JP5147622B2 - 溶接ロボットにおける溶接用トーチの集電装置 - Google Patents

Description

本発明は溶接ロボットにおける溶接用トーチの集電装置に関するものである。

従来、ロボット用の溶接用トーチの集電装置として、特許文献１が公知である。この構成を説明すると、図６に示すように、溶接ロボットの手首部１００に設けられたケーシング１０２内に、中空軸１０６が回転自在に設けられている。中空軸１０６は歯車１０５を介して駆動モータ１０４にて回転駆動される。歯車１０５には、ワイヤ１０８をガイドするガイドブッシュ１１０と円筒状の導電体からなるスリップリング１１２が同心状に固定されている。スリップリング１１２の中心には、ワイヤ１０８を通す貫通孔１１４が形成され、スリップリング１１２の先端には溶接用トーチ１１６が取付けされている。

スリップリング１１２の外周側には、図７に示すように、放射状に複数の摺動孔１１８を備えたブラシホルダ１２０が設けられ、ケーシング１０２に固定されている。各摺動孔１１８にはそれぞれカーボンブラシ１２２が装入されている。カーボンブラシ１２２の頭部は絶縁材料からなるバネ受け１２４を介して径方向に収縮し得るリングバネ１２６によって押さえられており、カーボンブラシ１２２は常にスリップリング１１２に対して押し付けるようにされている。そして、カーボンブラシ１２２には、パワーケーブル１２８が接続されて、パワーケーブル１２８から、カーボンブラシ１２２、スリップリング１１２、溶接用トーチ１１６に電流が供給される（以下、この技術を従来技術１という）。前記スリップリング１１２、カーボンブラシ１２２等により集電装置が構成されている。

従来技術１の集電装置は、スリップリング１１２がその軸心を中心に回転する際に、カーボンブラシ１２２の内周面とスリップリング１１２の外周面がスリップリング１１２の軸心方向において摺接するようにされている。

又、他の溶接機の集電装置として、特許文献２の構成が公知である（図８参照）。この構成について説明すると、図示しない溶接用トーチに繋がるパワーケーブル導体２００の一端には筒状のスリップリング２０２が設けられている。ホルダー２０３内には、筒状をなす導電性のコネクタ２０６が遊転自在に支持され、該コネクタ２０６に対して導電ブラシ２０８が固定されている。前記導電ブラシ２０８は、スリップリング２０２の一端に設けられた径方向に拡がるフランジ面２０４に対して摺動自在に接触されている。前記導電ブラシ２０８に接触するスリップリング２０２は、バネ等の付勢手段により導電ブラシ２０８に接触する方向へ付勢されている。

コネクタ２０６、スリップリング２０２、パワーケーブル導体２００内にはワイヤ２１０が挿通されて、図示しない溶接用トーチへと送給されるようになっている。又、コネクタ２０６には図示しないパワーケーブルが接続されて、コネクタ２０６、導電ブラシ２０８、スリップリング２０２を介して図示しない溶接用トーチへ給電される（以下、この技術を従来技術２という）。

従来技術２の集電装置は、スリップリング２０２がその軸心を中心に相対回転する際に、導電ブラシ２０８の端面とスリップリング２０２のフランジ面２０４とがスリップリング２０２の径方向において摺接するようにされている。
特許第３２６１７８８号 特許第３５４３２２８号

ところで、集電装置の集電能力を上げるためには、集電にかかわるカーボンブラシ、導電ブラシとスリップリングとの接触面積が広い方が好ましい。
従来技術１では、カーボンブラシ１２２の内周面とスリップリング１１２の外周面がスリップリング１１２の軸心方向において摺接する。このことから、集電能力の向上のためには、カーボンブラシ１２２を、スリップリング１１２の軸心方向に延長するとともに、スリップリング１１２のカーボンブラシ１２２と接触する部位を同じく軸心方向に延長することが考えられる。

一方、従来技術２では、導電ブラシ２０８とスリップリング２０２のフランジ面２０４（すなわち、接触面）とがスリップリング２０２の径方向において摺接するようにされている。このことから、集電能力の向上のためには、導電ブラシ２０８及びスリップリング２０２のフランジ面２０４（接触面）をともに径方向に延長することが考えられる。

ところが、従来技術１では、集電装置が軸心方向に単に延びると、集電装置の周辺部分に配置されている各種部材も軸心方向に変位して配置構成することになり、溶接する際に、ワークや治具に干渉する虞がある。

従来技術２では、集電能力の向上のために集電装置をスリップリングの径方向に単に延ばすと、集電装置の周辺部分に配置されている各種部材も同じく径方向に変位して配置構成することになり、同じく溶接する際に、ワークや治具に干渉する虞がある。

本発明の目的は、集電能力を向上することができるとともに、集電能力の向上に伴う集電装置の形状の大きさを抑制できる溶接ロボットにおける溶接用トーチの集電装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、ハウジングに固定され、溶接電源から電流を供給する第１導電部材と、前記第１導電部材と同軸に配置されるとともに、該第１導電部材と摺接して前記第１導電部材の軸心の周りで前記第１導電部材に対して回転自在に配置された第２導電部材を備え、前記第１導電部材及び前記第２導電部材に溶接用ワイヤが挿通された溶接ロボットにおける溶接用トーチの集電装置において、前記第２導電部材に摺接する前記第１導電部材の第１摺接面、及び前記第１導電部材に摺接する前記第２導電部材の第２摺接面のいずれか一方は、凸球面又はテーパ面に形成され、他方は前記凸球面に摺接する凹球面、又は前記テーパ面に摺接する逆テーパ面に形成され、前記第２導電部材の前記溶接ワイヤが通過する空間域には、前記第１導電部材に一端が嵌合されたプロテクタが配置されて、前記溶接用ワイヤの前記第２導電部材に対する触れが防止されていることを特徴とする溶接ロボットにおける溶接用トーチの集電装置を要旨とするものである。

請求項２の発明は、請求項１において、前記第１導電部材がスリップリングであり、前記第２導電部材が導電ブラシであることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２において、前記第２導電部材は、その軸心方向に沿って割られた複数の分割体から構成されていることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１又は請求項２において、前記第２導電部材は、１つの部材から構成されていることを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４のうちいずれか１項において、前記第２導電部材を、第１導電部材側に付勢する付勢手段が設けられていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、集電能力を向上することができるとともに、集電能力の向上に伴う集電装置の形状の大きさを抑制できる効果を奏する。又、この結果、集電能力が向上するにもかかわらず、集電装置の形状がコンパクトであるため、ワークや治具に干渉する虞を抑制することができる。又、プロテクタにより、溶接用ワイヤの第２導電部材に対する触れを防止できる。

請求項２の発明によれば、第１導電部材をスリップリングとし、第２導電部材を導電ブラシとすることにより、請求項１の効果を容易に実現できる。
又、請求項３の発明では、仮に１つの部材として第２導電部材を形成する場合は、第２導電部材に設けられる第２摺接面は、第１摺接面に良好に摺接させるために加工精度を良くする必要があるが、請求項３の発明によれば、第２導電部材が複数の分割体から構成されているため、第２摺接面の形成がしやすくなり、１つの部材として第２導電部材を形成する場合よりも加工精度をそれほどシビアにしなくてもよくなる。

請求項４の発明によれば、請求項１又は請求項２の構成に加えて、第２導電部材を１つの部材で形成しても、請求項１又は請求項２の作用効果を容易に実現できる。
請求項５の発明によれば、付勢手段が設けられていることにより、第１導電部材に対する第２導電部材の接触を良好にすることができる。

以下、本発明を具体化した溶接用トーチ組立体を備えた溶接ロボットの一実施形態を図１〜４を参照して説明する。
図１に示すように、マニピュレータ１１の旋回ベース１９は基台２０の上に取り付けられ、第１軸Ｊ１回りに旋回する。旋回ベース１９の上には下アーム２１が取り付けられ、第２軸Ｊ２回りに揺動する。下アーム２１の上端には上アーム２２が取り付けられ、第３軸Ｊ３回りに揺動する。上アーム２２の先端部には胴体２３が取り付けられて、上アーム２２の長手方向の第４軸Ｊ４（すなわち、手首第１軸）回りに回転する。

胴体２３の先端部には手首部１２を構成する揺動体２４が取り付けられて、第４軸Ｊ４（手首第１軸）に直交する第５軸Ｊ５（すなわち、手首第２軸）回りに揺動する。揺動体２４のハウジング２４ａ（図２参照）には回転体２５が取り付けられて、第５軸Ｊ５（すなわち、手首第２軸）に直交する第６軸Ｊ６（すなわち、手首第３軸）回りに回転する。回転体２５には前記溶接用トーチ１３が取り付けられている。第１軸Ｊ１乃至第６軸Ｊ６には、図示しない減速機を介したモータが設けられていて、図示しないロボット制御装置からの指令を入力して駆動される。

図１に示すように、上アーム２２の図示しない挿通孔及び胴体２３の一部に設けられた挿通孔（図示しない）には、一線式パワーケーブル３０が通過されている。一線式パワーケーブル３０は、胴体２３の長手方向に延びて溶接用トーチ１３に接続されている。

図２（ａ）に示すように手首部１２を構成する揺動体２４には、モータ４０が設けられ、モータ４０が回転駆動すると同モータ４０に設けられた減速機４１を介してギヤ４２が回転駆動される。前記ギヤ４２はその中心に中空部４３を有するとともに先端には第１リング部材４４及び第２リング部材４５がギヤ４２と同軸となるように一体に固定されている。ギヤ４２、第１リング部材４４及び第２リング部材４５は、揺動体２４の下端に対して軸受２６により回動自在に支持されている。

ギヤ４２の中空部４３、第１リング部材４４及び第２リング部材４５の中空部４６，４７には絶縁材からなる筒状のカバー部材４８が内嵌されて固定されている。該カバー部材４８により、中空部４３，４６，４７内に配置されるブラシホルダ６６、センサボディ６１等の種々の導電性の部材とギヤ４２、第１リング部材４４及び第２リング部材４５との絶縁が図られている。カバー部材４８の揺動体２４とは反対側の一端は同じく絶縁材からなるフランジ部４９が形成され、第２リング部材４５の端面を覆うように配置されている。

又、カバー部材４８の揺動体２４側の一端は揺動体２４の溶接用トーチ１３に向かう面に摺動自在に接している。該揺動体２４の溶接用トーチ１３に向かう面において、カバー部材４８内に位置するように、第１導電部材としてのスリップリング５０が配置されている。

スリップリング５０は、導電性（本実施形態では金属製）の材質からなり、図２（ａ）に示すように、筒状の本体部５１と、本体部５１の周部から突出されたフランジ部５２と、本体部５１から揺動体２４のハウジング２４ａの貫通孔２４ｂを貫通して配置された筒状の連結部５３とから構成されている。連結部５３と本体部５１とは同軸上に位置する。又、スリップリング５０には、その軸心に沿って透孔５０ａが形成され、一線式パワーケーブル３０（図１参照）の図示しないコンジットパイプ内を送給されてきた溶接用ワイヤ、一線式パワーケーブル３０内を介して供給されるシールドガスが通過可能である。

スリップリング５０は、フランジ部５２に対して絶縁材からなるカラー５４を介して貫通されたボルト５５により、ハウジング２４ａに締付け固定されている。
又、貫通孔２４ｂには、絶縁材からなる円筒状の取付座５６が嵌合され、取付座５６に設けられたフランジ部５７がスリップリング５０のフランジ部５２とハウジング２４ａに介在することにより、スリップリング５０と揺動体２４との絶縁が図られている。

連結部５３には、前記一線式パワーケーブル３０（図１参照）が接続されている。一線式パワーケーブル３０は、溶接用ワイヤが送給されるコンジットパイプだけでなく、その外周に沿って送気されるシールドガスのための通路を形成するホース（図示しない）、その外周を被覆して溶接電力を供給する導電線（図示しない）及び最外周の絶縁被覆からなる多重構造となっており、前記導電線が連結部５３に対して電気的に接続されている。なお、前記溶接電力は、図示はしないが、溶接電源としての溶接電源装置から供給される。

又、本体部５１の連結部５３と反対側に位置する端面には、半球状の凸球面５８が形成されている。凸球面５８の球心（すなわち、曲率中心）はスリップリング５０の軸心上に位置する。凸球面５８は第１摺接面に相当する。

図２（ａ）に示すように第２リング部材４５にはショックセンサユニット６０が取付けられている。なお、ショックセンサユニット６０の構成の詳細な説明は後述する。
ショックセンサユニット６０のセンサボディ６１は、導電性を有するように金属にて有底円筒状に形成され、外周部に形成された取付フランジ６２に取付ボルト６３，６４がフランジ部４９を介して第２リング部材４５に着脱自在に締付け固定されている。取付ボルト６３は絶縁性の材質から形成されている。取付ボルト６３の材質は、例えば合成樹脂が挙げられるが、絶縁性であれば、材質は限定されない。一方、図２（ａ）に示すように取付ボルト６４は、金属製からなり、絶縁性のカラー６５を介して第２リング部材４５に螺合されることにより、センサボディ６１は第２リング部材４５とは絶縁が図られている。

図２（ａ），（ｂ）に示すように、センサボディ６１の内端面には導電性のブラシホルダ６６が固定されている。ブラシホルダ６６は有底円筒状に形成され、外周部に形成されたフランジ部６７がセンサボディ６１の端面に対して導電性（本実施形態では金属製）のビス６８により締付け固定されている。

図２（ｂ）に示すようにブラシホルダ６６は、スリップリング５０側に形成された大径のブラシ収納孔６９、軸心方向の中央に形成されてブラシ収納孔６９よりも小径のバネ収納孔７０、及び底部に設けられたバネ収納孔７０よりもさらに小径の貫通孔７１を有する。ブラシ収納孔６９、バネ収納孔７０及び貫通孔７１は同軸となるように形成されている。

ブラシ収納孔６９内には、第２導電部材としての金属製の導電ブラシ７２が収納されている。導電ブラシ７２は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、円筒状の部材をその軸心を中心に、すなわち、軸心方向に沿って等角度で分割して形成された分割体７２ａにて構成されている。本実施形態では、６０度で分割体７２ａが等分割されているが、６０度の等分割に限定されるものではなく、他の角度で等分割してもよい。又、分割方法は等分割に限定されるものではない。分割体７２ａの凸球面５８に向かう端面は、該凸球面５８と摺接可能に凸球面５８と同じ曲率の凹球面７３が形成されている。導電ブラシ７２は、前記スリップリング５０に対して同軸に配置されている。又、分割体７２ａにおいて、凹球面７３が設けられた端面とは反対側の端面には、逆テーパ状の当接面７４が形成されている。凹球面７３は第２摺接面に相当する。なお、ここで当接面７４が逆テーパ状とは、全分割体７２ａが、ブラシホルダ６６内に収納されて導電ブラシ７２が略円筒状になったときに、全分割体７２ａにより形成される当接面７４の形状をいい、逆テーパとは、開口側（図３（ｂ）において、下側）へ行くほど径が拡径する形状である。

ブラシホルダ６６のバネ収納孔７０には付勢手段としてのコイルバネ７５が収納されている。コイルバネ７５は、一端がブラシホルダ６６の底部に当接されるとともに、他端が導電ブラシ７２の当接面７４に対してバネ受け７６を介して当接されている。このことにより、導電ブラシ７２をスリップリング５０に常時付勢する。前記コイルバネ７５による付勢力は、ブラシホルダ６６がその軸心周りで回動した際に、導電ブラシ７２がブラシホルダ６６とともに回動して、導電ブラシ７２のスリップリング５０に対する相対回動を許容する範囲が好適である。

なお、コイルバネ７５の最大圧縮時は、図２（ａ）に示すようにセンサボディ６１が取付ボルト６３，６４により第２リング部材４５に取付されている時である。この状態から、後述する導電ブラシ７２の交換時に、ブラシホルダ６６及びセンサボディ６１が一体になって図２（ａ）において、下方に移動したとき、コイルバネ７５の付勢力が開放されて、コイルバネ７５が伸張することにより、導電ブラシ７２を上方に移動させる。この場合、コイルバネ７５の最大に伸張した時のコイルバネ７５の最大圧縮時からの伸張増加量は、コイルバネ７５により押圧移動された導電ブラシ７２が、ブラシ収納孔６９から抜け出さない程度のものとなっている。

なお、付勢手段としては、コイルバネ７５に限定されるものではなく、他の弾性部材にて構成されていてもよい。又、バネ受け７６は、筒状にかつ、外形が円錐台状に形成されており、その外周面が導電ブラシ７２の当接面７４に対して密接されている。

ブラシホルダ６６の貫通孔７１と前記スリップリング５０の透孔５０ａには、円筒状をなす金属製のプロテクタ７７の両端がそれぞれ嵌合固定されている。プロテクタ７７は図２（ｂ）に示すように、導電ブラシ７２の分割体７２ａの中心部に形成される空間域、バネ受け７６に形成された透孔７６ａに貫通して配置されている。このプロテクタ７７により、一線式パワーケーブル３０の図示しないコンジットパイプ内を送給されてきた溶接用ワイヤが、ブラシホルダ６６を通過する際に、分割体７２ａ、コイルバネ７５等に触れないようにしている。なお、透孔５０ａの内面とプロテクタ７７の一端外周面、及び、ブラシホルダ６６の貫通孔７１の内面とプロテクタ７７の他端外周面間はシール材７８によりシールされている。

そして、ギヤ４２がモータ４０により回動された際、第１リング部材４４、第２リング部材４５、センサボディ６１、ブラシホルダ６６、及び導電ブラシ７２が一体に、ブラシホルダ６６の軸心の周りに回動される。このことにより、導電ブラシ７２の凹球面７３は、揺動体２４のハウジング２４ａに固定されているスリップリング５０の凸球面５８に摺接する。この回動は、３６０度未満のみならず、３６０度以上の正逆回動が可能である。

スリップリング５０、及び導電ブラシ７２とにより、溶接用トーチの集電装置が構成されている。
なお、取付ボルト６３，６４を緩めて、センサボディ６１を図２（ａ）において、下方へ移動すれば、センサボディ６１と、センサボディ６１に連結されたブラシホルダ６６とを、ともに揺動体２４から取りはずことが可能である。この取り外しにより、導電ブラシ７２の交換が可能である。

次に、ショックセンサユニット６０を説明する。
センサボディ６１内の収納空間内には、スプリングガイド７９がセンサボディ６１の軸線方向に沿って摺動自在に収納されている。スプリングガイド７９は、有底円筒状に形成されるとともに底部にセンサボディ６１の軸線と同軸に貫通孔８０が形成され、さらに、外周面にはリング状のシール材８１が嵌合されている。シール材８１がスプリングガイド７９に設けられることにより、スプリングガイド７９の摺動時におけるセンサボディ６１とスプリングガイド７９間のシール性を保持するようにされている。

センサボディ６１内にはコイルスプリング８２が収納されている。コイルスプリング８２は、一端がバネ座８３を介してブラシホルダ６６の底部に当接され、他端がセンサボディ６１の底部に当接されている。コイルスプリング８２によりスプリングガイド７９がセンサボディ６１の底部側へ付勢されている。

又、シール材８１が設けられ、スプリングガイド７９がコイルスプリング８２に抗して移動する際に、高圧のシールドガスが一線式パワーケーブル３０を介してセンサボディ６１とスプリングガイド７９で囲まれた空間に充填して供給されているため、同空間はダンピング機能を発揮する空間域となる。

センサボディ６１の底部にはセンサボディ６１の収納空間の内径よりも径が縮径された貫通孔８４が形成されている（図２（ａ）参照）。貫通孔８４内にはスウイングシャフト８５が貫通されている。そして、スウイングシャフト８５は、その自由端部に膨出部８５ａが形成されて、センサボディ６１に対してその軸線に沿って摺動可能にされ、かつセンサボディ６１の底部に対して揺動可能に膨出部８５ａにて支持されている。

スウイングシャフト８５の膨出部８５ａの端面及びスプリングガイド７９の底面は図２（ａ）に示すように平面を有し、両者が当接した際に該平面同士が密着可能である。
又、スウイングシャフト８５がセンサボディ６１に対してその軸線に沿って摺動した際、或いは図４に示すようにセンサボディ６１の底部に対して揺動した際、スプリングガイド７９をコイルスプリング８２の付勢力に抗してセンサボディ６１の軸線方向に移動させる。このときのスプリングガイド７９の移動により、スプリングガイド７９の側部に設けられた図示しないドッグが、センサボディ６１内に設けられた図示しないショック検出スイッチを検出動作するようにされている。このスプリングガイド７９が移動する際、センサボディ６１とスプリングガイド７９で囲まれた空間は、高圧のシールドガスが充填されてダンピング機能を発揮するため、衝撃吸収ができる。

スウイングシャフト８５の先端には電力入力金具８６を介して溶接用トーチ１３が取付けされている。
センサボディ６１の底部とスウイングシャフト８５の先端部に設けられた電力入力金具８６間は、可撓性銅線８７が連結されている。そして、溶接用トーチ１３がスウイングシャフト８５に連結された状態で、電力入力金具８６は、溶接用トーチ１３のトーチボディ１３ａに対して電気的に接続されている。

一線式パワーケーブル３０を介して送給された溶接用ワイヤ（図示しない）は、スリップリング５０、導電ブラシ７２、ブラシホルダ６６、スプリングガイド７９、スウイングシャフト８５にそれぞれ設けられた貫通孔８０等の空間領域を介して溶接用トーチ１３内に導入されている。

又、一線式パワーケーブル３０から給電された電力は、スリップリング５０、導電ブラシ７２、ブラシホルダ６６、センサボディ６１、可撓性銅線８７、電力入力金具８６を介して溶接用トーチ１３のトーチボディ１３ａに供給される。又、トーチボディ１３ａに供給された電力は、図示しないチップボディ、給電チップ等の導通部を介して給電チップに内接する溶接用ワイヤに供給される。なお、導電部材は可撓性銅線に限定されるものではなく、他の金属線であってもよく、例えば、銀線であってもよい。

又、センサボディ６１を覆うように第２リング部材４５には弾性を有するゴム又は弾性を有する合成樹脂からなる絶縁フード９０がカバー部材４８のフランジ部４９に対して着脱自在に掛け止めされている。絶縁フード９０はその弾性力に抗して、その取付側の端部を変形させることによりフランジ部４９から取り外し可能である。

さらに、絶縁フード９０の先端外周面と溶接用トーチ１３の電力入力金具８６間には、絶縁フード９１にて覆われている。絶縁フード９１は、絶縁性のゴムや、絶縁性であって可撓性の合成樹脂から形成されている。この絶縁フード９１により、スウイングシャフト８５、可撓性銅線８７及び電力入力金具８６等が覆われている。

さて、上記のように構成された溶接用トーチの集電装置は、下記の特徴がある。
（１） 本実施形態の溶接用トーチの集電装置は、ハウジング２４ａに固定され、図示しない溶接電源としての溶接電源装置から電流を供給するスリップリング５０（第１導電部材）と、スリップリング５０と同軸に配置されている。又、集電装置は、スリップリング５０と摺接してスリップリング５０の軸心の周りでスリップリング５０に対して回転自在に配置された導電ブラシ７２（第２導電部材）を備えている。そして、導電ブラシ７２に摺接するスリップリング５０の面（第１摺接面）は、凸球面５８に形成され、スリップリング５０に摺接する導電ブラシ７２の面（第２摺接面）は、前記凸球面５８に摺接する凹球面７３に形成されている。このように構成されていることから、スリップリング５０（第１導電部材）の軸心の周りでスリップリング５０に対して導電ブラシ７２（第２導電部材）が回転されると、スリップリング５０の凸球面５８に対して、導電ブラシ７２の凹球面７３が良好に摺接する。

又、スリップリング５０と導電ブラシ７２とがそれぞれ凸球面５８及び凹球面７３を有している。この構成によれば、スリップリング５０と導電ブラシ７２の径方向と軸心方向にそれぞれ凸球面５８及び凹球面７３を拡げることができることから、集電能力を向上することができる。

なお、特許文献１のように、カーボンブラシ１２２とスリップリング１１２とがスリップリング１１２の軸心方向に延びる接触面同士で摺接させている場合、集電能力を上げるためには、スリップリング１１２の軸心方向に延長する必要がある。その結果、スリップリング１１２とカーボンブラシ１２２がともに軸心方向に、すなわち、集電装置が軸心方向に長くなる問題がある。

又、特許文献２のようにスリップリング２０２と導電ブラシ２０８とが径方向に拡がる接触面同士で摺接させている場合、集電能力を向上させようとすると、接触面を径方向に拡げる必要がある。その結果、スリップリング２０２と導電ブラシ２０８がともに径方向に、すなわち集電装置が径方向に大きくなる問題がある。

それに対して、本実施形態では、径方向と軸心方向にそれぞれ凸球面５８及び凹球面７３を拡げればよい。このことから、径方向へのみ拡げることなく、或いは軸心方向へのみ拡げる場合と異なり、集電能力の向上のための集電装置の寸法を径方向と軸心方向の両方へ拡げることができ、この結果、集電能力の向上に伴う集電装置における形状の、スリップリングの径方向及び軸心方向へ大きくなるのを抑制できる。又、この結果、集電能力が向上するにもかかわらず、集電装置の形状がコンパクトであるため、ワークや治具に干渉する虞を抑制することができる。

又、上述したようにコンパクトにできるため、同じ集電能力の場合は、小型化できることから、ロボットへの負荷を軽減できる。
又、特許文献１では、図６に示すようにパワーケーブル１２８の給電接続部をケース１３０に対して一旦ネジ１２９により止着し、その上で、バネ受け１２４に対して導線１３１を介して接続していることから、ネジ等の締結部品、導線１３１等が必要となる。これに対して、本実施形態では、一線式パワーケーブル３０は、スリップリング５０に対して直接接続するだけでよいため、これらの部品は必要でなく、部品点数を少なくすることができる。

（２） 本実施形態の集電装置は、導電ブラシ７２（第２導電部材）は、その軸心方向に沿って割られた複数の分割体７２ａから構成されている。
ここで、仮に１つの部材として導電ブラシ７２（第２導電部材）を形成する場合は、導電ブラシ７２（第２導電部材）に設けられる凹球面７３（第２摺接面）は、凸球面５８（第１摺接面）に良好に摺接させるために加工精度を良くする必要がある。しかし、本実施形態によれば、導電ブラシ７２（第２導電部材）が複数の分割体７２ａから構成されているため、凹球面７３（第２摺接面）の形成がしやすくなり、１つの部材として導電ブラシ（第２導電部材）を形成する場合よりも加工精度をそれほどシビアにしなくてもよくなる。

（３） 本実施形態の集電装置は、導電ブラシ７２（第２導電部材）を、スリップリング５０（第１導電部材）側に付勢するコイルバネ７５（付勢手段）が設けられている。この結果、コイルバネ７５（付勢手段）が設けられていることにより、スリップリング５０（第１導電部材）に対する導電ブラシ７２（第２導電部材）の接触を良好にすることができる。

（４） 本実施形態では、導電ブラシ７２が摩耗で交換等のメンテナンスが必要なときは、絶縁フード９０がカバー部材４８のフランジ部４９に対して着脱自在に掛け止めされていることから、絶縁フード９０をその弾性力に抗して、その取付側の端部を変形させることによりフランジ部４９から取り外すことができる。そして、取付ボルト６３，６４を緩めて、取り外すことにより、センサボディ６１と、ブラシホルダ６６とを一体に図２（ａ）において、下方に移動すると、導電ブラシ７２の交換が可能となっている。このように、本実施形態では、導電ブラシ７２の交換等のメンテナンスを容易に行うことができる。このため、メンテナンス性を向上することができる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、下記のように構成してもよい。
○ 図３（ｂ）で二点鎖線で示すように、凹球面７３の代わりに、分割体７２ａに逆テーパ面９２を設け、この逆テーパ面９２に摺接可能にスリップリング５０の凸球面５８の代わりに、円錐台形状をなすようにテーパ面（図示しない）を設けてもよい。この逆テーパ面９２は、複数の分割体７２ａがブラシホルダ６６に収納された際に、各逆テーパ面９２が集合することにより、前記スリップリング５０の円錐台形状をなすテーパ面と摺接するように形成されるものとする。

○ 図３（ｃ）、（ｄ）に示すように、分割体７２ａの代わりに、導電ブラシ７２を円筒状に一体形成してもよい。この場合、図３（ｃ）、（ｄ）に示すように、凹球面７３が形成されるものとする。この場合、前記実施形態と同様に凹球面７３とは反対側の面には逆テーパ状の当接面７４が形成されるものとする。

○ 又、図３（ｄ）の導電ブラシ７２を円筒状に一体形成した実施形態において、二点鎖線で示すように、凹球面７３の代わりに、導電ブラシ７２に逆テーパ面９２を設け、この逆テーパ面９２に摺接可能にスリップリング５０の凸球面５８の代わりに、円錐台形状をなすようにテーパ面（図示しない）を設けてもよい。この場合においても、前記実施形態の（１）と同様の効果を奏する。

○ 図５に示すように、スリップリング５０の凸球面５８の代わりに第１摺接面として凹球面９４を形成し、導電ブラシ７２に凹球面７３の代わりに第２摺接面として凸球面９５を形成してもよい。

この場合、導電ブラシ７２は、実施形態と同様に分割体で形成してもよく、或いは一体形成してもよい。この場合においても、前記実施形態の（１）と同様の効果を奏する。
○ 又、図５に示す実施形態の変形例として、スリップリング５０の第１摺接面として凹球面９４の代わりに逆テーパ面９６を形成し、導電ブラシ７２の第２摺接面として凸球面９５の代わりに前記逆テーパ面９６に摺接するようにテーパ面９７を形成してもよい。この場合においても、前記実施形態の（１）と同様の効果を奏する。

本発明を具体化した一実施形態の溶接ロボットの概略図。 （ａ）は回転体２５の断面図、（ｂ）は集電装置の拡大図。 （ａ）は導電ブラシの平面図、（ｂ）は導電ブラシの断面図、（ｃ）は他の実施形態の導電ブラシの平面図、（ｄ）は同じく他の実施形態の導電ブラシの断面図。 溶接用トーチが動く場合の説明図。 他の実施形態の集電装置の断面図。 従来のロボット用の溶接用トーチの集電装置の概略断面図。 図６のＡ−Ａ線断面図。 従来のロボット用の溶接用トーチの集電装置の概略断面図。

符号の説明

１１…マニピュレータ、１３…溶接用トーチ、
２４ａ…ハウジング、３０…一線式パワーケーブル、
５０…スリップリング（第１導電部材）、５１…本体部、
５８…凸球面（第１摺接面）、７２…導電ブラシ（第２導電部材）、
７３…凹球面（第２摺接面）、７５…コイルバネ（付勢手段）。

Claims (5)

1. ハウジングに固定され、溶接電源から電流を供給する第１導電部材と、前記第１導電部材と同軸に配置されるとともに、該第１導電部材と摺接して前記第１導電部材の軸心の周りで前記第１導電部材に対して回転自在に配置された第２導電部材を備え、前記第１導電部材及び前記第２導電部材に溶接用ワイヤが挿通された溶接ロボットにおける溶接用トーチの集電装置において、
   前記第２導電部材に摺接する前記第１導電部材の第１摺接面、及び前記第１導電部材に摺接する前記第２導電部材の第２摺接面のいずれか一方は、凸球面又はテーパ面に形成され、他方は前記凸球面に摺接する凹球面、又は前記テーパ面に摺接する逆テーパ面に形成され、前記第２導電部材の前記溶接ワイヤが通過する空間域には、前記第１導電部材に一端が嵌合されたプロテクタが配置されて、前記溶接用ワイヤの前記第２導電部材に対する触れが防止されていることを特徴とする溶接ロボットにおける溶接用トーチの集電装置。
2. 前記第１導電部材がスリップリングであり、前記第２導電部材が導電ブラシであることを特徴とする請求項１に記載の溶接ロボットにおける溶接用トーチの集電装置。
3. 前記第２導電部材は、その軸心方向に沿って割られた複数の分割体から構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の溶接ロボットにおける溶接用トーチの集電装置。
4. 前記第２導電部材は、１つの部材から構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の溶接ロボットにおける溶接用トーチの集電装置。
5. 前記第２導電部材を、第１導電部材側に付勢する付勢手段が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちいずれか１項に記載の溶接ロボットにおける溶接用トーチの集電装置。

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