JPH0547313B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、アーク溶接ロボツトの手首機構に関
するものである。

［従来の技術］ 近年、産業用ロボツトの普及は目覚しく、特
に、人間にとつ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ツトの一つに溶接ロボツト
があり、その一例を第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ツチメ
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てある。

該アタツチメント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を巻取つたワイヤリ
ール１０と、該ワイヤ９を繰出すためのフイーダ
１１とを設置し、該フイーダ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によつ
て接続し、ワイヤリール１０に巻取られたワイヤ
９をフイーダ１１によつて繰出し、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てある。

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、アタツ
チメント５のピン６を中心とした回動及び該ピン
６と直交する軸を中心とした回転動作によつて、
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を溶接線に沿つて移動させること等によ
り、溶接を行なうようになつている。

［発明が解決しようとする問題点］ 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ツチメント５によつてトーチ
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
動中心とのに距離ｌ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ツトの手首機構を提
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
の長手方向と直交する軸を中心として回動可能な
回動ブロツクを配設し、該回動ブロツクに、前記
ケーシングの長手方向と平行に配置せしめたトー
チを、該トーチの軸心が回動ブロツクの回転軸心
と交差するよう支承せしめると共に、前記回動ブ
ロツクの先端側に、トーチ軸心を中心として回転
可能な回転伝達部材を、トーチと同心状に配設
し、前記回転伝達部材の先端側に形成した凹部内
に、前記トーチに嵌着した捻転スリーブのフラン
ジ部を、トーチ軸心方向に変位自在に設けると共
に、前記捻転スリーブのフランジ部をトーチ先端
側へ付勢して前記回転伝達部材の支持部に押し付
け且つトーチ軸心方向に作用する突上げ力を吸収
するための弾性部材を設け、更に、前記回転伝達
部材に、トーチ外周面に形成した溝を検出するこ
とによりトーチの軸心方向基端側への変位を検出
可能な近接センサを設けた構成を有する。

［作用］ 従つて、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。

又、溶接開始時にトーチ先端より突出するワイ
ヤをワークに押し当てることによりアークを発生
させる際、トーチ軸心方向に加わる衝撃力は弾性
部材によつて吸収され、トーチに無駄な力が作用
せず、更に、前記ワイヤがワークに押し付けられ
たままの状態となつている場合、トーチの溝がト
ーチの軸心方向基端側へ移動し、該溝の移動が近
接センサにより検出され、該近接センサからの検
出信号に基づきトーチをワークから離反させる方
向へ移動させることができる。

［実施例］ 以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明
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に取付ける。

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１
３（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１４
ａ，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１６
ａを減速機１７ａを介して接続し、該駆動軸１６
ａを軸受１８ａにて支承せしめて、該駆動軸１６
ａ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２０ａ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ツク
２３を嵌装固着し、該回動ブロツク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２
４ａ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。該回動ブロツク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２５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１９
ｂ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ツク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、トーチ７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３２ｆ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３２ｆに
押し付け且つトーチ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３４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３６を、
該近接センサ３６のセンサ部をトーチ７側に向け
て挿着し、該センサ部に対向するトーチ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てある。

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１６ａを
回転させると、該駆動軸１６ａ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によつて回動ブロツク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，２２
ｂ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
つて変化しないようになつている。

一方、トーチ７の捻転は回動用モータ１５ａ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
かさ歯車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によつて支持部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７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によつて
吸収され、トーチ、歯車機構等に無駄な力が作用
しないようになつている。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つている
場合、トーチ７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３２ｃとの間〓の変化を検出
し、この間〓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
接ロボツ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
であつた狭隘部の溶接が可能となり、溶接ロボツ
トが溶接を行い得る範囲が拡大し、又、溶接開始
時にトーチ先端より突出するワイヤをワークに押
し当てることによりアークを発生させる際、トー
チ軸心方向に加わる衝撃力を弾性部材によつて吸
収し、トーチに無駄な力が作用しないようにする
ことが可能となるため、トーチの駆動系の故障等
を軽減することができ、更に、前記ワイヤがワー
クに押し付けられたままの状態となつている場
合、近接センサからの検出信号に基づきトーチを
ワークから離反させる方向へ移動させることがで
きるため、溶接を良好に行い得るという優れた効
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。 １はベース、２は本体、３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
   向と直交する軸を中心として回動可能な回動ブロ
   ツクを配設し、該回動ブロツクに、前記ケーシン
   グの長手方向と平行に配置せしめたトーチを、該
   トーチの軸心が回動ブロツクの回転軸心と交差す
   るように支承せしめると共に、前記回動ブロツク
   の先端側に、トーチ軸心を中心として回転可能な
   回転伝達部材を、トーチと同心状に配設し、前記
   回転伝達部材の先端側に形成した凹部内に、前記
   トーチに嵌着した捻転スリーブのフランジ部を、
   トーチ軸心方向に変位自在に設けると共に、前記
   捻転スリーブのフランジ部をトーチ先端側へ付勢
   して前記回転伝達部材の支持部に押し付け且つト
   ーチ軸心方向に作用する突上げ力を吸収するため
   の弾性部材を設け、更に、前記回転伝達部材に、
   トーチ外周面に形成した溝を検出することにより
   トーチの軸心方向基端側への変位を検出可能な近
   接センサを設けたことを特徴とするアーク溶接ロ
   ボツトの手首機構。