回り方向に大きく回動し、被溶接物ａ
が二点鎖線位置から細い実線位置に急激な降下をする。

このことは、被溶接物ａの下面ｙ側のすみ肉溶接加工時
に不測に発生すると、被溶接物ａやポジショナｄが傷つ
いたり、こわれたりするだけでなく、作業環境の安全性
が著しく低下するという問題がある。

本発明はこのような従来の事情から見て、被溶接物の上
面側および下面側のいずれのすみ肉溶接を行う場合でも
、被溶接物が常に安定した状態で保持されるようにした
溶接ロボット用ポジショナを提供するにある。

（課題を解決するための手段） 本発明の溶接ロボット用ポジショナは、溶接ロボットで
溶接される被溶接物を、回動可能および傾動可能に保持
するためのものであって、基台上に固定された駆動側コ
ラムと、基台上でこの駆動側コラムに対して進退可能と
された従動側コラムとが配置され、この各コラムには、
それぞれ回動輪が昇降可能に設けられるとともに、この
各回動軸に、それぞれ被溶接物を保持させる保持アーム
が固定され、前記従動側コラムを移動させる走行装置は
、自走および遊動のいずれかに切替可能となされたもの
である。

（作用） 上記の手段による作用は、被溶接物の両端部がそれぞれ
回動軸と一体のアームだけで反転されるとともに、走行
装置を遊動させて従動側コラムが被溶接物の傾動動作に
追随することにより、被溶接物は回動動作および傾動動
作をくり返して常に安定した状態で保持される。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図に示すポジショナ１は、油圧ショベル用ブーム等
の被溶接物Ｗの両端を回動可能および傾動可能に保持す
るためのもので、駆動側コラム２、従動側コラム３、駆
動側昇降手段４、従動側昇降手段５、駆動側回動軸６、
従動側回動軸７、駆動側保持アーム８、従動側保持アー
ム９および走行装置１０を主要部として構成されている
。

前記駆動側コラム２は、被溶接物Ｗの一端部（第１図で
右端部）を保持して駆動するためのもので、基台Ｆ上に
固定され、前記従動側コラム３は駆動側コラム２との間
に、被溶接物Ｗを収容できる間隔をとって基台Ｆ上に配
置されるとともに、この基台Ｆに敷設されたレール（図
示省略）上に乗架され、駆動側コラム２に対して走行装
置ｆｌＯにより進退可能となされている。

前記駆動側昇降手段４は、駆動側回動軸６を昇降させる
ためのもので、例えばボールネジ、ボールナンドおよび
サーボモータを具備して構成されたものが用いられ、駆
動側回動軸６は、駆動側昇降手段４に設けた軸受（図示
省略）に支承されるとともに、サーボモータ等の駆動機
構（図示省略）が連結されている。

前記従動側昇降手段５は、従動側回動軸７を昇降させる
ためのもので、例えばボールネジ、ボールナツトおよび
サーボモータを具備して構成されたものが用いられ、従
動側回動軸７、従動側昇降手段５に設けた軸受（図示省
略）に支承されている。

前記駆動側保持アーム８および従動側保持アーム９は、
被溶接物Ｗの両端部をピン結合等で回動可能に保持する
ためのもので、いずれも被溶接物Ｗの各ピン結合部と各
回動軸６，７との間が剛節構造となるようにＬ字形に形
成してその先端部にビン孔（図示省略）が設けられてい
る。駆動側保持アーム８は基端部が駆動側回動軸６に軸
心を一致させて固定され、先端部が被溶接物Ｗの一端部
（第１Ｂで右端部）にピン１１で結合されている。

また、従動側保持アーム９も同様に、基端部が従動側回
動軸７に軸心を一致させて固定され、先端部が被溶接物
Ｗの他端部（第１図で左端部）にピン１２で結合されて
いる。

前記走行装置１０は従動側コラム３をレール（図示省略
）上で駆動側コラム２に対して前進移動もしくは後退移
動をさせるためのもので、第２図に示すように、ラック
１３、ピニオン１４、連動軸１５、連動軸軸受箱１６、
伝動機構１７、エンコーダ１８、エンコーダ軸受箱１９
、クラッチ２０、駆動軸２１、ウオーム減速機２２、サ
ーボモータ２３およびブレーキ２４を主要部として構成
されている。

すなわち、基台Ｆの前記レール（図示省略）に沿ってラ
ック１３が設けられ、このラック１３に噛み合わせたビ
ニオン１４は連動軸１５の下端部に固着され、この連動
軸１５を支承する連動軸軸受箱１６はブラケット（図示
省略）を介して従動側コラム３に固定されている。連動
軸１５と、平行させたエンコーダ１８の６軸１８ａとの
間にはスプロケット１７ａ、１７ｂにチェーン１７ｃを
巻き掛けてなる前記伝動機構１７が架設され、エンコー
ダ１８を支承するエンコーダ軸受箱１９は、ブラケット
（図示省略）を介して従動側コラム３に固定されている
。前記クラッチ２０は連動軸１５の上端部と駆動軸２１
の下端部との間に介在させて駆動軸２１の上端部に設け
たウオーム減速機２２とともにブラケット（図示省略）
を介して従動側コラム３に固定されている。さらに、ウ
オーム減速機２２のウオーム軸（図示省略）には、サー
ボモータ２３およびブレーキ２４が軸心を一致させて連
結されている。

前記クラッチ２０はポジショナ１の制御装置（図示省略
）から入力される制御信号でオン、オフ動作が行われて
連動軸１５の回転による従動側コラム３の自走動作と、
連動軸１５の切り離しによる従動側コラム３の遊動動作
とに切替えができるように構成されている。

なお、エンコーダ１８は連動軸１５の回転を取り出して
作動させることにより、従動側コラム３の原位置と移動
位置がクラッチ２０のオン、オフ動作に係わりなく検出
可能となされている。

次に、上記実施例の作用を第１図に示すような被溶接物
Ｗの下面Ｗ２側のすみ肉溶接加工について説明する。

まず、駆動側回動軸６を回動して被溶接物Ｗの下面Ｗ２
側を溶接ロボット（図示省略）による下向き溶接に適し
た姿勢に調節する。

次に、駆動側昇降手段４の上昇駆動で、被溶接物Ｗを実
線位置から二点鎖線位置まで傾動させて下面Ｗ２を水平
位置に調節する。このとき、被溶接物Ｗの他端部（第１
図で左端部）には、従動側保持アーム９を第１図で右方
へ引きっける力Ｐがおこるが、従動側保持アーム９は従
動側回動軸７および従動側コラム３とともに実線位置か
ら二点鎖線位置まで移動することによって、前記力Ｐが
消滅する。

また、従動側保持アーム９は、被溶接物Ｗのビン１２結
合部と従動側回動軸７との間が剛性構造１ に構成されているので、被溶接物Ｗの他端部（左端部）
の保持状態は不安定になることがなく、したがって、こ
の他端部が急激に降下することもない。

なお、被溶接物Ｗの上面Ｗ、側のすみ肉溶接加工は、第
１図の状態で駆動側回動軸６が駆動されると、被溶接Ｗ
の上面ＷＩが上側に反転されたのち、再び、駆動側回動
軸６および各昇降手段４５の駆動によりすみ肉溶接部分
の姿勢と水平位置の調節がなされる。

さらに、被溶接物Ｗが複数の部材を接続して形成される
この突合せ溶接加工を行う場合も、上記と同様に、駆動
側回動軸６の正逆駆動と、駆動側昇降手段４および従動
側昇降手段５の昇降駆動とによって突合せ溶接部分Ｂ、
Ｂの姿勢と水平位置との調節がなされる。

（発明の効果） 本発明の溶接ロボット用ポジショナは、基台上に配置さ
れた駆動側コラムおよび従動側コラムにそれぞれ回動軸
が昇降可能に設けられるとともに２ この各回動輪に、それぞれ被溶接物を保持させる保持ア
ームが固定され、前記従動側コラムを移動させる走行装
置は、自走および遊動のいずれかに切替可能となされた
ものであるから、被溶接物の傾動動作時に、従動側コラ
ムが被溶接物の姿勢変化による推力を受けても、従動側
コラムの遊動動作と保持アームの剛節構造とによって被
溶接物が安定した状態で保持されるから、ポジショナに
よる被溶接物の傾動作業の安全性が著しく向上するだけ
でなく、被溶接物の急激な降下による破損等を確実に防
ぐことができるなどの優れた利点がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図はポジショ
ナの概要を示す正面図、第２図は第１図の■部を拡大し
て示す走行装置の外形斜視図、第３図および第４図はポ
ジショナの従来例を示す正面図、第５図は走行装置の従
来例を示す外形斜視図、第６図は被溶接物の斜視図、第
７図は第６図の■−■線で切断した端面図、第８図は片
目板突合せ溶接部分が傾斜している状態を示す断面図、
第９図は同水平位置を保つ状態で溶接された断面図であ
る。 １・・・ポジショナ ３・・・従動側コラム ５・・・従動側昇降手段 ７・・・従動側回動軸 ９・・・従動側保持アーム ２０・・・クラッチ Ｆ・・・基台 ２・・・駆動側コラム ４・・・駆動側昇降手段 ６・・・駆動側回動軸 ８・・・駆動側保持アーム １０・・・走行装置 Ｗ・・・被溶接物

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）溶接ロボットで溶接される被溶接物を、回動可能お
   よび傾動可能に保持するためのものであって、基台上に
   固定された駆動側コラムと、基台上でこの駆動側コラム
   に対して進退可能とされた従動側コラムとが配置され、
   この各コラムには、それぞれ回動軸が昇降可能に設けら
   れるとともに、この各回動軸に、それぞれ被溶接物を保
   持させる保持アームが固定され、前記従動側コラムを移
   動させる走行装置は、自走および遊動のいずれかに切替
   可能となされたことを特徴とする溶接ロボット用ポジシ
   ョナ。