JPH07284935A - 溶接ワイヤ切断装置およびアーク溶接ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 溶接ワイヤ先端から一定の長さだけの溶接ワ
イヤを切除できる溶接ワイヤ切断装置及び該切断装置を
組みこんだ溶接ロボットの提供。 【構成】 トーチ４から突出する溶接ワイヤ６の先端Ｓ
を検知する先端検知手段１５と、該検知手段の検知点Ｐ
１から所定距離Ｈだけトーチの側に近付けて配設された
ワイヤカッタ１１と、検知手段の検知に基づいてカッタ
に切断動作を行わせる制御手段とを備える。また、溶接
ワイヤが突出するトーチを保持するロボット本体とロボ
ットの動作を制御するロボット制御盤２によるロボット
の動作範囲内に設置された切断装置とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、消耗電極式アーク溶接
に用いるワイヤの先端を所定の長さだけ切除する溶接ワ
イヤ切断装置およびこの溶接ワイヤ切断装置を用いて自
動的に溶接ワイヤ先端を切除するアーク溶接ロボットに
関する。

【０００２】

【従来の技術】消耗電極式アーク溶接では、トーチから
突き出した溶接ワイヤと被溶接材との間に電圧を印加し
てアークを発生させ、このアーク電流による発熱で溶接
ワイヤを溶かしながら溶接作業を行う。

【０００３】この溶接作業では、一旦作業を終了する
と、溶接ワイヤ先端部は冷えて固まり球状となる。この
固まる部分については、その大きさがあまり大きいと固
まるまでに重力によって落ちてしまうため、結果として
先端部はある大きさ以下の球状になっている。この球状
の溶接ワイヤ先端部は、被溶接材表面のゴミや溶接ワイ
ヤ自身から溶け出したフラック等の不純物からなるガラ
ス質で覆われている。

【０００４】このガラス質は、電気を通しにくいので、
このまま新たな溶接作業を開始しようとすると、溶接ワ
イヤと被溶接材との間に電圧を印加してもアークが発生
しない場合が多く、この場合には溶接作業が行うことが
できない。このため、新たな溶接作業を行うために、ガ
ラス質に覆われた溶接ワイヤの先端部を切除することが
行われる。

【０００５】このような溶接ワイヤ先端部の切断装置と
して、従来、実開平３−８５１７０号公報に記載される
芯線切断装置が知られていた。この芯線切断装置は、元
来トーチから突出する溶接ワイヤの長さを一定にするた
めのものであり、トーチの収容ホルダから所定距離だけ
隔ててカッタを設け、収容ホルダの所定位置にトーチが
収容されると、カッタが作動して溶接ワイヤを切断する
ようにしたものである。すなわち、切断の基準はトーチ
であって、トーチから所定の長さの溶接ワイヤとする過
程で、結果的にガラス質で覆われた先端部を切除するも
のである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記芯線切断
装置は、溶接トーチから所定の距離だけ離れた位置にカ
ッタを配設しているので、確実にワイヤ先端部を切除す
るためには、溶接ワイヤの突出長さが一定以上存在する
必要がある。しかしながら、溶接が終了した時点でのワ
イヤ先端は溶け落ちることもあって、一定になるとは限
らない。そのため、確実にワイヤ先端部を切除するため
には、前記収容ホルダの端とカッタとの距離を十分短く
しておく必要がある。このため、溶接ワイヤの切除され
て廃棄される部分が長めに切り取られることとなり、溶
接ワイヤに無駄を生じるという問題点があった。また、
溶接ワイヤの突き出し長さを長くしてから溶接作業を行
う場合には、上述した無駄が一層多くなることになる。

【０００７】本発明の目的は、トーチから突出する溶接
ワイヤの長さに変化があっても、また溶接ワイヤの突き
出し長さが変わる場合であっても、溶接ワイヤ先端から
一定の長さだけの溶接ワイヤを切除でき、溶接ワイヤに
無駄を生じない溶接ワイヤ切断装置を提供することであ
る。また、このように溶接ワイヤ切断装置を組み込んだ
アーク溶接ロボットを提供することも目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
溶接ワイヤ切断装置は、トーチから突出する溶接ワイヤ
の先端を検知するワイヤ先端検知手段と、該ワイヤ先端
検知手段の検知点から所定距離だけ前記トーチの側に近
づけて配設されたワイヤカッタと、前記ワイヤ先端検知
手段によるワイヤ先端検知に基づいて前記ワイヤカッタ
に切断動作を行わせる制御手段とを備えてなるものであ
る。

【０００９】本発明の請求項２に係る溶接ワイヤ切断装
置は、前記ワイヤ検知手段を、トーチと共に移動する溶
接ワイヤの先端に接触して微小移動する当て板と、該当
て板の微小移動によって作動するマイクロスイッチとを
備えてなり、前記当て板は溶接ワイヤが当接しなくなる
と元の位置に復帰するようにしたものである。

【００１０】本発明の請求項３に係るアーク溶接ロボッ
トは、溶接ワイヤが突出するトーチを保持するロボット
本体と、該ロボット本体の動作を制御するロボット制御
盤と、前記ロボット本体の動作範囲内に設置された溶接
ワイヤ切断装置とからなるアーク溶接ロボットであっ
て、該溶接ワイヤ切断装置は、トーチから突出する溶接
ワイヤの先端を検知するワイヤ先端検知手段と、該ワイ
ヤ先端検知手段の検知点から所定距離だけ前記トーチの
側に近づけて配設されたワイヤカッタと、前記ワイヤ先
端検知手段によるワイヤ先端検知に基づいて前記ワイヤ
カッタに切断動作を行わせる制御手段とを備えてなり、
前記ロボット制御盤は前記制御手段に接続されており、
前記トーチを前記溶接ワイヤ切断装置に向かって移動さ
せ、前記トーチのワイヤ先端が前記ワイヤ先端検知手段
で検知されると、前記ロボット制御盤が前記トーチの移
動を停止させるとともに、前記制御手段が前記ワイヤカ
ッタに切断動作を行わせるようにし、前記ワイヤカッタ
の切断動作後に、前記ワイヤ先端検知手段が前記ワイヤ
先端を検知しなくなると、前記ロボット制御盤が前記ト
ーチを前記溶接ワイヤ切断装置から退避させるようにし
たものである。

【００１１】

【作用】以下に、本発明の請求項１に係る溶接ワイヤ切
断装置の作用を説明する。溶接作業が一旦終了した後
に、トーチを溶接ワイヤ切断装置まで移動させる。この
溶接ワイヤの先端がワイヤ先端検知手段によって検知さ
れると、この検知に基づいて前記制御手段が前記ワイヤ
カッタに切断動作を行わせて、溶接ワイヤが切断され
る。前記ワイヤカッタは前記ワイヤ先端検知手段の検知
点から所定距離だけ前記トーチの側に近づけて配設され
てあるので、切除される溶接ワイヤは溶接ワイヤの先端
から前記所定距離と同じ長さだけの部分となる。すなわ
ち、前記所定距離は、冷えて固まった溶接ワイヤ先端部
の球の直径と略等しい最小限のものとすればよい。

【００１２】本発明の請求項２に係る溶接ワイヤ切断装
置においては、微小移動自在及び復帰自在な当て板にワ
イヤ先端を当てる構造であるので、ワイヤ先端位置が物
理的に決まる。この微小移動をマイクロスイッチが検出
するとワイヤカッタが切断動作するので、切断すべきワ
イヤ先端長さが一定になる。また、ワイヤ先端が切断さ
れると、当て板が復帰してマイクロスイッチが作動する
ため、切断自体の検出も行われる。

【００１３】本発明の請求項３に係るアーク溶接ロボッ
トにおいては、溶接作業が一旦終了した後に、ロボット
本体の動作範囲にある溶接ワイヤ切断装置までトーチを
移動させる。上述した手順で一定長のワイヤ先端を切断
した後、切断を検知して前記トーチを退避させるという
自動的な切断が行われる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明のアーク溶接ロボットの基本機器構
成を示すブロック図である。図において、１はロボット
本体、２はロボット制御盤、３は溶接ワイヤ切断装置で
あり、これらの機器からアーク溶接ロボットがシステム
として構成されている。

【００１５】ロボット本体１は、トーチ４を所定姿勢で
Ｘ−Ｙ−Ｚ座標の所定軌跡を移動できる多関節アーム５
を有している。トーチ４の中心軸下方には溶接ワイヤ６
が突出している。ロボット制御盤２はロボット本体１に
接続され、トーチの移動軌跡を制御すると共に、溶接ワ
イヤ６の繰り出し等を制御している。通常は、被溶接物
に対してトーチ４が所定高さを保ちつつ所定軌跡を移動
し、被溶接物に対する溶接作業が実行される。

【００１６】溶接ワイヤ切断装置３は、ロボット本体１
のトーチ４の作動範囲内であって、被溶接物の設置等と
干渉しない位置に設置されている。そして、被溶接物に
対する溶接作業が一旦終了した後に、ロボット制御盤２
の指令によってトーチ４が図示の矢印ａのように溶接ワ
イヤ切断装置３に向かって移動する。そして、溶接ワイ
ヤ６の先端Ｓを切断する。

【００１７】この溶接ワイヤ切断装置３を構成する主要
な部分は、ワイヤカッタ１１と、マイクロスイッチ１
２、ソレノイドバルブ１３、制御回路１４、当て板１
５、噴出ノズル１８である。

【００１８】マイクロスイッチ１２の上には当て板１５
が位置しており、トーチ４のワイヤ先端Ｓで当て板１５
を押して微小移動することにより、マイクロスイッチ１
２の接点が閉じる方向に作動するようになっている。マ
イクロスイッチ１２と当て板１５は共に図示されない支
持板に取り付けられている。

【００１９】当て板１５の検出点Ｐ１からトーチ４の側
に向かって所定距離Ｈだけ切断点Ｐ２が位置するように
ワイヤカッタ１１が配設されている。このワイヤカッタ
１１は例えばエアニッパであり、エアニッパ１１を作動
させる圧縮空気は、ソレノイドバルブ１３を通じて供給
される。また、エアニッパ１１に供給される圧縮空気
は、ソレノイドバルブ１３とエアニッパ１１の間の通路
で分岐され、溶接ワイヤ６の切りかすを当て板１５の上
から除去するために当て板１５の側面に設けられた噴出
ノズル１８から噴出される。

【００２０】そのため、マイクロスイッチ１２の接点を
閉じることによる信号を受ける制御回路（制御手段）１
４がソレノイドバルブ１３を開方向に切り換えて、エア
源７からの圧縮空気をエアニッパ１１と噴出ノズル１８
に供給する。マイクロスイッチ１２の検出部１２ａはス
プリング内蔵であって、溶接ワイヤ６の先端Ｓが切断さ
れて吹き飛ばされると、このスプリングの付勢力によっ
て当て板１５が微小移動して元の位置に復帰する。同時
にマイクロスイッチ１２の接点が開き、この信号を受け
る制御回路（制御手段）１４がソレノイドバルブ１３を
閉方向に切り換えて、エア源７からの圧縮空気を遮断
し、エアニッパ１１と噴出ノズル１８を大気に連通す
る。すると、エアニッパ１１は内蔵するスプリングで図
示のように開いた待機状態になる。

【００２１】制御回路（制御手段）１４はロボット制御
盤２に接続されており、マイクロスイッチ１２と連動し
てロボット本体１のトーチ４の移動を制御している。す
なわち、溶接ワイヤ６の先端Ｓが当て板１５を介してマ
イクロスイッチ１２をＯＮ方向に作動させると、トーチ
４が停止する。そして、溶接ワイヤ６の先端Ｓが切断さ
れ、マイクロスイッチ１２がＯＦＦ方向に作動すると、
トーチ４を所定の位置に退避させる。

【００２２】つぎに、上述したアーク溶接ロボットの作
動を図２のフローチャート図によって説明する。マイク
ロスイッチ１２がＯＮすることによってフローがスター
トする（ステップ♯１）。つぎに、ロボット本体１のト
ーチ４がその位置で一時停止する（ステップ♯２）。同
時に又は所定の時間を経て、ソレノイドバルブ１３が開
方向に切り換わる（ステップ♯３）。すると、ステップ
♯４のようにワイヤカッタ１１が作動して、溶接ワイヤ
の先端Ｓを切り落とすと同時に、ステップ♯５のように
噴出ノズル１８から圧縮空気が噴出してきりかすを吹き
飛ばす。

【００２３】溶接ワイヤの先端Ｓが切り落とされて吹き
飛ばされると、当て板１５は微小移動して元の位置に復
帰し、ステップ♯６においてマイクロスイッチ１２がＯ
ＦＦになり、ワイヤカットの終了が確認されてロボット
本体１のトーチ４が所定位置に退避してフローを終了す
る（ステップ♯７）。ステップ♯６において、マイクロ
スイッチ１２がＯＮのままであると、溶接ワイヤの先端
Ｓが切り落とされずに残っているという状態にあり、ス
テップ♯２〜ステップ♯６を繰り返して、エアニッパ１
１の切断動作を繰り返す。なお、図示されないが、ステ
ップ♯２〜ステップ♯６を繰り返しても、マイクロスイ
ッチ１２がＯＮのままであるとアラームを発して切断動
作を中断する。

【００２４】また、ステップ♯４の切断動作が終了する
までに、溶接ワイヤの先端部Ｓの切断によってマイクロ
スイッチ１２の検知信号が途絶えることで動作が中途終
了するおそれがある場合には、図１の制御回路１４中
に、前記検知信号をタイマと保持コイルからなる一定時
間の自己保持回路に入力し、この自己保持回路の出力信
号により前記ソレノイドバルブ１３に指令するようにす
る。

【００２５】また、ステップ♯７以降において、アーク
溶接ロボットは、トーチ４を移動させて新たに溶接作業
を行う。次の溶接作業で、溶接ワイヤ６の突き出し長さ
を変えた場合であっても、その溶接作業の終了後に、以
上述べたステップ♯１〜７の手順と全く同じ手順で、溶
接ワイヤ先端部を切除する。

【００２６】以上の実施例では、ワイヤ先端を検知する
ワイヤ先端検知手段として、接触式のマイクロスイッチ
と当て板とで構成した。このような構成によると、ワイ
ヤ先端の位置を物理的に決めることができ、切断すべき
ワイヤ先端の長さが確実に決まると共に、安価に構成で
きる。しかし、このマイクロスイッチの代わりに同様の
手段、例えば、光電スイッチや近接スイッチを用いてワ
イヤ先端を検知することも可能である。この場合は、当
て板１５がないので、素早くエアニッパ１１を作動させ
る必要があるが、切りくずは自然落下し、切りくずにな
るべき先端を検知する別の光電スイッチや近接スイッチ
で切断を確認することができる。このように、復帰自在
な当て板１５を用いるものは、切断の確認も簡単にでき
る。更にワイヤカッタとして空気圧で動作するエアーニ
ッパ１１を示したが、この部分は電動ニッパに置き換え
てもよい。

【００２７】つぎに、具体的な溶接ワイヤ切断装置の構
造を図３の側面図と図４の正面図により説明する。ベー
ス２１に本体フレーム１７が立設されており、この本体
フレーム１７に支持板１６が固設されている。この支持
板１６に固定して取り付けられたマイクロスイッチ１２
の上部には、支持板１６にワッシャを介してボルト軸と
ナットで揺動可能に軸支された当て板１５が設けられて
いる。

【００２８】また、支持板１６は、本体フレーム１７と
上下の長穴１７ａでボルトナットにより上下方向の位置
調整可能に取り付けられている。この位置調整によって
当て板１５とエアニッパ１１の切断刃１１ａ迄の所定距
離Ｈが調整できる。すなわち、エアニッパ１１は、本体
フレーム１７に固定されており、支持板１６の上下方向
の位置を調整することにより、切断刃１１ａと当て板１
５との所定距離Ｈを調整することができる。そして、こ
の所定距離Ｈが、切除されるべき溶接ワイヤの先端Ｓの
長さとなる。この所定距離は溶接ワイヤ６の先端に形成
される玉の大きさ以上であって、出来ればぎりぎりの距
離に設定され、切断される溶接ワイヤ６の長さを最小に
して、溶接ワイヤ６を有効に利用する。

【００２９】エアニッパ１１は、ソレノイドバルブ１３
を経由して供給される圧縮空気によって切断作業を行う
ものである。この圧縮空気は、ソレノイドバルブ１３と
エアニッパ１１との間のＴ継手２２で分岐されており、
この分岐された圧縮空気は、切断刃１１ａと当て板１５
の側方に設けられた噴出ノズル１８から噴出される。こ
れにより、切除された溶接ワイヤの先端部Ｓは、この噴
出される圧縮空気によって吹き飛ばされ、当て板１５か
ら除去される。

【００３０】

【発明の効果】本発明の請求項１に係る溶接ワイヤ切断
装置は、溶接ワイヤ先端から必要最小限の一定長さだけ
除去するため、溶接ワイヤの突き出し長さが変化してい
たり更に突出方向に変えた場合であっても、溶接ワイヤ
の無駄が生じなくなる。

【００３１】本発明の請求項２に係る溶接ワイヤ切断装
置は、前記ワイヤ検知手段をストッパー兼用の当て板と
マイクロスイッチとにより構成し、溶接ワイヤ先端の切
断長さが確実に決まると共に、安価に仕上げることがで
きる。

【００３２】本発明の請求項３に係るアーク溶接ロボッ
トは、ロボット本体の動作範囲に前記溶接ワイヤ切断装
置を設置し、ロボット制御盤と連動動作させた自動切断
を行うので、省力化を達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のアーク溶接ロボットの機器構成図であ
る。

【図２】本発明のアーク溶接ロボットの動作を示すフロ
ーチャート図である。

【図３】本発明の溶接ワイヤ切断装置の側面図である。

【図４】本発明の溶接ワイヤ切断装置の正面図である。

【符号の説明】

１ ロボット本体 ２ ロボット制御盤 ３ 溶接ワイヤ切断装置 ４ トーチ ６ 溶接ワイヤ １１ エアニッパ（ワイヤカッタ） １２ マイクロスイッチ（ワイヤ先端検知手段） １３ ソレノイドバルブ １４ 制御回路（制御手段） １５ 当て板（ワイヤ先端検知手段） １６ 支持板 １７ 本体フレーム １８ 噴出口

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トーチから突出する溶接ワイヤの先端を
   検知するワイヤ先端検知手段と、 該ワイヤ先端検知手段の検知点から所定距離だけ前記ト
   ーチの側に近づけて配設されたワイヤカッタと、 前記ワイヤ先端検知手段によるワイヤ先端検知に基づい
   て前記ワイヤカッタに切断動作を行わせる制御手段とを
   備えてなる溶接ワイヤ切断装置。
2. 【請求項２】 前記ワイヤ検知手段は、トーチと共に移
   動する溶接ワイヤの先端に接触して微小移動する当て板
   と、該当て板の微小移動によって作動するマイクロスイ
   ッチとを備えてなり、前記当て板は溶接ワイヤが当接し
   なくなると元の位置に復帰するようにしたものである請
   求項１記載の溶接ワイヤ切断装置。
3. 【請求項３】 溶接ワイヤが突出するトーチを保持する
   ロボット本体と、該ロボット本体の動作を制御するロボ
   ット制御盤と、前記ロボット本体の動作範囲内に設置さ
   れた溶接ワイヤ切断装置とからなるアーク溶接ロボット
   であって、 該溶接ワイヤ切断装置は、トーチから突出する溶接ワイ
   ヤの先端を検知するワイヤ先端検知手段と、該ワイヤ先
   端検知手段の検知点から所定距離だけ前記トーチの側に
   近づけて配設されたワイヤカッタと、前記ワイヤ先端検
   知手段によるワイヤ先端検知に基づいて前記ワイヤカッ
   タに切断動作を行わせる制御手段とを備えてなり、 前記ロボット制御盤は前記制御手段に接続されており、
   前記トーチを前記溶接ワイヤ切断装置に向かって移動さ
   せ、前記トーチのワイヤ先端が前記ワイヤ先端検知手段
   で検知されると、前記ロボット制御盤が前記トーチの移
   動を停止させるとともに、前記制御手段が前記ワイヤカ
   ッタに切断動作を行わせるようにし、 前記ワイヤカッタの切断動作後に、前記ワイヤ先端検知
   手段が前記ワイヤ先端を検知しなくなると、前記ロボッ
   ト制御盤が前記トーチを前記溶接ワイヤ切断装置から退
   避させるようにしたアーク溶接ロボット。