JPH0459179A - 産業用ロボットの溶接トーチ機構 - 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、取付部に対してワイヤ突出部が所定の角度を
成している、いわゆるカーブド形溶接トーチを用いた溶
接ロボットに係り、特にティーチング・プレイバック方
式のロボットに好適な溶接トーチ機構に関する。

［従来の技術］ ロボットを用いた自動溶接装置では、隅肉溶接などに際
して、ロボットの自由度に余裕をもたせるため、カーブ
ド形溶接トーチを用いる場合があるが、このような場合
、溶接トーチの作業点（ワイヤ先端位置）とロボットの
制御点とを充分に合致させる必要が有り、これを保証す
る従来技術としては、特開昭５８−１０７２７５号公報
がある。

そこで、この従来技術について説明すると、次の通りで
ある。

■　ロボットは旋回可能な手首を有する。

■　ロボットの手首には、トーチのワイヤ先端位置まで
の距離が調整できるようにしたトーチ取付部がある。

■　ロボットの手首の旋回軸線に沿って所定の距離にあ
る、ロボットの特定点を指示するための先端部をもった
、着脱可能なゲージ部材を有する。

■　ゲージ部材の先端部による指示点に、トーチの先端
部、すなわち、溶接ワイヤの先端を合致させる。

■　合致させた後、ゲージ部材を取外し、ワイヤの先端
を制御点としてロボットの教示を行ない、これによる教
示データに基づいて溶接を行なう。

［発明が解決しようとする課題１ 上記従来技術は、カーブド形トーチの取付姿勢の変化と
トーチ自体の変形について配慮がされておらず、以下の
問題があった。

■　カーブド形トーチでは、そ６の取付部の軸方向と溶
接ワイヤのトーチからの突出軸方向とが所定の角度を有
するため、その取付部での軸方向回動位置がずれると作
業点もずれてしまうため、この回動ずれを充分に無くし
た状態にして取付なければならないが、この回動ずれの
チエツクは目視に頼らざるを得ず、煩わしい上、精度保
持が困難である。

これを図により説明すると、第５図に示すように、カー
ブド形溶接トーチ５は、固定部１０によりロボットの手
首４に取付られるが、このとき、ゲージ１４の先端で指
示される制御点Ｃに溶接ワイヤ６の先端である作業点Ｔ
が一致するように固定されなければならない。

しかしながら、このとき、固定部１０で回動ずれ、又は
ねじれによるずれが発生すると、第６図に一点鎖線で示
すように、トーチの姿勢が変り、作業点Ｔが制御点Ｃか
ら、Ｔ１、或いはＴ、の位置にずれてしまう。

そこで、目視により、作業点Ｔが制御点Ｃに正確に一致
するように、取付けなければならないのである。

■　カーブド形トーチは、ユーザが塑性変形による曲げ
加工により、所定の形状に成型して使用するものであり
、従って、成型後、曲げ部分で変形し易く、他方、溶接
用ロボットでは、教示時、誤ってトーチをワークや治具
などに突き当ててしまうことが間々あり、このため、教
示中、トーチを変形させてしまい、その都度、変形修正
や調整、それに再教示が必要になり、煩わしい。すなわ
ち、第５図に示すように、トーチ５の溶接ワイヤ６の先
端Ｔ（作業点）をゲージ１４で指示されている制御点Ｃ
に合致させたあとでも、トーチ５を何かに当接させたり
すると、破線で示すように変形し、作業点ＴがＴ１、或
いはＴ４で示す位置に動いてしまい、修正などの作業が
再度、必要になるのである。

■　溶接トーチの位置（姿勢）合わせは、ロボットに溶
接トーチを取付だ後でなければ行なえず、従って、ロボ
ットに溶接トーチを取付けたとき、その都度、調整が必
要になり、煩わしい。すなわち、第５図から明らかなよ
うに、ゲージ１４はロボットの手首４に、トーチ５とは
独立に取付けであるため、手首４からトーチ５を取り外
してしまうと、制御点Ｃと作業点Ｔとの一致を見ること
が出来なくなってしまうからである。

本発明の目的は、カーブド形トーチの取付姿勢の変化や
トーチ自体の変形を抑え、常に確実にロボットの制御点
への作業点の合致が得られるようにした産業用ロボット
の溶接トーチ機構を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、カーブド形溶接ト一チを構成
する筒状部材の取付部側直線筒部をロボットの手首に所
定の姿勢で固定するトーチ取付部材と、このトーチ取付
部材に上記筒状部材の取付部側直線筒部の側面とほぼ平
行を成して一端部が取付けられ、上記筒状部材の取付部
側直線筒部の側面から上記作業点側直線筒部側面に沿っ
てほぼ平行に延びる他端部を有する剛性保持部材と、こ
の剛性保持部材の上記他端部に上記筒状部材の作業点側
直線筒部を固定する緊締部材とを設けたものである。

［作用］ 剛性保持部材は、カーブド形トーチの取付部側に対する
溶接ワイヤ側の動きを所定の剛性をもって抑圧する働き
をすると共に、トーチ取付時でのトーチの姿勢を規定す
る働きをする 従って、トーチをロボットの手首に取付けた後での制御
点と作業点との合致状態に狂いが生じることがない。

〔実施例〕

以下、本発明による産業用ロボットの溶接トーチ機構に
ついて、図示の実施例により詳細に説明する。

まず、第２図は本発明をティーチング・プレイバック方
式の産業用ロボットに適用した一実施例の全体構成を示
したもので、この図において、はロボット本体、２はロ
ボット制御装置、３は教示装置、４はロボットの手首、
５は溶接トーチ、６は溶接ワイヤ、７．８．９はトーチ
取付部材、１０はトーチ取付部側固定部、１１は剛性保
持部材、１２はトーチ作業点側固定部、１３は指示部材
、１４はゲージである。

なお、本発明では、このゲージ１４は特に必要としない
が、ここでは、従来技術との対比を容易にするため、一
応、そのまま設けである。

また、この第２図では、ロボット本体１に比して、溶接
トーチ部分を拡大して描いてあり、この部分をさらに詳
細に示したのが第１図である。

この第１図から明らかなように、まず、溶接トーチ５は
、取付部側直線筒部５ａと、この取付部側直線筒部５ａ
から所定の曲率半径Ｒをもって曲げられ、所定の角度を
もつように形成された作業点側直線筒部５ｂとを有する
、例えば真鍮なとの塑性変形可能な筒状部材からなるカ
ーブド形溶接トーチである。

次に、３個の取付部材７〜９は、まず、取付部材７がボ
ルト１５により手首４に取付られており、以後、順次、
この取付部材７にボルト１６で取付部′ｕ８が、そして
ボルト１７により、この取付部材８に取付部材９がが取
付けられている。なお、このように、中間に取付部材８
を介在させているのは、ボルト１６．１７による取付部
で、手首４に対する取付部材９の固定位置が、成る程度
、調整できるようにするためである。

取付部材９には、固定部１０のボルト１８により筒状部
材からなる溶接トーチ５の取付部側直線筒部５ａが取付
られ、さらにボルト１９により剛性保持部材１１が取付
られている。

第３図は、固定部１０と、剛性保持部材１１の取付部材
９に対する取付部分の拡大断面図で、まず、固定部１０
は、取付部材９に固定されているベース部材１０ａと、
このベース部１０ａにボルト１８により締付けられ、溶
接トーチ５の取付部側直線筒部５ａを挾み込んで保持す
る押え金部材１０ｂとで構成されており、次に、剛性保
持部材１１は、その取付面に形成しである凸部ｌｅａか
取付部材９に形成されている溝部９ａに嵌合した上でボ
ルト１９により取付られるように構成されている。

第１図に戻り、この剛性保持部材１１は、溶接トーチ５
の取付部側直線筒部５ａと、作業点側直線筒部５ｂとに
それぞれ平行になるように折り曲げ形成されている。そ
して、取付部材９に取付られた方の端部とは反対側の端
部は、溶接トーチ５の作業点側直線筒部５ｂの側面に接
するようにして延長されている直線部分をもち、ここに
トーチ作業点側固定部１２が設けられている。

第４図は、このトーチ作業点側固定部１２の拡大断面図
で、溶接トーチ５の作業点側直線筒部５ｂが挿入される
溝が形成されている押え金部材１２ａと、この押え金部
材１２ａを剛性保持部材〕ｌに取付けるボルト２１で構
成され、溶接トーチ５の作業点側直線筒部５ｂを、剛性
保持部材１１の上記直線部分に強固に保持させるように
する。

また、剛性保持部材１１の、この部分の背面には、嵌合
溝１１ｂが形成されており、この嵌合溝１１ｂに指示部
材１２の端部が嵌合された上で、ボルト２０により固定
されるようになっている。

そして、この指示部材１３の端部は、溶接ワイヤ６の先
端が位置すべき点、すなわち、作業点Ｔを表わすように
構成されている。

次に、この実施例の効果について説明する。

■　カーブド形溶接トーチ５の支持が、固定部１０だけ
でなく、剛性保持部材１１によっても与えられ、取付部
側直線筒部５ａと、作業点側直線筒部５ｂの２個所で固
定されるので、溶接トーチ５の形状と姿勢は一義的に決
定され、回動ずれの発生がなく、従って、溶接トーチ取
付時での目視によるチエツクや調整は不要で、煩わしさ
が解消される。

■　溶接トーチ５は、剛性保持部材１１によって、その
取付部側直線筒部５ａと、作業点側直線筒部５ｂの２個
所で固定されているので、高い剛性が与えられ、ロボッ
トの教示時での溶接トーチ５の変形や姿勢変化が抑えら
れるので、教示中、トーチを変形させてしまう虞れがな
く、変形修正や調整、それに再教示が不要になり、煩わ
しさが解消される。

■　指示部材１３は、剛性保持部材１１を介してではあ
るが、取付部材９に取付られているので、ロボットの手
首４に取付けた状態でなくても、作業点Ｔとロボットの
制御点Ｃとの合致調整ができる。つまり、この指示部材
１３の端部が示す位置に溶接ワイヤ６の先端が一致して
いることさえ確認すれば、作業点Ｔと制御点Ｃとの合致
が得られるのであるから、この合致調整は、ロボットの
手首４に溶接トーチを取付けること無く可能になり、従
って、据え付は作業に際しての労力を大幅に減少させる
ことができる。

■　この実施例では、剛性保持部材１１が取付部材９に
対して着脱自在に構成されており、従って、ロボットの
教示時などで、必要なとき以外には取り外すことができ
る上、第３図で説明したように、嵌合構成されているの
で、取付時での位置決めは自動的に与えられ、調整が不
要になるという効果がある。なお、剛性保持部材１１を
取付部材９と一体に構成してもよいのは、いうまでもな
い。

同様に、指示部材１３の剛性保持部材１１への取付にも
、第４図から明らかなように、嵌合構造が採用されてお
り、従って、この指示部材１３の剛性保持部材１１への
取付に際しての位置決めは自動的に与えられるので、良
好な作業性を得ることができる。

なお、以上の実施例では、ゲージ１４が設けられている
が、本発明では、このゲージ１４が不要なことは、既に
説明したとおりである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、下記の効果が期待できる。

■　トーチ指示部におけるカーブド形トーチの回動ずれ
を無くすことができるので、調整の煩わしさが解消され
るだけでなく、溶接トーチに付属しているトーチコンジ
ットケーブルの引き回しに無駄が無くなり、溶接ワイヤ
の送給性が向上する。

■　カーブド形トーチの変形や姿勢の変化が防止される
ので、これらの発生に伴う修正の煩わしさが解消される
ばかりではなく、ロボットの軌跡精度の向上や、溶接ビ
ードのずれ防止、それに溶接ワイヤ自体をセンサとする
ワイヤアース式のタッチセンサ及び溶接電流フィードバ
ック形アークセンサの精度向上に大いに寄与することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による産業用ロボットの溶接トーチ機構
の一実施例を示す拡大図、第２図は同じく本発明の一実
施例を示す全体構成図、第３図はトーチ取付部側固定部
の拡大断面図、第４図はトーチ作業点側固定部の拡大断
面図、第５図及び第６図は従来技術における問題点の説
明図である。 ■・　ロボット本体、２　・　ロボット制御装置、３・
　教示装置、４・・・　ロボットの手首、５・・溶接ト
ーチ、６・・・・・溶接ワイヤ、７．８．９・・−・ト
ーチ取付部材、１０・・　トーチ取付部側固定部、１１
・−・・・・剛性保持部材、１２・・・・・・トーチ作
業点側固定部、１３・・・・・・指示部材、１４・・・
ゲージ。 第２図 第１図 ４、口汀４′ットのキロ ５．８接トーナ ６：斜ワイヤ ７．８，９：　←−−＋Ｘンイ１存ψ１ジキ１０：　Ｆ
−手取イ’ｔ＃Ｊ’Ｊ固ｆｆｉ郭ｔ　ｔ　：　Ｉｌ’ｌ
佳保Ｖｆ舒Ｍ １２、トーチイ乍を点、側固定郁 １３：指示１月λ １４　ヶ′′−シ゛′ 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、取付部側直線筒部と、この取付部側直線筒部から所
   定の角度を成す作業点側直線筒部とで形成された、塑性
   変形可能な筒状部材からなるカーブド形溶接トーチを用
   いた産業用ロボットの溶接トーチ機構において、上記筒
   状部材の取付部側直線筒部を上記ロボットの手首に所定
   の姿勢で固定するトーチ取付部材と、このトーチ取付部
   材に上記筒状部材の取付部側直線筒部の側面とほぼ平行
   を成して一端部が取付けられ、上記筒状部材の取付部側
   直線筒部の側面から上記作業点側直線筒部側面に沿って
   ほぼ平行に延びる他端部を有する剛性保持部材と、この
   剛性保持部材の上記他端部に上記筒状部材の作業点側直
   線筒部を固定する緊締部材とが設けられていることを特
   徴とする産業用ロボットの溶接トーチ機構。２、請求項
   １の発明において、上記剛性保持部材が、上記トーチ取
   付部材に対して嵌合機構により着脱可能に構成されてい
   ることを特徴とする産業用ロボットの溶接トーチ機構。 ３、請求項１の発明において、上記剛性保持部材の上記
   他端部に、溶接作業点を指し示す作業点指示部材が嵌合
   機構により着脱可能に設けられていることを特徴とする
   産業用ロボットの溶接トーチ機構。