JPH06344152A - スタッド溶接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 前後動する走行枠に支持させた左右動するロ
ボット本体に上下動する昇降アームを支持させて成る直
交座標型ロボットの昇降アームの下端に手首部を介して
スタッド溶接ガンを取付けて成るスタッド溶接装置にお
いて、スタッド溶接ガンによりワークを加圧したときに
ロボット本体や昇降アームの駆動系に作用する加圧反力
を軽減して、駆動系の耐久性を向上させる。 【構成】 走行枠３０と昇降アーム３２とに夫々給電バ
ー５５、５８を固設すると共に、ロボット本体３１に、
該本体３１に設けた給電路５６を各給電バー５５、５８
に接続する１対の通電ジョイント５７、５９を設け、給
電バー５５、給電路５６、給電バー５８を介してスタッ
ド溶接ガンに給電する。各給電ジョイント５７、５９
を、給電路５６に接続されるコンタクト部材５７ｂ、５
９ｂをシリンダ５７ｃ、５９ｃで各給電バー５５、５８
に接離自在として成る加圧式ジョイントで構成する。コ
ンタクト部材５７ｂ、５９ｂと給電バー５５、５８との
間の摩擦力で加圧反力が受けられ、ロボット本体や昇降
アームの駆動系に作用する加圧反力が軽減される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、直交座標型のロボット
を用いたスタッド溶接装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、水平２方向をＸ軸及びＹ軸とし
て、Ｙ軸方向両側のガイド枠に跨らせてＸ軸方向に移動
自在に設けた走行枠と、該走行枠にＹ軸方向に移動自在
に支持させたロボット本体と、該ロボット本体に昇降自
在に支持させた上下方向に長手の昇降アームとから成る
直交座標型ロボットの該昇降アームの下端に手首部を介
してスタッド溶接ガンを取付けて成るスタッド溶接装置
は知られている（実開昭６２−１０９８８４号公報参
照）。そして、このものでは、走行枠と昇降アームとの
間に該昇降アームに追従して動く多関節型の給電リンク
を設け、溶接電源から該給電リンクと昇降アームに設け
た給電路とを介してスタッド溶接ガンに給電するように
している。尚、給電リンクの各関節部には、各関節部で
連結される２つのリンク部材を電気的に接続する、ばね
で付勢された接触子を有するスリップ通電ジョイントが
設けられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記したス
タッド溶接装置では、ロボット本体や昇降アームをピニ
オンラック機構で駆動するようにしており、この場合、
スタッド溶接ガンでワークを加圧すると、昇降アームや
ロボット本体に加圧反力が作用して、ピニオンラック機
構のピニオンやラックの摩耗を生じ易くなる。また、上
記したスリップ通電ジョイントを用いると、ロボット動
作時に接触子が相手方部材に摺接して、接触子や相手方
部材の摩耗を生じ、そのため通電ジョイントを頻繁に交
換しなければならなくなり、メンテナンス性が悪くな
る。本発明は、以上の点に鑑み、ロボットに作用するス
タッド溶接ガンの加圧反力を給電機構を介して受けられ
るようにして、ロボットの駆動系の摩耗を防止し、更に
は通電ジョイントの交換頻度を減少させてメンテナンス
性を向上し得るようにしたスタッド溶接装置を提供する
ことをその目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく、
本発明は、水平２方向をＸ軸及びＹ軸として、Ｙ軸方向
両側のガイド枠に跨らせてＸ軸方向に移動自在に設けた
走行枠と、該走行枠にＹ軸方向に移動自在に支持させた
ロボット本体と、該ロボット本体に昇降自在に支持させ
た上下方向に長手の昇降アームとから成る直交座標型ロ
ボットの該昇降アームの下端に手首部を介してスタッド
溶接ガンを取付けて成るスタッド溶接装置において、走
行枠とロボット本体と昇降アームとに夫々給電路を設
け、溶接電源からスタッド溶接ガンにこれら給電路を介
して給電するようにし、走行枠に設ける給電路を走行枠
に固定したＹ軸方向に長手の第１給電バーで構成して、
ロボット本体に該ロボット本体に設けた給電路に接続さ
れるコンタクト部材を第１給電バーにシリンダで接離自
在とする加圧式の第１通電ジョイントを設けると共に、
昇降アームに設ける給電路を該昇降アームに固定した上
下方向に長手の第２給電バーで構成して、ロボット本体
に、該ロボット本体に設けた給電路に接続されるコンタ
クト部材を第２給電バーにシリンダで接離自在とする加
圧式の第２通電ジョイントを設けたことを特徴とする。

【０００５】

【作用】スタッド溶接ガンによりワークを加圧する際
は、第１と第２の各通電ジョイントのコンタクト部材を
第１と第２の各給電バーに圧接させるもので、これによ
れば昇降アームに作用する上下方向の加圧反力が第２給
電バーと第２通電ジョイントのコンタクト部材との間の
摩擦力で受けられると共に、ロボット本体に作用するＹ
軸方向の加圧反力が第１給電バーと第１通電ジョイント
のコンタクト部材との間の摩擦力で受けられ、昇降アー
ムの駆動系やロボット本体の駆動系に作用する加圧反力
が軽減され、これら駆動系の摩耗を生じにくくなる。

【０００６】また、ロボット本体や昇降アームを移動さ
せる際には、第１と第２の各通電ジョイントのコンタク
ト部材を第１と第２の各給電バーから離間させるもの
で、各コンタクト部材は各給電バーに摺接せず、そのた
めこれらコンタクト部材や給電バーの摩耗を生じなくな
り、各通電ジョイントや給電バーの交換頻度を減少して
メンテナンス性を向上できる。

【０００７】尚、Ｙ軸方向一側のガイド枠に溶接電源に
接続されるＸ軸方向に長手の給電バーを固定し、走行枠
に第１給電バーを該ガイド枠上の該給電バーに接続する
加圧式の通電ジョイントを設けて、走行枠に作用するＸ
軸方向の加圧反力を該通電ジョイントで受けるようにし
ても良い。然し、Ｙ軸方向両側のガイド枠に跨って走行
枠を支持させる場合、走行枠を駆動するラックピニオン
機構をＹ軸方向両側に対称に設けるを一般とするから、
走行枠に作用するＸ軸方向の加圧反力はＹ軸方向両側の
ラックピニオン機構で無理なく受けられ、Ｘ軸方向の加
圧反力を加圧式の通電ジョイントで受ける必要は特にな
い。そのため、第１給電バーをケーブルを介して溶接電
源に接続し、配線構造の簡素化とコストダウンとを図る
ことが望ましい。

【０００８】また、前記各通電ジョイントのコンタクト
部材を各通電ジョイントのシリンダのピストンロッドに
首振自在に連結しておけば、各コンタクト部材が各給電
バーに倣ってこれに確実に密着し、各通電ジョイントで
の給電ロスを生じなくなり、有利である。

【０００９】

【実施例】図１乃至図３を参照して、１はワークをセッ
トする治具ユニット、２は治具ユニット１の配置部上方
に架設した天井枠であり、該天井枠２に直交座標型ロボ
ット３を搭載し、該ロボット３にスタッド溶接ガン４を
取付けて、ワークのスタッド溶接を行うようにした。

【００１０】治具ユニット１は、ターンテーブル１０上
に１対の治具１１、１１を搭載して成るもので、両治具
１１、１１をターンテーブル１０の１８０°回転により
手前のワークセット位置と奥側のワーク溶接位置とに交
互に旋回自在とした。

【００１１】前記ロボット３は、天井枠２の奥行方向を
Ｘ軸方向、幅方向をＹ軸方向、上下方向をＺ軸方向とし
て、天井枠２のＹ軸方向両側の桁材上のガイド枠２０、
２０に跨らせてＸ軸方向に移動自在に設けた走行枠３０
と、走行枠３０にＹ軸方向に移動自在に支持させたロボ
ット本体３１と、ロボット本体３１に走行枠３０に対し
Ｘ軸方向前方に離間させて昇降自在に支持したＺ軸方向
に長手の昇降アーム３２とで構成されており、昇降アー
ム３２の下端に垂直のＵ軸と水平のＶ軸との２軸の自由
度を持つ手首部３３を介してスタッド溶接ガン４を取付
け、溶接位置に存する治具１１上のワークを手首部３３
の動きによるスタッド溶接ガン４の姿勢変換で任意の方
向からスタッド溶接し得るようにした。

【００１２】走行枠３０は、各ガイド枠２０の上面に固
設したガイドレール３０ａに走行枠３０の各端部に取付
けた１対のリニアガイド３０ｂを介して摺動自在に支持
されており、走行枠３０に搭載したＸ軸用モータＭｘに
連結されるピニオン３０ｃを各ガイド枠２０の内側面に
固設したラック３０ｄに噛合させて、走行枠３０をＸ軸
方向に駆動するようにした。そして、該走行枠３０の上
面と前面下部とに１対のガイドレール３１ａを固設し
て、該ガイドレール３１ａにロボット本体３１をその背
面に取付けた各リニアガイド３１ｂを介して摺動自在に
支持し、ロボット本体３１に搭載したＹ軸用モータＭｙ
に連結されるピニオン３１ｃを走行枠３０の前面上部に
固設したラック３１ｄに噛合させて、ロボット本体３１
をＹ軸方向に駆動するようにした。また、昇降アーム３
２をその背面の１対のガイドレール３２ａにおいてロボ
ット本体３１の前面に固設したリニアガイド３２ｂに摺
動自在に支持させると共に、ロボット本体３１に搭載し
たＺ軸用モータＭｚに連結されるピニオン３２ｃを昇降
アーム３２の背面に固設したラック３２ｄに噛合させ
て、昇降アーム３２をＺ軸方向に駆動するようにし、更
に、昇降アーム３２にＵ軸用モータＭｕとＶ軸用モータ
Ｍｖとを搭載して、手首部３３をＵ軸回りとＶ軸回りと
に駆動するようにした。

【００１３】図中５は治具ユニット１の側部に配置した
溶接電源たるトランスであり、該トランス５の一方の出
力端子をケーブル５０と治具ユニット１に設けた通電ジ
ョイント５１とを介して溶接位置に存する治具１１に接
続すると共に、トランス５の他方の出力端子をケーブル
５２と走行枠３０とロボット本体３１と昇降アーム３２
とに夫々設けた給電路と手首部３３に設けたＵ軸用とＶ
軸用のジョイント５３、５４とを介してスタッド溶接ガ
ン４に接続し、該ガン４によりワークを加圧した状態で
該ガン４と治具１１との間にワークを介して通電してス
タッド溶接を行うようにした。

【００１４】ここで、走行枠３０に設ける給電路は走行
枠３０の下面に固定した、一端に前記ケーブル５２を結
線したＹ軸方向に長手の第１給電バー５５で構成されて
おり、ロボット本体３１に設けた給電路５６を、図４及
び図５に示す如く、ロボット本体３１の背面下部に設け
た第１通電ジョイント５７を介して第１給電バー５５に
接続すると共に、該給電路５６を昇降アーム３２の側面
に固設したアーム側給電路を構成するＺ軸方向に長手の
第２給電バー５８にロボット本体３１の前面側部に設け
た第２通電ジョイント５９を介して接続した。

【００１５】各通電ジョイント５７、５９は、給電路５
６の各端部にオンス銅板５７ａ、５９ａを介して接続さ
れるコンタクト部材５７ｂ、５９ｂと、コンタクト部材
５７ｂ、５９ｂを各給電バー５５、５８に接離するシリ
ンダ５７ｃ、５９ｃとを備える加圧式ジョイントで構成
されており、各シリンダ５７ｃ、５９ｃをロボット本体
３１に固設した各ブラケット５７ｄ、５９ｄに取付け
た。尚、各通電ジョイント５７、５９のコンタクト部材
５７ｂ、５９ｂは、各給電バー５５、５８に確実に密着
するように、図６に示す如く、シリンダ５７ｃ、５９ｃ
のピストンロッドにボール継手５７ｅ、５９ｅを介して
首振自在に連結されている。

【００１６】ここで、第１通電ジョイント５７のコンタ
クト部材５７ｂは走行枠３０の下面の第１給電バー５５
に下方から圧接されるようになっており、コンタクト部
材５７ｂの圧接反力によりロボット本体３１にその下側
のリニアガイド３１ｂを支点にして図３及び図５で反時
計方向のＹ軸回りの回転モーメントが作用するようにし
た。

【００１７】スタッド溶接に際しては、第１と第２の各
通電ジョイント５７、５９のコンタクト部材５７ｂ、５
９ｂを第１と第２の各給電バー５５、５８から離間させ
た状態で走行枠３０、ロボット本体３１、昇降アーム３
２を駆動してスタッド溶接ガン４をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の
直交３軸方向に移動すると共に手首部３３を駆動してス
タッド溶接ガン４の姿勢を変換し、該ガン４をワークの
各所定の打点位置に各所定の方向から対向させ、その後
各モータＭｘ、Ｍｙ、Ｍｚ、Ｍｕ、Ｍｖをサーボロック
した状態で各通電ジョイント５７、５９のコンタクト部
材５７ｂ、５９ｂを各シリンダ５７ｃ、５９ｃの作動に
より各給電バー５５、５８に圧接させ、次いでスタッド
溶接ガン４を該ガンの加圧シリンダの作動によりワーク
の打点位置に突き当てて加圧し、該ガン４に給電してス
タッド溶接を行う。

【００１８】スタッド溶接ガン４によりワークを加圧す
ると、ロボット３にＸ軸方向や、Ｙ軸方向やＺ軸方向の
加圧反力が作用する。そして、走行枠３０を駆動するラ
ックピニオン機構でＸ軸方向の加圧反力が受けられ、ロ
ボット本体３１を駆動するラックピニオン機構でＹ軸方
向の加圧反力が受けられ、昇降アーム３２を駆動するラ
ックピニオン機構でＺ軸方向の加圧反力が受けられる。
ここで、走行枠３０用のラックピニオン機構はＹ軸方向
に対称に１対に設けられているため、該１対のラックピ
ニオン機構によりＸ軸方向の加圧反力を無理なく受けら
れるが、ロボット本体３１用のラックピニオン機構と昇
降アーム３２用のラックピニオン機構とは、夫々１個し
か設けられていないため、Ｙ軸方向やＺ軸方向の加圧反
力でこれらラックピニオン機構の摩耗を生じ易くなる。

【００１９】然し、本実施例の如く第１通電ジョイント
５７と第２通電ジョイント５９とを加圧式ジョイントで
構成しておけば、該各通電ジョイント５７、５９のコン
タクト部材５７ｂ、５９ｂと各給電バー５５、５８との
間の摩擦力でＹ軸方向やＺ軸方向の加圧反力が受けら
れ、ロボット本体３１用のラックピニオン機構に作用す
るＹ軸方向の加圧反力や昇降アーム３２用のラックピニ
オン機構に作用するＺ軸方向の加圧反力が軽減されて、
これらラックピニオン機構の摩耗を生じにくくなる。

【００２０】また、スタッド溶接ガン４を図３にで示
す如く下方に向け或いはで示す如くＸ軸方向後方に向
け、上方やＸ軸方向前方からワークを加圧して溶接を行
う場合、加圧反力によりロボット本体３１には昇降アー
ム３２を介して反時計方向の回転モーメントが作用する
が、この回転モーメントは昇降アーム３２の重量によっ
てロボット本体３１に作用する時計方向の回転モーメン
トで相殺され、走行枠３０に対するロボット本体３１の
支持部たるガイドレール３０ａやリニアガイド３０ｂに
無理がかかることはない。

【００２１】一方、スタッド溶接ガン４を図３にで示
す如くＸ軸方向前方に向け、ワークをＸ軸方向後方から
加圧して溶接する場合には、加圧反力によりロボット本
体３１に時計方向の回転モーメントが作用し、昇降アー
ム３２の重量による時計方向の回転モーメントと相俟っ
てロボット本体３１が走行枠３０に対し時計方向に傾動
しようとし、ロボット本体３１の支持部に無理がかか
る。然し、本実施例では、上記の如く第１通電ジョイン
ト５７のコンタクト部材５７ｂの第１給電バー５５への
圧接反力によりロボット本体３１に反時計方向への回転
モーメントが作用するため、この回転モーメントにより
ワークの加圧反力による時計方向の回転モーメントが減
殺され、ロボット本体３１の支持部に無理がかかること
はない。

【００２２】尚、上記実施例では、走行枠３０の下面に
固定した給電バー５５にコンタクト部材５７ｂを下方か
ら圧接させるようにしたが、走行枠３０の前面にガイド
レール３１ａより下方に位置させて給電バーを固定し、
これに前方からコンタクト部材を圧接させて、ロボット
本体３１に圧接反力による反時計方向の回転モーメント
が作用するようにしても良い。

【００２３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、スタッド溶接ガンによりワークを加圧したと
きに作用するＹ軸方向や上下方向の加圧反力を第１と第
２の各通電ジョイントのコンタクト部材の第１と第２の
各給電バーへの圧接による摩擦力で受けて、ロボット本
体や昇降アームの駆動系に作用する加圧力を軽減できる
ため、これら駆動系の耐久性を向上でき、更に、ロボッ
ト動作時は各通電ジョイントのコンタクト部材を各給電
バーから離間させて、両者の摺接による摩耗を防止で
き、各通電ジョイントや各給電バーの交換頻度が減少し
てメンテナンス性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明装置の一例の正面図

【図２】 その平面図

【図３】 その側面図

【図４】 その要部の拡大正面図

【図５】 図４のV−V線截断側面図

【図６】 図５のVI−VI線拡大截断面図

【符号の説明】 ３ ロボット ４ スタッド溶接ガン ２０ ガイド枠 ３０ 走行枠 ３１ ロボット本体 ３２ 昇降アーム ３３ 手首部 ５５ 第１給電バー ５６ ロボット本体側給電路 ５７ 第２通電ジョ
イント ５７ｂ コンタクト部材 ５７ｃ シリンダ ５８ 第２給電バー ５９ 第２通電ジョ
イント ５９ｂ コンタクト部材 ５９ｃ シリンダ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 江川 嘉宏 埼玉県狭山市新狭山１丁目10番地１ ホン ダエンジニアリング株式会社内 (72)発明者 屋代 知彦 埼玉県狭山市新狭山１丁目10番地１ ホン ダエンジニアリング株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水平２方向をＸ軸及びＹ軸として、Ｙ軸
   方向両側のガイド枠に跨らせてＸ軸方向に移動自在に設
   けた走行枠と、該走行枠にＹ軸方向に移動自在に支持さ
   せたロボット本体と、該ロボット本体に昇降自在に支持
   させた上下方向に長手の昇降アームとから成る直交座標
   型ロボットの該昇降アームの下端に手首部を介してスタ
   ッド溶接ガンを取付けて成るスタッド溶接装置におい
   て、走行枠とロボット本体と昇降アームとに夫々給電路
   を設け、溶接電源からスタッド溶接ガンにこれら給電路
   を介して給電するようにし、走行枠に設ける給電路を走
   行枠に固定したＹ軸方向に長手の第１給電バーで構成し
   て、ロボット本体に該ロボット本体に設けた給電路に接
   続されるコンタクト部材を第１給電バーにシリンダで接
   離自在とする加圧式の第１通電ジョイントを設けると共
   に、昇降アームに設ける給電路を該昇降アームに固定し
   た上下方向に長手の第２給電バーで構成して、ロボット
   本体に、該ロボット本体に設けた給電路に接続されるコ
   ンタクト部材を第２給電バーにシリンダで接離自在とす
   る加圧式の第２通電ジョイントを設けたことを特徴とす
   るスタッド溶接装置。
2. 【請求項２】 前記第１給電バーを前記溶接電源にケー
   ブルを介して接続したことを特徴とする請求項１に記載
   のスタッド溶接装置。
3. 【請求項３】 前記各通電ジョイントのコンタクト部材
   を各通電ジョイントのシリンダのピストンロッドに首振
   自在に連結したことを特徴とする請求項１又は２に記載
   のスタッド溶接装置。