JP2018161662A - トーチクリーナ、並びに溶接トーチの清掃方法及び制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】タンデムトーチのような複数の溶接トーチに付着するスパッタの除去を自動で効率的に行うことができるトーチクリーナ、並びに溶接トーチの清掃方法及び制御プログラムを提供する。【解決手段】トーチクリーナ１０は、複数の溶接トーチ１０１Ａ，１０１Ｂを挿入可能なトーチ挿入口１２を有する筐体１１と、複数の溶接トーチ１０１Ａ，１０１Ｂのコンタクトチップ１０４の対向面１１３,１１４間で回転駆動可能な中央スパッタ除去部２０と、コンタクトチップ１０４の側面１１１,１１２と当接可能な側方スパッタ除去部３０と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、トーチクリーナ、並びに溶接トーチの清掃方法及び制御プログラムに関する。

一般に、ガスシールドアーク溶接は、消耗式電極にコンタクトチップを介して溶接電流を流し、消耗式電極と被溶接部材との間でアークを発生させて、該被溶接部材を溶接するものであり、その際、ノズルからシールドガスを供給して、溶接箇所と空気との接触を防止している。

一方、溶接時には、溶融金属の微粒子であるスパッタが発生して、溶接箇所からスパッタが飛散する。そして、飛散したスパッタがノズルの先端やコンタクトチップの先端に付着すると、該シールドガスの流れを乱し、溶接品質に影響を及ぼす。このため、定期的にスパッタを除去してシールド性能を確保する必要がある。

特許文献１には、その上端から途中部分までスリット刃が連通形成された円筒形状の回転刃部材と、基板上に板状刃が放射状に配設された先端付着物除去刃と、先端付着物除去刃をその上端に取り付けるコイルスプリングと、回転刃部材を回転させる駆動部と、を有するトーチクリーナが開示されている。このトーチクリーナは、シールドノズルの先端を板状刃に当接させて、回転する回転刃部材の先端をシールドノズル内に挿通させながらアーク溶接用トーチを下降させることで、シールドノズルの先端に付着したスパッタ、及びコンタクトチップの先端に付着したスパッタを除去する。

また、近年、作業効率向上のため、溶接ロボットにタンデムトーチを装着したタンデムアーク溶接が行われている。タンデムアーク溶接は、先行電極と後行電極とを所定距離を隔てて配置し、シールドガスをノズルから供給しながら各電極からアークを発生させて溶接するものであり、単電極によるアーク溶接に比較して溶着量が大幅に多く、高能率な溶接が可能となる。

特許文献２では、このようなタンデムアーク溶接用トーチにおいて、ノズル内面の清掃が容易に行えるものが開示されている。タンデムアーク溶接用トーチは、２つの電極を１つのノズルに収納するもので、ノズルは、先端部を外向きに開放して電極を露出させる複数のノズル体を有し、トーチ本体は、各ノズル体を開放させる開閉機構を具備している。そして、ノズル体の内面に付着したスパッタ等を除去する際には、ノズル体先端部を外向きに開放してノズル体の内面を外方向に露出させ、回転ブラシ等の清掃具によりノズル体内面に付着したスパッタを除去している。

特開２０１１−１２５９０１号公報 特開２０１０−３６２４１号公報

ところで、特許文献１に記載のトーチクリーナは、単独の溶接トーチを対象としたものであって、タンデムトーチの効率的な清掃については考慮されていない。また、特許文献２は、ノズル体の内面に付着したスパッタ等の除去を容易にすべく、タンデムアーク溶接用トーチ自体を改良したものであり、トーチクリーナの改良に関するものではない。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、タンデムトーチのような複数の溶接トーチに付着するスパッタの除去を自動で効率的に行うことができるトーチクリーナ、並びに溶接トーチの清掃方法及び制御プログラムを提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） 消耗式電極を案内すると共に溶接電流を供給するコンタクトチップと、溶接箇所にシールドガスを噴射するノズルと、をそれぞれ有し、産業用ロボットに搭載される複数の溶接トーチにおける、前記コンタクトチップに付着するスパッタを除去するトーチクリーナであって、
前記各溶接トーチは、前記コンタクトチップの先端が、前記ノズルの先端よりもノズル長手方向に突出するように構成され、
前記トーチクリーナは、
前記複数の溶接トーチを挿入可能な少なくとも1つのトーチ挿入口を有する筐体と、
前記筐体内に配置されて、前記複数の溶接トーチの前記コンタクトチップの対向面間で回転駆動可能な中央スパッタ除去部と、
前記中央スパッタ除去部の側方に配置されて、前記コンタクトチップの側面と当接可能な側方スパッタ除去部と、
を備えることを特徴とするトーチクリーナ。
（２） 前記中央スパッタ除去部及び前記側方スパッタ除去部は、それぞれ少なくともブラシを備えることを特徴とする（１）に記載のトーチクリーナ。
（３） 前記側方スパッタ除去部は、前記ブラシと、前記コンタクトチップの側面と当接可能なブレードと、を備えることを特徴とする（２）に記載のトーチクリーナ。
（４） 前記ブレードの先端は、ブレード延出方向において、前記ブラシの先端よりも１〜１０ｍｍだけ、前記ブレードの基部側に位置していることを特徴とする（３）に記載のトーチクリーナ。
（５） 前記コンタクトチップの先端は、前記ノズルの先端より１０〜７０ｍｍ突出していることを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載のトーチクリーナ。
（６） 前記中央スパッタ除去部を回転駆動する駆動部は、前記筐体の外側に配置されることを特徴とする（１）〜（５）のいずれかに記載のトーチクリーナ。
（７） 前記中央スパッタ除去部の回転数は、１５〜１２０ｒｐｍであることを特徴とする（１）〜（６）のいずれかに記載のトーチクリーナ。
（８） 前記側方スパッタ除去部は、上下方向に変位可能となるように、弾性体を介して前記筐体に固定されていることを特徴とする（１）〜（７）のいずれかに記載のトーチクリーナ。
（９） 前記中央スパッタ除去部と前記側方スパッタ除去部の少なくとも一方は、前記コンタクトチップの先端面を清掃することを特徴とする（１）〜（８）のいずれかに記載のトーチクリーナ。
（１０） （１）〜（９）のいずれかに記載のトーチクリーナを用いた溶接トーチの清掃方法であって、
産業用ロボットに搭載された複数の溶接トーチを前記トーチ挿入口から挿入する工程と、
前記溶接トーチの側面を前記側方スパッタ除去部に接触、摺動させて前記複数の溶接トーチの側面に付着する前記スパッタを除去する工程と、
前記複数の溶接トーチの前記コンタクトチップ間に前記中央スパッタ除去部が位置するように前記複数の溶接トーチを配置し、前記コンタクトチップの対向面を回転する前記中央スパッタ除去部に接触させて前記コンタクトチップの対向面に付着する前記スパッタを除去する工程と、
を備えることを特徴とする溶接トーチの清掃方法。
（１１） 前記トーチクリーナによる前記溶接トーチの清掃は、所定長さの前記溶接箇所を溶接するごとに、前記トーチクリーナに移動して行うことを特徴とする（１０）に記載の溶接トーチの清掃方法。
（１２） 前記トーチクリーナによる前記スパッタの除去開始の有無は、センサにより判別されることを特徴とする（１０）に記載の溶接トーチの清掃方法。
（１３） 前記トーチクリーナによる前記スパッタの除去完了の有無は、センサにより判別されることを特徴とする（１０）〜（１２）のいずれかに記載の溶接トーチの清掃方法。
（１４） （１）〜（９）のいずれかに記載のトーチクリーナを用いて、産業ロボットのアームに搭載される複数の溶接トーチに付着したスパッタを除去するための前記産業ロボットのコンピュータに実行させる制御プログラムであって、
前記産業用ロボットに搭載された前記複数の溶接トーチを前記トーチ挿入口から挿入する手順と、
前記溶接トーチの側面を前記側方スパッタ除去部に接触、摺動させて前記複数の溶接トーチの側面に付着する前記スパッタを除去する手順と、
前記複数の溶接トーチの前記コンタクトチップ間に前記中央スパッタ除去部が位置するように前記複数の溶接トーチを配置し、前記コンタクトチップの対向面を回転する前記中央スパッタ除去部に接触させて前記コンタクトチップの対向面に付着する前記スパッタを除去する手順と、
を備えることを特徴とする制御プログラム。

本発明のトーチクリーナによれば、トーチクリーナは、複数の溶接トーチを挿入可能なトーチ挿入口を有する筐体と、複数の溶接トーチのコンタクトチップの対向面間で回転駆動可能な中央スパッタ除去部と、コンタクトチップの側面と当接可能な側方スパッタ除去部と、を備える。これにより、溶接トーチを取り外すことなく、複数の溶接トーチに付着するスパッタ、特に複数の溶接トーチのコンタクトチップの対向面に付着するスパッタを自動で効率的に除去することができる。

また、本発明の溶接トーチの清掃方法及び制御プログラムによれば、上記のトーチクリーナを用いて、産業用ロボットに搭載された複数の溶接トーチを、トーチ挿入口から挿入し、溶接トーチの側面を側方スパッタ除去部に接触、摺動させて複数の溶接トーチの側面に付着するスパッタを除去し、回転する中央スパッタ除去部を両コンタクトチップの対向面に接触させてコンタクトチップの対向面に付着するスパッタを除去するので、溶接トーチを取り外すことなく、複数の溶接トーチに付着するスパッタ、特に複数の溶接トーチのコンタクトチップの対向面に付着するスパッタを自動で効率的に除去することができる。

本発明の一実施形態に係るトーチクリーナの斜視図である。 図１に示すトーチクリーナの側面図である。 図２に示すトーチクリーナの平面図である。 図３の円Ａで囲む部分の拡大図である。 図４ＡのＢ−Ｂ断面図である。 図４ＡのＣ−Ｃ断面図である。 トーチクリーナによるスパッタ除去を含む、溶接動作を示すフローチャートである。 トーチクリーナによるスパッタ除去の手順を示すフローチャートである。 スパッタを除去する溶接トーチの移動軌跡を説明する側面図である。 溶接トーチの移動軌跡を説明する図６の右側面図である。

以下、本発明の一実施形態に係るトーチクリーナを図面に基づいて詳細に説明する。本実施形態のトーチクリーナは、タンデムトーチのような複数の溶接トーチのコンタクトチップに付着するスパッタを自動的に除去するためのものである。

特に、本実施形態のトーチクリーナの対象となる一対の溶接トーチ１０１（１０１Ａ，１０１Ｂ）は、図７及び図８に示すように、所定のトーチ角で取り付け板１０２に固定され、該取り付け板１０２が不図示の産業用ロボットのアームに取り付けられている。そして、産業用ロボットのコンピュータに組み込まれた制御プログラムを実行することで、一対の溶接トーチ１０１は、被溶接部材を溶接すると共に、溶接時に付着したスパッタをトーチクリーナ１０によって除去される。

各溶接トーチ１０１は、トーチ本体１０３と、トーチ本体１０３に接続されるコンタクトチップ１０４と、ノズル１０６と、を備える。コンタクトチップ１０４は、溶接電流を図示しない消耗式電極（ワイヤ）に供給すると共に、溶接対象へ消耗式電極を案内する機構を備えている。コンタクトチップ１０４はスパッタの付着防止と付着したスパッタの剥離性の観点から銅製とするのが好ましく、例えば、純銅やＣｕ−Ｃｒ、Ｃｕ−Ｃｒ−Ｚｒ、Ｃｕ−Ｗ、Ｃｕ−Ａｇ等の銅合金が挙げられる。ノズル１０６は、溶接対象に対して、図示しないガス供給装置から供給されたアルゴン（Ａｒ）や炭酸ガス（ＣＯ_２）等のシールドガスを噴射する機構を備えている。
また、本実施形態の溶接トーチ１０１では、コンタクトチップ１０４の先端は、ノズル１０６の先端より１０〜７０ｍｍだけ突出している。

一対の溶接トーチ１０１は、一方の溶接トーチ１０１Ａが先行極を、他方の溶接トーチ１０１Ｂが後行極を構成し、ノズル１０６からシールドガスを噴出して溶接箇所をガスシールドしながら、ワイヤと被溶接部材との間にアークを発生させて連続溶接する。その際、溶接箇所から飛散するスパッタがコンタクトチップ１０４やノズル１０６に付着するため、所定長さの溶接箇所を溶接するごとに、溶接トーチ１０１に付着したスパッタを除去する。

図１〜図３に示すように、トーチクリーナ１０は、上方に向かって開口するトーチ挿入口１２を有する矩形状の筐体１１と、上面視でトーチ挿入口１２の略中央に配置されて回転駆動される中央スパッタ除去部２０と、中央スパッタ除去部２０のＸ方向両側に配置される一対の側方スパッタ除去部３０（３０Ａ，３０Ｂ）と、筐体１１の外側に配置されて中央スパッタ除去部２０を回転駆動する駆動部であるモータ５０と、を備える。
なお、説明の便宜上、筐体１１の一辺に沿った方向をＸ方向、該一辺と隣り合う他辺に沿った方向をＹ方向、筐体１１の上下方向をＺ方向とも称す。

筐体１１は、平面視において矩形枠状に形成されており、上下方向に貫通する。筐体１１の下方には、トーチクリーナ１０で除去された、スパッタを回収するためのスパッタ回収箱１４が設けられている。

また、筐体１１の側方に配置されたモータ支持台１５上には、中央スパッタ除去部２０を回転駆動するためのモータ５０が配設されている。モータ５０の回転軸５１は、筐体１１の側面１３を貫通して矩形枠状の筐体１１の略中央に延設され、その先端に固定された中央スパッタ除去部２０がモータ５０で回転駆動される。

このように、モータ５０は、中央スパッタ除去部２０の側方で、且つ筐体１１の外側に配置されているので、除去されたスパッタがモータ５０に付着することが防止され、モータ５０の耐久性が向上する。

中央スパッタ除去部２０は、所謂、回転ブラシであり、例えば、円筒状回転体の外周面に多数の金属ワイヤ２１が放射状に植設されている。回転する金属ワイヤ２１を溶接トーチ１０１Ａ，１０１Ｂに接触させることで、溶接トーチ１０１Ａ，１０１Ｂのコンタクトチップ１０４の対向面１１３，１１４（図８参照）に付着したスパッタを除去する。回転ブラシの外径は、溶接トーチ１０１Ａ，１０１Ｂの対向面１１３，１１４間の距離より短い。金属ワイヤ２１は、例えば、ステンレスなどの鋼線材、真鍮線材、あるいはアルミニウム線材などが使用可能である。真鍮線材やアルミニウム線材は、鋼線材と比較して剛性が低いためスパッタ除去力は鋼線材よりも低いがコンタクトチップ１０４が傷つきにくい。使用する金属ワイヤ２１の材質は、溶接トーチ１０１に付着するスパッタの付着強度に応じて適宜選択される。

一対の側方スパッタ除去部３０（３０Ａ，３０Ｂ）は、矩形状の筐体１１の対向する一対の側面１３に沿って配設され、一対の側方スパッタ除去部３０の長手方向は、中央スパッタ除去部２０の回転軸５１に対して直交している。側方スパッタ除去部３０Ｂは、回転軸５１の上方に配置されている。

図４Ａ〜図４Ｃも参照して、側方スパッタ除去部３０は、略矩形柱状のブラシホルダ３１と、ブラシホルダ３１の表側面３１ａに固定された固定ブラシ３２と、ブラシホルダ３１の下面３１ｃにボルト３４で固定された板状のブレード３３と、を備える。

固定ブラシ３２は、多数の金属ワイヤ２１が束ねられて断面略扇形に形成された部材であり、その基部３５がブラシホルダ３１の表側面３１ａに形成された溝３６に固定されている。固定ブラシ３２の先端３２ａは、多数の金属ワイヤ２１が放射状に配置されている。側方スパッタ除去部３０の金属ワイヤ２１は、ステンレスなどの鋼線材、真鍮線材、あるいはアルミニウム線材などが使用可能であるが、一般的に中央スパッタ除去部２０の金属ワイヤ２１より剛性が低い、真鍮線材やアルミニウム線材が用いられる。

ブレード３３は、ブラシホルダ３１の表側面３１ａよりも前方に突出する一方、その先端３３ａが、固定ブラシ３２の先端３２ａよりも所定の距離ａだけブレード３３の基部側に位置するようにして固定されている。所定の距離ａは、１〜１０ｍｍであり、２〜３ｍｍとするのが好ましい。

また、ブラシホルダ３１の裏側面３１ｂに設けられた一対の有底穴３７には、筐体１１の側面１３との間に弾性体であるコイルバネ３８が装着され、ブラシホルダ３１をコイルバネ３８の弾性力により筐体１１の側面１３から離間する方向に付勢している。さらに、ブラシホルダ３１の裏側面３１ｂに形成された複数の雌ねじ３９には、ボルト４２がそれぞれ螺合して固定されており、各ボルト４２は、筐体１１の側面１３に形成された貫通孔１３ａ、及び筐体１１の側面１３に固定された補強板４０に形成された貫通孔４０ａを貫通し、また、各ボルト４２の頭部４１が筐体１１の外側に配置される。貫通孔４０ａの内径はボルト４２の直径よりも大きく、ボルト４２は貫通孔１３ａ、４０ａ内で自由に動くことができる。これにより、側方スパッタ除去部３０は、コイルバネ３８を介して上下方向に変位可能に筐体１１に支持される。

次に、トーチクリーナ１０により溶接トーチ１０１に付着したスパッタを除去する方法について、図５〜図８を参照して詳述に説明する。なお、図５及び図６に示す工程は、制御プログラムによって実行される。

本実施形態のトーチクリーナ１０による清掃は、図５のフローチャートに示すように、溶接動作の中で、溶接トーチ１０１が、所定長さの溶接箇所を溶接するごとに自動的に行われる。
具体的に、溶接が開始されると（ステップＳ１０１）、その間、電流、電圧、周波数等の値の検出やショックセンサによる検出等が行われ（ステップＳ１０２）、いずれかにエラーが検出された場合には、溶接を停止する（ステップＳ１０３）。また、併せて、溶接箇所の合計長さを計測しておき、所定長さとの比較を行い（ステップＳ１０４）、合計長さが所定長さに達した場合には、溶接を停止し（ステップＳ１０５）、以下に詳述するトーチクリーナ１０による清掃を開始する（ステップＳ１０６）。その後、トーチクリーナ１０による清掃が終了すると、ステップＳ１０１に戻って、再度溶接を開始する。

図６は、トーチクリーナ１０による清掃を実行するフローチャートを示す。なお、以下の中央スパッタ除去部２０の駆動、及び、溶接トーチ１０１の駆動は、制御プログラムによって実行される。

まず、ワイヤ逆インチング（ステップＳ１）してワイヤをコンタクトチップ１０４内に引き込む。次に、一対の溶接トーチ１０１Ａ，１０１Ｂの両中心線ＣＬを通り、該両中心線ＣＬに垂直な方向が、側方スパッタ除去部３０の固定ブラシ３２の長手方向と平行となるように、一対の溶接トーチ１０１Ａ，１０１Ｂの姿勢を制御する。

そして、一方の側方スパッタ除去部３０Ａの固定ブラシ３２と中央スパッタ除去部２０との間の上方のロボット開始点（図７参照）に溶接トーチ１０１の基準点（ここでは、取付け板１０２の中間位置）を移動する（ステップＳ２）。また、併せて、モータ５０を始動して中央スパッタ除去部２０を回転駆動する（ステップＳ３）。
なお、図７及び図８は、溶接トーチ１０１の基準点（取付け板１０２の中間位置）の軌跡及びコンタクトチップ１０４を各ステップの表示と共に表している。但し、溶接トーチ１０１を回動させる際の該基準点の移動については図示省略する。

次いで、一対の溶接トーチ１０１Ａ，１０１Ｂを下降させて、コンタクトチップ１０４をトーチ挿入口１２から筐体１１内に挿入した後、Ｘ方向に移動させて、一対の溶接トーチ１０１Ａ，１０１Ｂの一方の側面１１１（図７において右側面）を側方スパッタ除去部３０Ａに接触させる（ステップＳ４）。なお、ステップＳ４に至る過程、又は、ステップＳ４後において、一対の溶接トーチ１０１Ａ，１０１Ｂの一方の側面１１１はブレード３３と垂直となる、即ち、側面１１１がＺ方向に指向するように姿勢が制御されている。

そして、一対の溶接トーチ１０１Ａ，１０１Ｂの一方の側面１１１を側方スパッタ除去部３０に押し付けながら上昇させる。これにより、一対の溶接トーチ１０１Ａ，１０１Ｂの一方の側面１１１が、ブレード３３の先端３３ａに擦り付けられて一方の側面１１１に付着するスパッタが削ぎ落された後、側方スパッタ除去部３０Ａの固定ブラシ３２の金属ワイヤ２１に接触して一方の側面１１１及びコンタクトチップ１０４の先端面１１５に付着するスパッタがきれいに除去される（ステップＳ５）。除去されたスパッタは、落下してスパッタ回収箱１４に回収される。

このとき、側方スパッタ除去部３０Ａには、図４Ｂに示すように、一対の溶接トーチ１０１Ａ，１０１Ｂから上方に向かう力が作用するが、側方スパッタ除去部３０Ａは、コイルバネ３８の弾性力を介して筐体１１に取り付けられているので、図４Ｂに破線で示すように、補強板４０の貫通孔４１を中心として上下方向に揺動し、過度な力を逃がすので、側方スパッタ除去部３０Ａや溶接トーチ１０１Ａ，１０１Ｂに損傷を与えることはない。

次いで、一対の溶接トーチ１０１Ａ，１０１Ｂを中央スパッタ除去部２０の上方位置に移動した後、下降させて、一対の溶接トーチ１０１Ａ，１０１Ｂのコンタクトチップ１０４の対向面１１３，１１４を、回転する中央スパッタ除去部２０と対向配置させる（ステップＳ６）。この際、本実施形態では、一方の溶接トーチ１０１Ａの中心線ＣＬがＺ方向を向いた状態で溶接トーチ１０１を下降させることで、一方の溶接トーチ１０１Ａのコンタクトチップ１０４の対向面１１３が中央スパッタ除去部２０に接触するようにしている。ただし、下降した後に、溶接トーチ１０１ＡをＹ方向に移動させて、コンタクトチップ１０４の対向面１１３を中央スパッタ除去部２０に接触させてもよい。また、溶接トーチ１０１は、Ｘ方向に沿って回動させながら下降させてもよい。

そして、先行極である一方の溶接トーチ１０１Ａを回転する中央スパッタ除去部２０に接触させながら、上昇させて一方の溶接トーチ１０１Ａのコンタクトチップ１０４の対向面１１３及び先端面１１５に付着するスパッタを除去する（ステップＳ７）。この場合のスパッタ除去では、一方の溶接トーチ１０１Ａのコンタクトチップ１０４は、一方の溶接トーチ１０１Ａの中心線ＣＬがＺ方向に沿った姿勢となる。

このとき、中央スパッタ除去部２０の回転速度は、１５〜１２０ｒｐｍとするのが好ましい。回転速度が１５ｒｐｍ未満だと、スパッタ除去力が十分でないため、スパッタが残る虞があり、また、１２０ｒｐｍを超えるとコンタクトチップを損傷させる虞がある。

次いで、一対の溶接トーチ１０１Ａ，１０１Ｂを、Ｙ方向に沿って回動させて、他方の溶接トーチ１０１Ｂの中心線ＣＬがＺ方向を向いた状態から、溶接トーチ１０１を下降させることで、他方の溶接トーチ１０１Ｂのコンタクトチップ１０４の対向面１１４が中央スパッタ除去部２０に接触するようにしている。なお、ステップＳ６と同様に、下降した後に、溶接トーチ１０１ＢをＹ方向に移動させてコンタクトチップ１０４の対向面１１４を中央スパッタ除去部２０に接触させてもよい。また、溶接トーチ１０１は、Ｘ方向に沿って回動させながら下降させてもよい。
そして、他方の溶接トーチ１０１Ｂのコンタクトチップ１０４の対向面１１４及び先端面１１５に付着するスパッタを除去する（ステップＳ８）。この場合のスパッタ除去でも、他方の溶接トーチ１０１Ｂのコンタクトチップ１０４は、他方の溶接トーチ１０１Ｂの中心線ＣＬがＺ方向に沿った姿勢となる。

次いで、一対の溶接トーチ１０１Ａ，１０１Ｂを上昇後、Ｘ方向に移動させて、側方スパッタ除去部３０Ｂの固定ブラシ３２と中央スパッタ除去部２０との間の上方に位置させる。さらに、一対の溶接トーチ１０１Ａ，１０１Ｂを下降させて、コンタクトチップ１０４をトーチ挿入口１２から筐体１１内に挿入した後、Ｘ方向に移動させて、一対の溶接トーチ１０１Ａ，１０１Ｂの他方の側面１１２（図７において左側面）を側方スパッタ除去部３０Ｂに接触させる（ステップＳ９）。なお、ステップＳ９に至る過程、又は、ステップＳ９後において、一対の溶接トーチ１０１Ａ，１０１Ｂの他方の側面１１２はブレード３３と垂直となる、即ち、側面１１２がＺ方向に指向するように姿勢が制御されている。

その後、一対の溶接トーチ１０１Ａ，１０１Ｂの他方の側面１１２を側方スパッタ除去部３０Ｂに押し付けながら上昇させる。これにより、一対の溶接トーチ１０１Ａ，１０１Ｂの他方の側面１１２が、側方スパッタ除去部３０Ｂのブレード３３の先端３３ａに擦り付けられて側面１１２に付着するスパッタが削ぎ落された後、側方スパッタ除去部３０Ｂの固定ブラシ３２の金属ワイヤ２１に接触して他方の側面１１２及びコンタクトチップ１０４の先端面１１５のスパッタがきれいに除去される（ステップＳ１０）。

そして、一対の溶接トーチ１０１Ａ，１０１Ｂをロボット待機位置に移動した後（ステップＳ１１）、ワイヤインチングして（ステップＳ１２）、ワイヤをコンタクトチップ１０４から突き出し、所定の長さで切断して次の溶接準備を終了する（ステップＳ１３）。

なお、トーチクリーナ１０には、例えば、各スパッタ除去部２０，３０にＣＣＤカメラやレーザ変位センサなどのセンサ（図示せず）を配置して、中央スパッタ除去部２０及び側方スパッタ除去部３０によるスパッタの除去完了を判別するようにしてもよい。センサは、トーチクリーナ１０に限らず、溶接トーチ１０１に配置されてもよく、その場合、例えば、取り付け板１０２に配置されてもよい。

また、図５では、所定長さの溶接箇所を溶接したごとに、トーチクリーナ１０による清掃を行っている。しかしながら、清掃を開始するタイミングは、これに限らず、例えば、溶接トーチ１０１に配置されたセンサを用いて、現状のコンタクトチップ１０４の形状を正常なコンタクトチップ１０４の形状と比較することにより、スパッタの付着状態を判断し、清掃を開始するようにしてもよい。

以上説明したように、本実施形態のトーチクリーナ１０によれば、トーチクリーナ１０は、複数の溶接トーチ１０１Ａ，１０１Ｂを挿入可能なトーチ挿入口１２を有する筐体１１と、複数の溶接トーチ１０１Ａ，１０１Ｂのコンタクトチップ１０４の対向面１１３，１１４間で回転駆動可能な中央スパッタ除去部２０と、コンタクトチップ１０４の側面１１１,１１２と当接可能な側方スパッタ除去部３０と、を備える。これにより、溶接トーチ１０１Ａ，１０１Ｂを取り外すことなく、複数の溶接トーチ１０１Ａ，１０１Ｂのコンタクトチップ１０４に付着するスパッタ、特に複数の溶接トーチ１０１Ａ，１０１Ｂのコンタクトチップ１０４の対向面１１３，１１４に付着するスパッタを自動で効率的に除去することができる。
特に、スパッタの付着量が多いコンタクトチップ１０４の対向面１１３，１１４は、回転駆動する中央スパッタ除去部２０によって清掃されるので、スパッタを確実に除去することができる。

また、本実施形態の溶接トーチの清掃方法及び制御プログラムによれば、上記トーチクリーナ１０を使用し、産業用ロボットに搭載された複数の溶接トーチ１０１Ａ，１０１Ｂをトーチ挿入口１２から挿入し、溶接トーチ１０１Ａ，１０１Ｂの側面１１１,１１２を側方スパッタ除去部３０に接触、摺動させて複数の溶接トーチ１０１Ａ，１０１Ｂの側面１１１,１１２に付着するスパッタを除去するとともに、回転する中央スパッタ除去部２０をコンタクトチップ１０４の対向面１１３，１１４に接触させてコンタクトチップ１０４の対向面１１３，１１４に付着するスパッタを除去する。これにより、溶接トーチ１０１Ａ，１０１Ｂを取り外すことなく、複数の溶接トーチ１０１Ａ，１０１Ｂのコンタクトチップ１０４に付着するスパッタ、特に複数の溶接トーチ１０１Ａ，１０１Ｂのコンタクトチップ１０４の対向面１１３，１１４に付着するスパッタを自動で効率的に除去することができる。

尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
例えば、上記の実施形態では、複数の溶接トーチ１０１Ａ，１０１Ｂの一方の側面１１１、複数の溶接トーチ１０１Ａ，１０１Ｂのコンタクトチップ１０４の対向面１１３，１１４、及び複数の溶接トーチ１０１Ａ，１０１Ｂの他方の側面１１２の順でスパッタを除去したが、スパッタの除去順序はこれに限定されず任意に設定することができる。

また、中央スパッタ除去部２０及び側方スパッタ除去部３０と接触する際の複数の溶接トーチ１０１の姿勢は、効率的にスパッタを除去できれば任意に設定することができ、溶接トーチ１０１の中心線ＣＬが上下方向に指向した状態でもよいし、清掃される側面が上下方向に指向した状態でもよい。また、溶接トーチ１０１の中心線ＣＬが傾斜した状態で清掃されてもよい。

さらに、中央スパッタ除去部２０や側方スパッタ除去部３０を用いて、複数の溶接トーチ１０１Ａ，１０１Ｂのコンタクトチップ１０４の対向面１１３，１１４と反対側の外側面を掃除するようにしてもよい。

また、中央スパッタ除去部２０の両側に一対の側方スパッタ除去部３０を配置するように説明したが、中央スパッタ除去部２０の片側にのみ配設してもよい。この場合、溶接トーチ１０１Ａ，１０１Ｂの両側面１１１,１１２のスパッタを除去するためには、溶接トーチ１０１Ａ，１０１Ｂの中心線に対して１８０°反転させる必要がある。

また、本実施形態では、中央スパッタ除去部２０は、上面視でトーチ挿入口１２の略中央に配置されているが、本発明は、これに限定されない。即ち、中央スパッタ除去部２０は、筐体１１内に配置されおり、側方スパッタ除去部３０が、中央スパッタ除去部２０の側方に配置される構成であればよい。例えば、中央スパッタ除去部２０は、一対の側方スパッタ除去部３０の間に配置される構成であればよい。

さらに、上記実施形態では、一対の溶接トーチを持ったタンデムトーチについて説明したが、本発明のトーチクリーナは、３つ以上の溶接トーチを持ったものにも適用することができる。

また、コンタクトチップ１０４の先端面の清掃は、中央スパッタ除去部２０と側方スパッタ除去部３０の少なくとも一方で行われればよい。
加えて、コンタクトチップ１０４の対向面１１３、１１４の反対側の側面の清掃は、必要に応じて、中央スパッタ除去部２０で行うようにしてもよい。

１０ トーチクリーナ
１１ 筐体
１２ トーチ挿入口
１３ 側面
２０ 中央スパッタ除去部
２１ 金属ワイヤ
３０，３０Ａ，３０Ｂ 側方スパッタ除去部
３２ 固定ブラシ（ブラシ）
３２ａ ブラシの先端
３３ ブレード
３３ａ ブレードの先端
３８ コイルバネ（弾性体）
５０ モータ（駆動部）
１０１，１０１Ａ，１０１Ｂ 溶接トーチ
１０４ コンタクトチップ
１０６ ノズル
１１１，１１２ 溶接トーチの側面
１１３，１１４ 溶接トーチの対向面

Claims (14)

1. 消耗式電極を案内すると共に溶接電流を供給するコンタクトチップと、溶接箇所にシールドガスを噴射するノズルと、をそれぞれ有し、産業用ロボットに搭載される複数の溶接トーチにおける、前記コンタクトチップに付着するスパッタを除去するトーチクリーナであって、
   前記各溶接トーチは、前記コンタクトチップの先端が、前記ノズルの先端よりもノズル長手方向に突出するように構成され、
   前記トーチクリーナは、
   前記複数の溶接トーチを挿入可能な少なくとも1つのトーチ挿入口を有する筐体と、
   前記筐体内に配置されて、前記複数の溶接トーチの前記コンタクトチップの対向面間で回転駆動可能な中央スパッタ除去部と、
   前記中央スパッタ除去部の側方に配置されて、前記コンタクトチップの側面と当接可能な側方スパッタ除去部と、
   を備えることを特徴とするトーチクリーナ。
2. 前記中央スパッタ除去部及び前記側方スパッタ除去部は、それぞれ少なくともブラシを備えることを特徴とする請求項１に記載のトーチクリーナ。
3. 前記側方スパッタ除去部は、前記ブラシと、前記コンタクトチップの側面と当接可能なブレードと、を備えることを特徴とする請求項２に記載のトーチクリーナ。
4. 前記ブレードの先端は、ブレード延出方向において、前記ブラシの先端よりも１〜１０ｍｍだけ、前記ブレードの基部側に位置していることを特徴とする請求項３に記載のトーチクリーナ。
5. 前記コンタクトチップの先端は、前記ノズルの先端より１０〜７０ｍｍ突出していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のトーチクリーナ。
6. 前記中央スパッタ除去部を回転駆動する駆動部は、前記筐体の外側に配置されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のトーチクリーナ。
7. 前記中央スパッタ除去部の回転数は、１５〜１２０ｒｐｍであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のトーチクリーナ。
8. 前記側方スパッタ除去部は、上下方向に変位可能となるように、弾性体を介して前記筐体に固定されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のトーチクリーナ。
9. 前記中央スパッタ除去部と前記側方スパッタ除去部の少なくとも一方は、前記コンタクトチップの先端面を清掃することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のトーチクリーナ。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載のトーチクリーナを用いた溶接トーチの清掃方法であって、
    産業用ロボットに搭載された複数の溶接トーチを前記トーチ挿入口から挿入する工程と、
    前記溶接トーチの側面を前記側方スパッタ除去部に接触、摺動させて前記複数の溶接トーチの側面に付着する前記スパッタを除去する工程と、
    前記複数の溶接トーチの前記コンタクトチップ間に前記中央スパッタ除去部が位置するように前記複数の溶接トーチを配置し、前記コンタクトチップの対向面を回転する前記中央スパッタ除去部に接触させて前記コンタクトチップの対向面に付着する前記スパッタを除去する工程と、
    を備えることを特徴とする溶接トーチの清掃方法。
11. 前記トーチクリーナによる前記溶接トーチの清掃は、所定長さの前記溶接箇所を溶接するごとに、前記トーチクリーナに移動して行うことを特徴とする請求項１０に記載の溶接トーチの清掃方法。
12. 前記トーチクリーナによる前記スパッタの除去開始の有無は、センサにより判別されることを特徴とする請求項１０に記載の溶接トーチの清掃方法。
13. 前記トーチクリーナによる前記スパッタの除去完了の有無は、センサにより判別されることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の溶接トーチの清掃方法。
14. 請求項１〜９のいずれか１項に記載のトーチクリーナを用いて、産業ロボットのアームに搭載される複数の溶接トーチに付着したスパッタを除去するための前記産業ロボットのコンピュータに実行させる制御プログラムであって、
    前記産業用ロボットに搭載された前記複数の溶接トーチを前記トーチ挿入口から挿入する手順と、
    前記溶接トーチの側面を前記側方スパッタ除去部に接触、摺動させて前記複数の溶接トーチの側面に付着する前記スパッタを除去する手順と、
    前記複数の溶接トーチの前記コンタクトチップ間に前記中央スパッタ除去部が位置するように前記複数の溶接トーチを配置し、前記コンタクトチップの対向面を回転する前記中央スパッタ除去部に接触させて前記コンタクトチップの対向面に付着する前記スパッタを除去する手順と、
    を備えることを特徴とする制御プログラム。

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