JP2001105134A

JP2001105134A - 溶接トーチのノズル・チップ自動交換装置

Info

Publication number: JP2001105134A
Application number: JP28268599A
Authority: JP
Inventors: Takashi Uchiumi; 孝内海
Original assignee: TOYO DENYO KK
Current assignee: TOYO DENYO KK
Priority date: 1999-10-04
Filing date: 1999-10-04
Publication date: 2001-04-17

Abstract

(57)【要約】【課題】溶接トーチを移動する必要なく、トーチ本体
にねじ締め付けされるガスノズル及びチップの一方また
は双方を適宜に交換することができる。【解決手段】溶接トーチ１２は一定の作業位置に保持
されており、ノズル交換機構３０及びチップ交換機構３
２は、選択的に作業位置に移動し、これらの交換機構３
０又は３２は、脱着ユニット６４、６８の弾性チャック
で把持されたガスノズル２２又はチップ２４をトーチ本
体２０にねじで脱着するように脱着ユニット６４又は６
８を正逆方向に可逆回転駆動して交換する。脱着ユニッ
ト６４又は６８は、スプライン１００を介して共通の可
逆駆動源１０６からクラッチを介して接続したまま溶接
トーチ１２の交換位置にそれぞれ進後退する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、産業用ロ
ボットによって溶接トーチを操作しながらガスシールド
溶接作業を行う場合などに用いられて溶接トーチのガス
ノズル及び／またはチップを自動的に交換する装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】ガスシールド溶接を行う場合に発生する
スパッタが溶接トーチのノズルの内面やチップの外面に
付着し、シールドガスの流れを乱して溶接を不安定にし
たり、ガスノズルの内面やチップの外面に付着したスパ
ッタがある程度大きくなると、ガスノズルとチップとの
間で短絡が発生してアークの安定性が損なわれる。

【０００３】このようなスパッタの付着による不具合を
なくすために、所定時間毎に、古いガスノズルを清掃済
みの新しいガスノズルと交換したり、古いチップを清掃
済みの新しいチップと交換したりしている。また、チッ
プは、長時間使用すると、消耗してやせてくるので、定
期的に新しいチップと交換することが必要となる。

【０００４】今まで、溶接トーチを溶接ロボットに取り
付けたまま、またガスノズルやチップをトーチ本体に取
り付けたまま、スパッタ防止剤を塗布したり、微少剛球
を吹き付けたり、ガスノズルとチップとの間に刃物を挿
入し回転したりしてスパッタ対策を講じていた。しか
し、これらの対策は、ガスノズルやチップがトーチ本体
に固定されたままでガスノズルとチップとの間の狭い空
間で行われていたので、スパッタを完全に除去すること
が難しく、特に奥深いスパッタを有効に除去することが
できなかった。

【０００５】このため、近年、溶接トーチのノズルやチ
ップを取り外し、清掃済みの新しいノズルやチップを取
り付けたり、チップを清掃したりすることを自動的に行
う種々の技術が開発されている。

【０００６】１つの従来技術では、ガスノズルをトーチ
本体に取り付けられた第１のノズルとこの第１のノズル
に軸線方向に差し込んでばね付勢された剛球で抜け止め
したりこのばねに抗して軸線方向に抜き外したりする溶
接トーチと、このような溶接トーチのガスノズルを軸線
方向に抜きノズルを取り外してチップを清掃したりする
作業を自動的に行う装置とが提案されている（特開平５
−７７０４４号公報参照）。

【０００７】しかし、これは、トーチ本体に対してノズ
ルが軸線方向に脱着する特殊な形態の溶接トーチを対象
としているので、トーチ本体にノズルをねじ締め付けし
て取り付けられる通常の形態の溶接トーチに適用するこ
とができない。

【０００８】また、この装置は、溶接トーチのノズル交
換作業、ワイヤ切断作業及びチップ清掃作業をそれぞれ
異なる位置で行うので、ノズル交換位置で溶接トーチを
チャックによって固定的に保持し、ノズル取り外し作業
終了後、溶接トーチをチャックから解放し、溶接ロボッ
トによって次のワイヤ切断位置に移動し、この位置で溶
接トーチをワイヤ切断位置に設定し、ワイヤ切断作業を
行った後、溶接ロボットによって次のチップ清掃位置に
移動し、このノズル清掃位置で溶接トーチをチャックに
よって固定的に保持し、チップを清掃し、その後、溶接
トーチをチャックから解放し、溶接ロボットによって溶
接トーチを再度ノズル交換位置に移動し、ノズルを取り
付けるので、１つの作業毎に、溶接トーチのチャックの
着脱、移動を行う必要があり、作業性が低い上に、設備
が大掛かりとなって設備費が高価となる欠点があった。
また、このチップ清掃作業は、ノズル着脱装置、ワイヤ
切断装置及びチップ清掃装置の動作に際して溶接ロボッ
トが溶接トーチを各装置の動作位置に移動しながら行う
溶接ロボットとの協働作業であるので、制御系統が複雑
となる欠点があった。

【０００９】他の従来技術では、溶接トーチにねじ締め
付けで取り付けられるべきチップにスパナ掛け部を形成
し、ガスノズルをトーチ本体に取り付けたまま、ガスノ
ズルから突出するチップのスパナ掛け部に係合するレン
チを正逆回転してチップのみを交換する装置が提案され
ている（特開平６−２６２３５７号公報参照）。

【００１０】しかし、この装置は、ガスノズルを取り付
けたままチップのみを交換するので、チップを取り外す
際に、チップをチャックで把持する際の把持面積が小さ
く、従ってスパナ掛け部を形成した特殊な形態のチップ
のみに適用することができるだけであり、またこの装置
は、チップのスパナ掛け部がレンチに嵌合するまでレン
チを微調整しながら溶接トーチを溶接ロボットの操作で
下降する動作が必要であり、溶接ロボットと装置との間
の微妙な協働作業が要求される。

【００１１】更に、この装置は、ガスノズルをトーチ本
体に取り付けたままチップのみを交換するので、ガスノ
ズルを交換することはなく、ガスノズルに付着したスパ
ッタを除去することができない。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する１つの課題は、トーチ本体にねじ締め付けされるガ
スノズル及びチップの一方または双方を適宜に交換する
ことができる溶接トーチのノズル・チップ自動交換装置
を提供することにある。

【００１３】本発明が解決しようとする他の課題は、ガ
スノズル、チップを交換する際に、溶接トーチを種々の
作業位置に移動する必要がなく、従って溶接ロボットと
の協働作業を必要とすることな異ので制御系統が簡単と
なる上に設備を簡略化することができる溶接トーチのノ
ズル・チップ自動交換装置を提供することにある。

【００１４】本発明が解決しようとする更に他の課題
は、ガスノズルやチップを交換する際に、ガスノズルや
チップを傷めることなく強力に把持してこれらの部品を
確実に脱着することができる溶接トーチのノズル・チッ
プ自動交換装置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の課題解決手段
は、溶接トーチのガスノズルを新しいガスノズルと交換
するノズル交換機構と溶接トーチのチップを新しいチッ
プと交換するチップ交換機構とを備えている溶接トーチ
のノズル・チップ自動交換装置において、溶接トーチ
は、ガスノズル及びチップをトーチ本体にねじ締め付け
によって取り付けられる形式のものであり、ノズル交換
機構及びチップ交換機構を搭載した可動支持フレーム
と、ノズル交換機構をノズル交換位置に移動したりチッ
プ交換機構をチップ交換位置に移動したりするように可
動支持フレームを駆動するフレーム駆動機構とを更に備
え、ノズル交換機構は、トーチ本体に取り付けられてい
るガスノズル（古いガスノズル）またはトーチ本体に取
り付けられるべきガスノズル（新しいガスノズル）を把
持するノズル脱着ユニットと、古いガスノズルをトーチ
本体からねじ外ししたり新しいガスノズルをトーチ本体
にねじ結合したりするようにノズル脱着ユニットを正逆
方向に可逆回転駆動する可逆駆動手段とから成り、また
チップ交換機構は、トーチ本体に取り付けられているチ
ップ（古いチップ）または前記トーチ本体に取り付けら
れるべきチップ（新しいチップ）を把持するチップ脱着
ユニットと、古いチップをトーチ本体からねじ外しした
り新しいチップをトーチ本体にねじ結合したりするよう
にノズル脱着ユニットを正逆方向に可逆回転駆動する可
逆駆動手段とから成り、ノズル交換機構のノズル脱着ユ
ニット及びチップ交換機構のチップ脱着ユニットは、ガ
スノズルまたはチップを把持する部分をガスノズルまた
はチップに係合した状態でトーチ本体側に向けてばね付
勢していることを特徴とする溶接トーチのノズル・チッ
プ自動交換装置を提供することにある。

【００１６】本発明の溶接トーチのノズル・チップ自動
交換装置は、ノズル交換機構のノズル脱着ユニットとチ
ップ交換機構のチップ脱着ユニットとを可逆駆動源に接
続したまま溶接トーチのノズル交換位置及びチップ交換
位置にそれぞれ前進したり後退したりする脱着ユニット
進退機構を更に備えることができる。

【００１７】脱着ユニット進退機構は、例えば、ノズル
脱着ユニットを保持する保持桿部分とこの保持桿部分に
接続された直線駆動源とから成り、この保持桿部分は、
可逆駆動源からの従動部分に噛み合うスプラインから成
っている。

【００１８】ノズル交換機構の可逆駆動手段とチップ交
換機構の可逆駆動手段とは、共通の可逆駆動源を含むこ
とができ、この共通の可逆駆動源は、ノズル交換機構及
びチップ交換機構の可逆駆動手段の従動側部分に切換接
続手段を介して接続されている。

【００１９】本発明の溶接トーチのノズル・チップ自動
交換装置は、溶接トーチを所定の交換位置に固定的に保
持するトーチ保持手段を更に備えることができ、この場
合、フレーム駆動機構は、ノズル交換機構のノズル脱着
ユニットまたはチップ交換機構のチップ脱着ユニットが
この所定の交換位置に移動してノズル脱着ユニットまた
はチップ脱着ユニットがトーチ保持手段に保持された溶
接トーチに整列するように可動支持フレームを駆動す
る。

【００２０】可動支持フレームは、共通の可逆駆動源か
らの回転駆動力の軸線を中心に揺動自在に支持された揺
動フレームとすることができ、この場合、フレーム駆動
機構は、この可逆駆動源からの回転駆動力の回転軸線を
中心に揺動フレームを揺動する揺動駆動源を含むのが好
ましい。

【００２１】本発明の溶接トーチのノズル・チップ自動
交換装置は、溶接トーチのトーチ本体からガスノズルが
取り外された後であってチップを交換する前に、チップ
から延びているワイヤを切断するように所定の交換位置
に進退するように作動されるワイヤ切断機構を更に備え
ることができる。

【００２２】ノズル脱着ユニット及びチップ脱着ユニッ
トは、軸線方向に押圧又は解放されて径方向に収縮膨張
する弾性把持部材を有する弾性チャックを含むのが好ま
しい。

【００２３】ノズル交換機構は、ノズル脱着ユニットが
ノズル交換位置以外の位置にあるとき古いノズルをノズ
ル脱着ユニットから取り外したり新しいガスノズルをノ
ズル脱着ユニットに渡したりするノズル受け渡し機構構
を含み、またチップ交換機構は、チップ脱着ユニットが
チップ交換位置以外の位置にあるとき古いチップをチッ
プ脱着ユニットから取り外したり新しいチップをチップ
脱着ユニットに渡したりするチップ受け渡し機構構を含
んでいることができる。

【００２４】この場合、ノズル受け渡し機構は、古いノ
ズルを受け取ったり新しいガスノズルを待機しておくノ
ズル受け渡し部と、古いまたは新しいガスノズルを弾性
的に把持したり解放したりする弾性ホルダーと、この弾
性ホルダーをノズル受け渡し部とノズル脱着ユニットと
の間を交互に移動するホルダー移動手段とから成り、チ
ップ受け渡し機構は、古いチップを受け取ったり新しい
チップを待機しておくチップ受け渡し部と、古いまたは
新しいチップを弾性的に把持したり解放したりする弾性
ホルダーと、チップ弾性ホルダーをチップ受け渡し部と
チップ脱着ユニットとの間を交互に移動するホルダー移
動手段とから成っている。

【００２５】本発明の溶接トーチのノズル・チップ自動
交換装置は、ガスノズルの交換及びチップの交換を選択
的に行う制御手段を更に備えることができ、この制御手
段は、ガスノズルのみを交換したり、ガスノズルを一時
的に取り外した後、チップを交換し、その後ノズルを再
度取り付けたり、ガスノズル及びチップの両方を交換し
たりするようににノズル交換機構及びチップ交換機構を
駆動する指令を発生する。

【００２６】このように、ノズル交換機構及びチップ交
換機構を搭載し、ノズル交換機構をノズル交換位置に移
動したりチップ交換機構をチップ交換位置に移動し、ノ
ズル交換機構は、古いまたは新しいガスノズルを把持
し、古いノズルをトーチ本体からねじ外ししたり新しい
ガスノズルをトーチ本体にねじ結合したりするようにガ
スノズルを正逆方向に可逆回転駆動し、またはチップ交
換機構は、古いまたは新しいチップを把持し、古いチッ
プをトーチ本体からねじ外ししたり新しいチップをトー
チ本体にねじ結合したりするようにチップを正逆方向に
可逆回転駆動するので、トーチ本体にねじ締め付けされ
るガスノズル及びチップの一方または双方を適宜に交換
することができる。

【００２７】また、ノズル交換機構のノズル脱着ユニッ
トとチップ交換機構のチップ脱着ユニットとを可逆駆動
源に接続したまま溶接トーチのノズル交換位置及びチッ
プ交換位置にそれぞれ前進したり後退したりすると、溶
接トーチを各作業位置で進退する場合のように溶接トー
チのクランプの着脱の操作が不要となって高い効率で交
換作業を実施することができ、また脱着ユニットの進退
は、例えば、ノズル脱着ユニットを保持する保持桿部分
を可逆駆動源からの従動部分に噛み合うスプラインとす
ることによって容易に達成することができる。

【００２８】ノズル交換機構の可逆駆動手段とチップ交
換機構の可逆駆動手段とが共通の可逆駆動源を含んでい
ると、設備を全体的に小型化することができる上に、設
備を安価にすることができる。

【００２９】特に、溶接トーチを所定の交換位置に固定
的に保持し、ノズル交換機構のノズル脱着ユニットまた
はチップ交換機構のチップ脱着ユニットをこの所定の交
換位置に移動してノズル脱着ユニットまたはチップ脱着
ユニットがトーチ保持手段に保持された溶接トーチに整
列するようにすると、溶接トーチは作業中全く移動する
必要がなく、溶接ロボット側と交換装置側との連係が不
要となって制御系統が簡単となり、また作業時間を短縮
することができる。

【００３０】また、このように溶接トーチを全く移動す
る必要がないと、溶接トーチのトーチ本体からガスノズ
ルが取り外された後であってチップを交換する前に、チ
ップから延びているワイヤを切断する作業を常に一定位
置で行うことができ、これは、溶接ワイヤの先端の膨ら
み部分を除去してチップを取り外すのに有益である。

【００３１】更に、ノズル及びチップが軸線方向に進退
して径方向に膨張収縮する弾性把持部材を有する弾性チ
ャックによって把持するようにすると、ガスノズル及び
チップを全く傷めることなく、これらを強力に把持する
ことができ、従ってガスノズル及びチップを確実に着脱
することができる。

【００３２】ノズル交換機構またはチップ交換機構の脱
着ユニットが交換位置以外の位置にあるとき古いガスノ
ズルまたはチップを脱着ユニットから取り外したり新し
いガスノズルまたはチップを脱着ユニットに渡したりす
る受け渡し機構構を含んでいると、大掛かりなターンテ
ーブルを用いることなく、新旧の部品の交換を容易に達
成することができる。

【００３３】ガスノズルの交換及びチップの交換を選択
的に行う制御手段は、ガスノズルのみを交換したり、ガ
スノズルを一時的に取り外した後、チップを交換し、そ
の後ガスノズルを再度取り付けたり、ガスノズル及びチ
ップの両方を交換したりするようにノズル交換機構及び
チップ交換機構を駆動する指令を発生するので、溶接作
業の状況に応じてガスノズル及び／またはチップの交換
を適宜のペースで行うように容易に設定することができ
る。

【００３４】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参照
して詳細に述べると、図１は本発明に係る溶接トーチの
ノズル・チップ自動交換装置１０を示し、図１では、溶
接トーチ１２は、適宜の被溶接物１４を所定の順序で自
動的に溶接するために溶接ロボット１６に搭載されてい
るのが示されている。

【００３５】溶接トーチ１２は、図２に示すように、溶
接ロボット１６の多関節アーム１８に保持されているト
ーチ本体２０と、このトーチ本体２０にねじ締め付けに
よって取り付けられるガスノズル２２と、ガスノズル２
２の中でトーチ本体２０に同様にねじ締め付けによって
取り付けられているチップ２４とから成っている。尚、
図２において符号２６はトーチ本体に設けられたシール
ドガス出口を示す。

【００３６】溶接トーチ１２は、長時間にわたって作業
を継続すると、図３に示すように、ガスノズル２２の内
面とチップ２４の外面とにスパッタ２８が付着する。ガ
スノズル２２及びチップ２４のスパッタ２８の付着によ
る清掃に必要な交換周期及びチップ２４の消耗による交
換に必要な周期は、経験的に予め解っているので、後に
述べる制御手段は、これらの周期に相応してガスノズル
２２及びチップ２４の交換周期が設定されている。

【００３７】溶接トーチのノズル・チップ自動交換装置
（以下単に自動交換装置と称する）１０の詳細は、図４
乃至図６に示されており、この自動交換装置１０は、溶
接トーチ１２のガスノズル２２を新しいガスノズルと交
換するノズル交換機構３０と、溶接トーチ１２のチップ
２４を新しいチップと交換するチップ交換機構３２とを
備えている（図５参照）。

【００３８】自動交換装置１０は、ノズル交換機構３０
及びチップ交換機構３２を搭載した可動支持フレーム３
４と、ノズル交換機構３０をノズル交換位置に移動した
りチップ交換機構３２をチップ交換位置に移動したりす
るように可動支持フレーム３４を駆動するフレーム駆動
機構３６（図７参照）とを更に備えている。

【００３９】図示の形態では、可動支持フレーム３４
は、図４乃至図７に示すように、スタンド３８にピボッ
ト軸４０によって揺動自在に支持されている略三角形状
の揺動フレーム３４Ａから成っており、フレーム駆動機
構３６は、このピボット軸４０を中心に揺動フレーム３
４Ａを揺動するエアシリンダ４２Ａなどの揺動駆動源４
２を含んでいる。ピボット軸４０は、後に述べるよう
に、ノズル交換機構３０とチップ交換機構３２との共通
の可逆駆動源からの回転駆動力の回転軸線に整列して配
置されている。図７に示すように、揺動駆動源４２は、
スタンド３８に適宜に方法で固定されたブラケット４４
に枢軸４６によって枢支されている。

【００４０】また、図示の形態では、自動交換装置１０
は、図４及び図８に示すように、溶接トーチ１２を所定
の交換位置に固定的に保持するトーチ保持手段４８を更
に備え、このトーチ保持手段４８は、スタンド３８から
延びる垂直フレーム３８Ｖ（図４参照）に固定されたブ
ラケット５０と、このブラケット５０に支持されたトー
チクランプ５２とから成っている。

【００４１】トーチクランプ５２は、図示の形態では、
ブラケット５０に固定された固定板５４Ｓに取り付けら
れた固定クランプ部材５６Ｓと、固定板５４Ｓに相対向
して設けられた可動板５４Ｍに取り付けられた可動クラ
ンプ部材５６Ｍと、可動板５４Ｍを保持し、固定板５４
Ｓをガイドベアリング５８を介して摺動自在に貫通して
支持された１対のガイドロッド６０と、ブラケット５０
に保持されガイドロッド６０を進退するエアシリンダ６
２Ａなどの直線駆動源６２とから成っている。固定クラ
ンプ部材５６Ｓ及び可動クランプ部材５６Ｍは、いずれ
も、ポリテトラフルオロエチレン（商品名テフロン）な
どの弾性材料から成っている。

【００４２】従って、図４及び図８（Ｂ）に示すよう
に、溶接ロボット１６が溶接トーチ１２を開放状態にあ
るトーチクランプ５２の固定クラン部材５６Ｓに対向す
る位置に移動した後、エアシリンダ６２Ａを収縮する
と、図４及び図８に示すように、可動クランプ部材５６
Ｍが固定クランプ部材５６Ｓに向けて移動してこれらの
クランプ部材５６Ｍ、５６Ｓによって溶接トーチ１２が
挟持されて溶接トーチ１２が所定の交換位置に固定的に
保持される。

【００４３】ノズル交換機構３０は、図４乃至図６及び
図９に示すように、溶接トーチ１２のトーチ本体２０に
取り付けられているガスノズル（古いガスノズル）２２
Ｄまたはトーチ本体２０に取り付けられるべきガスノズ
ル（新しいガスノズル）２２Ｎを把持するノズル脱着ユ
ニット６４と、古いガスノズル２２Ｄをトーチ本体２０
からねじ外ししたり新しいガスノズル２２Ｎをトーチ本
体２０にねじ結合したりするようにノズル脱着ユニット
６４を正逆方向に可逆回転駆動する可逆駆動手段６６と
から成っている。

【００４４】また、チップ交換機構３２は、溶接トーチ
１２のトーチ本体２０に取り付けられているチップ（古
いチップ）２４Ｄまたはトーチ本体２０に取り付けられ
るべきチップ（新しいチップ）２４Ｎを把持するチップ
脱着ユニット６８と、古いチップ２４Ｄをトーチ本体２
０からねじ外ししたり新しいチップ２４Ｎをトーチ本体
２０にねじ結合したりするようにノズル脱着ユニット６
８を正逆方向に可逆回転駆動する可逆駆動手段７０とか
ら成っている。

【００４５】ノズル交換機構３０のノズル脱着ユニット
６４は、図９に示すように、外筒状ハウジング７２とこ
のハウジング７２内に軸線方向に摺動自在に設けられた
内筒状のプッシュロッド７４とハウジング７２の先端付
近に配置されハウジング７２の内鍔７２ＵＦとプッシュ
ロッド７４の先端面との間に配置されたスリーブ状の耐
熱性弾性把持部材７６とから成る弾性チャック６４Ｃを
含み、プッシュロッド７４の下方に一体に設けられた桿
部７４Ｒの下鍔７４Ｆは、エアシリンダ７８Ａなどの直
線駆動源７８のピストン７８Ｐに係合してこの直線駆動
源７８によって軸線方向に進退される。

【００４６】直線駆動源７８は、プッシュロッド７４の
桿部７４Ｒを包むようにハウジング７２の下方に延びる
管状部７２Ｐの下鍔７２ＬＦにスペーサ７７を介して固
定されており、またハウジング７２の下鍔７２ＬＦと内
筒であるプッシュロッド７４の下鍔７４Ｆとの間にはば
ね８０が設けられており、このばね８０は、通常ではプ
ッシュロッド７４を内向き（図９（Ａ）の下向きの矢印
方向）に付勢している。

【００４７】ノズル脱着ユニット６４は、通常では、プ
ッシュロッド７４が図９（Ａ）の下向きの矢印方向に付
勢されているので、弾性把持部材７６は、図９（Ａ）に
示すように伸長した状態にあり、弾性把持部材７６の内
面は広がっていて弾性チャック６４Ｃは、開放状態にあ
る。従って、このノズル脱着ユニット６４の全体（ハウ
ジング７２とプッシュロッド７４とを含む全体）をガス
ノズル２２に向けて図９（Ａ）の上向きに移動すると、
同図に示すように、弾性チャック６４Ｃの弾性把持部材
７６内にガスノズル２２が入り込む。

【００４８】この状態で、エアシリンダ７８Ａを伸長す
ると、その小ピストン７８Ｐがばね８０に抗して図９
（Ａ）の上方向に突出し、プッシュロッド７４は、その
桿部７４Ｒを介して図９（Ａ）の上向きの矢印方向に押
される。このため、プッシュロッド７４の先端面は、弾
性把持部材７６を図９（Ｂ）に示すようにその内面を窄
めるように収縮し、ガスノズル２２は、弾性把持部材７
６によって弾性的に強固に把持される。

【００４９】チップ交換機構３２のチップ脱着ユニット
６８は、図１０に示すように、ノズル脱着ユニット６４
と全く同じ構造を有するので、その詳細な説明は、省略
するが、ノズル脱着ユニット６４と同じ部分は、ノズル
脱着ユニット６４の相応する部品の符号に２００を付加
した符号を付して示されているが、その弾性チャック
は、符号６８Ｃで示されている。

【００５０】チップ脱着ユニット６８の動作のみを図１
０を参照して述べると、通常では、プッシュロッド２７
４が図１０（Ａ）の下向きの矢印方向に付勢されている
ので、弾性把持部材２７６は、図１０（Ａ）に示すよう
に伸長した状態にあり、弾性把持部材２７６の内面は広
がっている。従って、チップ脱着ユニット６８の全体
（ハウジング２７２とプッシュロッド２７４とを含む全
体）をチップ２４に向けて図１０（Ａ）の上向きに移動
すると、同図に示すようにその弾性把持部材２７６内に
チップ２４が入り込む。

【００５１】この状態で、エアシリンダ２７８Ａを伸長
すると、そのピストン２７８Ｐが図１０（Ａ）の上方向
に突出し、プッシュロッド２７４は、その桿部２７４Ｒ
を介して図１０（Ａ）の上向きの矢印方向に押される。
このため、プッシュロッド２７４の先端面は、弾性把持
部材２７６を図１０（Ｂ）に示すようにその内面を窄め
るように収縮し、チップ２４は、弾性把持部材２７６に
よって弾性的に強固に把持される。

【００５２】本発明の自動交換装置１０は、図１１に示
すように、ノズル交換機構３０のノズル脱着ユニット６
４及びチップ交換機構３２のチップ脱着ユニット６８を
後に詳細に述べる可逆駆動手段６６、７０に接続したま
ま溶接トーチ１２のノズル交換位置（図６（Ａ）の作業
位置）及びチップ交換位置（図６（Ｂ）の作業位置）に
それぞれ前進（上昇）したり後退（下降）したりする脱
着ユニット進退機構８２とを更に備えている。

【００５３】この脱着ユニット進退機構８２は、図１１
示すように、作業位置にある脱着ユニット、例えば、ノ
ズル脱着ユニット６４を保持する保持部材８４と、この
保持部材８４にばねフローティング手段８６を介してに
接続されたエアシリンダ８８Ａの如き直線駆動源８８と
から成っている。図示の形態では、保持部材８４は、ノ
ズル脱着ユニット６２またはチップ脱着ユニット６８の
ハウジング７２（または２７２）の管状部７２Ｐ（また
は２７２Ｐ）及びエアシリンダ７８Ａ（または２７８
Ａ）が兼ねている。

【００５４】図１１から解るように、ばねフローティン
グ手段８６は、エアシリンダ８８Ａのピストン８８Ｐに
取り付けられた固定台９０と、この固定台９０に複数の
ボールベアリング９２を介して支持された案内桿９４を
有する可動台９６と、固定台９０と可動台９６との間に
配置されたコイルばねの如き適宜のばね部材９８とから
成っている。図４及び図５の例では、エアシリンダ８８
Ａは、ばねフローティング手段８６の下方に配置されて
いるが、図１１の例では、エアシリンダ８８Ａは、脱着
ユニット進退機構８２全体の高さを縮小するために上下
を逆にしてばねフローティング手段８６に平行に並べて
配置されているのが示されており、以下の説明では、図
１１の配置例に基づいて説明する。尚、図９及び図１０
の脱着ユニット６４、６８は、この図１１の配置の脱着
ユニット進退機構８２に相応する構造で示されている。

【００５５】可動台９６は、その上面にシリンダ７８Ａ
（または２７８Ａ）の下鍔によって形成された被掛け止
め部７９が横方向から水平に出入り自在に係入する掛け
止め部９６Ａを有し、脱着ユニット６４（または６８）
は、フレーム駆動機構３６によって交換作業位置に移動
すると、その被掛け止め部７９（または２７９）が掛け
止め部９６Ａに係入される。掛け止め部９８Ａは、ばね
フローティング手段８６のストトーク分の高さの縦溝９
６ｇを有し、脱着ユニット６４、６８は、この縦溝９６
ｇの高さの範囲でに上下に弾性的に変位することができ
る。また、エアシリンダ８８Ａは、スタンド３８に取り
付けられた水平ブラケット８９に支持されている。

【００５６】脱着ユニット６４、６８を作業位置に移動
する際に、脱着ユニット進退機構８２は、図１１に示す
ように、ばねフローティング手段８６の掛け止め部９６
Ａが可動支持フレームである揺動フレーム３４Ａに支持
されている脱着ユニット６４、６８の被掛け止め部７９
（または２７９）が係入することができる位置までエア
シリンダ８８Ａのピストン８８Ｐを収縮する。このよう
にして、脱着ユニット６４、６８は、ばねフローティン
グ手段８６の掛け止め部９６Ａに係入して掛け止めされ
るように作業位置に移動することができる。

【００５７】脱着ユニット６４、６８が進退する際に、
これらの脱着ユニット６４、６８が可逆駆動手段７０に
接続されたままとするために、この保持部材８４の外
面、即ちノズル脱着ユニット６４、６８のハウジング７
２（または２７２）の管状部７２Ｐ（または２７２Ｐ）
は、後に述べる可逆駆動源からの従動部分に噛み合うス
プライン１００を形成している。

【００５８】従って、脱着ユニット６４（または６８）
をノズル交換位置に移動した後、脱着ユニット進退機構
８２のエアシリンダ８８Ａを伸長すると、ばねフローテ
ィング手段８６を介して脱着ユニット６４（または６
８）が上昇し、脱着ユニット６４（または６８）の開い
ている弾性チャック６４Ｃ（または６８Ｃ）内に交換す
べきガスノズル２２Ｄ（またはチップ２４Ｄ）が入り込
む。この状態で、先に述べたように、弾性チャック６４
Ｃ（または６８Ｃ）を締め付けてガスノズル２２Ｄ（ま
たはチップ２４Ｄ）を把持することができる。

【００５９】ばねフローティング手段８６は、後に述べ
るように、弾性チャック６４Ｃ（または６８Ｃ）によっ
て把持されたガスノズル２２（またはチップ２４）をね
じ解放方向またはねじ締め付け方向に回転する際にねじ
のピッチに応じて脱着ユニット６４（または６８）が軸
線方向に変位するのを許しつつ脱着ユニット６４（また
は６８）をトーチ本体２０側に向けてばね付勢してい
る。

【００６０】ノズル交換機構３０の可逆駆動手段６６及
びチップ交換機構３２の可逆駆動手段７０は、図９及び
図１０に示すように、脱着ユニット６４、６８のスプラ
イン１００に噛み合う従動輪１０２Ｎ、１０２Ｃと、こ
の従動輪１０２Ｎ、１０２Ｃに取り付けられて可逆駆動
源に接続されたプーリ１０４Ｎ、１０４Ｃとから成って
いる。

【００６１】図示の形態では、ノズル交換機構３０の可
逆駆動手段６６及びチップ交換機構３２の可逆駆動手段
７０は、図４に示すように、電動モータ１０６Ｍの如き
共通の可逆駆動源１０６を含んでいる。電動モータ１０
６Ｍは、図４に示すように、スタンド３８に固定された
固定台１０８に搭載されている。

【００６２】電動モータ１０６Ｍの出力軸は、図１２に
示すように、クラッチの如き切換接続手段１１０を介し
てノズル側の可逆駆動手段６６のプーリ１０４を含むノ
ズル側ベルト・プーリ伝動手段１１２Ｎまたはチップ側
の可逆駆動手段７０のプーリ１０４を含むチップ側ベル
ト・プーリ伝動手段１１２Ｃに接続されている。

【００６３】ノズル側ベルト・プーリ伝動手段１１２Ｎ
は、ノズル側の可逆駆動手段６６のプーリ１０４Ｎに相
対して設けられたプーリ１１４Ｎとこれらのプーリ１０
４Ｎ、１１４Ｎとの間に掛け渡されたベルト１１６Ｎと
から成り、またチップ側ベルト・プーリ伝動手段１１２
Ｃは、チップ側の可逆駆動手段７０のプーリ１０４Ｃに
相対して設けられたプーリ１１４Ｃとこれらのプーリ１
０４、１１４Ｃとの間に掛け渡されたベルト１１６Ｃと
から成っている。

【００６４】従って、作業位置にある脱着ユニット６４
または６８に古いガスノズル２２Ｄまたはチップ２４Ｄ
を把持して可逆駆動手段６６または７０を一方向に駆動
すると、古いガスノズル２２Ｄまたは古いチップ２４Ｄ
は、脱着ユニット６４または６８のねじを緩める方向
（取り外し方向）の回転によってトーチ本体２０から取
り外され、また新しいガスノズル２２Ｎまたはチップ２
４Ｎを把持して作業位置に移動した脱着ユニット６４ま
たは６８を可逆駆動手段６６または７０によって他方向
に駆動すると、新しいガスノズル２２Ｎまたは新しいチ
ップ２４Ｎがトーチ本体２０に締め付けられて取り付け
られる。この場合、脱着ユニット６４、６８がガスノズ
ル２２またはチップ２４を脱着する際の軸線方向の変位
は、ばねフローティングン手段８６のばね部材９８の伸
縮によって吸収される。

【００６５】本発明の自動交換装置１０は、図４及び図
１３に示すように、溶接トーチ１２のトーチ本体２０か
らガスノズル２２が取り外された後であってチップ２４
を交換する前に、チップ２４から延びているワイヤ２５
を切断するために所定の交換位置に進退するように作動
されるワイヤ切断機構１２０を更に備えている。

【００６６】このワイヤ切断機構１２０は、図４に示す
ように、ブラケット５０に取り付けられており、また、
特に、図１３に示すように、はさみの形態の１対の交換
可能な切断刃１２２、１２２’を有しピボット軸１２４
で相互に開閉自在に操作部材１２５に枢支された１対の
アーム１２６、１２６’と、これらのアーム１２６、１
２６’を進退しながら開閉するアーム駆動手段１２８と
から成っている。アーム１２６、１２６’は、ばね１３
０、１３０’によって通常では、相互に開くように付勢
されている。

【００６７】アーム駆動手段１２８は、アーム１２６、
１２６’の後端に設けられたカム１２６Ｃ、１２６’Ｃ
が係合する１対の平行なカム係合面１３２ａ、１３２’
ａを有するカムフォロア１３２と、操作部材１２５を進
退してアーム１２６、１２６’のカム１２６Ｃ、１２
６’Ｃをカムフォロア１３２のカム係合面１３２ａ、１
３２’ａに沿って移動するエアシリンダ１３４Ａの如き
直線駆動源１３４とから成っている。

【００６８】従って、エアシリンダ１３４Ａが伸長する
と、図１３に示すように、１対のアーム１２６、１２
６’が前進し、そのカム１２６Ｃ、１２６’Ｃがカム係
合面１３２ａ、１３２’ａに案内されるので、アーム１
２６、１２６’の後端が相互に接近するように動作して
切断刃１２２、１２２’を閉じてワイヤ２５を切断す
る。

【００６９】また、逆に、エアシリンダ１３４Ａが図１
４に示すように収縮すると、１対のアーム１２６、１２
６’が後退し、そのカム１２６Ｃ、１２６’Ｃがカム係
合面１３２ａ、１３２’ａから離れるので、アーム１２
６、１２６’の後端は、ばね１３０、１３０’によって
相互に離れるように動作して切断刃１２２、１２２’を
開く。この場合、切断刃１２２、１２２’は、切断時に
は、ワイヤ２５を有する位置まで前進しながら閉じ、逆
に開くときには、ワイヤ２５を有する位置から後退しな
がら開くので（図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）参照）、
特別の進退手段を設けることなく、ワイヤ２５の切断動
作に連動して進退し、ワイヤ２５を確実に切断すること
ができ、また切断後、チップ２４の交換にワイヤ切断機
構１２０が干渉することがない。

【００７０】このワイヤ２５の切断は、図１３に示すよ
うに、ワイヤ２５の先端に形成される傾向がある球状部
２５ａがチップ２４の交換を妨げることがないように、
この球状部２５ａを取り除くために行われる。

【００７１】本発明の自動交換装置１０は、図５、図
６、図１６及び図１７に示すように、ノズル交換機構３
０のノズル脱着ユニット６４がノズル交換位置以外の位
置にあるとき古いガスノズル２２Ｄをノズル脱着ユニッ
ト６４から取り外したり新しいガスノズル２２Ｎをノズ
ル脱着ユニット６４に渡したりするノズル受け渡し機構
構１３６Ｎを備え、またチップ交換機構３２のチップ脱
着ユニット６８がチップ交換位置以外の位置にあるとき
古いチップ２４Ｄをチップ脱着ユニット６８から取り外
したり新しいチップ２４Ｎをチップ脱着ユニット６８に
渡したりするチップ受け渡し機構構１３６Ｃを備えてい
る。

【００７２】ノズル受け渡し機構１３６Ｎは、図１４に
示すように、古いガスノズル２２Ｄを受け取ったり新し
いガスノズル２２Ｎを待機しておくノズル受け渡し部１
３８と、古いまたは新しいガスノズル２２を弾性的に把
持したり解放したりするように操作部材１４０に取り付
けられた少なくとも２つの弾性ホルダー１４２、１４
２’と、ノズル弾性ホルダー１４２、１４２’をノズル
受け渡し部１３８とノズル脱着ユニット６４との間を交
互に移動するホルダー移動手段１４４とから成ってい
る。

【００７３】ノズル受け渡し部１３８は、図１４に示す
ように、古いノズル２２Ｄを受ける受け皿１３８Ｄと新
しいノズル２２Ｎを予め用意して蓄えておくストッカー
１３８Ｎとから成っている。ストッカー１３８Ｎは、固
定台１４６にガイドロッド１４８によって摺動自在に支
持されて所定の間隔をあけて一列に並べられて新しいガ
スノズル２２Ｎが差し込まれて保持される複数の差し込
み桿１５０を有する可動台１５２から成っている。

【００７４】可動台１５２は、基台１４６の一端に取り
付けられて滑車１５４を介して垂れ下げられたワイヤ１
５６ａの先端に取り付けられたウエイト１５６によって
常に最前のノズル２２Ｎを渡し位置にするように前進さ
れる。従って、最前の新しいノズル２２Ｎが取り出され
る毎に、次のノズル２２Ｎが渡し位置に前進する。

【００７５】弾性ホルダー１４２、１４２’は、図１５
に示すように、ガスノズル２２に嵌入してガスノズル２
２を弾性的に保持するボール・ばねスナップ１５８Ｂを
有する保持桿１５８から成っている。

【００７６】古いノズルの取り出し位置で受け皿１３８
Ｄに対応してノズル抜取り手段１６０Ｎが設けられてい
る。このノズル抜取り手段１６０Ｎは、弾性ホルダー１
４２’の本体に設けられた縦溝１４２’ａに食い込むば
ね付勢プランジャー１６２から成っている。このばね付
勢プランジャー１６２は、図１５に示すように、弾性ホ
ルダー１４２’の下降時にノズル２２Ｄのテーパに沿っ
て引っ込むが、ノズル２２Ｄの下降が終了すると、プラ
ンジャー１６２は、ばね付勢によって弾性ホルダー１４
２’の縦溝１４２’ａに入り込む。その後、弾性ホルダ
ー１４２’が上昇すると、プランジャー１６２は、ノズ
ル２２Ｄの上面に契合してもずる２２Ｄの上昇を抑制す
るので、弾性ホルダー１４２’のみが上昇し、ノズル２
２Ｄは、弾性ホルダー１４２’から抜き取られて受け皿
１３８Ｄに落下する。

【００７７】ホルダー移動手段１４４は、図１６に示す
ように、図示しない適宜のフレームに固定されている昇
降用エアシリンダ１６４とこのエアシリンダ１６４のピ
ストン１６４Ｐに取り付けられた水平移動用エアシリン
ダ１６６とから成り、操作部材１４０は、この水平移動
用エアシリンダ１６６のピストン１６６Ｐに取り付けら
れている。

【００７８】水平移動用シリンダ１６６によって弾性ホ
ルダー１４２’を脱着ユニット６４内の古いガスノズル
２２Ｄ（図１４の中央部分参照）に整列し、昇降用エア
シリンダ１６４によって下降して脱着ユニット６４内に
差し込むと、保持桿１５８がボール・ばねスナップ１５
８Ｂに抗して弾性的に嵌入されるので、その後昇降用エ
アシリンダ１６４によって上昇してガスノズル２２Ｄを
拾い上げる。同様にして、エアシリンダ１６４、１６６
によって弾性ホルダー１４２をストッカー１３８Ｎ内の
新しいガスノズル２２Ｎ（図１４の左側部分参照）内に
差し込むと、保持桿１５８がボール・ばねスナップ１５
８Ｂに抗して弾性的に嵌入されるので、ガスノズル２２
Ｎを拾い上げる。

【００７９】このようにして拾い上げられた古いまたは
新しいガスノズル２２は、古いガスノズル用の受け皿１
３８Ｄまたは脱着ユニット６４の弾性チャック６４Ｃに
整列し、ノズル抜取り手段１６０Ｎ及び脱着ユニット６
４の弾性チャック６４Ｃによってそれぞれ受け皿１３８
Ｄまたは脱着ユニット６４に移す。

【００８０】チップ受け渡し機構１３６Ｃは、弾性ホル
ダー１４２Ｃ、１４２Ｃ’が図１６に示すように、割入
りの可撓性ばね保持片１４３を有することを除いて、ノ
ズル受け渡し機構１３６Ｎと全く同じであるので、その
詳細な説明を省略する。

【００８１】また、古いチップ用の受け皿１３８Ｄに対
応してチップ抜取り手段１６０Ｃが設けられ、このチッ
プ抜取り手段１６０Ｃは、図１６に示すように、弾性ホ
ルダー１４２’の水平移動によってばね保持片１４３か
ら古いチップ２４Ｄを取り外すようにばね保持片１４３
に干渉する取り外しブロック１６２Ｃから成っている。

【００８２】本発明の自動交換装置は、図１７に示すよ
うに、ガスノズル２２の交換及びチップ２４の交換を選
択的に行う制御手段１６８を更に備えている。この制御
手段１６８は、ノズル交換機構３０及びチップ交換機構
３２の駆動系統（各種エアシリンダ、電動モータ１０６
Ｍを含む駆動系統）１７０Ｎ及び１７０Ｃと、これらの
駆動系統１７０Ｎ及び／または１７０Ｃに駆動指令Ｉ
ｎ、Ｉｃを付与するＣＰＵなど制御指令発生系統１７２
とから成っている。

【００８３】この制御手段１６８は、ガスノズル２２の
みを交換したり、ガスノズル２２を一時的に取り外した
後、チップ２４を交換し、その後ガスノズル２２を再度
取り付けたり、ガスノズル２２及びチップ２４の両方を
交換したりするようにノズル交換機構３０及びチップ交
換機構３２を駆動制御する。

【００８４】既に述べたように、ガスノズル２２及びチ
ップ２４の交換周期は、溶接条件などの使用環境によっ
て異なるので、使用環境に応じて適宜設定されるが、例
えば、連続溶接では、ガスノズル２２及びチップ２４
は、２乃至３時間毎に交換する必要がある。古いガスノ
ズル２２Ｄ及びチップ２４Ｄは、別途の清掃装置によっ
てスパッタを除去し、新しいガスノズル２２Ｎ及びチッ
プ２４Ｎとしてストッカー１３８に入れて次の交換に備
えて待機している。また、チップ２４は、所定時間使用
されると、消耗するので、長期間使用された清掃するこ
となく、廃棄することもある。

【００８５】本発明の自動交換装置１０の動作は、上記
の説明から明らかであるが、ガスノズル２２の交換とチ
ップ２４の交換とを順次行う典型的な使用例について概
略的に以下に説明する。

【００８６】溶接ロボット１６が所定時間溶接作業を行
うと、溶接ロボット１６から本発明の装置１０にガスノ
ズル２２及びチップ２４の交換指令信号Ｓｂが制御指令
発生系統１７２に供給されると共に、溶接ロボット１６
は、溶接トーチ１２を本発明の装置１０のトーチ保持手
段４８に移動する。本発明の装置１０は、この指令Ｓに
基づいてガスノズル２２及びチップ２４の交換作業を行
うが、この作業が終了すると、作業終了信号Ｓｃを溶接
ロボット１６に付与する。このため、溶接ロボット１６
は、溶接トーチ１２を本発明の装置１０から所定の溶接
作業位置へ移行し、通常のように溶接作業を再開する。

【００８７】次に、本発明の装置１０の制御手段１６８
（図１７参照）が溶接ロボット１６から交換指令信号Ｓ
ｂを受けた後の動作を述べると、溶接ロボット１６は、
溶接トーチ１２を溶接作業位置から交換作業位置（トー
チ保持手段４８を有する位置）に移行し、トーチ保持手
段４８は、トーチクランプ５２を閉じて溶接トーチ１２
を所定の交換位置に固定する（図１及び図４参照）。そ
の後、制御手段１６８は、ノズル交換機構３０の駆動系
統１７０Ｎ及びチップ交換機構３２の駆動系統１７０Ｃ
に所定の順序で制御信号を送り、これらの機構が以下に
述べるように所定の順序で駆動される。

【００８８】先ず、ノズル交換機構３０側の動作につい
て述べると、フレーム駆動機構３６のエアシリンダ４２
Ａ（図７参照）を伸長してノズル脱着ユニット６４を図
６（Ａ）に示す作業位置（ガスノズル交換位置）に位置
させる。この際、脱着ユニット進退機構８２の掛け止め
部９６Ａがノズル脱着ユニット６４の被掛け止め部７９
に相応する位置まで脱着ユニット進退機構８２のエアシ
リンダ８８Ａは充分に収縮した状態にある（図１１参
照）。その後、脱着ユニット進退機構８２のエアシリン
ダ８８Ａ（図１１参照）を伸長し、ノズル脱着ユニット
６４の弾性チャック６４Ｃに溶接トーチ１２のガスノズ
ル２２が入り込むまでノズル脱着ユニット６４を上昇す
る。

【００８９】次いで、図９（Ａ）のエアシリンダ７８Ａ
を伸長してプッシュロッド７４を上昇し弾性チャック６
４Ｃを図９（Ｂ）に示すようにガスノズル２２に締め付
けてガスノズル２２を把持する。

【００９０】切換接続手段１１０であるクラッチをノズ
ル側の可逆駆動手段６６に切り換えて可逆駆動源１０６
である電動モータ１０６Ｍを駆動すると、この電動モー
タの回転駆動力は、クラッチ、ノズル側ベルト・プーリ
伝動手段１１２Ｎ（図１２参照）及びスプライン１００
を介してノズル脱着ユニット６４をねじを緩める方向に
回転する。

【００９１】従って、ノズル脱着ユニット６４は、弾性
チャック６４Ｃで把持しているガスノズル２２をトーチ
本体２０からねじ結合を外すように回転し、ガスノズル
２２をトーチ本体２０から取り外す。この場合、ノズル
脱着ユニット６４は、ねじが緩むにつれて軸線方向の下
向きに変位するが、この変位は、ばねフローティング手
段８６のばね部材９８によって吸収される。

【００９２】ガスノズル２２がトーチ本体２０から取り
外された後、切換接続手段１１０であるクラッチをニュ
ートラルにして可逆駆動源１０６からの回転駆動力を遮
断する。

【００９３】このようにしてトーチ本体２０からガスノ
ズル２２を取り外した後、ノズル脱着ユニット６４は、
脱着ユニット進退機構８２の反対方向の駆動によって下
降し、チップ２４及びこのチップ２４から導出している
ワイヤ２５を露出する。脱着ユニット進退機構８２は、
その掛け止め部９６Ａがチップ脱着ユニット６８の被掛
け止め部７９が入り込むような位置までエアシリンダ８
８Ａを収縮する。

【００９４】次に、ワイヤ切断機構１２０のエアシリン
ダ１３４Ａが伸長して切断刃１２２、１２２’を有する
１対のアーム１２６、１２６’を前進しながら閉じてチ
ップ２４から導出しているワイヤ２５をその先端の球状
部２５ａと共に除去してチップ２４の取り外しに備え
る。

【００９５】その後、チップ交換機構３２の動作に移る
が、これは、先ず、フレーム駆動機構３６のエシリンダ
４２Ａ（図７参照）を収縮してチップ脱着ユニット６８
を図６（Ｂ）に示す作業位置（チップ交換位置）に位置
させた後、脱着ユニット進退機構８２のエアシリンダ８
８Ａ（図１１参照）を伸長し、チップ脱着ユニット６８
の弾性チャック６８Ｃに溶接トーチ１２のチップ２４が
入り込むまでチップ脱着ユニット６８を上昇する。

【００９６】次いで、図１０（Ａ）のエアシリンダ２７
８Ａを伸長してプッシュロッド２７４を上昇し弾性チャ
ック６８Ｃを図１０（Ｂ）に示すようにチップ２４に締
め付けてチップ２４を把持する。

【００９７】切換接続手段１１０であるクラッチをチッ
プ側の可逆駆動手段７０に切り換えると、電動モータ１
０６Ｍの回転駆動力は、クラッチ、ノズル側ベルト・プ
ーリ伝動手段１１２Ｃ（図１２参照）及びスプライン１
００を介してチップ脱着ユニット６８をねじを緩める方
向に回転する。

【００９８】従って、チップ脱着ユニット６８は、弾性
チャック６８Ｃで把持しているチップ２４をトーチ本体
２０からねじ結合を外すように回転し、チップ２４をト
ーチ本体２０から取り外す。この場合、チップ脱着ユニ
ット６８は、ねじが緩むにつれて軸線方向の下向きに変
位するが、この変位も、脱着ユニット進退機構８２のば
ねフローティング手段８６のばね部材９８によって吸収
される。

【００９９】このようにしてトーチ本体２０からチップ
２４を取り外した後、チップ脱着ユニット６８は、脱着
ユニット進退機構８２の反対方向の駆動によって下降す
る。

【０１００】一方、トーチ本体２０から取り外された古
いガスノズル２２Ｄを保持しているノズル脱着ユニット
６４は、チップ脱着ユニット６８が作業位置に移行する
のに伴って、図６（Ｂ）に示すように、ノズル受け渡し
機構１３６Ｎに位置することになる。

【０１０１】ノズル受け渡し機構１３６Ｎは、図１４及
び図１５に示すように、エアシリンダ１６４の収縮によ
って弾性ホルダー１４２’及び１４２がそれぞれ下降し
てノズル脱着ユニット６４ないの古いガスノズル２２Ｄ
及びストッカー１３８Ｎ内の新しいガスノズル２２Ｎを
拾い、エアシリンダ１６４の伸長によって弾性ホルダー
１４２’及び１４２がノズル脱着ユニット６４及びスト
ッカー１３８から外れるように上昇する。

【０１０２】次に、エアシリンダ１６６の伸長によって
弾性ホルダー１４２’及び１４２が古いガスノズル用受
け皿１３８Ｄ及びノズル脱着ユニット６４に対応する位
置まで移動し、この位置でエアシリンダ１６４の伸縮に
よって古いガスノズル２２Ｄを受け皿１３８Ｄに移し、
新しいガスノズル２２Ｎをノズル脱着ユニット６４に移
す。受け皿１３８Ｄに対応するノズル抜取り手段１６０
Ｎによって弾性ホルダー１４２’からガスノズル２２Ｄ
を抜き取ることができるので、古いノズル２２Ｄは、受
け皿１３８Ｄに落下される。ノズル脱着ユニット６４
は、弾性チャック６４Ｃによって新しいガスノズル２２
Ｎを受け取る。

【０１０３】このようにして、ノズル脱着ユニット６４
が新しいガスノズル２２Ｎを受け取り、またチップ脱着
ユニット６８が古いチップ２４Ｄを受け取った後、フレ
ーム駆動機構３６は、チップ脱着ユニット６８がチップ
受け渡し機構１３６Ｃに位置するまでこれらの脱着ユニ
ット６４、６８を移動する。

【０１０４】この位置で、チップ受け渡し機構１３６Ｃ
は、ノズル受け渡し機構１３６Ｎと同様の順序で、古い
チップ２４Ｄを古いチップ用受け皿１３８Ｄに渡し、新
しいチップ２４Ｎをストッカー１３８Ｎから受け取る。

【０１０５】このようにして新しいガスノズル２２Ｎを
受け取ったノズル脱着ユニット６４及び新しいチップ２
４Ｎを受け取ったチップ脱着ユニット６８は、フレーム
駆動機構３６によって先ず図６（Ｂ）の作業位置に移動
する。この作業位置では、先にチップ２４Ｄを取り外し
たのと同じ手順でチップ脱着ユニット６８を上昇し、回
転するが、その回転方向は、可逆駆動源１０６である電
動モータ１０６Ｍを反対方向に駆動してチップ２４Ｄを
取り外すのとは逆となる。

【０１０６】新しいチップ２４Ｎがトーチ本体２０にね
じ込まれた後、弾性チャック６８Ｃを解放してチップ脱
着ユニット６８を下降し、次いで、ノズル脱着ユニット
６４を図６（Ａ）の作業位置に移動し、同様の方法で新
しいガスノズル２２Ｎをトーチ本体２０に取り付け、そ
の後ノズル脱着ユニット６４を下降して交換作業を終了
し、制御手段１６８は、作業終了信号Ｓｃを溶接ロボッ
ト１６に送る。

【０１０７】受け皿１３８Ｄ内の古いガスノズル２２
Ｄ、古いチップ２４Ｄは、適宜の手段で清掃してそれぞ
れのストッカー１３８Ｎに入れて新しいガスノズル２２
Ｎ、新しいチップ２４Ｎとして次の交換に備える。尚、
チップ２４は、消耗品であるので、適宜の回数の使用後
は、廃棄される。

【０１０８】本発明の自動交換装置１０の最も大きな特
徴は、溶接トーチ１２が所定の位置（トーチ保持手段４
８を有する位置）に固定したまま、本発明の装置側の各
種機構、手段が移動してガスノズルの交換、チップの交
換を行うので、溶接トーチを各作業位置に移動したり、
昇降したりする必要がないことである。これは、溶接ト
ーチの移動毎にトーチクランプを閉じたり開いたりする
必要がないし、特に、溶接トーチを各脱着ユニットに出
し入れするために溶接ロボットを交換装置と協働して作
業する必要がなく、これは、溶接ロボットと交換装置と
の間で交換に必要な制御信号の授受をなくして交換作業
を制御手段１６８のみで容易に制御する。

【０１０９】

【発明の効果】本発明によれば、上記のように、ノズル
交換機構及びチップ交換機構を備え、ノズル交換機構及
びチップ交換機構を所定の作業位置に移動し、ノズル交
換機構は、古いまたは新しいノズルを把持し、古いノズ
ルをトーチ本体からねじ外ししたり新しいノズルをトー
チ本体にねじ結合したりするようにノズルを正逆方向に
可逆回転駆動し、またチップ交換機構は、古いまたは新
しいチップを把持し、古いチップをトーチ本体からねじ
外ししたり新しいチップをトーチ本体にねじ結合したり
するようにチップを正逆方向に可逆回転駆動するので、
トーチ本体にねじ締め付けされるガスノズル及びチップ
の一方または双方を適宜に交換することができる。

【０１１０】また、ノズル交換機構のノズル脱着ユニッ
トとチップ交換機構のチップ脱着ユニットとを可逆駆動
源に接続したまま溶接トーチのノズル交換位置及びチッ
プ交換位置にそれぞれ前進したり後退したりするので、
溶接トーチを各作業位置で進退する場合のように溶接ト
ーチのクランプの着脱の操作が不要となって高い効率で
交換作業を実施することができ、また脱着ユニットの進
退は、例えば、ノズル脱着ユニットの保持桿部分を可逆
駆動源からの従動部分に噛み合うスプラインとすること
によって容易に達成することができる。

【０１１１】ノズル交換機構の可逆駆動手段とチップ交
換機構の可逆駆動手段とが共通の可逆駆動源を含んでい
ると、設備を全体的に小型化することができる上に、設
備を安価にすることができる。

【０１１２】特に、溶接トーチを所定の交換位置に固定
的に保持すると、ノズル交換機構のノズル脱着ユニット
またはチップ交換機構のチップ脱着ユニットをこの所定
の作業位置に移動してノズル脱着ユニットまたはチップ
脱着ユニットがトーチ保持手段に保持された溶接トーチ
に整列するように移動するので、溶接トーチは作業中全
く移動する必要がなく、溶接ロボット側と交換装置側と
の協働が不要となって制御系統が簡略化すり、また作業
時間を短縮することができる。

【０１１３】また、溶接トーチを全く移動する必要がな
いと、溶接トーチのトーチ本体からガスノズルが取り外
された後であってチップを交換する前に、チップから延
びているワイヤを切断する作業を常に一定位置で行うこ
とができ、これは、溶接ワイヤの先端の膨らみ部分を除
去してチップを取り外すのに有益である。

【０１１４】更に、ノズル及びチップが軸線方向に進退
して径方向に膨張収縮する弾性把持部材を有する弾性チ
ャックによって把持するようにすると、ガスノズル及び
チップを全く傷めることなく、これらを強力に把持する
ことができ、従ってガスノズル及びチップを確実に着脱
することができる。

【０１１５】ノズル交換機構またはチップ交換機構の脱
着ユニットが交換位置以外の位置にあるとき古いノズル
またはチップを脱着ユニットから取り外したり新しいノ
ズルまたはチップを脱着ユニットに渡したりする受け渡
し機構構を含んでいるので、大掛かりなターンテーブル
を用いることなく、新旧の部品の交換を容易に達成する
ことができる。

【０１１６】ノズルの交換及びチップの交換を選択的に
行う制御手段は、ノズルのみを交換したり、ノズルを一
時的に取り外した後、チップを交換し、その後ノズルを
再度取り付けたり、ノズル及びチップの両方を交換した
りするようにノズル交換機構及びチップ交換機構を駆動
する指令を発生するので、溶接作業の状況に応じてガス
ノズル及び／またはチップの交換を適宜のペースで行う
ように容易に設定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る溶接トーチのノズル・チップ自動
交換装置（以下単に自動交換装置と称する）を備えた自
動溶接設備の概略図である。

【図２】本発明の自動交換装置によって交換されるべき
ガスノズル及びチップを有する溶接トーチを示し、同図
（Ａ）は、溶接トーチの一部を縦断面で示す側面図、同
図（Ｂ）は、ガスノズルの斜視図、同図（Ｃ）はチップ
の斜視図である。

【図３】溶接トーチにスパッタが付着した状態を示す拡
大部分断面図である。

【図４】本発明の自動交換装置の側面図である。

【図５】本発明の自動交換装置の正面図である。

【図６】本発明の自動交換装置を上面から見た図であ
り、同図（Ａ）は、ノズル交換機構が作業位置にある状
態の上面図、同図（Ｂ）は、チップ交換機構が作業位置
にある状態の上面図である。

【図７】本発明の自動交換装置に用いられるフレーム駆
動機構を示し、同図（Ａ）は、その上面図、同図（Ｂ）
は、その正面図である。

【図８】本発明の自動交換装置に用いられるトーチ保持
手段を示し、同図（Ａ）は、その上面図、同図（Ｂ）
は、その正面図である。

【図９】本発明の自動交換装置に用いられるノズル脱着
ユニットを示し、同図（Ａ）は、その一部を縦断面にし
て開放状態にあるのを示す拡大正面図、同図（Ｂ）は、
把持状態にあるのを示す上部のみの断面図である。

【図１０】本発明の自動交換装置に用いられるチップ脱
着ユニットを示し、同図（Ａ）は、その一部を縦断面に
して開放状態にあるのを示す拡大正面図、同図（Ｂ）
は、把持状態にあるのを示す上部のみの断面図である。

【図１１】本発明の自動交換装置に用いられる脱着ユニ
ット進退機構の拡大正面図である。

【図１２】本発明の自動交換装置に用いられる脱着ユニ
ットの可逆駆動手段の一部の拡大正面図である。

【図１３】本発明の自動交換装置に用いられるワイヤ切
断機構を示し、同図（Ａ）は、その切断時の状態の拡大
上面図、同図（Ｂ）は、その非切断時の状態の拡大上面
図である。

【図１４】本発明の自動交換装置に用いられるノズル受
け渡し機構の側面図である。

【図１５】図１４のホルダー移動手段に用いられる弾性
ホルダーの拡大断面図である。

【図１６】本発明の自動交換装置に用いられるチップ受
け渡し機構の側面図である。

【図１７】本発明の自動交換装置に用いられる制御手段
の系統図である。

【符号の説明】

１０溶接トーチのノズル・チップ自動交換装置１２溶接トーチ１４被溶接物１６溶接ロボット１８多関節アーム２０トーチ本体２２ガスノズル２２Ｄ古いガスノズル２２Ｎ新しいガスノズル２４チップ２４Ｄ古いチップ２４Ｎ新しいチップ２５ワイヤ２５ａ球状部２６シールドガス出口２８スパッタ３０ノズル交換機構３２チップ交換機構３４可動支持フレーム３４Ａ略三角形状の揺動フレーム３６フレーム駆動機構３８スタンド３８Ｖ垂直フレーム４０ピボット軸４２揺動駆動源４２Ａエアシリンダ４４ブラケット４６枢軸４８トーチ保持手段５０ブラケット５２トーチクランプ５４Ｓ固定板５４Ｍ可動板５６Ｓ固定クランプ部材５６Ｍ可動クランプ部材５８ガイドベアリング６０１対のガイドロッド６２直線駆動源６２Ａエアシリンダ６４ノズル脱着ユニット６４Ｃ弾性チャック６６可逆駆動手段６８チップ脱着ユニット６８Ｃ弾性チャック７０可逆駆動手段７２外筒状のハウジング７２ＵＦ内鍔７２Ｐ管状部７２ＬＦ下鍔７４内筒状のピストン７４Ｒ桿部７４Ｆ下鍔７６スリーブ状の耐熱性弾性把持部材７７スペーサ７８直線駆動源７８Ａエアシリンダ７９被掛け止め部（下鍔）８０ばね８２脱着ユニット進退機構８４保持部材８６ばねフローティング手段８８直線駆動源８８Ａエアシリンダ８８Ｐピストン８９水平ブラケット９０固定台９２ボールベアリング９４案内桿９６可動台９６Ａ掛け止め部９６ｇ縦溝９８ばね部材１００スプライン１０２Ｎノズル側従動輪１０２Ｃチップ側従動輪１０４Ｎノズル側プーリ１０４Ｃチップ側プーリ１０６可逆駆動源１０６Ｍ電動モータ１０８固定台１１０クラッチの如き切換接続手段１１２Ｎノズル側ベルト・プーリ伝動手段１１２Ｃチップ側ベルト・プーリ伝動手段１１４Ｎプーリ１１４Ｃプーリ１１６Ｎベルト１１６Ｃベルト１２０ワイヤ切断機構１２２、１２２’ 切断刃１２４ピボット軸１２５操作部材１２６、１２６’ １対のアーム１２８アーム駆動手段１２６Ｃ、１２６’Ｃカム１３０、１３０’ ばね１３２、１３２’ カムフォロア１３２ａ、１３２’ａカム係合面１３４Ａエアシリンダ１３４直線駆動源１３６Ｎノズル受け渡し機構構１３６Ｃチップ受け渡し機構構１３８受け渡し部１３８Ｎストッカー１３８Ｄ受け皿１４０操作部材１４２、１４２’ 弾性ホルダー１４４ホルダー移動手段１４６固定台１４８ガイドロッド１５０差し込み桿１５２可動台１５４滑車１５６ウエイト１５８保持桿１５８Ｂボール・ばねスナップ１６０Ｎノズル抜取り手段１６０Ｃチップ抜取り手段１６２Ｎばね付勢プランジャー１６２Ｃ取り外しブロック１６４昇降用エアシリンダ１６４Ｐピストン１６６水平移動用エアシリンダ１６６Ｐピストン１６８制御手段１７０Ｎ、１７０Ｃノズル交換機構３０及びチップ交
換機構３２の駆動系統（各種エアシリンダ、電動モータ
１０６Ｍを含む駆動系統）１７２制御指令発生系統２７２外筒状のハウジング２７２ＵＦ内鍔２７２Ｐ管状部２７２ＬＦ下鍔２７４内筒状のピストン２７４Ｒ桿部２７４Ｆ下鍔２７６スリーブ状の耐熱性弾性把持部材２７７スペーサ２７８直線駆動源２７８Ａエアシリンダ２７８Ｐ小ピストン２７９被掛け止め部２８０ばね

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ２３Ｋ 9/29 Ｂ２３Ｋ 9/29 Ｎ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶接トーチのガスノズルを新しいガスノ
ズルと交換するノズル交換機構と前記溶接トーチのチッ
プを新しいチップと交換するチップ交換機構とを備えて
いる溶接トーチのノズル・チップ自動交換装置におい
て、前記溶接トーチは、前記ガスノズル及びチップをト
ーチ本体にねじ締め付けによって取り付けられる形式の
ものであり、前記ノズル交換機構及び前記チップ交換機
構を搭載した可動支持フレームと、前記ノズル交換機構
をノズル交換位置に移動したり前記チップ交換機構をチ
ップ交換位置に移動したりするように前記可動支持フレ
ームを駆動するフレーム駆動機構とを更に備え、前記ノ
ズル交換機構は、前記トーチ本体に取り付けられている
ノズル（古いノズル）または前記トーチ本体に取り付け
られるべきノズル（新しいノズル）を把持して取り外し
たり締め付けたりするノズル脱着ユニットと、前記古い
ノズルを前記トーチ本体からねじ外ししたり前記新しい
ノズルを前記トーチ本体にねじ結合したりするように前
記ノズル脱着ユニットを正逆方向に可逆回転駆動する可
逆駆動手段とから成り、前記チップ交換機構は、前記ト
ーチ本体に取り付けられているチップ（古いチップ）ま
たは前記トーチ本体に取り付けられるべきチップ（新し
いチップ）を把持するチップ脱着ユニットと、前記古い
チップを前記トーチ本体からねじ外ししたり前記新しい
チップを前記トーチ本体にねじ結合したりするように前
記チップ脱着ユニットを正逆方向に可逆回転駆動する可
逆駆動手段とから成り、且つ前記ノズル交換機構のノズ
ル脱着ユニット及び前記チップ交換機構のチップ脱着ユ
ニットが前記ノズルまたはチップを把持した状態で前記
トーチ本体側に向けてばね付勢するばねフローティング
手段を更に備えていることを特徴とする溶接トーチのノ
ズル・チップ自動交換装置。
【請求項２】請求項１に記載の溶接トーチのノズル・
チップ自動交換装置であって、前記ノズル交換機構のノ
ズル脱着ユニットと前記チップ交換機構のチップ脱着ユ
ニットとを前記可逆駆動源に接続したまま前記溶接トー
チのノズル交換位置及びチップ交換位置にそれぞれ前進
したり後退したりする脱着ユニット進退機構を更に備え
ていることを特徴とする溶接トーチのノズル・チップ自
動交換装置。
【請求項３】請求項２に記載の溶接トーチのノズル・
チップ自動交換装置であって、前記脱着ユニット進退機
構は、前記前記ノズル脱着ユニットを保持する保持桿部
分と前記保持桿部分に接続された直線駆動源とから成
り、前記保持桿部分は、前記可逆駆動源からの従動部分
に噛み合うスプラインから成っていることを特徴とする
溶接トーチのノズル・チップ自動交換装置。
【請求項４】請求項１乃至３のいずれかに記載の溶接
トーチのノズル・チップ自動交換装置であって、前記ノ
ズル交換機構の可逆駆動手段と前記チップ交換機構の可
逆駆動手段とは、共通の可逆駆動源を含み、前記共通の
可逆駆動源は、前記ノズル交換機構及びチップ交換機構
の可逆駆動手段の従動側部分に切換接続手段を介して接
続されていることを特徴とする溶接トーチのノズル・チ
ップ自動交換装置。
【請求項５】請求項１乃至４のいずれかに記載の溶接
トーチのノズル・チップ自動交換装置であって、前記溶
接トーチを所定の交換位置に固定的に保持するトーチ保
持手段を更に備え、前記フレーム駆動機構は、前記ノズ
ル交換機構のノズル脱着ユニットまたは前記チップ交換
機構のチップ脱着ユニットが前記所定の交換位置に移動
して前記ノズル脱着ユニットまたはチップ脱着ユニット
が前記トーチ保持手段に保持された溶接トーチに整列す
るように前記可動支持フレームを駆動することを特徴と
する溶接トーチのノズル・チップ自動交換装置。
【請求項６】請求項５に記載の溶接トーチのノズル・
チップ自動交換装置であって、前記可動支持フレーム
は、前記共通の可逆駆動源からの回転駆動力の軸線を中
心に揺動自在に支持された揺動フレームであり、前記フ
レーム駆動機構は、前記回転駆動力の回転軸線を中心に
前記揺動フレームを揺動する揺動駆動源を含むことを特
徴とする溶接トーチのノズル・チップ自動交換装置。
【請求項７】請求項４乃至６のいずれかに記載の溶接
トーチのノズル・チップ自動交換装置であって、前記溶
接トーチのトーチ本体からノズルが取り外された後であ
って前記チップを交換する前に、前記チップから延びて
いるワイヤを切断するように前記所定の交換位置に進退
して作動するワイヤ切断機構を更に備えていることを特
徴とする溶接トーチのノズル・チップ自動交換装置。
【請求項８】請求項１乃至７のいずれかに記載の溶接
トーチのノズル・チップ自動交換装置であって、前記ノ
ズル脱着ユニット及びチップ脱着ユニットは、軸線方向
に押圧又は解放されて径方向に収縮膨張する弾性把持部
材を有する弾性チャックを含むことを特徴とする溶接ト
ーチのノズル・チップ自動交換装置。
【請求項９】請求項１乃至８のいずれかに記載の溶接
トーチのノズル・チップ自動交換装置であって、前記ノ
ズル交換機構は、前記ノズル脱着ユニットが前記ノズル
交換位置以外の位置にあるとき古いノズルを前記ノズル
脱着ユニットから取り外したり新しいノズルを前記ノズ
ル脱着ユニットに渡したりするノズル受け渡し機構構を
含み、またチップ交換機構は、前記チップ脱着ユニット
が前記チップ交換位置以外の位置にあるとき古いチップ
を前記チップ脱着ユニットから取り外したり新しいチッ
プを前記チップ脱着ユニットに渡したりするチップ受け
渡し機構構を含んでいることを特徴とする溶接トーチの
ノズル・チップ自動交換装置。
【請求項１０】請求項９に記載の溶接トーチのノズル
・チップ自動交換装置であって、前記ノズル受け渡し機
構は、古いノズルを受け取ったり新しいノズルを待機し
ておくノズル受け渡し部と前記古いまたは新しいノズル
を弾性的に把持したり解放したりする弾性ホルダーと前
記弾性ホルダーを前記ノズル受け渡し部と前記ノズル脱
着ユニットとの間を交互に移動するホルダー移動手段と
から成り、前記チップ受け渡し機構は、古いチップを受
け取ったり新しいチップを待機しておくチップ受け渡し
部と前記古いまたは新しいチップを弾性的に把持したり
解放したりする弾性ホルダーと前記弾性ホルダーを前記
チップ受け渡し部と前記チップ脱着ユニットとの間を交
互に移動するホルダー移動手段とから成っていることを
特徴とする溶接トーチのノズル・チップ自動交換装置。
【請求項１１】請求項１乃至１０のいずれかに記載の
溶接トーチのノズル・チップ自動交換装置であって、前
記ノズルの交換及びチップの交換を選択的に行う制御手
段を更に備え、前記制御手段は、ノズルのみを交換した
り、前記ノズルを一時的に取り外した後前記チップを交
換し、その後前記ノズルを再度取り付けたり、前記ノズ
ル及びチップの両方を交換したりするように前記ノズル
交換機構及びチップ交換機構を駆動する指令を発生する
ことを特徴とする溶接トーチのノズル・チップ自動交換
装置。