JP2010058153A - ポータブルガン - Google Patents

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Abstract

【課題】無理な姿勢をとらずに、しかも小さい力でガンアームの姿勢設定及び移動を可能にする。
【解決手段】ポータブルガン10は、一対の開閉可能な電極12a、12bが設けられたガンアーム14と、ガンアーム14を旋回自在に保持するガイドリング16と、吊り具17に吊される吊り下げフレーム18と、吊り下げフレーム18に対して、ガイドリング16を、その旋回方向と直交する方向に回動可能に保持する回動部20と、ガイドリング16に対するガンアーム14の旋回を停止させる第1ブレーキ機構40と、吊り下げフレーム18に対してガイドリング16の回動を停止させる第2ブレーキ機構42と、第1ブレーキ機構40及び第2ブレーキ機構42を駆動させるブレーキスイッチ32とを有する。
【選択図】図2

Description

本発明は、吊り下げ具によって吊されて、姿勢を調整するための少なくとも2軸以上の自由度を有するポータブルガンに関する。
自動車フレーム等の製造工程では多数のスポット溶接が行われており、該スポット溶接の工程はロボットによる自動化の取り組みがなされているが、種々の状況から一部の箇所については人手による溶接が存在し、操作者がポータブルガンを扱って溶接をしている。
ポータブルガンは、例えば特許文献1に示すように、吊り下げ式により自重のほとんどを補償していることから、操作者は比較的小さい力で操作が可能となっている。操作者がこのポータブルガンを使用する場合には、まずポータブルガンの姿勢を溶接姿勢に合わせて設定し、溶接箇所まで移動して姿勢を維持したまま溶接作業を行う。
特開平9−29449号公報
上記の特許文献1記載のポータブルガンでは、吊り下げ式によって自重が補償されているが、溶接姿勢を維持したまま溶接箇所まで移動させることや、溶接時にその溶接姿勢を維持させることは必ずしも簡便ではなく、ある程度の力と注意力が必要である。
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、簡便に操作可能なポータブルガンを提供することを目的とする。
本発明に係るポータブルガンは、一対の開閉可能な電極が設けられたガンアームと、前記ガンアームを旋回自在に保持するガイドリングと、所定の吊り下げ具に吊される吊り下げフレームと、前記吊り下げフレームに対して、前記ガイドリングを、該ガイドリングの旋回方向と直交する方向に回動可能に保持する回動部と、前記ガイドリングに対する前記ガンアームの旋回を停止させる第1ブレーキ機構と、前記吊り下げフレームに対して前記ガイドリングの回動を停止させる第2ブレーキ機構と、前記第1ブレーキ機構及び前記第2ブレーキ機構を駆動させる1以上のブレーキスイッチとを有することを特徴とする。
このような第1ブレーキ機構及び第2ブレーキ機構のブレーキ作用によれば、ガンアームの姿勢設定後の移動時及び溶接時にガンアームの姿勢を保持させるために、操作者が無理な姿勢をとる必要がなく、しかも小さい力で姿勢保持が可能になる。
前記ガンアーム、前記ガイドリング、前記吊り下げフレーム又は前記ガンアームに固定されたハンドルに前記ブレーキスイッチが設けられていてもよい。このようにガンアーム、ガイドリング、吊り下げフレーム又はハンドルにブレーキスイッチが設けられていると、操作が容易になる。特に、ブレーキスイッチがハンドルに設けられていると、ハンドルから手を離さずに操作が可能となり、好適である。
本発明に係るポータブルガンでは、第1ブレーキ機構及び第2ブレーキ機構のブレーキ作用により、ガンアームの姿勢設定後の移動時及び溶接時にガンアームの姿勢を保持させるために、操作者が無理な姿勢をとる必要がなく、しかも小さい力で姿勢保持が可能になる。
以下、本発明に係るポータブルガンについて実施の形態を挙げ、添付の図1〜図15を参照しながら説明する。
図1に示すように、本実施の形態に係るポータブルガン10は、操作者11が操作を行い、自動車フレーム等のスポット溶接を行うために用いられるものである。
図2及び図3に示すように、ポータブルガン10は、一対の開閉可能な電極12a、12bが設けられたガンアーム14と、ガンアーム14を旋回自在に保持するガイドリング16と、自重補償機能付きの吊り具17に吊される吊り下げフレーム18と、吊り下げフレーム18に対してガイドリング16を、該ガイドリング16の旋回方向と直交する方向に回動可能に保持する回動部20とを有する。なお、図3(及び図14)では、構造の理解を容易にするためガンアーム14、シリンダ26及びハンドル28a、28bを省略して図示している。
ガンアーム14は、ガイドリング16に対してエンドレスに旋回可能であり(矢印A参照)、ガイドリング16は吊り下げフレーム18に対して、図2の姿勢を基準として±90°の傾動が可能である(矢印B参照)。
ガンアーム14は、いわゆるCガンであって、一端に固定の電極12aを保持するC字形状のアーチ部22と、先端に電極12bを保持するロッド24と、該ロッドを進退させるシリンダ26と、該シリンダ26を挟んだ位置に設けられた一対のハンドル28a、28bと、シリンダ26やアーチ部22に接続されたリング体30とを有する。アーチ部22の他端はシリンダ26の端部及びリング体30に接続されている。電極12a及び12bに対しては、トランス31(図1参照)によって生成される高電圧を図示しない導通手段によって印加することができる。高電圧を印加するのは電極12a及び12bのいずれか一方とし、他方は接地させてもよい。
電極12aと電極12bは略対向する位置に設けられ、シリンダ26の作用下に開閉し、ワークを把持することができる。ロッド24とシリンダ26は同軸状に設けられている。リング体30は、シリンダ26とアーチ部22との接続部を囲繞するように設けられており、ガイドリング16及びリング体30の面に対する面直方向がロッド24及びシリンダ26の軸方向(以下、X方向ともいう。)と一致する。
図2から明らかなように、リング体30を基準として左側にアーチ部22及びロッド24等が設けられ、右側にシリンダ26が設けられており、X方向の重量バランスがよい。また、リング体30の中心線Jを基準として上側にアーチ部22が設けられ、下側にロッド24及びシリンダ26が設けられており、上下方向のバランスがよい。
ガイドリング16は、リング体30を囲繞するように設けられ、中心線Jを基準として該リング体30を旋回自在に保持する。
吊り下げフレーム18は、下に開放した幅広の門型であり、ガイドリング16の左右両端を回動部20を介して回動可能に保持している。吊り下げフレーム18の中央には、位置決め窪み部に小リング35が設けられ、該小リング35を介して吊り具17に吊られている。吊り具17によれば、ポータブルガン10の重量を補償し、所定の操作によって任意の高さに保持させることができる。ポータブルガン10を吊るのは、自重補償機能のない一般的な天井クレーン等でもよい。
図4に示すように、ハンドル28a及び28bは、シリンダ26の上下にやや離れて設けられ、略X方向に延在し、握りやすいグリップ形状になっている。ハンドル28aには、内側(シリンダ26に対向する面)で、一般的に人差し指や中指等が触れる位置にブレーキスイッチ32が設けられ、反対側で、一般的に親指が触れることが可能な位置に溶接スイッチ34が設けられている。ハンドル28a及び28bは、中心線Jを基準とした対称位置に設けられており、操作性がよい。
ブレーキスイッチ32は、ガンアーム14と一体的に動作するハンドル28a(又は28b)に設けられていることから、ガンアーム14の姿勢設定を行いながらの操作が可能であり、操作性がよい。
上記の基本構成によって、ガンアーム14は任意の姿勢に設定可能である。すなわち、ガイドリング16がガンアーム14を旋回可能に保持しており、ガイドリング16はその旋回方向と直交する方向に回動可能であることから、直交する2軸構成となっている。しかも、ポータブルガン10自体は、吊り具17のワイヤ17aによって吊されていることから、小リング35の自由な回転も加わって、合計で姿勢に関して3つの自由度がある。したがって、図5に示す2つの例のように、ポータブルガン10は、ワークWに対して任意の姿勢に設定させることができる。ポータブルガン10の構成は、互いに直交する2つ以上の自由度を有する構成であればよく、例えば3自由度を有する構成であれば、対応する3つのブレーキ機構を設けるとよい。ポータブルガン10は、姿勢の自由度の他に、吊り具17による位置の自由度も有することはもちろんである。
ポータブルガン10は、さらに、ガイドリング16に対するガンアーム14の旋回を停止させる第1ブレーキ機構40と、吊り下げフレーム18に対してガイドリング16の回動を停止させる第2ブレーキ機構42としている(図3参照)。
図6に示すように、第1ブレーキ機構40は、リング体30に設けられたディスクロータ44と、ディスクロータ44を両面から挟持するパッド46a及び46bと、パッド46a及び46bを保持するキャリパー48a及び48bと、キャリパー48a及び48bをガイドリング16に対して傾動可能に保持するサポート部50と、キャリパー48a及び48bを開閉させる第1空圧シリンダ52と、キャリパー48aとキャリパー48bとを開く方向に弱い力で付勢するスプリング49とを有する。第1空圧シリンダ52の作用下に、パッド46aとパッド46bが離間しているときには、ディスクロータ44は回転自在であり、ガンアーム14はガイドリング16に対して自由に旋回可能となり、パッド46aとパッド46bが接近するとディスクロータ44を強固に固定し、ガンアーム14はガイドリング16に対して固定され、任意の角度でブレーキ作用を奏する。ディスクロータ44とパッド46a及び46bとの摩擦力は設計条件によって設定すればよい。
図7に示すように、第2ブレーキ機構42は、リング体30に設けられた上半円状のディスクロータ54(図2参照)と、ディスクロータ54を両面から挟持するパッド56a及び56bと、パッド56a及び56bを保持するキャリパー58a及び58bと、キャリパー58a及び58bを吊り下げフレーム18に設けられたブラケット59に対して傾動可能に保持するサポート部60と、キャリパー58a及び58bを開閉させる第2空圧シリンダ62と、キャリパー58aとキャリパー58bとを開く方向に弱い力で付勢するスプリング64とを有する。第2ブレーキ機構42は、第1ブレーキ機構40と同様の機構であって、第2空圧シリンダ62の作用下に、ガイドリング16を回動自在にし、又は吊り下げフレーム18に対して固定し、任意の角度でブレーキ作用を奏する。ディスクロータ54とパッド56a及び56bとの摩擦力は設計条件によって設定すればよい。
第1空圧シリンダ52及び第2空圧シリンダ62は、前記のシリンダ26と比較して小さい短ストローク型である。
図6及び図7から明らかなように、第1ブレーキ機構40及び第2ブレーキ機構42は、いわゆるディスクブレーキと同様の構成であり、放熱性に優れる等の効果がある。
図8に示すように、第1ブレーキ機構40の変形例としては、ガイドリング16に設けた第1空圧シリンダ52によりパッド46を直接駆動し、該パッド46をリング体30の側面に押し付けるようにしてブレーキをしてもよい。
図9に示すように、第2ブレーキ機構42の変形例としては、吊り下げフレーム18に設けたブラケットに第2空圧シリンダ62を固定し、該第2空圧シリンダ62によってパッド56を直接駆動してリング体30の回転軸20aに押し付けるようにしてブレーキをしてもよい。
第1ブレーキ機構40及び第2ブレーキ機構42は、図6〜図9に示す方式以外の他のブレーキ機構(例えば、ドラムブレーキ等)であってもよいことはもちろんである。
図10にポータブルガン10に適用される空気圧回路70を示す。
空気圧回路70は、圧縮空気の供給源72に対する供給元のメインバルブ74と、メインバルブ74から供給される空気圧を規定圧まで減圧するレギュレータ76と、ブレーキスイッチ32(図4参照)によって直接駆動されるパイロットバルブ78と、第1空圧シリンダ52及び第2空圧シリンダ62を駆動するブレーキバルブ80a及び80bとを有する。各バルブの排気ポートには消音器84が設けられている。
レギュレータ76によって減圧された2次管路は、複数の分割継手を介してパイロットバルブ78、ブレーキバルブ80a及びブレーキバルブ80bの1次ポートに接続される。パイロットバルブ78の2次管路は、ブレーキバルブ80a及び80bのパイロットポートに接続される。ブレーキバルブ80a及び80bの2次ポートは、第1空圧シリンダ52及び第2空圧シリンダ62に接続され、圧縮空気の供給により、各ピストン52a及び62aを加圧駆動することができる。
パイロットバルブ78、ブレーキバルブ80a及び80bは、それぞれノーマルオープン型であって、ブレーキスイッチ32を操作していないとき(オフのとき)には、圧縮空気が第1空圧シリンダ52及び第2空圧シリンダ62に供給されてブレーキ作用が生じ、ガンアーム14の旋回及びガイドリング16の回動はなされない。ブレーキスイッチ32を押すと(オンのとき)、第1空圧シリンダ52及び第2空圧シリンダ62に供給されていた圧縮空気がブレーキバルブ80a及び80bを介して大気開放されてブレーキ作用がなくなり、ガンアーム14の旋回及びガイドリング16の回動が可能になる。ブレーキスイッチ32は、いわゆるモーメンタリ式として作用し、押し続けている間にガンアーム14の旋回及びガイドリング16の回動が可能になる。
このように、第1ブレーキ機構40、第2ブレーキ機構42及びブレーキスイッチ32を空気圧式で構成することにより、工場内での適用が容易となる。
また、溶接スイッチ34(図4参照)をオンにすることによって、シリンダ26が作用してロッド24が進出することにより電極12a及び12bによってワークを把持するとともに、所定のスイッチング回路により該電極12a及び12bに高電圧を印加してスポット溶接をすることができる。溶接スイッチ34をオフにすることによって、電極12a及び12bに対する電圧印加を終了し、さらにロッド24を縮退させて電極12a及び12bからワークを開放することができる。溶接スイッチ34は、ブレーキスイッチ32に対してインターロックをとり、該ブレーキスイッチ32がオンになっているときには無効となるようにしてもよい。
次に、このように構成されるポータブルガン10の作用について説明する。当初、操作者11はハンドル28a及び28bを開放しており、又は、軽く支えており、ブレーキスイッチ32はオフ状態であってガンアーム14の姿勢は固定されている。
ワークWが搬入されて溶接をする際には、操作者11は、図4の仮想線で示すように、左右の手でハンドル28a及び28bを適度に強く握り、ブレーキスイッチ32をオンにする。これにより、第1ブレーキ機構40及び第2ブレーキ機構42によるブレーキ作用が解除され、ポータブルガン10はガンアーム14の旋回及びガイドリング16の傾動動作が可能になる。
操作者11は、左右の手でハンドル28a及び28bを適度に強く握ったまま、溶接箇所に合わせてポータブルガン10の姿勢を調整する。ポータブルガン10はある程度の重量があるものの、吊り具17により自重補償がなされており、しかも操作者11は左右の手で28a及び28bを握って操作をすることから、ポータブルガン10の姿勢を簡便且つ迅速に調整することができる。このとき、ポータブルガン10は操作者11の身長に合わせて任意の高さにしておくことができ、操作者11が無理な姿勢をとる必要がない(図1参照)。
ポータブルガン10が所望の姿勢に調整された後、操作者11はブレーキスイッチ32から指を離して該ブレーキスイッチ32をオフにする。これにより、第1ブレーキ機構40及び第2ブレーキ機構42は再びブレーキ作用を奏し、ガンアーム14の姿勢が固定される。ブレーキスイッチ32をオフにするのは、ハンドル28aを手で把持したままでもよいし、ハンドル28aから手を離してしまってもよい。
このとき、ポータブルガン10の2軸の機構がそれぞれブレーキによって固定されることから任意の姿勢に維持させることができ、しかもそれぞれの軸角度は段階的な固定ではなく、連続的な角度から自由に選択して固定することができ、操作性が高い。
次いで、操作者11は、ポータブルガン10を移動させ電極12a及び12bを溶接箇所に合わせる。この移動の際、ガンアーム14の姿勢は第1ブレーキ機構40及び第2ブレーキ機構42によって保持されていることから、操作者11は姿勢の維持に注力することなく、軽い力で移動させることができ、例えば、図11に示すように片手でハンドル28bだけを把持しながら移動させることができる。
電極12a及び12bを溶接箇所に合わせたとき、ガンアーム14の姿勢が該溶接箇所に対して多少ずれていれば、ブレーキスイッチ32をオンにしてガンアーム14の姿勢を微調整してもよい。このときには、ガンアーム14の姿勢調整はほとんど終了しており、微調整だけで済むことからガンアーム14の向きを大きく変更させる必要はなく、操作者11の負担は小さい。
この後、操作者11は溶接スイッチ34をオンにして、ロッド24を延出させることによりワークWを電極12a及び12bで適度に強く挟持し、高電圧を印加してスポット溶接を行う。当然、この溶接の最中もガンアーム14は第1ブレーキ機構40及び第2ブレーキ機構42によって姿勢が保持されていることから、操作者11はほとんど力がいらない。
さらに、溶接スイッチ34をオフにして、電圧印加を停止して、ロッド24を縮退させることによりワークWを電極12a及び12bから開放し、ポータブルガン10を適当な待機位置まで戻す。このとき、ガンアーム14の姿勢は維持させたままでよい。
なお、複数台のワークWについて同じ箇所を溶接する場合には、ガンアーム14の姿勢は常に同一でよいことから、最初に一度だけ第1ブレーキ機構40及び第2ブレーキ機構42をオフにしてガンアーム14の姿勢調整をした後、これらのブレーキ作用を継続的に作用させておけば、再度姿勢調整をする必要がなく、効率的である。
上述したように、本実施の形態に係るポータブルガン10によれば、第1ブレーキ機構40及び第2ブレーキ機構42のブレーキ作用があることから、ガンアーム14の姿勢設定後の移動時及び溶接時にガンアーム14の姿勢を保持させるために、操作者11が無理な姿勢をとる必要がなく、しかも小さい力で姿勢保持が可能になる。
また、ブレーキスイッチ32は、ハンドル28aに設けられていることから手を離さずにブレーキスイッチ32の操作が可能となる。
次に、ポータブルガン10の各部についてのいくつかの変形例を示す。
図12に示すように、ハンドル28a及び28bにブレーキスイッチ32a及び32bを設けてもよい。これらのブレーキスイッチ32a及び32bは、前記のブレーキスイッチ32及び溶接スイッチ34の機能を兼ねており、いずれか一方を押したときに第1ブレーキ機構40及び第2ブレーキ機構42がブレーキ作用を奏してガンアーム14の姿勢を固定し、さらに他方も押したとき(両方押したとき)に溶接動作が行われる。両方を離したときに第1ブレーキ機構40及び第2ブレーキ機構42が解除される。このように、ブレーキスイッチ32a及び32bの両方を押したときに溶接を行うようにすると、不用意に溶接動作が開始されることを防止できる。
ブレーキスイッチ32a及び32bのいずれか一方を押したときにブレーキ動作をさせるためには、前記の空気圧回路70(図10参照)において、パイロットバルブ78に相当するバルブを並列に2つ設けて、ブレーキスイッチ32a及び32bにより個別に操作すればよい。
図13に示すように、空気圧回路70には、2つのチェックバルブ86a及び86bと、リリースバルブ88a及び88bを付加してもよい。チェックバルブ86aはブレーキバルブ80aと第1空圧シリンダ52との間に設けられ、チェックバルブ86bはブレーキバルブ80bと第2空圧シリンダ62との間に設けられており、それぞれ順方向の空気の流れを許容し、逆方向には流れを阻止する向きに設けられている。
これらのチェックバルブ86a及び86bによれば、ブレーキスイッチ32を一度押すことにより、圧縮空気が第1空圧シリンダ52及び第2空圧シリンダ62に供給されるとともに逆流が阻止され、ブレーキスイッチ32を離しても第1空圧シリンダ52及び第2空圧シリンダ62の高圧状態と、第1ブレーキ機構40及び第2ブレーキ機構42によるブレーキ作用が維持される。
ブレーキバルブ80aと第1空圧シリンダ52との間は分岐管を介してリリースバルブ88aに接続されており、ブレーキバルブ80bと第2空圧シリンダ62との間は分岐管を介してリリースバルブ88bに接続されている。リリースバルブ88a及び88bはノーマルクローズ型であり、リリーススイッチ90a及び90bを押すことによって第1空圧シリンダ52及び第2空圧シリンダ62の圧縮空気を大気開放して圧力低下させ、ブレーキ作用を解除させることができる。リリーススイッチ90a及び90bは個別に設けてもよいし、連動するように設けてもよい。
上記の例(図10及び図13参照)では、ブレーキスイッチ32を押したときに第1ブレーキ機構40及び第2ブレーキ機構42が駆動するものとしたが、設計条件によっては逆論理として、ブレーキスイッチ32を離したときに第1ブレーキ機構40及び第2ブレーキ機構42が開放されるものとしてもよい。
ブレーキスイッチ32、32a、32b、リリーススイッチ90a、90bは、ハンドル28a及び28b以外にも、例えば、図14に示すように吊り下げフレーム18に設けてもよいし、これ以外にもポータブルガン10におけるいずれかの箇所(アーチ部22及びガイドリング16等)に設けておけば、操作が容易である。
ガンアーム14はCガンとしたが、図15に示すようにXガン92を適用してもよい。
本発明に係るポータブルガンは、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
本実施の形態に係るポータブルガンを操作者が操作している様子を示す図である。 本実施の形態に係るポータブルガンの側面図である。 本実施の形態に係るポータブルガンの正面図である。 ハンドル、シリンダ及びその周辺部の拡大側面図である。 ワークに対してポータブルガンを任意の姿勢にして接触させる様子を示す図である。 第1ブレーキ機構の側面図である。 第2ブレーキ機構の正面図である。 変形例に係る第1ブレーキ機構の側面図である。 変形例に係る第2ブレーキ機構の正面図である。 ポータブルガンに適用される空気圧回路である。 姿勢が設定されたポータブルガンを操作者がワークに接近させる様子を示す図である。 変形例に係るハンドル、シリンダ及びその周辺部の拡大側面図である。 ポータブルガンに適用される変形例に係る空気圧回路である。 吊り下げフレームにブレーキスイッチが設けられたポータブルガンの正面図である。 Xガンに適用された本実施の形態に係るポータブルガンの側面図である。
符号の説明
10…ポータブルガン 11…操作者
12a、12b…電極 14…ガンアーム
16…ガイドリング 17…吊り具
18…吊り下げフレーム 20…回動部
22…アーチ部 26…シリンダ
28a、28b…ハンドル 30…リング体
32、32a、32b…ブレーキスイッチ 34…溶接スイッチ
40…第1ブレーキ機構 42…第2ブレーキ機構
52…第1空圧シリンダ 62…第2空圧シリンダ
70…空気圧回路

Claims (2)

  1. 一対の開閉可能な電極が設けられたガンアームと、
    前記ガンアームを旋回自在に保持するガイドリングと、
    所定の吊り下げ具に吊される吊り下げフレームと、
    前記吊り下げフレームに対して、前記ガイドリングを、該ガイドリングの旋回方向と直交する方向に回動可能に保持する回動部と、
    前記ガイドリングに対する前記ガンアームの旋回を停止させる第1ブレーキ機構と、
    前記吊り下げフレームに対して前記ガイドリングの回動を停止させる第2ブレーキ機構と、
    前記第1ブレーキ機構及び前記第2ブレーキ機構を駆動させる1以上のブレーキスイッチと、
    を有することを特徴とするポータブルガン。
  2. 請求項1記載のポータブルガンにおいて、
    前記ガンアーム、前記ガイドリング、前記吊り下げフレーム又は前記ガンアームに固定されたハンドルに前記ブレーキスイッチが設けられていることを特徴とするポータブルガン。
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