KR20190103275A

KR20190103275A - 다관절 용접 로봇

Info

Publication number: KR20190103275A
Application number: KR1020197022488A
Authority: KR
Inventors: 야스하루 사쿠라이; 유키 시카; 모토아키 무라카미; 다이치 이가라시; 다츠지 미나토
Original assignee: 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date: 2017-02-01
Filing date: 2018-01-15
Publication date: 2019-09-04
Also published as: KR102253208B1; WO2018142891A1; CN110248760A; US11400538B2; JP2018122336A; JP6943574B2; US20190321906A1

Abstract

다관절 용접 로봇은 복수의 아암부가 구동축을 거쳐서 연결된 다관절 아암을 갖고, 용접 와이어가 다관절 아암을 따라 배치된다. 아암부 중 적어도 하나에 아암 내측에 움푹 패인 오목부가 형성되고, 오목부에 용접 와이어의 적어도 일부가 수용된다.

Description

다관절 용접 로봇

본 발명은 다관절 용접 로봇에 관한 것이다.

일반적으로, 다관절 아암의 선단에 용접 토치를 구비한 아크 용접용의 다관절 용접 로봇이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 내지 3 참조). 특허문헌 1 내지 3의 다관절 용접 로봇은, 베이스 상에서 선회 가능하게 마련된 선회부와, 선회부의 상방에 회전 구동 가능하게 마련된 아암과, 아암의 선단에 장착된 용접 토치를 구비한다. 다관절 용접 로봇은 선회부나 아암의 각 관절이 구동되는 것에 의해, 소망한 용접 가공 동작이 가능하게 되어 있다.

이 다관절 용접 로봇에는, 용접 와이어가 콘딧 케이블(conduit cable)에 관통 삽입된 상태로 공급되어, 용접 토치까지 각 아암을 따라 배치된다.

일본 특허 제 5715198 호 공보 일본 특허 제 4142304 호 공보 일본 특허 공개 제 2011-67893 호 공보

그렇지만, 특허문헌 1과 같이, 다관절 용접 로봇의 각 아암을 따라 용접 와이어를 배치했을 경우, 용접 와이어의 만곡의 곡률 반경이 작아지면, 용접 와이어에 굽힘 경향이 생긴다. 용접 와이어의 굽힘 경향은, 용접 시에 있어서의 용접 와이어의 선단 위치(용접 위치)에 의도하지 않는 위치 어긋남을 일으키게 하여 용접 품질을 저하시키는 요인이 된다.

또한, 특허문헌 2의 다관절 용접 로봇은, 아암 선단에 손목부가 마련되고, 이 손목부에 모터와 감속기를 구비한 구성으로 되어 있다. 손목부에는, 반부하측으로부터 부하측까지 관통하는 중공부가 마련된 중공 축 감속기가 사용되고 있다. 용접 와이어가 이 중공부를 통해서 배치되는 것에 의해, 손목부의 동작에 의한 굴곡을 줄이고, 또한, 용접 와이어가 아암에 감기는 것을 방지하고 있다.

그러나, 중공 축 감속기의 사용은 코스트 업(cost up)의 요인이 된다. 또한, 중공 축 모터를 대신하여, 직경 방향으로 오프셋하여 배치된 모터를 이용하고, 기어를 거쳐서 감속기와 접속한 구성으로 해도, 기어의 백래쉬에 의해 회전 어긋남이 생긴다. 그 결과, 아암에 흔들림이 생기기 쉬워져서, 용접 위치의 위치 맞춤 정밀도가 저하해버린다. 게다가, 중공 감속기를 사용하지 않는 경우는, 감속기를 손목부의 선회축으로부터 오프셋시켜서, 손목부의 선회축과 감속기를 기어 등으로 접속할 필요가 있다. 그 경우에서도, 기어의 백래쉬에 의해 용접 위치의 위치 맞춤 정밀도가 저하하여, 용접 품질이 저하할 우려가 있다.

상기 문제를 대책(對策)한 기술이 특허문헌 3에 기재된다. 특허문헌 3의 용접 로봇은 와이어 송급 장치가, 상부 아암의 기단부에 마련된 지지체에, 회동하는 브래킷을 거쳐서 장착되어 있다. 용접 로봇의 자세 변화에 따라, 토치 케이블의 와이어 송급 장치에 대한 인장(引張) 및 가압 시에는, 브래킷이 회동하여, 와이어 송급 장치의 지지체에 대한 접근과 이격을 허용하는 구성으로 되어 있다. 그러나, 이 구성에서는, 와이어 송급 장치가 상부 아암의 기단부의 지지체에 배치된다. 따라서, 용접 로봇의 하부 아암과 상부 아암 사이의 동작 각도를 크게 하려면, 용접 와이어가 관통 삽입되는 콘딧 케이블을, 와이어 송급 장치의 후부(後部)(반용접 토치측)로부터 로봇의 외부를 향해 연장시킬 필요가 있다. 그 때문에, 용접 로봇의 동작 중에, 와이어 송급용의 콘딧 케이블이 크게 이동하고, 콘딧 케이블이 자신의 관성력에 의해서 파손하여, 용접 작업이 정지할 우려가 있다.

또한, 용접 로봇의 하부 아암과 상부 아암 사이의 동작 각도를 제한하면 특허문헌 3에 있어서의 와이어 송급 장치의 배치 위치인 채로, 용접 와이어를 하부 아암이나 로봇 고정부로부터 로봇의 외부를 향해 연장시킬 수 있다. 그러나, 그 경우에는, 아암의 동작 각도의 제한을 위해 로봇의 편리성을 크게 해치게 된다.

본 발명은 상기 사항에 비추어 이루어진 것이며, 그 목적은, 저비용인 구성이면서, 아암의 강성을 확보하고, 용접 와이어의 선단 위치의 정밀도 저하를 회피할 수 있는 한편, 로봇 손목 부근의 워크로의 간섭을 저감하여, 콘딧 케이블이나 용접 와이어의 파손을 방지할 수 있는 다관절 용접 로봇을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 일 태양은, 복수의 아암부가 구동축을 거쳐서 연결된 다관절 아암을 갖고, 적어도 어느 하나의 아암부를 따라 용접 와이어가 배치되는 다관절 용접 로봇이며, 상기 어느 하나의 아암부는 아암 외주의 적어도 일부에 아암 축심을 향해 움푹 패인 오목부가 형성되고, 상기 오목부 내에 상기 용접 와이어의 적어도 일부가 수용된다.

이 다관절 용접 로봇에 의하면, 용접 와이어를 오목부에 수용하는 것에 의해, 로봇 구동 시에 있어서 용접 와이어가 작은 곡률 반경으로 만곡하는 것을 방지할 수 있어서, 용접 와이어에 굽힘 경향이 생기는 것을 방지할 수 있다. 또한, 감속기 등의 구동 부품을, 중공부를 갖는 특수한 형상으로 할 필요가 없기 때문에, 코스트 저감이 도모되는 동시에, 아암부의 강성을 확보할 수 있다. 게다가, 기어의 백래쉬의 영향을 받지 않기 때문에, 용접 위치를 고정밀도로 위치 결정할 수 있어서 용접 품질을 향상할 수 있다.

또한, 상기 오목부가 형성된 아암부는 해당 아암부를 상기 아암 축심 주위로 회전시키는 구동축이 접속되고, 상기 오목부의 저면은 해당 아암부의 상기 아암 외주로부터 상기 아암 축심에 이르는 깊이로 형성되어 있는 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 아암부가 여러 방향으로 향해져도, 용접 와이어는 오목부 내로부터 벗어나는 일 없이, 아암부의 움직임에 저 저항으로 추종될 수 있다. 또한, 용접 와이어가 아암 축심에 이르는 깊이로 배치되는 것에 의해, 아암부의 구동에 의해 용접 와이어의 자세가 변화해도, 국소적으로 작은 곡률 반경으로 굴곡하지 않고, 용접 와이어에 굽힘 경향이 생기지 않는다.

또한, 상기 오목부는 상기 아암 축심을 따라 형성되어 있는 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 용접 와이어가 제 2 아암부의 길이방향 축을 따른 오목부에 배치되어서, 용접 와이어와 주위 부재와의 간섭을 회피할 수 있다.

또한, 상기 오목부가 형성된 아암부는, 상기 아암 외주의 상기 오목부의 형성측과 반대측에, 상기 아암 축심을 향해 움푹 패인 대향측 오목부가 형성되어 있는 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 대향측 오목부에 의해서 아암부를 더욱 살 제거할 수 있어서, 아암부의 경량화에 수반하는 관성력의 경감 효과에 의해서, 다관절 용접 로봇의 고속 이동을 실현할 수 있다. 또한, 대향측 오목부에 케이블, 호스류를 수용할 수 있기 때문에, 용접 와이어나 다른 케이블, 호스류의 배치 자유도를 높일 수 있다.

또한, 상기 오목부가 형성된 아암부는, 해당 아암부의 적어도 일부에, 상기 용접 와이어를 고정하는 지지 부재가 마련되어 있는 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 아암부가 구동되어도, 용접 와이어가 항상 오목부에 수용된 상태를 안정하여 유지할 수 있다.

또한, 상기 용접 와이어는 콘딧 케이블에 관통 삽입되어 있는 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 용접 와이어가 콘딧 케이블에 의해서 보호된다.

또한, 상기 콘딧 케이블은 쉴드 가스를 공급하는 가스 호스, 냉각수를 순환시키는 냉각수 호스, 용접 전류를 공급하는 파워 케이블 중 적어도 어느 하나를 포함하는 1개의 복합 케이블에 관통 삽입되어 있는 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 다관절 용접 로봇의 용접 토치로의 용접 와이어, 쉴드 가스, 용접 전류의 각 공급이나, 냉각수의 순환 등을, 1개의 토치 케이블에 의해 실시할 수 있어서 복잡한 공급로의 구성으로 하는 것이 없다.

본 발명에 의하면, 저비용인 구성이면서, 아암의 강성을 확보하고, 용접 와이어의 선단 위치의 정밀도 저하를 회피할 수 있는 한편, 로봇 손목 부근의 워크로의 간섭을 저감하여, 콘딧 케이블이나 용접 와이어의 파손을 방지할 수 있다.

도 1은 용접 시스템의 전체 구성도,
도 2는 제 1 구성예의 다관절 용접 로봇을 도시하는 외관 사시도,
도 3은 도 2에 도시하는 다관절 용접 로봇의 구동축을 모식적으로 도시하는 설명도,
도 4는 상부 아암의 주요부 사시도,
도 5는 도 4에 도시하는 상부 아암의 V-V선 단면도,
도 6은 손목 선회부의 구동에 의한 오목부 내의 토치 케이블의 위치를 모식적으로 도시하는 설명도,
도 7은 토치 케이블의 부상(浮上)을 억제하는 빠짐방지 부재를 마련한 오목부의 단면도,
도 8은 경사면을 갖는 오목부의 단면도,
도 9는 다관절 로봇의 제 2 구성예이며, 도 4에 도시하는 상부 아암의 V-V선 단면에 대응하는 단면도,
도 10은 다관절 로봇의 제 3 구성예이며, 도 4에 도시하는 상부 아암의 V-V선 단면에 대응하는 단면도,
도 11은 다관절 로봇의 제 4 구성예이며, 도 4에 도시하는 상부 아암의 V-V선 단면에 대응하는 단면도,
도 12는 상부 아암부에 마련되는 오목부의 다른 구성예를 도시하는 다관절 로봇의 일부 단면도,
도 13은 상부 아암부에 마련하는 오목부의 다른 구성예를 도시하는 다관절 로봇의 일부 단면도.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해서, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명은 이하에 설명하는 실시형태에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 용접 시스템의 전체 구성도이다.

용접 시스템(100)은 다관절 용접 로봇(11)과, 제어 장치(13)와, 용접 전원(15)과, 교시(敎示) 컨트롤러(17)를 구비한다. 다관절 용접 로봇(11)의 선단축에는, 엔드 이펙터(end effector)(19)가 접속된다. 엔드 이펙터(19)는 용접 토치(21)를 갖고 있고, 도시 예와 같이 용접 토치(21)를 서로 직교하는 2축으로 요동시키는 2축 위버(weaver)(23)를 구비하고 있어도 좋다. 엔드 이펙터(19)로서는, 용접 토치(21) 외에, 절단기 등의 다른 툴이어도 좋다.

이 다관절 용접 로봇(11)에 의한 용접 가공은, 제어 장치(13)에 의해 다관절 용접 로봇(11)을 구동하여, 용접 토치(21)를 용접 위치로 이동시키고, 또한, 용접 전원(15)에 의해 용접 전류, 아크 전압을 제어하여, 용접 토치(21)의 선단의 용접 와이어(20)와 워크(W) 사이에 아크를 발생시킴으로써 실행한다.

제어 장치(13)는 교시 컨트롤러(17)로부터 입력된 교시 데이터에 근거하여, 다관절 용접 로봇(11)을 구동한다. 이 제어 장치(13)는 CPU가 ROM나 RAM, 하드 디스크 등의 기억부에 기억된 프로그램을 읽어들여서 실행하는 것에 의해, 용접 시스템(100)의 각 부의 제어를 실행하는 컴퓨터 장치이다.

용접 토치(21)의 선단에는, 플럭스 코어드 와이어(flux cored wire), 솔리드 와이어 등의 소모식 전극인 용접 와이어(20)가, 와이어 팩(14)으로부터 도시되지 않은 와이어 송급 장치에 의해서 조출(繰出)되는 것에 의해 공급된다. 용접 전원(15)은 전원 케이블(16)을 통해서 용접 토치(21) 및 워크(W)와 접속된다. 용접 토치(21)에는, 제어 장치(13)로부터의 지령에 의해서, 다관절 용접 로봇(11) 내에 배치된 파워 케이블을 통해서 용접 전류가 공급된다. 또한, 용접 토치(21)에는 쉴드 가스가 공급되어, 용접 시의 대기의 권입(卷入)을 보호한다. 또한, 용접 토치(21)에는 토치 냉각용의 냉각수도 공급된다.

제어 장치(13)는 용접 와이어(20)의 선단과 워크(W) 사이에 용접 전원(15)으로부터의 용접 전류를 공급하여, 쉴드 가스 분위기로 된 용접 토치(21)의 선단에 아크를 발생시킨다. 그리고, 아크가 발생한 용접 토치(21)를, 다관절 용접 로봇(11)에 의해서 미리 교시한 궤적 대로 이동시킨다. 이에 의해, 워크(W)가 용접된다.

다음에, 용접 시스템(100)의 다관절 용접 로봇(11)의 구성에 대해서, 더욱 상세하게 설명한다.

＜제 1 구성예＞

도 2는 제 1 구성예의 다관절 용접 로봇을 도시하는 외관 사시도, 도 3은 도 2에 도시하는 다관절 용접 로봇의 구동축을 모식적으로 도시하는 설명도이다.

다관절 용접 로봇(11)은 복수의 아암부가 구동축을 거쳐서 연결된 다관절 아암을 갖고 있고, 여기에서는 일반적인 6개의 구동축을 갖는 6축 로봇을 도시한다. 다관절 용접 로봇(11)은 예시하는 6축 로봇 이외에도, 예를 들면, 7축 로봇이나, 다른 구성의 다축 로봇이어도 좋다.

다관절 용접 로봇(11)은 설치면에 고정되는 베이스(31)와, 베이스(31) 상에서 제 1 구동축(S1) 주위로 선회 가능하게 마련된 선회부(33)와, 일단부가 제 2 구동축(S2)을 거쳐서 선회부(33)와 연결되고, 제 2 구동축(S2) 주위로 회전 가능한 하부 아암(아암부)(35)과, 하부 아암(35)의 타단부에 제 3 구동축(S3)을 거쳐서 접속되는 상부 아암(아암부)(37)과, 상부 아암(37)에 마련되고, 제 4 구동축(S4)에 의해 아암 축선 주위로 회전 가능한 손목 선회부(39)와, 손목 선회부(39)에 제 5 구동축(S5)을 거쳐서 접속되는 손목 굽힘부(41)와, 손목 굽힘부(41)의 선단에 제 6 구동축(S6)을 갖고 접속되는 손목 회전부(43)를 구비한다. 이들 하부 아암(35), 상부 아암(37) 및 손목 선회부(39), 손목 굽힘부(41), 손목 회전부(43)는, 다관절 아암을 구성한다.

다관절 용접 로봇(11)의 제 1 구동축(S1) 내지 제 6 구동축(S6)은 각각 도시하지 않은 서보모터 등의 구동 모터에 의해 구동된다. 이들 구동 모터는, 각각 제어 장치(13)(도 1 참조)로부터 구동 신호가 입력되어, 각 구동축의 회전 각도가 제어된다. 이에 의해, 용접 토치(21)가 X, Y, Z 공간에서 소망한 자세로 위치 결정 가능하게 되어 있다.

또한, 본 구성에 있어서는, 다관절 아암의 최선단축이 되는 손목 회전부(43)의 제 6 구동축(S6)과, 용접 토치(21) 사이에는, 전술한 2축 위버(23)가 장착되어 있지만, 2축 위버(23)를 구비하지 않는 구성으로 해도 좋다. 본 구성의 용접 토치(21)는 2축 위버(23)에 의해 토치 선단이 2축 방향으로 요동 가능하게 지지된다.

다관절 용접 로봇(11)에는, 용접 토치(21)에 소모식 전극(이후, 용접 와이어(20)로 호칭함)을 송급하는 와이어 송급 장치(45)가 탑재된다. 도시 예에 있어서는, 와이어 송급 장치(45)가 하부 아암(35)의 길이 방향 중간부에 마련된 경우를 도시하고 있다. 이 와이어 송급 장치(45)는, 도시되지 않은 통신선에 의해 제어 장치(13)(도 1 참조)와 접속되고, 제어 장치(13)로부터의 지령 신호에 따라, 용접 와이어(20)의 송급을 제어한다. 용접 와이어(20)는, 콘딧 케이블(47)의 관통 삽입 구멍에 관통 삽입되고, 관통 삽입 구멍 내로 조출되는 것에 의해 송급된다. 이에 의해, 용접 와이어(20)의 손상을 방지하면서, 용접 와이어(20)의 핸들링성을 높일 수 있다.

와이어 송급 장치(45)는 상기한 하부 아암(35)에 마련되는 구성 이외에도, 예를 들면, 후술하는 케이블 어댑터(55) 부근의 상부 아암(37)의 기단측(제 4 구동축(S4)의 비회전측), 또는 하부 아암(35)의 제 1 구동축(S1)에 가까운 측에 배치해도 좋다.

용접 토치(21)에 공급되는 쉴드 가스는 도시되지 않은 가스 공급 장치로부터 가스 호스(49)를 통해서 공급된다. 마찬가지로 냉각수는, 도시되지 않은 냉각수 순환 장치로부터 냉각수 호스(51)를 통해서 순환된다. 용접 전원(15)으로부터 출력되는 용접 전류는 파워 케이블(53)을 통해서 공급된다.

이들 콘딧 케이블(47), 가스 호스(49), 냉각수 호스(51), 파워 케이블(53)은, 베이스(31)로부터, 상부 아암(37)의 제 3 구동축(S3)의 근방에 마련된 케이블 어댑터(55)에 이르기까지, 베이스(31)와 선회부(33)의 주위와, 하부 아암(35)을 따라서 배치된다. 케이블 어댑터(55)에서는, 콘딧 케이블(47), 가스 호스(49), 냉각수 호스(51), 파워 케이블(53)이, 복합 케이블인 1개의 토치 케이블(57)로 모아질 수 있다. 이 토치 케이블(57)은 케이블 어댑터(55)로부터 용접 토치(21)까지의 사이에 배치된다.

다음에, 상부 아암(37)의 상세한 구성에 대해 설명한다.

도 4는 상부 아암(37)의 주요부 사시도이다.

상부 아암(37)의 아암 외주의 적어도 일부에는, 외주면으로부터 아암 축심이 되는 제 4 구동축(S4)을 향해 움푹 패인 오목부(61)가, 상부 아암(37)의 아암 축심을 따라 형성된다. 오목부(61)는 유저(有底) 오목부이며, 오목부 내에는, 오목부(61)의 길이 방향을 따라 토치 케이블(57)의 적어도 일부가 수용된다.

오목부(61)에는, 상부 아암(37)의 제 3 구동축(S3)측이 되는 기단측 단부(61a)에, 토치 케이블(57)을 오목부(61) 내에 수용한 상태로 지지하는 지지 부재(63)가 마련된다. 지지 부재(63)는 토치 케이블(57)을 지지할 수 있으면 좋고, 예를 들면, 결속 밴드 등의 환상 부재를 이용할 수 있다. 또한, 지지 부재(63)는 토치 케이블(57)을 상부 아암(37)에 고정하는 것이어도 좋지만, 토치 케이블(57)을 케이블 축 방향으로 이동 가능하게 간극을 갖고 지지하는 부재인 것이 바람직하다. 그 경우, 토치 케이블(57)에 생기는 만곡이, 작은 곡률 반경의 굴곡으로 되지 않고, 용접 와이어에 굽힘 경향이 생기는 것을 방지할 수 있다. 이러한 굽힘 경향을 방지함으로써, 용접 와이어의 선단 위치의 정밀도 저하를 회피할 수 있다. 또한, 지지 부재(63)는 오목부(61) 내에 토치 케이블(57)을 가압하는 가압 부재여도 좋다.

지지 부재(63)는 토치 케이블(57)을 상부 아암(37)의 기단측으로부터 제 4 구동축(S4)에 대해 경사지게 하여 오목부(61)에 도입한다. 경사져 도입된 토치 케이블(57)의 외주면은, 케이블 자신의 탄성에 의해서 오목부(61)의 저면(61b)에 밀어붙여진다. 즉, 토치 케이블(57)은, 지지 부재(63)에 의해서 상부 아암(37)에 고정되는 것에 의해, 저면(61b)을 향해 부세(付勢)된 상태로 오목부(61) 내에 수용된다.

도 5는 도 4에 도시되는 상부 아암(37)의 V-V선 단면도이다.

상부 아암(37)에는, 오목부(61)가 상부 아암(37)의 외주면으로부터 제 4 구동축(S4)의 축심에 이르는 깊이까지 형성된다. 도시 예에서는, 오목부(61)의 저면(61b)은 제 4 구동축(S4)의 축심보다 깊은 위치에 형성되고, 저면(61b)에 밀어붙여지는 토치 케이블(57)의 축 중심은, 제 4 구동축(S4)의 근방, 또는 제 4 구동축(S4)과 일치하는 위치가 된다. 또한, 도면 중의 일점 쇄선은, 상부 아암(37)의 제 4 구동축(S4)을 통과하는 중심선(La)이다.

상기와 같이, 토치 케이블(57)은 오목부(61) 내에서 반드시 축심 위치를 제 4 구동축(S4)과 일치시킬 필요는 없고, 오목부(61)의 내부 공간에 수용되어 있으면 좋다. 오목부(61)에 수용된 토치 케이블(57)에는, 상부 아암(37)이 제 4 구동축(S4) 주위로 회전 구동되었을 때에 원심력이 작용한다. 이 원심력이 작용한 경우에서도, 토치 케이블(57)은 지지 부재(63)(도 4 참조)에 의해서 오목부(61)의 저면(61b)에 지지되어 있기 때문에, 토치 케이블(57)의 적어도 일부가 오목부(61) 내에 수용된다. 따라서, 토치 케이블(57)은 오목부(61)로부터 밀려나오는 것이 억제되고 있다.

도 6은 손목 선회부(39)의 구동에 의한 오목부(61) 내의 토치 케이블(57)의 위치를 모식적으로 도시하는 설명도이다.

손목 선회부(39)가 제 5 구동축(S5) 주위로 선회한 경우, 토치 케이블(57)은, 오목부(61)로부터 용접 토치(21)까지의 사이에 만곡의 곡률 반경이 변화한다. 그 때문에, 오목부(61) 내에서는, 기단측 단부(61a)와 반대측의 선단측 단부(61c)에 있어서, 토치 케이블(57)이 오목부(61)의 저면(61b)으로부터 부상하거나 가라앉거나 하여, 손목 선회부(39)의 선회 위치에 의해서 케이블 자세가 변화한다. 그러나, 토치 케이블(57)은 기단측 단부(61a)에서 지지 부재(63)에 의해 지지되고, 저면(61b)을 향해서 부세되기 때문에, 선단측 단부(61c)에 있어서의 배치 자세가 변화해도 오목부(61)로부터 빠지지 않는다. 즉, 토치 케이블(57)은 선단측 단부(61c)에 있어서, 오목부(61) 내에서 저면(61b)으로부터 약간 부상이 생기는 정도에 머무르고, 큰 변위는 생기지 않는다.

도 7은 토치 케이블(57)의 부상을 억제하는 빠짐방지 부재를 마련한 오목부(61A)의 단면도이다.

상부 아암(37)은 토치 케이블(57)이 배치되는 오목부(61A)의 선단측 단부(61c)에, 빠짐방지 부재(65)가 마련되어도 좋다. 빠짐방지 부재(65)는, 선단측 단부(61c)측의 토치 케이블(57)에 부상이 생기려고 해도, 오목부(61)로부터의 밀려나옴을 억제한다. 이에 의해, 주위(周圍) 부재와 토치 케이블(57)의 간섭을 방지하고, 토치 케이블(57)의 파손을 방지할 수 있다. 이 빠짐방지 부재(65)로서는 예를 들면, 결속 밴드 등의 환상 부재를 사용할 수 있다.

빠짐방지 부재(65)는, 오목부(61A)의 선단측 단부(61c)에 있어서의 토치 케이블(57)의 변위를 흡수 가능하게, 지지 부재(63)보다 대경의 환상 부재로 된다. 또한, 빠짐방지 부재(65)는, 오목부(61A)의 선단측 단부(61c)에 마련되는 것 외에도, 예를 들면, 오목부(61A)의 길이 방향 중간 위치나, 오목부(61A)의 선단측 단부(61c)보다 손목 선회부(39)(도 6 참조)측의 외주면 상에 배치되어 있어도 좋다.

상기한 오목부(61, 61A)의 단면 형상은, 직사각형 형상으로 한정되지 않는다. 도 6, 도 7에는, 오목부(61, 61A)의 기단측 단부(61a)와 선단측 단부(61c)에 있어서의 길이 방향 단부의 각 내벽면을, 상부 아암(37)의 아암 축선에 수직인 직립면으로 나타냈지만, 이들 내벽면은 경사면이여도 좋다.

도 8은 경사면을 갖는 오목부(61B)의 단면도이다.

이 오목부(61B)는 기단측 단부(61a)와 선단측 단부(61c)에 있어서의 내벽면을, 오목부(61B)의 저면(61b)으로부터 축방향 외측을 향해 서서히 낮아지는 경사면으로 하고 있다. 그 경우, 기단측 단부(61a)의 경사면에 지지 부재(63)를 장착함으로써, 토치 케이블(57)이 직립면의 경우보다 완만하게 만곡하여 저면(61b)으로 안내된다. 이에 의해, 용접 와이어의 굽힘 경향이 생기기 어려워진다. 또한, 만곡된 토치 케이블(57)의 탄성에 의해서 저면(61b)으로의 부세력이 높아져서, 토치 케이블(57)의 오목부(61B)로부터의 밀려나옴을 억제할 수 있다.

또한, 선단측 단부(61c)의 경사면에 빠짐방지 부재(65)를 장착함으로써, 토치 케이블(57)을, 경사면을 따른 배치로 할 수 있어서, 오목부(61)와 상부 아암(37)의 외주면의 에지부에 충돌하는 것을 방지할 수 있다.

상기 구성의 다관절 용접 로봇(11)에 의하면, 상부 아암(37)의 오목부(61, 61A, 61B) 내에, 아암 축심인 제 4 구동축(S4)을 따라 토치 케이블(57)이 배치되기 때문에, 상부 아암(37)의 외주면으로부터의 토치 케이블(57)의 돌출 부위가 저감한다. 또한, 로봇 구동 시에 토치 케이블(57)에 작용하는 원심력이 작아지기 때문에, 토치 케이블(57)의 원심력에 의한 오목부(61, 61A, 61B)로부터의 밀려나옴도 억제된다. 이에 의해, 토치 케이블(57)은, 워크나 로봇 주위의 부재와의 간섭이 생기기 어려워진다. 그리고, 상부 아암(37)이 제 4 구동축(S4) 주위로 구동되어도, 토치 케이블(57)이 상부 아암(37)의 아암 축심, 또는 아암 축심의 근방에 배치되기 때문에, 토치 케이블(57)의 편차가 작게 억제된다. 또한, S4축이 중공 구조가 아니기 때문에, 상부 아암(37)의 강성을 충분히 확보할 수 있다. 게다가, S4축을 중공 구조로 하지 않아도, 토치 케이블(57)을 상부 아암(37)의 축심을 통과하게 할 수 있다.

또한, 복합 케이블인 토치 케이블(57)은, 용접 토치(21)로부터 케이블 어댑터(55)까지 사이에 배치하는 것에 한정하지 않고, 베이스(31)까지의 사이에 배치한 구성이어도 좋다. 그 경우, 배선 구조를 보다 간단하게 할 수 있다.

＜제 2 구성예＞

도 9는 다관절 로봇의 제 2 구성예이며, 도 4에 도시하는 상부 아암(37)의 V-V선 단면도이다. 이후의 설명에 있어서는, 동일한 부재나 부위에 대해서는 동일한 부호를 부여하는 것에 의해 그 설명을 간략화, 또는 생략한다.

본 구성의 다관절 로봇의 토치 케이블은, 용접 와이어를 관통 삽입하는 콘딧 케이블(47)이며, 시일 가스를 공급하는 가스 호스(49), 냉각수를 공급하는 냉각수 호스(51), 파워 케이블(53)은, 콘딧 케이블(47)과는 별체로 오목부(61) 내에 마련된다.

상기 구성에 의하면, 제 1 구성예의 경우보다 토치 케이블(콘딧 케이블(47))이 세경화되어, 토치 케이블 자체의 탄성력이 작게 억제된다. 이 때문에, 콘딧 케이블(47) 자체가 외력에 따라 유연하게 변형 및 이동하고, 결과적으로 발생하는 만곡의 곡률 반경이 작게 억제된다. 이에 의해, 관통 삽입되는 용접 와이어의 굽힘 경향이 더욱 생기기 어려운 구성으로 할 수 있다.

＜제 3 구성예＞

도 10은 다관절 로봇의 제 3 구성예이며, 도 4에 도시하는 상부 아암의 V-V선 단면에 대응하는 단면도이다.

본 구성의 다관절 로봇의 상부 아암(37A)에는, 상술과 마찬가지의 오목부(61)가 형성된다. 또한, 아암 외주의 오목부(61)의 형성측과 반대측에, 저면끼리를 대향시키고, 아암 축심을 향해 움푹 패인 대향측 오목부(62)가 형성된다. 즉, 상부 아암(37A)은 한 쌍의 오목부(61) 및 대향측 오목부(62)에 의해서, 길이 방향으로 직교하는 단면이 H형으로 되어 있다. 도시 예에 있어서는, 오목부(61)에는 용접 와이어가 관통 삽입된 콘딧 케이블(47)이 수용되고, 대향측 오목부(62)에는 가스 호스(49), 냉각수 호스(51), 파워 케이블(53) 등이 수용된다.

한 쌍의 오목부(61) 및 대향측 오목부(62)에 수용되는 케이블이나 호스는, 상기 예에 한정되지 않는다. 예를 들어, 가스 호스(49), 냉각수 호스(51), 파워 케이블(53)은, 각각 오목부(61), 대향측 오목부(62)에, 적절한 조합으로 분산 배치되어 있어도 좋다.

상기 구성에 의하면, 상부 아암(37A)을 제 1 구성예의 경우보다 많이 살 제거할 수 있게 때문에, 상부 아암(37A)의 경량화가 도모되고, 관성력이 억제되어 고속 동작에 유리한 구성으로 할 수 있다. 그리고, 각 케이블이나 호스 등의 배치 자유도를 높일 수 있다.

＜제 4 구성예＞

도 11은 다관절 로봇의 제 4 구성예이며, 도 4에 도시하는 상부 아암의 V-V선 단면에 대응하는 단면도이다.

본 구성의 다관절 로봇의 상부 아암(37B)은, 제 3 구성예의 대향측 오목부(62) 대신에 관통 삽입 구멍(67)이 형성되어 있다. 오목부(61)에는 콘딧 케이블(47)이 수용되고, 관통 삽입 구멍(67)에는, 가스 호스(49), 냉각수 호스(51), 파워 케이블(53) 등이 수용된다.

본 구성에 있어서도, 오목부(61)와 관통 삽입 구멍(67)에 수용되는 케이블이나 호스는 상기 예에 한정하지 않고, 임의의 조합으로 할 수 있다.

본 구성에 의하면, 상부 아암(37B)의 살 제거에 의해 경량화가 도모되고, 상부 아암(37B)의 구동 시에 있어서의 관성력이 억제되어 고속 이동에 유리한 구성으로 할 수 있다. 또한, 관통 삽입 구멍(67) 내에 가스 호스(49), 냉각수 호스(51), 파워 케이블(53) 등이 배치되기 때문에, 각 호스, 케이블이 보호되어 외부로부터 손상되는 일이 없다.

이와 같이, 본 발명은 상기의 실시형태에 한정되는 것이 아니라, 실시형태의 각 구성을 서로 조합하는 것이나, 명세서의 기재, 및 주지의 기술에 근거하여, 당업자가 변경, 응용하는 일도 본 발명의 예정하는 정도이며, 보호를 요구하는 범위에 포함된다.

예를 들어, 도 12에 도시되는 바와 같이, 상부 아암(37)은 오목부(61C)의 선단측 단부(61c)의 손목 선회부(39)의 근방에서, 오목부(61C)의 깊이 방향으로 관통하는 개구부(40)가 형성되어 있어도 좋다. 그 경우, 손목 선회부(39)를 향하는 토치 케이블(57)이 개구부(40)에 삽입되어, 손목 선회부(39)의 선회에 의해서 변화하는 토치 케이블(57)의 자세 변화를, 이 개구부(40) 내에서 흡수할 수 있다. 즉, 오목부(61C) 내를 따라 배치되는 토치 케이블(57)이, 단부(61d)로부터 개구부(40)로 들어가서 루프부(57a)를 형성한다. 이 루프부(57a)에 의해서, 토치 케이블(57)의 오목부(61C)로부터 용접 토치(21)를 향한 조출이나, 개구부(40) 내로의 인입이 원활하게 되어, 토치 케이블(57)의 상부 아암(37) 외측으로의 밀려나옴을 억제할 수 있다. 이에 의해, 손목 선회부(39)의 선회에 의해서 토치 케이블(57)의 자세가 크게 변화해도, 토치 케이블(57)이 오목부(61C)로부터 빠지지 않고, 게다가, 저 저항으로 손목 선회부(39)를 구동할 수 있다. 또한, 토치 케이블(57)이 작은 곡률 반경으로 만곡하는 것이 방지된다.

또한, 도 13에 도시하는 바와 같이, 오목부(61C)의 선단측 단부(61c)에 있어서, 토치 케이블(57)이 손목 선회부(39)의 내부를 관통 삽입하는 구성으로 해도 좋다. 오목부(61)에 있어서, 토치 케이블(57)이 상부 아암(37)의 축심을 통과하는 구성의 경우, 용이하게 토치 케이블(57)을 손목 선회부(39)의 내부로 통하는 것이 가능하다. 또한, 개구부(40)는 형성되어 있지 않아도 좋다.

본 출원은 2017년 2월 1일 출원의 일본 특허 출원(특허 출원 제 2017-17112 호에 근거하는 것이며, 그 내용은 여기에 참조로서 집어넣어진다.

11 : 다관절 용접 로봇 33 : 선회부
37, 37A, 37B : 상부 아암 47 : 콘딧 케이블
49 : 가스 호스 51 : 냉각수 호스
53 : 파워 케이블 57 : 토치 케이블
61, 61A : 오목부 61a : 기단측 단부
61b : 저면 62 : 대향측 오목부
63 : 지지 부재 65 : 빠짐방지 부재
67 : 관통 삽입 구멍 100 : 용접 시스템

Claims

복수의 아암부가 구동축을 거쳐서 연결된 다관절 아암을 갖고, 적어도 어느 하나의 아암부를 따라 용접 와이어가 배치되는 다관절 용접 로봇에 있어서,
상기 어느 하나의 아암부는 아암 외주의 적어도 일부에, 아암 축심을 향해 움푹 패인 오목부가 형성되고,
상기 오목부 내에 상기 용접 와이어의 적어도 일부가 수용되는
다관절 용접 로봇.
제 1 항에 있어서,
상기 오목부가 형성된 아암부는 상기 아암부를 상기 아암 축심 주위로 회전시키는 구동축이 접속되고,
상기 오목부의 저면은 상기 아암부의 상기 아암 외주로부터 상기 아암 축심에 이르는 깊이로 형성되어 있는
다관절 용접 로봇.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 오목부는 상기 아암 축심을 따라 형성되어 있는
다관절 용접 로봇.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 오목부가 형성된 아암부는 상기 아암 외주의 상기 오목부의 형성측과 반대측에, 상기 아암 축심을 향해 움푹 패인 대향측 오목부가 형성되어 있는
다관절 용접 로봇.
제 3 항에 있어서,
상기 오목부가 형성된 아암부는 상기 아암 외주의 상기 오목부의 형성측과 반대측에, 상기 아암 축심을 향해 움푹 패인 대향측 오목부가 형성되어 있는
다관절 용접 로봇.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 오목부가 형성된 아암부는 상기 아암부의 적어도 일부에, 상기 용접 와이어를 지지하는 지지 부재가 마련되어 있는
다관절 용접 로봇.
제 3 항에 있어서,
상기 오목부가 형성된 아암부는 상기 아암부의 적어도 일부에, 상기 용접 와이어를 지지하는 지지 부재가 마련되어 있는
다관절 용접 로봇.
제 4 항에 있어서,
상기 오목부가 형성된 아암부는 상기 아암부의 적어도 일부에, 상기 용접 와이어를 지지하는 지지 부재가 마련되어 있는
다관절 용접 로봇.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 용접 와이어는 콘딧 케이블에 관통 삽입되어 있는
다관절 용접 로봇.
제 9 항에 있어서,
상기 콘딧 케이블은 쉴드 가스를 공급하는 가스 호스, 냉각수를 순환시키는 냉각수 호스, 용접 전류를 공급하는 파워 케이블 중 적어도 하나를 포함하는 1개의 복합 케이블에 관통 삽입되어 있는
다관절 용접 로봇.