JP7269572B2 - コンタクトチップ取付装置 - Google Patents

Description

本発明は、産業用ロボットや自動機に取り付けられたアーク溶接用の溶接トーチ先端にコンタクトチップを取り付けるコンタクトチップ取付装置に関する。

従来より、アーク溶接用の溶接トーチ先端に螺合連結されたコンタクトチップを効率良く交換するために、コンタクトチップを自動で交換する交換装置が知られている。

例えば、特許文献１の交換装置は、先端側が下方に向く姿勢でセットされたコンタクトチップを当該コンタクトチップの中心軸周りに回転させる回転体を備え、該回転体の上方には、溶接トーチのトーチ本体を上方から通過させるガイドリングが配設されている。該ガイドリングは、回転体にセットされたコンタクトチップへとトーチ本体を案内しながら当該トーチ本体の中心線をコンタクトチップの中心軸に一致させるようになっていて、ガイドリングに案内されるトーチ本体の先端を回転体により回転するコンタクトチップの基端側に接触させることにより、コンタクトチップの基端部分がトーチ本体の先端に螺合して当該トーチ本体にコンタクトチップが取り付けられるようになっている。

特開平１１－３４７７３１号公報

ところで、近年では、アーク溶接を実施する際の溶接部の品質を安定させるために、コンタクトチップ内部のワイヤを案内するガイド孔内周面にワイヤを強く押し付けて当該ガイド孔に案内されるワイヤとガイド孔内周面との間の接触状態にばらつきを発生させないようにする溶接トーチが一般的に知られている。このアーク溶接トーチは、ワイヤを案内するガイド筒の中心線が一致する中心線を備えた第１ボディと、中途部が第１ボディに当該第１ボディの中心線と直交する回動軸心周りに回動可能に軸支され、ガイド筒の一端側が内部を通過する第２ボディとを備え、該第２ボディの先端には、コンタクトチップをガイド筒の一端側を覆った状態でコンタクトチップの中心軸周りに相対的に回転させることにより取付可能になっている。第１ボディの内部には、第２ボディの基端側を付勢することにより当該第２ボディを上記回動軸心周りに回動させる付勢部材が設けられ、第２ボディが回動軸心周りに回動することによってガイド筒を第２ボディの中心線からずらした位置にし、これにより、第２ボディの先端に取り付けられたコンタクトチップのガイド孔内周面にワイヤが常に接触するようになっていて、コンタクトチップのガイド孔に案内されるワイヤへの給電状態を安定させてアーク溶接時における溶接部の品質を安定させるようにしている。

しかし、上述の如き溶接トーチに特許文献１のような交換装置を用いてコンタクトチップを自動で取り付けようとする場合、ガイド筒の一端側を第２ボディの中心線から付勢部材によりずらした位置にしているので、ガイド筒の一端側がコンタクトチップの内部に入り込むように、第２ボディの中心線がコンタクトチップの中心軸からずれた位置となる状態で第２ボディの先端をコンタクトチップの基端側に接近させる必要がある。そうすると、コンタクトチップのガイド孔にガイド筒の一端側が入り込んだ後、ガイドリングで案内される第２ボディがその中心線がコンタクトチップの中心軸に一致するように移動しようとした際、付勢部材の付勢力によってコンタクトチップのガイド孔内周面に接触するガイド筒の一端側を支点として溶接トーチが回動してしまい、溶接トーチと産業用ロボット又は自動機との間に取り付けられた故障防止用のショックセンサーが作動してしまってコンタクトチップの取付作業が出来なくなってしまう。

本発明は、懸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、ワイヤをコンタクトチップ内部に押し付ける給電安定用の構造が溶接トーチの内部に設けられていても自動でコンタクトチップの取付作業が可能なコンタクトチップ取付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、ガイド部材により第２ボディを案内する際、ガイド筒をトーチ中心線からずらしている側から第１ボディを支えるようにしたことを特徴とする。

具体的には、産業用ロボット又は自動機に取り付けられ、ワイヤを案内するガイド筒の中心線と一致する中心線を備えた第１ボディと、中途部が上記第１ボディに当該第１ボディの中心線と直交する回動軸心周りに回動可能に軸支され、上記ガイド筒の一端側が内部を通過するとともに先端にコンタクトチップを上記ガイド筒の一端側を覆った状態で上記コンタクトチップの中心軸周りに相対的に回転させることにより取付可能な第２ボディと、該第２ボディの基端側を付勢して当該第２ボディを上記回動軸心周りに回動させて上記ガイド筒の一端側を上記第２ボディの中心線からずらした位置にする付勢部材とを有するアーク溶接トーチ用のコンタクトチップ取付装置を対象とし、次のような解決手段を講じた。

すなわち、第１の発明では、上記コンタクトチップを先端側からセットした状態で当該コンタクトチップの中心軸周りに回転させる回転体と、該回転体にセットされた上記コンタクトチップの基端側に配設され、上記第２ボディを上記ガイド筒の一端側が上記コンタクトチップの基端側内部に入り込む位置から上記第２ボディの中心線が上記コンタクトチップの中心軸に一致するように移動させながら上記コンタクトチップまで案内するガイド部材と、該ガイド部材における上記回転体とは反対側の位置で、且つ、上記ガイド部材による上記第２ボディの案内経路において上記付勢部材により回動する上記第２ボディの基端側が移動する側の側方に配設され、上記ガイド部材が上記第２ボディを案内する際において、上記付勢部材により回動する上記第２ボディの基端側が移動する側への上記第１ボディの移動を規制する移動規制手段とを備え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、上記移動規制手段は、回転軸心が上記第２ボディの上記ガイド部材による案内方向と直交する方向に延びるとともに、上記ガイド部材による上記第２ボディの案内の際、上記第１ボディの外周面に接触して上記回転軸心周りに回転するよう構成されているガイドロールを備えていることを特徴とする。

第３の発明では、第２の発明において、上記移動規制手段は、上記ガイドロールの各端部を回転可能に軸支する一対の支持フレームを備えていることを特徴とする。

第４の発明では、第２又は第３の発明において、上記移動規制手段は、上記ガイドロールを上記回転軸心と直交する水平方向に位置調整可能な位置調整機構を備えていることを特徴とする。

第１の発明では、ガイド筒の一端側がコンタクトチップの内部に入り込むように、第２ボディの中心線がコンタクトチップの中心軸からずれた位置となる状態でガイド部材により第２ボディを案内して第２ボディの先端をコンタクトチップの基端側に接近させると、ガイド筒の一端側がコンタクトチップの内部に入り込むとともに、ガイド部材によって案内される第２ボディがその中心線がコンタクトチップの中心軸に一致する方向に次第に移動する。このとき、ガイド筒の一端側がコンタクトチップのガイド孔内周面に接触するので、当該接触部分を支点に溶接トーチが付勢部材の付勢力によって回動しようとするが、この溶接トーチの回動を移動規制手段が第１ボディの外周面に接触して阻止するようになる。したがって、溶接トーチと産業用ロボット又は自動機との間に取り付けられた故障防止用のショックセンサーが作動することが無くなり、第２ボディがその中心線がコンタクトチップの中心軸に一致するまで付勢部材の付勢力に抗して第１ボディに対して回動しながらコンタクトチップにまでガイド部材によって案内されるようになり、第２ボディ先端へのコンタクトチップの取付作業を確実に行うことができる。

第２の発明では、ガイド部材により第２ボディを案内する際、移動規制手段に第１ボディの外周面が接触しても、ガイドロールの回転動作により移動規制手段と第１ボディの外周面との間に発生する抵抗が少なくなる。したがって、コンタクトチップの取付作業時における溶接トーチの移動動作がスムーズになり、効率良くコンタクトチップの取付作業を行うことができる。

第３の発明では、第１ボディの外周面が接触した際のガイドロールの回転が安定するようになるので、コンタクトチップの取付作業時における溶接トーチの移動動作をさらにスムーズにすることができる。また、第１ボディからガイドロールに加わる力が２カ所に分かれて受け止められるようになるので、装置の変形や破損といった故障を少なくすることができる。

第４の発明では、ガイド部材により第２ボディを案内する際の第１ボディに対するガイドロールの位置を接近する側と離間する側とに変更可能になるので、もし仮に、溶接トーチの種類が変わって第１ボディの外形が変わったとしても、ガイドロールを第１ボディの外周面に適切な位置で接触させることができるようになり、故障防止用のショックセンサーを作動させることなく確実に第２ボディ先端へのコンタクトチップの取付作業を行うことができる。

本発明の実施形態に係るコンタクトチップ取付装置の概略断面図である。 図１のII矢視図である。 図１の後、コンタクトチップの取付作業を開始した直後の状態を示す図である。 図３の後、コンタクトチップの取付作業を行っている途中の状態を示す図である。 図４の後、コンタクトチップの取付作業が終了する直前の状態を示す図である。 図５の後、コンタクトチップの取付作業が終了した直後の状態を示す図である。

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コンタクトチップ取付装置１を示す。このコンタクトチップ取付装置１は、鋼板等をアーク溶接にて溶接する際に使用する産業用ロボットのアーム先端に取り付けられたアーク溶接トーチ１０に細棒状をなすコンタクトチップ１２を自動で取り付けるためのものである。

アーク溶接トーチ１０は、略棒状をなすトーチ本体１１を備え、該トーチ本体１１の先端には、円筒状のノズル１３が取付取外可能に螺合連結されている（図６参照）。

トーチ本体１１は、略円筒状をなし、ワイヤ（図示せず）を案内する細長い筒状をなすガイド筒１５の中心線と一致する中心線Ｃ１を備えた第１ボディ１４と、該第１ボディ１４の先端側に設けられた円筒状をなす第２ボディ１６とを備え、該第２ボディ１６は、その中途部が第１ボディ１４に中心線Ｃ１と直交する回動軸心Ｃ２周りに回動可能に軸支されている。

第２ボディ１６の内部には、ガイド筒１５の一端側が通過しており、第２ボディ１６の先端には、コンタクトチップ１２をガイド筒１５の一端側を覆った状態でコンタクトチップ１２の中心軸Ｃ３周りに相対的に回転させることにより取付可能になっている。

第１ボディ１４の中途部には、第２ボディ１６の基端側を付勢して第２ボディ１６を回動軸心Ｃ２周りに回動させる第１コイルバネ１７（付勢部材）が内蔵され、該第１コイルバネ１７によって第２ボディ１６が回動することにより、ガイド筒１５を第２ボディ１６の中心線Ｃ４からずらすようになっている。

コンタクトチップ取付装置１は、上下に貫通する嵌合孔２ａが形成されたベースプレート２を備え、嵌合孔２ａには、円筒状をなすブッシュ３が嵌め込まれている。

該ブッシュ３には、回転中心が上下方向に向く円筒状の回転体４が上下にスライド可能に嵌挿され、該回転体４には、第２コイルバネ５が巻装されている。

第２コイルバネ５の一端は、回転体４の上部に接する一方、他端は、ブッシュ３の上部開口周縁に当接していて、第２コイルバネ５は、回転体４を上方に付勢している。

回転体４の内方には、当該回転体４の上端開口からコンタクトチップ１２を先端が下側を向くようにして挿入することによりセット可能になっていて、回転体４は、図示しない駆動機構により、回転体４にセットされたコンタクトチップ１２を当該コンタクトチップ１２の中心軸Ｃ３周りに回転させるようになっている。

ベースプレート２の上方には、水平方向に延びるアッパープレート６がベースプレート２から所定の間隔をあけて配置され、アッパープレート６の回転体４に対応する位置には、上下に貫通する取付孔６ａが形成されている。

該取付孔６ａには、筒中心が回転体４にセットされたコンタクトチップ１２の中心軸Ｃ３に一致する短い円筒状をなすガイドリング７（ガイド部材）が取り付けられている。

すなわち、ガイドリング７は、回転体４にセットされたコンタクトチップ１２の基端側に配設され、上方から挿入されるトーチ本体１１の第２ボディ１６を回転体４にセットされたコンタクトチップ１２へと案内するようになっている。

ガイドリング７の内周面における上端から中途部は、テーパ形状をなす一方、ガイドリング７の内周面における下部断面は、第２ボディ１６の先端側の断面に対応する形状をなしている。

アッパープレート６上面におけるガイドリング７の側方には、移動規制ユニット８（移動規制手段）が固定されている。すなわち、該移動規制ユニット８は、ガイドリング７による第２ボディ１６の案内開始側で、且つ、ガイドリング７による第２ボディ１６の案内経路におけるガイド筒１５を第１コイルバネ１７によりずらした側の側方に位置している。

移動規制ユニット８は、回転軸心Ｒ１が水平方向に延びるガイドロール８ａと、該ガイドロール８ａの各端部を回転可能に軸支する一対の支持フレーム８ｂとを備えている。

すなわち、ガイドロール８ａの回転軸心Ｒ１は、トーチ本体１１における第２ボディ１６のガイドリング７による案内方向と直交する方向に延びている。

支持フレーム８ｂは、アッパープレート６の上面に固定されたＬ字プレート８ｃと、中途部がＬ字プレート８ｃに回転軸心Ｒ１と同方向に延びる回動軸心周りに回動可能に軸支されたＶ字プレート８ｄとを備えている。

該Ｖ字プレート８ｄは、上端部においてガイドロール８ａを軸支する一方、下端部に長孔８ｅが形成されていて、該長孔８ｅには、Ｌ字プレート８ｃに固定されたピン８ｆが遊嵌している。

Ｖ字プレート８ｄ、長孔８ｅ及びピン８ｆが本発明の位置調整機構を構成しており、Ｖ字プレート８ｄは、ピン８ｆが長孔８ｅの一端と他端との間を移動する範囲だけＬ字プレート８ｃに対して回動して、ガイドロール８ａの位置を回転軸心Ｒ１と直交する水平方向に調整可能になっている。

そして、移動規制ユニット８のガイドロール８ａは、ガイド筒１５が回転体４にセットされたコンタクトチップ１２の中心軸Ｃ３とほぼ一致する状態にするとともに、ガイドリング７がトーチ本体１１における第２ボディ１６を案内する際、図３乃至図５に示すように、第１ボディ１４の外周面に接触して回転軸心Ｒ１周りに回転しながらガイド筒１５を第１コイルバネ１７によりずらした側への第１ボディ１４の移動を規制するようになっている。

また、ガイドリング７は、移動規制ユニット８が第１ボディ１４の移動を規制している状態において、第２ボディ１６をガイド筒１５の一端側がコンタクトチップ１２の基端側内部に入り込む位置から第２ボディ１６の中心線Ｃ４がコンタクトチップ１２の中心軸Ｃ３に一致するように移動させながらコンタクトチップ１２まで案内するようになっている。

そして、回転体４による回転状態のコンタクトチップ１２の基端に第２ボディ１６の先端が接触することにより、コンタクトチップ１２の基端部分が第２ボディ１６の先端に螺合連結するようになっている。

次に、コンタクトチップ取付装置１によるトーチ本体１１へのコンタクトチップ１２の取付動作について詳述する。

まず、作業者は、図１に示すように、回転体４の上端開口から使用前のコンタクトチップ１２を先端側が下側を向くように挿入して回転体４にコンタクトチップ１２をセットしておく。

次に、回転体４を作動させて当該回転体４にセットされたコンタクトチップ１２を当該コンタクトチップ１２の中心軸Ｃ３周りに回転させる。

次いで、図示しない産業用ロボットを作動させてコンタクトチップ１２とノズル１３とが取り外された溶接トーチ１０のトーチ本体１１を先端が下方を向く状態でガイドリング７の上方まで移動させる。このとき、トーチ本体１１の姿勢をガイド筒１５の一端側を第１コイルバネ１７によりずらした側が移動規制ユニット８側となるようにするとともに、ガイド筒１５の一端側が回転体４にセットされたコンタクトチップ１２の中心軸Ｃ３に接近する位置となるようにする。

しかる後、トーチ本体１１を下方に移動させる。すると、図３に示すように、まず、ガイドリング７を通過したガイド筒１５の一端側がコンタクトチップ１２の基端側内部に入り込んだ後、ガイドリング７にトーチ本体１１の第２ボディ１６が挿入される。このとき、移動規制ユニット８のガイドロール８ａは、トーチ本体１１の第１ボディ１４の外周面に接触するとともにトーチ本体１１の移動に連なって回転軸心Ｒ１周りに回転する。

さらにトーチ本体１１を下方に移動させると、ガイドリング７は挿通する第２ボディ１６を案内してその中心線Ｃ４がコンタクトチップ１２の中心軸Ｃ３に一致するように次第に移動させる。このとき、ガイド筒１５の一端側がコンタクトチップ１２のガイド孔１２ａ内周面に接触するので、当該接触部分を支点にトーチ本体１１が第１コイルバネ１７の付勢力によって回動しようとするが、このトーチ本体１１の回動を移動規制ユニット８が第１ボディ１４の外周面に接触して阻止する。したがって、溶接トーチ１０と産業用ロボットとの間に取り付けられた故障防止用のショックセンサーが作動しない。

その後、トーチ本体１１の第２ボディ１６は、図４に示すように、その中心線Ｃ４がコンタクトチップ１２の中心軸Ｃ３に一致するまで第１コイルバネ１７の付勢力に抗して第１ボディ１４に対して回動しながらコンタクトチップ１２までガイドリング７に案内される。

そして、図５に示すように、ガイドリング７に案内される第２ボディ１６の先端が回転体４により回転するコンタクトチップ１２の基端に接触して当該コンタクトチップ１２の基端部分を下方に押圧する。すると、第２コイルバネ５の付勢力に抗して回転体４が下方にスライドしながら当該回転体４の回転動作によってコンタクトチップ１２を第２ボディ１６の先端に螺合連結する。

しかる後、図６に示すように、トーチ本体１１を上方に移動させることにより、回転体４及びガイドリング７から第２ボディ１６を引き抜いてコンタクトチップ１２のトーチ本体１１への取付作業を終了する。

このように、本発明の実施形態によると、ガイドリング７がトーチ本体１１を案内する際に移動規制ユニット８がトーチ本体１１における第１ボディ１４の側方への移動を規制して溶接トーチ１０と産業用ロボットとの間に設けられたショックセンサーを作動させないようにするで、ワイヤをコンタクトチップ１２の内部に押し付ける給電安定用の構造が溶接トーチ１０の内部に設けられていてもトーチ本体１１の第２ボディ１６先端に自動でコンタクトチップ１２を取り付けることができる。

また、ガイドリング７が第２ボディ１６を案内する際、移動規制ユニット８に第１ボディ１４の外周面が接触しても、ガイドロール８ａが回転することによって移動規制ユニット８と第１ボディ１４の外周面との間に発生する抵抗が少なくなる。したがって、コンタクトチップ１２の取付作業時におけるトーチ本体１１の移動動作がスムーズになり、効率良くコンタクトチップ１２の取付作業を行うことができる。

さらに、移動規制ユニット８は、ガイドロール８ａの各端部を回転可能に軸支する一対の支持フレーム８ｂを備えているので、第１ボディ１４の外周面が接触した際のガイドロール８ａの回転が安定するようになる。したがって、コンタクトチップ１２の取付作業時における溶接トーチ１０の移動動作をさらにスムーズにすることができる。また、第１ボディ１４からガイドロール８ａに加わる力が２カ所に分かれて受け止められるようになるので、コンタクトチップ取付装置１の変形や破損といった故障を少なくすることができる。

それに加えて、Ｖ字プレート８ｄをＬ字プレート８ｃに対して回動させることにより、ガイドリング７が第２ボディ１６を案内する際の第１ボディ１４に対するガイドロール８ａの位置を接近する側と離間する側とに変更可能になる。したがって、もし仮に、溶接トーチ１０の種類が変わって第１ボディ１４の外形が変わったとしても、ガイドロール８ａを第１ボディ１４の外周面に適切な位置で接触させることができるようになり、故障防止用のショックセンサーを作動させることなく確実に第２ボディ１６先端へのコンタクトチップ１２の取付作業を行うことができる。

尚、本発明の実施形態では、産業用ロボットに取り付けられた溶接トーチ１０にコンタクトチップ取付装置１を用いてコンタクトチップ１２を取り付けているが、自動機に取り付けられた溶接トーチ１０にコンタクトチップ取付装置１を用いてコンタクトチップ１２を取り付けることもできる。

また、本発明の実施形態では、ガイドリング７に第２ボディ１６を挿通させることによりガイドリング７が第２ボディ１６をコンタクトチップ１２まで案内しているが、これに限らず、第２ボディ１６をコンタクトチップ１２まで案内可能であるならば、リング形状ではないガイド部材で第２ボディ１６をコンタクトチップ１２まで案内するようにしてもよい。

本発明は、産業用ロボットや自動機に取り付けられたアーク溶接用の溶接トーチ先端にコンタクトチップを取り付けるコンタクトチップ取付装置に適している。

１ コンタクトチップ取付装置
４ 回転体
７ ガイドリング（ガイド部材）
８ 移動規制ユニット（移動規制手段）
８ａ ガイドロール
８ｂ 支持フレーム
８ｄ Ｖ字フレーム（位置調整機構）
８ｅ 長孔（位置調整機構）
８ｆ ピン（位置調整機構）
１０ アーク溶接トーチ
１２ コンタクトチップ
１４ 第１ボディ
１５ ガイド筒
１６ 第２ボディ
１７ 第１コイルバネ（付勢部材）
Ｃ１ 第１ボディの中心線
Ｃ３ コンタクトチップの中心軸
Ｃ４ 第２ボディの中心線
Ｒ１ ガイドロールの回転軸心

Claims (4)

1. 産業用ロボット又は自動機に取り付けられ、ワイヤを案内するガイド筒の中心線と一致する中心線を備えた第１ボディと、中途部が上記第１ボディに当該第１ボディの中心線と直交する回動軸心周りに回動可能に軸支され、上記ガイド筒の一端側が内部を通過するとともに先端にコンタクトチップを上記ガイド筒の一端側を覆った状態で上記コンタクトチップの中心軸周りに相対的に回転させることにより取付可能な第２ボディと、該第２ボディの基端側を付勢して当該第２ボディを上記回動軸心周りに回動させて上記ガイド筒の一端側を上記第２ボディの中心線からずらした位置にする付勢部材とを有するアーク溶接トーチ用のコンタクトチップ取付装置であって、
   上記コンタクトチップを先端側からセットした状態で当該コンタクトチップの中心軸周りに回転させる回転体と、
   該回転体にセットされた上記コンタクトチップの基端側に配設され、上記第２ボディを上記ガイド筒の一端側が上記コンタクトチップの基端側内部に入り込む位置から上記第２ボディの中心線が上記コンタクトチップの中心軸に一致するように移動させながら上記コンタクトチップまで案内するガイド部材と、
   該ガイド部材における上記回転体とは反対側の位置で、且つ、上記ガイド部材による上記第２ボディの案内経路において上記付勢部材により回動する上記第２ボディの基端側が移動する側の側方に配設され、上記ガイド部材が上記第２ボディを案内する際において、上記付勢部材により回動する上記第２ボディの基端側が移動する側への上記第１ボディの移動を規制する移動規制手段とを備えていることを特徴とするコンタクトチップ取付装置。
2. 請求項１に記載のコンタクトチップ取付装置において、
   上記移動規制手段は、回転軸心が上記第２ボディの上記ガイド部材による案内方向と直交する方向に延びるとともに、上記ガイド部材による上記第２ボディの案内の際、上記第１ボディの外周面に接触して上記回転軸心周りに回転するよう構成されているガイドロールを備えていることを特徴とするコンタクトチップ取付装置。
3. 請求項２に記載のコンタクトチップ取付装置において、
   上記移動規制手段は、上記ガイドロールの各端部を回転可能に軸支する一対の支持フレームを備えていることを特徴とするコンタクトチップ取付装置。
4. 請求項２又は３に記載のコンタクトチップ取付装置において、
   上記移動規制手段は、上記ガイドロールを上記回転軸心と直交する水平方向に位置調整可能な位置調整機構を備えていることを特徴とするコンタクトチップ取付装置。

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