JPH04138873A - 溶接トーチノズルの交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、主としてアーク溶接ロボットの溶接トーチノ
ズルを自動的に交換するための溶接トーチノズルの交換
装置に関する。

［従来の技術］ 一般に、アーク溶接作業において、溶接トーチノズルは
、常に高温状態に曝され、溶融物の飛沫を浴びるなど極
めて悪環境下での作業が強いられている。このような溶
接トーチノズルの汚れの進行度合いは、溶接部の肉盛量
および開先深さ、電流値、ガス等の溶接条件により異な
るが、溶接作業をある程度の時間続けていると、その開
口部にはかなりの堆積物が付着し、目詰まり程度によっ
ては以後の溶接部品の品質が低下してしまう。

そこで、このような不具合が生じる前に、−時期溶接作
業を中断させて待機位置に溶接ロボットを移動し、溶接
トーチノズルの清掃を行なうべく、ノズル等を溶接トー
チから自動的に取り外した後、新たなノズル等を溶接ト
ーチに自動的に取り付ける交換装置が提案されている。

例えば、実公平１−４０６２２号公報に開示された従来
の交換装置では、ノズルに係脱自在に嵌着し且つノズル
のトーチ本体に対する螺合状態を外す方向にノズルを回
転する回転駆動源に連結された第１のノズルチャックと
、ノズルに係脱自在に嵌着し且つ上記方向とは逆方向に
ノズルを回転する回転駆動源に連結された第２のノズル
チャックとがそなえられている。このような構成により
、溶接トーチのノズルを交換する場合には、まず、溶接
トーチのノズルを第１のノズルチャックに嵌合同着させ
てから、回転駆動源により第１のノズルチャックを回転
駆動することで、トーチ本体からノズルが取り外される
。この後、チップの交換等を行なった溶接トーチを、第
２のノズルチャックの位置に移動する。この第２のノズ
ルチャックには、清掃済みのノズルを予めセットしてお
き、このノズルにトーチ本体を対向させてから、回転駆
動源により第２のノズルチャックを回転駆動することで
、ノズルがトーチ本体にねじ込まれる。

なお、上述のような溶接トーチの移動動作は、溶接ロボ
ットの教示作業時に予め教示しておき、ノズル交換時に
、溶接ロボットはその教示データに従って自動的に再生
動作する。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来の溶接トーチノズルの交換装置では
、溶接ロボットの再生動作にてノズルチャックに溶接ト
ーチのノズルを嵌着させるため、剛性のあまり無い溶接
トーチはノズルチャックへの嵌着時に変形し、以後のロ
ボット再生動作を正確に行なえなくなる場合がある。

本発明は、このような課題を解決しようとするもので、
溶接トーチの変形を招くことなくノズルの自動交換を確
実に行なえるようにした溶接トーチノズルの交換装置を
提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の溶接トーチノズル
の交換装置は、ノズルに嵌合し該ノズルの外周に形成さ
れた螺合回転方向係止部に係合するレンチ部材と、該レ
ンチ部材をノズルの軸方向へ摺動可能に保持する保持部
材と、これらのレンチ部材と保持部材との間に介装され
ノズルの軸方向の力を吸収するバネ部材と、保持部材を
介してレンチ部材を回転螺合させる定トルクモータとそ
の後にレンチ部材を回転駆動してノズルを着脱する強ト
ルクモータとをそなえたことを特徴としている。

［作　　　用コ 上述した本発明の溶接トーチノズルの交換装置では、溶
接トーチ本体からノズルを取り外す際には、溶接トーチ
をレンチ部材に向けて移動させ、ノズルとレンチ部材と
を嵌合させる。このとき、レンチ部材を定トルクモータ
によりゆっくり回転駆動し、ノズルとレンチ部材とが噛
み合わなければ、レンチ部材は、バネ部材の圧縮により
溶接トーチからの押圧力を吸収しながら、保持部材に沿
って移動する。ノズルとレンチ部材とが噛み合うと定ト
ルクモータが停止し、これに代えて強トルクモータを動
作させ、保持部材を介してレンチ部材を、ノズルの螺合
を外す方向へ回転駆動することで、溶接トーチ本体から
ノズルが取り外される。

一方、溶接トーチ本体にノズルを取り付ける際には、レ
ンチ部材に、取り付けるべきノズルを予めセットしてお
いてから、溶接トーチをレンチ部材のノズルに向けて移
動させ、溶接トーチのノズル螺合部とノズルとを嵌め合
わせる。このとき、前述と同様に、レンチ部材を定トル
クモータによりゆっくり回転駆動し、溶接トーチ本体と
ノズルとがうまく螺合しない状態では、レンチ部材は。

バネ部材の圧縮により溶接トーチからの押圧力を吸収し
ながら、保持部材に沿って移動する。溶接トーチ本体に
ノズルが螺合すると定トルクモータを停止し、これに代
えて強トルクモータを動作させ、保持部材を介してレン
チ部材をノズルの螺合回転方向へ回転駆動することで、
溶接トーチ本体にノズルが取り付けられる。

［発明の実施例］ 以下、図面により本発明の一実施例としての溶接トーチ
ノズルの交換装置について説明する。

本実施例におけるノズル１は、角ねじ締付方式とし、第
１，２図に示すように、その外周には六角部１ａが螺合
回転方向係止部として形成されている。また、ノズル１
は、第６図に示すように、ポジショナ２上に載置された
アーク溶接ロボット３のアーム先端の溶接トーチ本体３
ａに螺合して取り付けられるものである。

そして、本実施例の装置は、第４，５図に示すようなイ
ンデックステーブル４にそなえられる。

このインデックステーブル４には、溶接トーチ本体３ａ
のノズル１を挿入される８個の開口部４ａが形成され、
各開口部４ａに、第１図に示す構造がそなえられている
。第４，５図に示す装置は、溶接トーチ本体３ａからノ
ズルｌを取り外すための装置（第６図のノズル取外し機
２８）としても、溶接トーチ本体３ａにノズル１を締め
付けるための装置（第６図の初層ノズルセット機２９？
次層ノズルセット機３０）としても用いられるものであ
る。

第１図において、５はノズル１に嵌合しこのノズル１の
外周に形成された六角部１ａに噛み合い係合するボック
スレンチ（レンチ部材）で、このボックスレンチ５には
、第３図に示すように、ノズル１の六角部１ａに２つの
角度位置で係合する係合穴５ａと、このボックスレンチ
５をノズル１の軸方向へ案内するための案内溝５ｂとが
形成されている。

６はボックスレンチ５をノズル１の軸方向へ摺動可能に
保持する円筒状の保持部材で、この保持部材６の内周に
は、ボックスレンチ５外周の案内溝５ｂに係合してこの
ボックスレンチ５をノズル１の軸方向へ案内する案内部
材６ａが突設されている。また、案内部材６ａの先端面
とボックスレンチ５の案内溝５ｂの面との間には、適当
な距離（遊び）があけられており、これにより、ボック
スレンチ５は、保持部材６内に対して、ノズル１の軸方
向（上下方向）およびこの軸方向に直交する方向（左右
方向）へ遊動可能に保持されることになる。

二のようにボックスレンチ５を保持する保持部材６は、
ベアリング７を介してインデックステーブル４の各開口
部４ａ内に回転可能に取り付けられている。

８はボックスレンチ５の底面と保持部材６内の段部６ｂ
との間に介装されノズル１の軸方向のカを吸収するバネ
部材、９は一方向クラッチ（ワンウェイクラッチ）１０
を介して保持部材６の外周に取り付けられたシンクロナ
イズ用スプロケットで、このスプロケット９には、第４
図に示すように、チェーン１１．スプロケット１２．歯
車機構１３およびトルク調整器１４を介して、シンクロ
ナイズ用モータ（定トルクモータ）１５の回転駆動力が
伝達されるようになっている。また、１６は一方向クラ
ッチ１７を介して保持部材６の外周に取り付けられた取
外しく締付）用スプロケットで、このスプロケット１６
には、第４図に示すように、チェーン１８．スプロケッ
ト１９および、歯車機構２０を介して、取外しく締付）
用モータ（強トルクモータ）２１の回転駆動力が伝達さ
れるようになっている。

ここで、一方向クラッチ１０．１７は、保持部材６に対
してスプロケット９，１６側が所定方向に回転すると接
状態になり、スプロケット９゜１６からの回転駆動力を
保持部材６側へ伝達する一方、保持部材６に対してスプ
ロケット９，１６側が上記所定方向と逆方向に回転する
と断状態になり、保持部材６とスプロケット９，１６と
の相互間を空転状態とするものである。本実施例のノズ
ル取外し機２８において、上記所定方向はノズルｌの螺
合を外す方向とし、初層ノズルセット機２９、次層ノズ
ルセット機３０において、上記所定方向はノズルｌの螺
合回転方向とする。

また、１つのインデックステーブル４にそなえられた８
個の保持部材６は、第５図に示すようにチェーン１１．
１８を配設することで、１つのモータ１５，２１により
それぞれ定トルク、強トルクにて共通に回転駆動される
ほか、インデックステーブル４の全体は、第４，５図に
示すインデックステーブル用駆動モータ２２により回転
駆動され、各保持部材６が適当な位置に配置されるよう
になっている。

さらに、第１図において、２３はノズル１先端部から突
出したチップ２６先端に当接するチップ先端当接部材、
２４はこのチップ先端当接部材２３に作用するノズル１
の軸方向の力を吸収するバネ部材、２５はノズル１とボ
ックスレンチ５とが確実に噛み合った状態でチップ先端
当接部材２３により作動されオン状態になってモータ２
１を作動させる取外しく締付）用モータスイッチである
。

なお、第６図において、２７はノズルクリーナ、３１は
ノズル１の取付状態を確認するためのノズル取付状態確
認装置、３２はノズルクリーナ２７゜ノズル取外し機２
８．初層ノズルセット機２９゜次層ノズルセット機３０
．ノズル取付状態確認装置３１等をアーク溶接ロボット
３に対して適当な位置に配置すべく回転駆動するための
駆動モータ、３３は同様に符号２７〜３２で示す各機器
をアーク溶接ロボット３に対して適当な位置に配置すべ
く水平方向に駆動するためのスライダである。

上述の構成により、ノズル１の交換は次のように行なわ
れる。

ノズル１の清掃は作業員の手により行なわれ、清掃済の
ノズル１やオリフィスを、初層用９次層用としてそれぞ
れ初層ノズルセット機２９９次層ノズルセット機３０の
インデックステーブル４の各ボックスレンチ５に、予め
挿入しておく。

アーク溶接ロボット３が初層溶接を終了したならば、ス
ライダ３３．駆動モータ３２．インデックステーブル用
駆動モータ２２により、ノズル取外し機２８のインデッ
クステーブル４を、アーク溶接ロボット３に対して適当
な位置に配置し、溶接トーチ本体３ａからノズル１を取
り外す工程に入る。

つまり、アーク溶接ロボット３の動作により、溶接トー
チ本体３ａをボックスレンチ５に向けてゆっくり移動さ
せ、ノズルｌの六角部１ａとボックスレンチ５の係合穴
５ａとを嵌合させる。

このとき、ボックスレンチ５は、シンクロナイズ用モー
タ１５により保持部材６等を介してゆっくり回転駆動さ
れ、ノズルｌとボックスレンチ５とが噛み合わなければ
、ボックスレンチ５は、バネ部材８の圧縮により溶接ト
ーチ本体３ａからの押圧力を吸収しながら、ノズルｌと
ボックスレンチ５とが噛み合うまで保持部材６に沿って
移動する。また、ボックスレンチ５は、前述した通り保
持部材６に対して左右方向にも遊びを有しているので、
ボックスレンチ５の軸方向に対しノズルｌが多少傾斜し
て差し込まれても、その方向の動きを吸収することがで
きる。

従って、ノズル１とボックスレンチ５との嵌着時に、バ
ネ部材８や遊びにより、且つ、モータ１５として定トル
クモータを使用することで所定トルク以上の回転駆動力
も作用しないので、剛性のあまり無い溶接トーチ本体３
ａに無理な荷重が作用せず、変形が生じることもない。

さて、ノズル１とボックスレンチ５とが噛み合うと、所
定トルク以上で回転駆動できないシンクロナイズ用モー
タ１５の機能（トルクリミッタ）により、ボックスレン
チ５（保持部材６）の回転が停止する。

そして、ノズルｌとボックスレンチ５とが確実に噛み合
った状態になると、ノズル１先端部から突出したチップ
２６先端が、チップ先端当接部材２３に当接し、このチ
ップ先端当接部材２３により取外し用モータスイッチ２
５がオン状態になって、取外し用モータ２１を作動させ
るとともに、溶接トーチ本体３ａを徐々に上昇させる。

これにより、保持部材６を介してボックスレンチ５が、
ノズルｌの螺合を外す方向へ回転駆動され、溶接トーチ
本体３ａからノズルｌが取り外されてゆく。このとき、
ノズル１が外れない場合には、モータ２１のモータ電流
に基づいて異状信号を発生させ、オペレータ等に告知す
る。

以上のようにして、取り外された使用済のノズル１．オ
リフィス等は受箱等にプールしておく。

また、ノズル除去後、ワイヤ回転ブラシでチップボディ
ー、チップ等を清掃し、残留オリフィスもブラシで抜く
。

その後、スライダ３３．駆動モータ３２．インデックス
テーブル用駆動モータ２２により、次層ノズルセット機
３ｏのインデックステーブル４を、アーク溶接ロボット
３に対して適当な位置に配置し、溶接トーチ本体３ａか
らノズル１を取り付ける工程に入る。

ノズル取外し時とほぼ同様に、溶接トーチ本体３ａをボ
ックスレンチ５のノズル１に向けて移動させ、溶接トー
チ本体ｌのノズル螺合部とノズル１とを嵌め合わせる。

このとき、ボックスレンチ５は、シンクロナイズ用モー
タ１５によりゆっくり回転駆動され、溶接トーチ本体３
ａとノズル１とがうまく螺合しない状態では、ボックス
レンチ５は、バネ部材８の圧縮により溶接トーチ３ａか
らの押圧力を吸収しながら、溶接トーチ本体３ａにノズ
ルｌが螺合するまで保持部材６に沿って移動する。この
ようなノズル１と溶接トーチ本体３ａとの螺合開始時に
も、バネ部材８や遊び、定トルクモータの使用により、
剛性のあまり無い溶接トーチ本体３ａに無理な荷重が作
用せず、変形が生じることはない。

ノズル１と溶接トーチ本体３ａとが螺合すると、シンク
ロナイズ用モータ１５の機能により、ボックスレンチ５
（保持部材６）−の回転が停止し、ノズル１先端部から
突出したチップ２６先端が、チップ先端当接部材２３に
当接し、このチップ先端当接部材２３により締付用モー
タスイッチ２５がオン状態になって、締付用モータ２１
を作動させる。

これにより、保持部材６を介してボッゲスレンチ５が、
ノズル１の螺合回転方向へ回転駆動され、溶接トーチ本
体３ａにノズル１が捩じ込まれてゆく。溶接トーチ本体
３ａにノズル１が完全に捩じ込まれると、モータ２１の
回転が止まるので、これをモータ電流に基づいて検知し
、モータ電源を切断し、溶接トーチ本体３ａを引き上げ
る。

そして、ノズル取付状態確認装置３１において、ノズル
１が溶接トーチ本体３ａに正常に付いているか否かを、
ノズル１の外径方向と先端方向のリミットスイッチに該
トーチ本体３ａを移動させて確認した後、正常であれば
ノズルクリーナ２７でスパッタ付着防止剤を塗布して溶
接工程に移動する。

なお、ここでは、次層ノズルセット機３０によるノズル
ｌの取付工程についてのみ説明したが、初層ノズルセッ
ト機２９によるノズル１の取付も上述と全く同様にして
行なわれる。

二のように、本実施例の溶接トーチノズルの交換装置に
よれば、バネ部材８や遊び、定トルクモータの使用によ
り、ノズル１とボックスレンチ５との嵌着時あるいはノ
ズル１と溶接トーチ本体３ａとの螺合開始時に、剛性の
あまり無い溶接トーチ本体３ａに無理な荷重をかけるこ
とがなくなるため、溶接トーチ本体３ａの変形を招くこ
となくノズル１の自動交換が確実に行なわれるのである
。

なお、上記実施例では、ノズル１の外周に形成された螺
合回転方向係止部を六角部１ａとした場合について説明
したが、レンチ部材（ボックスレンチ５）との間で、ノ
ズルｌの螺合回転方向への移動を係止させることのでき
る部材であれば、どのようなものでもよく、例えば、第
７図に示すように、ノズルＩＡの外周に突設した突出部
１ｂを螺合回転方向係止部としても用いてもよい。ただ
し、この場合、レンチ部材は、そのノズル１Ａの突出部
１ｂを含む外周形状に係合する形状とする。

［発明の効果コ 以上詳述したように、本発明の溶接トーチノズルの交換
装置によれば、ノズルに嵌合し該ノズルの外周に形成さ
れた螺合回転方向係止部に係合するレンチ部材と、該レ
ンチ部材をノズルの軸方向へ摺動可能に保持する保持部
材と、これらのレンチ部材と保持部材との間に介装され
ノズルの軸方向の力を吸収するバネ部材と、保持部材を
介してレンチ部材を回転螺合させる定トルクモータと、
その後にレンチ部材を回転駆動してノズルを着脱する強
トルクモータとをそなえるという棲めて簡素な構成によ
り、ノズルとレンチ部材との嵌着時あるいはノズルと溶
接トーチ本体との螺合開始時に、溶接トーチ本体に無理
な荷重をかけず、溶接トーチ本体の変形を招くことなく
ノズルの自動交換を確実に行なえる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１〜７図は本発明の一実施例としての溶接トーチノズ
ルの交換装置を示すもので、第１図はその要部を示す縦
断面図、第２図は本実施例用のノズルの形状を示す斜視
図、第３図は本実施例用のレンチ部材の形状を示す斜視
図、第４図は本実施例におけるインデックステーブルの
構成を示す側面図、第５図は前記インデックステーブル
を示す平面図、第６図は本実施例の装置の全体構成を模
式的に示す平面図、第７図は本発明の適用を受けるノズ
ルの形状の変形例を示す斜視図である。 図において、１．ＩＡ−ノズル、１ａ−六角部（螺合回
転方向係止部）、１ｂ−突出部（螺合回転方向係止部あ
り、２−ポジショナ、３−アーク溶接ロボット、３ａ−
溶接トーチ本体、４−インデックステーブル、４ａ−開
口部、５−ボックスレンチ（レンチ部材）、５ａ−係合
穴、５ｂ−案内溝、６−保持部材、６ａ−案内部材、６
ｂ−段部、７ベアリング、８−バネ部材、９−　シンク
ロナイズ用スプロケット、１０−−−一方向クラッチ、
１１−チェーン、１２−スプロケット、１３−歯車機構
、ｌ　４−ｈルク調整器、１５−シンクロナイズ用モー
タ（定トルクモータ）、１６−取外しく締付）用スプロ
ケット、ｌ　７−−−一方向クラッチ、１８−チェーン
、１９−スプロケット、２０−歯車機構、２１−取外し
く締付）用モータ（強トルクモータ）、２２−インデッ
クステーブル用駆動モータ、２３−チップ先端当接部材
、２４−バネ部材、２５−取外しく締付）用モータスイ
ッチ、２６−チップ、２７−　ノズルクリーナ、２８−
　ノズル取外し機、２９−初層ノズルセット機、３〇−
次層ノズルセット機、３１−ノズル取付状態確認装置、
３２−駆動モータ、３３−スライダ。 特許出願人　株式会社　神戸製鋼所

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 溶接トーチ本体に螺合して取り付けられるノズルを交換
   するための溶接トーチノズルの交換装置において、前記
   ノズルに嵌合し該ノズルの外周に形成された螺合回転方
   向係止部に係合するレンチ部材と、該レンチ部材を前記
   ノズルの軸方向へ摺動可能に保持する保持部材と、前記
   のレンチ部材と保持部材との間に介装され前記ノズルの
   軸方向の力を吸収するバネ部材とがそなえられるととも
   に、前記保持部材を介して前記レンチ部材を回転螺合さ
   せる定トルクモータとその後に前記レンチ部材を回転駆
   動して前記ノズルを着脱する強トルクモータとがそなえ
   られたことを特徴とする溶接トーチノズルの交換装置。