(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の支柱を備え、これら支柱により支持されてなる一対の平行、かつ水平なガイド支持梁を備えた支持フレームと、この支持フレームの前記一対の平行、かつ水平なガイド支持梁の下面部のそれぞれに設けられ、相対する方向に突出するガイド支持部材と、これらガイド支持部材のそれぞれの上面にリニアガイドレールが付設されてなるリニアガイドと、これらリニアガイドのリニアガイドベアリングに取付けブラケットを介して上面が支持され、前記一対の平行、かつ水平なガイド支持梁の内側で往復動自在に案内される走行台車と、この走行台車の上面に搭載され、コイル状に巻回されてなる溶接用ワイヤを収納する二つのワイヤパックと、前記走行台車の台フレームに、水平軸に対して垂直な旋回軸を介して旋回自在に支持されてなる旋回フレームの両端に設けられ、先端に溶接トーチを有する屈曲、かつ旋回自在なマニピュレータとを備えてなることを特徴とするツイン溶接ロボット装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ツイン溶接ロボット装置の改善に係り、より詳しくは、走行台車の構成が簡単で、一対のガイド支持梁により支持されてなるリニアガイドに走行台車を容易に組立て得るようにしたツイン溶接ロボット装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
二つの溶接トーチを持つツイン溶接ロボット装置としては、例えば、特公平３−５４０３２号公報に開示されてなるものが公知である。以下、この従来例に係るツイン溶接ロボット装置の概要構成を、その主軸系と補助軸系の動作を示す図の図３を参照しながら説明する。即ち、この従来例に係るツイン溶接ロボット装置は、溶接ロボット本体が平行なガイド支持梁に設けたリニアガイドに案内されて自走することができる溶接ロボット本体を備えている。この溶接ロボット本体は、主軸系（Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸，旋回軸(θ軸)）と、トーチ保持機構の補助軸系（Ｔ軸，Ｕ軸，Ｖ軸）とを備えている。しかしながら、溶接対象物の形状や溶接対象物の位置のずれに対して溶接トーチの姿勢や位置に追従するように制御するためには、補助軸系の自由度だけでは十分とはいえなかった。そのため、補助軸系の代わりに垂直多関節型のマニピュレータを備えたツイン溶接ロボット装置が用いられるようになってきている。
【０００３】
以下、この垂直多関節型のマニピュレータを備えてなるツイン溶接ロボット装置の概要構成を、その全体斜視図の図４と、その断面図の図５とを順次参照しながら説明する。
この従来例に係るツイン溶接ロボット装置５１は、支持フレーム５２の一対の平行な矩形断面をしたガイド支持梁５３の上面に設けられたリニアガイド５４で案内されて往復移動し得る走行台車５５を備えている。前記リニアガイド５４は、周知の構成になるものである。即ち、このリニアガイド５４は、前記走行台車５５が取付けられるリニアガイドベアリングと、前記ガイド支持梁に取付けられ、前記リニアガイドベアリングを往復移動自在に案内するリニアガイドレールとからなる構成である。
【０００４】
前記走行台車５５は、前記リニアガイド５４に固定される上部フレーム５５ａと、この上部フレーム５５ａにより支持された、垂直な旋回軸（以下、θ軸フレームという）５６から構成されている。さらに、このθ軸フレーム５６内には垂直軸心回りに旋回可能に支持されたθ軸５６ａが設けられている。そして、θ軸フレーム５６下部から突出したθ軸５６ａの下端に、このθ軸５６ａと直交する向きに旋回フレーム５７が固着されている。
【０００５】
前記旋回フレーム５７の両端の下面のそれぞれには、先端に溶接トーチが取付けられてなる６軸垂直多関節型のマニピュレータ５８が、垂直軸心周りに旋回可能に支持されている。さらに、前記走行台車５５の下部台フレーム５５ｂの上面には、コイル状に巻回されてなる溶接用ワイヤを収納するための二つのワイヤパック５９が搭載されている。なお、これら二つのワイヤパック５９を下部台フレーム５５ｂの上面に搭載するのは、これらワイヤパック５９の高さを低くすることによって、このツイン溶接ロボット装置５１全体の高さを低くするための配慮である。
【０００６】
なお、前記一対のガイド支持梁５３のうち、一方のガイド支持梁５３の外面に付設されてなるサドル６０の上に設けられてなるものは、ツイン溶接ロボット装置５１に電力を供給するためのケーブルベア６１である。また、このケーブルベア６１の反対側に立設されてなるものは、支持フレーム５２上での種々のメインテナンス際して、作業者等の安全を確保するためのハンドレール６２である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
垂直多関節のマニピュレータを搭載した上記従来例に係るツイン溶接ロボット装置のガイド支持梁の断面形状は長方形であるが、走行台車自体の重量を考慮している。つまり、これらガイド支持梁は、水平軸に対する断面係数が大きくなるように、長辺が垂直になる向きに配設されている。さらに、リニアガイドはガイド支持梁の上面に付設されている。
このようなツイン溶接ロボット装置では、工場建屋の構造による高さに制限があり、また溶接ロボットの高さは溶接対象物との相対位置関係から決まってしまうために、下記のような問題があった。
【０００８】
（１）θ軸が長い。θ軸が長くなると、大重量になるだけでなく、走行台車とマニピュレータとの間の寸法が大寸になるため、走行台車の剛性が低下し、マニピュレータが振動し易くなる。つまり、このマニピュレータの振動により、マニピュレータの先端のトーチの位置制御精度が低下してしまう結果、溶接品質が低下するという問題が発生する。勿論、θ軸を下部台フレームに取付ける構成にすれば、このθ軸を短くすることができる。しかしながら、このような構成にすると、走行台車の上部フレームと下部台フレームとの接続構造をより剛にしなければならないから、走行台車を軽量にすることができない。
【０００９】
（２）走行台車の構造が複雑である。ツイン溶接ロボット装置の高さ制限の関係上、ワイヤパックを低位置に配設する必要がある。そのため、リニアガイドよりも下方位置にワイヤパックを配設するための下部台フレームを設けると共に、この下部台フレームを、リニアガイドに固定される上部フレームに取付ける連結部材や補強のためのステーが必要になる等、走行台車のフレーム構成が複雑になる。それ故、走行台車が大重量になり、そして一対のリニアガイドを跨ぐ真っ直ぐなフレーム構成を採用することができない等の理由により走行台車自体の剛性が低下してしまい、マニピュレータが振動し易くなる。
【００１０】
ところで、ツイン溶接ロボット装置の高さを低くするために、リニアガイド取付け状態説明図の図６（ａ）、および図６（ｂ）に示すような、二通りの取付け方式が考えられた。つまり、ガイド支持梁５３の下面に下向きにリニアガイド５４を取付ける下向き取付け方式（図６（ａ）参照）、およびガイド支持梁５３の側面に横向きにリニアガイド５４を取付ける横向き取付け方式（図６（ｂ）参照）が考えられた。しかしながら、リニアガイド５４を下向きや横向きに取付けた場合には、クレーン等によって吊持しながら走行台車５５をリニアガイド５４に取付けなければならない。つまり、走行台車５５の位置決めが困難であるため走行台車５５のリニアガイド５４への組立てに長時間を要するのに加えて、組立て作業の安全性の観点からも好ましくない。
【００１１】
従って、本発明の目的は、θ軸を短くすることができ、走行台車の構成が簡単で、しかもリニアガイドに走行台車を容易に組立て得るツイン溶接ロボット装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、従って上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係るツイン溶接ロボット装置が採用した主たる手段の特徴とするところは、複数の支柱を備え、これら支柱により支持されてなる一対の平行、かつ水平なガイド支持梁を備えた支持フレームと、この支持フレームの前記一対の平行、かつ水平なガイド支持梁の下面部のそれぞれに設けられ、相対する方向に突出するガイド支持部材と、これらガイド支持部材のそれぞれの上面にリニアガイドレールが付設されてなるリニアガイドと、これらリニアガイドのリニアガイドベアリングに取付けブラケットを介して上面が支持され、前記一対の平行、かつ水平なガイド支持梁の内側で往復動自在に案内される走行台車と、この走行台車の上面に搭載され、コイル状に巻回されてなる溶接用ワイヤを収納する二つのワイヤパックと、前記走行台車の台フレームに、水平軸に対して垂直な旋回軸を介して旋回自在に支持されてなる旋回フレームの両端に設けられ、先端に溶接トーチを有する屈曲、かつ旋回自在なマニピュレータとを備えてなるところにある。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係るツイン溶接ロボット装置の構成を、添付図面を参照しながら説明する。図１は（ａ）は、本発明の実施の形態に係るツイン溶接ロボット装置の断面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ部拡大図であり、図１（ｃ）は他の実施の形態に係る走行台車のリニアガイドへの取付け状態説明図である。また、図２は本発明の実施の形態に係るツイン溶接ロボット装置の主要部を示す斜視図である。
【００１４】
図に示す符号１は、本発明の実施の形態に係るツイン溶接ロボット装置（以下、溶接ロボット装置という）である。この溶接ロボット装置１は、支持フレーム２を備えている。
この支持フレーム２は、４本の支柱２ａと、これら４本の支柱２ａのうち、間隔が広い支柱２ａ同士の頂部間に架設されてなる一対のガイド支持梁２ｂと、間隔が狭い支柱２ａ同士の頂部間に架設されてなる一対のフレーム２ｃとから構成されている。この支持フレーム２のガイド支持梁２ｂ，２ｂの下面には、相対するガイド支持梁２ｂの方向に突出する板状のガイド支持部材３の基端側が固着されている。また、これらガイド支持部材３の上面には、リニアガイドレールと、このリニアガイドレールにより往復移動自在に案内されるリニアガイドベアリングとからなるリニアガイド４が、前記ガイド支持梁２ｂと平行に固着されている。
【００１５】
なお、図１では、支柱フレーム２の支柱２ａは、作業床に立設されている。しかしながら、橋梁等のように大型の溶接対象物に適用する場合には、長手方向（後述する走行台車５の移動方向に対して、水平面で直角に交わる方向）に数１０ｍのストロークが必要になることがある。そのような場合には、作業床面にレールを敷設し、ツイン溶接ロボット装置の全体を台車に搭載して、この台車をレール上で移動させ得るように構成される。
【００１６】
（【００１７】）
そして、これらリニアガイド４のリニアガイドベアリングにより、後述する構成になる走行台車５が往復移動し得るように構成されている。即ち、この走行台車５は、台フレームの上面に基端側が着されてなる取付けブラケット５ａが前記リニアガイドベアリングに取り付けられて、前記ガイド支持梁２ｂ，２ｂの内側で、かつ下端付近の位置で往復移動するように構成されている。つまり、この走行台車５は、従来例に係る走行台車の下部台フレームに相当する位置で往復移動するように構成されている。
【００１７】
そして、この走行台車５の幅方向の中央位置には、水平軸に対して垂直なθ軸（旋回軸）６ａを収容してなるθ軸フレーム６が取付けられており、θ軸６ａのθ軸フレーム６からの突出端には、長手方向の中心を旋回中心として旋回する旋回フレーム７が水平に取付けられている。
【００１８】
前記旋回フレーム７の先端部の下面のそれぞれには、先端に溶接トーチが取付けられてなる６軸垂直多関節型のマニピュレータ８が垂直軸心回りに旋回可能に取付けられている。また、前記走行台車５の上面には、コイル状に巻回されてなる溶接用ワイヤを収納する二つのワイヤパック９が搭載されている。そして、一対の前記ガイド支持梁２ｂのうちの一方のガイド支持梁２ｂの上面１０の上に、走行台車５およびマニピュレータ８を作動させると共に、溶接用の電力を供給するためのケーブルベア１１が設けられている。つまり、従来例に係る溶接ロボット装置のようにサドルを設ける必要がなくなるため、溶接ロボット装置１自体のイニシャルコストを低減することができるという経済効果を得ることができる。
【００１９】
即ち、上記構成になる溶接ロボット装置１によれば、上記のとおり、走行台車５は、従来例に係る溶接ロボット装置の走行台車の下部台フレームの位置を往復移動することができる構成になっている。そして、この走行台車５にθ軸６ａが設けられているのであるから、θ軸６ａを従来例に係る溶接ロボット装置のθ軸よりも短くすることができる。従って、θ軸６ａの重量が軽量になるから、走行台車５の振動を小さくすることができ、マニピュレータ８の先端の溶接トーチの位置制御精度の低下を抑制できる結果、溶接品質が優れた溶接製品を製造することができる。
【００２０】
また、本実施の形態に係る溶接ロボット装置１の走行台車５は、従来例に係る溶接ロボット装置の走行台車のように、上部フレームと、下部台フレームとからなる構成ではない。そのため、走行台車５の下部台フレームを、リニアガイドに固定される上部フレームに取付けるための連結部材や補強のためのステー等が不必要である。つまり、この走行台車５のフレーム構成が簡単であり、そして一対のリニアガイド４を跨ぐ真っ直ぐなフレーム構成を採用することができる。従って、走行台車５の重量を軽量化することができ、しかも走行台車５自体の剛性の低下を防止することができるから、従来例よりもマニピュレータ８の振動を少なくすることができる。
【００２１】
また、走行台車５をリニアガイド４のリニアガイドベアリングに組立てるに際して、クレーン等によって走行台車５を吊持しながら組立てる必要がない。つまり、クレーン等によって走行台車５を吊持して、位置合わせ行った後にこの走行台車５をリニアガイド４上の所定の位置に下ろすだけで、それ以降の位置合わせ作業が不要である。従って、リニアガイド４をガイド支持梁２ｂに下向きや横向きに取付けた場合に比較して、より短時間のうちに、しかも安全に走行台車５をリニアガイド４に組立てることができる。
【００２２】
また、本実施の形態に係る溶接ロボット装置１では、上記のとおり、ケーブルベア１１が一方のガイド支持梁２ｂの上面１０の上に直接配設されている。そのため、ケーブルベア１１が一方のガイド支持梁２ｂの外方に突出する状態に設けられたサドルの上に配置されてなる従来例のように、ケーブルベア１１を支えるサドルを設ける必要がない。従って、溶接ロボット装置１自体のイニシャルコストに関して安価になるという点において優れている。
【００２３】
さらに、上記のとおり、リニアガイド４の配置高さが低くなるから、このリニアガイド４を作動床上でメインテナンスすることが可能になる。従って、メインテナンスのために作業者等が支持フレーム２の上に上る必要がなくなるから、従来例のように作業者等の安全を確保するためのハンドレールを設ける必要がなく、溶接ロボット装置１自体のイニシャルコストに関してさらに有利になる。
【００２４】
なお、本発明の実施の形態に係る前記溶接ロボット装置１は、本発明の１具体例に過ぎないから、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内における設計変更等は自由自在である。
【００２５】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の請求項１に係る溶接ロボット装置によれば、従来例に係る溶接ロボット装置の走行台車の下部台フレームの位置を往復移動する走行台車にθ軸が取付けられているのであるから、θ軸を従来例よりも短くすることができる。従って、θ軸の重量が軽量になるから、従来例よりも走行台車の振動を小さくすることができ、マニピュレータの先端の溶接トーチの位置制御精度の低下を抑制できる結果、溶接品質が優れた溶接製品を製造することができるという、溶接製品の溶接品質向上効果がある。
【００２６】
また、本発明の請求項１に係る溶接ロボット装置によれば、溶接ロボット装置の走行台車は、従来例のように、上部フレームと、下部台フレームとからなる構成でなく、この下部台フレームを、リニアガイドに固定される上部フレームに取付ける連結部材や補強のためのステーが不必要である。そのため、走行台車のフレーム構成が簡単であり、そして一対のリニアガイドを真っ直ぐなフレーム構成を採用することができる。従って、走行台車の重量を軽量化することができ、しかも走行台車自体の剛性の低下を防止することができるから、従来例よりもマニピュレータの振動を少なくすることができる。
【００２７】
また、本発明の請求項１に係る溶接ロボット装置によれば、走行台車をリニアガイドのリニアガイドベアリングに組立てるに際して、クレーン等によって走行台車を吊持しながら組立てる必要がない。つまり、クレーン等によって走行台車を吊持して、位置合わせを行った後にこの走行台車をリニアガイド上の所定の位置に下ろすだけで、それ以降の位置合わせ作業が不要である。従って、リニアガイドを下向きや横向きに取付けた場合に比較して、より短時間のうちに、しかも安全に走行台車をリニアガイドに組立てることができる。
【００２８】
さらに、本発明の請求項１に係る溶接ロボット装置によれば、ケーブルベアが一方のガイド支持梁の上面に設けられているため、ケーブルベアを支えるためのサドルが不必要である。そのため、ケーブルベアが一方のガイド支持梁の外方に突出する状態に設けられたサドルの上に配設されてなる従来例よりも、溶接ロボット装置のイニシャルコストが安価になる。
【００２９】
これに加えて、リニアガイド４の配置高さが低くなるから、リニアガイドを作動床上でメインテナンスすることが可能になる。従って、作業者等が支持フレーム上に上る必要がなくなるから、作業者等の安全を確保するためのハンドレールを設ける必要がなく、溶接ロボット装置自体のイニシャルコストに関してさらに有利になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態に係り、図１（ａ）は溶接ロボット装置の断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ部拡大図である。
【図２】  本発明の実施の形態に係る溶接ロボット装置の主要部を示す斜視図である。
【図３】  従来例（特公平３−５４０３２号公報）に係る溶接ロボット装置の主軸系と補助軸系の動作を示す図である。
【図４】  従来例に係り、垂直多関節型のマニピュレータを搭載してなる溶接ロボット装置の全体斜視図である。
【図５】  従来零に係り、垂直多関節型のマニピュレータを搭載してなる溶接ロボット装置の断面図である。
【図６】  従来例に係り、図６（ａ）、および図６（ｂ）は、リニアガイド取付け状態説明図である。
【符号の説明】
１…溶接ロボット装置
２…支持フレーム，２ａ…支柱，２ｂ…ガイド支持梁，２ｃ…フレーム
３…ガイド支持部材
４…リニアガイド
５…走行台車，５ａ…取付けブラケット
６…θ軸フレーム，６ａ…θ軸
７…旋回フレーム
８…マニュピレータ
９…ワイヤパック
１０…ガイド支持梁の上面
１１…ケーブルベア
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
0003978368.tif 000005
【図５】
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【図６】
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