JPH0560669U - 多関節ロボットのワイヤ送給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 溶接用トーチの姿勢が変化しても、常に溶接
用ワイヤの円滑な送給を達成する。 【構成】 溶接用ロボット１０のアーム１２に、ワイヤ
送給方向に進退移動自在にワイヤ送給装置２２が配設さ
れる。給送装置２２は、アーム１２に配設したエアシリ
ンダ３４の正逆付勢により進退移動する。給送装置２２
とアーム先端に配設した溶接用トーチ１６との間に、溶
接用ワイヤ１８を案内する可撓性コンジット２６が連結
される。溶接用トーチ１６の姿勢が変化した場合は、そ
の変化に応じてエアシリンダ３４が付勢制御されて送給
装置２２を進退移動し、該送給装置２２とトーチ１６と
の相対的な離間距離を調節する。 【効果】 可撓性コンジットに大きな「たるみ」を生じな
いので、コンジット内を溶接用ワイヤが円滑に送給され
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、多関節ロボットのワイヤ送給装置に関し、更に詳細には、例えば ロボット本体から延出して３次元動作を行なうアームと、該アームの先端に取付 けた溶接用トーチとからなる溶接用ロボットにおいて、その溶接作業に際し前記 アームと溶接用トーチとの姿勢が複雑に変化しても、該トーチへの溶接用ワイヤ の送給を常に円滑になし得るよう構成したワイヤ送給装置に関するものである。

【０００２】

【従来技術】

溶接部での酸化や窒化等を防ぐシールドガス(不活性ガス)を吹付けるＴＩＧ溶 接やＭＩＧ溶接、その他不活性ガスに代えて炭酸ガスを吹付けるＣＯ₂溶接等の 分野では、溶加材としての溶接用ワイヤをトーチに向け連続的に送給して所望の 溶接を行なう技術が確立している。これらの溶接を、例えば自動車生産ラインで 大量の溶接対象物につき実施する場合は、一般にコンピュータにより制御される 多関節形ロボットが好適に使用される。この種の溶接用ロボット１０は、図８に 示すように、ロボット本体１１から延出して３次元動作を行なう多関節アーム１ ２と、該アーム１２の先端に旋回および傾動自在に配設されるリスト１４と、該 リスト１４に回動自在に設けた溶接用トーチ１６とを備えている。またアーム１ ２の後端部には、ワイヤ送給装置２２の一部を構成する箱状フレーム２３が固定 され、該フレーム２３に溶接用ワイヤ１８を挟持して繰り出すローラ対からなる ローラ組２０,２０が所要間隔で配設されている。各ローラ組２０は図示しない モータにより回転駆動され、ペイルパック２４に巻取収納されている溶接用ワイ ヤ１８を連続的に引出して、溶接用トーチ１６に連続的に送給するようになって いる。

【０００３】 また前記ワイヤ送給装置２２のワイヤ出口側と、溶接用トーチ１６のワイヤ入 口側との間には可撓性に富むコンジット２６が連結されている。従って該送給装 置２２により送り出される溶接用ワイヤ１８は、このコンジット２６を介して溶 接用トーチ１６の先端に導かれる。なお、前記シールドガスを供給するホースや プラス側の高圧電流を供給するケーブルについては、何れもその図示を省略して ある。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

前述した多関節形の溶接用ロボットで溶接作業を行なう場合、溶接対象物の形 状や溶接個所に応じて、アーム１２およびリスト１４が所要の３次元動作を行な い、溶接用トーチ１６を溶接部位に対し最も適切な姿勢を採らせるようになって いる。すなわち図８に示す構造では、アーム１２に対するリスト１４の回動角度 θに追従して、ワイヤ送給装置２２と溶接用トーチ１６との離間距離は可及的に 変化する。このため送給装置２２とトーチ１６との間に介在しているコンジット ２６の長さは、当該装置２２およびトーチ１６が最も離間した場合でも、該コン ジットに挿通した溶接用ワイヤ１８の円滑な送給が達成され得る寸法に設定され ている。

【０００５】 しかし図９に示す如く、ワイヤ送給装置２２と溶接用トーチ１６との離間距離 が短くなる場合(回動角度θが大きくなる場合)は、該装置２２およびトーチ１６ の離間距離に比べコンジット２６の長さ寸法が大きくなり、該コンジット２６に 大きな「たるみ」を生ずるに至る。このためコンジット２６は、前記アーム１２の 上方において小さな半径で折曲がる結果として、溶接用ワイヤ１８が該折曲部で 詰まって送給不能となり、円滑な溶接作業に支障を来すおそれがある。また、コ ンジット２６の折曲部において溶接用ワイヤ１８に曲りぐせが付き、溶接用トー チ１６から延出するワイヤ１８の先端に不規則な振れを生じて、溶接対象物にお ける溶接ビードの蛇行やセンターずれを招来する重大な欠陥が指摘される。

【０００６】 そこで可撓性コンジット２６を、ロボット自体やロボット以外の固定部位に配 設したスプリング等で懸吊支持し、ワイヤ送給装置２２と溶接用トーチ１６との 離間間隔が短くなった場合は、コンジット２６を上方に引張って「たるみ」を吸収 させる対策が一般に採られている。しかしこの場合は、可撓性コンジット２６を アーム１２の上方において「たるみ」を生じさせることなく支持するための大きな スペースを確保する必要を生ずる。また、支持部材がアーム１２やリスト１４の 動きを制約する問題も存在する。

【０００７】

【考案の目的】

本考案は、前記ワイヤ送給装置に内在する前記課題に鑑み、これを好適に解決 するべく提案されたものであって、例えば溶接用ロボットにおいて溶接用トーチ の姿勢が変化しても、常に溶接用ワイヤの円滑な送給を達成し、併せてアームや 溶接用トーチの動きを制限する畏れのないワイヤ送給装置を提供することを目的 とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

前記課題を解決し、所期の目的を達成するため本考案に係るワイヤ送給装置は 、ロボット本体から延出して３次元動作を行なう多関節アームと、このアームの 先端に旋回自在に設けた作業部と、供給源に巻回収納したワイヤを前記作業部へ 送り出すワイヤ送給装置と、前記作業部とワイヤ送給装置との間に介在して、該 送給装置により送り出される前記ワイヤを作業部に導く可撓性コンジットとを備 えた多関節ロボットにおいて、 前記ワイヤ送給装置を前記アームに移動自在に配設すると共に、該装置を適宜 の駆動手段に連結して前記ワイヤの給送方向に対し進退可能とし、 所要の作業を遂行するに際し、前記アームと作業部との姿勢変化に応じて前記 駆動手段を付勢することにより、前記ワイヤ送給装置を前進または後退させて、 該送給装置と作業部とにおける相対距離が最適となるよう調節可能としたことを 特徴とする。

【０００９】

【実施例】

次に、本考案に係る多関節ロボットのワイヤ送給装置につき、好適な実施例を 挙げて、添付図面を参照しながら以下説明する。図１は、本考案の一実施例とし てのワイヤ送給装置を採用した溶接用ロボットの概略構成を示す側面図であり、 図２は、ワイヤ送給送置の縦断面図である。なお溶接用ロボットの基本構成は、 図８に関連して従来技術で説明したと同一であるので、詳細説明は省略する。

【００１０】 溶接用ロボット１０のアーム１２には、その後端部にワイヤ送給方向に所定間 隔離間して一対の支持体２８,２８が立設され、両支持体２８,２８間にガイドロ ッド３０が架設されている。そして、このガイドロッド３０にワイヤ送給装置２ ２が移動自在に配設されている。すなわち、ワイヤ送給装置２２における箱状フ レーム２３の底面に突部３２が突設され、該突部３２がガイドロッド３０に摺動 自在に配設される。またアーム１２の後端部にエアシリンダ３４が配設され、該 エアシリンダ３４のピストンロッド３４ａがフレーム後端に接続されている。従 って、該エアシリンダ３４を正逆付勢することにより、箱状フレーム２３はガイ ドロッド３０に沿って往復移動し、アーム先端に配設した溶接用トーチ１６との 相対的な離間距離を調節することができる。なおピストンロッド３４ａは、箱状 フレーム２３への溶接用ワイヤ１８の導入に支障のない位置に配設される。

【００１１】 前記箱状フレーム２３の内部には、溶接用ワイヤ１８を挟持可能なローラ対か らなるローラ組２０,２０が、ワイヤ送給方向に離間して回転自在に枢支されて いる。そして各ローラ組２０は、箱状フレーム２３の内部に設けたモータ３６に より回転駆動されるようになっている(図２参照)。また箱状フレーム２３の前端 部に、溶接用トーチ１６に連結した可撓性コンジット２６が連結され、箱状フレ ーム２３の後端入口から導入された溶接用ワイヤ１８は、ローラ組２０,２０に より送給されコンジット２６を介して溶接用トーチ１６に導かれる。

【００１２】 前記エアシリンダ３４は、溶接用ロボット１０の制御装置３８に接続され、該 制御装置３８に予めプログラム入力された手順で動く溶接用トーチ１６の姿勢変 化に応じて制御されるよう設定されている。すなわち、前記アーム１２とリスト １４との回動角度θが小さくなる場合は、エアシリンダ３４はピストンロッド３ ４ａが延出する方向に付勢され(図１参照)、また回動角度θが大きくなる場合は 、ピストンロッド３４ａを引込む方向に付勢される(図３参照)。なお、エアシリ ンダ３４としては、ストローク量を自由調節可能な型式のものが好適に使用され る。

【００１３】

【実施例の作用】

次に、このように構成した本考案に係るワイヤ送給装置の作用につき説明する 。

【００１４】 溶接用ロボット１０による溶接作業に先立ち、ワイヤ送給装置２２と溶接用ト ーチ１６を連結する可撓性コンジット２６の長さ寸法を設定する。例えば、前記 エアシリンダ３４を付勢して箱状フレーム２３を最も前進させた状態のワイヤ送 給装置２２に対して、溶接用トーチ１６が最も離間する姿勢となる状態において 、可撓性コンジット２６を溶接用ワイヤ１８の円滑な送給を達成し得る長さ寸法 に設定する。

【００１５】 この状態で溶接作業を開始すると、前記ペイルパック２４から導出された溶接 用ワイヤ１８は、送給装置２２におけるローラ組２０,２０に挟持された状態で 引出され、可撓性コンジット２６を介して溶接用トーチ１６に導かれる。そして 溶接用ロボット１０における溶接作業の進行に連れて溶接用ワイヤ１８は消耗し 、その消耗分だけ該ワイヤ１８は送給装置２２により前方(溶接用トーチ側)へ繰 出される。

【００１６】 この場合に図１に示す如く、溶接用トーチ１６がアーム１２とリスト１４との 回動角度θが小さい姿勢で溶接作業を行なうときには、前記可撓性コンジット２ ６に「たるみ」を生ずることなく、溶接用ワイヤ１８を円滑にトーチ１６に導くこ とができる。しかるに図３に示す如く、溶接用トーチ１６とアーム１２との回動 角度θが大きくなる姿勢となる場合は、該トーチ１６とワイヤ送給装置２２との 離間距離が、前記コンジット２６の長さ寸法に比べ短くなって「たるみ」を生じ易 くなる。このときは前記エアシリンダ３４を、ピストンロッド３４ａを引込める 方向に付勢し、前記箱状フレーム２３をガイドロッド３０に沿って後退させる。 この結果、溶接用トーチ１６からワイヤ送給装置２２までの離間距離が長くなり 、可撓性コンジット２６に大きな「たるみ」を生ずるのを防止することができる。 これにより溶接用ワイヤ１８は円滑に送給され、また曲りぐせを生じないので、 溶接用トーチ１６から延出するワイヤ先端に振れが生ずることはなく、正確な溶 接を施し得る。

【００１７】 またエアシリンダ３４の制御は、溶接用ロボット１０の制御装置３８に予めプ ログラム入力されたデータに基いて制御されるので、ワイヤ送給装置２２は溶接 用トーチ１６の動きに追従し、該トーチ１６の動作を制約することはない。

【００１８】

【変形例について】

本考案に係るワイヤ送給装置２２における箱状フレーム２３とアーム１２との 配設構造および駆動手段としては、図１の実施例に示す構造以外に、各種のもの が適宜採用可能である。例えば、図４および図５に示す変形例では、箱状フレー ム２３の底部に逆Ｔ形状のスライド体４０が突設されると共に、前記アーム１２ に、スライド体４０を摺動自在に嵌挿可能な案内溝４２ａを形成したガイドレー ル４２が配設してある。また箱状フレーム２３の後端部には、アーム１２に配設 したエアシリンダ３４のピストンロッド３４ａが接続されている。従って、該エ アシリンダ３４を正逆付勢すれば、箱状フレーム２３はガイドレール４２に沿っ て進退移動し、当該ワイヤ送給装置２２と溶接用トーチ１６との離間距離を調節 し得る。

【００１９】 次に図６および図７に示す変形例は、図４に示す変形例と箱状フレーム２３と アーム１２との配設構造は同一である。但し、該フレーム２３の駆動手段が相違 している。すなわち図６に示す変形例では、箱状フレーム２３の後端部に、後方 に所定長さだけ延出するラック４４が突設されている。またアーム１２における ガイドレール４２から後方に所定距離離間する位置に、可逆モータ４６が配設さ れ、該モータ４６の出力軸に、前記ラック４４と噛合するピニオン４８が配設さ れている。従って、可逆モータ４６を正逆方向に駆動することにより、ラック４ ４とピニオン４８との噛合作用下に箱状フレーム２３はガイドレール４２に沿っ て進退移動する。

【００２０】 更に図７に示す変形例では、アーム１２のガイドレール４２を挟む前後位置に 支柱５０,５０が立設されると共に、各支柱５０にプーリ５２が回転自在に枢支 されている。ワイヤ送給方向に離間する両プーリ５２,５２には、開放端が箱状 フレーム２３の前端および後端に固定されたワイヤ５４が巻掛けられている。ま た、アーム１２における後部支柱５０と近接する位置に可逆モータ５６が配置さ れ、このモータ５６により回転駆動されるプーリ５８と、後部プーリ５２と同軸 的に配設したプーリ６０間にベルト６２が巻掛けられている。すなわち、可逆モ ータ５６を正逆方向に駆動することにより、ワイヤ５４は溶接用ワイヤ１８の送 給方向に沿って往復走行し、これに伴って箱状フレーム２３はガイドレール４２ に沿って進退移動する。なおこの場合には、プーリ−ワイヤに代えて、スプロケ ット−チェンを使用するようにしてもよい。

【００２１】 また図４〜図７に示す変形例においては、箱状フレーム２３の駆動手段である エアシリンダ３４,可逆モータ４６,５６は、何れも溶接用ロボット１０の制御装 置３８により制御されて、溶接用トーチ１６の姿勢の変化に応じて箱状フレーム ２３を移動させるよう構成される。なお、前記変形例において、箱状フレーム２ ３の駆動手段等は、溶接用ワイヤ１８の送給に支障を来たすことのない位置に配 設されること勿論である。

【００２２】 実施例では、溶接用ロボットの制御装置に予めプログラム入力されたデータに 基いて箱状フレームの駆動手段(エアシリンダや可逆モータ)を作動制御する場合 につき説明したが、本願はこれに限定されるものでない。例えば、前記アーム１ ２と溶接用トーチ１６との枢支部にエンコーダの如き回転角度検出器(図示せず) を配設し、該検出器により該アーム１２とトーチ１６との実際の姿勢変化を角度 として検出し、得られた角度データをロボット制御装置３８に入力することによ り、ワイヤ送給装置２２によるワイヤ１８の送り出しを制御するようにしてもよ い。またロボットの外部に配設したテレビカメラ等の視覚的検知手段で溶接トー チの姿勢を監視し、該検知手段により駆動手段を作動制御するようにしてもよい 。

【００２３】 なお図示例では溶接用ロボットにつき説明したが、これは最適な応用例を示す に止まるものであって、多関節ロボットに設けられるワイヤ送給装置であれば、 各種のものに応用し得るものである。一例を挙げれば、ロボットのアームに溶射 ガンを取付け、このガンに連続送給されるワイヤを瞬時に溶融させると共に、高 圧ガスの吹付けにより金属溶融部を特定の対象に向け噴霧して、いわゆる溶射加 工を施す場合に使用可能である。従って本願の請求の範囲において「作業部１６」 と記載してあるのは、溶接用トーチや溶射ガン、その他連続送給されるワイヤを 使用して、何等かの作業を行なう手段を広く包含するためであると解するべきで ある。

【００２４】

【考案の効果】

以上説明した如く、本考案に係る多関節ロボットのワイヤ送給装置によれば、 ワイヤ送給装置を、溶接用トーチの如き作業部の姿勢変化に応じてワイヤ送給方 向に進退移動させるよう構成したので、可撓性コンジットが大きくたるむのを防 止することができ、該コンジットにより導かれるワイヤの円滑な送給を達成し得 る。またコンジット内でワイヤに曲りぐせが付されるのを防止し、作業部から延 出するワイヤ先端を正確な位置に臨ませることができ、正しい位置で所要の作業 をなし得るものである。

【００２５】 更に、可撓性コンジットを支持する部材を必要とせず、しかもコンジットのた るんだ部分がアーム上方に大きく延出しないので、ロボットの上方に大きなスペ ースを確保しなくてもよく、天井面の低い場所でもロボットを使用することがで きる。また、可撓性コンジットは大きな「たるみ」を生じないので、溶接用トーチ 等の作業部の動きにより該コンジットに「ねじれ」や「あばれ」を生ずることはなく 、ロボットの作動範囲を広くなし得る利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の好適な実施例に係るワイヤ送給装置を
備えた溶接用ロボットの概略側面図である。

【図２】図１のワイヤ送給装置の要部縦断説明図であ
る。

【図３】溶接用ロボットの溶接用トーチをアームの上方
に動かした状態で示す要部概略側面図である。

【図４】ワイヤ送給装置の変形例を示す要部側面図であ
る。

【図５】図４のワイヤ送給装置の要部縦断説明図であ
る。

【図６】ワイヤ送給装置の別の変形例を示す要部側面図
である。

【図７】ワイヤ送給装置の更に別の変形例を示す要部側
面図である。

【図８】溶接用ロボットのアームにワイヤ送給装置を設
けた従来例を示す説明図である。

【図９】溶接用トーチの溶接姿勢により可撓性コンジッ
トが折曲した状態を示す説明図である。

【符号の説明】

１０ 溶接用ロボット １１ ロボット本体 １２ アーム １６ 溶接用トーチ １８ 溶接用ワイヤ ２２ ワイヤ送給装置 ２６ 可撓性コンジット ３４ エアシリンダ ４６ 可逆モータ ５６ 可逆モータ

Claims (5)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロボット本体(11)から延出して３次元動
   作を行なう多関節アーム(12)と、このアーム(12)の先端
   に旋回自在に設けた作業部(16)と、供給源(24)に巻回収
   納したワイヤ(18)を前記作業部(16)へ送り出すワイヤ送
   給装置(22)と、前記作業部(16)とワイヤ送給装置(22)と
   の間に介在して、該送給装置(22)により送り出される前
   記ワイヤ(18)を作業部(16)に導く可撓性コンジット(26)
   とを備えた多関節ロボットにおいて、 前記ワイヤ送給装置(22)を前記アーム(12)に移動自在に
   配設すると共に、該装置(22)を適宜の駆動手段(34)に連
   結して前記ワイヤ(18)の給送方向に対し進退可能とし、 所要の作業を遂行するに際し、前記アーム(12)と作業部
   (16)との姿勢変化に応じて前記駆動手段(34)を付勢する
   ことにより、前記ワイヤ送給装置(22)を前進または後退
   させて、該送給装置(22)と作業部(16)とにおける相対距
   離が最適となるよう調節可能としたことを特徴とする多
   関節ロボットのワイヤ送給装置。
2. 【請求項２】 前記作業部(16)は溶接用トーチである請
   求項１記載の多関節ロボットのワイヤ送給装置。
3. 【請求項３】 前記作業部(16)は溶射用ガンである請求
   項１記載の多関節ロボットのワイヤ送給装置。
4. 【請求項４】 前記ワイヤ送給装置(22)によるワイヤ(1
   8)の送り出しは、多関節ロボットの制御装置(38)に予め
   入力されたプログラムに従って制御される請求項１記載
   の多関節ロボットのワイヤ送給装置。
5. 【請求項５】 前記ワイヤ送給装置(22)によるワイヤ(1
   8)の送り出しは、前記アーム(12)に対する作業部(16)の
   姿勢変化を角度等で検出する手段により制御される請求
   項１記載の多関節ロボットのワイヤ送給装置。