JPS6233038B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は溶接ロボツトの稼働率向上を主目的と
した被溶接物用治具の搬出入装置に関するもので
ある。

従来、トーチを含む本体と取付板を含む被溶接
物取付具とを備え、適宜制御装置によりトーチと
取付板との相対位置を制御して自動溶接するごと
くした溶接ロボツトがあり、この種溶接ロボツト
における被溶接物取付具への被溶接物の搬出入作
業は、取付板に予め被溶接物固定用の治具を取り
付けておき、個々の被溶接物に対する自動溶接作
業の終了毎にもつぱら人手により適宜取付工具や
クレーン等の荷役機械を使用して行われていた。

しかしながらこのような搬出入作業は被溶接物
の治具への位置決め固定および取外しにかなりの
時間を要するため、溶接ロボツトの稼働率低下を
招いていた。

本発明は前述事情に鑑み、前述取付板には治具
固定クランプ装置を具備させ、また被溶接物取付
具の付近には取付板の可動範囲外の左・右に定め
た２つの待機位置の各々と可動範囲内に定めた少
なくとも１つの治具搬出入位置との間を横行し得
るごとく左・右１対の台車を設け、各台車には治
具移載機構を内蔵するとともに上面に治具載置用
箱体を搭載し、ロボツトの溶接作業中は一方の台
車は治具空載状にて待機位置において待機する
も、他方台車は待機位置にあつて箱体上における
治具に対する被溶接物の取付・取外しを可能とな
し、溶接終了後は前記空載状台車の治具搬出入位
置への往復移動に続く他方搭載済み台車の治具搬
出入位置への往復移動を行わせ、それぞれ搬出入
位置においては前記治具固定クランプ装置と治具
移載機構の協働により取付板と箱体間における治
具の固定・解放および搬出入を順次作動をもつて
行わせるごとくなし、もつて溶接ロボツトの溶接
作業停止期間の短縮によりロボツト稼働率の向上
を図ることを目的とした、溶接ロボツトにおける
被溶接物治具搬出入装置を提供せんとするもので
ある。

図の実施例により詳述する。説明の便宜上、第
１，２図における左・右を「左」・「右」、第３図
における左・右を「前」・「後」と呼称する。

１は溶接ロボツトの本体で、平面凸形基台２の
後方延長部基台２′上に立設した垂直枠体３、該
垂直枠体３の側面より左前方に延び上下方向（矢
印Ｚ方向）に移動し得る水平状の腕枠体４、該腕
枠体４の先端に取り付け垂直軸線Ｌまわり（矢印
ψ方向）に揺動可能としたトーチ取付具５、およ
び該トーチ取付具５先端に取付けたトーチ６等か
ら成り、前記トーチ６はどのような姿勢にあつて
も該トーチの溶接点、即ち溶接ワイヤ６ａ先端を
常に前記垂直軸線Ｌ上にもたらすごとくしてあ
る。

７は前記基台２の前方位置に配置した被溶接物
取付具で、基台２上に固設した横長の第１枠体
８、該第１枠体８上に載置した左右方向（矢印Ｘ
方向）に移動し得る第２枠体９、該第２枠体９上
に載置し前後方向（矢印Ｙ方向）に移動し得る第
３枠体１０、および該第３枠体１０の前部に軸支
し前後方向の中心軸線Ｍまわり（矢印Θ方向）に
回転し得る取付板１１等から成る。

１２は前記取付板１１に設けた治具固定クラン
プ装置で、以下の構成より成る。即ち第３，５図
において、１２ａ，１２ｂは前記取付板１１の平
坦な左・右側端部に適宜軸受１２ｃにより支承し
た互いに平行な１対の回転軸で、該回転軸１２
ａ，１２ｂの上部には互いに対向状に屈曲した１
対のクランプ爪１２ｄ，１２ｅの各一端を固定
し、該各クランプ爪１２ｄ，１２ｅの他端内側に
は矩形のクランプ板１２ｆ，１２ｇを固設してあ
る。また前記回転軸１２ａ，１２ｂの下部には押
動レバー１２ｈ，１２ｉの基部を固定し、該押動
レバー１２ｈ，１２ｉの先端は前記取付板１１の
背面下方においてエアシリンダ１２ｊの筒体基部
１２J₁とロツド１２J₂先端を枢結して該エアシリ
ンダ１２ｊを宙吊り状に設けており、該ロツド１
２J₂の伸縮動作により前記クランプ爪１２ｄ，１
２ｅを互いに逆方向に回転させるごとくしてあ
る。

１３は前記本体１と被溶接物取付具７との間に
おいて基台２上に配置した治具搬出入装置で、以
下の構成より成る。１４は左右方向に長い固定枠
体で、上面１４ａには前後に離間して左右方向全
長に渉り１対のレール１５，１５を敷設してあ
る。１６，１６′はそれぞれ箱体１７，１７′を載
置した左・右台車で、それぞれ左右、前後側面に
軸支した４個１組の鍔付ローラ１８，１８′を前
記レール１５に転動自在に係合させてある。

１９，１９′は前記左・右台車１６，１６′下面
のそれぞれ後方寄り中央部および前方寄り中央部
に垂設した被押動部材で、それぞれ前記上面１４
ａの後方寄り左方および前方寄り右方に所定長さ
削設した左右に細長い開口１４a₁，１４a₂に遊挿
し、先端は前記固定枠体１４の内部空間１４ｂに
至つている。２０，２０′は前記内部空間１４ｂ
に前後離間して左右逆向きに設置した２個のエア
シリンダで、それぞれ左方および右方に延びるロ
ツド２０ａ，２０′ａ先端を前記被押動部材１
９，１９′の下端に枢結してあり、該ロツド２０
ａ，２０′ａの伸長動作によりそれぞれ前記左・
右台車１６，１６′を前記レール１５に沿つて左
右方向に別々に走行させるごとくしてある。

２１a₁，２１a₂，２１b₁，２１b₂はそれぞれ前
記開口１４a₁の左・右端および開口１４a₂の右・
左端に固設したゴム等軟性材より成る位置決め緩
衝ストツパで、このうちストツパ２１a₁，２１b₁
はそれぞれ前記被押動部材１９，１９′の当接に
より左・右台車１６，１６′を左側および右側の
待機位置に（矢印Ａ，A′）に配置し、ストツパ
２１a₂，２１b₂はそれぞれ前記被押動部材１９，
１９′の当接により左・右台車１６，１６′を左方
寄り中央部および右方寄り中央部に定めた左側お
よび右側の治具搬出入位置（矢印Ｂ，B′）に配置
するものである。

２２は前記箱体１７，１７′の各々に離脱可能
に載置した治具で、第６図に示すごとく、垂直板
２２ａと、前端を前記垂直板２２ａの後面中間部
に固着した水平板２２ｂと、前端および上端をそ
れぞれ前記垂直板２２ａ後面および水平板２２ｂ
下面に固着した左右１対の脚板２２ｃ，２２ｄと
から成り、前記水平板２２ｂ上に適宜固定具（図
示せず）により被溶接物Ｗを固定するものであ
る。２２a₁，２２a₂は前記垂直板２２ａの左・右
部に穿設した前記取付板１１への位置決め用穴、
２２C₁，２２C₂，２２d₁，２２d₂はそれぞれ前
記左・右脚板２２ｃ，２２ｄの下端に削設した前
後１対の切欠き、２２c₃，２２d₃は前記左・右脚
板２２ｃ，２２ｄの下部中央外側面に軸支したガ
イドローラ、２２c₄，２２d₄は前記左・右脚板２
２ｃ，２２ｄの前部下端に穿設した箱体１７，１
７′への位置決め用穴である。

２３は前記箱体１７，１７′の各々に設けた治
具移載機構で、以下の構成より成る。

即ち第３，４図に基き箱体１７に設けた治具移
載機構２３について説明すれば、２４ａ，２４ｂ
は箱体１７内上部において前後離間して左右方向
に軸架した固定軸、２５a₁，２５a₂，２５b₁，２
５b₂はそれぞれ前記固定軸２４ａ，２４ｂに中間
屈曲部を枢着した各々左右１対の前部および後部
屈曲レバーで、前部屈曲レバー２５a₁，２５a₂の
一辺側先端を後部屈曲レバー２５b₁，２５b₂の一
辺側中間部（前部屈曲レバー２５a₁，２５a₂と等
長）との間はそれぞれ同一長さのリンク２６ａ，
２６ｂにより連結してあり、さらに後部屈曲レバ
ー２５b₁，２５b₂の前記一辺側先端部同士は連結
杆２７により連結してある。

また、前記各屈曲レバー２５a₁，２５a₂，２５
b₁，２５b₂の他辺側先端にはそれぞれローラ２８
a₁，２８a₂，２８b₁，２８b₂を軸支してある。

２９は前記箱体１７内に上下方向揺動自在に据
付けたエアシリンダで、ロツド２９ａ先端を前記
連結杆２７の中間部に枢結してあり、該ロツド２
９ａの伸縮動作により前記屈曲レバー２５a₁，２
５a₂，２５b₁，２５b₂がそれぞれ前記箱体１７上
面に削設した開口１７a₁，１７a₂，１７b₁，１７
b₂を出没するように、上下揺動させるごとくして
ある。

３０ａ，３０ｂは箱体１７の左・右中央部上面
に固設したガイド部材で、上下開口の湾曲状ガイ
ド溝３０a₁，３０b₁を削設してあり、治具２２を
前記取付板１１から箱体１７へ搬出移載する際に
前記ガイドローラ２２c₃，２２d₃をそれぞれ前記
湾曲状ガイド溝３０a₁，３０b₁に係合させて案内
するものである。

３１ａ，３１ｂは箱体１７の前部左・右上面に
穿設した位置決め用突起で、前述搬出移載時にそ
れぞれ前記穴２２c₄，２２d₄に嵌合させて治具２
２を箱体１７上に位置決めするものである。

３２ａ，３２ｂは前記取付板１１の表面下部左
右に突設した位置決め用突起で基部を太く先端を
細く形成してあり、前記治具２２を取付板１１に
搬入する際それぞれ前記穴２２a₁，２２a₂に嵌合
させて治具２２を取付板１１に位置決めするもの
である。

３３ａ，３３ｂは前記回転軸１２ａ，１２ｂの
中間部に基部を固定した治具離反補助爪で、前記
治具固定クランプ装置１２による治具２２のクラ
ンプ解除動作と同調して揺動し、先端屈曲端が取
付板１１の左・右側端に削設した切欠部１１ａ，
１１ｂより取付板１１表面に突出位置より治具２
２の垂直板２２ａを押動して該治具の離反を円滑
に行わしめるものである。

３４ａ，３４ｂは前記固定枠体１４の左・右側
面に設けた手動スイツチで、それぞれ箱体１７，
１７′上の治具２２，２２に対する未溶接の被溶
接物Ｗの取付けおよび溶接済み被溶接物W′の取
外し作業をする前に作業員が該スイツチ３４ａ，
３４ｂをOFF側に操作し、左・右台車１６，１
６′の移動禁止の信号を発して被溶接物W′，Ｗの
取外し・取付け作業を全に行うことができるよう
にしてある。

３５は前記本体１、被溶接物取付具７、治具搬
出入装置１３とは別個に設置したマイクロコンピ
ユータ内蔵の制御装置で、前記腕枠体４の上下
動、トーチ取付具５およびトーチ６の揺動、溶接
ワイヤ６ａの送給制御、溶接電流およびシールド
ガスの送給・遮断制御、第１および第２枠体９，
１０の移動、取付板１１の回転制御、エアシリン
ダ２０，２０′による左・右台車１６，１６′の移
動、エアシリンダ１２ｊ，２９によるそれぞれ治
具固定クランプ装置１２および治具移載機構２３
の作動、並びに手動スイツチ３４ａ，３４ｂから
の信号情報に基く前記エアシリンダ２０，２０′
に対する起動停止等、自動溶接装置全体を総合的
に制御するものである。

次に作用につき説明する。

いま、被溶接物取付具７は右台車１６′の箱体
１７′から搬入した治具２２を取付板１１に固定
保持して、本体１との協働により該治具２２に固
定した被溶接物Ｗに対する自動溶接を行つている
ものとする。この溶接作業中、右台車１６′およ
び箱体１７′は右側待機位置A′に空載状に停止し
ている。

また、左台車１６は左側待機位置Ａに停止して
おり、箱体１７には治具２２が所定位置に載置さ
れているものとする。即ち、ガイドローラ２２
c₃，２２d₃はそれぞれガイド部材３０ａ，３０ｂ
のガイド溝３０a₁，３０b₁底部に係合し、また突
起３１ａ，３１ｂはそれぞれ位置決め用穴２２
c₄，２２d₄に嵌合している。さらに、箱体１７の
治具移載機構２３はエアシリンダ２９のロツド短
縮状態にあつて、屈曲レバー２５a₁，２５a₂，２
５b₁，２５b₂等を箱体１７内に退避させている。

以上の状態から、作業員は手動スイツチ３４ａ
をOFF側へ操作して左台車１６の移動禁止の信
号を制御装置３５に送信した上で、箱体１６に未
溶接の被溶接物Ｗを載せ、適宜固定具により所定
位置に固定する。次に、手動スイツチ３４ａを
ON側へ操作して、左台車１６の移動許可の信号
を制御装置３５に送信する。

ロボツトが溶接作業を終了すると、本体１は腕
枠体４を上昇させてトーチ６を適宜上方に退避さ
せる。そして取付板１１は２つの突起３２ａ，３
２ｂを結ぶ線Ｎが下方において水平となる回転位
置に停止するとともに第３枠体１０は最後退位置
に移動し、さらに第２枠体９等は右行して右側の
治具搬出入位置B′に対面する位置に停止する。次
にエアシリンダ２０′がロツド２０′ａの短縮動作
を行い、右台車１６′を左方に横行させて右側の
治具搬出入位置B′に停止させる。

次いで、箱体１７′の治具移載機構２３と治具
固定クランプ装置１２の協働により、溶接済み被
溶接物W′搭載の治具２２を取付板１１から箱体
１７′へ搬出移載する。この搬出作業に際しては
先ずエアシリンダ２９のロツド１９ａ伸長動作に
より屈曲レバー２５a₁等を90゜揺動させて先端ロ
ーラ２８a₁，２８b₁，２８a₂，２８b₂をそれぞれ
治具２２の左・右脚板２２ｃ，２２ｄ直下に配置
する。次にエアシリンダ１２ｊのロツド１２j₂短
縮動作によりクランプ爪１２ｄ，１２ｅは外方に
開いて治具２２のクランプ作用を解除し、これと
同期して治具離反補助爪３３ａ，３３ｂも揺動し
て該補助爪の先端が治具２２の垂直板２２ａ前面
に衝合し、該治具２２を後方に押動する。このと
き、位置決め用穴２２a₁，２２a₂が突起３２ａ，
３２ｂ先端から離脱する寸前に治具２２全体が若
干落下して切欠き２２c₁，２２c₂，２２d₁，２２
d₂がそれぞれ前記ローラ２８a₁，２８b₁，２８
a₂，２８b₂に係合し、治具２２は水平に保持され
る。

次にエアシリンダ２９のロツド２９ａ短縮動作
により、前記治具２２は水平状態のまま斜め後方
に下降して箱体１７′上に載置される。この下降
動作の最終段階ではガイドローラ２２c₃，２２d₃
がガイド溝３０a₁，３０b₁に係合して案内される
ため、穴２２c₄，２２d₄と突起３１ａ，３１ｂと
が確実に嵌合する。

前述搬出移載作業を終了すると、第２枠体９等
が左行して左側の治具搬出入位置Ｂに対面する位
置に停止し、またエアシリンダ２０′のロツド伸
長動作により、右台車１６′・箱体１７′・治具２
２および溶接済みの被溶接物W′は一体的に右行
して右側の待機位置A′に停止する。その後、作
業員は手動スイツチ３４ｂをOFF側に操作した
上で治具２２から溶接済み被溶接物W′と取外
し、新たな未溶接の被溶接物Ｗを治具２２に取付
ける。

さらに前記右台車１６′等が右側の待機位置
A′に到達した後、エアシリンダ２０のロツド２
０ａ短縮動作により左台車１６・箱体１７・治具
２２および被溶接物Ｗは左側の治具搬出入位置Ｂ
に停止する（第１，２，３図実線）。

そして、箱体１７の治具移載機構２３と治具固
定クランプ装置１２の協働により、未溶接被溶接
物Ｗ搭載の治具２２を箱体１７から取付板１１へ
搬入移載する。この搬入移載作業は前述搬出移載
作業とまつたく逆の順序で行われる。

即ち、エアシリンダ２９のロツド２９ａ伸長動
作により屈曲レバー２５a₁，２５a₂，２５b₁，２
５b₂が同期的に反時計回り方向（第３図）に90゜
揺動し、この際ローラ２８a₁，２８a₂，２８b₁，
２８b₂がそれぞれ切欠き２２c₁，２２d₁，２２
c₂，２２d₂に係合して治具２２を水平状態のまま
前方斜め上方に持ち上げる。この治具２２持ち上
げの最終時点で取付板１１の２つの突起３２ａ，
３２ｂの先端部がそれぞれ穴２２a₁，２２a₂に嵌
合する（第３図二点鎖線）。

次にエアシリンダ１２ｊのロツド１２j₂短縮動
作によりクランプ爪１２ｄ，１２ｅは内側に閉
じ、この際クランプ板１２ｆ，１２ｇが垂直板２
２ａの後面に当接して治具２２全体を前方に押動
し、取付板１１に前記垂直板２２ａを密着させて
クランプする。このクランプ動作の最終段階で
は、突起３２ａ，３２ｂの基部が穴２２a₁，２２
a₂に嵌合するにつれて治具２２全体が第３図の二
点鎖線の高さ位置より若干上昇するため、前記切
欠き２２c₁，２２d₁，２２c₂，２２d₂はそれぞれ
ローラ２８a₁，２８a₂，２８b₁，２８b₂から上方
に離反する。

前述治具クランプ動作を完了すると、エアシリ
ンダ２９のロツド２９ａ短縮動作により屈曲レバ
ー２５a₁，２５a₂，２５b₁，２５b₂は第３図実線
の元位置に復帰する。そして最後にエアシリンダ
２０のロツド２０ａ伸長動作により左台車１６お
よび箱体１７は左行して左側の待機位置Ａに停止
する。

この状態で、予めプログラムされた所定工程順
序に従つて、トーチ６を矢印Ｚおよびψ方向に移
動させ、また取付板１１・治具２２および被溶接
物Ｗを一体的に矢印Ｘ，Ｙ，Θ方向に適宜移動さ
せることにより、トーチ６と被溶接物Ｗとの相対
位置を制御しながら自動溶接作業を行うものであ
る。

以上詳述せるごとく本発明装置によるときは、
別々に走行可能とした左右１対の治具搬出入用の
台車を被溶接物取付具付近に配置して、溶接ロボ
ツト側の取付板に対する被溶接物の取付・取外し
は両台車の交互１往復宛の移動により所定搬出入
位置において治具ごと行わせ、且つこれらは取付
板側に設けた治具固定クランプ装置および台車上
の箱体に内蔵させた治具移載機構等の協働により
順次一連の動作をもつて自動的に行うごとくな
し、しかも面倒な治具に対する被溶接物の着脱は
待機位置にある他方側台車の箱体上において溶接
作業中に行い得るごとくしたため、溶接ロボツト
の作業停止期間の短縮が可能となつてロボツト稼
働率を大巾に向上し得るものである。

【図面の簡単な説明】

図面はいずれも本発明の一実施例を示すもの
で、第１図は正面図、第２図は平面図、第３図は
第２図の〜矢視拡大側面図、第４図は治具を
除外した第３図の〜矢視平面図、第５図は第
３図の〜矢視断面図、第６図は治具の全体斜
視図である。 図中、１は溶接ロボツトの本体、６はトーチ、
７は被溶接物取付具、１１は取付板、１２は治具
固定クランプ装置、１３は治具搬出入装置、１
６，１６′は左・右台車、１７，１７′は箱体、２
２は治具、２３は治具移載機構、Ｗ，W′はそれ
ぞれ未溶接および溶接済みの被溶接物、３５は制
御装置である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 上下方向に移動可能なトーチを具備した本体
   と、左右方向および前後方向に移動可能な取付板
   を具備した被溶接物取付具とを備え、適宜制御装
   置によりトーチと取付板の一方または双方を移動
   させることにより両者の相対位置を制御して自動
   溶接するごとくした溶接ロボツトにおいて、それ
   ぞれ前記取付板の可動範囲外左・右に定めた２つ
   の待機位置の各々と可動範囲内に定めた治具搬出
   入位置との間を左右方向に横行し得るように設け
   た左・右１対の台車と、該各台車に搭載し上面に
   治具を載置した箱体と、該箱体に内蔵し前記治具
   搬出入位置において前記治具を持上げるとともに
   該治具の垂直板を取付板の表面に重合状に当接せ
   しめるように箱体上面より上昇旋回する左右１対
   の前・後部屈曲レバーを具備した治具移載機構
   と、前記取付板の左・右側部より該取付板の前面
   に向つて揺動し取付板との間に前記治具の垂直板
   を挾圧して該治具を固定する１対のクランプ爪を
   具備した治具固定クランプ装置とから構成したこ
   とを特徴とする、溶接ロボツトにおける被溶接物
   用治具搬出入装置。 ２ 前記治具固定クランプ装置は、前記取付板の
   左・右側部に平行状に立設支承した１対の回転軸
   と、互いに対向状に屈曲し前記取付板の前面に出
   没可能に前記各回転軸に固定した１対のクランプ
   板付前記クランプ爪と、前記各回転軸に基部を固
   定した１対の押動レバーと、前記取付板の背後に
   おいて前記各押動レバーの先端間に枢結したエア
   シリンダとから成る、特許請求の範囲第１項記載
   の溶接ロボツトにおける被溶接物用治具搬出入装
   置。 ３ 前記回転軸には治具離反補助爪を固定し、該
   補助爪は前記クランプ爪が治具固定解除方向に揺
   動した際先端が前記取付板の前面に突出して前記
   治具を外方に押動するごとくした、特許請求の範
   囲第２項記載の溶接ロボツトにおける被溶接物用
   治具搬出入装置。 ４ 前記治具は、前記取付板に重合可能な前記垂
   直板と、一側端部を前記垂直板の中間部に固着し
   上面に被溶接物を載置固定し得る水平板と、該水
   平板の下面に垂設し前記箱体に載置し得る左右１
   対の脚板とから成る、特許請求の範囲第１項記載
   の溶接ロボツトにおける被溶接物用治具搬出入装
   置。 ５ 前記取付板に突設した２個の突起と前記垂直
   板に穿設した２個の穴との嵌合により前記取付板
   に対する治具の位置決めを行うごとくした、特許
   請求の範囲第４項記載の溶接ロボツトにおける被
   溶接物用治具搬出入装置。 ６ 前記箱体の上面に突設した２個の突起と前記
   １対の脚板の下面に穿設した各１個の穴との嵌合
   により前記箱体に対する治具の位置決めを行うご
   とくした、特許請求の範囲第４項記載の溶接ロボ
   ツトにおける被溶接物用治具搬出入装置。 ７ 前記治具移載機構は、前記箱体内上部におい
   て左右方向に軸架した前後１対の固定軸、該各固
   定軸に中間屈曲部を枢着した左右１対の前記前・
   後部屈曲レバー、該前部屈曲レバーの一辺側先端
   と後部屈曲レバーの一辺側中間部との枢動可能に
   連結したリンク、前記左・右の後部屈曲レバーの
   一辺側先端同士を連結した連結杆、および該連結
   杆にロツド先端部を枢結したエアシリンダより成
   り、前記前・後部屈曲レバーの他辺側先端は前記
   エアシリンダの作動により前記箱体より上方に突
   出して該箱体に載置せる治具を前記取付板に向う
   斜め上方に持ち上げ可能とした、特許請求の範囲
   第１項記載の溶接ロボツトにおける被溶接物用治
   具搬出入装置。