JP2006015360A - アーク溶接ロボットのトーチケーブル処理構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 トーチケーブルの過剰な弛みや緊張と、ワイヤ送給装置による干渉発生を防止する。
【解決手段】 ロボット１の前腕基部１０の先端に軸線Ａの回りで回転可能に第１手首要素１１が設けられ、同第１手首要素１１に第２軸線Ｂの回りで回転可能に第２手首要素１２が設けられ、第２手首要素１２に伝動機構１３を介して溶接トーチ２が軸線Ｂと略垂直で、且つ、軸線Ａと所定距離隔てた線Ｃの回りで回転可能に支持される。ワイヤ送給装置４は前腕以外の箇所（載置台８上、上腕上、旋回胴上等）に設置される。トーチケーブル３は中途取付部３ａで、第１軸線Ａに略平行な方向に沿って可動に取付けられたスライダ６ｂに取付けられる。張力発生装置８０につなげた線材８１を滑車８２で折り返し、スライダ６ｂを後方へ引っ張っても良い。取付部３ａに代えて、中途案内部を設け、トーチケーブル３を第１軸線Ａに略平行な方向に沿って可動に案内しても良い。
【選択図】 図２

Description

本発明は、アーク溶接用のトーチを搭載した産業用ロボットにおけるトーチケーブル処理構造に関する。

ロボットの典型的なアプリケーションの１つとして、いわゆるアーク溶接ロボットがある。アーク溶接ロボットは、アーク溶接用のトーチ（以下、単に「溶接トーチ」という）をアーム先端付近に搭載してワークに対するアーク溶接を実行する産業用ロボットである。アーク溶接ロボットを用いた作業現場では、アーク溶接ロボットのアームをワーク、治具、周辺機器などの間の狭い隙間に入り込ませて溶接作業を行わねばならないことが多い。そのような場合、アーク溶接ロボットの動きに伴って干渉の問題が発生し易い。

特に、溶接トーチに接続されているトーチケーブルは、比較的狭い範囲で動くロボット先端部のアームや溶接トーチなどと比べて、周辺のワーク、治具、周辺機器等と干渉する危険性が大きい。その１つの理由は、トーチケーブルは、溶接ワイヤの送給安定性を確保するためにロボット機体の周辺で緩やかに取回しがされており、その分、周辺との干渉する領域が広くなってしまうからである。

このような背景の下、トーチケーブルの干渉の問題に関連して、いくつかの提案がなされている。図１はその一例で、下記特許文献１に開示されているトーチケーブル処理構造を採用したアーク溶接ロボットシステムを、正面図で示したものである。図示されているように、アーク溶接ロボット（以下、単に「ロボット」とも言う）１の前腕基部１０の先端に、第１軸線Ａの回りで回転可能に第１手首要素１１が設けられ、同第１手首要素１１に、第２軸線Ｂの回りで回転可能に第２手首要素１２が設けられる。そして、第２手首要素１２に、伝動機構１３を介して溶接トーチ２が、第２軸線Ｂと略垂直であり、且つ、第１軸線Ａと所定距離隔てた第３軸線Ｃの回りで回転可能に支持されている。換言すれば、溶接トーチ２は、ロボット最終回転軸に対し一定量オフセットした平行な軸Ｃ回りに回転可能に支持されている。

前腕基部１０上には、支持ベース５を介してスライド機構６が設けられ、同機構６上にワイヤ送給装置４が搭載される。ワイヤ送給装置４は、溶接ワイヤを溶接ワイヤドラムから引き出し、トーチケーブル３を用いて溶接トーチ２に送給する。溶接ワイヤ及びワイヤ送給装置の給電は、溶接電源装置２１によって給電ケーブル２２を介して行なわれる。給電の制御内容（溶接電圧／電流の制御、ワイヤ給送の制御）は、ロボット制御装置２０から溶接電源装置２１に送られる指令に基づいて行なわれる。

前腕基部１０上のスライド機構６は、第１軸線Ａに略平行な方向に沿って往復移動自在なもので、スライド機構６上にワイヤ送給装置４が搭載される。スライド機構６は、例えばロボット制御装置２０によって制御されるリニアモータを利用したものである。従って、同機構６上におけるワイヤ送給装置４の位置を、ロボット制御装置２０により、トーチケーブル３の張り具合いを適正に維持するように制御することも可能となっている。

このように、特許文献１で開示されたトーチケーブル処理構造においては、溶接トーチ２を、ロボット最終回転軸に対し一定量オフセットした平行な軸回りに回転可能に設けるとともに、ワイヤ送給装置４をロボットの前腕基部１０上にスライド可能に搭載することで、溶接トーチ２の姿勢が変更した場合でもトーチケーブル３の挙動が大きく変化せず、トーチケーブル３とワーク、治具、周辺機器との干渉を最小に抑え、安定した溶接ワイヤ送給の実現が図られている。

更に、上記の如くワイヤ送給装置をロボットの前腕基部上にスライド可能に搭載するスライダを前腕後方に向けて引っ張ることで、トーチケーブルが過剰に引っ張られること、あるいは、過剰に弛むことを防止することも、下記特許文献２で提案されている。

特願２００３−１４９７５号に添付された明細書及び図面 特願２００４−７１３０４号に添付された明細書及び図面

しかし、特許文献１、２で提案されているような対策を取った場合でも、ワイヤ送給装置は前腕基部上に設けられるスライド機構上に搭載されるので、溶接ロボットの上方から後方にかけての空間にスペースの余裕が必要になる。即ち、図１の描示からも容易に理解されるように、ワイヤ送給装置は前腕基部上に設けられるスライド機構上に位置し、しかも、スライド機構上で前腕の斜め上後方方側へ移動し、また、前腕ごと旋回運動も起こすので、前腕の周辺にかなりの余裕スペースがないと、外部装置、壁面等との干渉を起こし易くなるいう別の問題が発生する。

本発明の目的は、上記したようなスライド機構で得られる作用（トーチケーブルの過剰な弛みや緊張の防止作用）を生かしながら、ワイヤ送給装置を前腕上に搭載することで生ずる干渉の問題を回避できる、アーク溶接ロボットのトーチケーブル処理構造を提供することにある。

本発明は、アーク溶接ロボットの前腕上から外れた箇所にワイヤ送給装置を設置し、前腕基部上に、同ワイヤ送給装置から溶接トーチへ向けて配設されるトーチケーブルの「中途取付部」あるいは「中途案内部」を設けるケーブル処理構造を採用することで、上記課題を解決するもので、前腕上にトーチケーブルの「中途取付部」を設ける場合には、同取付部において、第１軸線に略平行な方向に沿って往復移動自在なスライド機構を介してトーチケーブルの途中箇所を取付けるようにする。また、前腕基部上にトーチケーブルの「中途案内部」を設ける場合には、同案内部にトーチケーブルの途中箇所を上記第１軸線に略平行な方向に沿って往復移動自在な状態で案内する案内部材が設けられる。

より具体的に言えば、本発明は、前腕基部と第１手首要素を含む前腕と、第２手首要素と、溶接トーチとを備え、前記第１手首要素は、前腕基部の先端に、前記前腕の長手方向に沿った第１軸線回りで回転可能に設けられており、前記第２手首要素は、前記第１手首要素に、前記第１軸線と略垂直に交わる第２軸線回りに回転可能に設けられており、前記溶接トーチは、前記第２手首要素に、前記第２軸線と略垂直で、且つ、前記第１軸線と所定距離隔てた第３軸線回りに回転可能に設けられており、溶接用ワイヤをトーチケーブルを用いて前記溶接トーチに供給するアーク溶接ロボットにおけるトーチケーブル処理構造に適用されるものであり、次のような特徴を有している。

先ず請求項１に記載された発明の特徴に従えば、前記トーチケーブルは、前記前腕上以外の箇所に設けられたワイヤ送給装置から前記前腕基部上に設けられた中途取付部を経て溶接トーチに向けて配設され、前記中途取付部において、前記第１軸線に略平行な方向に沿って往復移動自在なスライド機構を介して前記トーチケーブルの途中箇所が取付けられる。
ここで、前記ワイヤ送給装置は、例えばロボット可動アーム部以外の場所に設置しても良く（請求項２に記載の発明）、あるいは、ロボットの上腕部（請求項３に記載の発明）や旋回胴部に搭載しても良い（請求項４に記載の発明）。
そして、請求項２又は請求項３に記載の発明においては、前記スライド機構のスライダを前記第１軸線に平行で前記作業ツールと反対の方向に引き寄せる力を付与する手段を設けることができる（請求項５に記載の発明）。

次に、請求項６に記載された発明の特徴に従えば、前記トーチケーブルは、前記前腕上以外の箇所に設けられたワイヤ送給装置から前記前腕基部上に設けられた中途案内部を経て溶接トーチに向けて配設される。そして、中途案内部には、前記トーチケーブルの途中箇所を前記第１軸線に略平行な方向に沿って往復移動自在な状態で案内する案内部材が設けられる。
ここで、前記前腕後部において、前記トーチケーブルは、該トーチケーブル自身の動きを吸収する余長を持つように配設することができる。

また、上記いずれの発明においても、前記トーチケーブルは、溶接ワイヤ用ライナ、アシストガス用チューブ及び溶接電流用導電体を含む複数の線条体を有しており、前記複数の線条体は可撓性の導管によって覆われ、前記導管の一端は前記溶接トーチ側の第１の接続部で前記溶接トーチに接続されるとともに、前記導管の他端は前記ワイヤ送給装置側の第２の接続部で前記ワイヤ送給装置に接続されるものとすることができる（請求項８に記載の発明）。

本発明においては、ワイヤ送給装置が前腕上とは別の場所に搭載されるので、前腕上部の装置が簡略化でき、結果として、ロボット後部乃至その上方に大きな干渉領域が生じることが回避される。また、ロボット手首軸が動作した場合に、トーチケーブルの動きを中途取付部あるいは中途案内部で制限でき、トーチケーブルの挙動を安定させることができるようになる。
そのため、トーチケーブルの過剰な緊張と過剰な弛みがなくなり、手首が動作してもトーチケーブルの曲率変化が小さく保たれ、挙動が安定する。また、その結果、トーチケーブルを用いて行なわれる溶接ワイヤの送給が不安定になることがなくなり、溶接品質が向上する。

以下、図２〜図１３を参照して本発明のいくつかの実施形態について説明する。上述した通り、本発明のケーブル処理構造の基本的な特徴は、“前腕上以外の箇所”に設けられたワイヤ送給装置から前腕基部上に設けられた「中途取付部」あるいは「中途案内部」を経て溶接トーチに向けてトーチケーブルが配設されることであり、“前腕上以外の箇所”には種々の選択が可能である。

ここでは典型的な例として、（１）ロボット上以外の適所に設置する例を第１実施形態で、（２）ロボットの上腕上に搭載する例を第２実施形態で、（３）ロボットの旋回胴上に搭載する例を第３実施形態及び第４実施形態で説明する。また、「中途取付部」、「中途案内部」のいずれを選択するかについても自由度があるが、ここでは第１〜第３実施形態では「中途取付部」を採用し、第４実施形態では「中途案内」を採用している。なお、第２〜第４実施形態については、同様の事項の繰り返し説明を避けるために、第１実施形態と異なる点に絞って説明を行なう。

［第１実施形態］
図２は、本発明の第１実施形態に従ったトーチケーブル処理構造を持つアーク溶接ロボットシステムの概略構成を正面図（ａ）、右側面図（ｂ）で示したものである。アーク溶接ロボット１は６軸構成のロボットで、前腕基部１０の先端に、第１軸線Ａの回りで回転可能に第１手首要素１１が設けられ、同第１手首要素１１に、第２軸線Ｂの回りで回転可能に第２手首要素１２が設けられている。そして、第２手首要素１２に、伝動機構１３を介して溶接トーチ２が、第２軸線Ｂと略垂直であり、且つ、第１軸線Ａと所定距離隔てた第３軸線Ｃの回りで回転可能に支持されている。換言すれば、溶接トーチ２は、ロボット最終回転軸に対し一定量オフセットした平行な軸Ｃ回りに回転可能に支持されている。

溶接トーチ２の支持・回転機構の例は、図９に示されている。図示されているように、第２手首要素１２に第６軸駆動用のサーボモータＭが設けられ、このサーボモータＭに減速装置５０が結合されている。減速装置５０は、出力側のフランジ（以下、出力フランジという）５０ａを支持するベアリングを内蔵しており、これらサーボモータＭと減速装置５０を介して軸Ｄの周りで回転制御される出力フランジ５０ａには入力ギヤ５１が結合されている。

また、出力フランジ５０ａのベース部分にはギヤボックス筐体５２が装着されており、溶接トーチ２が軸線Ｂと垂直で、且つ、軸線Ａ（図２参照）から所定距離隔てた軸線Ｃの周りでベアリング５４を介し回転可能に装着されている。

溶接トーチ回転軸と一体化された出力ギヤ５５が、入力ギヤ５１と噛合う様に装着されている。これにより、ロボット制御装置２０からの指令に応じ、溶接トーチ２の向きを自由に回転制御できるようになっている。この例では、ギヤでの回転力伝達を示したが、もちろん、ベルトとプーリを使った構成など他の動力伝達要素を用いても良い。

なお、溶接トーチ２の長さ方向の軸回りで姿勢を変更するケースに備えて、溶接トーチ２とトーチケーブル３の結合部は、周知の回転自在継ぎ手構造を利用して回転可能な状態に支持することが好ましい。このようにすれば、トーチ２を溶接トーチ軸Ｄ回りに回転させても、トーチケーブル３に捻れが生じないないようにすることができる。

図２に戻ると、符号７はワイヤ送給装置４をロボット１の外部に設置するためのスタンドを表わしており、その先端部の載置台８上にワイヤ送給装置４が設置される。スタンド７にはロボット１よりも高さが低いものを使用することができる。また、必要に応じて高さ調節可能であることが好ましい。このように、ワイヤ送給装置４は従来（図１参照）のように前腕上ではなく、スタンド７の載置台８上に設置され、溶接ワイヤを溶接ワイヤドラムから引き出し、トーチケーブル３を用いて溶接トーチ２に送給する。

トーチケーブル３は、ワイヤ送給装置４から溶接トーチ２に至る途中で、前腕基部１０上にスライド機構６を介して設けられた中途取付部３ａを経由する。スライド機構６は、支持ベース５を介して前腕基部１０上設置されたリニアガイド６ａと、該リニアガイド６ａ上で第１軸線Ａに略平行な方向に沿って可動に取付けられたスライダ６ｂを有し、スライダ６ｂにトーチケーブル３の中途部がクランプ（固定）されている。符号３ｈは第２手首要素１２に設けられた挿通ガイド３ｈで、トーチケーブル３はこの挿通ガイド３ｈをくぐって溶接トーチ２に接続されている。

本実施形態で採用されているスライド機構６には、スライダ６ｂを常時後方へほぼ一定の力で引き寄せる機構が付設されている。即ち、スライダ６ｂの後端付近には線材８１の一端が接続され、線材８１の他端が張力発生装置８０に接続されている。符号８２は線材８１を折り返してガイドする滑車で、支持ベース５の後端付近に取付けられている。張力発生装置８０自体は例えばバネ、エアシリンダ等を利用した周知のもので、例えば前腕基部１０の後部に取付けられる。符号３ｂはスライダ６ｂが前腕基部１０の後方側へ引き寄せられた時に生じ得るトーチケーブル３の弛みを表わしており、この弛み３ｂがロボット１に接触しないように、必要に応じて天井９１からサスペンダ（スプリング）９を垂下させ、トーチケーブル３を弾力的に吊り下げることが好ましい。

なお、本実施形態ではスライダ６ｂを後方へほぼ一定の力で引き寄せる機構を付設した例を示したが、スライド機構６に関して種々の変形が可能である。例えば、この引き寄せる機構を除去し、リニアガイド６ａ上でのスライダ６ｂの位置が、専ら中途取付部３ａにかかる力によって左右されるようにしても良い、あるいは、ロボット制御装置２０によって制御されるリニアモータを利用したものとし、同機構６上におけるワイヤ送給装置４の位置を、ロボット制御装置２０により、トーチケーブル３の張り具合いを適正に維持するように制御するようにしても良い。

溶接ワイヤ及びワイヤ送給装置４への給電は、従来と同様で良い。即ち、溶接電源装置２１によって給電ケーブル２２を介して行なわれる。給電の制御内容（溶接電圧／電流の制御、ワイヤ給送の制御）は、ロボット制御装置２０から溶接電源装置２１に送られる指令に基づいて行なわれる。

溶接実行時にロボット１は、ロボット制御装置２０からの指令に従い、手首先端に装着された溶接トーチ２が指定された姿勢で溶接ワイヤを溶接対象物の溶接位置に繰り出されるようにな目標位置まで移動する。また、同時に溶接電源装置２１への溶接指令も出力し、溶接電源装置２１はロボット１の動作と同期し、溶接トーチ先端溶接ワイヤ部の溶接電圧、溶接電流を制御する。

ここで、トーチケーブル３の構造について説明しておく。本発明において用いるトーチケーブル３の構造に特に制限はなく、例えば図１０に示したトーチケーブル構造が採用できる。即ち、ケーブルの中心部にライナ（コンジットライナ）３２を配し、このライナ３２の内部の空間を溶接ワイヤ３１の通路として利用する。ライナ３２は、アシストガスを流すガスホース３３内に収容されており、更に、ガスホース３３の外側に導電体３４が配置されている。導電体３４は２本以上（通常は数本）あり、それらはガスホース３３の外周に沿って互いに間隔をとって並べられ、外側から押えテープ３５が巻回されている。そして押えテープ３５の外側にシース３６が設けられている。

このように、導電体３４を互いに間隔をとって配置したことで、取り付けたトーチケーブル３に曲げやねじりの変形が起った時に、それら曲げやねじりの変形から逃げる方向に導電体３４が移動することで、導電体３４の変形疲労が軽減することができる。

また、図１１に符号４０で示したトーチケーブルを採用しても良い。同図に示したように、トーチケーブル４０は、２つのシース４４、４６を用いた二重構造を有している。内側のシース４４内には、溶接ワイヤ送給用スプリング４２が設けられている。この溶接ワイヤ送給用スプリング４２は、トーチケーブル４０の断面中心付近を取り囲んでトンネル状の通路を形成するようにらせん状に巻回されており、このトンネル状の通路内を溶接ワイヤ４１が自由に通過できるようになっている。

また、内側のシース４４と外側のシース４６との間にはパワーケーブル４５が設けられている。このパワーケーブル４５は溶接トーチ２に溶接のための電力を送るケーブルで、ワイヤ送給装置４内で給電ケーブル２２に電気的に接続される一方、溶接トーチ２内で溶接ワイヤと電気的に接続されている。更に、内側のシース４４内には空間４３が確保されており、この空間４３によって形成される通路を、アシストガス源（図示省略）から供給されるアシストガス（不活性ガス）が流動するようになっている。このアシストガス通路を通ったアシストガスは、溶接トーチ先端の開口から溶接個所に向けて吹き付けられる。

更に、図１２に符号６０で示したトーチケーブルを採用しても良い。同図に示したように、トーチケーブル６０は、溶接ワイヤ６１の通路として利用されるライナ（コンジットライナ）６２、アシストガスを流すガスホース６３及び複数本の導電体６４を束ねて構成された可動用多芯ケーブル６５を可撓性を有する導管（チューブ）６６で覆った構造を有している。導管６６の材料としては例えば各種の柔軟性のある樹脂材料の中から適当に選ぶことができる。ライナ６２はガスホース６３内に通され、導管６６のほぼ軸芯の位置を通るように配置されている。言い換えれば、ライナ６２とガスホース６３で二重管が、導管６６のほぼ軸芯の位置を通っている。アシストガス用チューブ６３の長さは、他の線条体より短めに設定され、トーチケーブル６の構成要素の内でこのアシストガス用チューブ６３が最も先に曲げ、ねじれの力を受け持つように組付けられている。従って、導管６６には直接引張り力が作用することは回避される。

一方、複数本の導電体６４を束ねて構成された可動用多芯ケーブル６５は、ライナ６２を内部に通したガスホース６３とは、導管６６内で別々に配置挿通されている。即ち、ガスホース６３と可動用多芯ケーブル６５との間には、従来構造（図２参照）におけるような一本の集合線条体構成にまとめた関係はなく、可動用多芯ケーブル６５は、導管６６の軸芯から所定距離偏芯した位置を通るように配設されている。

このように、溶接ワイヤとアシストガスを供給する線条体（ライナ６２、ガスホース６３）と溶接電流を供給する線条体（導電体６４を束ねた可動用多芯ケーブル６５）を別々に導管６６に通すことで、各線条体の線径を細くすることができる。ライナ６２とガスホース６３の二重管については、非常に細い溶接ワイヤの円滑な通過と、アシストガス流通に支障の無い範囲で十分細い外径とすることができる。また、可動用多芯ケーブル６５についても、多数の細い導電体６４を束ねて１本にまとめたものとできるので、線径を絞ること、可撓性（柔軟性）を持たせることのいずれも容易となる。

［第２実施形態］
図３は、本発明の第２実施形態に従ったトーチケーブル処理構造を持つアーク溶接ロボットシステムの概略構成を正面図（ａ）、右側面図（ｂ）で示したものである。本実施形態が上述した第１実施形態と異なるのは、先ずワイヤ送給装置４の設置箇所が変更されている点である。即ち、本実施形態では、ロボット１の上腕１４上に適所にワイヤ供給装置支持具１５を周知の固定手段（固定ネジ等）で取付け、このワイヤ供給装置支持具１５を介してワイヤ供給装置４を設置している。

また、トーチケーブル３は中途取付部３ａでスライダ６に固定され、前腕（前腕基部１０＋第２手首要素１２）の長手方向に沿って可動に保持されている。スライダ６ｂより後方のトーチケーブル３は、スライダ６ｂとワイヤ送給装置４の間で、スライダ６ｂの移動量を吸収することになる。符号３ｃはその吸収時に発生する弛みを表わしている。
なお、本実施形態では、第１実施形態で用いた張力発生機構（張力発生装置８０、線材８１、滑車８２）は採用されていないが、第１実施形態と同様の態様で採用しても良いことは言うまでもない。

［第３実施形態］
図４は、本発明の第３実施形態に従ったトーチケーブル処理構造を持つアーク溶接ロボットシステムの概略構成を正面図（ａ）、右側面図（ｂ）で示したものである。本実施形態では、ロボット１の旋回腕１６上に適所にワイヤ供給装置支持具１７を周知の固定手段（固定ネジ等）で取付け、このワイヤ供給装置支持具１７を介してワイヤ供給装置４を設置している。

また、トーチケーブル３は中途取付部３ａでスライダ６に固定され、前腕（前腕基部１０＋第２手首要素１２）の長手方向に沿って可動に保持されている。スライダ６ｂより後方のトーチケーブル３は、スライダ６ｂとワイヤ送給装置４の間で、スライダ６ｂの移動量を吸収することになる。符号３ｄはその吸収時に発生する弛みを表わしている。
なお、本実施形態でも、第１実施形態で用いた張力発生機構（張力発生装置８０、線材８１、滑車８２）は採用されていないが、第１実施形態と同様の態様で採用しても良いことは言うまでもない。

［第４実施形態］
図５は、本発明の第４実施形態に従ったトーチケーブル処理構造を持つアーク溶接ロボットの概略構成を正面図（ａ）、右側面図（ｂ）で示したものである。本実施形態におけるワイヤ供給装置４の設置箇所は、第３実施形態と同じである。即ち、ロボット１の旋回腕１６上に適所にワイヤ供給装置支持具１７を周知の固定手段（固定ネジ等）で取付け、このワイヤ供給装置支持具１７を介してワイヤ供給装置４を設置している。

本実施形態が上述の第１〜第３実施形態と特に異なるのは、中途取付部３ａに代えて中途案内部３ｆを設けている点である。中途案内部３ｆは、第１〜第３実施形態と同様のスライド機構６を介して設けられている。即ち、図１３に示したように、スライダ６ｂ上に挿通ガイド６ｃが設けられ、トーチケーブル３はこの挿通ガイド６ｃをくぐって案内されている。挿通ガイド６ｃはトーチケーブル３の外径よりかなり大きめに設計されており、トーチケーブル３は余裕をもって、前腕の長手方向にに略平行な方向に沿って往復移動自在な状態で案内されるようになっている。

本実施形態でも、スライダ６ｂより後方のトーチケーブル３は、スライダ６ｂとワイヤ送給装置４の間で、スライダ６ｂの移動量を吸収することになる。符号３ｅはその吸収時に発生する弛みを表わしている。
更に、本実施形態が上述の第１〜第３実施形態ともう１つ異なる点は、第２手首要素１２に表面をトーチケーブル３の滑り案内面とする滑り案内板１９が取付けられている点である。この滑り案内板１９上にも、挿通ガイド６ｃと同様の挿通ガイド３ｇが設けられ、トーチケーブル３はこの挿通ガイド３ｇをくぐって案内されている。この滑り案内板１９は、滑らかでトーチケーブル３が接触して滑り易い可撓性の材料からなり、図示されているように、溶接トーチ２から離れる側に向かって厚さが漸減し、その先端は自由端とされている。このような滑り案内板１９を設ければ、トーチケーブル３がロボット機体の前腕から先の部分に触れたり、からまったりすることがより確実に防止できる。

なお、本実施形態でも、第１実施形態で用いた張力発生機構（張力発生装置８０、線材８１、滑車８２）は採用されていないが、第１実施形態と同様の態様で採用しても良いことは言うまでもない。また、更なる構造の簡素化を図るために、スライド機構６を省略し、中途案内部３ｆを支持ベース５上あるいは前腕基部１０上に直接設けるようにしても良い。

図６は第４実施形態の１つの変形例を表わしたもので、スライド機構を省略し、中途案内部３ｆを前腕基部１０上に直接設けた構造を採用している。中途案内部３ｆに設けられた挿通ダイド３ｇ”は、トーチケーブル３の外径より大きく設計されており、トーチケーブル３は前腕の長手方向に略平行な方向に自由に往復移動できるように案内されている。また、図示されているように、ガイドサポート等を利用して前腕の適所に同様の挿通ガイド３ｇ’を設けてトーチケーブル３の支持に利用しても良い。なお、本変形例でも、第１実施形態で用いた張力発生機構は採用されていないが、第１実施形態と同様の態様で採用し得ることは言うまでもない。

以上、いずれの実施形態あるいは変形例においても、従来のようにワイヤ送給装置４を前腕４上に搭載する構造となっていないため、前腕基部１０上の装置が簡略化でき、結果として、ロボット後部乃至その上方に大きな干渉領域が生じることが回避される。また、ロボット手首軸が動作した場合に、トーチケーブルを作業ツールと反対側に引っ張る特別な装置を用いることなく、トーチケーブルの動きを制限する中途取付部あるいは中途案内部を設けることで、トーチケーブル３の挙動を安定させることができる。そのため、トーチケーブル３の過剰な緊張と過剰な弛みがなくなり、手首が動作してもトーチケーブル３の曲率変化が小さく保たれ、挙動が安定する。また、その結果、トーチケーブル３を用いて行なわれる溶接ワイヤの送給が不安定になることがなくなり、溶接品質が向上する。

例えば図７（ａ）〜（ｃ）に示したように、第１手首要素が姿勢１〜姿勢３の間で動作した場合、トーチケーブル３は前腕に巻き付くため、前腕後部リニアガイドのスライダは作業ツール側に移動するが、中途取付部３ａ（または中途案内部３ｆ）でトーチケーブルが案内される為、トーチケーブル３の挙動を安定させることができる。つまり、トーチケーブル３は前腕に巻き付くのに必要な長さだけ、中途取付部３ａ（または中途案内部３ｆ）とワイヤ送給装置４の間のトーチケーブル部が作業ツール側に移動するが、上腕部分のトーチケーブル３は安定した挙動を保持することが可能である。

また、図８（ａ）〜（ｃ）に示したように、第２手首要素が姿勢４〜姿勢６の間で動作した場合、トーチケーブル３は第２手首要素が動作することにより、トーチケーブル２の作業ツール側の取付け位置が変化するため、リニアガイドのスライダは溶接トーチ２側に移動するが、手首先端の案内部材３ｈ（図５の例では３ｇ）と中途取付部３ａ（または中途案内部３ｆ）がトーチケーブル３を案内する為、トーチケーブル３の挙動を安定させることができる。つまり、トーチケーブル３は溶接トーチ２側の固定端（例えばコンジット固定端）が移動するのに必要な長さだけ、中途取付部３ａ（または中途案内部３ｆ）とワイヤ送給装置４の間のトーチケーブル部が溶接トーチ２側に移動するが、上腕部分周辺のトーチケーブル３は安定した挙動を保持することが可能である。

従来技術に係るトーチケーブル処理構造を採用したアーク溶接ロボットシステムの概略構成を正面図で示したものである。 本発明の第１実施形態に従ったトーチケーブル処理構造を持つアーク溶接ロボットシステムの概略構成を正面図（ａ）、右側面図（ｂ）で示したものである。 本発明の第２実施形態に従ったトーチケーブル処理構造を持つアーク溶接ロボットシステムの概略構成を正面図（ａ）、右側面図（ｂ）で示したものである。 本発明の第３実施形態に従ったトーチケーブル処理構造を持つアーク溶接ロボットシステムの概略構成を正面図（ａ）、右側面図（ｂ）で示したものである。 本発明の第４実施形態に従ったトーチケーブル処理構造を持つアーク溶接ロボットの概略構成を正面図（ａ）、右側面図（ｂ）で示したものである。 第４実施形態の変形例について説明する図である。 第１手首要素が動作した時のトーチケーブルの挙動を、３つの姿勢における正面図、即ち、姿勢１における正面図（ａ）、姿勢２における正面図（ｂ）及び姿勢３における正面図（ｃ）で示したものである。 第２手首要素が動作した時のトーチケーブルの挙動を、３つの姿勢における正面図、即ち、姿勢４における正面図（ａ）、姿勢５における正面図（ｂ）及び姿勢６における正面図（ｃ）で示したものである。 溶接トーチ２の支持・回転機構の例を示した断面図である。 トーチケーブルの断面構造の例を示した断面図である。 トーチケーブルの断面構造の別の例を示した断面図である。 トーチケーブルの断面構造の更に別の例を示した断面図である。 トーチケーブルの中途案内部について説明する図面である。

符号の説明

１ アーク溶接ロボット（機構部）
２ 溶接トーチ
３、４０ ６０ トーチケーブル
３ａ 中途取付部
３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ 弛み
３ｆ 中途案内部
３ｇ、３ｇ’、３ｇ”、３ｈ、６ｃ 挿通ガイド
４ ワイヤ送給装置
５ 支持ベース
６ スライド機構
６ａ リニアガイド
６ｂ スライダ
７ スタンド
８ 載置台
９ サスペンダ（スプリング）
１０ 前腕基部
１１ 第１手首要素
１２ 第２手首要素
１３ 伝動機構
１４ 上腕
１５、１７ ワイヤ供給装置取付部
１６ 旋回胴
１９ 滑り案内板
２０ ロボット制御装置
２１ 溶接電源装置
２２ 給電ケーブル
３１、４１、６１ 溶接ワイヤ
３２、６２ ライナ（コンジットライナ）
３３、６３ ガスホース
３４、６４ 導電体
３５ 押えテープ
３６、４４、４６ シース
４２ 溶接ワイヤ送給用スプリング
４３ 空間（ガス通路）
４５ パワーケーブル
５０ 減速装置
５０ａ 出力フランジ
５１ 入力ギヤ
５２ ギヤボックス筐体
５４ ベアリング
５５ 出力ギヤ
６５ 可動用多芯ケーブル
６６ 導管（チューブ）
８０ 張力発生装置
８１ 線材
８２ 滑車
９１ 天井
Ａ 第１軸線
Ｂ 第２軸線
Ｍ サーボモータ（第６軸駆動用）

Claims (7)

1. 前腕基部と第１手首要素を含む前腕と、第２手首要素と、溶接トーチとを備え、
   前記第１手首要素は、前腕基部の先端に、前記前腕の長手方向に沿った第１軸線回りで回転可能に設けられており、
   前記第２手首要素は、前記第１手首要素に、前記第１軸線と略垂直に交わる第２軸線回りに回転可能に設けられており、
   前記溶接トーチは、前記第２手首要素に、前記第２軸線と略垂直で、且つ、前記第１軸線と所定距離隔てた第３軸線回りに回転可能に設けられており、溶接用ワイヤをトーチケーブルを用いて前記溶接トーチに供給するアーク溶接ロボットにおけるトーチケーブル処理構造であって、
   前記トーチケーブルは、前記前腕上以外の箇所に設けられたワイヤ送給装置から前記前腕基部上に設けられた中途取付部を経て溶接トーチに向けて配設されており、
   前記中途取付部において、前記第１軸線に略平行な方向に沿って往復移動自在なスライド機構を介して前記トーチケーブルの途中箇所が取付けられていることを特徴とする、アーク溶接ロボットのトーチケーブル処理構造。
2. 前記ワイヤ送給装置は、ロボット可動アーム部以外の場所に設置されることを特徴とする、請求項１に記載のアーク溶接ロボットのトーチケーブル処理構造。
3. 前記ワイヤ送給装置は、前記アーク溶接ロボットの上腕部に搭載されていることを特徴とする、請求項１に記載のアーク溶接ロボットのトーチケーブル処理構造。
4. 前記ワイヤ送給装置は、前記アーク溶接ロボットの旋回胴部に搭載されていることを特徴とする、請求項１に記載のアーク溶接ロボットのトーチケーブル処理構造。
5. 前記スライド機構のスライダを前記第１軸線に平行で前記作業ツールと反対の方向に引き寄せる力を付与する手段を備えたことを特徴とする、請求項２又は請求項３に記載のアーク溶接ロボットのトーチケーブル処理構造。
6. 前腕基部と第１手首要素を含む前腕と、第２手首要素と、溶接トーチとを備え、
   前記第１手首要素は、前腕基部の先端に、前記前腕の長手方向に沿った第１軸線回りで回転可能に設けられており、
   前記第２手首要素は、前記第１手首要素に、前記第１軸線と略垂直に交わる第２軸線回りに回転可能に設けられており、
   前記溶接トーチは、前記第２手首要素に、前記第２軸線と略垂直で、且つ、前記第１軸線と所定距離隔てた第３軸線回りに回転可能に設けられており、溶接用ワイヤをトーチケーブルを用いて前記溶接トーチに供給するアーク溶接ロボットにおけるトーチケーブル処理構造であって、前記トーチケーブルは、前記前腕上以外の箇所に設けられたワイヤ送給装置から前記前腕基部上に設けられた中途案内部を経て溶接トーチに向けて配設されており、
   前記中途案内部には、前記トーチケーブルの途中箇所を前記第１軸線に略平行な方向に沿って往復移動自在な状態で案内する案内部材が設けられていることを特徴とする、アーク溶接ロボットのトーチケーブル処理構造。
7. 前記トーチケーブルは、溶接ワイヤ用ライナ、アシストガス用チューブ及び溶接電流用導電体を含む複数の線条体を有しており、
   前記複数の線条体は可撓性の導管によって覆われており、
   前記導管の一端は前記溶接トーチ側の第１の接続部で前記溶接トーチに接続されるとともに、前記導管の他端は前記ワイヤ送給装置側の第２の接続部で前記ワイヤ送給装置に接続されていることを特徴とする、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のアーク溶接ロボットのトーチケーブル処理構造。

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