JP2003334775A - ツイン溶接ロボット装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 マニプレータを旋回させるθ軸を短くするこ
とができ、走行台車の構成が簡単で、しかもリニアガイ
ドに走行台車を容易に組立て得るツイン溶接ロボット装
置を提供する。 【解決手段】 ツイン溶接ロボット装置１を、支持フレ
ーム２の一対の平行なガイド支持梁２ｂの下面部におい
て、相対する方向に突出するガイド支持部材３のそれぞ
れに付設されたリニアガイド４と、これらリニアガイド
４，４により、前記ガイド支持梁２ｂの間で往復動自在
に案内される走行台車５と、この走行台車５の台フレー
ムにθ軸６ａを介して旋回自在に設けられた旋回フレー
ム７の両端に設けられ、先端に溶接トーチが取付けられ
てなる６軸垂直多関節型のマニプレータ８とから構成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ツイン溶接ロボッ
ト装置の改善に係り、より詳しくは、走行台車の構成が
簡単で、一対のガイド支持梁により支持されてなるリニ
アガイドに走行台車を容易に組立て得るようにしたツイ
ン溶接ロボット装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】二つの溶接トーチを持つツイン溶接ロボ
ット装置としては、例えば、特公平３−５４０３２号公
報に開示されてなるものが公知である。以下、この従来
例に係るツイン溶接ロボット装置の概要構成を、その主
軸系と補助軸系の動作を示す図の図３を参照しながら説
明する。即ち、この従来例に係るツイン溶接ロボット装
置は、溶接ロボット本体が平行なガイド支持梁に設けた
リニアガイドに案内されて自走することができる溶接ロ
ボット本体を備えている。この溶接ロボット本体は、主
軸系（Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸，旋回軸（θ軸））と、トーチ
保持機構の補助軸系（Ｔ軸，Ｕ軸，Ｖ軸）とを備えてい
る。しかしながら、溶接対象物の形状や溶接対象物の位
置のずれに対して溶接トーチの姿勢や位置に追従するよ
うに制御するためには、補助軸系の自由度だけでは十分
とはいえなかった。そのため、補助軸系の代わりに垂直
多関節型のマニピュレータを備えたツイン溶接ロボット
装置が用いられるようになってきている。

【０００３】以下、この垂直多関節型のマニピュレータ
を備えてなるツイン溶接ロボット装置の概要構成を、そ
の全体斜視図の図４と、その断面図の図５とを順次参照
しながら説明する。この従来例に係るツイン溶接ロボッ
ト装置５１は、支持フレーム５２の一対の平行な矩形断
面をしたガイド支持梁５３の上面に設けられたリニアガ
イド５４で案内されて往復移動し得る走行台車５５を備
えている。前記リニアガイド５４は、周知の構成になる
ものである。即ち、このリニアガイド５４は、前記走行
台車５５が取付けられるリニアガイドベアリングと、前
記ガイド支持梁５３に取付けられ、前記リニアガイドベ
アリングを往復移動自在に案内するリニアガイドレール
とからなる構成である。

【０００４】前記走行台車５５は、前記リニアガイド５
４に固定される上部フレーム５５ａと、この上部フレー
ム５５ａにより支持された、垂直な旋回軸（以下、θ軸
フレームという）５６から構成されている。さらに、こ
のθ軸フレーム５６内には垂直軸心回りに旋回可能に支
持されたθ軸５６ａが設けられている。そして、θ軸フ
レーム５６下部から突出したθ軸５６ａの下端に、この
θ軸５６ａと直交する向きに旋回フレーム５７が固着さ
れている。

【０００５】前記旋回フレーム５７の両端の下面のそれ
ぞれには、先端に溶接トーチが取付けられてなる６軸垂
直多関節型のマニピュレータ５８が、垂直軸心周りに旋
回可能に支持されている。さらに、前記走行台車５５の
前記下部台フレーム５５ｂの上面には、コイル状に巻回
されてなる溶接用ワイヤを収納するための二つのワイヤ
パック５９が搭載されている。なお、これら二つのワイ
ヤパック５９を下部台フレーム５５ｂの上面に搭載する
のは、これらワイヤパック５９の高さを低くすることに
よって、このツイン溶接ロボット装置１全体の高さを低
くするための配慮である。

【０００６】なお、前記一対のガイド支持梁５３のう
ち、一方のガイド支持梁５３の外面に付設されてなるサ
ドル６０の上に設けられてなるものは、溶接ロボット装
置５１に電力を供給するためのケーブルベア６１であ
る。また、このケーブルベア６１の反対側に立設されて
なるものは、支持フレーム５２上での種々のメインテナ
ンスに際して、作業者等の安全を確保するためのハンド
レール６２である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】垂直多関節型のマニピ
ュレータを搭載した上記従来例に係るツイン溶接ロボッ
ト装置のガイド支持梁の断面形状は長方形であるが、走
行台車自体の重量を考慮している。つまり、これらガイ
ド支持梁は、水平軸に対する断面係数が大きくなるよう
に、長辺が垂直になる向きに配設されている。さらに、
リニアガイドはガイド支持梁の上面に付設されている。
このようなツイン溶接ロボット装置では、工場建屋の構
造による高さに制限があり、また溶接ロボットの高さは
溶接対象物との相対位置関係から決まってしまうため
に、下記のような問題があった。

【０００８】 θ軸が長い。θ軸が長くなると、大重
量になるだけでなく、走行台車とマニピュレータとの間
の寸法が大寸になるため、走行台車の剛性が低下し、マ
ニピュレータが振動し易くなる。つまり、このマニピュ
レータの振動により、マニピュレータの先端のトーチの
位置制御精度が低下してしまう結果、溶接品質が低下す
るという問題が発生する。勿論、θ軸を下部台フレ−ム
だけに取付ける構成にすれば、このθ軸を短くすること
ができる。しかしながら、このような構成にすると、走
行台車の上部フレームと下部台フレ−ムとの接続構造を
より剛にしなければならなくなるから、走行台車を軽量
にすることができない。

【０００９】 走行台車の構造が複雑である。ツイン
溶接ロボット装置の高さ制限の関係上、ワイヤパックを
低位置に配設する必要がある。そのため、リニアガイド
よりも下方位置にワイヤパックを配設するための下部台
フレームを設けると共に、この下部台フレームを、リニ
アガイドに固定される上部フレームに取付ける連結部材
や補強のためのステーが必要になる等、走行台車のフレ
ーム構成が複雑になる。それ故、走行台車が大重量にな
り、そして一対のリニアガイドを跨ぐ真っ直ぐなフレー
ム構成を採用することができない等の理由により走行台
車自体の剛性が低下してしまい、マニピュレータが振動
し易くなる。

【００１０】ところで、ツイン溶接ロボット装置の高さ
を低くするために、リニアガイド取付け状態説明図の図
６(ａ)、および図６(ｂ)に示すような、二通りの取付け
方式が考えられた。つまり、ガイド支持梁５２の下面に
下向きにリニアガイド５３を取付ける下向き取付け方式
（図６(ａ)参照）、およびガイド支持梁５２の側面に横
向きにリニアガイド５３を取付ける横向き取付け方式
（図６(ｂ)参照）等が考えられた。しかしながら、リニ
アガイド５３を下向きや横向きに取付けた場合には、ク
レーン等によって吊持しながら走行台車５４をリニアガ
イド５３に取付けなければならない。つまり、走行台車
５４の位置決めが困難であるため走行台車５４のリニア
ガイド５３への組立てに長時間を要するのに加えて、組
立て作業の安全性の観点から好ましくない。

【００１１】従って、本発明の目的は、θ軸を短くする
ことができ、走行台車の構成が簡単で、しかもリニアガ
イドに走行台車を容易に組立て得るツイン溶接ロボット
装置を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記実情に鑑
みてなされたものであって、従って上記課題を解決する
ために、本発明の請求項１に係るツイン溶接ロボット装
置が採用した主たる手段の特徴とするところは、支持フ
レームの一対の平行、かつ水平なガイド支持梁の下面部
において、相対する方向に突出するガイド支持部材のそ
れぞれの上面に付設されてなるリニアガイドと、これら
リニアガイドにより、前記一対の平行なガイド支持梁の
内側で往復動自在に案内される走行台車と、この走行台
車の台フレームに、垂直な旋回軸を介して旋回自在に支
持されてなる旋回フレームの両端部に設けられ、先端に
溶接トーチを有する屈曲、かつ旋回自在なマニピュレー
タとを備えてなるところにある。

【００１３】本発明の請求項２に係るツイン溶接ロボッ
ト装置が採用した主たる手段の特徴とするところは、請
求項１に記載のツイン溶接ロボット装置において、前記
一対の平行なガイド支持梁のうち、一方のガイド支持梁
の上面に、前記走行台車およびマニピュレータを作動さ
せると共に、溶接用の電力を供給するケーブルベアが設
けられてなるところにある。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
ツイン溶接ロボット装置の構成を、添付図面を参照しな
がら説明する。図１(ａ)は、本発明の実施の形態に係る
ツイン溶接ロボット装置の断面図であり、図１(ｂ)は図
１(ａ)のＡ部拡大図であり、図１(ｃ)は他の実施の形態
に係る走行台車のリニアガイドへの取付け状態説明図で
ある。また、図２は本発明の実施の形態に係るツイン溶
接ロボット装置の主要部を示す斜視図である。

【００１５】図１に示す符号１は、本発明の実施の形態
に係るツイン溶接ロボット装置（以下、溶接ロボット装
置という）である。この溶接ロボット装置１は、支持フ
レーム２を備えている。この支柱フレーム２は、４本の
支柱２ａと、これら４本の支柱２aのうち、間隔が広い
支柱２a同士の頂部間に架設されてなる一対のガイド支
持梁２ｂと、間隔が狭い支柱２a同士の頂部間に架設さ
れてなる一対のフレーム２ｃとから構成されている。こ
の支持フレーム２のガイド支持梁２ｂ，２ｂの下面に
は、相対するガイド支持梁２ｂの方向に突出する板状の
ガイド支持部材３の基端側が固着されている。また、こ
れらガイド支持部材３の上面には、リニアガイドレール
と、このリニアガイドレールにより往復移動自在に案内
されるリニアガイドベアリングとからなるリニアガイド
４が、前記ガイド支持梁２ｂと平行に固着されている。

【００１６】なお、図１では、支柱フレーム２の支柱２
ａは、作業床に立設されている。しかしながら、橋梁等
のように大型の溶接対象物に適用する場合には、長手方
向（後述する走行台車５の移動方向に対して、水平面で
直角に交わる方向）に数１０ｍのストロークが必要にな
ることがある。そのような場合には、作業床面にレール
を敷設し、ツイン溶接ロボット装置の全体を台車に搭載
して、この台車をレール上で移動させ得るように構成さ
れる。

【００１７】そして、これらリニアガイド４のリニアガ
イドベアリングにより、後述する構成になる走行台車５
が往復移動し得るように構成されている。即ち、この走
行台車５は、台フレームの上面に基端側が固着されてな
る取付けブラケット５ａが前記リニアガイドベアリング
に取り付けられて、前記ガイド支持梁２ｂ，２ｂの内側
で、かつ下端付近の位置で往復移動するように構成され
ている。つまり、この走行台車５は、従来例に係る走行
台車の下部台フレームに相当する位置で往復移動するよ
うに構成されている。

【００１８】そして、この走行台車５の幅方向の中央位
置にはθ軸（旋回軸）６ａを収容してなるθ軸フレーム
６が取付けられており、θ軸６ａのθ軸フレーム６から
の突出端には、長手方向の中心を旋回中心として旋回す
る旋回フレーム７が水平に取付けられている。なお、走
行台車５が若干高くなるが、図１(ｃ)に示すように、こ
の走行台車５の台フレームの下面に取付けブラケット５
ａの基端側が固着されてなる構成であっても良い。

【００１９】前記旋回フレーム７の先端部の下面のそれ
ぞれには、先端に溶接トーチが取付けられてなる６軸垂
直多関節型のマニピュレータ８が垂直軸心回りに旋回可
能取付けられている。また、前記走行台車５の上面に
は、コイル状に巻回されてなる溶接用ワイヤを収納する
二つのワイヤパック９が搭載されている。そして、一対
の前記ガイド支持梁２ｂのうちの一方のガイド支持梁２
ｂの上面１０の上に、走行台車５およびマニピュレータ
８を作動させると共に、溶接用の電力を供給するための
ケーブルベア１１が設けられている。つまり、従来例に
係る溶接ロボット装置のようにサドルを設ける必要がな
くなるため、溶接ロボット装置１自体のイニシャルコス
トを低減することができるという経済効果を得ることが
できる。

【００２０】即ち、上記構成になる溶接ロボット装置１
によれば、上記のとおり、走行台車５は、従来例に係る
溶接ロボット装置の走行台車の下部台フレームの位置を
往復移動することができる構成になっている。そして、
この走行台車５にθ軸６ａが取付けられているのである
から、θ軸６ａを従来例に係る溶接ロボット装置のθ軸
よりも短くすることができる。従って、θ軸６ａの重量
が軽量になるから、走行台車５の振動を小さくすること
ができ、マニピュレータ８の先端の溶接トーチの位置制
御精度の低下を抑制できる結果、溶接品質が優れた溶接
製品を製造することができる。

【００２１】また、本実施の形態に係る溶接ロボット装
置１の走行台車５は、従来例に係る溶接ロボット装置の
走行台車のように、上部フレームと、下部台フレームと
からなる構成ではない。そのため、走行台車５の下部台
フレームを、リニアガイドに固定される上部フレームに
取付けるための連結部材や補強のためのステー等が不必
要である。つまり、この走行台車５のフレーム構成が簡
単であり、そして一対のリニアガイド４を跨ぐ真っ直ぐ
なフレーム構成を採用することができる。従って、走行
台車５の重量を軽量化することができ、しかも走行台車
５自体の剛性の低下を防止することができるから、従来
例よりもマニピュレータ８の振動を少なくすることがで
きる。

【００２２】また、走行台車５をリニアガイド４のリニ
アガイドベアリングに組立てるに際して、クレーン等に
よって走行台車５を吊持しながら組立てる必要がない。
つまり、クレーン等によって走行台車５を吊持して、位
置合わせを行った後にこの走行台車５をリニアガイド４
上の所定の位置に下ろすだけで、それ以降の位置合わせ
作業が不要である。従って、リニアガイド４をガイド支
持梁２ｂに下向きや横向きに取付けた場合に比較して、
より短時間のうちに、しかも安全に走行台車５をニアガ
イド４に組立てることができる。

【００２３】また、本実施の形態に係る溶接ロボット装
置１では、上記のとおり、ケーブルベア１１が一方のガ
イド支持梁２ｂの上面１０の上に直接配設されている。
そのため、ケーブルベア１１が一方のガイド支持梁２ｂ
の外方に突出する状態に設けられたサドルの上に配設さ
れてなる従来例のように、ケーブルベア１１を支えるサ
ドルを設ける必要がない。従って、溶接ロボット装置１
自体のイニシャルコストに関して安価になるという点に
おいて優れている。

【００２４】さらに、上記のとおり、リニアガイド４の
配設高さが低くなるから、このリニアガイド４を作業床
上でメインテナンスすることが可能になる。従って、メ
インテナンスのために作業者等が支持フレーム２の上に
上る必要がなくなるから、従来例のように作業者等の安
全を確保するためのハンドレールを設ける必要がなく、
溶接ロボット装置１自体のイニシャルコストに関してさ
らに有利になる。

【００２５】なお、本発明の実施の形態に係る前記溶接
ロボット装置１は、本発明の１具体例に過ぎないから、
本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内における設計変
更等は自由自在である。

【００２６】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の請求項１
乃至３に係る溶接ロボット装置によれば、従来例に係る
溶接ロボット装置の走行台車の下部台フレームの位置を
往復移動する走行台車にθ軸が取付けられているのであ
るから、θ軸を従来例よりも短くすることができる。従
って、θ軸の重量が軽量になるから、従来例よりも走行
台車の振動を小さくすることができ、マニピュレータの
先端の溶接トーチの位置制御精度の低下を抑制できる結
果、溶接品質が優れた溶接製品を製造することができる
という、溶接製品の溶接品質向上効果がある。

【００２７】また、本発明の請求項１乃至３に係る溶接
ロボット装置によれば、溶接ロボット装置の走行台車
は、従来例のように、上部フレームと、下部台フレーム
とからなる構成でなく、この下部台フレームを、リニア
ガイドに固定される上部フレームに取付ける連結部材や
補強のためのステーが不必要である。そのため、走行台
車のフレーム構成が簡単であり、そして一対のリニアガ
イドを跨ぐ真っ直ぐなフレーム構成を採用することがで
きる。従って、走行台車の重量を軽量化することがで
き、しかも走行台車自体の剛性の低下を防止することが
できるから、従来例よりもマニプレータの震動を少なく
することができる。

【００２８】また、本発明の請求項１乃至３に係る溶接
ロボット装置によれば、走行台車をリニアガイドのリニ
アガイドベアリングに組立てるに際して、クレーン等に
よって走行台車を吊持しながら組立てる必要がない。つ
まり、クレーン等によって走行台車を吊持して、位置合
わせを行った後にこの走行台車をリニアガイド上の所定
の位置に下ろすだけで、それ以降の位置合わせ作業が不
要である。従って、リニアガイドを下向きや横向きに取
付けた場合に比較して、より短時間のうちに、しかも安
全に走行台車をニアガイドに組立てることができる。

【００２９】さらに、本発明の請求項１乃至３に係る溶
接ロボット装置によれば、ケーブルベアが一方のガイド
支持梁の上面に設けられているため、ケーブルベアを支
えるためのサドルが不要である。そのため、ケーブルベ
アが一方のガイド支持梁の外方に突出する状態に設けら
れたたサドルの上に配設されてなる従来例よりも、溶接
ロボット装置のイニシャルコストが安価になる。

【００３０】これに加えて、リニアガイドの配設高さが
低くなるから、リニアガイドを作業床上でメインテナン
スすることが可能になる。従って、作業者等が支持フレ
ーム上に上る必要がなくなるから、作業者等の安全を確
保するためのハンドレールを設ける必要がなく、溶接ロ
ボット装置自体のイニシャルコストに関してさらに有利
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係り、図１(ａ)は溶接ロ
ボット装置の断面図、図１(ｂ)は図１(ａ)のＡ部拡大
図、図１(ｃ)は他の実施の形態に係る走行台車のリニア
ガイドへの取付け状態説明図である。

【図２】本発明の実施の形態に係る溶接ロボット装置の
主要部を示す斜視図である。

【図３】従来例（特公平３−５４０３２号公報）に係る
溶接ロボット装置の主軸系と補助軸系の動作を示す図で
ある。

【図４】従来例に係り、垂直多関節型のマニピュレータ
を搭載してなる溶接ロボット装置の全体斜視図である。

【図５】従来例に係り、垂直多関節型のマニピュレータ
を搭載してなる溶接ロボット装置の断面図である。

【図６】従来例に係り、図６(ａ)、および図６(ｂ)は、
リニアガイド取付け状態説明図である。

【符号の説明】

１…溶接ロボット装置 ２…支持フレーム、２ａ…支柱、２ｂ…ガイド支持梁、
２ｃ…フレーム ３…ガイド支持部材 ４…リニアガイド ５…走行台車、５ａ…取付けブラケット ６…θ軸フレーム、６ａ…θ軸 ７…旋回フレーム ８…マニピュレータ ９…ワイヤパック １０…ガイド支持梁の上面 １１…ケーブルベア

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 支持フレームの一対の平行、かつ水平な
   ガイド支持梁の下面部において、相対する方向に突出す
   るガイド支持部材のそれぞれの上面に付設されてなるリ
   ニアガイドと、これらリニアガイドにより、前記一対の
   平行なガイド支持梁の内側で往復動自在に案内される走
   行台車と、この走行台車の台フレームに、垂直な旋回軸
   を介して旋回自在に支持されてなる旋回フレームの両端
   部に設けられ、先端に溶接トーチを有する屈曲、かつ旋
   回自在なマニピュレータとを備えてなることを特徴とす
   るツイン溶接ロボット装置。
2. 【請求項２】前記一対の平行なガイド支持梁のうち、一
   方のガイド支持梁の上面に、前記走行台車およびマニピ
   ュレータを作動させると共に、溶接用の電力を供給する
   ケーブルベアが設けられてなることを特徴とする請求項
   １に記載のツイン溶接ロボット装置。