KR102022383B1 - 회전교환장치 - Google Patents

Abstract

이동수단(13)은, 각 피구동측 회전체(8)의 회전축심(C2)을 구동측 회전체(45)의 회전축심(C1)에 일치시킨다. 구동측 회전체(45)는, 그 축심방향을 따라 연장되는 걸어맞춤면(45b)을 갖는다. 각 피구동측 회전체(8)는, 구동측 회전체(45)의 축심방향을 따라 연장되는 피걸어맞춤면(8d)을 갖는다. 회전축심(C2)이 회전축심(C1)에 일치하는 피구동측 회전체(8)를 구동측 회전체(45)측으로 이동시킨 상태에서 구동측 회전체(45)를 회전시키면, 걸어맞춤면(45b)이 피걸어맞춤면(8d)에 걸어 맞춰진다.

Description

회전교환장치{ROTARY CHANGER}

본 발명은, 아크용접에 이용하는 용접토치의 토치본체 선단(先端)에 나사 결합되어 연결된 콘택트팁(contact tip)을 교환하는 회전교환장치에 관한 것이다.

종래부터, 아크용접에 이용하는 용접토치의 토치본체 선단에 콘택트팁을 장착하거나, 또는, 상기 토치본체의 선단으로부터 콘택트팁을 분리하는 회전교환장치가 일반적으로 알려져 있다. 예를 들어, 특허문헌 1에 개시되어 있는 회전교환장치는, 콘택트팁의 교환작업을 효율 좋게 행하기 위해, 콘택트팁을, 그 중심축을 중심으로 하여 회전시키는 회전체를 복수 구비한다. 이 각 회전체는, 직육면체 형상을 이루는 수납홀더 내에 회전축심이 상하방향을 향하는 자세로 수평방향에 나열 구비되고, 상기 각 회전체의 하단(下端)에는, 회전축심이 각 회전체의 회전축심과 일치하는 평기어가 장착된다. 상기 수납홀더의 하방(下方)에는, 구동축이 상하방향으로 연장되는 구동모터가 하나 배치되고, 상기 구동축에는, 상기 수납홀더의 하부 내방(內方)에 위치하는 피니언 기어가 장착된다. 상기 수납홀더는, 랙 앤드 피니언 기구에 의해 수평방향으로 이동 가능하게 되고, 상기 수납홀더의 수평방향으로의 이동동작에 의해, 상기 용접토치에 대해 콘택트팁의 교환작업을 행하는 팁 교환위치로까지 상기 각 회전체를 차례로 이동시키며, 또한, 상기 팁 교환위치로 이동해 온 회전체의 평기어에 상기 피니언 기어를 맞물리게 된다. 이에 따라, 콘택트팁의 교환작업을 행하는 팁 교환위치의 회전체를 바꿀 수 있음과 동시에, 상기 팁 교환위치에 위치하는 회전체와 당해 회전체를 회전시키는 구동부분이 연결되어 상기 팁 교환위치의 회전체가 회전하게 된다.

특허문헌 1 : 일본 특허공개 2002－192345호 공보

그런데, 특허문헌 1에서는, 각 회전체의 평기어를 그 회전축심과 직교하는 방향으로 이동시키면서 구동 모터의 구동축에 장착된 피니언 기어에 맞물리게 된다. 따라서, 팁 교환위치의 회전체를 바꾸는 것이 반복하여 행해지면, 평기어와 피니언 기어가 서로 맞물릴 때마다 평기어 및 피니언 기어의 각 톱니부에 대해 톱니 두께방향으로 큰 부하가 걸려 버려, 더 나아가 평기어 및 피니언 기어에 변형이나 파손이 발생하여 버릴 우려가 있다.

본 발명은, 이러한 점을 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적으로 하는 바는, 콘택트팁의 교환작업을 행하는 회전체를 복수 가짐과 동시에 각 회전체의 회전동작을 하나의 구동원에 의해 행하는 회전교환장치에 있어서, 각 회전체와 당해 각 회전체를 구동시키는 구동원측을 연결하는 부분의 변형이나 파손을 방지하는 데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 콘택트팁의 교환작업을 행하는 각 회전체를 그 축심방향으로 이동시켜 구동원측에 연결하도록 한 것을 특징으로 한다.

구체적으로는, 콘택트팁을, 그 중심축을 중심으로 하여 회전시킴으로써 용접토치의 토치본체 선단에 장착하거나, 또는, 상기 토치본체 선단으로부터 상기 콘택트팁을 분리하는 회전교환장치를 대상으로 하며, 다음과 같은 해결수단을 강구하였다.

즉, 제 1 발명에서는, 제 1 회전축심을 중심으로 하여 회전 구동하는 제 1 회전체와, 상기 제 1 회전축심과 동일방향으로 연장되는 제 2 회전축심을 중심으로 하여 회전 가능하며, 또한, 상기 제 2 회전축심과 직교하는 방향에 복수 나열되고, 상기 콘택트팁을 그 중심축이 상기 제 2 회전축심에 일치하는 상태에서 회전시키는 제 2 회전체와, 이 각 제 2 회전체를 이동시켜 상기 제 1 회전체의 축심방향 일측(一側)의 위치에서 상기 각 제 2 회전체의 제 2 회전축심을 상기 제 1 회전축심에 차례로 일치시키는 이동수단과, 상기 제 1 회전체를 그 축심방향 일측으로 바이어싱(biasing)하는 제 1 스프링 부재를 구비하고, 상기 제 1 회전체에는, 당해 제 1 회전체의 축심방향을 따라 연장되는 걸어맞춤면(面)을 갖는 걸어맞춤 돌기가 형성되며, 상기 각 제 2 회전체에는, 당해 각 제 2 회전체의 축심방향을 따라 연장되는 피(被)걸어맞춤면을 갖는 피걸어맞춤 돌기가 형성되고, 상기 제 2 회전축심이 상기 제 1 회전축심에 일치하는 상기 제 2 회전체를, 상기 제 1 회전체측으로 이동시킨 상태에서 상기 제 1 회전체를 회전시킨 때, 상기 걸어맞춤면이 상기 피걸어맞춤면에 걸어 맞춰지도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

제 2 발명에서는, 제 1 발명에 있어서, 상기 제 2 회전체를 당해 제 2 회전체의 축심방향을 따라 상기 제 1 회전체로부터 멀어지는 방향으로 바이어싱하는 제 2 스프링 부재를 구비하는 것을 특징으로 한다.

제 3 발명에서는, 제 1 발명 또는 제 2 발명에 있어서, 상기 걸어맞춤면은, 상기 걸어맞춤 돌기의 돌출단(端)으로부터 기단(基端)에 걸쳐 형성되고, 상기 걸어맞춤 돌기의 돌출단면(端面)은, 당해 걸어맞춤 돌기의 돌출단측의 걸어맞춤면의 가장자리부로부터 상기 제 1 회전체의 역회전방향으로 나선형으로 경사지면서 나아가는 것을 특징으로 한다.

제 4 발명에서는, 제 1 발명에서 제 3 발명 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 이동수단은, 상기 제 1 회전축심과 동일방향을 향하는 제 3 회전축심을 중심으로 하여 회전 가능하며, 또한, 상기 제 2 회전체가 상기 제 3 회전축심을 중심으로 한 회전방향을 따라 등간격으로 복수 나열된 제 3 회전체와, 이 제 3 회전체를 당해 제 3 회전체의 정회전방향으로 바이어싱하는 제 3 스프링 부재를 구비하고, 상기 제 3 회전체의 바깥둘레 가장자리부에는, 돌기가 상기 각 제 2 회전체에 각각 대응하는 위치이거나, 또는, 상기 각 제 2 회전체의 사이에 각각 대응하는 위치가 되도록 상기 제 3 회전축심을 중심으로 한 회전방향을 따라 등간격으로 형성되며, 상기 제 3 회전체의 지름방향 외측에는, 상기 제 1 회전체의 축심방향을 따라 슬라이드 가능한 슬라이드 부재가 구비되고, 이 슬라이드 부재는, 상기 제 1 회전체의 축심방향 일측으로 슬라이드한 때, 상기 제 3 회전체의 정회전 시의 상기 각 돌기의 통과영역을 차단함과 동시에 상기 콘택트팁의 교환작업을 행하는 제 2 회전체의 제 2 회전축심을 상기 제 1 회전축심에 일치시키는 한편, 상기 제 1 회전체의 축심방향 타측(他側)으로 슬라이드한 때, 상기 제 3 회전체의 정회전 시의 상기 각 돌기의 통과영역을 개방하는 제 1 벽부와, 이 제 1 벽부보다 상기 제 3 회전체의 정회전방향 하류측(下流側)이며, 또한, 상기 제 1 벽부로부터 상기 각 돌기 사이의 거리보다 짧은 거리만큼 멀어진 위치에 형성되고, 상기 제 1 회전체의 축심방향 일측으로 슬라이드한 때, 상기 제 3 회전체의 정회전 시의 상기 각 돌기의 통과영역을 개방하는 한편, 상기 제 1 회전체의 축심방향 타측으로 슬라이드한 때, 상기 제 3 회전체의 정회전 시의 상기 각 돌기의 통과영역을 차단하는 제 2 벽부를 갖는 것을 특징으로 한다.

제 5 발명에서는, 제 4 발명에 있어서, 상기 슬라이드 부재를 상기 제 1 회전체의 축심방향의 일측으로 바이어싱하는 제 4 스프링 부재를 구비하는 것을 특징으로 한다.

제 1 발명에서는, 이동수단에 의해 제 2 회전축심이 제 1 회전축심에 일치한 제 2 회전체를 제 1 회전체측으로 이동시키면, 제 2 회전체가 제 1 회전체에 접촉한다. 이 때, 제 1 회전체 및 제 2 회전체의 접촉 시에 발생하는 충격이 제 1 스프링 부재의 수축동작에 의해 흡수되므로, 제 1 회전체 및 제 2 회전체의 파손 및 변형을 방지할 수 있다. 제 1 회전체와 제 2 회전체가 서로 접촉하는 상태에서 제 1 회전체를 회전 구동시키면, 제 2 회전체에 제 1 회전체가 슬라이딩하면서 회전한 후, 걸어맞춤 돌기의 걸어맞춤면이 피걸어맞춤 돌기의 피걸어맞춤면에 걸어 맞춰져 제 1 회전체 및 제 2 회전체가 일체로 회전한다. 그리고, 콘택트팁이 그 중심축을 중심으로 하여 회전하게 되어, 콘택트팁의 교환작업을 행할 수 있게 된다. 콘택트팁의 교환작업이 종료되고, 제 2 회전체를 제 1 회전체의 반대측으로 이동시키면, 걸어맞춤면과 피걸어맞춤면이 서로 슬라이딩하면서 걸어맞춤 돌기의 피걸어맞춤 돌기와의 걸어 맞춤이 해제되므로, 제 1 회전체 및 제 2 회전체의 이격 시에 제 1 회전체 및 제 2 회전체에 대해 부하가 걸리지 않는다. 이와 같이, 제 1 회전체와 제 2 회전체를 서로 연결하는 때와, 제 1 회전체와 제 2 회전체를 서로 이격시키는 때에 있어서, 걸어맞춤 돌기와 피걸어맞춤 돌기에 큰 부하가 걸리지 않으므로, 콘택트팁의 교환작업을 행하는 회전체 주위의 변형이나 파손을 방지할 수 있다.

제 2 발명에서는, 제 2 회전체에 의한 콘택트팁의 교환작업이 종료된 후, 제 2 회전체가 제 2 스프링 부재의 바이어싱력(biasing force)에 의해 자동적으로 원래의 위치에 돌아가게 되므로, 비용을 들이는 일 없이 콘택트팁의 교환 시의 작업효율을 높일 수 있다.

제 3 발명에서는, 콘택트팁의 교환작업 시에 있어서 제 1 회전체가 회전하는 때, 피걸어맞춤 돌기가 걸어맞춤 돌기의 돌출단면에 슬라이딩하면서 나선형으로 이동하고, 그 후, 걸어맞춤 돌기의 걸어맞춤면이 피걸어맞춤 돌기의 피걸어맞춤면에 걸어 맞춰진다. 따라서, 걸어맞춤 돌기와 피걸어맞춤 돌기가 서로 걸어 맞춰지기까지의 동안에 제 1 회전체와 제 2 회전체와의 사이에 발생하는 마찰저항의 변동이 작아져, 제 1 회전체를 제 2 회전체에 원활하게 연결할 수 있다.

제 4 발명에서는, 슬라이드 부재를 제 1 회전체의 축심방향 일측으로 슬라이드시킨 상태인 때, 제 1 벽부에 각 돌기 중 하나가 접촉하여 제 3 회전체가 정지상태가 되고, 콘택트팁의 교환작업을 행하는 제 2 회전체의 제 2 회전축심이 제 1 회전체의 제 1 회전축심에 일치한다. 이 상태에서 슬라이드 부재를 제 1 회전체의 축심방향 타측으로 슬라이드시키면, 제 1 벽부에 접촉하고 있던 돌기가 제 1 벽부에 접촉하지 않게 되어 제 3 회전체가 제 3 스프링 부재의 바이어싱력에 의해 회전하기 시작하나, 제 1 벽부에 접촉하지 않게 된 돌기가 각 돌기 사이의 거리보다 짧은 거리만큼 이동한 때에 제 2 벽부에 접촉하므로, 제 3 회전체가 정지상태가 된다. 그 후, 슬라이드 부재를 제 1 회전체의 축심방향 일측으로 슬라이드시키면, 제 2 벽부에 접촉하고 있던 돌기가 제 2 벽부에 접촉하지 않게 되어 제 3 회전체가 제 3 스프링 부재의 바이어싱력에 의해 회전하기 시작하나, 제 2 벽부에 접촉하지 않게 된 돌기에 인접하는 돌기가 제 1 벽부에 접촉하므로, 제 3 회전체가 다시 정지상태가 됨과 동시에, 콘택트팁의 교환작업을 행한 제 2 회전체에 인접하는 제 2 회전체의 제 2 회전축심이 제 1 회전체의 제 1 회전축심에 일치한다. 이와 같이, 콘택트팁의 교환작업을 행하는 각 제 2 회전체를 바꾸는 동작을 제 3 스프링 부재의 바이어싱력 및 슬라이드 부재의 왕복동작으로 행할 수 있어, 전원이나 에어공급원을 필요로 하는 장치에 비해 심플하며, 또한, 저비용의 장치로 할 수 있다.

제 5 발명에서는, 슬라이드 부재를 제 1 회전체의 축심방향 타측으로 누른 후, 당해 누름동작을 정지시키면, 슬라이드 부재가 제 4 스프링 부재의 바이어싱력에 의해 자동적으로 제 1 회전체의 축심방향 일측으로 슬라이드한다. 따라서, 슬라이드 부재를 제 1 회전체의 축심방향 타측으로 누르는 것만으로 각 제 2 회전체를 바꾸는 작업을 행할 수 있어, 각 제 2 회전체를 바꾸는 작업을 비용을 들이지 않고 효율 좋게 행할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 회전교환장치의 사시도이다.
도 2는, 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 회전교환장치의 개폐커버를 연 상태의 사시도이다.
도 3은, 도 2의 III－III선의 단면도이다.
도 4는, 도 3의 IV 방향에서 본 도이다.
도 5는, 도 3 후에, 토치본체의 선단에 콘택트팁을 장착하고 있는 도중의 상태를 나타내는 도이다.
도 6은, 도 5의 VI 방향에서 본 도이다.
도 7은, 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 회전교환장치의 회전유닛을 상방에서 본 도이다.
도 8은, 도 7의 VIII－VIII선의 단면도이다.
도 9는, 도 8 후에, 회전유닛이 회전하여 다음 콘택트팁이 장착 가능하게 되기 직전의 상태를 나타내는 도이다.
도 10은, 도 9 후에, 회전유닛이 회전하여 다음 콘택트팁이 장착 가능하게 된 직후의 상태를 나타내는 도 7에 상당하는 도이다.
도 11은, 도 10의 XI－XI선의 단면도이다.
도 12는, 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 도 3에 상당하는 도이다.
도 13은, 도 12의 XIII-XIII선의 단면도이다.
도 14는, 도 13 후에, 콘택트팁을 토치본체의 선단으로부터 분리하기 시작한 직후의 상태를 나타내는 도이다.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 그리고, 이하의 바람직한 실시형태의 설명은, 본질적으로 예시에 지나지 않는다.

《제 1 실시형태》

도 1은, 본 발명의 제 1 실시형태의 회전교환장치(1)를 나타낸다. 이 회전교환장치(1)는, 강판 등을 아크용접으로 용접하는 때에 사용하는 용접토치(10)의 토치 구성부품인 금속제 노즐(11)이나 콘택트팁(12)을 자동으로 교환하기 위한 것이다.

상기 용접토치(10)는, 도 3 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 원주(圓柱) 형상의 토치본체(10a)를 구비하고, 이 토치본체(10a)의 선단에는, 원통(圓筒) 형상의 상기 노즐(11)이 장착·분리 가능하게 나사 결합되어 연결된다.

상기 토치본체(10a) 선단에는, 가는 봉 형상을 이루는 구리제 상기 콘택트팁(12)이 나사 결합되어 연결되고, 이 콘택트팁(12)의 선단 부분은, 상기 노즐(11)의 선단 개구로부터 돌출한다.

상기 콘택트팁(12) 외주면(外周面)의 중도부(中途部)로부터 선단부에 걸친 부분은, 상기 콘택트팁(12)의 선단으로 갈수록 완만하게 지름이 축소되는 테이퍼 형상을 이루고, 상기 콘택트팁(12) 외주면의 기단측에는, 2개의 평탄면(平坦面)(12b)이 중심축을 사이에 두고 대칭으로, 또한, 평행하게 형성된다.

상기 각 평탄면(12b)은, 상기 콘택트팁(12)의 외주면을 깎아 형성되므로, 상기 콘택트팁(12) 외주면의 기단 부분은 외측방(外側方)으로 팽출(膨出)되는 팽출부(12c)로 된다.

상기 회전교환장치(1)는, 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 평면에서 보아 거의 열쇠구멍 형상을 이루는 장치본체(2)와, 이 장치본체(2)를 지지하는 가대(架臺)(3)를 구비하고, 상기 장치본체(2)에는, 콘택트팁(12)을 토치본체(10a)에 장착하는 콘택트팁 장착기구(2A)와, 콘택트팁(12)을 토치본체(10a)로부터 분리하는 콘택트팁 분리기구(2B)와, 노즐(11)을 토치본체(10a)에 착탈하는 노즐 착탈기구(2C)가 구비된다.

그리고, 제 1 실시형태에서는, 상기 콘택트팁 분리기구(2B) 및 상기 노즐 착탈기구(2C)의 상세한 기재를 생략한다.

상기 장치본체(2)는, 직육면체 형상을 이루는 기어박스(4)와, 이 기어박스(4)의 상측 둘레가장자리를 따라 연장되며, 또한, 상기 기어박스(4) 상방의 공간을 둘러싸는 커버 케이스(5)와, 이 커버 케이스(5)의 상부 개구를 개폐 가능하게 덮는 개폐커버(6)를 구비한다.

상기 기어박스(4)의 중앙 하면(下面)에는, 도 3 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 서보제어에 의해 회전하는 서보모터(41)가 장착된다.

이 서보모터(41)의 출력축(41a)은, 상하방향으로 연장됨과 동시에 상기 기어박스(4)의 내부에 위치하고, 상기 출력축(41a)의 상단 부분에는, 피니언 기어(41b)가 장착된다.

상기 기어박스(4)의 상면에는, 원형을 이루는 제 1 상측 관통구멍(4a) 및 제 2 상측 관통구멍(4b)이 상기 기어박스(4)의 중앙 부분으로부터 길이방향 일단측(一端側)을 향하여 차례로 형성되는 한편, 상기 기어박스(4)의 하면에서의 상기 제 1 상측 관통구멍(4a) 및 제 2 상측 관통구멍(4b)에 대응하는 부분에는, 원형을 이루는 제 1 하측 관통구멍(4c) 및 제 2 하측 관통구멍(4d)이 각각 형성된다.

상기 제 1 상측 관통구멍(4a)과 상기 제 1 하측 관통구멍(4c)과의 사이에는, 거의 원반 형상의 제 1 기어(42)가 배치된다.

이 제 1 기어(42)는, 그 중앙 부분에 상하로 팽출되는 폭이 넓은 제 1 회전축(42a)을 구비하고, 이 제 1 회전축(42a)의 중앙 부분에는, 상하방향으로 관통하는 제 1 중심구멍(42b)이 형성된다.

상기 제 1 기어(42)는, 상기 제 1 회전축(42a)의 상단측 부분과 상기 제 1 상측 관통구멍(4a)과의 사이, 및, 상기 제 1 회전축(42a)의 하단측 부분과 상기 제 1 하측 관통구멍(4c)과의 사이에 각각 개재시킨 베어링(B1)에 의해 상하방향을 향하는 회전축심(C3)(제 3 회전축심)을 중심으로 하여 회전 가능하게 된다.

그리고, 상기 제 1 기어(42)는, 상기 피니언 기어(41b)에 맞물리고 있어, 상기 서보모터(41)의 출력축(41a)의 회전에 의해 상기 회전축심(C3)을 중심으로 하여 회전하게 된다.

상기 제 2 상측 관통구멍(4b)과 상기 제 2 하측 관통구멍(4d)과의 사이에는, 거의 원반 형상의 제 2 기어(43)가 배치된다.

이 제 2 기어(43)는, 그 중앙 부분에 상하로 팽출되는 폭이 넓은 제 2 회전축(43a)을 구비하고, 이 제 2 회전축(43a)의 중앙 부분에는, 상하방향으로 관통하는 제 2 중심구멍(43b)이 형성된다.

상기 제 2 기어(43)는, 상기 제 2 회전축(43a)의 상단측 부분과 상기 제 2 상측 관통구멍(4b)과의 사이, 및, 상기 제 2 회전축(43a)의 하단측 부분과 상기 제 2 하측 관통구멍(4d)과의 사이에 각각 개재시킨 베어링(B2)에 의해 상기 회전축심(C3)과 동일방향을 향하는 회전축심(C1)(제 1 회전축심)을 중심으로 하여 회전 가능하게 된다.

그리고, 상기 제 2 기어(43)는, 상기 제 1 기어(42)에 맞물리고 있어, 상기 서보모터(41)의 출력축(41a)의 회전에 의해 상기 제 1 기어(42)가 회전하면, 상기 회전축심(C1)을 중심으로 하여 회전하게 된다.

상기 제 2 중심구멍(43b)에는, 통(筒)의 중심이 상기 회전축심(C1)에 일치하는 통 형상의 구동측 회전체(45)(제 1 회전체)가 그 축심방향으로 슬라이드 가능하게 감합(嵌合) 삽입되고, 상기 구동측 회전체(45)는, 도시하지 않는 키 홈에 의해 상기 제 2 기어(43)와 함께 상기 회전축심(C1)을 중심으로 하여 회전하게 된다.

즉, 상기 서보모터(41)는, 도 4 및 도 6에 나타내는 바와 같이, 상기 피니언 기어(41b), 상기 제 1 기어(42) 및 상기 제 2 기어(43)를 개재하여 상기 구동측 회전체(45)를 정회전방향(Y1방향)으로 회전 구동시키게 된다.

상기 구동측 회전체(45)의 상단에는, 상방을 향하여 돌출하는 걸어맞춤 돌기(45a)가 상기 회전축심(C1)을 사이에 두고 대칭으로 한 쌍 형성된다.

이 각 걸어맞춤 돌기(45a)는, 상기 구동측 회전체(45)의 축심방향을 따라 연장되는 걸어맞춤면(45b)을 가지며, 이 각 걸어맞춤면(45b)은, 상기 각 걸어맞춤 돌기(45a)의 돌출단으로부터 기단에 걸쳐 형성된다.

일방의 걸어맞춤 돌기(45a)의 돌출단면(端面)은, 당해 일방의 걸어맞춤 돌기(45a)의 돌출단측의 걸어맞춤면(45b)의 가장자리부로부터 구동측 회전체(45)의 역회전방향(Y2방향)으로 나선형으로 경사지면서 나아가 타방의 걸어맞춤 돌기(45a)의 기단측의 걸어맞춤면(45b)의 가장자리부로 이어진다.

또, 타방의 걸어맞춤 돌기(45a)의 돌출단면은, 당해 타방의 걸어맞춤 돌기(45a)의 돌출단측의 걸어맞춤면(45b)의 가장자리부로부터 구동측 회전체(45)의 역회전방향(Y2방향)으로 나선형으로 경사지면서 나아가 일방의 걸어맞춤 돌기(45a)의 기단측의 걸어맞춤면(45b)의 가장자리부로 이어진다.

상기 제 2 기어(43)의 하방에는, 도 3 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 상방으로 개구하는 수용오목부(46a)를 갖는 커버부재(46)가 구비되고, 상기 수용오목부(46a)에는, 제 1 코일 스프링(47)(제 1 스프링 부재)이 수용된다.

상기 커버부재(46)의 상단 둘레가장자리는, 상기 제 2 회전축(43a)의 하면에 고정되어, 상기 커버부재(46)는, 상기 제 2 기어(43)와 회전 일체로 된다.

상기 제 1 코일 스프링(47)의 일단은, 상기 구동측 회전체(45)의 하면에 접촉하는 한편, 상기 제 1 코일 스프링(47)의 타단은, 상기 수용오목부(46a)의 밑면에 접촉하여, 상기 제 1 코일 스프링(47)은, 상기 구동측 회전체(45)를 상방(구동측 회전체(45)의 축심방향 일측)으로 바이어싱한다.

상기 제 1 기어(42)의 상면에는, 상기 제 1 상측 관통구멍(4a)의 둘레가장자리 부분으로부터 상방으로 연장되는 통 형상의 지축(48)이 고정되고, 이 지축(48)의 내방에는, 상기 콘택트팁 분리기구(2B)가 구비된다.

상기 지축(48)에는, 링 형상을 이루는 회전유닛(7)(제 3 회전체)이 외측으로부터 감합된다.

이 회전유닛(7)은, 당해 회전유닛(7)의 내주면(內周面)의 하반(下半) 부분과 지축(48)과의 사이에 개재시킨 2개의 베어링(B3)에 의해 상기 회전축심(C3)을 중심으로 하여 회전 가능하게 된다.

상기 회전유닛(7)의 내주면의 상반(上半) 부분과 상기 지축(48)과의 사이에는, 나사선형 스프링(71)(제 3 스프링 부재)이 배치되고, 이 나사선형 스프링(71)은, 상기 회전유닛(7)을, 상기 회전축심(C3)을 중심으로 한 정회전방향(X1방향, 도 7 참조)으로 바이어싱한다.

상기 회전유닛(7)의 하반 부분에는, 외측방으로 팽출됨과 동시에 상기 회전유닛(7)의 회전방향을 따라 연장되는 환(環)형상 팽출부(72)가 형성된다.

이 환형상 팽출부(72)에는, 상하방향으로 관통하는 감합구멍(72a)이 상기 회전유닛(7)의 회전방향(회전축심(C1)과 직교하는 방향)에 10개 나열 형성되며, 각 감합구멍(72a)의 간격은, 회전유닛(7)의 정회전방향 상류단(上流端)에 위치하는 감합구멍(72a)과 회전유닛(7)의 정회전방향 하류단(下流端)에 위치하는 감합구멍(72a)과의 사이를 제외하고 등간격이 된다.

상기 각 감합구멍(72a)에는, 통 형상의 부시(72b)가 감합되고, 이 각 부시(72b)에는, 회전축심(C2)(제 2 회전축심)이 상기 회전축심(C1)과 동일방향을 향하는 피(被)구동측 회전체(8)(제 2 회전체)가 상기 회전축심(C2)을 중심으로 하여 회전 가능하게 감합 삽입된다.

상기 피구동측 회전체(8)는, 당해 피구동측 회전체(8)의 축심방향을 따라 슬라이드 가능하게 되고, 상기 구동측 회전체(45)의 상방(구동측 회전체(45)의 축심방향 일측)에 위치한다.

상기 환형상 팽출부(72)의 바깥둘레 가장자리부에는, 상기 피구동측 회전체(8)와 동수의 제 1 돌기(73)가 등간격으로 형성된다.

회전유닛(7)의 정회전방향 하류단에 위치하는 감합구멍(72a)보다 더 하류측의 환형상 팽출부(72)의 바깥둘레 가장자리부에는, 각 제 1 돌기(73) 중 하나가 형성되고, 나머지 각 제 1 돌기(73)는, 각각, 각 피구동측 회전체(8)의 중간 부분에 대응하도록 형성된다.

회전유닛(7)의 정회전방향 상류단에 위치하는 감합구멍(72a)보다 더 상류측의 환형상 팽출부(72)의 바깥둘레 가장자리부에는, 제 2 돌기(74)가 형성되고, 이 제 2 돌기(74)의 돌출높이는, 상기 각 제 1 돌기(73)의 돌출높이보다 높게 구성된다.

그리고, 상기 나사선형 스프링(71)과 상기 각 피구동측 회전체(8)로 본 발명의 이동수단(13)을 구성하며, 당해 이동수단(13)은 상기 회전유닛(7)을 회전시킴으로써 상기 각 피구동측 회전체(8)를 이동시켜 당해 각 피구동측 회전체(8)의 회전축심(C2)을 상기 구동측 회전체(45)의 회전축심(C1)에 차례로 일치시키게 된다.

상기 피구동측 회전체(8)의 상부 내주면에는, 회전축심(C2)을 향하여 돌출하는 걸림부(8a)가 회전축심(C2)을 사이에 두고 대칭으로 한 쌍 형성된다.

상기 걸림부(8a)의 돌출단은, 상기 콘택트팁(12)의 각 평탄면(12b)에 대응하는 평탄한 형상을 이룬다.

그리고, 상기 피구동측 회전체(8)에 콘택트팁(12)을 상방으로부터 삽입하면, 상기 각 걸림부(8a)의 돌출단이 상기 각 평탄면(12b)에 대면함과 동시에, 콘택트팁(12)의 각 팽출부(12c)가 상기 각 걸림부(8a)에 걸려, 콘택트팁(12)의 중심축이 회전축심(C2)에 일치하게 된다.

상기 각 피구동측 회전체(8)의 하단에는, 도 4 및 도 6에 나타내는 바와 같이, 하방을 향하여 돌출하는 피걸어맞춤 돌기(8b)가 상기 회전축심(C2)을 사이에 두고 대칭으로 한 쌍 형성된다.

이 각 피걸어맞춤 돌기(8b)는, 상기 각 피구동측 회전체(8)의 축심방향을 따라 연장되는 피걸어맞춤면(8d)을 가지며, 이 각 피걸어맞춤면(8d)은, 상기 각 피걸어맞춤 돌기(8b)의 돌출단으로부터 기단에 걸쳐 형성된다.

일방의 피걸어맞춤 돌기(8b)의 돌출단면은, 일방의 피걸어맞춤 돌기(8b)의 돌출단측의 피걸어맞춤면(8d)의 가장자리부로부터 피구동측 회전체(8)의 정회전방향(Y1방향)으로 나선형으로 경사지면서 나아가 타방의 피걸어맞춤 돌기(8b)의 기단측의 피걸어맞춤면(8d)의 가장자리부로 이어진다.

또, 타방의 피걸어맞춤 돌기(8b)의 돌출단면은, 타방의 피걸어맞춤 돌기(8b)의 돌출단측의 피걸어맞춤면(8d)의 가장자리부로부터 피구동측 회전체(8)의 정회전방향(Y1방향)으로 나선형으로 경사지면서 나아가 일방의 피걸어맞춤 돌기(8b)의 기단측의 피걸어맞춤면(8d)의 가장자리부로 이어진다.

상기 각 피구동측 회전체(8)에는, 제 2 코일 스프링(8c)(제 2 스프링 부재)이 장착된다.

이 제 2 코일 스프링(8c)의 일단은 상기 피구동측 회전체(8)의 상부 외주면에 고정되는 한편, 상기 제 2 코일 스프링(8c)의 타단은 상기 환형상 팽출부(72)에 접촉하여, 상기 제 2 코일 스프링(8c)은, 상기 피구동측 회전체(8)를 상방(구동측 회전체(45)의 축심방향 일측)으로 바이어싱한다.

상기 지축(48)의 상단 부분에는, 중심축이 상기 회전축심(C3)에 일치하는 원반커버(49)가 고정되고, 이 원반커버(49)의 중심에는, 콘택트팁(12)을 삽입 가능한 삽입구멍(49a)이 형성된다.

상기 원반커버(49)의 상방에는, 당해 원반커버(49)로부터 상기 회전축심(C1)을 향하여 경사진 상방으로 연장되는 가이드봉(44)이 구비되고, 이 가이드봉(44)의 연장돌출단에는, 중심축이 상기 회전축심(C1)에 일치하는 가이드링부(44a)가 구비된다.

이 가이드링부(44a)는, 상기 토치본체(10a)의 형상에 대응하고, 당해 토치본체(10a)를 상방으로부터 삽입하면, 당해 토치본체(10a)의 중심이 상기 회전축심(C1)에 일치하게 된다.

그리고, 상기 토치본체(10a)를 상기 가이드링부(44a)에 상방으로부터 삽입하여 피구동측 회전체(8)에 삽입된 상태의 콘택트팁(12)을 상기 토치본체(10a)에 의해 누르면, 피구동측 회전체(8)가 상기 제 2 코일 스프링(8c)의 바이어싱력에 대항하며 하측(구동측 회전체(45)의 축심방향 타측)으로 이동하여 구동측 회전체(45)에 접촉하게 된다.

또, 피구동측 회전체(8)가 구동측 회전체(45)에 접촉한 상태에서 구동측 회전체(45)를 정회전시키면, 상기 각 걸어맞춤면(45b)이 상기 각 피걸어맞춤면(8d)에 각각 걸어 맞춰져 상기 구동측 회전체(45)와 상기 피구동측 회전체(8)가 일체로 회전하고, 당해 회전동작에 의해, 콘택트팁(12)을, 그 중심축을 중심으로 하여 회전시켜 상기 토치본체(10a)의 선단에 장착하게 된다.

상기 기어박스(4)의 길이방향 일단에는, 도 7 내지 도 11에 나타내는 바와 같이, 상방을 향하여 연장되는 슬라이드봉(9a)이 기어박스(4)의 길이방향과 교차하는 수평방향에 소정의 간격을 두고 한 쌍 구비된다.

상기 양 슬라이드봉(9a) 사이에는, 회전유닛(7)의 바깥둘레 가장자리부의 형상에 대응하도록 완만하게 만곡하는 두꺼운 거의 판 형상의 슬라이드 부재(9)가 구비되고, 이 슬라이드 부재(9)에는, 상하방향으로 관통하는 슬라이드구멍(9b)이 상기 각 슬라이드봉(9a)에 대응하는 위치에 형성된다.

상기 각 슬라이드구멍(9b)은, 상기 각 슬라이드봉(9a)에 외측으로부터 감합되고, 상기 슬라이드 부재(9)는, 상기 양 슬라이드봉(9a)을 교락(bridging)함과 동시에, 상기 양 슬라이드봉(9a)을 따라 상하방향(구동측 회전체(45)의 축심방향)으로 슬라이드 가능하게 된다.

상기 슬라이드 부재(9)의 회전유닛(7)측에는, 제 1 벽부(9e) 및 제 2 벽부(9f)가 돌출 형성되고, 상기 제 2 벽부(9f)는, 상기 제 1 벽부(9e)보다 회전유닛(7)의 정회전방향 하류측이며, 또한, 상기 각 제 1 돌기(73) 사이의 거리보다 짧은 거리만큼 상기 제 1 벽부(9e)로부터 멀어진 위치가 된다.

상기 제 1 벽부(9e)는, 상기 슬라이드 부재(9)의 하단가장자리를 따라 회전유닛(7)의 정회전방향 상류측 거의 반분에 걸쳐 형성되고, 그 돌출방향의 두께는, 상기 제 2 돌기(74)의 돌출높이보다 짧게 구성된다.

상기 제 2 벽부(9f)는, 상기 슬라이드 부재(9)에서의 회전유닛(7)의 정회전방향 하류단에 있어서 상단 부분으로부터 중도부에 걸쳐 형성되고, 상기 제 1 벽부(9e)와 상기 제 2 벽부(9f)는, 회전유닛(7)의 정회전방향에서 보면 상하방향에 나열된 위치가 된다.

상기 슬라이드 부재(9) 상단의 중앙 부분에는, 상하방향으로 연장되는 가늘고 긴 누름봉(9c)이 일체로 장착된다.

한편, 상기 슬라이드 부재(9)의 하방에는, 당해 슬라이드 부재(9)를 상방(구동측 회전체(45)의 축심방향 일측)으로 바이어싱하는 제 4 코일 스프링(9d)이 장착된다.

그리고, 상기 제 1 벽부(9e)는, 상기 슬라이드 부재(9)가 상방으로 슬라이드한 때, 도 7 및 도 8에 나타내는 바와 같이, 회전유닛(7)의 정회전 시의 각 제 1 돌기(73)의 통과영역을 차단하며 각 제 1 돌기(73) 중 하나가 접촉하게 되어, 콘택트팁(12)의 장착작업을 행하는 피구동측 회전체(8)의 회전축심(C2)을 회전축심(C1)에 일치시키게 된다.

또, 상기 제 1 벽부(9e)는, 상기 슬라이드 부재(9)가 하방으로 슬라이드한 때, 도 9에 나타내는 바와 같이, 회전유닛(7)의 정회전 시의 각 제 1 돌기(73)의 통과영역을 개방하게 된다.

한편, 상기 제 2 벽부(9f)는, 상기 슬라이드 부재(9)가 하방으로 슬라이드한 때, 회전유닛(7)의 정회전 시의 상기 각 제 1 돌기(73)의 통과영역을 차단하며 각 제 1 돌기(73) 중 하나가 접촉하여, 상기 회전유닛(7)의 회전을 정지시키게 된다.

또, 상기 제 2 벽부(9f)는, 상기 슬라이드 부재(9)가 상방으로 슬라이드한 때, 도 11에 나타내는 바와 같이, 회전유닛(7)의 정회전 시의 각 제 1 돌기(73)의 통과영역을 개방하여 상기 회전유닛(7)이 나사선형 스프링(71)의 바이어싱력에 의해 회전하기 시작하게 된다.

상기 개폐커버(6)는, 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 상하방향으로 회동(pivot) 가능하게 되도록 그 길이방향 일단 부분이 상기 커버 케이스(5)에 축지지되고, 상기 개폐커버(6)의 길이방향 타단측에는, 당해 개폐커버(6)를 닫은 상태에서 상기 가이드링부(44a) 및 누름봉(9c)에 각각 대응하는 삽입구멍(6a) 및 삽입구멍(6b)이 나열 형성된다.

다음에, 토치본체(10a)에 콘택트팁(12)을 장착하는 장착작업에 대해 설명한다.

먼저, 작업자는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 회전교환장치(1)의 개폐커버(6)를 연 후, 도 7에 나타내는 바와 같이, 회전유닛(7)을 나사선형 스프링(71)의 바이어싱력에 대항하며 역회전방향(X2방향)으로 회전시켜 나사선형 스프링(71)을 감는다. 그리고, 회전유닛(7)의 정회전방향 하류단에 위치하는 피구동측 회전체(8)가 슬라이드 부재(9)에 대응하는 위치로 된 때에 손을 놓는다. 그러면, 도 8에 나타내는 바와 같이, 회전유닛(7)의 정회전방향 하류단에 위치하는 제 1 돌기(73) 다음의 제 1 돌기(73)가 슬라이드 부재(9)의 제 1 벽부(9e)에 접촉하여 회전유닛(7)이 정지한다. 이 때, 회전유닛(7)의 정회전방향 하류단에 위치하는 피구동측 회전체(8)의 회전축심(C2)이 회전축심(C1)에 일치한다. 그리고, 각 피구동측 회전체(8)에 콘택트팁(12)을 상방으로부터 삽입한다.

다음에, 개폐커버(6)를 닫은 후, 도시하지 않는 산업용 로봇 등을 조작하여 노즐 착탈기구(2C) 및 콘택트팁 분리기구(2B)로 토치본체(10a)로부터 노즐(11) 및 콘택트팁(12)을 분리한다.

이어서, 토치본체(10a)를 개폐커버(6)의 삽입구멍(6a)에 상방으로부터 삽입한다. 그러면, 토치본체(10a)는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 가이드링부(44a)에 안내되어 피구동측 회전체(8)에 삽입되어 있는 콘택트팁(12)에 접촉한다.

더욱 토치본체(10a)를 하방으로 이동시키면, 피구동측 회전체(8)가 제 2 코일 스프링(8c)의 바이어싱력에 대항하며 하방으로 슬라이드하여 구동측 회전체(45)에 접촉한다. 이 때, 구동측 회전체(45) 및 피구동측 회전체(8)의 접촉 시에 발생하는 충격이 제 1 코일 스프링(47)의 수축동작에 의해 흡수되므로, 구동측 회전체(45) 및 피구동측 회전체(8)의 파손 및 변형을 방지할 수 있다.

그 후, 피구동측 회전체(8)와 구동측 회전체(45)가 서로 접촉한 상태에서 서보모터(41)를 작동시켜, 피니언 기어(41b), 제 1 기어(42) 및 제 2 기어(43)를 개재하여 구동측 회전체(45)를 정회전방향으로 회전 구동시킨다. 그러면, 도 6에 나타내는 바와 같이, 각 걸어맞춤 돌기(45a)가 각 피구동측 회전체(8)에 각각 슬라이딩하면서 이동함과 동시에, 각 피걸어맞춤 돌기(8b)가 각 구동측 회전체(45)에 각각 슬라이딩하면서 이동함으로써 각 걸어맞춤 돌기(45a)의 걸어맞춤면(45b)이 각 피걸어맞춤 돌기(8b)의 피걸어맞춤면(8d)에 걸어 맞춰지므로, 구동측 회전체(45) 및 피구동측 회전체(8)가 일체로 회전한다.

구동측 회전체(45)가 회전하는 때, 각 피걸어맞춤 돌기(8b)가 각 걸어맞춤 돌기(45a)의 돌출단면에 슬라이딩하면서 나선형으로 이동함과 동시에, 각 걸어맞춤 돌기(45a)가 각 피걸어맞춤 돌기(8b)의 돌출단면에 슬라이딩하면서 나선형으로 이동하고, 그 후, 각 걸어맞춤 돌기(45a)의 걸어맞춤면(45b)이 각 피걸어맞춤 돌기(8b)의 피걸어맞춤면(8d)에 걸어 맞춰진다. 따라서, 각 걸어맞춤 돌기(45a)와 각 피걸어맞춤 돌기(8b)가 서로 걸어 맞춰지기까지의 동안에 구동측 회전체(45)와 피구동측 회전체(8)와의 사이에 발생하는 마찰저항의 변동이 작아져, 구동측 회전체(45)를 피구동측 회전체(8)에 원활하게 연결할 수 있다.

그리고, 피구동측 회전체(8)가 회전하면, 콘택트팁(12)이 그 중심축을 중심으로 하여 회전하여 토치본체(10a)의 선단에 나사 결합에 의해 장착된다.

콘택트팁(12)의 장착작업이 종료된 후, 토치본체(10a)를 상방으로 이동시켜 피구동측 회전체(8)가 구동측 회전체(45)를 하방으로 누르는 것을 정지한다. 그러면, 제 1 코일 스프링(47)의 바이어싱력에 의해 구동측 회전체(45)가 상방으로 슬라이드함과 동시에, 제 2 코일 스프링(8c)의 바이어싱력에 의해 피구동측 회전체(8)가 상방으로 슬라이드하여 구동측 회전체(45)와 피구동측 회전체(8)가 자동적으로 원래의 위치에 돌아가므로, 제 1 코일 스프링(47) 및 제 2 코일 스프링(8c)을 이용하여, 비용을 들이는 일 없이 콘택트팁(12)의 교환 시의 작업효율을 높일 수 있다.

상기 구동측 회전체(45)와 상기 피구동측 회전체(8)가 각각 원래의 위치에 돌아가는 때, 걸어맞춤면(45b)과 피걸어맞춤면(8d)이 서로 슬라이딩하면서 각 걸어맞춤 돌기(45a)의 각 피걸어맞춤 돌기(8b)와의 걸어 맞춤이 해제되므로, 상기 구동측 회전체(45) 및 상기 피구동측 회전체(8)의 이격 시에 구동측 회전체(45) 및 피구동측 회전체(8)에 대해 부하가 걸리지 않는다. 이와 같이, 구동측 회전체(45)와 피구동측 회전체(8)를 서로 연결하는 때와, 구동측 회전체(45)와 피구동측 회전체(8)를 서로 이격시키는 때에 있어서, 걸어맞춤 돌기(45a)와 피걸어맞춤 돌기(8b)에 큰 부하가 걸리지 않으므로, 콘택트팁(12)의 교환작업을 행하는 구동측 회전체(45) 및 피구동측 회전체(8)의 변형이나 파손을 방지할 수 있다.

그 후, 토치본체(10a)의 선단에 장착된 콘택트팁(12)을 개폐커버(6)의 삽입구멍(6b)에 삽입시킨다. 그러면, 콘택트팁(12)이 누름봉(9c)을 상방으로부터 눌러 슬라이드 부재(9)가 제 4 코일 스프링(9d)의 바이어싱력에 대항하며 하방으로 슬라이드한다.

상기 슬라이드 부재(9)가 하방으로 슬라이드하면, 도 9에 나타내는 바와 같이, 제 1 벽부(9e)에 접촉하고 있던 제 1 돌기(73)가 상기 제 1 벽부(9e)에 접촉하지 않게 되므로 회전유닛(7)이 유닛 회전방향으로 회전하기 시작하나, 제 1 벽부(9e)에 접촉하지 않게 된 제 1 돌기(73)가 각 제 1 돌기(73) 사이의 거리보다 짧은 거리만큼 이동한 때에 제 2 벽부(9f)에 접촉하므로, 회전유닛(7)이 다시 정지상태가 된다.

다음에, 토치본체(10a)를 상방으로 이동시켜 당해 토치본체(10a)에 장착된 콘택트팁(12)에 의한 누름봉(9c)의 누름을 정지시킨다. 그러면, 도 10 및 도 11에 나타내는 바와 같이, 슬라이드 부재(9)가 제 4 코일 스프링(9d)의 바이어싱력에 의해 자동적으로 상방으로 슬라이드한다.

상기 슬라이드 부재(9)가 상방으로 슬라이드하면, 제 2 벽부(9f)에 접촉하고 있던 제 1 돌기(73)가 상기 제 2 벽부(9f)에 접촉하지 않게 되어 회전유닛(7)이 나사선형 스프링(71)의 바이어싱력에 의해 회전하기 시작하나, 제 2 벽부(9f)에 접촉하지 않게 된 제 1 돌기(73)에 인접하는 제 1 돌기(73)가 제 1 벽부(9e)에 접촉하므로, 회전유닛(7)이 다시 정지상태가 된다. 이 때, 콘택트팁(12)의 장착작업을 행한 피구동측 회전체(8)에 인접하는 피구동측 회전체(8)의 회전축심(C2)이 구동측 회전체(45)의 회전축심(C1)에 일치하여, 다음의 콘택트팁(12)의 장착작업을 행할 수 있는 상태가 된다. 이와 같이, 콘택트팁(12)의 장착작업을 행하는 각 피구동측 회전체(8)를 바꾸는 작업을 나사선형 스프링(71)의 바이어싱력 및 슬라이드 부재(9)의 왕복동작으로 행할 수 있어, 전원이나 에어공급원을 필요로 하는 장치에 비해 심플하며, 또한, 저비용의 회전교환장치(1)로 할 수 있다.

또, 슬라이드 부재(9)가 제 4 코일 스프링(9d)의 바이어싱력에 의해 자동적으로 상방으로 슬라이드하므로, 슬라이드 부재(9)를 하방으로 누르는 것만으로 각 피구동측 회전체(8)를 바꾸는 작업을 행할 수 있게 되어, 각 피구동측 회전체(8)를 바꾸는 작업을 제 4 코일 스프링(9d)을 이용하여 비용을 들이지 않고 효율 좋게 행할 수 있다.

그리고, 회전교환장치(1)는, 이상의 작업을 반복 행함으로써 콘택트팁(12)의 토치본체(10a) 선단으로의 장착작업을 10회 행할 수 있다.

또한, 회전유닛(7)의 회전방향 상류단에 위치하는 피구동측 회전체(8)가 슬라이드 부재(9)에 대응하는 위치에 오면, 제 1 벽부(9e)에 제 2 돌기(74)가 접촉하여 회전유닛(7)이 정지한다. 그리고, 피구동측 회전체(8)에 삽입된 콘택트팁(12)의 장착작업이 종료된 후, 슬라이드 부재(9)를 하방으로 슬라이드시켰다 하더라도, 제 2 돌기(74)의 돌출높이가 제 1 벽부(9e)의 돌출방향의 두께보다도 높으므로, 제 2 돌기(74)가 항상 슬라이드 부재(9)의 측연부(側緣部)에 접촉하여, 그 이상, 회전유닛(7)이 정회전하지 않게 된다.

또, 본 발명의 제 1 실시형태에서는, 상기 각 제 1 돌기(73)가 상기 회전유닛(7)의 바깥둘레 가장자리부에서의 상기 각 피구동측 회전체(8) 사이에 각각 대응하는 위치가 되나, 이에 한정되지 않고, 예를 들어, 상기 각 제 1 돌기(73)가 상기 회전유닛(7)의 바깥둘레 가장자리부에서의 상기 각 피구동측 회전체(8)에 각각 대응하는 위치가 되어도 된다.

또한, 본 발명의 제 1 실시형태에서는, 피구동측 회전체(8)에 의해 콘택트팁(12)을, 그 중심축을 중심으로 한 Y1방향으로 회전시킴으로써 토치본체(10a)의 선단에 콘택트팁(12)을 장착하도록 하나, 피구동측 회전체(8)를 구동측 회전체(45)에 의해 Y2방향으로 회전시키는 구조로 함과 동시에, 토치본체(10a)에 장착된 콘택트팁(12)을 피구동측 회전체(8)에 삽입하여 그 중심축을 중심으로 한 Y2방향으로 회전시킴으로써 토치본체(10a)의 선단으로부터 분리하는 구조로 할 수도 있다.

《제 2 실시형태》

도 12 내지 도 14는, 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 회전교환장치(1)를 나타낸다. 이 제 2 실시형태에서는, 콘택트팁 분리기구(2B)의 구조가 구체적으로 기재되어 있는 점이 제 1 실시형태와 다를 뿐이고, 그 밖에는 제 1 실시형태와 동일하므로, 이하, 제 1 실시형태와 다른 부분만을 상세하게 설명한다.

상기 제 1 기어(42)의 제 1 중심구멍(42b)에는, 통의 중심이 회전축심(C3)에 일치하는 원통부재(51)가 상하방향으로 슬라이드 가능하게 감합 삽입되고, 이 원통부재(51)의 내방에는, 상하로 관통하는 팁통과구멍(51c)이 형성된다.

상기 원통부재(51)는, 도시하지 않는 키 홈에 의해 상기 회전축심(C3)을 중심으로 하여 상기 제 1 기어(42)와 회전 일체로 되고, 상기 서보모터(41)에 의해 피니언 기어(41b)가 회전하면, 상기 제 1 기어(42)를 개재하여 상기 회전축심(C3)을 중심으로 하여 회전하게 된다.

상기 원통부재(51)의 상단 바깥둘레 가장자리부에는, 외측방으로 팽출됨과 동시에 상방으로 연장되는 환형상 벽부(51a)가 형성되고, 이 환형상 벽부(51a)의 상반 부분에는, 지름방향으로 연장되며 양단이 개구하는 홈부(51b)가 회전축심(C3) 둘레에 4개 등간격으로 형성된다.

상기 환형상 벽부(51a)의 내방에는, 중심선이 상기 회전축심(C3)에 일치한 상태에서 회전축심(C3)을 중심으로 하여 회전 가능한 환형상체(52)가 장착된다.

이 환형상체(52)는, 상측에 위치하는 거의 원반 형상의 커버 플레이트(53)와, 이 커버 플레이트(53)로부터 소정의 간격을 두고 하측에 위치하는 링부재(54)를 구비하고, 상기 커버 플레이트(53)는, 상기 환형상 벽부(51a)의 상단 개구를 덮는다.

상기 링부재(54)는, 상기 환형상 벽부(51a)의 하반 부분의 내방에 위치하고, 그 중앙에는, 구멍부(54a)가 형성된다.

상기 커버 플레이트(53)의 바깥둘레 가장자리부에는, 하방으로 돌출함과 동시에 커버 플레이트(53)의 바깥둘레 가장자리부를 따라 환형상으로 연장되는 환형상 연장돌출부(53a)가 형성되고, 상기 커버 플레이트(53)의 중앙에는, 상기 구멍부(54a)의 상부 개구에 대응하는 팁삽입구멍(53b)이 형성된다.

상기 환형상 벽부(51a)의 상반 부분의 내방에는, 평면에서 보아 거의 화살표 형상을 이루는 누름 클로(55)가 회전축심(C3) 둘레에 등간격으로 4개 구비되고, 각 누름 클로(55)는, 상기 각 홈부(51b)에 각각 대응하는 위치가 된다.

상기 누름 클로(55)는, 평면에서 보아 상기 회전축심(C3)측으로 갈수록 점차 좁아지는 거의 부채 형상의 클로 본체부(55a)를 구비하고, 이 클로 본체부(55a)의 회전축심(C3)측의 단면은, 지름방향 외측으로 패이는 완만한 만곡면(55b)으로 구성된다.

한편, 상기 누름 클로(55)의 회전축심(C3)으로부터 먼 측의 단면에는, 양측 부분보다도 중앙 부분이 약간 패이는 단차면부(55c)가 형성되고, 이 단차면부(55c)의 중앙에는, 대응하는 홈부(51b)에 느슨하게 감합되는 돌기(55d)가 외측방을 향하여 돌출 형성된다.

그리고, 상기 각 누름 클로(55) 및 상기 환형상체(52)는, 협지구(50)를 구성하며, 상기 누름 클로(55)는, 상하로 연장되는 나사(55e)에 의해 상기 커버 플레이트(53) 및 상기 링부재(54)에 축지지되어, 상기 회전축심(C3)측으로 회동 가능하게 된다.

제 2 실시형태의 지축(48)은, 상측에 위치하는 통 형상의 상측 축부(48A)와, 하측에 위치하는 통 형상의 하측 축부(48B)를 구비한다.

상기 상측 축부(48A)의 상반 부분은, 상기 원통부재(51)의 외주면에 슬라이딩 가능하게 접하는 한편, 상기 상측 축부(48A)의 하반 부분에는, 외측방에 단차 형상으로 지름이 확대된 환형상 단차부(48a)가 형성된다.

상기 상측 축부(48A)는, 그 통의 중심선을 상기 하측 축부(48B)의 통의 중심선과 일치시킨 상태에서 상기 환형상 단차부(48a)가 상기 하측 축부(48B)의 상반 부분에 상하방향으로 슬라이드 가능하게 외측으로부터 감합된다.

상기 환형상 단차부(48a)에는, 상하로 연장되는 슬릿(48b)이 통의 중심선 둘레에 복수 형성된다.

한편, 상기 하측 축부(48B) 외주면의 상부에는, 상기 각 슬릿(48b)에 감합되는 복수의 핀(48c)이 장착되고, 상기 상측 축부(48A)가 상하로 슬라이드하는 때, 상기 각 슬릿(48b)이 상기 각 핀(48c)을 안내하게 된다.

상기 상측 축부(48A)의 상부에는, 외측방으로 팽출됨과 동시에 상방으로 돌출하는 환형상 돌조부(48d)가 형성되고, 이 환형상 돌조부(48d)는, 상기 원통부재(51)의 환형상 벽부(51a)의 외측방을 덮는다.

상기 환형상 돌조부(48d)의 상부 외주면에는, 환형상의 감합오목부(48e)가 형성되고, 이 감합오목부(48e)에는, O링(48f)이 감합된다.

그리고, 상기 환형상 돌조부(48d)는, 상기 커버 플레이트(53)의 환형상 연장돌출부(53a)의 내방에 위치하며, 당해 환형상 연장돌출부(53a)의 내주면에 상기 O링(48f)의 바깥둘레 가장자리부가 접하게 된다.

한편, 제 2 실시형태의 원반커버(49)는, 링 형상을 이루며, 상기 환형상 돌조부(48d)의 하부 외주면에 외측으로부터 감합된다.

상기 하측 축부(48B)의 내방에는, 제 5 코일 스프링(56)이 배치되고, 이 제 5 코일 스프링(56)은, 상기 원통부재(51)에 외측으로부터 장착된다.

상기 제 5 코일 스프링(56)의 하단은, 상기 하측 축부(48B)의 하단 둘레가장자리에 고정되는 한편, 상기 제 5 코일 스프링(56)의 상단은, 상기 상측 축부(48A)의 중도부에 고정되어, 상기 제 5 코일 스프링(56)은, 상기 상측 축부(48A)를 개재하여 상기 원통부재(51)를 상방으로 바이어싱한다.

그리고, 상기 팁삽입구멍(53b)을 개재하여 상기 콘택트팁(12)을 팁통과구멍(51c)에 수용한 상태에서 상기 원통부재(51)를, 회전축심(C3)을 중심으로 하여 정회전시켜(도 14의 Z1방향), 상기 원통부재(51)의 상기 협지구(50)에 대한 상대적인 정회전동작으로 상기 각 홈부(51b) 내면이 상기 각 돌기(55d)를 정회전방향으로 누름으로써, 상기 각 누름 클로(55)가 회동동작에 의해 회전축심(C3)측으로 전진하여 상기 콘택트팁(12)의 외주면을 눌러, 상기 콘택트팁(12)을 사이에 끼우게 된다.

또한, 각 누름 클로(55)가 상기 콘택트팁(12)을 누른 상태에서, 더욱 원통부재(51)를 정회전시킴으로써 상기 콘택트팁(12)을 상기 협지구(50)와 함께 회전시키면서 상기 토치본체(10a)로부터 분리하게 된다.

이 때, 콘택트팁(12)은 토치본체(10a)에 나사 결합에 의한 연결에 의해 장착되어 있으므로, 원통부재(51)의 정회전동작에 의해 토치본체(10a)에 대해 콘택트팁(12)이 토치본체(10a)로부터 멀어지도록 하방으로 나사전진하면, 원통부재(51)가 제 5 코일 스프링(56)의 바이어싱력에 대항하며 점차 토치본체(10a)로부터 멀어지게 된다. 따라서, 콘택트팁(12)의 분리작업 시의 콘택트팁(12)의 나사전진 동작에 의해 원통부재(51) 및 토치본체(10a)에 부하가 걸려 당해 원통부재(51) 및 토치본체(10a)가 변형되거나, 또는, 파손되어 버리는 것을 방지할 수 있다.

한편, 상기 원통부재(51)를 역회전시키면, 당해 원통부재(51)의 상기 협지구(50)에 대한 상대적인 역회전동작으로 상기 각 홈부(51b) 내면이 상기 각 돌기(55d)를 역회전방향으로 누름으로써, 상기 각 누름 클로(55)가 회동동작에 의해 회전축심(C3)으로부터 멀어지는 방향으로 후퇴하여 상기 콘택트팁(12)의 외주면으로부터 이격하여, 상기 각 누름 클로(55)의 상기 콘택트팁(12)과의 연계(連係)가 해제되어, 콘택트팁(12)이 팁통과구멍(51c)을 따라 낙하하여 폐기되게 된다.

이와 같이, 본 발명의 제 2 실시형태에서는, 콘택트팁(12)을 토치본체(10a)로부터 분리하기 위한 원통부재(51)를 회전시키면, 각 누름 클로(55)에 의한 콘택트팁(12)으로 누르는 힘이 커져 협지구(50)가 콘택트팁(12)을 강고하게 파지(把持)하게 된다. 따라서, 분리작업 시에 협지구(50)와 콘택트팁(12)과의 사이에서 미끄러짐이 발생하지 않게 되어, 콘택트팁(12)의 분리작업을 확실하게 행할 수 있다. 또, 콘택트팁(12)의 분리작업 시의 원통부재(51)의 회전동작을 이용하여 콘택트팁(12)을 협지할 수 있으므로, 원통부재(51)를 회전시키기 위한 구동원 이외의 구동원을 별도 준비하여 콘택트팁(12)을 협지하는 등의 필요가 없어, 설비가 심플함과 동시에, 저비용이며, 또한, 콤팩트한 회전교환장치(1)로 할 수 있다.

본 발명은, 아크용접에 이용하는 용접토치의 토치본체 선단에 나사 결합되어 연결된 콘택트팁을 교환하는 회전교환장치에 적합하다.

1 : 회전교환장치 7 : 회전유닛(제 3 회전체)
8 : 피구동측 회전체(제 2 회전체) 8b : 피걸어맞춤 돌기
8c : 제 2 코일 스프링(제 2 스프링 부재)
8d : 피걸어맞춤면 9 : 슬라이드 부재
9d : 제 4 코일 스프링(제 4 스프링 부재)
9e : 제 1 벽부 9f : 제 2 벽부
10 : 용접토치 10a : 토치본체
12 : 콘택트팁 13 : 이동수단
45 : 구동측 회전체(제 1 회전체)
45a : 걸어맞춤 돌기 45b : 걸어맞춤면
47 : 제 1 코일 스프링(제 1 스프링 부재)
71 : 나사선형 스프링(제 3 스프링 부재)
73 : 제 1 돌기 C1 : 제 1 회전축심
C2 : 제 2 회전축심 C3 : 제 3 회전축심

Claims (5)

1. 콘택트팁(contact tip)을, 그 중심축을 중심으로 하여 회전시킴으로써 용접토치의 토치본체 선단(先端)에 장착하거나, 또는, 상기 토치본체 선단으로부터 상기 콘택트팁을 분리하는 회전교환장치에 있어서,
   제 1 회전축심을 중심으로 하여 회전 구동하는 제 1 회전체와,
   상기 제 1 회전체를 그 축심방향 일측으로 바이어싱(biasing)하는 제 1 스프링 부재와,
   상기 제 1 회전축심과 동일방향으로 연장되는 제 2 회전축심을 중심으로 하여 회전 가능하며, 또한, 상기 제 2 회전축심과 직교하는 방향에 복수 나열되고, 상기 콘택트팁을 그 중심축이 상기 제 2 회전축심에 일치하는 상태에서 회전시키는 제 2 회전체와,
   상기 제 2 회전체를 당해 제 2 회전체의 축심방향을 따라 상기 제 1 회전체로부터 멀어지는 방향으로 바이어싱하는 제 2 스프링 부재와,
   상기 제 1 회전축심과 동일방향을 향하는 제 3 회전축심을 중심으로 하여 회전 가능하게 설치되는 제 3 회전체를 가지고, 상기 제 3 회전체에는 상기 제 2 회전체가 상기 제 3 회전축심을 중심으로 한 회전방향을 따라 등간격으로 복수 나열됨과 동시에 상기 제 2 회전축심을 따라 이동 가능하게 장착되며, 상기 제 3 회전체의 회전 동작에 의하여 상기 각 제 2 회전체를 상기 제 1 회전체로부터 이격된 위치에서 이동시켜 상기 제 1 회전체의 축심방향 일측(一側)의 위치에서 상기 각 제 2 회전체의 제 2 회전축심을 상기 제 1 회전축심에 차례로 일치시키는 이동수단을 구비하고,
   상기 제 1 회전체에는, 당해 제 1 회전체의 축심방향을 따라 연장되는 걸어맞춤면(面)을 갖는 걸어맞춤 돌기가 형성되며,
   상기 각 제 2 회전체에는, 당해 각 제 2 회전체의 축심방향을 따라 연장되는 피(被)걸어맞춤면을 갖는 피걸어맞춤 돌기가 형성되고, 상기 제 2 회전축심이 상기 제 1 회전축심에 일치하는 상기 제 2 회전체를, 상기 제 1 회전체측으로 이동시킨 상태에서 상기 제 1 회전체를 회전시킨 때, 상기 걸어맞춤면이 상기 피걸어맞춤면에 걸어 맞춰지도록 구성되는 것을 특징으로 하는 회전교환장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제 2 회전체에 있어 상기 제 1 회전체의 반대측 내주면에는 상기 제 2 회전축심측에 돌출하는 걸림부가 형성되고,
   상기 걸림부는 상기 콘택트팁을 상기 제 2 회전체에 있어 상기 제 1 회전체의 반대측에서 삽입할 때 상기 콘택트팁의 외주면에 걸리며, 동시에, 당해 콘택트팁의 중심축을 상기 제 2 회전축심에 일치하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 회전교환장치.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 걸어맞춤면은, 상기 걸어맞춤 돌기의 돌출단(端)으로부터 기단(基端)에 걸쳐 형성되고,
   상기 걸어맞춤 돌기의 돌출단면(端面)은, 당해 걸어맞춤 돌기의 돌출단측의 걸어맞춤면의 가장자리부로부터 상기 제 1 회전체의 역회전방향으로 나선형으로 경사지면서 나아가는 것을 특징으로 하는 회전교환장치.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 이동수단은, 상기 제 3 회전체를 당해 제 3 회전체의 정회전방향으로 바이어싱하는 제 3 스프링 부재를 구비하고,
   상기 제 3 회전체의 바깥둘레 가장자리부에는, 돌기가 상기 각 제 2 회전체에 각각 대응하는 위치이거나, 또는, 상기 각 제 2 회전체 사이에 각각 대응하는 위치가 되도록 상기 제 3 회전축심을 중심으로 한 회전방향을 따라 등간격으로 형성되며,
   상기 제 3 회전체의 지름방향 외측(外側)에는, 상기 제 1 회전체의 축심방향을 따라 슬라이드 가능한 슬라이드 부재가 구비되고,
   이 슬라이드 부재는, 상기 제 1 회전체의 축심방향 일측으로 슬라이드한 때, 상기 제 3 회전체의 정회전 시의 상기 각 돌기의 통과영역을 차단함과 동시에 상기 콘택트팁의 교환작업을 행하는 제 2 회전체의 제 2 회전축심을 상기 제 1 회전축심에 일치시키는 한편, 상기 제 1 회전체의 축심방향 타측으로 슬라이드한 때, 상기 제 3 회전체의 정회전 시의 상기 각 돌기의 통과영역을 개방하는 제 1 벽부와, 이 제 1 벽부보다 상기 제 3 회전체의 정회전방향 하류측(下流側)이며, 또한, 상기 제 1 벽부로부터 상기 각 돌기 사이의 거리보다 짧은 거리만큼 멀어진 위치에 형성되고, 상기 제 1 회전체의 축심방향 일측으로 슬라이드한 때, 상기 제 3 회전체의 정회전 시의 상기 각 돌기의 통과영역을 개방하는 한편, 상기 제 1 회전체의 축심방향 타측으로 슬라이드한 때, 상기 제 3 회전체의 정회전 시의 상기 각 돌기의 통과영역을 차단하는 제 2 벽부를 갖는 것을 특징으로 하는 회전교환장치.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 슬라이드 부재를 상기 제 1 회전체의 축심방향 일측으로 바이어싱하는 제 4 스프링 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 회전교환장치.

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