(57)【要約】      （修正有）【課題】ＡＴＣ機構によるツールの交換時間及び交換に係るティーチング時間を不要として作業時間を大幅に短縮させること。ロボットの先端の自重が重くなることによるシステムの大型化、大型化に伴う消費電力、設備費等の増大及び溶接品質の低下等を大幅に改善する溶接ロボットシステムを提供する。【解決手段】溶接ロボットシステムは架台３と、上記架台３上であって切換自在に設置された少なくとも２以上の複数の溶接トーチＷＴ１〜ＷＴ２と、被溶接物台１０を先端に備え上記被溶接物台１０上に備えられた被溶接物９を自在な方向に駆動させるロボット１と、上記複数の溶接トーチとロボットとに接続されて溶接トーチの切換及び溶接姿勢と、ロボットの先端に備えた被溶接物台上の被溶接物とを自在な姿勢に駆動させて被溶接物に所望とする溶接を施す制御を行うロボットコントローラ２とからなる溶接ロボットシステム。【選択図】  図１
2004202645.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被溶接物に対して、少なくとも２以上の複数の溶接トーチによって溶接作業を施す溶接ロボットシステムにおいて、
架台と、前記架台上であって切換自在に設置された少なくとも２以上の複数の溶接トーチと、
被溶接物台を先端に備え前記被溶接物台上に備えられた被溶接物を自在な方向に駆動させるロボットと、
前記複数の溶接トーチとロボットとに接続されて溶接トーチの切換及び溶接姿勢と、ロボットの先端に備えた被溶接物台上の被溶接物とを自在な姿勢に駆動させて被溶接物に所望とする溶接を施す制御を行うロボットコントローラとからなる溶接ロボットシステム。
【請求項２】
Ｌ形フレームの２辺の長さが略同等の長さであってＬ形フレームの略直角をなす部位の略中心が前記架台上の水平面上の長手方向の略中心位置を枢軸として水平方向に回動自在に取付けられ、前記Ｌ形フレームの２辺の略直角をなす部位とは異なる先端に水平方向の旋回軸と垂直方向の旋回軸とから構成された第１の溶接トーチ及び第２の溶接トーチが所望とする溶接姿勢が得られるように取付けられた請求項１に記載の溶接ロボットシステム。
【請求項３】
前記架台上の水平面上の長手方向の略中心位置に取付けられて少なくとも２以上の複数のリンクを備え、前記複数のリンクが回動軸を中心にして垂直方向に上下動自在に駆動するリンク機構と、
前記複数のリンクの先端であって水平方向の旋回軸と垂直方向の旋回軸とから構成された第３の溶接トーチ及び第４の溶接トーチが所望とする溶接姿勢が得られるように取付けられた請求項１に記載の溶接ロボットシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被溶接物に対して複数の加工を施す溶接ロボットシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ロボットが少なくとも２以上の複数のツール（例えば、溶接トーチ、グラインダー等の工具類等であり、以下ツールという）を使用して作業を行う場合、予め設置された複数のツールを備えたツールスタンドから作業に応じて適切であるツールを選択してロボットのツールを交換し作業を行うオートツールチェンジャ（ＡＴＣ）機構（以下、ＡＴＣ機構という）を備えたロボットが一般的に知られている。
また、複数の溶接機と１台のロボットとで溶接ロボットシステムを構成し、トーチ及び溶接条件をそれぞれの溶接機に応じて選択するようにして、異なる溶接を行うロボットシステムが従来から採用されている。
【０００３】
［従来技術１］
図８は、従来から使用されているＡＴＣ機構を備えたロボットシステムの一例を示す全体構成図である。
同図において、ロボット１０１のアーム先端にあるＡＴＣ機構３２にはツールが取付けられており、目的とする状態に被加工物の加工をするのに適したツール１６ａ乃至１６ｄを周知手段によって順次ツールスタンド１６から選択してツールを交換する。同図の２点鎖線はロボット１０１のアーム先端にあるＡＴＣ機構３２の稼働範囲であって、この鎖線の範囲内において被加工物を加工することができる。
例えば前述した図８において、ロボットのアーム先端に溶接トーチを備え被加工物の溶接位置を溶接し、被加工物の被溶接位置の後工程として研削作業を要する場合は、ロボットのアーム先端を被溶接位置からツールスタンドに移動して、ＡＴＣ機構のツールを周知手段によって溶接トーチからグラインダーに交換し、再度ロボットのアーム先端を被加工物の被溶接位置に移動させて加工作業を行う。
以上のように、ＡＴＣ機構を備えたロボットシステムによって被加工物に複数の加工工程を施すことができる。（例えば特許文献１参照）
【０００４】
［従来技術２］
図９は、従来から使用されているロボットシステムの一例を示す全体構成図であって被溶接物を２台のロボットを使用して溶接するときの概略図である。
同図において２０はロボットコントローラであって、ロボット１０２及び１０３の軌道計算、教示データの編集、追加、削除、溶接条件の作成等のロボット溶接に必要な動きをコントロールする。７０はティーチペンダントであって、ロボットコントローラ２０に接続されており、被溶接物の溶接位置、溶接条件、センシング等の設定、命令、修正、編集等をする。８及び８０は溶接電源であってロボットコントローラによって制御されており、各々ロボット１０２及び１０３の先端に取付けられた溶接トーチＷＴ１１及びＷＴ１２を介して被溶接物台１００上に設置された被溶接物９０を溶接する。
以上のようなロボットシステムにおいて、被溶接物に種類の異なる２以上の溶接を施す場合は、溶接トーチを備えた複数のロボットを使用して各々を制御しながら被溶接物に複数の溶接を施す。
【０００５】
また、図９では複数のロボットを使用して溶接作業を行っているが、前述した図８に示すようなＡＴＣ機構を備えた１台のロボットによって、ツールすなわち溶接トーチを複数備えたツールスタンドから溶接トーチを選択して被溶接物の溶接を行うこともできる。
さらに、１台のロボットの先端に複数のトーチを備えて被溶接物に異なる２以上の溶接を施すこともできる。（例えば特許文献２参照）
【０００６】
【特許文献１】
特開平６ー５５４７８号公報
【特許文献２】
特許第２６５１２５２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
被溶接物の加工部位に溶接、研削等の加工を施す場合は、被溶接物の加工品質を考慮して、加工位置に高精度でツールの位置決めを行う必要がある。
前述した図８に示す従来技術１のＡＴＣ機構を備えたロボットシステムによって被加工物の加工を行う場合、ツールを交換する際はツールとロボットのアーム先端との接合面が微少のズレを生じさせることなく、常に正確に交換作業を行う必要がある。そのために、前述した接合面が摩耗、ゴミの付着等によって正常な状態で接合することが困難となった場合は、ツール又はロボットのアーム先端部の交換、清掃作業等が必要となる。
【０００８】
また、ツールを交換する場合は、ロボットのアーム先端を被溶接物の加工位置から一度退避させてツールスタンド等のツール保管位置に移動させツールを交換し、再び被溶接物の加工位置にロボットのアーム先端を移動させる必要があり、かつツール交換のための教示作業も必要となり、加工工程における作業時間を増加させる原因のひとつとなっている。
【０００９】
また、ツールが溶接トーチ、センサ等の場合は、（電気配線ケーブル、溶接ワイヤ送給ケーブル等の）ケーブル、（ガス、冷却水等の）ホース等の長尺な可撓性の付帯物（以下、可撓性ツール付帯物という）を備えており、例えば溶接トーチのように溶接ワイヤを連結して外部から電流とともに溶接ワイヤを供給する必要があるものにおいては、溶接ワイヤを送給する送給機構と溶接トーチとの間の長さが溶接ワイヤ送給の安定性に大きく影響を及ぼし、溶接品質に直接影響を与える要因となることがある。そのため、溶接ワイヤの送給機構をロボット本体に近接した位置に設置することによって送給機構と溶接トーチ間との距離を短くする構成が一般的である。
しかし、前述した従来技術１のようにＡＴＣ機構を備えたロボットシステムの場合は、このように溶接ワイヤの送給機構をロボット本体に近接した位置に設置し、かつその可撓性ツール付帯物である溶接ワイヤの長さを短くしたときに、この可撓性ツール付帯物を有するツールを支持するツールスタンドがロボットに近接した位置でかつロボットの可動範囲内に設置する必要がある。そのため、ツールによって加工作業を実施する際に、ツールを備えたロボット、ツールスタンド及び可撓性ツール付帯物等が互いに干渉することを避ける必要があり、作業スペースが制限される。
【００１０】
前述した従来技術２の溶接ロボットにおいて、複数の溶接機の溶接トーチをロボットの先端に備えることによって複数の溶接を施すことができるが、ロボット先端の自重が重く溶接トーチの姿勢を安定させることが困難であり溶接品質の低下を招く。さらに、ロボット先端の自重が重くなるために、このロボット先端を駆動させるためには大型のモータを必要とすることとなり、システム全体が大型化するとともに費用もかかる。
【００１１】
本発明は、ＡＴＣ機構によるツールの交換時間及び交換に係るティーチング時間を不要として作業時間を大幅に短縮させること。ロボットの先端の自重が重くなることによるシステムの大型化、大型化に伴う消費電力、設備費等の増大及び溶接品質の低下等を大幅に改善する溶接ロボットシステムを提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、図１に示すように、被溶接物に対して、少なくとも２以上の複数の溶接トーチによって溶接作業を施す溶接ロボットシステムにおいて、
架台３と、上記架台３上であって切換自在に設置された少なくとも２以上の複数の溶接トーチＷＴ１及びＷＴ２又はＷＴ３及びＷＴ４と、
被溶接物台１０を先端に備え上記被溶接物台１０上に備えられた被溶接物９を自在な方向に駆動させるロボット１と、
上記複数の溶接トーチＷＴ１及びＷＴ２又はＷＴ３及びＷＴ４とロボット１とに接続されて溶接トーチＷＴ１及びＷＴ２又はＷＴ３及びＷＴ４の切換及び溶接姿勢と、ロボットの先端に備えた被溶接物台１０上の被溶接物９とを自在な姿勢に駆動させて被溶接物９に所望とする溶接を施す制御を行うロボットコントローラ２又は２１とからなる溶接ロボットシステムである。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、
Ｌ形フレーム４の２辺の長さが略同等の長さであってＬ形フレーム４の略直角をなす部位の略中心が上記架台３上の水平面上の長手方向の略中心位置Ｏを枢軸として水平方向に回動自在に取付けられ、上記Ｌ形フレーム４の２辺の略直角をなす部位とは異なる先端に水平方向の旋回軸と垂直方向の旋回軸とから構成された第１の溶接トーチＷＴ１及び第２の溶接トーチＷＴ２が所望とする溶接姿勢が得られるように取付けられた請求項１に記載の溶接ロボットシステムである。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、
上記架台３上の水平面上の長手方向の略中心位置に取付けられて少なくとも２以上の複数のリンク５３及び５４を備え、上記複数のリンク５３及び５４が回動軸ＴＯを中心にして垂直方向（矢印Ｔの方向）に上下動自在に駆動するリンク機構５と、
上記複数のリンク５３及び５４の先端であって水平方向の旋回軸Ｔ１０及びＴ３０と垂直方向の旋回軸Ｔ２０及びＴ４０とから構成された第３の溶接トーチＷＴ３及び第４の溶接トーチＷＴ４が所望とする溶接姿勢が得られるように取付けられた請求項１に記載の溶接ロボットシステムである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。
図１は本願発明のロボットシステムの第１の実施形態を示す全体構成図である。図２は図１の上面図であって要部を示す一部省略概略図である。図３は図１の正面図であって一部省略概略図である。以下、図１、図２及び図３を参照して本発明の第１の実施の形態を詳細に説明する。
【００１６】
図１において、１はロボットであり、後述する図４に示すように被溶接物台１０上の被溶接物９の姿勢を自在に変えることができる。３は架台であって複数の溶接トーチＷＴ１、ＷＴ２が設置されている。４はＬ形フレームである。Ｌ形フレーム４の略直角をなす部位の略中心が架台３上の水平面上の長手方向の略中心位置Ｏを枢軸として水平方向に回動自在に取付けられている。また、Ｌ形フレーム４の２辺の長さは略同等の長さで形成されている。すなわち、図２で示すＯ−Ａ間、Ｏ−Ｂ間及びＯ−Ｃ間の長さは略同等の長さである。
このＬ形フレーム４の２辺の略直角をなす部位とは異なる各々の先端に水平方向の旋回軸Ｌ１０及びＬ３０と垂直方向の旋回軸Ｌ２０及びＬ４０とから構成された第１の溶接トーチＷＴ１及び第２の溶接トーチＷＴ２が所望とする溶接姿勢が得られるように取付けられている。２はロボットコントローラであって、ロボット１、第１の溶接トーチＷＴ１、第２の溶接トーチＷＴ２及びＬ形フレーム４の軌道計算、教示データの編集、追加、削除、溶接条件の作成等のロボット溶接に必要な動きをコントロールする。７はティーチペンダントであって、ロボットコントローラ２に接続されており、被溶接物の溶接位置、溶接条件、センシング等の設定、命令、修正、編集等をする。８１及び８２は溶接電源であってロボットコントローラ２によって制御されており、Ｌ形フレーム４の先端に取付けられた溶接トーチＷＴ１及びＷＴ２にワイヤ送給機構６１及び６２から溶接ワイヤを送給させて被溶接物台１０上に設置された被溶接物９を溶接する。
ワイヤ送給機構６１及び６２はＬ形フレームに設置されており、例えば図１乃至図３に示すように、各々Ｌ形フレームの直角をなす部位であって第１の溶接トーチＷＴ１及び第２の溶接トーチＷＴ２と相反する位置に取付け台６１１及び６２１を介して設置されている。しかしながら、ワイヤ送給機構を設置する位置は、前述した位置に限定されるものではなく、架台３に直接設置する方法、架台３とは離れた位置に設置台を設けて設置する方法等、Ｌ形フレームが架台３上の水平面上の長手方向の略中心位置Ｏを枢軸として水平方向に回動する際に干渉しない位置に適宜設置することができる。
【００１７】
次に、図４によって本発明のロボット１を詳細に説明する。図４は本発明のロボットシステムで使用するロボットであって、図１乃至図３に記載されたロボット１の概略側面図である。
同図において、１１はフレームであって予め定められた位置に設置されている。１２はフレーム１１上であって、矢印Ｓ１に示すように枢軸Ｓ１０を中心にして水平方向に旋回するように回動自在に取付けられている。１３は下腕部であって矢印Ｓ２に示すように枢軸Ｓ２０を中心にして前後方向に回動自在に取付けられている。１４は上腕部であって、矢印Ｓ３に示すように枢軸Ｓ３０を中心にして上下方向に回動自在に取付けられている。１５は手首ユニットであって、矢印Ｓ４に示すように枢軸Ｓ４０を中心に回動自在に取付けられるとともに、矢印Ｓ５に示すように枢軸Ｓ５０を中心に上下方向に回動自在に取付けられている。１０は被溶接物台であって被溶接物９が設置されており、矢印Ｓ６に示すように枢軸Ｓ６０を中心に回動自在に取付けられている。
【００１８】
ここで、通常、被溶接物９は、被加工物台１０上にネジ止め、クランプ機構等によって、予め定められた位置に固着されている。そのため、被溶接物９を取替えるときは、被溶接物台１０上から被溶接物９を取り外し、目的とする他の被溶接物に置き替える方法がある。
また、別の方法として、手首ユニット１５から被溶接物台１０を切り離す例えばＡＴＣ機構を備えて、被溶接物台１０を取替えることで、他の被溶接物に取替える方法とすることができる。すなわち、図示を省略するが、被溶接物を固着した被溶接物台１０を複数保管した保管スタンドから任意の被溶接物台１０を選択し、手首ユニット１５先端に取付けられた被溶接物台１０を取替えるＡＴＣ機構とすることができる。このＡＴＣ機構によって被溶接物台１０とともに被溶接物９を取替える方法は、前述した被溶接物台１０上の被溶接物９を取替える方法よりもさらに交換が容易で、交換に要する時間が短縮されるとともに、被溶接物９を被溶接物台１０上で取替える必要がなく、被溶接物９の取付精度も向上させることができる。
【００１９】
前述した枢軸Ｓ１０乃至Ｓ６０を中心にしてロボット１は被溶接物台１０上に設置された被溶接物９を自在な姿勢とすることができる。ここで各々の矢印Ｓ１乃至Ｓ６で示す方向に被溶接物を自在な姿勢となるように駆動させる駆動源は周知の駆動源であり、例えば図示を省略するがモータ等であって、ロボットコントローラ２によって駆動制御される。また、ロボット１を設置する例えば一例として図１及び図３に示すような位置であって、架台３がロボット１を跨ぐように設置されている。
さらに、第１の溶接トーチＷＴ１は、図３に示すように、旋回軸Ｌ１０を中心に矢印Ｌ１に示す水平方向にトーチ先端を回動自在に駆動させるとともに、Ｌ２０を中心に矢印Ｌ２に示す垂直方向にトーチ先端を回動自在に駆動させてトーチ姿勢を所望とする状態に駆動させることができる。
なお、溶接トーチＷＴ２も同様に図３に示すように、旋回軸Ｌ３０を中心に矢印Ｌ３に示す水平方向にトーチ先端を回動自在に駆動させるとともに、Ｌ４０を中心に矢印Ｌ４に示す垂直方向にトーチ先端を回動自在に駆動させてトーチ姿勢を所望とする状態に駆動させることができる。このとき、溶接トーチを駆動させる駆動源は周知の駆動源であり、例えば図示を省略するがモータ等であって、ロボットコントローラ２によって駆動制御される。
【００２０】
以上のような構成において、被溶接物に複数の溶接作業を施す場合は、ロボットコントローラ２によって駆動制御されたＬ形フレームが駆動することによって第１の溶接トーチＷＴ１が図２に示す点Ｂの位置に設置される。
点Ｂに第１の溶接トーチＷＴ１が設置されると、ロボットコントローラ２によってロボット１と第１の溶接トーチＷＴ１とがともに制御されて第１の溶接トーチＷＴ１が所望とする溶接姿勢を保持するとともに被溶接物９がロボット１の駆動によって自在な姿勢に駆動制御されて所望とする溶接作業が行われる。
次に前述した第１の溶接トーチＷＴ１によって溶接された被溶接物に他の溶接を施す場合、図１乃至図３に示すようにＬ形フレーム４が架台３上の水平面上の長手方向の略中心位置Ｏを枢軸として水平方向であって右回りに回動して、Ｌ形フレームの先端に取付けられた第１の溶接トーチＷＴ１が点Ｂの位置から点Ｃの位置に移動するとともに、点Ａの位置にある第２の溶接トーチＷＴ２が点Ｂの位置に移動して被溶接物９上に設置される。
点Ｂに第２の溶接トーチＷＴ２が設置されると、ロボットコントローラ２によってロボット１と第２の溶接トーチＷＴ２とがともに制御されて第２の溶接トーチＷＴ２が所望とする溶接姿勢を保持するとともに被溶接物９がロボット１の駆動によって自在な姿勢に駆動制御されて所望とする溶接作業が行われる。
以上のように、ロボットコントローラ２によってロボット１と第１の溶接トーチＷＴ１及び第２の溶接トーチＷＴ２とを駆動制御することによって被溶接物に複数の溶接を施すことができる。
【００２１】
このとき、各々の溶接トーチを切換えて被溶接物にＭＩＧ溶接とＭＡＧ溶接とを施す場合は、例えば第１の溶接トーチＷＴ１にＭＩＧ溶接用トーチを備え、第２の溶接トーチＷＴ２にＭＡＧ溶接用トーチを備えて、前述したように、第１の溶接トーチＷＴ１であるＭＩＧ溶接用トーチを点Ｂの位置に設定してＭＩＧ溶接を行い、次に第２の溶接トーチＷＴ２であるＭＡＧ溶接用トーチを点Ｂの位置に切換えて溶接を行うことで被溶接物に２種類の溶接を施すことができる。
【００２２】
ここで、第１の溶接トーチＷＴ１及び第２の溶接トーチＷＴ２は前述したようにトーチ姿勢を保持するように駆動制御されるだけで、少なくとも駆動する軸数が水平方向の旋回軸（Ｌ１０又はＬ３０）と垂直方向の旋回軸（Ｌ２０又はＬ４０）との２軸のみで駆動させてトーチ姿勢を保持することができるために、従来のように多関節形のロボット先端に溶接トーチを備えて溶接トーチを駆動させながら溶接を行う場合よりも溶接トーチの駆動を制限することができるため、溶接トーチが必要以上に動くことによる溶接品質の悪化を改善することができる。
【００２３】
また、前述した第１の実施形態では、Ｌ形フレーム４の２辺の長さ（図２に示すＯ−Ａ間とＯ−Ｂ間と）を略同等の長さとしているが、２辺の長さは異なる長さであっても、第１の実施形態と同様に２つの溶接トーチを切換えて溶接作業を行うことができる。このときの２辺の長さは、溶接トーチ及びＬ形リンク４が架台３、周辺機器等に干渉しない程度の長さであって、可能な限り短い方が溶接トーチの駆動時の振動が少なく、システムとしてもコンパクトとなる。
さらに、前述した第１の実施形態では、Ｌ形フレーム４の２辺の略直角をなす部位は、鋭角及び鈍角であっても、第１の実施形態と同様に２つの溶接トーチを切換えて溶接作業を行うことができる。このときの角度は、溶接トーチ及びＬ形リンク４が架台３、周辺機器等に干渉しない程度の角度であって、可能な限り鋭角の方が、溶接トーチの切換時の可動範囲が小さく、システムとしてもコンパクトとなる。
【００２４】
図５は本願発明のロボットシステムの第２の実施形態を示す全体構成図である。図６は図５の上面図であって要部を示す一部省略概略図である。図７は図５の正面図であって一部省略概略図である。以下、図５、図６及び図７を参照して本発明の第２の実施の形態を詳細に説明する。
図５及び図６において、架台３上の水平面上の長手方向の略中心位置に取付られて複数のリンク５３及び５４を備え、この複数のリンク５３及び５４が回動軸ＴＯを中心にして垂直方向（図５に示す矢印Ｔの方向）に上下動自在に駆動するリンク機構５と、複数のリンク５３及び５４の先端であって水平方向の旋回軸Ｔ１０及びＴ３０と垂直方向の旋回軸Ｔ２０及びＴ４０とから構成された第３の溶接トーチＷＴ３及び第４の溶接トーチＷＴ４が所望とする溶接姿勢が得られるように取付けられている。
２１はロボットコントローラであって、ロボット１、第３の溶接トーチＷＴ３、第４の溶接トーチＷＴ４、リンク機構５のリンク５３及び５４の軌道計算、教示データの編集、追加、削除、溶接条件の作成等のロボット溶接に必要な動きをコントロールする。７１はティーチペンダントであって、ロボットコントローラ２１に接続されており、被溶接物の溶接位置、溶接条件、センシング等の設定、命令、修正、編集等をする。８３及び８４は溶接電源であってロボットコントローラ２１によって制御されており、リンク機構５のリンク５３及び５４の先端に取付けられた溶接トーチＷＴ３及びＷＴ４にワイヤ送給機構６３及び６４から溶接ワイヤを送給させて被溶接物台１０上に設置された被溶接物９を溶接する。
ワイヤ送給機構６３及び６４はリンク機構に設置されている。しかしながら、ワイヤ送給機構を設置する位置は、前述した位置に限定されるものではなく、架台３に直接設置する方法、架台３とは離れた位置に設置台を設けて設置する方法等、リンク機構のリンク５３及び５４が駆動する際に干渉しない位置に適宜設置することができる。
ロボット１は前述した図１乃至図４と同等であり説明を省略する。
また、第３の溶接トーチＷＴ３及び第４の溶接トーチＷＴ４の各々の水平方向の旋回軸Ｔ１０及びＴ３０と垂直方向の旋回軸Ｔ２０及びＴ４０の駆動は前述した図１乃至図３と同様にロボットコントローラ２１によって駆動制御される。
【００２５】
以上のような構成において、被溶接物に複数の溶接作業を施す場合は、ロボットコントローラ２１によって駆動制御されたリンク機構５が駆動することによって、第３の溶接トーチＷＴ３が図７に示すように被溶接物１０上に設置される。
溶接トーチＷＴ３が設置されると、ロボットコントローラ２１によってロボット１と第３の溶接トーチＷＴ３とがともに制御されて第３の溶接トーチＷＴ３が所望とする溶接姿勢を保持するとともに被溶接物９がロボット１の駆動によって自在な姿勢に駆動制御されて所望とする溶接作業が行われる。
【００２６】
次に前述した第３の溶接トーチＷＴ３によって溶接された被溶接物に他の溶接を施す場合、図５乃至図７に示すようにリンク機構５の駆動軸ＴＯを中心にしてリンク５３及び５４が矢印Ｔの方向、すなわち垂直方向に回動して、リンク５３の先端に取付けられた第３の溶接トーチＷＴ３が上方へ移動するとともに第４の溶接トーチＷＴ４が下方に移動して被溶接物９上に設置される。
溶接トーチＷＴ４が設置されると、ロボットコントローラ２１によってロボット１と第４の溶接トーチＷＴ４とがともに制御されて第４の溶接トーチＷＴ４が所望とする溶接姿勢を保持するとともに被溶接物９がロボット１の駆動によって自在な姿勢に駆動制御されて所望とする溶接作業が行われる。
以上のように、ロボットコントローラ２１によってロボット１と第３の溶接トーチＷＴ３及び第４の溶接トーチＷＴ４とを駆動制御することによって被溶接物に所望とする複数の溶接を施すことができる。
【００２７】
このとき、各々の溶接トーチを切換えて被溶接物にＭＩＧ溶接とＭＡＧ溶接とを施す場合は、例えば第３の溶接トーチＷＴ３にＭＩＧ溶接用トーチを備え、第４の溶接トーチＷＴ４にＭＡＧ溶接用トーチを備えて、前述したように、第３の溶接トーチＷＴ３であるＭＩＧ溶接用トーチを下方に移動させて被溶接物９上に設置してＭＩＧ溶接を行い、次に第４の溶接トーチＷＴ４であるＭＡＧ溶接用トーチを下方に移動させて被溶接物９上に設置して溶接を行うことで被溶接物に２種類の溶接を施すことができる。
【００２８】
ここで、第３の溶接トーチＷＴ３及び第４の溶接トーチＷＴ４は、前述した第１の実施形態と同様に、トーチ姿勢を保持するように駆動制御されるだけで、少なくとも駆動する軸数が水平方向の旋回軸（Ｔ１０又はＴ３０）と垂直方向の旋回軸（Ｔ２０又はＴ４０）との２軸のみで駆動させてトーチ姿勢を保持することができるために、従来のように多関節形のロボット先端に溶接トーチを備えて溶接トーチを駆動させながら溶接を行う場合よりも溶接トーチの駆動を制限することができるため、溶接トーチが必要以上に動くことによる溶接品質の悪化を改善することができる。
【００２９】
前述した実施形態１及び２において、ロボット１の設置する位置は架台３がロボット１を跨ぐように設置されていたが、ロボット１を架台３の下方から外部に取り出し、ロボット１を実施形態１及び２の位置から１８０度反転させて架台と相対する位置に正対させて設置しても実施形態１及び２と同様に駆動制御することができ、被溶接物の溶接品質も同等の溶接とすることができる。
【００３０】
また、架台３とロボット１とは必ずしも一対ではなく、例えば架台３を並列に複数台、例えば２台並べて、各々前述した図１乃至図３に示したＬ形フレームを備えた機構として４つの溶接トーチを取付けた構成とし、ロボット１を２台の架台と相対する位置であって被溶接物の中心位置が２台の架台の中心位置となるように設置して２台の架台とロボット１とをロボットコントローラによって駆動制御して溶接作業を行うことができる。
特に被溶接物が左右対象物であって、被溶接物の両サイドに同じ種類の溶接を施す場合は、２台の架台を使用することによって各々の溶接トーチを協調制御して２箇所同時に溶接を行うことができるため、１台のロボットにひとつの溶接トーチを備えてＡＴＣ機構等によって溶接トーチを切換えて溶接を施す方法、１台のロボットに複数の溶接トーチを備える方法等よりも溶接作業時間が大幅に縮小される。
さらに、被溶接物の溶接条件に対応させて、実施形態１又は実施形態２の架台を複数台組み合わせることによって様々な溶接条件に対応した溶接作業を施すことができる。
【００３１】
また、本発明で説明したロボット１は予め定められた位置に設置しているが、特定の位置に固定させる必要はなく、用途に合わせてロボット本体を移動させることもできる。すなわちロボット１を２方向のレールの上に備えて移動させる方法、ロボットのフレームに自在な方向に移動できる車輪などを設けて無線によるコントロールで所定の位置に移動させる方法等によって、ロボット１を前述した架台を複数個設置したロボットシステム上で自在に移動させて被溶接物に所望とする溶接を施すことができる。このとき被溶接物は前述した図４で示したように、ＡＴＣ機構によって切換えて複数の被溶接物を加工することができるために、１台のロボットで複数の被溶接物に対して各々種類の異なる溶接を容易に行うことができる。
【００３２】
また、本発明の実施形態では、溶接トーチを架台に備えた場合で説明したが、架台に備えるツールは溶接トーチに限定されるものではなく、他のツールの例えばグラインダー、ドリル等の工具類、センサ等であって、対象とする被加工物を加工するために必要なツールであれば何れのツールを使用しても同様に駆動制御することができ、かかる思想を利用するツールは全て本願発明の範囲に含まれる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明のロボットシステムは架台と、架台上であって切換自在に設置された少なくとも２以上の複数の溶接トーチと、被溶接物台を先端に備え被溶接物台上に備えられた被溶接物を自在な方向に駆動させるロボットと、複数の溶接トーチとロボットとに接続されて溶接トーチの切換及び溶接姿勢と、ロボットの先端に備えた被溶接物台上の被溶接物とを自在な姿勢に駆動させて被溶接物に所望とする溶接を施す制御を行うロボットコントローラとからなる溶接ロボットシステムであって、以下に記載されるような効果を奏する。
【００３４】
前述した従来技術１のように作業毎にツールを着脱して交換する必要がなく、そのためツール又はロボットのアーム先端部の交換、清掃作業等が不要となる。
さらに、ツールを着脱して交換するためのツールスタンド及び教示作業も不要となり、作業スペースが大幅に縮小できるとともに、加工工程における作業時間を大幅に減少させることができる。
【００３５】
また、前述した従来技術２の溶接ロボットは、複数の溶接トーチをロボットの先端に備えることによって溶接トーチの姿勢を安定させることが困難であり溶接品質の低下を招いていたが、本発明のロボットシステムでは溶接トーチは常に略一定の姿勢を保持して溶接を行うことができるために、安定した溶接を行うことができ、溶接品質の向上が図れる。
また、複数のロボットを使用する場合と比較してロボットの台数を削減できるので作業スペースを縮小することができるとともに消費電力、設備費等も大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明のロボットシステムの第１の実施形態を示す全体構成図である。
【図２】図１の上面図であって要部を示す一部省略概略図である。
【図３】図１の正面図であって一部省略概略図である。
【図４】本発明のロボットシステムのロボットの概略側面図である。
【図５】本願発明のロボットシステムの第２の実施形態を示す全体構成図である。
【図６】図５の上面図であって要部を示す一部省略概略図である。
【図７】図５の正面図であって一部省略概略図である。
【図８】従来から使用されているＡＴＣ機構を備えたロボットシステムの一例を示す全体構成図である。
【図９】従来から使用されているロボットシステムの一例を示す全体構成図であって被溶接物を２台のロボットを使用して溶接するときの概略図である。
【符号の説明】
１          ロボット
１０１      ロボット
１０２      ロボット
１０３      ロボット
２          ロボットコントローラ
２０        ロボットコントローラ
２１        ロボットコントローラ
３          架台
３２        ＡＴＣ機構
４          Ｌ形フレーム
５          リンク機構
５３        リンク
５４        リンク
６１        ワイヤ送給機構
６１１      取付台
６２        ワイヤ送給機構
６２１      取付台
６３        ワイヤ送給機構
６４        ワイヤ送給機構
７          ティーチペンダント
７０        ティーチペンダント
７１        ティーチペンダント
８          溶接電源
８０        溶接電源
８１        第１の溶接電源
８２        第２の溶接電源
８３        第３の溶接電源
８４        第４の溶接電源
９          被溶接物
９０        被溶接物
１０        被溶接物台
１００      被溶接物台
１１        フレーム
１２        ターンテーブル
１３        下腕部
１４        上腕部
１５        手首ユニット
１６        ツールスタンド
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ    ツール
ＷＴ１      第１の溶接トーチ
ＷＴ２      第２の溶接トーチ
ＷＴ３      第３の溶接トーチ
ＷＴ４      第４の溶接トーチ
ＷＴ１１    溶接トーチ
ＷＴ１２    溶接トーチ
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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