JP2018103192A

JP2018103192A - アーク溶接ロボットの溶接ワイヤ処理構造

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Publication number: JP2018103192A
Application number: JP2016249202A
Authority: JP
Inventors: 井上　俊彦; Toshihiko Inoue; 俊彦井上; 俊介安孫子; Shunsuke Abiko
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2016-12-22
Filing date: 2016-12-22
Publication date: 2018-07-05
Anticipated expiration: 2036-12-22
Also published as: CN108213669A; US20180178309A1; JP6378302B2; US10610952B2; CN108213669B; DE102017130248B4; DE102017130248A1

Abstract

【課題】アーク溶接ロボットの動作に伴うワイヤ用ホースの周辺物体との干渉を低減して、アーク溶接ロボットの設置スペースを縮小する。
【解決手段】先端に溶接トーチ１４０を備えたアーム１３０の後部に取り付けられたワイヤ送給装置１５０の後端面から前方に向かってワイヤ送給装置１５０に溶接ワイヤを供給するワイヤ用ホース３と、該ワイヤ用ホース３を後端面に取り付けるコネクタ４とを備え、該コネクタ４が、ワイヤ送給装置１５０による溶接ワイヤの送給方向に対して交差する方向にワイヤ用ホース３を接続するアーク溶接ロボット１００の溶接ワイヤ処理構造１を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、アーク溶接ロボットの溶接ワイヤ処理構造に関するものである。

従来、アーク溶接ロボットにおいては、前腕の後部にワイヤ送給装置が配置され、アーク溶接ロボットの後方から導かれてきた溶接ワイヤが、ワイヤ送給装置を前後方向に貫通するように配置されて、ワイヤ送給装置によって、前腕の先端に取り付けられた溶接トーチに供給されるものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１１−６７８９３号公報

しかしながら、特許文献１の溶接ワイヤ処理構造においては、溶接ワイヤのワイヤ送給装置への供給をガイドするワイヤ用ホースが、ワイヤ送給装置の後面から真っ直ぐ後方に延びるように接続されている。このため、ワイヤ用ホースがアーク溶接ロボットの後方に大きく出っ張っており、アーク溶接ロボットの動作に伴うワイヤ用ホースと周辺物体との干渉を回避するために、周辺物体をアーク溶接ロボットから大きく遠ざけて配置する必要があり、多くのスペースが必要となるという不都合がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、アーク溶接ロボットの動作に伴うワイヤ用ホースの周辺物体との干渉を低減して、アーク溶接ロボットの設置スペースを縮小することができるアーク溶接ロボットの溶接ワイヤ処理構造を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明の一態様は、先端に溶接トーチを備えたアームの後部に取り付けられたワイヤ送給装置の後端面から前方に向かって前記ワイヤ送給装置に溶接ワイヤを供給するワイヤ用ホースと、該ワイヤ用ホースを前記後端面に取り付けるコネクタとを備え、該コネクタが、前記ワイヤ送給装置による前記溶接ワイヤの送給方向に対して交差する方向に前記ワイヤ用ホースを接続するアーク溶接ロボットの溶接ワイヤ処理構造を提供する。

本態様によれば、ワイヤ用ホースによって供給されてきた溶接ワイヤが、ワイヤ送給装置の後端面からワイヤ送給装置内に供給され、ワイヤ送給装置によってアームの先端に備えられた溶接トーチに送給される。ワイヤ用ホースをワイヤ送給装置の後端面に取り付けるコネクタがワイヤ送給装置による送給方向に対して交差する方向にワイヤ用ホースを取り付けているので、ワイヤ用ホース内を後方から供給されてきた溶接ワイヤがコネクタ内において湾曲させられてワイヤ送給装置に供給される。

これにより、ワイヤ用ホースのワイヤ送給装置の後端面から後方への出っ張りが低減され、周辺物体との干渉を低減することができる。その結果、アーク溶接ロボットの設置スペースを縮小することができる。

上記態様においては、前記コネクタが、前記溶接ワイヤの前記送給方向に沿う軸線回りに任意の角度で前記ワイヤ送給装置に固定されていてもよい。
このようにすることで、コネクタ内で溶接ワイヤを湾曲させて、ワイヤ送給装置の後端面から後方へのワイヤ用ホースの出っ張りを低減できるとともに、周辺物体が存在する左右いずれかの方向へのワイヤ用ホースの出っ張りを抑制して、周辺物体との干渉をより確実に回避することができる。

また、上記態様においては、前記コネクタが、前記溶接ワイヤの前記送給方向に沿う軸線回りに回転可能に前記ワイヤ送給装置に取り付けられていてもよい。
このようにすることで、コネクタ内で溶接ワイヤを湾曲させて、ワイヤ送給装置の後端面から後方へのワイヤ用ホースの出っ張りを低減できるとともに、アーク溶接ロボットの動作に応じて、コネクタを回転させて、左右両方向へのワイヤ用ホースの出っ張りを抑制することができる。

また、上記態様においては、前記コネクタが、前記ワイヤ用ホース内を供給されて来た前記溶接ワイヤを貫通可能な中空部を備えるコネクタ本体と、該コネクタ本体に着脱可能に取り付けられ、前記中空部の内面を被覆するコイルライナとを備えていてもよい。
このようにすることで、中空部内で湾曲する溶接ワイヤがコイルライナに接触してコネクタ本体への接触が回避される。コイルライナが摩耗した場合には交換することができ、コネクタ本体の摩耗を防止することができる。

また、上記態様においては、前記コネクタが、前記ワイヤ用ホース内を供給されて来た前記溶接ワイヤを貫通可能な中空部を備えるコネクタ本体と、該コネクタ本体内部に回転可能に取り付けられ、前記溶接ワイヤを最小曲げ半径以上の曲率半径で前記ワイヤ送給装置への供給を案内する複数のガイドローラとを備えていてもよい。
このようにすることで、溶接ワイヤの外周面においてガイドローラを転動させることにより、コネクタ内における溶接ワイヤの移動が複数のガイドローラによって案内され、溶接ワイヤが最小曲げ半径より小さい曲げ半径となることを防止することができる。これにより、ワイヤ送給装置に供給される溶接ワイヤに曲がり癖が付くことを防止して溶接トーチに適正に溶接ワイヤを送給することができる。

また、上記態様においては、前記コネクタ本体が前記溶接ワイヤの曲げ半径を変更可能に可撓性を有していてもよい。
このようにすることで、コネクタ本体を変形させて、溶接ワイヤの曲げ半径を最小曲げ半径以上の範囲で任意に変更して溶接ワイヤに無理な曲げ応力がかからないようにすることができる。

本発明によれば、アーク溶接ロボットの動作に伴うワイヤ用ホースの周辺物体との干渉を低減して、アーク溶接ロボットの設置スペースを縮小することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る溶接ワイヤ処理構造を備えたアーク溶接ロボットを示す図である。図１の溶接ワイヤ処理構造を示すワイヤ送給装置の縦断面図である。図２のワイヤ送給装置を後方から見た溶接ワイヤ処理構造の背面図である。図１の溶接ワイヤ処理構造の効果を説明するための従来の比較例を示す図である。図１のアーク溶接ロボットの第１アームを後方に揺動させた場合を示す図である。図３の溶接ワイヤ処理構造の変形例を示す背面図である。図２の溶接ワイヤ処理構造の変形例を示すワイヤ送給装置の縦断面図である。図７の溶接ワイヤ処理構造の変形例を示すコネクタの内部構造図である。図８の溶接ワイヤ処理構造を備えるアーク溶接ロボットを示す図である。図１の溶接ワイヤ処理構造の変形例を示す図である。

本発明の一実施形態に係るアーク溶接ロボット１００の溶接ワイヤ処理構造１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る溶接ワイヤ処理構造１は、図１に示されるように、例えば、直立多関節型のアーク溶接ロボット１００における溶接ワイヤ処理構造である。

アーク溶接ロボット１００は、鉛直軸線回りに回転可能なベース１１０と、該ベース１１０に水平軸線回りに揺動可能に支持された第１アーム１２０と、該第１アーム１２０の先端に水平軸線回りに揺動可能に支持された第２アーム（アーム）１３０とを備え、第２アーム１３０の先端に取り付けられた溶接トーチ１４０と、第２アーム１３０の後部に取り付けられたワイヤ送給装置１５０とを備えている。

ワイヤ送給装置１５０は、図２に示されるように、第２アーム１３０の後部に取り付けられる筐体１５１と、該筐体１５１内に配置されたワイヤ送給ローラ１５２とを備えている。筐体１５１には、後端面１５１ａに、後方から供給されてくる溶接ワイヤ２を取り入れる取入口１５３と、前端面１５１ｂに溶接ワイヤ２を前方に送給する送給口１５４とが設けられている。図１中、符号Ｃは、筐体１５１内における溶接ワイヤ２の送給方向に沿う軸線を示している。

ワイヤ送給ローラ１５２は、取入口１５３から取り入れられ、送給口１５４から送給されるように、筐体１５１内に前後方向に沿って延びる溶接ワイヤ２を径方向に挟む位置に、少なくとも１対２個（図２に示す例では２対４個）配置されている。各対のワイヤ送給ローラ１５２は、図示しないモータによって逆方向に回転駆動されることにより、間に挟んだ溶接ワイヤ２に摩擦によって駆動力を伝達し、溶接ワイヤ２を長手方向に沿って送り出すようになっている。

本実施形態に係る溶接ワイヤ処理構造１は、アーク溶接ロボット１００の後方から溶接ワイヤ２を供給してくるワイヤ用ホース３と、該ワイヤ用ホース３をワイヤ送給装置１５０の筐体１５１の後端面１５１ａの取入口１５３に取り付けるコネクタ４とを備えている。
ワイヤ用ホース３は、図２に示されるように、可撓性を有する外装チューブ５と、該外装チューブ５内に配置され内面を被覆するコイルライナ７とを備えている。溶接ワイヤ２は、ワイヤ用ホース３内のコイルライナ７内を貫通して供給されるようになっている。また、ワイヤ用ホース３は、アーク溶接ロボット１００の後方において、天井吊下式のホルダ６によって長手方向の途中位置を支持されている。

コネクタ４は、図２に示されるように、ワイヤ用ホース３の一端を着脱可能に取り付けるとともに、コネクタ４への取付位置におけるワイヤ用ホース３の長手軸が筐体１５１内における溶接ワイヤ２の送給方向に対して交差するようにワイヤ用ホース３を筐体１５１に固定するようになっている。コネクタ４は、図３に示されるように、ワイヤ用ホース３が鉛直平面Ａ内において斜め下方に延びるように取り付けるようになっている。コネクタ４への取付位置におけるワイヤ用ホース３の長手軸と筐体１５１内における溶接ワイヤ２の送給方向との交差角度θは、３０°から９０°、好ましくは、３０°から４５°である。

コネクタ４も、中空部を有するコネクタ本体８と、該コネクタ本体８の内面を被覆するように配置されるコイルライナ９とを備えている。ワイヤ用ホース３内を供給されてきた溶接ワイヤ２はコネクタ４のコイルライナ９内を貫通して筐体１５１の取入口１５３から筐体１５１内に供給されるようになっている。

このように構成された本実施形態に係るアーク溶接ロボット１００の溶接ワイヤ処理構造１の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係る溶接ワイヤ処理構造１によれば、アーク溶接ロボット１００の後方からワイヤ用ホース３によって供給されてきた溶接ワイヤ２は、コネクタ４内のコイルライナ９内を貫通して筐体１５１の取入口１５３からワイヤ送給装置１５０内に取り入れられ、ワイヤ送給ローラ１５２によって駆動力を加えられて長手方向前方に送られ、第２アーム１３０の先端に取り付けられている溶接トーチ１４０に供給される。

この場合において、コネクタ４がワイヤ用ホース３をワイヤ送給装置１５０の後端面１５１ａに斜め下方に傾斜させて取り付けているので、ワイヤ用ホース３内を供給されてきた溶接ワイヤ２は、コネクタ４内において湾曲させられて取入口１５３から筐体１５１内に取り入れられる。
これにより、ワイヤ用ホース３がワイヤ送給装置１５０の後端面１５１ａから後方に大きく出っ張ることが抑制される。

すなわち、図４に示されるように、ワイヤ用ホース３が筐体１５１内における溶接ワイヤ２の送給方向に沿って延びていた従来の溶接ワイヤ処理構造２００と比較して、ワイヤ用ホース３の後方への出っ張りを大幅に低減することができる。その結果、図５に示されるように、アーク溶接ロボット１００の動作に伴うワイヤ用ホース３の周辺物体との干渉を低減して、アーク溶接ロボット１００の設置スペースを縮小することができるという利点がある。

なお、本実施形態においては、図３に示されるように、コネクタ４によってワイヤ用ホース３が鉛直平面Ａ内において斜め下方からワイヤ送給装置１５０の筐体１５１に接続するように構成したが、これに代えて、図６に示すように、鉛直平面Ａに対して傾斜する平面Ｂ内において斜め下方からワイヤ送給装置１５０の筐体１５１に接続するように構成してもよい。このようにすることで、アーク溶接ロボット１００の左右いずれかの後方に配置されている周辺物体とワイヤ用ホース３との干渉を避ける方向にワイヤ用ホース３をルーティングすることができる。これにより、アーク溶接ロボット１００の設置スペースをより小さくしても周辺物体との干渉を回避することができる。

また、本実施形態においては、コネクタ４がワイヤ送給装置１５０の筐体１５１に固定されることにより、ワイヤ用ホース３の傾斜方向が固定されている場合について説明したが、これに代えて、コネクタ４が、筐体１５１内における溶接ワイヤ２の送給方向に沿う軸線Ｃ回りに回転可能に筐体１５１に取り付けられていることにしてもよい。これにより、アーク溶接ロボット１００のベース１１０の旋回方向に応じて、ワイヤ用ホース３の傾斜方向を変更するようにコネクタ４が回転させられるので、ワイヤ用ホース３に無理な力が作用することを防止することができる。

また、本実施形態においては、図７に示されるように、コネクタ４が、コネクタ本体８と、該コネクタ本体８内に回転可能に支持され、溶接ワイヤ２の外周面に接触させられて溶接ワイヤ２の送給方向を案内する複数のガイドローラ１０とを備えていてもよい。コネクタ本体８内を貫通させられる溶接ワイヤ２の曲げ半径が、最小曲げ半径以上の曲率半径となるようにガイドローラ１０によって湾曲を案内することにより、溶接ワイヤ２が過度に湾曲させられて曲がり癖が付かないようにしながら、筐体１５１内の溶接ワイヤ２の送給方向に対して大きな傾斜角度θでワイヤ用ホース３を傾斜させて取り付けることができる。これにより、ワイヤ用ホース３の後方への出っ張りをさらに抑制することができる。

また、本実施形態においては、図８に示されるように、コネクタ本体８が可撓性を有する材料により構成され、ガイドローラ１０が、例えば、板ばね１１によって、溶接ワイヤ２を最も湾曲させた状態に付勢されていてもよい。この場合に、溶接ワイヤ２が最も湾曲させられた状態でも、最小曲げ半径以上の曲げ半径となるように設定されていることが好ましい。

このようにすることで、通常の状態では、コネクタ本体８が湾曲させられて、溶接ワイヤ２が最も湾曲させられ、ワイヤ送給装置１５０の後方に大きく出っ張らないようにワイヤ用ホース３を配置することができる。その一方、図９に示されるように、湾曲状態のままではワイヤ用ホース３に無理な力が作用する姿勢にアーク溶接ロボット１００が動作した場合には、ワイヤ用ホース３に加わる外力によって、図７に矢印で示されるように、板ばね１１の付勢力に抗してコネクタ本体８の湾曲を延ばす方向に変形させることができる。

また、本実施形態においては、アーク溶接ロボット１００の後方に配置された天井吊下式のホルダ６によってワイヤ用ホース３の長手方向の途中位置を支持させることとしたが、これに代えて、図１０に示されるように、ベース１１０に設けられた配線用の孔１６０を介してルーティングすることにしてもよい。

また、溶接ワイヤ２の種類に応じてコネクタ４を交換することにしてもよい。溶接ワイヤ２の種類が異なる場合には、溶接ワイヤ２の最小曲げ半径も異なるので、コネクタ４を交換することによって、適正な曲げ半径で溶接ワイヤ２を湾曲させるように設定することができる。

１溶接ワイヤ処理構造
２溶接ワイヤ
３ワイヤ用ホース
４コネクタ
８コネクタ本体
９コイルライナ
１０ガイドローラ
１００アーク溶接ロボット
１３０第２アーム（アーム）
１４０溶接トーチ
１５０ワイヤ送給装置
１５１ａ後端面

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明の一態様は、先端に溶接トーチを備えたアームの後部に取り付けられたワイヤ送給装置の後端面から前方に向かって前記ワイヤ送給装置に溶接ワイヤを供給するワイヤ用ホースと、該ワイヤ用ホースを前記後端面に取り付けるコネクタとを備え、該コネクタが、前記ワイヤ送給装置による前記溶接ワイヤの送給方向に対して交差する方向に前記ワイヤ用ホースを接続し、前記溶接ワイヤの前記送給方向に沿う軸線回りに任意の角度で前記ワイヤ送給装置に固定されるアーク溶接ロボットの溶接ワイヤ処理構造を提供する。

上記態様においては、前記コネクタが、前記溶接ワイヤの前記送給方向に沿う軸線回りに任意の角度で前記ワイヤ送給装置に固定されていることで、コネクタ内で溶接ワイヤを湾曲させて、ワイヤ送給装置の後端面から後方へのワイヤ用ホースの出っ張りを低減できるとともに、周辺物体が存在する左右いずれかの方向へのワイヤ用ホースの出っ張りを抑制して、周辺物体との干渉をより確実に回避することができる。

本発明の他の態様は、先端に溶接トーチを備えたアームの後部に取り付けられたワイヤ送給装置の後端面から前方に向かって前記ワイヤ送給装置に溶接ワイヤを供給するワイヤ用ホースと、該ワイヤ用ホースを前記後端面に取り付けるコネクタとを備え、該コネクタが、前記ワイヤ送給装置による前記溶接ワイヤの送給方向に対して交差する方向に前記ワイヤ用ホースを接続し、前記溶接ワイヤの前記送給方向に沿う軸線回りに回転可能に前記ワイヤ送給装置に取り付けられ、前記コネクタが、前記送給方向に対する前記ワイヤ用ホースの傾斜を維持しながら前記軸線回りに回転するアーク溶接ロボットの溶接ワイヤ処理構造を提供する。
このようにすることで、コネクタ内で溶接ワイヤを湾曲させて、ワイヤ送給装置の後端面から後方へのワイヤ用ホースの出っ張りを低減できるとともに、アーク溶接ロボットの動作に応じて、コネクタを回転させて、左右両方向へのワイヤ用ホースの出っ張りを抑制することができる。

Claims

先端に溶接トーチを備えたアームの後部に取り付けられたワイヤ送給装置の後端面から前方に向かって前記ワイヤ送給装置に溶接ワイヤを供給するワイヤ用ホースと、該ワイヤ用ホースを前記後端面に取り付けるコネクタとを備え、
該コネクタが、前記ワイヤ送給装置による前記溶接ワイヤの送給方向に対して交差する方向に前記ワイヤ用ホースを接続するアーク溶接ロボットの溶接ワイヤ処理構造。
前記コネクタが、前記溶接ワイヤの前記送給方向に沿う軸線回りに任意の角度で前記ワイヤ送給装置に固定される請求項１に記載のアーク溶接ロボットの溶接ワイヤ処理構造。
前記コネクタが、前記溶接ワイヤの前記送給方向に沿う軸線回りに回転可能に前記ワイヤ送給装置に取り付けられている請求項１に記載のアーク溶接ロボットの溶接ワイヤ処理構造。
前記コネクタが、前記ワイヤ用ホース内を供給されて来た前記溶接ワイヤを貫通可能な中空部を備えるコネクタ本体と、該コネクタ本体に着脱可能に取り付けられ、前記中空部の内面を被覆するコイルライナとを備える請求項１から請求項３のいずれかに記載のアーク溶接ロボットの溶接ワイヤ処理構造。
前記コネクタが、前記ワイヤ用ホース内を供給されて来た前記溶接ワイヤを貫通可能な中空部を備えるコネクタ本体と、該コネクタ本体内部に回転可能に取り付けられ、前記溶接ワイヤを最小曲げ半径以上の曲率半径で前記ワイヤ送給装置への供給を案内する複数のガイドローラとを備える請求項１から請求項３のいずれかに記載のアーク溶接ロボットの溶接ワイヤ処理構造。
前記コネクタ本体が前記溶接ワイヤの曲げ半径を変更可能に可撓性を有する請求項５に記載のアーク溶接ロボットの溶接ワイヤ処理構造。