説明

レーザ・アークハイブリッド溶接装置の設置方法及び溶接ロボット

【課題】溶接ロボットに用いられるレーザ・アークハイブリッド溶接装置に関してコンパクト化し、トーチに種々のケーブル等が接続されていてもアーム部が効率的に動作し動作範囲の制約が軽減されるレーザ・アークハイブリッド溶接装置の設置方法及び溶接ロボットを提供すること。
【解決手段】手首部26に連接される複数のアーム部24、25を有するロボット2に、トーチ41と、ワイヤ送給部42と、電源部45と、レーザ発振器51と、レーザ光伝送手段52とを有するレーザ・アークハイブリッド溶接装置4を設置した溶接ロボット1であって、前記ワイヤ送給部42が前記手首部26に連接されるアーム部25に配置され、前記電源部45及びレーザ発振器51が前記複数のアーム部24、25以外の位置に配置されている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、レーザ・アークハイブリッド溶接装置の設置方法及びこの設置方法を用いた溶接ロボットに関する。
【背景技術】
【0002】
周知のように、種々の産業分野においてロボットを用いた溶接作業が行なわれており、例えば、高速での作業が可能、狭い場所における溶接が可能、広い範囲を溶接可能、均質な溶接品質を得られる、危険な作業環境においても溶接が可能である等、人手による溶接作業に比較しての利点が多いことから広く普及している。
【0003】
一方、近年、溶接構造物の溶接において、溶接用ワイヤ等、溶接金属の溶込みを高めて溶接品質を向上するために、レーザ・アークハイブリッド溶接装置に関する技術が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。
【特許文献1】特開2005−238282号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、例えば、レーザ・アークハイブリッド溶接装置は、MIG溶接機とレーザ溶接機を有しているために、トーチ、溶接用ワイヤ送給部、電源部、レーザ発振器、レーザ光伝送手段等を備えているために大きなスペースを必要とし、その結果、アーム部の屈曲動作等によってトーチに接続されたケーブル、溶接用ワイヤに屈曲や捻れが生じアーム部の動作範囲、動作速度等に制約ができて溶接施工範囲が制約を受けるという問題があった。
特に、MIG溶接においては、溶接用ワイヤや電力用ケーブル、不活性ガス用ホースが必要であり、溶接の容量が大きくなると上記ケーブル等が大きくなりアーム部の作動に際して大きな制約が生じる。
【0005】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、溶接ロボットに用いられるレーザ・アークハイブリッド溶接装置に関してコンパクト化し、トーチに種々のケーブル等が接続されていてもアーム部が効率的に動作し動作範囲の制約が軽減されるレーザ・アークハイブリッド溶接装置の設置方法及び溶接ロボットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項1に記載の発明は、先端側が手首部とされ該手首部に連接される複数のアーム部とを有するロボットに、溶接対象物との間に熱エネルギを発生するトーチと、該トーチに溶接用ワイヤを繰り出すワイヤ送給部と、前記トーチに溶接電力を供給する電源部と、レーザ発振器と、該レーザ発振器で生成されたレーザ光を前記溶接部まで伝送して照射するレーザ光伝送手段とを有するレーザ・アークハイブリッド溶接装置を設置するためのレーザ・アークハイブリッド溶接装置の設置方法であって、前記手首部に前記トーチを配置し、前記ワイヤ送給部を前記手首部に連接されるアーム部の基端部に配置し、前記電源部及びレーザ発振器を前記複数のアーム部以外の位置に配置することを特徴とする。
【0007】
請求項3に記載の発明は、先端側が手首部とされ該手首部に連接される複数のアーム部を有するロボットに、溶接対象物との間に熱エネルギを発生するトーチと、該トーチに溶接用ワイヤを繰り出すワイヤ送給部と、前記トーチに溶接電力を供給する電源部と、レーザ発振器と、該レーザ発振器で生成されたレーザ光を前記溶接部まで伝送して照射するレーザ光伝送手段とを有するレーザ・アークハイブリッド溶接装置を設置した溶接ロボットであって、前記手首部に前記トーチが配置され、前記ワイヤ送給部が前記手首部に連接されるアーム部の基端部に配置され、前記電源部及びレーザ発振器が前記複数のアーム部以外の位置に配置されていることを特徴とする。
【0008】
この発明に係るレーザ・アークハイブリッド溶接装置の設置方法及び溶接ロボットによれば、ワイヤ送給部が手首部に連接するアーム部に配置されるので溶接用ワイヤが略直線的にトーチに供給可能とされ、ロボット本体の作動に際して溶接用ワイヤの屈曲、捻れ等の発生が軽減される。その結果、トーチに溶接用ワイヤを安定して供給するとともに、ワイヤ送給にともなうアーム部動作の制約が軽減される。
【0009】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のレーザ・アークハイブリッド溶接装置の設置方法であって、前記複数のアーム部が、基端側がロボット本体ベース部に連接される第1のアーム部と、基端側が前記第1のアーム部に連接され先端側が前記手首部に連接される第2のアーム部とから構成される場合において、前記ワイヤ送給部を前記第2のアーム部の基端部に配置することを特徴とする。
【0010】
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の溶接ロボットであって、前記複数のアーム部は、基端側がロボット本体ベース部に連接される第1のアーム部と、基端側が前記第1のアーム部に連接され先端側が前記手首部に連接される第2のアーム部とから構成され、前記ワイヤ送給部は前記第2のアーム部の基端部に配置されていることを特徴とする。
【0011】
この発明に係る溶接ロボットによれば、ワイヤ送給部が第2のアーム部の基端部に配置されるのでワイヤ送給部の荷重が容易に支持可能とされ、第2のアーム部が作動した場合にワイヤ送給部の荷重による影響を抑制することができる。ワイヤ送給部を基端部の関節に配置した場合、ワイヤ送給部の荷重により第2のアーム部にたわみが発生することが抑制されるのでさらに好適である。
なお、この明細書において、アーム部の基端部とは、アーム部の基端部近傍、例えば、第2のアーム部においては第1のアーム部側の端部近傍を指しており、アーム部基端側の関節部分に限定されることなく概ね上記作用が確保される範囲を意味している。
【発明の効果】
【0012】
この発明に係るレーザ・アークハイブリッド溶接装置の設置方法及び溶接ロボットによれば、溶接電力が大容量の場合にもロボットアームに大きな荷重がかかることが軽減されるとともに、ケーブル等によりアーム部の駆動が制約を受けることが抑制され、その結果、溶接施工範囲が拡大し、溶接作業における生産性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
以下、図1を参照し、この発明の一実施形態について説明する。
図1は、本発明に係る溶接ロボット1の一例を示す概略図である。
溶接ロボット1は、ロボット2と、レーザ・アークハイブリッド溶接装置4とを備えている。
ロボット2は、ロボット本体20と、ロボット本体20近傍の床面に配置された制御部30とを備え、ロボット本体20は制御部30からの制御信号により駆動されるようになっている。
また、制御部30は、図示しない制御ケーブルによりレーザ・アークハイブリッド溶接装置40に接続され、レーザ・アークハイブリッド溶接装置4による溶接作業をロボット本体20の動作と連動させるようになっている。
【0014】
この実施形態において、ロボット本体20は、例えば、図1に示すような6軸に制御可能とされる6軸制御ロボットとされ、ロボット本体ベース22と、このロボット本体ベース22の上側に配置され、鉛直軸周りに水平面上にて矢印R1方向に回動可能とされるベース回転部23と、ベース回転部23の上部に連接される第1のアーム部24と、第1のアーム部24に連接される第2のアーム部25と、第2のアーム部25に連接される手首部26とを備えている。
【0015】
第1のアーム部24は、水平に配置された軸J1によりベース回転部23と接続されるとともにこの軸J1廻りにベース回転部23に対して矢印R2方向に回動自在とされている。
また、第2のアーム部25は、その基端部が水平に配置された軸J2により第1のアーム部24と接続されており、第1のアーム部24と第2のアーム部25との間は関節構造とされている。その結果、第2のアーム部25は、第1のアーム部24に対して軸J2廻りに矢印R3方向に回動自在とされている。
【0016】
手首部26は、第2のアーム部25の長手方向と直交して形成された回動軸J3廻りに矢印R5方向に回動可能とされている。
また、手首部26は、図示しない軸部材により基端部が第2のアーム部25の先端側に接続され、軸線J4廻りに矢印R4方向に回動可能とされている。
また、手首部26の先端側は、軸線J4廻りに矢印R6方向に回動可能に構成されている。
その結果、手首部26は、軸線J4廻りに矢印R4方向に回動可能とされるとともに先端側に取り付けられた治具等を矢印R6廻りに回転させることができるようになっており、また、軸線J4に対する交差角が変化可能とされている。
【0017】
レーザ・アークハイブリッド溶接装置4は、MIG溶接機40と、レーザ溶接機50とを備えている。
MIG溶接機40は、溶接対象物Wの溶接部との間に熱エネルギを発生するトーチ41と、トーチ41に溶接用ワイヤMを繰り出すワイヤ送給部42と、トーチ41に溶接電力を供給する電源部45とを備え、トーチ41には、例えば、タンクGから耐圧ホース43を経由してアルゴンガス等の不活性ガスが供給されるようになっている。
トーチ41は、手首部26に設けられた取付治具26Aに配置されている。
電源部45は、ロボット本体20近傍の床面に配置されている。
【0018】
ワイヤ送給部42は、例えば、溶接用ワイヤMが巻回されたリール部(図示せず)に電源部45から供給されるケーブル46が接続され、このケーブル46を経由して電源部45から溶接用電力が供給され、この溶接用電力が溶接用ワイヤMと溶接対象物Wとの間にアークを発生させるようになっている。
また、ワイヤ送給部42は、例えば、図示しない開閉器等の制御機器とともに溶接機本体44を構成する筐体に収納されており、この実施形態において第2のアーム部25の基端部、具体的には第2のアーム部25の基端側関節の上部に取り付けて配置されている。
【0019】
レーザ溶接機50は、レーザ発振器51と、レーザ伝送用ファイバー(レーザ光伝送手段)52と、レーザトーチ53とを備え、レーザ発振器51で発振、生成されたレーザ光がレーザ伝送用ファイバー52を経由してレーザトーチ53に伝送されレーザトーチ53から溶接対象物Wの溶接部に照射されるようになっている。
レーザ発振器51は、ロボット本体20近傍の床面に配置されている。
【0020】
上記レーザ・アークハイブリッド溶接装置4を備えた溶接ロボット1によれば、ワイヤ送給部42を含む溶接機本体44が第2のアーム部25の基端部に配置され、かつ第1のアーム部24の先端部、具体的には第1のアーム部24の基端部と第2のアーム部25の先端部を接続する関節部に配置されているので、第1のアーム部24、第2のアーム部25が駆動された場合でも溶接用ワイヤMに屈曲、捻れ等が生じることが抑制され、溶接用ワイヤMが略直線的にトーチ41に供給される。
【0021】
その結果、ロボット本体20の第1のアーム部24、第2のアーム部25の作動の制約が軽減されて第1のアーム部24、第2のアーム部25等の動作範囲が拡大して溶接作業を効率的に行なうことができる。
また、上記構成により種々のケーブル等が短縮されるとともに経路が簡潔になり、レーザ・アークハイブリッド溶接装置4及び溶接用ロボット1をコンパクト化することができる。
【0022】
また、第1のアーム部24の基端部と第2のアーム部25の先端部を接続する関節部に配置されることにより溶接機本体44の荷重を容易に支持することが可能となり、第1のアーム部24、第2のアーム部25が作動することにより生じる加速度に起因する荷重の影響を受けることが抑制される。その結果、第1のアーム部24、第2のアーム部25を高速で駆動させて溶接作業の効率を向上させることができる。
【0023】
なお、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更をすることが可能である。
例えば、上記実施の形態においては、ロボット本体20が6軸多関節ロボットである場合について説明したが、6軸多関節ロボット以外のロボットに対して適用してもよい。また、手首部と連接されたアーム部にワイヤ送給部を配置することにより3つ以上のアーム部を有するロボットに対しても適用してもよい。
【0024】
また、上記実施の形態においては、第2のアーム部25の基端部にワイヤ送給部42を含む溶接機本体44を配置する場合について説明したが、溶接機本体44のうちワイヤ送給部42のみを第2のアーム部25の基端部に配置し開閉器等を他の位置に配置してもよい。
【0025】
また、上記実施の形態においては、ワイヤ送給部42を含む溶接機本体44が第2のアーム部25の基端側の関節部に配置される場合について説明したが、基端側の関節部に限られることなく関節部以外の第2のアーム部25の基端部に配置された構成としてもよい。
また、第2のアーム部25の基端部に限られず、ワイヤ送給部42を第2のアーム部25のいずれかの位置に配置してもよい。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【図1】本発明の一実施形態に係る溶接ロボットの概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【0027】
W 溶接対象物
1 溶接ロボット
2 ロボット
4 レーザ・アークハイブリッド溶接装置
20 ロボット本体
26 手首部
24 第1のアーム部(アーム部)
25 第2のアーム部(アーム部)
41 トーチ
42 ワイヤ送給部
45 電源部
51 レーザ発振部
52 レーザ伝送用ファイバー(レーザ光伝送手段)

【特許請求の範囲】
【請求項1】
先端側が手首部とされ該手首部に連接される複数のアーム部とを有するロボットに、
溶接対象物との間に熱エネルギを発生するトーチと、該トーチに溶接用ワイヤを繰り出すワイヤ送給部と、前記トーチに溶接電力を供給する電源部と、レーザ発振器と、該レーザ発振器で生成されたレーザ光を前記溶接部まで伝送して照射するレーザ光伝送手段とを有するレーザ・アークハイブリッド溶接装置を設置するためのレーザ・アークハイブリッド溶接装置の設置方法であって、
前記手首部に前記トーチを配置し、
前記ワイヤ送給部を前記手首部に連接されるアーム部に配置し、
前記電源部及びレーザ発振器を前記複数のアーム部以外の位置に配置することを特徴とするレーザ・アークハイブリッド溶接装置の設置方法。
【請求項2】
前記複数のアーム部が、基端側がロボット本体ベース部に連接される第1のアーム部と、基端側が前記第1のアーム部に連接され先端側が前記手首部に連接される第2のアーム部とから構成される場合において、前記ワイヤ送給部を前記第2のアーム部の基端部に配置することを特徴とする請求項1に記載のレーザ・アークハイブリッド溶接装置の設置方法。
【請求項3】
先端側が手首部とされ該手首部に連接される複数のアーム部を有するロボットに、
溶接対象物との間に熱エネルギを発生するトーチと、該トーチに溶接用ワイヤを繰り出すワイヤ送給部と、前記トーチに溶接電力を供給する電源部と、レーザ発振器と、該レーザ発振器で生成されたレーザ光を前記溶接部まで伝送して照射するレーザ光伝送手段とを有するレーザ・アークハイブリッド溶接装置を設置した溶接ロボットであって、
前記手首部に前記トーチが配置され、
前記ワイヤ送給部が前記手首部に連接されるアーム部に配置され、
前記電源部及びレーザ発振器が前記複数のアーム部以外の位置に配置されていることを特徴とする溶接ロボット。
【請求項4】
前記複数のアーム部は、
基端側がロボット本体ベース部に連接される第1のアーム部と、
基端側が前記第1のアーム部に連接され先端側が前記手首部に連接される第2のアーム部とから構成され、前記ワイヤ送給部は前記第2のアーム部の基端部に配置されていることを特徴とする請求項3に記載の溶接ロボット。

【図1】
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【公開番号】特開2010−51996(P2010−51996A)
【公開日】平成22年3月11日(2010.3.11)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−218335(P2008−218335)
【出願日】平成20年8月27日(2008.8.27)
【出願人】(000000099)株式会社IHI (5,014)
【Fターム(参考)】