JPS59206176A - 単一溶接電極を使用する産業用ロボツトスポツト溶接構造 - 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〕 本発明は産業用ロボットに関し、より詳細には、産業用
ロボットを使用する一連のスポット溶接作業を行なうた
めの構造に関する。本発明は、単一溶接電極を使用する
場合に適用されるものであるが、自動車のスポット溶接
分野、特に自動車、トラック又はパンの車体の床トラフ
部分の溶接に特に適用される。

〔従来の技術〕

今日、産業用ロボットの主要な適用の７つは車体のスポ
ット溶接の分野にある。これらの自動車のスポット溶接
の適用では、溶接ガン組立体がロボットのブーム又はア
ームの端に取付けられ、この組立体は開放している一対
の溶接ジョーを備え、アームをスポット溶接の行なわれ
る希望の位置に移動させた後、この一対の溶接ジョーを
加工品の縁の上で内方に移動させ、次に溶接ジョーを加
工品の両側で加工品に対してフランジする。これらの溶
接ジョー、即ち電極を加工品の下で閉じた後、電流を電
析量に辿して加工品にその場所でスポット溶接を行なう
。

かかるスポット溶接作業は自動車業界で広く使用されて
いるが、それらは、スポット溶接を車体の縁に比較的近
接して行なうようなス４ぐット溶接の適用に必然的に制
限される。スポット溶接を車体の中央に行なう場合、例
えば、自動車又はトラックの車体の床の中央のト　ラフ
をスポット溶接する場合には、在来の溶接ガン組立体の
ジョーは、溶液室、極を車体のト　ラブのまわりの希望
の溶接場所に到達させるほど十分開くことはできない。

かかる車体のトラフ溶接作業については、いわゆるブツ
シュ型式のス？ット溶接構造を使用することが必要であ
り、かかるス？ット溶接構造では、車体加工品を、加工
品の形状に一致するように形作られた共辿の接地電極上
に位置決めし、単一溶接電極を押下げて、スポット溶接
をすべき種々の個所の加工品の上面と係合させる。次に
、電流を単−電接から加工品を介して接地電極に通す。

適当なスポット溶接を行なうことができるようにするだ
めに、下の接地電極に対して加工品をしっかりと保持す
るようにかなりな力でこの単一電極を加工品に押付けな
げればならない。

これらの条件のもとで良好なスポット溶接を行なうのに
必要とされる必要な力を達成するために、現在２つの型
式の構造が使用されている。

かかる構造の一例では、−列の単一溶接電極を垂直方向
に移動可能なブツシュ型式の構造体に設け、この構造体
を下降させると、かかる単一溶接電極は、希望のスポッ
ト溶接場所で加工品の上面に同時に係合し、加工品をか
なりな力で共通の接地電極に圧接させることができる。

次に、溶接電流を一列の単一電極に加え、通常引き続い
て溶接電流電源の追角荷を回避し、したがって、希望の
一連のスポット溶接が加工品に行なわれる。

もう７つの型式の車体のトラフの溶接構造では、産業用
ロボットが車体加工品の真上の門形構造体に取付けられ
、また、単一溶接電極がロボットのアームの端に取付け
られている。溶接電極を加工品忙対して保持しかつ加工
品を接地電極に対して保持するのに必要とされる力は、
もっばら産業用ロボットのアーム移動装置によって発生
される。

かかる構造は、加工品に加えられる必要な電極の力を発
生させ、或はこれに耐えるために、特別に設計された大
きなリンク仕掛は及び耐久力のある駆動装置を備えた大
変特別なマニプレータアーム構造を必要とする。また、
かかる構造は、特別に設計された力発生用リンク仕掛け
が有効であるためには、加工品の真上に取付けられなけ
ればならない産業用ロボットの場所が厳しく制約される
。

したがって、本発明の目的は、先行技術の単一電極スポ
ット溶接構造の上記の不利益の７つ又はそれ以上を回避
する新規かつ改良された、プログラム可能なマニプレー
タスポット溶接構造を提供することである。

本発明の別の目的は単−溶液室１極を加工品に対して保
持するのに必要な力を産業用ロボットのアーム移動装置
によって発生させない新規かつ改良された産業用ロボッ
トスポット溶接構造を提供することである。

本発明のさらにもう一つの目的は、新規かつ改良された
産業用ロボットスポット溶接構造を掠供することであり
、かかるスポット溶接構造では、加工品の輪郭に一致し
た固定バックアップ構造体を加工品からかなりな距離間
隔を保ち、産業用ロボットのアームは、アームの端に設
けた空気又は油圧シリンダを加工品とバックアップ構造
体との間に位置決めするように作用するに禍ぎず、した
がって、アームによって支持されたシリンダに圧力流体
が供給されるとき、単−容接電極を加工品に対して保持
するときに発生した反作用力は、産業用ロボットのアー
ム移動装置によってではなく固定バックアップ構造体に
よって受けとめられる。

本発明の別の目的は単−溶接電極を使用する産業用ロボ
ットスポット溶接構造を提供することであり、かかるス
ポット溶接構造では、産業用ロボットは標準構造のもの
でよく、このロボットは単一溶接電極を加工品に対し希
望の個所に位置決めするのに使われるに過ぎず、溶接作
業中、反作用力は、加工品から間隔をへだてていてかつ
加工品の輪郭に一致した固定バックアップ構造体によっ
て受けとめられる。

本発明は、その□構成と作業法との両方に関し、本発明
のさらに一層の目的及び利点と共に添付図面と関連して
以下の明細書を参照することによって最もよく理解され
よう。

〔実施例〕

今、図面、特に第１図乃至第り図を参照すると、本発明
は、全体を１０で指示した産業用ロボットと関連して示
されており、前記産業用ロボットは、自動車又はトラッ
クの車体の床部分１４の彎曲部分１２に一連のスポット
溶接作業を行なうのに使用さね、前記彎曲部分１２は在
来のトラフを床部分１４の中矢に形成し、前記トラフは
自動車又はトラックの伝動装置及び関連部品のための隙
間を作る。特定のスポット溶接作業は単一電極型式のも
のであり、がかる型（式では、単−溶接電極１６を移動
させて溶接するべき上１ｆｙ　１４　ａと係合させ前記
上板１４ａを導電性接地電、極１８と係合している床部
分１４０部分１．４　ｂ　Ｋ押し付ける。

本発明の重要な観点によれば、剛性バックアップ板即ち
反作用部材２０が加工物１４ａ、１４ｂの彎曲部分１２
からかなりな距離間隔をへだてており、また、ボルト２
６によってポスト２２゜２４上に支持されている。バッ
クアツプ板２０はスポット溶接すべき部分１２の輪郭と
一致するように形作られており、また、彎曲部分１２に
なされるべきスポット溶接部の各々に相応する一連の位
置決め四部２８を備えている。特に、四部２８の各々は
、希望のスポット溶接場所の加工品の彎曲面１２の垂線
に沿って位置決めされている。

全体を３０で指示１−た複ピストンシリンダが産業用ロ
ボツ）１０の伸長自在のアーム部分３２の一端に取付け
られており、シリンダ３０の下方に延びたピストン３４
は、その下端に設けられた単一溶接を極１６を有し、上
方ピストン３６は凹部２８のうちの７つに差込まれるよ
うになったキャップ部分３８（第３図）を有している。

特に、溶接電極１６は下部ピストンロッド３４の絶縁端
部分３４ａ内に取付けられており、ｔｌＪ１６には、接
続ワイヤ３８及び止めねじ４ｏによって電気接続が確立
されている。ピストンロンド３４１３６はそれぞれコイ
ルばね４２．４４によって第３図に示す引込み位置に保
持され、コイルばね４２゜４４はシリンダ３０の端キャ
ップ４６．４８と各各のピストン５０．５２との間に位
置決めされており、これらのピストンをシリンダ３ｏに
形成したＮ５４，５６に押付けている。圧力流体が、シ
リンダ３０の側面の導管６ｏ及び取付は具６２からピス
トン５０と５２との間の室５８に選択的に供給される。

しかしながら、かかる圧力流体が室５８内にない場合に
は、ばね４２，４３はピストンを第３図に示した引込み
位置に保持するように機能する。

産業用ロボット１０は在来の制御装置を備え、かかる制
御装置では、各プレイバックサイクル中、記憶された指
令信号を順次使用してアーム３２の端を異なる希望位置
に位置決めする。本発明では、かかる配憶された指令信
号を使用して、抄ピストンシリンダ３０の長さ方向軸線
がスポット溶接なする加工品の表面の接線と垂直に延び
て溶接電極１６を加工品１４ａ、１４ｂの彎曲部分１２
の所望のスポット溶接個所の上に位置決めし、従って、
上方ピストンロッド３６はバックアツプ板２０の凹部２
８のうちの１つと整合することになる。かくして、シリ
ンダ３０が産業用ロボット１００種々の駆動軸線の移動
忙よって位置決めされた後、圧力流体が導管６０から室
５８内に供給され、したがって、第９図に示すように、
溶接電極１６は下方に移動して加工品１４ａと係合し、
同時に、上方ピストン３６は上方に移動してバックアツ
プ板２０の凹部２８のうちの１つと係合する。バックア
ツプ板２０は厚くて丈夫な構造のものなのでかなりの圧
力を室５８に供給することができ、したがって電極１６
はかなりの圧力で加工品１４ａの上面に押付けられ、加
工品１４ａ、１４ｂを接地電極１８に対して保持するか
ら満足なスポット溶接を行なうことができる。この作業
中、バックアツプ板２０は剛性構造物をなし、複動シリ
ンダ３０はこの剛性構造物に働らくから、希望の電極保
持力が与えられ、産業用ロボン）１００種々の制御軸線
の駆動機構によってこの力を発生させる必要がない。複
動シリンダ３０は比較的軽いので、比較的軽量のロボッ
ト１０を使ってシリンダ３゜をスポット溶接個所上の所
望の軸線と整合状態に位置決めすることができ、溶接電
極１６を加工品に対して保持するための所望な力は固定
バックアツプ板２０に反作用することによって作られる
。

ピストン５０．５２を第り図に示す位置に移動させた移
、溶接電流をケーブル３８を介して単−宵、極１６に供
給すると、電流はこの電極の真下の加工品から接地電極
に流れ、したがってその場所にスポット溶接を作る。こ
のスポット溶接が完了し、電流を切った後、室５Ｂへの
圧力流体の供給を止めるとげね４２．４４がピストン５
０．５２を第３図に示すようなそれらの引込み位置に戻
す。

これらのピストンが引込められた後、次にロボットの制
御装置がシリンダ３０を移動させて異なる希望のスポッ
ト溶接個所及びバックアツプ板２゜の相応した凹部２８
と整合させ、圧力流体を再び室５８に供給し、電極１６
を移動させて加工品と係合させしかもピストン３６をバ
ックアツプ板と係合させ、その後、別のスポット溶接を
加工品に行なう０シリンダ３０のこのようなλつの異な
る位置を第１図に点線６４及び６６で示している。

図示した実施態様では、シリンダ３０はハンド部材７０
の端に取付けられており、この部材は全体としてハンド
軸７２のまわりに動くことができるのでシリンダ３０は
ハンド軸７２のまわりの回転と、部材７０の軸線のまわ
りの回転とによって位置決めされる。これについて、も
しシリンダ３０を任意希望の整合軸線に位置決めするた
めにハンド軸を追加する必要があれば、本発明に関する
限りかかる追加のハンド軸を使用してもよいのは理解さ
れよう。ここに再び、これらのハンド軸は比較的軽量の
構造のものであるのが良く、また、それと関連した軽量
の駆動装置を有するのが良い。

というのは、かかるハンド軸はシリンダ３０を希望の溶
接個所と整合させるのに必要なだけであり、それ自体−
スポクト溶接作業中溶接電極１６を加工品に対して保持
するのに必要な力を発生させる必要はないからである。

本発明は、バックアツプ板２０をボス）２２．．２４か
ら取外して溶接すべき加工品の輪郭に一致する異なる形
体のバックアツプ板に取換えるだけで異なる形状の加工
品に順応することができることも注目すべきである。さ
らに、図示した実施態様におけるように、一連のスポッ
ト溶接部は直線上にある必要はなく、加工品の任意の個
所に作ることができ、バックアツプ板２０が希望のスポ
ット溶接場所における加工品の表面からの垂線と整合し
た部分を有するようにバックアツプ板を形作ることが必
要であるに備ぎない。

凹部２８が、上方ピストンロッド３６をバックアツプ板
２０に対して位置決めするためにバックアップ構造体に
設けられている。しかしながら、圧力をシリンダ３０に
供給したとき、上方ピストンロッド３６がバックアツプ
板２０に対して滑らないようにするために他の適当な構
成を採用してもよい。また、本発明の構成では、産業用
ロボット１０は先行技術の構成におけるように、加工品
の真上に配置する必要がないのでかかるロボットの位置
は制限されない。さらに、産業用ロボットを加工品の上
に設け、それを種々のスポット溶接場所に移動するよう
に支持するのに必要とされる重い門形構造を排除してお
り、複ピストンシリンダ３８によって単一電極溶接作業
を行なわせるためにバックアツプ板２０及びデスト２２
，２４を在来の産業用ロボツ）１０と関連して補うこと
が必要であるに過ぎない。これに関連して、室５８に供
給される圧力流体は圧力空気、圧油のいずれでもよい。

もし圧力空気を使用する場合には、導管６０は在来の空
気ホースから成るのがよく、この空気ホースは、材料を
取扱うための在来の産業用ロボットの適用分野における
マンプレータのアームの端に取付けられた枢持装置に連
結され、かかる空気圧力を使って、ロボットによって運
ばれる物品を把持するように把持装置のフラング用ジョ
ーを作動する。

第Ｓ図乃至第７図には、本発明と関連して使用されるバ
ックアツプ板構造の変形例が示されており、Ωつの実施
態様における同一要素は同じ参照符号で指示されている
。これらの図を参照すると、この実施態様ではバックア
ツプ板２０ａが使用さね、このバックアツプ板はボルト
８０によってチス）２２．２４に固着された縁取材は板
の形態であり、板２０ａの下縁８２は加工品の輪郭に一
致するように形作られ、かつ、希望のスポット溶接個所
に相当する位置決め用切欠き８４を備えている。Ｕ−形
案内部材８６が上方ピストン３６の端に設けられ、止め
ねじ９０によって溝８８内に保持されており、したがっ
て案内部材８６は上方ピストンロッド３６に対して回転
することができる。

案内部材８６のアーム部分９２．９４はバックアツプ板
２０ａの両側に上方に延びるように構成されている。案
内部材８６はアーム９２．９４の中間にくさび形部分９
６を備え、シリンダ３０を作動し、ピストンロッド３６
を上方に移動させてバックアツプ板２０ａと係合させる
とき、くさび形部分は切欠き８４のうちの７つに着座す
るようになっている。第３図乃至第７図の実施態様では
、アーム部分９２．９４は充分に長り、シたがってそれ
らはピストンロッド３６が第３図に示すようなその引込
み位置にあるとき、バックアツプ板２０ａの下縁より上
にとどまる。かかる構造では、シリンダ３０を成るスポ
ット溶接位置から次の溶接位置に移動させるとき、部材
Ｂ６はシリンダ３０を案内するように作用し、もしかか
る作用から成るスポット溶接から次のスポット溶接への
場所へ移動する際に必要であるならば、案内部材８６は
ピストンロッド３６のまわりに旋回する。

本発明の種々の実施態様を図示しかつ説明したが、当業
者であれば、本発明の種々の変更及び修正を行なうこと
ができるのは明らかである。添付の特許請求の範囲にお
いて、本発明の精神及び範囲に入るようなかかる全ての
変更及び修正を包含するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の改良された産業用ロボットスポット溶
接構造の側面図である。 第一図は第１図の構造の平面図である。 第３図は第７図の３−３線における断面図である。 第り図はピストンを作動位置した単一電極溶接組立体を
示す、第３図と同様な図である。 第３図は、シリンダをバックアップ構造体と整合させる
方法を示す本発明の変形態様の部分図である。 第６図は、第３図のる一乙線における断面図である。 第７図は、バックアップ構造体と、ロボットのアームで
支えられた溶接シリンダとの関係を詳細に示す第３図及
び第６図の構造の多少拡大した斜視図である。 １０・・・・・・産業用四ボット、　　１６・・曲単−
溶接電極、　　２ｏ・曲・バックアツプ板、　　３２・
・・・・・アーム部分。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一連のスポット溶接を加工品に沿う個所に行なうための
   構造であって、マニプレータ、アームと、前記アームを
   複数の軸線において移動させるための装置と、前記アー
   ムの端に所定の軸線に沿って移動可能に取付けられた溶
   接電極と、加工品から間隔をへだてだ同定反作用部材と
   、前記溶接電極の軸線を加工品の一連のスポット溶接個
   所のうちの７つと整合して、加工品の表面に垂直に向け
   て前記溶接電極を加工品と前記反作用部材との間の空間
   に位置決めするように前記アーム移動装置を制御するた
   めの装置と、前記溶接電極を前記７つのスポット溶接個
   所と整合させた後に作動し、前記溶接電極を前記所定の
   軸線に沿って移動させて前記７つのスポット溶接個所と
   係合させかつスポット溶接を加工品の前記７つの個所に
   行うのに十分な力を前記反作用部材に及ぼすための装置
   とを有することを特徴とするスポット溶接構造。