JPH0760448A - 消耗電極式溶接装置の溶接トーチノズル清掃装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ブラシ磨耗に起因する清掃不良を防止し、信
頼性を向上することができる消耗電極式溶接装置の溶接
トーチ清掃装置を提供することを目的とする。 【構成】 回転ブラシ４０Ａを保持するブラシホルダ３
６、このブラシホルダ３６を昇降する昇降機構３１、３
２、上記回転ブラシを回転するブラシ回転機構３３、３
４Ａ、３４Ｂ、上記回転ブラシのブラシ本体４１をその
昇降方向とは異なる方向へ弾性付勢する付勢機構４７を
備え、上記回転ブラシは溶接トーチ２００のノズル部分
２０２内周面を清掃するブラシでることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、消耗電極式溶接装置に
おける溶接トーチノズル清掃装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】消耗電極式溶接装置としては、特開平３
−２３０７８号公報に開示されたもののがある。

【０００３】消耗電極式溶接装置においては、シールド
ガスを噴出する溶接トーチのノズルの内面と、消耗電極
を保持するチップの外面とに、スパッタが付着し、シー
ルドガスの流れを乱し、溶接品質を低下させるので、定
期的に、ノズル内面とチップ外面を清掃する。

【０００４】上記特開平３−２３０７８号公報には、消
耗電極式溶接を行なう溶接ロボットもしくは自動溶接機
等の自動溶接装置において、上記清掃を自動的に行なた
めの装置を開示している。

【０００５】この従来例において、ノズル部分の清掃に
ついては、清掃具として円筒状のブラシを用い、この円
筒状のブラシを、待機位置において、溶接トーチのトー
チ本体から取り外したノズル部分に内挿し、回転させる
ことにより、付着しているスパッタを掻き落とすように
している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この従来のものは、ブ
ラシを、常に、ノズル部分と同軸の姿勢で、当該ノズル
部分に内挿するので、ブラシのブラシ毛端が磨耗する
と、ノズル部分内面に摺接しなくなるが、上記自動溶接
においては、これを看過して清掃を行なう機会が多く、
清掃作業ステップを実行したが、清掃後のノズル部分内
面に、依然としてスパッタが付着しており、上記溶接品
質の低下を招いてしまうことかしばしば発生する。

【０００７】本発明はこの種の問題を解消するためにな
されたもので、ブラシ磨耗に起因する清掃不良を防止
し、ノズル清掃の信頼性を向上することができる消耗電
極式溶接装置の溶接トーチノズル清掃装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、請求項１では、回転ブラシを保持するブラシ
ホルダ、このブラシホルダを昇降する昇降機構、上記回
転ブラシを回転するブラシ回転機構、上記回転ブラシの
プラシ本体をその昇降方向とは異なる方向へ弾性付勢す
る付勢機構を備え、上記回転ブラシは溶接トーチのノズ
ル部分内周面を清掃するブラシでる構成とした。

【０００９】請求項２では、ブラシを保持するブラシホ
ルダ、このブラシホルダを昇降する昇降機構、上記ブラ
シのプラシ本体をその昇降方向とは異なる方向へ弾性付
勢する付勢機構、溶接トーチから取り外されたノズル部
分を回転させる機構を備え、上記ブラシは溶接トーチの
ノズル部分内周面を清掃するブラシである構成とした。

【００１０】請求項３では、回転ブラシを保持するブラ
シホルダ、このブラシホルダを昇降する昇降機構、上記
回転ブラシを回転するブラシ回転機構、上記回転ブラシ
のプラシ本体をその昇降方向とは異なる方向へ弾性付勢
する付勢機構、溶接トーチから取り外されたノズル部分
を回転させる機構を備え、上記回転ブラシは溶接トーチ
のノズル部分内周面を清掃するブラシでる構成とした。

【００１１】

【作用】本発明では、ブラシは、ノズル内周面側に向く
弾性付勢を受けており、非清掃時は、変位不能にロック
されているが、ノズル内に挿入されると、このロックが
解け、弾性付勢によりノズル内面に向けて変位可能とな
る。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の１実施例を図面を参照して説
明する。

【００１３】図１、図２および図３において、１０は自
動溶接装置の待機位置に設けられた基台である。２０は
基台１０の下面から下方に垂下する固定フレームであ
り、この固定フレーム２０は水平断面視コ字形をなし、
上下方向の中間部に設けられた水平台部２１に、清掃具
駆動機構が配設されている。清掃具駆動機構は、固定フ
レームの水平台部２１に固定されたスクリューナット３
１、スクリューナット３１を、鉛直向きに、螺合貫通す
るスクリュ軸３２からなる昇降機構部と、スクリュ軸３
２のスクリューナット３１から上に突出する部分にピン
止めされた平歯車３３、当該平歯車３３を直径方向に挟
んで噛み合う２つの平歯車３４Ａ、３４Ｂ（共に平歯車
３３よりは小径）を備えるブラシ回転機構（歯車機構）
とを備えており、平歯車３３には、正逆転駆動する減速
機付モータ３５の伝達ギヤー３５Ａが噛合している。歯
車機構部はギア・ケース（ボックス）３６内に収められ
ている。３７はブラシホルダ３６内でスクリュー軸３２
を保持する軸受けである。４０Ａ、４０Ｂ（４０Ｂは部
分図示）は清掃具（本実施例では、回転ブラシであっ
て、ブラシ本体４１は所定外径と所定軸方向長さを有し
ている）であって、それぞれのブラシ軸４２Ａ、４２Ｂ
の下端部に、平歯車３４Ａ、３４Ｂが嵌着固定されてい
る。ブラシ軸４２Ａ、４２Ｂはギア・ケース３６内で軸
受け３８Ａ、３８Ｂにより保持されて鉛直向きに上方に
伸びており、両ブラシ軸４２Ａ、４２Ｂの上方にブラシ
本体４１が固定されている。

【００１４】ギア・ケース３６の左右側面の一方３６Ｒ
には鉛直向きのガイド溝３６Ａが形成されており、固定
フレーム２０の上記側面３６Ｒと対向する側面２０Ｒに
設けられたローラ４３が係合している。このガイド溝３
６Ａとローラ４３は弾性付勢機構を構成している。

【００１５】また、ギア・ケース３６は、平歯車３３、
３４Ａ、３４Ｂの配列方向に伸びる回動アーム４４の一
端側を軸４５で軸支しており、ホルダ付勢機構を構成す
る回動アーム４４の他端側の端面には、ロール４６が設
けられている。ギア・ケースダ３６には、回動アーム４
４の上記他端側を固定フレーム２０の内面２０Ｂ側へ付
勢する負荷コイルばね４７が設けられており、ロール４
６はこの内面２０Ｂに圧接係合している。

【００１６】４８は位置センサ（この例では、リミット
スイッチ）であって、固定フレーム２０の側面２０Ｌに
固定されており、ギア・ケース３６の側面３６Ｌにはリ
ミットスイッチ４８のドグが係合する係合部４８Ａが固
定されている。

【００１７】図において、１００はノズル取外し用のチ
ャック装置であって、基台１０の上の適所に配設されて
いる。ノズル取外し用のチャック装置１００は、通常、
長さ径の異なるノズルに対応するために、少なくとも２
基設けられる。また、基台１０上には、ノズル締め付け
用のチャック装置１０５が設けられている。

【００１８】なお、径の異なるノズル取外し用チャック
を配設した場合には、そのノズル径に対応するノズル締
め付け用のチャック装置１０５を配設する必要がある。

【００１９】このノズル取外し用のチャック装置１００
は所定ターン数のチャックコイル１０１を備え、このチ
ャックコイル１０１の内径は、図６に示す溶接トーチ２
００のノズル部分２０２の外周面に緩く係合する大きさ
となっている。チャックコイル１０１にノズル部分が挿
入される場合、チャックコイル１０１は右巻きであるた
め、一端側を、右回転方向へ回動させると、ノズル部分
２０２に巻着せず、当該ノズル部分２０２は容易にチャ
ックコイル１０１内に挿入できる。ノズル取外し用のチ
ャック装置１００にノズル部分２０２が挿入された時
は、ノズル部分２０２をトーチ本体２０１とノズル部分
２０２の螺合を解く向きに上記回転力を付与する。ノズ
ル締め付け用のチャック装置１０５は、ノズル部分２０
２とトーチ本体２０１との螺合を強固にする向きに、当
該ノズル部分２０２に回転力を付与する。図７におい
て、２０１はトーチ本体部分、２０３はチップ部分、２
０４はオリフイス部である。

【００２０】平歯車３４Ａ、３４Ｂと平歯車３３の径の
大小は、上記に限定されるものでないことは勿論で、ス
クリュ軸３２の回転に対してブラシ軸４２Ａ、４２Ｂの
回転数を多くすれば、清掃効率を高くでき、そのよう
に、平歯車３４Ａ、３４Ｂの径を選択することが好まし
い。ブラシ回転機構と昇降機構部のスクリュ軸３２とは
別々の駆動源で駆動してもよく、昇降機構部の駆動源と
して、エアシリンダ等のシリンダ装置を用いることがで
きる。

【００２１】次に、この清掃装置の動作について、説明
する。

【００２２】溶接ロボットの制御装置（図示しない）が
内蔵しているデータメモリには、溶接作業ステップのデ
ータの他に、ノズル清掃作業ステップのデータが格納さ
れている。

【００２３】今、第Ｎ回目の溶接作業を終えて、溶接ロ
ボットの手首先端に設けられた溶接トーチ２００が待機
位置に戻ったものとし、上記制御装置のプログラムメモ
リに格納されているプログラムは、この第Ｎ回目の溶接
作業終了時に、ノズル清掃作業が開始されるようにプロ
グラムされていたとする。

【００２４】（１）溶接トーチ２００がノズル取外し用
のチャック装置１００の直上の位置（第１の所定位置と
する）に移動し、溶接ロボットからの指令により、ノズ
ル取外し用のチャック装置１００がノズル部分２０２を
締め込む方向に回転する。これにより、ノズル取外し用
のチャックチャック装置１００は正転する。

【００２５】（２）溶接トーチ２００が下降して、ノズ
ル部分２０２がノズル取外し用のチャックコイル１０１
内に進入する。

【００２６】（３）ノズル取外し用のチャックコイル１
０１のコイル内径は、ノズル部分２０２に緩く接触する
大きさを有しているので、ノズル部分２０２がチャック
コイル１０１に挿入されると、当該ノズル部分２０２に
巻着せず、ノズル部分は容易にチャックコイル１０１の
中に挿入される。溶接ロボットからの指令によって、ノ
ズル取外し用のチャックコイル１０１をノズル部分２０
２を緩める方向に回転（逆転）させる。この回動によ
り、チャックコイル１０１はノズル部分２０２に巻着し
て、ノズル部分２０２と溶接トーチ２００のトーチ本体
部分との螺合が解かれる。

【００２７】（４）チャックコイル１０１が所定回転数
で回転して、ノズル部分２０２が溶接トーチ２００のト
ーチ本体部分との螺合が解かれると、溶接トーチ２００
がノズル部分２０２をチャックコイル１０１内に残した
まま上記第１の所定位置へ戻る。なお、チャックコイル
１０１はそのまま回転を続ける。

【００２８】（５）溶接ロボットの指令により、清掃装
置の正逆転駆動する減速機付モータ３５が正回転を開始
し、スクリュ軸３２が回転しながら上昇し、これに伴
い、ギア・ケース３６がローラ４３によりガイドされな
がら所定の速度で上昇を開始する。

【００２９】スクリュ軸を３２回転すると、平歯車３３
の回転に伴って、平歯車３４Ａ、３４Ｂが回転する。こ
れにより、両ブラシ軸４２Ａ、４２Ｂが回転する。

【００３０】（６）上記ギア・ケース３６の上昇によ
り、チャックコイル１０１内が回転しながら保持してい
るノズル部分２０２内に、清掃具４０Ａのブラシ本体４
１が、回転しながら進入する。清掃具４０Ｂのブラシ本
体４１は図示されないもう一つのチャックばね１０１内
に進入する。

【００３１】（７）ブラシ本体４１が、チャックコイル
１０１内のノズル部分２０２内に進入すると、ギア・ホ
ルダ３６とローラ４３との係合が外れ、負荷コイルばね
４７により、回動アーム４４が水平方向へ付勢され、ス
クリュ軸３２を中心として水平方向へ回動しようとさ
れ、ブラシ本体４１がノズル部分２０２の内周面に圧接
状に摺接する。

【００３２】（８）ブラシ本体４１は、ノズル部分２０
２の内周面に、回転しながら摺接し、この状態でノズル
部分２０２内をの所定位置まで上昇する。

【００３３】（９）ブラシ本体４１が、ノズル部分２０
２内を所定位置まで上昇すると、ノズル部分２０２内の
上記端部まで上昇する位置に設けられた位置センサ４８
が作動する。これにより、ノズル部分２０２の先端部か
ら奥部までの清掃がなされる。位置センサ４８が作動す
ると、その作動後に、減速機付モータ３５が一旦停止し
たのち、逆転を始める。

【００３４】（１０）減速機付モータ３５の逆転によ
り、スクリュ軸３２が逆転を始めるので、ギア・ケース
３６が下降し、ブラシ本体４１がチャックコイル１０１
内のノズル部分２０２から外へ引き出される。この間
も、ノズル部分２０２の清掃が行なわれる。

【００３５】（１１）ギア・ケース３６がホームポジシ
ョンまで下がると、図示しない位置センサが作動して、
減速機付モータ３５と共にチャックコイル１０１も停止
させる。

【００３６】（１２）その後、チャックコイル１０１を
正転させてから、減速機付モータ３５が停止したのち、
溶接トーチ２００のトーチ本体部分が上記第１の所定位
置からチャックコイル１０１側へ下降して、当該チャッ
クコイル１０１が保持しているノズル部分２０２に係合
し、ノズル部分２０２と螺合する。ノズル部分２０２と
トーチ本体部分２０１とが螺着すると（ノズル部分２０
２がチャックばね１０１に対してスリップ回転するよう
になる）、溶接トーチ２００が上記第１の所定位置に戻
る。この状態では、ノズル部分２０２はトーチ本体部分
２０１に、仮止めされた状態にある。

【００３７】（１３） 次いで、溶接ロボットの指令に
より、ノズル締め付け用のチャックコイル１０５がノズ
ル部分２０２を締め付ける方向に回転される。ノズル締
め付け用のチャックコイル１０５の直上の位置（第２の
所定位置とする）に移動したのち、ノズル締め込み用の
チャックコイル１０５内に、ノズル部分２０２を押し込
む。

【００３８】（１４）ノズル締め付け用チャックコイル
１０５のコイル内径は、チャックコイル１０１と同様
に、ノズル部分２０２に緩く接触する大きさを有してお
り、左巻きとにっているので、ノズル部分２０２がチャ
ックコイル１０５に挿入されると、当該ノズル部分２０
２に巻着してノズル部分２０２を回動させる。この回動
により、ノズル部分２０２と溶接トーチ２００のトーチ
本体部分とが密に螺合する。

【００３９】（１５）ノズル部分２０２と溶接トーチ２
００のトーチ本体部分とが密に螺合すると、ノズル締め
付け用チャックコイル１０５が溶接ロボットの指令によ
り上記とは逆向きに回転すると、チャックばね１０５が
ノズル部分２０２に対して巻着が解かれる。

【００４０】続いて、溶接トーチ２００を上記第２の所
定位置に戻した後に、溶接ロボットの指令により、チャ
ックコイル１０５の回転を停止させる。

【００４１】以上の動作にて、溶接トーチ２０２のノズ
ル部分２０２の清掃作業が終了し、次のわうせつ作業へ
移行する。

【００４２】このように、本実施例では、ブラシ本体４
１がノズル部分２０２内に進入すると、負荷コイルばね
４７により、ノズル部分２０２半径方向へ弾性付勢され
るので、ブラシ本体４１が磨耗しても、極端に磨耗する
までは、ブラシ本体４１がノズル部分内周面に確実に圧
接状に摺接し、清掃作業が不能になる恐れは無い。

【００４３】図４は、本発明の第２の実施例を示したも
ので、昇降機構部として、シリンダ装置５１を用い、こ
のシリンダ装置５１のロッド５１Ｂ端にブラシホルダ５
２を同軸状に固定するとともに、ガイド機構を構成する
ローラ保持具５３を取り付け、シリンダ装置のシリンダ
本体５１Ａを鉛直ガイド板５４に対して軸５５で傾倒可
能に連結するとともに、負荷ばね５７で、ガイド板５４
へ引っ張られるように付勢し、ガイド板５４のロッド５
１Ｂ端側をテーパー面５４Ａに付勢する構成としてい
る。ブラシホルダ５２は歯ブラシ状のブラシ本体５６を
有している。

【００４４】本実施例では、ノズル部分２０２を回転さ
せ、回転しているノズル部分２０２内に、ブラシ本体５
６を進入させる。ブラシ本体５６が上昇してノズル部分
２０２内に進入すると、ローラ５３Ａがテーパー面５４
Ａに接しないで、ブラシ本体５６が、ノズル部分２０２
内周面に圧接状に摺接する。

【００４５】図５は、本発明の第３の実施例を示したも
ので、歯ブラシ状のブラシ本体６１Ａ、６１Ｂをそれぞ
れ一端に設けた分割ブラシホルダ６２Ａ、６２Ｂからな
る軸状のブラシホルダ６３を有している。分割ブラシホ
ルダ６２Ａ、６２Ｂの下端部は、昇降・回転軸７０の上
端に設けた連結部７１にピンで傾倒可能に連結されてい
る。ブラシホルダ６３の上端部側には所定軸方向長さの
大径部６３Ａが形成されており、分割ブラシホルダ６２
Ａ、６２Ｂの大径部６３Ａ部分には、図６に示すよう
に、凹部６４Ａ、６４Ｂが互いに対向するように設けら
れ、この凹部６４Ａ、６４Ｂが区画する空間内に、圧縮
コイルばね６５が負荷状態で収納されている。圧縮コイ
ルばね６５の一端は、凹部６４Ａの段部６６Ａに係合
し、圧縮コイルばね６５の他端は、凹部６４Ｂの段部６
６Ｂに係合している。段部６６Ａと６６Ｂはブラシホル
ダ６３の径方向に対向している。

【００４６】７２はガイド枠であって、上軸受７３と下
軸受７４を有し、下軸受７４で昇降軸７０を受け、上軸
受７３でブラシホルダ６３の大径部６３Ａを受けてい
る。

【００４７】本実施例では、清掃開始前は、ブラシホル
ダ６３の大径部６３Ａが上軸受７３内に嵌入しているの
で、分割ブラシホルダ６２Ａ、６２Ｂの凹部６４Ａ、６
４Ｂは互いに完全に対向する位置にあるが、昇降軸７０
が所定距離だけ上昇すると、大径６３Ａが上軸受７３か
ら抜けた図示の状態となるので、凹部６４Ａ、６４Ｂが
圧縮コイルばね６５の作用によって、図示のように、相
対的にずれ、ブラシ本体６１Ａ、６１Ｂがノズル部分２
０２の内周面に圧接状に摺接する。

【００４８】を受けている。

【００４９】本実施例では、ノズル部分２０２も回転さ
せ、昇降・回転軸７０はノズル部分２０２と逆方向に回
転させることにより、清掃効率を高めることができる。

【００５０】なお、本各実施例では、ノズル部分内面を
清掃前後にブラシホルダが必ずノズル部分内に進入させ
るために、ローラ機構を設けている。

【００５１】しかし、図１の実施例の場合は、回転ブラ
シの図において上端側を先細り形状とし、ブラシ軸が弾
性付勢により傾斜した状態で、ノズル部分内に進入し、
ノズル部分内においては、上記弾性付勢の方向とは逆方
向へ押し戻され、主として非先端部分がノズル部分内面
に弾性圧接する構成としてもよい。この構成を取れば、
ガイド溝３６Ａとローラ４３からなるロック機構は省く
ことができる。

【００５２】他の実施例においても、同様で、ブラシ本
体上端側を先細り形状とすることにより、ロック機構を
省くことができる。

【００５３】

【発明の効果】本発明は以上説明した通り、 本発明で
は、ブラシは、ノズル内周面側に向く弾性付勢を受けて
おり、非清掃時は、変位不能にロックされているが、ノ
ズル内に挿入されると、このロックが解け、弾性付勢に
よりノズル内面に向けて変位可能となから、ブラシ本体
の磨耗に起因する清掃不良を確実に防止し、信頼性を向
上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す縦断面図である。

【図２】上記実施例の横断面図である。

【図３】上記実施例の要部平面図である。

【図４】本発明の第２実施例を示す縦断面図である。

【図５】本発明の第３実施例を示す縦断面図である。

【図６】上記第３実施例の要部を示す断面図である。

【図７】溶接トーチを示す断面図である。

【符号の説明】

１０ 基台 ２０ 固定フレーム ２１ 固定フレームの水平台部 ３１ スクリューナット ３２ スクリュ軸 ３３、３４Ａ、３４Ｂ 平歯車 ３５ モータ ３６ ギア・ケース ３６Ａ ガイド溝 ４０Ａ 清掃具（回転ブラシ） ４１ ブラシ本体 ４２Ａ ブラシ軸 ４３ カム ４４ 回動アーム ４６ ロール ４７ 負荷コイルばね ４８ 位置センサ ５１ シリンダ装置 ５３Ａ ローラ ５４ ガイド板 ５４Ａ テーパ面 ５６ ブラシ本体 ６２Ａ、６２Ｂ 分割ブラシホルダ ６５ コイルばね ７０ 昇降回転軸 ７２ ガイド枠

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転ブラシを保持するブラシホルダ、こ
   のブラシホルダを昇降する昇降機構、上記回転ブラシを
   回転するブラシ回転機構、上記回転ブラシのプラシ本体
   をその昇降方向とは異なる方向へ弾性付勢する付勢機構
   を備え、上記回転ブラシは溶接トーチのノズル部分内周
   面を清掃するブラシであることを特徴とする消耗電極式
   溶接装置の溶接トーチノズル清掃装置。
2. 【請求項２】 ブラシを保持するブラシホルダ、このブ
   ラシホルダを昇降する昇降機構、上記ブラシのプラシ本
   体をその昇降方向とは異なる方向へ弾性付勢する付勢機
   構、溶接トーチから取り外されたノズル部分を回転させ
   る機構を備え、上記ブラシは溶接トーチのノズル部分内
   周面を清掃するブラシであることを特徴とする消耗電極
   式溶接装置の溶接トーチノズル清掃装置。
3. 【請求項３】 回転ブラシを保持するブラシホルダ、こ
   のブラシホルダを昇降する昇降機構、上記回転ブラシを
   回転するブラシ回転機構、上記回転ブラシのプラシ本体
   をその昇降方向とは異なる方向へ弾性付勢する付勢機
   構、溶接トーチから取り外されたノズル部分を回転させ
   る機構を備え、上記回転ブラシは溶接トーチのノズル部
   分内周面を清掃するブラシであることを特徴とする消耗
   電極式溶接装置の溶接トーチノズル清掃装置。