JP2017205792A

JP2017205792A - コンタクトチップ交換装置

Info

Publication number: JP2017205792A
Application number: JP2016100078A
Authority: JP
Inventors: 貴啓尾崎; Takahiro Ozaki; 善弥小川; Yoshiya Ogawa
Original assignee: Hirotec Corp
Current assignee: Hirotec Corp
Priority date: 2016-05-19
Filing date: 2016-05-19
Publication date: 2017-11-24

Abstract

【課題】作業性と生産性を向上させることができるコンタクトチップ交換装置を提供することを目的とする。【解決手段】コンタクトチップ交換装置１は、基台上に箱状に形成された装置収納ボックス２を設け、装置収納ボックス２上には、溶接ワイヤーをカットする溶接ワイヤーカット手段３と、ノズル２２を脱着する溶接ノズル脱着手段４と、溶接用コンタクトチップ２３を脱着するコンタクトチップ脱着手段５と、ノズル脱着手段４とコンタクトチップ脱着手段５とを回転駆動する駆動装置８と、前記駆動装置の駆動力を制限するトルク制限手段と、コンタクトチップ２３を複数ストックしてチップ装着部に供給するコンタクトチップ供給手段９とを配置して構成した。これにより、シンプルな構成で一連の作業を迅速に効率良く行うことができる。また、ノズル脱着手段とコンタクトチップ脱着手段とを駆動力伝達装置を介して一体的に回転駆動することで、制御を容易に行うことができ、メンテナンス等の簡略化も図れる。【選択図】図１

Description

本発明は、溶接ロボットの溶接トーチ先端部に装着されているコンタクトチップを自動で交換するためのコンタクトチップ交換装置に関する。

アーク溶接作業に用いられる溶接装置は、溶接トーチに装着されたコンタクトチップに溶接ワイヤーを挿通し、コンタクトチップを介して溶接ワイヤーに給電している。コンタクトチップには、溶接ワイヤーとの接触による磨耗が生じるため、溶接ワイヤーの位置ズレを防止するため、定期的にコンタクトチップを新しいものに交換する必要がある。この作業は従来作業者により行われ、多くの工数が必要となることから、溶接トーチのノズルとコンタクトチップを自動的に交換することができる交換装置が提案されている。

特許文献１に開示されている交換装置は、図１１に示すように、溶接トーチのノズルに係合してノズルをトーチ本体から取り外すノズル脱カートリッジと、溶接トーチへ取り付けるノズルを係合保持してトーチ本体に係合させるノズル着カートリッジと、コンタクトチップに係合してコンタクトチップを溶接トーチ本体から取り外すチップ脱カートリッジと、コンタクトチップを係合保持して溶接トーチ本体に係合させるチップ着カートリッジとを備えるものである。

そして、この装置は前記各カートリッジ１０２、１０３、１０４、１０５をベースプレート１３０に回転可能に保持するカートリッジ毎に設けた回転ローラー１０６Ａ、１０７Ａ、１０８Ａ、１０９Ａと、前記カーリッジ毎の回転ローラー１０６Ａ、１０７Ａ、１０８Ａ、１０９Ａに連結した複数のプーリとベースプレート１３０に保持された駆動力源１１０に連結したプーリ１１０Ｄとに夫々巻掛けられ、駆動力源１１０の回転により前記２つの脱カートリッジ１０２、１０４と前記２つの着カートリッジ１０３、１０５とを互いに逆方向に回転させるベルト伝動手段１１１Ａと、を備える。そのため、各カートリッジに正転用・逆転用のモーターを必要とせず１個のモーターでよいため、簡単な構造で低コストに小型化できるというものである。

この装置によれば、ノズルの交換が必要と判定された場合には、搬送用ハンドリングロボットに装着されているノズル・チップ脱着ユニット１００のノズル脱カートリッジ１０２と溶接トーチとの軸心を一致させ、溶接トーチをノズル脱カートリッジ１０２に接近させる。そして、溶接トーチのノズルをノズル脱カートリッジ１０２の内筒に設けられている係合穴に嵌合させ、予め設定した所定の押込み力により内筒を押込む。挿入が完了すると、ノズル取り外し作業を開始する。

また、コンタクトチップの交換が必要と判定された場合には、搬送用ハンドリングロボットに装着されているノズル・チップ脱着ユニット１００のチップ脱カートリッジ１０４と溶接トーチとの軸心を一致させ、溶接トーチをチップ脱カートリッジ１０４に接近させる。そして、コンタクトチップをチップ脱カートリッジ１０４の内筒に設けられている係合穴に嵌合させ、予め設定した所定の押込み力により内筒を押込む。挿入が完了すると、コンタクトチップ取り外し作業を開始する。

特開２０１０−８９１２５公報

しかしながら、特許文献１の交換装置では、ノズル外周とカートリッジ内周が係合してノズル着脱に必要なトルクを発生する構造のため、溶接作業で使用するノズルの外径、形状に合わせた専用のサイズのカートリッジが必要となり、汎用性に欠けるという問題があった。

またコンタクトチップは根元部分外周に２面幅を形成し着脱に必要なトルクを発生するよう構成されている。チップ着脱時には、コンタクトチップの根元部分外周の２つの平面部をチップカートリッジの平面部に合致させて嵌合させるため、チップの方向を予め調整しておく必要があり、余分な作業を必要とする、または制御が複雑になるという問題があった。またコンタクトチップを取り外した際、カートリッジからコンタクトチップを取り除く作業が必要となり作業工数が増大するという問題があった。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたものであり、稼動時間中は作業者の作業を必要とすることなく自動でコンタクトチップの交換ができ、作業性と生産性を向上させることができるコンタクトチップ交換装置を提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、溶接ロボットの溶接用コンタクトチップを自動で交換するコンタクトチップ交換装置であって、基台上に設置した装置収納ボックスに、溶接ワイヤーをカットする溶接ワイヤーカット手段と、溶接ノズルを脱着するノズル脱着手段と、
溶接用コンタクトチップを脱着するコンタクトチップ脱着手段と、前記ノズル脱着手段と、前記コンタクトチップ脱着手段とを回転駆動する駆動装置と、前記駆動装置の駆動力を制限するトルク制限手段と、コンタクトチップを複数ストックして前記コンタクトチップ脱着手段に供給するコンタクトチップ供給手段と、を備えたことを特徴とする。

請求項２に係る発明は請求項１の構成に加えて、前記溶接ノズル脱着手段が、前記駆動装置により回転駆動される駆動軸に連結されたノズル把持手段を有し、当該ノズル把持手段は、当該駆動軸の延長線上に位置するノズル挿入部の周囲に等間隔に配置された2以上のローラー付きブラケットを有し、当該各ローラー付きブラケットは、L字状のフレームと、ノズル挿入部軸方向と平行に配置した前記フレーム部分に回転軸を有するように配置された外周部が弾性部材で構成された２つのローラーと、当該ローラーのうちノズル挿入部入り口側のローラー（ローラー１）の回転軸部（回転軸１）からL字状に外周方向へ伸びたフレーム端部に配置されたブラケット全体の回転軸（回転軸３）と、当該フレームの回転軸３の更に外周側に、ノズル挿入部奥側ローラー（ローラー２）がノズル挿入部軸中心方向に移動する方向へ前記ローラー付きブラケットを付勢する付勢手段とを有し、当該2以上のローラー付きブラケットがノズルを確実に把持するよう構成されたことを特徴とする。

請求項３に係る発明は請求項１または請求項２の構成に加えて、前記コンタクトチップ脱着手段が一組のコンタクトチップ取り外し手段とコンタクトチップ装着手段により構成され、当該コンタクトチップ取り外し手段及び当該コンタクトチップ装着手段各々が、前記駆動装置により回転駆動される駆動軸に連結された本体ブロックと、当該本体ブロックにコンタクトチップ挿入部軸芯に対し対称に設けられた一組の回転ロック部材と、当該回転ロック部材にトルクを付与する一組の付勢部材を有し、更に当該回転ロック部材は回転軸部を有し、本体ブロックに当該回転軸部を中心に回転可能に支持されると共に、当該回転軸部にはコンタクトチップ挿入部軸芯方向に突起部が形成され、更に当該回転軸部には前記突起部とは異なる方向に延長部位が形成され、前記付勢部材が前記延長部位を付勢することで、当該回転ロック部材がコンタクトチップの回転を拘束してコンタクトチップの取り外し、取り付けを行うよう構成されたことを特徴とする。

請求項４に係る発明は請求項１または請求項２の構成に加えて、前記コンタクトチップ脱着手段が前記駆動装置により回転駆動される駆動軸に締結され、当該駆動軸芯に対し対称に設けられた一組のロック駆動部材と、当該駆動軸に回転可能に支持された本体ブロックと、当該本体ブロックにコンタクトチップ挿入部軸芯に対し対称に設けられた一組の回転ロック部材と、を有し、当該回転ロック部材は回転軸部を有し、本体ブロックに当該回転軸部を中心に回転可能に支持されると共に、当該回転は回転範囲制限手段により回転範囲が制限され、当該回転軸部には前記コンタクトチップ挿入部軸芯方向に近接して２つの突起部が形成され、当該回転軸部には前記２つの突起部とは略反対方向に延長部位が形成され、当該延長部位は前記ロック駆動部材と係合するよう構成され、当該回転ロック部材がコンタクトチップの回転を拘束してコンタクトチップの取り外し、取り付けを行うよう構成されたことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、ワイヤーカット手段と、ノズル脱着手段と、コンタクトチップ脱着手段と、コンタクトチップ供給手段と、を１台の交換装置に設けるようにしたので、シンプルな構成で一連の作業を迅速に効率良く行うことができる。また、ノズル脱着手段と、コンタクトチップ脱着手段とを駆動装置を介して回転駆動することで、制御を容易に行うことができ、メンテナンス等の簡略化も図れる。また、装置を小型化する点においても有利である。

請求項２記載の発明によれば、ローラー付きブラケットに設けられた２つのローラーの相乗作用によりノズルを確実に把持することができる。また、ノズル把持部が弾性部材で構成されているため、溶接トーチを把持するときの溶接トーチへの衝撃が緩和される。また、ノズルを取り外す際には、溶接トーチは溶接ロボットによって固定されているので、螺子が緩んでいくとノズルが下に移動していきノズル把持部に下向きの力がかかるが、ノズル把持部は２つのローラーで構成されているため、下方向への変位を許容することができる。ノズルを装着する際には、上方向への変位を許容することができるため、ノズル把持部を上下方向へ移動させる手段が不要となり、よりシンプルな構成でノズルの脱着作業を行うことが可能となる。

請求項３記載の発明によれば、コンタクトチップの２つの平面部の位置を制御してコンタクトチップをコンタクトチップ脱着手段の係合孔に挿入する必要がないため、余分な作業を必要とせず、または複雑な制御を必要とせずに、コンタクトチップの取り外しと装着をすることが可能となる。またコンタクトチップを取り外した際、拘束がなくなったコンタクトチップはそのまま下方へ落下するためコンタクトチップを取り除く作業が不要である。

請求項４記載の発明によれば、コンタクトチップの取り外しと装着を１つの装置で実施することができるため、コンタクトチップ交換装置がコンパクトになり、かつ作業を迅速に行うことが可能となり、コンタクトチップ交換時の作業効率を向上させることができる。

第１実施例のコンタクトチップ交換装置の全体構成を示す斜視図である。トーチを示した図で、（ａ）は側断面図、（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。第１実施例の駆動装置の平面図である。第１実施例のノズル脱着手段の斜視図である。第１実施例のノズル把持部の説明図である。第１実施例のコンタクトチップ取り外し手段の斜視図である。第１実施例のコンタクトチップ装着手段の斜視図である。第１実施例のコンタクトチップ脱着手段の説明図である。第２実施例のコンタクトチップ脱着手段の斜視図である。第２実施例のコンタクトチップ脱着手段の平面図である。従来のコンタクトチップ交換装置を示す概要図である。

以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。尚、以下の実施形態の説明は、本質的な例示に過ぎず、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。

（第１実施例）
図１は、本発明に係るコンタクトチップ交換装置１の全体図である。コンタクトチップ交換装置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ロボットの溶接トーチ２０先端部に設けられているコンタクトチップ２３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。溶接トーチ２０は溶接ロボットのアームに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２０を移動させることで、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）
溶接トーチ２０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、図２に示すように、ロボットアームに保持されたトーチ本体２１と、トーチ本体２１に外嵌された円筒状のノズル２２と、トーチ本体２１の先端に装着されたコンタクトチップ２３とを備える。

コンタクトチップ２３は、トーチ本体２１から送出される溶接ワイヤ（図示せず）が挿通される略円筒状の金属部品である。このコンタクトチップ２３を介して溶接ワイヤーに給電するように構成されている。
コンタクトチップ２３は、基部よりも先端部が縮径された先細り形状となっている。また、コンタクトチップ２３の基部にはねじ部２３ａが設けられている。このねじ部２３ａがトーチ本体２１の先端面に形成されたねじ孔２１ａに螺合されることで、コンタクトチップ２３がトーチ本体２１に取り付けられている。また、図２（ｂ）に示すように、コンタクトチップ２３の外周面上部の両側には、２つの平面部２３ｂ、２３ｃが形成されている。両平面部２３ｂ、２３ｃの間の幅はコンタクトチップ２３の最大径よりも小さくなっている。

（コンタクトチップ交換装置）
図１に示すように、コンタクトチップ交換装置１は、基台上に箱状に形成された装置収納ボックス２が設けられており、装置収納ボックス２上には、余分な溶接ワイヤーをカットする溶接ワイヤーカット手段３と、ノズル２２を脱着する溶接ノズル脱着手段４と、溶接用コンタクトチップ２３を脱着する一組のコンタクトチップ取り外し手段６とコンタクトチップ装着手段７とにより構成されるコンタクトチップ脱着手段５と、ノズル脱着手段４とコンタクトチップ取り外し手段６とコンタクトチップ装着手段７とを回転駆動する駆動装置８と、使用可能に準備されたコンタクトチップ２３を複数ストックしてコンタクトチップ装着手段７に供給するコンタクトチップ供給手段９と、交換作業中に溶接ワイヤーとノズル２２とコンタクトチップ２３との有無を確認する確認センサー部１０とを配置して構成されている。

（駆動装置）
装置収納ボックス２の内部には、駆動装置８の構成要素である正逆回転可能なモーター（図示せず）が収容されるようになっている。駆動装置８は図３に示すように、モーターの出力軸に連結された駆動歯車８２を有しており、また、駆動歯車８２には大径の従動歯車８３ａが噛合され、従動歯車８３ａの上部には従動歯車８３ａと一体回転するように同一の回転軸に連結された従動歯車８３ｂが設けられている。この構成により駆動軸の回転は適切な回転数に減速され駆動トルクが増幅される。

従動歯車８３ｂには、従動歯車８３ｂと噛合して一体回転するように噛合して連結された従動歯車８４、８６、８７が従動歯車８３ｂを回動中心として回転自在に支持されている。従動歯車８４、８６、８７の回転軸にはそれぞれ溶接ノズル脱着手段４とコンタクトチップ取り外し手段６とコンタクトチップ装着手段７とが連結されて装置収納ボックス上に配置されている。モーターの作動により駆動歯車８２と従動歯車８３ａが噛合し、また、従動歯車８３ａの回転軸に連結された従動歯車８３ｂと従動歯車８４、８６、８７が噛合して一体的に回転駆動することができる。そのため、１つのモーターでノズル脱着手段４とコンタクトチップ取り外し手段６とコンタクトチップ装着手段７とを一体的に回転駆動させることができ、簡単な構造で一連の作業を行うことが可能となる。また、駆動力伝達装置を、歯車を用いたシンプルな構成とすることで、より一層低コスト化を図ることができる。

（溶接ワイヤーカット手段）
溶接ワイヤーカット手段３は、溶接ワイヤー先端の球状になってコンタクトチップ交換時支障となる部分を予め切断するためのものであり、溶接ワイヤーを所定の長さに切断するワイヤーカッター３１が設けられている。溶接トーチ２０がワイヤーカット部３の所定位置に近づくと、ロボットからの信号に基づき、溶接ワイヤーの先端部を検知してワイヤーカッター３１で溶接ワイヤーを切断するようにしたものである。

（溶接ノズル脱着手段）
溶接ノズル脱着手段４は、モーターにより前記のように歯車を介して回転駆動される従動歯車８４の回転軸に連結されており、図４に示すようにノズル挿入部の周囲に配置されたローラー付きブラケット３組４２ａ、４２ｂ、４２ｃを備えたノズル把持部４１を有している。ローラー付きブラケット４２ａは、一組のＬ字状のフレーム４３ａとこの２つのフレームで挟まれた、外周部が弾性部材で構成された２つのローラーＲ１、Ｒ２を有しており、２つのローラーＲ１、Ｒ２はＬ字状のフレーム４３ａのノズル挿入部の軸方向と平行に構成した部分に回転軸Ａ１、Ａ２を有する。

ローラー付きブラケット４２ａは、ノズル挿入部入り口側のローラーＲ１の回転軸部Ａ１から外周方向へ伸びたＬ字状のフレーム４３ａ端部に、全体の回転軸Ａ３を有するように構成されている。また、回転軸Ａ３の更に外周側に、ノズル挿入部奥側ローラーＲ２がノズル挿入軸中心方向に移動する方向へローラー付きブラケット４２ａを付勢する付勢手段４４Ａを有する。残りのローラー付きブラケット２組４２ｂ、４２ｃについても、図４に示すようにローラー付きブラケット４２ａと同様の構成を有している。また各ローラー付きブラケット４２ａ、４２ｂ、４２ｃはノズル挿入軸周りに略１２０度間隔で均等に配置され、ノズルに加わる把持力がバランスするよう構成される。本実施形態ではローラー付きブラケットは３組設けられているが、適宜変更することが可能であり２組でもよいし、４組以上でもよい。２組設ける場合にはローラーの形状を、ローラーの軸方向の断面において、中央部が凹んで湾曲した鼓形状とすることができる。

図５（ａ）に示すように、ノズル挿入前は、ローラーＲ１、Ｒ２が付勢手段により付勢され、ローラーＲ１はノズル挿入軸外周方向に、ローラーＲ２はノズル挿入軸中心方向に付勢された状態である。ノズル２２が挿入されると、図５（ｂ）に示すように、ローラーＲ２が付勢手段４４に抗してノズル挿入軸外周側に移動し、回転軸Ａ３を中心にローラー付きブラケット４２ａ、４２ｂ、４２ｃが回転し、ローラーＲ１がノズル２２に押付けられる。ローラーＲ１とローラーＲ２の相乗作用によりローラー付きブラケット３組４２ａ、４２ｂ、４２ｃがノズル２２を確実に把持する。
具体的には回転軸Ａ３と回転軸Ａ２の長さに比べて、ローラーＲ１がノズル２２へ移動する距離が小さいため、ノズル挿入時に加わるローラーＲ２への力がローラー付きブラケットを介して有効にローラーＲ１へ作用し、比較的小さなノズル挿入力でローラーＲ２は大きな把持力を発生する。また各ローラーは外周部が弾性部材で構成されているため、ノズルを傷つけることなく適切な把持力を維持することができる。

また図４に示すように、溶接ノズル脱着手段４に近接してノズル挿入時ノズル先端部が位置する部位に、スパッタを除去するスクレイパー４５が設けられている。スクレイパー４５は装置本体に固定され回転しない構造となっており、溶接ノズル脱着手段４の回転軸中心にコンタクトチップ２３とノズル２２の隙間内に挿入可能な刃部４５ａを有し、図示しないエアシリンダーにより上下動可能に設けられている。溶接トーチ２０のノズル２２をノズル把持部４１により把持した状態で、スクレイパー４５の刃部４５ａがノズル２２の内周面側に挿入され、スクレイパー４５がノズル２２の先端部に接触して、ノズル２２の回転作動が行われると、ノズル先端部の周囲に堆積したスパッタが掻き落され、掻き落されたスパッタは隙間を通して自然に落下する構造である。

（コンタクトチップ取り外し手段）
コンタクトチップ取り外し手段６は、本体ブロック６１がモーターにより前記のように歯車を介して回転駆動される従動歯車８６の回転軸に連結されており、図６に示すように本体ブロック６１下側には本体ブロック６１をコンタクトチップ挿入側方向（上側）へ付勢するスプリング（図示せず）を回転軸中心に備えている。本体ブロック６１は、コンタクトチップ挿入部軸芯に対し対称に設けられた一組の回転ロック部材６３と、回転ロック部材６３にトルクを付与する一組の付勢部材６８を有する。回転ロック部材６３は回転軸部Ａを有し、本体ブロック６１に回転軸部Ａを中心に回転可能に設けられている。

また、回転ロック部材６３にはコンタクトチップ挿入部軸心方向に突起部６４が形成され、更に突起部６４とは異なる方向に延長部位６５が形成されている。前記付勢部材６８はプランジャーで構成されており、ブロック内に穿たれた穴の中部でプランジャー先端部が延長部位６５を付勢している。溶接トーチ２０をコンタクトチップ取り外し手段６の係合孔６９へ挿入した段階では、延長部位６５の端部に設けられたローラー部６６はガイド部６７の直線部６７ａに当接しており、図８（ａ）に示すように、ガイド６７に固定されて付勢手段６８の付勢力に抗している状態である。

次いで溶接ロボットによって、溶接トーチ２０をコンタクトチップ２３の軸方向に沿ってコンタクトチップ先端側方向（下方向）のコンタクトチップ取り外し位置まで移動させると、スプリングの付勢力に抗して本体ブロック６１も下方向へ移動する。ローラー部６６もガイド部の斜面部６７ｂに沿って移動するため、ガイド６７の押付力から解放されて、付勢手段材６８によって延長部位６５が付勢された状態となる。付勢されると、回転ロック部材６３が回転軸Ａを中心に回転することで、図８（ｂ）に示すように、突起部６４がコンタクトチップ２３に押付けられる。回転ロック部材６３が回転し、さらに本体ブロック６１が、コンタクトチップ２３に対してモーターの作用により相対的に公転すると、図８（ｃ）に示すように、突起部６４がコンタクトチップ側面の２つの平面部２３ｂ、２３ｃに当接する。さらに公転すると、回転ブロック６３の延長部位６５は回転範囲制限手段Ｌ（本体ブロック６１壁面）によって回転を制限されて、図８（ｄ）に示すようにコンタクトチップ２３の回転を拘束した状態で回転を停止する。回転ブロック６３は図８（ｅ）に示すようにコンタクトチップ２３の回転を拘束した状態となり、この状態で本体ブロック６１がコンタクトチップを取り外す方向に回転することでコンタクトチップの取り外しが行われる。コンタクトチップ２３が取り外されると隙間から下へ自然落下して回収箱へ回収される。

これにより、コンタクトチップ２３の２つの平面部２３ｂ、２３ｃの位置を制御してコンタクトチップ２３を係合孔６９に挿入する必要がなく、コンタクトチップ２３の軸方向に沿ってコンタクトチップ先端側方向（下方向）へ移動させるだけでコンタクトチップ２３を確実に把持することができる。

（コンタクトチップ装着手段）
コンタクトチップ装着手段７は、図７に示すように、コンタクトチップ取り外し手段６と軸心に対し対称の構造であり、コンタクトチップ２３を装着する場合には、モーターを逆転させることで同様の作動によりコンタクトチップ２３の装着を行うことができる。

（コンタクトチップ供給手段）
コンタクトチップ供給手段９は、装置収納ボックス２上にスライドレールを介して摺動自在に設けられている。使用可能に準備されたコンタクトチップ２３を複数ストックして、必要な際にはコンタクトチップ装着手段７にコンタクトチップ２３を供給した後、図１の矢印Ｗ方向へ移動して待機しておく。

（確認センサー部）
確認センサー部には市販の光電スイッチを用い、投光部、受光部の間に溶接トーチ先端をかざして透過光の有無でワイヤー先端部とノズル・コンタクトチップの有無とを確認する。

（動作）
通常の溶接作業時では、溶接トーチ２０はトーチ本体２１にコンタクトチップ２３とノズル２２を装着した状態で、所定の溶接作業を行う。コンタクトチップ２３の交換を行う場合には、まず、コンタクトチップ装着手段７に新しいコンタクトチップ２３をコンタクトチップ供給手段９により供給しておく。この時点では、コンタクトチップ２３は回転ロック部材７３には拘束されておらず係合孔７９に置かれている状態である。
そして、溶接ロボットは溶接トーチ２０をワイヤーカット手段３近傍に接近させる。ワイヤーカット手段３ではロボットからの信号に基づいて溶接ワイヤーの先端部を検知し、ワイヤーカッター３１で球状になったチップ交換の支障となる部分を切断する。
溶接ロボットは溶接トーチ２０をまず所定の距離上方に移動し、溶接ワイヤーをワイヤーカット手段３から離脱させた後確認センサー部１０に移動させてワイヤー先端が確実に切断されていることを確認する。ワイヤー先端が切断された状態であることを確認すると、溶接トーチ２０は溶接ロボットによりノズル脱着手段４近傍に位置決めされる。

次に、溶接ロボットは溶接トーチ２０をノズル脱着手段４のノズル把持部４１に接近させる。ここで、図５（ａ）に示すように、溶接ロボットはノズル挿入部の周囲に配置された入り口側のローラー間からノズル２２を挿入させる。ノズル挿入部の軸方向に沿って挿入部奥側（下方向）へ移動させると、ノズル挿入部奥側ローラーＲ２が付勢手段４４に抗して外周側に移動するため、ノズル２２はローラーＲ１、Ｒ２に案内されて、図５（ｂ）に示すノズル取り外し位置まで移動する。ノズル取り外し位置まで移動すると、ノズル２２はローラーＲ１、Ｒ２により把持され、エアシリンダーの作動によりスクレイパー４５がノズルの先端側に接触して、刃部４５ａがノズル２２の内周面に挿入される。

ノズル脱着手段４にノズル２２が把持される際、溶接ロボットによる溶接トーチ２０の位置決めに多少の誤差が生じ、ノズル把持部４１の把持中心と溶接トーチ２０の軸心とが一致しない場合が起こりうるが、本発明の構成では、ノズル２２を挿入するとローラー付きブラケットの機能と弾性部材の効果によりノズル把持部４１の把持中心と溶接トーチ２０の軸心が一致するようになり、誤差が吸収されるようになっている。また、ノズル挿入部入り口側ローラーＲ１及び奥側ローラーＲ２は付勢手段４４により回動自在に配置されていることから、ノズル２２を案内する際のノズル２２に対する抵抗が小さく、円滑にノズル２２をノズル取り外し位置まで案内させることができる。

ノズル２２が把持されると、モーターを正転させる。正転とは図３に示す矢印Ｙの方向である。モーターを正転させると、駆動歯車８２が同方向に回転し、この駆動歯車８２に噛み合っている従動歯車８３ａ、８３ｂは矢印Ｘ方向に回転する。従動歯車８３ｂと螺合して回転するように連結された従動歯車８４、８６、８７は矢印Ｙ方向に回転する。従動歯車８４が矢印Ｙの方向に回転すると、ノズル脱着手段４も同方向に回転する。矢印Ｙ方向は、ノズル２２の螺子の緩み方向であり、ノズル脱着手段４の回転によってノズル２２がトーチ本体２１から外れる方向に回転する。

ノズル２２が回転する際、トーチ本体２１は溶接ロボットによって固定されているため、螺子が緩んでいくとノズル２２が下に移動していきノズル把持部４１に下向きの力がかかるが、このノズル把持部４１は２つのローラーで構成されているため、下方向への変位が許容されて、ノズル２２をトーチ本体２１から確実に取り外すことができる。

ノズル２２の取り外しを行う間、スクレイパー４５はノズル２２先端の周囲に付着しているスパッタ等を除去する。ノズル２２の回転に伴い、ノズル先端部に接触しているスクレイパー４５でノズル２２先端部の周囲に堆積したスパッタを掻き落とす。ノズル２２の螺子が緩んでいくとノズル２２が下方向に移動するが、スクレイパー４５は図示しないエアシリンダーにより付勢されているので、ノズル２２への適切な圧力を保持しながら押されて下方向に移動する。掻き落とされたスパッタは隙間を通して自然に落下する。

タイマーにより所定の時間回転作動を行うと螺子が外れたと判断し、溶接ロボットは溶接トーチ２０を先ず所定の距離上方に移動し溶接ワイヤーをノズル２２から離脱させた後確認センサー部１０に移動させてノズル２２が確実に取り外されていることを確認する。ノズル２２が取り外された状態であることを確認すると、溶接トーチ２０は溶接ロボットによりチップ取り外し手段６近傍に位置決めされる。

溶接ロボットは溶接トーチ２０をコンタクトチップ取り外し手段６に接近させると、コンタクトチップ２３の先端部をコンタクトチップ取り外し手段６の係合孔６９に挿入する。この状態では延長部位６５の端部に設けられたローラー部６６はガイドの直線部６７Ａに当接しており、付勢手段６８の付勢力に抗している。溶接ロボットは溶接トーチ２０をコンタクトチップ２３の軸方向に沿ってコンタクトチップ先端側方向（下方向）のコンタクトチップ取り外し位置へ移動させると、スプリングの付勢力に抗して本体ブロック６１も下方向へ移動する。ローラー部６６もガイドの斜面部６７ｂに沿って移動し、ガイドの押付力から解放されるため、付勢手段６８によって延長部位６５が付勢された状態となる。付勢されると、回転ロック部材６３が回転軸Ａを中心に回転することで、図８（ｂ）に示すように、突起部６４がコンタクトチップ２３に押付けられる。回転ロック部材６３が回転し、さらに本体ブロック６１全体が、コンタクトチップ２３を中心にモーターの作用により公転すると、図８（ｃ）に示すように、突起部６４がコンタクトチップ側面の２つの平面部２３ｂ、２３ｃに当接する。さらに公転すると、回転ロック部材６３の延長部位６５は回転範囲制限手段Ｌによって回転を制限されて回転を停止し、図８（ｄ）に示すようにコンタクトチップ２３をロックして、コンタクトチップ２３と本体ブロック６１の相対的な回転を拘束する。

この状態で更にモーターを正転させると、駆動歯車８２が同方向に回転し、この駆動歯車８２に噛み合っている従動歯車８３ａ、８３ｂは矢印Ｘ方向に回転し、従動歯車８３ｂと螺合して一体回転するように連結された従動歯車８６は矢印Ｙ方向に回転する。従動歯車８６が矢印Ｙ方向に回転すると、コンタクトチップ取り外し手段６も同方向に回転する。矢印Ｙ方向は、コンタクトチップ２３の螺子の緩み方向であり、コンタクトチップ取り外し手段６の回転によってコンタクトチップ２３がトーチ本体２１から外れる方向に回転する。

コンタクトチップ２３の螺子が緩められると、溶接トーチ２０が固定されているのでコンタクトチップ２３が下方向に移動していくことになるが、コンタクトチップを把持している本体ブロック６１はスプリング６２により付勢されているため、本体ブロック６１が螺子の螺合量に応じて下降していく。

コンタクトチップ２３が取り外されると隙間から下へ自然落下して回収箱へ回収される。取り外しが終了すると溶接トーチ２０の拘束がなくなるため、溶接ロボットの作動により溶接トーチ２０を確認センサー部１０の位置に移動し、コンタクトチップ２３が取り外された状態であることを確認し、溶接トーチ２０は溶接ロボットによりコンタクトチップ装着手段７近傍に位置決めされる。

コンタクトチップ装着手段７の係合孔７９には事前にコンタクトチップ供給手段９によって供給された新しいコンタクトチップ２３が挿入されている。溶接ロボットにより、溶接トーチ２０をコンタクトチップ２３の軸線に沿って上方から接近させてコンタクトチップ２３基端部のねじ部２３ａにトーチ本体２１の先端面に形成されたねじ孔２１ａを当接させると、スプリング（図示せず）の効果で両ねじ部に所定の圧力が作用して当接した状態となる。更に溶接トーチ２０を下降させるとコンタクトチップ２３の取り外し工程で説明したように、回転ロック部材端部に設けられたローラー部６６とガイドの作用によって、回転ロック部材の突起部６４がコンタクトチップ側面の２つの平面部２３ｂ、２３ｃに当接した状態となる。

この状態で駆動装置８のモーターを逆転させる。逆転とは図３に示す矢印Ｘの方向である。モーターを逆転させると、駆動歯車８２は同方向に回転し、この駆動歯車８２に噛み合っている従動歯車８３ａ、８３ｂは矢印Ｙ方向に回転し、従動歯車８３ｂと螺合して回転するように連結された従動歯車８７は矢印Ｘ方向に回転する。従動歯車８７が矢印Ｘ方向に回転すると、コンタクトチップ装着手段７は新しいコンタクトチップ２３の螺子が螺合する方向に回転する。回転を開始するとコンタクトチップ２３のねじ部とトーチ本体２１の先端面ねじ孔２１ａが螺合を始め、両ねじ部にトルクがかかり始めると取り外し工程と同様に回転ロック部材の作動によりコンタクトチップ２３が本体ブロック７１にロックされ、所定のトルクで両ねじ部が締結されるまで締結作動が行われる。
なお本実施例ではモーターが一定のトルクで駆動しているため、モーターは所定の締め付けトルクで回転作動を停止する。モーター軸上に独立してトルクリミッターを設けたり、ノズル脱着手段４及びコンタクトチップ脱着手段５の軸上に各々独立してトルクリミッターを設けてトルクを制限することも可能である。

新しいコンタクトチップ２３の螺子が螺合していくと、溶接トーチ２０が固定されているので新しいコンタクトチップ２３が上昇していくことになるが、このときコンタクトチップ装着手段７を予め下方向に変位させており、本体ブロック７１がスプリングにより付勢されているので、螺子の螺合量に応じて上昇していく。

コンタクトチップ２３の装着が終了しトーチ本体２１が上昇すると、把持が解放され、ロボットの作動により溶接トーチ２０を確認センサー１０の位置に移動し、コンタクトチップ２３が装着された状態であることを確認すると、溶接トーチ２０は溶接ロボットにより、取り外されたノズル２２を保持したままのノズル脱着手段４近傍に位置決めされる。

溶接ロボットは溶接トーチ２０をノズル脱着手段４のノズル把持部４１に接近させ、次いでノズル２２とトーチ本体２１の係合部が係合するノズル取り付け位置まで移動する。具体的にはノズルから離脱した時と逆の作動で、ノズル上方より接近・当接し、溶接トーチ雄ねじ部とノズル雌ねじ部が所定の圧力で当接した状態となる。

溶接トーチ２０をノズル取り付け位置まで移動させると、モーターを逆転させる。逆転とは図３に示す矢印Ｘの方向である。モーターを逆転させると、駆動歯車８２が同方向に回転し、この駆動歯車８２に噛み合っている従動歯車８３ａ、８３ｂは矢印Ｙ方向に回転し、従動歯車８３ｂと螺合して一体回転するように連結された従動歯車８４は矢印Ｘ方向に回転する。従動歯車８４が矢印Ｘ方向に回転すると、ノズル脱着手段４も同方向に回転する。矢印Ｘ方向は、ノズル２２の螺子が螺合する方向であり、ノズル２２がトーチ本体２１に螺合する方向である。

ノズル２２が回転する際、溶接トーチ２０は溶接ロボットによって固定されているので、螺子を締めていくとノズル２２が上方向に移動し、ノズル把持部４１に上向きの力がかかるが、ノズル把持部４１は２つのローラーＲ１、Ｒ２で構成されているため、上方向への変位が許容されて、ノズル２２をトーチ本体２１に確実に装着することができる。
コンタクトチップ取り付け工程で説明したのと同様に、モーター固有の駆動力により所定の締め付けトルクがかかるとモーターが停止し適切なトルクが保持される。

ノズル２２の装着が完了すると、把持が解放され、溶接ロボットの作動により溶接トーチ２０を確認センサー部１０の位置に移動する。ノズル２２が装着された状態であることを確認し、コンタクトチップ２３の交換が終了すると、通常の溶接作業を再開することができる。

（制御手段）
ロボット側の制御装置（図示せず）とＰＬＣなどで構成するコンタクトチップ交換装置側の制御装置（図示せず）は制御線でつながっており連携して各作動を行わせるよう構成されている。

（第２実施例）
次に、本発明の第２実施形態を説明する。なお、第１実施形態と同様の部分については説明を省略し、以下相違点を中心に説明する。

図９と図１０はこの発明の第２実施例のコンタクトチップ脱着手段５を示す図である。第２実施例では、コンタクトチップ脱着手段５を構成するコンタクトチップ取り外し手段６とコンタクトチップ装着手段７とを一体としている点のみ第１実施例と異なり、その他の手段は第１実施例と同一である。

（コンタクトチップ脱着工程）
コンタクトチップ脱着手段５は、図９に示すように一組のロック駆動部材５２が駆動リング５６に固定されている。駆動リング５６は、モーター(図示せず)に歯車を介して回転駆動される従動歯車(図示せず)の回転軸に連結されている。駆動リング５６の内側にはフローティングリング５７が独立して回転可能に駆動軸に支持されている。フローティングリング５７上部には、このフローティングリング５７に上下方向にフローティング支持された本体ブロック５１が設けられている。図１０に示すように、本体ブロック５１は、コンタクトチップ挿入部軸心に対し対称に設けられた一組の回転ロック部材５３を備えている。回転ロック部材５３は回転軸部Ａを有しており、本体ブロック５１に回転軸部Ａを中心に回転可能に支持され、回転ロック部材５３の回転は本体ブロック５１壁面により構成される回転範囲制限手段５１ａにより回転範囲が制限されている。

また、回転軸部Ａにはコンタクトチップ挿入部軸心方向に近接して２つの突起部５４が形成されている。更に突起部５４とは略反対方向に延長部位５５が形成されており、延長部位５５はロック駆動部材５２と係合するように構成されている。

溶接ロボットによって、溶接トーチ２０をコンタクトチップ脱着手段５の係合孔５９へ挿入する。コンタクトチップ脱着手段５は図１０（ａ）に示す状態である。モーターが作用すると、図１０（ｂ）に示すように、歯車を介して回転駆動される駆動リング５６に連結されている一組のロック駆動部材５２が駆動軸周りに公転する。図１０（ｃ）に示すように、延長部位５５が一組のロック駆動部材５２に係合しているため、回転ロック部材５３はロック駆動部材５２の作用により回転軸Ａを中心に回転し、次いで図１０（ｄ）に示すように本体ブロック５１壁面（回転範囲制限手段５１ａ）に回転ロック部材５３が当接すると、以後本体ブロック５１も一体としてコンタクトチップ２３を中心とした回転を開始する。

本体ブロック５１の回転に伴い、各回転ロック部材５３に設けられた２つの突起部５４のうち、回転ロック部材５３の回転方向遅れ側の突起部５４ａがコンタクトチップ２３に押付けられながらコンタクトチップを中心に公転を始める。そして突起部５４頂部がコンタクトチップ側面の２つの平面部２３ｂ、２３ｃに当接すると、回転ロック部材５３に挟まれてコンタクトチップ２３が拘束された状態となり、コンタクトチップ２３が本体ブロック５１と一体に回転してコンタクトチップ２３の取り外しが行われる。
コンタクトチップ２３を装着する場合には、モーターを逆転させ同様の作動を行う。

これにより、コンタクトチップ２３の２つの平面部２３ｂ、２３ｃの位置を制御する必要がなく、コンタクトチップ２３をコンタクトチップ脱着手段５の係合孔５９に挿入させるだけでコンタクトチップ２３を確実に把持することができる。

１コンタクトチップ交換装置
２装置収納ボックス
３ワイヤーカット手段
４ノズル脱着手段
５コンタクトチップ脱着手段
６コンタクトチップ取り外し手段
７コンタクトチップ装着手段
８駆動装置
９コンタクトチップ供給手段
１０確認センサー部
２０溶接トーチ
２１トーチ本体
２２ノズル
２３コンタクトチップ

Claims

溶接ロボットの溶接用コンタクトチップを自動で交換するコンタクトチップ交換装置であって、
基台上に設置した装置収納ボックスに、
溶接ワイヤーをカットする溶接ワイヤーカット手段と、
溶接ノズルを脱着するノズル脱着手段と、
溶接用コンタクトチップを脱着するコンタクトチップ脱着手段と、
前記ノズル脱着手段と、前記コンタクトチップ脱着手段とを回転駆動する駆動装置と、
前記駆動装置の駆動力を制限するトルク制限手段と、
コンタクトチップを複数ストックして前記コンタクトチップ脱着手段に供給するコンタクトチップ供給手段と、
を備えたことを特徴とするコンタクトチップ交換装置。
前記溶接ノズル脱着手段が、
前記駆動装置により回転駆動される駆動軸に連結されたノズル把持手段を有し、
当該ノズル把持手段は、当該駆動軸の延長線上に位置するノズル挿入部の周囲に等間隔に配置された２以上のローラー付きブラケットを有し、
当該各ローラー付きブラケットは、L字状のフレームと、
ノズル挿入部軸方向と平行に配置した前記フレーム部分に回転軸を有するように配置された外周部が弾性部材で構成された２つのローラーと、
当該ローラーのうちノズル挿入部入り口側のローラー（ローラー１）の回転軸部（回転軸１）からL字状に外周方向へ伸びたフレーム端部に配置されたブラケット全体の回転軸（回転軸３）と、
当該フレームの回転軸３の更に外周側に、ノズル挿入部奥側ローラー（ローラー２）がノズル挿入部軸中心方向に移動する方向へ前記ローラー付きブラケットを付勢する付勢手段とを有し、
当該２以上のローラー付きブラケットがノズルを確実に把持するよう構成されたことを特徴とする、
請求項１に記載のコンタクトチップ交換装置。
前記コンタクトチップ脱着手段が一組のコンタクトチップ取り外し手段とコンタクトチップ装着手段により構成され、
当該コンタクトチップ取り外し手段及び当該コンタクトチップ装着手段各々が、
前記駆動装置により回転駆動される駆動軸に連結された本体ブロックと、
当該本体ブロックにコンタクトチップ挿入部軸芯に対し対称に設けられた一組の回転ロック部材と、当該回転ロック部材にトルクを付与する一組の付勢部材を有し、
更に当該回転ロック部材は回転軸部を有し、本体ブロックに当該回転軸部を中心に回転可能に支持されると共に、
当該回転軸部にはコンタクトチップ挿入部軸芯方向に突起部が形成され、
更に当該回転軸部には前記突起部とは異なる方向に延長部位が形成され、
前記付勢手部材が前記延長部位を付勢することで、
当該回転ロック部材がコンタクトチップの回転を拘束してコンタクトチップの取り外し、取り付けを行うよう構成されたことを特徴とする、
請求項１または請求項２に記載のコンタクトチップ交換装置。
前記コンタクトチップ脱着手段が
前記駆動装置により回転駆動される駆動軸に締結され、当該駆動軸芯に対し対称に設けられた一組のロック駆動部材と、
当該駆動軸に回転可能に支持された本体ブロックと、
当該本体ブロックにコンタクトチップ挿入部軸芯に対し対称に設けられた一組の回転ロック部材と、を有し
当該回転ロック部材は回転軸部を有し、本体ブロックに当該回転軸部を中心に回転可能に支持されると共に、当該回転は回転範囲制限手段により回転範囲が制限され、
当該回転軸部には前記コンタクトチップ挿入部軸芯方向に近接して２つの突起部が形成され、
当該回転軸部には前記２つの突起部とは略反対方向に延長部位が形成され、
当該延長部位は前記ロック駆動部材と係合するよう構成され、
当該回転ロック部材がコンタクトチップの回転を拘束してコンタクトチップの取り外し、取り付けを行うよう構成されたことを特徴とする、
請求項１または請求項２に記載のコンタクトチップ交換装置。