JPH0634058Y2 - ガスシールドアーク溶接用ガスノズル自動交換装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 【考案の目的】

（産業上の利用分野） 本考案は、ガスシールドアーク溶接による溶接施工時の
ガスノズル交換に利用されるガスシールドアーク溶接用
ガスノズル自動交換装置に係り、さらに詳しくは、ガス
シールドアーク溶接作業において、溶接用トーチのガス
ノズルを自動的かつ迅速に交換することができ、とくに
アーク溶接用ロボットを用いる自動溶接ラインに適用す
ることによって、大幅な生産性向上を可能とするガスシ
ールドアーク溶接用ガスノズル自動交換装置に関するも
のである。 （従来の技術） ガスシールドアーク溶接、とりわけ炭酸ガスシールドア
ーク溶接は、高能率，低コストであるうえさらには姿勢
溶接が可能であることなどから広く利用されており、特
に近年、アーク溶接ロボットを用いた自動溶接ラインへ
の適用が増加している。 この種のガスシールドアーク溶接においては、溶接中に
発生するスパッタが溶接用トーチ先端のガスノズルの周
辺に付着して、シールドガスの流れを乱したり、阻害し
たりする結果、ガスのシールド効果が不完全となって健
全な溶接部が得られなくなるために、前記ガスノズルを
時々清掃して、付着したスパッタを除去してやることが
必要である。 このようなスパッタ除去作業は、従来、回転刃を利用し
た自動スパッタ除去装置で行ったり、あるいは手作業に
よってガスノズルを取りはずして清掃したり、新しいガ
スノズルと交換したりしていた。 （考案が解決しようとする課題） しかしながら、上記のような自動スパッタ除去装置を用
いる方法では、ガスノズルやコンタクトチップが著しく
損傷され、交換時期を早めるばかりか、回転刃によって
コンタクトチップ先端の溶接ワイヤが曲げられるため、
清掃終了後の再アークができなくなるという問題点があ
る。また、手作業による場合は、ガスノズルの着脱に時
間を要し、とくに、アーク溶接ロボットを多数利用した
自動溶接ライン等においては、ラインを止めて実施しな
ければならず、それによって全体のアークタイムが著し
く低下するため、このような自動溶接ラインの生産性向
上には、ガスノズル自動交換装置の開発が課題となって
いた。 （考案の目的） 本考案は、ガスシールドアーク溶接用トーチのガスノズ
ル交換における上記課題を鑑みなされたものであって、
その目的とするところは、迅速かつ正確なガスノズル交
換を自動的に行うことができ、とくに、アーク溶接ロボ
ットを利用した溶接ラインにおけるガスノズル交換の自
動化が可能なガスシールドアーク溶接用ガスノズル自動
交換装置を提供することにある。

【考案の構成】

（課題を解決するための手段） 本考案に係るガスシールドアーク溶接用ガスノズル自動
交換装置は、基台上に取付けられ、溶接トーチ本体にガ
スノズルを備えたガスシールドアーク溶接用トーチがガ
スノズル交換ポジションにあることを感知するトーチ感
知手段と、同じく基台上に取付けられ、前記トーチ感知
手段による感知によって前記ガスシールドアーク溶接用
トーチの芯出し位置決めを行うと共に、該溶接用トーチ
をその本体部分でチャックするトーチチャッキング手段
と、前記基台上に、トーチチャッキング手段によりチャ
ックされた溶接用トーチの軸方向に沿って移動可能に配
設された可動ユニットと、当該可動ユニットを前記溶接
用トーチに接近した前進位置と前記溶接用トーチから離
間した後退位置の間で移動せしめる駆動手段と、前記可
動ユニットに取付けられ、当該可動ユニットの前進位置
において前記溶接用トーチのガスノズルをチャックする
と共に、可動ユニットの後退位置において前記ガスノズ
ルのチャッキングを解除するガスノズルチャッキング手
段と、同じく可動ユニットに取付けられ、当該可動ユニ
ットの前進位置において、マガジンから供給される交換
用ガスノズルを前記溶接用トーチのトーチ本体に装着す
るガスノズル装着手段を備えた構成とすることによっ
て、従来の課題を、解決したことを特徴としている。 （作用） 本考案に係るガスシールドアーク溶接用ガスノズル自動
交換装置には、溶接用トーチとして、トーチ本体とガス
ノズルとの着脱が容易かつ円滑に行われる構造、例えば
トーチ本体とガスノズルとをその一方に設けた係合溝と
他方に設けた係合体とによって、着脱自在に繋止する構
造のものを用いる。 トーチ感知手段は、基台上に取付けられており、ガスシ
ールドアーク溶接用トーチがガスノズル交換ポジション
にあることを感知し、当該ガスノズル交換装置の作動開
始を指示する機能を有する。 トーチチャッキング手段は、前記トーチ感知手段による
感知によって、前記ガスシールドアーク溶接用トーチを
その本体部分でチャックし、当該溶接用トーチを基台上
の所定の位置に固定する。 駆動手段は、基台上に移動可能に配設された可動ユニッ
トをトーチチャッキング手段によって固定された溶接用
トーチに接近した前進位置と当該溶接用トーチから離間
した後退位置の間で往復移動させる機能を有し、後述す
るガスノズルチャッキング手段によってチャックしたガ
スノズルを溶接用トーチの本体部分から取り外して、所
定位置（可動ユニットの後退位置）まで搬送する。 ガスノズルチャッキング手段は、前記可動ユニットに取
付けられており、当該可動ユニットの前進位置において
前記溶接用トーチのガノズル部分をチャックすると共
に、可動ユニットの後退位置において前記ガスノズルの
チャッキングを解除する機能を有し、前記駆動手段との
共働により溶接用トーチの本体部分からガスノズルを取
り外し、後退位置において、当該ガスノズルを例えばシ
ューター内に落下させる。このとき、トーチ本体とガス
ノズルとは、前述のような構造となっているため容易に
分離される。 ガスノズルチャッキング手段によるチャッキングの開放
によって、シューター内に落下したガスノズルは、使用
可能なものは清掃の後、再度溶接に用いられる。この清
掃は、ライン外においてスパッタの付着状況に応じて行
われるため、ガスノズルの損傷も少なくなる。 ガスノズ装着手段は、マガジンから供給される交換用の
新品もしくは清掃済みのガスノズルをトーチ本体に装着
する機能を有する。。この交換用ガスノズルも前述のガ
スノズルと同様の構造であるため、装着にあたっては、
該ガスノズルをトーチ本体方向に押し出すことによっ
て、わずかな押圧力でトーチ本体に繋止され、ガスノズ
ル交換を終了し、ガスシールドアーク溶接トーチは速や
かに溶接作業に復帰することになる。 （実施例） 以下、本考案を図面に基づいて説明する。 第１図（ａ）（ｂ）（ｃ）は、本考案に係るガスシール
ドアーク溶接用ガスノズル自動交換装置の一実施例を説
明するもので、第１図（ａ）において、ガスノズル自動
交換装置11は、固定ベース12（基台）に、ガスシールド
アーク溶接用トーチ10が、仮想線で示すガスノズル交換
ポジションにあることを感知する近接スイッチ27（トー
チ感知手段）と、ガスシールドアーク溶接用トーチ本体
１の新出し位置決めを確実にし、前記溶接用トーチ10を
トーチ本体１の部分で所定位置に固定するチャック13お
よび前記近接スイッチ27による感知に基づいて該チャッ
ク13を作動させるシリンダ14を備えており、このうちチ
ャック13とシリンダ14とでトーチチャッキング手段を構
成している。 また、固定ベース12には、当該固定ベース12上に取付け
られたガイド16によって、前記チャック13によりチャッ
クされた溶接用トーチ10の軸方向に沿って移動可能に支
持された可動ユニット21と、当該可動ユニット21を前記
溶接用トーチ10に近接した第１図（ａ）に示す前進位置
と、溶接用トーチ10から離間した後退位置（第２図参
照）の間で前後動させるシリンダ15（駆動手段）が設け
てあり、当該固定ベース12の下部には、トーチ本体１か
ら離脱したガスノズル５を所定の位置まで運ぶシュータ
ー17を備えている。 前記可動ユニット21は、その水平基板21aに、前記チャ
ック13によりチャックされた溶接用トーチ10のガスノズ
ル５の部分をチャッキングするチャック22および該チャ
ック22を作動させるためのシリンダ23と、を備え、この
チャック22とシリンダ23とでガスノズルチャッキング手
段を構成している。また、この可動ユニット21は、交換
用のガスノズル５を収容しておくマガジン24と、所定時
間使用された旧ガスノズルを取り外したトーチ本体１に
交換用のガスノズル５を装着させるためのフィーダ25お
よび該フィーダ25を作動させるシリンダ26を備えている
と共に、垂直基板21bに、前記シリンダ15のシリンダロ
ッド15aおよびガイド16のガイドロッド16aを固定してい
る。そしてフィーダ25とシリンダ26とによってガスノズ
ル装着手段が構成されている。 第１図（ｂ）は、ガスノズル自動交換装置11におけるチ
ャック13,（22）の機構を説明するもので、チャック13
は、トーチ本体１を挟み込んで所定の位置に固定するチ
ャッキング部材13a,13a、該チャッキング部材13a,13aを
チャッキング開放方向に付勢するコイルばね18、チャッ
キング部材13a,13aに当接する円錐カム19、および該円
錐カム19を上下に作動させることによってチャッキング
部材13a,13aの開閉を行うシリンダ14によって構成され
ている。前記チャッキング部材13a,13aは、固定ベース1
2上に固定されたチャッキング基板13b上の軸13c,13cを
介して前記チャッキング基板13bに回転自在に設置され
ている。また、チャック22も、このチャック13と同様の
構成となっている。 第１図（ｃ）は、ガスノズル自動交換装置11のフィーダ
ー25の形状を説明するもので、第１図（ａ）におけるＡ
−Ａ断面を示すものである。このフィーダー25は、可動
ユニット21の垂直基板21cに固定されたシリンダ26のシ
リンダロッド26aにその中実部が連結され、先端の円弧
状部25aによりマガジン24から供給される交換用ガスノ
ズル５を載置し、この図ではガスノズル交換に備えた状
態にある。 上記の他に、構成された各々の作動順序を確実に実行す
るために、当該ガスノズル自動交換装置11は各シリンダ
14,15,23,26の動作を検知するための図示しないリミッ
トスイッチを備えている。 次に、本考案に係るガスシールドアーク溶接用ガスノズ
ル自動交換装置を利用するための溶接用トーチについて
説明する。 第４図（ａ）は、本考案のガスノズル自動交換装置を利
用する溶接用トーチ10の構造例を示すもので、トーチ本
体１は、その中心にアークと溶融金属を大気からシール
ドするためのシールドガスを通気口2aを通して送り出す
ガスディフューザ２を備え、該ガスディフューザ２の先
端には、被溶接材との間でアークを発生しかつ被溶接材
と共に溶融して溶接を実行する溶接ワイヤ３を正しく溶
接個所に送り込みかつまたアークを発生させるための溶
接電流を溶接ワイヤ３に供給するコンタクトチップ４が
交換可能にねじ部2b,4bを介してねじ止め固定されてい
る。また、トーチ本体１の後記するガスノズル５に接す
る部分には、複数個のボール（係合体）６がトーチ本体
１に形成した複数の有底状テーパ穴1aにそれぞれ組込ま
れ、該トーチ本体１の表面より幾分突出するように、弾
性体からなるばね７によって外側方向に付勢されて、後
述するガスノズル５の係合溝（5a）と係合する突起を形
成するようにしている。このとき、有底状テーパ穴1aの
開口径はボール６の直径よりも小さくしてあり、ばね７
によって付勢されたボール６が外れないようにしてあ
る。 一方、前記ガスディフューザ２の通気口2aから送り出さ
れたシールドガスを溶融金属やアークを大気からシール
ドするような位置に正確に導くためのガスノズル５は、
トーチ本体１側の前記ボール６に対応する位置に、該ボ
ール６と係合する円周方向の係合溝5aをその内周側に備
えている。 このような構成のトーチ本体１に、ガスノズル５を差し
込むと、ガスノズル５の内面にボール６が当接し、ばね
７を押圧しつつ該ボール６がトーチ本体１内に押し込み
まれ、さらに、係合溝5aとボール６とが同じ位置に来る
まで差し込まれると、ボール６がばね７の反揆力によっ
て再び突出し、係合溝5aに係合することによって、わず
かな差し込み力でガスノズル５がトーチ本体１に繋止せ
られる。その後、ガスノズル５を取り外す時も逆の経過
をたどることによって同様に取外しができ、容易かつ迅
速にガスノズル５の着脱が可能となる。 溶接用トーチ10の構造は、上記の他にも種々考えられ
る。すなわち、第４図（ｂ）は、ガスノズル５の外周側
に係合溝5aを、トーチ本体１のスリーブ状にした先端に
前記係合溝5aに係合するボール６をそれぞれ設けた構造
を成すものである。 また、第４図（ｃ）に示す溶接用トーチ10は、特に従来
のガスシールドアーク溶接用トーチを有効利用するため
の一例である。すなわち、ガスノズル５には、その外周
に円周方向の係合溝5aが設けてある。アダプタ９は、一
端がスリーブ状をなし、スリーブ状部分の複数個所には
有底状テーパ穴9aが形成してあり、この有底状テーパ穴
9a内にはばね７によって内面側に向けて付勢されて部分
的に突出しかつガスノズル５の前記係合溝5aに係合する
ボール６が組込まれているものである。このアダプタ９
には、従来のトーチ本体51に設けられ、ガスノズルを固
定していたねじ51aに螺合するめねじ9bが形成された構
造になっており、これらのねじ9b,51aによって従来のト
ーチ本体51に固定されてトーチ本体１を形成するように
なっている。 以上のように構成されたガスノズル自動交換装置11によ
るガスノズル交換過程について以下に述べる。 第１図（ａ）は、ガスノズル５の交換のために、第４図
（ａ）に示した構造を有するガスシールドアーク溶接用
トーチ10が、ガスノズル自動交換装置11の所定位置に装
着固定される直前の状態を示すものである。すなわち、
アーク溶接ロボット31にあらかじめ入力しておいたガス
ノズル交換周期に関するプログラムに基づいて、溶接ロ
ボット31がガスシールドアーク溶接用トーチ10を当該ガ
スノズル自動交換装置11の仮想線で示すガスノズル交換
ポジションに近づけると、近接スイッチ27がこれを感知
することにより、シリンダ14が押出作動して円錐カム19
を押し上げることによって、チャック13のチャッキング
部材13a,13aが閉じられ、ガスシールドアーク溶接トー
チ10をそのトーチ本体１の部分で固定する。これと同時
にシリンダ23が押出作動し、円錐カム29を押し下げるこ
とによってチャック22が閉じられ、ガスシールドアーク
溶接用トーチ10のガスノズル５の部分を固定する。 ガスシールドアーク溶接用トーチ本体１がチャック13に
よって、かつまたガスノズル５がチャック22によってそ
れぞれチャッキングされたことがシリンダ14および23に
付設されたリミットスイッチによって確認されると、次
には、第２図に示すように、シリンダ15が引込作動し
て、シリンダ15のシリンダロッド15aに固定された可動
ユニット21を図示右方向に移動させ、チャック22がガス
ノズル５をチャッキングしたまま同じく図面右方向に後
退させる。この時、トーチ本体１およびガスノズル５
は、前述のように、トーチ本体１に設けられた係合ボー
ル６が、ガスノズル５側の係合溝5aに係合することによ
って繋止される構造となっているため、ガスノズル５は
トーチ本体１から容易に離脱する。そして、可動ユニッ
ト21が後退位置に達すると、シリンダ23が引込作動し、
今度は円錐カム29を上方に引き上げることによってチャ
ック22を開放し、使用済ガスノズル５をシューター17内
に落下させる。 続いて、使用済ガスノズル５のシューター17内への落下
が確認されると、第３図に示すように、シリンダ15が押
出作動し、可動ユニット21を前方（図示左方向）に押し
出し、ガスノズル自動交換装置11の作動前の前進位置に
戻す。次いで、シリンダ26が押出作動し、シリンダロッ
ド26aの先端に連結したフィーダー25によって、マガジ
ン24内の交換用ガスノズル５を１本だけ前方に押し出
し、トーチ本体１に装着させる。前記交換用ガスノズル
５も前述のような係合溝5aを備えており、トーチ本体１
側の係合ボール６と係合することによって、ガスノズル
５の装着が極めて容易かつ迅速に行われることは言うま
でもない。 ガスノズル５の装着が検知されると、シリンダ14が引込
作動し、円錐カム19を下降させることによってチャック
13を開放する。 溶接ロボット31は、前記チャック13の開放を検知する
と、トーチ本体１に新たなガスノズル５が装着されたガ
スシールドアーク溶接用トーチ10を当該ガスノズル自動
交換装置11から離脱させ、所定の溶接作業に復帰する。 交換用ガスノズルを装着したのちフィーダー25は、シリ
ンダ26の引込作動により第１図（ａ）の状態に戻り、そ
の円弧状部25aには次に装着されるガスノズル５が載置
された状態となり、次のノズル交換に備える。 一方、シューター17内に落下した使用済みのガスノズル
５は、ライン外において付着スパッタの除去および清掃
の後、マガジン24内に装入せられ、再び溶接に使用され
ることになる。 以上のように、本考案に係るガスシールドアーク溶接用
ガスノズル自動交換装置11は、特に溶接ロボットを使用
する自動溶接ラインに適用することによって、大きな効
果を発揮するものであるが、本考案のガスノズル自動交
換装置11は、一般の半自動による溶接施工に適用しても
優れた効果が得られることは言うまでもない。すなわ
ち、ガスノズル交換を要するとの自らの判断によって、
溶接作業者は、溶接用トーチ10をガスノズル自動交換装
置11のガスノズル交換ポジションに持って行きさえすれ
ば、迅速かつ正確にガスノズルが自動的に交換されるこ
とになり、溶接作業者の負担が大幅に軽減される。

【考案の効果】

以上説明してきたように、本考案に係るガスシールドア
ーク溶接用ガスノズル自動交換装置は、上記構成、とく
に溶接用トーチの本体部分をチャックするトーチチャッ
キング手段を基台上に取付けると共に、駆動手段の作動
によって当該基台上を移動する可動ユニットに、溶接用
トーチのガスノズル部分をチャックするガスノズルチャ
ッキング手段と、ガスノズルが取外された溶接用トーチ
本体に交換用のガスノズルを装着するガスノズル装着手
段を設けた構成としたものであるから、構成部品が少な
いコンパクトな構造でありながら、溶接用トーチを所定
の位置に置くだけで極めて迅速かつ正確なガスノズル交
換ができると共に、ガスノズルの清掃に際してのガスノ
ズルやコンタクトチップの損傷や溶接ワイヤの変形に基
づく再アーク性の劣化を避けることができる。 特に、アーク溶接ロボットを使用する自動溶接ラインに
適用した場合には、ラインを停止させることなく、極め
て速やかにガスノズルの交換ができるようになるため、
自動溶接ラインの生産性を飛躍的に向上させることがで
きるという著しい効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は、本考案に係わるガスシールドアーク溶
接用ガスノズル自動交換装置の一実施例の構造を示す概
略説明図、第１図（ｂ）は第１図（ａ）のチャッキング
部の機構を示す部分正面図、第１図（ｃ）は第１図
（ａ）のフィーダー部の形状を示す拡大断面図、第２図
および第３図は第１図のガスノズル自動交換装置の稼動
過程を順次示す概略説明図、第４図（ａ）（ｂ）（ｃ）
はそれぞれ本考案のガスノズル移動交換装置を利用する
ためのガスシールドアーク溶接用トーチの構造例を示す
断面図である。 １……溶接トーチ本体、５……ガスノズル、10……ガス
シールドアーク溶接用トーチ、11……ガスシールドアー
ク溶接用ガスノズル自動交換装置、12……固定ベース
（基台）、13……チャック（トーチチャキング手段）、
14……シリンダ（トーチチャッキング手段）、15……シ
リンダ（駆動手段）、21……可動ユニット、22……チャ
ック（ガスノズルチャッキン手段）、23……シリンダ
（ガスノズルチャッキング手段）、24……マガジン、25
……フィーダー（ガスノズル装着手段）、26……シリン
ダ（ガスノズル装着手段）、27……近接スイッチ（トー
チ感知手段）。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】基台上に取付けられ、溶接トーチ本体にガ
   スノズルを備えたガスシールドアーク溶接用トーチがガ
   スノズル交換ポジションにあることを感知するトーチ感
   知手段と、 同じく基台上に取付けられ、前記トーチ感知手段による
   感知によって前記ガスシールドアーク溶接用トーチの芯
   出し位置決めを行うと共に、該溶接用トーチをその本体
   部分でチャックするトーチチャッキング手段と、 前記基台上に、トーチチャッキング手段によりチャック
   された溶接用トーチの軸方向に沿って移動可能に配設さ
   れた可動ユニットと、 当該可動ユニットを前記溶接用トーチに接近した前進位
   置と前記溶接用トーチから離間した後退位置の間で移動
   せしめる駆動手段と、 前記可動ユニットに取付けられ、当該可動ユニットの前
   進位置において前記溶接用トーチのガスノズルをチャッ
   クすると共に、可動ユニットの後退位置において前記ガ
   スノズルのチャッキングを解除するガスノズルチャッキ
   ング手段と、 同じく可動ユニットに取付けられ、当該可動ユニットの
   前進位置において、マガジンから供給される交換用ガス
   ノズルを前記溶接用トーチのトーチ本体に装着するガス
   ノズル装着手段を備えたことを特徴とするガスシールド
   アーク溶接用ガスノズル自動交換装置。