JP6063014B1 - 溶接チップおよびノズルを交換するためのチャック装置、およびロボット - Google Patents

Abstract

【課題】より効率的に多数の溶接チップおよびノズルの交換を実行可能とする装置が求められている。【解決手段】チャック装置５０は、回転可能に設けられたチャックベース６４と、チャックベース６４と一体となって回転するように該チャックベース６４に固定され、溶接チップの係合面と係合可能な係合部であって、係合面と係合した状態でチャックベース６４が回転されたときに溶接チップをチャックベース６４ともに回転させる、係合部と、チャックベース６４に開閉可能に設けられ、溶接チップおよびノズルの各々を挟持可能な複数の指部６６，６８，７０であって、係合部に対して接近および離反する方向へ移動可能であり、係合部に接近する方向へ移動して閉状態となり、係合部から離反する方向へ移動して開状態となる、複数の指部６６，６８，７０とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、溶接トーチ本体に装着された溶接チップおよびノズルを交換するためのチャック装置、およびロボットに関する。

溶接トーチ本体に装着された溶接チップおよびノズルの各々を挟持して、溶接トーチ本体に着脱する装置が知られている（例えば、特許文献１および２）。

特開２０１０−０８９１２５号公報 特開２０１０−１４９１４５号公報

従来、より効率的に多数の溶接チップおよびノズルの交換を実行可能とする装置が求められている。

本発明の一態様において、溶接トーチ本体に螺着された溶接チップと、該溶接チップを環囲するノズルとを交換するためのチャック装置は、回転可能に設けられたチャックベースを備える。

また、チャック装置は、チャックベースと一体となって回転するように該チャックベースに固定され、溶接チップの外周面に形成された係合面と係合可能な係合部であって、係合面と係合した状態でチャックベースが回転されたときに溶接チップをチャックベースともに回転させる、係合部を備える。

また、チャック装置は、チャックベースに開閉可能に設けられ、溶接チップおよびノズルの各々を挟持可能な複数の指部であって、係合部に対して接近および離反する方向へ移動可能であり、係合部に接近する方向へ移動して閉状態となり、係合部から離反する方向へ移動して開状態となる、複数の指部を備える。

複数の指部は、チャックベースの回転軸線を基準として、互いに回転対称となる位置に、配置されてもよい。係合部は、溶接チップを周方向へ回転不能に受容する穴を画定する壁面を含んでもよい。

チャックベースは、複数の指部および係合部が設けられた本体部と、本体部をチャックベースの回転軸線に沿って移動可能に支持する支持部と、本体部と支持部との間に介挿され、回転軸線の方向に伸縮可能な弾性部材とを有してもよい。

チャック装置は、本体部が、支持部から予め定められた距離だけ回転軸線の方向に離隔したストローク端位置に配置されたことを検出する位置検出部をさらに備えてもよい。チャック装置は、複数の指部の開閉を検出する開閉検出部をさらに備えてもよい。

チャック装置は、チャックベースを回転駆動する回転駆動部と、複数の指部を移動させる指部駆動部とをさらに備えてもよい。本発明の他の態様において、ロボットは、上述のチャック装置と、チャックベースが取り付けられるロボットアームとを備える。

本発明の一実施形態に係るロボットシステムの図である。 図１に示すチャック装置の斜視図である。 図２に示すチャック装置の要部を拡大した拡大図である。 図１に示すロボットシステムのブロック図である。 図１に示すロボットシステムの動作フローの一例を示すフローチャートである。 図５中のステップＳ１のフローチャートである。 図５中のステップＳ２のフローチャートである。 図７中のステップＳ２２のフローチャートである。 図５中のステップＳ３のフローチャートである。 図５中のステップＳ４のフローチャートである。 チャック装置が溶接トーチ本体の軸方向後方に配置された状態を示す図である。 ノズルが溶接トーチ本体から引き抜かれた状態を示す図である。 溶接チップがアダプタ部に形成された穴内に受容された状態を示す図である。 溶接チップが指部によって挟持された状態を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。まず、図１〜図４を参照して、本発明の一実施形態に係るロボットシステム１０について説明する。

なお、以下の説明において、軸方向とは、後述するチャックベース６４の回転軸線Ｏ_１に沿う方向に相当し、便宜上、図中の矢印Ｂに示す方向を軸方向前方とする。また、径方向とは、軸線Ｏ_１を中心とした円の半径方向に相当し、周方向とは、軸線Ｏ_１を中心とした円の円周方向に相当する。

ロボットシステム１０は、後述する溶接トーチ本体に装着された溶接チップおよびノズルの各々を交換するためのシステムであって、制御部１２およびロボット１４を備える。制御部１２は、例えば、ＣＰＵ（中央演算処理装置）および記憶部（ともに図示せず）等を有し、ロボット１４の各構成要素を、直接的または間接的に制御する。

ロボット１４は、例えば垂直多関節ロボットであって、ロボットベース１６、旋回胴１８、ロボットアーム２０、およびチャック装置５０を備える。ロボットベース１６は、ワークセルＡの床に固定されている。旋回胴１８は、ロボットベース１６に鉛直軸周りに旋回可能に取り付けられている。

ロボットアーム２０は、旋回胴１８に回転可能に取り付けられた後腕部２２と、該後腕部２２の先端に回転可能に取り付けられた前腕部２４とを有する。前腕部２４の先端には、手首部２６が設けられており、チャック装置５０は、該手首部２６を介して、前腕部２４の先端に取り付けられている。

制御部１２は、ロボットアーム２０に内蔵されたサーボモータ（図示せず）に指令を送り、ロボットアーム２０を動作させる。チャック装置５０は、ロボット１４によって移動される。

図２に示すように、チャック装置５０は、連結部５２、主ベース部５４、回転駆動部５６、ジョイント部５８、およびチャック機構６０を備える。

連結部５２は、軸線Ｏ_１と直交する方向へ延びる円柱状の部材であって、その一端にフランジ部５２ａが形成され、その他端にフランジ部５２ｂが形成されている。フランジ部５２ａは、手首部２６に連結される一方、フランジ部５２ｂは、主ベース部５４の頂壁５４ａに固定されている。

主ベース部５４は、頂壁５４ａ、前壁５４ｃ、および後壁５４ｄを有する。前壁５４ｃは、頂壁５４ａの軸方向前方の端縁に固定されている一方、後壁５４ｄは、頂壁５４ａの軸方向後方の端縁に固定されている。

回転駆動部５６は、主ベース部５４の後壁５４ｄに固定されている。回転駆動部５６は、例えばサーボモータを有し、制御部１２からの指令に応じ、軸方向に延びるロータ（図示せず）を、軸線Ｏ_１の周りに（すなわち、周方向へ）回転駆動する。

主ベース部５４には、前壁５４ｃと後壁５４ｄとの間で延在するロータ収容部６２が設けられている。ロータ収容部６２は、軸線Ｏ_１を中心として軸方向に延在する円筒状部材であって、回転駆動部５６のロータを回転可能に受容する。

ジョイント部５８は、主ベース部５４の前壁５４ｃに取り付けられている。ジョイント部５８は、前壁５４ｃに固定された外筒部５８ａと、外筒部５８ａの内部に配置され、軸線Ｏ_１周りに回転可能な回転部（図示せず）とを有する、回転継手である。

回転駆動部５６のロータは、回転駆動部５６から軸方向前方へ延出し、ロータ収容部６２の内部を通過して、その軸方向先端にて、ジョイント部５８の回転部に連結されている。これにより、回転駆動部５６のロータが回転されるとともに、ジョイント部５８の回転部が回転される。

チャック機構６０は、ジョイント部５８の回転部に連結されており、回転駆動部５６によって、軸線Ｏ_１の周りに回転駆動される。図３に示すように、チャック機構６０は、チャックベース６４と、該チャックベース６４に開閉可能に設けられた複数の指部６６、６８、および７０と、指部６６、６８、および７０を駆動する指部駆動部７１（図４）とを有する。

チャックベース６４は、支持部７２および本体部７４を有する。支持部７２は、平板状の部材であって、ジョイント部５８の回転部に固定されている。本体部７４は、支持部７２の軸方向前方に配置され、該支持部７２に軸方向に移動可能に支持されている。

本体部７４は、ベース板部７６と、ベース板部７６の軸方向前方の端面７６ａから軸方向前方へ突出する三叉状のベースブロック部７８と、ベースブロック部７８の軸方向前側に固定されたアダプタ部７９とを有する。

ベースブロック部７８は、ベース板部７６に一体に固定されており、軸線Ｏ_１から径方向外側へ向かって各々延在する第１ブロック８０、第２ブロック８２、および第３ブロック８４を有する。

第１ブロック８０、第２ブロック８２、および第３ブロック８４は、軸線Ｏ_１の周りに１２０°の間隔で周方向に配列されており、軸線Ｏ_１を基準として互いに回転対称となる位置に、配置されている。

指部６６は、第１ブロック８０の軸方向前方の端面８０ａに、可動に取り付けられている。具体的には、指部６６は、基部６６ａと、該基部６６ａから軸方向前方へ延びるアーム部６６ｂと、該アーム部６６ｂの軸方向前端から径方向内側へ突出する爪部６６ｃとを含む。

基部６６ａは、第１ブロック８０の延在方向（すなわち、径方向）へ移動可能に端面８０ａに取り付けられている。これにより、指部６６は、回転軸線Ｏ_１に対して接近および離反する方向へ、移動可能である。

指部６８は、第２ブロック８２の軸方向前方の端面８２ａに、可動に取り付けられている。具体的には、指部６８は、基部（図示せず）と、該基部から軸方向前方へ延びるアーム部６８ｂと、該アーム部６８ｂの軸方向前端から径方向内側へ突出する爪部６８ｃとを含む。

指部６８の基部は、第２ブロック８２の延在方向（すなわち、径方向）へ移動可能に端面８２ａに取り付けられている。これにより、指部６８は、回転軸線Ｏ_１に対して接近よび離反する方向へ、移動可能である。

指部７０は、第３ブロック８４の軸方向前方の端面８４ａに、可動に取り付けられている。具体的には、指部７０は、基部７０ａと、該基部７０ａから軸方向前方へ延びるアーム部７０ｂと、該アーム部７０ｂの軸方向前端から径方向内側へ突出する爪部７０ｃとを含む。

基部７０ａは、第３ブロック８４の延在方向（すなわち、径方向）へ移動可能に端面８４ａに取り付けられている。これにより、指部７０は、回転軸線Ｏ_１に対して接近および離反する方向へ、移動可能である。

アダプタ部７９は、三又状の部材であって、ベースブロック部７８の軸方向前側に配置されている。本実施形態においては、アダプタ部７９は、ベースブロック部７８とは別体の部材として作製され、計３個のボルト８６によって、該ベースブロック部７８に着脱可能に取り付けられている。

アダプタ部７９には、該アダプタ部７９の軸方向前方の端面７９ａから軸方向後方へ凹む穴７９ｂが形成されている。この穴７９ｂは、後述する溶接チップの外周面に形成された係合面に対応する多角形の外形を有しており、該溶接チップを周方向へ回転不能に受容することができる。

穴７９ｂは、軸線Ｏ_１を中心とするように配置され、軸線Ｏ_１を取り囲むように配置された複数の壁面によって画定されている。これら壁面は、溶接チップが穴７９ｂ内に受容されたときに、溶接チップの対応する係合面と係合する。

このように、本実施形態においては、穴７９ｂを画定する壁面は、溶接チップの係合面と係合する係合部として機能する。なお、この係合部の機能については、後述する。

指部駆動部７１は、ベースブロック部７８の内部に配置されている。指部駆動部７１は、例えばエアシリンダまたはサーボモータであって、制御部１２の指令の下、指部６６、６８、および７０を開閉するように移動させる。

具体的には、指部駆動部７１は、指部６６、６８、および７０を、回転軸線Ｏ_１（すなわち、穴７９ｂ）に接近するように同期して移動させ、これにより、指部６６、６８、および７０が閉状態となる。

また、指部駆動部７１は、指部６６、６８、および７０を、回転軸線Ｏ_１（すなわち、穴７９ｂ）から離反するように同期して移動させ、これにより、指部６６、６８、および７０が開状態となる。

このような指部６６、６８、および７０の開閉動作によって、溶接チップおよびノズルの各々を挟持したり、開放したりすることができる。

上述したように、支持部７２は、本体部７４を軸方向へ移動可能に支持している。より具体的には、支持部７２には、軸方向に延びる複数の支持シャフト８８が固定されている。一方、本体部７４のベース板部７６には、支持シャフト８８を摺動可能に受容する貫通孔（図示せず）が形成されている。この構成により、本体部７４は、支持シャフト８８に沿って移動可能となるように、支持部７２に支持される。

支持部７２とベース板部７６との間には、弾性部材９０が介挿されている。弾性部材９０は、例えばコイルスプリングを含み、軸方向に伸縮可能である。本体部７４が軸方向後方へ押されて、これにより弾性部材９０が圧縮された場合、弾性部材９０は、その反力として、本体部７４を軸方向前方へ付勢する。

チャック装置５０は、位置検出部９２および開閉検出部９４（図４）をさらに備える。位置検出部９２は、本体部７４がストローク端位置に配置されたことを検出する。ここで、ストローク端位置とは、支持部７２に対する本体部７４の移動ストロークの軸方向前端に相当する位置である。

本体部７４は、このストローク端位置に配置されているとき、支持部７２から予め定められた距離だけ、軸方向前方に離隔して配置される。一例として、本体部７４がストローク端位置に配置されているとき、弾性部材９０は、圧縮または伸張されておらず、本体部７４に対して弾性力を実質付加していない状態となる。

位置検出部９２は、例えば、変位センサまたは近接スイッチを含み、本体部７４がストローク端位置に配置されたときに、位置検出信号を制御部１２へ送信する。

開閉検出部９４は、指部６６、６８、および７０の開閉を検出する。具体的には、開閉検出部９４は、変位センサまたは近接スイッチを含み、指部６６、６８、および７０が、閉状態となったときに、閉状態検出信号を制御部１２へ送信する一方、指部６６、６８、および７０が、開状態となったときに、開状態検出信号を制御部１２へ送信する。

ここで、「閉状態」とは、指部６６、６８、および７０が、軸線Ｏ_１（穴７９ｂ）に対して、予め定められた距離（例えば１０ｍｍ）以内に接近した状態を示す。指部６６、６８、および７０は、この閉状態に配置されたとき、後述する溶接チップおよびノズルの各々を挟持することができる。

一方、「開状態」とは、指部６６、６８、および７０が、軸線Ｏ_１（穴７９ｂ）から予め定められた距離（例えば３０ｍｍ）以上離反した状態を示す。指部６６、６８、および７０は、この開状態に配置されたとき、溶接チップおよびノズルの各々を解放する。

次に、図５〜図１４を参照して、ロボットシステム１０の機能について説明する。上述したように、ロボットシステム１０は、溶接トーチ本体１００に装着された溶接チップ１０２およびノズル１０４を交換するためのシステムである。

ここで、溶接トーチ本体１００の構成について簡単に説明する。溶接トーチ本体１００の先端には、溶接チップ１０２（図１２）が螺着されている。溶接チップ１０２は、軸線Ｏ_２（図１１）に沿って延在する細長い部材であって、その外周面には、係合面が形成されている。

この係合面は、例えば多角形の外形を有する。上述したように、アダプタ部７９の穴７９ｂを画定する壁面は、溶接チップ１０２の係合面に対応する多角形の外形を有し、該係合面と係合可能である。

ノズル１０４は、軸線Ｏ_２に沿って延在する円筒状部材であって、溶接チップ１０２を環囲するように、溶接トーチ本体１００に取り付けられている。ロボットシステム１０によって溶接チップ１０２およびノズル１０４を交換する場合、溶接トーチ本体１００は、予め定められた場所に設置される。

以下、ロボットシステム１０の動作フローの一例について説明する。図５に示すフローは、制御部１２が、使用者または上位コントローラから、溶接トーチ本体１００に装着された溶接チップ１０２およびノズル１０４を交換する指令を受け付けたときに、開始する。

ステップＳ１において、制御部１２は、使用済みのノズル１０４を溶接トーチ本体１００から取り外すスキームを実行する。このステップＳ１について、図６を参照して説明する。ステップＳ１の開始後、ステップＳ１１において、制御部１２は、チャック装置５０の指部６６、６８、および７０を、使用済みのノズル１０４の周囲に配置させる。

具体的には、制御部１２は、ロボットプログラムに従ってロボット１４を動作させ、図１１に示すように、チャック装置５０の軸線Ｏ_１とノズル１０４の軸線Ｏ_２とが略一致するように、チャック装置５０を移動させる。

次いで、制御部１２は、ロボットプログラムに従ってロボット１４を動作させ、指部６６、６８、７０の爪部６６ｃ、６８ｃ、７０ｃがノズル１０４の径方向外側に配置されるように、チャック装置５０を、図１１に示す位置から軸方向前方へ移動させる。

なお、上述のロボットプログラムは、ロボット１４に対する動作指令を含むプログラムであって、チャック装置５０を移動させるべき経路をロボット１４に教示することによって、構築され得る。ロボットプログラムは、制御部１２に内蔵された記憶部に予め記憶される。

ステップＳ１２において、制御部１２は、指部６６、６８、７０を閉状態となるように移動させる。具体的には、制御部１２は、指部駆動部７１に指令を送り、指部６６、６８、および７０を、回転軸線Ｏ_１（すなわち、穴７９ｂ）に接近するように、同期して移動させる。

ステップＳ１３において、制御部１２は、指部６６、６８、７０の移動が完了したか否かを判定する。具体的には、制御部１２は、開閉検出部９４から閉状態検出信号を受信したか否かを判定する。

制御部１２は、開閉検出部９４から閉状態検出信号を受信した（すなわちＹＥＳ）と判定した場合、ステップＳ１４へ進む。一方、制御部１２は、開閉検出部９４から閉状態検出信号を受信していない（すなわちＮＯ）と判定した場合、ステップＳ１３をループする。

このステップＳ１３にてＹＥＳと判定されたとき、指部６６、６８、および７０は閉状態となって、ノズル１０４を外側から挟持する。

ステップＳ１４において、制御部１２は、使用済みのノズル１０４を溶接トーチ本体１００から離脱させる。具体的には、制御部１２は、指部６６、６８、および７０を閉状態に維持したまま、ロボット１４を動作させて、チャックベース６４を軸方向後方へ移動させる。その結果、ノズル１０４は、溶接トーチ本体１００から引き抜かれる。この状態を、図１２に示す。

ステップＳ１５において、制御部１２は、ノズル１０４を予め定められた廃棄場所へ移動させる。具体的には、制御部１２は、ロボットプログラムに従ってロボット１４を動作させ、ノズル１０４を廃棄場所の上方へ配置させるように、チャック装置５０を移動させる。

ステップＳ１６において、制御部１２は、指部６６、６８、７０を開状態となるように移動させる。具体的には、制御部１２は、指部駆動部７１に指令を送り、指部６６、６８、および７０を、回転軸線Ｏ_１（すなわち、穴７９ｂ）から離反するように同期して移動させる。

ステップＳ１７において、制御部１２は、指部６６、６８、７０の移動が完了したか否かを判定する。具体的には、制御部１２は、開閉検出部９４から開状態検出信号を受信したか否かを判定する。

制御部１２は、開閉検出部９４から開状態検出信号を受信した（すなわちＹＥＳ）と判定した場合、図６に示すステップＳ１を終了し、図５に示すステップＳ２へ進む。このステップＳ１７にてＹＥＳと判定されたとき、指部６６、６８、および７０は開状態となり、指部６６、６８、および７０に挟持されていたノズル１０４が放出され、廃棄場所へ収容される。

一方、制御部１２は、開閉検出部９４から開状態検出信号を受信していない（すなわちＮＯ）と判定した場合、ステップＳ１７をループする。

再度、図５を参照して、ステップＳ１の後、ステップＳ２において、制御部１２は、使用済みの溶接チップ１０２を溶接トーチ本体１００から取り外すスキームを実行する。このステップＳ２について、図７を参照して説明する。

ステップＳ２の開始後、ステップＳ２１において、制御部１２は、ロボット１４を動作させて、図１１に示すように、チャック装置５０の軸線Ｏ_１と溶接チップ１０２の軸線Ｏ_２とが略一致するように、チャック装置５０を移動させる。

ステップＳ２２において、制御部１２は、チャックベース６４に形成された係合部と、溶接チップ１０２の外周面に形成された係合面とを係合させる。このステップＳ２２について、図８を参照して説明する。

ステップＳ２２の開始後、ステップＳ２２１において、制御部１２は、溶接チップ１０２の先端に、チャックベース６４を押し当てる。具体的には、制御部１２は、ロボット１４を動作させて、チャックベース６４に設けられたアダプタ部７９の端面７９ａが、溶接チップ１０２の先端に押圧される位置まで、チャック装置５０を軸方向前方へ移動させる。

ここで、上述したように、アダプタ部７９に形成された穴７９ｂは、溶接チップ１０２の係合面に対応する外形を有しており、溶接チップ１０２を周方向へ回転不能に受容可能である。

したがって、仮に、ステップＳ２２１の実行時に、穴７９ｂの外形と溶接チップ１０２の係合面の外形とが互いに周方向に一致するような配置となっていた場合、溶接チップ１０２の先端は、アダプタ部７９の端面７９ａに突き当てられることなく、穴７９ｂ内に挿入されることになる。

その一方で、仮に、ステップＳ２２１の実行時に、穴７９ｂの外形と溶接チップ１０２の係合面の外形とが、互いに周方向にずれているような配置となっていた場合、溶接チップ１０２の先端は、アダプタ部７９の端面７９ａに突き当てられ、これにより、アダプタ部７９の端面７９ａに押圧されることになる。

そうすると、アダプタ部７９が、溶接チップ１０２の先端によって軸方向後方へ相対的に押されることになり、本体部７４が支持部７２へ向かって変位する。その結果、弾性部材９０が軸方向に圧縮されて、その反力として、本体部７４を軸方向前方へ付勢することになる。こうして、アダプタ部７９の端面７９ａは、弾性部材９０による弾性力等によって、溶接チップ１０２の先端に押圧されることになる。

ステップＳ２２２において、制御部１２は、本体部７４が、ストローク端位置に配置されているか否かを判定する。具体的には、制御部１２は、位置検出部９２から位置検出信号を受信したか否かを判定する。

制御部１２は、位置検出部９２から位置検出信号を受信した（すなわちＹＥＳ）と判定した場合、図８に示すフローを終了する。例えば、ステップＳ２２１の終了時に、溶接チップ１０２が穴７９ｂ内に挿入された場合、本体部７４は、溶接チップ１０２によって押されて変位することがないので、ストローク端位置に配置されたままの状態となる。

したがって、この場合は、このステップＳ２２２においてＹＥＳと判定されることになる。このとき、溶接チップ１０２は、穴７９ｂ内に相対回転不能に受容され、穴７９ｂを画定する壁面が、溶接チップ１０２の係合面と係合する。

一方、制御部１２は、位置検出部９２から位置検出信号を受信していない（すなわちＮＯ）と判定した場合、ステップＳ２２３へ進む。

例えば、ステップＳ２２１の終了時に、溶接チップ１０２が、穴７９ｂ内に挿入されず、アダプタ部７９の端面７９ａに押し当てられている場合、本体部７４は、支持部７２へ向かって変位し、ストローク端位置よりも軸方向後方に配置されることになる。したがって、この場合、位置検出部９２が位置検出信号を発信しないので、このステップＳ２２２においてＮＯと判定される。

ステップＳ２２３において、制御部１２は、チャックベース６４を軸線Ｏ_１の周りに回転させる。具体的には、制御部１２は、回転駆動部５６に指令を送り、チャック機構６０を周方向へ回転させる。

チャック機構６０が回転された結果、アダプタ部７９の穴７９ｂの外形と溶接チップ１０２の係合面の外形とが互いに周方向に一致した場合、本体部７４が弾性部材９０による付勢力によって軸方向前方へ変位し、溶接チップ１０２が穴７９ｂ内に受容される。そして、本体部７４は、ストローク端位置に再度配置されることになる。

ステップＳ２２４において、制御部１２は、上述のステップＳ２２２と同様に、位置検出部９２から位置検出信号を受信したか否かを判定する。制御部１２は、ＹＥＳと判定した場合、Ｓ２２５へ進む。

例えば、ステップＳ２２３において溶接チップ１０２が穴７９ｂ内に受容された場合は、このステップＳ２２４にてＹＥＳと判定されることになる。一方、制御部１２は、ＮＯと判定した場合、ステップＳ２２４をループする。

ステップＳ２２５において、制御部１２は、チャックベース６４の回転を停止する。具体的には、制御部１２は、回転駆動部５６の動作を停止し、これにより、チャックベース６４の回転を停止する。図８に示すステップＳ２２によって、溶接チップ１０２は、アダプタ部７９の穴７９ｂ内に相対回転不能に受容される。この状態を、図１３に示す。

再度、図７を参照して、ステップＳ２２の後、ステップＳ２３において、制御部１２は、溶接トーチ本体１００と溶接チップ１０２との間の締結を緩める。具体的には、制御部１２は、回転駆動部５６に指令を送り、チャック機構６０を軸線Ｏ_１の周りに、溶接トーチ本体１００と溶接チップ１０２との間の締結を緩める方向へ、回転させる。

チャック機構６０が回転されると、溶接チップ１０２の係合面と穴７９ｂの壁面との係合によって、溶接チップ１０２も、チャック機構６０と一体となって回転され、これにより、溶接トーチ本体１００と溶接チップ１０２との間の締結が緩められる。

このステップＳ２３において、制御部１２は、溶接チップ１０２が溶接トーチ本体１００から完全に離脱しない程度に、チャック機構６０を予め定められた回転数だけ回転させる。この予め定められた回転数は、使用者によって設定され、制御部１２の記憶部に予め記憶され得る。

ステップＳ２４において、制御部１２は、チャック装置５０の指部６６、６８、および７０を、溶接チップ１０２の周囲に配置させる。具体的には、制御部１２は、ロボット１４を動作させ、図１３に示す位置から、チャック装置５０を軸方向後方へ移動させて、指部６６、６８、７０の爪部６６ｃ、６８ｃ、７０ｃを、溶接チップ１０２の径方向外側に配置させる。

ステップＳ２５において、制御部１２は、ステップＳ１２と同様に、指部駆動部７１に指令を送り、指部６６、６８、および７０を、回転軸線Ｏ_１（すなわち、穴７９ｂ）に接近するように、同期して移動させる。

ステップＳ２６において、制御部１２は、上述のステップＳ１３と同様に、開閉検出部９４から閉状態検出信号を受信したか否かを判定する。開閉検出部９４から閉状態検出信号を受信した（すなわちＹＥＳ）と判定した場合、ステップＳ２７へ進む。

一方、制御部１２は、開閉検出部９４から閉状態検出信号を受信していない（すなわちＮＯ）と判定した場合、ステップＳ２６をループする。このステップＳ２６にてＹＥＳと判定されたとき、指部６６、６８、および７０は閉状態となって、溶接チップ１０２を外側から挟持する。この状態を、図１４に示す。

ステップＳ２７において、制御部１２は、溶接チップ１０２を溶接トーチ本体１００から離脱させる。具体的には、制御部１２は、回転駆動部５６に指令を送り、チャック機構６０を軸線Ｏ_１の周りに、溶接トーチ本体１００と溶接チップ１０２との間の締結を緩める方向へ回転させる。その結果、溶接チップ１０２は、指部６６、６８、および７０によって挟持された状態で回転され、溶接トーチ本体１００から取り外される。

ステップＳ２８において、制御部１２は、取り外された溶接チップ１０２を、予め定められた廃棄場所へ移動させる。具体的には、制御部１２は、ロボットプログラムに従ってロボット１４を動作させ、溶接チップ１０２を廃棄場所の上方へ配置させるように、チャック装置５０を移動させる。

ステップＳ２９において、制御部１２は、上述のステップＳ１６と同様に、指部６６、６８、７０を開状態となるように移動させる。

ステップＳ３０において、制御部１２は、上述のステップＳ１７と同様に、指部６６、６８、７０の移動が完了したか否かを判定する。制御部１２は、ＹＥＳと判定した場合、図７に示すステップＳ２を終了し、図５に示すステップＳ３へ進む。

このステップＳ３０にてＹＥＳと判定されたとき、指部６６、６８、および７０は開状態となり、指部６６、６８、および７０に挟持されていた溶接チップ１０２が放出され、廃棄場所へ収容される。一方、制御部１２は、ＮＯと判定した場合、ステップＳ３０をループする。

再度、図５を参照して、ステップＳ２の後、ステップＳ３において、制御部１２は、新しい溶接チップを溶接トーチ本体１００に装着するスキームを実行する。このステップＳ３について、図９を参照して説明する。

ステップＳ３の開始後、ステップＳ３１において、制御部１２は、チャック装置５０の指部６６、６８、および７０を、新しい溶接チップ（図示せず）の周囲に配置させる。ここで、新しい溶接チップは、予め定められた場所に設置されている。

制御部１２は、ロボットプログラムに従ってロボット１４を動作させ、指部６６、６８、７０の爪部６６ｃ、６８ｃ、７０ｃが、新しい溶接チップの径方向外側に配置されるように、チャック装置５０を移動させる。

ステップＳ３２において、制御部１２は、上述のステップＳ２５と同様に、指部駆動部７１に指令を送り、指部６６、６８、および７０を、回転軸線Ｏ_１（すなわち、穴７９ｂ）に接近するように、同期して移動させる。

ステップＳ３３において、制御部１２は、上述のステップＳ２６と同様に、開閉検出部９４から閉状態検出信号を受信したか否かを判定する。開閉検出部９４から閉状態検出信号を受信した（すなわちＹＥＳ）と判定した場合、ステップＳ３４へ進む。

一方、制御部１２は、開閉検出部９４から閉状態検出信号を受信していない（すなわちＮＯ）と判定した場合、ステップＳ３３をループする。このステップＳ３３にてＹＥＳと判定されたとき、指部６６、６８、および７０は閉状態となって、新しい溶接チップを外側から挟持する。

ステップＳ３４において、制御部１２は、挟持した溶接チップを、溶接トーチ本体１００に対して位置決めする。具体的には、制御部１２は、ロボット１４を動作させて、新しい溶接チップに形成された螺子端部が、溶接トーチ本体１００に形成された螺子穴に配置されるように、チャック装置５０を移動させる。

ステップＳ３５において、制御部１２は、新しい溶接チップを溶接トーチ本体１００に仮止めする。具体的には、制御部１２は、回転駆動部５６に指令を送り、チャック機構６０を軸線Ｏ_１の周りに、新しい溶接チップの螺子端部が溶接トーチ本体１００の螺子穴に回し込まれる方向へ、回転させる。

このとき、制御部１２は、新しい溶接チップが溶接トーチ本体１００に堅く締結されない程度に、チャック機構６０を予め定められた回転数だけ回転させる。この予め定められた回転数は、使用者によって設定され、制御部１２の記憶部に予め記憶され得る。

ステップＳ３６において、制御部１２は、上述のステップＳ２９と同様に、指部６６、６８、７０を開状態となるように移動させる。その結果、指部６６、６８、および７０が、新しい溶接チップから径方向外側へ離反する。

ステップＳ３７において、制御部１２は、上述のステップＳ３０と同様に、指部６６、６８、７０の移動が完了したか否かを判定する。制御部１２は、ＹＥＳと判定した場合、図９中のステップＳ２２へ進む。一方、制御部１２は、ＮＯと判定した場合、ステップＳ３７をループする。

ステップＳ３７にてＹＥＳと判定されたとき、制御部１２は、上述のステップＳ２２を実行する。これにより、新しい溶接チップは、アダプタ部７９の穴７９ｂ内に相対回転不能に受容される。

ステップＳ２２の後、ステップＳ３８において、制御部１２は、新しい溶接チップを溶接トーチ本体１００に締結する。具体的には、制御部１２は、回転駆動部５６に指令を送り、新しい溶接チップの螺子端部が、溶接トーチ本体１００の螺子穴に堅く締結されるまで、チャック機構６０を周方向へ回転させる。このように、図９に示すステップＳ３によって、新しい溶接チップは、溶接トーチ本体１００に締結される。

再度、図５を参照して、ステップＳ３の後、ステップＳ４において、制御部１２は、新しいノズルを溶接トーチ本体１００に装着するスキームを実行する。このステップＳ４について、図１０を参照して説明する。

ステップＳ４の開始後、ステップＳ４１において、制御部１２は、チャック装置５０の指部６６、６８、および７０を、新しいノズル（図示せず）の周囲に配置させる。ここで、新しいノズルは、予め定められた場所に設置されている。

制御部１２は、ロボットプログラムに従ってロボット１４を動作させ、指部６６、６８、７０の爪部６６ｃ、６８ｃ、７０ｃが、新しいノズルの径方向外側に配置されるように、チャック装置５０を移動させる。

ステップＳ４２において、制御部１２は、上述のステップＳ３２と同様に、指部駆動部７１に指令を送り、指部６６、６８、および７０を、回転軸線Ｏ_１（すなわち、穴７９ｂ）に接近するように、同期して移動させる。

ステップＳ４３において、制御部１２は、上述のステップＳ３３と同様に、開閉検出部９４から閉状態検出信号を受信したか否かを判定する。開閉検出部９４から閉状態検出信号を受信した（すなわちＹＥＳ）と判定した場合、ステップＳ４４へ進む。

一方、制御部１２は、開閉検出部９４から閉状態検出信号を受信していない（すなわちＮＯ）と判定した場合、ステップＳ４３をループする。このステップＳ４３にてＹＥＳと判定されたとき、指部６６、６８、および７０は閉状態となって、新しいノズルを外側から挟持する。

ステップＳ４４において、制御部１２は、新しいノズルを溶接トーチ本体１００に対して位置決めする。具体的には、制御部１２は、ロボットプログラムに従ってロボット１４を動作させて、チャック装置５０の軸線Ｏ_１と、溶接トーチ本体１００に装着された新しい溶接チップの軸線Ｏ_２とが互いに一致するように、チャック装置５０を移動させる。

ステップＳ４５において、制御部１２は、新しいノズルを溶接トーチ本体１００に装着する。具体的には、制御部１２は、ロボット１４を動作させて、チャック装置５０を軸方向前方へ移動させる。これにより、指部６６、６８、７０に挟持された新しいノズルが、溶接トーチ本体１００に押し込まれて装着される。

ステップＳ４６において、制御部１２は、上述のステップＳ２９と同様に、指部６６、６８、７０を開状態となるように移動させる。

ステップＳ４７において、制御部１２は、上述のステップＳ３０と同様に、指部６６、６８、７０の移動が完了したか否かを判定する。制御部１２は、ＹＥＳと判定した場合、ステップＳ４を終了し、以って、図５に示すフローを終了する。

ステップＳ４７にてＹＥＳと判定されたとき、指部６６、６８、および７０は、新しいノズルから径方向外側へ離反し、これにより、新しいノズルを解放する。一方、制御部１２は、ＮＯと判定した場合、ステップＳ４７をループする。

このように、図１０に示すステップＳ４によって、新しいノズルが、新しい溶接チップを環囲するように、溶接トーチ本体１００に装着される。

上述のように、本実施形態においては、チャック装置５０は、溶接チップ１０２を挟持可能な指部６６、６８、７０と、溶接チップ１０２の係合面と係合可能な係合部（すなわち、穴７９ｂ）とを、双方とも具備している。

この構成によれば、使用済みの溶接チップ１０２を溶接トーチ本体１００から取り外す動作と、取り外した溶接チップ１０２を所定の廃棄場所まで運搬する動作とを、１つのチャック装置５０によって連続的に実行することが可能となる。

また、所定の場所から新しい溶接チップを運搬する動作と、該新しいチップを溶接トーチ本体１００に装着する動作とを、１つのチャック装置５０によって連続的に実行することが可能となる。

同様に、使用済みのノズル１０４を溶接トーチ本体１００から取り外して所定の廃棄場所まで運搬する動作と、所定の場所から新しいノズルを運搬して溶接トーチ本体１００に装着する動作とを、１つのチャック装置５０によって連続的に実行することが可能となる。

したがって、多数の溶接チップおよびノズルの交換を高効率に実行することができるので、交換工程のサイクルタイムを縮減することができる。

また、本実施形態によれば、上述のような複数の動作を１つのチャック装置５０によって実行できるので、例えば、溶接チップまたはノズルを運搬するための装置等を別途設ける必要がない。このため、装置を簡単化することができるので、チャック装置５０に掛かるコストを低減できる。

また、本実施形態においては、指部６６、６８、７０が軸線Ｏ_１を基準として互いに回転対称となる位置に配置されている。また、アダプタ部７９に形成された係合部（穴７９ｂ）が、軸線Ｏ_１を中心とするように配置されている。

この構成によれば、ステップＳ２３にて係合部（穴７９ｂ）によって溶接チップ１０２を緩めた後、ステップＳ２４を実行するときに、制御部１２は、チャックベース６４を軸方向に移動するだけでよい。したがって、チャックベース６４の移動量を小さくすることができるとともに、このような動作を実行させるロボットプログラムも簡単化することができる。

また、本実施形態においては、本体部７４が支持部７２に可動に支持され、且つ、本体部７４と支持部７２との間には、弾性部材９０が介挿されている。この構成によれば、ステップＳ２２のような動作を実行することによって、溶接チップ１０２を係合部（穴７９ｂ）と確実に係合させることができる。

また、本実施形態によれば、制御部１２は、位置検出部９２から送信される位置検出信号に基づいて、溶接チップ１０２と係合部とが係合したか否かを判断できる。これにより、制御部１２は、ステップＳ２２の動作を自動的且つ迅速に実行することができる。

なお、上述の実施形態においては、チャック装置５０がロボット１４によって移動される場合について述べた。しかしながら、これに限らず、他の運搬装置または手動で移動されてもよい。

また、上述の実施形態においては、制御部１２が、ロボット１４を制御するロボットコントローラとして構成された場合について述べた。しかしながら。これに限らず、制御部は、例えば工作機械を制御する工作機械コントローラとして構成されてもよい。または、制御部は、ロボットコントローラおよび工作機械コントローラとは別の要素として構成されてもよい。

また、上述の実施形態においては、開閉検出部９４が、指部６６、６８、および７０が、軸線Ｏ_１（穴７９ｂ）に予め定められた距離（例えば１０ｍｍ）以内に接近した場合に、制御部１２へ閉状態検出信号を送信するように構成された場合について述べた。

しかしながら、これに限らず、開閉検出部９４は、指部６６、６８、および７０の軸線Ｏ_１（穴７９ｂ）に対する距離を計測し、該距離に係るデータを制御部１２へ送信してもよい。この場合において、制御部１２は、ステップＳ１３，２６，３３，４３において、該距離が予め定められた閾値よりも小さくなったときに、ＹＥＳと判断してもよい。

また、開閉検出部９４は、ノズルを挟持するとき（ステップＳ１３，Ｓ４３）に用いられる第１の開閉検出部と、溶接チップを挟持するとき（ステップＳ２６，Ｓ３３）に用いられる第２の開閉検出部とを有していてもよい。

この場合において、第１の開閉検出部は、指部６６、６８、および７０が、軸線Ｏ_１（穴７９ｂ）に予め定められた第１の距離（例えば１２ｍｍ）以内に接近した場合に、制御部１２へ閉状態検出信号を送信するように構成されてもよい。

一方、第２の開閉検出部は、指部６６、６８、および７０が、軸線Ｏ_１（穴７９ｂ）に予め定められた第２の距離（例えば８ｍｍ）以内に接近した場合に、制御部１２へ閉状態検出信号を送信するように構成されてもよい。

また、上述の実施形態においては、アダプタ部７９がベースブロック部７８とは別体である場合について述べた。しかしながら、これに限らず、アダプタ部７９がベースブロック部７８に一体に設けられてもよいし、穴７９ｂを、ベースブロック部７８に直接形成してもよい。この場合、穴７９ｂは、ベースブロック部７８の軸方向前方の端面から内方へ凹むように、形成され得る。

また、溶接チップ１０２の係合面と係合する係合部としては、穴７９ｂのみならず、複数の凸部であってよい。例えば、アダプタ部７９は、端面７９ａから軸方向前方へ突出し、周方向へ整列する複数の凸部を有し得る。

これら凸部の各々は、溶接チップ１０２がチャックベース６４に対して周方向に回転不能となるように、溶接チップ１０２の係合面と係合する。この場合において、これら凸部は、軸線Ｏ_１を基準として、互いに回転対称となる位置に配置されてもよい。

また、上述の実施形態においては、支持部７２と本体部７４との間に弾性部材９０を介挿し、本体部７４を軸方向前方へ付勢する場合について述べた。しかしながら、弾性部材９０の代わりに、例えば磁石を適用し、磁力によって本体部７４を軸方向前方へ付勢してもよい。

また、上述の実施形態においては、計３個の指部６６、６８、および７０が設けられる場合について述べた。しかしながら、２個、または４個以上の指部が設けられてもよい。

以上、発明の実施形態を通じて本発明を説明したが、上述の実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、本発明の実施形態の中で説明されている特徴を組み合わせた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得るが、これら特徴の組み合わせの全てが、発明の解決手段に必須であるとは限らない。さらに、上述の実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることも当業者に明らかである。

また、特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、工程、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」、「次いで」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０ ロボットシステム
１２ 制御部
１４ ロボット
５０ チャック装置
６４ チャックベース
６６，６８，７０ 指部

Claims (8)

1. 溶接トーチ本体に螺着された溶接チップと、該溶接チップを環囲するノズルとを交換するためのチャック装置であって、
   回転可能に設けられたチャックベースと、
   前記チャックベースと一体となって回転するように該チャックベースに固定され、前記溶接チップの外周面に形成された係合面と係合可能な係合部であって、前記係合面と係合した状態で前記チャックベースが回転されたときに前記溶接チップを前記チャックベースともに回転させる、係合部と、
   前記チャックベースに開閉可能に設けられ、前記溶接チップおよび前記ノズルの各々を挟持可能な複数の指部であって、前記係合部に対して接近および離反する方向へ移動可能であり、前記係合部に接近する方向へ移動して閉状態となり、前記係合部から離反する方向へ移動して開状態となる、複数の指部と、を備える、チャック装置。
2. 前記複数の指部は、前記チャックベースの回転軸線を基準として、互いに回転対称となる位置に、配置されている、請求項１に記載のチャック装置。
3. 前記係合部は、前記溶接チップを回転不能に受容する穴を画定する壁面を含む、請求項１または２に記載のチャック装置。
4. 前記チャックベースは、
   前記複数の指部および前記係合部が設けられた本体部と、
   前記本体部を前記チャックベースの回転軸線に沿って移動可能に支持する支持部と、
   前記本体部と前記支持部との間に介挿され、前記回転軸線の方向に伸縮可能な弾性部材と、を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載のチャック装置。
5. 前記本体部が、前記支持部から予め定められた距離だけ前記回転軸線の方向に離隔したストローク端位置に配置されたことを検出する位置検出部をさらに備える、請求項４に記載のチャック装置。
6. 前記複数の指部の開閉を検出する開閉検出部をさらに備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載のチャック装置。
7. 前記チャックベースを回転駆動する回転駆動部と、
   前記複数の指部を移動させる指部駆動部と、をさらに備える、請求項１〜６のいずれか１項に記載のチャック装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載のチャック装置と、
   前記チャックベースが取り付けられるロボットアームと、を備える、ロボット。

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