KR20170078804A

KR20170078804A - 회전교환장치

Info

Publication number: KR20170078804A
Application number: KR1020177014921A
Authority: KR
Inventors: 마나게 아누라 실바 마락칼라
Original assignee: 가부시키가이샤 팁맨
Priority date: 2015-09-15
Filing date: 2016-07-28
Publication date: 2017-07-07
Also published as: CN107107245A; BR112017027705A2; CN107107245B; EP3205436A4; US10730136B2; BR112017027705B1; JP6813895B2; JPWO2017046990A1; EP3205436B1; EP3205436A1; MX2017006781A; WO2017046990A1; CA2966310C; KR101963438B1; US20170232546A1; CA2966310A1

Abstract

제 1 회전체(41)의 관통구멍(41a)을 형성하는 내주면(內周面)에는, 관통구멍(41a)에 수용한 콘택트팁(12)의 외주면(外周面)에 접촉하여 콘택트팁(12)의 중심축을 회전중심(R2)에 일치시키거나, 또는, 접근시키는 위치결정수단(13)이 구비된다.

Description

회전교환장치{ROTATING REPLACEMENT DEVICE}

본 발명은, 아크용접에 이용하는 용접토치의 토치본체 선단부(先端部)에 장착된 노즐이나 콘택트팁(contact tip)을 교환하는 회전교환장치에 관한 것이다.

종래부터, 예를 들어, 특허문헌 1에는, 아크용접용 용접토치의 선단부에 장착된 통(筒) 형상의 노즐이나 봉 형상의 콘택트팁 등 토치 구성부품을 효율 좋게 교환하기 위해, 상기 토치 구성부품을 자동으로 교환하는 회전교환장치가 개시되어 있다.

이 회전교환장치는, 상단(上端)으로 개구하는 오목부를 갖는 복수의 체인저를 구비하고, 이 각 체인저는, 구동 모터 및 기어 맞물림기구에 의해 상하방향을 향하는 회전중심을 중심으로 하여 회전하게 된다. 그리고, 상기 토치 구성부품을 토치본체로부터 분리하는 경우에는, 상기 체인저를 회전시키면서 상기 오목부에 상기 토치 구성부품을 삽입시킴으로써 상기 오목부를 상기 토치 구성부품에 연계(連係)시킴과 동시에 당해 토치 구성부품을 상기 체인저와 함께 회전시켜 토치본체로부터 분리하도록 구성되는 한편, 상기 토치 구성부품을 토치본체에 장착하는 경우에는, 상기 체인저에 상기 토치 구성부품을 선단측(先端側)이 하방(下方)을 향하는 자세로 세팅함과 동시에 상기 체인저를 회전시키면서 상기 토치본체를 점차 하강시킴으로써, 상기 토치 구성부품을 상기 토치본체의 선단 부분에 장착하도록 구성되어 있다.

그런데, 토치본체에 대해 토치 구성부품의 장착·분리작업을 행하는 때, 토치 구성부품의 중심축에 대해 체인저의 회전축심이 어긋난 상태에서 장착·분리작업을 행하면, 토치본체 및 토치 구성부품이 변형되거나, 또는, 파손되어 버릴 우려가 있다.

이를 회피하기 위해, 특허문헌 1의 회전교환장치에서는, 체인저의 상방(上方)의 위치에 안내판을 설치한다. 이 안내판에는, 하방을 향해 지름이 축소되는 삽입통과구멍이 상기 체인저의 상부 개구에 대응하도록 형성되고, 상기 토치 구성부품을 상기 삽입통과구멍에 상방으로부터 삽입 통과시키면, 상기 토치 구성부품의 중심축을 상기 체인저의 회전축심에 일치시키거나, 또는, 접근시킨 상태로 할 수 있게 된다.

특허문헌 1 : 일본 특허공개 2002－192345호 공보

그러나, 특허문헌 1과 같이, 체인저의 상방에 안내판을 설치하면, 장치가 체인저의 회전축심의 연장방향으로 대형화하여 버린다.

본 발명은, 이러한 점을 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적으로 하는 바는, 토치 구성부품의 장착·분리동작을 행하는 회전체의 회전축심의 연장방향으로 콤팩트한 회전교환장치를 제공하는 데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 토치 구성부품의 중심축을 회전체의 회전축심에 일치시키거나, 또는, 접근시키는 수단을 회전체의 내방(內方)에 구비하도록 한 것을 특징으로 한다.

구체적으로는, 용접토치의 통 형상 또는 봉 형상의 토치 구성부품을 그 중심축이 회전중심을 따르도록 수용 가능한 중공부(中空部)를 내부에 갖는 회전체를 구비하고, 이 회전체의 회전동작에 의해 상기 토치 구성부품을, 그 중심축을 중심으로 하여 회전시키면서 토치본체에 장착하거나, 또는, 상기 토치본체로부터 분리하도록 구성된 회전교환장치를 대상으로 하며, 다음과 같은 해결수단을 강구하였다.

즉, 제 1 발명에서는, 상기 회전체의 상기 중공부를 형성하는 내주면에는, 당해 중공부에 수용한 상기 토치 구성부품의 외주면에 접촉하여 당해 토치 구성부품의 중심축을 상기 회전중심에 일치시키거나, 또는, 접근시키는 위치결정수단이 구비되는 것을 특징으로 한다.

제 2 발명에서는, 제 1 발명에 있어서, 상기 위치결정수단은, 상기 회전중심과 교차하는 방향으로 진퇴 가능하게 구비되고, 상기 중공부에 상기 토치 구성부품을 수용한 상태에서 전진하면 당해 토치 구성부품의 외주면에 접촉하여 연계하는 한편, 후퇴하면 상기 토치 구성부품의 외주면으로부터 이격하여 연계가 해제되도록 구성된 연계부재이며, 상기 회전체는, 상기 연계부재가 상기 토치 구성부품에 연계한 상태에서 회전함으로써, 상기 토치 구성부품을, 그 중심축을 중심으로 하여 회전시켜 상기 토치본체로부터 분리하거나, 또는, 상기 토치본체에 장착하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

제 3 발명에서는, 제 2 발명에 있어서, 상기 회전체에 장착되며, 또한, 중심선이 상기 회전체의 회전중심과 일치한 상태에서 당해 회전체에 대해 회전 가능한 환(環)형상체, 및, 상기 회전체의 내방(內方)에, 또한, 상기 회전중심 둘레에 등간격으로 위치하며, 상기 회전중심과 동일방향으로 연장되는 지축에 의해 회전중심측으로 회동(pivot) 가능하게 상기 환형상체에 축지지된 복수의 상기 연계부재를 갖는 협지구를 구비하고, 상기 회전체의 내주면에는, 상기 회전중심측으로 개구하는 요함(凹陷)부가 상기 각 연계부재에 대응하도록 회전중심 둘레에 등간격으로 복수 형성되며, 상기 각 연계부재에는, 대응하는 상기 요함부에 느슨하게 감합(嵌合)되는 돌기가 형성되고, 상기 토치 구성부품을 상기 중공부에 수용한 상태에서 상기 회전체를, 회전중심을 중심으로 하여 정회전시켜, 당해 회전체의 상기 협지구에 대한 상대적인 정회전동작으로 상기 각 요함부 내면이 상기 각 돌기를 정회전방향으로 누름으로써, 상기 각 연계부재가 회동동작에 의해 회전중심측으로 전진하여 상기 토치 구성부품의 외주면을 눌러 상기 토치 구성부품을 사이에 끼우고, 더욱 상기 회전체를 정회전시킴으로써 상기 토치 구성부품을 상기 협지구와 함께 회전시키면서 상기 토치본체에 장착하거나, 또는, 상기 토치본체로부터 분리하는 것을 특징으로 한다.

제 4 발명에서는, 제 2 발명에 있어서, 상기 토치 구성부품은, 외주면에 중심축과 평행하게 연장되는 평탄면(平坦面) 및 이 평탄면보다 외측방(外側方)으로 팽출(膨出)되는 팽출부를 선단측(先端側)으로부터 차례로 갖는 콘택트팁이며, 상기 회전체의 중공부는, 상기 회전중심을 따라 상하로 연장됨과 동시에 상단 및 하단으로 개구하고, 상기 회전체의 주벽(周壁)에는, 수평방향으로 연장되며 상기 중공부에 연이어 통하는 연통구멍이 형성되고, 상기 연계부재는, 상기 연통구멍에 그 연통방향으로 진퇴 가능하게 구비되며, 전진한 때, 상기 중공부로 돌출하여 상기 콘택트팁의 평탄면에 접촉하여 연계하는 한편, 후퇴한 때, 상기 콘택트팁의 평탄면으로부터 이격하여 상기 연통구멍에 몰입되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

제 5 발명에서는, 제 4 발명에 있어서, 상기 콘택트팁의 평탄면은, 상기 콘택트팁의 중심축을 사이에 두고 대칭으로 한 쌍 형성되고, 상기 연통구멍은, 상기 회전체의 회전중심을 사이에 두고 대칭으로 한 쌍 형성되며, 상기 연계부재는, 상기 각 연통구멍에 구비되는 것을 특징으로 한다.

제 6 발명에서는, 제 4 발명 또는 제 5 발명에 있어서, 상기 회전체를 승강 가능하게 수용하는 내부공간을 가지며, 상기 회전중심측으로 돌출함과 동시에 그 돌출단면(端面)이 상기 회전체의 외주면에 슬라이딩 가능하게 접하는 환형상 돌조부가 내면에 형성된 수용케이스를 구비하고, 상기 연계부재의 후단측(後端側)은, 당해 연계부재가 전진한 때, 상기 연통구멍에 몰입되는 한편, 상기 연계부재가 후퇴한 때, 상기 수용케이스와 상기 회전체와의 사이에 돌출하도록 구성되며, 상기 환형상 돌조부는, 상기 회전체의 승강 동작에 의해 상기 연통구멍을 폐색하는 상태와 상기 연통구멍을 개방하는 상태로 전환 가능하게 되는 것을 특징으로 한다.

제 7 발명에서는, 제 6 발명에 있어서, 상기 연계부재의 전단측(前端側)이 상기 중공부로 돌출하도록 상기 연계부재를 상기 중공부측으로 바이어싱(biasing)하는 제 1 바이어싱수단과, 상기 연계부재의 후단측이 몰입된 상기 연통구멍에 상기 환형상 돌조부가 대응하도록 상기 회전체를 상방으로 바이어싱하는 제 2 바이어싱수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

제 8 발명에서는, 제 7 발명에 있어서, 상기 제 1 바이어싱수단은, 상기 회전체의 회전중심 둘레를 따라 환형상으로 연장되며, 또한, 상기 연계부재의 후단에 접촉하는 고무제 O링(오링, O-ring)인 것을 특징으로 한다.

제 9 발명에서는, 제 8 발명에 있어서, 상기 연계부재의 후단에는, 상기 회전체의 회전중심의 둘레를 따라 연장되며, 또한, 상기 O링이 감합되는 오목돌조홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.

제 10 발명에서는, 제 7 발명에 있어서, 상기 연계부재의 전단 상부에는, 상기 회전체의 회전중심에 가까워질수록 점차 그 높이가 낮아지는 제 1 경사면이 형성되는 것을 특징으로 한다.

제 11 발명에서는, 제 6 발명에 있어서, 상기 환형상 돌조부에는, 상기 회전체의 승강동작에 연동하여 상기 연계부재를 전진시키는 캠수단이 구비되는 것을 특징으로 한다.

제 12 발명에서는, 제 11 발명에 있어서, 상기 캠수단은, 상기 환형상 돌조부의 돌출단면 상부 또는 하부에 형성된 제 2 경사면인 것을 특징으로 한다.

제 13 발명에서는, 제 12 발명에 있어서, 상기 연통구멍이 상기 캠수단보다 상방에 위치하도록 상기 회전체를 상방으로 바이어싱하는 제 3 바이어싱수단을 구비하고, 상기 회전체에는, 상기 중공부에 상기 콘택트팁을 상방으로부터 삽입한 때, 상기 토치본체에 접촉하는 접촉부가 형성되며, 상기 제 2 경사면은, 상기 환형상 돌조부의 돌출단면 상부에 형성되는 것을 특징으로 한다.

제 14 발명에서는, 제 3 발명에 있어서, 상기 회전체는, 상기 회전중심의 일방측으로 개구하여 이 개구 부분으로부터 상기 토치 구성부품을 상기 중공부에 수용하게 되고, 상기 회전체를 상기 회전중심의 일방측으로 바이어싱하는 제 4 바이어싱수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

제 1 발명에서는, 회전체의 중공부에 토치 구성부품을 수용하면, 위치결정수단에 의해 토치 구성부품의 중심축이 회전체의 회전중심에 일치하거나, 또는, 접근하게 된다. 따라서, 특허문헌 1과 같은 안내판을 회전체의 외측에 설치할 필요가 없으므로, 장치를 회전체의 회전중심의 연장방향으로 콤팩트하게 할 수 있다.

제 2 발명에서는, 회전중심과 교차하는 방향에 있어서, 토치 구성부품 및 연계부재의 상대위치를 바꿀 수 있으므로, 토치 구성부품을 회전체의 중공부에 삽입하는 때에, 연계부재를 토치 구성부품과의 접촉을 회피시키는 위치로 미리 후퇴시켜 두어 연계부재 주위의 변형이나 파손을 회피시킬 수 있다. 또, 연계부재를 전진시키면, 연계부재는, 그 전단 부분이 토치 구성부품의 외주면에 접촉하여 회전체에 대한 토치 구성부품의 위치를 결정할 수 있을 뿐만 아니라, 토치 구성부품의 외주면과 연계하여 당해 토치 구성부품의 장착·분리동작도 행할 수 있다.

제 3 발명에서는, 토치 구성부품을 토치본체에 장착하거나, 또는, 분리하기 위해 회전체를 회전시키면, 각 연계부재에 의한 토치 구성부품으로 누르는 힘이 커져 협지구가 토치 구성부품을 강고하게 파지하게 된다. 따라서, 장착·분리작업 시에 있어서 협지구와 토치 구성부품과의 사이에서 미끄러짐이 발생하지 않게 되어, 토치본체에 대한 토치 구성부품의 장착·분리작업을 확실하게 행할 수 있다. 또, 토치 구성부품의 장착·분리작업의 회전체의 회전동작을 이용하여 토치 구성부품을 협지할 수 있으므로, 회전체를 회전시키기 위한 구동원 이외의 구동원을 별도 준비하여 토치 구성부품을 협지하는 등의 필요가 없어, 설비가 심플함과 동시에, 저비용이며, 또한, 콤팩트한 장치로 할 수 있다.

제 4 발명에서는, 연계부재를 전진시키며, 또한, 토치본체에 나사 결합되어 연결된 콘택트팁을 중공부에 선단측으로부터 삽입하면서 회전체를 회전시키면, 관통구멍으로 돌출하는 연계부재의 전단이 콘택트팁의 평탄면에 접촉한다. 그리고, 회전체를 더욱 회전시키면, 연계부재의 전단이 콘택트팁의 평탄면에 걸리므로, 콘택트팁을, 그 중심축을 중심으로 하여 회전시켜 상기 토치본체로부터 분리할 수 있다. 또, 연계부재를 후퇴시키면, 연계부재의 전단측이 상기 연통구멍에 몰입되어 콘택트팁의 팽출부에 접촉하지 않게 되므로, 콘택트팁을 하방으로 낙하시켜 폐기시킬 수 있다.

제 5 발명에서는, 콘택트팁의 중심축을 사이에 두고 대칭으로 위치하는 2부분에 회전체의 2부분이 걸려, 콘택트팁을, 그 중심축을 중심으로 하여 회전시키게 되므로, 콘택트팁의 분리작업 시에 있어서 콘택트팁을 그 중심축이 회전체의 회전중심에 일치하는 상태에서 회전시키기 쉬워지고, 콘택트팁의 중심축이 회전체의 회전중심에 일치하지 않는 상태에서 분리작업을 행하여 토치본체의 콘택트팁과의 장착 부분을 고장나게 하여 버리는 것 등을 방지할 수 있다.

제 6 발명에서는, 환형상 돌조부가 연통구멍을 폐색하면, 연계부재를 후퇴시킬 수 없게 되므로, 콘택트팁을, 그 중심축을 중심으로 하여 회전시키는 때, 연계부재의 전단 부분을 콘택트팁의 평탄면에 견고하게 걸 수 있다. 한편, 환형상 돌조부가 연통구멍을 개방하면, 연계부재를 후퇴시킬 수 있으므로, 연계부재의 전단 부분을 상기 연통구멍에 몰입시킴으로써 연계부재의 전단 부분이 콘택트팁의 팽출부에 접촉하지 않게 되어, 콘택트팁의 낙하에 의한 폐기를 실시할 수 있다.

제 7 발명에서는, 토치본체로부터 분리되어 팽출부가 연계부재의 전단 부분에 접촉하는 상태의 콘택트팁을 하방으로 누르면, 콘택트팁의 팽출부가 연계부재의 전단 부분을 하방으로 누름으로써 회전체가 제 2 바이어싱수단의 바이어싱력(biasing force)에 대항하며 하강하고, 환형상 돌조부가 연통구멍을 개방하는 위치가 되어, 연계부재가 후퇴 가능하게 된다. 그리고, 콘택트팁을 더욱 하방으로 누르면, 팽출부가 연계부재의 전단 부분에 슬라이딩하면서 콘택트팁이 하강함으로써 연계부재의 전단 부분이 상기 연통구멍에 몰입되므로, 콘택트팁을 하방으로 낙하시켜 폐기할 수 있다. 콘택트팁이 하방으로 낙하하면, 제 1 바이어싱수단의 바이어싱력에 의해 연계부재가 전진하여 그 후단 부분이 연통구멍에 몰입되므로, 제 2 바이어싱수단의 바이어싱력에 의해 환형상 돌조부에 회전체의 외주면을 슬라이딩시키면서 당해 회전체가 상승하여 다음 콘택트팁 분리작업을 행할 수 있는 상태가 된다. 이와 같이, 분리한 사용 완료된 콘택트팁을 상방으로부터 누르는 것만으로 당해 콘택트팁의 폐기처리를 행할 수 있으므로, 예를 들어, 다음에 분리작업을 행하는 콘택트팁을 중공부에 삽입하는 동작으로 사용 완료된 콘택트팁의 폐기처리를 행할 수 있어, 효율 좋게 콘택트팁의 분리작업을 반복할 수 있다.

제 8 발명에서는, 연계부재의 전진동작을 간단한 구조로 행할 수 있게 되므로, 제조 비용을 낮게 억제할 수 있다.

제 9 발명에서는, O링이 연계부재로부터 어긋나지 않게 되므로, O링의 바이어싱력이 연계부재에 확실하게 전달되게 된다. 따라서, 콘택트팁의 분리작업 시에 있어서, 연계부재의 전단 부분을 콘택트팁의 평탄면에 확실하게 걸 수 있다.

제 10 발명에서는, 사용 완료된 콘택트팁이 팽출부에 의해 회전체에 유지된 상태에서 콘택트팁을 하방으로 누르면, 팽출부가 연계부재의 전단 부분의 경사면에 슬라이딩하면서 콘택트팁이 하방으로 이동하므로, 콘택트팁이 그 중심축방향에 있어서 연계부재로부터 받는 반력이 작아진다. 따라서, 콘택트팁을 하방으로 누르는 때의 부하가 감소하여 콘택트팁을 원활하게 하방으로 이동시킬 수 있다.

제 11 발명에서는, 상기 회전체가 승강하는 동작에 의해 연계부재가 전진하여 전단 부분이 콘택트팁의 평탄면에 걸리므로, 상기 연계부재를 슬라이드시키는 구동원을 별도 준비할 필요가 없어, 저비용의 장치로 할 수 있다. 또, 연계부재의 전단 부분이 콘택트팁의 평탄면에 눌리게 되므로, 콘택트팁과 연계부재와의 사이의 밀착도가 증가하여 콘택트팁과 연계부재와의 사이의 걸림 상태를 강고한 것으로 할 수 있다.

제 12 발명에서는, 연계부재의 후단 부분이 연통구멍으로부터 돌출하는 상태에서 상기 회전체를 승강시키면, 연계부재의 후단 부분이 제 2 경사면에 슬라이딩함으로써 연계부재가 전진하게 된다. 따라서, 회전체의 승강동작에 연동하여 움직이는 연계부재의 구조가 간단한 것이 되어, 저비용의 장치로 할 수 있다.

제 13 발명에서는, 연계부재의 후단 부분이 연통구멍으로부터 돌출하는 상태에서 토치본체에 장착된 콘택트팁을 회전체의 중공부에 상방으로부터 삽입하면, 토치본체가 접촉부에 접촉하므로 회전체에 대해 하방으로의 힘이 가해진다. 그러면, 연계부재의 후단 부분이 제 2 경사면에 슬라이딩함으로써 연계부재가 전진하여, 환형상 돌조부가 연통구멍에 대응한 상태에서 연계부재의 전단 부분이 콘택트팁의 평탄면에 걸리므로, 회전체의 회전동작에 의해 콘택트팁을 토치본체로부터 분리할 수 있다. 콘택트팁의 분리작업이 종료된 후, 토치본체를 상방으로 이동시키면, 제 3 바이어싱수단의 바이어싱력에 의해 회전체가 상승함에 따라 환형상 돌조부가 연통구멍을 개방하므로, 연계부재가 후퇴 가능하게 된다. 따라서, 연계부재의 전단 부분을 연통구멍에 몰입시킬 수 있어, 콘택트팁의 낙하에 의한 폐기를 실시할 수 있다.

제 14 발명에서는, 토치 구성부품이 토치본체에 나사 결합에 의한 연결에 의해 장착되어 있는 경우, 회전체의 정회전동작에 의해 토치본체에 대해 토치 구성부품이 토치본체로부터 멀어지도록 나사전진하면, 회전체가 제 4 바이어싱수단의 바이어싱력에 대항하며 점차 토치본체로부터 멀어지게 된다. 따라서, 분리작업 시의 토치 구성부품의 나사전진 동작에 의해 회전체 또는 토치본체에 부하가 걸려 당해 회전체 또는 토치본체가 변형되거나, 혹은, 파손되어 버리는 것을 방지할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 회전교환장치의 사시도이다.
도 2는, 기어박스 내부의 각 기어의 맞물림을 나타내는 평면도이다.
도 3은, 도 1의 III－III선의 단면도이다.
도 4는, 도 3의 IV－IV선의 단면도이다.
도 5는, 도 1의 V－V선의 단면도이다.
도 6은, 도 13의 VI－VI선의 단면도이다.
도 7은, 도 1의 VII－VII선의 단면도이다.
도 8은, 도 3의 단면에 상당하는 도이며, 노즐을 토치본체 선단부로부터 분리하기 직전의 상태이거나, 또는, 노즐을 토치본체 선단부에 장착한 직후의 상태를 나타낸다.
도 9는, 도 3의 단면에 상당하는 도이며, 노즐을 토치본체 선단부로부터 분리하고 있는 도중의 상태이거나, 또는, 노즐을 토치본체 선단부에 장착하고 있는 도중의 상태를 나타낸다.
도 10은, 도 3의 단면에 상당하는 도이며, 노즐을 토치본체 선단부로부터 분리한 직후의 상태이거나, 또는, 노즐을 토치본체 선단부에 장착하기 직전의 상태를 나타낸다.
도 11은, 도 5의 단면에 상당하는 도이며, 콘택트팁을 토치본체의 선단으로부터 분리하는 준비단계의 상태를 나타낸다.
도 12는, 도 1의 XII－XII선의 단면도이며, 도 11의 상태 후에, 분리유닛 내부의 회전체를, 회전중심을 중심으로 하여 45도 회전시킨 상태를 나타낸다.
도 13은, 도 12의 단면에 상당하는 도이며, 콘택트팁을 분리유닛 내부의 회전체 내부에 삽입한 직후의 상태를 나타낸다.
도 14는, 도 12의 단면에 상당하는 도이며, 콘택트팁을 토치본체의 선단부로부터 분리한 직후의 상태를 나타낸다.
도 15는, 도 7의 단면에 상당하는 도이며, 콘택트팁을 토치본체의 선단에 장착하기 직전의 상태를 나타낸다.
도 16은, 도 7의 단면에 상당하는 도이며, 콘택트팁을 토치본체의 선단에 장착하고 있는 도중의 상태를 나타낸다.
도 17은, 도 7의 단면에 상당하는 도이며, 콘택트팁을 토치본체의 선단에 장착한 직후의 상태를 나타낸다.
도 18은, 도 12의 단면에 상당하는 도이며, 사용 완료된 콘택트팁을 폐기하기 직전의 상태를 나타낸다.
도 19는, 도 12의 단면에 상당하는 도이며, 사용 완료된 콘택트팁을 폐기하고 있는 도중의 상태를 나타낸다.
도 20은, 도 19의 XX－XX선의 단면도이다.
도 21은, 도 12의 단면에 상당하는 도이며, 사용 완료된 콘택트팁을 폐기한 직후의 도중 상태를 나타낸다.
도 22는, 본 발명의 제 2 실시형태의 도 5에 상당하는 도이다.
도 23은, 도 22의 단면에 상당하는 도이며, 콘택트팁을 분리유닛의 회전체 내부에 삽입한 직후의 상태를 나타낸다.
도 24는, 도 23의 XXIV-XXIV선의 단면도이다.
도 25는, 도 22의 단면에 상당하는 도이며, 콘택트팁을 토치본체의 선단으로부터 분리하기 직전의 상태를 나타낸다.
도 26은, 도 25의 XXVI-XXVI선의 단면도이다.
도 27은, 도 22의 단면에 상당하는 도이며, 콘택트팁을 토치본체의 선단으로부터 분리한 직후의 상태를 나타낸다.
도 28은, 도 22의 단면에 상당하는 도이며, 분리한 콘택트팁을 폐기하고 있는 도중의 상태를 나타낸다.
도 29는, 도 22의 단면에 상당하는 도이며, 분리한 콘택트팁을 폐기한 직후의 상태를 나타낸다.
도 30은, 본 발명의 제 3 실시형태의 도 22에 상당하는 도이다.
도 31은, 도 30의 XXXI-XXXI선의 단면도이다.
도 32는, 도 30의 단면에 상당하는 도이며, 콘택트팁을 회전유닛의 회전체 내부에 삽입한 후에, 콘택트팁을 토치본체의 선단으로부터 분리하기 시작한 직후의 상태를 나타낸다.
도 33은, 도 32의 XXXIII－XXXIII선의 단면도이다.
도 34는, 도 30의 단면에 상당하는 도이며, 콘택트팁을 토치본체의 선단으로부터 분리한 직후의 상태를 나타낸다.
도 35는, 도 30의 단면에 상당하는 도이며, 분리한 콘택트팁을 폐기하고 있는 도중의 상태를 나타낸다.
도 36은, 도 35의 XXXVI－XXXVI선의 단면도이다.

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(도 8 내지 도 21 참조).

상기 용접토치(10)는, 원주(圓柱) 형상의 토치본체(10a)를 구비하고, 이 토치본체(10a)의 선단부에는, 원통(圓筒) 형상의 상기 노즐(11)이 장착·분리 가능하게 나사 결합되어 연결된다.

상기 노즐(11)의 선단측은, 선단 개구로 갈수록 점차 지름이 축소되는 테이퍼 형상을 이루는 한편, 상기 노즐(11)의 기단측(基端側) 외주면에는, 둘레방향을 따라 연장되는 널링가공에 의한 피(被)걸어맞춤부(11a)가 형성된다.

즉, 상기 피걸어맞춤부(11a)는, 상기 노즐(11)의 중심축을 따라 연장되는 다수의 톱니부 및 톱니홈부가 중심축 둘레에 번갈아 형성된다.

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, 도 10 내지 도 19에 나타내는 바와 같이, 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. 즉, 상기 콘택트팁(12)의 외주면은, 상기 평탄면(12b)과 상기 팽출부(12c)를 선단측으로부터 차례로 가진다.

상기 회전교환장치(1)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 두꺼운 거의 삼각 형상을 이루는 삼각판 형상부(2a) 및 이 삼각판 형상부(2a)에 연속되는 직사각형판 형상부(2b)로 이루어진, 평면에서 보아 화살표 형상의 기어박스(2)를 구비한다.

이 기어박스(2)의 직사각형판 형상부(2b) 하면(下面)에는, 서보제어에 의해 회전하는 서보모터(6)가 장착되고, 이 서보모터(6)의 출력축(6a)은, 도 3에 나타내는 바와 같이, 상하방향으로 연장됨과 동시에 상기 기어박스(2)의 직사각형판 형상부(2b) 내부에 위치한다.

상기 직사각형판 형상부(2b)의 상면(上面), 상기 삼각판 형상부(2a)의 상기 직사각형판 형상부(2b)에 연속되는 부분의 상면, 및, 상기 삼각판 형상부(2a)의 3모퉁이측 상면에는, 도 8 내지 도 19에 나타내는 바와 같이, 원형을 이루는 상측 관통구멍(2c)이 각각 형성되는 한편, 상기 삼각판 형상부(2a) 및 직사각형판 형상부(2b) 하면의 상기 상측 관통구멍(2c)에 대응하는 부분에는, 원형을 이루는 하측 관통구멍(2d)이 각각 형성된다.

서로 대응하는 상측 관통구멍(2c)과 하측 관통구멍(2d)과의 사이에는, 거의 원반 형상이며, 또한, 동일 형상의 기어(21)가 각각 배치된다.

각 기어(21)는, 그 중앙 부분에 상하로 팽출되는 폭이 넓은 회전축(21a)을 구비하고, 이 회전축(21a) 중앙에는, 상하방향으로 관통하는 관통구멍(21b)이 형성된다.

또, 상기 각 기어(21)는, 상기 회전축(21a) 상단측의 위치가 베어링(B1)을 개재하여 기어박스(2)에 회전 가능하게 지지되며, 또한, 상기 회전축(21a) 하단측의 위치가 베어링(B2)을 개재하여 기어박스(2)에 회전 가능하게 지지된다.

상기 직사각형판 형상부(2b) 내(內)에 위치하는 기어(21)(이하, 기어(21A)라고 부름)의 관통구멍(21b)에는, 상기 서보모터(6)의 출력축(6a)이 감합된다.

그리고, 상기 기어박스(2)에서의 상기 삼각판 형상부(2a)의 상기 직사각형판 형상부(2b)에 연속되는 부분에 위치하는 기어(21)(이하, 기어(21B)라고 부름)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 상기 직사각형판 형상부(2b) 내의 기어(21A)에 맞물림과 동시에, 상기 삼각판 형상부(2a)의 3모퉁이측에 위치하는 3개의 기어(21)(이하, 기어(21C)라고 부름)에도 맞물리고 있어, 상기 서보모터(6)의 출력축(6a)의 회전에 의해 직사각형판 형상부(2b) 내의 기어(21A)가 상하방향을 향하는 회전중심(R1)을 중심으로 하여 회전함과 동시에, 기어(21B)가 상하방향을 향하는 회전중심(R2)을 중심으로 하여 회전하며, 또한, 각 기어(21C)가 상하방향을 향하는 회전중심(R3)을 중심으로 하여 회전하게 된다.

상기 기어(21A) 상면에는, 상하로 연장되는 노즐교환유닛(3)이 상측 관통구멍(2c)을 개재하여 회전 일체로 고정된다.

상기 노즐교환유닛(3)은, 중심축이 상기 회전중심(R1)과 일치하도록 상하방향으로 연장되는 자세로 상기 기어(21)에 고정된 제 1 통(筒)부재(31)를 구비하고, 이 제 1 통부재(31)의 하단 개구는, 상단 개구보다 작게 형성된다.

상기 제 1 통부재(31)의 내방에는, 중심축이 상기 제 1 통부재(31)의 중심축에 일치하는 제 2 통부재(32)가 상하방향으로 슬라이드 가능하게 감합 삽입되고, 이 제 2 통부재(32)의 상단측에는, 외측방으로 팽출됨과 동시에 중심축 둘레를 따라 연장되는 환형상 팽출부(32b)가 형성된다.

이 환형상 팽출부(32b)의 내방에는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 외측방으로 패이는 오목부(32d)가 회전중심(R1) 둘레에 등간격으로 4개 형성되고, 각 오목부(32d)의 밑면(32e)은, 도 3에 나타내는 바와 같이, 하방(회전중심(R1)의 타방측)으로 갈수록 점차 회전중심(R1)측에 가까워지도록 경사진다.

상기 제 2 통부재(32)의 내방에는, 중심축이 회전중심(R1)에 일치하는 거의 통 형상의 제 3 통부재(34)가 상하로 슬라이드 가능하게 감합 삽입된다.

이 제 3 통부재(34)는, 상방으로 개구하는 중공부(30)를 가지며, 상기 제 3 통부재(34)의 하단 중앙에는, 감합구멍(34a)이 형성된다.

상기 제 3 통부재(34)의 하단측 내방에는, 단면 볼록형상의 피(被)누름부재(35)가 감합된다.

이 피누름부재(35)의 하면 중앙에는, 하방을 향해 돌출하는 감합부(35a)가 형성되고, 이 감합부(35a)는, 상기 감합구멍(34a)에 상방으로부터 감합됨과 동시에 당해 감합구멍(34a)을 개재하여 상기 제 1 통부재(31)의 내방으로 돌출한다.

상기 피누름부재(35)의 중앙에는, 상하로 관통하는 팁회피구멍(35b)이 형성되고, 이 팁회피구멍(35b)의 상단 개구에는, 하방으로 갈수록 점차 회전중심(R1)측에 가까워지도록 지름이 축소되는 테이퍼 형상의 지름축소면(35c)이 형성된다.

상기 제 3 통부재(34) 상단의 상기 각 오목부(32d)에 대응하는 위치에는, 4개의 돌기(34b)가 외측방을 향해 돌출 형성되고, 이 각 돌기(34b)는, 상기 제 3 통부재(34)가 상방으로 슬라이드한 때, 상기 각 오목부(32d)의 상측 개구의 둘레 가장자리에 걸려 제 3 통부재(34)의 그 이상의 상방으로의 슬라이드를 규제하게 된다.

상기 제 3 통부재(34)의 각 돌기(34b) 하방의 주벽에는, 각각 가이드구멍(34c)이 회전중심(R1)을 향하도록 형성된다.

상기 각 가이드구멍(34c)에는, 이동블록(36)(연계부재)이 감합 삽입되고, 상기 각 가이드구멍(34c)은, 회전중심(R1)과 교차하는 방향으로 상기 각 이동블록(36)의 이동을 안내하게 된다.

즉, 상기 이동블록(36)은, 상기 회전중심(R1)과 교차하는 방향으로 진퇴 가능하게 된다.

상기 각 이동블록(36)의 회전중심(R1)측에는, 상기 노즐(11)의 피걸어맞춤부(11a)에 걸어 맞출 수 있는 걸어맞춤부(36a)가 형성되고, 이 걸어맞춤부(36a)는, 상기 피걸어맞춤부(11a)의 각 톱니부와 각 톱니홈부에 각각 대응하는 각 톱니홈부와 각 톱니부가 원호 형상으로 번갈아 나열 형성된다.

한편, 상기 각 이동블록(36)의 회전중심(R1)측과는 반대측은, 이동블록(36)의 다른 부분보다도 상하로 폭이 넓은 광폭부(36b)가 형성된다.

이 광폭부(36b)에는, 하방으로 갈수록 회전중심(R1)측에 가까워지도록 경사지는 슬라이드면(36c)이 형성되고, 이 슬라이드면(36c)은, 대응하는 상기 오목부(32d)의 밑면(32e)에 슬라이딩 가능하게 접한다.

상기 제 1 통부재(31)의 내방에는, 스프링의 중심이 상하방향을 향하는 제 1 코일 스프링(7a) 및 제 2 코일 스프링(7b)이 배치되고, 상기 제 1 코일 스프링(7a)은, 스프링의 중심을 제 2 코일 스프링(7b)의 스프링의 중심에 일치시킨 상태에서 상기 제 2 코일 스프링(7b)의 내방에 위치한다.

상기 제 1 코일 스프링(7a)의 상부는, 상기 감합부(35a)에 외측으로부터 장착되는 한편, 상기 제 1 코일 스프링(7a)의 하부는, 상기 제 1 통부재(31)의 하단 개구에 내측으로부터 장착됨과 동시에 상기 기어(21A)의 관통구멍(21b)의 상단 개구의 둘레 가장자리에 접촉하여, 상기 제 3 통부재(34)를 상방으로 바이어싱하게 된다.

또, 상기 제 2 코일 스프링(7b)의 상부는, 상기 제 2 통부재(32)의 하단에 접촉하는 한편, 상기 제 2 코일 스프링(7b)의 하부는, 상기 제 1 통부재(31)의 하단 개구의 둘레 가장자리에 상방으로부터 접촉하여, 상기 제 2 통부재(32)를 상방으로 바이어싱하게 된다.

그리고, 도 8 및 도 9에 나타내는 바와 같이, 상기 용접토치(10)를 그 중심축이 상기 회전중심(R1)을 따르는 자세로 상기 중공부(30)에 상방으로부터 삽입하며, 또한, 상기 회전중심(R1)을 따라 하방으로 이동시키면, 상기 콘택트팁(12)의 선단 부분이 상기 피누름부재(35)의 팁회피구멍(35b) 내방에 삽입됨과 동시에, 상기 노즐(11)의 선단 부분이 지름축소면(35c)에 접촉하여 상기 피누름부재(35)가 하방으로 눌리게 된다.

상기 용접토치(10)에 의해 상기 피누름부재(35)가 하방으로 눌리면, 상기 제 3 통부재(34)가 상기 제 2 통부재(32)에 대해 상기 제 1 코일 스프링(7a)의 바이어싱력에 대항하며 하방으로 슬라이드하게 된다.

상기 제 2 통부재(32)의 각 오목부(32d)의 밑면(32e)은, 상기 제 3 통부재(34)가 상기 제 2 통부재(32)에 대해 하방으로 슬라이드하는 때, 제 3 통부재(34)와 함께 하방으로 이동하는 각 이동블록(36)의 슬라이드면(36c)이 슬라이딩함으로써 상기 이동블록(36)을 회전중심(R1)측으로 누르게 되고, 눌린 각 이동블록(36)은, 각 가이드구멍(34c)에 안내되어 회전중심(R1)측으로 전진하게 된다.

즉, 상기 각 오목부(32d)는, 상기 제 3 통부재(34)의 하방으로의 슬라이드 동작에 연동하여 상기 각 이동블록(36)을 회전중심(R1)측으로 전진시키게 된다.

그리고, 상기 각 이동블록(36)은, 본 발명의 위치결정수단(13)을 구성하고, 상기 각 이동블록(36)의 회전중심(R1)측으로의 전진동작에 의해 상기 각 걸어맞춤부(36a)와 상기 피걸어맞춤부(11a)가 걸어 맞춰져 상기 각 이동블록(36)이 상기 노즐(11)의 외주면에 연계함과 동시에, 노즐(11)의 중심축을 상기 회전중심(R1)에 일치시키거나, 또는, 접근시키게 된다.

상기 피걸어맞춤부(11a)와 상기 각 걸어맞춤부(36a)가 걸어 맞춰진 상태에서 상기 용접토치(10)에 의해 상기 피누름부재(35)가 더욱 하방으로 눌리면, 상기 제 3 통부재(34)가 상기 제 2 통부재(32)와 일체로 되어 상기 제 1 통부재(31)에 대해 상기 제 1 코일 스프링(7a) 및 상기 제 2 코일스프링(7b)의 바이어싱력에 대항하며 하방으로 슬라이드하게 된다.

그리고, 상기 노즐교환유닛(3)은, 도 10에 나타내는 바와 같이, 상기 각 이동블록(36)이 노즐(11)에 연계한 상태에서 회전중심(R1)을 중심으로 한 X1방향으로 회전함으로써, 상기 노즐(11)을, 그 중심축을 중심으로 하여 회전시켜 상기 토치본체(10a)의 선단부로부터 분리하게 된다.

한편, 상기 중공부(30)에 상기 노즐(11)을 세팅한 상태에서, 상기 토치본체(10a)에 의해 상기 노즐(11)을 상방으로부터 누름으로써 상기 제 3 통부재(34)를 상기 제 2 통부재(32)에 대해 하방으로 슬라이드시키며, 또한, 각 이동블록(36)을 회전중심(R1)측으로 이동시켜 상기 노즐(11)의 피걸어맞춤부(11a)와 이동블록(36)의 각 걸어맞춤부(36a)를 걸어 맞춘 상태에서 상기 노즐교환유닛(3)을, 회전중심(R1)을 중심으로 한 X2방향으로 회전시킴으로써, 노즐(11)을, 그 중심축을 중심으로 하여 회전시켜, 상기 토치본체(10a)의 선단부에 노즐(11)이 나사 결합에 의한 연결에 의해 장착되게 된다.

상기 기어(21B) 상면에는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 상하로 연장되는 분리유닛(4)이 상측 관통구멍(2c)을 개재하여 회전 일체로 고정된다.

상기 기어(21B)의 관통구멍(21b)에는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 회전중심(R2)이 상하방향으로 연장되는 통 형상의 제 1 회전체(41)가 상하방향(회전중심(R2)방향)으로 슬라이드 가능하게 감합 삽입된다.

상기 제 1 회전체(41)는, 도시하지 않는 키 홈에 의해 상기 회전중심(R2)을 중심으로 하여 상기 기어(21B)와 회전 일체로 되고, 상기 서보모터(6)의 출력축(6a)이 일방측으로 회전하면, 기어(21A) 및 기어(21B)를 개재하여 상기 회전중심(R2)을 중심으로 한 X3방향으로 회전하는 한편, 상기 서보모터(6)의 출력축(6a)이 타방측으로 회전하면, 기어(21A) 및 기어(21B)를 개재하여 상기 회전중심(R2)을 중심으로 한 X4방향으로 회전하게 된다.

상기 제 1 회전체(41)는, 상하로 관통하며, 또한, 상기 콘택트팁(12)이 그 선단을 하방으로 향하게 한 자세로 통과 가능한 관통구멍(41a)(중공부)을 회전중심(R2)에 가지고, 상기 제 1 회전체(41)의 상단측 주벽에는, 외주면이 다른 부분보다 외측방으로 팽출되어 두께가 다른 부분보다도 두꺼운 후육(厚肉)부(41b)가 형성된다.

이 후육부(41b)에는, 회전중심(R2)을 향하도록 수평방향으로 연장되며 상기 관통구멍(41a)에 연이어 통하는 연통구멍(41c)이 상기 회전중심(R2)을 사이에 두고 대칭으로 한 쌍 형성되고, 상기 연통구멍(41c)의 관통구멍(41a)측 개구는, 상기 관통구멍(41a)측과는 반대측 개구보다 작게 형성된다.

상기 후육부(41b) 외주면에는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 회전중심(R2) 둘레를 따라 연장되며 상기 양 연통구멍(41c)에 이어지는 제 1 오목돌조홈(41e)이 회전중심(R2)을 사이에 두고 대칭으로 한 쌍 형성된다.

상기 제 1 회전체(41)의 하단측 외주면에는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 링 형상의 스토퍼 부재(41d)가 감합되고, 상기 제 1 회전체(41)가 상방으로 슬라이드하면, 상기 관통구멍(21b)의 하측 개구의 둘레 가장자리에 접촉하여 그 이상의 제 1 회전체(41)의 상방으로의 슬라이드를 규제하게 된다.

또, 상기 기어(21B)의 상방에는, 상하로 개구하며, 또한, 상기 제 1 회전체(41)를 승강 가능하게 수용하는 내부공간(42a)을 갖는 원통 형상의 수용케이스(42)가 배치되고, 이 수용케이스(42) 외주면의 상하 중도부는, 다른 외주면보다 내측방(內側方)으로 패이는 형상을 이룬다.

상기 수용케이스(42)의 상부 내방에는, 짧은 통 형상의 슬라이딩 베어링(43)이 감합되고, 이 슬라이딩 베어링(43)의 내주면은, 상기 제 1 회전체(41)의 후육부(41b) 외주면에 슬라이딩하게 된다.

즉, 상기 내부공간(42a)의 상부 내면에는, 상기 슬라이딩 베어링(43)에 의해, 회전중심(R2)측으로 돌출하는 상하로 폭이 넓은 환형상 돌조부(42b)가 형성되고, 이 환형상 돌조부(42b)의 돌출단면은, 상기 제 1 회전체(41)가 회전 또는 승강하는 때, 상기 후육부(41b)의 외주면에 슬라이딩하게 된다.

상기 제 1 회전체(41)의 각 연통구멍(41c)에는, 그 연통방향으로 진퇴 가능한 연계부재(44)가 구비된다.

이 연계부재(44)는, 블록형상을 이루고, 그 관통구멍(41a)측(전단측) 중앙에는, 상기 관통구멍(41a)측으로 약간 돌출하는 돌출부(44a)가 형성되며, 이 돌출부(44a)의 돌출단에는, 상하로 연장되는 평탄한 걸림면(44b)이 형성된다.

이 걸림면(44b)의 상부에는, 상기 제 1 회전체(41)의 회전중심(R2)에 가까워질수록 점차 그 높이가 낮아지는 제 1 경사면(44c)이 형성된다.

한편, 상기 연계부재(44)의 관통구멍(41a)측과는 반대측(후단측)에는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 상기 제 1 회전체(41)의 회전중심(R2) 둘레를 따라 연장되는 제 2 오목돌조홈(44d)이 형성된다.

상기 각 연계부재(44)의 제 2 오목돌조홈(44d)은, 상기 제 1 회전체(41)의 각 제 1 오목돌조홈(41e)에 대응하는 위치가 되고, 양 제 1 오목돌조홈(41e) 및 양 제 2 오목돌조홈(44d)은, 평면에서 보아 환 형상이 되도록 위치한다.

상기 연계부재(44)는, 상기 관통구멍(41a)측으로 전진한 때, 상기 연계부재(44)의 돌출부(44a)의 기단측에 연속되는 부분이 상기 연통구멍(41c)의 관통구멍(41a)측 개구의 둘레 가장자리에 접촉하여 그 이상의 관통구멍(41a)측으로의 슬라이드가 규제됨과 동시에, 상기 돌출부(44a)가 관통구멍(41a)으로 돌출하게 된다.

또, 상기 돌출부(44a)가 관통구멍(41a)으로 돌출하면, 상기 걸림면(44b)이 상기 관통구멍(41a)에 삽입된 콘택트팁(12)의 평탄면(12b)에 접촉하여 연계하며, 또한, 걸 수 있는 상태로 됨과 동시에, 연계부재(44)의 후단 부분이 상기 연통구멍(41c)에 몰입되게 된다.

즉, 상기 연계부재(44)는, 본 발명의 위치결정수단(13)을 구성하고, 콘택트팁(12)의 중심축을 회전중심(R2)에 일치시키거나, 또는, 접근시키게 된다.

한편, 상기 연계부재(44)는, 후퇴하면, 돌출부(44a)가 연통구멍(41c)에 몰입되어 콘택트팁(12)이 관통구멍(41a)을 통과 가능한 상태로 됨과 동시에, 연계부재(44)의 후단측이 상기 수용케이스(42)와 상기 제 1 회전체(41)와의 사이에 돌출하게 된다.

상기 양 제 1 오목돌조홈(41e) 및 양 제 2 오목돌조홈(44d)에는, 상기 제 1 회전체(41)의 회전중심(R2) 둘레를 따라 환형상으로 연장되는 고무제 O링(45)(제 1 바이어싱수단)이 감합된다.

이 O링(45)은, 상기 각 연계부재(44)의 타단에 접촉하여 돌출부(44a)가 관통구멍(41a)으로 돌출하도록 상기 연계부재(44)를 관통구멍(41a)측으로 바이어싱한다.

상기 제 1 회전체(41)의 중도부로부터 하단에 걸친 부분에는, 제 3 코일 스프링(7c)(제 2 바이어싱수단)이 외측으로부터 장착된다.

이 제 3 코일 스프링(7c)의 상단은, 상기 후육부(41b)에 접촉하는 한편, 상기 제 3 코일 스프링(7c)의 하단은, 상기 기어(21B)의 관통구멍(21b)의 상단측 개구의 둘레 가장자리에 접촉하여, 상기 연계부재(44)의 후단측이 몰입된 상기 연통구멍(41c)에 상기 슬라이딩 베어링(43)이 대응하도록 상기 제 1 회전체(41)를 상방으로 바이어싱한다.

그리고, 도 11 내지 도 13에 나타내는 바와 같이, 상기 콘택트팁(12)을 그 선단이 하방을 향하는 자세로 상기 관통구멍(41a)에 상방으로부터 수용함과 동시에 상기 제 1 회전체(41)를 회전시키면, 상기 각 연계부재(44)의 걸림면(44b)이 상기 콘택트팁(12)의 각 평탄면(12b)에 접촉하게 된다.

또, 제 1 회전체(41)를 더욱 회전시키면, 도 14에 나타내는 바와 같이, 상기 관통구멍(41a)에 삽입된 콘택트팁(12)의 각 평탄면(12b)에 상기 각 연계부재(44)의 걸림면(44b)을 걸면서, 상기 콘택트팁(12)을, 그 중심축을 중심으로 하여 회전시킴으로써, 콘택트팁(12)을 상기 토치본체(10a)로부터 분리하게 된다.

또한, 토치본체(10a)로부터 분리되어, 각 팽출부(12c)가 각 연계부재(44)의 돌출부(44a)에 상방으로부터 접촉함으로써 분리유닛(4)에 유지된 사용 완료된 콘택트팁(12)을 상방으로부터 누르면, 도 18에 나타내는 바와 같이, 제 3 코일 스프링(7c)의 바이어싱력에 대항하며 제 1 회전체(41)가 하강하여, 연통구멍(41c)이 슬라이딩 베어링(43)에 대응하지 않는 위치가 되게 된다.

즉, 환형상 돌조부(42b)(슬라이딩 베어링(43))는, 제 1 회전체(41)의 하강동작에 의해 각 연통구멍(41c)을 폐색하는 상태로부터 개방하는 상태로 전환하게 된다.

사용 완료된 콘택트팁(12)을 더욱 상방으로부터 누르면, 도 19 및 도 20에 나타내는 바와 같이, 콘택트팁(12)의 각 팽출부(12c)가 상기 각 연계부재(44)의 돌출부(44a)에 슬라이딩하면서 각 연계부재(44)를 O링(45)의 바이어싱력에 대항하며 관통구멍(41a)측과는 반대측으로 누르게 된다.

그리고, 각 연계부재(44)의 후퇴동작에 의해, 도 21에 나타내는 바와 같이, 각 연계부재(44)의 돌출부(44a)가 연통구멍(41c)에 몰입되어 사용 완료된 콘택트팁(12)이 관통구멍(41a)을 따라 낙하하여 폐기됨과 동시에, 각 연계부재(44)가 O링(45)의 바이어싱력에 의해 관통구멍(41a)측으로 전진하게 된다.

또, 연계부재(44)가 관통구멍(41a)측으로 전진하면, 연계부재(44)의 후단측이 연통구멍(41c)에 몰입되어 제 1 회전체(41)가 상방으로 슬라이드하여도 각 연계부재(44)가 슬라이딩 베어링(43)에 접촉하지 않는 상태가 되므로, 제 3 코일 스프링(7c)의 바이어싱력에 의해 제 1 회전체(41)가 원위치로까지 상승하여, 연통구멍(41c)이 슬라이딩 베어링(43)에 대응하는 위치가 되게 된다.

즉, 환형상 돌조부(42b)(슬라이딩 베어링(43))는, 제 1 회전체(41)의 상승동작에 의해 각 연통구멍(41c)을 개방하는 상태로부터 폐색하는 상태로 전환하게 된다.

상기 각 기어(21C) 상면에는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 상하로 연장되는 장착유닛(5)이 회전 일체로 고정된다.

상기 각 기어(21C)의 관통구멍(21b)에는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 회전중심(R3)이 상하방향으로 연장되는 거의 봉 형상의 제 2 회전체(51)가 상하방향(회전중심(R3)방향)으로 슬라이드 가능하게 삽입 통과된다.

상기 제 2 회전체(51)는, 도시하지 않는 키 홈에 의해 상기 회전중심(R3)을 중심으로 하여 상기 기어(21C)와 회전 일체로 되고, 상기 서보모터(6)의 출력축(6a)이 일방측으로 회전하면, 기어(21A), 기어(21B) 및 기어(21C)를 개재하여 상기 회전중심(R3)을 중심으로 한 X5방향으로 회전하는 한편, 상기 서보모터(6)의 출력축(6a)이 타방측으로 회전하면, 기어(21A), 기어(21B) 및 기어(21C)를 개재하여 상기 회전중심(R3)을 중심으로 하여 X6방향으로 회전하게 된다.

상기 제 2 회전체(51)에는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 상단으로 개구하는 오목형상의 걸어맞춤구멍(52)이 형성되고, 이 걸어맞춤구멍(52)의 상부 내주면에는, 회전중심(R3)을 향하여 돌출하는 걸어맞춤 클로(claw)(53)가 회전중심(R3)을 사이에 두고 대칭으로 한 쌍 형성된다.

상기 각 걸어맞춤 클로(53)의 돌출단은, 상하로 연장되는 평탄한 형상을 이루고, 상기 걸어맞춤구멍(52)에 콘택트팁(12)을 삽입하면, 당해 콘택트팁(12)의 각 평탄면(12b)에 대면하게 된다.

상기 제 2 회전체(51)의 중도부에는, 외측방으로 돌출함과 동시에 회전중심(R3) 둘레를 따라 연장되는 링부(54)가 형성되고, 이 링부(54)의 상면은, 상방으로 갈수록 점차 지름이 축소되는 테이퍼면(54a)으로 구성된다.

상기 제 2 회전체(51)의 하단측 외주면에는, 링 형상의 제 2 스토퍼 부재(55)가 감합되고, 상기 제 2 회전체(51)가 상방으로 슬라이드하면, 상기 관통구멍(21b) 하측 개구의 둘레 가장자리에 접촉하여 그 이상의 제 2 회전체(51)의 상방으로의 슬라이드를 규제하게 된다.

상기 제 2 회전체(51)의 중도부에는, 제 4 코일 스프링(7d)이 외측으로부터 장착되고, 이 제 4 코일 스프링(7d)은, 그 상단이 상기 링부(54)의 하면에 접촉하는 한편, 하단이 상기 관통구멍(21b) 상측 개구의 둘레 가장자리에 접촉하여, 상기 제 2 회전체(51)를 상방으로 바이어싱한다.

상기 제 2 회전체(51)의 하반(下半) 부분은, 거의 통 형상의 고무제 커버부재(57)에 의해 둘러싸이고, 이 커버부재(57)의 상단은 상기 링부(54)의 하면에 접촉하는 한편, 상기 커버부재(57)의 하단은 상기 기어박스(2)의 상면에 접촉한다.

그리고, 콘택트팁(12)이 분리된 토치본체(10a)에 새로운 콘택트팁(12)을 장착하는 때, 도 15에 나타내는 바와 같이, 새로운 콘택트팁(12)이 세팅된 제 2 회전체(51)에 대해 상기 토치본체(10a)를 상방으로부터 접근시키면, 콘택트팁(12)의 기단 부분에 토치본체(10a)의 선단이 접촉하여 제 2 회전체(51)가 상기 제 4 코일 스프링(7d)의 바이어싱력에 대항하며 하방으로 슬라이드하게 된다.

또, 토치본체(10a)가 콘택트팁(12)에 상방으로부터 접촉함에 따라 제 2 회전체(51)가 하방으로 슬라이드하는 상태에서, 상기 제 2 회전체(51)를 X6방향으로 회전시키면, 도 16에 나타내는 바와 같이, 상기 제 4 코일 스프링(7d)의 바이어싱력에 의해 제 2 회전체(51)가 상방으로 슬라이드하면서 상기 콘택트팁(12)이 그 중심축을 중심으로 하여 회전하므로, 콘택트팁(12)의 기단 부분이 토치본체(10a)의 선단에 나사 결합되어 토치본체(10a)에 콘택트팁(12)이 장착되게 된다.

다음에, 회전교환장치(1)의 교환작업 중 노즐(11)의 분리작업에 대해 설명한다.

먼저 처음에, 용접토치(10)에 의한 강판 등으로의 아크용접 작업이 종료된 후, 산업용 로봇(도시않음)에 의해 상기 용접토치(10)를 노즐교환유닛(3)의 상방으로 이동시켜 대기시킨다.

다음에, 도 8에 나타내는 바와 같이, 용접토치(10)를 그 중심축이 상기 회전중심(R1)을 따르는 자세로 상기 제 3 통부재(34)의 중공부(30)에 상방으로부터 삽입한다. 그러면, 콘택트팁(12)의 선단 부분이 피누름부재(35)의 팁회피구멍(35b) 내방에 삽입됨과 동시에, 노즐(11)의 선단 부분이 지름축소면(35c)에 접촉하여 용접토치(10)가 피누름부재(35)를 하방으로 누른다.

다음에, 제 3 통부재(34)는, 용접토치(10)에 의해 하방으로 눌린 피누름부재(35)와 함께 제 2 통부재(32)에 대해 제 1 코일스프링(7a)의 바이어싱력에 대항하며 하방으로 슬라이드하기 시작한다.

그러면, 제 3 통부재(34)와 함께 각 이동블록(36)이 하방으로 이동함에 따라, 제 2 통부재(32)의 각 오목부(32d)의 밑면(32e)에 각 이동블록(36)의 슬라이드면(36c)이 슬라이딩한다. 그러면, 도 9에 나타내는 바와 같이, 각 이동블록(36)에 대해 회전중심(R1)측으로의 힘이 가해져, 각 이동블록(36)이 회전중심(R1)측으로 전진하여 걸어맞춤부(36a)가 노즐(11)의 피걸어맞춤부(11a)에 걸어 맞춰진다. 걸어맞춤부(36a) 및 피걸어맞춤부(11a)가 걸어 맞춰진 상태가 되면, 각 이동블록(36)은 회전중심(R1)측으로 이동할 수 없게 되므로, 각 오목부(32d)의 밑면(32e)과 각 이동블록(36)의 슬라이드면(36c)과의 사이의 슬라이딩 동작이 멈춘다.

각 걸어맞춤부(36a)와 피걸어맞춤부(11a)가 걸어 맞춰진 상태에서 용접토치(10)를 더욱 하방으로 이동시키면, 일체로 된 제 3 통부재(34)와 제 2 통부재(32)가 제 1 통부재(31)에 대해 제 1 코일 스프링(7a) 및 제 2 코일스프링(7b)의 바이어싱력에 대항하며 하방으로 슬라이드하기 시작한다.

그 후, 서보모터(6)를 구동시켜, 기어(21A)를 개재하여 노즐교환유닛(3)을, X1방향으로 회전시킴으로써, 도 10에 나타내는 바와 같이, 노즐(11)이 그 중심축을 중심으로 하여 회전하여 토치본체(10a)의 선단부로부터 분리된다.

다음에, 회전교환장치(1)의 교환작업 중 노즐(11)의 장착작업에 대해 설명한다.

먼저 처음에, 도 10에 나타내는 바와 같이, 노즐교환유닛(3)의 중공부(30)에 노즐(11)을 세팅해 둔다.

다음에, 작업용 로봇(도시않음)에 의해 상기 토치본체(10a)를 노즐(11)이 세팅된 노즐교환유닛(3)의 상방으로 이동시켜 대기시킨다.

이어서, 토치본체(10a)를 하방으로 이동시켜 토치본체(10a)의 선단부를 노즐(11)의 기단측 개구의 둘레 가장자리에 접촉시킨다. 그러면, 피누름부재(35)의 지름축소면(35c)에 접촉하는 노즐(11)에 의해 제 3 통부재(34)가 제 2 통부재(32)에 대해 제 1 코일스프링(7a)의 바이어싱력에 대항하며 하방으로 슬라이드하기 시작한다.

그리고, 제 3 통부재(34)와 함께 각 이동블록(36)이 하방으로 이동함에 따라, 제 2 통부재(32)의 각 오목부(32d)의 밑면(32e)에 각 이동블록(36)의 슬라이드면(36c)이 슬라이딩한다. 그러면, 도 9에 나타내는 바와 같이, 각 이동블록(36)에 대해 회전중심(R1)측으로의 힘이 가해져, 각 이동블록(36)이 회전중심(R1)측으로 전진하여 각 이동블록(36)의 걸어맞춤부(36a)가 노즐(11)의 피걸어맞춤부(11a)에 걸어 맞춰진다. 걸어맞춤부(36a)와 피걸어맞춤부(11a)가 걸어 맞춰진 상태가 되면, 각 이동블록(36)은 회전중심(R1)측으로 이동할 수 없게 되므로, 각 오목부(32d)의 밑면(32e)과 각 이동블록(36)의 슬라이드면(36c)과의 사이의 슬라이딩 동작이 멈춘다.

피걸어맞춤부(11a)와 각 걸어맞춤부(36a)가 걸어 맞춰진 상태에서 토치본체(10a)를 더욱 하방으로 이동시키면, 일체로 된 제 3 통부재(34)와 제 2 통부재(32)가 제 1 통부재(31)에 대해 제 1 코일 스프링(7a) 및 제 2 코일스프링(7b)의 바이어싱력에 대항하며 하방으로 슬라이드하기 시작한다.

그 후, 서보모터(6)를 구동시켜, 기어(21A)를 개재하여 노즐교환유닛(3)을, X2방향으로 회전시킴으로써, 도 9에 나타내는 바와 같이, 노즐(11)이 그 중심축을 중심으로 하여 회전하여 토치본체(10a)의 선단부에 장착된다.

다음에, 상기 회전교환장치(1)의 교환작업 중 콘택트팁(12)의 분리작업에 대해 설명한다.

상기 노즐교환유닛(3)에 의해 노즐(11)이 분리된 후, 도 11에 나타내는 바와 같이, 산업용 로봇(도시않음)에 의해 상기 용접토치(10)를 분리유닛(4)의 상방으로 이동시켜 대기시킨다.

다음에, 서보모터(6)를 구동시켜, 기어(21A) 및 기어(21B)를 개재하여 제 1 회전체(41)를 X4방향으로 회전시킴과 동시에, 용접토치(10)를 하방으로 이동시켜 콘택트팁(12)을 제 1 회전체(41)의 관통구멍(41a)에 상방으로부터 삽입한다. 그러면, 콘택트팁(12)이 관통구멍(41a)으로 삽입되는 때에, 도 11에 나타내는 바와 같이, 콘택트팁(12)의 양 평탄면(12b)의 나열방향과 양 연계부재(44)의 나열방향이 달라도, 도 12 및 도 13에 나타내는 바와 같이, 콘택트팁(12)의 양 평탄면(12b)의 나열방향과 양 연계부재(44)의 나열방향이 일치하게 되어, 각 연계부재(44)의 걸림면(44b)이 콘택트팁(12)의 각 평탄면(12b)에 접촉한다.

그 후, 제 1 회전체(41)를 X4방향으로 더욱 회전시키면, 도 14에 나타내는 바와 같이, 제 1 회전체(41)는, 콘택트팁(12)의 각 평탄면(12b)에 각 연계부재(44)의 걸림면(44b)을 걸면서, 상기 콘택트팁(12)을, 그 중심축을 중심으로 하여 회전시켜 토치본체(10a)로부터 분리한다. 이 때, 각 연계부재(44)의 후단측이 각 연통구멍(41c)에 몰입됨과 동시에 수용케이스(42)의 슬라이딩 베어링(43)이 각 연통구멍(41c)에 대응하여, 각 연계부재(44)는 슬라이딩 베어링(43)으로 인해 후퇴할 수 없으므로, 각 연계부재(44)의 걸림면(44b)을 콘택트팁(12)의 각 평탄면(12b)에 견고하게 걸 수 있다.

그리고, 토치본체(10a)로부터 분리된 사용 완료된 콘택트팁(12)은, 당해 콘택트팁(12)의 각 팽출부(12c)가 각 연계부재(44)에 상방으로부터 접촉한 상태가 되므로, 분리유닛(4)에 유지된 채로 된다.

다음에, 분리유닛(4)에 유지된 사용 완료된 콘택트팁(12)의 폐기작업에 대해 설명한다.

도 18에 나타내는 바와 같이, 다음에 콘택트팁(12)을 분리하는 용접토치(10)를 산업용 로봇(도시않음)에 의해 분리유닛(4)의 상방으로 이동시킴과 동시에 하방으로 이동시켜 토치본체(10a)에 장착된 콘택트팁(12)의 선단부에 의해 사용 완료된 콘택트팁(12)의 기단을 하방으로 누른다. 그러면, 사용 완료된 콘택트팁(12)의 양 팽출부(12c)가 양 연계부재(44)를 하방으로 누름으로써 제 1 회전체(41)가 제 3 코일 스프링(7c)의 바이어싱력에 대항하며 하강하기 시작한다.

제 1 회전체(41)가 하방으로 소정량 하강하면, 도 19 및 도 20에 나타내는 바와 같이, 슬라이딩 베어링(43)이 제 1 회전체(41)의 각 연통구멍(41c)을 개방하는 위치가 되어, 각 연계부재(44)가 후퇴 가능한 상태가 된다.

그 후, 용접토치(10)를 더욱 하방으로 이동시키면, 사용 완료된 콘택트팁(12)의 각 팽출부(12c)가 각 연계부재(44)의 걸림면(44b)(제 1 경사면(44c))에 슬라이딩하기 시작하여 사용 완료된 콘택트팁(12)이 관통구멍(41a)을 따라 하방으로 이동하기 시작한다. 그러면, 각 연계부재(44)가 O링(45)의 바이어싱력에 대항하며 후퇴하므로, 도 21에 나타내는 바와 같이, 각 연계부재(44)의 돌출부(44a)가 연통구멍(41c)에 몰입되고, 사용 완료된 콘택트팁(12)이 하방으로 낙하하여 폐기된다. 이와 같이, 본원 발명에서는, 분리유닛(4)에 유지된 사용 완료된 콘택트팁(12)을 간단하게 폐기할 수 있다.

그 후, 사용 완료된 콘택트팁(12)이 하방으로 낙하하면, 각 연계부재(44)가 O링(45)의 바이어싱력에 의해 관통구멍(41a)측으로 전진하므로, 각 연계부재(44)의 후단측이 연통구멍(41c)에 몰입되어 제 1 회전체(41)가 상방으로 슬라이드하여도, 각 연계부재(44)가 슬라이딩 베어링(43)에 접촉하지 않는 상태가 된다.

그리고, 제 3 코일 스프링(7c)의 바이어싱력에 의해 제 1 회전체(41)가 상방으로 슬라이드하여 슬라이딩 베어링(43)에 각 연통구멍(41c)이 대응하는 위치가 됨과 동시에, 다음에 용접토치(10)로부터 분리되는 콘택트팁(12)이 분리유닛(4)에 세팅되어, 다음 콘택트팁(12)의 분리작업을 행할 수 있는 상태가 된다. 따라서, 분리한 사용 완료된 콘택트팁(12)을 상방으로부터 누르는 것만으로 사용 완료된 콘택트팁(12)의 폐기처리를 행할 수 있어, 상술한 바와 같은 다음에 분리작업을 행하는 콘택트팁(12)을 관통구멍(41a)으로 삽입하는 동작을 이용하여 사용 완료된 콘택트팁(12)을 하방으로 누름으로써 효율 좋게 콘택트팁(12)의 분리작업을 반복할 수 있다.

다음에, 상기 회전교환장치(1)의 교환작업 중 콘택트팁(12)의 장착작업에 대해 설명한다.

분리유닛(4)에 의해 용접토치(10)로부터 콘택트팁(12)이 분리되면, 도 15에 나타내는 바와 같이, 상기 토치본체(10a)를 산업용 로봇(도시않음)에 의해 새로운 콘택트팁(12)이 세팅된 제 2 회전체(51)의 상방으로 이동시켜 대기시킨다.

다음에, 토치본체(10a)를 하방으로 이동시킨다. 그러면, 토치본체(10a)의 선단이 제 2 회전체(51)에 세팅된 콘택트팁(12)의 기단 부분에 접촉함과 동시에, 제 2 회전체(51)가 용접토치(10)에 의해 눌려 제 4 코일 스프링(7d)의 바이어싱력에 대항하며 하방으로 슬라이드한다.

그 후, 서보모터(6)를 구동시켜, 기어(21A), 기어(21B) 및 기어(21C)를 개재하여 제 2 회전체(51)를 X6방향으로 회전시킨다. 그러면, 도 16에 나타내는 바와 같이, 제 2 회전체(51)는, 당해 제 2 회전체(51)에 세팅된 콘택트팁(12)을 제 4 코일 스프링(7d)의 바이어싱력에 의해 상방으로 이동시킴과 동시에, 콘택트팁(12)의 각 평탄면(12b)에 각 걸어맞춤 클로(53)를 걸면서, 콘택트팁(12)을, 그 중심축을 중심으로 하여 회전시킴으로써, 콘택트팁(12)의 기단 부분을 토치본체(10a)의 선단에 나사 결합시켜 콘택트팁(12)이 토치본체(10a)에 장착된다.

그리고, 도 17에 나타내는 바와 같이, 새로운 콘택트팁(12)이 장착된 용접토치(10)를 상방으로 이동시켜 콘택트팁(12)의 장착작업이 종료된다.

이상에서, 본 발명의 제 1 실시형태에 의하면, 제 3 통부재(34)의 중공부(30)에 노즐(11)을 수용하면, 이동블록(36)에 의해 노즐(11)의 중심축이 제 3 통부재(34)의 회전중심(R1)에 일치하거나, 또는, 접근하게 된다. 또, 제 1 회전체(41)의 관통구멍(41a)에 콘택트팁(12)을 수용하면, 연계부재(44)에 의해 콘택트팁(12)의 중심축이 제 1 회전체(41)의 회전중심(R2)에 일치하거나, 또는, 접근하게 된다. 이와 같이, 특허문헌 1과 같은 안내판을 제 3 통부재(34)의 외측이나 제 1 회전체(41)의 외측에 설치할 필요가 없으므로, 회전교환장치(1)를 제 3 통부재(34) 또는 제 1 회전체(41)의 회전중심(R1)이나 회전중심(R2)의 연장방향으로 콤팩트하게 할 수 있다.

또, 회전중심(R1)과 교차하는 방향에 있어서, 노즐(11) 및 이동블록(36)의 상대위치를 바꿀 수 있으므로, 노즐(11)을 제 3 통부재(34)의 중공부(30)에 삽입하는 때에, 이동블록(36)을 노즐(11)과의 접촉을 회피시키는 위치로 미리 후퇴시켜 두어 이동블록(36) 주위의 변형이나 파손을 회피시킬 수 있다. 또, 이동블록(36)을 전진시키면, 이동블록(36)은, 그 전단 부분이 노즐(11)의 외주면에 접촉하여 제 3 통부재(34)에 대한 위치를 결정할 수 있을 뿐만 아니라, 노즐(11)의 외주면과 연계하여 당해 노즐(11)의 장착·분리동작도 행할 수 있다.

또한, 연계부재(44)는, 전진한 상태에서, 그 전단 부분이 콘택트팁(12)의 외주면에 접촉하여 제 1 회전체(41)에 대한 콘택트팁(12)의 위치를 결정할 수 있을 뿐만 아니라, 콘택트팁(12)의 외주면과 연계하여 당해 콘택트팁(12)의 분리작업도 행할 수 있다.

또, 제 1 회전체(41)의 2부분(걸림면(44b))이 콘택트팁(12)의 중심축을 사이에 두고 대칭으로 위치하는 2부분(평탄면(12b))에 걸려, 콘택트팁(12)을, 그 중심축을 중심으로 하여 회전시키게 되므로, 콘택트팁(12)의 분리작업 시에 있어서 콘택트팁(12)을 그 중심축이 제 1 회전체(41)의 회전중심(R2)에 일치하는 상태에서 회전시키기 쉬워지고, 콘택트팁(12)의 중심축이 제 1 회전체(41)의 회전중심(R2)에 일치하지 않는 상태에서 분리작업을 행하여 토치본체(10a)의 콘택트팁(12)과의 나사 결합 부분을 고장나게 하여 버리는 것 등을 방지할 수 있다.

또, 연계부재(44)를 O링(45)에 의해 관통구멍(41a)측으로 바이어싱하므로, 연계부재(44)의 전진동작을 간단한 구조로 행할 수 있게 되어, 제조 비용을 낮게 억제할 수 있다.

또한, 연계부재(44)에 형성된 제 2 오목돌조홈(44d)에 의해 O링(45)이 연계부재(44)로부터 어긋나지 않게 된다. 따라서, O링(45)의 바이어싱력이 연계부재(44)에 확실하게 전달되게 되어, 콘택트팁(12)의 분리작업 시에 있어서, 연계부재(44)의 걸림면(44b)을 콘택트팁(12)의 평탄면(12b)에 확실하게 걸 수 있다.

팽출부(12c)에 의해 사용 완료된 콘택트팁(12)이 제 1 회전체(41)에 유지된 상태에서 사용 완료된 콘택트팁(12)을 더욱 하방으로 누르면, 팽출부(12c)가 걸림면(44b)의 제 1 경사면(44c)에 슬라이딩하면서 사용 완료된 콘택트팁(12)이 하방으로 이동하므로, 사용 완료된 콘택트팁(12)이 그 중심축방향에 있어서 연계부재(44)로부터 받는 반력이 작아진다. 따라서, 사용 완료된 콘택트팁(12)을 하방으로 누르는 때의 부하가 감소하여 사용 완료된 콘택트팁(12)을 원활하게 하방으로 이동시킬 수 있다.

그리고, 본 발명의 실시형태에서는, 회전교환장치(1)를 이용하여 팽출부(12c)를 갖는 콘택트팁(12)을 토치본체(10a)로부터 분리하는 경우에 대해 설명하였으나, 팽출부(12c)가 없고, 게다가, 평탄면(12b)이 중심축방향에 걸쳐 외주면에 형성된 콘택트팁(12)을 토치본체(10a)로부터 분리하는 경우에도 본원 발명의 회전교환장치(1)를 이용할 수 있다. 이 경우, 콘택트팁(12)은, 팽출부(12c)가 없으므로, 토치본체(10a)로부터 분리된 후, 분리유닛(4)에 유지되지 않고 그대로 낙하하여 폐기된다.

또, 본 발명의 실시형태에서는, 제 1∼제 4 코일 스프링(7a∼7d)을 사용하여, 제 2 통부재(32), 제 3 통부재(34), 제 1 회전체(41), 및 제 2 회전체(51)를 상방으로 바이어싱하나, 이에 한정되지 않고, 다른 종류의 스프링을 사용하여 제 2 통부재(32) 등을 상방으로 바이어싱하여도 된다.

또한, 본 발명의 실시형태에서는, O링(45)을 사용하여 각 연계부재(44)를 바이어싱하나, 이에 한정되지 않으며, 그 밖의 바이어싱 수단을 사용하여 각 연계부재(44)를 바이어싱하도록 하여도 된다.

《제 2 실시형태》

도 22 내지 도 29는, 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 회전교환장치(1)의 분리유닛(4)을 나타낸다. 이 제 2 실시형태에서는, 분리유닛(4)의 일부 구조와, 토치본체(10a)로부터 분리한 사용 완료된 콘택트팁(12)의 폐기 방법이 제 1 실시형태와 다를 뿐이고, 그 밖에는 제 1 실시형태와 동일하므로, 이하, 제 1 실시형태와 다른 부분만을 상세하게 설명한다.

제 2 실시형태의 제 1 회전체(41)의 후육부(41b)에는, 제 1 실시형태와 같은 제 1 오목돌조홈(41e)이 형성되지 않는다.

또, 제 1 회전체(41)의 하단측 외주면에는, 제 1 실시형태와 같은 스토퍼 부재(41d)가 감합되지 않는다.

또한, 제 1 회전체(41)의 관통구멍(41a) 상측 개구의 둘레 가장자리에는, 절구 형상을 이루는 접촉부(41f)가 형성되고, 이 접촉부(41f)는, 상기 관통구멍(41a)에 상기 콘택트팁(12)을 상방으로부터 삽입한 때, 상기 토치본체(10a)에 접촉하게 된다.

제 2 실시형태의 수용케이스(42)의 외주면의 상하 중도부에는, 제 1 실시형태와 같은 패임이 형성되지 않는다.

상기 수용케이스(42)는, 상하의 폭이 거의 동일한 상벽부(42c), 중벽부(42d), 및, 하벽부(42e)의 3가지 부분에 의해 구성된다.

상기 상벽부(42c)의 내주면은, 상기 제 1 회전체(41)의 외주면과의 사이에 틈새(S1)가 형성되는 위치가 된다.

또, 상기 중벽부(42d)의 내주면은, 상기 상벽부(42c)의 내주면보다 외측에 단차 형상으로 패인 위치가 된다.

상기 중벽부(42d)의 내주면에는, 제 2 실시형태의 슬라이딩 베어링(43)이 상하로 슬라이드 가능하게 감합되고, 상방으로 슬라이드하면 상단이 상기 상벽부(42c)에 접촉하여 그 이상 상방으로 슬라이드할 수 없게 된다.

또한, 상기 하벽부(42e)의 내주면은, 상기 중벽부(42d)의 내주면보다 외측에 단차 형상으로 패인 위치가 된다.

상기 슬라이딩 베어링(43) 상단의 내측 가장자리부에는, 회전중심(R2)측에 가까워질수록 점차 그 높이가 낮아지는 제 2 경사면(43a)이 형성된다.

즉, 상기 제 2 경사면(43a)은, 환형상 돌조부(42b)의 돌출단면 상부에 형성된다.

상기 슬라이딩 베어링(43)의 하단측에는, 외측방으로 돌출하는 플랜지부(43b)가 형성되고, 이 플랜지부(43b)는, 상기 하벽부(42e)에 대응하는 위치가 된다.

제 2 실시형태의 각 연계부재(44)에는, 제 1 실시형태와 같은 제 2 오목돌조홈(44d)이 형성되지 않고, O링(45)도 구비되지 않는다.

제 2 실시형태의 기어(21B)의 상반(上半) 부분에는, 단면(斷面)이 ＂L＂자 형상을 이루는 환형상 단차부(21c)가 관통구멍(21b)을 따라 형성되고, 상기 환형상 단차부(21c)의 하측에는, 제 3 코일 스프링(7c)의 하단측이 감합되는 단면 ＂L＂자 형상의 감합 단차부(21d)가 상기 관통구멍(21b)을 따라 형성된다.

제 2 실시형태의 제 3 코일 스프링(7c)은, 본 발명의 제 3 바이어싱수단이고, 상기 연통구멍(41c)이 상기 제 2 경사면(43a)보다 상방에 위치하도록 상기 제 1 회전체(41)를 상방으로 바이어싱한다.

상기 제 3 코일 스프링(7c)의 바깥둘레에는, 제 5 코일 스프링(7e)이 장착된다.

이 제 5 코일 스프링(7e)의 상단은, 상기 슬라이딩 베어링(43)의 플랜지부(43b)에 접촉하는 한편, 상기 제 5 코일 스프링(7e)의 하단은, 상기 환형상 단차부(21c)에 접촉하여, 상기 슬라이딩 베어링(43)을 상방으로 바이어싱한다.

그리고, 도 22 및 도 23에 나타내는 바와 같이, 상기 콘택트팁(12)을 그 선단이 하방을 향하는 자세로 상기 관통구멍(41a)에 상방으로부터 삽입하면 상기 제 1 회전체(41)의 접촉부(41f)에 토치본체(10a)가 접촉하게 된다.

용접토치(10)를 더욱 하강시킴과 동시에 상기 제 1 회전체(41)를 정회전시키면, 도 25에 나타내는 바와 같이, 슬라이딩 베어링(43)의 제 2 경사면(43a)은, 제 1 회전체(41)와 함께 하방으로 이동하는 각 연계부재(44)의 후단측이 슬라이딩함으로써 상기 각 연계부재(44)를 회전중심(R2)측으로 누르게 되고, 눌린 각 연계부재(44)는, 각 연통구멍(41c)에 안내되어 회전중심(R2)측으로 전진함과 동시에 각 돌출부(44a)가 각 연통구멍(41c)으로부터 돌출하여 각 걸림면(44b)이 상기 콘택트팁(12)의 각 평탄면(12b)에 접촉하게 된다.

즉, 상기 제 2 경사면(43a)은, 상기 제 1 회전체(41)의 하강동작에 연동하여 상기 각 연계부재(44)를 전진시키는 캠수단이 된다.

상기 각 연계부재(44)가 회전중심(R2)측으로 전진하면, 각 연계부재(44)의 후단측이 각 연통구멍(41c)에 몰입됨과 동시에 제 1 회전체(41)가 제 3 코일 스프링(7c)의 바이어싱력에 대항하며 하강하여, 슬라이딩 베어링(43)에 각 연통구멍(41c)이 대응하게 된다.

즉, 환형상 돌조부(42b)(슬라이딩 베어링(43))는, 제 1 회전체(41)의 하강동작에 의해 각 연통구멍(41c)을 개방하는 상태로부터 폐색하는 상태로 전환하게 된다.

그리고, 제 1 회전체(41)를 더욱 정회전시키면, 도 27에 나타내는 바와 같이, 상기 관통구멍(41a)에 삽입된 콘택트팁(12)의 각 평탄면(12b)에 상기 각 연계부재(44)의 걸림면(44b)이 걸림으로써 각 연계부재(44)에 회전중심(R2)으로부터 멀어지는 방향으로 힘이 가해져 슬라이딩 베어링(43)과 각 연계부재(44)와의 사이의 마찰저항이 높아져, 제 1 회전체(41)가 슬라이딩 베어링(43)과 일체로 정회전하면서, 상기 콘택트팁(12)을, 그 중심축을 중심으로 하여 회전시킴으로써, 콘택트팁(12)을 하방으로 나사전진시켜 상기 토치본체(10a)로부터 분리하게 된다.

상기 콘택트팁(12)이 상기 토치본체(10a)로부터 분리되는 때, 상기 콘택트팁(12)의 하방으로의 나사전진 동작에 의해, 당해 콘택트팁(12)의 각 팽출부(12c)가 각 연계부재(44)의 돌출부(44a)를 하방으로 누름으로써, 상기 제 1 회전체(41) 및 슬라이딩 베어링(43)이 제 3 코일 스프링(7c) 및 제 5 코일 스프링(7e)의 바이어싱력에 대항하며 일체로 하강하게 된다.

사용 완료된 콘택트팁(12)이 분리된 토치본체(10a)를 천천히 상승시키면, 제 5 코일 스프링(7e)의 바이어싱력에 의해 슬라이딩 베어링(43)이 상승함과 동시에, 제 3 코일 스프링(7c)의 바이어싱력에 의해 제 1 회전체(41)가 상승하여 각 연통구멍(41c)이 슬라이딩 베어링(43)에 대응하지 않는 위치가 된다.

즉, 환형상 돌조부(42b)(슬라이딩 베어링(43))는, 제 1 회전체(41)의 상승동작에 의해 각 연통구멍(41c)을 폐색하는 상태로부터 개방하는 상태로 전환하게 된다.

상기 각 연통구멍(41c)이 슬라이딩 베어링(43)에 대응하지 않는 위치가 되는 때, 도 28에 나타내는 바와 같이, 제 3 코일 스프링(7c)의 바이어싱력에 의해 사용 완료된 콘택트팁(12)이 토치본체(10a)에 하방으로부터 접촉하므로, 사용 완료된 콘택트팁(12)의 상승동작에 수반하여 상기 제 3 코일 스프링(7c)의 바이어싱력에 대한 반발력이 토치본체(10a)로부터 사용 완료된 콘택트팁(12)에 대해 가해져, 콘택트팁(12)의 각 팽출부(12c)가 각 연계부재(44)의 돌출부(44a)에 슬라이딩하면서 각 연계부재(44)를 관통구멍(41a)측과는 반대측으로 누르게 된다.

그리고, 각 연계부재(44)의 후퇴동작에 의해, 도 29에 나타내는 바와 같이, 각 연계부재(44)의 돌출부(44a)가 연통구멍(41c)에 몰입됨과 동시에, 콘택트팁(12)이 관통구멍(41a)을 따라 낙하하여 폐기되게 된다.

다음에, 제 2 실시형태의 분리유닛(4)에 의한 콘택트팁(12)의 분리작업 및 폐기작업에 대해 설명한다.

상기 노즐교환유닛(3)에 의해 노즐(11)이 분리된 후, 도 22에 나타내는 바와 같이, 산업용 로봇(도시않음)에 의해 상기 용접토치(10)를 분리유닛(4)의 상방으로 이동시켜 대기시킨다.

다음에, 용접토치(10)를 하방으로 이동시켜 콘택트팁(12)을 제 1 회전체(41)의 관통구멍(41a)에 상방으로부터 삽입한다. 그러면, 도 23에 나타내는 바와 같이, 제 1 회전체(41)의 접촉부(41f)에 토치본체(10a)가 접촉하므로 제 1 회전체(41)에 대해 하방으로 향하는 힘이 가해진다.

다음에, 용접토치(10)를 더욱 하강시킴과 동시에, 서보모터(6)를 구동시켜 기어(21A) 및 기어(21B)를 개재하여 제 1 회전체(41)를 X4방향으로 회전시킨다. 그러면, 제 1 회전체(41)와 함께 각 연계부재(44)가 하방으로 이동함으로써, 슬라이딩 베어링(43)의 제 2 경사면(43a)에 각 연계부재(44)의 후단측이 슬라이딩한다. 그러면, 도 25에 나타내는 바와 같이, 각 연계부재(44)에 대해 회전중심(R2)측으로의 힘이 가해져, 각 연계부재(44)가 회전중심(R2)측으로 전진함과 동시에 각 돌출부(44a)가 각 연통구멍(41c)으로부터 돌출하여 각 걸림면(44b)이 콘택트팁(12)의 각 평탄면(12b)에 접촉한다.

또, 각 연계부재(44)가 회전중심(R2)측으로 전진함에 따라 각 연계부재(44)의 후단측이 각 연통구멍(41c)에 몰입된다. 그리고, 제 1 회전체(41)가 제 3 코일 스프링(7c)의 바이어싱력에 대항하며 하강하여, 슬라이딩 베어링(43)에 각 연통구멍(41c)이 대응한다.

그 후, 제 1 회전체(41)를 더욱 X4방향으로 회전시키면, 도 27에 나타내는 바와 같이, 상기 콘택트팁(12)의 각 평탄면(12b)에 상기 각 연계부재(44)의 걸림면(44b)이 걸려, 각 연계부재(44)에 회전중심(R2)으로부터 멀어지는 방향으로 힘이 가해진다. 그러면, 슬라이딩 베어링(43)과 각 연계부재(44)와의 사이의 마찰저항이 높아져 제 1 회전체(41)가 슬라이딩 베어링(43)과 일체로 회전한다.

그리고, 제 1 회전체(41)와 슬라이딩 베어링(43)이 일체로 회전함으로써, 콘택트팁(12)이 그 중심축을 중심으로 하여 회전함과 동시에 하방으로 나사전진하기 시작하여 콘택트팁(12)의 각 팽출부(12c)가 각 연계부재(44)의 돌출부(44a)에 접촉한다.

콘택트팁(12)이 더욱 하방으로 나사전진하면, 콘택트팁(12)의 각 팽출부(12c)가 각 연계부재(44)의 돌출부(44a)를 하방으로 누름으로써, 제 1 회전체(41)와 슬라이딩 베어링(43)이 일체로 회전하면서 제 3 코일 스프링(7c) 및 제 5 코일 스프링(7e)의 바이어싱력에 대항하며 점차 하강한다. 그리고, 제 1 회전체(41)와 슬라이딩 베어링(43)이 소정의 위치로까지 하강하면, 콘택트팁(12)이 토치본체(10a)로부터 빠진다.

토치본체(10a)로부터 분리된 사용 완료된 콘택트팁(12)은, 당해 사용 완료된 콘택트팁(12)의 각 팽출부(12c)가 제 3 코일 스프링(7c) 및 제 5 코일 스프링(7e)의 바이어싱력에 의해 각 연계부재(44)에 하방으로부터 눌려, 토치본체(10a)에 접촉한 상태가 된다.

그 후, 토치본체(10a)를 상방으로 천천히 이동시키면, 제 5 코일 스프링(7e)의 바이어싱력에 의해 슬라이딩 베어링(43)이 상승함과 동시에, 제 3 코일 스프링(7c)의 바이어싱력에 의해 제 1 회전체(41)가 상승함에 따라 콘택트팁(12)도 토치본체(10a)에 접촉한 채로 상승한다. 그리고, 각 연통구멍(41c)이 슬라이딩 베어링(43)에 대응하지 않는 위치로까지 제 1 회전체(41)가 상승하면, 콘택트팁(12)의 상승동작에 수반하여 제 3 코일 스프링(7c)의 바이어싱력에 대한 반발력이 토치본체(10a)로부터 사용 완료된 콘택트팁(12)에 대해 가해진다. 그러면, 사용 완료된 콘택트팁(12)의 각 팽출부(12c)가 각 연계부재(44)의 돌출부(44a)에 슬라이딩하면서 각 연계부재(44)를 관통구멍(41a)측과는 반대측으로 누른다.

그 후, 도 28 및 도 29에 나타내는 바와 같이, 각 연계부재(44)가 후퇴함에 따라 각 연계부재(44)의 돌출부(44a)가 연통구멍(41c)에 몰입되고, 사용 완료된 콘택트팁(12)이 관통구멍(41a)을 따라 하방으로 낙하하여 폐기된다. 이와 같이, 사용 완료된 콘택트팁(12)의 분리작업이 종료된 후, 토치본체(10a)를 상방으로 이동시키면, 제 3 코일 스프링(7c)의 바이어싱력에 의해 제 1 회전체(41)가 상승함에 따라 환형상 돌조부(42b)(슬라이딩 베어링(43))가 연통구멍(41c)을 개방하므로, 연계부재(44)가 후퇴 가능하게 된다. 따라서 연계부재(44)의 돌출부(44a)를 연통구멍(41c)에 몰입시킬 수 있어, 사용 완료된 콘택트팁(12)의 낙하에 의한 폐기를 실시할 수 있다.

이상에서, 본 발명의 제 2 실시형태에 의하면, 상기 제 1 회전체(41)가 하강하는 동작에 의해 연계부재(44)가 관통구멍(41a)측으로 전진하여 걸림면(44b)이 콘택트팁(12)의 평탄면(12b)에 걸리므로, 상기 연계부재(44)를 전진시키는 구동원을 별도 준비할 필요가 없어, 저비용의 장치로 할 수 있다. 또, 걸림면(44b)이 콘택트팁(12)의 평탄면(12b)에 눌리게 되므로, 콘택트팁(12)과 연계부재(44)와의 사이의 밀착도가 증가하여 콘택트팁(12)과 연계부재(44)와의 사이의 걸림 상태를 강고한 것으로 할 수 있다.

또, 연계부재(44)의 후단측이 연통구멍(41c)으로부터 돌출되어 있는 상태에서 상기 제 1 회전체(41)를 하강시키면, 연계부재(44)의 후단측이 제 2 경사면(43a)에 슬라이딩함으로써 연계부재(44)가 관통구멍(41a)측으로 전진하게 된다. 따라서, 제 1 회전체(41)의 하강동작에 연동하여 움직이는 연계부재(44)의 구조가 간단한 것이 되어, 이 점에 있어서도 저비용의 장치로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 제 2 실시형태의 제 2 경사면(43a)은, 환형상 돌조부(42b)의 돌출단면 상부에 형성되나, 환형상 돌조부(42b)의 돌출단면 하부에 형성하여도 되고, 제 1 회전체(41)의 상승동작에 연동하여 연계부재(44)의 타단측을 제 2 경사면(43a)에 슬라이딩시킴으로써 연계부재(44)를 관통구멍(41a)측으로 슬라이드시키도록 하여도 된다.

《제 3 실시형태》

도 30 내지 도 36은, 본 발명의 제 3 실시형태에 관한 회전교환장치(1)의 분리유닛(4)을 나타낸다. 이 제 3 실시형태에서는, 분리유닛(4)의 일부 구조와, 토치본체(10a)로부터 분리한 사용 완료된 콘택트팁(12)의 폐기 방법이 제 2 실시형태와 다를 뿐이고, 그 밖에는 제 2 실시형태와 동일하므로, 이하, 제 2 실시형태와 다른 부분만을 상세하게 설명한다.

제 3 실시형태의 제 1 회전체(41)의 후육부(41b) 상단의 바깥둘레 가장자리부에는, 도 30 및 도 31에 나타내는 바와 같이, 외측방으로 팽출됨과 동시에 상방으로 연장되는 환형상 벽부(41g)가 형성되고, 이 환형상 벽부(41g)의 상반 부분의 내주면에는, 지름방향 외측으로 패임과 동시에 상방으로 연장되는 요함(凹陷)부(41h)가 회전중심(R2) 둘레에 4개 등간격으로 형성된다.

상기 환형상 벽부(41g)의 상방에는, 중심선이 상기 회전중심(R2)에 일치한 상태에서 회전중심(R2)을 중심으로 하여 회전 가능한 환형상체(46)가 장착된다.

이 환형상체(46)는, 상기 환형상 벽부(41g)의 상부 개구 부분을 덮는 거의 원반 형상의 커버 플레이트(47)와, 상기 환형상 벽부(41g)의 하반 부분의 내방에 배치된 링부재(48)를 구비하고, 이 링부재(48)의 중앙에는, 구멍부(48a)가 형성된다.

또, 상기 커버 플레이트(47)의 바깥둘레 가장자리부에는, 하방으로 돌출함과 동시에 커버 플레이트(47)의 바깥둘레 가장자리부를 따라 환형상으로 연장되는 환형상 연장돌출부(47a)가 형성되고, 상기 커버 플레이트(47)의 중앙에는, 상기 구멍부(48a)의 상부 개구에 대응하는 팁삽입구멍(47b)이 형성된다.

상기 환형상 벽부(41g)의 상반 부분의 내방에는, 평면에서 보아 거의 화살표 형상을 이루는 누름 클로(49)(연계부재)가 회전중심(R2) 둘레에 등간격으로 4개 구비되고, 각 누름 클로(49)는, 상기 각 요함부(41h)에 각각 대응하는 위치가 된다.

상기 누름 클로(49)는, 평면에서 보아 상기 회전중심(R2)측으로 갈수록 점차 좁아지는 거의 부채 형상의 클로 본체부(49a)를 구비하고, 이 클로 본체부(49a)의 회전중심(R2)측의 단면은, 지름방향 외측으로 패이는 완만한 만곡면(49b)으로 구성된다.

한편, 상기 누름 클로(49)의 회전중심(R2)으로부터 먼 측의 단면에는, 양측 부분보다도 중앙 부분이 약간 패이는 단차면부(49c)가 형성되고, 이 단차면부(49c)의 중앙에는, 대응하는 요함부(41h)에 느슨하게 감합되는 돌기(49d)가 외측방을 향하여 돌출 형성된다.

그리고, 상기 각 누름 클로(49) 및 상기 환형상체(46)는, 본 발명의 협지구(9)를 구성하며, 상하로 연장되는 나사(49e)(지축)에 의해 상기 커버 플레이트(47) 및 상기 링부재(48)에 축지지되어, 상기 회전중심(R2)측으로 회동 가능하게 된다.

제 3 실시형태의 수용케이스(42)는, 상측에 위치하는 통 형상의 상측 케이스부(42A)와, 하측에 위치하는 통 형상의 하측 케이스부(42B)를 구비하고, 상기 상측 케이스부(42A)는, 그 통의 중심선을 상기 하측 케이스부(42B)의 통의 중심선과 일치시킨 상태에서 당해 하측 케이스부(42B)에 상하방향으로 슬라이드 가능하게 감합된다.

상기 하측 케이스부(42B)의 상반 부분에는, 상하로 연장되는 슬릿(42f)이 통의 중심선 둘레에 복수 형성된다.

한편, 상기 상측 케이스부(42A) 외주면의 중도부에는, 상기 각 슬릿(42f)에 감합되는 복수의 핀(42g)이 장착되고, 상기 상측 케이스부(42A)가 상하로 슬라이드하는 때, 상기 각 슬릿(42f)이 상기 각 핀(42g)을 안내하게 된다.

또, 제 3 실시형태의 환형상 돌조부(42b)는, 상기 상측 케이스부(42A)의 내주면의 중도부에 형성된다.

상기 환형상 돌조부(42b)의 돌출 부분은, 상기 제 1 회전체(41)의 환형상 벽부(41g)의 하단 부분에 하방으로부터 접촉하고, 상기 환형상 돌조부(42b)의 돌출면은, 상기 제 1 회전체(41)의 후육부(41b)의 외주면에 슬라이딩 가능하게 접한다.

또한, 상기 상측 케이스부(42A)의 상부 외주면에는, 환 형상의 감합오목부(42h)가 형성되고, 이 감합오목부(42h)에는, O링(42i)이 감합된다.

그리고, 상기 상측 케이스부(42A)의 상부는, 상기 커버 플레이트(47)의 환형상 연장돌출부(47a)의 내방에 위치하며, 당해 환형상 연장돌출부(47a)의 내주면에 상기 O링(42i)의 바깥둘레 가장자리부가 접하게 된다.

상기 하측 케이스부(42B)의 내방에는, 제 6 코일 스프링(40)(제 4 바이어싱수단)이 배치되고, 이 제 6 코일 스프링(40)은, 상기 제 1 회전체(41)에 외측으로부터 장착된다.

상기 제 6 코일 스프링(40)의 하단은, 상기 하측 케이스부(42B)의 하단 부분에 접촉하는 한편, 상기 제 6 코일 스프링(40)의 상단은, 상기 환형상 돌조부(42b)의 하단 부분에 접촉하여, 상기 제 6 코일 스프링(40)은, 상기 상측 케이스부(42A)를 개재하여 상기 제 1 회전체(41)를 상방으로 바이어싱한다.

그리고, 도 32 및 도 33에 나타내는 바와 같이, 상기 팁삽입구멍(47b)을 개재하여 상기 콘택트팁(12)을 관통구멍(41a)에 수용한 상태에서 상기 제 1 회전체(41)를, 회전중심(R2)을 중심으로 하여 정회전시켜, 당해 제 1 회전체(41)의 상기 협지구(9)에 대한 상대적인 정회전동작으로 상기 각 요함부(41h) 내면이 상기 각 돌기(49d)를 정회전방향으로 누름으로써, 상기 각 누름 클로(49)가 회동동작에 의해 회전중심(R2)측으로 전진하여 상기 콘택트팁(12)의 외주면을 눌러, 상기 콘택트팁(12)을 사이에 끼우게 된다.

즉, 상기 각 누름 클로(49)는, 본 발명의 위치결정수단(13)이고, 회동동작에 의해 상기 회전중심(R2)과 교차하는 방향으로 진퇴하게 되며, 상기 관통구멍(41a)에 상기 콘택트팁(12)을 수용한 상태에서 전진하면 당해 콘택트팁(12)의 외주면에 접촉하여 연계함과 동시에 콘택트팁(12)의 중심축을 회전중심(R2)에 일치시키거나, 또는, 접근시키게 된다.

그리고, 각 누름 클로(49)가 상기 콘택트팁(12)에 연계한 상태에서, 더욱 제 1 회전체(41)를 정회전시킴으로써 상기 콘택트팁(12)을 상기 협지구(9)와 함께 회전시키면서 상기 토치본체(10a)로부터 분리하게 된다.

이 때, 콘택트팁(12)은 토치본체(10a)에 나사 결합에 의한 연결에 의해 장착되어 있으므로, 제 1 회전체(41)의 정회전동작에 의해 토치본체(10a)에 대해 콘택트팁(12)이 토치본체(10a)로부터 멀어지도록 하방으로 나사전진하면, 도 34에 나타내는 바와 같이, 제 1 회전체(41)가 제 6 코일 스프링(40)의 바이어싱력에 대항하며 점차 토치본체(10a)로부터 멀어지게 된다. 따라서, 콘택트팁(12)의 분리작업 시의 콘택트팁(12)의 나사전진 동작에 의해 제 1 회전체(41) 및 토치본체(10a)에 부하가 걸려 당해 제 1 회전체(41) 및 토치본체(10a)가 변형되거나, 혹은, 파손되어 버리는 것을 방지할 수 있다.

한편, 상기 제 1 회전체(41)를 역회전시키면, 당해 제 1 회전체(41)의 상기 협지구(9)에 대한 상대적인 역회전동작으로 상기 각 요함부(41h) 내면이 상기 각 돌기(49d)를 역회전방향으로 누름으로써, 상기 각 누름 클로(49)가 회동동작에 의해 회전중심(R2)으로부터 멀어지는 방향으로 후퇴하고 상기 콘택트팁(12)의 외주면으로부터 이격되어, 상기 각 누름 클로(49)의 상기 콘택트팁(12)과의 연계가 해제되어, 콘택트팁(12)이 관통구멍(41a)을 따라 낙하하여 폐기되게 된다.

다음에, 제 3 실시형태의 분리유닛(4)에 의한 콘택트팁(12)의 분리작업 및 폐기작업에 대해 설명한다.

상기 노즐교환유닛(3)에 의해 노즐(11)이 분리된 후, 산업용 로봇(도시 않음)에 의해 상기 용접토치(10)를 분리유닛(4)의 상방으로 이동시켜 대기시킨다.

다음에, 용접토치(10)를 하강시켜 콘택트팁(12)을 제 1 회전체(41)의 관통구멍(41a)에 팁삽입구멍(47b)을 개재하여 상방으로부터 삽입하고, 콘택트팁(12)의 중도부가 상기 각 누름 클로(49)에 대응하는 위치로 된 때에 용접토치(10)의 하강동작을 정지시킨다.

이어서, 서보모터(6)를 구동시켜 기어(21A) 및 기어(21B)를 개재하여 제 1 회전체(41)를 X5방향으로 정회전시킨다. 그러면, 제 1 회전체(41)가 협지구(9)에 대해 상대적으로 정회전하여 각 요함부(41h) 내면이 각 돌기(49d)를 정회전방향으로 누른다. 그리고, 도 32 및 도 33에 나타내는 바와 같이, 각 누름 클로(49)가 회동동작에 의해 회전중심(R2)측으로 전진하여 상기 콘택트팁(12)의 외주면을 눌러, 상기 콘택트팁(12)을 사이에 끼운다.

그 후, 제 1 회전체(41)를 더욱 X5방향으로 정회전시킨다. 그러면, 상기 콘택트팁(12)이 상기 협지구(9)와 함께 회전하여 상기 토치본체(10a)로부터 분리된다. 이 때, 도 34에 나타내는 바와 같이, 토치본체(10a)에 대해 콘택트팁(12)이 서서히 하방을 향해 나사전진하므로, 상측 케이스부(42A)가 제 6 코일 스프링(40)의 바이어싱력에 대항하며 하방으로 슬라이드한다. 또한, 콘택트팁(12)이 하방을 향해 나사전진하는 때, 토치본체(10a)를 점차 상방으로 이동시키도록 하여도 된다.

그 후, 토치본체(10a)를 상방으로 이동시킨다. 그러면, 제 6 코일 스프링(40)의 바이어싱력에 의해 상측 케이스부(42A)가 상방으로 슬라이드한다.

그리고, 서보모터(6)를 구동시켜 기어(21A) 및 기어(21B)를 개재하여 제 1 회전체(41)를 X6방향으로 역회전시킨다. 그러면, 제 1 회전체(41)가 협지구(9)에 대해 상대적으로 역회전하여 각 요함부(41h) 내면이 각 돌기(49d)를 역회전방향으로 누른다. 그리고, 도 35 및 도 36에 나타내는 바와 같이, 각 누름 클로(49)가 회동동작에 의해 회전중심(R2)으로부터 멀어지는 방향으로 후퇴하여 상기 콘택트팁(12)의 외주면으로부터 이격되어, 콘택트팁(12)이 관통구멍(41a)을 따라 낙하하여 폐기된다.

이상에서, 본 발명의 제 3 실시형태에 의하면, 콘택트팁(12)을 토치본체(10a)에 장착하기 위해 제 1 회전체(41)를 회전시키면, 각 누름 클로(49)에 의한 콘택트팁(12)으로 누르는 힘이 커져 협지구(9)가 콘택트팁(12)을 강고하게 파지하게 된다. 따라서, 분리작업 시에 있어서 협지구(9)와 콘택트팁(12)과의 사이에서 미끄러짐이 발생하지 않게 되어, 토치본체(10a)에 대한 콘택트팁(12)의 분리작업을 확실하게 행할 수 있다.

또, 콘택트팁(12)의 분리작업의 제 1 회전체(41)의 회전동작을 이용하여 콘택트팁(12)을 협지할 수 있으므로, 제 1 회전체(41)를 회전시키기 위한 서보모터 이외의 구동원을 별도 준비하여 콘택트팁(12)을 협지하는 등의 필요가 없어, 설비가 심플함과 동시에, 저비용이며, 또한, 콤팩트한 회전교환장치(1)로 할 수 있다.

그리고, 본 발명의 제 3 실시형태에서는, 분리유닛(4)에 의해 토치본체(10a)에 나사 결합되어 연결되는 콘택트팁(12)을 상기 토치본체(10a)로부터 분리하나, 본 발명의 제 3 실시형태에 관한 분리유닛(4)은, 장착유닛으로써도 기능시킬 수 있어, 토치본체(10a)에 감합에 의해 연결되는 구조의 콘택트팁(12)을 상기 토치본체(10a)에 장착하거나, 또는, 분리하거나 하는 데에도 사용할 수 있다. 즉, 콘택트팁(12)을 분리유닛(4)에 의해 회전시키면서, 콘택트팁(12)에 토치본체(10a)를 접근시키거나, 또는, 이격시키거나 함으로써 콘택트팁(12)을 상기 토치본체(10a)에 장착하거나, 또는, 분리하거나 할 수 있다.

또, 제 3 실시형태의 분리유닛(4)은, 콘택트팁(12)뿐만 아니라, 토치본체(10a)에 나사 결합에 의해 연결되는 노즐(11)의 분리나, 토치본체(10a)에 감합에 의해 연결되는 노즐(11)의 장착·분리 작업에도 사용할 수 있다.

본 발명은, 아크용접에 이용하는 용접토치의 토치본체 선단부에 장착된 노즐이나 콘택트팁을 교환하는 회전교환장치에 적합하다.

1 : 회전교환장치
7c : 제 3 코일 스프링(제 2, 제 3 바이어싱 수단)
9 : 협지구 10 : 용접토치
10a : 토치본체 12 : 콘택트팁
12b : 평탄면 12c : 팽출부
13 : 위치결정수단 34 : 제 3 통부재(회전체)
36 : 이동블록(연계부재) 40 : 제 6 코일 스프링
41 : 제 1 회전체 41a : 관통구멍(중공부)
41c : 연통구멍 41f : 접촉부
41h : 요함부 42 : 수용케이스
42a : 내부공간 42b : 환형상 돌조부
43a : 제 2 경사면(캠수단) 44 : 연계부재
44b : 걸림면 44c : 제 1 경사면
44d : 제 2 오목돌조홈 45 : O링(제 1 바이어싱수단)
46 : 환형상체 49 : 누름 클로(연계부재)
49d : 돌기 49e : 나사(지축)
R1 : 회전중심 R2 : 회전중심

Claims

용접토치의 통(筒) 형상 또는 봉 형상의 토치 구성부품을 그 중심축이 회전중심을 따르도록 수용 가능한 중공부(中空部)를 내부에 갖는 회전체를 구비하고, 이 회전체의 회전동작에 의해 상기 토치 구성부품을, 그 중심축을 중심으로 하여 회전시키면서 토치본체에 장착하거나, 또는, 상기 토치본체로부터 분리하도록 구성된 회전교환장치에 있어서,
상기 회전체의 상기 중공부를 형성하는 내주면(內周面)에는, 당해 중공부에 수용한 상기 토치 구성부품의 외주면(外周面)에 접촉하여 당해 토치 구성부품의 중심축을 상기 회전중심에 일치시키거나, 또는, 접근시키는 위치결정수단이 구비되는 것을 특징으로 하는 회전교환장치.
청구항 1에 있어서,
상기 위치결정수단은, 상기 회전중심과 교차하는 방향으로 진퇴 가능하게 구비되고, 상기 중공부에 상기 토치 구성부품을 수용한 상태에서 전진하면 당해 토치 구성부품의 외주면에 접촉하여 연계(連係)하는 한편, 후퇴하면 상기 토치 구성부품의 외주면으로부터 이격하여 연계가 해제되도록 구성된 연계부재이며,
상기 회전체는, 상기 연계부재가 상기 토치 구성부품에 연계한 상태에서 회전함으로써, 상기 토치 구성부품을, 그 중심축을 중심으로 하여 회전시켜 상기 토치본체로부터 분리하거나, 또는, 상기 토치본체에 장착하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 회전교환장치.
청구항 2에 있어서,
상기 회전체에 장착되며, 또한, 중심선이 상기 회전체의 회전중심과 일치한 상태에서 당해 회전체에 대해 회전 가능한 환(環)형상체, 및, 상기 회전체의 내방(內方)에, 또한, 상기 회전중심 둘레에 등간격으로 위치하며, 상기 회전중심과 동일방향으로 연장되는 지축에 의해 회전중심측으로 회동(pivot) 가능하게 상기 환형상체에 축지지된 복수의 상기 연계부재를 갖는 협지구를 구비하고,
상기 회전체의 내주면에는, 상기 회전중심측으로 개구하는 요함(凹陷)부가 상기 각 연계부재에 대응하도록 회전중심 둘레에 등간격으로 복수 형성되며,
상기 각 연계부재에는, 대응하는 상기 요함부에 느슨하게 감합되는 돌기가 형성되고,
상기 토치 구성부품을 상기 중공부에 수용한 상태에서 상기 회전체를, 회전중심을 중심으로 하여 정회전시켜, 당해 회전체의 상기 협지구에 대한 상대적인 정회전동작으로 상기 각 요함부 내면이 상기 각 돌기를 정회전방향으로 누름으로써, 상기 각 연계부재가 회동동작에 의해 회전중심측으로 전진하여 상기 토치 구성부품의 외주면을 눌러 상기 토치 구성부품을 사이에 끼우고, 더욱 상기 회전체를 정회전시킴으로써 상기 토치 구성부품을 상기 협지구와 함께 회전시키면서 상기 토치본체에 장착하거나, 또는, 상기 토치본체로부터 분리하는 것을 특징으로 하는 회전교환장치.
청구항 2에 있어서,
상기 토치 구성부품은, 외주면에 중심축과 평행하게 연장되는 평탄면(平坦面) 및 이 평탄면보다 외측방(外側方)으로 팽출(膨出)되는 팽출부를 선단측(先端側)으로부터 차례로 갖는 콘택트팁이며,
상기 회전체의 중공부는, 상기 회전중심을 따라 상하로 연장됨과 동시에 상단 및 하단으로 개구하고,
상기 회전체의 주벽(周壁)에는, 수평방향으로 연장되며 상기 중공부에 연이어 통하는 연통구멍이 형성되고,
상기 연계부재는, 상기 연통구멍에 그 연통방향으로 진퇴 가능하게 구비되며, 전진한 때, 상기 중공부로 돌출하여 상기 콘택트팁의 평탄면에 접촉하여 연계하는 한편, 후퇴한 때, 상기 콘택트팁의 평탄면으로부터 이격하여 상기 연통구멍에 몰입되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 회전교환장치.
청구항 4에 있어서,
상기 콘택트팁의 평탄면은, 상기 콘택트팁의 중심축을 사이에 두고 대칭으로 한 쌍 형성되고,
상기 연통구멍은, 상기 회전체의 회전중심을 사이에 두고 대칭으로 한 쌍 형성되며,
상기 연계부재는, 상기 각 연통구멍에 구비되는 것을 특징으로 하는 회전교환장치.
청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
상기 회전체를 승강 가능하게 수용하는 내부공간을 가지며, 상기 회전중심측으로 돌출함과 동시에 그 돌출단면(端面)이 상기 회전체의 외주면에 슬라이딩 가능하게 접하는 환형상 돌조부가 내면에 형성된 수용케이스를 구비하고,
상기 연계부재의 후단측(後端側)은, 당해 연계부재가 전진한 때, 상기 연통구멍에 몰입되는 한편, 상기 연계부재가 후퇴한 때, 상기 수용케이스와 상기 회전체와의 사이에 돌출하도록 구성되며,
상기 환형상 돌조부는, 상기 회전체의 승강 동작에 의해 상기 연통구멍을 폐색하는 상태와 상기 연통구멍을 개방하는 상태로 전환 가능하게 되는 것을 특징으로 하는 회전교환장치.
청구항 6에 있어서,
상기 연계부재의 전단측(前端側)이 상기 중공부로 돌출하도록 상기 연계부재를 상기 중공부측으로 바이어싱(biasing)하는 제 1 바이어싱수단과,
상기 연계부재의 후단측이 몰입된 상기 연통구멍에 상기 환형상 돌조부가 대응하도록 상기 회전체를 상방으로 바이어싱하는 제 2 바이어싱수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 회전교환장치.
청구항 7에 있어서,
상기 제 1 바이어싱수단은, 상기 회전체의 회전중심 둘레를 따라 환형상으로 연장되며, 또한, 상기 연계부재의 후단에 접촉하는 고무제 O링(오링)인 것을 특징으로 하는 회전교환장치.
청구항 8에 있어서,
상기 연계부재의 후단에는, 상기 회전체의 회전중심 둘레를 따라 연장되며, 또한, 상기 O링이 감합(嵌合)되는 오목돌조홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 회전교환장치.
청구항 7에 있어서,
상기 연계부재의 전단 상부에는, 상기 회전체의 회전중심에 가까워질수록 점차 그 높이가 낮아지는 제 1 경사면이 형성되는 것을 특징으로 하는 회전교환장치.
청구항 6에 있어서,
상기 환형상 돌조부에는, 상기 회전체의 승강동작에 연동하여 상기 연계부재를 전진시키는 캠수단이 구비되는 것을 특징으로 하는 회전교환장치.
청구항 11에 있어서,
상기 캠수단은, 상기 환형상 돌조부의 돌출단면 상부 또는 하부에 형성된 제 2 경사면인 것을 특징으로 하는 회전교환장치.
청구항 12에 있어서,
상기 연통구멍이 상기 캠수단보다 상방에 위치하도록 상기 회전체를 상방으로 바이어싱하는 제 3 바이어싱수단을 구비하고,
상기 회전체에는, 상기 중공부에 상기 콘택트팁을 상방으로부터 삽입한 때, 상기 토치본체에 접촉하는 접촉부가 형성되며,
상기 제 2 경사면은, 상기 환형상 돌조부의 돌출단면 상부에 형성되는 것을 특징으로 하는 회전교환장치.
청구항 3에 있어서,
상기 회전체는, 상기 회전중심의 일방측으로 개구하여 이 개구 부분으로부터 상기 토치 구성부품을 상기 중공부에 수용하게 되고,
상기 회전체를 상기 회전중심의 일방측으로 바이어싱하는 제 4 바이어싱수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 회전교환장치.