JP2017536244A - スポット溶接ガンから電極キャップを解放する機構 - Google Patents

Abstract

スポット溶接ガンの一対の電極キャップホルダから一対の電極キャップを解放する機構。軸の周りで回転できる回転可能部材は円筒内壁を備えた軸方向の貫通キャビティを有し、軸方向に間隔を空けた２つの組のニッチ（２０）をその円筒内壁に形成する。各ニッチは回転軸に対して偏心した形状を備えた湾曲軸壁を有する。各組のニッチは同じ周方向に次第に増大する深さおよび曲率（２０ａ、２０ｂ）を有する。２つの組のニッチ（２０）に部分的に収容される２つの組のグリップローラ（２４）は同じ溶接ガン上の２つの電極キャップをグリップするために設けられる。【選択図】図１３

Description

本発明は、一般に自動装置によって実行されるスポット溶接の分野に含まれる。特に、本発明はロボットの溶接ガンからおよび／または地面に取り付けた溶接ガンによって除去されなければならない消耗した（worn）電極キャップを解除する機構に関する。

多くの製造ライン、特に自動車製造の分野では抵抗スポット溶接が広く用いられ、ロボットアーム上に取り付けたおよび／または地面に固定した溶接ガンを用いる。各溶接ガンは一般に凸状の円筒外形を有する２つの対向可能な電極キャップを有する。各電極キャップは台座を構成する円錐凹部を有し、溶接ガンの電極キャップホルダ上にカプセルを強力に取り付けることができる。多くの場合、電極キャップは電極ホルダ上の円錐連結（conical coupling）を介して強力に取り付けられ、それは更にガンのアームの１つに同様に固定される。他の場合、電極キャップは溶接ガンの電極ホルダアームに固定したステムにネジ連結を介して取り付けられる。

電極キャップはかなりの消耗に曝され、従って頻繁に新しいものと交換しなければならない。強力に取り付けた電極キャップの除去は、溶接ガンにネジ連結した電極キャップを解放するために行われるように、ネジを外すことと同様の回転運動を与えることによって実行される。

特許文献１は電極キャップを除去する装置を開示する。その装置は、電極キャップをグリップするための回転可能クランプ手段を有する除去器具と、その器具の回転運動用の駆動ユニットと、電極キャップホルダからのその除去後の電極キャップの吸引、および電極キャップホルダの開口端部から現れる冷却媒体の吸引用の吸引手段を備える。

同じ面に並列配置した２つの除去器具を有し、それぞれ逆の回転方向（時計回りと反時計回り）に回転させる装置が提案されている。溶接ロボットは２つの電極キャップの第１の電極キャップを２つの器具の一方に近づけ、その後、第２の器具に第２のキャップを導入するように移動し、第１のものと反対方向にネジを外す動きを与えるようにプログラムしなければならない。

特許文献２は楔形の形状を有する一対の対向フォークを有する電極キャップ除去用の装置を開示し、各フォークはシャンクの厚さに対応する幅を有する。

特許文献３はスポット溶接ガンの電極キャップの交換用装置を開示する。その装置は、溶接ガンの電極キャップホルダから電極キャップを解除する機構を含む。回転可能部材は、所定の軸の周りで回転制御可能であり、回転軸からより偏心したまたは遠くのものと、あまり偏心していないものとを散在させた、交互のシーケンスの長手方向を画定するカム状キャビティと、カム状キャビティ内に収容される電極キャップをグリップする１つの組のローラを有する。解放機構は、回転可能部材を第１の角度位置まで回転させ、最も偏心した区画に沿ってローラを配置し、半径方向に互いに間隔を空け、溶接ガンの電極キャップホルダから除去される電極キャップをそれらの間に導入可能な脱係合状態と、回転可能部材を第２の角度位置まで回転させ、あまり偏心していない長手方向に沿ってローラを配置し、これらのキャップの間に半径方向に締め付ける係合状態の２つの動作状態を交互に取ることができる。第１の角度位置から離れるように回転可能部材を更に回転させることで、キャップは電極キャップホルダから解除される。

ＥＰ２３２７５００Ａ１ ＥＰ２５４６０１８Ａ１ ＩＴ１３３８２６４

従って、本発明の目的は電極キャップの交換をスピードアップし簡略化することである。本発明の別の目的は、電極キャップキャリアを損傷することなくキャップを除去することである。本発明の他の目的は、組立ライン近傍の嵩高さ（容量）を低減することである。以上のおよび他の目的および利点は、これ以降に現れるが、請求項１に記載の特徴を有する電極キャップを解除する機構によって本発明に従って実現される。好ましい実施形態は従属請求項に記載される。

要約すると、解放機構（リリース機構）は、軸の周りで回転でき、円筒内壁を備えた軸方向の貫通キャビティを有する回転可能部材を備える。円筒内壁には２つの組または２つの配列（orders）のニッチまたは凹部を形成し、それらは、軸方向に互いに間隔を空けて、回転軸に直交する２つの幾何学的平面内にそれぞれ整列される。各ニッチは回転軸に対して偏心した形状を備えた軸方向の湾曲壁を有する。各組のニッチは同じ周方向に次第に増大する深さおよび曲率を有する。更に、解放機構は第１および第２の組のローラを備え、同じ溶接ガンに取り付けられた２つの電極キャップのそれぞれ一つに係合する。各ローラは、それぞれのニッチに部分的に収容される。

一実施形態では、全てのニッチは同じ周方向に、より狭くなり、２つの電極キャップを同時に解放可能にする。別の実施形態では、１つの組のニッチは、他の組のニッチがより狭くなる周方向とは反対の周方向により狭くなる。この実施形態では、２つの連続するステップで２つの電極キャップを解除可能であり、溶接ガンにネジ留めした電極キャップホルダに適用できる。

解放機構は溶接ロボットの動作を低減できる。それは、溶接ガンから各電極キャップを除去ために、これまで互いに間隔を空けていた２つの解除位置の間で移動するよう、溶接ガンによってこれまで実行されていた複数の動作をなくすことができる。単一の動作によって溶接ガンは本発明の機構を達成し、両方の電極キャップが同時に解除および除去され、またはいずれにせよ溶接ガンを移動させる必要はない。

凹部の構成は、強いクランプ力を必要としない電極キャップに強いクランプ力が加えられないようにする。これは円錐形の電極キャップホルダの界面における損傷を防止し、電極キャップのテーパフィット（taper fit）が無効になり、キャップが電極キャップホルダから外れ、溶接ガンの動作中、金属板に溶接されたままになる危険性を低減する。

ここで、本発明による解放機構のいくつかの好ましいが非限定的な実施形態の構造および機能的特徴を説明する。添付の図面の参照を行う。

本発明の一実施形態による解放機構の斜視図である。 図１の機構の側面図である。 図１の解放機構の部分切り欠き斜視図である。 図１の機構の一部である歯車の斜視図である。 図４の詳細の拡大図である。 図１の機構の内部部品の斜視図である。 図６の部品の別の実施形態の斜視図である。 図１の機構の歯車部材の側面図である。 図８の矢印ＩＸにおける図である。 図８の矢印Ｘにおける図である。 第１の動作位置の解放機構の正面図である。 図１１の詳細の拡大図である。 第２の動作位置の図１１の機構の正面図である。 図１の機構の一部である歯車部材の別の実施形態の側面図である。 図１４の矢印ＸＶにおける図である。 図１４の矢印ＸＶＩにおける図である。 図６の部品を含む解放機構の分解図である。 図７の部品を含む解放機構の分解図である。

最初に図１を参照すると、全体として１０で指定される解除または解放機構は、回転中心軸ｘを画定する回転可能部材１１を備える。回転可能部材１１、この例ではギア部材は、一対のベアリング１３、１４を介して固定支持部１２に対して軸ｘの周りで回転可能なように取り付けることができる。

回転可能部材１１は、スリーブ部１８と、スリーブ１８の両端に対する横断中心面内で回転軸ｘと直交するように延在する円形フランジ１５とを構成する。円形フランジ１５は半径方向の外周歯１６を提供できる。この明細書では、「偏心（eccentric）」、「周（circumferential）」、「半径方向（radial）」、「軸方向（axial）」、「内側（inner）」および「外側（outer）」等の位置および向きに関する用語および表現は回転可能部材１１の回転軸ｘに対して言及される。

一般に円筒形の管状のスリーブ部１８は軸方向に延在する円筒内壁を有する内側キャビティ１９を備え、円筒内壁には軸方向に間隔を空けた２組の偏心ニッチ（窪み）または凹部２０、２１を形成する。各組のニッチは、円筒部２２によって互いに離間された複数の、この例では３つの偏心ニッチを備える。ニッチ２０、２１は、回転軸ｘに対して偏心している形状を有する軸方向に延在する湾曲壁２０ｃ、２１ｃをそれぞれ有する。更に、各組のニッチは回転軸ｘと直交する同じ半径方向または横方向に延在する幾何学的平面内にある。

キャビティ１９は好ましくは軸方向の貫通キャビティであり、図９と１０で視認可能なスリーブ部１８の２つの軸方向の両面１８ａ、１８ｂ上に開口している。

各シリーズの凹部またはニッチは同じ周方向で次第に増大する深さおよび曲率を有する。

従って、各ニッチは、第１の円筒部２２に隣接する、深くなく（つまり、ｘ軸により近く）あまり湾曲していない第１の端部２０ａ、２１ａと、第１の円筒部から周方向に隣接し且つ間隔を空けた第２の円筒部２２に隣接する、より深く（つまり、ｘ軸からより離れ）より湾曲した第２の端部２０ｂ、２１ｂを提供する。

言い換えると、キャビティ１９の内側に沿った周方向で、各組のニッチのレベルにおいて、円筒面２２によって分離されたより大きな曲率を有するより偏心した凹面と、より小さな偏心であり、より小さな曲率を有し、つまり、回転可能部材１１の回転中心軸ｘにより近い凹面との交互の並び（配列）が提供される。

互いに等しく間隔を空けた２つの組の転がり要素２４、２５、この例ではローラを保持するように適合された保持ケージ２３が、キャビティ１９内に、半径方向にいくらかの遊びを有して受領されている。各ローラは、その凹部の壁に隣接して各凹部２０、２１内に部分的に収容される。転がり要素２４、２５は消耗した電極キャップをクランプするグリップ要素として機能し、溶接ガン上の電極キャップホルダ（不図示）からそれを解放する。

ケージ２３は軸方向に間隔を空けた２つのシリーズのポケット２６、２７を提供し、各ポケットは同じ組の別のローラから周方向に離間されたローラを保持するように適合されている。

一実施形態では、各ポケットは半径方向の当接面２８を有し、ローラが同じ解放機構の他のローラと接触しないようにする。

本明細書で示される実施形態では、２つの組のポケットは２つのそれぞれ複数の軸方向の弓状壁の間に形成される。各ポケットはローラの直径より小さな半径方向の厚さまたは深さを有する。図６の実施形態では、一方の組のポケット２６は他方の組のポケット２７に対して軸方向で交互に配置されている。図７の実施形態では、一方の組のポケット２６は他方の組のポケット２７に対して軸方向で整列されている。図１７と図１８は、図６と図７によるケージをそれぞれ用いる解放機構の分解図を示す。ローラ２４、２５を軸方向で保持するために、２つの環状端部ディスク２９、３１は、例えば、ネジ３０または他の留め具によって、スリーブ部１８の軸方向の両端部に固定される。

転がり要素の数は様々であってもよい。本明細書で示される例示的な実施形態では、２つの組が示され、各組は３つの転がり要素を備える。他の実施形態では、３つ以上の組を提供してもよく、および／または１つ以上の組に４つ以上の転がり要素を提供してもよい。ローラの代替え形態として転がり要素はボールであってもよい。

ロボット（図示せず）の溶接ガンから一対の消耗した電極キャップを除去するために、ロボットは解放機構１０の近傍にそれ自体の溶接ガンを移動させる。その後、溶接ガンは閉鎖し、軸方向の両側からキャビティ１９内に両方の電極キャップを導入する。図１１と図１２では、面１８ａ側からキャビティ１９内に挿入される、２つの電極キャップの一方がＥで示されている。より詳細には、電極キャップはローラ２４とケージ２３との間に画定される空間に挿入される。電極キャップがキャビティ１９に入る際、電極キャップは第１の組の凹部２０のより深くより湾曲した端部２０ａに向かって周方向にローラ２４を移動させる。同じことは反対側でも起こり、面１８ｂ側からキャビティ１９内への他の電極キャップの導入は、第２の組の凹部２１のより深くより湾曲した端部２１ｂに向かって周方向にローラ２５を移動させる。

解放機構を動作させるために、歯１６と係合するラック・アンド・ピニオン機構またはギア等のアクチュエータ（図示せず）が用いられ、回転軸ｘの周りで歯付き回転可能部材１１を回転させる。矢印Ａ（図１３）によって示される回転方向でのキャビティ１９の回転は、キャビティ１９に対するローラ２４の相対的な変位を引き起こす。解放機構は図１１の角度位置から図１３の角度位置に移動する。ローラ２４が電極キャップＥの円筒側面とニッチ２０との間に半径方向でクランプされたままになるまで、ローラ２４はニッチ２０のより深くより偏心した端部２０ｂからあまり深くなくあまり偏心していない端部２０ａに向かって次第に移動する。回転可能部材１１とキャビティ１９の回転を継続することによって、ローラ２４は電極Ｅをクランプし、電極Ｅを駆動して回転可能部材１１と共に回転させる。従って、溶接ガン（図示せず）の電極と電極キャップホルダとの間のテーパフィットまたは円錐連結が解放される。

解放機構は同じ溶接ガンの両方の電極キャップを解放させることができ、いったん機構１０に溶接ガンを近づけたら、更に溶接ガンを移動させる必要はない。

図８〜図１０に示した一実施形態に従って、溶接ガンの２つの電極キャップは２つの連続的なステップで１つずつ解放される。図９の矢印Ａは、第１の電極キャップ上にローラ２４をクランプさせ、次に溶接ガンの電極キャップホルダからこのキャップをクランプ解除するために、回転可能部材１１に与えられる回転方向を示す。図９で視認可能な側面では、周方向がＡ１で示されており、その方向に、第１の組の凹部２０が広がり、第１の組の凹部２０は、より浅い端部２０ａからより深い端部２０ｂに向かって行く。

図９で視認可能な側面では、回転可能部材１１の回転方向Ａはニッチ２０の拡大方向Ａ１と一致しているが、反対側（図１０）では回転方向Ａは周方向Ａ２とは一致せず、周方向Ａ２では第２の組のニッチ２１が広がり、より浅い端部２１ａからより深い端部２１ｂに向かって行く。言い換えると、第１の組のニッチ２０は同じ第１の周方向に次第に増大する深さおよび曲率を有するが、第２の組の凹部２１は第１の周方向とは反対の同じ第２の周方向に次第に増大する深さおよび曲率を有する。この構成の結果として、回転可能部材１１を回転方向Ａで回転させると、第１の組のローラ２４はニッチ２０のあまり深くない端部２０ａに向かって導かれ、第１の電極キャップを半径方向に締め付ける。同時に、第２の電極キャップを回転させることなく、第２の組のローラ２５は凹部２１のより深い端部２１ｂに向かって同時に移動する。回転方向Ａとは反対方向に回転可能部材を回転させる場合、逆のことが発生する。従って、２つの回転方向のいずれか一方での図８〜１０の回転可能部材１１の回転が２つの電極キャップの１つだけをクランプさせ、その後、これを解放する。両方のキャップを解除するには、図８〜図１０の回転可能部材１１を最初に第１の回転方向に回転させ、その後、逆方向に回転させる必要がある。

２つの組のニッチの上記の反対の方向は、同じ溶接ガンの２つの電極キャップホルダにそれぞれ取り付けた２つの電極キャップの解除を２つの連続的なステップで可能にする。これは、溶接ガンの各アーム上に力連結（圧力連結；force coupling）または円錐連結（テーパフィット）で取り付けられたタイプの電極キャップホルダと、溶接ガンにネジで取り付けられた（ネジ留めされた）電極キャップホルダとの両方に当てはまる。後者の形態では、回転可能部材に与えられる回転は溶接ガンの各アームへの電極ホルダのネジ留め方向と一致する。与えられる回転は溶接ガンから電極キャップホルダをねじって外すことはない。

図１４〜図１６に示した別の実施形態は、タイトフィット（tight fit）またはテーパフィットによって溶接ガンの２つのアームに取り付けられた電極キャップの両方を、単一ステップで同時に解除することを可能にする。全ての凹部２０と２１、つまり第１の組の両方と第２の組の両方が、１つの同じ周方向で次第に増大する深さおよび曲率を有する。

図１５の矢印Ａは、回転可能部材１１に回転が与えられたとき、第１の電極キャップ上のローラ２４にクランプを発生させ、次に溶接ガンの支持シャンクからこのキャップを解放させる回転方向を示す。図１５に示した側面では、周方向がＡ１で示されており、その方向に、第１の組の凹部２０が広がり、より浅い端部２０ａからより深い端部２０ｂに向かって行く。図１５で視認可能な側面では、回転可能部材１１の回転方向Ａはニッチ２０の拡大方向Ａ１と一致する。更に、反対の側面（図１６）では、回転方向Ａは第２の組のニッチ２１を拡大し、より浅い端部２１ａからより深い端部２１ｂに向かって行く周方向Ａ２と一致する。この構成の結果として、回転可能部材１１を回転方向Ａに回転させると、第１の組のローラ２４および第２の組のローラ２５の両方がニッチ２０、２１のより浅い端部２０ａ、２１ａに向かって移動され、それによって２つの電極キャップを半径方向に締め付ける。回転可能部材１１を回転方向Ａとは反対方向に回転させると、第１の組のローラ２４と第２の組のローラ２５の両方がニッチ２０、２１のより深い端部２０ｂ、２１ｂに向かって移動され、電極キャップを締め付けることも、それらを回転させることもない。

従って、両方のキャップを締め付けることは、２つの可能な回転方向の１つのみの方向に図１４〜図１６による回転可能部材１１を回転させることによって実現される。

図１４〜図１６の実施形態は、同じ回転周方向で増大する曲率および深さを有する２つの組のニッチを提供する。この実施形態は、溶接ガンのアームにテーパフィットまたはタイトフィットで取り付けられた電極キャップホルダから２つの電極キャップを解放する場合に適用可能である。この実施形態は、同じ方向に両方のカプセルを同時に回転させると、溶接ガンのアームから電極キャップホルダの一方をねじって外すことになるので、溶接ガンにネジで取り付けた電極キャップホルダには適さない。

解除後は、電極キャップは重力によって容器に落下する。

当然のことながら、解放機構は自己適応型（self-adaptive）である。既知のように、電極キャップを解放するために必要なトルクは、組み立て中に加えられた閉鎖力、および電極キャップと電極キャップホルダの円錐シャンクとの界面に生じる酸化の度合いの関数として随時変動する。この解放機構は、要求される解除トルクに実質的に比例する半径方向のクランプ力を各電極キャップに加える。従って、強いクランプ力は強い解除トルクを必要とする電極キャップにだけ加えられる。適度な力で取り付けられたまたは酸化していない（錆びていない）電極キャップは、適度な半径方向のクランプ力を加えることによって解除される。これは、大部分の電極キャップに、電極キャップキャリアの円錐界面の表面を損傷させる可能性がある過度に強い半径方向のクランプ力を加えることを防止する。本開示内容の解放機構では、溶接ロボットは、解放機構内にｘ軸と同軸方向にキャップを導入するために、ｘ軸に沿っての移動のみを実行することが要求されるので、溶接ロボットのプログラミング時間および必要な移動が低減される。以降の追加の回転移動は必要とされない。最後に、両方の電極キャップを解除するための単一の作業台は、全体の寸法を低減し、機構をフレキシブルにし、例えば、ドレッシング装置（dressing device）の近傍等、最も便利な場所で溶接ライン内によりフレキシブルに設置できるようにする。

本発明の様々な態様および実施形態を説明した。当然のことながら、各実施形態は任意の他の実施形態と組み合わせてもよい。例えば、図８〜図１０に示した実施形態によるまたは図１４〜図１６による回転可能部材１１は図６または図７によるケージと共に用いてもよい。他の実施形態（図示せず）では、回転可能部材１１は、例えば、ベルトまたは別の種類の駆動部によって駆動される外周歯のない車輪であってもよい。他の実施形態（図示せず）では、回転可能部材は駆動接続ロッドに連結されたレバーであってもよい。更に、本発明は説明した実施形態には限定されないが、添付の請求項によって規定される範囲内で様々であってもよい。

本発明は、一般に自動装置によって実行されるスポット溶接の分野に含まれる。特に、本発明はロボットの溶接ガンからおよび／または地面に取り付けた溶接ガンによって除去されなければならない消耗した（worn）電極キャップを解除する機構に関する。

多くの製造ライン、特に自動車製造の分野では抵抗スポット溶接が広く用いられ、ロボットアーム上に取り付けたおよび／または地面に固定した溶接ガンを用いる。各溶接ガンは一般に凸状の円筒外形を有する２つの対向可能な電極キャップを有する。各電極キャップは台座を構成する円錐凹部を有し、溶接ガンの電極キャップホルダ上にカプセルを強力に取り付けることができる。多くの場合、電極キャップは電極ホルダ上の円錐連結（conical coupling）を介して強力に取り付けられ、それは更にガンのアームの１つに同様に固定される。他の場合、電極キャップは溶接ガンの電極ホルダアームに固定したステムにネジ連結を介して取り付けられる。

電極キャップはかなりの消耗に曝され、従って頻繁に新しいものと交換しなければならない。強力に取り付けた電極キャップの除去は、溶接ガンにネジ連結した電極キャップを解放するために行われるように、ネジを外すことと同様の回転運動を与えることによって実行される。

特許文献１は電極キャップを除去する装置を開示する。その装置は、電極キャップをグリップするための回転可能クランプ手段を有する除去器具と、その器具の回転運動用の駆動ユニットと、電極キャップホルダからのその除去後の電極キャップの吸引、および電極キャップホルダの開口端部から現れる冷却媒体の吸引用の吸引手段を備える。

同じ面に並列配置した２つの除去器具を有し、それぞれ逆の回転方向（時計回りと反時計回り）に回転させる装置が提案されている。溶接ロボットは２つの電極キャップの第１の電極キャップを２つの器具の一方に近づけ、その後、第２の器具に第２のキャップを導入するように移動し、第１のものと反対方向にネジを外す動きを与えるようにプログラムしなければならない。

特許文献２はスポット溶接ガンの各対の電極キャップホルダから一対の電極キャップを解放する機構を開示する。その機構は第１のおよび第２の歯車を備え、電極キャップをそれぞれ解除する。第２の歯車への回転運動を伝達および反転するために機械式伝達機が設けられる。

特許文献３は楔形の形状を有する一対の対向フォークを有する電極キャップ除去用の装置を開示し、各フォークはシャンクの厚さに対応する幅を有する。

特許文献４はスポット溶接ガンの電極キャップの交換用装置を開示する。その装置は、溶接ガンの電極キャップホルダから電極キャップを解除する機構を含む。回転可能部材は、所定の軸の周りで回転制御可能であり、回転軸からより偏心したまたは遠くのものと、あまり偏心していないものとを散在させた、交互のシーケンスの長手方向を画定するカム状キャビティと、カム状キャビティ内に収容される電極キャップをグリップする１つの組のローラを有する。解放機構は、回転可能部材を第１の角度位置まで回転させ、最も偏心した区画に沿ってローラを配置し、半径方向に互いに間隔を空け、溶接ガンの電極キャップホルダから除去される電極キャップをそれらの間に導入可能な脱係合状態と、回転可能部材を第２の角度位置まで回転させ、あまり偏心していない長手方向に沿ってローラを配置し、これらのキャップの間に半径方向に締め付ける係合状態の２つの動作状態を交互に取ることができる。第１の角度位置から離れるように回転可能部材を更に回転させることで、キャップは電極キャップホルダから解除される。

ＥＰ２３２７５００Ａ１ ＥＰ２６３９００５Ａ２ ＥＰ２５４６０１８Ａ１ ＩＴ１３３８２６４

従って、本発明の目的は電極キャップの交換をスピードアップし簡略化することである。本発明の別の目的は、電極キャップキャリアを損傷することなくキャップを除去することである。本発明の他の目的は、組立ライン近傍の嵩高さ（容量）を低減することである。以上のおよび他の目的および利点は、これ以降に現れるが、請求項１に記載の特徴を有する電極キャップを解除する機構によって本発明に従って実現される。好ましい実施形態は従属請求項に記載される。

要約すると、解放機構（リリース機構）は、軸の周りで回転でき、円筒内壁を備えた軸方向の貫通キャビティを有する回転可能部材を備える。円筒内壁には２つの組または２つの配列（orders）のニッチまたは凹部を形成し、それらは、軸方向に互いに間隔を空けて、回転軸に直交する２つの幾何学的平面内にそれぞれ整列される。各ニッチは回転軸に対して偏心した形状を備えた軸方向の湾曲壁を有する。各組のニッチは同じ周方向に次第に増大する深さおよび曲率を有する。更に、解放機構は第１および第２の組のローラを備え、同じ溶接ガンに取り付けられた２つの電極キャップのそれぞれ一つに係合する。各ローラは、それぞれのニッチに部分的に収容される。

一実施形態では、全てのニッチは同じ周方向に、より狭くなり、２つの電極キャップを同時に解放可能にする。別の実施形態では、１つの組のニッチは、他の組のニッチがより狭くなる周方向とは反対の周方向により狭くなる。この実施形態では、２つの連続するステップで２つの電極キャップを解除可能であり、溶接ガンにネジ留めした電極キャップホルダに適用できる。

解放機構は溶接ロボットの動作を低減できる。それは、溶接ガンから各電極キャップを除去ために、これまで互いに間隔を空けていた２つの解除位置の間で移動するよう、溶接ガンによってこれまで実行されていた複数の動作をなくすことができる。単一の動作によって溶接ガンは本発明の機構を達成し、両方の電極キャップが同時に解除および除去され、またはいずれにせよ溶接ガンを移動させる必要はない。

凹部の構成は、強いクランプ力を必要としない電極キャップに強いクランプ力が加えられないようにする。これは円錐形の電極キャップホルダの界面における損傷を防止し、電極キャップのテーパフィット（taper fit）が無効になり、キャップが電極キャップホルダから外れ、溶接ガンの動作中、金属板に溶接されたままになる危険性を低減する。

ここで、本発明による解放機構のいくつかの好ましいが非限定的な実施形態の構造および機能的特徴を説明する。添付の図面の参照を行う。

本発明の一実施形態による解放機構の斜視図である。 図１の機構の側面図である。 図１の解放機構の部分切り欠き斜視図である。 図１の機構の一部である歯車の斜視図である。 図４の詳細の拡大図である。 図１の機構の内部部品の斜視図である。 図６の部品の別の実施形態の斜視図である。 図１の機構の歯車部材の側面図である。 図８の矢印ＩＸにおける図である。 図８の矢印Ｘにおける図である。 第１の動作位置の解放機構の正面図である。 図１１の詳細の拡大図である。 第２の動作位置の図１１の機構の正面図である。 図１の機構の一部である歯車部材の別の実施形態の側面図である。 図１４の矢印ＸＶにおける図である。 図１４の矢印ＸＶＩにおける図である。 図６の部品を含む解放機構の分解図である。 図７の部品を含む解放機構の分解図である。

最初に図１を参照すると、全体として１０で指定される解除または解放機構は、回転中心軸ｘを画定する回転可能部材１１を備える。回転可能部材１１、この例ではギア部材は、一対のベアリング１３、１４を介して固定支持部１２に対して軸ｘの周りで回転可能なように取り付けることができる。

回転可能部材１１は、スリーブ部１８と、スリーブ１８の両端に対する横断中心面内で回転軸ｘと直交するように延在する円形フランジ１５とを構成する。円形フランジ１５は半径方向の外周歯１６を提供できる。この明細書では、「偏心（eccentric）」、「周（circumferential）」、「半径方向（radial）」、「軸方向（axial）」、「内側（inner）」および「外側（outer）」等の位置および向きに関する用語および表現は回転可能部材１１の回転軸ｘに対して言及される。

一般に円筒形の管状のスリーブ部１８は軸方向に延在する円筒内壁を有する内側キャビティ１９を備え、円筒内壁には軸方向に間隔を空けた２組の偏心ニッチ（窪み）または凹部２０、２１を形成する。各組のニッチは、円筒部２２によって互いに離間された複数の、この例では３つの偏心ニッチを備える。ニッチ２０、２１は、回転軸ｘに対して偏心している形状を有する軸方向に延在する湾曲壁２０ｃ、２１ｃをそれぞれ有する。更に、各組のニッチは回転軸ｘと直交する同じ半径方向または横方向に延在する幾何学的平面内にある。

キャビティ１９は好ましくは軸方向の貫通キャビティであり、図９と１０で視認可能なスリーブ部１８の２つの軸方向の両面１８ａ、１８ｂ上に開口している。

各シリーズの凹部またはニッチは同じ周方向で次第に増大する深さおよび曲率を有する。

従って、各ニッチは、第１の円筒部２２に隣接する、深くなく（つまり、ｘ軸により近く）あまり湾曲していない第１の端部２０ａ、２１ａと、第１の円筒部から周方向に隣接し且つ間隔を空けた第２の円筒部２２に隣接する、より深く（つまり、ｘ軸からより離れ）より湾曲した第２の端部２０ｂ、２１ｂを提供する。

言い換えると、キャビティ１９の内側に沿った周方向で、各組のニッチのレベルにおいて、円筒面２２によって分離されたより大きな曲率を有するより偏心した凹面と、より小さな偏心であり、より小さな曲率を有し、つまり、回転可能部材１１の回転中心軸ｘにより近い凹面との交互の並び（配列）が提供される。

互いに等しく間隔を空けた２つの組の転がり要素２４、２５、この例ではローラを保持するように適合された保持ケージ２３が、キャビティ１９内に、半径方向にいくらかの遊びを有して受領されている。各ローラは、その凹部の壁に隣接して各凹部２０、２１内に部分的に収容される。転がり要素２４、２５は消耗した電極キャップをクランプするグリップ要素として機能し、溶接ガン上の電極キャップホルダ（不図示）からそれを解放する。

ケージ２３は軸方向に間隔を空けた２つのシリーズのポケット２６、２７を提供し、各ポケットは同じ組の別のローラから周方向に離間されたローラを保持するように適合されている。

一実施形態では、各ポケットは半径方向の当接面２８を有し、ローラが同じ解放機構の他のローラと接触しないようにする。

本明細書で示される実施形態では、２つの組のポケットは２つのそれぞれ複数の軸方向の弓状壁の間に形成される。各ポケットはローラの直径より小さな半径方向の厚さまたは深さを有する。図６の実施形態では、一方の組のポケット２６は他方の組のポケット２７に対して軸方向で交互に配置されている。図７の実施形態では、一方の組のポケット２６は他方の組のポケット２７に対して軸方向で整列されている。図１７と図１８は、図６と図７によるケージをそれぞれ用いる解放機構の分解図を示す。ローラ２４、２５を軸方向で保持するために、２つの環状端部ディスク２９、３１は、例えば、ネジ３０または他の留め具によって、スリーブ部１８の軸方向の両端部に固定される。

転がり要素の数は様々であってもよい。本明細書で示される例示的な実施形態では、２つの組が示され、各組は３つの転がり要素を備える。他の実施形態では、３つ以上の組を提供してもよく、および／または１つ以上の組に４つ以上の転がり要素を提供してもよい。ローラの代替え形態として転がり要素はボールであってもよい。

ロボット（図示せず）の溶接ガンから一対の消耗した電極キャップを除去するために、ロボットは解放機構１０の近傍にそれ自体の溶接ガンを移動させる。その後、溶接ガンは閉鎖し、軸方向の両側からキャビティ１９内に両方の電極キャップを導入する。図１１と図１２では、面１８ａ側からキャビティ１９内に挿入される、２つの電極キャップの一方がＥで示されている。より詳細には、電極キャップはローラ２４とケージ２３との間に画定される空間に挿入される。電極キャップがキャビティ１９に入る際、電極キャップは第１の組の凹部２０のより深くより湾曲した端部２０ａに向かって周方向にローラ２４を移動させる。同じことは反対側でも起こり、面１８ｂ側からキャビティ１９内への他の電極キャップの導入は、第２の組の凹部２１のより深くより湾曲した端部２１ｂに向かって周方向にローラ２５を移動させる。

解放機構を動作させるために、歯１６と係合するラック・アンド・ピニオン機構またはギア等のアクチュエータ（図示せず）が用いられ、回転軸ｘの周りで歯付き回転可能部材１１を回転させる。矢印Ａ（図１３）によって示される回転方向でのキャビティ１９の回転は、キャビティ１９に対するローラ２４の相対的な変位を引き起こす。解放機構は図１１の角度位置から図１３の角度位置に移動する。ローラ２４が電極キャップＥの円筒側面とニッチ２０との間に半径方向でクランプされたままになるまで、ローラ２４はニッチ２０のより深くより偏心した端部２０ｂからあまり深くなくあまり偏心していない端部２０ａに向かって次第に移動する。回転可能部材１１とキャビティ１９の回転を継続することによって、ローラ２４は電極Ｅをクランプし、電極Ｅを駆動して回転可能部材１１と共に回転させる。従って、溶接ガン（図示せず）の電極と電極キャップホルダとの間のテーパフィットまたは円錐連結が解放される。

解放機構は同じ溶接ガンの両方の電極キャップを解放させることができ、いったん機構１０に溶接ガンを近づけたら、更に溶接ガンを移動させる必要はない。

図８〜図１０に示した一実施形態に従って、溶接ガンの２つの電極キャップは２つの連続的なステップで１つずつ解放される。図９の矢印Ａは、第１の電極キャップ上にローラ２４をクランプさせ、次に溶接ガンの電極キャップホルダからこのキャップをクランプ解除するために、回転可能部材１１に与えられる回転方向を示す。図９で視認可能な側面では、周方向がＡ１で示されており、その方向に、第１の組の凹部２０が広がり、第１の組の凹部２０は、より浅い端部２０ａからより深い端部２０ｂに向かって行く。

図９で視認可能な側面では、回転可能部材１１の回転方向Ａはニッチ２０の拡大方向Ａ１と一致しているが、反対側（図１０）では回転方向Ａは周方向Ａ２とは一致せず、周方向Ａ２では第２の組のニッチ２１が広がり、より浅い端部２１ａからより深い端部２１ｂに向かって行く。言い換えると、第１の組のニッチ２０は同じ第１の周方向に次第に増大する深さおよび曲率を有するが、第２の組の凹部２１は第１の周方向とは反対の同じ第２の周方向に次第に増大する深さおよび曲率を有する。この構成の結果として、回転可能部材１１を回転方向Ａで回転させると、第１の組のローラ２４はニッチ２０のあまり深くない端部２０ａに向かって導かれ、第１の電極キャップを半径方向に締め付ける。同時に、第２の電極キャップを回転させることなく、第２の組のローラ２５は凹部２１のより深い端部２１ｂに向かって同時に移動する。回転方向Ａとは反対方向に回転可能部材を回転させる場合、逆のことが発生する。従って、２つの回転方向のいずれか一方での図８〜１０の回転可能部材１１の回転が２つの電極キャップの１つだけをクランプさせ、その後、これを解放する。両方のキャップを解除するには、図８〜図１０の回転可能部材１１を最初に第１の回転方向に回転させ、その後、逆方向に回転させる必要がある。

２つの組のニッチの上記の反対の方向は、同じ溶接ガンの２つの電極キャップホルダにそれぞれ取り付けた２つの電極キャップの解除を２つの連続的なステップで可能にする。これは、溶接ガンの各アーム上に力連結（圧力連結；force coupling）または円錐連結（テーパフィット）で取り付けられたタイプの電極キャップホルダと、溶接ガンにネジで取り付けられた（ネジ留めされた）電極キャップホルダとの両方に当てはまる。後者の形態では、回転可能部材に与えられる回転は溶接ガンの各アームへの電極ホルダのネジ留め方向と一致する。与えられる回転は溶接ガンから電極キャップホルダをねじって外すことはない。

図１４〜図１６に示した別の実施形態は、タイトフィット（tight fit）またはテーパフィットによって溶接ガンの２つのアームに取り付けられた電極キャップの両方を、単一ステップで同時に解除することを可能にする。全ての凹部２０と２１、つまり第１の組の両方と第２の組の両方が、１つの同じ周方向で次第に増大する深さおよび曲率を有する。

図１５の矢印Ａは、回転可能部材１１に回転が与えられたとき、第１の電極キャップ上のローラ２４にクランプを発生させ、次に溶接ガンの支持シャンクからこのキャップを解放させる回転方向を示す。図１５に示した側面では、周方向がＡ１で示されており、その方向に、第１の組の凹部２０が広がり、より浅い端部２０ａからより深い端部２０ｂに向かって行く。図１５で視認可能な側面では、回転可能部材１１の回転方向Ａはニッチ２０の拡大方向Ａ１と一致する。更に、反対の側面（図１６）では、回転方向Ａは第２の組のニッチ２１を拡大し、より浅い端部２１ａからより深い端部２１ｂに向かって行く周方向Ａ２と一致する。この構成の結果として、回転可能部材１１を回転方向Ａに回転させると、第１の組のローラ２４および第２の組のローラ２５の両方がニッチ２０、２１のより浅い端部２０ａ、２１ａに向かって移動され、それによって２つの電極キャップを半径方向に締め付ける。回転可能部材１１を回転方向Ａとは反対方向に回転させると、第１の組のローラ２４と第２の組のローラ２５の両方がニッチ２０、２１のより深い端部２０ｂ、２１ｂに向かって移動され、電極キャップを締め付けることも、それらを回転させることもない。

従って、両方のキャップを締め付けることは、２つの可能な回転方向の１つのみの方向に図１４〜図１６による回転可能部材１１を回転させることによって実現される。

図１４〜図１６の実施形態は、同じ回転周方向で増大する曲率および深さを有する２つの組のニッチを提供する。この実施形態は、溶接ガンのアームにテーパフィットまたはタイトフィットで取り付けられた電極キャップホルダから２つの電極キャップを解放する場合に適用可能である。この実施形態は、同じ方向に両方のカプセルを同時に回転させると、溶接ガンのアームから電極キャップホルダの一方をねじって外すことになるので、溶接ガンにネジで取り付けた電極キャップホルダには適さない。

解除後は、電極キャップは重力によって容器に落下する。

当然のことながら、解放機構は自己適応型（self-adaptive）である。既知のように、電極キャップを解放するために必要なトルクは、組み立て中に加えられた閉鎖力、および電極キャップと電極キャップホルダの円錐シャンクとの界面に生じる酸化の度合いの関数として随時変動する。この解放機構は、要求される解除トルクに実質的に比例する半径方向のクランプ力を各電極キャップに加える。従って、強いクランプ力は強い解除トルクを必要とする電極キャップにだけ加えられる。適度な力で取り付けられたまたは酸化していない（錆びていない）電極キャップは、適度な半径方向のクランプ力を加えることによって解除される。これは、大部分の電極キャップに、電極キャップキャリアの円錐界面の表面を損傷させる可能性がある過度に強い半径方向のクランプ力を加えることを防止する。本開示内容の解放機構では、溶接ロボットは、解放機構内にｘ軸と同軸方向にキャップを導入するために、ｘ軸に沿っての移動のみを実行することが要求されるので、溶接ロボットのプログラミング時間および必要な移動が低減される。以降の追加の回転移動は必要とされない。最後に、両方の電極キャップを解除するための単一の作業台は、全体の寸法を低減し、機構をフレキシブルにし、例えば、ドレッシング装置（dressing device）の近傍等、最も便利な場所で溶接ライン内によりフレキシブルに設置できるようにする。

本発明の様々な態様および実施形態を説明した。当然のことながら、各実施形態は任意の他の実施形態と組み合わせてもよい。例えば、図８〜図１０に示した実施形態によるまたは図１４〜図１６による回転可能部材１１は図６または図７によるケージと共に用いてもよい。他の実施形態（図示せず）では、回転可能部材１１は、例えば、ベルトまたは別の種類の駆動部によって駆動される外周歯のない車輪であってもよい。他の実施形態（図示せず）では、回転可能部材は駆動接続ロッドに連結されたレバーであってもよい。更に、本発明は説明した実施形態には限定されないが、添付の請求項によって規定される範囲内で様々であってもよい。

Claims (10)

1. スポット溶接ガンの各対の電極キャップホルダから電極キャップ対を解放する機構において、
   軸（ｘ）の周りで回転するように駆動可能で、且つ円筒内壁を備えた軸方向に延在する貫通キャビティ（１９）を有する回転可能部材（１１）であって、前記円筒内壁に、第１の組のニッチ（２０）と、前記第１の組のニッチ（２０）から軸方向に間隔をあけた第２の組のニッチ（２１）とが形成され、前記ニッチはそれぞれ前記回転軸（ｘ）に対して偏心した形状を備えた湾曲軸壁（２０ｃ、２１ｃ）を有し、各組の前記ニッチは同じ周方向に次第に増大する深さおよび曲率を有する、回転可能部材（１１）と、
   第１および第２の電極キャップ（Ｅ）をそれぞれグリップするための第１の（２４）および第２の（２５）組のグリップ転がり要素であって、各転がり要素が各ニッチ（２０、２１）に部分的に収容される、第１の（２４）および第２の（２５）組のグリップ転がり要素と、を備える機構。
2. 各組の前記ニッチは円筒壁（２２）の長さによって分離され、各ニッチは円筒壁（２２）の長さに隣接する低深度且つ低湾曲の第１の端部（２０ａ、２１ａ）と、円筒壁（２２）の別の長さに隣接し、前記第１の端部よりも高深度且つ高湾曲の第２の端部（２０ｂ、２１ｂ）を有する、請求項１に記載の解放機構。
3. 前記回転可能部材（１１）は前記回転軸の周りの２つの角度位置、つまり、
   前記２つの組の転がり要素の少なくとも一方の転がり要素（２４、２５）が前記各ニッチ（２０、２１）の高深度且つ高湾曲の前記第２の端部（２０ｂ、２１ｂ）に隣接して配置され、溶接ガンの電極キャップホルダによって保持された電極キャップ（Ｅ）を前記少なくとも１つの組の転がり要素の間に導入可能な第１の角度位置と、
   前記第１の角度位置に対して回転された第２の角度位置であって、前記少なくとも１つの組の転がり要素が前記電極キャップと前記ニッチの低深度且つ低湾曲の端部（２０ａ、２１ａ）との間に半径方向にクランプされ、前記第１の角度位置から離れる前記回転可能部材（１１）の更なる回転によって前記溶接ガンの前記各電極キャップホルダから前記電極キャップを解放する第２の角度位置と、
   に交互に到達可能である、請求項２に記載の解放機構。
4. 前記第１の組のニッチ（２０）は同じ第１の周方向に次第で増大する深さおよび曲率を有し、前記第２の組のニッチ（２１）は前記第１の周方向とは反対の同じ第２の周方向で次第に増大する深さおよび曲率を有し、それによって前記転がり要素は前記回転軸の周りの２つの角度位置、つまり、
   前記２つの組の転がり要素の第１の組の転がり要素（２４）が各ニッチ（２０）の高湾曲且つ高深度の前記第２の端部（２０ｂ）に隣接して配置され、前記第２の組の転がり要素（２５）が前記各ニッチ（２１）の低湾曲且つ低深度の第１の端部（２１ａ）に隣接して配置される第１の角度位置と、
   前記第１の角度位置に対して回転された第２の角度位置であって、前記第１の組の転がり要素（２４）が前記各ニッチ（２０）の低湾曲且つ低深度の前記第１の端部（２０ａ）に隣接して配置され、前記第２の組の転がり要素（２５）が前記各ニッチ（２１）の高湾曲且つ高深度の前記第２の端部（２１ｂ）に隣接して配置される第２の角度位置と、
   に交互に到達可能である、請求項２または３に記載の解放機構。
5. 前記第１のおよび第２の組の全てのニッチ（２０、２１）は同じ単一の周方向で次第に増大する深さおよび曲率を有し、それによって前記回転可能部材は回転軸の周りの２つの角度位置、つまり、
   前記第１のおよび第２の組の転がり要素の前記転がり要素（２４、２５）が前記各ニッチ（２０、２１）の高湾曲且つ高深度の前記第２の端部（２０ｂ、２１ｂ）に隣接して配置される第１の角度位置と、
   前記第１の角度位置に対して回転された第２の角度位置であって、前記第１のおよび第２の組の転がり要素の前記転がり要素（２４、２５）が前記各ニッチ（２０、２１）の低湾曲且つ低深度の前記第１の端部（２０ａ、２１ａ）に隣接して配置される第２の角度位置と、
   に交互に到達可能である、請求項２または３に記載の解放機構。
6. 前記キャビティ（１９）内の半径方向の遊びをもって収容される保持ケージ（２３）を備え、前記保持ケージ（２３）は軸方向に間隔を空けた２つの組のポケット（２６、２７）を有し、各ポケットは同じ組の他の転がり要素から周方向に間隔を空け、且つ各ニッチ（２０、２１）に部分的に収容される前記転がり要素（２４、２５）の１つを保持する、請求項１から５のいずれか一項または複数項に記載の解放機構。
7. 前記１つの組のポケット（２６）は前記他の組のポケット（２７）に対して軸方向に交互に配置されている、請求項６に記載の解放機構。
8. 前記１つの組のポケット（２６）は前記他の組のポケット（２７）に対して軸方向に整列されている、請求項６に記載の解放機構。
9. 前記グリップ転がり要素（２４、２５）はローラである、請求項１から８のいずれか一項に記載の解放機構。
10. 前記回転可能部材（１１）は、
    前記軸方向に延在する内部キャビティ（１９）、および前記キャビティ（１９）が開口している２つの軸方向に対向する面（１８ａ、１８ｂ）を提供する中央スリーブ部（１８）と、
    前記スリーブ部（１８）から半径方向外向きに延在する円形フランジ（１５）と、
    前記円形フランジ（１５）上に形成され、前記回転軸（ｘ）の周りで前記回転可能部材（１１）の回転を引き起こすアクチュエータ装置と係合する半径方向外面（１６）と、
    を備える請求項１から９のいずれか一項に記載の解放機構。

Images