JP7545840B2 - 溶接用ケーブルの接続構造 - Google Patents

Description

本発明は、マニピュレータの先端に溶接トーチが支持された溶接ロボットに用いられる溶接用ケーブルの接続構造に関する。

消耗電極式ガスシールドアーク溶接において、溶接ロボットを用いた自動溶接の手法が採用されている。多関節型ロボットなどのマニピュレータを備えた自動溶接を行うための溶接ロボットでは、溶接トーチはマニピュレータ先端の手首部に設けられる。溶接ロボットによる溶接作業時には、マニピュレータに搭載されたワイヤ送給装置により溶接トーチに溶接ワイヤが送り出され、また、溶接トーチには電力およびシールドガスが供給される。

溶接トーチへの溶接ワイヤの送給は、たとえば一線式パワーケーブルを介して行われる。たとえば一線式パワーケーブルは、その基端が溶接ロボットのマニピュレータの適所に搭載されたワイヤ送給装置に接続されており、当該ワイヤ送給装置を介して一線式パワーケーブルの基端がマニピュレータに支持される。一線式パワーケーブルの先端は、溶接トーチ側に接続される。当該一線式パワーケーブルを介して、溶接ワイヤ、溶接用電力およびシールドガスが溶接トーチへ供給される。このような溶接ロボットに関する技術は、たとえば特許文献１に記載されている。

上記の溶接ロボットにおいて、マニピュレータ先端に設けられた溶接トーチには、必要に応じて冷却エアなどの冷却媒体が冷媒流路を通じて送られる。この冷媒流路は、一線式パワーケーブル先端の溶接トーチ側の接続部分を迂回して、溶接トーチに近接する部位、あるいは溶接トーチに接続される。また、溶接トーチの近傍には、追加のワイヤ送給装置（プル側送給装置）が配置される場合がある。この場合、溶接トーチおよびワイヤ送給装置への電力供給を行うための電力線、およびワイヤ送給装置の制御等に係る信号線が、上記ワイヤ送給装置に繋がっている。当該ワイヤ送給装置（プル側送給装置）に繋がる電力線や信号線は、上記一線式パワーケーブルとは別途のケーブルを介して、一線式パワーケーブル先端の溶接トーチ側の接続部分を迂回して溶接トーチ近傍に接続される。

上記の溶接トーチおよびその近傍に配置されたワイヤ送給装置（プル側送給装置）は、一体的に組み付けられてトーチユニットを構成する。メンテンナンス等により溶接トーチ（トーチユニット）を交換する際、一線式パワーケーブルの接続部分を分離するとともに、冷媒流路の接続部分や他のケーブル類の接続部分を分離する。このように、トーチユニットの交換時には、複数のケーブル類それぞれの接続部分を個々に分離し、また接続する作業が必要となるので、作業性が悪かった。

特開２００４－３０６０７２号公報

本発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、複数のケーブル類の接続部の着脱時における作業性改善を図るのに適した溶接用ケーブルの接続構造を提供することを主たる課題とする。

上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を採用した。

本発明の第１の側面によって提供される溶接用ケーブルの接続構造は、基端部が溶接ロボットのマニピュレータに支持される溶接用ケーブルの先端部に配置された第１コネクタ部と、先端部に溶接トーチが配置されたトーチユニットの基端部に配置され、上記第１コネクタ部に着脱可能に接続される第２コネクタ部と、を備え、上記トーチユニットには、電力供給を受けて駆動する駆動部が搭載されており、上記溶接用ケーブルの内部には、溶接ワイヤが内挿されるとともに溶接用電力を供給するパワーケーブルと、冷却媒体を通す冷媒流路と、上記駆動部に電力を供給する電力線と、上記駆動部に係る信号を送る信号線と、が配置されており、上記第１コネクタ部は、第１接続面と、当該第１接続面に対して直角である第１軸線に沿う方向に見て上記第１接続面の中央に配置され、上記パワーケーブルに繋がる第１パワーケーブル接続部と、上記第１軸線に沿う方向に見て各々が上記第１パワーケーブル接続部を中心とする同心円状の第１領域に配置され、上記冷媒流路に繋がる第１冷媒流路接続部、上記電力線に繋がる第１電力線接続部、および上記信号線に繋がる第１信号線接続部と、を有し、上記第２コネクタ部は、上記第１コネクタ部への接続時に上記第１接続面に対向する第２接続面と、当該第１接続面に対して直角である第２軸線に沿う方向に見て上記第２接続面の中央に配置され、上記第１パワーケーブル接続部に接続され得る第２パワーケーブル接続部と、上記第２軸線に沿う方向に見て各々が上記第２パワーケーブル接続部を中心とする同心円状の第２領域に配置され、第１冷却ホース接続部に接続され得る第２冷媒流路接続部、上記第１電力線接続部に接続され得る第２電力線接続部、および上記第１信号線接続部に接続され得る第２信号線接続部と、を有する。

好ましい実施の形態においては、上記冷媒流路は、冷却エアを通すエアホースと、冷却水を流す水冷ホースと、を含み、上記第１冷媒流路接続部は、上記エアホースに繋がる第１エアホース接続部と、上記水冷ホースに繋がる第１水冷ホース接続部と、を含み、上記第２冷媒流路接続部は、上記第１エアホース接続部に接続され得る第２エアホース接続部と、上記第１水冷ホース接続部に接続され得る第２水冷ホース接続部と、を含む。

好ましい実施の形態においては、上記第１電力線接続部および上記第１信号線接続部は、上記第１軸線に沿う方向に見て上記第１パワーケーブル接続部を挟んで上記第１水冷ホース接続部とは反対側に配置されている。

好ましい実施の形態においては、上記第１コネクタ部は、上記第１支持面を含む第１支持体を含み、上記第１支持体は、上記第１冷媒流路接続部が配置され、上記第１軸線に沿う方向の厚さが相対的に大きい第１厚肉部と、上記第１電力線接続部および上記第１信号線接続部が配置され、上記第１軸線に沿う方向の厚さが相対的に小さい第１薄肉部と、を有し、上記第２コネクタ部は、上記第２支持面を含む第２支持体を含み、上記第２支持体は、上記第２冷媒流路接続部が配置され、上記第２軸線に沿う方向の厚さが相対的に大きい第２厚肉部と、上記第２電力線接続部および上記第２信号線接続部が配置され、上記第２軸線に沿う方向の厚さが相対的に小さい第２薄肉部と、を有する。

好ましい実施の形態においては、上記溶接用ケーブルは、可撓性を有する円筒状のケーブル本体を有し、上記パワーケーブル、上記冷媒流路、上記電力線および上記信号線は、上記ケーブル本体に内挿されている。

本発明の第２の側面によって提供される溶接ロボットにおける溶接用ケーブルは、溶接ロボットのマニピュレータに基端が支持されるケーブル本体と、当該ケーブル本体の先端に設けられた第１コネクタ部と、を備え、上記ケーブル本体には、パワーケーブル、冷媒流路、電力線および信号線が内挿されており、上記第１コネクタ部は、第１接続面と、当該第１接続面に対して直角である第１軸線に沿う方向に見て上記第１接続面の中央に配置され、上記パワーケーブルに繋がる第１パワーケーブル接続部と、上記第１軸線に沿う方向に見て各々が上記第１パワーケーブル接続部を中心とする同心円状の第１領域に配置され、上記冷媒流路に繋がる第１冷媒流路接続部、上記電力線に繋がる第１電力線接続部、および上記信号線に繋がる第１信号線接続部と、を有する。

本発明に係る溶接用ケーブルの接続構造によれば、メンテンナンス等により溶接トーチ（トーチユニット）を交換する際、第１コネクタ部と第２コネクタ部との着脱操作により、パワーケーブル、冷媒流路、電力線および信号線それぞれの接続部が一括して接続ないし分離される。このため、トーチユニットの交換時に上記パワーケーブル、冷媒流路、電力線および信号線等の複数のケーブル類それぞれの接続部分を個々に接続ないし分離する必要がない。したがって、本発明によれば、溶接用ケーブルの内部に配置された複数のケーブル類の接続部の着脱時における作業性の改善を図ることができる。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

本発明に係る溶接用ケーブルの接続構造を備えた溶接ロボットの一例を示す全体図である。 トーチユニットを溶接用ケーブルから分離した状態を示す要部斜視図である。 溶接用ケーブルの先端部に配置された第１コネクタ部を示す要部斜視図である。 第１コネクタ部を接続面の正面から見た拡大図である。 トーチユニットの基端部に配置された第２コネクタ部を接続面の正面から見た拡大図である。 第１コネクタ部とその周辺部を示す要部拡大斜視図である。 第２コネクタ部とその周辺部を示す要部拡大斜視図である。 第１コネクタ部と第２コネクタ部の接続状態を示す要部断面図である。 第１コネクタ部と第２コネクタ部の接続状態を示す要部断面図である。 本発明に係る溶接用ケーブルの接続構造の第１変形例を示し、第１コネクタ部を接続面の正面から見た図である。 本発明に係る溶接用ケーブルの接続構造の第１変形例を示し、第２コネクタ部を接続面の正面から見た図である。 本発明に係る溶接用ケーブルの接続構造の第２変形例を示し、第１コネクタ部を接続面の正面から見た図である。 本発明に係る溶接用ケーブルの接続構造の第２変形例を示し、第２コネクタ部を接続面の正面から見た図である。 本発明に係る溶接用ケーブルの接続構造の第３変形例を示し、第１コネクタ部を接続面の正面から見た図である。 本発明に係る溶接用ケーブルの接続構造の第３変形例を示し、第２コネクタ部を接続面の正面から見た図である。

以下、本発明の好ましい実施形態につき、図面を参照しつつ具体的に説明する。

図１は、本発明に係る溶接用ケーブルの接続構造を備えた溶接ロボットの一例を示しており、溶接ロボットの全体図である。図１に示す溶接ロボットＡ１は、マニピュレータ１、溶接用ケーブル２およびトーチユニット３を備える。マニピュレータ１は、たとえば多関節ロボットである。トーチユニット３は、マニピュレータ１の先端にブラケット１１を介して支持されている。マニピュレータ１が駆動することにより、所定の作業範囲内においてトーチユニット３が上下前後左右に自在に移動できる。また、トーチユニット３は、マニピュレータ１の先端に設けられた回動機構により、所定の軸線Ｏｘ周りに回動させられる。

図２に示すように、トーチユニット３は、ワイヤ送給装置３１、溶接トーチ３２および第２コネクタ部３３を備えている。溶接トーチ３２は、トーチユニット３の先端部に配置されており、消耗電極ガスシールドアーク溶接等の自動溶接を行うのに用いられる。第２コネクタ部３３の詳細については後述する。

ワイヤ送給装置３１は、マニピュレータ１と溶接トーチ３２との間に介在しており、溶接用ケーブル２を介して供給される溶接ワイヤを溶接トーチ３２の先端のノズル３２１内に設けられた給電チップ（図示せず）に向けて送給する。当該溶接ワイヤは、ノズル３２１先端の開口から外部に送り出される。また、溶接作業時において、溶接トーチ３２には溶接用電力とシールドガスが供給される。

図２に示すように、本実施形態のワイヤ送給装置３１は、モータ３１１および図示しない送給ローラ等を含んで構成される。モータ３１１は、たとえばサーボモータであり、図示しない送給制御装置から電力供給を受けて上記送給ローラを回転駆動させるものである。また、上記送給ローラとの間に溶接ワイヤを挟む加圧ローラが配置されており、上記送給ローラが回転させられると、溶接ワイヤが溶接トーチ３２側に送給される。図１、図２に示すように、ワイヤ送給装置３１は、普段はカバー３１２（図２においては仮想線で示し、カバー３１２を透過して表している）によって覆われており、メンテンス時にはカバー３１２を開くことが可能である。上記のモータ３１１は、本発明の駆動部の一例に相当する。詳細な図示説明は省略するが、トーチユニット３は、ワイヤ送給装置３１および溶接トーチ３２の他にも、たとえばショックセンサなどの必要な要素を具備する。なお、本実施形態のワイヤ送給装置３１はいわゆるプル側送給装置である。溶接ロボットＡ１によりアーク溶接を行うシステムは、図示しない別のワイヤ送給装置（プッシュ側送給装置）を具備する。

溶接用ケーブル２は、溶接ワイヤの他、各種ケーブル類を内部に収容するものであり、ケーブル本体２１、第１コネクタ部２２、接続用ナット２３１および端部カバー２３２を備えている。ケーブル本体２１は、たとえば可撓性を有する合成樹脂製チューブからなる。図示説明は省略するが、ケーブル本体２１（溶接用ケーブル２）の基端部は、たとえば接続金具等を介してマニピュレータ１の適所に支持されている。

図６に表れているように、ケーブル本体２１には、各種ケーブル等が内挿されている。同図において、ケーブル本体２１は仮想線で示しており、ケーブル本体２１を透過して表す。図８、図９においては、ケーブル本体２１は仮想線で示す。本実施形態では、ケーブル本体２１には、パワーケーブル５１、エアホース５２、水冷ホース５３、電力線５４および信号線５５が内挿されている。パワーケーブル５１は、溶接トーチ３２と電気的に接続されており、アーク溶接のための溶接用電力の供給経路である。当該溶接用電力は、上記溶接電源装置からパワーケーブル５１を介して溶接トーチ３２に供給される。本実施形態では、パワーケーブル５１はいわゆる一線式パワーケーブルとして構成されており、このパワーケーブル５１にコイルライナ５６および溶接ワイヤが内挿されている。当該溶接ワイヤは、コイルライナ５６に内挿されており、コイルライナ５６によりガイドされつつ溶接トーチ３２へ送られる。また、パワーケーブル５１は、溶接トーチ３２へシールドガスを供給するための流路の役割を担う。

本実施形態において、エアホース５２は、モータ３１１を冷却するための冷却エアを通す流路である。本実施形態では、エアホース５２は２本配置され、１本はモータ３１１へ冷却エアを供給する流路であり、他の１本はモータ３１１から戻るエア（排気エア）を通す流路である。モータ３１１の外周部には図示しないモータ冷却用流路が形成されており、エアホース５２を介して供給された冷却エアは上記モータ冷却用流路を通過し、他のエアホース５２を通じて外部に排気される。水冷ホース５３は、冷却水を流すための流路である。水冷ホース５３は２本配置され（図６では１本のみが表れている）、１本は溶接トーチ３２へ冷却水を送る送水用流路であり、他の１本は溶接トーチ３２から戻る水を通す復水用流路である。なお、冷却エアや冷却水は、モータ３１１や溶接トーチ３２を冷却するための冷却媒体の一例である。エアホース５２および水冷ホース５３は、それぞれ、本発明の冷媒流路の一例に相当する。

電力線５４は、ワイヤ送給装置３１（モータ３１１）の駆動電力を伝送するものである。信号線５５は、ワイヤ送給装置３１（モータ３１１）に係る信号を送るものである。上記溶接電源装置は、信号線５５を介してワイヤ送給装置３１を含むトーチユニット３と通信を行う。上記溶接電源は、信号線５５を介してトーチユニット３（ワイヤ送給装置３１や溶接トーチ３２）から入力される信号に応じて、溶接条件などを変更する。信号線５５から入力される信号としては、モータ３１１のエンコーダ信号、溶接電圧検出信号やショックセンサによる検出信号などが挙げられる。ただし、信号線５５からの入力信号は上記に限定されるものではない。

第１コネクタ部２２は、溶接用ケーブル２の先端部に配置されている。図３、図４、図６に示すように、第１コネクタ部２２は、第１支持体２２０と、第１支持体２２０に各々が配置された第１パワーケーブル接続部２４、第１エアホース接続部２５、第１水冷ホース接続部２６、第１電力線接続部２７および第１信号線接続部２８と、を有する。

第１支持体２２０は、たとえば銅、ステンレス、真鍮などの金属製である。図６、図８、図９に示すように、第１支持体２２０は、第１接続面２２１、第１厚肉部２２２、第１薄肉部２２３および円筒状突出部２２４を有する。第１接続面２２１は、第１支持体２２０の端部に位置する平坦面であり、円形状とされている。

第１厚肉部２２２は、第１接続面２２１に対して直角である第１軸線Ｏ１に沿う方向の厚さが相対的に大きい部分である。本実施形態では、第１厚肉部２２２は、略半円柱状とされている。第１薄肉部２２３は、第１軸線Ｏ１に沿う方向の厚さが相対的に小さい部分である。第１薄肉部２２３は、第１支持体２２０において第１厚肉部２２２とは異なる残余の部分により構成されており、略半円柱状である。

円筒状突出部２２４は、第１支持体２２０において第１接続面２２１とは反対側に突出しており、第１軸線Ｏ１に沿って見て第１接続面２２１の中央に位置する。この円筒状突出部２２４には、パワーケーブル５１の端部が固定されている。

図４、図６、図８、図９に示すように、第１パワーケーブル接続部２４は、第１軸線Ｏ１に沿う方向に見て第１接続面２２１の中央に配置されており、第１接続面２２１から凹んだ凹型接続部である。第１パワーケーブル接続部２４は、パワーケーブル５１に繋がっている。

図４、図６に示すように、第１エアホース接続部２５、第１水冷ホース接続部２６、第１電力線接続部２７および第１信号線接続部２８は、第１軸線Ｏ１に沿う方向に見て各々が第１パワーケーブル接続部２４を中心とする同心円状の第１領域２２５に配置されている。

図６、図９に示すように、第１エアホース接続部２５は、エアホース５２に繋がっており、第１接続面２２１から凹んだ凹型接続部である。本実施形態では、第１支持体２２０（第１コネクタ部２２）には、２本のエアホース５２それぞれに各別に繋がる一対の第１エアホース接続部２５が配置されている。図６、図８に示すように、第１水冷ホース接続部２６は、水冷ホース５３に繋がっており、第１接続面２２１から凹んだ凹型接続部である。本実施形態では、第１支持体２２０（第１コネクタ部２２）には、２本の水冷ホース５３それぞれに各別に繋がる一対の第１水冷ホース接続部２６が配置されている。第１エアホース接続部２５および第１水冷ホース接続部２６は、それぞれ、本発明の第１冷媒流路接続部の一例に相当する。図６、図８、図９から理解されるように、一対の第１エアホース接続部２５および一対の第１水冷ホース接続部２６は、第１厚肉部２２２に配置されている。

第１電力線接続部２７は、電力線５４に繋がっており、本実施形態では、たとえば汎用のコネクタ端子により構成されている。第１電力線接続部２７は、合成樹脂製の絶縁部材に複数の金属ピンが立設された構成とされており、図６、図８に示すように、第１接続面２２１から凹んだ収容凹部に配置される。

第１信号線接続部２８は、信号線５５につながっており、本実施形態では、たとえば汎用のコネクタ端子により構成されている。第１信号線接続部２８は、合成樹脂製の絶縁部材に複数の金属ピンが立設された構成とされており、図６、図９に示すように、第１接続面２２１から凹んだ収容凹部に配置される。

図６、図８、図９から理解されるように、第１電力線接続部２７および第１信号線接続部２８は、第１薄肉部２２３に配置されている。また、図４、図６に示すように、第１電力線接続部２７および第１信号線接続部２８は、第１軸線Ｏ１に沿う方向に見て、第１パワーケーブル接続部２４を挟んで一対の第１水冷ホース接続部２６とは反対側に配置されている。第１電力線接続部２７および第１信号線接続部２８は、ねじ止め、接着等の適宜手段によって第１薄肉部２２３（第１支持体２２０）に固定されている。なお、本実施形態では、第１電力線接続部２７の耐電圧は、第１信号線接続部２８の耐電圧よりも高い。

接続用ナット２３１は、第１支持体２２０に遊嵌状態で外嵌されており、第１支持体２２０の先端に係止される。詳細な図示説明は省略するが、接続用ナット２３１は、金属材料からなるねじ部と、絶縁材料からなり、かつ上記ねじ部に外装された外装部と、を有する。端部カバー２３２は、第１支持体２２０（第１コネクタ部２２）とケーブル本体２１の先端部との双方に跨って外嵌されたカバー部材であり、外装部が絶縁材料により構成される。図６においては、接続用ナット２３１を省略している。また、同図において、端部カバー２３２は仮想線で示しており、端部カバー２３２を透過して表している。図８、図９においては、端部カバー２３２は仮想線で示す。

図２に示すように、第２コネクタ部３３は、トーチユニット３の基端部（溶接トーチ３２とは反対側の端部）に配置されている。第２コネクタ部３３は、溶接用ケーブル２の第１コネクタ部２２に着脱可能に接続されるものである。図２、図５、図７に示すように、第２コネクタ部３３は、第２支持体３３０と、第２支持体３３０に各々が配置された第２パワーケーブル接続部３４、第２エアホース接続部３５、第２水冷ホース接続部３６、第２電力線接続部３７および第２信号線接続部３８と、を有する。

第２支持体３３０は、たとえば銅、ステンレス、真鍮などの金属製である。図７、図８、図９に示すように、第２支持体３３０は、第２接続面３３１、第２厚肉部３３２および第２薄肉部３３３を有する。第２接続面３３１は、第２支持体３３０の端部に位置する平坦面であり、円形状とされている。第２接続面３３１は、第２コネクタ部３３を第１コネクタ部２２に接続した際に第１接続面２２１に対向する面である。図２、図７、図８、図９に示すように、第２支持体３３０の外周部には、ねじ部３３４が形成されている。このねじ部３３４には、第１コネクタ部２２側の接続用ナット２３１が螺合可能である。

第２厚肉部３３２は、第２接続面３３１に対して直角である第２軸線Ｏ２に沿う方向の厚さが相対的に大きい部分である。本実施形態では、第２厚肉部３３２は、略半円柱状とされている。第２薄肉部３３３は、第２軸線Ｏ２に沿う方向の厚さが相対的に小さい部分である。第２薄肉部３３３は、第２支持体３３０において第１厚肉部２２２とは異なる残余の部分により構成されており、略半円柱状である。

図５、図７、図８、図９に示すように、第２パワーケーブル接続部３４は、第２軸線Ｏ２に沿う方向に見て第２接続面３３１の中央に配置されている。第２パワーケーブル接続部３４は、第２接続面３３１から突出する凸型接続部であり、第１コネクタ部２２の第１パワーケーブル接続部２４に接続され得る。第２パワーケーブル接続部３４は、溶接トーチ３２の上記給電チップに電気的に接続されている。

図５、図７に示すように、第２エアホース接続部３５、第２水冷ホース接続部３６、第２電力線接続部３７および第２信号線接続部３８は、第２軸線Ｏ２に沿う方向に見て各々が第２パワーケーブル接続部３４を中心とする同心円状の第２領域３３５に配置されている。また、第２エアホース接続部３５、第２水冷ホース接続部３６、第２電力線接続部３７および第２信号線接続部３８は、第１コネクタ部２２の第１エアホース接続部２５、第１水冷ホース接続部２６、第１電力線接続部２７および第１信号線接続部２８それぞれと個々に対応しており、対応するもの同士が互いに正対し得る。

図７、図９に示すように、第２エアホース接続部３５は、第２接続面３３１から突出する凸型接続部である。本実施形態では、第２支持体３３０（第２コネクタ部３３）には、第１コネクタ部２２における一対の第１エアホース接続部２５に対応した一対の第２エアホース接続部３５が配置されている。これら第２エアホース接続部３５は、モータ３１１外周部のモータ冷却用流路に通じている。第２エアホース接続部３５は、第１コネクタ部２２の第１エアホース接続部２５に接続され得る。

図７、図８に示すように、第２水冷ホース接続部３６は、第２接続面３３１から突出する凸型接続部である。本実施形態では、第２支持体３３０（第２コネクタ部３３）には、第１コネクタ部２２における一対の第１水冷ホース接続部２６に対応した一対の第２水冷ホース接続部３６が配置されている。これら第２エアホース接続部３５は、溶接トーチ３２の冷却水流路に通じている。第２水冷ホース接続部３６は、第１コネクタ部２２の第２水冷ホース接続部３６に接続され得る。第２水冷ホース接続部３６および第１水冷ホース接続部２６は、たとえばプッシュオン式の継ぎ手により構成されており、互いに分離した状態において逆止機能を有する。これにより、第１コネクタ部２２と第２コネクタ部３３とを分離した際の水漏れは防止される。

第２エアホース接続部３５および第２水冷ホース接続部３６は、それぞれ、本発明の第２冷媒流路接続部の一例に相当する。図７、図８、図９から理解されるように、一対の第２エアホース接続部３５および一対の第２水冷ホース接続部３６は、第２厚肉部３３２に配置されている。

第２電力線接続部３７は、本実施形態では、たとえば汎用のコネクタ端子により構成されている。第２電力線接続部３７は、合成樹脂製の絶縁部材に複数の金属ピンが立設された構成とされており、図７、図８に示すように、第２接続面３３１から凹んだ収容凹部に配置される。第２電力線接続部３７は、第１コネクタ部２２の第１電力線接続部２７に接続され得る。

第２信号線接続部３８は、本実施形態では、たとえば汎用のコネクタ端子により構成されている。第２信号線接続部３８は、合成樹脂製の絶縁部材に複数の金属ピンが立設された構成とされており、図７、図９に示すように、第２接続面３３１から凹んだ収容凹部に配置される。第２信号線接続部３８は、第１コネクタ部２２の第１信号線接続部２８に接続され得る。

図７、図８、図９から理解されるように、第２電力線接続部３７および第２信号線接続部３８は、第２薄肉部３３３に配置されている。また、図５、図７に示すように、第２電力線接続部３７および第２信号線接続部３８は、第２軸線Ｏ２に沿う方向に見て、第２パワーケーブル接続部３４を挟んで一対の第２水冷ホース接続部３６とは反対側に配置されている。第２電力線接続部３７および第２信号線接続部３８は、ねじ止め、接着等の適宜手段によって第２薄肉部３３３（第２支持体３３０）に固定されている。なお、本実施形態では、第２電力線接続部３７の耐電圧は、第２信号線接続部３８の耐電圧よりも高い。

上記構成において、溶接用ケーブル２の第１コネクタ部２２とトーチユニット３の第２コネクタ部３３とを接続する際には、第１コネクタ部２２の接続部２４～２８と第２コネクタ部３３の接続部３４～３８を互いに正対させつつ、第１接続面２２１および第２接続面３３１を近接ないし当接させる。そして、第１コネクタ部２２側の接続用ナット２３１を第２支持体３３０外周のねじ部３３４に螺合させて締め付ける。これにより、第１コネクタ部２２と第２コネクタ部３３とが接続される。このとき、接続部２４～２８と接続部３４～３８とは、互いに接続されている。

第１コネクタ部２２と第２コネクタ部３３とを分離する際には、接続用ナット２３１を緩め、第１コネクタ部２２および第２コネクタ部３３を互いに引き離す。これにより、第１コネクタ部２２と第２コネクタ部３３とが分離される。このとき、接続部２４～２８と接続部３４～３８とは、互いに分離されている。

次に、本実施形態の作用について説明する。

本実施形態において、溶接ロボットＡ１に組み込まれる溶接用ケーブル２の先端部に第１コネクタ部２２が配置されている。溶接トーチ３２およびワイヤ送給装置３１（モータ３１１）を含んで構成されたトーチユニット３の基端部に第２コネクタ部３３が配置されている。溶接用ケーブル２の内部には、パワーケーブル５１、エアホース５２、水冷ホース５３、電力線５４および信号線５５が配置されている。第１コネクタ部２２は、パワーケーブル５１、エアホース５２、水冷ホース５３、電力線５４および信号線５５にそれぞれ繋がる第１パワーケーブル接続部２４、第１エアホース接続部２５、第１水冷ホース接続部２６、第１電力線接続部２７および第１信号線接続部２８を有する。第２コネクタ部３３は、第１パワーケーブル接続部２４、第１エアホース接続部２５、第１水冷ホース接続部２６、第１電力線接続部２７および第１信号線接続部２８にそれぞれ接続し得る第２パワーケーブル接続部３４、第２エアホース接続部３５、第２水冷ホース接続部３６、第２電力線接続部３７および第２信号線接続部３８を有し、当該第２コネクタ部３３が第１コネクタ部２２に対して着脱可能に接続される。このような構成によれば、メンテンナンス等により溶接トーチ３２（トーチユニット３）を交換する際、第１コネクタ部２２と第２コネクタ部３３との着脱操作により、パワーケーブル５１、エアホース５２、水冷ホース５３、電力線５４および信号線５５それぞれの接続部２４～２８と接続部３４～３８とが一括して接続ないし分離される。このため、トーチユニット３の交換時に上記パワーケーブル５１、エアホース５２、水冷ホース５３、電力線５４、信号線５５等の複数のケーブル類それぞれの接続部分を個々に接続ないし分離する必要がない。したがって、本実施形態によれば、溶接用ケーブル２の内部に配置された複数のケーブル類の接続部の着脱時における作業性の改善を図ることができる。

第１コネクタ部２２において、第１パワーケーブル接続部２４は第１接続面２２１の中央に配置されるとともに、第１エアホース接続部２５、第１水冷ホース接続部２６、第１電力線接続部２７および第１信号線接続部２８は、第１パワーケーブル接続部２４を中心とする同心円状の第１領域２２５に配置されている。第２コネクタ部３３においても、第２パワーケーブル接続部３４は第２接続面３３１の中央に配置されている。第２パワーケーブル接続部３４、第２エアホース接続部３５、第２水冷ホース接続部３６、第２電力線接続部３７および第２信号線接続部３８は、第２パワーケーブル接続部３４を中心とする同心円状の第２領域３３５に配置され、第１コネクタ部２２の第１エアホース接続部２５、第１水冷ホース接続部２６、第１電力線接続部２７および第１信号線接続部２８それぞれに対応する配置である。このような構成によれば、第１コネクタ部２２における複数の接続部２４～２８および第２コネクタ部３３における複数の接続部３４～３８を省スペースで効率よく配置することができる。したがって、上記構成は、第１コネクタ部２２および第２コネクタ部３３の小型化を図るうえで好ましい。

本実施形態では、溶接用ケーブル２の内部に配置される冷媒流路として、冷却エアを通すエアホース５２と、冷却水を流す水冷ホース５３と、を含む。このような構成によれば、本実施形態のように、たとえばモータ３１１（駆動部）に冷却エアを供給し、かつ溶接トーチ３２に冷却水を供給することでモータ３１１および溶接トーチ３２の双方を適切に冷却することが可能である。

第１コネクタ部２２において、第１電力線接続部２７および第１電力線接続部２７は、第１軸線Ｏ１に沿う方向に見て第１パワーケーブル接続部２４を挟んで一対の第１水冷ホース接続部２６とは反対側に配置されている。また、第２コネクタ部３３において、２電力線接続部３７および第２信号線接続部３８は、第２軸線Ｏ２に沿う方向に見て第２パワーケーブル接続部３４を挟んで一対の第２水冷ホース接続部３６とは反対側に配置されている。このような構成によれば、第１電力線接続部２７および第１電力線接続部２７（第２電力線接続部３７および第２信号線接続部３８）と一対の第１水冷ホース接続部２６（一対の第２水冷ホース接続部３６）とが相対的に離れた配置である。これにより、第１コネクタ部２２および第２コネクタ部３３の接続ないし分離の際に第１水冷ホース接続部２６（第２水冷ホース接続部３６）から水漏れが生じても、水漏れによる影響が抑制される。

第１コネクタ部２２は、第１支持体２２０を含む。第１支持体２２０は、第１厚肉部２２２および第１薄肉部２２３を有する。第１厚肉部２２２には各第１エアホース接続部２５および各第１水冷ホース接続部２６が配置され、第１薄肉部２２３には第１電力線接続部２７および第１信号線接続部２８が配置される。また、第２コネクタ部３３は、第２支持体３３０を含む。第２支持体３３０は、第２厚肉部３３２および第２薄肉部３３３を有する。第２厚肉部３３２には各第２エアホース接続部３５および各第２水冷ホース接続部３６が配置され、第２薄肉部３３３には第２電力線接続部３７および第２信号線接続部３８が配置される。このように、第１支持体２２０（第１コネクタ部２２）および第２支持体３３０（第２コネクタ部３３）の双方において、各接続部２５～２８および各接続部３５～３８の性質に応じて厚さ寸法が部分的に小さくされている。このことは、第１コネクタ部２２および第２コネクタ部３３の小型化および軽量化に適する。

溶接用ケーブル２は、可撓性を有するケーブル本体２１を有する。パワーケーブル５１、エアホース５２、水冷ホース５３、電力線５４および信号線５５は、ケーブル本体２１に内挿されている。このような構成によれば、溶接ロボットＡ１に適用された溶接用ケーブル２について、当該溶接ロボットＡ１（マニピュレータ１）の高速動作にもスムーズに追従する。

図１０、図１１は、本発明に係る溶接用ケーブルの接続構造の第１変形例を示している。なお、図１０以降の図面において、上記実施形態１と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付しており、適宜説明を省略する。

図１０、図１１に示した例では、第１コネクタ部２２および第２コネクタ部３３の具体的構成が上記実施形態と異なっている。図示説明は省略するが、本変形例では、溶接用ケーブル２の内部に配置された冷媒流路について、エアホース５２のみを含み、水冷ホース５３は含まない。また、トーチユニット３においては、モータ３１１の外周部を経て溶接トーチ３２に通じるガス流路が形成されており、エアホース５２により供給される冷却エアにより、モータ３１１および溶接トーチ３２の双方が冷却されるように構成されている。

図１０に示した第１コネクタ部２２は、一対の第１水冷ホース接続部２６を具備していない。第１コネクタ部２２において、一対の第１エアホース接続部２５、第１電力線接続部２７および第１信号線接続部２８は、第１領域２２５に分散して配置されている。また、図１１に示した第２コネクタ部３３は、一対の第２水冷ホース接続部３６を具備していない。第２コネクタ部３３において、一対の第２エアホース接続部３５、第２電力線接続部３７および第２信号線接続部３８は、第２領域３３５に分散して配置されている。

図１０、図１１に示した構成においても、溶接用ケーブル２の内部に配置された複数のケーブル類の接続部の着脱時における作業性の改善を図ることができる。その他にも、図２～図９等を参照して説明した上記実施形態と同様の構成の範囲において、上記実施形態と同様の作用効果を奏する。

図１２、図１３は、本発明に係る溶接用ケーブルの接続構造の第２変形例を示している。図１２、図１３に示した例では、第１コネクタ部２２における第１電力線接続部２７および第１信号線接続部２８の構成と、第２コネクタ部３３における第２電力線接続部３７および第２信号線接続部３８の構成とが、図１０、図１１に示した例と異なっている。

図１２に示した第１コネクタ部２２において、第１電力線接続部２７および第１信号線接続部２８は、汎用のコネクタ端子ではなく、複数の金属ピンが第１支持体２２０の適所に形成された凹部に配置された構成である。上記凹部にはたとえば合成樹脂などの絶縁材料が充填されるとともに、各金属ピンの先端は上記絶縁材料から露出している。

図１３に示した第２コネクタ部３３において、第２電力線接続部３７および第２信号線接続部３８は、汎用のコネクタ端子ではなく、複数の金属ピンが第２支持体３３０の適所に形成された凹部に配置された構成である。上記凹部にはたとえば合成樹脂などの絶縁材料が充填されるとともに、各金属ピンの先端は上記絶縁材料から露出している。

第１電力線接続部２７の各金属ピンと第２電力線接続部３７の各金属ピンのうち、一方が凸状ピンであり、他方が凹状ピンである。また、第１信号線接続部２８の各金属ピンと第２信号線接続部３８の各金属ピンのうち、一方が凸状ピンであり、他方が凹状ピンである。第１コネクタ部２２と第２コネクタ部３３との接続時には、上記凸状ピンと上記凹状ピンの先端どうしが凹凸嵌合し、これらピンどうしが互いに導通する。図１２、図１３に示した例では、第１コネクタ部２２の第１電力線接続部２７および第１信号線接続部２８における各金属ピンが凸状ピンであり、第２コネクタ部３３の第２電力線接続部３７および第２信号線接続部３８における各金属ピンが凹状ピンである。

図１２、図１３に示した構成においても、溶接用ケーブル２の内部に配置された複数のケーブル類の接続部の着脱時における作業性の改善を図ることができる。その他にも、図２～図９等を参照して説明した上記実施形態と同様の構成の範囲において、上記実施形態と同様の作用効果を奏する。また、本変形例の構成によれば、第１コネクタ部２２の第１電力線接続部２７と第１信号線接続部２８、および第２コネクタ部３３の第２電力線接続部３７と第２信号線接続部３８のサイズを小さくすることができる。このことは、第１コネクタ部２２および第２コネクタ部３３の小型化および軽量化により適している。

図１４、図１５は、本発明に係る溶接用ケーブルの接続構造の第３変形例を示している。図１４、図１５に示した例では、第１コネクタ部２２における第１電力線接続部２７および第１信号線接続部２８の構成と、第２コネクタ部３３における第２電力線接続部３７および第２信号線接続部３８の構成とが、図４、図５等に示した上記実施形態と異なっている。

図１４に示した第１コネクタ部２２において、第１電力線接続部２７および第１信号線接続部２８は、汎用のコネクタ端子ではなく、複数の金属ピンが第１支持体２２０の適所に形成された凹部に配置された構成である。上記凹部にはたとえば合成樹脂などの絶縁材料が充填されるとともに、各金属ピンの先端は上記絶縁材料から露出している。また、本変形例では、第１電力線接続部２７および第１信号線接続部２８が１箇所にまとめて配置されている。したがって、上記凹部に配置された複数の金属ピンは、第１電力線接続部２７に属するものと第１信号線接続部２８に属するものを含む。

図１５に示した第２コネクタ部３３において、第２電力線接続部３７および第２信号線接続部３８は、汎用のコネクタ端子ではなく、複数の金属ピンが第２支持体３３０の適所に形成された凹部に配置された構成である。上記凹部にはたとえば合成樹脂などの絶縁材料が充填されるとともに、各金属ピンの先端は上記絶縁材料から露出している。また、本変形例では、第２電力線接続部３７および第２信号線接続部３８が１箇所にまとめて配置されている。したがって、上記凹部に配置された複数の金属ピンは、第２電力線接続部３７に属するものと第２信号線接続部３８に属するものを含む。

第１電力線接続部２７および第１信号線接続部２８の各金属ピンと第２電力線接続部３７および第２信号線接続部３８の各金属ピンのうち、一方が凸状ピンであり、他方が凹状ピンである。第１コネクタ部２２と第２コネクタ部３３との接続時には、上記凸状ピンと上記凹状ピンの先端どうしが凹凸嵌合し、これらピンどうしが互いに導通する。図１４、図１５に示した例では、第１コネクタ部２２の第１電力線接続部２７および第１信号線接続部２８における各金属ピンが凸状ピンであり、第２コネクタ部３３の第２電力線接続部３７および第２信号線接続部３８における各金属ピンが凹状ピンである。

図１４、図１５に示した構成においても、溶接用ケーブル２の内部に配置された複数のケーブル類の接続部の着脱時における作業性の改善を図ることができる。その他にも、図２～図７等を参照して説明した上記実施形態と同様の構成の範囲において、上記実施形態と同様の作用効果を奏する。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明の範囲は上記した実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した事項の範囲内でのあらゆる変更は、すべて本発明の範囲に包摂される。

Ａ１：溶接ロボット、１：マニピュレータ、２：溶接用ケーブル、２１：ケーブル本体、２２：第１コネクタ部、２２０：第１支持体、２２１：ケーブル本体、２２２：第１厚肉部、２２３：第１薄肉部、２２５：第１領域、２４：第１パワーケーブル接続部、２５：第１エアホース接続部（第１冷媒流路接続部）、２６：第１水冷ホース接続部（第１冷媒流路接続部）、２７：第１電力線接続部、２８：第１信号線接続部、３：トーチユニット、３１１：モータ（駆動部）、３１２：カバー、３２：溶接トーチ、３３：第２コネクタ部、３３０：第２支持体、３３１：第２接続面、３３２：第２厚肉部、３３３：第２薄肉部、３３５：第２領域、３４：第２パワーケーブル接続部、３５：第２エアホース接続部（第２冷媒流路接続部）、３６：第２水冷ホース接続部（第２冷媒流路接続部）、３７：第２電力線接続部、３８：第２信号線接続部、５１：パワーケーブル、５２：エアホース（冷媒流路）、５３：水冷ホース（冷媒流路）、５４：電力線、５５：信号線、Ｏ１：第１軸線、Ｏ２：第２軸線

Claims (4)

1. 基端部が溶接ロボットのマニピュレータに支持される溶接用ケーブルの先端部に配置された第１コネクタ部と、
   先端部に溶接トーチが配置されたトーチユニットの基端部に配置され、上記第１コネクタ部に着脱可能に接続される第２コネクタ部と、を備え、
   上記トーチユニットには、電力供給を受けて駆動する駆動部が搭載されており、
   上記溶接用ケーブルの内部には、溶接ワイヤが内挿されるとともに溶接用電力を供給するパワーケーブルと、冷却媒体を通す冷媒流路と、上記駆動部に電力を供給する電力線と、上記駆動部に係る信号を送る信号線と、が配置されており、
   上記第１コネクタ部は、第１接続面と、当該第１接続面に対して直角である第１軸線に沿う方向に見て上記第１接続面の中央に配置され、上記パワーケーブルに繋がる第１パワーケーブル接続部と、上記第１軸線に沿う方向に見て各々が上記第１パワーケーブル接続部を中心とする同心円状の第１領域に配置され、上記冷媒流路に繋がる第１冷媒流路接続部、上記電力線に繋がる第１電力線接続部、および上記信号線に繋がる第１信号線接続部と、を有し、
   上記第２コネクタ部は、上記第１コネクタ部への接続時に上記第１接続面に対向する第２接続面と、当該第２接続面に対して直角である第２軸線に沿う方向に見て上記第２接続面の中央に配置され、上記第１パワーケーブル接続部に接続され得る第２パワーケーブル接続部と、上記第２軸線に沿う方向に見て各々が上記第２パワーケーブル接続部を中心とする同心円状の第２領域に配置され、上記第１冷媒流路接続部に接続され得る第２冷媒流路接続部、上記第１電力線接続部に接続され得る第２電力線接続部、および上記第１信号線接続部に接続され得る第２信号線接続部と、を有し、
   上記冷媒流路は、冷却エアを通すエアホースと、冷却水を流す水冷ホースと、を含み、
   上記第１冷媒流路接続部は、上記エアホースに繋がる第１エアホース接続部と、上記水冷ホースに繋がる第１水冷ホース接続部と、を含み、
   上記第２冷媒流路接続部は、上記第１エアホース接続部に接続され得る第２エアホース接続部と、上記第１水冷ホース接続部に接続され得る第２水冷ホース接続部と、を含む、溶接用ケーブルの接続構造。
2. 上記第１電力線接続部および上記第１信号線接続部は、上記第１軸線に沿う方向に見て上記第１パワーケーブル接続部を挟んで上記第１水冷ホース接続部とは反対側に配置されている、請求項１に記載の溶接用ケーブルの接続構造。
3. 上記第１コネクタ部は、上記第１接続面を含む第１支持体を含み、
   上記第１支持体は、上記第１冷媒流路接続部が配置され、上記第１軸線に沿う方向の厚さが相対的に大きい第１厚肉部と、上記第１電力線接続部および上記第１信号線接続部が配置され、上記第１軸線に沿う方向の厚さが相対的に小さい第１薄肉部と、を有し、
   上記第２コネクタ部は、上記第２接続面を含む第２支持体を含み、
   上記第２支持体は、上記第２冷媒流路接続部が配置され、上記第２軸線に沿う方向の厚さが相対的に大きい第２厚肉部と、上記第２電力線接続部および上記第２信号線接続部が配置され、上記第２軸線に沿う方向の厚さが相対的に小さい第２薄肉部と、を有する、請求項１に記載の溶接用ケーブルの接続構造。
4. 上記溶接用ケーブルは、可撓性を有する円筒状のケーブル本体を有し、
   上記パワーケーブル、上記冷媒流路、上記電力線および上記信号線は、上記ケーブル本体に内挿されている、請求項１ないし３のいずれかに記載の溶接用ケーブルの接続構造。

Images