JP2677311B2 - 溶接トーチノズルの交換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、主としてアーク溶接ロボットの溶接トーチ
ノズルを自動的に交換するための溶接トーチノズルの交
換装置に関する。

［従来の技術］ 一般に、アーム溶接作業において、溶接トーチノズル
は、常に高温状態に曝され、溶融物の飛沫を浴びるなど
極めて悪環境下での作業が強いられている。このような
溶接トーチノズルの汚れの進行度合いは、溶接部の肉盛
量および開先深さ，電流値，ガス等の溶接条件により異
なるが、溶接作業をある程度の時間続けていると、その
開口部にはかなりの堆積物が付着し、目詰まり程度によ
っては以後の溶接部品の品質が低下してしまう。

そこで、このような不具合が生じる前に、一時期溶接
作業を中断させて待機位置に溶接ロボットを移動し、溶
接トーチノズルの清掃を行なうべく、ノズル等を溶接ト
ーチから自動的に取り外した後、新たなノズル等を溶接
トーチに自動的に取り付ける交換装置が提案されてい
る。

例えば、実公平１−40622号公報に開示された従来の
交換装置では、ノズルに係脱自在に嵌着し且つノズルの
トーチ本体に対する螺合状態を外す方向にノズルを回転
する回転駆動源に連結された第１のノズルチャックと、
ノズルに係脱自在に嵌着し且つ上記方向とは逆方向にノ
ズルを回転する回転駆動源に連結された第２のノズルチ
ャックとがそなえられている。このような構成により、
溶接トーチのノズルを交換する場合には、まず、溶接ト
ーチのノズルを第１のノズルチャックに嵌合固着させて
から、回転駆動源により第１のノズルチャックを回転駆
動することで、トーチ本体からノズルが取り外される。
この後、チップの交換等を行なった溶接トーチを、第２
のノズルチャックの位置に移動する。この第２のノズル
チャックには、清掃済みのノズルを予めセットしてお
き、このノズルにトーチ本体を対向させてから、回転駆
動源により第２のノズルチャックを回転駆動すること
で、ノズルがトーチ本体にねじ込まれる。

なお、上述のような溶接トーチの移動動作は、溶接ロ
ボットの教示作業時に予め教示しておき、ノズル交換時
に、溶接ロボットはその教示データに従って自動的に再
生動作する。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来の溶接トーチノズルの交換装置の
ようにノズルチャックを用いる方式では、剛体どうしの
ノズルとノズルチャックとを確実に且つ変形することな
く嵌着させるために、ノズルのノズルチャックへの挿入
動作についての教示を精度よく行なわなければならず、
その教示作業が極めて面倒であるほか、溶接熱でのノズ
ル変形や新トーチ交換の際には、その度にノズルチャッ
ク嵌着のための教示データの修正が必要となってしまう
などの課題もある。

本発明は、このような課題を解決しようとするもの
で、高精度の教示を行なうことなくノズルの自動交換を
確実に行なえるようにした溶接トーチノズルの交換装置
を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の溶接トーチノズ
ルの交換装置（請求項１）は、ノズルの外周面に略接す
る内径を有しノズルを嵌め込まれるコイルバネと、該コ
イルバネをその中心軸まわりについて回転駆動しうる回
転駆動源とをそなえ、コイルバネとしてノズルと溶接ト
ーチ本体との螺合部のねじ巻方向と同じ巻方向のものを
用い、回転駆動源によりコイルバネをノズル締付方向に
ゆっくり回転駆動しながら、該コイルバネにノズルを嵌
め込んだ後、ノズルを、回転駆動源によりコイルバネを
介してノズル取外し方向に回転駆動して溶接トーチ本体
から取り外すことを特徴としている。

また、本発明の溶接トーチノズルの交換装置（請求項
２）は、ノズルの外周面に略接する内径を有しノズルを
嵌め込まれるコイルバネと、該コイルバネをその中心軸
まわりについて回転駆動しうる回転駆動源とをそなえ、
コイルバネとしてノズルと溶接トーチ本体との螺合部の
ねじ巻方向と逆の巻方向のものを用い、該コイルバネに
ノズルを予め嵌め込んでおいてから、ノズルを、回転駆
動源によりコイルバネを介してノズル締付方向へ回転駆
動して溶接トーチ本体に螺合させることを特徴としてい
る。

さらに、本発明の溶接トーチノズルの交換装置（請求
項３）は、ノズルの外周面に略接する内径を有しノズル
を嵌め込まれるコイルバネと、該コイルバネをその中心
軸まわりについて正逆いずれの方向にも回転駆動しうる
回転駆動源とをそなえ、ノズル取外し時には、コイル
バネとしてノズルと溶接トーチ本体との螺合部のねじ巻
方向と同じ巻方向のものを用い、回転駆動源によりコイ
ルバネをノズル締付方向にゆっくり回転駆動しながら、
該コイルバネにノズルを嵌め込んだ後、ノズルを、回転
駆動源によりコイルバネを介してノズル取外し方向に回
転駆動して溶接トーチ本体から取り外す一方、ノズル
取付時には、コイルバネとして前記ねじ巻方向と逆の巻
方向のものを用い、該コイルバネにノズルを予め嵌め込
んでおいてから、ノズルを、回転駆動源によりコイルバ
ネを介してノズル締付方向へ回転駆動して溶接トーチ本
体に螺合させることを特徴としている。

［作用］ 上述した本発明の溶接トーチノズルの交換装置では、
溶接トーチ本体からノズルを取り外す際には、ノズルと
溶接トーチ本体との螺合部のねじ巻方向と同じ巻方向の
コイルバネを使用し、このコイルバネに向けて溶接トー
チを移動させ、ノズルとコイルバネとを嵌合させる。こ
のとき、コイルバネを回転駆動源によりノズル締付方向
にゆっくり回転駆動することで、ノズルは、コイルバネ
内に円滑に嵌まり込んでゆく。また、ノズルのコイルバ
ネへの挿入位置が多少ずれていても、コイルバネの変形
・撓みによりそのずれに容易に追従することができる。
このようにして、ノズルをコイルバネ内に嵌着させた
後、回転駆動源により、コイルバネをノズル取外し方向
に回転駆動すると、コイルバネはノズルを締め付けるよ
うにノズル外周に密着し、回転駆動源からの回転駆動力
が、コイルバネを介してノズルに伝達され、溶接トーチ
本体からノズルが取り外される（請求項1,3）。

一方、溶接トーチ本体にノズルを取り付ける際には、
ノズルと溶接トーチ本体との螺合部のねじ巻方向と逆の
巻方向のコイルバネを使用し、このコイルバネに、取り
付けるべきノズルを予め嵌着させておいてから、このノ
ズルに向けて溶接トーチを移動させ、溶接トーチのノズ
ル螺合部とノズルとを嵌め合わせる。このとき、コイル
バネ（ノズル）を回転駆動源によりノズル締付方向にゆ
っくり回転駆動し、溶接トーチ本体とノズルとを螺合さ
せ始める。また、溶接トーチ本体のノズルへの螺合位置
が多少ずれていても、コイルバネの変形・撓みによりそ
のずれに容易に追従することができる。そして、回転駆
動源により、コイルバネをノズル締付方向に回転駆動し
続けると、前述と同様に、コイルバネはノズルを締め付
けるようにノズル外周に密着し、回転駆動源からの回転
駆動力が、コイルバネを介してノズルに伝達され、溶接
トーチ本体にノズルが取り付けられる（請求項2,3）。

［発明の実施例］ 以下、図面により本発明の一実施例としての溶接トー
チノズルの交換装置について説明する。

第１図に示すように、ノズル1A（1B）は、アーク溶接
ロボットのアーム先端の溶接トーチ本体２に螺合して取
り付けられるものである。

そして、本実施例の装置では、第１図において、3,4
はノズル1A（1B）の外周面に略接する内径を有しノズル
ノズル1A（1B）を嵌め込まれるコイルバネで、これらの
コイルバネ３と４とは、第2,3図に示すように、巻方向
が逆になっている。また、５は各コイルバネ3,4をその
中心軸まわりについて正逆いずれの方向にも回転駆動し
うる駆動モータ（回転駆動源）である。

ここで、第２図（ａ），（ｂ）に示すような取外し方
向，締付方向をもつノズル1Aでは、ノズル取外し時に、
ノズル1Aと溶接トーチ本体２との螺合部のねじ巻方向と
同じ巻方向のコイルバネ３を用い、ノズル取付時に、前
記ねじ巻方向と逆の巻方向のコイルバネ４を用いる。ま
た、ノズル1Aとは逆方向の取外し方向，締付方向をもつ
ノズル1Bでは、第３図（ａ），（ｂ）に示すように、ノ
ズル取外し時にコイルバネ４を用い、ノズル取付時にコ
イルバネ３を用いる。

上述の構成により、ノズル1Aの交換は次のように行な
われる。なお、ここでは、第２図（ａ），（ｂ）に示す
取外し方向，締付方向をもつノズル1Aの交換について説
明する。

溶接トーチ本体２からノズル1Aを取り外す際には、第
２図（ａ）に示すように、コイルバネ３を使用する。そ
して、このコイルバネ３に向けて溶接トーチ本体２を移
動させ、ノズル1Aとコイルバネ３とを嵌合させる。この
とき、コイルバネ３を駆動モータ５によりノズル締付方
向にゆっくり回転駆動することで、ノズル1Aは、コイル
バネ３内に円滑に嵌まり込んでゆく。

このようにして、ノズル1Aをコイルバネ３内に嵌着さ
せた後、駆動モータ５により、コイルバネ３をノズル取
外し方向に回転駆動すると、コイルバネ３は、ノズル1A
を締め付けるようにノズル外周に密着し、駆動モータ５
からの回転駆動力が、コイルバネ３を介してノズル1Aに
伝達され、溶接トーチ本体２からノズル1Aが取り外され
る。

一方、溶接トーチ本体２にノズル1Aを取り付ける際に
は、第２図（ｂ）に示すように、コイルバネ４を使用す
る。そして、このコイルバネ４に、取り付けるべきノズ
ル（清掃済のもの）1Aを予め嵌着させておいてから、こ
のノズル1Aに向けて溶接トーチ本体２を移動させ、溶ト
ーチ本体２のノズル螺合部とノズル1Aとを嵌め合わせ
る。

このとき、コイルバネ４（ノズル1A）を駆動モータ５
によりノズル締付方向にゆっくり回転駆動することで、
溶接トーチ本体２とノズル1Aとが螺合し始め、以降、駆
動モータ５により、コイルバネ４をノズル締付方向に回
転駆動し続けることにより、ノズル取外し時と同様に、
コイルバネ４は、ノズル1Aを締め付けるようにノズル外
周に密着し、駆動モータ５からの回転駆動力が、コイル
バネ４を介してノズル1Aに伝達され、溶接トーチ本体２
にノズル1Aが取り付けられる。

このように、本実施例の溶接トーチノズルの交換装置
によれば、２種のコイルバネ3,4と正逆転可能な駆動モ
ータ５とによる極めて簡素な構成の装置で、アーク溶接
ロボットによるノズル1Aのコイルバネ３への挿入位置
（取外し時）あるいは溶接トーチ本体２のノズル1Aへの
螺合位置（取付時）が多少ずれていても、コイルバネ3,
4の変形・撓みによりそのずれに容易に追従することが
できるので、ノズル1Aに熱変形や寸法誤差があってもノ
ズル変換を行なえ、従来のごとく高精度の教示を行なう
となく、ノズル1Aを確実に自動交換できる。

また、アーク溶接ロボットによるノズル1Aもしくは溶
接トーチ本体２の移動速度と、ノズル1Aの締付速度もし
くは取外し速度とが一致しなくても、コイルバネ3,4の
伸縮によりその差が吸収されるため、溶接トーチ本体２
に無理な力が作用せず、溶接トーチ本体２の変形を招く
こともない。

さらに、コイルバネ3,4を用いることで、ノズル1Aの
外周面が円形でメッキ等により滑らかに形成されている
場合でも、その表面を傷付けることなく、また、スリッ
プすることもなく、駆動モータ５からの回転駆動力をノ
ズル1Aに伝達することができる。

なお、上記実施例では、第２図（ａ），（ｂ）に示す
取外し方向，締付方向をもつノズル1Aの交換について説
明したが、ノズル1Aとは逆の取外し方向，締付方向をも
つノズル1Bについても、第３図（ａ），（ｂ）に示すよ
うに、取外し時にコイルバネ４を用い取付時にコイルバ
ネ３を用い、回転方向を逆にすることで、上述と全く同
様にしてノズル交換を行なうことができる。

また、上記実施例では、外周形状が円形のノズル1A,1
Bを交換する場合について説明したが、本発明の装置
は、ノズル外周形状は多角形のものにも適用でき、ま
た、チップの交換に適用することもできる。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明の溶接トーチノズルの交
換装置（請求項１〜３）によれば、２種の巻方向のコイ
ルバネと、これを正逆転しうる回転駆動源とをそなえて
なる極めて簡素な構成により、ノズルのコイルバネへの
挿入位置あるいは溶接トーチ本体のノズルへの螺合位置
が多少ずれても、コイルバネの変形・撓みによりそのず
れに容易に追従でき、ノズルに熱変形や寸法誤差があっ
てもノズルの取外し，取付，交換を行なえ、高精度の教
示を行なうことなくノズルの自動交換を確実に行なえる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は本発明の一実施例としての溶接トーチノズ
ルの交換装置を示すもので、第１図はその模式的な側面
図、第２図（ａ），（ｂ）および第３図（ａ），（ｂ）
はいずれもノズル，溶接トーチ本体間の螺合部のねじ巻
方向とコイルバネの巻方向との関係を説明するための図
である。 図において、1A,1B……ノズル、２……溶接トーチ本
体、3,4……コイルバネ、５……駆動モータ（回転駆動
源）。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】溶接トーチ本体に螺合して取り付けられる
   ノズルを交換するための溶接トーチノズルの交換装置に
   おいて、 前記ノズルの外周面に略接する内径を有し前記ノズルを
   嵌め込まれるコイルバネと、該コイルバネをその中心軸
   まわりについて回転駆動しうる回転駆動源とがそなえら
   れ、 前記コイルバネとして前記のノズルと溶接トーチ本体の
   螺合部のねじ巻方向と同じ巻方向のものを用い、前記回
   転駆動源により前記コイルバネをノズル締付方向に回転
   駆動しながら、該コイルバネに前記ノズルを嵌め込んだ
   後、前記ノズルを、前記回転駆動源により前記コイルバ
   ネを介してノズル取外し方向に回転駆動して前記溶接ト
   ーチ本体から取り外すことを特徴とする溶接トーチノズ
   ルの交換装置。
2. 【請求項２】溶接トーチ本体に螺合して取り付けられる
   ノズルを交換するための溶接トーチノズルの交換装置に
   おいて、 前記ノズルの外周面に略接する内径を有し前記ノズルを
   嵌め込まれるコイルバネと、該コイルバネをその中心軸
   まわりについて回転駆動しうる回転駆動源とがそなえら
   れ、 前記コイルバネとして前記のノズルと溶接トーチ本体と
   の螺合部のねじ巻方向と逆の巻方向のものを用い、該コ
   イルバネにノズルを予め嵌め込んでおいてから、該ノズ
   ルを、前記回転駆動源により前記コイルバネを介してノ
   ズル締付方向へ回転駆動して前記溶接トーチ本体に螺合
   させることを特徴とする溶接トーチノズルの交換装置。
3. 【請求項３】溶接トーチ本体に螺合して取り付けられる
   ノズルを交換するための溶接トーチノズルの交換装置に
   おいて、 前記ノズルの外周面に略接する内径を有し前記ノズルを
   嵌め込まれるコイルバネと、該コイルバネをその中心軸
   まわりについて正逆いずれの方向にも回転駆動しうる回
   転駆動源とがそなえられ、 ノズル取外し時には、前記コイルバネとして前記のノズ
   ルと溶接トーチ本体との螺合部のねじ巻方向と同じ巻方
   向のものを用い、前記回転駆動源により前記コイルバネ
   をノズル締付方向に回転駆動しながら、該コイルバネに
   前記ノズルを嵌め込んだ後、前記ノズルを、前記回転駆
   動源により前記コイルバネを介してノズル取外し方向に
   回転駆動して前記溶接トーチ本体から取り外す一方、 ノズル取付時には、前記コイルバネとして前記ねじ巻方
   向と逆の巻方向のものを用い、該コイルバネにノズルを
   予め嵌め込んでおいてから、該ノズルを、前記回転駆動
   源により前記コイルバネを介してノズル締付方向へ回転
   駆動して前記溶接トーチ本体に螺合させることを特徴と
   する溶接トーチノズルの交換装置。