JP5319385B2 - アーク溶接ロボットのケーブル配設構造 - Google Patents

Description

本発明は、アーク溶接ロボットのケーブル配設構造に関する。

電気エネルギーで溶接ワイヤ（消耗電極）を溶融して連続的に溶接するアーク溶接ロボットでは、ワイヤリール等から繰り出させた溶接ワイヤを溶接用トーチへ送給し、溶接ワイヤに送りを与えるワイヤ送給装置を備える。

前記アーク溶接ロボットは多関節を備えることが一般的である。例えば、アーク溶接ロボットは第一軸から第六軸までの６つの関節を備え、それぞれの関節を回転または捻り動作させてアームにそれぞれの回転、旋回、揺動または傾動を行わせ、手首等のエンドエフェクタに装着された溶接用トーチの位置や姿勢を変える。前記ワイヤ送給装置は、立ち姿勢にあるロアアームの上端で第三軸により傾動すると共に、軸線回りに回転するアッパアーム（以下、回転アームともいう）を支持する傾動台に装着される。

ワイヤリールからワイヤ送給装置までは、コンジットパイプで接続され、ワイヤ送給装置から溶接用トーチまでは、トーチケーブルが接続されている。コンジットパイプは、ケーブルは溶接ワイヤの移行をガイドする。前記トーチケーブルは、溶接ワイヤを送給するコンジットパイプ、その外周に沿って送気されるシールドガスのための通路を形成するホース、その外周を被覆して溶接電力を供給する導電線及び最外周の絶縁被覆からなる多重構造の一線式パワーケーブルにて構成されている。

上記のようにトーチケーブルは、多重構造を有することから曲げ剛性が高くて曲折させにくい。このため、溶接用トーチが動くときのひきつれを少なくしておくために、長さに余裕を持たせた状態でワイヤ送給装置及び溶接用トーチに装着される。

前記トーチケーブルを内配したアーク溶接ロボットでは、トーチケーブルが溶接ロボットの駆動軸や関節部の特に中心を通過させるように、回転アームに沿って長手軸線上もしくはその近傍を通過させるようにしている。この構成は、ワイヤ送給装置から溶接用トーチまでもアーム外空間に位置させる外配にした場合と比較して、各軸すなわち各関節が動作しても、トーチケーブルの変形を最少限に抑えることができるとの見識に基づいている。これは、関節中心配置や軸線上配置はアームの回転や傾動の影響を最も受けにくく、関節中心や軸線にトーチケーブルを配置すればいずれの方向へもケーブルは同程度の変形を呈するに止まると考えられるためである。

しかし、トーチケーブルを駆動軸や関節部の特に中心を通過させる内配した場合でも、曲げ動作が多用されるロボットまたは曲げた状態を維持することの多いロボット、さらには回転角やひねり量の大きいロボットにおいては必ずしも理想的と言えない。例えばアーク溶接ロボットの場合、溶融池の形成の良し悪しが溶接品質を左右するので、溶接用トーチに所望する姿勢を与えたり維持させておかなければならないことが多い。例えば６軸ロボットなら第五軸を０度から１２０度までにも曲げたり、曲げた角度を保ったりしておくことが要求される。

このような場合に、トーチケーブルが駆動軸や関節部の中心を通過し、回転アームに沿って長手軸線上もしくはその近傍を通過するようにしておくと、第四軸の中心を通った後のトーチケーブルは回転アームの長手軸線から徐々に上方へ離れ、第五軸回りでの下向き曲げを達成すべく疑問符（？）状に変形する。トーチケーブルがこのような形を保持すると、回転アームの長手軸線から反り上がる箇所と下向き急湾曲箇所でコンジットパイプにストレスが蓄積して、トーチケーブルの損耗を早めることになる。

コンジットパイプの内径は溶接ワイヤの直径より大きいため、湾曲した部位での曲率半径は、コンジットパイプの曲がりと溶接ワイヤのそれとは一致しない。曲率半径の違いは、曲がりの少なくとも前後二箇所において溶接ワイヤの擦れをきたす。湾曲度が変化すれば、コンジットパイプと溶接ワイヤの擦れをきたしている位置も変わる。コンジットパイプと溶接ワイヤとの間に働く摩擦力は、コンジットパイプの変形ごとに変動し、送給速度は不安定となる。

又、第五軸の曲げ量（傾動角）を変化させると、その動きが上流側のトーチケーブルに影響する。すなわち、第四軸と第五軸との間でケーブルの曲がりが変わり、コンジットパイプの長さと溶接ワイヤのそれとに差が生じる。コンジットパイプの長さ変化に相当する溶接ワイヤが溶接用トーチから突出したり引っ込んだりして、ワイヤ供給量が所望外に変化する。これによってアークが乱れ、溶接品質の大幅な向上は望み得なくなる。

特許文献１では、上記のように内配したトーチケーブルをもってしても達成され得ない問題、すなわち、関節における曲げ状態の持続や曲げ動作の繰り返しにより上流側のトーチケーブルに及ぶ影響を可及的に排除して溶接ワイヤの送りの安定と耐久性の向上を図っている。そして、高い溶接品質を達成できるようにし、ロボットの動作仕様を低下させることなく広い運動領域と高い運動性を持たせることができるようにしている。

具体的に説明すると、特許文献１のアーク溶接ロボットでは、図１１に示すように、傾動台１０１に回動自在に支持された回転アーム１０２の基端部内に回動軸となる回転軸体１０３が回転軸線Ｏの周りで回動自在に設けられ、先端部に図示しない揺動軸が配置されている。

前記回転軸体１０３内に、遊転自在に軸承されて長手方向へ延びるガイド筒１０４が設けられている。前記ガイド筒１０４の内部には、トーチケーブルＴを支持するための支持部材１０５が一体的に備えられている。支持部材１０５には、回転アーム１０２に沿わせるトーチケーブルＴを通過させる挿通孔１０６が形成されている。挿通孔１０６の開口全面は回転軸体１０３内において回転アーム１０２の回転軸線Ｏからオフセットした位置に設けられている。この結果、回転アーム１０２の先端部で前記揺動軸が動作してトーチケーブルＴが曲げられても、回転軸線Ｏからオフセットした位置にあるトーチケーブルＴに及ぶその曲げの影響を可及的に少なくすることができる。例えば、回転アーム１０２の先端部に設けられた揺動軸の動きによって溶接用トーチを俯仰させるときには、回転アーム１０２の基端部ではトーチケーブルＴを回転アーム１０２の回転軸線Ｏから上方へオフセットさせておくことができる。

特開２００５−２３８４２８号公報

ところで、上記のように構成された特許文献１の溶接ロボットでは、トーチケーブルＴを組付けする場合、或いはケーブルを交換する場合、回転軸体１０３内に組付けられた前記ガイド筒１０４に対して、基端側或いは先端側から挿入するようにしている。前記ガイド筒１０４に対してトーチケーブルＴを挿入する場合は、挿通孔１０６の開口全面が回転軸線Ｏからオフセットした位置に設けられているため、ガイド筒１０４の断面積の半分以上を挿通孔として設けた場合と比較して、挿通孔１０６の開口面積は狭くなる。このため、トーチケーブルＴの挿通がし難い問題がある。すなわち、前述のように、トーチケーブルＴは、多重構造を有することから曲げ剛性が高くて曲折させにくいため、手作業で挿通孔をねらって入れることが困難であり、手間が掛かる。特に、支持部材１０５が基端部よりも先端部側に設けられている場合には、基端よりも遠位になるため、そのトーチケーブルＴの挿通孔１０６に対する挿通作業は難しい作業となる。

本発明の目的は、トーチケーブルを組付けする際に、回転軸体内に設けられたガイド筒に対して挿入作業を容易に行うことができるアーク溶接ロボットのケーブル配設構造を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、揺動軸が先端部に、長手方向軸線回りの回転軸をなす回転軸体が基端部に備えられた回転アームの内部や近隣空間で、各関節の動作に付随して前記基端部から先端部に向けて延びるトーチケーブルの屈曲や捩れの増大を抑制するため、該トーチケーブルを回転アームの長手方向に沿わせるようにしたアーク溶接ロボットのケーブル配設構造であって、前記回転軸体内には、遊転自在に軸承されて長手方向へ延びるガイド筒が設けられ、該ガイド筒の先端部には、前記トーチケーブルを支持するための支持部と、前記回転アームに沿わせるトーチケーブルを通過させる挿通孔が形成され、前記挿通孔の開口全面が前記回転軸体内において前記回転アームの回転軸線からオフセットした位置にあるアーク溶接ロボットのケーブル配設構造において、前記支持部には、前記ガイド筒の基端部から前記トーチケーブルが挿入される際、前記挿通孔へ該トーチケーブルをガイド可能な挿入ガイド部が形成されており、また、前記支持部には、前記挿通孔に臨む前記支持部のトーチケーブル支持面と前記挿入ガイド部が曲面により連続して形成され、該トーチケーブル支持面と、前記挿入ガイド部の内、少なくともトーチケーブル支持面が外部に露出するように前記挿通孔が形成されていることを特徴とするアーク溶接ロボットのケーブル配設構造を要旨とするものである。

請求項２の発明は、請求項１において、前記トーチケーブル支持面が、断面円弧状に形成されていることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項２において、前記挿通孔が、前記ガイド筒の先端を切り欠いて形成されていることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項において、前記ガイド筒が、前記支持部と前記挿入ガイド部を備える第１ガイド筒体と、前記第１ガイド筒体を着脱自在に連結するとともに、前記回転軸体に対して遊転自在に支持された第２ガイド筒体とを含むことを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４のうちいずれか１項において、前記回転アームには、前記ガイド筒の挿通孔から該ガイド筒の外部に出るトーチケーブルの配置を許容する空間を挟むように配置されるとともに前記挿通孔を覆うように形成された庇が設けられ、前記ガイド筒が前記回転軸体に対して遊転する回転範囲のうち、一部の回転範囲にガイド筒が位置する際、前記挿通孔が前記庇にて覆われることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、ケーブル組付け時、或いはケーブル交換時にガイド筒の基端からトーチケーブルを挿入すると、ガイド筒に設けられた挿入ガイド部が、トーチケーブルを挿通孔へガイドするため、トーチケーブルの組付け時、或いは、ケーブルの交換時に、回転軸体内に設けられたガイド筒に対して挿入作業を容易に行うことができる。

また、請求項１の発明によれば、挿通孔により、トーチケーブル支持面が少なくとも外部に露出するため、ガイド筒の先端の支持部側からトーチケーブルを基端に向かって入れる場合においては、トーチケーブル支持面がトーチケーブルの挿入をガイドすることができる。この構成においても、回転軸体内に設けられたガイド筒に対して挿入作業を容易に行うことができる。しかも、トーチケーブルの作業において、種々の作業条件に応じて、ガイド筒の先端又は基端のどちらからもトーチケーブルを容易にガイド筒に挿入することができる。

又、支持部のトーチケーブル支持面が前記挿入ガイド部と曲面により連続して形成されていることにより、溶接ロボットの関節が作動してトーチケーブルが作動して、ガイド筒に対する支持される位置が変化しても、トーチケーブル支持面だけでなく、挿入ガイド部においても支えることができる。仮に、挿入ガイド部とトーチケーブル支持面とが曲面により連続していない場合には、トーチケーブル支持面のエッジで支えることになり、同エッジにより、トーチケーブルの接触部位に荷重が加わり、トーチケーブルの損傷を早めることになる。請求項２によれば、このようなトーチケーブルの損傷を抑制することができる。

請求項２の発明によれば、トーチケーブルを、断面円弧状に形成されてアール部として形成されて鋭い角部がないため、トーチケーブルの支持されている箇所に部分的に過度の荷重が加わることが抑制されて、トーチケーブルを滑らかに支持することとなり、トーチケーブル内に挿通されて走行する溶接ワイヤ（消耗電極）の送りの動作を滑らかに、すなわち、安定させることができる。この結果、溶接品質の向上を図ることができる。

請求項３の発明によれば、挿通孔がガイド筒の先端を切り欠いて形成されていることにより、請求項１に記載の挿通孔を容易に形成でき、請求項１の作用効果を容易に実現できる。

請求項４の発明によれば、第１ガイド筒体と、第２ガイド筒体とが分離自在となっているため、第１ガイド筒体が、トーチケーブルとの擦れにより摩耗した場合には、第２ガイド筒体を回転軸体から取外すことなく、摩耗した第１ガイド筒体を取外し、新しい第１ガイド筒体と交換することができる。

請求項５の発明によれば、庇により挿通孔が覆うことができるため、アーク溶接中に発生したスパッタの挿通孔内への侵入を防止できる。又、アーク溶接中の溶接姿勢によってはトーチケーブルが回転アームの上方空間に向けて大きく湾曲することがあるが、湾曲しても、庇がトーチケーブルのはみ出しを抑制する壁として働くので、トーチケーブルが回転アームの上方空間から大きくはみ出して外部機器等と干渉することを防止することができる。又、庇と挿通孔の配置関係が上下に位置した際には、アーク溶接が停止している場合は、庇により上からの埃及びゴミが挿通孔内に入ることを防止できる。

本発明を具体化した一実施形態のアーク溶接ロボットの全体の構成図。 ロボットアームにおけるケーブル等の配設構造を表わしたアッパーアーム部分の構造図。 （ａ）はガイド筒の取付構造を示す概略断面図、（ｂ）は平面Ｐと開口面積Ｓ１，Ｓ２の説明図。 アッパーアームの平面図。 ガイド筒の第１ガイド筒体の斜視図。 ガイド筒の第１ガイド筒体と第２ガイド筒体の分解斜視図。 （ａ）は、ガイド筒の先端部の正面図、（ｂ）及び（ｃ）は他の実施形態の先端部の正面図。 アッパーアームの正面図。 アッパーアームの斜視図。 アッパーアームの斜視図。 従来のロボットアームにおけるケーブル等の配設構造を表わしたアッパーアーム部分の構造図。

以下、本発明のアーク溶接ロボットのケーブル配設構造を具体化した第１実施形態を図１〜図７（ａ）、図８〜１０を参照して説明する。
多関節型アーク溶接ロボット（以下、溶接ロボット１０という）は、図１に矢印Ａ〜Ｆで示した動きをする６つの関節を備え、それぞれが回転または捻りを行って、アームを回転、旋回、揺動または傾動させる。

具体的には、床面（図示しない）に固定された基台１１には第一軸１１ａ周り（図１のＡ矢印方向）に旋回ベース１２が旋回自在に設けられている。旋回ベース１２には、ロアアーム１３が水平軸である第二軸１２ａ周り（図１のＢ矢印方向）に揺動自在に軸支されている。

ロアアーム１３の上端には、回転アームとしてのアッパアーム１４が支持体としての傾動台１５を介して水平軸である第三軸１３ａ周りに上下方向（Ｃ矢印方向）に揺動自在に軸支されている。又、アッパアーム１４は、傾動台１５に対して、図３に示すように自身の長手方向軸線としての回転軸線１４ａ周りに回転自在に設けられた回転軸としての回転軸体１６により回転する。回転軸体１６は第四軸に相当する。

アッパアーム１４の先端には、トーチ支持腕１７が第五軸としての揺動軸１８により、傾動又は揺動可能に支持されている。揺動軸１８は、アッパアーム１４の先端部においてトーチ支持腕１７を傾動させたり揺動させることにより、溶接用トーチ１９を俯仰させる機構として働く。トーチ支持腕１７は、エンドエフェクタとしての手首部に相当する。トーチ支持腕１７の先端には、溶接用トーチ１９が第六軸２０にて図１のＦ矢印方向で旋回可能に装着されている。

前記第一軸１１ａ〜第六軸２０を有する各関節は、その軸には減速機を介したモータが装備され、図示しないロボットコントローラからの指令を受けて駆動される。
傾動台１５の上面には、載置面１５ａが形成されている。載置面１５ａは、ロアアーム１３が鉛直方向に沿って立った立ち姿となっている状態（図１参照）で、アッパアーム１４側に対して水平となるように設けられている。

図２に示すように、載置面１５ａには、トーチケーブル３０に図示しない溶接ワイヤを送るワイヤ送給装置２２が取り付けされている。又、ワイヤ送給装置２２には、図１に示すように、コンジットパイプ３９が接続され、図示しないワイヤリールから供給される溶接ワイヤがガイドされる。

図２に示すようにワイヤ送給装置２２の装置本体ケースのアッパアーム側側面にはワイヤ出口としてのワイヤ送出口２４が設けられている。ワイヤ送出口２４は、アッパアーム１４の長手方向軸線の上方空間に位置する。このようにワイヤ送出口２４を回転軸線１４ａから上方へオフセットさせる理由は、トーチケーブル３０をアッパアーム１４の長手方向に沿わせるに際して溶接ワイヤを直進容易な状態に置いて、できるだけ湾曲度を抑えておくためである。

なお、ワイヤ送出口２４には、図示はしないが、溶接のための電力を供給するパワーケーブルとシールドガスを供給するガスホースが接続された受給機構が設けられている。トーチケーブル３０は、その中心には溶接ワイヤが通過し、その前進をガイドすると共に疵がつかないように保護するコイルライナが設けられている。コイルライナはコンジットパイプとして機能する。そして、コイルライナの外周部には、同外周部を覆うホースを備え、同ホースと同コイルライナ外周部との間にシールドガス通路が形成されている。該シールドガス通路により、受給機構を介して送られたシールドガスが流れて、溶接用トーチまで導かれるようにされている。又、前記ホースの外周は、受給機構を介して前記パワーケーブルに電気的に接続された導電線で覆われている。又、トーチケーブル３０全体には絶縁被覆が施されている。

このようにトーチケーブル３０は一線式パワーケーブルであり、溶接ワイヤ、電力、シールドガスの供給を溶接用トーチ１９に同時に行うべく多重構造となっている。このため、トーチケーブル３０は柔軟性が高いとは言えず、また捩じりが作用すれば、捻り戻そうする力を生じるほどの剛性を持つ。従って、トーチケーブル３０はアッパアーム１４の長手方向に沿わせるように配置されてはいるが、図１の二点鎖線で示すように、初期的な曲がりが復元力に抗して与えられる。なお、トーチケーブル３０は、モータ駆動系のケーブル（図示しない）とは独立して溶接ロボット１０に配備される。

次に、アッパアーム１４及びその周辺構成の詳細を説明する。
傾動台１５の上端には、図１、図３（ａ）に示すように軸受ケース４０が設けられている。図３（ａ）に示すように軸受ケース４０の支持孔４０ａには複数の軸受４１を介してアッパアーム１４の回転軸体１６が回転自在に支持されている。図３（ａ）に示すように回転軸体１６は、アッパアーム１４の基端部に対して図示しないボルトにより締結されて一体に連結されている。このようにして、回転軸体１６は傾動台１５に設けられた軸受ケース４０により支持されている。

前記回転軸体１６は、図１に示す傾動台１５に設けられたモータ４６の出力軸に設けられた図示しない減速機、該減速機の出力軸に設けられた図示しない小プリー、回転軸体１６の基端部に取付された図示しない大プーリーと、前記両プーリー間に巻回されたタイミングベルトからなる図示しない伝動機構を介して駆動される。

図４に示すようにアッパアーム１４の基端部から延びる中央部及び先端部は回転軸線１４ａから側方へオフセットされている。そして、アッパアーム１４の先端部に揺動軸１８が設けられている。そして、揺動軸１８によりトーチ支持腕１７が傾動される。トーチ支持腕１７の先端には、トーチ支持台７０が設けられている。

前記トーチケーブル３０は、図４に示すように前記アッパアーム１４の一側方の空間６２及び揺動軸１８（第五軸）部位の側方空間６１を介して溶接用トーチ１９（図１参照）に至るまで、回転軸線１４ａに沿って通過するように配置されている。前記空間６２はアッパアーム１４の近隣空間に相当する。

図３（ａ）に示すように回転軸体１６は、円筒状に形成され、その内部には、ガイド筒５０が軸受手段５１にて回転軸線１４ａの周りで遊転自在に支持されている。軸受手段５１としては例えばコロ軸受又はメタルライナを挙げることができる。

ガイド筒５０は、第１ガイド筒体５２と第２ガイド筒体５３とから構成されている。第２ガイド筒体５３は、絶縁性の合成樹脂により円筒状に形成され、前記軸受手段５１を介して前記回転軸体１６に対して回転軸線１４ａの周りで遊転自在に支持されている。第２ガイド筒体５３の先端部の周部には、複数の連結孔５３ａが形成されている。

図５に示す第１ガイド筒体５２は、絶縁性の合成樹脂にて形成され、略中央から基端部迄は断面円形をなすように形成された円筒状の筒部５５と、筒部５５に一体に形成された支持筒部５６とを備えている。なお、第１ガイド筒体５２，第２ガイド筒体５３の材質は合成樹脂に限定されるものではなく、絶縁性を有している材質であれば、限定されるものではない。

第１ガイド筒体５２の基端部は、第２ガイド筒体５３の先端部に対して内嵌する大きさに形成され、その周面には、前記連結孔５３ａに対応して複数の連結爪片５４が形成されている。連結爪片５４の先端外面には爪部５４ａが突出され、前記連結孔５３ａに対して係入合可能となっている。そして、第１ガイド筒体５２は、第２ガイド筒体５３に対して内嵌された状態で、連結爪片５４の爪部５４ａが連結孔５３ａに弾性的に係入されることにより連結されている。又、第１ガイド筒体５２と第２ガイド筒体５３が連結された状態で、前記連結孔５３ａに係合された連結爪片５４をその弾性に抗して係合を解除することにより、第１ガイド筒体５２は第２ガイド筒体５３に対して着脱自在、すなわち取り外すことが可能である。

支持筒部５６の先端面は支持壁５７により、図７（ａ）に示すように、先端部から正面視した場合、支持筒部５６の先端面の半分以上が閉塞され、残りの部分が挿通孔５８として開口されている。すなわち、挿通孔５８の開口全面が回転軸線１４ａからオフセットされている。

支持壁５７は、図３（ａ）、図５、図６に示すように、支持筒部５６の軸心に沿って切断した断面視した場合、内面が円弧状に形成されることにより、曲面を有している。なお、支持筒部５６の軸心は、回転軸線１４ａと一致する。そして、支持筒部５６の軸心に近い、支持壁５７の端部内面（すなわち、曲面）は、トーチケーブル支持面５７ａとなっている。トーチケーブル支持面５７ａは、断面円弧状に形成されている。

トーチケーブル支持面５７ａを有する支持壁５７は、支持部に相当する。トーチケーブル支持面５７ａは、図７（ａ）、及び図８に示すように回転軸線１４ａからオフセットした位置に位置するとともに、本実施形態では正面視した場合、回転軸線１４ａと直交するようにして直線状に見えるように形成されている。

図３（ａ）に示すように、挿通孔５８を回転軸線１４ａから上方に配置した状態で、トーチケーブル支持面５７ａから下方に位置する支持壁５７の内面は、挿入ガイド部としての挿入ガイド面５７ｂとなっている。挿入ガイド面５７ｂは、トーチケーブル支持面５７ａに連続する曲面を有する。

ここで、トーチケーブル支持面５７ａは、ケーブル取付け後、又は交換後において、主にトーチケーブル３０を支持する機能を発揮する面である。又、挿入ガイド面５７ｂ（挿入ガイド部）は、ケーブル取付け時、又は交換時において、トーチケーブル３０がガイド筒５０の基端側から挿入された際に、トーチケーブル支持面５７ａへ向かってトーチケーブル３０を挿通孔５８へガイドする面である。

図３（ａ）に示すように、挿通孔５８は、支持筒部５６の先端部において、回転軸線１４ａからトーチケーブル支持面５７ａの先端を上方に配置した状態で、トーチケーブル支持面５７ａから上方に位置する部分を、回転軸線１４ａに対して斜状に切り欠きすることによって形成されている。

このように挿通孔５８が形成されていることにより、トーチケーブル支持面５７ａの全体が、挿通孔５８により露出されている。又、本実施形態では、挿通孔５８は、図５，６に示すように挿通孔５８により、挿入ガイド面５７ｂも外部から視認できるように露出している。

このような挿通孔５８は、基準線としての回転軸線１４ａ（すなわち、支持筒部５６の軸心）に対して、例えば、斜行するようにカットすることにより、得ることができる。図３（ａ）に示すように斜行の角度θは回転軸線１４ａに対して寝かせるほど、すなわち、角度θが鋭角となって小さければ小さいほど挿通孔５８の開口面積を大きくすることができる。

ここで、角度θについて説明する。
図３（ａ）においては、Ｐは、トーチケーブル支持面５７ａの先端縁５７ｃと、トーチケーブル支持面５７ａが回転軸線１４ａからオフセットした方向（図７の矢印参照）において位置する支持筒部５６の外周部５６ａを含む平面を表わしている。

角度θは、前記平面Ｐを、カット面としたときの回転軸線１４ａとのなす角度である。本実施形態では、この平面Ｐにほぼ沿うようにして支持筒部５６の先端がカットされることにより、挿通孔５８が形成されている。そして、本実施形態では、図３（ａ）に示すようにさらに、挿通孔５８の外形線５８ａは、平面Ｐでカットされたものより、下方に弧状に湾曲するように形成されている。

なお、挿通孔５８の形成のために、前記のように弧状に湾曲することは必要でなく、前記平面Ｐでカットしてもよく、或いは、図３（ａ）において、外形線５８ａが平面Ｐよりも上方に湾曲してカットするようにしてもよい。又、外形線５８ａは、図３（ａ）において、直線、弧状に限定されるものではなく、トーチケーブル支持面５７ａの全体が、或いは、トーチケーブル支持面５７ａ全体と挿入ガイド面５７ｂの少なくとも一部が挿通孔５８により露出されるように、カットされていればよい。

挿通孔５８の形状は、ガイド筒５０が回転軸線１４ａの周りで回転した際に、トーチケーブル３０に対してガイド筒５０の相対移動を許容する大きさの形状であればよい。このように挿通孔５８が形成されているため、アッパアーム１４と支持部としての支持壁５７とが相対回転したり、或いは相対回転しなくても、トーチケーブル３０に蓄積されるストレスが少なくできる。

又、挿通孔５８が、上記のように構成されていることにより、支持筒部５６の直径方向に切断した面に沿って挿通孔が配置されるとともに回転軸線１４ａからオフセットされている場合に比較して、斜状にカットして形成された挿通孔５８の方が、その開口面積を、広くすることができる。

この理由を説明する。図３（ａ）、（ｂ）に示すように支持筒部５６を平面Ｐにより斜状にカットして形成された挿通孔５８の開口面積をＳ１とし、支持筒部５６の直径方向に切断した平面Ｐ１、すなわち、回転軸線１４ａに直交する平面Ｐ１に沿って形成された挿通孔１０６の開口面積をＳ２とする。この場合、挿通孔１０６の開口面積Ｓ２は、平面Ｐに含まれる挿通孔５８の開口面積Ｓ１を投影した面積（投影面積）に相当することになる。ここで、開口面積Ｓ２は、従来の構成の挿通孔１０６の開口面積に相当するものである。従って、図３（ｂ）に示すように、Ｓ１＞Ｓ２となる。

このようにして、本実施形態では、挿通孔５８の開口全面が回転軸線１４ａからオフセットされているにもかかわらず、その開口面積Ｓ１は、従来の構成のものに比較して広い面積を有することになる。このため、ガイド筒５０の先端の挿通孔５８からトーチケーブル３０をガイド筒５０の基端に向かって入れる場合においては、トーチケーブル３０の挿入を行い易くなる構成となっている。

トーチケーブル３０はワイヤ送出口２４に接続された端部から挿通孔５８に対して略線的に挿通され、トーチケーブル支持面５７ａにて支持される。図２に示すようにトーチケーブル３０は、トーチケーブル支持面５７ａにて支持されている部位からは、図２実線及び図１の二点鎖線で示すように、上方へ延出されて下方へ湾曲する。そして、トーチケーブル３０は、この湾曲する部分（すなわち、変曲点Ｑ）から下方へ延びて溶接用トーチ１９に接続される。前記挿通孔５８により、トーチケーブル３０は、回転軸線１４ａからオフセットした状態が保持される。

又、ガイド筒５０に対して支持壁５７が一体的に設けられているため、アッパアーム１４に対して相対回転するガイド筒５０がトーチケーブル３０の弛みやふらつきを抑止し、トーチケーブル３０の無用な変形が防止される。ガイド筒５０の材質を絶縁性の合成樹脂成形品としておけば、トーチケーブル３０の絶縁を果たすことができる。又、支持壁５７がガイド筒５０と共に遊転するため、アッパアーム１４に対するトーチケーブル３０の相対回転はより一層滑らかとなる。

又、前記アッパアーム１４において、図１〜図４、図８〜図１０に示すようにガイド筒５０の挿通孔５８に対応する部位には、庇６０が設けられている。庇６０は、挿通孔５８から外部へ出るトーチケーブル３０の部位に干渉しないようにトーチケーブル３０から離間するように設けられている。すなわち、庇６０は、ガイド筒５０の挿通孔５８からガイド筒５０の外部に出るトーチケーブル３０の配置を許容する空間を挟むようにアッパアーム１４に形成されている。

そして、ガイド筒５０が回転軸体１６に対して遊転する回転範囲のうち、一部の回転範囲にガイド筒５０が位置する際、挿通孔５８は、前記ガイド筒５０の外部に出るトーチケーブル３０の配置を許容する空間を介して庇６０にて覆われるようにされている。

挿通孔５８と庇６０と相対するようにガイド筒５０の回転位置が位置した際、庇６０は、埃、ゴミ、或いは、アーク溶接中のスパッタ、溶接ヒュームが挿通孔５８内に入らないように阻止する。例えば、図２に示すように挿通孔５８が上方に向くようにガイド筒５０の回転位置が位置し、かつ、挿通孔５８と対向するように庇６０が、挿通孔５８の上方に位置すると、庇６０は、アッパアーム１４の上方からの埃、ゴミ、或いは、アーク溶接中のスパッタ、溶接ヒュームが挿通孔５８内に入らないように阻止する。

（実施形態の作用）
上記のように構成された溶接ロボット１０では、トーチケーブル３０を回転軸体１６に取付けされたガイド筒５０に対し挿通する場合、ケーブル取付け、或いはケーブル交換時のロボットの周囲環境、作業順序等の種々の作業条件に応じて、ガイド筒５０の基端側から挿通するときと、ガイド筒５０先端側から挿通するときがある。

ガイド筒５０の基端側からトーチケーブル３０を挿通する場合は、ワイヤ送給装置２２が載置面１５ａに取付けされていない状態で、トーチケーブル３０の先端部をガイド筒５０の基端側から挿入する。この場合、ガイド筒５０内に挿入されたトーチケーブル３０の先端がガイド筒５０の挿入ガイド面５７ｂに当たると、挿入ガイド面５７ｂにより挿通孔５８へガイドされる。この結果、トーチケーブル３０を、容易に挿通孔５８からガイド筒５０の先端に出すことができる。

一方、ガイド筒５０の先端側からトーチケーブル３０を挿通する場合は、挿通孔５８に対して、トーチケーブル３０の基端を挿入する。この場合、本実施形態の挿通孔５８の開口全面が回転軸線１４ａからオフセットされているにもかかわらず、その開口面積Ｓ１は、従来の構成のものに比較して広い面積を有する。このため、ガイド筒５０の先端の挿通孔５８からトーチケーブル３０をガイド筒５０の基端に向かって入れる場合においては、トーチケーブル３０の挿入が行い易い。又、トーチケーブル支持面５７ａがトーチケーブル３０の挿入をガイドすることができる。

さて、本実施形態の溶接ロボット１０によれば、以下のような特徴がある。
（１） 本実施形態の溶接ロボット１０は、揺動軸１８が先端部に、回転軸線１４ａ（長手方向軸線）回りの回転軸体１６が基端部に備えられたアッパアーム１４（回転アーム）を備える。又、アッパアーム１４の内部や近隣空間で、各関節の動作に付随して前記基端部から先端部に向けて延びるトーチケーブル３０の屈曲や捩れの増大を抑制するため、該トーチケーブル３０をアッパアーム１４の長手方向に沿わせるようにしている。回転軸体１６内には、遊転自在に軸承されて長手方向へ延びるガイド筒５０が設けられている。ガイド筒５０の先端部には、トーチケーブル３０を支持するための支持壁５７（支持部）と、アッパアーム１４に沿わせるトーチケーブル３０を通過させる挿通孔５８が形成されて、挿通孔５８の開口全面が回転軸体１６内においてアッパアーム１４の回転軸線１４ａからオフセットした位置にあるようにしている。そして、支持壁５７には、ガイド筒５０の基端部からトーチケーブル３０が挿入される際、挿通孔５８へ該トーチケーブル３０をガイド可能な挿入ガイド面５７ｂ（挿入ガイド部）が形成されている。

この結果、ケーブル組付け時、或いはケーブル交換時にガイド筒５０の基端から該トーチケーブル３０を挿入すると、挿入ガイド面５７ｂが、トーチケーブル３０を挿通孔５８へガイドするため、該トーチケーブル３０の組付け時、或いは、ケーブルの交換時に、回転軸体１６内に設けられたガイド筒５０に対して挿入作業を容易に行うことができる。

（２） 本実施形態では、支持壁５７（支持部）には、挿通孔５８に臨む支持壁５７のトーチケーブル支持面５７ａと挿入ガイド面５７ｂ（挿入ガイド部）が曲面により連続して形成されている。そして、トーチケーブル支持面５７ａと、挿入ガイド面５７ｂの内、少なくともトーチケーブル支持面５７ａが外部に露出するように挿通孔５８が形成されている。

この結果、挿通孔５８により、トーチケーブル支持面５７ａが少なくとも外部に露出するため、ガイド筒５０の先端の支持壁５７（支持部）側からトーチケーブル３０をガイド筒５０の基端に向かって入れる場合においては、トーチケーブル支持面５７ａがトーチケーブル３０の挿入をガイドでき、ガイド筒５０に対して挿入作業を容易に行うことができる。しかも、トーチケーブル３０の作業において、種々の作業条件に応じて、ガイド筒の先端又は基端のどちらからもトーチケーブルを容易にガイド筒に挿入することができる。

又、支持壁５７のトーチケーブル支持面５７ａが挿入ガイド面５７ｂと曲面により連続して形成されていることにより、溶接ロボット１０の関節が作動してトーチケーブル３０が作動して、ガイド筒５０に対する支持される位置が変化しても、トーチケーブル支持面５７ａだけでなく、挿入ガイド面５７ｂにおいても支えることができる。仮に、挿入ガイド面５７ｂ（挿入ガイド部）とトーチケーブル支持面５７ａとが曲面により連続していない場合には、トーチケーブル支持面５７ａのエッジで支えることになり、同エッジにより、トーチケーブル支持面５７ａの接触部位に荷重が加わり、トーチケーブル３０の損傷を早めることになる。本実施形態によれば、このようなトーチケーブル３０の損傷を抑制することができる。

（３） 本実施形態の溶接ロボット１０では、トーチケーブル支持面５７ａが、断面円弧状に形成されている。この結果、トーチケーブル３０を、断面円弧状に形成されて鋭い角部がないため、トーチケーブル３０の支持されている箇所に部分的に過度の荷重が加わることが抑制されて、トーチケーブル３０を滑らかに支持することとなり、トーチケーブル３０内に挿通されて走行する溶接ワイヤの送りの動作を滑らかに、すなわち、安定させることができる。この結果、溶接品質の向上を図ることができる。

（４） 本実施形態の溶接ロボット１０では、挿通孔５８が、ガイド筒５０の先端を切り欠いて形成されていることにより、上記（２）に記載の挿通孔５８を容易に形成でき、上記（２）の作用効果を容易に実現できる。

（５） 本実施形態の溶接ロボット１０では、ガイド筒５０が、支持壁５７（支持部）と挿入ガイド面５７ｂ（挿入ガイド部）を備える第１ガイド筒体５２と、第１ガイド筒体５２を着脱自在に連結するとともに、回転軸体１６に対して遊転自在に支持された第２ガイド筒体５３とを備えている。この結果、第１ガイド筒体５２と、第２ガイド筒体５３とが分離自在となっているため、第１ガイド筒体５２が、トーチケーブル３０との擦れにより摩耗した場合には、第２ガイド筒体５３を回転軸体１６から取外すことなく、摩耗した第１ガイド筒体５２を取外し、新しい第１ガイド筒体５２と交換することができる。

（６） 本実施形態の溶接ロボット１０では、アッパアーム１４（回転アーム）には、ガイド筒５０の挿通孔５８からガイド筒５０の外部に出るトーチケーブル３０の配置を許容する空間を挟むように配置されるとともに挿通孔５８を覆うように形成された庇６０が設けられている。そして、ガイド筒５０が回転軸体１６に対して遊転する回転範囲のうち、一部の回転範囲にガイド筒５０が位置する際、挿通孔５８が庇６０にて覆われるようにされている。

この結果、本実施形態によれば、庇６０により挿通孔５８を覆うことができるため、アーク溶接中に発生したスパッタが挿通孔５８内へ侵入することを防止できる。又、アーク溶接中の溶接姿勢によってはトーチケーブルが回転アームの上方空間に向けて大きく湾曲することがあるが、湾曲しても、庇がトーチケーブルのはみ出しを抑制する壁として働くので、トーチケーブルが回転アームの上方空間から大きくはみ出して外部機器等と干渉することを防止することができる。又、庇６０が挿通孔５８に対して上方に位置した際、アーク溶接が停止している場合は、庇６０により上からの埃及びゴミの挿通孔５８内への侵入を防止できる。

なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。
・ 前記実施形態ては、溶接ロボット１０は、基台１１が床面に固定されるタイプのものであるが、天井に基台１１を支持するタイプの溶接ロボットに具体化してもよい。

・ 前記実施形態では、トーチケーブル支持面５７ａは、図７（ａ）に示すように、正面視した場合、回転軸線１４ａと直交するようにして直線状に見えるように形成されている。この直線状に見えるようにする代わりに、図７（ｂ）においてトーチケーブル支持面５７ａの左右両端を中央よりも下方に位置するように湾曲形成してもよい。或いは、図７（ｂ）においてトーチケーブル支持面５７ａの左右両端を中央よりも上方に位置するように湾曲形成してもよい。

・ 前記実施形態では、トーチケーブル支持面５７ａと挿入ガイド面５７ｂとが曲面で連続して形成されていたが、トーチケーブル支持面５７ａと挿入ガイド面５７ｂとを分離してもよい。例えば、トーチケーブル支持面５７ａと挿入ガイド面５７ｂ間に段部、又は溝を有していてもよい。この場合、トーチケーブル支持面５７ａと溝又は段部とを区切る縁部は、アールを形成することが好ましい。

・ 前記実施形態では、ガイド筒５０の先端面が挿通孔５８以外の部分を全て閉塞するように形成したが、支持壁５７の内面に挿入ガイド面５７ｂのガイド機能を失わない条件の下で、一部が外部に開口していてもよい。

・ 前記実施形態では、ガイド筒５０を第１ガイド筒体５２と第２ガイド筒体５３とにより形成され、互いに分離可能としたが、組付けした後は、分離不能に連結されていてもよい。例えば、第１ガイド筒体５２と第２ガイド筒体５３間の連結する部位間を接着剤にて接着するようにしてもよい。

・ 前記実施形態では、ガイド筒５０は第１ガイド筒体５２と第２ガイド筒体５３との２つの部材で構成したが、ガイド筒５０の全体を１つの部材で構成してもよい。

１４…アッパアーム（回転アーム）、１４ａ…回転軸線、１６…回転軸体、
１８…揺動軸、１０…溶接ロボット、３０…トーチケーブル、
５０…ガイド筒、５２…第１ガイド筒体、５３…第２ガイド筒体、
５７…支持壁（支持部）、５７ａ…トーチケーブル支持面、
５７ｂ…挿入ガイド面（挿入ガイド部）、５８…挿通孔、６０…庇。

Claims (5)

1. 揺動軸が先端部に、長手方向軸線回りの回転軸をなす回転軸体が基端部に備えられた回転アームの内部や近隣空間で、各関節の動作に付随して前記基端部から先端部に向けて延びるトーチケーブルの屈曲や捩れの増大を抑制するため、該トーチケーブルを回転アームの長手方向に沿わせるようにしたアーク溶接ロボットのケーブル配設構造であって、前記回転軸体内には、遊転自在に軸承されて長手方向へ延びるガイド筒が設けられ、該ガイド筒の先端部には、前記トーチケーブルを支持するための支持部と、前記回転アームに沿わせるトーチケーブルを通過させる挿通孔が形成され、前記挿通孔の開口全面が前記回転軸体内において前記回転アームの回転軸線からオフセットした位置にあるアーク溶接ロボットのケーブル配設構造において、
   前記支持部には、前記ガイド筒の基端部から前記トーチケーブルが挿入される際、前記挿通孔へ該トーチケーブルをガイド可能な挿入ガイド部が形成されており、
   また、前記支持部には、前記挿通孔に臨む前記支持部のトーチケーブル支持面と前記挿入ガイド部が曲面により連続して形成され、
   該トーチケーブル支持面と、前記挿入ガイド部の内、少なくともトーチケーブル支持面が外部に露出するように前記挿通孔が形成されていることを特徴とするアーク溶接ロボットのケーブル配設構造。
2. 前記トーチケーブル支持面が、断面円弧状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のアーク溶接ロボットのケーブル配設構造。
3. 前記挿通孔が、前記ガイド筒の先端を切り欠いて形成されていることを特徴とする請求項２に記載のアーク溶接ロボットのケーブル配設構造。
4. 前記ガイド筒が、前記支持部と前記挿入ガイド部を備える第１ガイド筒体と、前記第１ガイド筒体を着脱自在に連結するとともに、前記回転軸体に対して遊転自在に支持された第２ガイド筒体とを含むことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のアーク溶接ロボットのケーブル配設構造。
5. 前記回転アームには、前記ガイド筒の挿通孔から該ガイド筒の外部に出るトーチケーブルの配置を許容する空間を挟むように配置されるとともに前記挿通孔を覆うように形成された庇が設けられ、
   前記ガイド筒が前記回転軸体に対して遊転する回転範囲のうち、一部の回転範囲にガイド筒が位置する際、前記挿通孔が前記庇にて覆われることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちいずれか１項に記載のアーク溶接ロボットのケーブル配設構造。

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