(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接用ロボットと、該ロボットを固定する架台と、該架台を被溶接部材上に搭載するための着座機構と、被溶接部材に前後、左右方向から接触・押圧して前記架台を被溶接部材の所定位置に着座させ、且つ仮固定する固定機構と、前記架台を水平方向に吊下げ移動する移動枠と、前記架台の吊下げ式上下動機構と、前記架台の被溶接部材に対する位置の確認センサとから構成したことを特徴とするロボットによる溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、溶接用ロボットを架台ごと被溶接部材上に仮搭載し、ロボットの架台を被溶接部材に対し容易かつ正確に位置決めして溶接することができるロボットによる溶接装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば炭酸ガスアーク溶接手段を備えた溶接用ロボットを使用して溶接を行う場合は、被溶接部材の位置決め治具を用いたり、或いは視覚センサー等の画像処理による溶接線のセンシングを行っていた。
【０００３】
しかし、被溶接部材の位置決め治具は、殊に被溶接部材が大型且つ長尺物の場合、大型、高価格であるばかりでなく、例えば大型トラック等のシャシフレームのように、モデルチェンジ等の車型切替えが多く、且つ少量多種生産品では、治具を多種類準備する必要があり、更に前記の如く長尺物の場合、位置決め治具の位置とロボットによる溶接線との距離が遠くなり勝ちで、この場合には炭酸ガスアーク溶接法のようにロボットに対する正確なティーチングが難しいものでは、前記大型、高価格な治具に加えて溶接開始点の検知機能及び溶接線倣い機能等を併用する必要があり、このため更にコストの上昇を免れなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の解決すべき課題は、殊に大型、長尺物の被溶接部材をロボットを使用して溶接する場合に、被溶接部材固定用の前記大型、高価格な治具を必要とせず、しかも被溶接部材の溶接線に対する溶接用ロボットの位置決めが、迅速且つ正確に行えるロボットによる溶接装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため本発明ロボットによる溶接装置は、溶接用ロボットと、該ロボットを固定する架台と、該架台を被溶接部材上に搭載するための着座機構と、被溶接部材に前後、左右方向から接触・押圧して前記架台を被溶接部材の所定位置に着座させ、且つ仮固定する固定機構と、前記架台を水平方向に吊下げ移動する移動枠と、前記架台の吊下げ式上下動機構と、前記架台の被溶接部材に対する位置の確認センサとから構成したことを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１乃至図３により詳細に説明する。
まず、本発明ロボットによる溶接装置が対象とする被溶接部材は、その一部を図３に斜視図に示すような、例えば大型トラック用のシャシフレーム１及びその補強板２、２’である。
【０００７】
このシャシフレーム１は、サイドメンバー３、３’と、これを所定間隔で連結する複数のクロスメンバー４、…からなるが、殊に後軸にトラニオンサスペンション（図示せず）を装着する場合は、４で示すクロスメンバー及び該クロスメンバー４が結合されたサイドメンバー３、３’の部分に大きな力がかかるため、クロスメンバー４を中心に所定の長さを補強板２、２’により一部クロスメンバー４に掛かるようにしてサイドメンバー３、３’にリベット５により固定することが行われ、更にその固定を確実にし、強度アップを図るため、補強板２、２’の幅方向外端とサイドメンバー３、３’上面との間６（以後溶接線という）を溶接するのである。
【０００８】
本発明ロボットによる溶接装置は、この実施例では、溶接用ロボット１１と、該ロボット１１を固定する架台１３と、該架台１３を被溶接部材としてのシャシフレーム１上に搭載するための着座機構１４と、シャシフレーム１に前後、左右方向から接触・押圧して前記架台１３をシャシフレーム１の所定位置に着座させ、且つ前記架台１３を前後、左右方向にそれぞれ仮固定する固定機構１５、１６と、前記架台１３を水平方向に吊下げ移動する移動枠１７と、前記架台１３の吊下げ式上下動機構１８と、前記架台１３のシャシフレーム１に対する位置の確認センサ３０とから構成されている。
【０００９】
前記溶接用ロボット１１は、アーム１１ａの先端部にブラケット１９により支持した炭酸ガスアーク溶接用の溶接ガン２０を備えており、周知例と同様に別置制御機構（図示せず）によりその作動が制御される。
【００１０】
前記架台１３は、図ではその一部を省略しているが、全体は枠形をなしており、その中央部を２本の支持横材２１で連結して、この上に前記ロボット１１の支持台１２を支持する支持板２２を溶接等で固着している。
【００１１】
上記架台１３の前後の各角には、幅方向に架台１３より突出するよう取付板２３、２３’を固着し、且つ該取付板２３、２３’を半枠部材２４で連結して、前記着座機構１４及び固定機構１５が次のように装着されている。
【００１２】
即ち、前記着座機構１４は、シャシフレーム１の前後において各一対の着座機構本体２５、２５’とこれを支持するブラケット２６、２６’とからなり、前記ブラケット２６、２６’は、着座機構本体２５、２５’がサイドメンバー３、３’または補強板２、２’上に来るような幅方向距離をとって、前記取付板２３、２３’に固着されている。
【００１３】
前記着座機構本体２５、２５’は、筒状体２７内に、図示しない緩衝体と該緩衝体に係合した着座ロッド２８が内装され、該ロッド２８は筒状体２７の上下に突出しており、また、前記ブラケット２６、２６’には後記吊下・上下動機構１８のためのフック２９が取付けられている。
【００１４】
前記固定機構１５は、架台１３をシャシフレーム１に対してその幅方向に仮固定する機構で、前記取付板２３、２３’の最外端に、架台定位置確認センサ３０のブラケット３１と共締めされた斜面部３２ａをもつ当接片３２と、次に述べる締付け機構とからなる。
【００１５】
前記締付け機構は、これもシャシフレーム１の前後において各一対のクランクアーム３３、３３’と、該アーム３３、３３’の駆動腕３３ａ、３３’ａにロッド３４ａ、３４’ａを介して連結したアクチュエータ３４、３４’とからなり、そして、前記クランクアーム３３、３３’は、支軸３５によって前記半枠部材２４の両端下方に互いに対称的に支持され、またアクチュエータ３４、３４’はブラケット３６により半枠部材２４の上腕２４ａに支持されている。なお、前記クランクアーム３３、３３’の作動腕３３ｂ、３３’ｂは、前記サイドメンバー３、３’の下縁に当接するに十分な長さをもつようにする。
【００１６】
前記固定機構１６は、架台１３をシャシフレーム１に対してその前後方向に仮固定する機構で、前記支持横材２１の１本を直角に貫通して支持される支軸３７の両端に、前記シャシフレーム１のクロスメンバー４の幅とほぼ同じ距離離して作動腕３８、３８’を同位相で取りつけ、前記支軸３７をこれに固定した駆動アーム３９を介してアクチュエータ４０で回動しうるように構成されている。
【００１７】
前記吊下移動枠１７は前記架台１３とほぼ同一の大きさの枠体をなし、その両側の適宜箇所にブラケット４１によりローラ４２を回転自在に設け、該ローラ４２を、例えばシャシーフレーム１の組立てライン（図示せず）上にこれに沿って敷設されたレール４３上に載せ、前記移動枠１７、ひいては架台１３をシャシーフレーム１の前後方向への移動可能に支持する。
【００１８】
前記架台１３の吊下・上下動機構１８は、例えば前記吊下移動枠１７のサイドメンバ１７ａ下に固定した長シリンダ４４、４４’と、一端を該シリンダ４４、４４’のロッド４４ａ、４４’ａ先端に、また他端を中継滑車４５を経て前記架台１３の各フック２９に掛けた吊下げワイヤ４６とからなる。なお、４７は前記ワイヤ４６の途中に設けられた、ワイヤのたるみをとる重錘である。
【００１９】
このように構成された本発明ロボットによる溶接装置では、前記吊下移動枠１７をローラ４２及びレール４３により移動して、図１に示すように、図示しない組立てライン上に載せたシャシフレーム１の所定クロスメンバー４上にロボット１１がほぼ来るようにし、ここで長シリンダ４４、４４’のロッド４４ａ、４４’ａを伸長して吊下げワイヤ４６を弛め、架台１３を降下させる。
【００２０】
この降下によって、前記各当接片３２の斜面部３２ａがサイドメンバー３、３’の外側上縁部に接し、また、前記着座機構本体２５、２５’の着座ロッド２８がリベットを避けてサイドメンバー３、３’上面に当接して着座する。
【００２１】
ここで、アクチュエータ３４、３４’を作動し、クランクアーム３３、３３’の作動腕３３ｂ、３３’ｂを互いに外側に開いて、サイドメンバー３、３’の内側に当接させ、前記当接片３２との間でサイドメンバー３、３’を内側から押圧すると同時に、アクチュエータ４０を作動して駆動アーム３９及び支軸３７を介して作動腕３８、３８’を下方に回動し、前記クロスメンバー４を挟み付ける。
【００２２】
以上の動作によって、図２のように架台１３が被溶接部材のシャシフレーム１に固定され、架台１３の定位置即ちロボット１１と前記溶接線６との距離が確定されるが、このことは前記架台定位置確認センサ３０により確認できる。
【００２３】
前記架台定位置確認センサ３０による確認ができたら、ロボット１１を別置制御装置によって制御して前記溶接線６の始点、終点及びその中間のいくつかの点を通過する位置として学習させた後、ロボット１１先端の溶接ガン２０から炭酸ガスを噴出しつつ溶接ワイヤを送り出して前記学習通りに溶接を行う。
【００２４】
所定の溶接が完了したら、溶接ガン２０からの炭酸ガスの噴出と溶接ワイヤの送り出しを止め、ロボット１１を図１の位置に戻した後、前記アクチュエータ３４、３４’及び同４０を逆に駆動してクランクアーム３３、３３’及び作動腕３８、３８’をそれぞれ図１の位置に戻す。
【００２５】
これによって、架台１３とシャシフレーム１との一時的な結合が解除されるから、ここで前記長シリンダ４４、４４’のロッド４４ａ、４４’ａを縮小して吊下げワイヤ４６を引き、架台１３を上昇させ、必要あれば他の溶接箇所に移動すればよい。
【００２６】
【発明の効果】
本発明ロボットによる溶接装置は、溶接用ロボットと、該ロボットを固定する架台と、該架台を被溶接部材上に搭載するための着座機構と、被溶接部材に前後、左右方向から接触・押圧して前記架台を被溶接部材の所定位置に着座させ、且つ仮固定する固定機構と、前記架台を水平方向に吊下げ移動する移動枠と、前記架台の吊下げ式上下動機構と、前記架台の被溶接部材に対する位置の確認センサとから構成したので、ロボットを直接被溶接部材上に確実且つ容易に着座及び仮固定で可能で、ロボットと溶接線との距離が正確に設定し得る効果があり、従来のように被溶接部材を正確に固定するための大型で高価な治具や、これに加えて溶接開始点の検知機能及び溶接線倣い機能等を併用する必要もなく、経済効果が高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明ロボットによる溶接装置の非作動時の部分的斜視図。
【図２】  本発明ロボットによる溶接装置の作動時の部分的斜視図。
【図３】  本発明ロボットによる溶接装置が適用される被溶接部材の一例を示す部分的斜視図。
【符号の説明】
１  シャシフレーム（被溶接部材）
２、２’  補強板
３、３’  サイドメンバー
４  クロスメンバー
６  溶接線
１１  溶接用ロボット
１２  支持台
１３  架台
１４  着座機構
１５、１６  固定機構
１７  吊下移動枠
１８  吊下・上下動機構
１９、２６、２６’、３１、３６、４１  ブラケット
２０  溶接ガン
２１  支持横材
２２  支持板
２３、２３’  取付板
２４  半枠部材
２５、２５’  着座機構本体
２７  筒状体
２８  着座ロッド
２９  フック
３０  架台定位置確認センサー
３２  当接片
３３、３３’  クランクアーム
３４、３４’、４０  アクチュエータ
３５、３７  支軸
３８、３８’  作動腕
３９  駆動アーム
４２  ローラー
４３  レール
４４、４４’  長シリンダー
４６  吊下げワイヤ
４７  重錘。
【図１】
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【図２】
0003781822.tif 000003
【図３】
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