JPH0377781A - 溶接用ロボツト - 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、溶接トーチを支持する移動部材の位置を適宜
に制御する溶接用ロボットに関する。

〈従来の技術〉 一般に溶接用ロボットにおいては数値データ又はティー
チング操作による入力データに基いてマイクロコンピュ
ータを作動させてロボットを作動させたり、或いは固定
の電気的シーケンス制御装置によりロボットを作動させ
たりしている。ところでロボットの動作領域内に誤って
障害物が置かれているときには、例えば溶接トーチと障
害物とが当接して、溶接トーチや溶接トーチを支持する
移動部材などの破損が生じていた。このため、各部の破
損を防ぐための安全装置を施したロボットが嘱望されて
いた。しかも、例えば溶接トーチに作用する外力が一方
向に限定されることはまずなく、従って溶接トーチなど
に不特定方向の外力が作用したときでも溶接トーチなど
を破損させないためには、溶接トーチを外力の作用方向
に逃がしてやる必要がある。この種のものとしては、従
来、第１図および第２図に示される構造の安全装置を備
えたロボットが提言されている。即ち、適宜に位置制御
される移動部材１１′の先端開口部に球面凹状体５１と
球面凸状体５２とよりなる球面軸受５３を設け、この球
面凸状体５２の穿設孔５４を貫通して溶接トーチ２４′
を配置し、かつ溶接トーチ２４′をバネ５５によりＺ２
方向に付勢して溶接トーチを傾動およびｚ１方向に移動
自在に構成していた。さらに移動部材１１′の後端開口
部に絶縁材５６を介して円弧状をなす固定電極５７を取
付け、かつこの固定電極５７の位置する溶接トーチの尾
端部に放射状をなす第１の可動電極５８．５８・・・と
半径方向に延びる第２の可動電極５９とを取付け、この
可動電極５８．５９と固定電極５７とこれらに接続され
た検出器６０．６０とにより溶接トーチの接触状態が検
出されていた。

即ち、例えば溶接トーチの先端部にＸ方向あるいはＹ方
向の力が作用した場合、溶接トーチは球面軸受を中心に
回動し、上記第１の可動電極と固定電極とが接触する。

また溶接トーチの先端部に２１方向の力が作用した場合
、球面凸状体の穿設孔を貫通する溶接トーチがバネに抗
して２１方向に移動して、第２の可動電極と固定電極と
が接触する。

〈発明が解決しようとする問題点〉 ところで、溶接トーチは外力の作用方向に変位するが、
可動電極と固定電極との接触により溶接トーチの接触状
態を検出するため、移動部材に対する溶接トーチの変位
量は極めて小さい値に制限される。即ち溶接トーチの変
位量が大きくなると、可動電極が必要以上に固定部材に
押しつけられたり、あるいは溶接トーチの尾端部が移動
部材に当接したりして、可動電極や溶接トーチが破損さ
れる。また球面軸受部において球面凸状体を円滑に傾動
させるためには、球面凸状体と球面凹状体とを夫々高精
度に加工しなければならず、しかも球面凹状体により球
面凸状体を抱持するためには球面凹状体を半径方向又は
紬方向に少なくとも２分割に構成する必要があるが、こ
のように分割された球面凹状体の内面を円滑な球状に形
成する作業が面倒であった。さらに溶接トーチの先端部
に２１方向の外力が作用した場合に、溶接トーチの移動
を円滑に行なわせるために球面凸状体の穿設孔を大きく
すれば、溶接トーチの位置決めが不正確になるという欠
点があった。

本発明の目的は、前記従来の欠点を解消した溶接用ロボ
ットを提供することにある。

く問題点を解決するための手段〉 上記目的を達成するため、本発明の構成は、溶接トーチ
を支持する第１の移動部材と第１の移動部材を支持する
第２の移動部材とよりなる移動部材の位置を適宜に制御
する溶接用ロボットにおいて、第２の移動部材を有底状
の円筒に形成すると共に該有底状部に該円筒の軸線方向
に貫通する孔を穿設し、第１の移動部材の略軸芯部に貫
通孔を穿設すると共に、第１の移動部材の自由端部を少
なくとも第２の移動部材の貫通孔を介して有底状部およ
び円筒部に臨ませて第１の移動部材が第２の移動部材の
軸線方向および軸線と傾動する方向に可動となるよう第
１の移動部材の自由端部に膨出部を形成し、第１の移動
部材の自由端部に当接して第２の移動部材の円筒と略同
軸でかつ軸線方向に可動な筒状の駒を配設し、第１の移
動部材の膨出部が第２の移動部材の有底状部に当接する
ように付勢させる第１の付勢手段および筒状の駒が第１
の移動部材の自由端部に当接するように付勢させる第２
の付勢手段を配設し、第２の移動部材端部の略細芯部に
穿設された貫通孔と溶接トーチとを連結するフレキシブ
ルガイドを配設し、第２の移動部材にシールドガス接続
口を配設して、シールドガスをフレキシブルガイドの外
部空間を経て溶接トーチ内に導入し、かつ第１の移動部
材が付勢手段の付勢力に抗して第２の移動部材に対して
所定量以上変位したときに前記駒の軸線方向の位置を検
出して異常信号を出力する検出器を配設したことを特徴
とする。

〈実施例〉 以下、図示の実施例を参照して本発明の詳細な説明する
。今、多関節アーム式溶接用ロボットについて述べると
、第３図乃至第５図において、１は固定部材２に対して
水平方向に旋回自在に支持された台枠、３および４は台
枠１に対して夫々回動自在に支持された下腕およびリン
クレバー　５はリンクレバー４に回転的に支持された後
腕、６は下腕３と後腕５とに夫々回転自在に支持された
上腕で、この上腕６、下腕３、リンクレバー４および後
腕５により平行リンク機構が形成されている。上腕６の
端部には移動部材１１が直接に又は適宜の駆動機構を介
して間接に支持されている。

７および８は台枠１に支持された第１および第２の回転
駆動機で、下腕３は減速機を介して第１の回転駆動機７
により上下方向に旋回され、上腕６は減速機を介して第
２の回転駆動８Ｂにより回動されるリンクレバー４およ
び後腕５を介して下腕３と上腕６との軸支点を中心とし
て上下方向に旋回される。また台枠１は減速機を介して
第３の回転駆動機９により水平方向に旋回される。

図示の場合、移動部材１１は、例えば水平旋回機構１０
を介して上腕６に支持され、かつこの移動部材１１によ
り適宜の消耗性電極式の溶接トーチ２４が支持されてい
る。更に詳述すると、第４図および第５図において、１
２は一端部に溶接トーチ２４を支持する第１の移動部材
で、図示の場合、溶接トーチ２４は第１の移動部材１２
に螺着されている。第１の移動部材１２の略軸芯部には
貫通孔１２１が穿設され、かつｚ１方向の端部には半径
方向に突出する円盤状の膨出部１２２が形成されている
。なお膨出部１２２の外面は球面をした凸状１２３に形
成されている。１３は第１の移動部材１２を支持するた
めの第２の移動部材で、有底状部１３１と円筒部１３２
とが形成されている。また有底状部１３１には貫通孔１
３３が穿設されていて、この貫通孔１３３を介して第１
の移動部材１２の膨出部１２２が第２の移動部材１３の
円筒部１３２に収容されて、膨出部１２２のフランジ面
１２４が第２の移動部材１３の有底状部１３１に当接す
る。なお膨出部１２２の球面凸状部１２３の曲率は円筒
部１３２の半径と路間−に形成されているため、第１の
移動部材１２は第２の移動部材１３に対して自在に傾動
および摺・動することができる。１４は圧縮バネ１９を
係止するバネ押えで、このバネ押え１４と第１の移動部
材１２との間に配設された圧縮バネ１つにより第１の移
動部材１２が常時Ｚ２方向に付勢されている。

１５は蓋体で、この蓋体１５と、バネ押え１４とが第２
の移動部材１３に一体的に締着され、かつ適宜の電気的
絶縁部材１６を介して支持ブラケット１７に支持されて
水平旋回機構１０に連結されている。上記１２乃至１７
により移動部材１１が構成されている。１８はバネ押え
１４の略軸芯部をＺ方向に移動自在に配設された筒状の
駒で、図示の場合、Ｚ１方向にフランジ部１８１を有す
る円筒状に形成されている。２０は蓋体１５と駒１８と
の間に配設された圧縮バネで、このバネ力により駒１８
は常時ｚ２方向に付勢されて、第１の移動部材１２に当
接している。２１は蓋体１５と溶接トーチ２４との間に
配設されたフレキシブルガイドで、例えば断面円形又は
非円形の線材を螺旋状に形成したものや、樹脂製のチュ
ーブが用いられる。なお、図示の場合、蓋体１５に螺設
したネジ部１５１に消耗性電極ワイヤを案内するための
図示しないフレキシブルコンジットチューブの端部が螺
着される。また２２は溶接用のシールドガスを供給する
ための接続口で、この接続口２２に連通ずる空間は適宜
の気密部材２３１，２３２゜２３３．２３４により遮蔽
され、駒１８の２２方向の端部に穿設された孔１８２よ
りフレキシブルガイドの外部空間を経て溶接トーチ２４
へと連通されている。２５は検出器で、例えば駒１８の
フランジ部１８１の位置を検出するように配設されてい
る。２６はゴム製又は合成樹脂製などの適宜の可撓性を
有するカバー　２７は溶接用の電力線で、適宜の絶縁部
材を介して、例えば蓋体１５に担持された後に、溶接ト
ーチに連結されている。

上記構成において、移動部材１１の位置を適宜に制御し
つつ溶接トーチ２４により被溶接物の溶接を行なう。こ
の場合、バネ１つにより付勢される第１の移動部材１２
の膨出部１２２が第２の移動部材１３の有底状部１３１
に当接するため、接続口２２より供給されるシールドガ
スは駒１８の下部を経て溶接トーチ２４に至る。また図
示しない消耗性電極ワイヤはフレキシブルガイド２１に
より案内されつつ溶接位置へと送給され、かつ電力１３
１２７を介して溶接トーチに給電されつつ溶接が行なわ
れる。

溶接用ロボットの稼動時に、即ち溶接時又は非溶接時に
溶接トーチの先端部に外力が作用した場合について説明
する。第６図乃至第８図において、第６図は溶接トーチ
に外力が作用しないときの沢態図で、この状態において
、例えば溶接トーチの先端部にＸ１方向の外力が作用し
たものとする。

第１の移動部材１２の膨出部１２２の曲面凸状部１２３
の曲率は第２の移動部材１３の円筒部１３２の半径と路
間−に形成されているため、第１の移動部材１２は反時
計方向に傾動しようとする。

この場合、第１の移動部材１２がバネ１９によりＺ２方
向に付勢されていて、膨出部１２２のフランジ面１２４
が第２の移動部材１３の有底状部１３１に当接している
ため、膨出部１２２の球心点：ＯｌがＺｔ方向に距Ｍ；
Δｚ１だけ変位した位置；０２で適宜に傾動する。この
場合、第７図に示されるごとく駒１８はＺ１方向に距離
；ΔＺ２だけ移動される。また溶接トーチの先端部に２
１方向の外力が作用した場合、第８図に示されるごとく
、第１の移動部材１２の膨出部１２２が円筒部１３２に
沿ってＺ１方向に、例えば距離；ΔＺ３だけ変位する。

なお、第１の移動部材１２の膨出部は球面凸状に形成さ
れているので、第１の移動部材１２は第２の移動部材１
３に対していかなる方向にも傾動することができ、しか
も膨出部１２２は円盤状に形成されると共に、この円盤
状の膨出部１２２に常時当接する駒１８の当接面は筒状
に形成されているため、第１の移動部材１２の傾動方向
の如何に拘らず駒１８はｚ１方向に移動する。即ち第７
図に示されるごとく球心点がΔＺｌだけｚ１方向に変位
するよう第１の移動部材１２が傾動するものとすれば、
傾動方向の如何に拘らず駒１８はΔＺ２だけＺｔ方向に
移動する。

このように溶接トーチの先端部に外力が作用した場合、
外力の作用方向に拘らず、駒は一定の方向、即ちＺ１方
向に移動し、しかもこの駒は筒状に形成されているので
膨出部１２２が傾動した際に、筒状の駒１８は膨出部１
２２の傾動方向に拘らず、ｚ１方向に大きく変位される
。この駒の軸線方向の位置を検出する検出器の出力状態
を適宜に選定することにより、単一の検出器で溶接トー
チの自在方向の異常状態を検出することができる。

さらに、筒状の駒１８は、第２の移動部材１３の円筒部
１３２と略同軸で、軸線方向にのみ変位するから、この
筒状の駒１８の位置を検出するための単一の検出器の配
設が容易であり、かつ装置として必要な半径方向、即ち
Ｘ方向およびＹ方向のスペースが小さくて済むので、装
置のコンパクト化を図ることができる。

また、第１の移動部材１２と第２の移動部材１３の穿設
孔１３３との遊度と駒１８および第１の移動部材１２の
Ｘ方向の遊度とを適宜に選定することができるので、仮
に溶接トーチの先端部に衝撃力が作用した場合でも溶接
トーチや第１の移動部材などが他の部材に対して外力の
作用方向に自在に変位し、各部が破損される虞れはない
。なお、第９図および第１０図は夫々第７図および第８
図に相当する詳細図であるが、図示のごとく、溶接トー
チなどが外力により適宜に変位した場合でも、図示しな
い消耗性電極ワイヤはフレキシブルガイドにより案内さ
れているため消耗性電極ワイヤが他の部材と当接するこ
とがなく、従って溶接トーチなどに作用する外力を取除
くと、溶接トーチなどは第４図に示される初期状態に自
動的に復帰する。勿論、溶接トーチの異常状態を検出し
た場合、異常信号により溶接作業や溶接作業に関連する
他の作業を中断したり、あるいは異常警報の表示をした
りすることができる。

上記のごとく検出器を配設すれば検出器に他の部材が当
接して破損されるという虞れがない。また、第１の移動
部材の可動部および駒が第２の移動部材の円筒部内に収
納されているため、ゴミなどが混入する虞れがなく、従
って第１の移動部材および駒の円滑な移動が維持される
。さらに、第１の移動部材に膨出部を設け、かつ第２の
移動部材の有底状部を平坦面状に形成しているため、製
作が容易である。

また、溶接トーチと第１の移動部材の膨出部との夫々の
軸線が略一致するように構成されて各部の半径方向への
出張りが比較的小さいために、−般に溶接作業において
は狭小な部分を対象とする場合が多々あり、このため溶
接用ロボットとして好適である。

上記説明において、検出器として差動トランス、光セン
サ−、磁気センサーなど適宜の接触形又は非接触形のも
のを用いることができる。また、本発明を円筒座標式、
直交座標式などの適宜のロボットに適用することもでき
る。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
実施例の各部を同等の部材で置換したり、実施例の各部
を適宜に組合せたりすることにより種々の変形を行なう
ことができる。

〈発明の効果〉 以上の説明で明らかなように、本発明によれば溶接トー
チはロボットの動作時に位置がずれることがないように
支持されているので所望の作業を行なうことができ、か
つ溶接トーチは移動部材に対して傾動および摺動自在に
構成されているため、不慮の要因により溶接トーチに外
力が作用した場合に、溶接トーチが外力の作用方向に自
在に変位し、従って各部が破損される虞れがなく、勿論
この場合消耗性電極ワイヤはフレキシブルガイドにより
案内されているため、消耗性電極ワイヤが他の部材と当
接することがなく、溶接トーチなどに作用する外力を取
除くと、溶接トーチなどは初期状態に自動的に復帰する
。しかもこの場合、筒状の駒は第２の移動部材の円筒部
と略同軸で、軸線方向にのみ変位し、かつ筒状の駒は第
１の移動部材の膨出部が傾動した際に軸線方向に大きく
変位するため、外力の作用方向の如何に拘らず、単一の
検出器で異常状態を検出することができる。しかもこの
単一の検出器の配役が容易であり、かつ装置として必要
な半径方向、即ちＸ方向およびＹ方向のスペースが小さ
くて済むので、装置のコンパクト化を図ることができる
。また、装置のコンパクト化と相俟って、溶接トーチと
第１の移動部材の膨出部との夫々の軸線が略一致するよ
う構成されて、各部の半径方向への出張りが比較的小さ
いため、一般に溶接作業においては狭小な部分を対象と
する場合が多々あり、このため溶接用ロボットとして好
適である。

さらにまた、移動部材と溶接トーチとは相互に傾動およ
び摺動自在に構成されているにも拘らず、付勢手段によ
り相互に高精度に位置決めされるためロボットとして所
望の作業を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の要部を示す縦断面図、第２図は第１図
の■−■線断面図、第３図は本発明の実施例を示す斜視
図、第４図は第３図の要部を示す正面断面図、第５図は
第４図の側面図、第６図は第４図の要部概略図、第７図
および第８図は第６図の状態説明図であって、第７図は
第１の移動部材に水平外力が作用したときの図、第８図
は第１の移動部材に垂直上方への外力が作用したときの
図、第９図および第１０図は第４図の状態説明図で、夫
々第７図および第８図に相当する図である。 １１・・・移動部材、１２・・・第１の移動部材、１２
２・・・膨出部、１２３・・・凸状部、１３・・・第２
の移動部材、１３１・・・有底状部、１３２・・・円筒
部、１ ８・・・駒、 ２４・・・溶接トーチ、 ５・・・検出器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、溶接トーチを支持する第１の移動部材と第１の移動
   部材を支持する第２の移動部材とよりなる移動部材の位
   置を適宜に制御する溶接用ロボットにおいて、第２の移
   動部材を有底状の円筒に形成すると共に該有底状部に該
   円筒の軸線方向に貫通する孔を穿設し、第１の移動部材
   の略軸芯部に貫通孔を穿設すると共に、第１の移動部材
   の自由端部を少なくとも第２の移動部材の貫通孔を介し
   て有底状部および円筒部に臨ませて第１の移動部材が第
   ２の移動部材の軸線方向および軸線と傾動する方向に可
   動となるよう第１の移動部材の自由端部に膨出部を形成
   し、第１の移動部材の自由端部に当接して第２の移動部
   材の円筒と略同軸でかつ軸線方向に可動な筒状の駒を配
   設し、第１の移動部材の膨出部が第２の移動部材の有底
   状部に当接するように付勢させる第１の付勢手段および
   筒状の駒が第１の移動部材の自由端部に当接するように
   付勢させる第２の付勢手段を配設し、第２の移動部材端
   部の略軸芯部に穿設された貫通孔と溶接トーチとを連結
   するフレキシブルガイドを配設し、第２の移動部材にシ
   ールドガス接続口を配設して、シールドガスをフレキシ
   ブルガイドの外部空間を経て溶接トーチ内に導入し、か
   つ第１の移動部材が付勢手段の付勢力に抗して第２の移
   動部材に対して所定量以上変位したときに前記駒の軸線
   方向の位置を検出して異常信号を出力する検出器を配設
   してなる溶接用ロボット。