JP2002307170A

JP2002307170A - Ｔｉｇ溶接電極自動交換方法及び装置

Info

Publication number: JP2002307170A
Application number: JP2001111865A
Authority: JP
Inventors: Takateru Funada; 貴照船田; Masaru Nishimura; 大西村; Yasuhiro Mizuta; 泰弘水田
Original assignee: Daihen Corp
Current assignee: Daihen Corp
Priority date: 2001-04-10
Filing date: 2001-04-10
Publication date: 2002-10-22

Abstract

(57)【要約】【課題】ＴＩＧ溶接において劣化した電極を新電極
に交換する作業を自動化する方法及び装置を提供する。【解決手段】本発明は、溶接トーチ移動装置３に取り
付けられた溶接トーチ１によって被溶接物を繰返し溶接
を行って消耗した電極４を溶接トーチ１から引き抜いて
新しい電極５を挿入する電極交換装置において、上部に
電極クランプシリンダ１１を備えて電極４をクランプ・
アンクランプする溶接トーチ１と、使用済み電極引き抜
き位置２１Ｐまで移動させた溶接トーチ１の使用済み電
極を引き抜く使用済み電極引き抜き機構２１と、複数本
の新電極５を電極供給位置２２Ｐで供給する電極供給機
構２２と、新電極５を電極突き出し位置２４Ｐまで駆動
源で移動させる電極移動機構２３とを備えた装置であ
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、連続して自動溶接
するＴＩＧ自動溶接装置に備えられるタングステン電極
の自動交換装置及び方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＴＩＧ溶接では、溶接時にタングステン
電極（以下、電極という）が消耗するために、長時間に
わたる溶接作業中に複数回の電極の交換作業が必要とな
る。交換は、ネジ式のチャックを緩めて溶接トーチから
消耗した電極を引き抜き、別途用意した新しい電極を溶
接トーチに挿入し、再度ネジを回転させチャックを締め
直すだけである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近年、自動車の部品溶
接ではスパッタレス化の要求が多くなり、ロボットを使
った炭酸ガス溶接からＴＩＧ溶接へと移行しつつある。
しかしロボットを使ったＴＩＧの自動溶接においても作
業者が電極の消耗の状況を見ながら、適宜前述したよう
な交換作業を行っている。このように従来は、電極の交
換を作業者が行っていたために、完全な無人での長時間
自動溶接を行えなかった。

【０００４】また、ロボットでＴＩＧ溶接をする際に、
電極の突出長を予め定めた長さに設定することは重要で
あり、万が一、電極交換後に突出長が長いと被溶接物と
干渉し溶接作業を中断し再度交換と同じ作業を行わなけ
ればならず作業効率が極めて悪かった。

【０００５】さらに、電極自動交換装置においては、溶
接を繰り返して消耗した電極が装着されている溶接トー
チを、溶接トーチ移動装置によって、消耗した電極を引
き抜く「使用済み電極引き抜き位置」まで移動させ、続
いて、電極が引き抜かれて装着されていない溶接トーチ
を、溶接トーチ移動装置によって新電極を装着する「電
極突き出し位置」まで移動させて溶接トーチに新電極を
装着する。この新電極は、溶接作業者が複数本の新電極
を「電極供給位置」で供給する。「使用済み電極引き抜
き位置」及び「電極突き出し位置」は、溶接トーチ移動
装置の動作範囲内になければならない。

【０００６】他方、溶接作業者が「電極供給位置」で供
給した新電極を「電極突き出し位置」で装着させなけれ
ばならないために、従来の電極自動交換装置は、新電極
を供給する「電極供給位置」を、新電極を装着する「電
極突き出し位置」と同一位置又は接近した位置に配置し
ている。上記のように、「電極供給位置」が溶接トーチ
移動装置の動作範囲に接近しているために、溶接作業者
が「電極供給位置」に、新電極を供給しようとしたとき
に、溶接トーチ移動装置、特に、ロボットに、接触打撲
されるおそれがあった。

【０００７】本発明の目的は、前述した従来技術の課題
を解決し、電極を自動交換し長時間自動溶接を可能にし
た電極自動交換装置を提供することにある。また、本発
明の目的は、新電極を供給する「電極供給位置」から新
電極を装着する「電極突き出し位置」まで新電極を駆動
源で移動させることによって、「電極供給位置」と「使
用済み電極引き抜き位置」及び「電極突き出し位置」と
を、新電極を供給する溶接作業者がロボットに接触打撲
されるおそれがない充分な距離に離隔させて、安全を確
保することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】出願時の請求項１記載の
ＴＩＧ溶接電極自動交換方法は、図２及び図５に示すよ
うに、溶接トーチ移動装置３に取り付けられた溶接トー
チ１によって被溶接物を繰返し溶接を行って消耗した電
極４を溶接トーチ１から引き抜いて新電極５を挿入する
電極交換方法において、溶接トーチ１の使用済み電極４
を引き抜く使用済み電極引き抜き機構２１の使用済み電
極引き抜き位置２１Ｐと複数本の新電極５を供給する電
極供給機構２２の電極供給位置２２Ｐから新電極５を電
極突き出し位置２４Ｐまで駆動源で移動させる電極移動
機構２３の電極突き出し位置２４Ｐとを溶接トーチ移動
装置３の動作範囲内に位置させて、溶接トーチ１から使
用済み電極４を引き抜いた後に新電極５を挿入すると共
に、上記電極供給位置２２Ｐを溶接トーチ移動装置３の
動作範囲外に位置させるＴＩＧ溶接電極自動交換方法で
ある。

【０００９】出願時の請求項２記載のＴＩＧ溶接電極自
動交換方法は、図３に示すように、出願時の請求項１記
載の溶接トーチ１の使用済み電極４を引き抜き新電極５
を挿入する動作が、電極クランプシリンダ１１を備えた
溶接トーチ１の上方と下方との長さ方向に２分割された
リアコレット１３とフロントコレット１４とを同時に動
作させて少なくても２箇所以上で電極４をクランプ・ア
ンクランプする動作であるＴＩＧ溶接電極自動交換方法
である。

【００１０】出願時の請求項３記載のＴＩＧ溶接電極自
動交換方法は、図５に示すように、出願時の請求項１記
載の使用済み電極引き抜き位置２１Ｐで、溶接トーチ１
が下向で使用済み電極４を引き抜き、複数本の新電極５
を供給する電極供給位置２２Ｐで供給した新電極５を駆
動源で移動させて新電極５を垂直方向に１本ずつ電極突
き出し位置２４Ｐに突き出して、溶接トーチ１が下向で
新電極５を挿入してクランプするＴＩＧ溶接電極自動交
換方法である。

【００１１】出願時の請求項４記載のＴＩＧ溶接電極自
動交換方法は、図２及び図３及び図５に示すように、溶
接トーチ移動装置３に取り付けられた溶接トーチ１によ
って被溶接物を繰返し溶接を行って消耗した電極４を溶
接トーチ１から引き抜いて新電極５を挿入する電極交換
方法において、使用済み電極引き抜き位置２１Ｐで電極
クランプシリンダ１１を備えた溶接トーチ１を下向にす
る過程と、上記電極クランプシリンダ１１を動作させて
溶接トーチ１の上方と下方との長さ方向に２分割された
リアコレット１３とフロントコレット１４とを同時にア
ンクランプして使用済み電極４を落下又は引き抜く過程
と、溶接トーチ移動装置３の動作範囲外に位置させて複
数本の新電極５を供給する電極供給位置２２Ｐで供給し
た新電極５を駆動源で移動させて新電極５を垂直方向に
１本ずつ電極突き出し位置２４Ｐに突き出す過程と、上
記電極クランプシリンダ１１を動作させて溶接トーチ１
が下向で新電極５を挿入して、上記リアコレット１３と
上記フロントコレット１４とを少なくても２箇所以上で
新電極５を同時にクランプ過程とから成るＴＩＧ溶接電
極自動交換方法である。

【００１２】出願時の請求項５記載のＴＩＧ溶接電極自
動交換装置は、図５に示すように、溶接トーチ移動装置
３に取り付けられた溶接トーチ１によって被溶接物を繰
返し溶接を行って消耗した電極４を溶接トーチ１から引
き抜いて新しい電極５を挿入する電極交換装置におい
て、上部に電極クランプシリンダ１１を備えて電極４を
クランプ・アンクランプする溶接トーチ１と、使用済み
電極引き抜き位置２１Ｐまで移動させた溶接トーチ１の
使用済み電極を引き抜く使用済み電極引き抜き機構２１
と、複数本の新電極５を電極供給位置２２Ｐで供給する
電極供給機構２２と、新電極５を電極突き出し位置２４
Ｐまで駆動源で移動させる電極移動機構２３とを備えた
装置である。

【００１３】出願時の請求項６記載のＴＩＧ溶接電極自
動交換装置は、図３及び図５に示すように、溶接トーチ
移動装置３に取り付けられた溶接トーチ１によって被溶
接物を繰返し溶接を行って消耗した電極４を溶接トーチ
１から引き抜いて新しい電極５を挿入する電極交換装置
において、溶接トーチ１の上部に電極クランプシリンダ
１１を備えて、溶接トーチ１の上方と下方との長さ方向
に２分割されたリアコレット１３とフロントコレット１
４とを同時に動作させて少なくても２箇所以上で電極４
をクランプ・アンクランプする電極クランプシリンダ１
１とから成る溶接トーチ１と、使用済み電極引き抜き位
置２１Ｐまで移動させた溶接トーチ１の使用済み電極を
引き抜く使用済み電極引き抜き機構２１と、複数本の新
電極５を電極供給位置２２Ｐで供給する電極供給機構２
２と、新電極５を電極突き出し位置２４Ｐまで駆動源で
移動させる電極移動機構２３とを備えた装置である。

【００１４】出願時の請求項７記載のＴＩＧ溶接電極自
動交換装置は、図３に示すように、請求項６記載の溶接
トーチ１が、電極クランプシリンダ１１にエアーが供給
されなくても電極４をクランプするように電極クランプ
シリンダ１１の上部にリアコレットボディ１２を溶接ト
ーチ先端方向に付勢するバネ１６を備えた装置である。

【００１５】出願時の請求項８記載のＴＩＧ溶接電極自
動交換装置は、図５に示すように、請求項５又は請求項
６記載の電極移動機構２３が、電極挿入溝２３２に供給
された新電極５を押し出して電極突き出し位置２４Ｐま
で移動させる電極押し出し移動機構２３Ａを備えた装置
である。

【００１６】出願時の請求項９記載のＴＩＧ溶接電極自
動交換装置は、図５に示すように、請求項５又は請求項
６記載の電極移動機構２３が、電極挿入溝２３２に水平
に配置された新電極５を垂直方向に回転させる回転テー
ブル２３３と、電極挿入溝２３２に供給された新電極５
を押し出して電極突き出し位置２４Ｐまで移動させる電
極押し出し移動機構２３Ａとから成る電極回転移動機構
２３Ｂを備えた装置である。

【００１７】出願時の請求項１０記載のＴＩＧ溶接電極
自動交換装置は、図５に示すように、請求項８または請
求項９記載の電極押し出し移動機構２３Ａが、進退動作
が可能な電極押し出しシリンダ２３４と上記電極押し出
しシリンダ２３４に平行に配置された電極押し出し棒２
３６と上記電極押し出しシリンダ２３４と上記電極押し
出し棒２３６とをそれぞれの端部で結合するジョイント
２３５とから成る機構を備えた装置である。

【００１８】出願時の請求項１１記載のＴＩＧ溶接電極
自動交換装置は、図５に示すように、請求項５乃至請求
項１０記載の新電極５の突出長を調整する電極突出長調
整機構２５を備えた装置である。

【００１９】出願時の請求項１２記載のＴＩＧ溶接電極
自動交換装置は、図５に示すように、請求項１１記載の
電極突出長調整機構２５が、円錐台の形状を有する電極
突出長調整ブロック２５３を備えた装置である。

【００２０】出願時の請求項１３記載のＴＩＧ溶接電極
自動交換装置は、図５に示すように、請求項５乃至請求
項１０記載の溶接トーチ１が新電極５をクランプしてい
るかどうかを判別する電極装着有無検出器２５２を備え
た装置である。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１は、当該出願に係る発明の特
徴を最も良く表す図である。後述する図５と同じなの
で、説明は図５で後述する。発明の実施の形態は、図２
に示す本発明を実施するＴＩＧ溶接電極自動交換システ
ムの全体構成図の溶接トーチ移動装置３に取り付けられ
た溶接トーチ１によって被溶接物を繰返し溶接を行って
消耗した電極４を溶接トーチ１から引き抜いて新電極５
を挿入する電極交換装置２において、図３に示すよう
に、溶接トーチ１の上部に電極クランプシリンダ１１を
備えて、溶接トーチ１の上方と下方との長さ方向に２分
割されたリアコレット１３とフロントコレット１４とを
同時に動作させて少なくても２箇所以上で電極４をクラ
ンプ・アンクランプする電極クランプシリンダ１１とか
ら成る溶接トーチ１と、図５に示すように、使用済み電
極引き抜き位置２１Ｐまで移動させた溶接トーチ１の使
用済み電極を引き抜く使用済み電極引き抜き機構２１
と、複数本の新電極５を電極供給位置２２Ｐで供給する
電極供給機構２２と、新電極５を電極突き出し位置２４
Ｐまで駆動源で移動させる電極移動機構２３とを備えた
装置である。

【実施例】以下、図面を参照して、本発明に係る一実施
例であるＴＩＧ溶接電極自動交換装置について説明す
る。

【００２２】図２は、本発明を実施するＴＩＧ溶接電極
自動交換システムの全体構成図である。１は溶接トーチ
移動装置３例えば溶接ロボット３の先端に取り付けられ
た溶接トーチで、予め作成された教示プログラムに従っ
て溶接ロボット３と共に動作し、図示していない被溶接
物を溶接する。２は繰返し溶接を行うことによって消耗
した使用済み電極を溶接トーチ１から引き抜き新しい電
極を挿入する電極交換装置である。

【００２３】図３は、前述のＴＩＧ溶接電極自動交換シ
ステムに適用される溶接トーチ１の断面図である。トー
チボディ１７内に装入されたリアコレットボディ１２
は、電極クランプシリンダ１１の動作によって上下方向
に移動する。リアコレットボディ１２は先端部（図では
下方部）で内周面がテーパ状に拡径されている。リアコ
レット１３は、その一部がリアコレットボディ１２の内
周面に嵌合され、先端部ではリアコレットボディ１２の
外周面とほぼ同じ径になるように外周面がテーパ状に拡
径されており、リアコレットボディ１２と同様に、電極
クランプシリンダ１１の動作によって上下方向に移動す
る。

【００２４】フロントコレットボディ１５は、トーチボ
ディ１７の内周面に嵌合され、先端部がテーパ状に縮径
されている。

【００２５】フロントコレット１４は、フロントコレッ
トボディ１５の内周面に嵌合され、その先端部はフロン
トコレットボディ１５と同様にテーパ状に縮径され、さ
らにリアコレットボディ１２及びリアコレット１３と同
様に上下方向に移動する。

【００２６】リアコレット１３及びフロントコレット１
４は先き割れしており、電極４を挿入又は引き抜きでき
る程度の内径を有している。リアコレット１３及びフロ
ントコレット１４が下方に移動すると、先き割れした部
分が互いに接近しリアコレット１３及びフロントコレッ
ト１４の内径が縮小して電極４をクランプする。

【００２７】インシュレータ１８は、フロントコレット
ボディ１５の外周面に嵌合され、またフロントコレット
１４の外周面には、ノズル１９が嵌合されている。

【００２８】リアコレットボディ１２はバネ１６によっ
て常時下方に付勢されている。後述する消耗した電極４
を溶接トーチ１から引き抜く場合、または新電極５の突
出長を調整する場合に、電極クランプシリンダ１１が駆
動してリアコレットボディ１２を上方に移動させ電極を
アンクランプする。これは、万が一、電極クランプシリ
ンダ１１にエアーが供給されない場合でも、電極をクラ
ンプして落下させないようにするためである。

【００２９】図４は、図３の部分拡大図で電極４をクラ
ンプ・アンクランプする動作の説明図で、同図（ａ）は
電極４をアンクランプした状態を示し、同図（ｄ）は電
極４をクランプした状態を示し、同図（ｂ）及び（ｃ）
は電極をクランプ・アンクランプする経過を示してい
る。

【００３０】図４（ａ）に示すように、リアコレット１
３及びフロントコレット１４の先端部は、前述したよう
な電極４をクランプする力が働かないために、電極４は
アンクランプ状態になっている。すなわち、電極４の先
端を手で掴んで先端方向（図では左側）に移動させると
引き抜くことが可能である。

【００３１】電極クランプシリンダ１１を動作させるこ
とによって、リアコレットボディ１２が溶接トーチ１の
先端方向に移動してリアコレット１３の拡径されたテー
パ部と接触（図４（ｂ）参照）すると共に、リアコレッ
トボディ１２とリアコレット１３とが一体となってトー
チ先端方向に移動しフロントコレット１４と接触する
（図４（Ｃ）参照）。さらに、リアコレットボディ１２
とリアコレット１３とフロントコレット１４とが一体と
なってトーチ先端方向に移動してフロントコレットボデ
ィ１５の縮径されたテーパ部に接触し押さえつけられる
（図４（ｄ）参照）。

【００３２】トーチ先端方向に付勢させる力は、フロン
トコレット１４及びリアコレット１３のテーパ構造によ
って軸中心方向に掛かる力（図の矢印の方向）に変換さ
れ、その力によって前述したようにフロントコレット１
４及びリアコレット１３の先き割れ部分が互いに接近し
電極４をクランプする。

【００３３】本実施例では、リアコレットボディ１２と
リアコレット１３とフロントコレット１４とを動作させ
るために電極クランプシリンダ１１を使用しているが、
軽量化できるのであればモータ等の駆動装置に置き換え
てもよい。

【００３４】図５は、前述のＴＩＧ溶接電極自動交換シ
ステムの中心機能となる電極交換装置２の斜視図であ
る。同図において、電極交換装置２は、使用済み電極引
き抜き位置２１Ｐまで移動させた溶接トーチ１の使用済
み電極を引き抜く使用済み電極引き抜き機構２１と複数
本の新電極５を電極供給位置２２Ｐで供給する電極供給
機構２２と新電極５を電極突き出し位置２４Ｐまで駆動
源で移動させる電極移動機構２３とを備えて、必要に応
じて、使用済み電極回収ボックス２６１、電極突出長調
整機構２５等によって形成される。上記の各機構は、実
施例では、上記使用済み電極引き抜き機構２１は、電極
引き抜きチャック２１１が使用され、上記電極供給機構
２２は、電極供給位置２２Ｐを有する電極供給トレー２
２１が使用され、上記電極移動機構２３は、電極押し出
し移動機構２３Ａ又は電極回転移動機構２３Ｂが使用さ
れている。この電極押し出し移動機構２３Ａは、電極押
し出しシリンダ２３４、ジョイント２３５、電極押し出
し棒２３６及びガイドレール２３７によって形成されて
いる。また、電極回転移動機構２３Ｂは、上記の電極押
し出し移動機構２３Ａの構成部品の他に、回転テーブル
２３３が追加されている。電極突出長調整機構２５は、
電極装着有無検出器２５２及び電極突出長調整ブロック
２５３によって形成されている。

【００３５】電極供給トレー２２１は、板状で回転テー
ブル２３３の一部である電極挿入溝２３２側に傾斜させ
て取り付けられている。電極供給トレー２２１の上部の
電極供給位置２２Ｐに交換用の新電極５を水平に設置す
ると、新電極５は円柱なので自重によって回転テーブル
２３３の電極挿入溝２３２に向かって順次転がりセット
される。電極挿入溝２３２の幅は電極の直径とほぼ同じ
幅にセットされており、複数の電極が溝にセットされな
い構造を有している。電極供給トレー２２１の両サイド
には、新電極５が電極挿入溝２３２に向かって移動し易
く、また新電極５の落下防止のために両サイドにガイド
部を備えている。

【００３６】回転テーブル２３３は、図示しない回転テ
ーブルシリンダによって９０度回転して水平にセットさ
れた新電極５を垂直方向に移動させる。

【００３７】電極押し出しシリンダ２３４、電極押し出
し棒２３６及びガイドレール２３７は垂直方向でそれぞ
れ平行に設置され、電極押し出しシリンダ２３４と電極
押し出し棒２３６とはジョイント２３５によって下端部
で接続され一体構造を有している。電極押し出しシリン
ダ２３４は上下に移動可能で、電極押し出しシリンダ２
３４が上方に移動すると、電極押し出し棒２３６もガイ
ドレール２３７に沿って上方に移動する。

【００３８】本実施例では、電極押し出しシリンダ２３
４、電極押し出し棒２３６及びガイドレール２３７を垂
直方向に設置している。これは、新電極５が回転テーブ
ル２３３によって垂直方向に回転するためである。すな
わち、電極押し出しシリンダ２３４と電極押し出し棒２
３６とガイドレール２３７と新電極５とが、平行な位置
関係にあれば良いということを意味しており、例えば、
回転テーブル２３３が４５度回転するのであれば電極押
し出しシリンダ等も４５度傾けて設置し、新電極５を水
平方向のままで押し出す場合には回転テーブル２３３は
不要で電極押し出しシリンダ２３４等も水平に設置すれ
ばよい。

【００３９】また、本実施例では電極押し出しシリンダ
２３４と電極押し出し棒２３６とを平行に設置している
が、電極押し出し棒２３６の下端に電極押し出しシリン
ダを直接連結しジョイント２３５を不要にしてもよい。

【００４０】電極押し出しシリンダ２３４が上方へ移動
することによって、電極押し出し棒２３６も上方へ移動
すると共に、回転テーブル２３３の電極挿入溝２３２内
を挿通し新電極５を押し上げ電極突き出し位置２４Ｐか
ら新電極５の一部を突き出させる。電極突き出し位置２
４Ｐの径は新電極５の径とほぼ同じ大きさなので新電極
５は垂直方向に突き出される。

【００４１】新電極５を溶接トーチ１に挿入し一旦新電
極５をクランプした後、溶接トーチ１を円錐台の電極突
出長調整ブロック２５３の上面に当接させる。円錐台の
上面部は直径２ｍｍもあれば十分である。新電極５をア
ンクランプした状態で溶接トーチ１を下方部に移動させ
ることによって、溶接トーチ１の内部に新電極５を押し
こみ突出長を調整する。

【００４２】電極突出長調整ブロック２５３を円錐台に
しているのは、溶接トーチ１の先端部に、例えばフィラ
送給部を装備して電極突出長調整ブロック２５３とフィ
ラ送給部とが衝突しないことを考慮しており、図２に示
すように溶接トーチ１の先端部に何も存在しない場合
は、特別に電極突出長調整ブロック２５３を設置する必
要はなく、例えば電極突き出し位置２４Ｐの付近の平面
部を代替にしてもよい。

【００４３】図示しない電極引き抜きシリンダによって
電極引き抜きチャック２１１が開閉し、消耗した電極４
をクランプして溶接トーチ１から引き抜き、電極引き抜
きチャック２１１の下方部に設置された使用済み電極回
収ボックス２６１に消耗した使用済の電極４を収納す
る。

【００４４】電極装着有無検出器２５２は、前述した電
極引き抜きチャック２１１にて完全に消耗した電極４が
引き抜かれているか、また、前述した電極押し出し棒２
３６によって供給された新電極５を溶接トーチ１がクラ
ンプしているかを確認するために使用する。

【００４５】電極の自動交換作業を、１．電極引き抜き
動作と２．電極装着動作とに分け以下に説明する。

【００４６】１．電極引き抜き動作図６は、溶接トーチ１から消耗した電極４を前述した電
極交換装置２を使用して引き抜く動作を溶接トーチ１の
動作順（乃至）に従って説明する電極引き抜き動作
説明図である。溶接トーチ１を使用済み電極引き抜き位置２１Ｐ近
傍の位置に移動させる。

【００４７】電極４を使用済み電極引き抜き位置２
１Ｐに溶接トーチ１を移動させ、図示しない電極引き抜
きシリンダによって電極引き抜きチャック２１１を開い
た状態から閉じさせ電極４をクランプする。次に溶接ト
ーチ１に装備された電極クランプシリンダ１１を動作さ
せ電極４をアンクランプして電極４が自由に動作できる
ようにする。この時、溶接トーチ１の姿勢は図６に示す
ように垂直方向になるようにする。

【００４８】溶接トーチ１を真上に移動させる。こ
の動作によって、電極４は溶接トーチ１から引き抜かれ
電極引き抜きチャック２１１にクランプされる。とは
逆に電極引き抜きチャック２１１を開けて電極４を自重
によって使用済み電極回収ボックス２６１に落下させ
る。

【００４９】溶接トーチ１を電極装着有無検出器２
５２近傍の位置に移動させ、その位置より電極装着有無
検出器２５２に向かって移動（図面では、図面奥から手
前に移動させる）させ、溶接トーチ１から電極４が引き
抜かれていることを確認させる。万が一、電極４が溶接
トーチ１から引き抜かれていない場合は、前述した乃
至の動作を繰り返せばよい。

【００５０】２．電極装着動作図７は、溶接トーチ１に前述した電極交換装置２を使用
して新電極５を供給し溶接トーチ１に装着するまでの動
作を、溶接トーチ１の動作順（乃至）に従って説明
する電極装着動作説明図である。

【００５１】前述した１．電極引き抜き動作の後
で、溶接トーチ１を電極交換装置２の近傍に移動させ
る。この時、溶接トーチ１の電極クランプシリンダ１１
はそのままでリアコレット１３及びフロントコレット１
４はアンクランプ状態にある。

【００５２】電極突き出し位置２４Ｐの真上の方向
で、電極突き出し位置２４Ｐからの高さが新電極５を溶
接トーチ１に押し込んだ際に新電極５が溶接トーチ１の
リアコレット１３と接触するような位置に溶接トーチ１
を移動させると共に、回転テーブル２３３の電極挿入溝
２３２に水平にセットされた新電極５を図示しない回転
テーブルシリンダによって垂直方向になるように回転さ
せる。その後、電極押し出しシリンダ２３４によって電
極押し出し棒２３６を上方に移動させ新電極５を回転テ
ーブル２３３の電極挿入溝２３２から押し出し溶接トー
チ１に挿入させる。

【００５３】溶接トーチ１の電極クランプシリンダ
１１を動作させて挿入された新電極５をクランプさせた
後で、溶接トーチ１を真上に移動させる。この時点で
は、新電極５の突出長は任意の長さでよい。

【００５４】溶接トーチ１を電極突出長調整ブロッ
ク２５３の上面に当接させる位置に移動させる。この
時、溶接トーチ１の姿勢は図７に示すように垂直方向に
なるようにする。新電極５をアンクランプして、新電極
５の先端部を電極突出長調整ブロック２５３の上面に当
接させたまま溶接トーチ１を予め設定された突出長にな
る位置まで下方に移動させた後、新電極５をクランプし
て電極突出長を調整する。

【００５５】溶接トーチ１を電極装着有無検出器２
５２近傍の位置に移動させ、その位置より電極装着有無
検出器２５２に向かって移動（図面では、図面奥から手
前に移動させる）させ、溶接トーチ１に新電極５が装着
されていることを確認する。本実施例では、突出長の
調整の後で新電極５が溶接トーチ１に装着されている
かどうかを判別しているが、その順序を入れ換えてもよ
い。

【００５６】電極押し出しシリンダ２３４を動作させて
電極押し出し棒２３６を下方に移動させた後、垂直方向
になっている電極挿入溝２３２を水平方向に回転させる
（元の状態に戻す）。電極挿入溝２３２が水平になった
時点で電極供給トレー２２１にセットされた複数の新電
極５が電極供給トレー２２１上を溝に向かって順次転が
り、その内の１本が溝にセットされる。

【００５７】前述の１．電極引き抜き動作と２．電極装
着動作とで説明した位置に溶接トーチ１を移動させて電
極クランプシリンダ１１、電極押し出しシリンダ２３４
等のシリンダを動作させることを予め溶接ロボット３に
電極交換プログラムとして教示しておき、別途作成済の
ＴＩＧ溶接用プログラムを何回か実行した後で電極交換
プログラムを実行すれば、人手を介さずに長時間のＴＩ
Ｇ自動溶接を行える。

【００５８】本実施例では、電極供給トレー２２１に供
給される複数の新電極５の長さが異なっていても、溶接
トーチ１に装着された新電極５の突出長が予め定めた長
さになるように配慮されているが、新電極５の長さが一
定であれば、前述した溶接トーチ１を真上に退避させ
た後で、電極突出長調整作業を行う必要はない。

【００５９】

【本発明の効果】本発明によれば、ＴＩＧ溶接における
電極の自動交換が可能になり、長時間運転を実現でき
る。また、電極の交換だけでなく、電極の突出長調整も
自動化できるので、電極交換作業時間も短縮でき、生産
数の飛躍的な増加が期待できる。

【００６０】また、本発明によれば、新電極５を供給す
る「電極供給位置２２Ｐ」から新電極を装着する「電極
突き出し位置２４Ｐ」まで新電極を駆動源で移動させる
ことによって、「電極供給位置２２Ｐ」と「使用済み電
極引き抜き位置２１Ｐ」及び「電極突き出し位置２４
Ｐ」とを、新電極を供給する溶接作業者が溶接ロボット
３に接触打撲されるおそれがない充分な距離に離隔させ
て、溶接作業者の安全を確保することができる。

【００６１】さらに、本発明によれば、新電極を溶接ト
ーチ１に挿入する「電極突き出し位置２４Ｐ」が一定で
あるので、電極交換プログラムは１つでよく、教示に要
する時間を短縮できる。また、溶接姿勢は下向姿勢で溶
接することが多く、この姿勢と電極交換時の姿勢とが同
じなので溶接トーチ１の移動に要する時間を短縮でき
る。

【００６２】電極をリアコレット１３とフロントコレッ
ト１４との２箇所以上でクランプするので電極の傾きが
一定になり、溶接点のズレがなくなり狙い精度が向上す
る。

【００６３】溶接トーチ１の上部に備えられた電極クラ
ンプシリンダ１１にエアーが供給されない場合でもバネ
１６によって先端方向に付勢されるので、常に電極をク
ランプする力が働き電極の落下を防止できる。

【００６４】電極押し出しシリンダ２３４と電極押し出
し棒２３６とが平行に配置されているので電極交換装置
２を小型化できる。これによって、作業スペースを有効
利用でき、また動作範囲の狭い小型ロボットでも対応で
きる。

【００６５】「使用済み電極引き抜き位置２１Ｐ」及び
新電極５を溶接トーチ１に挿入する「電極突き出し位置
２４Ｐ」は、溶接ロボット３の動作範囲内にあることが
電極交換装置２を設置する際の条件となるが、これらの
位置と「電極供給位置２２Ｐ」である電極供給トレー２
２１の先端部とは、充分な距離を設定することができる
ので、溶接ロボット３の動作範囲外に設置できる。この
ように電極交換装置２を設置すれば、新電極５の補給作
業を安全に行うことができる。また、電極供給トレー２
２１を大きくすると新電極５の補充回数を減少させるこ
とができる。

【００６６】溶接トーチ１の先端部にフィラ送給部が装
備された場合でも、電極突出長調整ブロック２５３が円
錐台の形状であるので、電極突出長調整ブロック２５３
とフィラ送給部とが接触しないで電極突出長を調整する
ことができる。

【００６７】電極装着有無検出器２５２によって電極の
脱着状態を確認できるので、万が一、電極を引き抜かな
ければならない状態で引き抜きミスがあっても、電極交
換プログラムに引き抜きミスを電極装着有無検出器２５
２で検出して、繰返し引き抜き動作をするように教示し
ておけば（電極装着時も同様）完全な自動化を促進する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】当該出願に係る発明の特徴を最もよく表す図で
ある。

【図２】図２は、本発明を実施するＴＩＧ溶接電極自動
交換システムの全体構成図である。

【図３】図３は、ＴＩＧ溶接電極自動交換システムに適
用される溶接トーチ１の断面図である。

【図４】図４は、図３の部分拡大図で電極４をクランプ
・アンクランプする動作の説明図である。

【図５】図５は、ＴＩＧ溶接電極自動交換システムに適
用される電極交換装置２の斜視図である。

【図６】図６は、電極交換装置２を使用して、消耗した
使用済み電極４を溶接トーチ１から引き抜く動作を溶接
トーチ１の移動順に従って説明する電極引き抜き動作説
明図である。

【図７】図７は、消耗した使用済み電極４を引き抜いた
溶接トーチ１に、新電極５を挿入するまでの動作を溶接
トーチ１の移動順に従って説明する電極装着動作説明図
である。

【符号の説明】

１溶接トーチ２電極交換装置３溶接トーチ移動装置／溶接ロボ
ット４電極５新電極１１電極クランプシリンダ１２リアコレットボディ１３リアコレット１４フロントコレット１５フロントコレットボディ１６バネ１７トーチボディ１８インシュレータ１９ノズル２１使用済み電極引き抜き機構２１Ｐ使用済み電極引き抜き位置２１１電極引き抜きチャック２２電極供給機構２２１電極供給トレー２２Ｐ電極供給位置２３電極移動機構２３Ａ電極押し出し移動機構２３Ｂ電極回転移動機構２３２電極挿入溝２３３回転テーブル２３４電極押し出しシリンダ２３５ジョイント２３６電極押し出し棒２３７ガイドレール２４Ｐ電極突き出し位置２５電極突出長調整機構２５２電極装着有無検出器２５３電極突出長調整ブロック２６１使用済み電極回収ボックス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶接トーチ移動装置に取り付けられた溶接
トーチによって被溶接物を繰返し溶接を行って消耗した
タングステン電極を溶接トーチから引き抜いて新タング
ステン電極を挿入する電極交換方法において、溶接トー
チの使用済みタングステン電極を引き抜く使用済み電極
引き抜き機構の使用済み電極引き抜き位置と複数本の新
タングステン電極を供給する電極供給機構の電極供給位
置から新タングステン電極を電極突き出し位置まで駆動
源で移動させる電極移動機構の電極突き出し位置とを溶
接トーチ移動装置の動作範囲内に位置させて、溶接トー
チから使用済みタングステン電極を引き抜いた後に新タ
ングステン電極を挿入すると共に、前記電極供給位置を
溶接トーチ移動装置の動作範囲外に位置させるＴＩＧ溶
接電極自動交換方法。
【請求項２】請求項１記載の溶接トーチの使用済みタン
グステン電極を引き抜き新タングステン電極を挿入する
動作が、電極クランプシリンダを備えた溶接トーチの上
方と下方との長さ方向に２分割されたリアコレットとフ
ロントコレットとを同時に動作させて少なくても２箇所
以上でタングステン電極をクランプ・アンクランプする
動作であるＴＩＧ溶接電極自動交換方法。
【請求項３】請求項１記載の使用済み電極引き抜き位置
で、溶接トーチが下向で使用済みタングステン電極を引
き抜き、複数本の新タングステン電極を供給する電極供
給位置で供給した新タングステン電極を駆動源で移動さ
せて新タングステン電極を垂直方向に１本ずつ電極突き
出し位置に突き出して、溶接トーチが下向で新タングス
テン電極を挿入してクランプするＴＩＧ溶接電極自動交
換方法。
【請求項４】溶接トーチ移動装置に取り付けられた溶接
トーチによって被溶接物を繰返し溶接を行って消耗した
タングステン電極を溶接トーチから引き抜いて新タング
ステン電極を挿入する電極交換方法において、使用済み
電極引き抜き位置で電極クランプシリンダを備えた溶接
トーチを下向にする過程と、前記電極クランプシリンダ
を動作させて溶接トーチの上方と下方との長さ方向に２
分割されたリアコレットとフロントコレットとを同時に
アンクランプして使用済みタングステン電極を落下又は
引き抜く過程と、溶接トーチ移動装置の動作範囲外に位
置させて複数本の新タングステン電極を供給する電極供
給位置で供給した新タングステン電極を駆動源で移動さ
せて新タングステン電極を垂直方向に１本ずつ電極突き
出し位置に突き出す過程と、前記電極クランプシリンダ
を動作させて溶接トーチが下向で新タングステン電極を
挿入して、前記リアコレットと前記フロントコレットと
を少なくても２箇所以上で新タングステン電極を同時に
クランプ過程とから成るＴＩＧ溶接電極自動交換方法。
【請求項５】溶接トーチ移動装置に取り付けられた溶接
トーチによって被溶接物を繰返し溶接を行って消耗した
タングステン電極を溶接トーチから引き抜いて新しいタ
ングステン電極を挿入する電極交換装置において、上部
に電極クランプシリンダを備えてタングステン電極をク
ランプ・アンクランプする溶接トーチと、使用済み電極
引き抜き位置まで移動させた前記溶接トーチの使用済み
タングステン電極を引き抜く使用済み電極引き抜き機構
と、複数本の新タングステン電極を電極供給位置で供給
する電極供給機構と、新タングステン電極を電極突き出
し位置まで駆動源で移動させる電極移動機構とを備えた
ＴＩＧ溶接電極自動交換装置。
【請求項６】溶接トーチ移動装置に取り付けられた溶接
トーチによって被溶接物を繰返し溶接を行って消耗した
タングステン電極を溶接トーチから引き抜いて新しいタ
ングステン電極を挿入する電極交換装置において、溶接
トーチの上部に電極クランプシリンダを備えて、溶接ト
ーチの上方と下方との長さ方向に２分割されたリアコレ
ットとフロントコレットとを同時に動作させて少なくて
も２箇所以上でタングステン電極をクランプ・アンクラ
ンプする電極クランプシリンダとから成る溶接トーチ
と、使用済み電極引き抜き位置まで移動させた前記溶接
トーチの使用済みタングステン電極を引き抜く使用済み
電極引き抜き機構と、複数本の新タングステン電極を電
極供給位置で供給する電極供給機構と、新タングステン
電極を電極突き出し位置まで駆動源で移動させる電極移
動機構とを備えたＴＩＧ溶接電極自動交換装置。
【請求項７】請求項６記載の溶接トーチが、電極クラン
プシリンダにエアーが供給されなくてもタングステン電
極をクランプするように電極クランプシリンダの上部に
リアコレットボディを溶接トーチ先端方向に付勢するバ
ネを備えたＴＩＧ溶接電極自動交換装置。
【請求項８】請求項５又は請求項６記載の電極移動機構
が、電極挿入溝に供給された新タングステン電極を押し
出して電極突き出し位置まで移動させる電極押し出し移
動機構を備えたＴＩＧ溶接電極自動交換装置。
【請求項９】請求項５又は請求項６記載の電極移動機構
が、電極挿入溝に水平に配置された新タングステン電極
を垂直方向に回転させる回転テーブルと、前記電極挿入
溝に供給された新タングステン電極を押し出して電極突
き出し位置まで移動させる電極押し出し移動機構とから
成る電極回転移動機構を備えたＴＩＧ溶接電極自動交換
装置。
【請求項１０】請求項８または請求項９記載の電極押し
出し移動機構が、進退動作が可能な電極押し出しシリン
ダと前記電極押し出しシリンダに平行に配置された電極
押し出し棒と前記電極押し出しシリンダと前記電極押し
出し棒とをそれぞれの端部で結合するジョイントとから
成る機構を備えたＴＩＧ溶接電極自動交換装置。
【請求項１１】新タングステン電極の突出長を調整する
電極突出長調整機構を備えた請求項５乃至請求項１０記
載のＴＩＧ溶接電極自動交換装置。
【請求項１２】請求項１１記載の電極突出長調整機構
が、円錐台の形状を有する電極突出長調整ブロックを備
えたＴＩＧ溶接電極自動交換装置。
【請求項１３】溶接トーチが新タングステン電極をクラ
ンプしているかどうかを判別する電極装着有無検出器を
備えた請求項５乃至請求項１０記載のＴＩＧ溶接電極自
動交換装置。