JPH0433545B2 - - Google Patents

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ツトに関する。

＜従来の技術＞ 一般に溶接用ロボツトにおいては数値データ又
はテイーチング操作による入力データに基いてマ
イクロコンピユータを作動させてロボツトを作動
させたり、或いは固定の電気的シーケンス制御装
置によりロボツトを作動させたりしている。とこ
ろでロボツトの動作領域内に誤つて障害物が置か
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ツト
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、従つ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
置を備えたロボツ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５
７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
Z₁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Z₁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軸方向に少なくとも
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
作業が面倒であつた。さらに溶接トーチの先端部
にZ₁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つた。

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

＜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ツトにおい
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を詳細に
説明する。今、多間節アーム式溶接用ロボツトに
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の回転駆動機８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、１２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１３３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のの半径と略同一
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１９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１
４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
ケツト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１
１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、樹脂製のチユーブが用
いられる。なお、図示の場合、蓋体１５に螺設し
たネジ部１５１に消耗製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ツトチユーブ
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２
２に連通する空間は適宜の気密部材２３１，２３
２，２３３，２３４により遮蔽され、駒１８のZ₂
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１９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
下部を経て容器トーチ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
より案内されかつ溶接位置へと送給され、かつ電
力線２７を介して溶接トーチに給電されつつ溶接
が行なわれる。

溶接用ロボツトの稼働時に、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
の状態図で、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の半径と略同一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；O₁がZ₁方向に距離；ΔZ₁だけ変位した位置；
O₂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Z₁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
沿つて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１３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の傾動部材の如何
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ΔZ₁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
Z₁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１２２の傾動方向に拘
らず、Z₁方向に大きく変位される。この駒の軸縁
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１
３の穿設孔１３３との遊度と駒１８および第１の
移動部材１２のＺ方向の遊部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
撃力が使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、従つて溶
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、従つて第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、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ツトとして
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、光センサー、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
のロボツ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
溶接トーチはロボツ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、従つ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、装
置のコンパクト化と相俟つて、溶接トーチと第１
の移動部材の膨出部と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
用ロボツ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
るためロボツ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つて、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、
１２２……膨出部、１２３……凸状部、１３……
第２の移動部材、１３１……有底状部、１３２…
…円筒部、１８……駒、２４……溶接トーチ、２
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ツト
   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ツト。