JPH10291072A - 溶接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 狭隘な空間内での複雑な溶接を自動的にかつ
良好に行うことができる溶接装置を提供すること。 【解決手段】 溶接トーチ２を保持部材３で保持し、当
該保持部材３をマニピュレータ８に取り付けて溶接装置
１を構成する。溶接トーチ２は、本体１３と、ノズル１
４と、これらの間を連結する比較的長尺状にかつ直線状
に形成された連結部分１５を有する。保持部材３は、連
結部分１５に沿って形成されて連結部分１５を支持する
支持部４を有する。支持部４によって連結部分１５のた
わみが防止され、溶接トーチ２に移動の際にノズル１４
が振動することが防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、狭隘な空間内の
溶接部を自動的に溶接することができる溶接装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】狭隘な空間内の溶接部を溶接するとき、
溶接トーチが上記空間よりも大きいと、溶接トーチのノ
ズルを溶接部に接触させることができず、溶接できない
場合がある。そこで、第一の従来例として、溶接トーチ
の本体とノズルとの間を連結する円筒状の連結部分を直
線状に比較的長く延ばして形成した特殊な溶接トーチが
用いられている（特開平３−１７４９７７号公報参
照）。この溶接トーチを用いれば、本体は空間の外でも
連結部分を空間内に挿入させてノズルを溶接部に接触さ
せることができる。また、第二の従来例として、台車構
成とした溶接トーチが用いられている（特公昭５７−３
０５８８号公報参照）。即ち、この溶接トーチでは、ト
ーチヘッドを狭隘な空間に挿入することができるよう
に、可能なかぎり水平方向に寝かせた姿勢に構成して、
それに水平・垂直の２方向をガイドする車輪をつけて台
車式としている。上記トーチヘッドは、細長くて剛強な
トーチ保持パイプで、後方のもう一つの自走台車部分と
連結されている。この後方の台車部分は、溶接ワイヤ供
給部を備えている。そして、空間内へ入ってゆくのは、
トーチヘッドとトーチ保持パイプのみで、後方の台車部
分は常に外部にある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ロボットシ
ステムを利用して自動溶接を行う場合、ロボットシステ
ムに溶接部の位置を認識させる必要がある。通常用いら
れている位置認識方法では、予め仮想的な座標軸及び原
点を規定しておき、溶接トーチの先端（溶接ワイヤ）を
被溶接材に接触させて、その接触したときの座標値を認
識させている。接触したことの検知は、予め溶接ワイヤ
と被溶接材との間に電圧を印加しておき、溶接ワイヤと
被溶接材との間で電流が流れたときに接触を検知してい
る。ここで、溶接トーチの移動はロボットシステムが備
えるマニピュレータを駆動して行っているが、上記位置
認識の際には、被溶接材の近くまでは連続的に比較的速
い速度で移動させ、その後、接触するまでは微小長さの
移動（寸動）を断続的に繰返して行っている。これは、
あまり勢いよく溶接トーチを被溶接材にぶつけてしまう
と、先端部分が破損してしまうおそれがあるからであ
る。

【０００４】上記寸動によって溶接トーチを移動させる
場合、上記第一の従来例のように、本体とノズルとの間
の連結部分が長いと、当該連結部分のたわみによりノズ
ルが振動してしまう。このため、ノズルと被溶接材との
接触タイミングにずれが生じ、認識した位置に誤差が生
じる。従って、ロボットシステムが認識した溶接部の位
置と、実際の溶接部の位置との間にずれが生じ、良好な
溶接が行えないという問題がある。

【０００５】一方、上記第二の従来例の溶接トーチの場
合は、トーチヘッド（先端部分）は台車によって被溶接
材に沿って案内されて空間内を移動するため、トーチヘ
ッドの振動に起因する認識位置のずれは生じることはな
く、良好な溶接を実現できる。しかしながら、トーチヘ
ッドの移動方向は基本的に一直線方向のみであるため、
直線状の溶接には最適であるが、曲線状の溶接には用い
ることができず、使用範囲が限定されてしまうという欠
点がある。

【０００６】この発明は上記従来の欠点を解消するため
になされたものであって、その目的は、狭隘な空間内で
の複雑な溶接を自動的にかつ良好に行うことができる溶
接装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そこでこの発明の請求項
１の溶接装置は、多関節マニピュレータ８と、溶接トー
チ２と、上記溶接トーチ２を保持すると共に、上記多関
節マニピュレータ８の先端部に取り付けられる保持部材
３とを備え、上記溶接トーチ２は、本体１３と、ノズル
１４と、上記本体１３とノズル１４との間を連結する比
較的長尺状にかつ直線状に形成された連結部分１５とを
有し、上記保持部材３は、上記連結部分１５に沿って形
成されると共に、上記連結部分１５を支持する支持部４
を有することを特徴としている。

【０００８】上記請求項１の溶接装置では、溶接トーチ
２は比較的長尺状にかつ直線状に形成された連結部分１
５を有するので、狭隘な空間内の溶接部に対してもノズ
ル１４を接触させることができる。また溶接トーチ２は
保持部材３によって多関節マニピュレータ８に取付けら
れているので、複雑な動きをすることができ、曲線部等
を含む複雑な溶接部に沿って追従させることができる。
さらに、保持部材３が備える支持部４によって、連結部
分１５を支持しているので、連結部分１５のたわみが防
止され、溶接トーチ２の移動の際のノズル１４の振動の
発生が防止される。これによって、狭隘な空間内の複雑
な溶接部の溶接を良好にかつ自動的に行うことができ
る。

【０００９】また請求項２の溶接装置は、上記支持部４
は、上記連結部分１５の長さに応じて交換可能に構成さ
れていることを特徴としている。

【００１０】上記請求項２の溶接装置では、溶接トーチ
２の連結部分１５を支持する支持部４は、連結部分１５
の長さに応じて交換できるので、作業条件に応じて溶接
トーチを交換して使用することができ、利用範囲が拡大
し、汎用性も向上する。

【００１１】さらに請求項３の溶接装置は、上記溶接ト
ーチ２には、ワイヤ送給装置１１から押出された溶接ワ
イヤ９が送給されており、さらに上記溶接トーチ２の本
体１３は引出送給ローラを備え、送給された溶接ワイヤ
９を上記連結部分１５に押出して送給することを特徴と
している。

【００１２】上記請求項３の溶接装置では、溶接ワイヤ
９はプッシュ・プル方式で送給されるので、比較的長い
連結部分１５を有していても、スムーズに溶接ワイヤ９
をノズル１４まで供給することができる。

【００１３】請求項４の溶接装置は、多関節マニピュレ
ータ８と、溶接トーチ２と、上記溶接トーチ２を保持す
ると共に、上記多関節マニピュレータ８の先端部に取り
付けられる保持部材３とを備え、上記溶接トーチ２は、
本体１３と、ノズル１４と、上記本体１３とノズル１４
との間を連結する比較的長尺状にかつ直線状に形成され
た連結部分１５とを有し、上記保持部材３は、上記連結
部分１５に沿って形成されると共に、上記連結部分１５
を支持する支持部４を有し、上記ノズル１４から送給さ
れる溶接ワイヤ９と、被溶接材との間に所定の電圧を印
加しておき、溶接ワイヤ９と被溶接材との間に電流が流
れたときに溶接部の位置を検出することを特徴としてい
る。

【００１４】上記請求項４の溶接装置では、溶接作業に
先立って行う溶接部の位置認識の際に、溶接トーチ２を
被溶接材に接触させるときにノズル１４が振動すること
がなく、接触タイミングのずれが生じず、位置認識の精
度が格段に向上する。これにより、溶接部から位置ずれ
することなく、良好な溶接を行うことができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】次にこの発明の溶接装置の実施の
形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。図１
は、本発明の一実施の形態である溶接装置１を構成する
溶接トーチ２及び保持部材３の構成を示す側面図であ
り、図２は溶接装置１の外観を示す斜視図であり、図３
は保持部材３を構成する支持部４の構成を示す側面図で
あり、図４は保持部材３を構成する本体部５の構成を示
す図であり、図５は溶接トーチ２を保持部材３に取り付
ける際に用いる止め具６の構成を示す図である。

【００１６】先ず、図２を参照して溶接装置１の概略的
構成を説明すると、多関節型ロボット７のマニピュレー
タ８に保持部材３によって溶接トーチ２が取り付けられ
ており、溶接トーチ２には、ワイヤリール１０からワイ
ヤ送給装置１１によって引き出された溶接ワイヤ９が、
ケーブル１２を通って送給されている。また、図示しな
いガス供給源からの溶接ガスもケーブル１２を介して溶
接トーチ２に供給されている。尚、多関節型ロボット７
としては、例えば６軸多関節型ロボットが用いられる。
多関節型ロボット７による溶接部の位置認識は、溶接ワ
イヤ９と被溶接材との間に予め電圧を印加しておき、溶
接ワイヤ９と被溶接材との間に電流が流れたときに両者
が接触したものと判断して、そのときの座標値を認識し
ている。

【００１７】続いて図１を参照して、溶接トーチ２は、
本体１３と、ノズル１４と、連結部分１５とを備えて構
成されている。本体１３の一端部側にはケーブル１２が
接続されており、これによって、溶接ワイヤ９及び溶接
ガスが供給される。また、本体１３の他端部側には本体
１３とノズル１４とを連結する連結部分１５が接続され
ている。さらに本体１３には、後述する保持部材３に取
付ける際に用いられる取付片１７が下方側に突出して形
成されている。取付片１７のほぼ中央部には、ボルトが
挿通される取付孔１７ａが穿設されている。上記連結部
分１５は、円筒状体で実現されており、溶接ワイヤ９及
び溶接ガスがその内部を通ってノズル１４まで供給され
る。ノズル１４の先端からは、溶接ワイヤ９が繰り出さ
れると共に、溶接ガスが噴出される。連結部分１５は、
本体１３の他端部から一方向に延びてほぼ一直線状に形
成され、その先端部近傍には湾曲部１６を有する。尚、
連結部分１５を一直線状に比較的長く形成したことによ
って、溶接ワイヤ９の送給性が低下するおそれがある。
このような場合は、上記ワイヤ送給装置１１内の押出送
給ローラに加えて、本体１３内に引出送給ローラを設け
て、いわゆるプッシュ・プル方式で溶接ワイヤ９を送給
するように構成すれば、送給性が向上する。

【００１８】次に、図１及び図３〜図５を参照しなが
ら、保持部材３の構成を説明する。保持部材３は、溶接
トーチ２を保持した状態でマニピュレータ８に取付けら
れるものであり、支持部４と本体部５とから成る。

【００１９】支持部４は、溶接トーチ２の連結部分１５
を支持するためのものであり、連結部分１５とほぼ同じ
長さを持った平板で実現され、その一方端部には図３に
おいて斜め下方側に突出した取付片１８を有する。この
取付片１８は、本体部５に取付ける際に用いられるもの
であり、ボルトが挿通される取付孔１９を有する。尚、
支持部４の厚みは、連結部分１５の外径よりもやや小さ
めに形成されている。

【００２０】本体部５は、支持部４よりも厚い平板状に
形成されると共に、図４（ａ）において上方部には、一
対の挟持板２０、２０を間隔をあけて形成して成る取付
部２１が形成されている。上記間隔は、本体１３の取付
片１７及び支持部４の取付片１８の厚みとほぼ同じ長さ
に選ばれている。取付部２１は、その長さ（図４の左右
方向の長さ）が、溶接トーチ２の本体１３の長さとほぼ
同じ長さに選ばれており、そのほぼ中央部には本体１３
の取付片１７を取付けるための取付孔２２が穿設されて
いる。取付片１７を挟持板２０、２０の間に介挿して、
取付孔１７ａ、２２が連通するように位置決めし、取付
孔１７ａ、２２にボルトを挿通してナットを螺合して締
め付けることによって本体１３は保持部材３に固定され
る。また、取付部２１の図４において左側（以下、「前
方側」ともいう）端部には、支持部４の取付片１８を取
付けるための取付孔２３が穿設されている。支持部４の
取付片１８を挟持板２０、２０の間に介挿して、取付孔
１９、２３が連通するように位置決めし、取付孔１９、
２３にボルトを挿通してナットを螺合して締め付けるこ
とによって支持部４は本体部５に固定される。従って、
溶接トーチ２の連結部分１５の長さに応じて、支持部４
を交換することができる。

【００２１】また本体部５の図４（ａ）において下方側
であって右側端部には、マニピュレータ８に取付けるた
めの円盤状の取付板２４が形成されている。さらに、取
付板２４の前方側には補強リブ２５、２５が形成されて
いる。

【００２２】次に、支持部４と連結部分１５との間の取
付け構造について説明する。支持部４には、その幅方向
に延びて形成された複数個の長孔２６、２６、・・・が
２個１組として複数組形成されている。図３では、５組
の長孔２６が形成されているが、長孔２６の数は支持部
４の長さ、即ち連結部分１５の長さに応じて適宜選択さ
れている。一方、図５に示す止め具６は、可撓性を有す
る例えば合成樹脂材料から成り、横断面形状がＵ字状の
保持部２７と、保持部２７の開口側端部から互いに平行
に延びて形成された一対の取付板２８ａ、２８ｂとから
成る。取付板２８ａ、２８ｂ同士の間隔は、支持部４の
厚みとほぼ等しく選ばれている。取付板２８ａ、２８ｂ
にはそれぞれ２つの取付孔２９、２９が穿設されてお
り、その間隔は上記１組の長孔２６同士の間隔と同じ長
さに選ばれている。

【００２３】この止め具６を取り付けるときは、取付板
２８ａ、２８ｂを連結部分１５の上方から押し込んで保
持部２７の内周面が連結部分１５の外周面に当接するま
で押し込み、取付孔２９が長孔２６と連通するように位
置決めし、取付孔２９と長孔２６にボルトを貫通させて
ナットを螺合して締め付けることによって取付けられ
る。

【００２４】以上のように本実施の形態によれば、直線
状に比較的長く形成された連結部分１５を持つ溶接トー
チ２をマニピュレータ８に取り付けて移動させても、保
持部材３の支持部４によって連結部分１５のたわみが防
止され、先端部であるノズル１４が振動することはな
く、位置の認識の際のずれの発生が防止できると共に、
溶接時の移動も正確に行うことができる。これによっ
て、狭隘な空間内での複雑な溶接を良好にかつ自動的に
行うことができる。

【００２５】また、保持部材３の支持部４は、溶接トー
チ２の連結部分１５の長さに応じて交換することができ
るので、汎用性が向上する。さらに、プッシュ・プル方
式で溶接ワイヤ９を送給するので、連結部分１５が長く
てもスムーズに溶接ワイヤをノズル１４まで送給するこ
とができる。

【００２６】

【発明の効果】以上のように本発明の請求項１の溶接装
置によれば、狭隘な空間内の複雑な溶接部の溶接を良好
かつ自動的に行うことができる。

【００２７】また請求項２の溶接装置によれば、溶接部
の形状やその周辺の空間の大きさ等の作業条件に応じ
て、適宜溶接トーチを交換して使用できるので、利用範
囲が拡大し、汎用性も向上する。

【００２８】さらに請求項３の溶接装置によれば、比較
的長い連結部分を有する溶接トーチを用いても、溶接ワ
イヤをノズルまでズムーズに供給できるので、良好な溶
接を行うことができる。

【００２９】請求項４の溶接装置によれば、溶接部の位
置認識の精度が格段に向上し、位置ずれすることなく、
良好な溶接を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態である溶接装置を構成す
る溶接トーチ及び保持部材の構成を示す側面図である。

【図２】上記溶接装置の外観を示す斜視図である。

【図３】上記保持部材を構成する支持部の構成を示す側
面図である。

【図４】上記保持部材を構成する本体部の構成を示す図
であり、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は平面図であ
る。

【図５】溶接トーチを保持部材に取り付ける際に使用す
る止め具の構成を示す図であり、（ａ）は側面図であ
り、（ｂ）は断面図である。

【符号の説明】 １ 溶接装置 ２ 溶接トーチ ３ 保持部材 ４ 支持部 ８ マニピュレータ ９ 溶接ワイヤ １１ ワイヤ送給装置 １３ 本体 １４ ノズル １５ 連結部分

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｂ２３Ｋ 9/29 Ｂ２３Ｋ 9/29 Ｈ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多関節マニピュレータ（８）と、溶接ト
   ーチ２と、上記溶接トーチ（２）を保持すると共に、上
   記多関節マニピュレータ（８）の先端部に取り付けられ
   る保持部材（３）とを備え、上記溶接トーチ（２）は、
   本体（１３）と、ノズル（１４）と、上記本体（１３）
   とノズル（１４）との間を連結する比較的長尺状にかつ
   直線状に形成された連結部分（１５）とを有し、上記保
   持部材（３）は、上記連結部分（１５）に沿って形成さ
   れると共に、上記連結部分（１５）を支持する支持部
   （４）を有することを特徴とする溶接装置。
2. 【請求項２】 上記支持部（４）は、上記連結部分（１
   ５）の長さに応じて交換可能に構成されていることを特
   徴とする請求項１の溶接装置。
3. 【請求項３】 上記溶接トーチ（２）には、ワイヤ送給
   装置（１１）から押出された溶接ワイヤ（９）が送給さ
   れており、さらに上記溶接トーチ（２）の本体（１３）
   は引出送給ローラを備え、送給された溶接ワイヤ（９）
   を上記連結部分（１５）に押出して送給することを特徴
   とする請求項１又は請求項２の溶接装置。
4. 【請求項４】 多関節マニピュレータ（８）と、溶接ト
   ーチ（２）と、上記溶接トーチ（２）を保持すると共
   に、上記多関節マニピュレータ（８）の先端部に取り付
   けられる保持部材（３）とを備え、上記溶接トーチ
   （２）は、本体（１３）と、ノズル（１４）と、上記本
   体（１３）とノズル（１４）との間を連結する比較的長
   尺状にかつ直線状に形成された連結部分（１５）とを有
   し、上記保持部材（３）は、上記連結部分（１５）に沿
   って形成されると共に、上記連結部分（１５）を支持す
   る支持部（４）を有し、上記ノズル（１４）から送給さ
   れる溶接ワイヤ（９）と被溶接材との間に所定の電圧を
   印加しておき、溶接ワイヤ（９）と被溶接材との間に電
   流が流れたときに溶接部の位置を検出することを特徴と
   する溶接装置。