(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接ロボットのアーム先端(51)にジョイント受(4)を備えた第１ブラケット(52)を介して第１トーチ(6)を支持し、当該アーム先端の移動領域内に設けたトーチホルダ(10)にジョイント(13)を備えた第２ブラケット(12)で支持した第２トーチ(15)を保持し、前記第２ブラケット(12)に前記第２トーチ(15)をその長手方向に進退させる進退駆動装置(14)を設け、
前記アーム先端を前記トーチホルダ(10)に移動して当該アーム先端とトーチホルダとの間で第２トーチの受渡しを行うことにより、
前記アーム先端に第１トーチのみを装着するシングルトーチと、前記アーム先端に第１トーチ及び前記ジョイントをジョイント受に結合した第２トーチを装着するタンデムトーチとの変換を行うことを特徴とする、溶接ロボットにおけるシングルトーチとタンデムトーチの変換方法。
【請求項２】
前記ジョイント受及びジョイントにこれらを結合したときに連通される流体通路を設け、この流体通路にジョイント受側から供給される作動流体で前記進退駆動装置を進退可能にする、請求項１記載のシングルトーチとタンデムトーチの変換方法。
【請求項３】
前記第１ブラケット(52)に前記第１トーチ(6)をその長手方向に進退させる第１進退駆動装置(5)を設けることを特徴とする、請求項１又は２記載のシングルトーチとタンデムトーチの変換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、溶接ロボットによるワークの溶接において、溶接ロボットに１本のトーチを装着するシングルトーチと、２本以上のトーチを装着するタンデムトーチとの変換方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
溶接ロボットに１本のトーチを装着して行うシングルトーチによる溶接と、２本以上のトーチを装着してそれらを同時に動作させて行うタンデムトーチによる溶接は、共に公知である。タンデムトーチによる溶接は、溶接速度を速くできるので、溶接線の長い大型のワークの溶接を短時間で行うことができるという長所がある。【０００３】
しかしタンデムトーチは、狭い箇所や曲がりくねった箇所の溶接ができない。そのため、大型のワークにタンデムトーチでは溶接できない箇所があるときは、当該ワークの溶接箇所全体をシングルトーチで行うか、または、溶接できない箇所をスキップしてタンデムトーチで溶接を行い、溶接をスキップした箇所を後で作業者が手作業で溶接を行うという方法が採用されていた。【０００４】
しかし上記の方法では、大型ワークの一部にタンデムトーチで溶接できない箇所があると、全体をシングルトーチで溶接しなければならず、ワークによっては溶接能率が非常に悪くなる。また、タンデムトーチによる溶接と手作業による溶接とを併用する方法は、溶接作業全体の自動化ができないという問題がある。【０００５】
この問題を解決するため、溶接途中でタンデムトーチの一方を後退させて狭い箇所や曲がりくねった箇所を溶接する技術が、この出願の出願人に係る日本国公開特許公報２００４−３１４１０４号で提案されている。【０００６】
この文献で提案された技術は、複数の溶接トーチ又は溶接トーチと溶断トーチとの複数のトーチを備えた溶接ヘッドにおいて、トーチの一方を他方に対して進退自在に設ける。複数本の溶接トーチを設けた溶接ヘッドで、細部や狭い箇所の溶接を行うときは、１本の溶接トーチを前進させた状態で溶接を行う。広い部分の溶接を高速で行うときは、複数本の溶接トーチを等しい位置にして、すべての溶接トーチを動作させて溶接を行う、というものである。【０００７】
図１０を参照して、上記文献記載の溶接方法の一例を説明する。図の例では、溶接開始位置（ａ）と終了位置（ｆ）とに、トーチと干渉する高さＨの段差９ａと、狭い箇所Ｋとがある。溶接開始位置（ａ）では、図で矢印で示す移動方向の前側となる前側トーチ２ａを後退させ、溶接ヘッド１を図の時計回りに傾斜させて、移動方向の後側となる後側トーチ２ｂの先端をワーク９の段差９ａに接近させて溶接を開始する。【０００８】
そして、前側トーチ２ａと段差９ａとの干渉がなくなる距離まで溶接ヘッドが移動したら（（ｂ）の位置）、前側トーチ２ａを進出させ、溶接ヘッドの傾斜を戻し、前側トーチのアークを開始し、両方のトーチ２ａ、２ｂで溶接を行う状態とする。そして、前側トーチ２ａのアークを開始してから前側トーチ２ａと後側トーチ２ｂの先端の間隔ｗだけ溶接ヘッド１が移動したタイミングで、溶接ヘッド１の移動速度を上げ、平坦な区間Ｌの溶接を高速で行う。【０００９】
そして、溶接線の終端の狭隘部Ｋに近づいたら、溶接ヘッド１を減速して、その減速動作が終了した後、前記間隔ｗだけ移動したタイミングで後側トーチ２ｂのアークを停止し、後側トーチ２ｂを後退させ、溶接ヘッド１を図の反時計方向に傾斜させる。この状態で溶接終端（ｆ）まで移動し、前側トーチ２ａのアークを停止して溶接を終了する。
【特許文献１】特開２００４−３１４１０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
シングルトーチによる溶接とタンデムトーチによる溶接を自動変換するため、１本のトーチを設けたトーチユニットと２本のトーチを設けたトーチユニットとを自動交換する方法は、総計３本のトーチが必要で、それぞれのトーチに溶接ワイヤ、シールドガス及び溶接電源の供給装置を装着する必要があり、装置がコスト高になり、トーチの着脱構造も複雑になる。【００１１】
また、トーチ交換にも時間がかかり、この間は溶接が中断されるので、溶接時間を短縮しかつ溶接品質を向上させるために、溶接途中でのトーチ交換を可能な限り回避するのが望ましい。【００１２】
一方、トーチの進退によるシングルトーチとタンデムトーチの変換は、シングルトーチでの溶接時にも溶接ワイヤ、ガスホース、電源ケーブルなどが２組接続されたままになるので、溶接ロボットの動きに制限が生じる。そのため、ワークの形状にもよるが、溶接できない箇所が残り、自動溶接後の手作業による溶接が必要になることが往々にして起こる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明は、シングルトーチとタンデムトーチの変換を、少ない数のトーチでかつ簡単な構造で可能にする技術を提供する。またこの発明は、溶接途中におけるトーチの交換作業を少なくし、必要に応じたレベルでのシングルトーチとタンデムトーチの変換を可能にする技術を提供する。【００１４】
この発明の溶接トーチの変換方法では、溶接ロボットが備える溶接動作用のアームの先端５１にジョイント受４を備えた第１ブラケット５２を取付け、この第１ブラケット５２に第１トーチ６を支持する。そして、当該溶接ロボットのアーム先端５１が移動できる範囲内に設けたトーチホルダ１０に、ジョイント１３を備えた第２ブラケット１２で支持した第２トーチ１５を保持して待機させる。そして、前記アーム先端５１を前記トーチホルダ５の位置に移動して当該アーム先端とトーチホルダとの間で第２トーチ１５の受渡しを行うことにより、前記アーム先端５１に第１トーチ６のみを装着するシングルトーチと、前記アーム先端に第１トーチ６と第２トーチ１５とを装着するタンデムトーチとの変換を行う。【００１５】
シングルトーチからタンデムトーチへの変換は、アーム先端５１の動作により、トーチホルダ５に保持されて待機している第２ブラケット１２のジョイント１３を第１ブラケット５２のジョイント受４に結合することにより行われる。タンデムトーチからシングルトーチへの変換は、アーム先端５１をトーチホルダ５の位置に移動し、第２ブラケット１２のジョイント１３を第１ブラケット５２のジョイント受４から離脱して、第２ブラケット１２をトーチホルダ５に保持させることにより行われる。【００１６】
更にこの発明の溶接トーチの変換方法においては、前記第２ブラケット１２に前記第２トーチ１５をその長手方向、すなわち溶接トーチの先端をワークに対して進出しまた退避する方向に適時移動させる進退駆動装置１４を設ける。これにより、前述したトーチ交換によるシングルトーチとタンデムトーチの変換が可能であると共に、第１トーチ６と第２トーチ１５の相対的な進退動作による簡易な形態でのシングルトーチとタンデムトーチの変換が可能になる。
【００１７】
この簡易な形態でのシングルトーチとタンデムトーチの変換は、第１ブラケット５２に第１トーチ６をその長手方向に進退させる第１進退駆動装置５を設けることにより実現することもできる。【００１８】
第２ブラケットに設けた進退駆動装置１４の駆動は、前記ジョイント受４及びジョイント１３に、これらを結合したときに連通される流体通路を設け、溶接ロボット側に装着されているジョイント受４に空気圧や油圧などの流体圧を供給し、この流体圧を前記連通された流体通路を通して進退駆動装置１４に供給することにより行うことができる。
【発明の効果】
【００１９】
この発明の方法によれば、溶接ロボットのシングルトーチとタンデムトーチの変換を自動で行うことができる。また、常設のトーチ６と適時着脱されるトーチ１５との２本のトーチでシングルトーチとタンデムトーチとの変換が可能であり、これらのトーチに接続される溶接ワイヤ、ガスホース、電源ケーブルなども２組でよい。
【００２０】
更に、この発明の方法によれば、完全なシングルトーチでの溶接、すなわち、溶接ロボットに装着されるトーチ並びにトーチに接続される溶接ワイヤ、ガスホース及び電源ケーブルがすべてシングルの溶接と、２本のトーチの内の１本を後退させた便宜的なシングルトーチによる溶接と、複数本のトーチを同時に動作させるタンデムトーチによる溶接とを、必要に応じて自動変換して、溶接を行うことができる。便宜的なシングルトーチによる溶接では、タンデムトーチによる溶接との変換を溶接を中断しないで行われるので、トーチ変換時にロスタイムがなく、溶接品質も良くなる。
【００２１】
通常はタンデムトーチを装着してタンデムトーチとトーチの後退による便宜的なシングルトーチで溶接を行い、便宜的なシングルトーチで溶接できない場合のみ、第２トーチの取外しを行えばよいので、第２トーチの着脱頻度を低減でき、溶接構造物の生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明のトーチの変換方法を示す概念図
【図２】ロボットアームへのトーチ先端構造を示す側面図
【図３】図２のＡ‐Ａ矢視図
【図４】図２のＢ矢視図
【図５】図４のＣ矢視図
【図６】ジョイント部詳細説明図
【図７】第２トーチホルダの正面図
【図８】図７の上面図
【図９】図７のＤ‐Ｄ断面図
【図１０】従来の溶接方法を示す図
【符号の説明】
【００２３】
２  ジョイント受
５  第１進退駆動装置
６  第１トーチ
10  トーチホルダ
12  第２ブラケット
14  第２進退駆動装置
15  第２トーチ
51  アーム先端
52  第１ブラケット
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照してこの発明の実施形態を説明する。図１は、この発明のトーチの変換方法を示す概念図である。図において、１は溶接ロボットのアーム先端、５２はショックアブソーバ３を介してアーム先端５１に装着された第１ブラケット、４は第１ブラケット５２に固定されたジョイント受、５は第１ブラケット５２に装着された第１進退駆動装置、６は第１進退駆動装置５に装着された第１トーチである。第１トーチ６はネック交換式のもので、そのボディ７が第１進退駆動装置５に取り付けられ、ネック８はボディ７に着脱自在で、図示しない公知のネック交換装置により交換ネック５９と交換可能である。
【００２５】
１０はロボットの本体ケースなどのアーム先端５１の移動領域内の不動部材１１に装着されたトーチホルダ、１２はトーチホルダ１０に着脱自在に保持された第２ブラケット、１３はこの第２ブラケットに固定されたジョイント、１４は第２ブラケット１２に装着された第２進退駆動装置、１５は第２進退駆動装置１４に装着された第２トーチである。
【００２６】
２本の溶接トーチ６、１５には、給電装置１６ａ、１６ｂ、ワイヤ送り装置１７ａ、１７ｂがそれぞれ個別に設けられ、給電電圧の制御や給電のオンオフ、ワイヤ送り速度の制御、進退駆動装置５、１４の進退動作などは、溶接ロボットを制御している図示しないＮＣ装置の制御の下で行われる。
【００２７】
図１の実線は、シングルトーチの状態を示しており、第２トーチ１５は、トーチホルダ１０で保持されて、不動位置で待機している。溶接ロボットのアーム先端５１には、第１トーチ６のみが装着されている。小型のワークや狭い箇所の溶接は、このシングルトーチの状態で、かつ必要に応じてネック８を交換ネック５９に交換して自動溶接を行う。【００２８】
シングルトーチからタンデムトーチへの変換は、ロボットのアーム先端５１をトーチホルダ１０の位置に移動し、当該アーム先端の動作により、ジョイント受４とジョイント１３とを結合することによって行われる。この結合により、第２トーチ１５は図１に想像線で示すように、２本のトーチ６、１５の先端相互を近接させた状態でアーム先端５１に支持される。この状態で第１及び第２トーチ６、１５のアークを開始して、アーム先端５１によりトーチ６、１５を移動させることにより、タンデムトーチによる高速溶接が行われる。溶接途中に２本のトーチの内の１本を後退させることによって、トーチヘッドとワークとの干渉を回避することができる。段差部や狭い溶接箇所があるときは、第１又は第２進退駆動装置５、１４を動作させて、トーチの１本を後退させた状態で溶接を行う。このときのトーチの動作は、図１０の従来方法で説明した動作と同じである。
【００２９】
タンデムトーチの１本を後退させただけでは溶接できないような狭い箇所や、複雑なトーチ動作を必要とする箇所などの溶接を行うときは、アーム先端５１をトーチホルダ１０の位置に移動し、第２トーチ１５をトーチホルダ１０で支持した状態でジョイント受４とジョイント１３とを切り離す。これによりシングルトーチに変換されるので、必要に応じてネック交換を行って、シングルトーチによる溶接を行う。【００３０】
図２ないし５は、溶接ロボットのアーム先端５１へのトーチ６、１５の具体的な装着構造の例を示した図である。これらの図は、タンデムトーチの状態で示されている。アーム先端５１には、上下方向に揺動するハンド１８及び旋回フィンガ１９を介してショックアブソーバ３が装着され、このショックアブソーバにジョイント受４を備えた第１ブラケット５２が装着されている。トーチ６、１５の先端は、旋回フィンガ１９の旋回中心線２０の延長上に向いている。【００３１】
第１ブラケット５２には、図２で上下方向の直線ガイド２１が固定され、この直線ガイドに案内されるスライダ２２に第１進退駆動装置５を構成するシリンダ２３が固定されている。シリンダ２３のロッド２４の先端には、ジョイントブロック２５が取り付けられ、このジョイントブロックが第１ブラケット５２の下端に固定されている。第１トーチ６のボディ７は、取り付けブロック２６を介して第１シリンダ２３と共にスライダ２２に固定されている。シリンダ２３のヘッドエンド側とロッドエンド側には、フレキシブルホース（図示せず）が連結されており、このホースを通してロッドエンド側に作動空気を供給することにより、ロッド２４が伸長して、第１トーチ６を後退させる。
【００３２】
第２トーチ１５を支持する第２ブラケット１２は、図３に示すように、図２の上方から見てＬ形をしており、その基端にジョイント受４と嵌脱されるジョイント１３が固定されている。第２トーチ１５を進退させる第２進退駆動装置１４は、第１進退駆動装置５と同じ構造で、２７は直線ガイド、２９はそのスライダ２８に装着された第２シリンダ、３０はそのロッド、３１は連結ブロックである。図の例では、第２トーチとしてネック固定式のものが用いられているため、トーチを固定する固定ブロック３２の形状が第１トーチのものと異なるが、この固定ブロック３２がスライダ２８に固定されて、第２トーチ１５を進退自在に保持している点は、第１トーチと同様である。第２シリンダ２９のヘッドエンド側とロッドエンド側に連結されたフレキシブルホースの他端は、次に説明するジョイント１３の連結ポート３３、３４に連結されている。
【００３３】
図６はジョイント１３及びジョイント受４の断面を示した図である。ジョイント受４は、中央に下方に開いた連結孔３５を備え、ジョイント１３は、この連結孔に挿入される連結ピン３６を備えている。連結ピン３６の先端外周３箇所にジョイント１３に内蔵したピストンによって出没するロックボール３７が設けられており、連結孔３５にはこのロックボールに嵌合する凹所が設けられている。連結ピン３６を連結孔３５に差し込んでロックボール３７を進出させることにより、ジョイント受４とジョイント１３とが結合される。【００３４】
ジョイント受４には、外周２箇所に開口する供給ポート３８、３９に連通して、ジョイント１３と当接するジョイント面４０に開口する通孔４１、４２が設けられている。一方、ジョイント１３には、結合されたときにこの通孔に挿入されるニップル４３が設けられており、このニップル４３が第２シリンダ２９に連結したフレキシブルホースを接続する連結ポート３３、３４に連通している。供給ポート３８、３９は、図示しないフレキシブルホースにより、ロボット側の空気源に連結れている。
【００３５】
なお、ロックボール３７を進退させる図示しないピストンを動作させる空気圧も同様な構造で、ジョイント受４からジョイント１３側に供給されている。【００３６】
図７及び９は、待機時に上記構造の第２トーチ１５を保持するトーチホルダ１０を示した図である。ホルダ１０の上面には、第２ブラケット１２の矩形の基端部１２ａを受ける浅い溝状の凹所１０ａが形成されており、その溝の一端を遮るように横方向の係止溝４４が形成されている。第２ブラケット１２の基端には、係止溝４４に嵌合する係止爪４５が形成されている。第２ブラケット１２は、ロボットアーム先端５１の動作により、その基端部１２ａを溝１０ａに嵌合するように搬送され、次いで基端側を進出する方向に移動させることによって、係止爪４５が係止溝４４に嵌合した状態でトーチホルダ１０上に載置される。この状態でジョイント受４とジョイント１３との結合を解き、アーム先端５１を上昇させることにより、第２トーチ１５がロボットアームの先端から切り離され、トーチホルダ１０で保持された状態となる。第２トーチ１５をアーム先端に装着するときは、この逆の動作、すなわちアーム先端５１の動作により、第１ブラケット５２をトーチホルダ１０の上方で下降させ、ジョイント受４とジョイント１３とを当接させてロックボール３７により、両者を結合し、次いで係止溝４４から離れる方向にアーム先端５１を移動させた後、上昇することにより、第２トーチ１５が溶接ロボットのアーム先端に装着される。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
上記のこの発明のトーチ交換方法により、シングルトーチとタンデムトーチの変換を簡単な構造と少ないトーチ数で実現することができる。そして、第１トーチとしてネック交換式のものを用いれば、ネック交換とシングルトーチとダブルトーチとの変換を併用することにより、多様な溶接条件に対応できる。更に実施形態で詳述した進退駆動装置を設けることにより、タンデムトーチの状態で簡便にシングルトーチによる溶接を実現することができ、トーチ交換を頻繁に行うことによるロス時間を減少することができる。従って、この発明により、種々多様なワークを全自動でかつ能率的に溶接することができるという効果がある。
【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】
0005074181.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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