专利名称：电弧焊装置以及电弧焊机器人系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及电弧焊装置，特别涉及电弧焊接机器人以及含有电弧焊接机器人的机器人系统。
背景技术：
例如如图6a和6b所示，现有的电弧焊装置60具有多电极型的焊炬62；第1和第2焊炬缆线64a和64b；以及第1和第2送丝装置66a和66b，这些被装载在机器人机构部68上。焊炬62被固定在机器人机构部68的手腕单元70上，分别用第1和第2焊炬缆线64a和64b，将第1和第2送丝装置66a和66b与焊炬62连接，以便送给焊炬12多种焊丝(图示中为两种)。第1和第2送丝装置66a和66b按照来自未图示的控制部的指令选择其一地送给焊炬62焊丝。
另外作为另外的电弧焊装置，准备多套含有焊炬、焊炬缆线以及送丝装置的装置，构成利用未图示的工具交换机构可以只替换各套装置的焊炬的结构。在该装置中，例如在分别连接各套装置的焊炬缆线和送丝装置的状态下，未使用的装置的焊炬固定在保持机构上，使用的其他装置的焊炬固定在机器人的手腕单元上，按照需要能够替换两个焊炬进行焊接。
在现有的电弧焊装置中，多电极焊炬被固定在机器人前端，由于必须设置多根焊炬缆线，因此周边机器的构造变得复杂。另外，焊炬为多电极型因此结构变大，出现容易与其他周边机器或结构物发生干涉的问题。
发明内容
因此本发明提供一种克服上述问题的、结构简单的电弧焊装置。为达到上述目的，根据本发明的一个实施方式，提供一种电弧焊装置，具有一个单电极型的焊炬；用于送给上述焊炬焊丝的多个送丝装置；以及具备分别可以接受从上述多个送丝装置送给的多根焊丝的多个焊丝导入端部和用于将上述多根焊丝中任何一根送给上述焊炬的一个焊丝导出端部的送丝路径，通过与该一个送丝装置连接的上述送丝路径的一个上述焊丝导入端部以及上述焊丝导出端部，将从上述多个送丝装置中任何一个选择送给的焊丝导入上述焊炬进行电弧焊。
上述送丝路径也可设在上述焊炬内，此时利用多根缆线连接各个上述焊丝导入端部和上述送丝装置。
或者上述送丝路径也可设在连接上述焊炬和上述多个送丝装置的各个的1根焊炬缆线内。
根据本发明的其他方式，提供一种电弧焊接机器人系统，具有本发明的所述的电弧焊装置；保持上述焊炬的机器人机构部；供给上述电弧焊装置焊接电流的至少一个焊接电源；以及控制上述至少一个焊接电源的动作的控制部。
在上述电弧焊接机器人系统中，上述多个焊接送丝装置可以被装载在上述机器人机构部上。或者上述多个焊接送丝装置中至少一个也可被设置在上述机器人机构部以外的位置。
通过边参照附图边说明以下的最佳实施方式，能更进一步明确本发明的上述以及其他目的、特征以及长处。
图1a和图1b分别是本发明的第1实施方式的工业用电弧焊接机器人系统的整体结构的主视图和右视图。
图2是表示用在图1a和图1b的系统中的焊炬和焊炬缆线的概略结构的图。
图3a和图3b分别是本发明的第2实施方式的工业用电弧焊接机器人系统的整体结构的主视图和右视图。
图4表示用在图3a和图3b的系统中的焊丝套管分支部的结构的剖视图。
图5是表示可以送风地构成图4的焊丝套管分支块的变型例的图。
图6a和图6b分别是现有电弧焊接机器人系统的整体结构的主视图和右视图。
具体实施例方式
参照附图详细说明本发明的实施方式。
图1a和图1b表示本发明的电弧焊装置10的整体结构。电弧焊装置10，具有焊炬12；与连接焊炬的第1和第2焊炬缆线14a和14b；通过第1和第2焊炬缆线14a和14b分别送给焊炬12焊丝的第1和第2送丝装置16a和16b。焊炬12以及第1和第2送丝装置16a和16b被装载在机器人机构部18上。机器人机构部18最好是例如垂直多关节型，具有保持焊炬12的手腕单元182；一端具有手腕单元182的同时支撑第1和第2送丝装置16a和16b的前臂184；与前臂184的另一端连接的上臂186；以及使上臂186旋转的旋转体188。另外，第1和第2送丝装置16a和16b分别连接有第1和第2焊接电源20a和20b，第1和第2焊接电源20a和20b根据将指令传送给它们而构成的控制部22而动作。即，第1和第2焊接电源20a和20b按照来自控制部22的指令，控制对焊炬12利用送丝装置16a和16b送给焊丝的送丝速度、以及利用分别连接第1和第2送丝装置16a和16b以及第1和第2焊接电源20a和20b的供电缆线24a和24b流动在电源缆线(参照后述图4)的焊接电流以及焊接电压。由电弧焊装置10、机器人机构部18、焊接电源20a和20b以及控制部22作为整体构成电弧焊接机器人系统。另外，两个送丝装置都被装载在机器人18的前臂184的后方，但当然也可设置在前臂184的前方、上臂186、旋转体188等的机器人机构部18的其他部位上。作为其他方式，可将两个送丝装置配置在机器人机构部18的周边，也可将其中任何一个装载在机器人机构部18上、另一个配置在机器人的周边。
焊炬12作为单电极型的焊炬使用。如图2概略所示，焊炬12具有具备第1和第2焊丝导入端部28a和28b以及1个焊丝导出端部或焊嘴28c的略呈Y字形的送丝路径即焊丝套管28，以便送给焊炬12多种焊丝(在这里图示的是26a和26b两种)。在第1和第2焊丝导入端部28a和28b上利用第1和第2焊炬缆线14a和14b，分别连接有第1和第2送丝装置16a和16b，以便将从第1和第2送丝装置16a和16b中选取其一地被送给的焊丝26a和26b分别通过第1和第2焊炬缆线14a和14b内，再分别通过第1和第2焊丝导入端部28a和28b，从1个导出端部28c突出被用于焊接。根据每个要加工工件的种类切换焊丝26a和26b并被用于焊接。
在图1a和1b的实施方式中记载了使用两个焊接电源时的例子，也有将焊接电源、供电缆线和能源缆线都做成一根，准备多个为了供给多根焊丝所必须的送丝装置的方法。此时，根据来自焊接电源的向送丝装置的指令，在未图示的送丝控制缆线中途配置信号输出转换装置，将送丝控制缆线分支成多根，被分支了的各送丝控制缆线与多个的送丝装置的各个连接。信号输出转换装置按照来自焊接电源的指令，选择送给哪根焊丝并控制多个送丝装置。
其次说明实际的焊接例。在上述的机器人系统10中，焊接工件时，将成为对象的工件安装在于焊接机器人机构部18前面准备的焊接夹具(未图示)上。按照来自将指令传送给控制部22的系统控制盘23的指令，机器人机构部18识别工件的种类，以符合工件的条件进行焊接。按每一工件的种类指定焊接电流、焊接电压、焊接速度、送丝速度、辅助气体和焊丝材质等。这里，对在本发明中按每一工件种类变更焊丝材质的方法进行说明。针对未图示的工件A和工件B分别指定焊丝26a和焊丝26b。在这里机器人机构部18接受来自系统控制盘23的要焊接工件A的指令后，必须对工件A送给焊丝26a，因此机器人机构部18对第1焊接电源20a也同时输出焊丝26a的送给指令。第1焊接电源20a将送丝指令传送给用于送给焊丝26a的第1送丝装置16a。如上所述，利用送丝控制缆线将该指令传送给第1送丝装置16a，也可利用信号输出转换装置传送。工件A的焊接结束后，此后焊接工件的种类通过系统控制盘23传送。
这里，此后焊接工件如果是工件A则用如上述相同的方法进行焊接，此后焊接工件是工件B时，在焊接开始之前用以下的次序变更供给焊炬12的焊丝种类。首先，第1焊接电源20a进行使焊丝26a相对于第1送丝装置16a从焊炬12向第1送丝装置16a侧后退的操作。此时，第1送丝装置16a使焊丝26a的前端位于相比焊丝套管28的分支点28d更靠近第1送丝装置16a侧地使焊丝26a后退。其次，第2焊接电源20b对送给焊丝26b的第2送丝装置16b传送要将焊丝26b传送到焊炬12的指令，由此第2送丝装置16b进行使焊丝26b的前端成为从焊炬12的前端突出必要量状态的送给。虽未图示，各送丝装置能够装载送丝的送给辊、控制送给辊转动的送给用马达、以及用于控制送给电动机的反馈装置，通过利用这些能够进行正确的送丝。另外，当对焊炬12前端的焊丝突出长度的控制是很困难的系统时，可以如下构成系统，即，在机器人机构部18的周边准备焊丝切割构件(未图示)，机器人机构部18使焊丝移动至相对于焊丝切割构件的规定位置，用焊丝切割构件切断该焊丝。还有，要接着处理的工件是工件A时，与上述同样，使焊炬26b的前端相比分支点28d向送给装置侧后退，将焊丝26a送给焊炬12后开始焊接即可。
图3a和图3b所示的第2实施方式的电弧焊装置30相比第1实施方式不同点在于焊丝套管的分支不在焊炬12内进行而是在Y字形的焊炬缆线34内进行。有关其他结构与电弧焊装置10相同，省略说明。
其次，参照图4详细说明焊丝套管的分支结构。在第2实施方式中，焊丝套管不在焊炬12内分支，而是在两分岔即Y字形的焊炬缆线34内分支。更为详细地说就是，焊丝26a和26b通过在焊炬缆线34内延伸的第1和第2焊丝套管38a和38b而延伸。如图3a和3b所示Y字形的焊炬缆线34具有分别与第1和第2送丝装置16a和16b连接的两个焊丝导入端部34a和34b；以及与焊炬12连接的1个焊丝导出端部34c。因此，从第1和第2送丝装置16a和16b选择送给的焊丝26a和26b分别在第1和第2焊丝套管38a和38b内延伸，再通过焊丝导出端部34c被导入到焊炬12内。另外，焊炬缆线34也可以作为焊接时使用的辅助气体的供给管使用。如图所示，辅助气体分别通过最好分别与第1和第2焊丝套管38a和38b同心且在其外侧设置的第1和第2辅助气体管40a和40b内。
第1和第2焊丝套管38a和38b以及第1和第2辅助气体管40a和40b被配置在焊炬缆线34内，与具有分支结构的分支部即分支块42连接。分支块42具有Y字形的焊丝套管部44，该焊丝套管部44具备分别可以接受在第1和第2焊丝套管38a和38b内延伸的焊丝的第1和第2开口部44a和44b，还具备辅助气体流动部46，该辅助气体流动部46具备分别可以接受流动在第1和第2辅助气体管40a和40b内的辅助气体的第1和第2开口部46a和46b。焊丝套管部44具有Y字形，因此通过第1和第2开口部44a或44b在焊丝套管部44内延伸的焊丝都能从焊丝套管44的第3开口部44c突出。同样地，辅助气体流动部46也具有Y字形或具备合流部的形状，因此流入到第1和第2开口部46a或46b内的辅助气体都能从辅助气体流动部46的第3开口部46c流出。另外，第1和第2焊丝套管38a和38b以及块42最好是可以从焊炬缆线34拆卸的结构，以便进行因与焊丝接触产生的磨损而需要进行的更换。
如图4所示，焊丝套管部44的第3端部44c与焊炬12的第3焊丝套管122连接，第3焊丝套管122与焊炬12前端的焊嘴124连接。因此，从第1或第2送丝装置16a或16b送给并通过了焊炬缆线34的焊丝26a或26b通过焊炬12的第3焊丝套管122内，再从焊嘴124突出而用于焊接。一方面，辅助气体从未图示的供给源供给通过焊炬缆线34的第1或第2辅助气体管40a或40b，再通过块42的辅助气体流动部46和第3焊丝套管122的外侧，从焊炬12的喷嘴126释放而用于焊接。这里，供给焊接电源的第1和第2电源缆线48a和48b分别沿辅助气体管40a和40b在焊炬缆线34内延伸，被连接到具有供电块的分支块42，给焊炬12供电。当然，如上所述第1和第2电源缆线48a和48b也可以汇集为1根。
在焊丝的替换中，期望同时也变更辅助气体的种类时，可以用与焊丝套管38a和38b类似的方法进行。即送丝装置分别装载电磁阀(未图示)，并可以控制这些电磁阀，利用气体配管被供给到电磁阀的辅助气体通过第1和第2辅助气体管40a和40b，通过分支块42导入到焊炬12的前端。根据需要，能够进行将辅助气体的成分充分地替换的提前送气。因使用电磁阀，所以辅助气体不会逆流，还有为万无一失可以在分支块42的送丝装置侧配置逆止阀(未图示)，从而缩短辅助气体替换时间成为可能。
上述分支点积存焊丝的磨耗粉时，如果采用在分支块42内使辅助气体与焊丝套管部44合流的其他的构造，这些磨耗粉可以随辅助气体一同排到外部。但是，要想更积极地排出磨耗粉时，或如在图4所示实施方式辅助气体和焊丝套管不合流时，如图5所示在分支部设置流入用和流出用的送风管50a和50b并使其与块42的焊丝套管部44连通，通过将未图示的送风装置连接送风管50a和50b的一方或双方，以便能够时常保证分支点的清洁。
另外，在该电弧焊接机器人系统中，例如，如特开2004-223576号公报以及特愿2004-71304号(根据本申请人)说明书中的说明，通过采用如下构成，即，具有相对于手腕单元182的输出凸缘，绕从输出凸缘转动轴离开规定距离的轴线可以转动地设置焊炬12，被设置在机器人前臂上且可以移动地支撑焊炬缆线的滑块机构；以及在与作业工具相反的方向上拉近该滑块机构的张力发生机构，可以使焊接时的焊炬缆线的举动稳定成为可能。两分岔焊炬缆线通常体积较大，因此在与周边装置的干涉成为问题时，根据上述结构，即使焊接姿势是有很大变化的焊接动作，也能使焊炬缆线的动作动作变小，焊炬缆线与周边装置的不发生干涉地进行焊接成为可能。另外，图示的实施方式都具备2个送丝装置和Y字形的焊丝套管，根据与本发明相同的构思，当然也可使用3个或以上的送丝装置和3分岔或以上的焊丝套管。
根据本发明，提供一种电弧焊装置，相对现有例，在将焊炬做成单电极的基础上，能够将多种焊丝送给焊炬，因此焊炬与周边机器的干涉很小，却能够切换使用多根焊丝。
参照用于说明而选定的特定的实施方式说明了本发明，但本领域的技术人员在不脱离本发明的基本概念及公开范围的情况下可以进行多种变更。
权利要求
1.一种电弧焊装置，其特征在于，具有一个单电极型的焊炬(12)；用于送给上述焊炬(12)焊丝的多个送丝装置(16a、16b)；以及具备分别可以接受从上述多个送丝装置(16a、16b)送给的多根焊丝(26a、26b)的多个焊丝导入端部(28a、28b)和用于将上述多根焊丝(26a、26b)中任何一根送给上述焊炬(12)的一个焊丝导出端部(28c)的送丝路径(28)，通过与该一个送丝装置(16a；16b)连接的上述送丝路径(28)的一个上述焊丝导入端部(28a；28b)以及上述焊丝导出端部(28c)，将从上述多个送丝装置(16a、16b)中任何一个选择送给的焊丝(26a；26b)导入上述焊炬(12)进行电弧焊。
2.根据权利要求1所述的电弧焊装置，其特征在于，上述送丝路径(28)被设置在上述焊炬(12)内，各个上述焊丝导入端部(28a、28b)和上述送丝装置(16a、16b)用多根焊炬缆线(14a、14b)连接。
3.根据权利要求1所述的电弧焊装置，其特征在于，上述送丝路径(28)被设置在连接上述焊炬(12)和上述多个送丝装置(16a、16b)的各个的一个焊炬缆线(34)内。
4.一种电弧焊机器人系统，其特征在于，具有根据权利要求1～3中任何一项所述的电弧焊装置(10)；保持上述焊炬(12)的机器人机构部(18)；供给上述电弧焊装置(10)焊接电流的至少一个焊接电源(20a、20b)；以及控制上述至少一个焊接电源(20a、20b)的动作的控制部(22)。
5.根据权利要求4所述的电弧焊机器人系统，其特征在于，上述多个送丝装置(16a、16b)被装载在上述机器人机构部(18)上。
6.根据权利要求4所述的电弧焊机器人系统，其特征在于，上述多个送丝装置(16a、16b)中至少一个被设置在上述机器人机构部(18)以外的位置上。
全文摘要
本发明提供一种焊炬与周边机器干涉很小，结构简单的电弧焊装置。Y字形的焊炬缆线在其内部具有第1和第2焊丝套管；分别与这些连接的导入端部；以及分支块，该分支块具备具有1个导出端部的Y字形的焊丝套管部。从送丝装置选择其一地被进给的焊丝分别在第1和第2焊丝套管内延伸，通过焊丝套管内部从1个导出端部被导入到焊炬内。因此，在将焊炬做成单电极的基础上，能够替换多种焊丝送给焊炬，焊炬与周边机器的干涉小，但还能够使用多种焊丝。
文档编号B23K9/133GK1757475SQ20051010789
公开日2006年4月12日 申请日期2005年9月29日 优先权日2004年10月5日
发明者中林孝治, 井上俊彦, 中山一隆, 岩山贵敏 申请人:发那科株式会社