(57)【要約】【課題】陽電極とアース電極を、ロボットアーム先端に取り付けて、これら電極の平行移動と回転移動により、任意の位置の端子を溶接できるようにする。【解決手段】ロボットアーム部２のアーム先端部３に取り付けられた溶接トーチ４と、この溶接トーチ４と共に溶接トーチ４から、溶接時における一定間隔を維持しつつ、ワークＷの複数の被溶接箇所Ｐ１〜Ｐ６をクランプ、アンクランプ可能に保持してなるアース電極５とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットアーク溶接装置（１）において、
ロボットアーム先端に溶接トーチ（４）と、この溶接トーチ（４）と共に溶接トーチ（４）から、溶接時における一定間隔を維持しつつ、ワーク（Ｗ）の被溶接箇所をクランプ、アンクランプ可能に保持してなるアース電極（５）とを搭載してなり、
前記ワーク（Ｗ）の被溶接箇所に溶接を施すために、ワーク（Ｗ）を位置決め装填、取出し可能に装填するパレット（１２）を備え、
前記溶接トーチ（４）およびアース電極（５）を支持するロボットアーム先端は、前記パレット（１２）に対し、ワーク（Ｗ）における複数の被溶接箇所を溶接可能とするべく、移動可能に構成したことを特徴とするロボットアーク溶接装置。
【請求項２】
溶接開始指令で、パレット（１２）に装填されたワーク（Ｗ）に対し、溶接トーチ（４）およびアース電極（５）を保持するロボットアーム先端を前記ワーク（Ｗ）上の被溶接箇所に位置決め移動させ、
次いで、アース電極（５）を前記ワーク（Ｗ）の被溶接箇所までアンクランプ状態で下降させ、
前記アース電極（５）により前記被溶接箇所をクランプして溶接を実行し、
溶接後に、前記アース電極（５）をアンクランプ状態として上昇させることを特徴とするロボットアーク溶接装置による溶接運転方法。
【請求項３】
前記溶接トーチ（４）およびアース電極（５）を支持するロボットアーム先端を、前記ワーク（Ｗ）上の複数の被溶接箇所毎に、位置決め移動させ、アース電極（５）を前記ワーク（Ｗ）の被溶接箇所までアンクランプ状態で下降させ、前記アース電極（５）により前記被溶接箇所をクランプして溶接を実行し、溶接後に、前記アース電極（５）をアンクランプ状態として上昇させることを特徴とする請求項２に記載のロボットアーク溶接装置による溶接運転方法。
【請求項４】
当初、実際のロボットのロボットアーム先端を、溶接個所などに移動させ、この移動した位置を被溶接箇所として記憶させると共に、ワーク（Ｗ）に対する溶接トーチ（４）姿勢やワイヤ先端の狙い位置を決め、パレット（１２）の位置、姿勢を予め記憶することで、ワーク（Ｗ）の位置と姿勢を決め、次いで、溶接電流、溶接電圧、溶接速度を設定することを特徴とするロボットアーク溶接装置の溶接運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接時に陽電極と陰電極との位置関係が一定であることに鑑み、陽電極と陰電極を共に取り付けて、これら電極の平行移動と回転移動により、任意の位置の端子を溶接できるようにした、ロボットアーク溶接装置およびロボットアーク溶接装置の溶接運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、アーク溶接装置では、ワーク支持治具にワークを装填し、被溶接箇所を陰電極（以下、アース電極）で挟み、挟持させる。アース電極の位置は固定し、次にロボットに取り付けた陽電極を溶接端子の所定位置まで接近させて、アーク放電して端子を溶融し、互いに接合させるようにしている。
【０００３】
以上のようなアーク溶接装置としては、例えば特許文献１がある。かかる特許文献１において開示される自動アーク溶接装置では、余盛形状を良好に保ちつつ、曲面状の被溶接物に適用可能な、且つ、余盛の高さを正確に制御できるようにしたもので、金属溶着部の余盛の高さを検出する余盛高さ検出装置を設け、この余盛高さ検出装置からの検出結果に基づいて溶着すべき金属溶着部の余盛高さを設定値にすべく溶接金属供給装置を制御する制御装置を設けるとしている。
これにより、溶接条件を良好に保ち続けながら良好な形状の余盛を形成しつつ、余盛高さを容易に制御できるとしている。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１５０２６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の溶接装置では、決まった端子位置に対応するのはよいが、アース電極を固定する構造であるため、任意の位置の端子溶接をすることはできない。従って、このような任意の位置の端子溶接をするには、アース電極を有する治具を交換する必要がある。このため、交換にかかる時間とコストがかかり、無駄となる。
本発明は、以上のような課題を改善するために提案されたものであって、溶接時の陽電極と、アース電極の位置関係が常に一定であることに着目し、陽電極とアース電極を、ロボットアーム先端に取り付けて、これら電極の平行移動と回転移動により、任意の位置の端子を溶接できるようにした、ロボットアーク溶接装置およびロボットアーク溶接装置の溶接運転方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の課題を解決するために、請求項１記載の発明では、ロボットアーク溶接装置（１）において、ロボットアーム先端に溶接トーチ（４）と、この溶接トーチ（４）と共に溶接トーチ（４）から、溶接時における一定間隔を維持しつつ、ワーク（Ｗ）の被溶接箇所をクランプ、アンクランプ可能に保持してなるアース電極（５）とを搭載してなり、ワーク（Ｗ）の被溶接箇所に溶接を施すために、ワーク（Ｗ）を位置決め装填、取出し可能に装填するパレット（１２）を備え、溶接トーチ（４）およびアース電極（５）を支持するロボットアーム先端は、パレット（１２）に対し、ワーク（Ｗ）における複数の被溶接箇所を溶接可能とするべく、移動可能に構成したことを特徴とする。
【０００７】
これにより、位置の異なる被溶接箇所に対しても、アース電極（５）を有する治具を交換する必要はなく、任意の位置の被溶接箇所の溶接が可能となる。
【０００８】
請求項２記載の発明では、溶接開始指令で、パレット（１２）に装填されたワーク（Ｗ）に対し、溶接トーチ（４）およびアース電極（５）を保持するロボットアーム先端をワーク（Ｗ）上の被溶接箇所に位置決め移動させ、次いで、アース電極（５）を前記ワーク（Ｗ）の被溶接箇所までアンクランプ状態で下降させ、アース電極（５）により被溶接箇所をクランプして溶接を実行し、溶接後に、アース電極（５）をアンクランプ状態として上昇させることを特徴とする。
【０００９】
これにより、溶接トーチ（４）およびアース電極（５）を保持するロボットアーム先端をワーク（Ｗ）上に位置決め移動させることで、ワーク（Ｗ）を装填するパレット（１２）を交換することなく、溶接することが可能となる。
【００１０】
請求項３記載の発明では、溶接トーチ（４）およびアース電極（５）を支持するロボットアーム先端を、ワーク（Ｗ）上の複数の被溶接箇所毎に、位置決め移動させ、アース電極（５）をワーク（Ｗ）の被溶接箇所までアンクランプ状態で下降させ、アース電極（５）により被溶接箇所をクランプして溶接を実行し、溶接後に、アース電極（５）をアンクランプ状態として上昇させることを特徴とする。
【００１１】
これにより、異なる位置にある被溶接箇所においても、溶接トーチ（４）およびアース電極（５）を保持するロボットアーム先端をワーク（Ｗ）上に位置決め移動させることで、ワーク（Ｗ）を装填するパレット（１２）を交換することなく、溶接することが可能となる。
【００１２】
さらに請求項４記載の発明では、当初、実際のロボットのロボットアーム先端を、溶接個所などに移動させ、この移動した位置を被溶接箇所として記憶させると共に、ワーク（Ｗ）に対する溶接トーチ（４）姿勢やワイヤ先端の狙い位置を決め、パレット（１２）の位置、姿勢を予め記憶することで、ワーク（Ｗ）の位置と姿勢を決め、次いで、溶接電流、溶接電圧、溶接速度を設定することを特徴とする。
【００１３】
これにより、予め、被溶接箇所の位置を記憶しておくことで、複数の被溶接箇所を有するワーク（Ｗ）の被溶接箇所を設定データ、すなわち、溶接電流、溶接電圧、溶接速度にかかる設定データに従って、自動的に溶接動作させることができ、これにより、ワーク（Ｗ）の生産性の向上に寄与することができる。
【００１４】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１にロボットアーク溶接装置１の要部を摸式的に示す。
このロボットアーク溶接装置１は、周知の複数軸方向に位置決め駆動可能なロボット本体におけるロボットアーム部２のアーム先端部３に取り付けられた溶接トーチ４と、この溶接トーチ４と共に溶接トーチ４から、溶接時における一定間隔を維持しつつ、ワークＷの被溶接箇所をクランプ、アンクランプ可能に保持してなるアース電極５とを搭載している。
また、ロボットアーク溶接装置１には、ロボットアーム部２の動作制御を行うための動作プログラム、教示等、各種ソフトウェアや、記憶装置を搭載した、ロボットコントローラ６と種々の操作指令、溶接電流、溶接電圧、溶接速度などを設定したり、その他、設定データの教示を行う、操作指令手段７が備えられている。
【００１６】
溶接トーチ４は、詳細は図示しないが、例えば図２に示すように、トーチ本体８の筒状先端部８ａに、トーチ本体８の中心軸Ｘに沿って、タングステン電極９Ｗを、下端部側から自動的に送り出し可能に配設している。
【００１７】
これに対し、アース電極５は、溶接トーチ４同様、ロボットアーム部２のアーム先端部３に、溶接トーチ４先端のタングステン電極９Ｗと、所定距離維持するように、アーム先端部３に垂下支持されたチャック支持機構１０の先端の一対のチャック部材１１により、把持されている。
この場合、アース電極５は、先端部５ａを把持部として、Ｌ字状に屈曲させた、外観がピンセット状の部材である。かかる先端部５ａは、アーム先端部３に略平行に支持されたチャック支持機構１０およびチャック部材１１により、トーチ本体８の中心軸に沿う、タングステン電極９Ｗと直交するように保持されている。
【００１８】
以上のようなロボットアーク溶接装置１の作業領域には、ワークＷの被溶接箇所に溶接を施すために、ワークＷを位置決め装填、取出し可能に装填するパレット１２を配置している。
パレット１２は、基台１３上に設けた、ワークＷに対応したワーク装填部１４と、位置決め部材１５を有し、これにより、被溶接箇所を複数有するワークＷが、水平状に固定保持されるようになっている。
【００１９】
ここで、溶接対象であるワークＷについて、概略説明する。
溶接対象としてのワークＷには、図３に示すように、例えばオルタネータに搭載されるレクチファイヤを挙げることができる。レクチファイヤは、交流電流を直流に変換するもので、中心部位Ｏを欠いた扇形状の基板１６に、ダイオードＤを６個、実装したものである。
この場合ダイオード６は、基板１６の外周近傍に、同心円状にプラス側端子が配設される。かかるダイオードＤのプラス側端子は、一対のダイオードＤ毎に、ダイオードＤ間に設けた端子台１７のターミナル１８に、それぞれのダイオードＤのプラス側端子１９が溶接によって溶着するようになっている（図２参照）。
すなわち、それぞれのダイオードＤのプラス側端子と端子台１７のターミナル１８とによって、６つ、基板１６の外周近傍に、同心円状に被溶接箇所Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６が出現することとなる（図４参照）。
【００２０】
なお、被溶接箇所Ｐ１〜Ｐ６は、ロボットアーク溶接装置１におけるロボットコントローラ６の記憶手段に予め記憶させておくことができ、あるいは、種々の操作指令、教示等の指令を行う操作指令手段７によって教示させ、教示データとして設定しておくことができる。さらには、操作指令手段７により溶接電流、溶接電圧、溶接速度など、実際の動作データを設定しておくことができる。
【００２１】
次に、以上のような構成のロボットアーク溶接装置１について、溶接運転方法を説明する。
先ず、溶接すべきワークＷを、パレット１２における基台１３上のワーク装填部１４に、装填して、位置決め部材１５により、水平状に固定保持する。
次に、操作指令手段７により、予め、ロボットアーム部２のアーム先端部３に対して動作指令を出して、アーム先端部３に搭載された溶接トーチ４およびアース電極５を、ワークＷ上の複数の被溶接箇所Ｐ１〜Ｐ６に、実際の溶接動作に先行して、順次、トレースするように移動させる。これによって、ロボットコントローラの記憶装置に溶接トーチ４およびアース電極５の動作を記憶させることができる。あるいは、操作指令手段７に、教示データとして、被溶接箇所Ｐ１〜Ｐ６を、設定しておくこともできる。
その場合、ワークＷ上の複数の被溶接箇所Ｐ１〜Ｐ６は、６つ、基板１６の外周近傍に、同心円状にあるため、アーム先端部３に搭載された溶接トーチ４を位置決めしやすく、且つ、教示も容易である。
さらには、操作指令手段７には、溶接電流、溶接電圧、溶接速度など、実際の動作データを設定しておくことができる。
【００２２】
次に、溶接開始指令で、パレット１２に装填されたワークＷに対し、ロボットコントローラの記憶装置に格納したデータや、操作指令手段７に設定した溶接電流、溶接電圧、溶接速度など、実際の動作データに基づいて、動作プログラムに従って、溶接トーチ４およびアース電極５を保持する、ロボットアーム部２のアーム先端部３を、ワークＷ上の被溶接箇所である、ダイオードＤのプラス側端子と端子台１７のターミナル１８との接触部に位置決め移動させることができる。
【００２３】
最初のワークＷの被溶接箇所Ｐ１に、溶接トーチ４およびアース電極５の位置決めがなされると、次に、溶接トーチ４およびアース電極５をワークＷの被溶接箇所Ｐ１までアンクランプ状態で下降させる。すなわち、アース電極５の先端部５ａは、チャック支持機構１０先端のチャック部材１１により、開いた状態で、ダイオードＤのプラス側端子と端子台１７のターミナル１８との接触部の両側方にもたらされる。なお、このとき、溶接トーチ４は、トーチ本体８の中心軸Ｘに沿う、タングステン電極９Ｗが、ダイオードＤのプラス側端子と端子台１７のターミナル１８との接触部を通る軸線と一致させている（図２参照）。
【００２４】
次いで、開いたアース電極５の先端部５ａを、チャック支持機構１０先端のチャック部材１１を作動して、上記被溶接箇所Ｐ１をクランプして溶接を実行する。
溶接後、チャック支持機構１０先端のチャック部材１１を作動して、アース電極５の先端部５ａを開いてアンクランプ状態として上昇させ、一つの被溶接箇所Ｐ１の溶接作業が完了する。
そして、ロボットアーク溶接装置１は、教示データに基づいて、動作プログラムに従って、ロボットアーム部２のアーム先端部３を、順次、次の被溶接箇所Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６に移動させ、同じ溶接動作を繰り返すことで、そのワークＷの溶接作業を完了させることができる。
【００２５】
以上のように、ワークＷに複数の被溶接箇所があっても、予め設定された教示データに基づいて、ロボットアーム部２のアーム先端部３を動作させて、溶接を行うことができるので、これまでのように、溶接箇所毎にワークを取り付けた治具を交換するなどの作業は不要であり、作業効率、生産効率が大幅に向上する。
【００２６】
以上、ロボットアーク溶接装置１について、一つの具体的なワークを挙げ、説明したが、勿論、上述のワークに限られない。すなわち、本発明におけるロボットアーク溶接装置１は、複数の被溶接箇所があって、その被溶接箇所が、ロボットの可動範囲内にあり、且つワーク表面に存在するワークに対して用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明にかかるロボットアーク溶接装置の一例を示した、模式的な構成説明図である。
【図２】図１に示すロボットアーク溶接装置のうち、セットされたワークの被溶接箇所に対する、溶接トーチとアース電極の位置関係を示した、模式図である。
【図３】図１に示すロボットアーク溶接装置によって溶接を行う、ワークの一例を示した、平面図である。
【図４】図３に示す、ワークに対して、溶接トーチとアース電極を支持するロボットアーム部の動作軌跡を示した、平面説明図である。
【符号の説明】
【００２８】
１    ロボットアーク溶接装置
２    ロボットアーム部
３    アーム先端部
４    溶接トーチ
５    アース電極
５ａ    先端部
６    ロボットコントローラ
７    操作指令手段
８    トーチ本体
８ａ    筒状先端部
９ｗ    タングステン電極
１０    チャック支持機構
１１    チャック部材
１２    パレット
１３    基台
１４    ワーク装填部
１５    位置決め部材
１６    基板
１７    端子台
１８    ターミナル
１９    プラス側端子
Ｗ    ワーク
Ｄ    ダイオード
Ｐ１〜Ｐ６    被溶接箇所
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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