JP2682916B2 - 溶接トーチ、該溶接トーチのノズル交換装置、チップ清掃装置、ワイヤ切断装置、自動溶接装置、及び自動溶接装置の制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アーク溶接に用いられ
る溶接トーチ、該溶接トーチのノズル交換装置、該溶接
トーチのチップ清掃装置、該溶接トーチのワイヤ切断装
置、該溶接トーチを備えた自動溶接装置、及び自動溶接
装置の制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、溶接トーチを多関節ロボットに取
着して、全自動で溶接作業を実施する自動溶接システム
が多く使用されている。自動溶接システムは長時間の無
人運転が可能であり、溶接作業を大幅に能率化すること
ができる。

【０００３】溶接トーチとしては、その先端部から溶接
ワイヤを送出可能に保持する給電チップを、シールドガ
ス流出用の開口を有する略円筒状のシールドノズル内に
挿入・保持して構成されたものが多く使用されている。

【０００４】しかし、この種の溶接トーチを用いて長時
間の溶接作業を実施すると、シールドノズルや給電チッ
プにスパッタ等が付着して堆積し、シールドガスの流出
の障害となってブローホールを発生させたり、給電チッ
プとシールドノズルが短絡して危険な状態となることが
ある。

【０００５】従って、溶接トーチは定期的にあるいは必
要に応じて、堆積したスパッタ等を除去する清掃作業を
実施する必要がある。そして、従来の溶接トーチの清掃
は、溶接ロボットの作動を停止した後、ワイヤブラシを
溶接トーチの開口から挿入して、手作業により実施され
ていた。あるいは、以下に略説するようなノズル清掃装
置を使用して自動的に実施されていた。

【０００６】即ち、細長い略円柱状の中心部材に複数の
ワイヤを植設してなるワイヤブラシを設け、このワイヤ
ブラシの中心部材の基端部側を回転自在に支持するとと
もに、該基端部に回転力を伝達して回転せしめ、定期的
に、溶接ロボットによる溶接作業を一時停止し、該ワイ
ヤブラシが溶接トーチの開口から挿入されるように溶接
ロボットを制御位置決めし、回転するワイヤブラシがシ
ールドノズルの内面と給電チップの外面に接触して、付
着・堆積したスパッタ等を除去するようにしていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、人手により溶
接トーチの清掃を実施するのは、連続無人運転により溶
接作業の効率化を図るという自動溶接システムの目的に
反し、非効率的である。

【０００８】一方、従来のノズル清掃装置を自動溶接シ
ステムに適用した場合、以下のような障害が生じた。即
ち、従来のノズル清掃装置は、溶接ロボットの溶接トー
チを特に拘束することなく、溶接トーチのシールドノズ
ルと給電チップの間に挿入するため、長時間連続的に清
掃を実施すると、溶接トーチが溶接ロボットの取付部に
対して芯ずれを起こし、溶接トーチの狙い位置が狂う。

【０００９】ワイヤブラシ挿入時に、溶接トーチ内のス
パッタ等を奥に押し込んでしまい、溶接トーチ内部のシ
ールドガスの噴出口を閉塞したり、シールドノズルと給
電チップが短絡してしまうことがある等、清掃実施によ
りさらに状況を悪化せる。

【００１０】溶接ロボットの位置決めに誤差があった場
合に、溶接トーチ内にワイヤブラシが適正に挿入され
ず、溶接トーチや溶接ロボット等が破損する場合があ
る。溶接トーチから除去されたスパッタ等はそのまま下
へ落下するため、各部が汚染し、故障の原因になる等で
ある。

【００１１】従って、これらの障害が発生すると、溶接
性能が低下し溶接不良を生じたり、あるいは自動溶接シ
ステムを停止し、修復作業を人手により実施しなければ
ならいという問題があった。

【００１２】本発明はこのような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、溶接トーチの清掃
を障害無く迅速、適正に実施することを可能とし、長時
間に渡る連続無人運転を可能ならしめることである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上述した技術的課題を解
決するため、以下に示すような構成の溶接トーチ、ノズ
ル交換装置、チップ清掃装置、ワイヤ切断装置を備えた
自動溶接システムを提供する。

【００１４】（１）溶接トーチの構成 その先端部から溶接ワイヤを送出可能に保持する給電チ
ップを、シールドガス流出用の開口を有する略円筒状の
シールドノズル内に挿入・保持して構成される溶接トー
チにおいて、前記シールドノズルを、前記給電チップを
保持する第１ノズルと、該給電チップの先端部近傍まで
シールドガスを導く第２ノズルとから構成する。

【００１５】そして、前記第１ノズルの先端部近傍の外
周に環状の第１の溝を形成し、前記第２ノズルの基端部
近傍の外周に環状の第２の溝を形成し、前記第２の溝の
底面に細径側を内側にして貫通する複数のテーパ孔を配
設し、前記テーパ孔内にそれぞれ鋼球を配置し、長板状
のバネ材の両端部が互いに近接するように円環状に成形
してなる環状バネを、前記第２の溝に外側から嵌め込ん
で、前記綱球の一部を前記テーパ孔の細径側から突出さ
せた状態で、該綱球を内側に付勢し、該第１ノズルの先
端部を該第２ノズルの基端部に挿入することにより、該
第１の溝に該第２ノズルの鋼球が係合して、該第１ノズ
ルに第２ノズルが着脱自在に装着されるように構成す
る。

【００１６】（２）ノズル交換装置の構成 前記溶接トーチの第２ノズルを自動交換するノズル交換
装置であって、前記第１ノズルの胴体部を解除可能に把
持する第１ハンドチャックを設け、前記第２ノズルの胴
体部を解除可能に把持する第２ハンドチャックを、スラ
イド手段により上下に摺動されるように構成して、該第
１ハンドチャックの下側に設け、前記第２ノズルの先端
部を着脱可能に保持する複数のノズル受け手段が配列さ
れた割り出しテーブルを、該第２ハンドチャックの下側
の受け渡し位置に該ノズル受けポットが順次位置するよ
うに設定する割り出し手段を設ける。

【００１７】そして、前記第１ハンドチャック近傍に溶
接トーチの存否を検出する第１センサ及び該第１ハンド
チャックに把持された溶接トーチの第２ノズルの存否を
検出する第２センサを設け、該第１及び第２センサから
の信号に基づき、該第１ハンドチャック、該第２ハンド
ッチャック、該スライド手段、及び該割り出し手段の作
動を制御する制御手段を設けて構成する。

【００１８】（３）チップ清掃装置の構成 前記溶接トーチの給電チップを自動清掃するチップ清掃
装置であって、前記第１ノズルの胴体部を解除可能に把
持する第３ハンドチャックを設け、該第３ハンドチャッ
クの下側にスライド手段により一軸方向に摺動されるス
ライドテーブルを設ける。該スライドテーブル上に回転
テーブルを設け、該回転テーブルの回転中心側に向かっ
て付勢された回転ブラシ手段を、該回転テーブルの回転
中心から離間した位置に設け、前記第３ハンドチャック
近傍に溶接トーチの存否を検出する第３センサを設け、
前記回転テーブルの回転中心近傍にエアー吸引手段を設
ける。

【００１９】そして、該第３センサからの信号に基づ
き、前記スライドテーブル、回転テーブル、回転ブラシ
手段、及びエアー吸引手段の作動を制御する制御手段を
設け、前記第３ハンドチャックが前記第２ノズルが離脱
された溶接トーチを把持した状態で、該スライドテーブ
ル、回転テーブル、回転ブラシ手段及びエアー吸引手段
を作動することにより、該回転ブラシ手段が該溶接トー
チの給電チップに接触しながら、該給電チップの周囲を
周回するように構成する。

【００２０】（４）ワイヤ切断装置の構成 前記溶接トーチの溶接ワイヤを自動切断するワイヤ切断
装置であって、前記溶接トーチの溶接ワイヤを切断する
ためのＶ字刃が形成された固定刃及び該固定刃の該Ｖ字
刃に対応する位置にＶ字刃が形成された移動刃を有する
ワイヤニッパを設け、前記第２ノズルが離脱された溶接
トーチが所定の切断位置にあることを検出する第４セン
サを設け、該第４センサからの信号に基づき、該ワイヤ
ニッパを作動する制御手段を設け、前記溶接トーチの溶
接ワイヤの先端部を切除するように構成する。

【００２１】そして、前記ニッパ手段の下側に、切除さ
れた溶接ワイヤを収容するパイプダクトを設けて構成す
る。 （５）全体構成 前記溶接トーチを、三軸方向に位置決め移動する多関節
式の移動手段に取り付けて構成した溶接ロボットを設
け、固定支持台上に摺動自在にスライドテーブルを設
け、該スライドテーブルの摺動方向両端部にそれぞれ互
いに相反する方向に付勢する付勢手段を設け、該スライ
ドテーブル上に、前記ノズル交換装置、前記チップ清掃
装置、前記ワイヤ切断装置を設けて構成する。

【００２２】そして、該溶接トーチを該ノズル交換装置
の第１ハンドチャックが把持し得る位置に位置決めし
て、該溶接トーチから第２ノズルを離脱する第１工程
と、該溶接トーチをワイヤ切断装置の切断位置に位置決
めして、該溶接ワイヤの先端部を切除する第２工程と、
該溶接トーチをチップ清掃装置の第３ハンドチャックが
把持し得る位置に位置決めして、該給電チップを清掃す
る第３工程と、その後、再度、該溶接トーチを該ノズル
交換装置の第１ハンドチャックが把持し得る位置に位置
決めして、該溶接トーチに該離脱した第２ノズルと異な
る第２ノズルを装着する第４工程を、前記溶接ロボット
による溶接工程を中断して定期的に実施するように該溶
接ロボットを制御する制御手段を設けて構成する。

【００２３】

【作用】通常の溶接作業時には、第１ノズルに第２ノズ
ルを装着した状態となっており、溶接ロボットにより溶
接トーチが作動されながら、溶接対象物上の溶接軸に沿
って移動され、所定の溶接作業が行われる。

【００２４】そして、溶接トーチの清掃等を実施する場
合には、溶接ロボットの制御手段により、溶接作業が中
断され、まず、溶接トーチは、ノズル交換装置の第１ハ
ンドチャック近傍に位置決めされる。

【００２５】ここで、第１センサにより溶接トーチの存
在が検出され、第１ハンドチャックが作動されて、第１
ハンドチャックは溶接トーチの第１ノズルの胴体部を把
持する。次いで、第２センサにより第２ノズルの存否が
検出され、この場合は存在するので、第２ハンドチャッ
クがスライド手段により上昇され、第２ハンドチャック
が作動されて溶接トーチの第２ノズルの胴体部が把持さ
れる。第２ハンドチャックはこの状態でスライド手段に
より降下され、第２ノズルは第１ノズルから離脱され
る。

【００２６】このとき、第２ノズルを保持していないノ
ズル受け手段が移動手段により移動されて、第２ハンド
チャックとの受け渡し位置に設定されており、受け渡し
位置で第２ハンドチャックが解放されることにより、該
第２ノズルがノズル受け手段に保持される。

【００２７】第１ハンドチャックは溶接トーチから第２
ノズルが分離された段階で解放され、第２ノズルが分離
された溶接トーチは、溶接ロボットによりワイヤ切断装
置のの切断位置に位置決めされる。溶接トーチは第２ノ
ズルが分離されて、溶接ワイヤを保持している給電チッ
プが露出した状態となっている。

【００２８】ワイヤ切断装置の第４センサが溶接トーチ
の存在を検出したならば、ニッパ手段の移動刃が作動さ
れて、給電チップ先端から突出している溶接ワイヤの先
端部が切断されて、その形状が整えられる。

【００２９】次いで、溶接トーチは溶接ロボットによ
り、チップ清掃装置の第３ハンドチャック近傍に位置決
めされる。ここで、第３センサにより溶接トーチの存在
が検出され第３ハンドチャックにより溶接トーチの第１
ノズルが把持されるとともに、スライド手段が作動され
て回転ブラシ手段が給電チップに接触されるとともに、
回転テーブル、回転ブラシ手段、及びエアー吸引手段が
作動される。

【００３０】回転ブラシ手段は回転しながら溶接トーチ
の給電チップの側方から接触して給電チップの周囲に付
着しているスパッタ等を除去する。このとき、回転テー
ブルも回転されており、回転ブラシ手段は回転テーブル
の回転中心から離間した位置に設けられているので、回
転ブラシ手段は給電チップの周囲を周回し、給電チップ
の外周が全周に渡って清掃される。

【００３１】給電チップから除去されたスパッタ等は下
に落下することになるが、エアー吸引手段が作動されて
おり、スパッタ等はこれにより吸引され、周辺を汚染す
ることはない。

【００３２】給電チップの清掃が終了すると、第３ハン
ドチャックによる溶接トーチの把持が解放され、溶接ト
ーチは溶接ロボットにより、再度、ノズル交換装置の第
１ハンドチャック近傍に位置決めされる。

【００３３】ここで、第１センサにより溶接トーチの存
在が検出され、第１ハンドチャックが作動されて、第１
ハンドチャックは溶接トーチの第１ノズルの胴体部を把
持する。次いで、第２ハンドチャックがスライド手段に
より上昇され、第２ハンドチャックが作動されて溶接ト
ーチの給電チップ近傍に位置される。そして、第２セン
サにより第２ノズルの存否が検出され、この場合は存在
しないので、第２ハンドチャックはスライド手段により
降下される。

【００３４】このとき、新規あるいは清掃済の第２ノズ
ルを保持しているノズル受け手段が移動手段により移動
されて、第２ハンドチャックとの受け渡し位置に設定さ
れており、受け渡し位置で第２ハンドチャックが作動さ
れることにより、該第２ノズルが第２ハンドチャックに
把持される。

【００３５】次いで、第２ハンドチャックはスライド手
段により上昇されて、該第２ノズルは溶接トーチの第１
ノズルに装着・合体される。第２ノズルが装着された段
階で第１及び第２ハンドチャックによる把持が解放さ
れ、第２ノズルが装着された溶接トーチは、溶接ロボッ
トにより移動されて、スパッタ等が除去・清掃された溶
接トーチにより、中断された溶接作業が続行される。

【００３６】尚、第１又は第３ハンドチャックにより、
溶接トーチが把持される際に、溶接ロボットによる溶接
トーチの位置決めに多少の誤差があった場合には、該第
１又は第３ハンドチャックの把持中心と溶接トーチの軸
心とが一致しないことになるが、ノズル交換装置及びチ
ップ清掃装置は摺動自在なスライドテーブル上に設けら
れており、このスライドテーブルは付勢手段によりそれ
ぞれ相反する方向に付勢されているので、該スライドテ
ーブルが第１又は第３ハンドチャックの把持中心と、溶
接トーチの軸心が一致するように応動し、該誤差が吸収
されるようになっている。

【００３７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明実施例の全体構成を示す斜視図、図
２は溶接トーチの構成を示す斜視図、図３は溶接トーチ
の構成を示す断面図、図４は溶接トーチの第２ノズルの
構成を示す分解斜視図、図５は溶接トーチの第２ノズル
の構成を示す断面図である。

【００３８】図６はノズル交換装置の構成を示す一部破
断斜視図、図７はノズル交換装置の要部構成を示す正面
図、図８はチップ清掃装置の構成を示す一部破断斜視
図、図９はチップ清掃装置の要部を抽出した斜視図、図
１０はチップ清掃装置の要部構成を示す正面図である。

【００３９】図１１はノズル分離時の動作を示す斜視
図、図１２はワイヤ切断時の動作を示す斜視図、図１３
はチップ清掃時の動作を示す斜視図、図１４はノズル装
着時の動作を示す斜視図、図１５は制御系の構成を示す
ブロック図である。

【００４０】（１）まず、溶接トーチの構成について説
明する。 図１において、１００は溶接トーチであり、溶接トーチ
１００は多関節式の移動手段を有する溶接ロボット２０
０に取り付けられている。溶接ロボット２００は予め指
定されたプログラムに従って、溶接トーチ１００の移動
や溶接トーチ１００の作動を制御し、溶接作業を自動的
に実施するものである。

【００４１】溶接トーチ１００の構成は図２乃至図５に
示されている。同図において、１０１はトーチ本体であ
り、トーチ本体１０１はチューブ状に形成され、その内
部に溶接ワイヤ供給路及びシールドガス供給路を有して
いる。トーチ本体１０１の先端部には給電チップ１０２
が設けられ、給電チップ１０２の先端部から溶接ワイヤ
が順次送出されるようになっている。

【００４２】給電チップ１０２は第１ノズル１０３によ
りトーチ本体１０１に保持・固定されている。第１ノズ
ル１０３はそれぞれ略円筒状に形成されたホルダサポー
ト１０４、ガイドソケット１０５、テーパシャンク１０
６を螺合して構成され、トーチ本体１０１からのシール
ドガスは、この第１ノズル１０３内部を送られ、第１ノ
ズル１０３先端部近傍に配置されたオリフィス部材１０
７を介して流出されるようになっている。尚、１０８は
ガス漏れ防止用のテフロンパッキンである。

【００４３】テーパシャンク１０６の外周面は、先端に
いくに従って細くなるようにテーパ状に形成されてお
り、テーパシャンク１０６の基端部側には、断面Ｖ字形
状の環状溝１０９が形成されている。

【００４４】１１０は略円筒状に形成された第２ノズル
であり、第２ノズル１１０の基端部側近傍の内側には、
第１ノズル１０３のテーパシャンク１０６に相対する形
状に形成されたテーパ部１１１が設けられている。第２
ノズル１１０の基端部側の側壁には、内側にいくに従っ
て細くなるように形成された複数のＶ字テーパ孔１１２
が均等配置され、このＶ字テーパ孔１１２にはそれぞれ
鋼球１１３が配置されている。

【００４５】これらの鋼球１１３は環状バネ１１４によ
り外側から付勢され、その一部がテーパ部１１１内に突
出するようになっている。尚、第２ノズルの環状バネ１
１４が配置される部分には凹溝１１５が形成されてお
り、環状バネ１１４の位置が確定されるようになってい
る。

【００４６】環状バネ１１４は、図４に最も良く示され
ているように、長板状のバネ材をその両端部が互いに近
接するように円環状に形成するとともに、その両端部近
傍に互いに相対するように凸凹部（図４の矢印Ａ）を形
成して構成されている。このように凸凹部とすることに
より、この部分に鋼球１１３が位置したとしても、他の
鋼球に対する付勢力と同等の付勢力を作用させることが
できる。

【００４７】第２ノズル１１１の胴体部分の外周には、
凹部１１６が形成されており、この凹部１１６にはその
断面形状が三角波形となるように複数の溝１１７が形成
されている（図５参照）。把持を確実になすためであ
る。

【００４８】然して、第２ノズル１１０のテーパ部１１
１内に第１ノズル１０３のテーパシャンク１０６を挿入
することにより、鋼球１１３がテーパシャンク１０６に
より押圧されて埋没し、鋼球１１３がテーパシャンク１
０６のＶ字溝１０９に係合することにより、第２ノズル
１１０が第１ノズル１０３に装着される。この状態で、
オリフィス部材１０７から流出されるシールドガスは第
２ノズル１１０内を流通して、給電チップ１０２の先端
部近傍に導かれる。

【００４９】一方、第２ノズル１１０に第１ノズル１０
３から離間する方向に力を作用させることにより、鋼球
１１３のＶ字溝１０９に対する係合が解除され、第２ノ
ズル１１０を第１ノズル１０３から分離できる。

【００５０】尚、第１ノズル１０３を構成するホルダサ
ポート１０４、ガイドソケット１０５、及びテーパシャ
ンク１０６は、耐熱性の材料、例えばＳＵＳ４０２から
構成するのが望ましい。

【００５１】（２）次いで、溶接トーチ清掃ロボット３
００について説明する。 図１において、溶接トーチ清掃ロボット３００は、支持
台手段３１０上に３つの作業ステーション、即ち第１ス
テーションとしてのノズル交換装置３２０、第２ステー
ションとしてのワイヤ切断装置３３０、及び第３ステー
ションとしてのチップ清掃装置３４０を配置して構成さ
れている。

【００５２】（２−１）支持台手段３１０の構成 図１において、支持台手段３１０は、固定支持台１に固
着された上部テーブル２上に、リニアガイド３及びスラ
イドガイド４を介してスライドテーブル５を、図中Ｙ方
向に摺動自在に設けて構成されている。

【００５３】そして、上部テーブル２のＹ軸方向両端部
の中央部近傍には、それぞれサポート金具６が設けら
れ、サポート金具６にはバネ８が装着されたネジ棒７の
一端部が螺合されている。ネジ棒７の他端部はスライド
テーブル５に形成されている穴に遊嵌支持されており、
スライドテーブル５はスライドテーブル５を挟んで相対
するバネ８により相反する方向に付勢されており、スラ
イドテーブル５に外部から力が作用した場合に、これに
応動するように構成されている。

【００５４】（２−２）ノズル交換装置３２０の構成 図１、図６及び図７を参照して説明する。スライドテー
ブル５上面には、箱型支持部材９が立設配置されてお
り、箱型支持部材９の上部には横方向に突出する形で第
１ハンドチャック１０が設けられている。第１ハンドチ
ャック１０はＶ字爪１２を有しており、エアーシリンダ
１１のピストン（作動軸）に固着されたラックとＶ字爪
１２に取り付けられたピニオンとを噛合することによ
り、Ｖ字爪１２が開閉するようになっている。

【００５５】第１ハンドチャック１０の下方には、第１
ハンドチャックと同様に構成された第２ハンドチャック
１３が設けられている。第２ハンドチャック１３はプレ
ート部材１６に固着されており、プレート部材１６はリ
ニアガイド１４及びスライドガイド１５を介して箱型支
持部材９に、図中Ｚ方向に摺動自在に取り付けられてい
る。

【００５６】プレート部材１６の下端部には、スライド
テーブル５上に設けられたエアーシリンダ１７のピスト
ン１８が取り付けられており、エアーシリンダ１７の作
動により、第２ハンドチャック１３がＺ方向にスライド
されるようになっている。

【００５７】第１ハンドチャック１０は溶接トーチ１０
０の第１ノズル１０３を把持し、第２ハンドチャック１
３は溶接トーチ１００の第２ノズル１１０を把持するも
のであり、それぞれのＶ字爪の詳細が図７に示されてい
る。第１ハンドチャック１０のＶ字爪１２及び第２ハン
ドチャック１３のＶ字爪１２′の把持部１２′ａは、絶
縁のため絶縁性部材１２ｂ，１２′ｂを介してボルト１
２ｃ，１２′ｃにより固定されている。尚、この実施例
では絶縁性部材１２ｂ，１２′ｂはテフロンを採用して
いる。

【００５８】第１ハンドチャック１０のＶ字爪１２の把
持部１２ａは凹状部１２ｄを有しており、溶接トーチ１
００のホルダサポート１０４と係合することにより、把
持中の溶接トーチ１００に上下方向に力が作用しても位
置ずれを起こさないようになっている。

【００５９】一方、第２ハンドチャック１３のＶ字爪１
２′の把持部１２′ａは凸状部１２′ｄを有しており、
溶接トーチ１００の第２ノズル１１０の凹部１１６に係
合することにより、エアーシリンダ１７の作動による第
２ハンドチャック１３の上昇又は下降による第２ノズル
１１０の第１ノズル１０３に対する着脱が確実に行われ
るようになっている。

【００６０】スライドテーブル５上の箱型支持部材９の
前方には、図６にその詳細が示されているような割り出
し回転テーブル手段が設けられている。図６において、
２３は割り出しテーブルであり、割り出しテーブル２３
の周縁部近傍には、溶接トーチ１００の第２ノズル１１
０を着脱可能に保持する複数のノズル受けポット１９が
均等配置されている。

【００６１】ノズル受けポット１９は略円筒状の部材か
ら構成され、溶接トーチ１００の第２ノズル１１０の先
端部近傍が挿入されることにより、第２ノズル１１０を
保持するものである。ノズル受けポット１９は、その先
端部に一対の球状押圧部２１を有する羽根バネ２０とと
もにボルト２２により割り出しテーブル２３上に固定さ
れており、羽根バネ２０の球状押圧部２１が溶接トーチ
１００の第２ノズル１１０の内側壁面を押圧することに
より、第２ノズル１１０を確実に保持するようになって
いる。

【００６２】割り出しテーブル２３のセンタ穴２４の下
側には、ラチェット歯車２５が一体的に設けられてい
る。そして、ベースプレート２６上には主軸２７が立設
されており、主軸２７にはラチェット受けプレート２８
が回転自在に支持されているとともに、ラチェット受け
プレート２８の回転とは無関係に、一対のベアリング２
９ａ，２９ｂを介して割り出しテーブル２３が回転自在
に支持されている。

【００６３】ラチェット受けプレート２８にはその回転
中心から離間した位置に、トラニオンシリンダ３０のピ
ストン３１の先端部に設けられた金具３２が枢着されて
いる。トラニオンシリンダ３０のトラニオン３３は、ト
ラニオン受けプレート３４及びＬ型プレート３５によ
り、ベースプレート２６上に支持されている。

【００６４】一方、ラチェット受けプレート２８にはそ
の回転中心から離間した位置に、ラチェット爪３９が支
持ピン４０を介して回動自在に取り付けられている。ラ
チェット爪３９は、ラチェット受けプレート２８に一体
的に設けられたＬ金具４２に支持されたボールプランジ
ャ４１により、ラチェット受けプレート２８の回転中心
側に付勢されており、割り出しテーブル２３が一方向に
回転されるときにのみラチェット爪３９の先端がラチェ
ット歯車２５に噛合するようになっている。

【００６５】また、割り出しテーブル２３の下面には、
複数のＶ字穴４３が各ノズル受けポット１９に対応して
形成されており、ガイドサポート４４及びその内部に設
けられたバネ４５により支持・付勢された鋼球４６がＶ
字穴４３に係合することにより、割り出しテーブル２３
のノズル受けポット１９がノズル受け渡し位置に位置決
めされるようにしている。ベースプレート２６はスライ
ドテーブル５上にボルトにより固定される。

【００６６】然して、トラニオンシリンダ３０が作動さ
れると、ピストン３１が伸長し、ラチェット受けプレー
ト２８が回転する。このとき、ラチェット爪３９の先端
はラチェット歯車２５に噛合しており、割り出しテーブ
ル２３が所定の角度だけ回転されたところで、鋼球４６
と対応するＶ字穴４３が係合して割り出しが完了する。
トラニオンシリンダ３０の作動が解除されるとピストン
３１は縮短し、ラチェット受けプレート２８は逆方向に
回転する。このとき、ラチェット歯車２５からラチェッ
ト爪３９はボールプランジャ４１の付勢力に抗する方向
に力を受けて回転し、これにより、割り出しテーブル２
３の位置はそのまま保存される。

【００６７】（２−３）ワイヤ切断装置３３０の構成 図１において、４７はＴ字型支持部材であり、Ｔ字型支
持部材４７はスライドテーブル５上に立設配置されてい
る。Ｔ字型支持部材４７の先端部近傍には水平方向に突
出する形で、図１２にその詳細が示されているようなワ
イヤニッパ４８が設けられている。

【００６８】ワイヤニッパ４８は、固定刃４９及びエア
ーシリンダのピストン５１に取り付けられた移動Ｖ字刃
５０を備えて構成され、エアーシリンダの作動により、
移動Ｖ字刃５０が固定刃４９側に移動することにより、
これらの間に配置された溶接ワイヤを切断するものであ
る。

【００６９】再び図１を参照すると、ワイヤニッパ４８
の下側には、切断されたワイヤを装置外に導くためのパ
イプダクト５２が傾斜状に配置されている。 （２−４）チップ清掃装置の構成 図１、図８乃至図１０を参照して説明する。図１におい
て、スライドテーブル５上には、箱型支持部材５３が立
設配置されており、箱型支持部材５３の上端部近傍に
は、ノズル交換装置３２０の第１ハンドチャック１０と
同様に構成された第３ハンドチャック５４が水平方向に
突出する形で設けられている。

【００７０】また、スライドテーブル５上の箱型支持部
材５３の前方には、台５ａが設けられており、台５ａ上
にはリニアガイド５５及びスライドガイド５６を介して
スライドテーブル５７がＹ軸方向に摺動自在に設けられ
ている。

【００７１】図８及び図９において、箱型支持部材５３
の下端面側近傍には、エアーシリンダ５８が設けられて
おり、このエアーシリンダ５８のピストン５９の先端が
スライドテーブル５７の一端に固定されており、エアー
シリンダ５８の作動によりスライドテーブル５７がＹ軸
方向にスライドされるようになっている。

【００７２】テーブル５７の先端よりには、回転テーブ
ル６０がベアリング受け６１に取り付けられたベアリン
グ６２を介して回転自在に支持されている。回転テーブ
ル６０は歯車６３を有しており、この歯車６３がテーブ
ル５７の基端部よりに設けられたサポートプレート６４
に支持された駆動モータ６５の駆動歯車６６と噛合さ
れ、駆動モータ６５の作動により回転テーブル６０が回
転されるようになっている。また、駆動モータ６５の駆
動歯車６６と同軸上には歯車６７が一体的に設けられて
おり、この歯車６７とエンコーダ６９の歯車７０とに無
端状のタイミングベルト６８が巻回され、エンコーダ６
９により回転テーブル６０の回転角度を検出するように
している。

【００７３】回転テーブル６０の回転中心近傍には、回
転テーブル６０の回転とは無関係に設けられたエアーエ
ゼクタ７１が立設配置されており、エアーエゼクタ７１
が作動されることにより、回転テーブル６０の上部近傍
のエアーが吸引され、スパッタ等の埃を吸引するように
している。

【００７４】回転テーブル６０の上面側の回転テーブル
６０の回転中心から離間した位置には、支持アーム７２
がピン７３を介して回転自在に設けられており、支持ア
ーム７２の回転中心から離間した位置には、略円柱状の
中心部材８２に放射状に複数のワイヤを触接してなるブ
ラシ８３が回転自在に設けられている。また、支持アー
ム７２の先端７８には、その一端がネジ金具７９及び金
具受けＬ型サポート８０を介して回転テーブル６０上に
取り付けられたバネ７７の他端が取り付けられており、
このバネ７７によりブラシ８３が回転テーブル６０の回
転中心方向に付勢されている。尚、バネ７７の付勢力
は、ネジ棒金具７９を回転することにより調整すること
ができる。

【００７５】回転テーブル６０の下側近傍には、ブラシ
駆動モータ７４が配置されており、ブラシ駆動モータ７
４の軸７５がブラシ８３の中心部材８２にカプリング８
１により連結され、ブラシ駆動モータ７４が作動される
ことにより、ブラシ８３が回転するようになっている。

【００７６】ブラシ８３は、第２ノズル１１０が分離さ
れた溶接トーチ１００の給電チップ１０２及びその近傍
の形状に合わせて構成するのがよい。また、ブラシ８３
は研磨砥粒（グリット）を含有する複数のナイロン繊維
を中心部材８２の周囲に放射状に植設して構成されてい
る。

【００７７】尚、図８に示されているように、この実施
例においては、ブラシ８３の中心部材８２が偏心しない
ように、コの字状のサポート８４を用いて中心部材８２
の両端を支持することにより補強しているが、これはな
くてもよい。

【００７８】（２−５）制御系の構成 図１５を参照して説明する。溶接トーチ清掃ロボット３
００は制御装置３０１及びエアー供給装置３０２を備え
ており、溶接ロボット２００の制御装置２０１との間で
やりとりされる制御信号及び各種センサ等からの入力信
号に従って、各部の作動を制御し、一連の作業が実施さ
れるようになっている。

【００７９】即ち、ノズル交換装置３２０の第１ハンド
チャック１０のＶ字爪１２近傍には、溶接トーチ１００
の存否を検出する第１センサＳ１、及び第１ハンドチャ
ック１０に把持された溶接トーチ１００に第２ノズル１
１０が装着されているか否かを検出する第２センサＳ２
が、チップ清掃装置３４０の第３ハンドチャック５４の
Ｖ字爪１２の近傍には溶接トーチ１００の存否を検出す
る第３センサＳ３が設けられている。

【００８０】ワイヤ切断装置３３０のワイヤニッパ４８
の近傍には溶接トーチ１００の存否を検出する第４セン
サＳ４が、ノズル交換装置３２０の割り出しテーブル２
３の近傍には各ノズル受けポット１９に在庫としての第
２ノズル１１０が保持されているか否かを検出する第５
センサＳ５が設けられている。これら各センサＳ１〜Ｓ
５からの信号及びチップ清掃装置３４０のエンコーダ６
９からの信号は制御装置３０１に入力される。一方、第
１ハンドチャック１０開閉用のエアーシリンダ１１、第
２ハンドチャック１３開閉用のエアーシリンダ１１′、
第２ハンドチャック１３昇降用のエアーシリンダ１７、
割り出しテーブル２３割り出し用のトラニオンシリンダ
３０、ワイヤニッパ４８、第３ハンドチャック５４開閉
用のエアーシリンダ１１″、ブラシ８３移動用のエアー
シリンダ５８、ブラシ８３自転用の駆動モータ７４、ブ
ラシ８３公転用の駆動モータ６５、及びエアーエゼクタ
７１に対して、エアー供給装置３０２からのエアーの供
給を制御する電磁弁Ｓ０Ｌ１〜Ｓ０Ｌ１０がそれぞれに
対応して設けられており、制御装置３０１からの制御信
号が電磁弁ＳＯＬ１〜ＳＯＬ１０に送られるこにとよ
り、上記各空圧式手段の作動が制御されるようになって
いる。

【００８１】（３）この自動溶接システムの全体的な動
作について説明する。 溶接トーチ１００は溶接作業を実施するときには、第２
ノズル１１０が装着されており、溶接ロボット２００の
制御装置２０１により、溶接ワイヤの送り、溶接ワイヤ
への通電及びシールドガス流出が制御されながら、溶接
対象物上の所定の溶接軸に沿って移動され、所定の溶接
作業が行われるようにプログラムされている。

【００８２】そして、溶接トーチ１００は一連の溶接作
業実施中に定期的に清掃されるようにプログラムされて
いる。即ち、溶接トーチ１００の清掃を実施する場合に
は、溶接ロボット２００の制御装置２０１により、溶接
作業が中断され、図１１に示されているように、まず、
溶接トーチ１００はノズル交換装置３２０の第１ハンド
チャック１０近傍の所定の位置に位置決めされる。

【００８３】ここで、第１センサＳ１により溶接トーチ
１００の存在が検出され、第１ハンドチャック１０が作
動されて、第１ハンドチャック１０のＶ字爪１２は溶接
トーチ１００の第１ノズル１０３の胴体部（ホルダサポ
ート１０４）を把持する。次いで、第２センサＳ２によ
り第２ノズル１１０の存否が検出され、この場合は存在
するので、第２ハンドチャック１３昇降用のエアーシリ
ンダ１７が作動されて、第２ハンドチャック１３が上昇
移動され、溶接トーチ１００の第２ノズル１１０近傍に
位置される。

【００８４】そして、第２ハンドチャック１３が作動さ
れて第２ノズル１１０の凹部１１６が把持される。その
後、エアーシリンダ１７が縮短方向に作動されて第２ハ
ンドチャック１３が降下される。これにより、第２ノズ
ル１１０の鋼球１１３と第１ノズル１０３のＶ字溝１０
９との係合が解除され、第２ノズル１１０は第１ノズル
１０３から分離される。

【００８５】一方、第２センサＳ２により溶接トーチ１
００に第２ノズル１１０が装着されていることが検出さ
れた時点で、トラニオンシリンダ３０が第５センサＳ５
からの信号に基づき作動されて、割り出しテーブル２３
上の各ノズル受けポット１９のうち第２ノズル１１０を
保持していないノズル受けポット１９が第２ハンドチャ
ック１３下方の受け渡し位置に設定される。

【００８６】第２ノズル１１０を把持した第２ハンドチ
ャック１３の降下により、第２ノズル１１０の先端部が
該ノズル受けポット１９に挿入される。これに伴い、該
ノズル受けポット１９の羽根バネ２０が第２ノズル１１
０の内面に圧接しながら入り込み、第２ノズル１１０が
ノズル受けポット１９に確実に保持される。

【００８７】次いで、第２ハンドチャック１３による第
２ノズル１１０の把持が開放され、エアーシリンダ１７
が伸長方向に作動されて第２ハンドチャック１３がノズ
ル受けポット１９に把持されている第２ノズル１１０に
干渉しない位置に設定される。

【００８８】第１ハンドチャック１０に把持されている
溶接トーチ１００は、第２ノズル１１０が分離された時
点で第１ハンドチャック１０による把持が開放され、溶
接トーチ清掃ロボットの制御装置３０１から溶接ロボッ
ト２００の制御装置２０１に対して分離完了信号が送ら
れ、溶接ロボット２００により、図１２に示されている
ように、ワイヤ切断装置３３０近傍の所定の切断位置に
位置決めされる。即ち、溶接トーチ１００は第２ノズル
１１０が分離されて、溶接ワイヤＷを保持している給電
チップ１０２が露出した状態となっており、給電チップ
１０２先端から突出している溶接ワイヤＷの先端部近傍
が固定刃４９及び移動Ｖ字刃５０間に位置するように溶
接トーチ１００が位置決めされる。

【００８９】溶接トーチ１００が所定の切断位置に設定
されたことが第４センサＳ４により検出されると、移動
Ｖ字刃５０が移動されて、溶接ワイヤＷの先端部が切断
されて、その形状が整えられる。切断・分離された溶接
ワイヤは下方に落下し、パイプダクト５２を介して装置
外部に導かれる。

【００９０】所定の切断作業が終了したことが制御装置
３０１から溶接ロボットの制御装置２０１に通知され、
図１３に示されているように、溶接ロボット２００によ
り溶接トーチ１００がチップ清掃装置３４０の第３ハン
ドチャック５４近傍の所定の位置に位置決めされる。こ
こで、第３センサＳ３により溶接トーチ１００の存在が
検出されると、第３ハンドチャック５４が作動されてＶ
字爪１２により、溶接トーチ１００の第１ノズル１０３
のホルダサポート１０４が把持される。

【００９１】次いで、ブラシ８４移動用のエアーシリン
ダ５８が作動されて、回転テーブル６０の回転中心と溶
接トーチ１００の軸心とが整合されるとともに、ブラシ
自転用の駆動モータ７４が作動されてブラシ８３が回転
され、さらに、ブラシ８３公転用の駆動モータ６５が作
動されて、回転テーブル６０が回転される。同時にエア
ーエゼクタ７１も作動される。

【００９２】これにより、ブラシ８３は溶接トーチ１０
０の給電チップ１０２の側部に回転しながら接触すると
ともに、ブラシ８３が給電チップ１０２の周囲を周回
し、給電チップ１０２に付着しているスパッタ等が残ら
ず除去される。除去されたスパッタ等は、エアーエゼク
タ７１の開口から周囲のエアーとともに吸引され、これ
により、装置が汚染されることはない。

【００９３】回転テーブル６０の回転角度（回転数）は
エンコーダ６９により検出されており、予め決められた
回転角度（回転数）が検出された時点で、エアーシリン
ダ５８、ブラシ自転用駆動モータ７４、ブラシ公転用駆
動モータ６５、及びエアーエゼクタ７１の作動が停止さ
れる。この実施例においては回転テーブル６０の回転
数、即ちブラシ８３の周回数は正方向に３回及び逆方向
に３回としている。

【００９４】次いで、第３ハンドチャック５４による溶
接トーチ１００に対する把持が解除され、給電チップ１
０２の清掃が終了したことが溶接ロボット２００の制御
装置２０１に通知される。これを受けて、溶接トーチ１
００は溶接ロボット２００により移動されて、図１４に
示されているように、再度、ノズル交換装置３２０の第
１ハンドチャック１０近傍の所定の位置に位置決めされ
る。

【００９５】溶接トーチ１００が所定の位置に位置決め
されたことが、第１センサＳ１により検出されると、第
１ハンドチャック１０が作動されて溶接トーチ１００の
第１ノズル１０３が把持される。次いで、第２センサＳ
２により、この溶接トーチ１００に第２ノズル１１０が
装着されているか否かが検出される。この場合は、溶接
トーチ１００には第２ノズル１１０が装着されていない
ので、エアーシリンダ１７が縮短する方向に作動され
て、第２ハンドチャック１３が降下される。

【００９６】これと同時に、トラニオンシリンダ３０が
作動されて割り出しテーブル２３が回転され、在庫とし
ての第２ノズル１１０、即ち新しい又は清掃済みの第２
ノズル１１０を保持しているノズル受けポット１９が所
定の受け渡し位置に設定される。尚、在庫としての第２
ノズル１１０の存否は第５センサＳ５により検出され
る。

【００９７】次いで、第２ハンドチャック１３が作動さ
れて、Ｖ字爪１２′により在庫としての第２ノズル１１
０が把持され、エアーシリンダ１７が上昇方向に作動さ
れて、第２ノズル１１０がノズル受けポット１９から離
脱される。第２ハンドチャック１３はそのまま上昇し、
第１ハンドチャック１０に把持されている溶接トーチ１
００にこの第２ノズル１１０が装着される。

【００９８】溶接トーチ１００の第１ノズル１０３に第
２ノズル１１０が装着されたならば、第１ハンドチャッ
ク１０及び第２ハンドチャック１３による把持が解除さ
れ、溶接トーチ清掃ロボット３００の制御装置３０１か
ら溶接ロボット２００の制御装置２０１に対して全ての
清掃作業が終了したことが通知され、溶接ロボット２０
０は溶接作業を再開する。

【００９９】溶接トーチ清掃ロボット３００は、各部を
初期状態に設定した後待機し、次の清掃作業を待つ。 （４）本実施例の構成によると、各作業ステーション３
２０，３３０，３４０は、相反する方向に付勢された摺
動可能なスライドテーブル５上に配置されており、第１
ハンドチャック１０又は第３ハンドチャック５３に対す
る溶接トーチ１００の位置決めに多少の誤差があったと
しても、スライドテーブル５がこれに応動するので、第
１ハンドチャック１０又は第３ハンドチャック５３が溶
接トーチ１００を把持・拘束するときの溶接トーチ１０
０への衝撃が緩和されるとともに、第１ハンドチャック
１０又は第３ハンドチャック５３の把持中心と溶接トー
チ１００の軸心とが一致し、正確且つ迅速に溶接トーチ
１００を把持・拘束することができる。

【０１００】そして、溶接トーチ１００の給電チップ１
０２を清掃するときには、溶接トーチ１００の第１ノズ
ル１０３が第３ハンドチャック５３により把持・拘束さ
れた状態でなされるので、ブラシ８３が接触しても溶接
トーチ１００に振動等が生じることが少なく、付着した
スパッタ等が十分に除去されるとともに、溶接ロボット
２００に対して負担をかけることも少ない。

【０１０１】また、溶接トーチ１００のノズルは、第１
ノズル１０３及び第２ノズル１１０とから構成され、第
２ノズル１１０は第１ノズル１０３から分離できるよう
に構成しているので、給電チップ１０２の清掃を障害な
く確実に行うことができる。そして、第１ノズル１０３
と第２ノズル１１０の嵌合する部分は、相対するテーパ
形状となっており、さらに、第１ノズル１０３は熱膨張
率の低い材料を用いて構成されているので、溶接時の熱
によりノズルに熱膨張が生じても着脱に支障がないとと
もに、嵌合部は付勢された鋼球１１３とＶ字溝１０９と
が解除可能に係合する構成なので、簡単な手順で第２ノ
ズル１１０の装着／分離が可能である。

【０１０２】さらに、溶接トーチ１００の第２ノズル１
１０を自動交換する第１ステーションと、給電チップ１
０２が保持している溶接ワイヤＷを定寸に切断する第２
ステーションと、給電チップ１０２を回転するブラシ８
３で自動清掃する第３ステーションとを備えており、溶
接ロボット２００により溶接トーチ１００を第１ステー
ション３２０、第２ステーション３３０、第３ステーシ
ョン３４０、及び第１ステーション３２０に順次位置決
めすることにより、第２ノズル１１０の分離、溶接ワイ
ヤの切断、給電チップの清掃、及び新しい第２ノズル１
１０の装着という作業が自動的になされるようになって
いるので、ノズル受けポット１９に予め保持されている
第２ノズル１１０を全て使い終わるまでの間、自動溶接
システムを停止することなく無人運転することができ、
稼動率を大幅に向上することができる。

【０１０３】また、各作業ステーション３２０，３３
０，３４０は支持台３１０上にコンパクトに配置されて
おり、装置全体が小型である。さらに、給電チップ１０
２清掃時には、ブラシ８３はバネ７７により給電チップ
に常に接触せしめられた状態で、給電チップ１０２の周
囲を周回するので、ブラシ８３が摩耗したとしても、清
掃性能が低下することは少ない。

【０１０４】また、給電チップ１０２清掃時にブラシ８
３により除去されたスパッタ等は、エアーエゼクタ７１
により吸引されるとともに、ワイヤニッパ４８により切
断分離された溶接ワイヤはパイプダクトを介して所定位
置に導かれるようになっているので、装置が汚染される
ことも少なく、これに伴う障害の発生も少ない。

【０１０５】

【発明の効果】本発明は以上詳述したように構成したの
で、以下に示す効果を奏する。 （１）本発明による溶接トーチの構成によると、溶接ト
ーチのノズルを第１ノズルとこれに着脱自在に装着され
る第２ノズルとから構成しており、第２ノズルを第１ノ
ズルから分離することにより、給電チップを露出させる
ことができ、給電チップの清掃を迅速且つ確実になすこ
とができるようになる。また、綱球をテーパ孔に配置し
て綱球の一部を該テーパ孔の細径側から突出させた状態
で、円環状の板バネである環状バネで付勢するようにし
ているから、綱球の位置が確定的であり、ノズルの着脱
に際して綱球の落下（離脱）の恐れが無く、着脱性能に
優れている。さらに、該環状バネは高温度耐久性に優れ
ているから、温度変化に伴う綱球の付勢性能の劣化が少
なく、各綱球を均一的に付勢できる。加えて、環状バネ
は第２ノズルの溝（第２の溝）に配置されているから、
ノズル着脱時の衝撃や温度変化により、該環状バネの位
置ズレが生じて綱球が落下したり、環状バネ自体が第２
ノズルから離脱することを防止できる。

【０１０６】（２）本発明によるノズル交換装置を採用
すると、溶接トーチを所定の位置に設定することによ
り、溶接トーチの第２ノズルを他の新しい又は清掃済み
の第２ノズルに自動的に交換することができ、溶接トー
チ清掃作業の効率化を図ることができる。

【０１０７】（３）本発明によるチップ清掃装置を採用
すると、第２ノズルが分離された溶接トーチを所定の位
置に設定することにより、給電チップに付着しているス
パッタ等を全周にわたって確実に且つ自動的に除去する
ことができ、溶接トーチ清掃作業の効率化を図ることが
できる。

【０１０８】また、清掃作業は第１ノズルを把持・拘束
した状態で行われるので、従来の如く溶接トーチが溶接
ロボットの取付部に対して芯ずれを起こし、溶接位置の
ねらい位置を狂わせることがない。

【０１０９】さらに、エアー吸引手段を設けて構成して
いるので、給電チップから除去されたスパッタ等が装置
周辺に散乱して装置周辺を汚染することもない。 （４）本発明によるワイヤ切断装置を採用すると、第２
ノズルが分離された溶接トーチを所定の位置に設定する
ことにより、給電チップに保持されている溶接ワイヤ先
端部を自動的に寸断することができ、溶接トーチ清掃作
業の効率化を図ることができる。また、溶接ワイヤは固
定刃と移動刃のそれぞれのＶ字刃により挟まれて切断さ
れから、溶接ワイヤが若干芯振れしていてもＶ字刃によ
り確実に芯出切断することができる。尚、切除された溶
接ワイヤはダクト手段に収容されるので、装置周辺を汚
染することはない。

【０１１０】（５）本発明による自動溶接装置及びその
制御方法によると、溶接トーチの第２ノズルの分離、溶
接ワイヤの切断、給電チップの清掃、溶接トーチに対す
る新しい又は清掃済みの第２ノズルの装着が全自動で実
施されるので、溶接トーチ清掃作業のインライン化を達
成でき、長時間に渡る連続無人運転を実現することがで
きる。

【０１１１】また、ノズル交換装置、チップ清掃装置、
及びワイヤ切断装置は相反する方向に付勢された摺動可
能なスライドテーブル上に配置されているので、溶接ト
ーチの各装置への位置決めに多少の誤差があったとして
も、このテーブルが応動することにより該誤差が補正さ
れるので、溶接トーチ及び溶接ロボットに過大な力を作
用させることは少なく、各部の破損や溶接トーチと溶接
ロボットとの位置関係を狂わせる等の障害が発生するこ
とが少ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の全体構成を示す斜視図である。

【図２】本発明実施例における溶接トーチの構成を示す
斜視図である。

【図３】本発明実施例における溶接トーチの構成を示す
断面図である。

【図４】本発明実施例における溶接トーチの第２ノズル
の構成を示す分解斜視図である。

【図５】本発明実施例における溶接トーチの第２ノズル
の構成を示す断面図である。

【図６】本発明実施例におけるノズル交換装置の構成を
示す一部破断斜視図である。

【図７】本発明実施例におけるノズル交換装置の要部構
成を示す正面図である。

【図８】本発明実施例におけるチップ清掃装置の構成を
示す一部破断斜視図である。

【図９】本発明実施例におけるチップ清掃装置の要部構
成を示す斜視図である。

【図１０】本発明実施例におけるチップ清掃装置の要部
構成を示す正面図である。

【図１１】本発明実施例におけるノズル分離時の動作を
示す斜視図である。

【図１２】本発明実施例におけるワイヤ切断時の動作を
示す斜視図である。

【図１３】本発明実施例におけるチップ清掃時の動作を
示す斜視図である。

【図１４】本発明実施例におけるノズル装着時の動作を
示す斜視図である。

【図１５】本発明実施例における制御系の構成を示すブ
ロック図である。

【符号の説明】

１００ 溶接トーチ ２００ 溶接ロボット ３００ 溶接トーチ清掃ロボット ３１０ 支持台 ３２０ ノズル交換装置（第１ステーション） ３３０ ワイヤ切断装置（第２ステーション） ３４０ チップ清掃装置（第３ステーション） ５ スライドテーブル ８ バネ １０ 第１ハンドチャック １３ 第２ハンドチャック １７ エアーシリンダ １９ ノズル受けポット ２０ 羽根バネ ２３ 割り出しテーブル ２５ ラチェット歯車 ２７ 主軸 ２８ ラチェット受けプレート ３０ トラニオンシリンダ ３９ ラチェット爪 ４３ Ｖ字穴 ４５ バネ ４６ 鋼球 ４８ ワイヤニッパ ４９ 固定刃 ５０ 移動Ｖ字刃 ５２ パイプダクト ５４ 第３ハンドチャック ５７ スライドテーブル ５８ エアーシリンダ ６５ 駆動モータ ６９ エンコーダ ７１ エアーエゼクタ ７２ 支持アーム ７４ 駆動モータ ８３ ブラシ １０１ トーチ本体 １０２ 給電チップ １０３ 第１ノズル １０９ Ｖ字溝 １１０ 第２ノズル １１３ 鋼球 １１４ 環状バネ １１７ 溝

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２３Ｋ 9/29 8509−4Ｅ Ｂ２３Ｋ 9/29 Ｌ 8509−4Ｅ Ｎ (72)発明者 木内 正人 東京都港区北青山１丁目２番３号 新キ ャタピラー三菱株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−130279（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−71482（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−157274（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−109381（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−16239（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−159966（ＪＰ，Ｕ) 実公 平１−40623（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (17)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 その先端部から溶接ワイヤを送出可能に
   保持する給電チップを、シールドガス流出用の開口を有
   する略円筒状のシールドノズル内に挿入・保持して構成
   される溶接トーチにおいて、 前記シールドノズルを、前記給電チップを保持する第１
   ノズルと、該給電チップの先端部近傍までシールドガス
   を導く第２ノズルとから構成し、前記第１ノズルの先端部近傍の外周に環状の第１の溝を
   形成し、 前記第２ノズルの基端部近傍の外周に環状の第２の溝を
   形成し、 前記第２の溝の底面に細径側を内側にして貫通する複数
   のテーパ孔を配設し、 前記テーパ孔内にそれぞれ鋼球を配置し、 長板状のバネ材の両端部が互いに近接するように円環状
   に成形してなる環状バネを、前記第２の溝に外側から嵌
   め込んで、前記綱球の一部を前記テーパ孔の細径側から
   突出させた状態で、該綱球を内側に付勢し、 該第１ノズルの先端部を該第２ノズルの基端部に挿入す
   ることにより、該第１の溝に該鋼球が係合して、該第１
   ノズルに第２ノズルが着脱自在に装着されるようにした
   ことを特徴とする溶接トーチ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の溶接トーチにおいて、前記環状バネの両端部は互いに相対する凹凸形状に形成
   されている ことを特徴とする溶接トーチ。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の溶接トーチにお
   いて、前記第２ノズルの外周に、その断面形状が三角波形とな
   るように、複数の環状の溝を形成した ことを特徴とする
   溶接トーチ。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれかに記載の溶接
   トーチの第２ノズルを自動交換するノズル交換装置であ
   って、 前記第１ノズルの胴体部を解除可能に把持する第１ハン
   ドチャックを設け、 前記第２ノズルの胴体部を解除可能に把持する第２ハン
   ドチャックを、スライド手段により上下に摺動されるよ
   うに構成して、該第１ハンドチャックの下側に設け、 前記第２ノズルの先端部を着脱可能に保持する複数のノ
   ズル受け手段が配列された割り出しテーブルを、該第２
   ハンドチャックの下側の受け渡し位置に該ノズル受け手
   段が位置するように順次設定する割り出し手段を設け、 該第１ハンドチャック、該第２ハンドチャック、該スラ
   イド手段、及び該割り出し手段の作動を制御する制御手
   段を設けて構成したことを特徴とする溶接トーチのノズ
   ル交換装置。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の溶接トーチのノズル交
   換装置において、 前記ノズル受け手段を回転自在に軸支された円形の割り
   出しテーブルの円周部近傍に均等配置し、 該割り出しテーブルと一体的に回転するラチェット歯車
   を設け、 該割り出しテーブルと同一軸上に回転自在にラチェット
   受けプレートを設け、 該ラチェット受けプレートの回転中心から離間した位置
   に、該ラチェット歯車が一方向に回転するときにのみ該
   ラチェット歯車に噛合するラチェット爪を枢支し、 シ リンダ手段の作動軸を該ラチェット受けプレートの回
   転中心から離間した位置に枢支し、 該シリンダ手段の作動により該割り出しテーブルが所定
   の角度だけ回転して、該ノズル受け手段が前記第２ハン
   ドチャックの下側の受け渡し位置に位置決めされるよう
   にしたことを特徴とする溶接トーチのノズル交換装置。
6. 【請求項６】 請求項４又は５に記載の溶接トーチのノ
   ズル交換装置において、 前記第１ハンドチャック近傍に溶接トーチの存否を検出
   する第１センサ、及び該第１ハンドチャックに把持され
   た溶接トーチの第２ノズルの存否を検出する第２センサ
   を設け、 該第１及び第２センサからの信号に基づき、溶接トーチ
   に対する第２ノズルの着脱を制御するようにしたことを
   特徴とする溶接トーチのノズル交換装置。
7. 【請求項７】 請求項４乃至６のいずれかに記載の溶接
   トーチのノズル交換装置において、 前記ノズル受け手段は、前記第２ノズルの先端部近傍が
   挿入される略円筒状のノズル受けポットの中央部に、前
   記第２ノズル先端部の開口に圧入されるバネ手段を設け
   てなることを特徴とする溶接トーチのノズル交換装置。
8. 【請求項８】 請求項１乃至３のいずれかに記載の溶接
   トーチの給電チップを自動清掃するチップ清掃装置であ
   って、 前記第１ノズルの胴体部を解除可能に把持する第３ハン
   ドチャックを設け、前記第３ハンドチャックが前記第２ノズルが離脱された
   溶接トーチを把持した状態で、該溶接トーチの給電チッ
   プの中心軸と概略同軸上に回転中心を有する回転テーブ
   ルを 該第３ハンドチャックの下側に設け、該回転テーブルの回転中心と概略平行する軸上に回転中
   心を有する回転ブラシ手段を、該回転テーブルの回転中
   心から離間した位置に設け、 前記第３ハンドチャックが前記第２ノズルが離脱された
   溶接トーチを把持した状態で、該回転テーブル及び回転
   ブラシ手段を回転駆動することにより、該回転ブラシ手
   段が該溶接トーチの給電チップに回転接触しながら、該
   給電チップの周囲を周回するように構成したことを特徴
   とする溶接トーチのチップ清掃装置。
9. 【請求項９】 請求項８に記載の溶接トーチのチップ清
   掃装置において、 前記回転ブラシ手段は、砥粒が含有された複数の繊維部
   材を放射状に植設して構成したことを特徴とする溶接ト
   ーチのチップ清掃装置。
10. 【請求項１０】 請求項８又は９に記載の溶接トーチの
    チップ清掃装置において、 前記回転テーブルの回転中心近傍にエアー吸引手段を設
    けたことを特徴とする溶接トーチのチップ清掃装置。
11. 【請求項１１】 請求項８乃至１０のいずれかに記載の
    溶接トーチのチップ清掃装置において、 前記回転テーブルを、一軸方向にスライド駆動されるス
    ライドテーブル上に設けたことを特徴とする溶接トーチ
    のチップ清掃装置。
12. 【請求項１２】 請求項８乃至１１のいずれかに記載の
    溶接トーチのチップ清掃装置において、 前記第３ハンドチャック近傍に溶接トーチの存否を検出
    する第３センサを設け、 該第３センサからの信号に基づき、前記回転テーブル、
    回転ブラシ手段及びスライドテーブルの作動を制御する
    ようにしたことを特徴とする溶接トーチのチップ清掃装
    置。
13. 【請求項１３】 請求項１乃至３のいずれかに記載の溶
    接トーチの溶接ワイヤを自動切断するワイヤ切断装置で
    あって、 前記溶接トーチの溶接ワイヤを切断するためのＶ字刃が
    形成された固定刃及び該固定刃の該Ｖ字刃に対応する位
    置にＶ字刃が形成された移動刃を有するワイヤニッパを
    設け、 前記第２ノズルが離脱された溶接トーチが所定の切断位
    置にあることを検出する第４センサを設け、 該第４センサからの信号に基づき、該ワイヤニッパを作
    動することにより、前記溶接トーチの溶接ワイヤの先端
    部を切除するようにしたことを特徴とする溶接トーチの
    ワイヤ切断装置。
14. 【請求項１４】 請求項１３に記載の溶接トーチのワイ
    ヤ切断装置において、 前記ワイヤニッパの下側に、切除された溶接ワイヤを所
    定の収容位置に導くパイプダクトを設けたことを特徴と
    する溶接トーチのワイヤ切断装置。
15. 【請求項１５】 請求項１乃至３のいずれかに記載の溶
    接トーチを、三軸方向に位置決め移動する手段に取り付
    けて構成した溶接ロボットと、 請求項６に記載の溶接トーチのノズル交換装置と、 請求項１２に記載の溶接トーチのチップ清掃装置と、 請求項１３に記載の溶接トーチのワイヤ切断装置とを備
    えたことを特徴とする自動溶接装置。
16. 【請求項１６】 請求項１５に記載の自動溶接装置にお
    いて、 固定支持台上に摺動自在にスライドテーブルを設け、 該スライドテーブルの摺動方向両端部にそれぞれ互いに
    相反する方向に付勢する付勢手段を設け、 該スライドテーブル上に、前記溶接トーチのノズル交換
    装置と、前記溶接トーチのチップ清掃装置と、前記溶接
    トーチのワイヤ切断装置を配置してなることを特徴とす
    る自動溶接装置。
17. 【請求項１７】 請求項１５又は１６に記載の自動溶接
    装置の制御方法であって、 該溶接トーチを該ノズル交換装置の第１ハンドチャック
    が把持し得る位置に位置決めして、該溶接トーチから第
    ２ノズルを離脱する第１工程と、 該溶接トーチをワイヤ切断装置の切断位置に位置決めし
    て、該溶接ワイヤの先端部を切除する第２工程と、 該溶接トーチをチップ清掃装置の第３ハンドチャックが
    把持し得る位置に位置決めして、該給電チップを清掃す
    る第３工程と、 その後、再度、該溶接トーチを該ノズル交換装置の第１
    ハンドチャックが把持し得る位置に位置決めして、該溶
    接トーチに該離脱した第２ノズルと異なる第２ノズルを
    装着する第４工程を、前記溶接ロボットによる溶接工程
    を中断して定期的に実施するように該溶接ロボットを制
    御するようにしたことを特徴とする自動溶接装置の制御
    方法。