(57)【要約】【課題】ワークに対応してロボットと連動されるエア駆動器を増設や削除可能な汎用の自動設備を提供する。【解決手段】作業アームに溶接トーチを有してワークを溶接する溶接ロボット１と、作動エアを駆動源としてワークを操作するワーク操作盤用エア機器５，７，８とを具備した自動溶接設備において、教示または入力されたプログラムに基いて溶接ロボット１に動作信号を出力するロボット制御部２１を有する制御盤３に、複数の電磁操作弁２０Ａ〜２０Ｅと、ロボット制御部２１の出力する動作信号に対応して電磁操作弁２０Ａ〜２０Ｅを操作する弁制御部２２と、コンプレッサから供給された作動エアを電磁操作弁２０Ａ〜２０Ｅを介して供給する複数のエアポート１３ａ，１３ｂとを設けた。【選択図】        図２
2006062013.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークに対して作業を行う作業アームを有する作業ロボットと、作動エアを駆動源として少なくともワークを操作するワーク操作用のエア駆動機器とを具備した自動作業設備において、
教示または入力されたプログラムに基いて作業ロボットに動作信号を出力するロボット制御部を有する制御装置に、複数の電磁操作弁と、前記ロボット制御部の出力動作信号に対応して前記電磁操作弁を操作する弁制御部と、前記電磁操作弁を介して作動エアを供給する複数のエアポートとを設け、
前記エアポートは、前記エア駆動機器に作動エアを供給するエア配管を着脱自在とした
自動作業設備。
【請求項２】
作業アームに溶接トーチを有してワークを溶接する溶接ロボットと、作動エアを駆動源として少なくともワークを操作するワーク操作用エア機器とを具備した自動溶接設備において、
教示または入力されたプログラムに基いて溶接ロボットに動作信号を出力するロボット制御部を有する制御装置に、複数の電磁操作弁と、前記ロボット制御部の出力する動作信号に対応して前記電磁操作弁を操作する弁制御部と、圧縮エア供給装置から供給された作動エアを前記電磁操作弁を介して供給する複数のエアポートとを設け、
前記エアポートは、前記エア駆動機器に作動エアを供給するエア配管を着脱自在とした
自動溶接設備。
【請求項３】
ワーク操作用エア機器は、溶接用ワークの姿勢を変更する姿勢変更装置および／またはワークを固定するクランプ装置である
請求項２記載の自動溶接設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業用ロボットを使用して自動的に加工や組立てなどの作業を行う自動作業設備および自動溶接設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、たとえば自動的にワークのバリを除去するバリ取り装置は、特許文献１に示すように、ハンドにワークを把持して搬送する作業ロボットと、ワークの姿勢を調整する接触圧発生台とを具備している。そして、接触圧発生台には、ワークを保持する旋回台と、ワークに対する接触圧を発生させるスライダが設けられ、またスライダ上のワークに対してバリ取りを行うカッタがアームとホルダーを介して設けられている。
【特許文献１】特開平１１−２６７９４５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記作業設備では、目的のワークに対応して使用するエア駆動機器、ここではたとえばスライダを駆動するエアシリンダやカッタの回転アクチュエータが予め決定されており、作業用ロボットの動作に対応してエア駆動機器を制御する制御部が予めロボットの制御操作盤に組み込まれている。したがって、制御操作盤に接続された伝送ケーブルにより、エアシリンダの圧力制御弁や回転アクチュエータの操作バルブに操作信号が出力される。このため目的のワークに対する作業は、極めて能率よく行うことができる。
【０００４】
しかしながら、近年は多種少量生産が主流となり、たとえば溶接ロボットを具備した自動溶接設備では、多種のワークに対して溶接作業が行われ、溶接作業に使用する治具などのエア駆動機器もワークの種類に対応して変更され、このように汎用の作業設備が求められている。
【０００５】
上記従来の専用作業設備を使用して、設定されていないエア駆動機器を使用する場合、ロボットの制御装置の出力信号を取出して動作させる外部制御器を設置し、この外部制御器によりエア駆動機器の操作弁を制御することになるが、極めて煩雑で特殊な技術を必要とするという問題があった。
【０００６】
本発明は上記問題点を解決して、ワークに対応してロボットと連動される任意のエア駆動器を増設や削除を容易に行える汎用の自動作業設備および自動溶接設備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】
【０００７】
請求項１記載の発明は、ワークに対して作業を行う作業アームを有する作業ロボットと、作動エアを駆動源として少なくともワークを操作するワーク操作用のエア駆動機器とを具備した自動作業設備において、教示または入力されたプログラムに基いて作業ロボットに動作信号を出力するロボット制御部を有する制御装置に、複数の電磁操作弁と、前記ロボット制御部の出力動作信号に対応して前記電磁操作弁を操作する弁制御部と、前記電磁操作弁を介して作動エアを供給する複数のエアポートとを設け、前記エアポートは、前記エア駆動機器に作動エアを供給するエア配管を着脱自在としたものである。
【０００８】
請求項２記載の発明は、作業アームに溶接トーチを有してワークを溶接する溶接ロボットと、作動エアを駆動源として少なくともワークを操作するワーク操作用エア機器とを具備した自動溶接設備において、教示または入力されたプログラムに基いて溶接ロボットに動作信号を出力するロボット制御部を有する制御装置に、複数の電磁操作弁と、前記ロボット制御部の出力する動作信号に対応して前記電磁操作弁を操作する弁制御部と、圧縮エア供給装置から供給された作動エアを前記電磁操作弁を介して供給する複数のエアポートとを設け、前記エアポートは、前記エア駆動機器に作動エアを供給するエア配管を着脱自在としたものである。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１または２記載の発明によれば、制御装置に、電磁操作弁と弁制御部とエアポートとを具備したので、テイーチングやプログラムにより作業ロボットまたは溶接ロボットの制御動作をロボット制御部に入力する時に、エアポートに接続するエア駆動機器の動作を弁制御部に入力することで、ロボット制御部によるロボットの動作に連動して電磁操作弁を操作し、エア駆動機器を作動することができる。したがって、ワークの変更による作業内容の変更に対応して、エア駆動機器の増設・削除を容易に行うことができ、汎用の作業設備の利用用途を拡大できて、能率よく作業を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に係る自動溶接設備の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、この自動溶接設備は、多関節アーム２を有する溶接ロボット１と、前記溶接ロボット１を操作するロボット制御部２１（図２）を具備した制御盤（制御装置）３と、溶接用のワークＷを旋回可能な旋回テーブル６を有するワーク旋回装置（エア駆動機器、姿勢変更装置）５と、前記旋回テーブル６上に配置されてワークＷを傾動自在な傾動台８を有する姿勢調整装置（エア駆動機器、姿勢変更装置）７と、前記傾動台８上に配置されたワークＷを位置決め固定するワーククランプ装置（エア駆動機器）９と、前記ワーク旋回装置５、姿勢調整装置７およびワーククランプ装置９に駆動源である作動空気を供給するコンプレッサ１０とが具備されている。
【００１１】
前記溶接ロボット１の多関節アーム２の作動端には、溶接トーチ２ａや溶接ワイヤ給送装置（図示せず）などが設けられている。
前記制御盤３には、溶接ロボット１に入力するロボット操作盤１１と、コンプレッサ１０のエア配管（エアホース）１０ａが接続されるエア受入ポート１２と、複数のエア駆動機器５，７，９に作動エアを供給するための複数のエアポート１３ａ，１３ｂが設けられている。また図２に示すように、エア受入ポート１２に接続されたエア供給菅１４Ａから複数に分岐されてエアポート１３ａ，１３ｂに接続されたエア分岐供給管１５ａと、エアポート１３ａ，１３ｂからエア排気管１４Ｂに集合されて接続された複数のエア分岐排気管１５ｂには、それぞれ電磁操作弁である電磁式切換弁２０Ａ〜２０Ｅ（図では４ポート３位置切換弁）が介在され、エア排気管１４Ｂはサイレンサ１６に接続されている。また制御装置４には、ロボット操作盤１１や他の入力端子（図示せず）から入力されたプログラムや倣い動作信号に基いて溶接ロボット１にロボット制御信号を出力し操作するロボット制御部２１およびメモリ２６と、ロボット制御部２１から出力されるロボット制御信号に基いて電磁式切換弁２０Ａ〜２０Ｅを操作する弁制御部２２と、エア駆動機器からの検出信号を受信してロボット制御部２１および弁制御部２２にフィードバックするための信号判断部２４とケーブルコネクタ２５が設けられている。さらに電磁式切換弁２０Ａ〜２０Ｅを手動操作するための手動操作ボタン２３が制御装３または外部機器として設けられている。
【００１２】
前記ワーク旋回装置５は、旋回テーブル６を旋回駆動する旋回アクチュエータ３１を具備している。図３に示すように、旋回アクチュエータ３１は、アクチュエータ本体３２内に互いに平行な一対のシリンダ室３２ａ，３２ｂが形成され、両シリンダ室３２ａ，３２ｂにピストン部材３３，３４がそれぞれ移動自在に配置されている。またシリンダ室３２ａ，３２ｂ間の隔壁部３２ｃで長さ方向の中間位置に切欠き部３２ｄが形成され、この切欠き部３２ｄにアクチュエータ本体３２を上下方向に貫通する出力軸３５が軸受を介して回転自在に支持されている。前記出力軸の外周部には受動ピニオン３５ａが形成され、ピストン部材３３，３４の対向面に、受動ピニオン３５ａにそれぞれ噛み合うラック歯３３ａ，３４ａが形成されている。アクチュエータ本体３２の側部には、シリンダ室３２ａ，３２ｂに作動エアを給排出する接続ポート３６ａ，３６ｂが形成され、ソケット（図示せず）を介してエアホース（エア配管）３７ａ，３７ｂが接続されている。
【００１３】
前記姿勢調整装置７は、図５に示すように、傾動台８の一端側が旋回テーブル６の支持部材４１に水平ピン４２を介して回動自在に支持され、傾動台８の他端側と旋回テーブル６との間に傾動台８を２段階に押上げ可能な直列接続状の２段の姿勢調整シリンダ４３Ａ，４３Ｂが水平ピンを介して連結されている。これら姿勢調整シリンダ４３Ａ，４３Ｂは、下部および上部の進展室にのみに作動エアが給排出される単動式で、進展室にそれぞれ制御盤３のエアポート１３ａ，１３ａからエアホース（エア配管）４４，４５が接続され、収縮室４３ｂ，４３ｂにピストン４３ｃ，４３ｃを進展室４３ａ，４３ａ側に付勢するばね４３ｄ，４３ｄが介装されている。したがって、上下の姿勢調整シリンダ４３Ａ，４３Ｂは、２つが進展状態、または２つが収縮状態、あるいは一方が進展状態で他方が進展状態の３つの傾動姿勢に調整することができる。なお、上下の姿勢調整シリンダ４３Ａ，４３Ｂのストロークを変更することで４つの傾動姿勢の間で調整することもできる。
【００１４】
ワーククランプ装置９は、図４に示すように、傾動台８上に配置されたワークＷをストッパ５１と出退自在なクランパ５２とで挟持するもので、クランパ５２に複動式のクランプシリンダ５３の出力軸が連結されている。このクランプシリンダ５３の進展室と収縮室には、エアポート１３ａ，１３ｂに接続されたエアホース５５Ａ，５５Ｂが接続されて、クランプシリンダ５３によりクランパ５２が押し引きされ、ワークＷが位置決め固定・開放される。またクランプシリンダ５３には、ピストン５３ａの移動限位置を検出する検出器（リミットスイッチ）５４Ａ，５４Ｂが設けられている。
【００１５】
制御盤３には、エア駆動機器５，７，９に設けられた検出器５４Ａ，５４Ｂから信号ケーブル５５ａ，５５ｂの信号を受信する複数のケーブルコネクタ２５と信号判断部２４が設けられており、信号判断部２４からロボット制御部２１および弁制御部２２に信号が出力されて、エア駆動機器５，７，９に動作に対応して溶接ロボット１または電磁式切換弁２０Ａ〜２０Ｅが操作される。
【００１６】
ここでは、ワーククランプ装置９の検出信号が信号判断部２４に入力されており、信号判断部２５では進展側の検出器５４Ｂに検出信号が出力されないと、クランプが正常に行われていないと判断して、ロボット制御部２１から溶接ロボットを停止する停止信号を出力するように構成されている。
【００１７】
上記構成において、ロボット操作盤１１により溶接ロボット１の教示状態として、溶接ロボット１を動作させて動作位置を記憶させるティーチング（プレイバック）を行い、溶接ロボット１の動作プログラムをメモリ２６に記憶させる。この時、ロボット操作盤１１から溶接ロボット１の動作に対応するエア駆動機器５，７，９の動作が入力されてメモリ２６に記憶される。
【００１８】
なお、別のエア駆動機器を追加したり、エア駆動機器５，７，９を別のものと交換した場合には、最初から溶接ロボット１をティーチングして入力されるか、またはエア駆動機器の動作が追加入力して書き換えられる。
【００１９】
まずワークＷを傾動台８上に配置し、ロボット操作盤１１により溶接ロボット１の起動を操作すると、溶接ロボット１の動作に対応して、まず電磁式切換弁２０Ｂが操作され、クランプシリンダ５３が進展されてストッパ５１とクランパ５２の間にワークＷが位置決め固定される。ついで溶接ロボット１の動作に対応して、順次、電磁式切換弁２０Ａ，２０Ｃ，２０Ｄが選択的に操作され、旋回アクチュエータ３１および姿勢調整シリンダ４３Ａ，４３Ｂが駆動され、溶接作業の流れに沿ってワークＷが順次適正な姿勢に変位される。溶接ロボット１による溶接作業が完了すると、電磁式切換弁２０Ｂが操作されてクランプシリンダ５３が収縮され、ワークＷが開放される。また手動操作ボタン２３により、電磁式切換弁２０Ｂが操作されてクランプシリンダ５３が収縮され、ワークＷが開放される。
【００２０】
上記実施の形態によれば、ロボット制御部２１を有する制御盤３に、複数の電磁式切換弁２０Ａ〜２０Ｅと、ロボット制御部２１から出力される溶接ロボット１の操作信号に対応して電磁式切換弁２０Ａ〜２０Ｅを操作する弁制御部２２と、電磁式切換弁２０Ａ〜２０Ｅを介して作動空気を給排出するエアポート１３ａ，１３ｂを設けたので、溶接ロボット１による溶接作業に使用されるワーク旋回装置５や姿勢調整装置７、ワーククランプ装置９などエア駆動機器５，７，９の設置や設定、追加、削減を容易かつ短時間で行うことができる。これにより、溶接ロボット１と連動されるエア駆動器５，７，９の増設や削除を容易に実施できる汎用の自動溶接設備を提供することができる。また、エア駆動機器５，７，９の検出器５４Ａ，５４Ｂにケーブルコネクタ２５を介して接続される信号判断部２４を設けて、ロボット制御部２１および弁制御部２２にフィードバックするので、エア駆動機器５，７，９をより正確に動作させることができる。さらに、溶接ロボット１の作業動作を教示するティーチング時に、電磁式切換弁２０Ａ〜２０Ｅの制御動作を、溶接ロボット１の動作に対応してロボット制御部２１からメモリ２６に記憶させることにより、電磁式切換弁２０Ａ〜２０Ｅの制御動作を容易に入力することができ、増設や削除を容易に実施することができ、専門的なプログラムなどを必要としない。
【００２１】
なお、上記実施の形態では、溶接ロボットとしたが、自動的に加工や組立て等を行う作業ロボットであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る自動溶接設備の実施の形態を示す全体斜視図である。
【図２】同自動溶接設備を示す構成図である。
【図３】同自動溶接設備のワーク回転装置の回転アクチュエータを示す平面断面図である。
【図４】同自動溶接設備のワーククランプ装置のクランプシリンダを示す平面断面図である。
【図５】（ａ）（ｂ）はそれぞれ同自動溶接設備の姿勢調整装置を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。
【符号の説明】
【００２３】
Ｗ    ワーク
１    溶接ロボット
２    多関節アーム
２ａ  溶接トーチ
３    制御盤
５    ワーク旋回装置
６    旋回テーブル
７    姿勢調整装置
８    傾動台
９    ワーククランプ装置
１０    コンプレッサ
１３ａ，１３ｂ  エアポート
２０Ａ〜２０Ｅ電磁式切換弁
２１    ロボット制御部
２２    弁制御部
２３    手動操作ボタン
２４    信号判断部
２５    ケーブルコネクタ
２６    メモリ
３１    旋回アクチュエータ
４３Ａ，４３Ｂ  姿勢調整シリンダ
５３    クランプシリンダ
５４Ａ，５４Ｂ  検出器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2006062013.tif 000007