WO1990011160A1 - Pistolet a souder par points a pas variable pour robot soudeur - Google Patents

Description

明 細 書

溶接ロ ボ ッ ト における ピ ッ チ可変型 ス ポ ッ ト 溶接ガ ン装置 技術分野

本発明は、 溶接用途に適用可能な多関節腕型ロ ボ ッ ト （以 下、 これを溶接ロ ボ ッ ト と言 う 。 ） の ロ ボ ッ ト 手首に装着さ れて ワ ー ク ピ ー ス な い し ワ ー ク のス ポ ッ ト 溶接に使用 さ れる ス ポ ッ ト 溶接ガ ン装置の構造に関 し、 特に、 2 つのス ポ ッ ト 溶接ガ ンを備え、 一方のガ ンを他方のガ ン に対 して相対的に ピ ッ チ距離を調節変更可能にする摺動機構を具備する と共に 両ス ポ ッ ト 溶接ガ ン の夫々 の給電用 ト ラ ンス を可及的に π ポ ッ ト 手首側に近ずけた位置に搭載、 固定 した構造の溶接 n ボ ッ 卜 における ピ ッ チ可変型ス ポ ッ ト 溶接ガ ン装置に関す る。 背景技術

例えば、 自動車の車体を生産対象、 つま り 、 ワ ー ク とする 多量生産ラ イ ン において、 車体にス ポ ッ ト 溶接を行 う 工程で 溶接 α ポ ッ ト が既に汎用 さ れてお り 、 そのよ う な溶接ロ ボ ッ ト における ロ ボ ッ ト 本体の外観構造と性能は、 例えば、 日 本 国の山梨県に本社を有 した Fanuc 株式会社のカ タ ロ グ 「 FA NUC ROBOT S seriesj 1989年 10月 発行、 第 14頁に掲載さ れて い る。 こ のよ う な多量生産 ラ イ ン におけ る ス ポ ッ ト 溶接用 口 ボ ッ ト は、 1 次電圧を ト ラ ン ス によ り 変圧 し、 その 2 次電圧 をス ポ ッ ト 溶接ガ ン の電極間に印加 してス ポ ッ ト 溶接工 ネ ル ギーを得る構成にあ り 、 該 ト ラ ン ス が大重量を有す る こ と か ら、 溶接口 ボ ッ ト の本体の外側に設置 し、 ス ポ ッ ト 溶接ガ ン だけをロ ボ ッ ト 手首に装着 して、 ト ラ ン ス の 2 次電圧を、 2 次ケ ー ブルを延長さ せる こ と によ り ロ ボ ッ ト 手首に装着さ れ たス ポ ッ ト 溶接ガ ン に供給する構成が、 一般に採用 さ れてい 然 しなが ら、 上述の構成では、 2 次ケ ー ブルが外部設置の ト ラ ンス か ら ロ ボ ッ ト 手首に装着 したス ポ ッ ト 溶接ガ ン ま で 延びる構造にあ り 、 しかも 2 次ケ ー ブルは大電流用であ る こ とか ら、 比較的大重量であ る ため、 ロ ボ ッ ト 本体の胴部や腕 部に 2 次ケ ー ブルが絡むと、 ロ ボ ッ ト 腕、 ロ ボ ッ ト 手首等の 可動要素の動作自 由度を低減さ せて しま う 問題が発生 してい 。

そ こ で、 ト ラ ン スをロ ボ ッ ト 本体の特定位置、 特に ロ ボ ッ ト 手首先端に搭載して、 2 次ケ ー ブルの絡みの問題を解決す る工夫も な さ れてい るが、 他方、 上述のよ う な量産ラ イ ン に おいては、 溶接工程の所要時間を可及的に短縮 して生産能率 を向上さ せるベ く 、 1 合の溶接ロ ボ ッ ト に 2 つのス ポ ッ ト 溶 接ガ ンを装着 して、 一度に多数のス ポ ッ ト 溶接を実施可能に する こ と が要請さ れてい る。

こ のと き、 2 合の ト ラ ン ス付き ス ポ ッ ト 溶接ガ ンを共に 口 ボ ッ ト 手首周囲に装着する構成にする と、 ロ ボ ッ ト 手首、 そ の他の各可動部に対する重量負荷が著 し く 増大 して ロ ボ ッ ト の動作が充分に機能を発揮 し得ない と言 う ロ ボ ッ ト 機能上か ら の制限を受ける こ と にな る。 発明の開示

依っ て、 本発明の目的は、 溶接ロ ボ ッ ト の動作 自 由度を充 分に活用可能にする と共に 2 合のス ポ ッ ト 溶接ガ ンを相対的 に接近、 錐反可能に した構造で具備 して、 ス ポ ッ ト 溶接工程 の時間短縮を図 り 、 作業能率の向上も 同時に達成可能な ピ ッ チ可変型ス ポ ッ ト 溶接ガ ン装置を提供する こ と にあ る。

即 ち、 本発明 は、 2 台のス ポ ッ ト 溶接ガ ンを溶接ロ ボ ッ ト の ロ ボ ッ ト 手首に搭載する に当た り 、 夫々 のス ポ ッ ト 溶接ガ ン の給電用 ト ラ ン ス を当該ガ ンか ら切離 した構造に して ロ ボ ッ ト 手首の動作中心部に接近 した位置に取着 し、 2 合のス ポ ッ ト 溶接ガ ン は両者の相対 ピ ッ チ間隔が可変調節可能なよ う に ロ ボ ッ ト 手首の先端部に装着する よ う に し、 各 ト ラ ンスか ら各ス ポ ッ ト 溶接ガ ンへの給電は、 最小距雜の 2 次ケ ー ブル な い し 2 次導電線を介 して接続する よ う に した も ので、 すな わち、 本発明 によれば、 ロ ボ ッ ト の手首に直接、 固定さ れる 台座手段と、 上記合座手段に固定的に取付け られ、 一次電圧 をス ポ ッ ト 溶接に必要な 2 次電圧に変換可能な電気的 ト ラ ン ス手段、と、 上記電気的 ト ラ ン ス手段と切 り 離 し形成さ れ、 上 記合座手段に取付け られた 1 つの静止ス ポ ッ ト 溶接ガ ン と、 上記静止ス ポ ッ ト 溶接ガ ン に対 して一定の軸線方向に相対的 な ピ ッ チ間隔が調節可能なよ う に、 上記合座手段に移動可能 に取付け られた可動ス ポ ッ ト 溶接ガ ン と、 上記電気的 ト ラ ン ス手段に上記静止及び可動ス ポ ッ ト 溶接ガ ンを電気的に接続 する フ レキ シ ブルな 2 次導電線手段とを具備 した溶接用途に 使用する ロ ボ ッ ト のための ピ ッ チ可変型ス ポ ッ ト 溶接ガ ン装 置が提供さ れる。

上述 した構成によれは、 2 合の静止、 可動ス ポ ッ ト 溶接ガ ンがロ ボ ッ ト 手首に装着さ れ、 両者の相対的 ピ ッ チ間隔を ヮ ー ク のス ポ ヅ ト 溶接間隔に関する仕様に応 じて可変調節でき ま た、 2 次導電線手段を形成する 2 次電気ケ ー ブルは最小距 雜でロ ボ ッ ト 手首上に搭載さ れた ト ラ ンス と ス ポ ッ ト 溶接ガ ンの間を接続 してい る か ら、 ロ ボ ッ ト 動作の 自 由度を妨げる 危惧はな く な る。 しか も 、 各ス ポ ッ ト 溶接ガ ン の ト ラ ンス は ロ ボ ッ ト 手首の動作中心に近い位置に搭載さ れるか ら、 ロ ボ ッ ト 手首に掛かるモ ー メ ン ト 負荷 も可及的に小さ く 、 ロ ボ ッ ト 動作にお ける負荷の過大化を回避する こ とができ る のであ

図面の簡単な説明

本発明の上記およ びその他の目的、 特徴、 利点を以下に添 付図面に示す実施例の記載によ り 、 明 らかにする が、 同添付 図面において、

第 1 図は、 本発明の実施例に係る溶接ロ ボ ッ ト における ピ ツ チ可変型ス ポ ッ ト 溶接ガ ン装置の構成を示 した斜視図、 第 2 図は、 2 合のス ポ ッ ト 溶接ガ ンの相対 ピ ッ チ間隔を調 節するための摺動機構の概略を説明する斜視図。 発明を実施する最良の態様

第 1 図において、 溶接ロ ボ ッ ト のロ ボ ッ ト 腕 1 0 の先端に は ロ ボ ッ ト 手首 1 2 が設け られ、 溶接ロ ボ ッ ト 自 体は、 周知 の多関節腕型産業用 ロ ボ ッ ト と して図示さ れていない ロ ボ ッ ト 制御装置によ り 一定のプロ グラ ム に従っ て動作制御さ れる。 上記 n ポ ッ ト 手首 1 2 は軸線 C の回 り に回転 自 由度を有 し、 かつ、 先端に取付端を有 し、 こ の取付端に 2 台のス ポ ッ ト 溶 接ガ ン 2 0 、 2 2 を備えた ピ ッ チ可変型ス ポ ッ ト 溶接ガ ン装 置 1 4 がボル ト ね じ と位置決め ピ ン等の適宜の取付手段を用 いた周知の取付方法に よ り 装着さ れてい る。 同 ピ ッ チ可変型 ス ポ ッ ト 溶接ガ ン装置 1 4 は、 箱型形状等の保持台座 1 S を 有 し、 こ の保持合座 1 6 が上記のよ う に適宜の固定手段によ り 、 口 ポ ッ ト 手首 1 2 の取付端に固定さ れる。 こ の保持台座 1 6 の上面 1 6 a に は取付板 1 8 を介 してス ポ ッ ト 溶接ガ ン 2 0 と 2 2 に給電する夫々 の ト ラ ン ス 2 4 と 2 6 とが固定的 に取着さ れてい る。 こ こ で、 両 ト ラ ン ス 2 4 、 2 6 は比較的 大重量を有するが、 保持合座 1 6 の上面 1 6 a に搭載さ れて い る か ら、 雨 ト ラ ン ス 2 4 、 2 6 の重量中心と ロ ボ ッ ト 手首 1 2 の動作軸線 C と の間のモ ー メ ン ト 腕長さ L (第 1 図参照） は、 可能な限 り 小さ く 保たれ、 手首 1 2 の動作時に ト ラ ン ス 重量によ り 作用する負荷モーメ ン ト を可及的に低レベルに維 持 してい る。 これ ら の両給電用 ト ラ ン ス 2 4、 2 6 に は夫々 1 次ケ ー ブル 2 4 a、 2 6 a を介 して電源 （図示な し） か ら 1 次電圧が供給さ れてい る。 これ ら の 1 次ケ ー ブル 2 4 a、 2 6 a は、 2 次ケ ー ブルよ り 小径、 軽量のケ ー ブルか ら構成 さ れてい る。

両 ト ラ ン ス 2 4、 2 6 は、 夫々 、 出力端子 3 0 a、 3 O b 及 び 3 2 a、 3 2 b を各一端に有 し、 こ の出力端子 3 0 a、 3 0 b 及び 3 2 a、 3 2 b と上記 2 台のス ポ ッ ト 溶接ガ ン 20 、 22 と の間に後述する 2 次ケ ー ブルが配線さ れる。

さ て、 2 合のス ポ ッ ト 溶接ガ ン 2 0 、 2 2 は、 保持合座 1 6 の前面に装着さ れてい るが、 これ らの 2 合のス ポ ッ ト 溶 接ガ ン 2 0 、 2 2 において、 本実施例ではス ポ ッ ト 溶接ガ ン 2 0 が保持台座 16の前面 1 6 b に沿 っ て左右に摺動可能に設 け られ、 他方、 ス ポ ッ ト 溶接ガ ン 2 2 は、 保持合座 1 6 の前 面 1 6 b に ボ ル ト 止め等によ る固定配置で設け られてい る。 つま り 、 可動ス ポ ッ ト 溶接ガ ン 2 0 は扳犹のス ラ イ ダ ー 3 4 に取付け られた構造を有 し、 他方、 静止ス ポ ッ ト 溶接ガ ン 2 2 は保持合座 1 6 の前面の固定座 3 6 に固着さ れて静止、 保持さ れてい る。 故に、 両ス ポ ッ ト 溶接ガ ン 2 0 、 2 2 は溶 接機能部は同構造を有 し、 夫々 、 一対の電極 4 0 a と 4 0 b とを有 し、 電極 4 0 a は、 シ リ ン ダ 3 8 によ り 前後進可能な 可動電極に形成さ れ、 又、 電極 4 0 b は可動電極 4 0 a と対 向 した静止電極と して形成さ れ、 両電極 4 0 a、 4 0 b 間に 被溶接ワ ー ク を挟持 してス ポ ッ ト 溶接を遂行する構成に成つ ている。 なお、 4 2 は静止電極 4 0 b を保持する と共に電流 路を形成する剛構造の シ ャ ン ト であ る。 また、 可動ス ポ ッ ト 溶接ガ ン 2 0 の両電極 4 0 a、 4 0 b と上述 した ト ラ ン ス 24 の出力端子 3 0 a、 3 O b との間に は 2 次導電線と して薄銅 板等の可撓性導電板を重ねて U字形形状部を有 した 3 つの シ ヤ ン ト 部材 4 4 a、 4 4 b、 4 4 c が接続さ れ、 後者の シ ャ ン ト 4 4 c は出力端子 3 0 b と静止電極 4 0 b と の間の導電 シ ャ ン ト を形成 し、 ま た、 前 2 者の シ ャ ン ト 4 4 a、 4 4 b は互いに直行配置によ り 出力端子 3 0 a と電極 4 0 b と の間 の導電 シ ャ ン ト を形成 してい る。 こ のよ う に、 可撓性を有 し て U字形に形成さ れた導電 シ ャ ン ト 4 4 a 〜 4 4 c を用 いた 2 次導電路を設けた こ と によ り 、 可動ス ポ ッ ト 溶接ガ ン 2 0 の摺動と シ リ ンダ 3 8 によ る可動電極 4 0 a の進退動作とが 円滑、 容易に達成さ れる よ う に成っ てい る。

他方、 静止ス ポ ッ ト 溶接ガ ン 2 2 の側は、 上述の シ ャ ン ト 4 4 a 〜 4 4 c と 同構造の可撓性導電 シ ャ ン ト 4 4 d によ り 可動電極 4 0 a と静止 ト ラ ン ス 2 6 の出力端子 3 2 a と の間 が接続さ れ、 以て可動電極 4 0 a が シ リ ン ダ 3 8 に駆動さ れ て静止電極 4 0 b 側へ進退動作可能に設け られ、 ま た、 シ ャ ン ト 4 4 e が ト ラ ン ス 2 6 の出力端子 3 2 b と 静止電極 40 b と の間を前記剛構造の シ ャ ン ト 42を介 して接続する構成に成 つてい る。

上述の構成によれば、 可動ス ポ ッ ト 溶接ガ ン 2 0 は矢印 S で示す方向に摺動可能であ り 、 しかも、 給電 ト ラ ン ス 2 4 か ら切 り 離さ れて独立に摺動可能に形成さ れ、 静止側ス ポ ッ ト 溶接ガ ン 2 2 と の間の ピ ッ チ間隔をワ ー ク のス ポ ッ ト 溶接仕 様に従 っ て調節変更 し、 かつ、 2 合のガ ン の相互作用 によ る 高能率性を発揮する こ と ができ る のであ る。

次に、 第 2 図を参照 して可動ス ポ ッ ト 溶接ガ ン 2 0 を摺動 さ せる移動機構に就いて、 実施例を説明する。

上記箱型形状等の保持合座 1 6 は、 その上面に 2 つの給電 ト ラ ン ス 2 4 、 2 6 を搭載する と共に前面に は可動ス ポ ッ ト 溶接ガ ン 2 0 と静止ス ポ ッ ト 溶接ガ ン 2 6 とが装着さ れてい る こ と は、 上述の通 り であ る。

こ こ で、 保持合座 1 6 内に はサ ー ポモー タ 5 0 によ り 回転 制御さ れる ボールね じ軸 5 2 が他端を回転軸受 5 3 によ り 支 持さ れて設け られてい る。 こ のボールね じ軸 5 2 にはボール ナ ツ ト 5 4 が嗑合 し、 ボールね じ軸 5 2 の回転に従っ て、 ボ ールナ ツ ト 5 4 がボールね じ軸 5 2 の中心軸方向に移動する 周知の送 り 構造が も う け られてい る。 同ボールナ ツ ト 5 4 は 直線ガイ ド 5 6 に沿っ て安定に移動可能であ る と共に同直線 ガイ ド 5 6 と平行に他側に設け られた直線ガイ ド （図示略） に沿っ て摺動可能な既述のス ラ イ ダ 3 4 に結合軸 5 8 を介 し て結合さ れ、 故に、 ス ラ イ ダ 3 4 の摺動作用を起動する構造 に形成さ れてい る。 斯 く して、 同ス ラ イ ダ 3 4 に取着さ れた 可動ス ラ イ ダ溶接ガ ン 2 0 は ス ラ イ ダ 3 4 と共に矢印 S で示 す左右方向に摺動 し、 静止ス ポ ッ ト 溶接ガ ン 2 2 と の間の ピ ツ チ間隔をモ ー タ 5 0 の回耘量の制御を介 して調節でき る よ う に成っ てい る。

以上の実施例の説明か ら 明 らかなよ う に、 本発明 に依る ス ポ ッ ト 溶接ガ ン装置 1 4 は、 2 合のス ポ ッ ト 溶接ガ ン 2 0 、 2 2 を ピ ッ チ距離を可変に して具備 し、 しか も、 給電 ト ラ ン ス 2 4、 2 6 をロ ボ ッ ト 手首先端に搭載 した構造を有する か ら、 車両の多量生産ラ イ ン等に用 いて、 高能率のス ポ ッ ト 溶 接作用を遂行でき、 かつ、 ワ ー ク のス ポ ッ ト 溶接仕様の変化 に対応 してス ポ ッ ト 溶接間隔の変更に も 自動的に対応する こ とができ る。 また、 給電用の ト ラ ン スをロ ボ ッ ト 手首の動作 中心に接近 した位置に搭載 した配置、 構造を有するか ら、 口 ボ ッ ト 手首に対するモ ー メ ン ト 負荷を可及的に低減させ る こ とができ、 従っ て、 ロ ボ ッ ト 手首の動作 自 由度を充分に維持 しなが ら、 かつ、 ト ラ ンス と各ス ポ ッ ト 溶接ガ ン と の間は短 い可撓性、 導電 シ ャ ン ト によ り 接続 した こ と に よ り 、 従来、

2 次ケ ー ブルに起因 して発生 した溶接ロ ボ ッ ト の動作制限の 問題も解消する こ とができ る のであ る。

又、 本発明 によれば、 ス ポ ッ ト 溶接ロ ボ ッ ト における作業 能率と作業性能と を 2 合の可動、 静止ガ ン の装着によ り 、 著 し く 向上さ せる こ とが可能に成っ た劲果を奏する と共に、 ト ラ ン ス をロ ボ ッ ト 手首の先端に配設 した構造か ら、 2 次ケ ー ブルによ っ て発生する ロ ボ ッ ト の動作 自 由度を阻害する問題 点も解消する こ とができ る のであ る。 なお、 本発明の実施例 に用いた 2 次ケ ー ブル用 シ ャ ン ト は単な る実施例であ り 、 伸 縮 自在なばね支持体にケ ー ブルを保持さ せた構造例等の他の 可撓性、 伸縮性を有 した構成のケ ー ブル構造であ っ て も、 本 実施例の場合と 同様の作用、 効果にする事が可能であ る。

Claims

請求の範囲

1 . ロ ボ ッ ト の手首に直接、 固定さ れる合座手段と、 前記台座手段に固定的に取付け られ、 一次電圧をス ポ ッ ト 溶接に必要な 2 次電圧に変換可能な電気的 ト ラ ン ス手段と、 前記電気的 ト ラ ン ス手段と切 り 雜 し形成さ れ、 前記合座手 段に取付け られた 1 つ の静止ス ポ ッ ト 溶接ガ ン と 、

前記静止ス ポ ッ ト 溶接ガ ン に对 して一定の軸線方向に相対 的な ピ ッ チ間隔が調節可能なよ う に、 前記台座手段に移動可 能に取付け られた可動ス ポ ッ ト 溶接ガ ン と 、

前記電気的 ト ラ ン ス手段に前記静止及び可動ス ポ ッ ト 溶接 ガ ンを電気的に接続する フ レキ シ ブルな 2 次導電線手段とを 具備 した こ とを特徴とする溶接用途に使用する ロ ボ ッ ト の ための ピ ッ チ可変型ス ポ ッ ト 溶接ガ ン装置。

2 . 前記合座手段は、 前記静止ス ポ ッ ト 溶接ガ ン に対する 前記可動ス ポ ッ ト 溶接ガ ン の相対的な ピ ッ チを調節する た め の移動手段を内蔵、 具備 してい る請求の範面 1 に記載の ピ ッ チ可変型ス ポ ッ ト 溶接ガ ン装置。

3 . 前記合座手段は、 合座本体を具備 し、 前記移動手段は 該合座本体内部に回転可能に保持さ れたボールね じ軸と、 該 ボールね じ軸に係合 したボールナ ツ ト と、 該ナ ツ 卜 と結合さ れかつ前記可動ス ポ ッ ト 溶接ガ ンの取付面を有 したたス ラ イ ダ一 と 、 前記ボールね じ軸を回転駆動するモ ータ とを具備 し て成る請求の範囲 2 に記載の ピ ッ チ可変型ス ポ ッ ト 溶接ガ ン 壮 s。

4 . 前記合座手段の合座本体は、 前記電気的 ト ラ ン ス手段 を、 前記ロ ボ ッ ト 手首が有する動作軸に可及的に接近 した位 置に取付け る よ う に取付面を具備 してい る請求の範囲 3 に記 載の ピ ッ チ可変型ス ポ ッ ト 溶接ガ ン装置。

5 . 前記電気的 ト ラ ン ス手段は、 前記所定の軸線方向に、 一定の間隔を置いて取付け、 固定さ れた第 1 、 第 2 の電気的 ト ラ ン ス か らな り 、 該第 1 電気 ト ラ ン ス が前記静止ス ポ ッ ト 溶接ガ ン に接続さ れ、 該第 2 の電気的 ト ラ ン ス が前記可動ス ポ ッ ト 溶接ガ ン に接続さ れてい る請求の範囲 1 に記載の ピ ッ チ可変型ス ポ ッ ト 溶接ガ ン装置。

6 . 前記フ レ キ シ ブルな 2 次導電線手段は、 少な く と も前 記可動ス ポ ッ ト 溶接ガ ン の移動方向に撓み変形可能な導電板 部材を重ねて形成 した、 U字型形状の電気シ ャ ン ト （複数） を具備 してな る請求の範囲 1 に記載の ピ ッ チ可変型ス ポ ッ ト 溶接ガ ン装置。