JP4367486B2

JP4367486B2 - 産業用ロボット

Info

Publication number: JP4367486B2
Application number: JP2006520434A
Authority: JP
Inventors: 隆靖大原; 清次岩井
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-08-29
Filing date: 2006-01-24
Publication date: 2009-11-18
Anticipated expiration: 2026-01-24
Also published as: US20080271561A1; EP1839796A1; WO2007026438A1; EP1839796A4; EP1839796B1; CN101031380A; CN100488692C; JPWO2007026438A1; US8003916B2

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば溶接等に使用され、床置き設置や天吊り設置して使用する産業用ロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、溶接用多関節ロボット（産業用ロボット）の設置使用方法としては、床置き使用や天吊り使用等が一般的に知られている。図６はこのような産業用ロボットの床置き使用時の斜視図である。また図７はこのような産業用ロボットの天吊り使用時の側面図である。
【０００３】
第１アーム１１２は設置のためのベース部１１１に対して旋回する。第２アーム１１３は第１アーム１１２に対して回動し、第３アーム１１４は第２アーム１１３に対して回動する。さらに第４アーム１１５は第３アーム１１４に対して回動する。溶接ワイヤ送給装置１１６は溶接ワイヤを送給する。固定具１１７は溶接ワイヤ送給装置１１６を産業用ロボットに固定している。トーチケーブル１１８は溶接ワイヤ送給装置１１６から溶接トーチ１１９に溶接ワイヤを送給する。
【０００４】
図６において、溶接ワイヤ送給装置１１６は第３アーム１１４の上部に固定されている。このような構成は例えば特開２００４−２６１８７８号公報に開示されている。また図７においては、溶接ワイヤ送給装置１１６は第３アーム１１４の側面に固定されている。このような構成は例えば特開平８−５７６４８号公報に開示されている。このように、従来の溶接用多関節ロボットは、床置き使用時と天吊り使用時とで溶接用ワイヤ送給装置１１６の取り付け位置が異なる。すなわち、床置き使用の場合と天吊り使用の場合とで異なる構造（仕様）とすることが一般的である。
【０００５】
したがって、床置き使用しているロボットを天吊りで使用する場合、あるいは天吊り使用しているロボットを床置きで使用する場合には、溶接ワイヤ送給装置１１６の取り付け位置を変更しなければならない。このような変更に対応するためには、床置き使用と天吊り使用の両方の場合のワイヤ送給装置１１６の固定位置を設ける構造とする必要がある。すなわち、ワイヤ送給装置１１６の取り付け位置を２ヶ所以上設ける必要がある。さらに、床置き使用と天吊り使用の各々の使用形態に合わせた溶接ワイヤ送給装置１１６の固定用の取り付け部材等を用意する必要がある。このように使用形態の変更を行なう際の手間やコストが増える。
【０００６】
さらに、溶接ワイヤ送給装置１１６とロボット内部とを電気的に接続するための送給装置ケーブルの接続においても、各々の使用形態に合わせて配線方法を別途検討する必要がある。このように使用形態に合わせた接続変更作業の手間もかかる。
【０００７】
また、図７に示す構造では、溶接ワイヤ送給装置１１６が第３アーム１１４の側面方向へ取り付けられている。そのため、溶接ワイヤ送給装置１１６の重心位置と産業用ロボット（アーム）との距離が長くなり、溶接ワイヤ送給装置１１６を取り付けるための固定具１１７へのモーメント負荷が増加する。
【０００８】
この負荷に耐えるために、固定具１１７の強度および剛性を増加する必要がある。すなわち、固定具１１７を構成する部材が大型になったり質量増加したりする。このような構成は産業用ロボットの運動性能を低下し、かつ溶接ワークや、溶接ワーク固定用治具への接近性能に悪影響を及ぼす。
【発明の開示】
【０００９】
本発明の産業用ロボットは、設置のためのベース部と第１アームと第２アームと第３アームとワイヤ送給装置と溶接トーチとトーチケーブルとを有する。第１アームはベース部に対して旋回し、第２アームは第１アームに対して回動し、第３アームは第２アームに対して回動する。トーチケーブルはワイヤ送給装置に接続され、溶接トーチに溶接ワイヤを送給する。ワイヤ送給装置は、第２アームに設けられ、回動軸を中心に回動可能である。この構造では、ワイヤ送給装置は産業用ロボットの床置き使用時と天井吊り使用時との共通の位置に設けられている。そしてワイヤ送給装置を回動することで、床置き、天井吊りでの使用が可能になる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の産業用ロボットは、床置き使用と天吊り使用の共用が可能であるので床面や天井等に設置して溶接等を行う産業用ロボットとして有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（実施の形態１）
図１は本実施の形態における産業用ロボットを床置き設置した状態の側面図を示し、図２は天吊り設置した状態の側面図を示す。なお、以下の説明においては、床面あるいは天井面から見て産業用ロボットの方向を上方とする。
【００１２】
ベース部１１は床面や天井面等に産業用ロボットを設置する。第１アーム１２はベース部１１に対して旋回する。第４アーム１３は第１アーム１２に対して回動し、第２アーム１４は第４アーム１３に対して回動する。すなわち、第２アーム１４は第１アーム１２に対して回動する。第３アーム１５は第２アーム１４に対して回動する。溶接ワイヤ送給装置（以下、送給装置）１６は第２アーム１４の上方に設けられている。トーチケーブル１８は送給装置１６から溶接トーチ１９に溶接ワイヤを送給する。
【００１３】
また、固定具１７は送給装置１６を第２アーム１４に取り付けている。固定具１７は、送給装置１６を回動させるための回動軸１７Ａを有し、送給装置１６を回動可能に固定するとともに送給装置１６の回動角度を固定する。これにより、固定具１７は送給装置１６に取り付けられたトーチケーブル１８が第３アーム１５に干渉しない程度に送給装置１６を水平方向にオフセットさせた位置で固定する。すなわち送給装置１６は第２アーム１４に設けられ、回動軸１７Ａを中心に回動可能である。
【００１４】
第４アーム１３は第１アーム１２と第２アーム１４に対して片持ち状態で取り付けられている。すなわち第４アーム１３は第１アーム１２の一側面と第２アーム１４の一側面とに対して取り付けられている。送給装置１６は第１アーム１２の旋回軸（図示せず）に対して第４アーム１３の反対側に位置している。第１アーム１２の旋回軸とは、ベース部１１に対し第１アーム１２を回動可能に取り付けている軸である。
【００１５】
仮に、送給装置１６を第１アーム１２の旋回軸に対して第４アーム１３と同じ側に取り付けると、第２アーム１４の回動時に送給装置１６が第４アーム１３に干渉する。そのため、第２アーム１４の動作範囲が制限される。また、送給装置１６の第４アーム１３への干渉を避けるためには、送給装置１６の取り付け位置を第４アーム１３の外側へオフセットさせる必要が生じる。この構造は固定具１７の大型化や質量増加につながるため、産業用ロボットの運動性能劣化や、溶接ワーク等への接近性能低下を招く。
【００１６】
送給装置１６を第１アーム１２の旋回軸に対して第４アーム１３の反対側に取り付けた場合、上記のような干渉や、固定具１７の無用な大型化・質量増加の問題が発生しない。そのため、産業用ロボットの運動性能低下や溶接ワーク等への接近性能低下を防ぐことができる。
【００１７】
図３は固定具１７の付近の一部断面図である。回転中空パイプシャフト（以下、シャフト）２１は固定具１７に設けられており、固定具１７の回転中心に配置されて回動軸１７Ａを構成している。送給装置ケーブル（以下、ケーブル）２２は送給装置１６と産業用ロボット内部とを電気的に接続している。ケーブル２２はシャフト２１の内部を通して配線されている。
【００１８】
図４は、図１に示す床置き使用時において、送給装置１６の回転角度を固定具１７により固定した状態を示す斜視図である。この場合、送給装置１６は上方に向いた状態で固定されている。なお、固定具１７の一部である回動固定部３１は送給装置１６を所定の角度で固定している。
【００１９】
図５は、図１に示す床置き使用時において、第２アーム１４の上に送給装置１６を固定した状態を、産業用ロボットの上方から床面側を見た状態を部分的に示している。重心位置４１は送給装置１６の重心位置を模式的に示している。
【００２０】
次に上記構成の産業用ロボットにおいて、産業用ロボットの使用形態を図１に示す床置き使用から図２に示す天吊り使用に変更する場合を例として説明する。まず、ベース部１１を用いて産業用ロボットを天井面（図示せず）に固定する。次に、固定具１７の回動軸１７Ａを中心に、送給装置１６を図１の状態から図２に示す状態に回動させて固定する。すなわち、送給装置１６を下方（天井面側）に向けた状態で固定する。次に、第３アーム１５を１８０°回動させて図２に示す姿勢とし、例えば床面（図示せず）側に配置されたワーク（図示せず）の溶接を可能な状態とする。
【００２１】
このように、送給装置１６を第２アーム１４に固定するための固定具１７は、床置き使用時と天吊り使用時とで共用できる。すなわち床置き使用時と天吊り使用時とで固定具を個別に設ける必要がない。また取り付け位置も共通であり、取り付け位置を変更する必要がない。
【００２２】
また、固定具１７には送給装置１６を回動可能にする回動軸１７Ａが設けられている。そして、床置き設置時と天吊設置時とで、回動軸１７Ａを中心に送給装置１６を回動させることが可能である。このように送給装置１６の角度を変更することにより、床置き使用時と天吊使用時とに適した方向へトーチケーブル１８の位置を変更することが可能である。すなわち、床置き使用時と天吊り使用時とで送給装置１６の取り付け位置を変更することなく、送給装置１６を回動させて送給装置１６の取り付け角度を変更する。これだけで産業用ロボットの床置き使用と天吊り使用に対応することができるため、作業性に優れた産業用ロボットが得られる。
【００２３】
なお、溶接の施工方法や溶接母材形状等により、トーチケーブル１８の干渉範囲を制限するためにトーチケーブル１８を固定する必要がある場合がある。このような場合、図４に示す回動固定部３１やボルト等を用いることにより、トーチケーブル１８の干渉を避けるために必要な角度で送給装置１６を固定することも可能である。
【００２４】
また、図３や図４に示すように、ケーブル２２はシャフト２１の内部を通っている。このような構造により、送給装置１６が回動しても回動軸１７Ａを構成するシャフト２１内部のケーブル２２の引き回しは影響を受けない。すなわち、産業用ロボットを床置き使用から天吊使用にする場合、あるいは天吊り使用から床置き使用にする場合において、ケーブル２２の引き回しや接続を変更する必要がない。そのため産業用ロボットの床置き使用と天吊り使用の変更に関する作業性が向上する。
【００２５】
また、図５に示すように、送給装置１６の回動を可能とするため、送給装置１６の取り付け位置を第３アーム１５から離れた位置にオフセットすることが好ましい。その際、送給装置１６に取り付けられたトーチケーブル１８が第２アーム１４と第３アーム１５とに干渉しない程度に、最小限でオフセットする。このような取り付け位置とすることにより、送給装置１６の重心位置４１と第３アーム１５の回動軸との距離が短くなる。そのため送給装置１６を第２アーム１４に固定するための固定具１７にかかるモーメント負荷が小さくなる。なお、重心位置４１と第３アーム１５の回動軸との距離が短いほどモーメント負荷が小さくなるので、送給装置１６の少なくとも一部が第２アーム１４上に位置するように配置することが望ましい。
【００２６】
以上のように重心位置４１と第３アーム１５の回動軸との距離を短くする構成とすれば、送給装置１６を取り付けるための強固な取り付け部材を設ける必要がない。これにより産業用ロボットがコンパクト化、軽量化できる。
【００２７】
なお、本実施の形態では第４アーム１３を第１アーム１２と第２アーム１４との間に、回動可能に設けているが、第４アーム１３のない構成の産業用ロボットに対し第２アーム１４上に送給装置１６を設けてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明の産業用ロボットは、床置き使用と天吊り使用の共用が可能であるので床面や天井等に設置して溶接等を行う産業用ロボットとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態における産業用ロボットの床置き設置時の状態を示す側面図
【図２】本発明の実施の形態における産業用ロボットの天吊り設置時の状態を示す側面図
【図３】本発明の実施の形態における産業用ロボットの溶接ワイヤ送給装置の固定具付近の一部断面図
【図４】本発明の実施の形態における産業用ロボットの溶接ワイヤ送給装置の回転角度を固定具により固定した状態を示す図
【図５】本発明の実施の形態における産業用ロボットの上面図
【図６】従来の産業用ロボットの床置き設置時の状態を示す斜視図
【図７】従来の産業用ロボットの天吊り設置時の状態を示す側面図
【符号の説明】
【００３０】
１１ベース部
１２第１アーム
１３第４アーム
１４第２アーム
１５第３アーム
１６溶接ワイヤ送給装置
１７固定具
１７Ａ回動軸
１８トーチケーブル
１９溶接トーチ
２１回転中空パイプシャフト
２２送給装置ケーブル
３１回動固定部
１１１ベース部
１１２第１アーム
１１３第２アーム
１１４第３アーム
１１５第４アーム
１１６溶接ワイヤ送給装置
１１７固定具
１１８トーチケーブル
１１９溶接トーチ

Claims

床置きでも天井吊りでも使用可能な産業用ロボットであって、
設置のためのベース部と、
前記ベース部に対して旋回可能に取り付けられた第１アームと、
前記第１アームに対して回動可能な第２アームと、
前記第２アームに回動可能に取り付けられた第３アームと、
前記第２アームに設けられ、回動軸を中心に回動可能なワイヤ送給装置と、
溶接トーチと、
前記ワイヤ送給装置に接続され、前記溶接トーチに溶接ワイヤを送給するためのトーチケーブルと、を備え、前記ワイヤ送給装置の回動角度を固定する回動固定部をさらに備えた、
産業用ロボット。
前記回動軸を含み、前記第２アームに設けられた固定具をさらに備えた、
請求項１記載の産業用ロボット。
前記産業用ロボット内部と前記ワイヤ送給装置とを電気的に接続するための送給装置ケーブルをさらに備え、
前記回動軸は中空の回転中空パイプシャフトから構成され、前記送給装置ケーブルは前記回転中空パイプシャフト内を通っている、
請求項１記載の産業用ロボット。
前記ワイヤ送給装置の取り付け位置が前記第３アームから前記第３アームの軸線と直交する水平方向へ離れた位置にオフセットされている、
請求項１記載の産業用ロボット。
前記ワイヤ送給装置の少なくとも一部は、前記第２アーム上に位置する、
請求項１記載の産業用ロボット。
前記第１アームと前記第２アームとに回動可能に取り付けられた第４アームをさらに備えた、
請求項１記載の産業用ロボット。
前記第４アームは、前記第１アームの一側面と前記第２アームの一側面に対して取り付けられ、
前記ワイヤ送給装置は前記第１アームの旋回軸に対して前記第４アームの反対側に位置する、
請求項６記載の産業用ロボット。