JPH01157775A - アーク溶接ロボットの手首機構 - 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、アーク溶接ロボットの手首機構に関するもの
である。

［従来の技術］ 近年、産業用ロボットの普及は目覚しく、特に、人間に
とって危険な或は過酷な環境下での作業や、人間ではと
ても不可能な高精度、高速度等を要求されるような作業
にその威力を発揮している。

こうした産業用ロボットの一つに溶接ロボットがあり、
その−例を第３図に示す。

走行可能なベース１上に、Ｚ軸方向（図中上下方向）に
昇降可能且つＺ軸を中心に回転可能な本体２を、Ｘ軸方
向（図面に対し直交する方向）に走行可能に立設し、該
本体２上端に、水平アーム３をＹ軸方向（図中左右方向
）に移動可能に取付け、該水平アーム３先端部下面に、
鉛直アーム４をＺ軸方向の軸を中心に回転可能に設け、
該鉛直アーム４下端部に、把持機能を有するアタッチメ
ント５を、ピン６を中心に回動可能且つ該ピン６と直交
する軸を中心に回転可能に取付けである。

該アタッチメント５に、先端部を所要角度に屈曲させた
トーチ７を把持せしめる一方、前記本体２背面に、溶接
用のワイヤ９を巻取ったワイヤリール１０と、該ワイヤ
９を繰出すためのフィーダ１１とを設置し、該フィーダ
１１のワイヤ送出口と前記トーチ７基端とをトーチケー
ブル８によって接続し、ワイヤリールｌＯに巻取られた
ワイヤ９をフィーダ１１によって繰出し、該ワイヤ９が
トーチケーブル８及びトーチ７内を貫通して該トーチ７
先端より所要量突出するようにしである。　　　　　　
′ これにより、本体２の昇降及び回転、水平アーム３の移
動、鉛直アーム４の回転に加え、アタッチメント５のピ
ン６を中心とした回動及び該ピンＢと直交する軸を中心
とした回転動作によって、ワークに対するトーチ姿勢を
適正に保持しつつ、ベース１を溶接線に沿って移動させ
ること等により、溶接を行うようになっている。

［発明が解決しようとする問題点コ しかしながら、前述の如く鉛直アーム４下端部に取付け
られたアタッチメント５によってトーチ７を把持するの
では、第４図に示されるように、トーチ７と該トーチ７
の傾斜角度を変化させる回動中心との間に距離！が開く
ことになり、狭隘部の溶接を行う場合、トーチ７の姿勢
を適正に保持しようとすると、鉛直アーム４下端部がワ
ーク１２と干渉してしまい、適正な姿勢での溶接を行う
ことができず、その結果、溶接の品質の低下を招き、溶
接可能箇所の制約が大きくなるという問題点を有してい
た。

本発明は、斯る実情に鑑み、溶接可能範囲の拡大を図り
得るアーク溶接ロボットの手首機構を提供とようとする
ものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、所要間隔を開けて平行に延びるアームの一対
のケーシング先端部間に、該ケーシングの長手方向と平
行に配置せしめたトーチを、該トーチが、トーチ軸心を
通り且つ該トーチ軸心と直交する軸を中心として回動す
ると共にトーチ軸心を中心として捻転し得るよう取付け
た構成を有する。

［作　　　用］ 従って、トーチと該トーチの傾斜角度を変化させるため
の回動中心との間に距離が開かないので、狭隘な部分の
溶接時にも、アーム先端部がワークと干渉することなく
、トーチの姿勢を適正に保持できる。

［実　施　例］ 以下、図面を参照しつつ本発明の詳細な説明する。

尚、第１図及び第２図中、第３図と同一の符号を付した
ものについては、同一物を示している。

第１図に示す如く、鉛直アーム４下端部即ち手首部に、
溶接用のトーチ７を該トーーチ７が、鉛直アーム４を含
む鉛直平面内に於いて、トーチ軸心を通り且つ該トーチ
軸心と直交する軸を中心として回動可能となると共にト
ーチ軸心を中心として捻転可能となるよう取付ける。

次に、前記トーチ７を鉛直アーム４に対し回動せしめる
と共に回転せしめる機構について具体的に説明する。

第２図に示す如く、鉛直アーム４を、回転盤１３（第１
図）と、該回転盤１３下面に固着され下方に互いに平行
に延びる左右のケーシング１４ａ。

１４ｂとから構成し、該ケーシング１４ａ、１４ｂ先端
部間にトーチ７を配置し、一方のケーシング１４ａ側に
トーチ７の回動機構を、他方のケーシング１４ｂ側にト
ーチ７の回転機構を夫々設ける。

前記ケーシング１４ａ内所要位置に回動用モータ１５ａ
を配置し、該モータ１５ａの出力軸に、該モータ１５ａ
の軸心延長上に配した駆動軸ｌｅａを減速機１７ａを介
して接続し、該駆動軸ｌｅａを軸受１８ａにて支承せし
め、該駆動軸ｌｅａの下端部にかさ歯車１９ａを嵌装固
着する。該かさ歯車１９ａに、回転軸心が水平方向に延
び前記トーチ７軸心と直交するかさ歯車２０ａを噛合せ
しめると共に軸受２１ａにて支承せしめ、該かさ歯車２
０ａに従動軸２２ａの一端部を同心に嵌装固着させる。

該従動軸２２ａの他端部には、トーチ７が上下方向に貫
通する箱形の回動ブロック２３を嵌装固着し、該回動ブ
ロック２３の左側枠部２３ａを、前記軸受２１ａと同一
軸心で前記ケーシング１４ａにその内輪を嵌装固着した
軸受２４ａの外輪に支承せしめると共に、右側枠部２３
ｂを、前記軸受２４ａと対称に位置しケーシング１４ｂ
にその内輪を嵌装固着した軸受２４ｂの外輪を支承せし
める。該回動ブロック２３の上枠部２３ｃに穿設した貫
通孔２３ｅに、リング状で内面を球面状とした球面座２
５を嵌込み、該球面座２５に対応するトーチ７外周部に
、絶縁材のスリーブ２６を介して球面材２７を嵌装固着
し、該球面材２７を前記球面座２５に対し摺動自在に嵌
合せしめる。尚、回動フレーム２３の下枠部２３ｄには
、トーチ７と同心の貫通孔２３ｆを穿設してあり、該貫
通孔２３ｆ’には軸受３１を嵌込んである。

一方、トーチ７の回転機構としては、前記回動用モータ
１５ａと左右対称となるようケーシング１４ｂ内に配置
した捻転用モータ１５ｂに、軸受１８ｂにて支承せしめ
た駆動軸１６ｂを、減速機１７ｂを介して接続し、該駆
動軸１６ｂ下端部にかさ歯車１９ｂを嵌装固着する。該
かさ歯車１９ｂには、前記かさ歯車２０ａと同心で軸受
２１ｂに支承させたかさ歯車２０ｂを噛合せしめ、該か
さ歯車２０ｂに、前記従動軸２２ａと同一軸心上に設け
た従動軸２２ｂの一端部を嵌装固着し、該従動軸２２ｂ
の他端部にかさ歯車２８を嵌装固着し、該かさ歯車２８
を軸受２９に支承せしめる。該かさ歯車２８に、トーチ
７に遊嵌したかさ歯車３０を噛合せしめると共に前記回
動ブロック２３の下枠部２３ｄの前記軸受３１にて支承
せしめ、該かさ歯車３０下端部には、トーチ７に遊嵌し
た回転伝達部材３２を一体に取付ける。該回転伝達部材
３２は、小径の円筒部３２ａ及び大径の円筒部３２ｂを
上下に同心に重ねた構造を有し、該円筒部３２ｂの底部
には、１・−チアの貫通孔３２ｃより大径の凹部３２ｄ
を設け、該凹部３２ｄ内に後述する捻転スリーブ３３の
フランジ部３３ａを予め組入れておき、前記凹部３２ｄ
の開口内縁部には、中心部に向かいすりばち状に傾斜す
る傾斜面３２ｅが形成された支持部３２ｆを設ける。尚
、該傾斜面３２ｅには必要に応じて放射状の筋目を刻設
してもよい。前記トーチ７所要位置に、前記支持部３２
ｆの傾斜面３２ｅと係合可能なフランジ部３３ａを有す
る捻転スリーブ３３を嵌装固着し、該捻転スリーブ３３
を下方（トーチ７の先端側）へ付勢しフランジ部３３ａ
を支持部３２ｒに押し付は且つトーチ７軸心方向に作用
する突上げ力を吸収するための圧縮ばね等の弾性部材３
４を捻転スリーブ３３と回転伝達部材３２との間に設け
る。尚、前記傾斜面３２ｅに放射状の筋目を刻設した場
合には、前記フランジ部３３ａの係合面に前記筋目と噛
合する筋目を刻設してもよい。

更に、前記回転伝達部材３２の円筒部３２ｂには、貫通
孔３２ｃ内面に開口し半径方向に延びる孔３５を設け、
該孔３５内に近接センサ３Ｂを、該近接センサ３６のセ
ンサ部をトルチア側に向けて挿着し、該センサ部と対向
するトーチ７外周面に位置検出用の溝３７を形成する。

尚、前記トーチ７外周面には、絶縁用の被膜を塗布しで
ある。

前述の如く構成したので、回動用モータ１５ａを駆動し
、減速機１７ａを介して駆動軸１８ａを回転させると、
該駆動軸ｌｅａの回転がかさ歯車１９ａ。

２０ａを介して従動軸２２ａに伝わり、該従動軸２２ａ
によって回動ブロック２３が従動軸２２ａ、２２ｂの軸
心を中心に回転される。これに伴い、球面材２７と嵌合
している球面座２５及び捻転スリーブ３３が前記従動軸
２２ａ、２２ｂの軸心を中心として回転移動することに
より、トーチ７が従動軸２２ａ、２２ｂの軸心を中心と
して回動し、ワークに対する傾斜角度を自由に調節でき
る。この時、トーチ７の捻転方向の姿勢は、後述する捻
転用モータ１５ｂの同期制御によって変化しないように
なっている。

一方、トーチ７の捻転は回動用モータＬ５ａを拘束した
状態とし捻転用モータ１５ｂにて減速機１７ｂを介して
駆動軸１６ｂを駆動すると、かさ歯車１９ｂと噛合する
かさ歯車２０ｂが回転して従動軸２２ｂを回転させ、該
従動軸２２ｂと共にがさ歯車２８が回転し、該かさ歯車
２８と噛合するかさ歯車３０が回転伝達部材３２と一体
に回転する。この時、捻転スリーブ３３は、弾性部材３
４によって支持部３２ｆの傾斜面３２ｅに押し付けられ
ているため、その摩擦力により前記回転伝達部材３２と
共に回転する。これにより、トーチ７が、該トーチア自
身の軸心を中心に捻転し、屈曲するトーチ先端部の姿勢
を制御可能となる。

又、溶接開始時には、トーチ７先端より突出するワイヤ
９をワークに押し当てることによりアークを発生させる
わけであるが、その際にトーチ７軸心方向に加わる衝撃
力は弾性部材３４によって吸収され、トーチ、歯車機構
等に無駄な力が作用しないようになっている。更に、前
記ワイヤ９がワークに押し付けられたままの状態となっ
ている場合、トーチフの溝３７が上方へ移動してしまう
ため、近接センサ３６がトーチ７外周面と回転伝達部材
３２の貫通孔ａＺＣとの間隙の変化を検出し、この間隙
変化に基づき直ちにトーチ７をワークより離反させる方
向へ移動させる。

こうして、トーチ７自身が鉛直アーム４下端部に回動可
能且つ捻転可能に取付けられているため、ワークが密接
し、極めて狭い部分に於ける溶接に際しても、鉛直アー
ム４下端部とワークとの干渉を避けながら、トーチ７の
姿勢を適正に保持可能となる。

尚、前記実施例では、鉛直アーム４の下端部にトーチ７
を取付けた例を示したが、各種形式の溶接ロボットのア
ーム先端部に適用し得ることは言うまでもない。

［発明の効果］ 以上述べた如く、本発明によれば、従来不可能であった
狭隘部の溶接が可能となり、溶接ロボットが溶接を行い
得る範囲が拡大するという優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例を示す全体側面図、第２図は
第１図の■−■断面図、第３図は従来例を示す全体側面
図、第４図は従来例に於ける溶接状態説明図である。 ｌはベース、２は本体、８は水平アーム、４は鉛直アー
ム、７はトーチを示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）所要間隔を開けて平行に延びるアームの一対のケー
   シング先端部間に、該ケーシングの長手方向と平行に配
   置せしめたトーチを、該トーチが、トーチ軸心を通り且
   つ該トーチ軸心と直交する軸を中心として回動すると共
   にトーチ軸心を中心として捻転し得るよう取付けたこと
   を特徴とするアーク溶接ロボットの手首機構。