JP2014140885A

JP2014140885A - 溶接チップ交換装置

Info

Publication number: JP2014140885A
Application number: JP2013012347A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Masuda; 洋一益田; Noboru Watanabe; 登渡邊; Koji Sugihara; 浩二杉原
Original assignee: Y Tec Corp
Current assignee: Y Tec Corp
Priority date: 2013-01-25
Filing date: 2013-01-25
Publication date: 2014-08-07
Anticipated expiration: 2033-01-25
Also published as: JP5589106B2

Abstract

【課題】溶接チップの複数回の自動交換をシンプルな構成で実現できるようにして設備費の低廉化を図る。
【解決手段】溶接トーチ１００の古い溶接チップ１０１Ａに係合するとともに、トーチ本体１０２から取り外された古い溶接チップ１０１Ａを保持する第１〜第５チップ脱ソケット１１〜１５と、新しい溶接チップ１０１Ｂに係合するとともに、新しい溶接チップ１０１Ｂを保持する第１〜第５チップ着ソケット２１〜２５と、第１〜第５チップ脱ソケット１１〜１５を螺子の緩み方向に回転駆動するとともに、第１〜第５チップ着ソケット２１〜２５を螺子の螺合方向に回転駆動するように構成された駆動部３０と、第１〜第５チップ脱ソケット１１〜１５及び第１〜第５チップ着ソケット２１〜２５を支持する弾性支持機構５０とを備えている。
【選択図】図３

Description

本発明は、溶接装置の溶接トーチ先端部に設けられた溶接チップを交換するための溶接チップ交換装置に関するものである。

従来から、例えば自動車の製造ライン等において溶接装置が多用されている。溶接装置は溶接チップを有しており、その溶接チップが摩耗した場合には、溶接チップを取り外して新しい溶接チップと交換する必要がある。この溶接チップの交換作業を自動化することが行われている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に開示されている溶接チップ交換装置は、トーチ本体の古い溶接チップに係合して古い溶接チップをトーチ本体から取り外すためのチップ脱カートリッジと、トーチ本体に取り付ける新しいチップに係合して新しいチップをトーチ本体に取り付けるためのチップ着カートリッジとを備えており、これらチップ脱カートリッジ及びチップ着カートリッジを共通のモーターで回転駆動するように構成されている。チップ脱カートリッジ及びチップ着カートリッジには、着脱作業時の衝撃を緩和するためのスプリングが設けられている。

この溶接チップ交換装置によれば、溶接チップが摩耗した場合には、まず、溶接ロボットによって溶接トーチを移動させて古い溶接チップをチップ脱カートリッジに係合させる。このとき、スプリングによって衝撃を緩和することができる。そして、係合状態でモーターを駆動することで古い溶接チップを回転させてトーチ本体から取り外すことができる。その後、トーチ本体を移動させてチップ着カートリッジの新しいチップをトーチ本体に接触させて回転させることで新しい溶接チップをトーチ本体にねじ込んで取り付けることができる。従って、作業者によらず、自動で溶接チップを交換することができる。

特開２０１０−８９１２５号公報

ところで、特許文献１の溶接チップ交換装置では、溶接チップの交換時に溶接トーチに作用する衝撃を緩和するために、チップ脱カートリッジ及びチップ着カートリッジのそれぞれにスプリングを組み込むようにしている。このため、各カートリッジの部品点数が増えるとともに、構造が複雑化してしまい、ひいては溶接チップ交換装置が高価なものとなる。

また、例えば自動車の製造ライン等で自動溶接を長時間連続して行いたい場合には、溶接チップの交換回数が複数回になるので、特許文献１のような溶接チップ交換装置を複数台用意して対応しなければならず、設備費が高騰する問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、溶接チップの複数回の自動交換をシンプルな構成で実現できるようにして設備費の低廉化を図ることにある。

上記目的を達成するために、本発明では、古い溶接チップをトーチ本体から取り外して保持する保持部と、トーチ本体に取り付ける新しい溶接チップを保持する保持部とをそれぞれ複数設け、これら複数の保持部を単一の支持機構によって弾性支持するようにした。

第１の発明は、溶接トーチのトーチ本体に螺子によって着脱可能に取り付けられている古い溶接チップに係合するとともに、該トーチ本体から取り外された古い溶接チップを保持する複数の第１チップ保持部と、
上記トーチ本体に取り付けられる新しい溶接チップに係合するとともに、新しい溶接チップを保持する複数の第２チップ保持部と、
上記第１チップ保持部を螺子の緩み方向に回転駆動するとともに、上記第２チップ保持部を螺子の螺合方向に回転駆動するように構成された駆動部と、
上記第１チップ保持部及び上記第２チップ保持部を、上記溶接チップの着脱方向に変位可能に弾性支持する単一の弾性支持機構とを備えていることを特徴とするものである。

この構成によれば、溶接トーチの溶接チップを交換する際には、トーチ本体の古い溶接チップを第１チップ保持部に係合させた状態で駆動部によって第１チップ保持部を駆動すると、古い溶接チップが緩み方向に回転してトーチ本体から取り外され、第１チップ保持部に保持される。

そして、トーチ本体に新しい溶接チップを取り付ける際には、トーチ本体を、第２チップ保持部に保持されている新しい溶接チップに接触させた状態で駆動部によって第２チップ保持部を駆動すると、新しい溶接チップが螺合方向に回転してトーチ本体に取り付けられる。

古い溶接チップを取り外す際、及び新しい溶接チップを取り付ける際には、溶接チップを回転させることによって溶接チップが着脱方向に変位することになる。この溶接チップの変位は弾性支持機構によって吸収されるので、各部に無理な力がかかることはない。

また、第１チップ保持部及び第２チップ保持部がそれぞれ複数あるので、本発明の溶接チップ交換装置を１台用意しておくだけで、溶接チップを複数回交換することも可能である。このとき、複数の第１チップ保持部及び第２チップ保持部を単一の弾性支持機構で支持するようにしているので、各保持部にスプリングを内蔵するようにしている従来の構成に比べて、構成をシンプルにすることが可能である。

第２の発明は、第１の発明において、上記駆動部が上記弾性支持機構に取り付けられて上記第１チップ保持部及び上記第２チップ保持部と共に変位することを特徴とするものである。

この構成によれば、駆動部を第１チップ保持部及び第２チップ保持部と共に変位させることが可能になるので、駆動部と、第１チップ保持部及び第２チップ保持部との間の動力伝達構造をシンプルにすることが可能になる。

第３の発明は、第１または２の発明において、
上記駆動部は、上記第１チップ保持部を駆動する第１ギヤと、該第１ギヤに噛み合うように配置され、上記第２チップ保持部を駆動する第２ギヤと、該第１ギヤまたは第２ギヤを回転させるモーターとを有していることを特徴とするものである。

この構成によれば、１つのモーターを回転させることで第１ギヤ及び第２ギヤを回転させて第１チップ保持部及び第２チップ保持部の両方を駆動することが可能になる。

第４の発明は、第３の発明において、
上記第１ギヤ及び上記第２ギヤの歯数は、上記第２チップ保持部の回転力が上記第１チップ保持部の回転力よりも小さくなるように設定されていることを特徴とするものである。

この構成によれば、１つのモーターを用いてトルク制御することなく、第１チップ保持部と第２チップ保持部の回転力を変えることが可能になる。そして、第２チップ保持部の回転力を相対的に小さくすることで、溶接チップがトーチ本体に必要以上に強く螺合するのを抑制し、一方、第１チップ保持部の回転力を相対的に大きくすることで、トーチ本体の溶接チップを確実に緩めて取り外すことが可能になる。

第５の発明は、第３の発明において、
上記駆動部は、上記第１ギヤに噛み合うように配置されるとともに上記第１チップ保持部に固定された第３ギヤと、上記第２ギヤに噛み合うように配置されるとともに上記第２チップ保持部に固定された第４ギヤとを有し、
上記第１ギヤ、上記第２ギヤ、上記第３ギヤ及び上記第４ギヤの歯数は、上記第２チップ保持部の回転力が上記第１チップ保持部の回転力よりも小さくなるように設定されていることを特徴とするものである。

この構成によれば、第４の発明と同様に、１つのモーターを用いてトルク制御することなく、第２チップ保持部の回転力を相対的に小さくすることが可能になる。

第１の発明によれば、トーチ本体から取り外される古い溶接チップを保持する複数の第１チップ保持部と、トーチ本体に取り付けられる新しい溶接チップを保持する複数の第２チップ保持部とを単一の弾性支持機構で支持するようにしたので、溶接チップの複数回の自動交換を１台のシンプルな構成の溶接チップ交換装置で実現でき、設備費の低廉化を図ることができる。

第２の発明によれば、駆動部を第１チップ保持部及び第２チップ保持部と共に変位させるようにしたので、駆動部と、第１チップ保持部及び第２チップ保持部との間の動力伝達構造をシンプルにすることができ、より一層低コスト化を図ることができる。

第３の発明によれば、第１チップ保持部を駆動する第１ギヤと、第２チップ保持部を駆動する第２ギヤとが噛み合うようにし、第１ギヤまたは第２ギヤをモーターによって回転させるようにしたので、１つのモーターで第１チップ保持部及び第２チップ保持部の両方を駆動することができる。

第４の発明によれば、モーターのトルク制御をすることなく、第１ギヤ及び第２ギヤの歯数によって第１チップ保持部及び第２チップ保持部の回転力を変えることができるので、モーターの制御装置の構成を簡単にすることができる。そして、第２チップ保持部の回転力が第１チップ保持部の回転力よりも小さくなるようにしたことで、溶接チップがトーチ本体に必要以上に強く螺合するのを抑制できるとともに、トーチ本体の溶接チップを確実に緩めて取り外すことができる。

第５の発明によれば、モーターのトルク制御をすることなく、溶接チップがトーチ本体に必要以上に強く螺合するのを抑制できるとともに、トーチ本体の溶接チップを確実に緩めて取り外すことができる。

実施形態に係る溶接チップ交換装置の側面図である。実施形態に係る溶接チップ交換装置の平面図である。図２のIII−III線断面図である。駆動部の概略構造を示す平面図である。第１チップ脱ソケットの平面図である。図５のVI−VI線断面図である。図５のVII−VII線断面図である。古い溶接チップをチップ脱ソケットに係合させた状態を示す図３相当図である。チップ脱ソケットを螺子の緩み方向に回転させた状態を示す図３相当図である。古い溶接チップをトーチ本体から取り外した状態を示す図３相当図である。新しい溶接チップをトーチ本体に接触させた状態を示す図３相当図である。新しい溶接チップを螺子の螺合方向に回転させた状態を示す図３相当図である。新しい溶接チップをトーチ本体に取り付けた状態を示す図３相当図である。溶接チップの交換手順を示すフローチャートである。実施形態の変形例に係る図４相当図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１は、本発明の実施形態に係る溶接チップ交換装置１の側面図である。溶接チップ交換装置１は、図示しないが、例えば自動車の製造ライン等に設置されるものであり、溶接ラインに設置されている溶接装置（図示せず）の溶接トーチ１００（図８等に示す）先端部に設けられている溶接チップ（古い溶接チップを図８等に符号１０１Ａで示し、新しい溶接チップを図８等に符号１０１Ｂで示す）を作業者によらず、無人で自動交換するためのものである。

溶接装置は、図示しないが溶接ロボットを有している。溶接ロボットのロボットアームには、上記溶接トーチ１００が取り付けられており、ロボットアームによって溶接トーチ１００を移動させることによって自動溶接を行うことができるようになっている。

溶接トーチ１００は、例えばアーク溶接等を行う際に用いられている従来周知のものであり、トーチ本体１０２と上記溶接チップ１０１Ａまたは１０１Ｂとを備えている。溶接チップ１０１Ａ，１０１Ｂは、トーチ本体１０２の軸方向に延びる形状となっており、その一端部（図８等における上端部）には雄ねじ部が突出している。一方、トーチ本体１０２の先端部には、溶接チップ１０１の雄ねじ部が螺合する雌ねじ穴が形成されている。溶接チップ１０１の雄ねじ部は、その軸周りに回転させることによってトーチ本体１０２の雌ねじ穴に螺合し、反対方向に回転させることによって緩むようになっている。

図１〜図３に示すように、溶接チップ交換装置１は、ケーシング２と、ケーシング２の上部に設けられた古い溶接チップ１０１Ａを保持する第１〜第５チップ脱ソケット１１〜１５及び新しい溶接チップ１０１Ｂを保持する第１〜第５チップ着ソケット２１〜２５と、第１〜第５チップ脱ソケット１１〜１５及び第１〜第５チップ着ソケット２１〜２５を駆動するための駆動部３０と、第１〜第５チップ脱ソケット１１〜１５及び第１〜第５チップ着ソケット２１〜２５を弾性支持するための単一の支持機構５０と、駆動部３０を制御する制御装置６０とを備えている。

ケーシング２は、箱状に形成されており、上部には固定板３が設けられている。図３に示すように、固定板３は、その中央部に略矩形の貫通孔３ａが形成された枠型をなしている。また、ケーシング２の内部には、上記駆動部３０の構成要素であるモーター３１が収容されるようになっている。

支持機構５０は、ケーシング２の固定板３の貫通孔３ａ内に配置される下側可動板５１と、下側可動板５１の上方に離れて配置される上側可動板５２と、上側可動板５２を案内する一対のレール５３，５３と、上側可動板５２を上方へ付勢するスプリング５４，５４，…と、ガイドピン５５，５５，…とを備えている。

下側可動板５１は、固定板３の貫通孔３ａ内において固定板３と同方向に延びており、貫通孔３ａの貫通方向である上下方向に移動可能となっている。上側可動板５２は、下側可動板５１よりも大きく、固定板３の外形と略同じ外形を有している。上側可動板５２は下側可動板５１に固定されている。

レール５３，５３は、固定板３の幅方向両側にそれぞれ設けられている。各レール５３は、上側可動板５２を鉛直方向（溶接チップの着脱方向）に案内するためのものであり、従来周知の構造のものである。

図２にも示すように、ガイドピン５５，５５，…は、固定板３の角部近傍にそれぞれ設けられている。各ガイドピン５５は、固定板３の上面から鉛直方向に突出しており、上側可動板５２を鉛直方向に案内するためのものである。ガイドピン５５の上側は、上側可動板５２の角部近傍に設けられた孔部５２ａに挿通され、孔部５２ａの内周面を摺動するようになっている。

従って、下側可動板５１及び上側可動板５２は、レール５３及びガイドピン５５によって鉛直方向にのみ移動可能となっている。下側可動板５１及び上側可動板５２の上昇端位置は、図示しないストッパによって設定されており、具体的には、図１や図３に示す位置が上昇端位置である。下側可動板５１及び上側可動板５２のストローク量は、後述する溶接チップ１０１Ａ，１０１Ｂの着脱時の螺子の螺合量に対応したストローク量以上に確保されている。

スプリング５４は、いわゆるコイルスプリングであり、伸縮方向が上下方向となる姿勢とされ、ガイドピン５５が内挿された状態で固定板３の角部近傍に配設されている。スプリング５４の付勢力は、第１〜第５チップ脱ソケット１１〜１５、第１〜第５チップ着ソケット２１〜２５及び駆動部３０を、外力の作用していない状態で上記上昇端位置まで上昇させることのできる力に設定されている。

駆動部３０は、モーター３１の他に、モーター３１の出力軸に固定された駆動ギヤ（第１ギヤ）３２と、駆動ギヤ３２に噛み合うように配置された従動ギヤ（第２ギヤ）３３と、駆動ギヤ３２に噛み合うように配置された第１〜第５脱ソケット駆動ギヤ３４ａ〜３４ｅと、従動ギヤ３３に噛み合うように配置された第１〜第５着ソケット駆動ギヤ３５ａ〜３５ｅとを有している。駆動ギヤ３２の歯数は、従動ギヤ３３の歯数よりも少なく設定されている。第１〜第５脱ソケット駆動ギヤ３４ａ〜３４ｅ及び第１〜第５着ソケット駆動ギヤ３５ａ〜３５ｅの歯数は全て同じである。

モーター３１は、減速機を内蔵しており、制御装置６０によってＯＮ／ＯＦＦの切り替えが行われるようになっている。図３に示すように、モーター３１は、出力軸３１ａが上下方向に向くようにして下側可動板５１の下面に固定されている。モーター３１の出力軸３１ａは、下側可動板５１を貫通して上方へ突出しており、上端部は、上側可動板５２に回転可能に支持されている。

駆動ギヤ３２、従動ギヤ３３、第１〜第５脱ソケット駆動ギヤ３４ａ〜３４ｅ及び第１〜第５着ソケット駆動ギヤ３５ａ〜３５ｅは、下側可動板５１と上側可動板５２の間に配置されている。駆動ギヤ３２の中心孔にはモーター３１の出力軸３１ａが挿入された状態で回転一体に固定されている。

モーター３１の出力軸３１ａの側方には、駆動部３０を構成する部材としての従動ギヤ用支軸３６が設けられている。従動ギヤ用支軸３６は上下方向に延びるようにして、下端部が下側可動板５１に回転可能に、上端部が上側可動板５２に回転可能に支持されている。従動ギヤ３３の中心孔には従動ギヤ用支軸３６が挿入された状態で回転一体に固定されている。

さらに、図４に示すように、駆動部３０を構成する部材として、第１〜第５脱ソケット駆動ギヤ３４ａ〜３４ｅをそれぞれ回転可能に支持する第１〜第５脱ソケット用支軸３７ａ〜３７ｅと、第１〜第５着ソケット駆動ギヤ３５ａ〜３５ｅをそれぞれ回転可能に支持する第１〜第５着ソケット用支軸３８ａ〜３８ｅとが設けられている。

第１〜第５脱ソケット用支軸３７ａ〜３７ｅは、モーター３１の出力軸３１ａの周りに半円を描くように周方向に互いに間隔をあけて配置されている。第１〜第５脱ソケット用支軸３７ａ〜３７ｅの下端部は、下側可動板５１に回転可能に、上端部は上側可動板５２に回転可能に支持されている。第１〜第５脱ソケット用支軸３７ａ〜３７ｅは、下側可動板５１から上側可動板５２に亘って延びている。第１〜第５脱ソケット用支軸３７ａ〜３７ｅの上端部は、上側可動板５２の上面から露出している。第１〜第５脱ソケット用支軸３７ａ〜３７ｅは、下側可動板５１に対して上下動しないようになっている。

第１脱ソケット駆動ギヤ３４ａの中心孔には、第１脱ソケット用支軸３７ａが挿入された状態で回転一体に固定されている。同様に、第２〜第５脱ソケット駆動ギヤ３４ｂ〜３４ｅも第２〜第５脱ソケット用支軸３７ｂ〜３７ｅに固定されている。

第１〜第５着ソケット用支軸３８ａ〜３８ｅは、従動ギヤ用支軸３６の周りに、第１〜第５脱ソケット用支軸３７ａ〜３７ｅの並びとは反対側に半円を描くように周方向に互いに間隔をあけて配置されている。第１〜第５着ソケット用支軸３８ａ〜３８ｅの下端部は、下側可動板５１に回転可能に、上端部は上側可動板５２に回転可能に支持されている。第１〜第５着ソケット用支軸３８ａ〜３８ｅは、下側可動板５１から上側可動板５２に亘って延びている。第１〜第５着ソケット用支軸３８ａ〜３８ｅの上端部は、上側可動板５２の上面から露出している。第１〜第５着ソケット用支軸３８ａ〜３８ｅは、下側可動板５１に対して上下動しないようになっている。

第１着ソケット駆動ギヤ３５ａの中心孔には、第１着ソケット用支軸３８ａが挿入された状態で回転一体に固定されている。同様に、第２〜第５着ソケット駆動ギヤ３５ｂ〜３５ｅも第２〜第５着ソケット用支軸３８ｂ〜３８ｅに固定されている。

第１チップ脱ソケット１１は、図５〜７に示すように、全体として上下方向に長い円柱状に形成されている。第１チップ脱ソケット１１の略下半部は、上半部に比べて外径が小く設定されている。第１チップ脱ソケット１１の略上半部には、チップ係合孔１１ａが上端面に開口して下方へ延びるように形成されている。このチップ係合孔１１ａには、古い溶接チップ１０１Ａの先端側が挿入された状態で係合するようになっている。チップ係合孔１１ａの断面形状は、該チップ係合孔１１ａの上半部と下半部とで異なっており、下半部は、略円形であるのに対し、上半部は、図５における断面指示線ＶＩ−ＶＩ方向の寸法がＶＩＩ−ＶＩＩ方向の寸法よりも長い楕円形である。このチップ係合孔１１ａの上半部に溶接チップ１０１Ａの脱着用工具が係合する部分（扁平断面部）を挿入することで、溶接チップ１０１Ａが第１チップ脱ソケット１１に係合して周方向に相対回転しないように一体化する。

尚、溶接チップ１０１Ａは第１チップ脱ソケット１１のチップ係合孔１１ａに挿入されているだけなので、溶接チップ１０１Ａがチップ係合孔１１ａに食いついたりしていない限りは、溶接チップ１０１Ａをチップ係合孔１１ａから容易に抜くことができる。

また、第１チップ脱ソケット１１には、内部のチップ係合孔１１ａに溜まった異物を除去するための清掃用開口部１１ｂが形成されている。この清掃用開口部１１ｂは、チップ係合孔１１ａの最も深い部分に連通しており、チップ係合孔１１ａの異物をその底部から排出することができるようになっている。

第１チップ脱ソケット１１の下半部１１ｃは、第１脱ソケット用支軸３７ａに形成された嵌合孔（図示せず）に嵌入されており、第１チップ脱ソケット１１は第１脱ソケット用支軸３７ａに回転一体に固定されている。

第２〜第５チップ脱ソケット１２〜１５及び第１〜第５チップ着ソケット２１〜２５は、第１チップ脱ソケット１１と同様に構成されており、それぞれ、チップ係合孔１２ａ〜１５ａ、２１ａ〜２５ａを有している。

また、第２〜第５チップ脱ソケット１２〜１５及び第１〜第５チップ着ソケット２１〜２５は、第１チップ脱ソケット１１と同様に、第２〜第５脱ソケット用支軸３７ｂ〜３７ｅ、第１〜第５着ソケット用支軸３８ａ〜３８ｅに固定されている。

制御装置６０は、所定のプログラムに従って以下に説明するようにモーター３１を制御するものである。この実施形態では、図３に示すように、制御装置６０には、溶接装置から出力される信号が入力されるとともに、溶接トーチ１００に溶接チップ１０１Ａが装着されているか否かを検出するセンサからの信号も入力されるようになっている。溶接トーチ１００がどの位置にあるかは、溶接装置からの信号によって制御装置６０で把握することができる。

次に、上記のように構成された溶接チップ交換装置１を用いて古い溶接チップ１０１Ａを新しい溶接チップ１０１Ｂに交換する場合について説明する。図１４のフローチャートは、古い溶接チップ１０１Ａを新しい溶接チップ１０１Ｂに交換する際の交換作業の流れを示している。

尚、溶接チップ交換装置１の第１〜第５チップ脱ソケット１１〜１５には古い溶接チップ１０１Ａが無い状態にしておき、第１〜第５チップ着ソケット２１〜２５には新しい溶接チップ１０１Ｂをそれぞれ挿入して係合させておく。

ステップＳ１では、溶接作業を所定時間行って溶接チップ１０１Ａが摩耗していると推定される場合に、図８に示すように溶接装置の溶接ロボットは溶接トーチ１００を古い溶接チップ１０１Ａの取り外し位置まで移動させる。古い溶接チップ１０１Ａの取り外し位置とは、古い溶接チップ１０１Ａの先端側を第１〜第５チップ脱ソケット１１〜１５のいずれか１つのチップ係合孔１１ａ〜１５ａに挿入して古い溶接チップ１０１Ａを第１〜第５チップ脱ソケット１１〜１５のいずれか１つに係合させた位置である。

尚、この実施形態の説明では、図８〜図１０において、第３チップ脱ソケット１３を用いて古い溶接チップ１０１Ａを取り外す場合について説明するが、最初の交換は、通常、第１チップ脱ソケット１１を用い、２回目の交換は第２チップ脱ソケット１２、３回目の交換は第３チップ脱ソケット１３、４回目の交換は第４チップ脱ソケット１４、５回目の交換は第５チップ脱ソケット１５を用いる。

古い溶接チップ１０１Ａの先端側を第３チップ脱ソケット１３のチップ係合孔１３ａに挿入した際、溶接ロボットの動きによって古い溶接チップ１０１Ａが第３チップ脱ソケット１３を下に押してしまうことがある。この下向きの力を受けた第３チップ脱ソケット１３は、支持機構５０によって弾性支持されているので、スプリング５４の収縮によって下方向への変位が許容される。よって、溶接チップ交換装置１の各部に無理な力がかかることはない。

ステップＳ１を経た後、ステップＳ２に進み、制御装置６０がモーター３１を正転させる。正転とは、図４に示す矢印Ｘの方向である。モーター３１を正転させると、駆動ギヤ３２が同方向に回転し、この駆動ギヤ３２に噛み合っている第１〜第５脱ソケット駆動ギヤ３４ａ〜３４ｅは矢印Ｙ方向に回転する。第１〜第５脱ソケット駆動ギヤ３４ａ〜３４ｅが矢印Ｙ方向に回転すると、図８や図９に示すように第１〜第５チップ脱ソケット１１〜１５も同方向に回転する。矢印Ｙ方向は、古い溶接チップ１０１Ａの螺子の緩み方向であり、第３チップ脱ソケット１３の回転によって古い溶接チップ１０１Ａがトーチ本体１０２から外れる方向に回転する。

ステップＳ２に続くステップＳ３では、モーター３１を２０秒間回転させた後、停止する。古い溶接チップ１０１Ａが回転する際、トーチ本体１０２は溶接ロボットによって固定されているので、螺子が緩んでいくことによって古い溶接チップ１０１Ａが下に移動していき、第３チップ脱ソケット１３に下向きの力がかかる。この第３チップ脱ソケット１３は、図９に示すように支持機構５０によって下方向への変位が許容されるので、古い溶接チップ１０１Ａをトーチ本体１０２から確実に取り外すことができる。

そして、ステップＳ４では、溶接ロボットによって溶接トーチ１００を、溶接チップ有無確認位置へ移動させる。このとき、古い溶接チップ１０１Ａは第３チップ脱ソケット１３のチップ係合孔１３ａに係合した状態で保持されるので、溶接トーチ１００には溶接チップ１０１Ａが無い状態であるが、万が一、何らかの原因によって溶接トーチ１００に古い溶接チップ１０１Ａが取り付けられたままとなることが考えられ、これをステップＳ５で確認する。ステップＳ５では、溶接トーチ１００に溶接チップ１０１Ａが装着されているか否かを検出するセンサを使用する。このセンサとしては近接センサ等を利用することができる。

ステップＳ５において古い溶接チップ１０１Ａが溶接トーチ１００に取り付けられた状態であると確認された場合には、ステップＳ６に進んで溶接チップの交換作業を停止する。一方、ステップＳ５において古い溶接チップ１０１Ａが溶接トーチ１００から取り外された状態であると確認された場合には、ステップＳ７に進み、溶接ロボットは溶接トーチ１００を新しい溶接チップ１０１Ｂの取り付け位置まで移動させる。

新しい溶接チップ１０１Ｂの取り付け位置とは、トーチ本体１０２の先端側を、第１〜第５チップ着ソケット２１〜２５に保持されているいずれか１つの新しい溶接チップ１０１Ｂに接触させる位置である。

尚、この実施形態の説明では、図１１〜図１３において、第３チップ着ソケット２３を用いて新しい溶接チップ１０１Ｂを取り付ける場合について説明するが、最初の交換は、通常、第１チップ着ソケット２１を用い、２回目の交換は第２チップ着ソケット２２、３回目の交換は第３チップ着ソケット２３、４回目の交換は第４チップ着ソケット２４、５回目の交換は第５チップ着ソケット２５を用いる。

図１１において、新しい溶接チップ１０１Ｂの取り付け位置では、トーチ本体１０２を下に押して第３チップ着ソケット２３を上昇端位置から下に変位させておく。この変位量は、新しい溶接チップ１０１Ｂの螺子の長さ以上である。

ステップＳ７に続くステップＳ８では、ステップＳ２と同様にモーター３１を正転（図４における矢印Ｘ方向）させる。モーター３１を正転させると、駆動ギヤ３２が矢印Ｘ方向に回転し、この駆動ギヤ３２の回転によって従動ギヤ３３が矢印Ｚ方向に回転する。従動ギヤ３３に噛み合っている第１〜第５着ソケット駆動ギヤ３５ａ〜３５ｅは矢印Ｗ方向に回転する。第１〜第５着ソケット駆動ギヤ３５ａ〜３５ｅが矢印Ｗ方向に回転すると、図１１及び図１２に示すように第１〜第５チップ着ソケット２１〜２５も同方向に回転する。矢印Ｗ方向は、新しい溶接チップ１０１Ｂの螺子が螺合する方向であり、第３チップ着ソケット２３の回転によって新しい溶接チップ１０１Ｂがトーチ本体１０２に螺合する方向に回転して取り付けられる。

新しい溶接チップ１０１Ｂの螺子が螺合していくと、トーチ本体１０２が固定されているので、新しい溶接チップ１０１Ｂが上昇していくことになり、このとき、第３チップ着ソケット２３を予め下に変位させていることにより、第３チップ着ソケット２３が螺子の螺合量に応じて上昇していく。

駆動ギヤ３２の歯数が従動ギヤ３３の歯数よりも少なく設定されているので、モーター３１のトルクを変更しなくても、第３チップ着ソケット２３（第１、第２、第４、第５チップ着ソケット２１、２２，２４、２５）の回転力が、第３チップ脱ソケット１３（第１、第２、第４、第５チップ脱ソケット１１、１２、１４、１５）の回転力よりも小さくなる。これにより、新しい溶接チップ１０１Ｂがトーチ本体１０２に必要以上に強く螺合するのを抑制することができる。また、上述した古い溶接チップ１０１Ａを取り外す際には、第３チップ脱ソケット１３の回転力が相対的に大きいので、確実に取り外すことができる。

ステップＳ８に続くステップＳ９では、モーター３１を、古い溶接チップ１０１Ａの取り外し時よりも長い時間（２２秒間）回転させた後、停止させる。

モーター３１の停止後、ステップＳ１０に進み、溶接ロボットによって溶接トーチ１００を待機位置へ移動させて溶接チップの交換が終了する。溶接チップの交換後は、通常の溶接作業を再開することができる。

溶接チップを再び交換する場合には、ステップＳ１において、古い溶接チップ１０１Ａを例えば第４チップ脱ソケット１４まで移動させて係合させ、ステップＳ３〜Ｓ５まで行う。その後、ステップＳ７では、溶接トーチ１００を第４チップ着ソケット２４まで移動させてステップＳ８〜Ｓ１０まで行う。上述したように第１〜第５チップ脱ソケット１１〜１５及び第１〜第５チップ着ソケット２１〜２５を順に使用する。

この実施形態では、脱ソケットが５つ、着ソケットが５つ設けられているので、古い溶接チップ１０１Ａを５回まで交換することができるが、脱ソケットは２つ以上、着ソケットも２つ以上であればよく、数は特に限定されない。

例えば２時間毎に溶接チップ１０１Ａを交換する場合には、本溶接チップ交換装置１を用いることで作業者が交換作業をすることなく、１０時間の溶接作業を行うことができる。

上記第１〜第５チップ脱ソケット１１〜１５は、トーチ本体１０２の古い溶接チップ１０１Ａに係合するとともに、該トーチ本体１０２から取り外された古い溶接チップ１０１Ａを保持する複数の第１チップ保持部である。

上記第１〜第５チップ着ソケット２１〜２５は、トーチ本体１０２に取り付けられる新しい溶接チップ１０１Ｂに係合するとともに、新しい溶接チップ１０１Ｂを保持する複数の第２チップ保持部である。

駆動部３０は、第１〜第５チップ脱ソケット１１〜１５を溶接チップ１０１Ａの螺子の緩み方向に回転駆動するとともに、第１〜第５チップ着ソケット２１〜２５を溶接チップ１０１Ｂの螺子の螺合方向に回転駆動するように構成されている。

支持機構５０は、第１〜第５チップ脱ソケット１１〜１５、第１〜第５チップ着ソケット２１〜２５及び駆動部３０を溶接チップ１０１Ａ、１０１Ｂの着脱方向である上下方向に変位可能に弾性支持する単一の弾性支持機構である。

以上説明したように、この実施形態に係る溶接チップ交換装置１によれば、トーチ本体１０２から取り外される古い溶接チップ１０１Ａを保持する第１〜第５チップ脱ソケット１１〜１５と、トーチ本体１０２に取り付けられる新しい溶接チップ１０１Ｂを保持する第１〜第５チップ着ソケット２１〜２５とを単一の支持機構５０で支持するようにしたので、溶接チップ１０１Ａ，１０１Ｂの複数回の自動交換を１台のシンプルな構成の溶接チップ交換装置１で実現でき、設備費の低廉化を図ることができる。

また、駆動部３０を第１〜第５チップ脱ソケット１１〜１５及び第１〜第５チップ着ソケット２１〜２５と共に変位させるようにしたので、駆動部３０と、第１〜第５チップ脱ソケット１１〜１５及び第１〜第５チップ着ソケット２１〜２５との間の動力伝達構造を、ギヤを用いたシンプルな構成とすることができ、より一層低コスト化を図ることができる。

また、第１〜第５チップ脱ソケット１１〜１５を駆動する駆動ギヤ３２と、第１〜第５チップ着ソケット２１〜２５を駆動する従動ギヤ３３とが噛み合うように配置し、駆動ギヤ３２をモーター３１によって回転させるようにしたので、１つのモーター３１で第１〜第５チップ脱ソケット１１〜１５及び第１〜第５チップ着ソケット２１〜２５を駆動することができる。

尚、従動ギヤ３３にモーター３１の出力軸３１ａを固定して従動ギヤ３３をモーター３１で駆動するようにしてもよい。この場合も１つのモーター３１で第１〜第５チップ脱ソケット１１〜１５及び第１〜第５チップ着ソケット２１〜２５を駆動することができる。

また、モーター３１のトルクを制御することなく、駆動ギヤ３２及び従動ギヤ３３の歯数によって第１〜第５チップ脱ソケット１１〜１５及び第１〜第５チップ着ソケット２１〜２５の回転力を変えることができるので、モーター３１の制御装置６０の構成を簡単にすることができる。

そして、第１〜第５チップ着ソケット２１〜２５の回転力が第１〜第５チップ脱ソケット１１〜１５の回転力よりも小さくなるようにしたことで、新しい溶接チップ１０１Ｂがトーチ本体１０２に必要以上に強く螺合するのを抑制できるとともに、トーチ本体１０２の古い溶接チップ１０１Ａを確実に緩めて取り外すことができる。

また、図１５に示す変形例のように、駆動ギヤ３２と従動ギヤ３３とを同じ大きさとし、第１〜第５脱ソケット駆動ギヤ３４ａ〜３４ｅを第１〜第５着ソケット駆動ギヤ３５ａ〜３５ｅよりも大きくしてもよい。この変形例では、駆動ギヤ３２と従動ギヤ３３との歯数が同じになる。一方、第１〜第５脱ソケット駆動ギヤ３４ａ〜３４ｅの歯数は第１〜第５着ソケット駆動ギヤ３５ａ〜３５ｅの歯数よりも多くなる。これにより、第１〜第５チップ着ソケット２１〜２５の回転力が第１〜第５チップ脱ソケット１１〜１５の回転力よりも小さくなるので、新しい溶接チップ１０１Ｂがトーチ本体１０２に必要以上に強く螺合するのを抑制できるとともに、トーチ本体１０２の古い溶接チップ１０１Ａを確実に緩めて取り外すことができる。

上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

以上説明したように、本発明に係る溶接チップ交換装置は、例えば、各種溶接装置の溶接チップを自動交換する場合に使用することができる。

１溶接チップ交換装置
２ケーシング
１１〜１５第１〜第５チップ脱ソケット（第１チップ保持部）
２１〜２５第１〜第５チップ着ソケット（第２チップ保持部）
３０駆動部
３１モーター
３２駆動ギヤ（第１ギヤ）
３３従動ギヤ（第２ギヤ）
３４ａ〜３４ｅ第１〜第５脱ソケット駆動ギヤ（第３ギヤ）
３５ａ〜３５ｅ第１〜第５着ソケット駆動ギヤ（第４ギヤ）
５０支持機構
５３レール
５４スプリング
５５ガイドピン
６０制御装置

Claims

溶接トーチのトーチ本体に螺子によって着脱可能に取り付けられている古い溶接チップに係合するとともに、該トーチ本体から取り外された古い溶接チップを保持する複数の第１チップ保持部と、
上記トーチ本体に取り付けられる新しい溶接チップに係合するとともに、新しい溶接チップを保持する複数の第２チップ保持部と、
上記第１チップ保持部を螺子の緩み方向に回転駆動するとともに、上記第２チップ保持部を螺子の螺合方向に回転駆動するように構成された駆動部と、
上記第１チップ保持部及び上記第２チップ保持部を、上記溶接チップの着脱方向に変位可能に弾性支持する単一の弾性支持機構とを備えていることを特徴とする溶接チップ交換装置。
請求項１に記載の溶接チップ交換装置において、
上記駆動部が上記弾性支持機構に取り付けられて上記第１チップ保持部及び上記第２チップ保持部と共に変位することを特徴とする溶接チップ交換装置。
請求項１または２に記載の溶接チップ交換装置において、
上記駆動部は、上記第１チップ保持部を駆動する第１ギヤと、該第１ギヤに噛み合うように配置され、上記第２チップ保持部を駆動する第２ギヤと、該第１ギヤまたは第２ギヤを回転させるモーターとを有していることを特徴とする溶接チップ交換装置。
請求項３に記載の溶接チップ交換装置において、
上記第１ギヤ及び上記第２ギヤの歯数は、上記第２チップ保持部の回転力が上記第１チップ保持部の回転力よりも小さくなるように設定されていることを特徴とする溶接チップ交換装置。
請求項３に記載の溶接チップ交換装置において、
上記駆動部は、上記第１ギヤに噛み合うように配置されるとともに上記第１チップ保持部に固定された第３ギヤと、上記第２ギヤに噛み合うように配置されるとともに上記第２チップ保持部に固定された第４ギヤとを有し、
上記第１ギヤ、上記第２ギヤ、上記第３ギヤ及び上記第４ギヤの歯数は、上記第２チップ保持部の回転力が上記第１チップ保持部の回転力よりも小さくなるように設定されていることを特徴とする溶接チップ交換装置。