JP4628758B2 - 溶接用ロボット - Google Patents
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Description
同図において、マニピュレータ1の手首部2の先端に、溶接用トーチ3が取付けられ、ワイヤリール4に巻かれた溶接用ワイヤ5が、マニピュレータ1に取付けられたワイヤ送給機6によって溶接用トーチ3に送給される。また、溶接用電源装置7から溶接用トーチ3に電力が供給され、ガスボンベ38から溶接用トーチ3にガスが供給される。ティーチペンダント8からロボット制御装置9に指令信号が入力され、このロボット制御装置9からの信号がマニピュレータ1に入力されて、第1軸乃至第6軸から成る6つの軸を回転させて、溶接用トーチ3の先端位置が制御される。(例えば、特許文献1参照。)。
従来、マニピュレータ1の手首部先端2の溶接用トーチ3及びワイヤ送給機6の取付け構造は、図7に示す構造であった。図7は、従来技術1のマニピュレータ1の手首部2の先端の溶接用トーチ3及びワイヤ送給機6の取付け構造を示す図である。同図において、ワイヤリール4はマニピュレータ1に取付けられていて、ワイヤ送給機6が、マニピュレータ1の上アーム10の上に取付けられている。溶接用トーチ3は、連結部材11によって手首部2に取付けられている。
ワイヤリール4に巻かれた溶接用ワイヤは、ワイヤ送給機6によって送出され、電力とガスとを一体となって供給するための一線式パワーケーブル12の中心を進行して、溶接用トーチ3に供給される。
第1軸J1乃至第6軸J6が設けられて、それぞれの軸が矢印で示したように旋回、揺動又は回転することによって、溶接用トーチ3の先端位置や姿勢を変化させることができる。
また、被溶接物の円周を多層盛り溶接する場合、一線式パワーケーブル12がマニピュレータ1の手首部2に当り、第6軸J6をそれ以上回転させることができないために、継ぎ目のない溶接ビードを形成することもできない。
上述した従来技術1において、マニピュレータ1を動作させて第6軸J6を回転させたときに、一線式パワーケーブル12がマニピュレータ1の手首部2と干渉するという課題を解決するために、図8及び図9に示す一線式パワーケーブル12の配線構造が提案されている。図8は、従来技術2の溶接用ロボットのマニピュレータを示す図であり、図9は、従来技術2の溶接用ロボットの固定給電部材の構造を説明するための示す図である。
第1軸J1乃至第6軸J6には、減速機を介したモータが設けられていて、図6に示したロボット制御装置9からの指令を入力して駆動される。
一線式パワーケーブル12は、溶接用ワイヤが中心を進行し、電力とガスとを一体にして供給する。この一線式パワーケーブル12の基端部を固定給電部材24の先端部に接続し、このケーブル12は上アーム16及び胴体17の挿通孔18を通過して、胴体17の長手方向に延びて溶接用トーチ3に接続されている。
上記の胴体17は、その先端側が第4軸J4(手首第1軸)から側方へオフセットされていて、揺動体19は回転体20を片持ち支持している。このために、一線式パワーケーブル12は、胴体17の内部及び近隣空間で胴体17の長手方向に沿わすことができる。
しかし、後述する課題を有する。
また、溶接用ワイヤがねじれ易くなると、溶接用ワイヤと溶接用トーチ3の先端に取付けた給電チップとの接触点が一定にならない。この結果、溶接用ワイヤと給電チップとの接触点からワイヤの先端までの長さであるワイヤ突き出し長が一定にならないために、ワイヤの溶融量が一定にならず、溶け込み形状を均一にすることができない。
一線式パワーケーブルの挿通孔が形成された上アームと、
この上アームの先端部に取付けられて基端部に前記一線式パワーケーブルの挿通孔が形成されて前記上アームの長手方向の手首第1軸回りに回転する胴体と、
この胴体の先端部に取付けられて前記手首第1軸に直交する手首第2軸回りに揺動する揺動体と、
この揺動体の先端部に取付けられて前記手首第2軸に直交する手首第3軸回りに回転する回転体と、
この回転体に取付けられた溶接用トーチと、
前記上アームの基端部に取付けられて溶接用ワイヤを前記手首第1軸に略平行に送出するワイヤ送給機と、
給電ケーブルとガスホースとが外周面に連結されて前記溶接用ワイヤの挿通孔が中心軸に形成されて前記上アームと前記ワイヤ送給機との間に設けられた導電性の給電部材と、
前記給電部材の先端部に接続されて前記上アーム及び前記胴体の挿通孔を通過して前記胴体の長手方向に延びて中心を進行する前記溶接用ワイヤと電力とガスとを一体にして前記溶接用トーチに供給する前記一線式パワーケーブルとを備えた溶接用ロボットにおいて、
前記ワイヤ送給機の溶接用ワイヤ送出口に固定され、前記溶接用ワイヤが送給されるガイドアダプタを備え、
前記給電部材の基端部が前記ガイドアダプタの先端部に回転自在に取付けられ、
前記給電ケーブル及び前記ガスホースを前記給電ケーブルの材質及び形状によって予め定められた巻半径及び巻回数で前記給電部材の外周に巻いてたるみを形成して連結し、
前記給電部材が前記給電ケーブル及び前記ガスホースと共に回転しときに、前記巻半径が減少又は増加することを特徴とする溶接用ロボットある。
また、従来技術2のように、一線式パワーケーブル12に掛かる負荷を軽減させるためにマニピュレータ1の動作範囲や動作速度を制限する必要が無いので、マニピュレータ1の動作範囲や動作速度を拡大することができ、複雑な形状を有する被溶接物への適応性を向上させることができる。
また、マニピュレータ1を動作させたときの一線式パワーケーブル12のねじれを抑制することができるので、ケーブル12の接続時に、ねじれによって収縮する長さを考慮する必要が無くなり、作業性を向上させることができる。また、ねじれによって収縮する長さを考慮することによって生じるたるみを、無くすことができるので、このたるみによって生じる溶接用ワイヤの送給性の低下を、防ぐことができる。
発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。
図1は、本発明の溶接用ロボットのマニピュレータを示す図であり、図2は、本発明の溶接用ロボットの回転給電部材の構造を説明するための図であり、図3は、その断面構造を示す図である。
図1において、上アーム16とワイヤ送給機6との間に回転給電部材28が設けられていて、この回転給電部材28の外周面に給電ケーブル29とガスホース30とが連結されている。図1及び図2において、図8及び図9に示した従来技術2の機能と同機能に同符号を付して、説明を省略する。
図3において、ブッシュ31が回転給電部材28の基端部に嵌め合わされ、このブッシュ31にガイドアダプタ32が挿入されている。このガイドアダプタ32は、ワイヤ送給機6(図2参照)の溶接用ワイヤ送出口6aに挿入されて、スリップリング33が、ガイドアダプタ32と溶接用ワイヤ送出口6aとに挿通されて、ガイドアダプタ32がワイヤ送給機6に固定されている。
この結果、ブッシュ31が嵌め合わされた回転給電部材28が、ガイドアダプタ32の回りに回転自在に取付けられる。このブッシュ31に、ベアリングを設けて回転性を向上させても良い。
図2に示すように、給電ケーブル29及びガスホース30が、回転給電部材28の回りに巻かれて、図3に示す給電ケーブル連結部36及びガスホース連結部37へそれぞれ連結されている。回転給電部材28は導電性を有するので、給電ケーブル29から供給された電力が回転給電部材28を流れて、一線式パワーケーブル12へ供給される。また、ガスホース30からのガスが回転給電部材28の内部を流れて、一線式パワーケーブル12へ供給される。
そして、マニピュレータ1が動作して、一線式パワーケーブル12に回転力が働いて、このパワーケーブル12に接続された回転給電部材28が回転したときは、図4(B)及び図5の29bに示すように、連結部付近のたるみが減少することによって、給電ケーブル29に掛かる引っ張り力を抑制している。
図4及び図5には、給電ケーブル29のみを示しているが、ガスホース30も同様の接続状態で回転給電部材28へ連結される。
図1において、マニピュレータ1が動作すると、第4軸J4(手首第1軸)、第5軸J5(手首第2軸)及び第6軸J6(手首第3軸)が回転することによって、一線式パワーケーブル12に回転力が働く。この結果、一線式パワーケーブル12に接続されている回転給電部材28も回転する。このとき、この回転給電部材28が図4(A)から同図(B)に示す方向に回転すると、この回転給電部材28に連結された給電ケーブル29及びガスホース30の巻半径が減少することによってたるみが減少して、給電ケーブル及びガスホースに働く引っ張り力が抑制されることになる。
また、回転給電部材28が反対方向に回転したときは、巻半径が増加する方向に広がることによって、同様に、引っ張り力が抑制されることになる。
また、従来技術2のように、一線式パワーケーブル12に掛かる負荷を軽減させるためにマニピュレータ1の動作範囲や動作速度を制限する必要が無いので、マニピュレータ1の動作範囲や動作速度を拡大することができ、複雑な形状を有する被溶接物への適応性を向上させることができる。
また、マニピュレータ1を動作させたときの一線式パワーケーブル12のねじれを抑制することができるので、ケーブル12の接続時に、ねじれによって収縮する長さを考慮する必要が無くなり、作業性を向上させることができる。また、ねじれによって収縮する長さを考慮することによって生じるたるみを、無くすことができるので、このたるみによって生じる溶接用ワイヤの送給性の低下を、防ぐことができる。
また、本発明は、溶接用トーチをマニピュレータの先端に取付けた溶接用ロボットについて説明したが、溶接用ロボットに限られるものではなく、ハンドリングロボット、塗装ロボット及び溶射ロボット等にも適用することができる。
2 手首部
3 溶接用トーチ
4 ワイヤリール
5 溶接用ワイヤ
6 ワイヤ送給機
6a 溶接用ワイヤ送出口
7 溶接用電源装置
8 ティーチペンダント
9 ロボット制御装置
10 上アーム
11 連結部材
12 一線式パワーケーブル
13 基台
14 旋回ベース
15 下アーム
16 ワイヤ送給機
16 上アーム
17 胴体
18 挿通孔
19 揺動体
20 回転体
21 揺動台
22 減速機
23 モータ
24 固定給電部材
25 給電ケーブル
26 ガスホース
27 支持部材
28 回転給電部材
29 給電ケーブル
30 ガスホース
31 ブッシュ
32 ガイドアダプタ
33 スリップリング
34 インレットガイド
35 コイルライナ
36 給電ケーブル連結部
37 ガスホース連結部
38 ガスボンベ
J1 第1軸
J2 第2軸
J3 第3軸
J4 第4軸
J5 第5軸
J6 第6軸
Claims (1)
- 一線式パワーケーブルの挿通孔が形成された上アームと、
この上アームの先端部に取付けられて基端部に前記一線式パワーケーブルの挿通孔が形成されて前記上アームの長手方向の手首第1軸回りに回転する胴体と、
この胴体の先端部に取付けられて前記手首第1軸に直交する手首第2軸回りに揺動する揺動体と、
この揺動体の先端部に取付けられて前記手首第2軸に直交する手首第3軸回りに回転する回転体と、
この回転体に取付けられた溶接用トーチと、
前記上アームの基端部に取付けられて溶接用ワイヤを前記手首第1軸に略平行に送出するワイヤ送給機と、
給電ケーブルとガスホースとが外周面に連結されて前記溶接用ワイヤの挿通孔が中心軸に形成されて前記上アームと前記ワイヤ送給機との間に設けられた導電性の給電部材と、
前記給電部材の先端部に接続されて前記上アーム及び前記胴体の挿通孔を通過して前記胴体の長手方向に延びて中心を進行する前記溶接用ワイヤと電力とガスとを一体にして前記溶接用トーチに供給する前記一線式パワーケーブルとを備えた溶接用ロボットにおいて、
前記ワイヤ送給機の溶接用ワイヤ送出口に固定され、前記溶接用ワイヤが送給されるガイドアダプタを備え、
前記給電部材の基端部が前記ガイドアダプタの先端部に回転自在に取付けられ、
前記給電ケーブル及び前記ガスホースを前記給電ケーブルの材質及び形状によって予め定められた巻半径及び巻回数で前記給電部材の外周に巻いてたるみを形成して連結し、
前記給電部材が前記給電ケーブル及び前記ガスホースと共に回転しときに、前記巻半径が減少又は増加することを特徴とする溶接用ロボット。
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