(57)【要約】【課題】  トーチケーブルの挙動を安定に保ち、干渉を最小に抑えたトーチケーブル処理構造を、天吊り方式／壁掛け方式のアーク溶接ロボットで実現する。【解決手段】  ロボットベース１５を天井部１００に設置し、前腕基部１０に第１軸線Ａの回りで回転可能に第１手首要素１１を設け、同第１手首要素１１に、第２軸線Ｂの回りで回転可能に第２手首要素１２を設け、伝動機構１３を介して溶接トーチ２をオフセットされた軸Ｃ回りで回転可能に支持する。溶接トーチ２は、図示したロボット姿勢で先端が下方を向くように取付けられる。支持ベース５を介してリニアガイド６ａ、スライダ７を設け、トーチケーブル３の中途部（または溶接ワイヤ送給装置４）を固定し、張力発生装置８０で引き寄せる。壁掛け方式のロボットにも適用できる。【選択図】          図２
2006068806.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
天井部に設置されたロボットベースと、下方に延びる上腕と、前腕基部と第１手首要素を含む前腕と、第２手首要素と、溶接トーチとを備え、
前記第１手首要素は、前腕基部の先端に、前記前腕の長手方向に沿った第１軸線回りで回転可能に設けられており、
前記第２手首要素は、前記第１手首要素に、前記第１軸線と略垂直に交わる第２軸線回りに回転可能に設けられており、
前記溶接トーチは、前記第２軸線の位置が前記前腕基部よりも上方にあり、且つ、前記第２手首要素の先端が前記第２軸線の位置よりも下方にあるロボット姿勢において該溶接トーチの先端が下方を向くように、且つ、前記第２軸線と略垂直であるとともに前記第１軸線と所定距離隔てた第３軸線回りに回転可能に設けられている、アーク溶接ロボットにおけるトーチケーブル処理構造であって、
前記前腕基部上に、前記第１軸線に沿って移動自在なスライダを有するスライド機構が設けられ、
前記トーチケーブルは、その途中個所を前記スライダに取り付けられているとともに、該スライダに取り付けられた位置から、前記ロボット姿勢において前記第１手首要素の上方の空間を通るように、前記トーチまで配設されており、
更に、前記スライダを前記第１軸線に平行で前記溶接トーチと反対の方向に引き寄せる力を付与する手段が設けられていることを特徴とする、アーク溶接ロボットのトーチケーブル処理構造。
【請求項２】
前記トーチケーブルは、前記スライダに対して取付けられた前記途中個所において、前記スライド機構の取付面に対して垂直な軸回りで姿勢変更自在であ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トーチケーブル処理構造。
【請求項３】
天井部に設置されたロボットベースと、下方に延びる上腕と、前腕基部と第１手首要素を含む前腕と、第２手首要素と、溶接トーチとを備え、
前記第１手首要素は、前腕基部の先端に、前記前腕の長手方向に沿った第１軸線回りで回転可能に設けられており、
前記第２手首要素は、前記第１手首要素に、前記第１軸線と略垂直に交わる第２軸線回りに回転可能に設けられており、
前記溶接トーチは、前記第２軸線の位置が前記前腕基部よりも上方にあり、且つ、前記第２手首要素の先端が前記第２軸線の位置よりも下方にあるロボット姿勢において該溶接トーチの先端が下方を向くように、且つ、前記第２軸線と略垂直であるとともに前記第１軸線と所定距離隔てた第３軸線回りに回転可能に設けられている、アーク溶接ロボットにおけるトーチケーブル処理構造であって、
前記前腕基部上に、前記第１軸線に沿って移動自在なスライダを有するスライド機構が設けられ、
該スライダには、溶接ワイヤ送給装置が取付けられており、
前記トーチケーブルは、前記溶接ワイヤ送給装置を経由し、該溶接ワイヤ送給装置から、前記ロボット姿勢において前記第１手首要素の上方の空間を通るように、前記トーチまで配設されており、
更に、前記スライダを前記第１軸線に平行で前記溶接トーチと反対の方向に引き寄せる力を付与する手段が設けられていることを特徴とする、アーク溶接ロボットのトーチケーブル処理構造。
【請求項４】
前記溶接ワイヤ送給装置は、前記スライド機構の取付面に対して垂直な軸回りで姿勢変更自在であることを特徴とする、請求項３に記載のアーク溶接ロボットのトーチケーブル処理構造。
【請求項５】
立壁部に設置されたロボットベースと、前記立壁部から離隔する方向に延びる上腕と、前腕基部と第１手首要素を含む前腕と、第２手首要素と、溶接トーチとを備え、
前記第１手首要素は、前腕基部の先端に、前記前腕の長手方向に沿った第１軸線回りで回転可能に設けられており、
前記第２手首要素は、前記第１手首要素に、前記第１軸線と略垂直に交わる第２軸線回りに回転可能に設けられており、
前記溶接トーチは、前記第２軸線の位置が前記前腕基部よりも下方にあり、且つ、前記第２手首要素の先端が前記第２軸線よりも前記立壁部から離隔した側にあるロボット姿勢において、該溶接トーチの先端が前記立壁部から離隔する方向を向くように、且つ、前記第２軸線と略垂直であるとともに前記第１軸線と所定距離隔てた第３軸線回りに回転可能に設けられている、アーク溶接ロボットにおけるトーチケーブル処理構造であって、
前記前腕基部上に、前記第１軸線に沿って移動自在なスライダを有するスライド機構が設けられ、
前記トーチケーブルは、その途中個所を前記スライダに取り付けられているとともに、該スライダに取り付けられた位置から、前記ロボット姿勢において、前記第１手首要素よりも前記立壁部側の空間を通るように、前記トーチまで配設されており、
更に、前記スライダを前記第１軸線に平行で前記溶接トーチと反対の方向に引き寄せる力を付与する手段が設けられていることを特徴とする、アーク溶接ロボットのトーチケーブル処理構造。
【請求項６】
前記トーチケーブルは、前記スライダに対して取付けられた前記途中個所において、前記スライド機構の取付面に対して垂直な軸回りで姿勢変更自在であることを特徴とする、請求項５に記載のアーク溶接ロボットのトーチケーブル処理構造。
【請求項７】
立壁部に設置されたロボットベースと、前記立壁部から離隔する方向に延びる上腕と、前腕基部と第１手首要素を含む前腕と、第２手首要素と、溶接トーチとを備え、
前記第１手首要素は、前腕基部の先端に、前記前腕の長手方向に沿った第１軸線回りで回転可能に設けられており、
前記第２手首要素は、前記第１手首要素に、前記第１軸線と略垂直に交わる第２軸線回りに回転可能に設けられており、
前記溶接トーチは、前記第２軸線の位置が前記前腕基部よりも下方にあり、且つ、前記第２手首要素の先端が前記第２軸線よりも前記立壁部から離隔した側にあるロボット姿勢において、該溶接トーチの先端が前記立壁部から離隔する方向を向くように、且つ、前記第２軸線と略垂直であるとともに前記第１軸線と所定距離隔てた第３軸線回りに回転可能に設けられている、アーク溶接ロボットにおけるトーチケーブル処理構造であって、
前記前腕基部上に、前記第１軸線に沿って移動自在なスライダを有するスライド機構が設けられ、
該スライダには、溶接ワイヤ送給装置が取付けられており、
前記トーチケーブルは、前記溶接ワイヤ送給装置を経由し、該溶接ワイヤ送給装置から、前記ロボット姿勢において、前記第１手首要素よりも前記立壁部側の空間を通るように、前記トーチまで配設されており、
更に、前記スライダを前記第１軸線に平行で前記溶接トーチと反対の方向に引き寄せる力を付与する手段が設けられていることを特徴とする、アーク溶接ロボットのトーチケーブル処理構造。
【請求項８】
前記溶接ワイヤ送給装置は、前記スライド機構の取付面に対して垂直な軸回りで姿勢変更自在であることを特徴とする、請求項７に記載のアーク溶接ロボットのトーチケーブル処理構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アーク溶接を行う産業用ロボット（以下、「アーク溶接ロボット」あるいは、単に「ロボット」と言う）のためのトーチケーブル処理構造に関し、特に、天吊り方式あるいは壁掛け方式で設置されたアーク溶接ロボットにおけるトーチケーブルの処理構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
アーク溶接ロボットにおいては、ワーク、治具、周辺機器の間の狭い隙間に入り込んで溶接作業を行うことが多い。その場合、ロボット先端部のアームや溶接トーチは周辺との干渉する領域が狭く特に問題とはならないが、トーチケーブルには、干渉の問題を起し易い。なぜならば、トーチケーブルは溶接トーチの送給安定性を確保するために緩やかに取回しがされており、その分、周辺との干渉する領域が広くなるからである。
【０００３】
これを防ぐための一つの方策として、下記特許文献１では、床面設置方式のアーク溶接ロボットにおいて、溶接トーチを、ロボット最終回転軸に対し一定量オフセットした軸回りで回転可能に設ける一方、ロボットの前腕基部上にスライド機構を設け、トーチケーブルの途中個所をスライド機構のスライダに取付け、同スライダを溶接トーチと反対の方向に引き寄せる力を付与するようにする手法が提案されている。図１はこの手法の概略を説明する図で、符号１は６軸構成のアーク溶接ロボットを表わしている。アーク溶接ロボット１は床面に設置されており、ロボットベース１５から上腕１４は上方へ延びている。上腕１４の上端付近に取付けられた前腕基部１０の先端には、第１軸線Ａの回りで回転可能に第１手首要素１１が設けられ、同第１手首要素１１に、第２軸線Ｂの回りで回転可能に第２手首要素１２が設けられている。
【０００４】
そして、第２手首要素１２に、伝動機構１３を介して溶接トーチ２が、第２軸線Ｂと略垂直であり、且つ、第１軸線Ａと所定距離隔てた第３軸線Ｃの回りで回転可能に支持されている。換言すれば、溶接トーチ２は、ロボット最終回転軸に対し一定量オフセットした平行な軸Ｃ回りに回転可能に支持されている。
【０００５】
符号４はトーチケーブル３を用いて溶接トーチ２に溶接ワイヤを送給するワイヤ送給装置で、ロボット１の旋回胴１６上に固定されたワイヤ供給装置支持部１７を介して設置されている。また、前腕基部１０上には支持ベース５を介してスライド機構６が設けられている。スライド機構６は、リニアガイド６ａと、該リニアガイド６ａ上で第１軸線Ａに略平行な方向に沿って可動に取付けられたスライダ７を有し、スライダ７にトーチケーブル３の中途部がクランプ（固定）されている。トーチケーブル３は、この中途取付部３ａから、第１手首要素１１の上方空間を通り、挿通ガイド３ｈをくぐって溶接トーチ２に接続されている。
【０００６】
スライド機構６には、スライダ７を常時後方へ引き寄せる力を加える機構が付設されている。ここに示した例では、スライダ７の後端付近に線材８１の一端が接続され、線材８１の他端が張力発生装置８０に接続されている。符号８２は線材８１を折り返してガイドする滑車で、支持ベース５の後端付近に取付けられている。張力発生装置８０自体はバネ、エアシリンダ等を利用したもので、例えば前腕基部１０の後部に取付けられる。符号３ｄはスライダ７が前腕基部１０の後方側へ引き寄せられた時に生じ得るトーチケーブル３の弛みを表わしている。
【０００７】
溶接ワイヤ及びワイヤ送給装置４への給電は、溶接電源装置２１によって給電ケーブル２２を介して行なわれる。給電の制御内容（溶接電圧／電流の制御、ワイヤ給送の制御）は、ロボット制御装置２０から溶接電源装置２１に送られる指令に基づいて行なわれる。溶接実行時にロボット１は、ロボット制御装置２０からの指令に従い、手首先端に装着された溶接トーチ２が指定された姿勢で溶接ワイヤを溶接対象物の溶接位置に繰り出されるような目標位置まで移動する。また、同時に溶接電源装置２１への溶接指令も出力し、溶接電源装置２１はロボット１の動作と同期し、溶接トーチ先端溶接ワイヤ部の溶接電圧、溶接電流を制御する。
【０００８】
床面設置方式のアーク溶接ロボットにおいては、このような構成により、溶接トーチ２の姿勢が変化した場合でも、トーチケーブル３の挙動が大きく変化せず、トーチケーブル３とワーク、治具、周辺機器との干渉を最小に抑えることができ、且つ、安定した溶接ワイヤ送給を実現することができる。しかし、システムの省スペース化や自由度の高い冶具交換などの目的で、ロボットを天吊り状態で設置した溶接システムにおいては、ワークがロボットに対し、下方にある為、溶接時のロボット手首軸姿勢が床置き状態で設置した場合と反対となる。一方、上記のような構成でロボットベース１５を天井に固定し、ロボット全体を倒立させた状態で設置すると、手首軸動作範囲の制限により困難が生じる。つまり、トーチケーブルの柔軟性による制限から、第１手首要素、第２手首要素の動作範囲が±１８０度より狭く制限され、ロボットが天吊り設置された場合には、トーチの先端を下上方を向いた状態での作業が困難になるという問題があり、解決が望まれている。
【０００９】
また、作業現場の事情等から、床面から天井方向に延びる立壁にロボットを設置する場合もあり、「壁掛け設置方式」などと呼ばれている。そのような壁掛け設置方式を採用した場合についても、上記特許文献１に示されて手法の利点を生かしながら、壁掛け設置方式のロボットに好適なトーチケーブル処理構造の提案が待たれていたところである。
【００１０】
【特許文献１】特願２００４−１９４５９３に添付された明細書及び図面
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで本発明の目的は、特許文献１に示された技術の方式（溶接トーチの回転軸をロボット最終軸の回転軸からシフトさせる方式）を生かして、トーチケーブルの挙動を安定に保ち、トーチケーブルとワーク、治具、周辺機器との干渉を最小に抑えることができ、且つ、安定した溶接ワイヤ送給を実現することができるトーチケーブル処理構造を、天吊り方式あるいは壁掛け方式のアーク溶接ロボットについて実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、天吊り方式あるいは壁掛け方式のアーク溶接ロボットについて、上記特許文献１に示された技術の考え方と利点を生かしながら、天吊り方式あるいは壁掛け方式においても、溶接トーチの先端を床面側に向けた状態で無理なく溶接作業を行えるように修正したトーチケーブル処理構造を採用することで上記課題を解決したものである。
【００１３】
より具体的に言えば、先ず請求項１〜請求項４に記載された発明において、アーク溶接ロボットは、天井部に設置されたロボットベースと、下方に延びる上腕と、前腕基部と第１手首要素を含む前腕と、第２手首要素と、溶接トーチとを備え、前記第１手首要素は、前腕基部の先端に、前記前腕の長手方向に沿った第１軸線回りで回転可能に設けられており、前記第２手首要素は、前記第１手首要素に、前記第１軸線と略垂直に交わる第２軸線回りに回転可能に設けられる。また、前記溶接トーチは、前記第２軸線の位置が前記前腕基部よりも上方にあり、且つ、前記第２手首要素の先端が前記第２軸線の位置よりも下方にあるロボット姿勢において該溶接トーチの先端が下方を向くように、且つ、前記第２軸線と略垂直であるとともに前記第１軸線と所定距離隔てた第３軸線回りに回転可能に設けられる。
【００１４】
そして、請求項１に記載の発明では、前記前腕基部上に、前記第１軸線に沿って移動自在なスライダを有するスライド機構が設けられ、前記トーチケーブルは、その途中個所を前記スライダに取り付けられているとともに、該スライダに取り付けられた位置から、前記ロボット姿勢において前記第１手首要素の上方の空間を通るように、前記トーチまで配設されており、更に、前記スライダを前記第１軸線に平行で前記溶接トーチと反対の方向に引き寄せる力を付与する手段が設けられている。
【００１５】
ここで、前記トーチケーブルは、前記スライダに対して取付けられた前記途中個所において、前記スライド機構の取付面に対して垂直な軸回りで姿勢変更自在とすることができる（請求項２）。  
また、請求項３に記載の発明では、前記前腕基部上に、前記第１軸線に沿って移動自在なスライダを有するスライド機構が設けられ、該スライダには、溶接ワイヤ送給装置が取付けられており、前記トーチケーブルは、前記溶接ワイヤ送給装置を経由し、該溶接ワイヤ送給装置から、前記ロボット姿勢において前記第１手首要素の上方の空間を通るように、前記トーチまで配設されており、更に、前記スライダを前記第１軸線に平行で前記溶接トーチと反対の方向に引き寄せる力を付与する手段が設けられている。
【００１６】
ここで、前記溶接ワイヤ送給装置は、前記スライド機構の取付面に対して垂直な軸回りで姿勢変更自在とすることができる（請求項４）。
【００１７】
次に、請求項５〜請求項８に記載された発明において、アーク溶接ロボットは、立壁部に設置されたロボットベースと、前記立壁部から離隔する方向に延びる上腕と、前腕基部と第１手首要素を含む前腕と、第２手首要素と、溶接トーチとを備え、前記第１手首要素は、前腕基部の先端に、前記前腕の長手方向に沿った第１軸線回りで回転可能に設けられており、前記第２手首要素は、前記第１手首要素に、前記第１軸線と略垂直に交わる第２軸線回りに回転可能に設けられている。また、前記溶接トーチは、前記第２軸線の位置が前記前腕基部よりも下方にあり、且つ、前記第２手首要素の先端が前記第２軸線よりも前記立壁部から離隔した側にあるロボット姿勢において、該溶接トーチの先端が前記立壁部から離隔する方向を向くように、且つ、前記第２軸線と略垂直であるとともに前記第１軸線と所定距離隔てた第３軸線回りに回転可能に設けられる。
【００１８】
そして、請求項５に記載の発明では、前記前腕基部上に、前記第１軸線に沿って移動自在なスライダを有するスライド機構が設けられ、前記トーチケーブルは、その途中個所を前記スライダに取り付けられているとともに、該スライダに取り付けられた位置から、前記ロボット姿勢において、前記第１手首要素よりも前記立壁部側の空間を通るように、前記トーチまで配設されており、更に、前記スライダを前記第１軸線に平行で前記溶接トーチと反対の方向に引き寄せる力を付与する手段が設けられている。
【００１９】
ここで、前記トーチケーブルは、前記スライダに対して取付けられた前記途中個所において、前記スライド機構の取付面に対して垂直な軸回りで姿勢変更自在とすることができる（請求項６）。
【００２０】
また、請求項７に記載の発明では、前記前腕基部上に、前記第１軸線に沿って移動自在なスライダを有するスライド機構が設けられ、該スライダには、溶接ワイヤ送給装置が取付けられており、前記トーチケーブルは、前記溶接ワイヤ送給装置を経由し、該溶接ワイヤ送給装置から、前記ロボット姿勢において、前記第１手首要素よりも前記立壁部側の空間を通るように、前記トーチまで配設されており、更に、前記スライダを前記第１軸線に平行で前記溶接トーチと反対の方向に引き寄せる力を付与する手段が設けられる。
【００２１】
ここで、前記溶接ワイヤ送給装置は、前記スライド機構の取付面に対して垂直な軸回りで姿勢変更自在とすることができる（請求項８）。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、天吊り方式あるいは壁掛け方式のアーク溶接ロボットにおいて、トーチケーブルが過剰に引っ張られず前腕に絡まらず、且つ、トーチケーブルが過剰に弛んでその曲率が大きく変化しないようにすることで、溶接ワイヤの安定送給が可能となり、溶接作業が安定して行えるようになる。また、天吊り方式あるいは壁掛け方式の採用によっても、溶接トーチが溶接に適した位置・姿勢をとり難くなるといった事態が回避されるようになる。更に別の利点として、本発明を適用したケーブル処理構造で使用する諸要素の殆どは、上記特許文献１に記載したものと共通して使用可能なものである。従って、ロボットの設置状態に応じて、最低限の部材を追加・交換することで、トーチケーブル処理構造を最適化した形態を提供することが可能となり、経済的に有利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。先ず、図２は本発明に従った第１実施形態に係るアーク溶接ロボットの全体構成を正面図（ａ）、右側面図（ｂ）で示したものである。符号１は６軸構成のアーク溶接ロボットで、そのロボットベース１５が床面部９０ではなく、天井部１００に設置されており、上腕１４はロボットベース１５から下方へ延びている。上腕１４の先端付近に取付けられた前腕基部１０の先端には、第１軸線Ａの回りで回転可能に第１手首要素１１が設けられ、同第１手首要素１１に、第２軸線Ｂの回りで回転可能に第２手首要素１２が設けられている。
【００２４】
第２手首要素１２には、伝動機構１３を介して溶接トーチ２が、第２軸線Ｂと略垂直であり、且つ、第１軸線Ａと所定距離隔てた第３軸線Ｃの回りで回転可能に支持されており、溶接トーチ２は、ロボット最終回転軸に対し一定量オフセットした平行な軸Ｃ回りに回転可能となっている。なお、伝動機構１３の具体例については後述する。
【００２５】
また、第２手首要素１２に対する溶接トーチ２の取付け姿勢（トーチ先端の向き）は、図示されているように、第２手首要素１２の先端が第２軸線Ｂの位置よりも下方にあるロボット姿勢において溶接トーチ２の先端が下方を向くように選ばれている。これにより、床面部９０側にあるワーク（図示省略）に対する溶接を無理のないロボット姿勢で実行することができる。
【００２６】
符号４はトーチケーブル３を用いて溶接トーチ２に溶接ワイヤを送給するワイヤ送給装置で、ロボット１の旋回胴１６上に固定されたワイヤ供給装置支持部１７を介して設置されている。また、前腕基部１０上には支持ベース５を介してスライド機構が設けられている。スライド機構は、リニアガイド６ａと、該リニアガイド６ａ上で第１軸線Ａに略平行な方向に沿って可動に取付けられたスライダ７を有し、スライダ７にトーチケーブル３の中途部がクランプ（固定）されている。トーチケーブル３は、図示されたロボット姿勢（第２軸線Ｂの位置が前記前腕基部よりも上方にあり、且つ、第２手首要素１２の先端が第２軸線Ｂの位置よりも下方にあるロボット姿勢）において、この中途取付部３ａから、第１手首要素１１の上方空間を通り、挿通ガイド３ｈをくぐって溶接トーチ２に接続されている。なお、スライド機構に首振り自在のスライダ７を用いて、トーチケーブル３の運動の自由度を増やすこともできる。そのようなスライダ機構の例については、後述する。
【００２７】
スライド機構には、スライダ７を常時後方へ引き寄せる力を加える機構が付設されている。そのような機構には種々の形態があり得るが、ここでは、スライダ７の後端付近には線材８１の一端が接続され、線材８１の他端を張力発生装置８０に接続して引き寄せる機構が示されている。符号８２は線材８１を折り返してガイドする滑車で、支持ベース５の後端付近に取付けられている。張力発生装置８０自体はバネ、エアシリンダ等を利用したもので、例えば前腕基部１０の後部に取付けられる。このようなスライダ機構の存在により、トーチケーブル３は、手首軸が大きく動作しても、大きな余長を発生しなくなる。
【００２８】
なお、符号１０１は天井部１００に取付けられた溶接ワイヤ保持ガイドで、溶接ワイヤドラム（図示省略）から引き出された溶接ワイヤを保持するとともに挿通ガイドする機能を有している。溶接ワイヤ保持ガイド１０１を経た溶接ワイヤは、ワイヤ送給装置４内で、給電ケーブル２２、アシストガスホース（図示省略）等と合体し、トーチケーブル３となる。既述の通り、トーチケーブル３は、スライダ７、挿通ガイド３ｈを経て溶接トーチ２の基部に接続されている。
【００２９】
溶接ワイヤ及びワイヤ送給装置４への給電は、溶接電源装置２１によって給電ケーブル２２を介して行なわれる。給電の制御内容（溶接電圧／電流の制御、ワイヤ給送の制御）は、ロボット制御装置２０から溶接電源装置２１に送られる指令に基づいて行なわれる。溶接実行時にロボット１は、ロボット制御装置２０からの指令に従い、手首先端に装着された溶接トーチ２が指定された姿勢で溶接ワイヤを溶接対象物の溶接位置に繰り出されるような目標位置まで移動する。また、同時に溶接電源装置２１への溶接指令も出力し、溶接電源装置２１はロボット１の動作と同期し、溶接トーチ先端溶接ワイヤ部の溶接電圧、溶接電流を制御する。
【００３０】
天吊り方式のアーク溶接ロボットにおいても、このような構成により、溶接トーチ２の姿勢が変化した場合でも、トーチケーブル３の挙動が大きく変化せず、トーチケーブル３とワーク、治具、周辺機器との干渉を最小に抑えることができ、且つ、安定した溶接ワイヤ送給を実現することができる。
【００３１】
次に、図３は本発明に従った第２実施形態に係るアーク溶接ロボットの全体構成を正面図（ａ）、右側面図（ｂ）で示したものである。ロボットの設置形態、及び、溶接トーチの取付け姿勢については第１実施形態と同様である。即ち、アーク溶接ロボット１のロボットベース１５は床面部９０ではなく、天井部１００に設置されており、上腕１４はロボットベース１５から下方へ延びている。上腕１４の先端付近に取付けられた前腕基部１０の先端には、第１軸線Ａの回りで回転可能に第１手首要素１１が設けられ、同第１手首要素１１に、第２軸線Ｂの回りで回転可能に第２手首要素１２が設けられている。
【００３２】
第２手首要素１２には、伝動機構１３（具体例については後述）を介して溶接トーチ２が、第２軸線Ｂと略垂直であり、且つ、第１軸線Ａと所定距離隔てた第３軸線Ｃの回りで回転可能に支持されており、溶接トーチ２は、ロボット最終回転軸に対し一定量オフセットした平行な軸Ｃ回りに回転可能となっている。
また、第２手首要素１２に対する溶接トーチ２の取付け姿勢（トーチ先端の向き）は、図示されているように、第２手首要素１２の先端が第２軸線Ｂの位置よりも下方にあるロボット姿勢において溶接トーチ２の先端が下方を向くように選ばれている。これにより、床面部９０側にあるワーク（図示省略）に対する溶接を無理のないロボット姿勢で実行することができる。
【００３３】
符号４はトーチケーブル３を用いて溶接トーチ２に溶接ワイヤを送給するワイヤ送給装置で、本実施形態では、前腕基部１０上に支持ベース５を介して設けられたスライド機構上に設置されている。スライド機構は、第１実施形態で用いたものと同様で、リニアガイド６ａと、該リニアガイド６ａ上で第１軸線Ａに略平行な方向に沿って可動に取付けられたスライダ７を有し、スライダ７に溶接ワイヤ送給装置４が固定されている。なお、溶接ワイヤ送給装置４自身がスライダを兼ねるようにしても良い。
【００３４】
トーチケーブル３は、図示されたロボット姿勢（第２軸線Ｂの位置が前記前腕基部よりも上方にあり、且つ、第２手首要素１２の先端が第２軸線Ｂの位置よりも下方にあるロボット姿勢）において、この溶接ワイヤ送給装置４から、第１手首要素１１の上方空間を通り、挿通ガイド３ｈをくぐって溶接トーチ２に接続されている。また、第１実施形態と同じく、スライド機構に首振り自在のスライダ７を用いて、トーチケーブル３の運動の自由度を増やすこともできる（具体例は後述）。
【００３５】
第１実施形態と同様に、スライダ７の後端付近には線材８１の一端が接続され、線材８１の他端を張力発生装置８０に接続して引き寄せる機構が示されている。符号８２は線材８１を折り返してガイドする滑車で、支持ベース５の後端付近に取付けられている。張力発生装置８０自体はバネ、エアシリンダ等を利用したもので、例えば前腕基部１０の後部に取付けられる。このようなスライダ機構の存在により、トーチケーブル３は、手首軸が大きく動作しても、大きな余長を発生しなくなる。
【００３６】
なお、符号１０１は天井部１００に取付けられた溶接ワイヤ保持ガイドで、溶接ワイヤドラム（図示省略）から引き出された溶接ワイヤを保持するとともに挿通ガイドする機能を有している。溶接ワイヤ保持ガイド１０１を経た溶接ワイヤは、ワイヤ送給装置４内で、給電ケーブル２２、アシストガスホース（図示省略）等と合体し、トーチケーブル３となる。既述の通り、トーチケーブル３は、溶接ワイヤ送給装置４から挿通ガイド３ｈを経て溶接トーチ２の基部に接続されている。
【００３７】
溶接ワイヤ及びワイヤ送給装置４への給電やその制御についても、第１実施形態と同様で、溶接電源装置２１によって給電ケーブル２２を介して行なわれる。給電の制御内容（溶接電圧／電流の制御、ワイヤ給送の制御）は、ロボット制御装置２０から溶接電源装置２１に送られる指令に基づいて行なわれる。溶接実行時にロボット１は、ロボット制御装置２０からの指令に従い、手首先端に装着された溶接トーチ２が指定された姿勢で溶接ワイヤを溶接対象物の溶接位置に繰り出されるような目標位置まで移動する。また、同時に溶接電源装置２１への溶接指令も出力し、溶接電源装置２１はロボット１の動作と同期し、溶接トーチ先端溶接ワイヤ部の溶接電圧、溶接電流を制御する。
【００３８】
天吊り方式で、溶接ワイヤ送給装置をスライド機構上に設けた本実施形態のアーク溶接ロボットにおいても、第１実施形態と同様、溶接トーチ２の姿勢が変化した場合でも、トーチケーブル３の挙動が大きく変化せず、トーチケーブル３とワーク、治具、周辺機器との干渉を最小に抑えることができ、且つ、安定した溶接ワイヤ送給を実現することができる。
【００３９】
図４は本発明に従った第３実施形態に係るアーク溶接ロボットの全体構成を正面図（ａ）、上面図（ｂ）で示したものである。本実施形態では、アーク溶接ロボット１のロボットベース１５は、床面部９０から天井部１００に向かって延在する立壁部１１０に設置されており、上腕１４はロボットベース１５から側方へ延びている。上腕１４の先端付近に取付けられた前腕基部１０の先端には、第１軸線Ａの回りで回転可能に第１手首要素１１が設けられ、同第１手首要素１１に、第２軸線Ｂの回りで回転可能に第２手首要素１２が設けられている。
【００４０】
第２手首要素１２には、伝動機構１３（具体例については後述）を介して溶接トーチ２が、第２軸線Ｂと略垂直であり、且つ、第１軸線Ａと所定距離隔てた第３軸線Ｃの回りで回転可能に支持されており、溶接トーチ２は、ロボット最終回転軸に対し一定量オフセットした平行な軸Ｃ回りに回転可能となっている。
【００４１】
また、第２手首要素１２に対する溶接トーチ２の取付け姿勢（トーチ先端の向き）は、図示されているように、第２手首要素１２の先端が第２軸線Ｂよりも立壁部１１０から離隔した側にあるロボット姿勢において、溶接トーチ２の先端が立壁部１１０から離隔する方向を向くように、選ばれている。これにより、ロボット１よりも立壁部１１０から遠い側（作業がし易い側）にあるワーク（図示省略）に対する溶接を無理のないロボット姿勢で実行することができる。
【００４２】
符号４はトーチケーブル３を用いて溶接トーチ２に溶接ワイヤを送給するワイヤ送給装置で、本実施形態では、上腕１４の側部に位置するように、スライド機構上に設置されている。即ち、前腕基部１０の側部に支持ベース５を介してリニアガイド６ａと、該リニアガイド６ａ上で第１軸線Ａに略平行な方向に沿って可動に取付けられたスライダ７を設け、スライダ７に溶接ワイヤ送給装置４を固定する。なお、溶接ワイヤ送給装置４自身がスライダを兼ねるようにしても良い。
【００４３】
トーチケーブル３は、図示されたロボット姿勢（第２手首要素１２の先端が第２軸線Ｂよりも立壁部１１０から離隔した側にあるロボット姿勢）において、この溶接ワイヤ送給装置４から、第１手首要素１１の立壁部１１０側の空間（溶接トーチ２の先端が向く側と反対側の空間）を通り、溶接トーチ２に接続されている。なお、第１、第２実施形態と同じく、スライド機構に首振り自在のスライダ７を用いて、トーチケーブル３の運動の自由度を増やすこともできる（具体例は後述）。
【００４４】
第１実施形態と同様に、スライダ７の後端付近には線材８１の一端が接続され、線材８１の他端を張力発生装置８０に接続して引き寄せる機構が示されている。符号８２は線材８１を折り返してガイドする滑車で、支持ベース５の後端付近に取付けられている。張力発生装置８０自体はバネ、エアシリンダ等を利用したもので、例えば前腕基部１０の後部に取付けられる。このようなスライダ機構の存在により、トーチケーブル３は、手首軸が大きく動作しても、大きな余長を発生しなくなる。
【００４５】
なお、符号１１１は、立壁部１１０に取付けられた溶接ワイヤ保持ガイドで、溶接ワイヤドラム（図示省略）から引き出された溶接ワイヤを保持するとともに挿通ガイドする機能を有している。溶接ワイヤ保持ガイド１１１を経た溶接ワイヤは、ワイヤ送給装置４内で、給電ケーブル２２、アシストガスホース（図示省略）等と合体し、トーチケーブル３となる。
【００４６】
溶接ワイヤ及びワイヤ送給装置４への給電やその制御については、第１、第２実施形態と同様で、溶接電源装置２１によって給電ケーブル２２を介して行なわれる。給電の制御内容（溶接電圧／電流の制御、ワイヤ給送の制御）は、ロボット制御装置２０から溶接電源装置２１に送られる指令に基づいて行なわれる。溶接実行時にロボット１は、ロボット制御装置２０からの指令に従い、手首先端に装着された溶接トーチ２が指定された姿勢で溶接ワイヤを溶接対象物の溶接位置に繰り出されるような目標位置まで移動する。また、同時に溶接電源装置２１への溶接指令も出力し、溶接電源装置２１はロボット１の動作と同期し、溶接トーチ先端溶接ワイヤ部の溶接電圧、溶接電流を制御する。
【００４７】
壁掛け方式で、溶接ワイヤ送給装置をスライド機構上に設けた本実施形態のアーク溶接ロボットにおいても、第１実施形態と同様、溶接トーチ２の姿勢が変化した場合でも、トーチケーブル３の挙動が大きく変化せず、トーチケーブル３とワーク、治具、周辺機器との干渉を最小に抑えることができ、且つ、安定した溶接ワイヤ送給を実現することができる。
【００４８】
図５は本発明に従った第４実施形態に係るアーク溶接ロボットの全体構成を正面図（ａ）、上面図（ｂ）で示したものである。本実施形態は、第３実施形態に若干の修正を加えたもので、ロボットの形態とその設置方式、溶接トーチの取付け形態等は第３実施形態と同じである。そこで、３実施形態との相違点のみ簡単に説明する。
【００４９】
本実施形態では、トーチケーブル３を用いて溶接トーチ２に溶接ワイヤを送給するワイヤ送給装置４は、ロボット１の旋回胴１６上に固定されたワイヤ供給装置支持部１７を介して設置されている。また、前腕基部１０の側部には支持ベース５を介してスライド機構が設けられている。スライド機構は、リニアガイド６ａと、該リニアガイド６ａ上で第１軸線Ａに略平行な方向に沿って可動に取付けられたスライダ７を有し、スライダ７にトーチケーブル３の中途部がクランプ（固定）されている。トーチケーブル３は、図示されたロボット姿勢（第２手首要素１２の先端が第２軸線Ｂよりも立壁部１１０から離隔した側にあるロボット姿勢）において、この中途取付部３ａから、第１手首要素１１の立壁部１１０側の空間（溶接トーチ２の先端が向く側と反対側の空間）を通り、溶接トーチ２に接続されている。スライダ７の後端付近には線材８１の一端が接続され、線材８１の他端を張力発生装置８０に接続して引き寄せる機構が設けられていることは、第３実施形態と同様である。また、第１、第２実施形態と同じく、スライド機構に首振り自在のスライダ７を用いて、トーチケーブル３の運動の自由度を増やすこともできる（具体例は後述）。
【００５０】
壁掛け方式で、トーチケーブルをスライド機構上でクランプした本実施形態のアーク溶接ロボットにおいても、第３実施形態と同様、溶接トーチ２の姿勢が変化した場合でも、トーチケーブル３の挙動が大きく変化せず、トーチケーブル３とワーク、治具、周辺機器との干渉を最小に抑えることができ、且つ、安定した溶接ワイヤ送給を実現することができる。
【００５１】
なお、第３、第４実施形態のように、ロボットが壁掛け状態で設置されている場合は、上腕１４が後方に大きく回転動作したり、また、溶接トーチ２の姿勢はロボットの旋回胴１６の回転中心に対し垂直な軸方向に姿勢を取る場合が多くなる。上述した第３、第４実施形態ではこれを避けるため、溶接トーチ２および溶接ワイヤ送給装置４の搭載位置を前腕基部１０の側面に移動することにより、上腕１４が後方に動作した場合の干渉回避および溶接トーチ２の姿勢を旋回胴１６の回転中心に対し垂直な軸方向に大きく確保できるようにしている。
また、図示はしていないが、溶接時の旋回胴１６の動作が大きくない場合は、溶接ワイヤ送給装置４をロボット可動アーム以外の場所に固定した構成も採用可能である。
【００５２】
次に図６は、溶接トーチ２の支持・回転機構の例を示している。図示されているように、第２手首要素１２に第６軸駆動用のサーボモータＭが設けられ、このサーボモータＭに減速装置５０が結合されている。減速装置５０は、出力側のフランジ（以下、出力フランジという）５０ａを支持するベアリングを内蔵しており、これらサーボモータＭと減速装置５０を介して軸Ｄの周りで回転制御される出力フランジ５０ａには入力ギヤ５１が結合されている。
【００５３】
また、出力フランジ５０ａのベース部分にはギヤボックス筐体５２が装着されており、溶接トーチ２が軸線Ｂと垂直で、且つ、軸線Ａ（図２参照）から所定距離隔てた軸線Ｃの周りでベアリング５４を介し回転可能に装着されている。
【００５４】
溶接トーチ回転軸と一体化された出力ギヤ５５が、入力ギヤ５１と噛合う様に装着されている。これにより、ロボット制御装置２０からの指令に応じ、溶接トーチ２の向きを自由に回転制御できるようになっている。この例では、ギヤでの回転力伝達を示したが、もちろん、ベルトとプーリを使った構成など他の動力伝達要素を用いても良い。
【００５５】
なお、溶接トーチ２の長さ方向の軸回りで姿勢を変更するケースに備えて、溶接トーチ２とトーチケーブル３の結合部は、周知の回転自在継ぎ手構造を利用して回転可能な状態に支持することが好ましい。このようにすれば、溶接トーチ２を溶接トーチ軸Ｄ回りに回転させても、トーチケーブル３に捻れが生じないようにすることができる。
【００５６】
最後に図７（ａ）、（ｂ）を参照して、スライド機構の例について補足説明を行なっておく。図７は、溶接ワイヤ送給装置のスライド機構の例について説明するための図で、（ａ）はスライダ機構が直線的に動作する例を示し、（ｂ）はスライダ機構が首振り式に動作する例を示している。
【００５７】
図７（ａ）において、符号６ａは前腕基部１０上に設置されたリニアガイドで、リニアガイド６ａ上でスライダ７が滑動する。ここでは、ワイヤ送給装置の図示は省略されており、既述のように、トーチケーブル３はこのワイヤ送給装置を介してスライダ７を図中下方に引っ張る一方、この力と反対方向（図中上方）に引っ張る力がワイヤ送給装置を介してスライダ７に作用している。そして、スライダ７はこれらの力がバランスした位置をとることになる。そして、既述の通り、溶接トーチ２の姿勢が第２軸線Ｂ周りあるいは第３軸線Ｃ周りで変化すると、それに応じて力の平衡点が変わり、スライダ位置が７ａ、７ｂ等に変化する。但し、このような変化があっても、トーチケーブル３の姿態はわずかしか変化しない。
【００５８】
図７（ｂ）に示した首振り式のスライド機構においては、スライダ７に、図中上下方向に沿った運動自由度に加えて、首振り運動の自由度が与えられている。このような運動自由度を持ったスライド機構自体は周知なので、詳細の図示は省略した。このような首振り式のスライド機構を用いた場合には、溶接トーチ２の姿勢が第２軸線Ｂ周りあるいは第３軸線Ｃ周りで変化すると、トーチケーブル３がスライダ７に対して及ぼす力の大きさと方向が変化し、スライダ位置がそれに応じて７ｃ、７ｄ等に変化する。但し、図中上下方向に沿った位置については、図７（ａ）のケースと同様に、図中上方に引っ張る力（張力発生装置８０に由来）との平衡点に決まる。従って、溶接トーチ２の姿勢が変化しても、トーチケーブル３の姿態はわずかしか変化しない。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】床面設置方式を採用したアーク溶接ロボットについて、従来技術を説明する図である。
【図２】本発明に従った第１実施形態に係るアーク溶接ロボットの全体構成を正面図（ａ）、右側面図（ｂ）で示したものである。
【図３】本発明に従った第２実施形態に係るアーク溶接ロボットの全体構成を正面図（ａ）、右側面図（ｂ）で示したものである。
【図４】本発明に従った第３実施形態に係るアーク溶接ロボットの全体構成を正面図（ａ）、上面図（ｂ）で示したものである。
【図５】本発明に従った第４実施形態に係るアーク溶接ロボットの全体構成を正面図で示したものである。
【図６】溶接トーチ２の支持・回転機構の例を示した断面図である。
【図７】溶接ワイヤ送給装置のスライド機構の例について説明するための図で、（ａ）はスライダ機構が直線的に動作する例を示し、（ｂ）はスライダ機構が首振り式に動作する例を示している。
【符号の説明】
【００６０】
１  アーク溶接ロボット
２  溶接トーチ
３  トーチケーブル
３ａ  中途取付部
３ｄ  弛み
３ｈ  挿通ガイド
４  ワイヤ送給装置
５  支持ベース
６  スライド機構
６ａ  リニアガイド
７  スライダ
１０  前腕基部
１１  第１手首要素
１２  第２手首要素
１３  伝動機構
１４  上腕
１５  ロボットベース
１６  旋回胴
１７  ワイヤ供給装置支持部
２０  ロボット制御装置
２１  溶接電源装置
２２  給電ケーブル
５０  減速装置
５０ａ  出力フランジ
５１    入力ギヤ
５２  ギヤボックス筐体
５４  ベアリング
５５  出力ギヤ
８０  張力発生装置
８１  線材
８２  滑車
９０  床面部
１００  天井部
１０１、１１１  溶接ワイヤ保持ガイド
１１０  立壁部
Ａ  第１軸線
Ｂ  第２軸線
Ｃ  第３軸線
Ｄ  ロボット最終軸の回転軸線
Ｍ  サーボモータ（第６軸駆動用）
【図１】
2006068806.tif 000003
【図２】
2006068806.tif 000004
【図３】
2006068806.tif 000005
【図４】
2006068806.tif 000006
【図５】
2006068806.tif 000007
【図６】
2006068806.tif 000008
【図７】
2006068806.tif 000009