(57)【要約】【課題】吸着定盤で真空破壊が発生した場合であっても、自動溶接を継続することを可能とする、薄板状ワークの吸着定盤及びそれを備えた溶接ロボットシステムを提供する。【解決手段】圧力が大気圧より低い真空室８５を内部に有する真空配管（Ｔ字型継手２６とチューブ２４）と、ワークの吸引口８１が設けられた吸着面２１を有するテーブルと、吸引口８１と真空室８５とを接続する吸込流路７を形成する吸込流路形成部材と、吸着面２１において吸引口８１の周囲に設けられたシール部材８２と、吸着面２１においてシール部材８２の周囲に設けられた支持部材８３とを備えている。吸込流路７には、面接触により形成された絞り部７１が設けられている。【選択図】図４
2015217415.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の吸引口が設けられた吸着面を有するテーブルと、
前記吸着面において前記吸引口の周囲に設けられたシール部材と、
前記吸着面において前記シール部材の周囲に設けられた支持部材と、
圧力が大気圧より低い真空室を内部に有する真空配管と、
前記吸引口と前記真空室とを接続する吸込流路とを備え、
前記吸込流路が面接触により形成された絞り部を有する、吸着定盤。
【請求項２】
前記絞り部が、前記吸込流路内に設けられた複数の面の流れ方向又は当該流れ方向と直交する方向の面接触により形成されている、請求項１に記載の吸着定盤。
【請求項３】
前記絞り部が、前記吸込流路内に設けられた環状の段差面と、前記環状の段差面の内周に軸部が挿入された頭付軸体の頭部との面接触により形成されている、請求項１に記載の吸着定盤。
【請求項４】
前記絞り部が、前記吸込流路を塞ぐように当該吸込流路に配置された弾性体に形成された、上流側と下流側とを連通させる微細孔により形成されている、請求項１に記載の吸着定盤。
【請求項５】
前記弾性体と前記シール部材として機能する吸着パッドとが一体的に形成されている、請求項４に記載の吸着定盤。
【請求項６】
前記真空室に圧縮空気を供給する圧縮空気供給装置を更に備えている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の吸着定盤。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の吸着定盤と、
前記吸着定盤に吸着固定されているワークに対して溶接加工を施す溶接ロボットと、
前記吸着定盤の真空室内の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記圧力検出手段により所定の第１基準圧力よりも大きい圧力値が溶接中に検出されると、次パス以降の加工を行わないように前記溶接ロボットを制御する停止制御手段と、を備えている、
溶接ロボットシステム。
【請求項８】
前記圧力検出手段により所定の第２基準圧力よりも大きい圧力値が溶接中に検出されると、即時に加工を中止するように前記溶接ロボットを制御する非常停止制御手段を更に備えている、請求項７に記載の溶接ロボットシステム。
【請求項９】
前記溶接ロボットがアーク溶接ロボットであって、
前記溶接ロボットのアーク電圧を測定するアーク電圧計測手段と、
前記アーク電圧計測手段により所定のアーク電圧範囲から外れた電圧値が溶接中に測定されると、即時に加工を中止するように前記溶接ロボットを制御する非常停止制御手段を更に備えている、請求項７に記載の溶接ロボットシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄板状ワークを吸着保持する吸着定盤及びこれを用いた溶接ロボットシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、大型の薄板状ワークに溶接加工や機械加工を施す際に、吸着によりワークを定盤に拘束することが行われている。例えば、特許文献１では、薄板状ワークの溶接線に沿って設けられた冷却板と、冷却板の両側に溶接線に沿って設けられた吸着装置とを備えた吸着定盤（拘束定盤）が示されている。この吸着装置は、吸着面に開口する吸引口と内部とを連通する吸引孔（貫通孔）を有する真空ボックスと、吸引口の周囲に設けられた支持部材と、支持部材の周囲に設けられた気密弾性リング部材とを備えている。
【０００３】
上記構成の吸着定盤では、真空ボックス内が強制排気によって真空（ゲージ圧で大気圧より低い圧力）となっており、吸着定盤に載置された薄板状ワークが吸引口へ吸引される。そのとき、気密弾性リング部材は、ワークが支持部材と当接するまで弾性変形する。これにより、ワークと気密弾性リング部材とが密着して、ワークと気密弾性リング部材の間が封止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−００１１８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
吸着定盤に保持された薄板状ワークに溶接加工を施すと、入熱によりワークに歪み（変形）が生じる。例えば、特許文献１のような吸着定盤では、薄板状ワークが変形して起伏が生じると、気密弾性リング部材とワークとの間に隙間が生じ、この隙間から空気が漏れて真空破壊が生じる。たとえ１つの吸引口で真空破壊が生じたとしても、真空ボックスは他の吸引口と連通していることから、真空破壊は他の吸引口に一気に伝播し、各吸引口でワークの吸着力が低下する。その結果、ワークを吸着定盤へ適切に固定できなくなり、溶接位置ずれなどの溶接不良が生じ易くなる。
【０００６】
そこで、溶接ロボットで薄板状ワークを自動溶接する際には、いずれかの吸引口で真空破壊が生じると直ちにロボットを停止させて溶接を中断することにより、溶接不良を防止していた。また、溶接中断箇所から後方部分の溶接は作業者による手溶接で行われており、コスト削減等の観点から溶接の自動化率の改善が望まれていた。
【０００７】
本発明は以上の事情に鑑みてなされたものであり、吸着定盤で真空破壊が発生した場合であっても、自動溶接を継続することを可能とする、薄板状ワークの吸着定盤及びそれを備えた溶接ロボットシステム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】
【０００８】
本発明に係る吸着定盤は、
複数の吸引口が設けられた吸着面を有するテーブルと、
前記吸着面において前記吸引口の周囲に設けられたシール部材と、
前記吸着面において前記シール部材の周囲に設けられた支持部材と、
圧力が大気圧より低い真空室を内部に有する真空配管と、
前記吸引口と前記真空室とを接続する吸込流路とを備え、
前記吸込流路が面接触により形成された絞り部を有することを特徴としている。
【０００９】
上記構成の吸着定盤では、一部の吸引口で真空破壊が生じたときに、吸込流路を通じて真空室へ大気が流入するが、吸込流路に設けられた絞り部によって大気の真空室への流入が妨げられ、真空破壊が他の吸引口に伝播するまでの時間を遅延させることができる。つまり、一部の吸引口で真空破壊が発生してからワークの吸着固定が解除されるまでに、吸込流路に絞り部が無い場合と比較して長いタイムラグが生じる。このため、このタイムラグの間は、一部の吸引口で真空破壊が生じても溶接加工を継続することができる。よって、一つのパスの溶接途中で真空破壊が生じても、そのパスの自動溶接を継続することができる。その結果、作業者による手溶接箇所が減少するので、溶接の自動化率を改善することができる。
【００１０】
上記吸着定盤において、前記絞り部を、例えば、前記吸込流路内に設けられた複数の面の流れ方向又は当該流れ方向と直交する方向の面接触により形成することができる。また、例えば、前記絞り部を、前記吸込流路内に設けられた環状の段差面と、前記環状の段差面の内周に軸部が挿入された頭付軸体の頭部との面接触により形成することができる。また、例えば、前記絞り部を、前記吸込流路を塞ぐように当該吸込流路に配置された弾性体に形成された、上流側と下流側とを連通させる微細孔により形成することができる。この場合、前記弾性体と前記シール部材として機能する吸着パッドとが一体的に形成されていてもよい。上記いずれの吸着定盤においても、真空破壊が発生してからワークの吸着固定が解除されるまでのタイムラグを設けることの可能な絞り部を実現することができる。
【００１１】
上記吸着定盤において、前記真空室に圧縮空気を供給する圧縮空気供給装置を更に備えることが望ましい。本発明に係る吸着定盤では吸込流路に絞り部が設けられることによって、敢えて真空破壊が発生し難い環境が作り出されているため、ワークの吸着固定を解除する際に自然な真空破壊が生じるために時間を要する。そこで、ワークの吸着固定を解除する際に、圧縮空気供給装置により真空室に圧縮空気を供給すれば、吸引口から圧縮空気が噴き出して真空破壊が生じ、速やかにワークの吸着固定を解除することができる。
【００１２】
また、本発明に係る溶接ロボットシステムは、
前記吸着定盤と、
前記吸着定盤に吸着固定されているワークに対して溶接加工を施す溶接ロボットと、
前記吸着定盤の真空室内の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記圧力検出手段により所定の第１基準圧力よりも大きい圧力値が溶接中に検出されると、次パス以降の加工を行わないように前記溶接ロボットを制御する停止制御手段とを備えているものである。
【００１３】
上記構成の溶接ロボットシステムでは、吸着定盤の一部の吸引口で真空破壊が生じたときに、吸込流路を通じて真空室へ大気が流入するが、吸込流路に設けられた絞り部によって大気の真空室への流入が妨げられ、真空破壊が他の吸引口に伝播するまでの時間を遅延させることができる。つまり、一部の吸引口で真空破壊が発生してからワークの吸着固定が解除されるまでに、吸込流路に絞り部が無い場合と比較して長いタイムラグが生じる。このため、このタイムラグの間は、一部の吸引口で真空破壊が生じても溶接加工を継続することができる。その結果、作業者による手溶接箇所が減少するので、溶接の自動化率を改善することができる。
【００１４】
上記溶接ロボットシステムが、前記圧力検出手段により所定の第２基準圧力よりも大きい圧力値が溶接中に検出されると、即時に加工を中止するように前記溶接ロボットを制御する非常停止制御手段を更に備えていてもよい。上記溶接ロボットシステムによれば、１つのパスの施工中に重度の真空破壊が発生することによりワークの吸着固定が解除されてワークが大きく変位した場合には溶接ロボットが非常停止するので、ワークを損傷させるおそれがない。
【００１５】
上記溶接ロボットシステムが、前記溶接ロボットがアーク溶接ロボットであって、前記溶接ロボットのアーク電圧を測定するアーク電圧計測手段と、前記アーク電圧計測手段により所定のアーク電圧範囲から外れた電圧値が溶接中に測定されると、即時に加工を中止するように前記溶接ロボットを制御する非常停止制御手段を更に備えててもよい。上記溶接ロボットシステムによれば、１つのパスの施工中に重度の真空破壊が発生することによりワークの吸着固定が解除されてワークが大きく変位した場合には、溶接ロボットが非常停止するので、ワークを損傷させるおそれがない。また、ワークの仮付け部の割れ等の真空破壊の他の原因によって溶接中のワークが大きく変位した場合にも、溶接ロボットを非常停止させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る吸着定盤及びそれを備えた溶接ロボットシステムでは、吸着定盤で真空破壊が発生した場合であっても、真空破壊が発生してからワークの吸着固定が解除されるまでにタイムラグが生じるので、そのタイムラグの間で溶接ロボットによる自動溶接を継続することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る吸着定盤を備えた溶接ロボットシステムの概略構成図である。
【図２】溶接ロボットシステムの制御構成を示すブロック図である。
【図３】吸着定盤の部分平面図である。
【図４】吸着定盤の概略構成を説明する図である。
【図５】吸着部近傍の拡大断面図である。
【図６】ワークを吸着しているときの吸着定盤の概略構成を説明する図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る吸着定盤の概略構成を説明する図である。
【図８】吸着定盤の平面図である。
【図９】ワークを吸着しているときの吸着定盤の概略構成を説明する図である。
【図１０】第１実施形態の変形例１に係る吸着定盤を示した図である。
【図１１】第１実施形態の変形例２に係る吸着定盤を示した図である。
【図１２】第１実施形態の変形例３に係る吸着定盤を示した図である。
【図１３】第２実施形態の変形例４に係る吸着定盤を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
［第１実施形態］
次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る吸着定盤２を備えた溶接ロボットシステム１の概略構成図であり、図２は溶接ロボットシステム１の制御構成を示すブロック図である。図１及び図２に示されるように、この溶接ロボットシステム１は、吸着定盤２と、溶接ロボット３と、走行装置４と、搬送装置５と、制御装置６とを備えている。溶接ロボットシステム１で加工されるワーク１０は、大型薄板状ワークであって、厚みが例えば１〜５ｍｍ程度であり、一辺の長さが例えば２〜３ｍ程度である。このようなワーク１０の一例は、低温貯槽のパネルである。以下、溶接ロボットシステム１の各構成要素について説明する。
【００１９】
まず、吸着定盤２について説明する。吸着定盤２は、ワーク１０を溶接加工に適切な所定位置に保持する手段であって、ワーク固定冶具としての機能を有する。図３は吸着定盤２の部分平面図、図４は吸着定盤の概略構成を説明する図であり、図５は吸着部８近傍の拡大断面図であり、図６はワーク１０を吸着しているときの吸着定盤の概略構成を説明する図である。
【００２０】
図３〜５に示されるように、本実施形態に係る吸着定盤２は、内部に真空室８５を有する真空配管（本実施形態では図６のＴ字型継手２６とチューブ２４）と、上面が吸着面２１であるテーブル２２と、吸着面２１に設けられた複数の吸引口８１と、吸引口８１と真空室８５とを接続する吸込流路７を形成する吸込流路形成部材（本実施形態ではテーブル２２）と、吸着面２１において吸引口８１の周囲に設けられたシール部材８２と、吸着面２１においてシール部材８２の周囲に設けられた支持部材８３とを備えている。吸着定盤２には、更に、テーブル２２上でワーク１０を滑らかに移動させるためのフリーボールベアリング２５が設けられている。フリーボールベアリング２５は、吸着面２１に穿設された孔２３の内部に設けられている。そして、フリーボールベアリング２５は、吸着面２１から突出した使用位置と吸着面２１から引っ込んだ退避位置との間を、エアシリンダなどの昇降装置２０ａにより昇降移動される。
【００２１】
吸着面２１に設けられた吸引口８１、シール部材８２及び支持部材８３は、１つの吸着部８を形成している。本実施形態に係る吸着面２１には、複数の吸着部８が規則的に配置されている。各吸引口８１は、それぞれ吸込流路７を介して真空室８５と接続されており、吸引口８１に真空吸着力が発生する。
【００２２】
本実施形態に係る吸込流路７は、テーブル２２に穿設された貫通孔７５により形成されている。この貫通孔７５は吸着面２１に開口しており、この開口が吸引口８１となっている。但し、吸込流路７を形成する吸込流路形成部材はテーブル２２に限定されず、吸込流路形成部材は例えば配管であってもよい。
【００２３】
また、本実施形態に係る真空室８５は、特に図５に詳細に示されるように、吸込流路７を形成している貫通孔に枝管２６ａの一つが下方から挿入されたＴ字型継手２６と、Ｔ字型継手２６間を接続するチューブ２４とにより形成されている。つまり、本実施形態に係る真空配管は、Ｔ字型継手２６とチューブ２４である。但し、真空配管はこれらに限定されず、真空配管が例えばテーブル２２に設けられた箱体を含んでいてもよい。真空室８５には、真空室８５内を強制排気する真空ポンプやエジェクタなどの真空源２８と、真空源２８と真空室８５との間に設けられた切換バルブ２７と、真空室８５内へ圧縮空気を供給する圧縮機２９（圧縮空気供給装置）とが接続されている。また、真空室８５には、真空室８５の内部の圧力を検出するための圧力センサ２０が設けられている。なお、吸着定盤２の規模に応じて、吸着定盤２に２組以上の真空室８５が設けられてもよい。
【００２４】
上記構成の真空室８５内が真空源２８の稼働により真空（ゲージ圧で大気圧より低い圧力）となれば、吸引口８１から吸込流路７を通じて大気が真空室８５内に吸い込まれる。この吸込流路７には、流路面積が他の部分と比較して著しく小さい絞り部７１が設けられている。このような絞り部７１は、吸込流路７に設けられた複数の面の流れ方向又は流れ方向と直交する方向の面接触により形成されている。このような絞り部７１では、吸込流路７を形成している面同士が接触しているため、見掛け上の流路面積がゼロか微小であるが、接触している面同士の微小間隙を通じて流体（気体）の移動が可能である。
【００２５】
特に図５に詳細に示されるように、本実施形態に係る絞り部７１は、吸込流路７に内挿されたＴ字型継手２６の枝管２６ａの端面２６ｂと、その枝管２６ａに軸部７３ｂが挿入された頭付軸体７３の頭部７３ａとの面接触により形成されている。ここで、Ｔ字型継手２６の枝管２６ａの内径は、吸込流路７を形成している貫通孔の内径よりも小さいことから、吸込流路７内には枝管２６ａの端面２６ｂにより上向きで環状の段差面７２が形成されている。また、頭付軸体７３の頭部７３ａの外径は、吸込流路７を形成している貫通孔の内径よりも小さく且つ枝管２６ａの内径よりも大きい。更に、頭付軸体７３の軸部７３ｂの外径は、枝管２６ａの内径よりも小さい。上記のような枝管２６ａと頭付軸体７３とのサイズ関係により、吸込流路７に上方から挿入された頭付軸体７３の頭部７３ａ下面と段差面７２とが流体の流れ方向に面で接触している。なお、枝管２６ａと頭付軸体７３とのサイズ関係の具体的な数値の一例として、頭付軸体７３の頭部７３ａの外径は１４ｍｍであり、同じく軸部７３ｂの外径は８ｍｍであり、吸込流路７の内径が１６ｍｍであり、Ｔ字型継手２６の枝管２６ａの内径は９〜１３ｍｍである。
【００２６】
本実施形態に係るシール部材８２は、吸引口８１の周囲を囲う突起物であって、平面視において四角枠状、円環枠状などの無端枠形状を成している。シール部材８２は、弾性変形可能であって通気性の小さい材料から成る。本実施形態において、シール部材８２は独立気泡ゴムスポンジから成る。そのため、シール部材８２は、通気性が殆どなく、少ない圧縮変形率で封止が可能である。
【００２７】
支持部材８３は、真空吸着力が作用しているワーク１０に押圧されても変形しない物体であって、例えば、硬質樹脂材料や金属材料で成る。本実施形態に係る支持部材８３は、平面視においてシール部材８２よりも一回り大きな無端枠形状を成している。但し、支持部材８３の形状は本実施形態に限定されず、例えば、吸引口８１の周囲に断続的に形成された一連の複数の突起物であってもよい。シール部材８２と支持部材８３は、共にテーブル２２の上面から上向きに突出する突起物であるが、吸着面２１から支持部材８３の上端までの高さよりも、テーブル２２の上面からシール部材８２の上端の高さが大きい。つまり、シール部材８２は支持部材８３よりもテーブル２２から上方へ大きく突出している。
【００２８】
次に、溶接ロボット３について説明する。溶接ロボット３は、自動溶接を行う産業用ロボットである。溶接ロボット３は、ロボットアーム３１と、ロボットアーム３１の手首に取り付けられた溶接トーチ３２と、ロボットアーム３１を制御するロボットコントローラ３８と、溶接トーチ３２に電気とシールドガスを供給する溶接機３９とを備えている。溶接ロボット３の周囲は図示されない安全柵で囲われている。
【００２９】
本実施形態に係る溶接ロボット３は、例えば、ＴＩＧ溶接を行うためのアーク溶接ロボットである。そのため、溶接トーチ３２は電気と溶加材、及びシールドガスを溶接部へ供給するように構成されている。そして、溶接ロボット３は、溶接トーチ３２の先端へワイヤ状の溶加材を供給する溶加材送給装置３４や、ＡＶＣ装置（Arc Voltage Controller)３５などを更に備えている。
【００３０】
続いて、走行装置４について説明する。走行装置４は、溶接ロボット３を移動させる手段である。走行装置４は、ワーク１０の搬送方向に延びる一対の走行レール４１と、一対の走行レール４１に架け渡された門形状の走行架台４２と、走行架台４２を走行レール４１に沿って走行させる走行駆動装置４３と、走行架台４２に設けられた横行レール４４と、横行レール４４を走行するスライダを備えた横行架台４５と、横行架台４５を横行レール４４に沿って走行させる横行駆動装置４６とを備えている。走行レール４１と横行レール４４とは平面視において略直交している。
【００３１】
続いて、搬送装置５について説明する。搬送装置５は、吸着定盤２へワーク１０を搬入し、また、吸着定盤２からワーク１０を搬出する手段である。搬送装置５は、例えば、ローラコンベヤであって、複数のローラ５２と、ローラ５２を回転駆動する搬送駆動装置５１とを備えている。
【００３２】
続いて、制御装置６について説明する。制御装置６は、溶接ロボットシステム１の演算と制御を司る手段である。制御装置６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｆ、Ｉ／Ｏ等を有している（いずれも図示せず）。ＲＯＭには、ＣＰＵが実行するプログラム、各種固定データ等が記憶されている。ＣＰＵが実行するプログラムは、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、メモリカード等の各種記憶媒体に保存されており、これらの記憶媒体からＲＯＭにインストールされる。ＲＡＭには、プログラム実行時に必要なデータが一時的に記憶される。Ｉ／Ｆは、外部装置（制御装置６に接続されたパーソナルコンピュータ等）とのデータ送受信を行う。Ｉ／Ｏは、各種センサの検出信号の入力／出力を行う。制御装置６では、ＲＯＭに記憶されたプログラム等のソフトウェアとＣＰＵ等のハードウェアとが協働することにより、以下に説明する制御装置６の各機能を実現する処理を行うように構成されている。なお、制御装置６は単一のＣＰＵにより各処理を実行してもよいし、複数のＣＰＵ或いはＣＰＵと特定の処理回路の組み合わせにより各処理を実行してもよい。
【００３３】
制御装置６は、吸着定盤２の動作を制御する定盤制御部６１と、溶接ロボット３の動作を制御する溶接ロボット制御部６２と、走行装置４の動作を制御する走行制御部６３と、搬送装置５の動作を制御する搬送制御部６４と、ロボット停止制御部６５（停止制御手段）と、ロボット非常停止制御部６６（非常停止制御手段）としての機能を少なくとも有する。
【００３４】
定盤制御部６１では、切換バルブ２７、真空源２８及び圧縮機２９の動作を制御する。溶接ロボット制御部６２では、溶加材送給装置３４、ＡＶＣ装置３５、ロボットコントローラ３８、溶接機３９の動作を制御する。ＡＶＣ装置３５では、溶接トーチ３２のアーク電圧を監視するとともに、アーク電圧が所定の値に保持されるようにワーク１０に対して溶接トーチ３２を移動させる。走行制御部６３では走行駆動装置４３と横行駆動装置４６の動作を制御する。また、搬送制御部６４では、搬送駆動装置５１の動作を制御する。ロボット停止制御部６５及びロボット非常停止制御部６６については、後ほど詳述する。
【００３５】
ここで、上記構成の溶接ロボットシステム１における、ワーク１０の溶接の流れを説明する。以下に説明する溶接ロボットシステム１の各構成要素の動作は特に明示しないが制御装置６の制御により行われる。
【００３６】
まず、搬送装置５により、吸着定盤２へワーク１０を搬入する。ワーク１０を吸着定盤２へ搬入する際には、フリーボールベアリング２５は使用位置にあり、ワーク１０を吸着定盤２上の所定位置まで動かしてから、フリーボールベアリング２５を退避位置へ移動させる。ワーク１０はその自重により降下して、シール部材８２と接触する。続いて、真空源２８を駆動し、切換バルブ２７を開放する。すると、真空室８５が減圧されて真空となり、吸引口８１に真空吸引力が発生する。この吸引力により、ワーク１０が吸引口８１に吸引されて吸着面２１へ向けて移動し、この移動するワーク１０から押圧力を受けたシール部材８２が圧縮変形する。図６に示されるように、シール部材８２が圧縮変形すると、シール部材８２とワーク１０とが密着して、シール部材８２とワーク１０との間が封止される。
【００３７】
なお、シール部材８２は、原則として、ワーク１０が支持部材８３に当接してそれ以上吸着面２１へ向かう移動が制限されるまで圧縮される。但し、ワーク１０の平面度が低い場合は、シール部材８２の圧縮変形量によってワーク１０の凹凸に追随するため、一部の吸着部８ではワーク１０と支持部材８３とが当接していないこともある。
【００３８】
上記のようにして、シール部材８２とワーク１０で囲まれた真空領域８８内の真空と大気との差圧により、ワーク１０が大気圧に押されて吸着面２１にワーク１０が吸着される。このようにワーク１０が吸着定盤２の吸着面２１に吸着固定された状態で、溶接ロボット３による溶接作業が行われる。溶接が進行すると、ワーク１０への入熱によりワーク１０に歪みが生じる。そして、ワーク１０の歪みがシール部材８２の弾性変形で吸収可能な範囲を超えると、密着していたシール部材８２とワーク１０との間に微小な空隙が生じ、この空隙から真空領域８８内に気体が流入して真空破壊が起こる。
【００３９】
吸着定盤２のいずれかの吸着部８で真空破壊が起こったときに、その吸着部８から吸込流路７を通じて真空室８５へ大気が吸い込まれる。しかし、吸込流路７に絞り部７１が設けられていることから、吸込流路７を通じた大気の吸込量は、絞り部７１が設けられていない場合と比較して小さい。そのため、一部の吸着部８で真空破壊が生じても、その真空破壊が他の吸着部８へ伝播するまでに遅延が生じる。その結果、一部の吸着部８で真空破壊が生じると直ちにワーク１０が吸着面２１から離れるのではなく、一部の吸着部８で真空破壊が生じてからワーク１０が吸着面２１から離れるまでにタイムラグが生じる。このタイムラグは吸込流路に絞り部が無い場合と比較して長いので、このタイムラグの間は吸着定盤２の一部の吸着部８で真空破壊が生じていても溶接ロボット３による自動溶接を継続することができる。
【００４０】
圧力センサ２０（圧力検出手段）では溶接中の真空室８５内の圧力が計測される。制御装置６のロボット停止制御部６５は、溶接中の圧力センサ２０（圧力検出手段）の検出値を監視している。そして、制御装置６は、溶接中に圧力センサ２０で検出された圧力値と所定の第１基準圧力とを比較して、検出された圧力値が第１基準圧力よりも大きくなれば吸着定盤２の真空破壊を検出したと判断する。
【００４１】
制御装置６のロボット停止制御部６５は、吸着定盤２の真空破壊が検出されると、表示灯６９に警告信号を出力するとともに、溶接ロボット３に停止信号を出力して溶接ロボット３を停止させる。但し、一つのパスの溶接途中で真空破壊が生じた場合には、制御装置６は直ちに溶接ロボット３を停止させるのではなく、そのパスの溶接加工が終了したあとで溶接ロボット３を停止させる。言い換えれば、制御装置６は、一つのパスの溶接途中で真空破壊が生じた場合には、次パス以降の加工を行わないように溶接ロボット３を制御する。
【００４２】
上記のように、一つのパスの溶接途中で真空破壊が生じても、そのパスの溶接が終了するまで溶接ロボット３による自動溶接を継続することができるように、真空破壊が生じてからワーク１０が吸着面２１から離れるまでにタイムラグが絞り部７１の形状や材料などによって調整される。例えば、ワーク１０が一辺が２〜３ｍの大型薄板状ワークである場合には、上記タイムラグが、真空破壊が生じてから一つのパスの最長長さである２〜３ｍを溶接するために必要な時間となるように調整される。これによって、従来のように１つのパスの途中から作業者が手溶接することがなくなる、又は、従来と比較して作業者による手溶接箇所が減少することにより、溶接の自動化率を改善することができる。
【００４３】
制御装置６のロボット非常停止制御部６６もまた、溶接中の圧力センサ２０（圧力検出手段）の検出値を監視している。但し、ロボット非常停止制御部６６とロボット停止制御部６５との機能を一つの機能部に統合させてもよい。ロボット非常停止制御部６６は、圧力センサ２０で検出された圧力値と所定の第２基準圧力とを比較し、検出された圧力値が第２基準圧力よりも大きい場合に、即時に加工を中止するように溶接ロボット３に非常停止信号を出力して溶接ロボット３を停止させる。なお、第２基準圧力は、第１基準圧力よりも大きな値である。１つのパスの溶接中に吸着定盤２の重度の真空破壊が発生すると、ワーク１０の吸着定盤２への吸着固定が解除されて、ワーク１０が大きく変位する。このように吸着定盤２で重度の真空破壊が生じた場合に、前述のようにロボット非常停止制御部６６が機能することにより、溶接ロボット３が非常停止するので、ワーク１０を損傷させるおそれがない。
【００４４】
また、本実施形態に係る溶接ロボットシステム１では、上記ロボット非常停止制御部６６に加えてＡＶＣ装置３５も、吸着定盤２の重度の真空破壊を検出して溶接ロボット３を非常停止させる非常停止制御手段として機能する。ＡＶＣ装置３５は、溶接中のアーク電圧を計測する電圧計（アーク電圧計測手段）と、コントローラとを備えている。通常、ＡＶＣ装置３５のコントローラは、計測されたアーク電圧を予め設定されている基準電圧と比較して、ロボットアーム３１の手首と溶接トーチ３２との間に設けられた電動スライド（図示せず）を動作させて、アーク電圧が一定に保持されるように溶接トーチ３２とワーク１０との間隔を調整する。
【００４５】
溶接中に真空破壊が生じてワーク１０から吸着面２１から離れると、ワーク１０と溶接トーチ３２との間隔が急激に小さくなり、アーク電圧が急激に変化する。そこで、ＡＶＣ装置３５のコントローラは、計測されたアーク電圧と所定の適切なアーク電圧範囲（上限の閾値と下限の閾値）とを比較して、アーク電圧がアーク電圧範囲から外れたことで吸着定盤２の重度の真空破壊を検出する。更に、コントローラは、吸着定盤２の重度の真空破壊が検出されると、即時に加工を中止するように溶接ロボット３に非常停止信号を出力して溶接ロボット３を停止させる。但し、この吸着定盤２の真空破壊の検出する機能、溶接ロボット３に停止信号を出力する機能は、制御装置６が担ってもよい。このように吸着定盤２で重度の真空破壊が生じた場合に、前述のようにＡＶＣ装置３５が非常停止制御手段として機能することにより、溶接ロボット３が非常停止するので、ワーク１０を損傷させるおそれがない。また、真空破壊の他の原因（例えば、ワーク１０の仮付け部の割れなど）によって溶接中のワーク１０が大きく変位した場合にも、溶接ロボット３を非常停止させることができる。
【００４６】
溶接途中で吸着定盤２で真空破壊が起こらずに溶接が終了した場合は、ワーク１０の吸着を解除するために、各吸着部８の真空領域８８に正圧が加えられる。本実施形態に係る吸着定盤２では、吸込流路７に絞り部７１が設けられることにより敢えて真空破壊が生じにくい状況が作り出されているため、各吸着部８が自然に真空破壊するまでには時間がかかる。そこで、各吸着部８の真空領域８８で強制的に真空破壊を生じさせることにより、速やかにワーク１０の吸着が解除されるようにしている。ここでは、切換バルブ２７が閉止されるとともに、圧縮機２９により真空室８５に圧縮空気が供給される。これにより、吸引口８１から空気が吹き出して真空領域８８の真空が破壊され、速やかにワーク１０の吸着が解除される。
【００４７】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を説明する。図７は本発明の第２実施形態に係る吸着定盤２の概略構成を説明する図、図８は吸着定盤の平面図、図９はワークを吸着しているときの吸着定盤２の概略構成を説明する図である。第２実施形態に係る吸着定盤２Ａでは、前述の第１実施形態に係る吸着定盤２と比較して、吸着定盤２の吸着部８の態様と、絞り部７１の態様とが異なる。そこで、以下の説明では、第２実施形態に係る吸着定盤２の吸着部８Ａと絞り部７１Ａとについて詳細に説明し、前述の実施形態と同一又は類似の部材には図面に同一の符号を付して説明を省略する。
【００４８】
図７及び図８に示されるように、第２実施形態に係る吸着定盤２Ａの吸着部８Ａには、吸引口８１の周囲に設けられた吸着パッド９２と、吸着面２１において吸着パッド９２の周囲に設けられた支持部材８３とが設けられている。吸着パッド９２は、吸引口８１とワーク１０との間の真空領域８８を封止するシール部材として機能する。
【００４９】
吸着パッド９２は、軸状の基部９２ｂと、基部９２ｂからラッパ状に広がる円錐型のパッド部９２ａとを有している。吸着パッド９２は支持部材８３よりも吸着面２１から上方へ大きく突出しており、吸着面２１から支持部材８３の上端までの高さよりも、吸着面２１から吸着パッド９２の上端の高さが大きい。
【００５０】
吸着パッド９２の基部９２ｂは、テーブル２２に穿設された貫通孔２２ａに挿入されている。吸着パッド９２の基部９２ｂには、基部９２ｂを軸方向に貫通する貫通孔によって吸込流路７が形成されている。この貫通孔には、流路面積が極めて制限された微細孔９２ｃを含んでいる。吸込流路７の開口部は吸引口８１となっており、この吸引口８１は吸着パッド９２のパッド部９２ａのほぼ中央に開口している。吸引口８１と真空室８５とは吸込流路７で接続されている。
【００５１】
吸込流路７には、流路面積が他の部分と比較して著しく小さい絞り部７１Ａが設けられている。この絞り部７１Ａは弾性体である吸着パッド９２の基部９２ｂに設けられた微細孔９２ｃとして形成されている。微細孔９２ｃの内周面は微細孔９２ｃを閉じるように面同士がほぼ接触しており、微細孔９２ｃの見掛け上の流路面積はゼロか微小である。絞り部７１Ａの入口と出口との圧力差が生じると、弾性変形により拡径した微細孔９２ｃ、或いは、微細孔９２ｃの微細流路を通じて当該微細孔９２ｃを僅かな気体が流通する。
【００５２】
上記構成の吸着定盤２Ａにおいて、吸着定盤２Ａにワーク１０を載置すると、ワーク１０はその自重により降下して、吸着パッド９２と接触する。続いて、真空源２８を駆動して切換バルブ２７を開放すると、真空室８５が減圧されて真空となり、吸引口８１に真空吸引力が発生する。この吸引力により、ワーク１０が吸引口８１に吸引されて吸着面２１へ向けて移動し、ワーク１０が吸着パッド９２を押圧する。図９に示されるように、ワーク１０から押圧力を受けた吸着パッド９２のパッド部９２ａが弾性変形すると、吸着パッド９２とワーク１０とが密着して、吸着パッド９２のパッド部９２ａとワーク１０との間が封止される。
【００５３】
吸着パッド９２のパッド部９２ａは、原則として、ワーク１０が支持部材８３に当接してそれ以上吸着面２１へ向かう移動が制限されるまで圧縮される。但し、ワーク１０の平面度が低い場合は、吸着パッド９２の変形量によってワーク１０の凹凸に追随するため、一部の吸着部８Ａではワーク１０と支持部材８３とが当接していないこともある。
【００５４】
上記のようにして、吸着パッド９２とワーク１０で囲まれた真空領域８８内の真空と大気との差圧により、ワーク１０が大気圧に押されて吸着面２１にワーク１０が吸着される。このようにワーク１０が吸着定盤２の吸着面２１に吸着固定された状態で、溶接ロボット３による溶接作業が行われる。ワーク１０への溶接入熱によりワーク１０に生じた歪みが吸着パッド９２の弾性変形で吸収可能な範囲を超えると、密着していた吸着パッド９２とワーク１０との間に微小な空隙が生じ、この空隙から真空領域８８内に気体が流入して真空破壊が起こる。
【００５５】
上記のように吸着定盤２Ａのいずれかの吸着部８Ａの真空領域８８で真空破壊が起こったときに、その吸着部８Ａでは吸込流路７を通じて真空室８５へ大気が吸い込まれる。しかし、吸込流路７に絞り部７１Ａが設けられていることから、吸込流路７を通じた大気の吸込量は、絞り部が設けられていない場合と比較して小さい。そのため、一部の吸着部８Ａで真空破壊が生じても、その真空破壊が他の吸着部８Ａへ伝播するまでに遅延が生じる。その結果、真空破壊が生じて直ちにワーク１０が吸着面２１から離れるのではなく、真空破壊が生じてからワーク１０が吸着面２１から離れるまでにタイムラグが生じる。このタイムラグは吸込流路に絞り部が無い場合と比較して長いので、このタイムラグの間は吸着定盤２Ａで真空破壊が生じていても溶接ロボット３による自動溶接を継続することができる。よって、第２実施の形態に係る吸着定盤２Ａを備えた溶接ロボットシステム１においても、１つのパスの溶接加工途中で真空破壊が発生しても、その１つのパスの加工が終わるまで溶接加工を継続することが可能となる。
【００５６】
以上に本発明の好適な第１及び第２の実施の形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。
【００５７】
例えば、図１０に示されるように、上記第１実施形態の吸着定盤２において、シール部材８２に代えて吸着パッド９４が用いられてもよい。この場合、吸着面２１において、吸引口８１の周囲に吸着パッド９４が設けられ、吸着パッド９４の周囲に支持部材８３が設けられる。
【００５８】
また、例えば、上記第１実施形態において、頭付軸体７３はＴ字型継手２６の枝管２６ａに挿入されているが、吸込流路７の上下途中に環状の段差面７２を形成し、この段差面７２に頭付軸体７３が当接するように吸込流路７に頭付軸体７３が挿入されていてもよい。この場合、段差面７２と頭付軸体７３の頭部７３ａ下面との面接触により絞り部７１が形成される。
【００５９】
また、例えば、上記第１実施形態において、吸込流路７には１つの絞り部７１が設けられているが、複数の絞り部７１が吸込流路７に設けられていてもよい。この場合、例えば、図１１に示されるように、吸込流路７を形成している貫通孔７５の上下途中に軸体９７が設けられる。そして、吸込流路７を形成している貫通孔７５の内面と軸体９７の端面との面接触により絞り部７１が形成される。
【００６０】
また、例えば、上記第１実施形態において、絞り部７１は吸込流路７に設けられた複数の面（段差面７２と頭付軸体７３の下面）の流体の流れ方向の面接触により形成されている。但し、絞り部７１は吸込流路７に設けられた複数の面の流体の流れ方向と直交する方向の面接触により形成されていてもよい。この場合、例えば、図１２に示されるように、吸込流路７を形成している貫通孔７５の上下途中に複数の充填部材９６ａ，９６ｂが設けられる。そして、充填部材９６ａ，９６ｂが流体の流れ方向と直交する方向に面接触しており、この接触面間が絞り部７１となる。
【００６１】
また、例えば、第２実施形態に係る吸着定盤２Ａでは、吸着パッド９２がシール部材としての機能と吸込流路７及び絞り部７１Ａの形成体としての機能とを併せ備えている。但し、これらの機能をそれぞれ別体に備えることができる。この場合、例えば、図１３に示されるように、吸着面２１の吸引口８１の周囲に吸着パッド９４が設けられ、吸引口８１と真空室８５とを連通する吸込流路７がテーブル２２に穿設され、吸込流路７に弾性体９５が挿入される。吸着パッド９４は、シール部材として機能する。弾性体９５は弾性変形可能な材料で形成された軸状部材であって、その軸心部分に微細孔９５ａが設けられている。この微細孔９５ａが吸込流路７に設けられた絞り部７１Ａとなる。
【符号の説明】
【００６２】
１  溶接ロボットシステム
２  吸着定盤
３  溶接ロボット
４  走行装置
５  搬送装置
６  制御装置
７  吸込流路
７１，７１Ａ  絞り部
７２  段差面
７３  頭付軸体
８  吸着部
８１  吸引口
８２  シール部材
８３  支持部材
２６  Ｔ字型継手
２６ａ  枝管
２９  圧縮機（圧縮空気供給装置）
８，８Ａ  吸着部
９２  吸着パッド
９２ａ  パッド部
９２ｂ  軸部
９２ｃ  微細孔
【図１】
2015217415.tif 000003
【図２】
2015217415.tif 000004
【図３】
2015217415.tif 000005
【図４】
2015217415.tif 000006
【図５】
2015217415.tif 000007
【図６】
2015217415.tif 000008
【図７】
2015217415.tif 000009
【図８】
2015217415.tif 000010
【図９】
2015217415.tif 000011
【図１０】
2015217415.tif 000012
【図１１】
2015217415.tif 000013
【図１２】
2015217415.tif 000014
【図１３】
2015217415.tif 000015