JP2023087773A - 回転交換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】溶接トーチのトーチ構成部品の交換作業を行う回転交換装置において、コンパクトで且つ低コストであり、さらには、繰り返し使用しても故障し難いものにする。【解決手段】回転把持体９は、部品交換領域Ｖ２においてノズル１１をその中心軸を中心として正逆回転可能に把持する。回転収容体４は、回転軸心Ｃ１を中心とした周方向に複数のノズル１１を収容可能に構成され、回転軸心Ｃ１周りの回転動作により各ノズル１１を部品供給領域Ｖ１へと移動させる。部品運搬機構７は、ノズル１１を部品供給領域Ｖ１から部品交換領域Ｖ２へと運搬する。駆動モータ５は、回転把持体９を正逆回転駆動させる。回転収容体４と駆動モータ５との間の回転の伝達と遮断とを行うクラッチ機構８を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、例えば、アーク溶接に用いる溶接トーチのトーチ本体の先端に螺合連結されたノズルやコンタクトチップ等のトーチ構成部品を交換する回転交換装置に関する。

従来より、アーク溶接に用いる溶接トーチのトーチ本体の先端に対してノズルやコンタクトチップ等のトーチ構成部品を正逆回転させることにより取り付けたり、或いは、トーチ本体の先端からトーチ構成部品を取り外す回転交換装置が一般的に知られている。例えば、特許文献１に開示されている回転交換装置は、トーチ構成部品を回転保持可能な回転体を複数備えている。該各回転体は、直方体形状をなす収納ホルダ内に回転軸心が上下方向に向く姿勢で水平方向に直線状に並設され、各回転体の下端には、回転軸心が各回転体の回転軸心と一致する平歯車が取り付けられている。収納ホルダの下方には、回転軸心が上下方向に向く第１ピニオンギアを有する正逆回転可能な第１駆動モータが１つ配置され、第１ピニオンギアは、収納ホルダの下部内方に臨んでいる。収納ホルダの下部側方には、ラックが収納ホルダの延長方向に沿うように取り付けられる一方、収納ホルダの側方下部には、ラックに噛み合う第２ピニオンギアを有する正逆回転可能な第２駆動モータが１つ配設されている。すなわち、収納ホルダは、第２ピニオンギアとラックとで構成されたラックアンドピニオン機構により水平方向に移動可能となっていて、収納ホルダの水平方向への移動動作により、溶接トーチに対してトーチ構成部品の交換作業を行う部品交換領域にまで各回転体を順次移動させ、且つ、部品交換領域に移動してきた回転体の平歯車に第１ピニオンギアを噛み合わせるようになっている。これにより、トーチ構成部品の部品交換作業を行う部品交換領域の回転体を順次切り替えることができるとともに、部品交換領域に位置する回転体と第１駆動モータとが繋がって部品交換領域の回転体を正転或いは逆転させることができるようになっている。

特開２００２－１９２３４５号公報

ところで、特許文献１では、各回転体の平歯車をその回転軸心と直交する方向に移動させながら第１駆動モータの第１ピニオンギアに噛み合わせる構造になっている。したがって、部品交換領域において各回転体の切替動作が繰り返し行われると、平歯車と第１ピニオンギアとが互いに噛み合うたびに平歯車及び第１ピニオンギアの各歯部に対して歯厚方向に大きな負荷が掛かってしまい、ひいては平歯車及び第１ピニオンギアに変形や破損が生じてしまうおそれがある。

また、特許文献１では、各回転体の回転動作と収納ホルダの移動動作とがそれぞれ異なる駆動モータの回転動作により行われるので、部品点数が増えてコストが嵩むとともに、２つの駆動モータがスペースを占有することにより設備が大型化してしまうという問題もある。

本発明は、懸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、溶接トーチのトーチ構成部品の交換作業を行う回転交換装置において、コンパクトで且つ低コストであり、さらには、繰り返し使用しても故障し難いものにすることにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、溶接トーチのトーチ本体に対してトーチ構成部品を取り付けるか、或いは、取り外すための回転動作と、交換用のトーチ構成部品を供給する回転収容体の回転動作とをクラッチ機構を利用して１つの駆動モータで行えるようにしたことを特徴とする。

具体的には、溶接トーチのトーチ本体に対してトーチ構成部品を正転させて取り付けるか、或いは、逆転させて取り外すよう構成された回転交換装置において、次のような解決手段を講じた。

すなわち、第１の発明では、部品交換領域において前記トーチ構成部品をその中心軸を中心として正逆回転可能に把持可能な回転把持体と、回転軸心を中心とした周方向に複数の前記トーチ構成部品を所定の間隔をあけて収容可能に構成され、前記回転軸心周りの回転動作により前記各トーチ構成部品を部品供給領域へと順次移動させる回転収容体と、前記トーチ構成部品を前記部品供給領域から前記部品交換領域へと運搬する部品運搬機構と、前記回転把持体を正逆回転駆動させる駆動モータと、前記回転収容体と前記駆動モータとの間の回転の伝達と遮断とを行うクラッチ機構とを備えていることを特徴とする。

第２の発明では、第１の発明において、前記回転収容体は、前記回転軸心を中心とした環状をなしており、その内側領域に前記駆動モータと前記クラッチ機構とが配設されていることを特徴とする。

第３の発明では、第２の発明において、前記回転収容体は、前記回転軸心が上下に延びる姿勢となっており、前記各トーチ構成部品を支持可能な支持プレートと、該支持プレートの上方に配設され、前記回転軸心に沿って並設された複数の環状プレートとを備え、前記各環状プレートには、前記トーチ構成部品の外形に対応する貫通孔が前記回転軸心を中心とした周方向に所定の間隔をあけて複数形成され、前記環状プレートの各貫通孔は、隣り合う前記環状プレートの各貫通孔と上下に対応する位置となっていることを特徴とする。

第４の発明では、第３の発明において、前記環状プレートには、外側方に開放するとともに前記トーチ構成部品が通過可能な切欠凹部が形成され、該切欠凹部は、隣り合う前記環状プレートの切欠凹部と上下に対応する位置となっており、前記回転収容体の回転動作により、前記部品供給領域へと移動可能に構成されていることを特徴とする。

第５の発明では、第１から第４のいずれか１つの発明において、前記部品運搬機構は、前記部品供給領域と前記部品交換領域との間を伸縮する第１ロッド部を有する第１シリンダを備え、前記第１ロッド部の伸長動作により当該第１ロッド部が前記トーチ構成部品を前記部品供給領域から前記部品交換領域へと押圧して移動させるよう構成されていることを特徴とする。

第６の発明では、第１から第５のいずれか１つの発明において、前記駆動モータには、第１ギアが回転一体に取り付けられ、前記クラッチ機構は、前記回転収容体を回転駆動させる第２ギアと、該第２ギアに回転一体に取り付けられるとともに当該第２ギアの中心線に沿ってスライド可能に構成されたスライド軸と、前記第１ギアに噛み合う第３ギアと、前記スライド軸を一側にスライドするよう付勢する付勢部材と、第２ロッド部の伸長動作により前記スライド軸を前記付勢部材の付勢力に抗して他側にスライドさせる第２シリンダとを備え、前記スライド軸には、係合爪が設けられ、前記第３ギアには、前記スライド軸が他側にスライドした際に前記係合爪が係合する被係合爪が設けられていることを特徴とする。

第１の発明では、回転把持体の部品交換領域においてトーチ本体に螺合連結されたトーチ構成部品を回転把持体により把持するとともに駆動モータを駆動させて回転把持体を逆転させると、トーチ本体からトーチ構成部品を取り外すことができる。一方、クラッチ機構により回転収容体と駆動モータとの間において回転の伝達を行う状態にして駆動モータを駆動させると、回転収容体が回転して交換用のトーチ構成部品が部品供給領域へと移動するようになる。その状態で、部品運搬機構によりトーチ構成部品を部品供給領域から部品交換領域へと運搬するとともに、当該部品交換領域にトーチ本体を接近させた状態においてトーチ構成部品を回転把持体で把持し且つ駆動モータを駆動させて回転把持体を正転させると、トーチ本体にトーチ構成部品が取り付けられる。このように、トーチ構成部品の交換作業に１つの駆動モータしか使用しないので、駆動モータが占有するスペースが少なくなって設備全体をコンパクトにすることができる。また、特許文献１の如き構造に比べて部品点数を減らすことができるので、部品コストを低く抑えることができる。さらには、駆動モータと回転把持体との連係にクラッチ機構を用いているので、駆動モータと回転把持体との連係時において大きな負荷が掛かるのを防ぐことができ、トーチ構成部品の交換作業を行う回転把持体や駆動モータ周りの変形や破損を防ぐことができる。

第２の発明では、クラッチ機構と駆動モータとがデッドスペースに配置されるようになるので、装置全体をさらにコンパクトにすることができる。

第３の発明では、隣り合う各環状プレートにおいてそれぞれ対応する各貫通孔にトーチ構成部品を上から順に挿入すると、当該トーチ構成部品が支持プレートに支持されるとともに挿入した各貫通孔によって回転収容体の周方向に位置決めされるようになる。このように、回転収容体が簡単な構造で各トーチ構成部品を所定の位置に収容することができるようになり、さらに低コストな装置にすることができる。

第４の発明では、各切欠凹部を部品供給領域に移動させた状態において、トーチ本体から取り外したトーチ構成部品の回転把持体による把持状態を解除すると、回転把持体から落下するトーチ構成部品が各切欠凹部を通過して装置の外側に排出されるようになる。このように、使用済みになってトーチ本体から取り外したトーチ構成部品を回転収容体に留まらせることなく、効率良く装置の外側に排出することができる。

第５の発明では、回転収容体の回転動作により交換用のトーチ構成部品を部品供給領域に移動させた状態で第１シリンダの第１ロッド部を伸長させると、当該第１ロッド部がトーチ構成部品を部品交換領域側へと押圧するので、当該トーチ構成部品が部品供給領域から部品交換領域に到達するようになる。このように、回転収容体に収容された各トーチ構成部品を簡単な機構で順次部品交換領域へと運搬することができる。

第６の発明では、第２シリンダの第２ロッド部を収縮させると、付勢部材による付勢力によってスライド軸が一側にスライドした状態が維持されて係合爪が被係合爪から離間した状態になり、駆動モータが回転把持体のみを正逆回転させるようになる。したがって、回転収容体に収容されたトーチ構成部品を部品供給領域に位置決めした状態でトーチ本体にトーチ構成部品を取り付ける作業を行うことができる。一方、第２シリンダの第２ロッド部を付勢部材の付勢力に抗して伸長させた状態にすると、係合爪が被係合爪に係合して駆動モータが回転把持体だけでなく回転収容体も正逆回転させることが可能になるので、回転収容体に収容された各トーチ構成部品を部品供給領域へと移動させることができるようになる。このように、簡単な構造のクラッチ機構により回転収容体を回転可能状態と回転不能状態とに切り替えることができる。

本発明の実施形態に係る回転交換装置の斜視図である。 図１のII－II線における断面図である。 図２のIII－III線における断面図である。 クラッチ機構の一部の分解斜視図である。 図２のV－V線における断面図である。 ノズルをトーチ本体から取り外す直前の状態を示す図２相当図である。 図６のVII－VII線における断面図である。 図７の後、ノズルをトーチ本体から取り外している途中の状態を示す図である。 図８の後、ノズルをトーチ本体から取り外した直後の状態を示す図である。 図９の後、交換前のノズルを部品供給領域にセットした状態を示す図である。 図１０の後、交換前のノズルを部品供給領域から部品交換領域へと運搬するとともにトーチ本体に取り付ける直前の状態を示す図である。 図１１のXII－XII線における断面図である。 図１２の後、ノズルをトーチ本体に取り付けている途中の状態を示す図である。 図１３の後、ノズルをトーチ本体に取り付けた直後の状態を示す図である。

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ない。

図１は、本発明の実施形態に係る回転交換装置１を示す。該回転交換装置１は、アーク溶接用の溶接トーチ１０に取り付けられた円筒状をなす使用済みのノズル１１（トーチ構成部品）を新しいものに交換するものである。

溶接トーチ１０は、図２に示すように、略円柱状をなすトーチ本体１０ａを備え、該トーチ本体１０ａの先端には、ノズル１１が取付取外可能に螺合連結されている。尚、トーチ本体１０ａの先端には、図示しないコンタクトチップも螺合連結されているが、便宜上、記載していない。

回転交換装置１は、内部に収容空間Ｓ１を有する側面視で略凸形状をなす本体ケース２と、該本体ケース２の上端から水平方向一側に延びる略長方形板状をなすノズル把持ユニット３と、本体ケース２の上半部分の外側に配置された平面視で環状をなす回転収容体４とを備えている。

本体ケース２は、筒中心線が上下に延びる円筒状をなす上側ケース２ａと、該上側ケース２ａの下側に連続して設けられ、且つ、上下に厚みを有する略円板形状をなす下側ケース２ｂとを備え、該下側ケース２ｂの外側面は、上側ケース２ａの外側面よりも外側方に張り出した形状になっている。

下側ケース２ｂの上面におけるノズル把持ユニット３の水平方向一側領域に対応する部分には、下側ケース２ｂの内部に連通する連通孔２ｃが形成され、該連通孔２ｃの真上に部品供給領域Ｖ１と部品交換領域Ｖ２とが下から順に設定されている。

下側ケース２ｂの上面外周縁部における連通孔２ｃに対応する位置には、外側方に行くにつれて次第に下方に位置する傾斜スロープ２ｇが形成されている。

上側ケース２ａの外側方における下側ケース２ｂ寄りの位置には、上側ケース２ａ周りを環状に延びる板状の取付ブラケット２ｄが配設されている。

該取付ブラケット２ｄの連通孔２ｃに対応する位置には、上下に貫通する開口部２ｆが形成される一方、取付ブラケット２ｄにおける開口部２ｆの反対側の位置には、位置検出センサ２ｅが取り付けられている。

上側ケース２ａの内側には、サーボ制御により正逆回転可能な駆動モータ５が配設されている。該駆動モータ５は、回転軸心Ｃ１が上下に延びる姿勢であり、駆動軸５ａが上側ケース２ａの上端開口部分から上方に飛び出す位置となっている。

一方、下側ケース２ｂの内側には、制御基板６ａを備えた制御部６と、ノズル１１を運搬可能な部品運搬機構７とが配設され、該部品運搬機構７は、連通孔２ｃに対応する位置に配設されている。

部品運搬機構７は、筒中心線が上下に延びる細長いエア式の第１シリンダ７ａを備え、該第１シリンダ７ａは、部品供給領域Ｖ１と部品交換領域Ｖ２との間を伸縮する第１ロッド部７ｂを有している。

該第１ロッド部７ｂの上端には、円筒状をなす押圧部材７ｃが取り付けられていて、該押圧部材７ｃは、開口部２ｆに位置している。

回転収容体４は、上下に延びる回転軸心Ｃ２を中心とした環状をなしており、上側ケース２ａに回転自在に軸支されている。

回転収容体４は、平面視で環状をなすとともに外周縁部が平面視で波状に延びる第１環状プレート４１、第２環状プレート４２及び支持プレート４３が回転軸心Ｃ２に沿って上方から順に所定の間隔をあけて並設されている。

第１環状プレート４１には、外側方に開放する平面視で略矩形状をなす１つの第１切欠凹部４１ａと、ノズル１１の外形に対応する複数の第１貫通孔４１ｂとが形成され、該第１切欠凹部４１ａ及び各第１貫通孔４１ｂは、ノズル１１が通過可能になっている。

第１切欠凹部４１ａ及び各第１貫通孔４１ｂは、回転軸心Ｃ２を中心とした周方向に等間隔に配置されている。

また、第１環状プレート４１は、図５に示すように、多数の内歯４１ｃが内周縁部に並設されている。

第２環状プレート４２には、図１及び図２に示すように、外側方に開放する平面視で略矩形状をなす１つの第２切欠凹部４２ａと、ノズル１１の外形に対応する複数の第２貫通孔４２ｂとが形成され、該第２切欠凹部４２ａ及び各第２貫通孔４２ｂは、回転軸心Ｃ２を中心とした周方向に等間隔に配置されるとともに、隣り合う第１環状プレート４１の第１切欠凹部４１ａ及び各第１貫通孔４１ｂにそれぞれ上下に対応する位置となっている。

支持プレート４３上面の第２切欠凹部４２ａに対応する位置には、上面が外側方に行くにつれて次第に下方に位置するように傾斜するガイド部材４３ａが取り付けられている。

また、支持プレート４３における第２環状プレート４２の各第２貫通孔４２ｂに対応する位置には、上下に貫通するとともに部品運搬機構７の押圧部材７ｃが通過可能な複数の支持孔４３ｂが形成されている。

各支持孔４３ｂの開口周縁部分は、ノズル１１の先端開口周縁に対応する形状になっていて、第１環状プレート４１及び第２環状プレート４２においてそれぞれ対応する第１貫通孔４１ｂ及び第２貫通孔４２ｂにノズル１１を上から順に挿入すると、当該ノズル１１の先端周縁部分が支持孔４３ｂの開口周縁部分に接触してノズル１１が支持プレート４３に下方から支持されるとともに、挿入した第１貫通孔４１ｂ及び第２貫通孔４２ｂによってノズル１１が回転収容体４の周方向において位置決めされるようになっている。

すなわち、回転収容体４は、回転軸心Ｃ２を中心とした周方向に複数のノズル１１を所定の間隔をあけて収容可能に構成されていて、回転軸心Ｃ２周りの正逆回転動作により各ノズル１１を部品供給領域Ｖ１へと順次移動させることができるようになっている。また、回転収容体４は、回転軸心Ｃ２周りの正逆回転動作により第１切欠凹部４１ａ及び第２切欠凹部４２ａを部品供給領域Ｖ１へと移動させることが可能になっている。

そして、図１１に示すように、交換用のノズル１１を部品供給領域Ｖ１に移動させた状態で部品運搬機構７における第１シリンダ７ａの第１ロッド部７ｂを伸長させると、押圧部材７ｃは、支持孔４３ｂ及び第２貫通孔４２ｂを順に通過しながらノズル１１を部品交換領域Ｖ２側へと押圧して、ノズル１１が部品供給領域Ｖ１から部品交換領域Ｖ２に到達するようになっている。このように、部品運搬機構７は、回転収容体４に収容された各ノズル１１を簡単な機構で順次部品交換領域Ｖ２へと運搬することができる。

ノズル把持ユニット３の中央他端寄りの位置には、図２に示すように、当該ノズル把持ユニット３のフレーム部分にベアリングＢ１を介して軸支された平歯車である第１ギア３１が、駆動モータ５の駆動軸５ａに回転一体に取り付けられている。

ノズル把持ユニット３の他端側には、回転収容体４と駆動モータ５との間の回転の伝達と遮断とを行うクラッチ機構８が上側ケース２ａの内側に臨むように配設されている。すなわち、駆動モータ５及びクラッチ機構８は、回転収容体４の内側領域に位置している。

クラッチ機構８は、図２及び図４に示すように、中心線が上下に延び、且つ、第１環状プレート４１の各内歯４１ｃに噛み合う平歯車である第２ギア８１を備え、該第２ギア８１の中央には、中心孔８１ａが形成されている。

第２ギア８１の上面には、筒中心線が上下に延びるガイド筒８２が中心孔８１ａを囲うように取り付けられている。

ガイド筒８２の内側には、第２ギア８１に対して回転一体に取り付けられたスライド軸８３が上下にスライド可能に配設されている。

該スライド軸８３上端の外周縁部には、上方に突出する３つの係合爪８３ａがスライド軸８３の周方向に等間隔に設けられている。

ノズル把持ユニット３の他端側のフレーム部分には、平歯車である第３ギア８４がベアリングＢ２を介して軸支され、第３ギア８４の中央には、当該第３ギア８４の回転軸心に沿って上下に延びる円筒軸部８４ａが設けられている。

該円筒軸部８４ａには、スライド軸８３がスライド可能に、且つ、回転可能に嵌合している。

また、円筒軸部８４ａの上端縁部には、内側方に突出する３つの被係合爪８４ｂが円筒軸部８４ａの周方向に等間隔に設けられ、スライド軸８３が上側（他側）にスライドした際、各係合爪８３ａが各被係合爪８４ｂの間にそれぞれ入り込んで係合し、第３ギア８４とスライド軸８３とが回転一体になるようになっている。

スライド軸８３の上方には、図２に示すように、当該スライド軸８３が下側（一側）にスライドするよう付勢するコイルバネ８５（付勢部材）が設けられている。

第２ギア８１の下方には、上下に伸縮する第２ロッド部８６ａを有する第２シリンダ８６が配設されている。

該第２シリンダ８６の第２ロッド部８６ａは、中心孔８１ａ及びガイド筒８２の内側に位置しており、伸長動作によりスライド軸８３をコイルバネ８５の付勢力に抗して上側にスライドさせるようになっている。

そして、スライド軸８３をコイルバネ８５の付勢力により下側に位置させた状態にすると、各係合爪８３ａと各被係合爪８４ｂとが係合していない状態になるので、駆動モータ５を正逆回転駆動させると、第３ギア８４がスライド軸８３に対して相対回転して第２ギア８１が回転せずに回転収容体４が回転停止した状態で維持されるようになっている。

一方、スライド軸８３を上側にスライドさせると、各係合爪８３ａと各被係合爪８４ｂとが係合する状態になるので、駆動モータ５を正逆回転駆動させると、第１ギア３１、第３ギア８４及び第２ギア８１が順に回転して当該第２ギア８１に噛み合う第１環状プレート４１によって回転収容体４が正逆回転するようになっている。

ノズル把持ユニット３の一端側領域には、図２に示すように、回転把持体９が設けられ、該回転把持体９は、部品交換領域Ｖ２に位置している。

回転把持体９は、図２及び図３に示すように、上下方向に延びる回転軸心Ｃ３が部品交換領域Ｖ２の中央に設定された従動ギア９１及び回転ディスク９２を備え、従動ギア９１は、ノズル把持ユニット３のフレーム部分にベアリングＢ３を介して軸支されている。

従動ギア９１及び回転ディスク９２は、ベアリングＢ４を介して回転軸心Ｃ３を中心として互いに相対回転可能に構成されている。

従動ギア９１は、駆動モータ５が正転すると、図８に示すように、第１ギア３１を介して逆転（Ｘ１方向に回転）する一方、駆動モータ５が逆転すると、図１３に示すように、第１ギア３１を介して正転（Ｘ２方向に回転）するようになっている。

従動ギア９１は、図２及び図３に示すように、略リング形状をなしていて、その内周面には、当該従動ギア９１の内側面に開口する凹状をなす４つの嵌合部９１ａが回転軸心Ｃ３を中心とした周方向に等間隔に設けられている。

回転ディスク９２は、従動ギア９１の上側と内側とにそれぞれ位置する円盤状をなす上側ディスク９２ａ及び下側ディスク９２ｂを備えている。

上側ディスク９２ａは、略円板形状をなし、その中央には、部品交換領域Ｖ２に対応する円形状の上側ノズル通過孔９２ｃが形成されている。

一方、下側ディスク９２ｂの中央には、部品交換領域Ｖ２に対応する円形状の下側ノズル連通孔９２ｄが形成されている。

上側ディスク９２ａと従動ギア９１との間には、当該上側ディスク９２ａと従動ギア９１との間の抵抗値を高める板バネ（図示せず）が配置されている。

従動ギア９１の内方で、且つ、上側ディスク９２ａ及び下側ディスク９２ｂの間には、平面視で略矢印形状をなす４つの把持体９３が配設され、各把持体９３は、各各嵌合部９１ａにそれぞれ対応する位置に設けられている。

各把持体９３の略中央には、挿通孔９３ａが形成され、当該挿通孔９３ａには、回転軸心Ｃ３と同方向に延びる回動軸９３ｂが挿通されている。

回動軸９３ｂの各端部は、上側ディスク９２ａと下側ディスク９２ｂとにそれぞれ固定され、把持体９３は、回動軸９３ｂ周りに回動可能に回転ディスク９２に軸支されている。

把持体９３の先端には、一対の爪部９３ｃが部品交換領域Ｖ２側に向けて突設され、該各爪部９３ｃは、回転軸心Ｃ３を中心とした周方向に離間している。

一方、把持体９３の基端側中央には、部品交換領域Ｖ２の反対側に突出する突起形状の基部９３ｄが設けられ、該基部９３ｄは、対応する各嵌合部９１ａに遊嵌している。

そして、図７及び図８に示すように、トーチ本体１０ａに取り付けられたノズル１１が部品交換領域Ｖ２に配置された状態で駆動モータ５を正転させると、従動ギア９１が回転ディスク９２に対して一方側（Ｘ１方向）に相対的に回転し、それに連動する各嵌合部９１ａの基部９３ｄへの一方側への押圧動作で把持体９３が一方側（Ｚ１方向）に回動して一方の爪部９３ｃが部品交換領域Ｖ２に前進してノズル１１を把持するようになっている。

すなわち、回転把持体９は、部品交換領域Ｖ２においてノズル１１をその中心軸を中心として逆転して把持可能になっている。

また、各把持体９３の一方の爪部９３ｃでノズル１１を把持する状態において駆動モータ５をさらに正転させながらトーチ本体１０ａを上昇させると、ノズル１１がトーチ本体１０ａから螺退して取り外されるようになっている。

さらに、ノズル１１をトーチ本体１０ａから取り外した後、駆動モータ５を逆転させると、従動ギア９１が回転ディスク９２に対して他方側（Ｘ２方向）に相対的に回転し、それに連動する各嵌合部９１ａの基部９３ｄへの他方側への押圧動作で把持体９３が他方側（Ｚ２方向）に回動して一方の爪部９３ｃが部品交換領域Ｖ２から後退して各把持体９３によるノズル１１の把持状態が解除されるようになっている。

各把持体９３による把持状態が解除されたノズル１１は、部品交換領域Ｖ２から落下して回転交換装置１の外側に排出されるようになっている。

一方、図１２及び図１３に示すように、部品運搬機構７によりノズル１１が部品供給領域Ｖ１から上方に押し上げられて部品交換領域Ｖ２に配置された状態において駆動モータ５を逆転させると、従動ギア９１が回転ディスク９２に対して他方側（Ｘ２方向）に相対的に回転し、それに連動する各嵌合部９１ａの基部９３ｄへの他方側への押圧動作で把持体９３が他方側に回動して他方の爪部９３ｃが部品交換領域Ｖ２に前進してノズル１１を把持するようになっている。

すなわち、回転把持体９は、部品交換領域Ｖ２においてノズル１１をその中心軸を中心として正転して把持可能になっている。

また、各把持体９３の他方の爪部９３ｃでノズル１１を把持する状態においてトーチ本体１０ａを部品交換領域Ｖ２に接近させてノズル１１にあてがうとともに駆動モータ５をさらに逆転させると、ノズル１１がトーチ本体１０ａに螺合連結するようになっている。

さらに、ノズル１１をトーチ本体１０ａに取り付けた後、各把持体９３の他方の爪部９３ｃでノズル１１を把持する状態で駆動モータ５を正転させると、従動ギア９１が回転ディスク９２に対して一方側（Ｘ１方向）に相対的に回転し、それに連動する各嵌合部９１ａの基部９３ｄへの一方側への押圧動作で把持体９３が一方側に回動して他方の爪部９３ｃが部品交換領域Ｖ２から後退して各把持体９３によるノズル１１の把持状態を解除するようになっている。

次に、回転交換装置１を用いたノズル１１の交換作業について詳述する。

まず、図６及び図７に示すように、トーチ本体１０ａに取り付けられた状態の使用済みノズル１１を移動させて回転把持体９の部品交換領域Ｖ２に上方から配置する。このとき、回転収容体４は、第１切欠凹部４１ａ及び第２切欠凹部４２ａが部品交換領域Ｖ２に位置する基準位置Ｐ１となっている。また、第２シリンダ８６の第２ロッド部８６ａは、収縮した状態になっていて、スライド軸８３の各係合爪８３ａは、第３ギア８４の各被係合爪８４ｂに係合していない状態になっている。さらに、従動ギア９１を回転ディスク９２に対して他方側（Ｘ２方向）に相対的に回転させた状態にしておく。

トーチ本体１０ａに取り付けられた使用済みノズル１１が部品交換領域Ｖ２に配置されると、駆動モータ５が正転して従動ギア９１が回転ディスク９２に対して一方側（Ｘ１方向）に相対的に回転する。すると、図８に示すように、従動ギア９１の回転ディスク９２に対する一方側への相対的な回転に連動して各嵌合部９１ａが基部９３ｄを一方側に押圧し、その押圧動作で把持体９３が一方側（Ｚ１方向）に回動して一方の爪部９３ｃが部品交換領域Ｖ２に前進してノズル１１を把持する。

各把持体９３がノズル１１を把持すると、さらに、駆動モータ５が正転する。すると、ノズル１１が一方側に回転してトーチ本体１０ａから取り外される。

しかる後、駆動モータ５を逆転させることにより、従動ギア９１を回転ディスク９２に対して他方側に相対的に回転させる。すると、従動ギア９１の回転ディスク９２に対する他方側への相対的な回転に連動して各嵌合部９１ａが基部９３ｄを他方側に押圧し、その押圧動作で把持体９３が他方側に回動して一方の爪部９３ｃが部品交換領域Ｖ２から後退する。そして、各把持体９３によるノズル１１の把持状態が解除されてノズル１１が部品交換領域Ｖ２から落下する。

落下した使用済みのノズル１１は、図９に示すように、第１切欠凹部４１ａ及び第２切欠凹部４２ａを通過した後、ガイド部材４３ａによって斜め下方に案内されて回転交換装置１の外側に排出される。

次に、図１０に示すように、第２シリンダ８６の第２ロッド部８６ａを伸長させる。すると、コイルバネ８５の付勢力に抗してスライド軸８３が上方にスライドして各係合爪８３ａが第３ギア８４の各被係合爪８４ｂに係合する。

しかる後、駆動モータ５が正転する。すると、第１ギア３１に噛み合って逆転する第３ギア８４とスライド軸８３とが一体に回転して第２ギア８１が逆転し、それに伴って回転収容体４が逆転する。

回転収容体４の逆転動作により、次に交換するノズル１１が部品供給領域Ｖ１に到達すると、回転収容体４の逆転動作が停止する。その後、第２シリンダ８６の第２ロッド部８６ａを収縮させる。すると、コイルバネ８５の付勢力により、スライド軸８３が下方にスライドして各被係合爪８４ｂから各係合爪８３ａが外れる。

そして、部品運搬機構７の第１シリンダ７ａを作動させて第１ロッド部７ｂを伸長させる。すると、図１１に示すように、第１ロッド部７ｂが支持孔４３ｂ及び第２貫通孔４２ｂを通過しながら部品供給領域Ｖ１に位置するノズル１１を下方から押し上げる。すると、ノズル１１が第１貫通孔４１ｂ及び第２貫通孔４２ｂに案内されながら部品交換領域Ｖ２に到達する。このとき、従動ギア９１を回転ディスク９２に対して一方側（Ｘ１方向）に相対的に回転させた状態にしておく。

しかる後、トーチ本体１０ａを下方に移動させてノズル１１に接触させた後、駆動モータ５が逆転して従動ギア９１が回転ディスク９２に対して他方側（Ｘ２方向）に相対的に回転する。すると、図１２及び図１３に示すように、従動ギア９１の回転ディスク９２に対する他方側への相対的な回転に連動して各嵌合部９１ａが基部９３ｄを他方側に押圧し、その押圧動作で把持体９３が他方側（Ｚ２方向）に回動して他方の爪部９３ｃが部品交換領域Ｖ２に前進してノズル１１を把持する。

各把持体９３によりノズル１１を把持すると、さらに、駆動モータ５を逆転させる。すると、ノズル１１が他方側に回転してトーチ本体１０ａに螺合連結される。

しかる後、駆動モータ５を正転させることにより、従動ギア９１を回転ディスク９２に対して一方側に相対的に回転させる。すると、従動ギア９１の回転ディスク９２に対する一方側への相対的な回転に連動して各嵌合部９１ａが基部９３ｄを一方側に押圧し、その押圧動作で把持体９３が一方側に回動して他方の爪部９３ｃが部品交換領域Ｖ２から後退してノズル１１が各把持体９３から解放される。

そして、図１４に示すように、トーチ本体１０ａが上方に移動して当該トーチ本体１０ａに螺合連結されたノズル１１が部品交換領域Ｖ２から退避する。

その後、第２シリンダ８６の第２ロッド部８６ａを伸長させる。すると、コイルバネ８５の付勢力に抗してスライド軸８３が上方にスライドして各係合爪８３ａが第３ギア８４の各被係合爪８４ｂに係合する。

しかる後、駆動モータ５が逆転する。すると、第１ギア３１に噛み合って正転する第３ギア８４とスライド軸８３とが一体に回転して第２ギア８１が正転し、それに伴って回転収容体４が正転する。

回転収容体４の正転動作により、第１切欠凹部４１ａ及び第２切欠凹部４２ａが部品交換領域Ｖ２に到達すると、回転収容体４の正転動作が停止してノズル１１の交換作業が終了する。

以上より、本発明の実施形態によると、回転把持体９の部品交換領域Ｖ２においてトーチ本体１０ａに螺合連結されたノズル１１を回転把持体９により把持するとともに駆動モータ５を駆動させて回転把持体９を逆転させると、トーチ本体１０ａからノズル１１を取り外すことができる。一方、クラッチ機構８により回転収容体４と駆動モータ５との間において回転の伝達を行う状態にして駆動モータ５を駆動させると、回転収容体４が回転して交換用のノズル１１が部品供給領域Ｖ１へと移動するようになる。その状態で、部品運搬機構７によりノズル１１を部品供給領域Ｖ１から部品交換領域Ｖ２へと運搬するとともに、当該部品交換領域Ｖ２にトーチ本体１０ａを接近させた状態においてノズル１１を回転把持体９で把持し且つ駆動モータ５を駆動させて回転把持体９を正転させると、トーチ本体１０ａにノズル１１が取り付けられる。このように、ノズル１１の交換作業に１つの駆動モータ５しか使用しないので、駆動モータ５が占有するスペースが少なくなって設備全体をコンパクトにすることができる。また、特許文献１の如き構造に比べて部品点数を減らすことができるので、部品コストを低く抑えることができる。さらには、駆動モータ５と回転把持体９との連係にクラッチ機構８を用いているので、駆動モータ５と回転把持体９との連係時において大きな負荷が掛かるのを防ぐことができ、ノズル１１の交換作業を行う回転把持体９や駆動モータ５周りの変形や破損を防ぐことができる。

また、駆動モータ５とクラッチ機構８とがデッドスペースである回転収容体４の内側領域に配置されるので、回転交換装置１全体をさらにコンパクトにすることができる。

また、回転収容体４の上下に対応する第１貫通孔４１ｂ及び第２貫通孔４２ｂにノズル１１を上から順に挿入すると、当該ノズル１１が支持プレート４３に支持されるとともに挿入した第１貫通孔４１ｂ及び第２貫通孔４２ｂによって回転収容体４の周方向に位置決めされるようになる。このように、回転収容体４が簡単な構造で各ノズル１１を所定の位置に収容することができるようになり、さらに低コストな回転交換装置１にすることができる。

また、第１切欠凹部４１ａ及び第２切欠凹部４２ａを部品供給領域Ｖ１に移動させた状態において、トーチ本体１０ａから取り外したノズル１１の回転把持体９による把持状態を解除すると、回転把持体９から落下するノズル１１が第１切欠凹部４１ａ及び第２切欠凹部４２ａを通過して回転交換装置１の外側に排出されるようになる。このように、使用済みになってトーチ本体１０ａから取り外したノズル１１を回転収容体４に留まらせることなく、効率良く回転交換装置１の外側に排出することができる。

また、クラッチ機構８において、第２シリンダ８６の第２ロッド部８６ａを収縮させると、コイルバネ８５による付勢力によってスライド軸８３が下側にスライドした状態が維持されて各係合爪８３ａが各被係合爪８４ｂから離間した状態になり、駆動モータ５が回転把持体９のみを正逆回転させるようになる。したがって、回転収容体４に収容されたノズル１１を部品供給領域Ｖ１に位置決めした状態でトーチ本体１０ａにノズル１１を取り付ける作業を行うことができる。一方、第２シリンダ８６の第２ロッド部８６ａをコイルバネ８５の付勢力に抗して伸長させた状態にすると、各係合爪８３ａが各被係合爪８４ｂに係合して駆動モータ５が回転把持体９だけでなく回転収容体４も正逆回転させることが可能になるので、回転収容体４に収容された各ノズル１１を部品供給領域Ｖ１へと移動させることができるようになる。このように、簡単な構造のクラッチ機構８により回転収容体４を回転可能状態と回転不能状態とに切り替えることができる。

尚、本発明の実施形態における回転交換装置１は、トーチ本体１０ａに対してノズル１１の交換をするためのものであるが、これに限らず、例えば、トーチ本体１０ａに取り付けられたトーチ構成部品であるコンタクトチップをその中心軸周りの回転動作によって交換するような装置にすることもできる。

また、本発明の実施形態では、クラッチ機構８においてスライド軸８３に対して付勢力を発生させる付勢部材としてコイルバネ８５を用いたが、その他の付勢部材であってもよく、例えば、ゴム部材やシリンダ等であってもよい。

また、本発明の実施形態における回転交換装置１は、駆動モータ５の回転軸心Ｃ１、回転収容体４の回転軸心Ｃ２及び回転把持体９の回転軸心Ｃ３が上下に延びる姿勢となっているが、これに限らず、回転軸心Ｃ１～Ｃ３が傾く姿勢であってもよい。

また、本発明の実施形態では、回転収容体４において２つの第１環状プレート４１及び第２環状プレート４２により各ノズル１１の位置決めを行っているが、これに限らず、３つ以上の環状プレートで各ノズル１１の位置決めを行うようにしてもよい。

本発明は、例えば、アーク溶接に用いる溶接トーチのトーチ本体の先端に螺合連結されたノズルやコンタクトチップ等のトーチ構成部品を交換する回転交換装置に適している。

１ 回転交換装置
４ 回転収容体
５ 駆動モータ
７ 部品運搬機構
７ａ 第１シリンダ
７ｂ 第１ロッド部
８ クラッチ機構
９ 回転把持体
１０ 溶接トーチ
１０ａ トーチ本体
１１ ノズル（トーチ構成部品）
３１ 第１ギア
４１ 第１環状プレート
４１ａ 第１切欠凹部
４１ｂ 第１貫通孔
４２ 第２環状プレート
４２ａ 第２切欠凹部
４２ｂ 第２貫通孔
４３ 支持プレート
８１ 第２ギア
８３ スライド軸
８３ａ 係合爪
８４ 第３ギア
８４ｂ 被係合爪
８５ コイルバネ（付勢部材）
８６ 第２シリンダ
８６ａ 第２ロッド部
Ｃ１～Ｃ３ 回転軸心
Ｖ１ 部品供給領域
Ｖ２ 部品交換領域

Claims (6)

1. 溶接トーチのトーチ本体に対してトーチ構成部品を正転させて取り付けるか、或いは、逆転させて取り外すよう構成された回転交換装置であって、
   部品交換領域において前記トーチ構成部品をその中心軸を中心として正逆回転可能に把持可能な回転把持体と、
   回転軸心を中心とした周方向に複数の前記トーチ構成部品を所定の間隔をあけて収容可能に構成され、前記回転軸心周りの回転動作により前記各トーチ構成部品を部品供給領域へと順次移動させる回転収容体と、
   前記トーチ構成部品を前記部品供給領域から前記部品交換領域へと運搬する部品運搬機構と、
   前記回転把持体を正逆回転駆動させる駆動モータと、
   前記回転収容体と前記駆動モータとの間の回転の伝達と遮断とを行うクラッチ機構とを備えていることを特徴とする回転交換装置。
2. 請求項１に記載の回転交換装置において、
   前記回転収容体は、前記回転軸心を中心とした環状をなしており、その内側領域に前記駆動モータと前記クラッチ機構とが配設されていることを特徴とする回転交換装置。
3. 請求項２に記載の回転交換装置において、
   前記回転収容体は、前記回転軸心が上下に延びる姿勢となっており、前記各トーチ構成部品を支持可能な支持プレートと、該支持プレートの上方に配設され、前記回転軸心に沿って並設された複数の環状プレートとを備え、
   前記各環状プレートには、前記トーチ構成部品の外形に対応する貫通孔が前記回転軸心を中心とした周方向に所定の間隔をあけて複数形成され、
   前記環状プレートの各貫通孔は、隣り合う前記環状プレートの各貫通孔と上下に対応する位置となっていることを特徴とする回転交換装置。
4. 請求項３に記載の回転交換装置において、
   前記環状プレートには、外側方に開放するとともに前記トーチ構成部品が通過可能な切欠凹部が形成され、
   該切欠凹部は、隣り合う前記環状プレートの切欠凹部と上下に対応する位置となっており、前記回転収容体の回転動作により、前記部品供給領域へと移動可能に構成されていることを特徴とする回転交換装置。
5. 請求項１から４のいずれか１つに記載の回転交換装置において、
   前記部品運搬機構は、前記部品供給領域と前記部品交換領域との間を伸縮する第１ロッド部を有する第１シリンダを備え、前記第１ロッド部の伸長動作により当該第１ロッド部が前記トーチ構成部品を前記部品供給領域から前記部品交換領域へと押圧して移動させるよう構成されていることを特徴とする回転交換装置。
6. 請求項１から５のいずれか１つに記載の回転交換装置において、
   前記駆動モータには、第１ギアが回転一体に取り付けられ、
   前記クラッチ機構は、前記回転収容体を回転駆動させる第２ギアと、該第２ギアに回転一体に取り付けられるとともに当該第２ギアの中心線に沿ってスライド可能に構成されたスライド軸と、前記第１ギアに噛み合う第３ギアと、前記スライド軸を一側にスライドするよう付勢する付勢部材と、第２ロッド部の伸長動作により前記スライド軸を前記付勢部材の付勢力に抗して他側にスライドさせる第２シリンダとを備え、
   前記スライド軸には、係合爪が設けられ、
   前記第３ギアには、前記スライド軸が他側にスライドした際に前記係合爪が係合する被係合爪が設けられていることを特徴とする回転交換装置。

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