JPWO2015118573A1 - 回転作業装置 - Google Patents

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Abstract

汎用性が高く、コンパクトで低コストな回転作業装置を提供する。具体的には、回転作業装置において、内方に挟持具（３７）を装着する第１出力歯車（３２）と内方に切削カッター（４４）を装着する第２出力歯車（４２）とを備え、両出力歯車（３２），（４２）に噛み合う第２中間歯車（８）及び第２中間歯車（８）を回転させるサーボモータ（５）を備え、制御盤（１１）は、第１回転数及び第１回転数より高回転数である第２回転数を記憶する記憶部（１１ａ）を有し、電極取外作業を行う際、第１回転数で両出力歯車（３２），（４２）を回転させる一方、電極切削作業を行う際、第２回転数で両出力歯車（３２），（４２）を回転させる構成とした。

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に対し、電極先端面の切削作業やシャンク先端から電極を取り外す取外作業を回転動作によって行う回転作業装置に関する。
従来より、自動車生産ラインでは、スポット溶接用ガンのシャンク先端に装着した銅製の電極を鋼板に押し付けて加圧し、通電することにより鋼板を抵抗発熱させて溶接するスポット溶接が用いられている。
ところで、上記電極は、溶接作業を繰り返すとその先端面に酸化皮膜が付着し、その状態のままで溶接を行うと溶接部の品質が低下するので、定期的に電極先端面を切削して酸化皮膜を取り除く必要がある。また、電極先端面の切削を繰り返すことで電極の全長が短くなるので、その電極をシャンクから取り外して新しい電極に交換する必要もある。
これらに対応するために、自動車生産ラインでは、一般的に、電極先端面の切削作業及び電極のシャンクからの取外作業をスポット溶接用の回転作業装置で行っている。例えば、特許文献１に開示されている回転作業装置は、電極を挟持可能な挟持具が内方に装着され、外周に複数の歯部が等間隔に形成された環状の第１回転体と、電極の先端面を切削可能な切削カッターが内方に装着され、外周に複数の歯部が等間隔に形成された環状の第２回転体と、回転軸が上下方向に延びる１つの駆動モータとを備えている。上記第１回転体及び上記駆動モータは、複数の歯車が噛み合うことで連結され、上記第２回転体及び上記駆動モータも、複数の歯車が噛み合うことで連結されている。そして、シャンク先端に装着された電極を挟持具で挟持しながら上記駆動モータを回転駆動させると、上記第１回転体によって上記電極が上記挟持具とともに電極中心軸周りに回転してシャンク先端から取り外される一方、上記駆動モータを回転駆動させながらシャンク先端に装着された電極の先端面を上記切削カッターに接触させると、上記第２回転体によって上記切削カッターが電極中心軸周りに回転して電極先端面が切削されるようになっている。
ところで、電極切削作業における切削カッターの最適な回転速度と電極取外作業における挟持具の最適な回転速度とは大きく異なるので、特許文献１では、第１及び第２回転体の各々の外径を大きく異なるようにするとともに駆動モータを定速回転させることで、第１回転体の回転速度と第２回転体の回転速度とが異なる回転速度となるようにしている。
特許第３６５０９２８号明細書
しかし、特許文献１の回転作業装置では、両回転体の大きさが異なり、しかも、第１回転体が電極取外作業における最適回転速度で回転すると同時に第２回転体が電極切削作業における最適回転速度で回転するので、第１回転体に切削カッターを装着したり、その反対に第２回転体に挟持具を装着しても電極取外作業及び電極切削作業を適切に行うことができない。したがって、例えば、左右対称の生産ラインにおいて上述の如き回転作業装置を生産ラインの左右に配置する際に、当該回転作業装置における挟持具及び切削カッターの配置を生産ラインの右側と左側とで反対にしたいという要求を満たそうとすると、装置内部の構造を大きく改造する必要が生じてコストが嵩んでしまう。また、生産ラインの構成によっては、第１及び第２回転体の両方共に挟持具か又は切削カッターを取り付けたいという場合もある。さらに、特許文献１では、第１及び第２回転体の外径が異なるとともに、駆動モータと各回転体との間に多数の歯車を複雑に噛み合わせているので、部品コストが嵩むとともに装置全体が大型化してしまうという問題があった。
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、汎用性が高く、且つ、コンパクトで、しかも低コストな回転作業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、２つの回転体を同一外径（ピッチ円直径）にするとともに、この２つの回転体を１つの中間歯車で同時に回転させ、しかも、サーボモータで両回転体の回転速度をコントロールするようにしたことを特徴とする。
具体的には、スポット溶接用ガンのシャンク先端に装着された電極を挟持具で挟持しながら当該挟持具を電極中心軸周りに回転させることにより上記シャンク先端から取り外す電極取外作業を行うか、又は、上記シャンク先端に装着された上記電極の先端面に切削カッターを接触させるとともに当該切削カッターを電極中心軸周りに回転させることにより上記電極先端面を切削する電極切削作業を行う回転作業装置を対象とし、次のような解決手段を講じた。
すなわち、第１の発明では、内方に上記挟持具か又は上記切削カッターが装着され、且つ、外周に複数の歯部を環状に有し、互いの回転中心が同方向に向くよう径方向に並設された一対の回転体と、該両回転体の各歯部に噛み合う中間歯車及び該中間歯車を回転させるサーボモータを有する駆動手段と、上記サーボモータに接続され、且つ、互いに異なる第１回転数及び該第１回転数より高回転数である第２回転数を記憶する記憶部を有し、上記両回転体の少なくとも一方で電極取外作業を行う際、上記サーボモータに取外開始信号を出力して上記第１回転数で上記両回転体を回転させる一方、上記両回転体の少なくとも他方で電極切削作業を行う際、上記サーボモータに切削開始信号を出力して上記第２回転数で上記両回転体を回転させる制御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、上記回転体の径方向外側には、使用前の上記電極をその電極中心軸が上記回転体の回転中心と同方向に向く姿勢で複数格納可能な電極格納手段が設けられ、該電極格納手段に格納された上記電極の取出位置は、上記両回転体の回転中心を結ぶ直線上に位置し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、上記サーボモータの回転軸は、上記両回転体の回転中心と交差する方向に延びる姿勢で設けられていることを特徴とする。
第４の発明では、第１から第３のいずれか１つの発明において、上記サーボモータの回転軸は、上記回転体よりも上方に位置していることを特徴とする。
第５の発明では、第１から第４のいずれか１つの発明において、上記挟持具は、回転中心が上記回転体の回転中心と合致した状態で回転可能な環状体と、該環状体の回転中心周りに等間隔に設けられ、回転中心と同方向に延びる支軸により回転中心側に回動可能に軸支された複数の押圧部材とを備え、該各押圧部材には、突起が反回転中心側に突設される一方、上記回転体内周面には、上記各突起が遊嵌する凹部が複数凹設され、上記電極を上記各押圧部材間において電極中心軸が回転中心と合致するようセットした状態で上記回転体を回転中心周りの一方に回転させ、当該回転体の上記挟持具に対する相対的な回転動作で上記各凹部内面が上記各突起を回転方向一方側に押すことにより、上記各押圧部材が回転中心側に回動するとともに上記電極外周面を押圧して上記電極を挟み込み、さらなる上記回転体の回転中心周り一方側への回転動作により上記電極を上記挟持具とともに回転させて上記シャンク先端から取り外すことを特徴とする。
第１の発明では、各回転体の回転速度を任意に変更できるので、挟持具及び切削カッターの各々をどちらの回転体に装着しても各作業を適切に行うことができる。したがって、例えば、左右対称の生産ラインにおいて回転作業装置を生産ラインの左右に配置する場合であっても、挟持具及び切削カッターを装着する回転体を反対にするだけで、回転作業装置も左右対称となり、コストが嵩まない。また、両回転体共に挟持具を装着したり、又は、切削カッターを装着したりできるので、汎用性が高い。さらに、両回転体をその間に位置する１つの中間歯車で同時に回転させるので、特許文献１に比べて歯車数を少なくでき、低コストでコンパクトな装置にできる。
第２の発明では、装置内における電極の切削位置、取外位置、及び取付位置が直線上に位置するようになるので、例えば、生産ラインにおいて電極を移動させるロボットや自動機の動作を簡素化してラインタクトを短くすることができる。
第３の発明では、サーボモータが回転体の回転中心に対して交差する方向に延びる姿勢となるので、電極の切削作業や取外作業を行う際に、回転体に対して電極を回転中心方向に沿って接近させるロボットや自動機の一部が装置に接触し難くなる。
第４の発明では、電極をシャンク先端から取り外す際、シャンクから滴り落ちた冷却用の水が仮に装置内部に侵入したとしても、サーボモータの内部に到達し難くなる。したがって、電極の取外作業を繰り返し行ってもサーボモータの故障を確実に防ぐことができる。
第５の発明では、電極取外作業における回転体の回転動作を利用して取り外す電極を挟持できるので、回転体を回転させるためのサーボモータ以外の駆動源を別途用意して電極を挟持するといった必要がなく、設備がシンプルであるとともに、低コストで、且つ、コンパクトな装置にできる。
本発明の実施形態に係る回転作業装置の斜視図である。 装置内部における各歯車の噛み合いを示す平面図である。 図２のＡ−Ａ線における断面相当図である。 図２のＢ−Ｂ線における断面相当図である。 図２のＣ−Ｃ線における断面相当図である。 図２の状態から両回転体を回転させて電極をシャンク先端から取り外す直前の状態を示す。
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回転作業装置１を示す。この回転作業装置１は、自動車生産ラインの搬送通路Ｒ側方に配置され、溶接ロボット（図示せず）が把持するスポット溶接用溶接ガンＧのシャンクＳ１先端から電極１０を取り外す電極取外作業と、溶接を繰り返すことにより酸化皮膜が付着した上記電極１０先端を切削する電極切削作業とを行うようになっている（図４，５参照）。
上記回転作業装置１の中央には、平面視で略矩形状をなすケーシング２が設けられている。
該ケーシング２における反搬送通路Ｒ側のライン搬送方向両側には、それぞれケース支持機構１２が取り付けられ、該ケース支持機構１２は、内部に図示しないコイルバネを内蔵し、上記ケーシング２に対して上下方向から力が作用すると、その衝撃を吸収するようになっている。
上記ケーシング２におけるライン搬送方向中程の上面は、上記搬送通路Ｒから離れるにつれて上方に膨出する形状をなし、上記ケーシング２の反搬送通路Ｒ側裏面には、図３に示すように、複数の補強リブ２ｄがライン搬送方向に並設されている。
上記ケーシング２の搬送通路Ｒ側上面には、図４及び図５に示すように、同じ円形状をなす一対の上側貫通孔２ａがライン搬送方向に並設される一方、上記ケーシング２下面の上記各上側貫通孔２ａに対応する箇所には、それぞれ下側貫通孔２ｂが貫通形成されている。
一方、上記ケーシング２における反搬送通路Ｒ側の端部には、図３に示すように、サーボモータ５が取り付けられ、該サーボモータ５は、その回転軸５ａがライン搬送方向と交差する水平方向に延びる姿勢となっている。
上記サーボモータ５の回転軸５ａは、上記ケーシング２における反搬送通路Ｒ側の端部に形成された上記ケーシング２内部に連通する連通孔２ｃを介して上記ケーシング２内部に臨んでいて、その先端には、略円錐台形状をなす入力歯車５ｂが取り付けられている。
上記ケーシング２内部の反搬送通路Ｒ側には、上下に延びる第１回転軸Ｓｈ１が当該第１回転軸Ｓｈ１の上端及び下端にそれぞれ取り付けられたベアリングＢ１を介して上記ケーシング２に回転可能に軸支されている。
上記第１回転軸Ｓｈ１には、上記入力歯車５ｂに下方から噛み合う傘歯車６が回転一体に取り付けられている。
また、上記第１回転軸Ｓｈ１の上記傘歯車６下方には、第１中間歯車７が上記傘歯車６に複数のピンＰ１で回転中心が一致するように固定され、上記傘歯車６と共に回転するようになっている。
上記ケーシング２内部の略中央には、上下に延びる第２回転軸Ｓｈ２が当該第２回転軸Ｓｈ２の上端及び下端にそれぞれ取り付けられたベアリングＢ２を介して上記ケーシング２に回転可能に軸支されている。
上記第２回転軸Ｓｈ２には、上記第１中間歯車７に噛み合う第２中間歯車８が回転一体に取り付けられ、上記サーボモータ５とで本発明の駆動手段１３を構成している。
ライン搬送方向上流側に位置する上記上側貫通孔２ａの周縁部分及び当該上側貫通孔２ａに対応する下側貫通孔２ｂの周縁部分には、図４に示すように、それぞれリング状をなす第１ブッシュ３１が取り付けられ、該第１ブッシュ３１の内周側表面には、環状の段差部３１ａが形成される一方、内周側裏面には、環状突起３１ｂが突設されている。
上記両第１ブッシュ３１間には、上下に向く回転中心Ｃ１周りに回転可能なリング状の第１出力歯車３２（回転体）が設けられ、該第１出力歯車３２は、上記サーボモータ５の回転軸５ａより下方に位置している。
すなわち、上記サーボモータ５の回転軸５ａは、上記第１出力歯車３２より上方に位置していて、上記サーボモータ５は、その回転軸５ａが上記第１出力歯車３２の回転中心Ｃ１と交差する方向に延びる姿勢で設けられている。
上記第１出力歯車３２の外周縁には、外側方に突出する断面略Ｔ字状の環状突条部３３が形成されている。
該環状突条部３３は、外側方に突出するとともに回転中心周りに延びる環状の厚みの薄い基部３３ａと、該基部３３ａの外周縁から上下に張り出す張出部３３ｂとを備え、上記基部３３ａは、上記両第１ブッシュ３１の環状突起３１ｂ間に位置している。
そして、上記張出部３３ｂの外周縁には、複数の第１歯部３３ｃが回転中心Ｃ１周りに等間隔で環状に並設されている。
さらに、上記第１出力歯車３２の内方には、図２に示すように、径方向外側に窪むとともに上下方向に延びる凹条溝３３ｄ（凹部）が回転中心Ｃ１周りに５つ等間隔に凹陥形成されている。
上記各第１ブッシュ３１の段差部３１ａには、回転中心が上記第１出力歯車３２の回転中心Ｃ１と合致した状態で回転中心Ｃ１周りに回転可能な略円盤状のカバー部材３４（環状体）が嵌め込まれ、該各カバー部材３４の中央には、上記電極１０を上記第１出力歯車３２内方に挿入するための電極挿入孔３４ａが貫通形成されている。
上記両カバー部材３４間の内周側には、図２及び図６に示すように、平面視で略扇形状の押圧部材３５が回転中心Ｃ１周りに等間隔に５つ設けられ、各押圧部材３５は、上記各凹条溝３３ｄにそれぞれ対応する位置となっている。
上記各押圧部材３５は、上記カバー部材３４とで本発明の挟持具３７を構成し、上下に延びるネジ３５ａ（支軸）により上記両カバー部材３４に軸支され、上記第１出力歯車３２の回転中心Ｃ１側に回動可能となっている。
上記各押圧部材３５の回転中心Ｃ１側には、当該第１出力歯車３２の径方向外側に膨らむように湾曲する湾曲面３５ｂが形成される一方、上記各押圧部材３５の反回転中心Ｃ１側には、上記各凹条溝３３ｄにそれぞれ遊嵌する突起３５ｃが突設されている。
ライン搬送方向下流側に位置する上記上側貫通孔２ａの周縁部分及び当該上側貫通孔２ａに対応する下側貫通孔２ｂの周縁部分には、図５に示すように、それぞれリング状をなす第２ブッシュ４１が取り付けられ、該第２ブッシュ４１の内周側裏面には、環状の段差部４１ａが形成されている。
上記両第２ブッシュ４１間には、上下に向く回転中心Ｃ２周りに回転するリング状の第２出力歯車４２（回転体）が設けられ、該第２出力歯車４２は、上記第１出力歯車３２と同じピッチ円直径となっている。
すなわち、上記第１出力歯車３２と上記第２出力歯車４２とは、同じ外径であり、互いの回転中心Ｃ１，Ｃ２が同方向に向くよう径方向に並設されている。
上記第２出力歯車４２の外周部分は、上下に張り出して厚みを有し、その外周縁には、上記第１出力歯車３２の各第１歯部３３ｃと同数の第２歯部４２ａが回転中心Ｃ２周りに等間隔で環状に並設されている。
上記第２出力歯車４２の内周側には、環状のカッター固定部材４３が上記第２出力歯車４２に回転一体に設けられ、上記カッター固定部材４３内方には、切削カッター４４が装着されている。
該切削カッター４４は、図２及び図６に示すように、外径が略同一の板部材４４ａ，４４ｂを平面視で十字状に組み立てることにより形成され、一方の板部材４４ａの一側面と他方の板部材４４ｂの一側面との交線が上記第２出力歯車４２の回転中心Ｃ２と合致するように、平面視で２つの板部材４４ａ，４４ｂの交差部分が偏心している。
上記板部材４４ａの上下には、図５に示すように、一対の湾曲部４５ａが凹状に湾曲形成される一方、上記板部材４４ｂの上下には、一対の湾曲部４６ａが凹状に湾曲形成され、上記各湾曲部４５ａの長手方向一方側には、上記電極１０の先端面に対応するよう電極１０の径方向に沿って延びる切刃部４５ｂが設けられている。
上記サーボモータ５には、制御盤１１（制御手段）が接続され、該制御盤１１は、上記サーボモータ５に取外開始信号、挟持解除信号及び切削開始信号を出力するようになっている。
上記制御盤１１は、低回転数である第１回転数及び該第１回転数より高回転数である第２回転数を記憶する記憶部１１ａを有し、上記第１出力歯車３２で電極取外作業を行う際、上記サーボモータ５に取外開始信号を出力して上記第１回転数で上記第１及び第２出力歯車３２，４２を回転させる一方、上記第２出力歯車４２で電極切削作業を行う際、上記サーボモータ５に切削開始信号を出力して上記第２回転数で上記第１及び第２出力歯車３２，４２を回転させるようになっている。
すなわち、電極取外作業を行う際、図２及び図６に示すように、上記電極１０をその中心軸が回転中心Ｃ１と合致するよう上記各押圧部材３５間にセットした状態で、上記制御盤１１が上記サーボモータ５に取外開始信号を出力し、互いに噛み合う入力歯車５ｂ、傘歯車６、第１中間歯車７及び第２中間歯車８を介して上記第１出力歯車３２を回転中心Ｃ１周りの一方（図２のＸ４方向）に第１回転数で回転させ、上記第１出力歯車３２の上記挟持具３７に対する相対的な回転動作で上記各凹条溝３３ｄ内面が上記各突起３５ｃを回転方向一方側に押すことにより、上記各押圧部材３５が回転中心Ｃ１側に回動するとともに上記電極１０外周面を押圧して上記電極１０を挟み込むようになっている。そして、上記各押圧部材３５が上記電極１０を挟み込んだ状態で、さらに上記第１出力歯車３２が回転中心Ｃ１周りの一方側に回転すると、上記第１出力歯車３２が上記挟持具３７とともに上記電極１０を電極中心軸周りに回転させて上記シャンクＳ１先端から取り外すようになっている。
一方、上記電極１０を上記シャンクＳ１先端から取り外した状態で、上記制御盤１１が上記サーボモータ５に挟持解除信号を出力し、互いに噛み合う入力歯車５ｂ、傘歯車６、第１中間歯車７及び第２中間歯車８を介して上記第１出力歯車３２を回転中心Ｃ１周りの他方（図２の反Ｘ４方向）に回転させると、上記第１出力歯車３２の上記挟持具３７に対する相対的な回転動作で上記各凹条溝３３ｄ内面が上記各突起３５ｃを回転方向他方側に押すことにより、上記各押圧部材３５が反回転中心Ｃ１側に回動し、上記各押圧部材３５による上記電極１０に対する挟持が解除されるようになっている。
一方、電極切削作業を行う際、上記制御盤１１が上記サーボモータ５に切削開始信号を出力し、互いに噛み合う入力歯車５ｂ、傘歯車６、第１中間歯車７及び第２中間歯車８を介して上記第２出力歯車４２を切削カッター４４とともに回転中心Ｃ２周りの一方（図２のＸ５方向）に上記第２回転数で回転させ、且つ、その状態で上記電極１０の先端面を上記切削カッター４４の湾曲部４５ｂ，４６ａに宛がうと、上記切刃部４５ｂが上記電極１０の先端面を切削するようになっている。
上記ケーシング２における搬送通路Ｒ側のライン搬送方向両側（第１及び第２出力歯車３２，４２の径方向外側）には、使用前の電極１０を複数格納可能な電極格納ボックス９（電極格納手段）が一対設けられている。
該電極格納ボックス９は、厚みのある扁平な板状で、且つ、上記ケーシング２を境に対称の形状をなしていて、レバー９ａにより上記ケーシング２に取付・取外可能となっている。
上記電極格納ボックス９は、回転中心が上下に向く（第１及び第２出力歯車３２，４２と同方向に向く）円盤部９１と、該円盤部９１を覆うカバー部９２とを備えている。
該カバー部９２の搬送通路Ｒ側には、平面視で略矩形状をなす切欠部９２ａ（電極取出位置）が形成され、該切欠部９２ａは、上記第１及び第２出力歯車３２，４２の回転中心を結ぶ直線上に位置している。
上記円盤部９１の外周寄りには、上方に開口する電極格納穴９１ａが等間隔に回転中心周りに複数形成され、該各電極格納穴９１ａは、使用前の電極１０をその電極１０の中心軸が上下方向に向く姿勢で、且つ、上方に開口する姿勢で格納している。
そして、上記円盤部９１がその回転中心周りに回転すると、各電極格納穴９１ａが上記切欠部９２ａに順に対応するようになっていて、当該切欠部９２ａに対応する電極格納穴９１ａに格納される電極１０の開口に上記シャンクＳ１先端を上方から差し込むことにより、上記電極１０は上記シャンクＳ１先端に取り付けられ、その後、上記電極格納穴９１ａから取り出されるようになっている。
尚、本発明の実施形態では、第１出力歯車３２の内方に挟持具３７が、第２出力歯車４２の内方に切削カッター４４が装着されているが、上記サーボモータ５により第１及び第２出力歯車３２，４２の回転数を自由に設定可能であるので、第１出力歯車３２に切削カッター４４を装着して第２回転数で回転させたり、第２出力歯車４２に挟持具３７を装着して第１回転数で回転させたりすることができる。また、第１及び第２出力歯車３２，４２共に挟持具３７を装着したり、その反対に、第１及び第２出力歯車３２，４２共に切削カッター４４を装着したりすることもできる。
尚、本発明の実施形態における傘歯車６は、はすば傘歯車であり、第１中間歯車７、第２中間歯車８、第１出力歯車３２及び第２出力歯車４２は、はすば歯車である。しかし、これらの歯車を通常の傘歯車や平歯車に置き換えることもできる。
また、本発明の実施形態では、切削カッター４４が平面視で十字状をなしているが、これに限らず、他の形状の切削カッターを上記カッター固定部材４３内方に装着してもよい。
次に、シャンクＳ１先端から電極１０を取り外す作業について説明する。
まず、シャンクＳ１先端に装着された電極１０を上記カバー部材３４における電極挿入孔３４ａに挿入し、図２に示すように、電極１０の中心軸を第１出力歯車３２の回転中心Ｃ１に合致させる。
次いで、図示しない溶接ロボットから上記制御盤１１に取外開始信号が出力されると、上記制御盤１１は、上記サーボモータ５に取外開始信号を出力して、図２に示すように、入力歯車５ｂをＸ１方向に回転させるとともに傘歯車６及び第１中間歯車７をＸ２方向に回転させ、さらに、それに伴って第２中間歯車８をＸ３方向に回転させることにより上記第１出力歯車３２をＸ４方向に回転させる。
すると、第１出力歯車３２は、上記挟持具３７に対して相対的に回転中心Ｃ１周りを第１回転数でＸ４方向に回転して上記各凹条溝３３ｄ内面が上記押圧部材３５の各突起３５ｃをＸ４方向に押す。
そして、各突起３５ｃをＸ４方向に押された押圧部材３５は、回転中心Ｃ１側に回動して上記電極１０外周面を押圧し、当該電極１０を各押圧部材３５で挟み込む。
しかる後、各押圧部材３５が上記電極１０を挟み込んだ状態で、さらに第１出力歯車３２がＸ４方向に回転すると、上記第１出力歯車３２が上記挟持具３７とともに上記電極１０を電極中心軸周りに回転させて上記シャンクＳ１から取り外す。
その後、図示しない溶接ロボットから上記制御盤１１に挟持解除信号が出力されると、上記制御盤１１は、サーボモータ５に挟持解除信号を出力して、第１出力歯車３２は、上記挟持具３７に対して相対的に回転中心Ｃ１周りを反Ｘ４方向に回転して上記各凹条溝３３ｄ内面が上記押圧部材３５の各突起３５ｃを反Ｘ４方向に押す。
しかる後、各突起３５ｃを反Ｘ４方向に押された押圧部材３５は、反回転中心Ｃ１側に回動し、各押圧部材３５による上記電極１０の挟持が解除される。
次に、シャンクＳ１先端に電極１０を取り付ける作業について説明する。
上記制御盤１１から図示しない溶接ロボットに電極取付開始信号が入力されると、上記挟持具３７によって電極１０が取り外されたシャンクＳ１は、上方に移動した後、上記電極格納ボックス９の切欠部９２ａ上方まで直線状に水平移動する。
次いで、上記シャンクＳ１は下方に移動し、切欠部９２ａに対応する電極格納穴９１ａに格納される使用前の電極１０の開口にシャンクＳ１先端が上方から差し込まれ、電極１０がシャンクＳ１先端に取り付けられる。
その後、シャンクＳ１を上方に移動させ、電極１０が電極格納穴９１ａから取り出されて電極取付作業が終了する。
次に、シャンクＳ１先端面を切削する作業について説明する。
まず、図示しない溶接ロボットから上記制御盤１１に切削開始信号が出力されると、上記制御盤１１は、上記サーボモータ５に切削開始信号を出力して、図２に示すように、入力歯車５ｂをＸ１方向に回転させるとともに傘歯車６及び第１中間歯車７をＸ２方向に回転させ、さらに、それに伴って第２中間歯車８をＸ３方向に回転させることにより上記第２出力歯車４２を回転中心Ｃ２周りのＸ５方向に回転させる。
次いで、上記切削カッター４４の上方にシャンクＳ１先端に装着された電極１０を移動させるとともに、電極１０の中心軸を第２出力歯車４２の回転中心Ｃ２に合致させる。
そして、電極１０を第２出力歯車４２の回転中心Ｃ２に沿って切削カッター４４に接近させる。すると、回転する切削カッター４４の切刃部４５ｂが電極１０の先端面に接触し、上記切削カッター４４が電極中心軸周りに回転することで上記電極１０の先端面が切削される。
以上より、本発明の実施形態によると、第１及び第２出力歯車３２，４２の回転速度を任意に変更できるので、挟持具３７及び切削カッター４４の各々を第１及び第２出力歯車３２，４２のどちらに装着しても取外又は切削作業を適切に行うことができる。したがって、例えば、左右対称の生産ラインにおいて回転作業装置１を生産ラインの左右に配置する場合であっても、挟持具３７及び切削カッター４４を装着する第１及び第２出力歯車３２，４２を反対にするだけで、回転作業装置１も左右対称となり、コストが嵩まない。また、第１及び第２出力歯車３２，４２共に挟持具３７を装着したり、又は、第１及び第２出力歯車３２，４２共に切削カッター４４を装着したりできるので、汎用性が高い。さらに、第１及び第２出力歯車３２，４２をその間に位置する１つの第２中間歯車８で同時に回転させるので、特許文献１に比べて歯車数を少なくでき、低コストでコンパクトな回転作業装置１にできる。
また、回転作業装置１内における電極１０の切削位置、取外位置、及び取付位置が直線上に位置するようになるので、例えば、生産ラインにおいて電極１０を移動させるロボットや自動機の動作を簡素化してラインタクトを短くすることができる。
さらに、サーボモータ５が第１及び第２出力歯車３２，４２の回転中心Ｃ１，Ｃ２に対して交差する方向に延びる姿勢となるので、電極１０の切削作業や取外作業を行う際に、第１及び第２出力歯車３２，４２に対して電極１０を回転中心Ｃ１，Ｃ２方向に沿って接近させるロボットや自動機の一部が回転作業装置１に接触し難くなる。
それに加えて、電極１０をシャンクＳ１先端から取り外す際、シャンクＳ１から滴り落ちた冷却用の水が仮に回転作業装置１内部に侵入したとしても、サーボモータ５の内部に到達し難くなる。したがって、電極１０の取外作業を繰り返し行ってもサーボモータ５の故障を確実に防ぐことができる。
そして、電極取外作業における第１出力歯車３２の回転動作を利用して取り外す電極１０を挟持できるので、第１出力歯車３２を回転させるためのサーボモータ５以外の駆動源を別途用意して電極１０を挟持するといった必要がなく、設備がシンプルであるとともに、低コストで、且つ、コンパクトな回転作業装置１にできる。
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に対し、電極先端面の切削作業やシャンク先端から電極を取り外す取外作業を回転動作によって行う回転作業装置に適している。
１ 回転作業装置
５ サーボモータ
５ａ 回転軸
８ 第２中間歯車
９ 電極格納ボックス（電極格納手段）
１０ 電極
１１ 制御盤（制御手段）
１１ａ 記憶部
１３ 駆動手段
３２ 第１出力歯車（回転体）
３３ｃ 第１歯部
３３ｄ 凹条溝（凹部）
３５ａ ネジ（支軸）
３５ｃ 突起
３４ カバー部材（環状体）
３７ 挟持具
４２ 第２出力歯車（回転体）
４４ 切削カッター
５３ 押圧部材
９２ａ 切欠部（電極取出位置）
Ｃ１，Ｃ２ 回転中心
Ｓ１ シャンク
Ｇ スポット溶接用ガン
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に対し、電極先端面の切削作業やシャンク先端から電極を取り外す取外作業を回転動作によって行う回転作業装置に関する。
従来より、自動車生産ラインでは、スポット溶接用ガンのシャンク先端に装着した銅製の電極を鋼板に押し付けて加圧し、通電することにより鋼板を抵抗発熱させて溶接するスポット溶接が用いられている。
ところで、上記電極は、溶接作業を繰り返すとその先端面に酸化皮膜が付着し、その状態のままで溶接を行うと溶接部の品質が低下するので、定期的に電極先端面を切削して酸化皮膜を取り除く必要がある。また、電極先端面の切削を繰り返すことで電極の全長が短くなるので、その電極をシャンクから取り外して新しい電極に交換する必要もある。
これらに対応するために、自動車生産ラインでは、一般的に、電極先端面の切削作業及び電極のシャンクからの取外作業をスポット溶接用の回転作業装置で行っている。例えば、特許文献１に開示されている回転作業装置は、電極を挟持可能な挟持具が内方に装着され、外周に複数の歯部が等間隔に形成された環状の第１回転体と、電極の先端面を切削可能な切削カッターが内方に装着され、外周に複数の歯部が等間隔に形成された環状の第２回転体と、回転軸が上下方向に延びる１つの駆動モータとを備えている。上記第１回転体及び上記駆動モータは、複数の歯車が噛み合うことで連結され、上記第２回転体及び上記駆動モータも、複数の歯車が噛み合うことで連結されている。そして、シャンク先端に装着された電極を挟持具で挟持しながら上記駆動モータを回転駆動させると、上記第１回転体によって上記電極が上記挟持具とともに電極中心軸周りに回転してシャンク先端から取り外される一方、上記駆動モータを回転駆動させながらシャンク先端に装着された電極の先端面を上記切削カッターに接触させると、上記第２回転体によって上記切削カッターが電極中心軸周りに回転して電極先端面が切削されるようになっている。
ところで、電極切削作業における切削カッターの最適な回転速度と電極取外作業における挟持具の最適な回転速度とは大きく異なるので、特許文献１では、第１及び第２回転体の各々の外径を大きく異なるようにするとともに駆動モータを定速回転させることで、第１回転体の回転速度と第２回転体の回転速度とが異なる回転速度となるようにしている。
特許第３６５０９２８号明細書
しかし、特許文献１の回転作業装置では、両回転体の大きさが異なり、しかも、第１回転体が電極取外作業における最適回転速度で回転すると同時に第２回転体が電極切削作業における最適回転速度で回転するので、第１回転体に切削カッターを装着したり、その反対に第２回転体に挟持具を装着しても電極取外作業及び電極切削作業を適切に行うことができない。したがって、例えば、左右対称の生産ラインにおいて上述の如き回転作業装置を生産ラインの左右に配置する際に、当該回転作業装置における挟持具及び切削カッターの配置を生産ラインの右側と左側とで反対にしたいという要求を満たそうとすると、装置内部の構造を大きく改造する必要が生じてコストが嵩んでしまう。また、生産ラインの構成によっては、第１及び第２回転体の両方共に挟持具か又は切削カッターを取り付けたいという場合もある。さらに、特許文献１では、第１及び第２回転体の外径が異なるとともに、駆動モータと各回転体との間に多数の歯車を複雑に噛み合わせているので、部品コストが嵩むとともに装置全体が大型化してしまうという問題があった。
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、汎用性が高く、且つ、コンパクトで、しかも低コストな回転作業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、２つの回転体を同一外径（ピッチ円直径）にするとともに、この２つの回転体を１つの中間歯車で同時に回転させ、しかも、サーボモータで両回転体の回転速度をコントロールするようにしたことを特徴とする。
具体的には、スポット溶接用ガンのシャンク先端に装着された電極を挟持具で挟持しながら当該挟持具を電極中心軸周りに回転させることにより上記シャンク先端から取り外す電極取外作業を行うか、又は、上記シャンク先端に装着された上記電極の先端面に切削カッターを接触させるとともに当該切削カッターを電極中心軸周りに回転させることにより上記電極先端面を切削する電極切削作業を行う回転作業装置を対象とし、次のような解決手段を講じた。
すなわち、第１の発明では、内方に上記挟持具か又は上記切削カッターが装着され、且つ、外周に複数の歯部を環状に有し、互いの回転中心が同方向に向くよう径方向に並設された一対の回転体と、該両回転体の各歯部に噛み合う中間歯車及び該中間歯車を回転させるサーボモータを有する駆動手段と、上記サーボモータに接続され、且つ、互いに異なる第１回転数及び該第１回転数より高回転数である第２回転数を記憶する記憶部を有し、上記両回転体の少なくとも一方で電極取外作業を行う際、上記サーボモータに取外開始信号を出力して上記第１回転数で上記両回転体を回転させる一方、上記両回転体の少なくとも一方で電極切削作業を行う際、上記サーボモータに切削開始信号を出力して上記第２回転数で上記両回転体を回転させる制御手段とを備え、上記回転体の径方向外側には、使用前の上記電極をその電極中心軸が上記回転体の回転中心と同方向に向く姿勢で複数格納可能な電極格納手段が設けられ、該電極格納手段に格納された上記電極の取出位置は、上記両回転体の回転中心を結ぶ直線上に位置し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、上記サーボモータの回転軸は、上記両回転体の回転中心と交差する方向に延びる姿勢で設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、上記サーボモータの回転軸は、上記回転体よりも上方に位置していることを特徴とする。
第４の発明では、第１から第３のいずれか１つの発明において、上記挟持具は、回転中心が上記回転体の回転中心と合致した状態で回転可能な環状体と、該環状体の回転中心周りに等間隔に設けられ、回転中心と同方向に延びる支軸により回転中心側に回動可能に軸支された複数の押圧部材とを備え、該各押圧部材には、突起が反回転中心側に突設される一方、上記回転体内周面には、上記各突起が遊嵌する凹部が複数凹設され、上記電極を上記各押圧部材間において電極中心軸が回転中心と合致するようセットした状態で上記回転体を回転中心周りの一方に回転させ、当該回転体の上記挟持具に対する相対的な回転動作で上記各凹部内面が上記各突起を回転方向一方側に押すことにより、上記各押圧部材が回転中心側に回動するとともに上記電極外周面を押圧して上記電極を挟み込み、さらなる上記回転体の回転中心周り一方側への回転動作により上記電極を上記挟持具とともに回転させて上記シャンク先端から取り外すことを特徴とする。
第１の発明では、各回転体の回転速度を任意に変更できるので、挟持具及び切削カッターの各々をどちらの回転体に装着しても各作業を適切に行うことができる。したがって、例えば、左右対称の生産ラインにおいて回転作業装置を生産ラインの左右に配置する場合であっても、挟持具及び切削カッターを装着する回転体を反対にするだけで、回転作業装置も左右対称となり、コストが嵩まない。また、両回転体共に挟持具を装着したり、又は、切削カッターを装着したりできるので、汎用性が高い。さらに、両回転体をその間に位置する１つの中間歯車で同時に回転させるので、特許文献１に比べて歯車数を少なくでき、低コストでコンパクトな装置にできる。
また、装置内における電極の切削位置、取外位置、及び取付位置が直線上に位置するようになるので、例えば、生産ラインにおいて電極を移動させるロボットや自動機の動作を簡素化してラインタクトを短くすることができる。
第２の発明では、サーボモータが回転体の回転中心に対して交差する方向に延びる姿勢となるので、電極の切削作業や取外作業を行う際に、回転体に対して電極を回転中心方向に沿って接近させるロボットや自動機の一部が装置に接触し難くなる。
第３の発明では、電極をシャンク先端から取り外す際、シャンクから滴り落ちた冷却用の水が仮に装置内部に侵入したとしても、サーボモータの内部に到達し難くなる。したがって、電極の取外作業を繰り返し行ってもサーボモータの故障を確実に防ぐことができる。
第４の発明では、電極取外作業における回転体の回転動作を利用して取り外す電極を挟持できるので、回転体を回転させるためのサーボモータ以外の駆動源を別途用意して電極を挟持するといった必要がなく、設備がシンプルであるとともに、低コストで、且つ、コンパクトな装置にできる。
本発明の実施形態に係る回転作業装置の斜視図である。 装置内部における各歯車の噛み合いを示す平面図である。 図２のＡ−Ａ線における断面相当図である。 図２のＢ−Ｂ線における断面相当図である。 図２のＣ−Ｃ線における断面相当図である。 図２の状態から両回転体を回転させて電極をシャンク先端から取り外す直前の状態を示す。
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回転作業装置１を示す。この回転作業装置１は、自動車生産ラインの搬送通路Ｒ側方に配置され、溶接ロボット（図示せず）が把持するスポット溶接用溶接ガンＧのシャンクＳ１先端から電極１０を取り外す電極取外作業と、溶接を繰り返すことにより酸化皮膜が付着した上記電極１０先端を切削する電極切削作業とを行うようになっている（図４，５参照）。
上記回転作業装置１の中央には、平面視で略矩形状をなすケーシング２が設けられている。
該ケーシング２における反搬送通路Ｒ側のライン搬送方向両側には、それぞれケース支持機構１２が取り付けられ、該ケース支持機構１２は、内部に図示しないコイルバネを内蔵し、上記ケーシング２に対して上下方向から力が作用すると、その衝撃を吸収するようになっている。
上記ケーシング２におけるライン搬送方向中程の上面は、上記搬送通路Ｒから離れるにつれて上方に膨出する形状をなし、上記ケーシング２の反搬送通路Ｒ側裏面には、図３に示すように、複数の補強リブ２ｄがライン搬送方向に並設されている。
上記ケーシング２の搬送通路Ｒ側上面には、図４及び図５に示すように、同じ円形状をなす一対の上側貫通孔２ａがライン搬送方向に並設される一方、上記ケーシング２下面の上記各上側貫通孔２ａに対応する箇所には、それぞれ下側貫通孔２ｂが貫通形成されている。
一方、上記ケーシング２における反搬送通路Ｒ側の端部には、図３に示すように、サーボモータ５が取り付けられ、該サーボモータ５は、その回転軸５ａがライン搬送方向と交差する水平方向に延びる姿勢となっている。
上記サーボモータ５の回転軸５ａは、上記ケーシング２における反搬送通路Ｒ側の端部に形成された上記ケーシング２内部に連通する連通孔２ｃを介して上記ケーシング２内部に臨んでいて、その先端には、略円錐台形状をなす入力歯車５ｂが取り付けられている。
上記ケーシング２内部の反搬送通路Ｒ側には、上下に延びる第１回転軸Ｓｈ１が当該第１回転軸Ｓｈ１の上端及び下端にそれぞれ取り付けられたベアリングＢ１を介して上記ケーシング２に回転可能に軸支されている。
上記第１回転軸Ｓｈ１には、上記入力歯車５ｂに下方から噛み合う傘歯車６が回転一体に取り付けられている。
また、上記第１回転軸Ｓｈ１の上記傘歯車６下方には、第１中間歯車７が上記傘歯車６に複数のピンＰ１で回転中心が一致するように固定され、上記傘歯車６と共に回転するようになっている。
上記ケーシング２内部の略中央には、上下に延びる第２回転軸Ｓｈ２が当該第２回転軸Ｓｈ２の上端及び下端にそれぞれ取り付けられたベアリングＢ２を介して上記ケーシング２に回転可能に軸支されている。
上記第２回転軸Ｓｈ２には、上記第１中間歯車７に噛み合う第２中間歯車８が回転一体に取り付けられ、上記サーボモータ５とで本発明の駆動手段１３を構成している。
ライン搬送方向上流側に位置する上記上側貫通孔２ａの周縁部分及び当該上側貫通孔２ａに対応する下側貫通孔２ｂの周縁部分には、図４に示すように、それぞれリング状をなす第１ブッシュ３１が取り付けられ、該第１ブッシュ３１の内周側表面には、環状の段差部３１ａが形成される一方、内周側裏面には、環状突起３１ｂが突設されている。
上記両第１ブッシュ３１間には、上下に向く回転中心Ｃ１周りに回転可能なリング状の第１出力歯車３２（回転体）が設けられ、該第１出力歯車３２は、上記サーボモータ５の回転軸５ａより下方に位置している。
すなわち、上記サーボモータ５の回転軸５ａは、上記第１出力歯車３２より上方に位置していて、上記サーボモータ５は、その回転軸５ａが上記第１出力歯車３２の回転中心Ｃ１と交差する方向に延びる姿勢で設けられている。
上記第１出力歯車３２の外周縁には、外側方に突出する断面略Ｔ字状の環状突条部３３が形成されている。
該環状突条部３３は、外側方に突出するとともに回転中心周りに延びる環状の厚みの薄い基部３３ａと、該基部３３ａの外周縁から上下に張り出す張出部３３ｂとを備え、上記基部３３ａは、上記両第１ブッシュ３１の環状突起３１ｂ間に位置している。
そして、上記張出部３３ｂの外周縁には、複数の第１歯部３３ｃが回転中心Ｃ１周りに等間隔で環状に並設されている。
さらに、上記第１出力歯車３２の内方には、図２に示すように、径方向外側に窪むとともに上下方向に延びる凹条溝３３ｄ（凹部）が回転中心Ｃ１周りに５つ等間隔に凹陥形成されている。
上記各第１ブッシュ３１の段差部３１ａには、回転中心が上記第１出力歯車３２の回転中心Ｃ１と合致した状態で回転中心Ｃ１周りに回転可能な略円盤状のカバー部材３４（環状体）が嵌め込まれ、該各カバー部材３４の中央には、上記電極１０を上記第１出力歯車３２内方に挿入するための電極挿入孔３４ａが貫通形成されている。
上記両カバー部材３４間の内周側には、図２及び図６に示すように、平面視で略扇形状の押圧部材３５が回転中心Ｃ１周りに等間隔に５つ設けられ、各押圧部材３５は、上記各凹条溝３３ｄにそれぞれ対応する位置となっている。
上記各押圧部材３５は、上記カバー部材３４とで本発明の挟持具３７を構成し、上下に延びるネジ３５ａ（支軸）により上記両カバー部材３４に軸支され、上記第１出力歯車３２の回転中心Ｃ１側に回動可能となっている。
上記各押圧部材３５の回転中心Ｃ１側には、当該第１出力歯車３２の径方向外側に凹むように湾曲する湾曲面３５ｂが形成される一方、上記各押圧部材３５の反回転中心Ｃ１側には、上記各凹条溝３３ｄにそれぞれ遊嵌する突起３５ｃが突設されている。
ライン搬送方向下流側に位置する上記上側貫通孔２ａの周縁部分及び当該上側貫通孔２ａに対応する下側貫通孔２ｂの周縁部分には、図５に示すように、それぞれリング状をなす第２ブッシュ４１が取り付けられ、該第２ブッシュ４１の内周側裏面には、環状の段差部４１ａが形成されている。
上記両第２ブッシュ４１間には、上下に向く回転中心Ｃ２周りに回転するリング状の第２出力歯車４２（回転体）が設けられ、該第２出力歯車４２は、上記第１出力歯車３２と同じピッチ円直径となっている。
すなわち、上記第１出力歯車３２と上記第２出力歯車４２とは、同じ外径であり、互いの回転中心Ｃ１，Ｃ２が同方向に向くよう径方向に並設されている。
上記第２出力歯車４２の外周部分は、上下に張り出して厚みを有し、その外周縁には、上記第１出力歯車３２の各第１歯部３３ｃと同数の第２歯部４２ａが回転中心Ｃ２周りに等間隔で環状に並設されている。
上記第２出力歯車４２の内周側には、環状のカッター固定部材４３が上記第２出力歯車４２に回転一体に設けられ、上記カッター固定部材４３内方には、切削カッター４４が装着されている。
該切削カッター４４は、図２及び図６に示すように、外形が略同一の板部材４４ａ，４４ｂを平面視で十字状に組み立てることにより形成され、一方の板部材４４ａの一側面と他方の板部材４４ｂの一側面との交線が上記第２出力歯車４２の回転中心Ｃ２と合致するように、平面視で２つの板部材４４ａ，４４ｂの交差部分が偏心している。
上記板部材４４ａの上下には、図５に示すように、一対の湾曲部４５ａが凹状に湾曲形成される一方、上記板部材４４ｂの上下には、一対の湾曲部４６ａが凹状に湾曲形成され、上記各湾曲部４５ａの長手方向一方側には、上記電極１０の先端面に対応するよう電極１０の径方向に沿って延びる切刃部４５ｂが設けられている。
上記サーボモータ５には、制御盤１１（制御手段）が接続され、該制御盤１１は、上記サーボモータ５に取外開始信号、挟持解除信号及び切削開始信号を出力するようになっている。
上記制御盤１１は、低回転数である第１回転数及び該第１回転数より高回転数である第２回転数を記憶する記憶部１１ａを有し、上記第１出力歯車３２で電極取外作業を行う際、上記サーボモータ５に取外開始信号を出力して上記第１回転数で上記第１及び第２出力歯車３２，４２を回転させる一方、上記第２出力歯車４２で電極切削作業を行う際、上記サーボモータ５に切削開始信号を出力して上記第２回転数で上記第１及び第２出力歯車３２，４２を回転させるようになっている。
すなわち、電極取外作業を行う際、図２及び図６に示すように、上記電極１０をその中心軸が回転中心Ｃ１と合致するよう上記各押圧部材３５間にセットした状態で、上記制御盤１１が上記サーボモータ５に取外開始信号を出力し、互いに噛み合う入力歯車５ｂ、傘歯車６、第１中間歯車７及び第２中間歯車８を介して上記第１出力歯車３２を回転中心Ｃ１周りの一方（図２のＸ４方向）に第１回転数で回転させ、上記第１出力歯車３２の上記挟持具３７に対する相対的な回転動作で上記各凹条溝３３ｄ内面が上記各突起３５ｃを回転方向一方側に押すことにより、上記各押圧部材３５が回転中心Ｃ１側に回動するとともに上記電極１０外周面を押圧して上記電極１０を挟み込むようになっている。そして、上記各押圧部材３５が上記電極１０を挟み込んだ状態で、さらに上記第１出力歯車３２が回転中心Ｃ１周りの一方側に回転すると、上記第１出力歯車３２が上記挟持具３７とともに上記電極１０を電極中心軸周りに回転させて上記シャンクＳ１先端から取り外すようになっている。
一方、上記電極１０を上記シャンクＳ１先端から取り外した状態で、上記制御盤１１が上記サーボモータ５に挟持解除信号を出力し、互いに噛み合う入力歯車５ｂ、傘歯車６、第１中間歯車７及び第２中間歯車８を介して上記第１出力歯車３２を回転中心Ｃ１周りの他方（図２の反Ｘ４方向）に回転させると、上記第１出力歯車３２の上記挟持具３７に対する相対的な回転動作で上記各凹条溝３３ｄ内面が上記各突起３５ｃを回転方向他方側に押すことにより、上記各押圧部材３５が反回転中心Ｃ１側に回動し、上記各押圧部材３５による上記電極１０に対する挟持が解除されるようになっている。
一方、電極切削作業を行う際、上記制御盤１１が上記サーボモータ５に切削開始信号を出力し、互いに噛み合う入力歯車５ｂ、傘歯車６、第１中間歯車７及び第２中間歯車８を介して上記第２出力歯車４２を切削カッター４４とともに回転中心Ｃ２周りの一方（図２のＸ５方向）に上記第２回転数で回転させ、且つ、その状態で上記電極１０の先端面を上記切削カッター４４の湾曲部４５ｂ，４６ａに宛がうと、上記切刃部４５ｂが上記電極１０の先端面を切削するようになっている。
上記ケーシング２における搬送通路Ｒ側のライン搬送方向両側（第１及び第２出力歯車３２，４２の径方向外側）には、使用前の電極１０を複数格納可能な電極格納ボックス９（電極格納手段）が一対設けられている。
該電極格納ボックス９は、厚みのある扁平な板状で、且つ、上記ケーシング２を境に対称の形状をなしていて、レバー９ａにより上記ケーシング２に取付・取外可能となっている。
上記電極格納ボックス９は、回転中心が上下に向く（第１及び第２出力歯車３２，４２と同方向に向く）円盤部９１と、該円盤部９１を覆うカバー部９２とを備えている。
該カバー部９２の搬送通路Ｒ側には、平面視で略矩形状をなす切欠部９２ａ（電極取出位置）が形成され、該切欠部９２ａは、上記第１及び第２出力歯車３２，４２の回転中心を結ぶ直線上に位置している。
上記円盤部９１の外周寄りには、上方に開口する電極格納穴９１ａが等間隔に回転中心周りに複数形成され、該各電極格納穴９１ａは、使用前の電極１０をその電極１０の中心軸が上下方向に向く姿勢で、且つ、上方に開口する姿勢で格納している。
そして、上記円盤部９１がその回転中心周りに回転すると、各電極格納穴９１ａが上記切欠部９２ａに順に対応するようになっていて、当該切欠部９２ａに対応する電極格納穴９１ａに格納される電極１０の開口に上記シャンクＳ１先端を上方から差し込むことにより、上記電極１０は上記シャンクＳ１先端に取り付けられ、その後、上記電極格納穴９１ａから取り出されるようになっている。
尚、本発明の実施形態では、第１出力歯車３２の内方に挟持具３７が、第２出力歯車４２の内方に切削カッター４４が装着されているが、上記サーボモータ５により第１及び第２出力歯車３２，４２の回転数を自由に設定可能であるので、第１出力歯車３２に切削カッター４４を装着して第２回転数で回転させたり、第２出力歯車４２に挟持具３７を装着して第１回転数で回転させたりすることができる。また、第１及び第２出力歯車３２，４２共に挟持具３７を装着したり、その反対に、第１及び第２出力歯車３２，４２共に切削カッター４４を装着したりすることもできる。
尚、本発明の実施形態における傘歯車６は、はすば傘歯車であり、第１中間歯車７、第２中間歯車８、第１出力歯車３２及び第２出力歯車４２は、はすば歯車である。しかし、これらの歯車を通常の傘歯車や平歯車に置き換えることもできる。
また、本発明の実施形態では、切削カッター４４が平面視で十字状をなしているが、これに限らず、他の形状の切削カッターを上記カッター固定部材４３内方に装着してもよい。
次に、シャンクＳ１先端から電極１０を取り外す作業について説明する。
まず、シャンクＳ１先端に装着された電極１０を上記カバー部材３４における電極挿入孔３４ａに挿入し、図２に示すように、電極１０の中心軸を第１出力歯車３２の回転中心Ｃ１に合致させる。
次いで、図示しない溶接ロボットから上記制御盤１１に取外開始信号が出力されると、上記制御盤１１は、上記サーボモータ５に取外開始信号を出力して、図２に示すように、入力歯車５ｂをＸ１方向に回転させるとともに傘歯車６及び第１中間歯車７をＸ２方向に回転させ、さらに、それに伴って第２中間歯車８をＸ３方向に回転させることにより上記第１出力歯車３２をＸ４方向に回転させる。
すると、第１出力歯車３２は、上記挟持具３７に対して相対的に回転中心Ｃ１周りを第１回転数でＸ４方向に回転して上記各凹条溝３３ｄ内面が上記押圧部材３５の各突起３５ｃをＸ４方向に押す。
そして、各突起３５ｃをＸ４方向に押された押圧部材３５は、回転中心Ｃ１側に回動して上記電極１０外周面を押圧し、当該電極１０を各押圧部材３５で挟み込む。
しかる後、各押圧部材３５が上記電極１０を挟み込んだ状態で、さらに第１出力歯車３２がＸ４方向に回転すると、上記第１出力歯車３２が上記挟持具３７とともに上記電極１０を電極中心軸周りに回転させて上記シャンクＳ１から取り外す。
その後、図示しない溶接ロボットから上記制御盤１１に挟持解除信号が出力されると、上記制御盤１１は、サーボモータ５に挟持解除信号を出力して、第１出力歯車３２は、上記挟持具３７に対して相対的に回転中心Ｃ１周りを反Ｘ４方向に回転して上記各凹条溝３３ｄ内面が上記押圧部材３５の各突起３５ｃを反Ｘ４方向に押す。
しかる後、各突起３５ｃを反Ｘ４方向に押された押圧部材３５は、反回転中心Ｃ１側に回動し、各押圧部材３５による上記電極１０の挟持が解除される。
次に、シャンクＳ１先端に電極１０を取り付ける作業について説明する。
上記制御盤１１から図示しない溶接ロボットに電極取付開始信号が入力されると、上記挟持具３７によって電極１０が取り外されたシャンクＳ１は、上方に移動した後、上記電極格納ボックス９の切欠部９２ａ上方まで直線状に水平移動する。
次いで、上記シャンクＳ１は下方に移動し、切欠部９２ａに対応する電極格納穴９１ａに格納される使用前の電極１０の開口にシャンクＳ１先端が上方から差し込まれ、電極１０がシャンクＳ１先端に取り付けられる。
その後、シャンクＳ１を上方に移動させ、電極１０が電極格納穴９１ａから取り出されて電極取付作業が終了する。
次に、シャンクＳ１先端面を切削する作業について説明する。
まず、図示しない溶接ロボットから上記制御盤１１に切削開始信号が出力されると、上記制御盤１１は、上記サーボモータ５に切削開始信号を出力して、図２に示すように、入力歯車５ｂをＸ１方向に回転させるとともに傘歯車６及び第１中間歯車７をＸ２方向に回転させ、さらに、それに伴って第２中間歯車８をＸ３方向に回転させることにより上記第２出力歯車４２を回転中心Ｃ２周りのＸ５方向に回転させる。
次いで、上記切削カッター４４の上方にシャンクＳ１先端に装着された電極１０を移動させるとともに、電極１０の中心軸を第２出力歯車４２の回転中心Ｃ２に合致させる。
そして、電極１０を第２出力歯車４２の回転中心Ｃ２に沿って切削カッター４４に接近させる。すると、回転する切削カッター４４の切刃部４５ｂが電極１０の先端面に接触し、上記切削カッター４４が電極中心軸周りに回転することで上記電極１０の先端面が切削される。
以上より、本発明の実施形態によると、第１及び第２出力歯車３２，４２の回転速度を任意に変更できるので、挟持具３７及び切削カッター４４の各々を第１及び第２出力歯車３２，４２のどちらに装着しても取外又は切削作業を適切に行うことができる。したがって、例えば、左右対称の生産ラインにおいて回転作業装置１を生産ラインの左右に配置する場合であっても、挟持具３７及び切削カッター４４を装着する第１及び第２出力歯車３２，４２を反対にするだけで、回転作業装置１も左右対称となり、コストが嵩まない。また、第１及び第２出力歯車３２，４２共に挟持具３７を装着したり、又は、第１及び第２出力歯車３２，４２共に切削カッター４４を装着したりできるので、汎用性が高い。さらに、第１及び第２出力歯車３２，４２をその間に位置する１つの第２中間歯車８で同時に回転させるので、特許文献１に比べて歯車数を少なくでき、低コストでコンパクトな回転作業装置１にできる。
また、回転作業装置１内における電極１０の切削位置、取外位置、及び取付位置が直線上に位置するようになるので、例えば、生産ラインにおいて電極１０を移動させるロボットや自動機の動作を簡素化してラインタクトを短くすることができる。
さらに、サーボモータ５が第１及び第２出力歯車３２，４２の回転中心Ｃ１，Ｃ２に対して交差する方向に延びる姿勢となるので、電極１０の切削作業や取外作業を行う際に、第１及び第２出力歯車３２，４２に対して電極１０を回転中心Ｃ１，Ｃ２方向に沿って接近させるロボットや自動機の一部が回転作業装置１に接触し難くなる。
それに加えて、電極１０をシャンクＳ１先端から取り外す際、シャンクＳ１から滴り落ちた冷却用の水が仮に回転作業装置１内部に侵入したとしても、サーボモータ５の内部に到達し難くなる。したがって、電極１０の取外作業を繰り返し行ってもサーボモータ５の故障を確実に防ぐことができる。
そして、電極取外作業における第１出力歯車３２の回転動作を利用して取り外す電極１０を挟持できるので、第１出力歯車３２を回転させるためのサーボモータ５以外の駆動源を別途用意して電極１０を挟持するといった必要がなく、設備がシンプルであるとともに、低コストで、且つ、コンパクトな回転作業装置１にできる。
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に対し、電極先端面の切削作業やシャンク先端から電極を取り外す取外作業を回転動作によって行う回転作業装置に適している。
１ 回転作業装置
５ サーボモータ
５ａ 回転軸
８ 第２中間歯車
９ 電極格納ボックス（電極格納手段）
１０ 電極
１１ 制御盤（制御手段）
１１ａ 記憶部
１３ 駆動手段
３２ 第１出力歯車（回転体）
３３ｃ 第１歯部
３３ｄ 凹条溝（凹部）
３５ａ ネジ（支軸）
３５ｃ 突起
３４ カバー部材（環状体）
３７ 挟持具
４２ 第２出力歯車（回転体）
４４ 切削カッター
５３ 押圧部材
９２ａ 切欠部（電極取出位置）
Ｃ１，Ｃ２ 回転中心
Ｓ１ シャンク
Ｇ スポット溶接用ガン

Claims (5)

  1. スポット溶接用ガンのシャンク先端に装着された電極を挟持具で挟持しながら当該挟持具を電極中心軸周りに回転させることにより上記シャンク先端から取り外す電極取外作業を行うか、又は、上記シャンク先端に装着された上記電極の先端面に切削カッターを接触させるとともに当該切削カッターを電極中心軸周りに回転させることにより上記電極先端面を切削する電極切削作業を行う回転作業装置であって、
    内方に上記挟持具か又は上記切削カッターが装着され、且つ、外周に複数の歯部を環状に有し、互いの回転中心が同方向に向くよう径方向に並設された一対の回転体と、
    該両回転体の各歯部に噛み合う中間歯車及び該中間歯車を回転させるサーボモータを有する駆動手段と、
    上記サーボモータに接続され、且つ、互いに異なる第１回転数及び該第１回転数より高回転数である第２回転数を記憶する記憶部を有し、上記両回転体の少なくとも一方で電極取外作業を行う際、上記サーボモータに取外開始信号を出力して上記第１回転数で上記両回転体を回転させる一方、上記両回転体の少なくとも他方で電極切削作業を行う際、上記サーボモータに切削開始信号を出力して上記第２回転数で上記両回転体を回転させる制御手段とを備えていることを特徴とする回転作業装置。
  2. 請求項１に記載の回転作業装置において、
    上記回転体の径方向外側には、使用前の上記電極をその電極中心軸が上記回転体の回転中心と同方向に向く姿勢で複数格納可能な電極格納手段が設けられ、
    該電極格納手段に格納された上記電極の取出位置は、上記両回転体の回転中心を結ぶ直線上に位置していることを特徴とする回転作業装置。
  3. 請求項１又は２に記載の回転作業装置において、
    上記サーボモータは、その回転軸が上記両回転体の回転中心と交差する方向に延びる姿勢で設けられていることを特徴とする回転作業装置。
  4. 請求項１から３のいずれか１つに記載の回転作業装置において、
    上記サーボモータの回転軸は、上記回転体よりも上方に位置していることを特徴とする回転作業装置。
  5. 請求項１から４のいずれか１つに記載の回転作業装置において、
    上記挟持具は、回転中心が上記回転体の回転中心と合致した状態で回転可能な環状体と、
    該環状体の回転中心周りに等間隔に設けられ、回転中心と同方向に延びる支軸により回転中心側に回動可能に軸支された複数の押圧部材とを備え、
    該各押圧部材には、突起が反回転中心側に突設される一方、上記回転体内周面には、上記各突起が遊嵌する凹部が複数凹設され、
    上記電極を上記各押圧部材間において電極中心軸が回転中心と合致するようセットした状態で上記回転体を回転中心周りの一方に回転させ、当該回転体の上記挟持具に対する相対的な回転動作で上記各凹部内面が上記各突起を回転方向一方側に押すことにより、上記各押圧部材が回転中心側に回動するとともに上記電極外周面を押圧して上記電極を挟み込み、さらなる上記回転体の回転中心周り一方側への回転動作により上記電極を上記挟持具とともに回転させて上記シャンク先端から取り外すことを特徴とする回転作業装置。
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