JP5859661B1

JP5859661B1 - スポット溶接用電極格納装置

Info

Publication number: JP5859661B1
Application number: JP2014531797A
Authority: JP
Inventors: 弘太郎中嶋
Original assignee: Kyokutoh Co Ltd
Current assignee: Kyokutoh Co Ltd
Priority date: 2014-04-17
Filing date: 2014-04-17
Publication date: 2016-02-10
Anticipated expiration: 2034-04-17
Also published as: CA2944333A1; BR112014029413A2; MX2016013335A; EP2954971A1; BR112014029413B1; CA2944333C; CN105377389A; US20150298246A1; EP2954971B1; US9321124B2; WO2015159325A1; KR20150133120A; KR101697844B1; CN105377389B; EP2954971A4; JPWO2015159325A1

Abstract

溶接ガンに対する電極装着作業がラインタクトに影響を及ぼし難いコンパクトなスポット溶接用電極格納装置を提供する。具体的には、回転板（２）に対してその回転軸心方向に接近配置された回転規制部材（７）は、ぜんまいバネ（６）により回転軸心方向一方側に回転付勢された回転板（２）をぜんまいバネ（６）の付勢力に抗して回転軸心方向の他方側に回転させた状態で第１及び第２凹部（２３，２４）に収容保持された電極（１０）に当接して回転板（２）の回転軸心周りの一方側への回転を規制する。

Description

本発明は、例えば、自動車生産ラインにおいて使用するスポット溶接用の電極を溶接ガンのシャンク先端に装着可能な状態で格納しておくスポット溶接用電極格納装置に関する。

従来より、自動車生産ラインでは、複数のプレス成型品をスポット溶接で繋ぐことで車体ボディが組み立てられ、このスポット溶接は、一般的に、産業用ロボットが把持する溶接ガンで行われる。

ところで、溶接ガンのシャンク先端に装着された電極は、スポット溶接を繰り返し行うことで消耗するので、定期的に交換する必要がある。したがって、電極交換時において効率よく電極を溶接ガンに装着するために、例えば、自動車生産ラインには、特許文献１に開示されているようなスポット溶接用電極格納装置が設置されている。

該スポット溶接用電極格納装置は、回転軸心が上下方向に向く円盤状の回転板を備え、該回転板の外周面には、外側方に突出するノッチが周方向に複数突設されている。上記回転板には、上面に開口する第１凹部と下面に開口する第２凹部とが回転軸心周りに複数並設され、該各第１及び第２凹部に電極を先端側から挿入することにより電極が収容保持されている。そして、上記回転板の外側方には、当該回転板の接線方向にスライド移動可能なスライド板が設けられ、電極装着位置にある第１及び第２凹部に挿入保持された電極を溶接ガンのシャンク先端に装着するとともに凹部から引き抜いた後、溶接ガンのシャンク先端で上記スライド板を一方側に押すことにより、上記スライド板に取り付けられたステップレバーが複数の突起のうちの１つに引っ掛かることで電極が取り出された第１及び第２凹部に隣り合う第１及び第２凹部が電極装着位置となるまで回転板が回転して電極装着待機状態になる。

特開２０１０−１７２９１３号公報

しかし、特許文献１のスポット溶接用電極格納装置は、回転板を回転させるスライド機構が回転板の外側方に設けられているので、設備が回転軸心周りに大型化してしまい、生産ラインに設置した際、大きなスペースを占有するおそれがある。

また、溶接ガンは、シャンク先端に装着した電極を第１及び第２凹部から引き抜いた後、スライド板を押す位置まで移動し、その後、スライド板を押さなければ装置が電極装着待機状態にならない。したがって、溶接ガンは、電極を装着した後すぐに溶接作業を行うことができず、ラインタクトに支障をきたすおそれもある。

本発明は、斯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、溶接ガンに対する電極装着作業がラインタクトに影響を及ぼし難いコンパクトなスポット溶接用電極格納装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、回転体を回転させる付勢部材を回転体の内部に配置するとともに、回転体の回転動作を規制する回転規制部材を回転体に対してその回転軸心方向に接近配置したことを特徴とする。

具体的には、スポット溶接用の電極を溶接ガンのシャンク先端に装着可能な姿勢で格納しておくスポット溶接用電極格納装置を対象とし、次のような解決手段を講じた。

すなわち、第１の発明では、回転軸心の同方向に開口する凹部が回転軸心周りに複数並設され、且つ、中空部を内方に有し、上記電極を上記各凹部に先端側から挿入するとともにそのシャンク装着側が上記凹部開口から飛び出した状態で収容保持する回転体と、上記中空部に収容され、上記回転体をその回転軸心周りの一方側に回転付勢する付勢部材と、上記回転体に対してその回転軸心方向に接近配置され、上記回転体を上記付勢部材の付勢力に抗して回転軸心周りの他方側に回転させた状態で上記凹部に収容保持された上記電極におけるシャンク装着側の側面に当接して上記回転体の回転軸心周りの一方側への回転を規制する回転規制部材とを備え、該回転規制部材における回転軸心周りの他方側には、回転軸心周りの一方側よりも反回転体の面が回転体側に位置する段差状をなし、上記シャンク先端に電極を装着する際、当該シャンク先端との干渉を回避する干渉回避部が形成され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、上記各凹部の内周面には、当該凹部に挿入した上記電極の外周面全周に亘って接触する可撓性リング部材が取り付けられていることを特徴とする。

第３の発明では、第１又は第２の発明において、上記凹部は、回転軸心方向一方側に開口し、且つ、回転軸心周りに並設された複数の第１凹部と、回転軸心方向他方側に開口し、且つ、回転軸心周りに並設された複数の第２凹部とを備え、
上記各第１凹部と各第２凹部とは、回転軸心方向に対称となっていることを特徴とする。

第１の発明では、回転規制部材が当接する電極を溶接ガンのシャンク先端に装着するとともに凹部から引き抜くと、回転規制部材が付勢部材による回転体の回転を規制できなくなるので、回転体が回転軸心周りの一方側に回転する。そして、電極を引き抜いた凹部に隣り合う凹部に収容保持された電極のシャンク装着側に回転規制部材が当接することで回転体の回転が止まり、次の電極がシャンク先端に装着可能な状態となる。このように、凹部から電極を引き抜く動作だけで自動的に回転体が次の電極をシャンク先端に装着可能な状態の位置まで動くので、特許文献１の如き溶接ガンに回転体を回転させる動作を行わせる必要がなく、溶接ガンの電極装着作業がラインタクトに影響を及ぼし難い。また、回転体を回転させる付勢部材が回転体内方に設けられ、且つ、回転体の回転を規制する回転規制部材が回転体に対してその回転軸心方向に並設されているので、回転体の外周縁より外側に特許文献１の如きスライド機構が設けられておらず、回転体の回転軸心方向と交差する方向にコンパクトな装置になる。

また、中心軸方向の寸法が短くて凹部に収容保持させた際に凹部開口から飛び出す領域が少ない電極を溶接ガンのシャンク先端に装着する際、当該シャンク先端を上記電極に近づけても、干渉回避部によってシャンク先端が回転規制部材に接触しないので、各凹部に中心軸方向の寸法の短い電極を収容保持させることができる。さらに、回転規制部材における回転軸心周りの一方側は、他方側に比べて厚みを有していて剛性が高いので、回転体が回転して回転規制部材に電極が接触する際に付勢部材の付勢力によって衝撃が加わっても、回転規制部材は破損することなく回転体のそれ以上の回転を確実に規制することができる。

第２の発明では、電極が凹部に収容された状態で電極中心軸周りの全周に亘って保持されるので、凹部から電極を引き抜いた後、隣り合う凹部に収納保持された電極に回転規制部材が接触する際、付勢部材の付勢力による接触時の衝撃によって凹部内で電極が傾いてしまうといったことを防ぐことができる。したがって、シャンクの中心軸に対して電極の中心軸が傾いたままシャンク先端に対して電極の装着作業が行われるということがなくなり、シャンク先端に電極を装着する際にシャンク先端や電極に不要な負荷がかかることがなく、シャンクや電極が壊れない。

第３の発明では、回転体に対して回転軸心方向の両側からそれぞれシャンクを同時に近づけて各シャンクに電極を装着させることができるので、Ｃ型タイプやＸ型タイプの溶接ガンに対して効率よく電極を装着させることができる。

本発明の実施形態に係るスポット溶接用電極格納装置の斜視図である。図１のＡ−Ａ線における断面図である。（ａ）は、上側のカバープレートを外した平面図であり、（ｂ）は、図２のＢ−Ｂ線における断面図である。溶接ガンのシャンク先端に電極を装着した直後の状態を示す図２相当図である。溶接ガンのシャンク先端に電極を装着した直後の状態を示す図３相当図である。図５の状態の後、さらに回転板が回転して次の電極が装着可能な状態になった図である。

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スポット溶接用電極格納装置１を示す。この電極格納装置１は、自動車生産ラインにおける搬送通路の側方に配置され、スポット溶接用の電極１０を溶接ロボット（図示せず）が把持する溶接ガンのシャンクＳ１先端に装着可能な姿勢で格納しておくものである（図４参照）。

上記電極格納装置１は、厚みを有する円板状をなし、回転軸心が上下方向に向く回転板２（回転体）と、該回転板２を回転可能に支持する支持体３とを備えている。

該支持体３は、他の設備Ｚ１に固定された水平方向に延びる略帯状の固定プレート３１と、該固定プレート３１の上端縁及び下端縁から設備Ｚ１の反対側に水平に延び、上下に離間して対向する一対のカバープレート３２とを備え、上記固定プレート３１と上記両カバープレート３２とで側面視で略Ｕ字状をなしている。

上記カバープレート３２の先端側外周縁は、略半円状に湾曲しており、上側に位置するカバープレート３２の中央部分は、上方に膨出する一方、下側に位置するカバープレート３２の中央部分は、下方に膨出している。

そして、上記両カバープレート３２の延出方向と交差する水平方向一方側には、平面視で略矩形状をなす切欠部３２ａが形成されている。

上記回転板２は、図２に示すように、上記両カバープレート３２の間に配設され、その内方には、上下に開口する中空部２ａが形成されている。

該中空部２ａの上側開口周縁には、上側環条突条部２１が上方突設される一方、上記中空部２ａの下側開口周縁には、下側環条突条部２２が下方突設されている。

上記回転板２の上面には、上方（回転軸心の一方側）に開口し、且つ、回転軸心周りに並設された１２個の第１凹部２３が凹陥形成されている。

該第１凹部２３の開口周縁寄りの内周面には、当該第１凹部２３の内方に開口する第１環条凹部２１ａが凹陥形成され、該各第１環条凹部２１ａには、可撓性を有するゴム製のＯリング４（リング部材）が嵌め込まれている。

一方、上記回転板２の下面には、下方（回転軸心の他方側）に開口し、且つ、回転軸心周りに並設された１２個の第２凹部２４が凹陥形成され、該各第２凹部２４は、上記各第１凹部２３に対して上下方向（回転軸心方向）に対称となっている。

上記第２凹部２４の開口周縁寄りの内周面には、当該第２凹部２４の内方に開口する第２環条凹部２２ａが凹陥形成され、該各第２環条凹部２２ａにも上記各第１環条凹部２１ａと同様にＯリング４が嵌め込まれている。

そして、上記電極１０を上記各第１及び第２凹部２３，２４に先端側から挿入すると、上記Ｏリング４が上記電極１０の外周面全周に亘って接触するようになっている。

また、上記回転板２は、上記電極１０をそのシャンクＳ１装着側が上記各第１及び第２凹部２３，２４開口から飛び出した状態で収容保持するようになっている。

上記回転板２における外周面の各第１凹部２３間には、図１に示すように、金属製のピンＰ１が埋め込まれ、上記回転板２の側方に配置された金属探知センサ８（図３参照）により回転板２の回転位置を検知できるようになっている。

上記中空部２ａには、図２に示すように、上下方向に延びる回転軸５が配設され、該回転軸５の上端は上側のカバープレート３２の中央下面に、上記回転軸５の下端は下側のカバープレート３２の中央上面にそれぞれボルトＢ１で固定されている。

また、上記回転軸５の上側部分及び下側部分は、それぞれ上記上側環条突条部２１の内方及び上記下側環条突条部２２の内方にベアリングＢｅを介して取り付けられ、これにより、上記回転板２は上記回転軸５周りに（回転軸心周りに）回転するようになっている。

さらに、上記中空部２ａには、図３（ｂ）に示すように、平面視で上記回転軸５周りに渦を巻くぜんまいバネ６（付勢部材）が収容されている。

該ぜんまいバネ６の一端は、上記回転軸５の上下方向中央部分にピンＰ２で固定される一方、上記ぜんまいバネ６の他端は、図３（ｂ）に示すように、上記中空部２ａ内周面に形成された嵌合凹部２ｂに嵌め込まれて固定されていて、上記ぜんまいバネ６は、上記回転板２をその回転軸心周りの一方側（平面視で時計周り）に回転付勢している。尚、図２及び図４のぜんまいバネ６の断面は、誇張して記載している。

上記各カバープレート３２と上記回転板２との間には、図３（ａ）に示すように、平面視で略Ｌ字状をなす板状の回転規制部材７が設けられ、該各回転規制部材７は、上記各カバープレート３２に固定されて上記回転板２に対してその回転軸心方向に接近した位置となっている。

上記各回転規制部材７は、図１及び図３（ａ）に示すように、上記切欠部３２ａの設備Ｚ１側の縁部に沿う第１規制部７１と、上記切欠部３２ａの反開口側の縁部に沿う第２規制部７２とで構成され、上記第１規制部７１における回転軸心周りの他方側には、回転軸心周りの一方側よりも反回転板２の面が回転板２側に位置する段差状をなし、上記シャンクＳ１先端に電極１０を装着する際、当該シャンクＳ１先端との干渉を回避する干渉回避部７１ａが形成されている。

そして、上記回転規制部材７（第１規制部７１）は、上記回転板２を上記ぜんまいバネ６の付勢力に抗して回転軸心周りの他方側（平面視で反時計周り）に回転させた状態で上記第１及び第２凹部２３，２４に収容保持された電極１０におけるシャンクＳ１装着側の側面に当接して上記回転板２の回転軸心周りの一方側（平面視で時計周り）への回転を規制している。

次に、溶接ガンのシャンクＳ１先端に電極１０を装着する際の電極格納装置１の動作について説明する。

まず始めに、作業者は、生産ラインが稼働する前に、ぜんまいバネ６の付勢力に抗して回転板２を回転軸心周りの他方側に回転させながら各第１及び第２凹部２３，２４が各切欠部３２ａを横切る際に当該各切欠部３２ａを介して各第１及び第２凹部２３，２４に順に電極１０を先端側から挿入していく。

作業者は、各第１及び第２凹部２３，２４の全てに電極１０を挿入した後、回転板２の回転軸心周りの他方側への回転を止める。すると、ぜんまいバネ６の付勢力により回転板２が回転軸心周りの一方側に回転しようとするのを最初から数えて１２番目の第１及び第２凹部２３，２４に収容保持された各電極１０が回転規制部材７の第１規制部７１に当接することで回転板２の回転が止まる。

次いで、生産ラインが稼働中において溶接ガン（Ｃ型タイプ）の各シャンクＳ１に装着された電極１０の消耗が激しくなると、産業用ロボット（図示せず）が溶接ガンを電極取外装置（図示せず）まで移動させるとともに各シャンクＳ１先端に装着された電極１０を取り外し、その後、溶接ガンを電極格納装置１まで移動させて電極１０が装着されていない各シャンクＳ１を各切欠部３２ａに対応させる。

そして、各シャンクＳ１を第１及び第２凹部２３，２４に収容保持された各電極１０に接近させてその先端に電極１０を装着させるとともに、図４に示すように、各第１及び第２凹部２３，２４から電極１０を引き抜く。

すると、回転規制部材７がぜんまいバネ６による回転板２の回転を規制できなくなるので、図５（ａ），（ｂ）に示すように、回転板２が回転軸心周りの一方側に回転する。そして、図６（ａ），（ｂ）に示すように、電極１０を引き抜いた第１及び第２凹部２３，２４にそれぞれ隣り合う第１及び第２凹部２３，２４に収容保持された電極１０のシャンクＳ１装着側に回転規制部材７が当接することで回転板２の回転が止まり、次の電極１０がシャンクＳ１先端に装着可能な状態となる。

このように、本発明の実施形態に係る発明によると、第１及び第２凹部２３，２４から電極１０を引き抜く動作だけで自動的に回転板２が次の電極１０をシャンクＳ１先端に装着可能な状態の位置まで動くので、特許文献１の如き溶接ガンに回転体を回転させる動作を行わせる必要がなく、溶接ガンの電極装着作業がラインタクトに影響を及ぼし難い。また、回転板２を回転させるぜんまいバネ６が回転板２内方に設けられ、且つ、回転板２の回転を規制する回転規制部材７が回転板２に対してその回転軸心方向に並設されているので、回転板２の外周縁より外側に特許文献１の如きスライド機構が設けられておらず、回転板２の回転軸心方向と交差する方向にコンパクトな電極格納装置１になる。

また、Ｏリング４によって電極１０が第１及び第２凹部２３，２４に収容された状態で電極中心軸周りの全周に亘って保持されるので、第１及び第２凹部２３，２４から電極１０を引き抜いた後、隣り合う第１及び第２凹部２３，２４に収納保持された電極１０に回転規制部材７が接触する際、ぜんまいバネ６の付勢力による接触時の衝撃によって第１及び第２凹部２３，２４内で電極１０が傾いてしまうといったことを防ぐことができる。したがって、シャンクＳ１の中心軸に対して電極１０の中心軸が傾いたままシャンクＳ１先端に対して電極１０の装着作業が行われるということがなくなり、シャンクＳ１先端に電極１０を装着する際にシャンクＳ１先端や電極１０に不要な負荷がかかることがなく、シャンクＳ１や電極１０が壊れない。

さらに、回転板２には回転軸心方向に対称な第１及び第２凹部２３，２４が凹陥形成されているので、回転板２に対して回転軸心方向の両側からそれぞれシャンクＳ１を同時に近づけて各シャンクＳ１に電極１０を装着させることができ、Ｃ型タイプやＸ型タイプの溶接ガンに対して効率よく電極１０を装着させることができる。

それに加えて、回転規制部材７には干渉回避部７１ａが形成されているので、中心軸方向の寸法が短くて第１及び第２凹部２３，２４に収容保持させた際に第１及び第２凹部２３，２４の開口から飛び出す領域が少ない電極１０を溶接ガンのシャンクＳ１先端に装着する際、当該シャンクＳ１先端を上記電極１０に近づけても、干渉回避部７１ａによってシャンクＳ１先端が回転規制部材７に接触しない。したがって、各第１及び第２凹部２３，２４に中心軸方向の寸法の短い電極１０を収容保持させることができる。また、回転規制部材７の第１規制部７１における回転軸心周りの一方側は、他方側に比べて厚みを有していて剛性が高いので、回転板２が回転して回転規制部材７に電極１０が接触する際にぜんまいバネ６の付勢力によって衝撃が加わっても、回転規制部材７は破損することなく回転板２のそれ以上の回転を確実に規制することができる。

尚、本発明の実施形態では、回転板２に回転軸心方向に対称な第１及び第２凹部２３，２４が設けられているが、第１凹部２３のみが設けられた回転板２や第２凹部２４のみが設けられた回転板２であっても本発明を適用できる。

また、本発明の実施形態では、回転板２に第１及び第２凹部２３，２４がそれぞれ１２個ずつ形成されているが、その他の数の第１及び第２凹部２３，２４が形成された回転板２であってもよい。

さらに、本発明の実施形態では、回転板２を回転付勢する付勢部材をぜんまいバネ６としたが、コイルバネなどで回転板２を回転付勢してもよい。

それに加えて、本発明の実施形態では、回転板２の回転軸心が上下方向に向いているが、回転板２の回転軸心がその他の方向に向いていても本発明を適用できる。

本発明は、例えば、自動車生産ラインにおいて使用するスポット溶接用の電極を溶接ガンのシャンク先端に装着可能な状態で格納しておくスポット溶接用電極格納装置に適している。

１スポット溶接用電極格納装置
２回転板（回転体）
２ａ中空部
４Ｏリング（可撓性リング部材）
６ぜんまいバネ（付勢部材）
７回転規制部材
１０電極
２１第１凹部
２２第２凹部
７１ａ干渉回避部
Ｓ１シャンク

Claims

スポット溶接用の電極を溶接ガンのシャンク先端に装着可能な姿勢で格納しておくスポット溶接用電極格納装置であって、
回転軸心の同方向に開口する凹部が回転軸心周りに複数並設され、且つ、中空部を内方に有し、上記電極を上記各凹部に先端側から挿入するとともにそのシャンク装着側が上記凹部開口から飛び出した状態で収容保持する回転体と、
上記中空部に収容され、上記回転体をその回転軸心周りの一方側に回転付勢する付勢部材と、
上記回転体に対してその回転軸心方向に接近配置され、上記回転体を上記付勢部材の付勢力に抗して回転軸心周りの他方側に回転させた状態で上記凹部に収容保持された上記電極におけるシャンク装着側の側面に当接して上記回転体の回転軸心周りの一方側への回転を規制する回転規制部材とを備え、
該回転規制部材における回転軸心周りの他方側には、回転軸心周りの一方側よりも反回転体の面が回転体側に位置する段差状をなし、上記シャンク先端に電極を装着する際、当該シャンク先端との干渉を回避する干渉回避部が形成されていることを特徴とするスポット溶接用電極格納装置。
請求項１に記載のスポット溶接用電極格納装置において、
上記各凹部の内周面には、当該凹部に挿入した上記電極の外周面全周に亘って接触する可撓性リング部材が取り付けられていることを特徴とするスポット溶接用電極格納装置。
請求項１又は２に記載のスポット溶接用電極格納装置において、
上記凹部は、回転軸心方向一方側に開口し、且つ、回転軸心周りに並設された複数の第１凹部と、回転軸心方向他方側に開口し、且つ、回転軸心周りに並設された複数の第２凹部とを備え、
上記各第１凹部と各第２凹部とは、回転軸心方向に対称となっていることを特徴とするスポット溶接用電極格納装置。