コンタクトチップの交換装置
【課題】コンタクトチップを適正に挿入保持するとともに、トーチとソケットの相対的な位置と回転中心のずれを補正することができる交換装置を提供することを課題とする。
【解決手段】ソケット１０と、ソケット回転手段と、ソケット１０が挿入されるガイド穴３４ａを有するソケットガイド３４が形成されたパレット３０と、ソケット１０とガイド穴３４ａの底面との間に介設された弾性部材３７とを備え、ソケット１０とともにコンタクトチップを正逆回転させ、トーチにコンタクトチップを脱着させる交換装置１であって、ソケット１０の回転中心にチップ保持穴１１が形成され、チップ保持穴１１の底部に位置決め部が形成されるとともに、チップ保持穴１１の開口部にはコンタクトチップに係合する長穴形状部が形成され、ソケット１０の外径はガイド穴３４ａの内径よりも小さく形成され、ソケット１０がソケットガイド３４に対して回転および傾動自在となっている。
【解決手段】ソケット１０と、ソケット回転手段と、ソケット１０が挿入されるガイド穴３４ａを有するソケットガイド３４が形成されたパレット３０と、ソケット１０とガイド穴３４ａの底面との間に介設された弾性部材３７とを備え、ソケット１０とともにコンタクトチップを正逆回転させ、トーチにコンタクトチップを脱着させる交換装置１であって、ソケット１０の回転中心にチップ保持穴１１が形成され、チップ保持穴１１の底部に位置決め部が形成されるとともに、チップ保持穴１１の開口部にはコンタクトチップに係合する長穴形状部が形成され、ソケット１０の外径はガイド穴３４ａの内径よりも小さく形成され、ソケット１０がソケットガイド３４に対して回転および傾動自在となっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接機のトーチに取り付けられたコンタクトチップを交換するための交換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
アーク溶接作業に用いられる溶接機では、トーチに取り付けられたコンタクトチップに溶接ワイヤを挿通させ、コンタクトチップを介して溶接ワイヤに給電している。コンタクトチップは、トーチに送り込まれた溶接ワイヤをガイドしているため、溶接ワイヤとの接触による磨耗が生じる。したがって、コンタクトチップの磨耗が大きくなった場合には、コンタクトチップを新しいものに交換する必要がある。
【０００３】
コンタクトチップを交換するための交換装置としては、コンタクトチップが嵌合保持される穴部が形成されたレンチ部と、レンチ部を軸回りに回転させる駆動手段と、レンチ部を回転自在に支持する保持部と、を備えているものがある（例えば、特許文献１参照）。
この交換装置では、レンチ部とともにコンタクトチップを正逆回転させることで、コンタクトチップのねじ部をトーチのねじ穴に自動で脱着させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許３０８２５０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記した従来の交換装置では、コンタクトチップがレンチ部の回転中心に対して、位置がずれていたり傾斜している場合には、コンタクトチップをトーチから外すときに、コンタクトチップをレンチ部（本発明におけるソケット）に挿入することができない。また、コンタクトチップをトーチに取り付けるときには、コンタクトチップのねじ部をトーチのねじ穴に挿入することができない。このような状態で、コンタクトチップの脱着を無理に行った場合には、トーチのねじ穴が損傷するという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明では、前記した問題を解決し、トーチがソケットの回転中心に対して、位置がずれていたり傾斜している場合でも、トーチとソケットの相対的な位置と回転中心のずれを補正し、ソケットによってコンタクトチップを保持して脱着させることができる交換装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明は、コンタクトチップが嵌合される筒状のソケットと、前記ソケットを軸回りに回転させるソケット回転手段と、前記ソケットの下部が挿入されるガイド穴を有するソケットガイドが形成されたパレットと、前記ソケットと前記ガイド穴の底面との間に介設された弾性部材と、を備え、前記ソケットとともに前記コンタクトチップを正逆回転させることで、トーチに対して前記コンタクトチップを脱着させる交換装置である。そして、前記ソケットの回転中心には、前記コンタクトチップが挿入されるチップ保持穴が形成され、前記チップ保持穴の底部には、前記コンタクトチップが同心に嵌合される位置決め部が形成されるとともに、前記チップ保持穴の開口部には、前記位置決め部よりも拡幅され、前記コンタクトチップの外周面に形成された平面部に係合する長穴形状部が形成されている。さらに、前記ソケットの外径は、前記ガイド穴の内径よりも小さく形成され、前記ソケットが前記ソケットガイドに対して回転および傾動自在となっている。
【０００８】
この構成では、コンタクトチップをチップ保持穴に挿入するときに、コンタクトチップがチップ保持穴に対して傾斜している場合でも、コンタクトチップの傾斜に合わせてソケットが傾動するため、コンタクトチップをチップ保持穴に挿入することができる。
また、ソケットの回転中心からずれた位置で、コンタクトチップがチップ保持穴の長穴形状部に挿入された場合でも、コンタクトチップの下端部がチップ保持穴の位置決め部に嵌合されることによって、コンタクトチップとソケットの回転中心を合わせることができる。
【０００９】
前記した交換装置において、前記ソケット回転手段が、前記ソケットの外周面に形成された従動ギヤと、前記従動ギヤに係合する駆動ギヤと、を有する場合には、前記従動ギヤと前記駆動ギヤの係合状態が維持されるように、前記ソケットガイドに対する前記ソケットの傾動範囲を設定することで、ソケットを傾斜した状態で回転させることができる。
【００１０】
前記した交換装置において、前記ガイド穴の底面に、前記パレットを貫通したダスト排出穴を形成した場合には、ガイド穴に入り込んだスパッタや埃などの塵をダスト排出穴から外部に排出することができる。
【００１１】
前記した交換装置において、前記パレットを上下方向の軸回りに回転自在に構成した場合には、前記パレットの上面に複数の前記ソケットガイドおよびパレット回転用部材を前記パレットの回転方向に並設させ、前記トーチを保持するロボットアームによって、前記パレット回転用部材を前記パレットの回転方向に押し出すことで、前記パレットを回転させてもよい。
この構成では、パレットを回転させるための駆動装置を必要としないため、交換装置を小型化するとともに、製造コストを低減することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の交換装置では、コンタクトチップをチップ保持穴に挿入するときに、コンタクトチップがソケットに対して傾斜したり、ソケットの回転中心からずれている場合でも、ソケットにコンタクトチップを適正に挿入保持させることができる。また、コンタクトチップをトーチに取り付けるときにも、ソケットが傾動することで、コンタクトチップとトーチの相対的な位置と回転中心を合わせることができる。これにより、コンタクトチップを交換するときの作業効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】交換装置の全体構成を示した側断面図である。
【図２】トーチを示した図で、（ａ）は側断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図である。
【図３】パレットのパレット下板を示した図で、図１のＡ−Ａ断面図である。
【図４】ソケットを示した斜視図である。
【図５】ソケットの取り付け構造を示した側断面図である。
【図６】トーチとパレットを示した模式図である。
【図７】コンタクトチップによってソケットを押し込んだ状態を示した図で、（ａ）は側断面図、（ｂ）はＣ−Ｃ断面図である。
【図８】コンタクトチップがソケットに保持された状態を示した図で、（ａ）は側断面図、（ｂ）はＤ−Ｄ断面図である。
【図９】ソケットがソケットガイドに対して傾斜した状態を示した側断面図である。
【図１０】コンタクトチップとソケットの関係を示した図で、（ａ）はコンタクトチップがソケットの回転中心からずれている状態の側断面図、（ｂ）はコンタクトチップがチップ保持穴に対して傾いている状態の側断面図である。
【図１１】パレットをロボットアームによって回転させる態様を示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
本実施形態の交換装置は、アーク溶接に用いられる溶接機のトーチに取り付けられたコンタクトチップを交換するものである。本実施形態の溶接機では、ロボットアームの先端部にトーチが保持されている。
【００１５】
トーチ１００は、溶接対象物にアーク溶接を行う部位であり、図２（ａ）に示すように、トーチ取り付け金具２０１を介してロボットアーム２００（図６参照）に保持されたトーチ本体１１０と、トーチ本体１１０に外嵌された円筒状のノズル１２０と、トーチ本体１１０の先端面に取り付けられたコンタクトチップ１３０と、を備えている。
【００１６】
コンタクトチップ１３０は、トーチ本体１１０から送り出された溶接ワイヤ（図示せず）が挿通される円筒状の金属部品である。このコンタクトチップ１３０を介して溶接ワイヤに給電するように構成されている。
コンタクトチップ１３０は、基部よりも先端部が縮径された先細り形状となっている。また、コンタクトチップ１３０の上端部には、ねじ部１３１が突設されている。このねじ部１３１がトーチ本体１１０の先端面に形成されたねじ穴１１１に螺合されることで、コンタクトチップ１３０がトーチ本体１１０に取り付けられている。
図２（ｂ）に示すように、コンタクトチップ１３０の外周面上部の両側（図２（ｂ）の上下両側）には、二つの平面部１３２，１３２が形成されている。両平面部１３２，１３２の間の幅は、コンタクトチップ１３０の最大径よりも小さくなっている。
【００１７】
交換装置１は、図１に示すように、円筒状のソケット１０と、ソケット１０を軸回りに回転させるソケット回転手段（５０，５１，５２，１５）と、ソケット１０の下部が挿入されるソケットガイド３４が形成されたパレット３０と、ソケット回転手段およびパレット３０を支持するベース部材４０と、を主に備えている。
この交換装置１は、図８（ａ）に示すように、ソケット１０に保持されたコンタクトチップ１３０を正逆回転させ、コンタクトチップ１３０のねじ部１３１をトーチ本体１１０のねじ穴１１１に脱着させることで、トーチ１００のコンタクトチップ１３０を交換するものである。
【００１８】
ベース部材４０は、図１に示すように、床面に載置される平板状のベース板４１と、ベース板４１の上面に立設された支柱４２と、支柱４２に支持されたモータテーブル４３と、を備えている。
モータテーブル４３は、平板部４３ａと、平板部４３ａの上面の略中央部に突設されたシャフト支持部４３ｂと、シャフト支持部４３ｂの上端面に開口したシャフト穴４３ｃに回転自在に挿入されたシャフト４４と、を備えている。シャフト４４は、円形断面の部材であり、上端部がシャフト穴４３ｃから突出している。
【００１９】
モータテーブル４３の下面の略中央部には、モータ５０が取り付けられている。モータ５０は、上面から出力軸５１が突出しており、図示しない制御装置によって出力軸５１が正逆回転するように構成されている。
出力軸５１は、平板部４３ａを貫通した穴部を通じて平板部４３ａの上面側に突出している。出力軸５１の上端部には、出力軸５１の軸回りに歯面が形成された駆動ギヤ５２が取り付けられている。
【００２０】
モータテーブル４３において、図１の左側の端部には、後記するパレット下板３２の下面に形成された凹部３２ｃを検出するマイクロスイッチ６０が取り付けられている。
マイクロスイッチ６０の上端部には、上方に付勢された突起部６１が設けられており、 突起部６１がパレット下板３２の下面に当接するように構成されている。
そして、パレット３０が回転して、マイクロスイッチ６０の直上に凹部３２ｃが移動すると、突起部６１が凹部３２ｃに入り込んでスイッチ機構が作動し、マイクロスイッチ６０から図示しない制御装置に検出信号が出力される。
【００２１】
モータテーブル４３において、図１の右側の端部には、パレット３０の回転方向のずれを防ぐためのボールプランジャ７０が取り付けられている。
ボールプランジャ７０の上端部には、上方に付勢されたボール７１が設けられており、 ボール７１がパレット下板３２の下面に当接するように構成されている。
そして、パレット３０が回転して、ボールプランジャ７０の直上に凹部３２ｃが移動すると、ボール７１が凹部３２ｃに入り込んで係合される。これにより、パレット３０がボールプランジャ７０に保持され、パレット３０の回転方向へのずれが防止される。
パレット３０を回転させる場合には、パレット３０を回転方向に押し出すと、パレット下板３２の下面によってボール７１が下方に押し込まれ、ボール７１と凹部３２ｃの係合状態が解除される。
【００２２】
パレット３０は、上下に配置された円板状のパレット上板３１およびパレット下板３２と、パレット上板３１およびパレット下板３２の外周縁部に取り付けられた外周側板３３と、を備えている（図６参照）。
【００２３】
図３に示すように、パレット下板３２の中央部には、シャフト支持部４３ｂおよび出力軸５１が挿通された円形の開口部３２ａが形成されている（図１参照）。
パレット下板３２の上面において、開口部３２ａの周辺部には、八つのソケットガイド３４が等間隔に立設されている（図１参照）。
ソケットガイド３４は、円筒状の部材であり、その中心部には上端面に開口した円形のガイド穴３４ａが形成されている。図５に示すように、ガイド穴３４ａの底面の中心部には、パレット下板３２を貫通したダスト排出穴３４ｂが形成されている。また、ガイド穴３４ａの上部には、円筒状の無給油ブッシュ３５が嵌合されている。
【００２４】
パレット下板３２の下面には、図３に示すように、各ソケットガイド３４に対応させて、八つの凹部３２ｃが周方向に等間隔に形成されている。凹部３２ｃは、図１に示すように、マイクロスイッチ６０の突起部６１またはボールプランジャ７０のボール７１が入り込むように形成された窪みである。
【００２５】
パレット上板３１の下面の中心には、シャフト４４の上端面が取り付けられており、パレット３０はシャフト４４とともに、シャフト４４の軸回りに回転自在となっている。
パレット上板３１には、図６に示すように、八つのソケット挿通穴３１ａが周方向に等間隔に形成されている。図１に示すように、各ソケット挿通穴３１ａは、パレット下板３２の各ガイド穴３４ａの直上でパレット上板３１を貫通している。ソケット挿通穴３１ａは、後記するソケット１０の上部が挿通可能であるとともに、図７に示すように、トーチ１００の先端部が挿入可能な大きさに形成されている。
【００２６】
図６に示すように、パレット上板３１の上面において、各ソケット挿通穴３１ａに対して、パレット３０の回転方向（図１１参照）の前方となる位置には、平板状のパレット回転用部材３６が立設されている。パレット回転用部材３６の両面は、パレット３０の回転方向に向けられている。
本実施形態では、図１１に示すように、ロボットアーム２００に保持されたトーチ１００をパレット回転用部材３６に当接させ、ロボットアーム２００によってパレット３０を回転方向に押し出すことで、パレット３０を回転させることができる。
【００２７】
ソケット１０は、コンタクトチップ１３０（図８（ａ）参照）を保持するものであり、図４に示すように、中心部にチップ保持穴１１および収容穴１２が形成された円筒状の部材である。このソケット１０は、図５に示すように、下部がガイド穴３４ａに挿入され、上端部はソケット挿通穴３１ａを通じてパレット上板３１の上面側に突出している。
【００２８】
チップ保持穴１１は、ソケット１０の上端部から略中間部に亘って形成されている。チップ保持穴１１の底部には円形の位置決め部１１ａが形成され、チップ保持穴１１の上側開口部には長穴形状部１１ｂが形成されている。さらに、位置決め部１１ａと長穴形状部１１ｂとの間には、下方に向かうに従って縮径された傾斜部１１ｃが形成されている。
【００２９】
位置決め部１１ａは、ソケット１０と同心に形成されている。また、図８（ａ）に示すように、コンタクトチップ１３０が位置決め部１１ａに同心に嵌合されるように、位置決め部１１ａの内径はコンタクトチップ１３０の外径に合わせて形成されている。したがって、位置決め部１１ａに挿入されたコンタクトチップ１３０は、ソケット１０の中心に位置決めされる。
【００３０】
長穴形状部１１ｂは、図５に示すように、位置決め部１１ａよりも一方向（図５の左右方向）に拡幅されており、ソケット１０の上端面に開口している。
図８（ｂ）に示すように、コンタクトチップ１３０が長穴形状部１１ｂに挿入されると、コンタクトチップ１３０の両平面部１３２，１３２が長穴形状部１１ｂの両平面に係合し、コンタクトチップ１３０が長穴形状部１１ｂに対して回転不可となる。
【００３１】
収容穴１２は、図４に示すように、位置決め部１１ａの下端部に連通するとともに、ソケット１０の下端面に開口した円形の穴部であり、位置決め部１１ａよりも拡径されている。
図５に示すように、位置決め部１１ａと収容穴１２との連通部には、ばね受け部材１３が設けられている。ばね受け部材１３は、位置決め部１１ａに回転自在に嵌合された円筒状の無給油ブッシュである。ばね受け部材１３の下側開口縁部に形成された環状の鍔部が、収容穴１２の上端面に係合することで、ばね受け部材１３の位置決め部１１ａ側への抜け止めが構成されている。
【００３２】
ソケット１０の下部は、ガイド穴３４ａに嵌合された無給油ブッシュ３５に挿入されており、ソケット１０はガイド穴３４ａに対して回転自在となっている。
また、ソケット１０とガイド穴３４ａの底面との間には、弾性部材３７が介設されており、ソケット１０の下端部はガイド穴３４ａの底面から離れている。そのため、ソケット１０に対して上方から押圧力を付与することで、ソケット１０を弾性部材３７の弾性力に抗して下方に移動させることができる。
【００３３】
弾性部材３７は、上下方向に伸縮するコイルばねであり、下端部はガイド穴３４ａの底面に当接し、上端部は収容穴１２内でばね受け部材１３の鍔部に当接している。弾性部材３７は、ばね受け部材１３を介してソケット１０に支持しているため、ソケット１０は弾性部材３７に対して回転自在となっている。
【００３４】
このように、ソケット１０は、下側の一端がソケットガイド３４に支持されている。また、ソケット１０の外径は、無給油ブッシュ３５（ガイド穴３４ａ）の内径よりも小さく形成されており、ソケット１０の外周面と無給油ブッシュ３５の内周面との間には隙間が形成されている。したがって、図９に示すように、ソケット１０はソケットガイド３４に対して傾動自在となっている。
【００３５】
図５に示すように、ソケット１０の軸方向の略中間部には、環状のフランジ部１４が形成されている（図４参照）。フランジ部１４の外周縁部には側壁部が立ち上げられている。また、フランジ部１４には複数の穴部が上下方向に貫通しており、各穴部にはボルト１４ａが挿通されている。
【００３６】
フランジ部１４の下面には、ソケット１０に外嵌された環状の従動ギヤ１５が取り付けられている。フランジ部１４に挿通されたボルト１４ａを従動ギヤ１５のねじ穴に螺合させることで、従動ギヤ１５がフランジ部１４に固定されている。
従動ギヤ１５は、ソケット１０の軸回りに歯面が形成された平歯車であり、ソケット１０が交換位置Ｐ１（図６参照）に配置されたときに、駆動ギヤ５２の歯面に係合するように構成されている。そして、従動ギヤ１５を駆動ギヤ５２に係合させた状態で、出力軸５１を回転させると、その回転力が駆動ギヤ５２から従動ギヤ１５に伝達され、ソケット１０が軸回りに回転する。
前記したモータ５０、出力軸５１、駆動ギヤ５２および従動ギヤ１５は、特許請求の範囲におけるソケット回転手段に相当するものである。
【００３７】
なお、ソケット１０の下方への移動範囲は、従動ギヤ１５と駆動ギヤ５２の係合状態が維持されるように設定されている。したがって、図７（ａ）に示すように、ソケット１０が最も下方に移動した状態でも、従動ギヤ１５と駆動ギヤ５２の係合状態が維持され、ソケット１０を回転させることができる。
【００３８】
また、ソケットガイド３４に対するソケット１０の傾動範囲は、従動ギヤ１５と駆動ギヤ５２の係合状態が維持されるように設定されている。したがって、図９に示すように、ソケットガイド３４に対してソケット１０が傾斜した状態でも、従動ギヤ１５と駆動ギヤ５２の係合状態が維持され、ソケット１０を回転させることができる。
【００３９】
また、図１に示すベース部材４０には、従動ギヤ１５と駆動ギヤ５２が係合される交換位置Ｐ１に配置されたソケット１０におけるコンタクトチップ１３０（図２参照）の有無を検出するセンサ（図示せず）が設けられている。このセンサは、例えば、ソケット１０の上方に光線を照射する光電センサであり、その検出結果を図示しない制御装置に出力する。
【００４０】
前記した本実施形態の交換装置１を用いて、トーチ１００のコンタクトチップ１３０を交換する際の手順について説明する。
まず、図６に示すように、パレット３０に保持された八つのソケット１０のうち、交換位置Ｐ１に配置されたソケット１０以外の七つのソケット１０に交換用の新しいコンタクトチップ１３０を挿入する。
このとき、コンタクトチップ１３０がチップ保持穴１１の回転中心からずれたり、コンタクトチップ１３０がチップ保持穴１１に対して傾斜して挿入された場合でも（図１０（ａ）および（ｂ）参照）、コンタクトチップ１３０の下端部は、図８（ａ）に示すように、傾斜部１１ｃに案内されて位置決め部１１ａに挿入されることで、コンタクトチップ１３０は位置決め部１１ａに同心に嵌合され、コンタクトチップ１３０はソケット１０の回転中心に位置決めされる。
【００４１】
続いて、作業者は、図示しない操作盤を操作して、図１に示すモータ５０の出力軸５１を回転させ、その回転力を駆動ギヤ５２から従動ギヤ１５に伝達させることで、交換位置Ｐ１のソケット１０を軸回りに回転させる。このとき、トーチ本体１１０のねじ穴１１１からコンタクトチップ１３０のねじ部１３１（図２参照）を取り外す方向にソケット１０が回転するように、出力軸５１の回転方向を制御する。
また、制御装置では、ロボットアーム２００（図６参照）に保持されたトーチ１００を交換位置Ｐ１の直上に移動させ、図７（ａ）に示すように、トーチ１００を下降させることで、コンタクトチップ１３０の先端部をチップ保持穴１１の長穴形状部１１ｂに挿入する。
【００４２】
このとき、図９に示すように、コンタクトチップ１３０の軸線がチップ保持穴１１の軸線に対して傾斜している場合でも、コンタクトチップ１３０に合わせてソケット１０が傾斜するため、コンタクトチップ１３０をチップ保持穴１１に挿入することができる。
なお、ソケット１０が傾斜した状態でも、駆動ギヤ５２と従動ギヤ１５の係合状態は維持されるため、ソケット１０を回転させることができる。
【００４３】
図７（ｂ）に示すように、コンタクトチップ１３０をチップ保持穴１１に挿入したときに、両平面部１３２，１３２が長穴形状部１１ｂの両平面に重ならない場合には、コンタクトチップ１３０の外周縁部が長穴形状部１１ｂの開口縁部に当接する。これにより、ロボットアーム２００（図６参照）からソケット１０に対して下方に向けた押圧力が付与され、ソケット１０が弾性部材３７の弾性力に抗して下方に押し込まれる。
【００４４】
ロボットアーム２００（図６参照）によってソケット１０を下方に押し込みながらソケット１０を回転させ、図８（ｂ）に示すように、コンタクトチップ１３０の両平面部１３２，１３２が長穴形状部１１ｂの両平面に重なる位置に配置されると、弾性部材３７の弾性力によってソケット１０が押し上げられる。これにより、コンタクトチップ１３０が長穴形状部１１ｂおよび位置決め部１１ａに挿入され、コンタクトチップ１３０の両平面部１３２，１３２が長穴形状部１１ｂの両平面に係合される。
【００４５】
なお、長穴形状部１１ｂに挿入されたコンタクトチップ１３０が位置決め部１１ａの中心からずれている場合（図１０（ａ）の状態）や、コンタクトチップ１３０がチップ保持穴１１に対して傾斜している場合（図１０（ｂ）の状態）でも、コンタクトチップ１３０の下端部は傾斜部１１ｃに案内されて位置決め部１１ａに挿入される。
そして、図８（ａ）に示すように、コンタクトチップ１３０は位置決め部１１ａに同心に嵌合され、コンタクトチップ１３０がソケット１０の回転中心に位置決めされる。
【００４６】
コンタクトチップ１３０をチップ保持穴１１に挿入したときに、トーチ１００に付着したスパッタや埃などの塵がチップ保持穴１１に入り込んでしまう場合があるが、これらの塵はダスト排出穴３４ｂからパレット３０の外部に排出される。また、ソケット１０の周囲に落ちた塵はフランジ部１４の上面に溜まるため、従動ギヤ１５と駆動ギヤ５２との係合部位に塵が入り込むのを防ぐことができる。
【００４７】
以上のようにして、チップ保持穴１１にコンタクトチップ１３０が保持され、ソケット１０とともにコンタクトチップ１３０が軸回りに回転することで、コンタクトチップ１３０のねじ部１３１が、トーチ本体１１０のねじ穴１１１から取り外される。
【００４８】
トーチ１００が下降してから所定時間が経過した後に、制御装置はトーチ１００を上昇させるようにロボットアーム２００（図６参照）を制御する。トーチ１００を下降させてから上昇させるまでの時間は、コンタクトチップ１３０がトーチ本体１１０から取り外されるまでの時間を予め計測した結果に基づいて設定されている。
【００４９】
交換位置Ｐ１のソケット１０に保持されたコンタクトチップ１３０をセンサが検出すると、図１１に示すように、制御装置はトーチ１００を交換位置Ｐ１のパレット回転用部材３６に回転方向の後側から当接させるようにロボットアーム２００を制御し、ロボットアーム２００によってパレット回転用部材３６を回転方向の前方に押し出す。
【００５０】
パレット３０は、図１に示すように、モータテーブル４３に回転自在に取り付けられたシャフト４４の上端部に支持されているため、ロボットアーム２００（図１１参照）から押圧力が付与されると、モータテーブル４３およびベース部材４０に対してシャフト４４の軸回りに回転する。
パレット３０が回転すると、パレット下板３２の下面によって、マイクロスイッチ６０の突起部６１およびボールプランジャ７０のボール７１は下方に押し込まれ、突起部６１およびボール７１とパレット３０の凹部３２ｃとの係合状態が解除される。
また、交換位置Ｐ１のソケット１０の従動ギヤ１５は、モータテーブル４３に取り付けられた駆動ギヤ５２から離れる方向に移動し、従動ギヤ１５と駆動ギヤ５２の係合状態が解除される。なお、ソケット１０は軸回りに回転自在であるため、駆動ギヤ５２の回転が固定された状態でも、従動ギヤ１５が駆動ギヤ５２の歯面に対して回転しながら移動することで、従動ギヤ１５は駆動ギヤ５２からスムーズに離間する。
【００５１】
パレット３０をモータテーブル４３に対して回転させ、各ソケット１０が一区間（隣り合うソケット１０，１０の間隔）を移動すると、交換位置Ｐ１に他のソケット１０が配置される。そして、交換位置Ｐ１に移動してきたソケット１０の従動ギヤ１５が、モータテーブル４３に取り付けられた駆動ギヤ５２に係合される。このとき、駆動ギヤ５２に接触した従動ギヤ１５が、駆動ギヤ５２の歯面に対して回転しながら移動することで、従動ギヤ１５と駆動ギヤ５２がスムーズに係合される。
また、ボールプランジャ７０およびマイクロスイッチ６０の直上には、パレット３０の凹部３４ｃが配置される。そして、ボールプランジャ７０のボール７１が凹部３２ｃに係合され、パレット３０の回転方向へのずれが防止される。さらに、マイクロスイッチ６０の突起部６１が凹部３２ｃに入り込み、マイクロスイッチ６０から制御装置に検出信号が出力される。
【００５２】
制御装置に検出信号が入力されると、制御装置は、図８（ａ）に示すように、トーチ本体１１０のねじ穴１１１を、交換位置Ｐ１のソケット１０に保持されたコンタクトチップ１３０のねじ部１３１に当接させるように、ロボットアーム２００（図１１参照）を制御する。
さらに、制御装置は、出力軸５１をコンタクトチップ１３０の取り外し時とは逆向きに回転させ、ソケット１０とともにコンタクトチップ１３０を逆回転させることで、コンタクトチップ１３０のねじ部１３１をトーチ本体１１０のねじ穴１１１に螺合させる。
【００５３】
このようにして、ソケット１０とともにコンタクトチップ１３０を正逆回転させて、コンタクトチップ１３０をトーチ１００に脱着させることで、コンタクトチップ１３０が自動で交換される。
【００５４】
さらに、トーチ１００が下降してから所定時間が経過した後に、制御装置はトーチ１００を上昇させるようにロボットアーム２００（図６参照）を制御する。そして、交換したコンタクトチップ１３０を用いて所定時間のアーク溶接が行われた後に、ロボットアーム２００は、磨耗したコンタクトチップ１３０を交換位置Ｐ１のソケット１０のチップ保持穴１１に挿入し、前記した交換作業と同様にコンタクトチップ１３０を交換する。
【００５５】
以上のような交換装置１では、図９に示すように、コンタクトチップ１３０がチップ保持穴１１に対して傾斜している場合でも、コンタクトチップ１３０をチップ保持穴１１に挿入することができる。
また、図１０（ａ）および（ｂ）に示すように、コンタクトチップ１３０がチップ保持穴１１の中心からずれている場合や、コンタクトチップ１３０がチップ保持穴１１に対して傾斜している場合でも、コンタクトチップ１３０をソケット１０の回転中心に位置決めすることができる。
したがって、本実施形態の交換装置１では、コンタクトチップ１３０がソケット１０に対して傾斜したり、ソケット１０の回転中心からずれている場合でも、ソケット１０にコンタクトチップ１３０を適正に挿入保持させることができる。また、コンタクトチップ１３０をトーチ１００に取り付けるときにも、ソケット１０が傾動することで、コンタクトチップ１３０とトーチ１００の相対的な位置と回転中心を合わせることができる。これにより、コンタクトチップ１３０を交換するときの作業効率を高めることができる。
【００５６】
また、図１１に示すように、トーチ１００を保持するロボットアーム２００によって、パレット回転用部材３６をパレット３０の回転方向の前方に押し出すことで、パレット３０を回転させており、パレット３０を回転させるための駆動装置を必要としないため、交換装置１を小型化することができる。また、制御を簡易化するとともに、製造コストを低減することができる。
【００５７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更が可能である。
例えば、本実施形態では、図８（ｂ）に示すように、コンタクトチップ１３０の外周面の二箇所に平面部１３２，１３２が形成されているが、平面部１３２の数は限定されるものではない。例えば、一つの平面部１３２が長穴形状部１１ｂの平面に係合するように構成してもよい。また、コンタクトチップ１３０の外周面の四方に平面部１３２を形成した場合には、平面部１３２が長穴形状部１１ｂに係合し易くなる。
【００５８】
また、本実施形態では、図６に示すように、八つのソケット１０が設けられており、七つの新しいコンタクトチップ１３０を交換可能となっているが、その数は限定されるものではない。パレット３０の径が小さい場合には、ソケット１０の数を少なくし、パレット３０の径が大きい場合には、ソケット１０の数を増やすことができる。
【００５９】
また、本実施形態では、図５に示すガイド穴３４ａに無給油ブッシュ３５を嵌合させているが、ガイド穴３４ａの内周面の上端部にボールベアリングを嵌合させ、ボールベアリングによってソケット１０を回転自在に支持してもよい。
【００６０】
また、本実施形態では、図１に示すモータ５０、出力軸５１、駆動ギヤ５２および従動ギヤ１５によって、ソケット１０を回転させるためのソケット回転手段を構成しているが、ソケット回転手段の構成は限定されるものではなく、例えば、ソケット１０の外周面と出力軸５１とを環状のベルトによって連結することで、出力軸５１の回転力をソケット１０に伝達してもよい。
【００６１】
また、本実施形態では、図１１に示すように、ロボットアーム２００によってパレット回転用部材３６を押し出すことでパレット３０を回転させているが、パレット３０を回転させるための駆動装置を設けてもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１ 交換装置
１０ ソケット
１１ チップ保持穴
１１ａ 位置決め部
１１ｂ 長穴形状部
１１ｃ 傾斜部
１２ 収容穴
１４ フランジ部
１５ 従動ギヤ（ソケット回転手段）
３０ パレット
３１ パレット上板
３１ａ ソケット挿通穴
３２ パレット下板
３２ｃ 凹部
３４ ソケットガイド
３４ａ ガイド穴
３４ｂ ダスト排出穴
３５ 無給油ブッシュ
３６ パレット回転用部材
３７ 弾性部材
４０ ベース部材
４３ モータテーブル
４４ シャフト
５０ モータ（ソケット回転手段）
５１ 出力軸（ソケット回転手段）
５２ 駆動ギヤ（ソケット回転手段）
６０ マイクロスイッチ
７０ ボールプランジャ
１００ トーチ
１１０ トーチ本体
１２０ ノズル
１３０ コンタクトチップ
１３１ ねじ部
１３２ 平面部
２００ ロボットアーム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接機のトーチに取り付けられたコンタクトチップを交換するための交換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
アーク溶接作業に用いられる溶接機では、トーチに取り付けられたコンタクトチップに溶接ワイヤを挿通させ、コンタクトチップを介して溶接ワイヤに給電している。コンタクトチップは、トーチに送り込まれた溶接ワイヤをガイドしているため、溶接ワイヤとの接触による磨耗が生じる。したがって、コンタクトチップの磨耗が大きくなった場合には、コンタクトチップを新しいものに交換する必要がある。
【０００３】
コンタクトチップを交換するための交換装置としては、コンタクトチップが嵌合保持される穴部が形成されたレンチ部と、レンチ部を軸回りに回転させる駆動手段と、レンチ部を回転自在に支持する保持部と、を備えているものがある（例えば、特許文献１参照）。
この交換装置では、レンチ部とともにコンタクトチップを正逆回転させることで、コンタクトチップのねじ部をトーチのねじ穴に自動で脱着させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許３０８２５０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記した従来の交換装置では、コンタクトチップがレンチ部の回転中心に対して、位置がずれていたり傾斜している場合には、コンタクトチップをトーチから外すときに、コンタクトチップをレンチ部（本発明におけるソケット）に挿入することができない。また、コンタクトチップをトーチに取り付けるときには、コンタクトチップのねじ部をトーチのねじ穴に挿入することができない。このような状態で、コンタクトチップの脱着を無理に行った場合には、トーチのねじ穴が損傷するという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明では、前記した問題を解決し、トーチがソケットの回転中心に対して、位置がずれていたり傾斜している場合でも、トーチとソケットの相対的な位置と回転中心のずれを補正し、ソケットによってコンタクトチップを保持して脱着させることができる交換装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明は、コンタクトチップが嵌合される筒状のソケットと、前記ソケットを軸回りに回転させるソケット回転手段と、前記ソケットの下部が挿入されるガイド穴を有するソケットガイドが形成されたパレットと、前記ソケットと前記ガイド穴の底面との間に介設された弾性部材と、を備え、前記ソケットとともに前記コンタクトチップを正逆回転させることで、トーチに対して前記コンタクトチップを脱着させる交換装置である。そして、前記ソケットの回転中心には、前記コンタクトチップが挿入されるチップ保持穴が形成され、前記チップ保持穴の底部には、前記コンタクトチップが同心に嵌合される位置決め部が形成されるとともに、前記チップ保持穴の開口部には、前記位置決め部よりも拡幅され、前記コンタクトチップの外周面に形成された平面部に係合する長穴形状部が形成されている。さらに、前記ソケットの外径は、前記ガイド穴の内径よりも小さく形成され、前記ソケットが前記ソケットガイドに対して回転および傾動自在となっている。
【０００８】
この構成では、コンタクトチップをチップ保持穴に挿入するときに、コンタクトチップがチップ保持穴に対して傾斜している場合でも、コンタクトチップの傾斜に合わせてソケットが傾動するため、コンタクトチップをチップ保持穴に挿入することができる。
また、ソケットの回転中心からずれた位置で、コンタクトチップがチップ保持穴の長穴形状部に挿入された場合でも、コンタクトチップの下端部がチップ保持穴の位置決め部に嵌合されることによって、コンタクトチップとソケットの回転中心を合わせることができる。
【０００９】
前記した交換装置において、前記ソケット回転手段が、前記ソケットの外周面に形成された従動ギヤと、前記従動ギヤに係合する駆動ギヤと、を有する場合には、前記従動ギヤと前記駆動ギヤの係合状態が維持されるように、前記ソケットガイドに対する前記ソケットの傾動範囲を設定することで、ソケットを傾斜した状態で回転させることができる。
【００１０】
前記した交換装置において、前記ガイド穴の底面に、前記パレットを貫通したダスト排出穴を形成した場合には、ガイド穴に入り込んだスパッタや埃などの塵をダスト排出穴から外部に排出することができる。
【００１１】
前記した交換装置において、前記パレットを上下方向の軸回りに回転自在に構成した場合には、前記パレットの上面に複数の前記ソケットガイドおよびパレット回転用部材を前記パレットの回転方向に並設させ、前記トーチを保持するロボットアームによって、前記パレット回転用部材を前記パレットの回転方向に押し出すことで、前記パレットを回転させてもよい。
この構成では、パレットを回転させるための駆動装置を必要としないため、交換装置を小型化するとともに、製造コストを低減することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の交換装置では、コンタクトチップをチップ保持穴に挿入するときに、コンタクトチップがソケットに対して傾斜したり、ソケットの回転中心からずれている場合でも、ソケットにコンタクトチップを適正に挿入保持させることができる。また、コンタクトチップをトーチに取り付けるときにも、ソケットが傾動することで、コンタクトチップとトーチの相対的な位置と回転中心を合わせることができる。これにより、コンタクトチップを交換するときの作業効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】交換装置の全体構成を示した側断面図である。
【図２】トーチを示した図で、（ａ）は側断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図である。
【図３】パレットのパレット下板を示した図で、図１のＡ−Ａ断面図である。
【図４】ソケットを示した斜視図である。
【図５】ソケットの取り付け構造を示した側断面図である。
【図６】トーチとパレットを示した模式図である。
【図７】コンタクトチップによってソケットを押し込んだ状態を示した図で、（ａ）は側断面図、（ｂ）はＣ−Ｃ断面図である。
【図８】コンタクトチップがソケットに保持された状態を示した図で、（ａ）は側断面図、（ｂ）はＤ−Ｄ断面図である。
【図９】ソケットがソケットガイドに対して傾斜した状態を示した側断面図である。
【図１０】コンタクトチップとソケットの関係を示した図で、（ａ）はコンタクトチップがソケットの回転中心からずれている状態の側断面図、（ｂ）はコンタクトチップがチップ保持穴に対して傾いている状態の側断面図である。
【図１１】パレットをロボットアームによって回転させる態様を示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
本実施形態の交換装置は、アーク溶接に用いられる溶接機のトーチに取り付けられたコンタクトチップを交換するものである。本実施形態の溶接機では、ロボットアームの先端部にトーチが保持されている。
【００１５】
トーチ１００は、溶接対象物にアーク溶接を行う部位であり、図２（ａ）に示すように、トーチ取り付け金具２０１を介してロボットアーム２００（図６参照）に保持されたトーチ本体１１０と、トーチ本体１１０に外嵌された円筒状のノズル１２０と、トーチ本体１１０の先端面に取り付けられたコンタクトチップ１３０と、を備えている。
【００１６】
コンタクトチップ１３０は、トーチ本体１１０から送り出された溶接ワイヤ（図示せず）が挿通される円筒状の金属部品である。このコンタクトチップ１３０を介して溶接ワイヤに給電するように構成されている。
コンタクトチップ１３０は、基部よりも先端部が縮径された先細り形状となっている。また、コンタクトチップ１３０の上端部には、ねじ部１３１が突設されている。このねじ部１３１がトーチ本体１１０の先端面に形成されたねじ穴１１１に螺合されることで、コンタクトチップ１３０がトーチ本体１１０に取り付けられている。
図２（ｂ）に示すように、コンタクトチップ１３０の外周面上部の両側（図２（ｂ）の上下両側）には、二つの平面部１３２，１３２が形成されている。両平面部１３２，１３２の間の幅は、コンタクトチップ１３０の最大径よりも小さくなっている。
【００１７】
交換装置１は、図１に示すように、円筒状のソケット１０と、ソケット１０を軸回りに回転させるソケット回転手段（５０，５１，５２，１５）と、ソケット１０の下部が挿入されるソケットガイド３４が形成されたパレット３０と、ソケット回転手段およびパレット３０を支持するベース部材４０と、を主に備えている。
この交換装置１は、図８（ａ）に示すように、ソケット１０に保持されたコンタクトチップ１３０を正逆回転させ、コンタクトチップ１３０のねじ部１３１をトーチ本体１１０のねじ穴１１１に脱着させることで、トーチ１００のコンタクトチップ１３０を交換するものである。
【００１８】
ベース部材４０は、図１に示すように、床面に載置される平板状のベース板４１と、ベース板４１の上面に立設された支柱４２と、支柱４２に支持されたモータテーブル４３と、を備えている。
モータテーブル４３は、平板部４３ａと、平板部４３ａの上面の略中央部に突設されたシャフト支持部４３ｂと、シャフト支持部４３ｂの上端面に開口したシャフト穴４３ｃに回転自在に挿入されたシャフト４４と、を備えている。シャフト４４は、円形断面の部材であり、上端部がシャフト穴４３ｃから突出している。
【００１９】
モータテーブル４３の下面の略中央部には、モータ５０が取り付けられている。モータ５０は、上面から出力軸５１が突出しており、図示しない制御装置によって出力軸５１が正逆回転するように構成されている。
出力軸５１は、平板部４３ａを貫通した穴部を通じて平板部４３ａの上面側に突出している。出力軸５１の上端部には、出力軸５１の軸回りに歯面が形成された駆動ギヤ５２が取り付けられている。
【００２０】
モータテーブル４３において、図１の左側の端部には、後記するパレット下板３２の下面に形成された凹部３２ｃを検出するマイクロスイッチ６０が取り付けられている。
マイクロスイッチ６０の上端部には、上方に付勢された突起部６１が設けられており、 突起部６１がパレット下板３２の下面に当接するように構成されている。
そして、パレット３０が回転して、マイクロスイッチ６０の直上に凹部３２ｃが移動すると、突起部６１が凹部３２ｃに入り込んでスイッチ機構が作動し、マイクロスイッチ６０から図示しない制御装置に検出信号が出力される。
【００２１】
モータテーブル４３において、図１の右側の端部には、パレット３０の回転方向のずれを防ぐためのボールプランジャ７０が取り付けられている。
ボールプランジャ７０の上端部には、上方に付勢されたボール７１が設けられており、 ボール７１がパレット下板３２の下面に当接するように構成されている。
そして、パレット３０が回転して、ボールプランジャ７０の直上に凹部３２ｃが移動すると、ボール７１が凹部３２ｃに入り込んで係合される。これにより、パレット３０がボールプランジャ７０に保持され、パレット３０の回転方向へのずれが防止される。
パレット３０を回転させる場合には、パレット３０を回転方向に押し出すと、パレット下板３２の下面によってボール７１が下方に押し込まれ、ボール７１と凹部３２ｃの係合状態が解除される。
【００２２】
パレット３０は、上下に配置された円板状のパレット上板３１およびパレット下板３２と、パレット上板３１およびパレット下板３２の外周縁部に取り付けられた外周側板３３と、を備えている（図６参照）。
【００２３】
図３に示すように、パレット下板３２の中央部には、シャフト支持部４３ｂおよび出力軸５１が挿通された円形の開口部３２ａが形成されている（図１参照）。
パレット下板３２の上面において、開口部３２ａの周辺部には、八つのソケットガイド３４が等間隔に立設されている（図１参照）。
ソケットガイド３４は、円筒状の部材であり、その中心部には上端面に開口した円形のガイド穴３４ａが形成されている。図５に示すように、ガイド穴３４ａの底面の中心部には、パレット下板３２を貫通したダスト排出穴３４ｂが形成されている。また、ガイド穴３４ａの上部には、円筒状の無給油ブッシュ３５が嵌合されている。
【００２４】
パレット下板３２の下面には、図３に示すように、各ソケットガイド３４に対応させて、八つの凹部３２ｃが周方向に等間隔に形成されている。凹部３２ｃは、図１に示すように、マイクロスイッチ６０の突起部６１またはボールプランジャ７０のボール７１が入り込むように形成された窪みである。
【００２５】
パレット上板３１の下面の中心には、シャフト４４の上端面が取り付けられており、パレット３０はシャフト４４とともに、シャフト４４の軸回りに回転自在となっている。
パレット上板３１には、図６に示すように、八つのソケット挿通穴３１ａが周方向に等間隔に形成されている。図１に示すように、各ソケット挿通穴３１ａは、パレット下板３２の各ガイド穴３４ａの直上でパレット上板３１を貫通している。ソケット挿通穴３１ａは、後記するソケット１０の上部が挿通可能であるとともに、図７に示すように、トーチ１００の先端部が挿入可能な大きさに形成されている。
【００２６】
図６に示すように、パレット上板３１の上面において、各ソケット挿通穴３１ａに対して、パレット３０の回転方向（図１１参照）の前方となる位置には、平板状のパレット回転用部材３６が立設されている。パレット回転用部材３６の両面は、パレット３０の回転方向に向けられている。
本実施形態では、図１１に示すように、ロボットアーム２００に保持されたトーチ１００をパレット回転用部材３６に当接させ、ロボットアーム２００によってパレット３０を回転方向に押し出すことで、パレット３０を回転させることができる。
【００２７】
ソケット１０は、コンタクトチップ１３０（図８（ａ）参照）を保持するものであり、図４に示すように、中心部にチップ保持穴１１および収容穴１２が形成された円筒状の部材である。このソケット１０は、図５に示すように、下部がガイド穴３４ａに挿入され、上端部はソケット挿通穴３１ａを通じてパレット上板３１の上面側に突出している。
【００２８】
チップ保持穴１１は、ソケット１０の上端部から略中間部に亘って形成されている。チップ保持穴１１の底部には円形の位置決め部１１ａが形成され、チップ保持穴１１の上側開口部には長穴形状部１１ｂが形成されている。さらに、位置決め部１１ａと長穴形状部１１ｂとの間には、下方に向かうに従って縮径された傾斜部１１ｃが形成されている。
【００２９】
位置決め部１１ａは、ソケット１０と同心に形成されている。また、図８（ａ）に示すように、コンタクトチップ１３０が位置決め部１１ａに同心に嵌合されるように、位置決め部１１ａの内径はコンタクトチップ１３０の外径に合わせて形成されている。したがって、位置決め部１１ａに挿入されたコンタクトチップ１３０は、ソケット１０の中心に位置決めされる。
【００３０】
長穴形状部１１ｂは、図５に示すように、位置決め部１１ａよりも一方向（図５の左右方向）に拡幅されており、ソケット１０の上端面に開口している。
図８（ｂ）に示すように、コンタクトチップ１３０が長穴形状部１１ｂに挿入されると、コンタクトチップ１３０の両平面部１３２，１３２が長穴形状部１１ｂの両平面に係合し、コンタクトチップ１３０が長穴形状部１１ｂに対して回転不可となる。
【００３１】
収容穴１２は、図４に示すように、位置決め部１１ａの下端部に連通するとともに、ソケット１０の下端面に開口した円形の穴部であり、位置決め部１１ａよりも拡径されている。
図５に示すように、位置決め部１１ａと収容穴１２との連通部には、ばね受け部材１３が設けられている。ばね受け部材１３は、位置決め部１１ａに回転自在に嵌合された円筒状の無給油ブッシュである。ばね受け部材１３の下側開口縁部に形成された環状の鍔部が、収容穴１２の上端面に係合することで、ばね受け部材１３の位置決め部１１ａ側への抜け止めが構成されている。
【００３２】
ソケット１０の下部は、ガイド穴３４ａに嵌合された無給油ブッシュ３５に挿入されており、ソケット１０はガイド穴３４ａに対して回転自在となっている。
また、ソケット１０とガイド穴３４ａの底面との間には、弾性部材３７が介設されており、ソケット１０の下端部はガイド穴３４ａの底面から離れている。そのため、ソケット１０に対して上方から押圧力を付与することで、ソケット１０を弾性部材３７の弾性力に抗して下方に移動させることができる。
【００３３】
弾性部材３７は、上下方向に伸縮するコイルばねであり、下端部はガイド穴３４ａの底面に当接し、上端部は収容穴１２内でばね受け部材１３の鍔部に当接している。弾性部材３７は、ばね受け部材１３を介してソケット１０に支持しているため、ソケット１０は弾性部材３７に対して回転自在となっている。
【００３４】
このように、ソケット１０は、下側の一端がソケットガイド３４に支持されている。また、ソケット１０の外径は、無給油ブッシュ３５（ガイド穴３４ａ）の内径よりも小さく形成されており、ソケット１０の外周面と無給油ブッシュ３５の内周面との間には隙間が形成されている。したがって、図９に示すように、ソケット１０はソケットガイド３４に対して傾動自在となっている。
【００３５】
図５に示すように、ソケット１０の軸方向の略中間部には、環状のフランジ部１４が形成されている（図４参照）。フランジ部１４の外周縁部には側壁部が立ち上げられている。また、フランジ部１４には複数の穴部が上下方向に貫通しており、各穴部にはボルト１４ａが挿通されている。
【００３６】
フランジ部１４の下面には、ソケット１０に外嵌された環状の従動ギヤ１５が取り付けられている。フランジ部１４に挿通されたボルト１４ａを従動ギヤ１５のねじ穴に螺合させることで、従動ギヤ１５がフランジ部１４に固定されている。
従動ギヤ１５は、ソケット１０の軸回りに歯面が形成された平歯車であり、ソケット１０が交換位置Ｐ１（図６参照）に配置されたときに、駆動ギヤ５２の歯面に係合するように構成されている。そして、従動ギヤ１５を駆動ギヤ５２に係合させた状態で、出力軸５１を回転させると、その回転力が駆動ギヤ５２から従動ギヤ１５に伝達され、ソケット１０が軸回りに回転する。
前記したモータ５０、出力軸５１、駆動ギヤ５２および従動ギヤ１５は、特許請求の範囲におけるソケット回転手段に相当するものである。
【００３７】
なお、ソケット１０の下方への移動範囲は、従動ギヤ１５と駆動ギヤ５２の係合状態が維持されるように設定されている。したがって、図７（ａ）に示すように、ソケット１０が最も下方に移動した状態でも、従動ギヤ１５と駆動ギヤ５２の係合状態が維持され、ソケット１０を回転させることができる。
【００３８】
また、ソケットガイド３４に対するソケット１０の傾動範囲は、従動ギヤ１５と駆動ギヤ５２の係合状態が維持されるように設定されている。したがって、図９に示すように、ソケットガイド３４に対してソケット１０が傾斜した状態でも、従動ギヤ１５と駆動ギヤ５２の係合状態が維持され、ソケット１０を回転させることができる。
【００３９】
また、図１に示すベース部材４０には、従動ギヤ１５と駆動ギヤ５２が係合される交換位置Ｐ１に配置されたソケット１０におけるコンタクトチップ１３０（図２参照）の有無を検出するセンサ（図示せず）が設けられている。このセンサは、例えば、ソケット１０の上方に光線を照射する光電センサであり、その検出結果を図示しない制御装置に出力する。
【００４０】
前記した本実施形態の交換装置１を用いて、トーチ１００のコンタクトチップ１３０を交換する際の手順について説明する。
まず、図６に示すように、パレット３０に保持された八つのソケット１０のうち、交換位置Ｐ１に配置されたソケット１０以外の七つのソケット１０に交換用の新しいコンタクトチップ１３０を挿入する。
このとき、コンタクトチップ１３０がチップ保持穴１１の回転中心からずれたり、コンタクトチップ１３０がチップ保持穴１１に対して傾斜して挿入された場合でも（図１０（ａ）および（ｂ）参照）、コンタクトチップ１３０の下端部は、図８（ａ）に示すように、傾斜部１１ｃに案内されて位置決め部１１ａに挿入されることで、コンタクトチップ１３０は位置決め部１１ａに同心に嵌合され、コンタクトチップ１３０はソケット１０の回転中心に位置決めされる。
【００４１】
続いて、作業者は、図示しない操作盤を操作して、図１に示すモータ５０の出力軸５１を回転させ、その回転力を駆動ギヤ５２から従動ギヤ１５に伝達させることで、交換位置Ｐ１のソケット１０を軸回りに回転させる。このとき、トーチ本体１１０のねじ穴１１１からコンタクトチップ１３０のねじ部１３１（図２参照）を取り外す方向にソケット１０が回転するように、出力軸５１の回転方向を制御する。
また、制御装置では、ロボットアーム２００（図６参照）に保持されたトーチ１００を交換位置Ｐ１の直上に移動させ、図７（ａ）に示すように、トーチ１００を下降させることで、コンタクトチップ１３０の先端部をチップ保持穴１１の長穴形状部１１ｂに挿入する。
【００４２】
このとき、図９に示すように、コンタクトチップ１３０の軸線がチップ保持穴１１の軸線に対して傾斜している場合でも、コンタクトチップ１３０に合わせてソケット１０が傾斜するため、コンタクトチップ１３０をチップ保持穴１１に挿入することができる。
なお、ソケット１０が傾斜した状態でも、駆動ギヤ５２と従動ギヤ１５の係合状態は維持されるため、ソケット１０を回転させることができる。
【００４３】
図７（ｂ）に示すように、コンタクトチップ１３０をチップ保持穴１１に挿入したときに、両平面部１３２，１３２が長穴形状部１１ｂの両平面に重ならない場合には、コンタクトチップ１３０の外周縁部が長穴形状部１１ｂの開口縁部に当接する。これにより、ロボットアーム２００（図６参照）からソケット１０に対して下方に向けた押圧力が付与され、ソケット１０が弾性部材３７の弾性力に抗して下方に押し込まれる。
【００４４】
ロボットアーム２００（図６参照）によってソケット１０を下方に押し込みながらソケット１０を回転させ、図８（ｂ）に示すように、コンタクトチップ１３０の両平面部１３２，１３２が長穴形状部１１ｂの両平面に重なる位置に配置されると、弾性部材３７の弾性力によってソケット１０が押し上げられる。これにより、コンタクトチップ１３０が長穴形状部１１ｂおよび位置決め部１１ａに挿入され、コンタクトチップ１３０の両平面部１３２，１３２が長穴形状部１１ｂの両平面に係合される。
【００４５】
なお、長穴形状部１１ｂに挿入されたコンタクトチップ１３０が位置決め部１１ａの中心からずれている場合（図１０（ａ）の状態）や、コンタクトチップ１３０がチップ保持穴１１に対して傾斜している場合（図１０（ｂ）の状態）でも、コンタクトチップ１３０の下端部は傾斜部１１ｃに案内されて位置決め部１１ａに挿入される。
そして、図８（ａ）に示すように、コンタクトチップ１３０は位置決め部１１ａに同心に嵌合され、コンタクトチップ１３０がソケット１０の回転中心に位置決めされる。
【００４６】
コンタクトチップ１３０をチップ保持穴１１に挿入したときに、トーチ１００に付着したスパッタや埃などの塵がチップ保持穴１１に入り込んでしまう場合があるが、これらの塵はダスト排出穴３４ｂからパレット３０の外部に排出される。また、ソケット１０の周囲に落ちた塵はフランジ部１４の上面に溜まるため、従動ギヤ１５と駆動ギヤ５２との係合部位に塵が入り込むのを防ぐことができる。
【００４７】
以上のようにして、チップ保持穴１１にコンタクトチップ１３０が保持され、ソケット１０とともにコンタクトチップ１３０が軸回りに回転することで、コンタクトチップ１３０のねじ部１３１が、トーチ本体１１０のねじ穴１１１から取り外される。
【００４８】
トーチ１００が下降してから所定時間が経過した後に、制御装置はトーチ１００を上昇させるようにロボットアーム２００（図６参照）を制御する。トーチ１００を下降させてから上昇させるまでの時間は、コンタクトチップ１３０がトーチ本体１１０から取り外されるまでの時間を予め計測した結果に基づいて設定されている。
【００４９】
交換位置Ｐ１のソケット１０に保持されたコンタクトチップ１３０をセンサが検出すると、図１１に示すように、制御装置はトーチ１００を交換位置Ｐ１のパレット回転用部材３６に回転方向の後側から当接させるようにロボットアーム２００を制御し、ロボットアーム２００によってパレット回転用部材３６を回転方向の前方に押し出す。
【００５０】
パレット３０は、図１に示すように、モータテーブル４３に回転自在に取り付けられたシャフト４４の上端部に支持されているため、ロボットアーム２００（図１１参照）から押圧力が付与されると、モータテーブル４３およびベース部材４０に対してシャフト４４の軸回りに回転する。
パレット３０が回転すると、パレット下板３２の下面によって、マイクロスイッチ６０の突起部６１およびボールプランジャ７０のボール７１は下方に押し込まれ、突起部６１およびボール７１とパレット３０の凹部３２ｃとの係合状態が解除される。
また、交換位置Ｐ１のソケット１０の従動ギヤ１５は、モータテーブル４３に取り付けられた駆動ギヤ５２から離れる方向に移動し、従動ギヤ１５と駆動ギヤ５２の係合状態が解除される。なお、ソケット１０は軸回りに回転自在であるため、駆動ギヤ５２の回転が固定された状態でも、従動ギヤ１５が駆動ギヤ５２の歯面に対して回転しながら移動することで、従動ギヤ１５は駆動ギヤ５２からスムーズに離間する。
【００５１】
パレット３０をモータテーブル４３に対して回転させ、各ソケット１０が一区間（隣り合うソケット１０，１０の間隔）を移動すると、交換位置Ｐ１に他のソケット１０が配置される。そして、交換位置Ｐ１に移動してきたソケット１０の従動ギヤ１５が、モータテーブル４３に取り付けられた駆動ギヤ５２に係合される。このとき、駆動ギヤ５２に接触した従動ギヤ１５が、駆動ギヤ５２の歯面に対して回転しながら移動することで、従動ギヤ１５と駆動ギヤ５２がスムーズに係合される。
また、ボールプランジャ７０およびマイクロスイッチ６０の直上には、パレット３０の凹部３４ｃが配置される。そして、ボールプランジャ７０のボール７１が凹部３２ｃに係合され、パレット３０の回転方向へのずれが防止される。さらに、マイクロスイッチ６０の突起部６１が凹部３２ｃに入り込み、マイクロスイッチ６０から制御装置に検出信号が出力される。
【００５２】
制御装置に検出信号が入力されると、制御装置は、図８（ａ）に示すように、トーチ本体１１０のねじ穴１１１を、交換位置Ｐ１のソケット１０に保持されたコンタクトチップ１３０のねじ部１３１に当接させるように、ロボットアーム２００（図１１参照）を制御する。
さらに、制御装置は、出力軸５１をコンタクトチップ１３０の取り外し時とは逆向きに回転させ、ソケット１０とともにコンタクトチップ１３０を逆回転させることで、コンタクトチップ１３０のねじ部１３１をトーチ本体１１０のねじ穴１１１に螺合させる。
【００５３】
このようにして、ソケット１０とともにコンタクトチップ１３０を正逆回転させて、コンタクトチップ１３０をトーチ１００に脱着させることで、コンタクトチップ１３０が自動で交換される。
【００５４】
さらに、トーチ１００が下降してから所定時間が経過した後に、制御装置はトーチ１００を上昇させるようにロボットアーム２００（図６参照）を制御する。そして、交換したコンタクトチップ１３０を用いて所定時間のアーク溶接が行われた後に、ロボットアーム２００は、磨耗したコンタクトチップ１３０を交換位置Ｐ１のソケット１０のチップ保持穴１１に挿入し、前記した交換作業と同様にコンタクトチップ１３０を交換する。
【００５５】
以上のような交換装置１では、図９に示すように、コンタクトチップ１３０がチップ保持穴１１に対して傾斜している場合でも、コンタクトチップ１３０をチップ保持穴１１に挿入することができる。
また、図１０（ａ）および（ｂ）に示すように、コンタクトチップ１３０がチップ保持穴１１の中心からずれている場合や、コンタクトチップ１３０がチップ保持穴１１に対して傾斜している場合でも、コンタクトチップ１３０をソケット１０の回転中心に位置決めすることができる。
したがって、本実施形態の交換装置１では、コンタクトチップ１３０がソケット１０に対して傾斜したり、ソケット１０の回転中心からずれている場合でも、ソケット１０にコンタクトチップ１３０を適正に挿入保持させることができる。また、コンタクトチップ１３０をトーチ１００に取り付けるときにも、ソケット１０が傾動することで、コンタクトチップ１３０とトーチ１００の相対的な位置と回転中心を合わせることができる。これにより、コンタクトチップ１３０を交換するときの作業効率を高めることができる。
【００５６】
また、図１１に示すように、トーチ１００を保持するロボットアーム２００によって、パレット回転用部材３６をパレット３０の回転方向の前方に押し出すことで、パレット３０を回転させており、パレット３０を回転させるための駆動装置を必要としないため、交換装置１を小型化することができる。また、制御を簡易化するとともに、製造コストを低減することができる。
【００５７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更が可能である。
例えば、本実施形態では、図８（ｂ）に示すように、コンタクトチップ１３０の外周面の二箇所に平面部１３２，１３２が形成されているが、平面部１３２の数は限定されるものではない。例えば、一つの平面部１３２が長穴形状部１１ｂの平面に係合するように構成してもよい。また、コンタクトチップ１３０の外周面の四方に平面部１３２を形成した場合には、平面部１３２が長穴形状部１１ｂに係合し易くなる。
【００５８】
また、本実施形態では、図６に示すように、八つのソケット１０が設けられており、七つの新しいコンタクトチップ１３０を交換可能となっているが、その数は限定されるものではない。パレット３０の径が小さい場合には、ソケット１０の数を少なくし、パレット３０の径が大きい場合には、ソケット１０の数を増やすことができる。
【００５９】
また、本実施形態では、図５に示すガイド穴３４ａに無給油ブッシュ３５を嵌合させているが、ガイド穴３４ａの内周面の上端部にボールベアリングを嵌合させ、ボールベアリングによってソケット１０を回転自在に支持してもよい。
【００６０】
また、本実施形態では、図１に示すモータ５０、出力軸５１、駆動ギヤ５２および従動ギヤ１５によって、ソケット１０を回転させるためのソケット回転手段を構成しているが、ソケット回転手段の構成は限定されるものではなく、例えば、ソケット１０の外周面と出力軸５１とを環状のベルトによって連結することで、出力軸５１の回転力をソケット１０に伝達してもよい。
【００６１】
また、本実施形態では、図１１に示すように、ロボットアーム２００によってパレット回転用部材３６を押し出すことでパレット３０を回転させているが、パレット３０を回転させるための駆動装置を設けてもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１ 交換装置
１０ ソケット
１１ チップ保持穴
１１ａ 位置決め部
１１ｂ 長穴形状部
１１ｃ 傾斜部
１２ 収容穴
１４ フランジ部
１５ 従動ギヤ（ソケット回転手段）
３０ パレット
３１ パレット上板
３１ａ ソケット挿通穴
３２ パレット下板
３２ｃ 凹部
３４ ソケットガイド
３４ａ ガイド穴
３４ｂ ダスト排出穴
３５ 無給油ブッシュ
３６ パレット回転用部材
３７ 弾性部材
４０ ベース部材
４３ モータテーブル
４４ シャフト
５０ モータ（ソケット回転手段）
５１ 出力軸（ソケット回転手段）
５２ 駆動ギヤ（ソケット回転手段）
６０ マイクロスイッチ
７０ ボールプランジャ
１００ トーチ
１１０ トーチ本体
１２０ ノズル
１３０ コンタクトチップ
１３１ ねじ部
１３２ 平面部
２００ ロボットアーム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンタクトチップが嵌合される筒状のソケットと、
前記ソケットを軸回りに回転させるソケット回転手段と、
前記ソケットの下部が挿入されるガイド穴を有するソケットガイドが形成されたパレットと、
前記ソケットと前記ガイド穴の底面との間に介設された弾性部材と、を備え、
前記ソケットとともに前記コンタクトチップを正逆回転させることで、トーチに対して前記コンタクトチップを脱着させる交換装置であって、
前記ソケットの回転中心には、前記コンタクトチップが挿入されるチップ保持穴が形成され、
前記チップ保持穴の底部には、前記コンタクトチップが同心に嵌合される位置決め部が形成されるとともに、
前記チップ保持穴の開口部には、前記位置決め部よりも拡幅され、前記コンタクトチップの外周面に形成された平面部に係合する長穴形状部が形成されており、
前記ソケットの外径は、前記ガイド穴の内径よりも小さく形成され、前記ソケットが前記ソケットガイドに対して回転および傾動自在であることを特徴とするコンタクトチップの交換装置。
【請求項２】
前記ソケット回転手段は、前記ソケットの外周面に形成された従動ギヤと、前記従動ギヤに係合する駆動ギヤと、を有しており、
前記従動ギヤと前記駆動ギヤの係合状態が維持されるように、前記ソケットガイドに対する前記ソケットの傾動範囲が設定されていることを特徴とする請求項１に記載のコンタクトチップの交換装置。
【請求項３】
前記ガイド穴の底面には、前記パレットを貫通したダスト排出穴が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のコンタクトチップの交換装置。
【請求項４】
前記パレットは、上下方向の軸回りに回転自在であり、
前記パレットの上面には、複数の前記ソケットガイドおよびパレット回転用部材が前記パレットの回転方向に並設されており、
前記トーチを保持するロボットアームによって、前記パレット回転用部材を前記パレットの回転方向に押し出すことで、前記パレットが回転するように構成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のコンタクトチップの交換装置。
【請求項１】
コンタクトチップが嵌合される筒状のソケットと、
前記ソケットを軸回りに回転させるソケット回転手段と、
前記ソケットの下部が挿入されるガイド穴を有するソケットガイドが形成されたパレットと、
前記ソケットと前記ガイド穴の底面との間に介設された弾性部材と、を備え、
前記ソケットとともに前記コンタクトチップを正逆回転させることで、トーチに対して前記コンタクトチップを脱着させる交換装置であって、
前記ソケットの回転中心には、前記コンタクトチップが挿入されるチップ保持穴が形成され、
前記チップ保持穴の底部には、前記コンタクトチップが同心に嵌合される位置決め部が形成されるとともに、
前記チップ保持穴の開口部には、前記位置決め部よりも拡幅され、前記コンタクトチップの外周面に形成された平面部に係合する長穴形状部が形成されており、
前記ソケットの外径は、前記ガイド穴の内径よりも小さく形成され、前記ソケットが前記ソケットガイドに対して回転および傾動自在であることを特徴とするコンタクトチップの交換装置。
【請求項２】
前記ソケット回転手段は、前記ソケットの外周面に形成された従動ギヤと、前記従動ギヤに係合する駆動ギヤと、を有しており、
前記従動ギヤと前記駆動ギヤの係合状態が維持されるように、前記ソケットガイドに対する前記ソケットの傾動範囲が設定されていることを特徴とする請求項１に記載のコンタクトチップの交換装置。
【請求項３】
前記ガイド穴の底面には、前記パレットを貫通したダスト排出穴が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のコンタクトチップの交換装置。
【請求項４】
前記パレットは、上下方向の軸回りに回転自在であり、
前記パレットの上面には、複数の前記ソケットガイドおよびパレット回転用部材が前記パレットの回転方向に並設されており、
前記トーチを保持するロボットアームによって、前記パレット回転用部材を前記パレットの回転方向に押し出すことで、前記パレットが回転するように構成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のコンタクトチップの交換装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−１３０９２８（Ｐ２０１２−１３０９２８Ａ）
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８３７３７（Ｐ２０１０−２８３７３７）
【出願日】平成２２年１２月２０日（２０１０．１２．２０）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２０日（２０１０．１２．２０）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
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