JP2011189352A - 溶接装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】溶接ガンの姿勢変更の際に、ロボットの動作軌道や空間移動時間が短く、さらに、段取り作業時間を短縮可能な溶接装置の提供を目的とする。
【解決手段】多関節型のロボット1と、ロボット1の先端の手首関節部1aを介して取着されるガン取付アーム2と、を備え、ガン取付アーム2にスポット溶接用の溶接ガン3を水平軸心La廻りに揺動自在に枢着した。
【選択図】図1
【解決手段】多関節型のロボット1と、ロボット1の先端の手首関節部1aを介して取着されるガン取付アーム2と、を備え、ガン取付アーム2にスポット溶接用の溶接ガン3を水平軸心La廻りに揺動自在に枢着した。
【選択図】図1
Description
本発明は、溶接装置に関する。
従来の溶接装置は、ロボットの先端の手首関節部を介してガン取付アームを取着し、そのガン取付アームにスポット溶接用の溶接ガンを固着していた(例えば、特許文献1参照)。
しかし、従来の溶接装置では、ワークの複数の溶接すべき箇所に合わせて、溶接ガンの姿勢を変更して接近させるには、ロボットの姿勢を大きくかつ複雑に動作させる必要があった。このため、ロボットの空間移動時間(エアーカット時間)や、動作軌道(移動軌跡)が長くなり、1つのワークを溶接するためにかかる時間(タクトタイム)に無駄が発生していた。また、段取り作業におけるティーチング設定や動作確認に多大な時間と労力が費やされてしまうという問題があった。
そこで、本発明は、溶接ガンの姿勢変更の際に、ロボットの動作軌道や空間移動時間が短く、さらに、段取り作業時間を短縮可能な溶接装置の提供を目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の溶接装置は、多関節型のロボットと、該ロボットの先端の手首関節部を介して取着されるガン取付アームと、を備え、上記ガン取付アームにスポット溶接用の溶接ガンを水平軸心廻りに揺動自在に枢着したものである。
また、鉛直軸心廻りに回転自在な基台部と、該基台部に第1水平軸心廻りに揺動自在に枢着された第1腕部と、該第1腕部に第2水平軸心廻りに揺動自在に枢着された第2腕部と、該第2腕部の先端に設けられた手首関節部と、該手首関節部によって第3水平軸心廻りに揺動自在に枢着されたガン取付アームと、を備え、上記ガン取付アームにスポット溶接用の溶接ガンを第4の水平軸心廻りに揺動自在に枢着したものである。
本発明の溶接装置によれば、溶接ガンの姿勢変更動作の自由度を向上させ、姿勢変更動作を簡略化でき、空間移動時間や、動作軌道を最小限に抑えて、溶接することができる。動作の無駄を省いてスムーズに効率良く溶接でき、生産能力を向上できる。また、初期ティーチング設定や動作確認等の段取り作業時間を大幅に削減できる。ワークの姿勢を変更するためのターンテーブルやパレット装置等の治具装置を、回転動作させる必要がなく、迅速に効率良く作業できると共に、生産設備全体を簡素化できる。ワークに溶接ガンを様々な方向から接近させて、溶接可能範囲を向上できる。ワークに接近させる際の姿勢(ガン進入姿勢)の自由度を向上させ、様々なワークや治具装置の形状に対応できる。
以下、図示の実施の一形態に基づき本発明を詳説する。
図1に於て、本発明に係る溶接装置は、鉛直軸心Lо廻りに回転自在な基台部10と、基台部10に基端側が第1水平軸心L1廻りに揺動自在に枢着された第1腕部11と、第1腕部11の先端側に第2水平軸心L2廻りに揺動自在に枢着された第2腕部12と、第2腕部12の先端(側)に設けられた手首関節部1aと、を有する多関節型の産業用のロボット1を備えている。
図1に於て、本発明に係る溶接装置は、鉛直軸心Lо廻りに回転自在な基台部10と、基台部10に基端側が第1水平軸心L1廻りに揺動自在に枢着された第1腕部11と、第1腕部11の先端側に第2水平軸心L2廻りに揺動自在に枢着された第2腕部12と、第2腕部12の先端(側)に設けられた手首関節部1aと、を有する多関節型の産業用のロボット1を備えている。
そして、ロボット1の先端(側)の手首関節部1aを介して取着されるガン取付アーム2を備えている。ガン取付アーム2は、手首関節部1aによって第3水平軸心L3廻りに揺動自在に枢着されている。つまり、ロボット1の手首関節部1aは、第2腕部12の先端側で第3水平軸心L3廻りに回転駆動される水平状手首軸13と、手首軸13に枢着された(アタッチメント用)取付部14とを有している。そして、取付部14にガン取付アーム2を取着することで、手首軸13が回転駆動すると、ガン取付アーム2が第3水平軸心L3廻りに揺動するように設けている。
さらに、ガン取付アーム2に、スポット溶接用の溶接ガン3を、第4の水平軸心La廻りに揺動自在に枢着している。
溶接ガン3は、ガン取付アーム2に両端部が回転自在に支持された支持軸5に取着(固着)され、支持軸5が第4の水平軸心La廻りに回転駆動することで揺動するように設けられている。又は、ガン取付アーム2に支持軸5を固着し、溶接ガン3を支持軸5に揺動自在に枢着して、ギヤ等の送り装置で第4の水平軸心La(支持軸5)廻りに溶接ガン3を揺動自在に設けても良い。
溶接ガン3は、ガン取付アーム2に両端部が回転自在に支持された支持軸5に取着(固着)され、支持軸5が第4の水平軸心La廻りに回転駆動することで揺動するように設けられている。又は、ガン取付アーム2に支持軸5を固着し、溶接ガン3を支持軸5に揺動自在に枢着して、ギヤ等の送り装置で第4の水平軸心La(支持軸5)廻りに溶接ガン3を揺動自在に設けても良い。
溶接ガン3は、所望の回転位置(回転角度)で停止可能な回転位置決め機構を介して、図示省略の制御部で制御されている。即ち、溶接ガン3は、第4の水平軸心La廻りに揺動・固定自在に設けられている。また、溶接ガン3の先端側で対向される対向状に配設される一対の第1電極3aと第2電極3bとを有している。また、第1電極3aが先端に略直角に取着された第1支持部材30と、第2電極3bが先端に略直角に取着された第2支持部材31とを備えている。第1支持部材30と第2支持部材31は平行に設けられ、一対の第1電極3aと第2電極3bとを、接近・離間させる往復(開閉)作動方向Nに開閉するものである。
第4の水平軸心Laは、一対の第1電極3aと第2電極3bとが接近・離間する往復(開閉)作動方向N(溶接軸心Le)の直交平面上に配設される。第3水平軸心L3と平行に配設されている。
また、図1では、第4の水平軸心Laと、第1水平軸心L1と、第2水平軸心L2と、第3水平軸心L3と、は平行である。
また、図1では、第4の水平軸心Laと、第1水平軸心L1と、第2水平軸心L2と、第3水平軸心L3と、は平行である。
基台部10の回転、第1腕部11の揺動、第2腕部12の揺動、ガン取付アーム2の揺動といったロボット1側の動作と、溶接ガン3の揺動と、は、制御部によって、同期(同時)駆動制御可能に設けられ、各軸心廻りの駆動(動作)の組合せや選択により、最適な軌道で動作するように制御されている。
次に、本発明の実施形態の溶接装置の使用方法(作用)について比較例の溶接装置と比較しながら説明する。
先ず、本発明が、図2に示すように、溶接ガン3がワークWの水平面状部を挟む縦向き溶接姿勢から、図3に示すように、溶接ガン3がワークWの鉛直面状部を挟む横向き溶接姿勢に姿勢変更を行う場合について説明する。なお、本発明において縦向き溶接とは、溶接面が水平状で、溶接軸心Leを鉛直状とした作業を言う。また、横向き溶接とは、溶接面が鉛直状で、溶接軸心Leを水平状とした作業を言う。また、図2に於て、第1支持部材30と第2支持部材31とは水平状に配設され、第1支持部材30と第2支持部材31が接近・離間することで、水平面状の溶接面を、(図1に示した)第1電極3aと第2電極3bとで挟むように溶接が可能となる。このような溶接ガン3の姿勢を水平溶接打点姿勢とも言う。また、図3に於て、第1支持部材30と第2支持部材31とは鉛直状に配設され、鉛直面状の溶接面を、(図1に示した)第1電極3aと第2電極3bとで挟むように溶接が可能となる。この溶接ガン3の姿勢を、鉛直溶接打点姿勢とも言う。
先ず、本発明が、図2に示すように、溶接ガン3がワークWの水平面状部を挟む縦向き溶接姿勢から、図3に示すように、溶接ガン3がワークWの鉛直面状部を挟む横向き溶接姿勢に姿勢変更を行う場合について説明する。なお、本発明において縦向き溶接とは、溶接面が水平状で、溶接軸心Leを鉛直状とした作業を言う。また、横向き溶接とは、溶接面が鉛直状で、溶接軸心Leを水平状とした作業を言う。また、図2に於て、第1支持部材30と第2支持部材31とは水平状に配設され、第1支持部材30と第2支持部材31が接近・離間することで、水平面状の溶接面を、(図1に示した)第1電極3aと第2電極3bとで挟むように溶接が可能となる。このような溶接ガン3の姿勢を水平溶接打点姿勢とも言う。また、図3に於て、第1支持部材30と第2支持部材31とは鉛直状に配設され、鉛直面状の溶接面を、(図1に示した)第1電極3aと第2電極3bとで挟むように溶接が可能となる。この溶接ガン3の姿勢を、鉛直溶接打点姿勢とも言う。
本発明は、縦向き溶接姿勢(図2参照)から、溶接軸心Leが鉛直状態から水平状態になるように溶接ガン3を第4の水平軸心La廻りに揺動させると共に、第2腕部12及びガン取付アーム2を上方へ揺動させ、第1腕部11を前方側へ揺動させて、横向き溶接姿勢(図3参照)となる。
つまり、第1腕部11と第2腕部12とガン取付アーム2と溶接ガン3とを、夫々、1方向へ1度だけ動作させる(1動作させる)だけで、容易かつ迅速に姿勢変更する。言い換えると、図3に於て、溶接ガン3が矢印Z方向に起き上がるような動作を可能としている。なお、本発明において、前方とは、基台部10からワークWへ向かう矢印Xの方向を言う。
つまり、第1腕部11と第2腕部12とガン取付アーム2と溶接ガン3とを、夫々、1方向へ1度だけ動作させる(1動作させる)だけで、容易かつ迅速に姿勢変更する。言い換えると、図3に於て、溶接ガン3が矢印Z方向に起き上がるような動作を可能としている。なお、本発明において、前方とは、基台部10からワークWへ向かう矢印Xの方向を言う。
比較例は、図5に示すように、ロボット1´の先端の手首関節部1a´を介して取着されるガン取付アーム2´に、溶接ガン3´が直接的に固着されているものである。
図5(a)の縦向き溶接姿勢から、図5(b)に示すように、第1腕部11´と第2腕部12´を後方(矢印Y方向)へ揺動させ、溶接ガン3´をワークWから大きく離間(後退)させる。
次に、図5(c)及び図5(d)に示すように、ガン取付アーム2´及び溶接ガン3´を、第3水平軸心L3´に直交する回転軸心(反転軸心)Lβ廻りに180度回転(反転)させる。しかも、反転の際にワークWや基台部10´に溶接ガン3´が接触するのを防止するため、第2腕部12´及びガン取付アーム2´を上方へ揺動させて溶接ガン3´を予め逃がす必要がある。
次に、図5(e)に示すように、ガン取付アーム2´をさらに上方へ揺動させつつ、第2腕部12´を下方へ揺動し、第1腕部11´を前方に揺動させて、溶接ガン3´をワークWに接近させる。そして、図5(f)に示す横向き溶接姿勢とする。
つまり、比較例は、図5に示したように、第1腕部11´は、後退後に、前方へ揺動する2動作(往復動作)を行っている。第2腕部12´は、後退後に、上方へ揺動し、その後、下方へ揺動する3動作を行っていることが分かる。ガン取付アーム2´は、上方へ揺動した後、下方へ揺動する2動作(往復動作)を行っている。さらに、関節部1a´がガン取付アーム2´を介して溶接ガン3を第3水平軸心L3廻りに揺動させるのみならず、反転軸心Lβ廻りに180度回転させる反転動作を行う必要がある。
図5(a)の縦向き溶接姿勢から、図5(b)に示すように、第1腕部11´と第2腕部12´を後方(矢印Y方向)へ揺動させ、溶接ガン3´をワークWから大きく離間(後退)させる。
次に、図5(c)及び図5(d)に示すように、ガン取付アーム2´及び溶接ガン3´を、第3水平軸心L3´に直交する回転軸心(反転軸心)Lβ廻りに180度回転(反転)させる。しかも、反転の際にワークWや基台部10´に溶接ガン3´が接触するのを防止するため、第2腕部12´及びガン取付アーム2´を上方へ揺動させて溶接ガン3´を予め逃がす必要がある。
次に、図5(e)に示すように、ガン取付アーム2´をさらに上方へ揺動させつつ、第2腕部12´を下方へ揺動し、第1腕部11´を前方に揺動させて、溶接ガン3´をワークWに接近させる。そして、図5(f)に示す横向き溶接姿勢とする。
つまり、比較例は、図5に示したように、第1腕部11´は、後退後に、前方へ揺動する2動作(往復動作)を行っている。第2腕部12´は、後退後に、上方へ揺動し、その後、下方へ揺動する3動作を行っていることが分かる。ガン取付アーム2´は、上方へ揺動した後、下方へ揺動する2動作(往復動作)を行っている。さらに、関節部1a´がガン取付アーム2´を介して溶接ガン3を第3水平軸心L3廻りに揺動させるのみならず、反転軸心Lβ廻りに180度回転させる反転動作を行う必要がある。
即ち、本発明は、溶接ガン3を第4の水平軸心La廻りに揺動可能であるため、第3水平軸心L3に直交する軸心廻りに180度回転させる必要がなくなると共に、ワークWや治具装置及び基台部10との干渉を防止するために大きく逃がす必要や、逃がした位置から再接近させる必要(往復動作させる必要)がなくなって、比較例に比べて装置全体の動作が簡略化し、空間移動時間や動作軌道も短縮(簡略化)され、溶接ガン3を容易かつ迅速に姿勢変更させることが可能である。
また、本発明は、図4に示すように、ガン取付アーム2を、ワークWの上方を通過させて、溶接ガン3をワークWの背面側Wbに回り込むように移動可能となっている。なお、ワークWの正面側Waを、ロボット1の基台部10と対面する側とし、その反対側を背面側Wbと呼ぶ。
比較例は、図6に示すように、ガン取付アーム2´に溶接ガン3´が固着されているため、溶接ガン3´をワークWの上部までしか配設できず、ワークWの背面側Wbを溶接することは困難である。そのため、ワークWの背面側Wbを溶接するには、ターンテーブル(パレット)等の治具装置を制御してワークWを鉛直軸心廻りに180度回転(反転)させるか、ワークWの背面側Wbに別の溶接装置を配設する必要がある。
つまり、本発明では、溶接可能範囲が広くなり(ワークWの背面側Wbの溶接が可能になり)、ワークWを治具装置にて反転させる時間が省略される。また、反転するワークWに溶接ガン3が接触するのを防ぐために、溶接ガン3を大きく逃がす動作が必要なくなり、生産時間の短縮化を可能にしている。又は、別の溶接装置をワークWを挟んで対面状に設ける必要がなく、溶接工程における設備の簡素化を可能としている。
また、溶接ガン3を様々な溶接姿勢に容易に変更させることができ、溶接を行う際に、姿勢変更だけを行う動作時間(空間移動時間)を短縮可能とすると共に、ワークWへの接近の際に、ワークWの形状に影響を受けにくく(複雑なワークWや治具装置の突出部をかわしやすく)なっている。
なお、本発明は設計変更可能であって、溶接ガン3は、図示した以外の形状でも良い。つまり、対向する一対の第1・2電極3a,3bを有し、第1電極3aと第2電極3bとが接近・離間するスポット溶接用のものであれば良い。また、ロボット1は、手首関節部1aの取付部14が、ギヤ等の送り装置で第3水平軸心L3廻りに揺動自在なものでもよい。
以上のように、本発明の溶接装置は、多関節型のロボット1と、ロボット1の先端の手首関節部1aを介して取着されるガン取付アーム2と、を備え、ガン取付アーム2にスポット溶接用の溶接ガン3を水平軸心La廻りに揺動自在に枢着したので、溶接ガン3の姿勢変更動作の自由度を向上させ、姿勢変更動作を簡略化でき、空間移動時間や、動作軌道を最小限(最短)に抑えて、溶接できる。動作の無駄を省いてスムーズに効率良く溶接を行え、生産能力を向上できる。また、初期ティーチング設定や動作確認等の段取り作業時間を大幅に削減できる。ワークWに溶接ガン3を様々な方向から接近させて、溶接可能範囲を向上できる。つまり、ワークWに接近させる際の姿勢(ガン進入姿勢)の自由度を向上させ、様々なワークWの形状に対応できる。ワークWの背面側Wbに回り込むように溶接ガン3を配設でき、ワークWの姿勢を変更するためのターンテーブルやパレット装置等の治具装置を、回転動作させる必要がなく、迅速に効率良く作業できると共に、生産設備全体を簡素化できる。ロボット1に複雑な姿勢変更動作をさせることなく容易に溶接ガン3の姿勢を変更できる。
また、鉛直軸心Lо廻りに回転自在な基台部10と、基台部10に第1水平軸心L1廻りに揺動自在に枢着された第1腕部11と、第1腕部11に第2水平軸心L2廻りに揺動自在に枢着された第2腕部12と、第2腕部12の先端に設けられた手首関節部1aと、手首関節部1aによって第3水平軸心L3廻りに揺動自在に枢着されたガン取付アーム2と、を備え、ガン取付アーム2にスポット溶接用の溶接ガン3を第4の水平軸心La廻りに揺動自在に枢着したので、溶接ガン3の姿勢変更動作の自由度を向上させ、姿勢変更動作を簡略化でき、空間移動時間や、動作軌道を最小限に抑えて、溶接できる。動作の無駄を省いてスムーズに効率良く溶接を行え、生産能力を向上できる。また、初期ティーチング設定や動作確認等の段取り作業時間を大幅に削減できる。ワークWに溶接ガン3を様々な方向から接近させて、溶接可能範囲を向上できる。つまり、ワークWに接近させる際の姿勢の自由度を向上させ、様々なワークWの形状に対応できる。ワークWの背面側Wbに回り込むように溶接ガン3を配設でき、ワークWの姿勢を変更するためのターンテーブルやパレット装置等の治具装置を、回転動作させる必要がなく、迅速に効率良く作業できると共に、生産設備全体を簡素化できる。また、水平軸心L3に直交する回転(反転)軸心Lβ廻りに回転が不可能な手首関節部1aを有するロボット1であっても、縦向き溶接と横向き溶接の切換動作を迅速かつ容易に行うことができる。ロボット1に複雑な姿勢変更動作をさせることなく容易に溶接ガン3の姿勢を変更できる。
1 ロボット
1a 手首関節部
2 ガン取付アーム
3 溶接ガン
10 基台部
11 第1腕部
12 第2腕部
Lо 鉛直軸心
L1 第1水平軸心
L2 第2水平軸心
L3 第3水平軸心
La (第4の)水平軸心
1a 手首関節部
2 ガン取付アーム
3 溶接ガン
10 基台部
11 第1腕部
12 第2腕部
Lо 鉛直軸心
L1 第1水平軸心
L2 第2水平軸心
L3 第3水平軸心
La (第4の)水平軸心
Claims (2)
- 多関節型のロボット(1)と、該ロボット(1)の先端の手首関節部(1a)を介して取着されるガン取付アーム(2)と、を備え、
上記ガン取付アーム(2)にスポット溶接用の溶接ガン(3)を水平軸心(La)廻りに揺動自在に枢着したことを特徴とする溶接装置。 - 鉛直軸心(Lо)廻りに回転自在な基台部(10)と、該基台部(10)に第1水平軸心(L1)廻りに揺動自在に枢着された第1腕部(11)と、該第1腕部(11)に第2水平軸心(L2)廻りに揺動自在に枢着された第2腕部(12)と、該第2腕部(12)の先端に設けられた手首関節部(1a)と、該手首関節部(1a)によって第3水平軸心(L3)廻りに揺動自在に枢着されたガン取付アーム(2)と、を備え、
上記ガン取付アーム(2)にスポット溶接用の溶接ガン(3)を第4の水平軸心(La)廻りに揺動自在に枢着したことを特徴とする溶接装置。
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2010
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20121203 |
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