JPS5924582A - 自動溶接機におけるガスノズル交換方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発Ｆ！１１は溶接トーチ先端部に装着するガスノズル
の交換を自動的に行なうととができる自動溶接機におけ
るガスノズル交換方法及びその装置に関する。

近時、溶接機の分野に於いてもロボットの導入が目覚し
い。

この種の溶接ロボットハ従来の自動アーク溶接機に所定
のプログラム手順に従って作動するロボット装置を巧み
に組合せて溶接作業の無人化を画ったものである。

ところで、このような溶接ロボットに限らず従来から実
施されている自動アーク溶接では、溶接トーチの先端部
にシールドガスを噴射するためのガスノズルを設け、こ
のガスノズルの中心１ｆ３から溶接ワイヤを連続的に突
出させて溶接作業を実施するようにしたものが大半で、
溶接作業中に発生したスパッタがガスノズルの内壁に付
着してシールドガスの通路を塞ぎ溶接部に対するシール
ドガスの噴射が不均一、になったり、シールドガスの噴
射自体が困難となって溶接欠陥を生じる問題があった。

そのため従来はその都度溶接作業を中断して作業者自ら
がこれを除去しなけノ１ばならず、また・その方法もガ
スノズルを溶接トーチがら取外して圧縮ガスを噴射した
り、カッタやワイクヤブラシ等で削り取ったり、或いは
ハンマー等でノズルを叩いて除去するという全くの手作
業に依存しているのが現状であった。

したがって、このようなガスノズルにイ」着したスパッ
タを除去する具体的な方策を立てずにこの種のアーク溶
接をロボット装置に応用しても、ガスノズルに付着した
スパッタを除去する７’（：メＫ　ｏ　ホットの稼動を
その都度停止さセテ作業者自らがこれを除去しなければ
ならず、無人化とは裏腹に溶接作業の全自動化を推進す
る上での一つの重大な阻害要因となっていた。

また仮にスパッタの付着した使用済のガスノズルをその
都度新しいガスノズルに交換するにしても、交換作業の
ために作業者が必要であり、また高温に加熱されたガス
ノズルの交換であるため作業条件も悪く、またその交換
作業に手間を要する等、装置の稼動率を低下させる１つ
の大きな要因となっていた。

本発明は上記の事情に着目してなされたものであり、そ
の目的とするところは、溶接機を伴出させることなくガ
スノズルを交換でき、しかも作業者を全く必要とせずガ
スノズルの交換作業を自動化できる自動溶接機における
ガスノズル交換方法及びその装置を提供するものである
。

上記目的を達成すべく本発明は以下の如く構成したこと
を特徴とする。

すなわち、溶接トーチ先端部に着脱可能に装着されるガ
スノズルを所定の位置に配設されるカートリッジホルダ
に所要個数装填しておき、所定の溶接時間或いは所定の
溶接回数を経過する毎に溶接トーチをカートリッジホル
ダの配設位置まで移動させて、溶接トーチ先端部に装着
された使用済のガスノズルを溶接トーチと共にカートリ
ッジホルダのガスノズル収容部内に挿入し、ガスノズル
をカートリッジホルダ側に設けた挾持機構によって挟圧
保持させた状態にして溶接トーチをガスノズル収容部内
から抜去するとともに、該溶接トーチ先端部をカートリ
ッジホルダに装填きれたスパッタの除去されたガスノズ
ルに突き差して該ガスノズルを溶接トーチに装着するよ
うにしたことにより、従来の人手に頼っていたガスノズ
ルの交換作業を自動化でき、またガスノズルの交換のた
めに溶接作業を中断するようなこともなく、装置の稼動
率を飛躍的に向上させることができるものである。

以下、本発り］を溶接用ロボットに適用した場合の１実
施例について図面を参照しながら具体的に説明する。

第１図は被溶接物が搬送される搬送ライン（図示せず）
の脇部に配設される溶接用ロボットのロボット本体部１
と、このロボット本体部ｌの側方で、かつ溶接作業に支
障を来たさない位置に配設されるガスノズル交換装置２
を示したものであって、との他にロボット本体部ｌを駆
動制御するとともに溶接電流、シールドガス、溶接ワイ
ヤ等の供給を制御するための制御装置（図示せず）がロ
ボット本体部１の後方に配設される。

また上記ロボット本体部１は、そのアーム３の先端！’
ｆＪｌに溶接トーチ４を取着し、この溶接トーチ４の先
端部にシールドガスを噴射するためのガスノズル１０を
着脱可能に装着している。

図中６．７．８は溶接トーチ４に溶接電流、溶接ワイヤ
及びシールドガスな供給する各供給ケーブルである。

ところで、」二記ガスノズル交換装置２は、溶接用ロボ
ットが例えば２４時間フル稼動するに必要な所要個数（
本実施例では６個）のガスノズルコ０　を個別に装填で
きる複数個のガスノズル収容部ｌト・を等間隔に設けた
カートリッジホルダ１２を支持台１３４Ｈに載設される
固定ホルダ］４の所定の位置に着脱可能に装填できるよ
うにしたものである。

尚、本実施例のガスノズル１０・・は第２図に示すよう
に先端部が先細り状になった金属筒体で構成され、基端
部１０ａには、周方向に等間隔で適宜数の切欠溝１．０
１）・　が形成されているとともにこの基端部１０ａの
周方向に清って溝］、ＯＣが形成され、該溝１０Ｃにリ
ングｌｏｄか嵌着される。

そして、このガスノズル１０の溶接トーチ４に対する取
伺けは、溶接トーチ４の先端部をガスノズル１０に差し
込むことによって、ガスノズル］０の基端部１０ａの内
周面か溶接トーチ先端部外周面を挾圧し、その挟圧力に
よってガスノズル］０が溶接トーチ４に一体に装着され
るようにしている。

また、上記カートリッジホルダー２に設けられる各ガス
ノズル収容部１工・は、■側部に湾曲状の押圧面１５ａ
が形成さり、る押圧体１５を収容して該抑圧体１５の前
後方向の移動を許容する溝部１６と、この溝部１６の１
個部に上記押圧体１５の押圧面１５ａ　［略等しい曲率
を持った湾曲状の受圧部１７’ａを形成する凹部］７と
を一体となす空間部で形成さｈるもので、ガスノズル収
容部］工・内に収容された各ガスノズル１０・は上記押
圧面１５ａと受圧部］、７ａとに挾捷れて挾持されるよ
うになっている。

商、上記押圧面１５ａ及び受圧部］、７ａの各曲率はガ
スノズル１０の外周部の曲率より若干大きく設定され、
ガスノズルｌＯを押圧体１５によって受圧面１７ａ側に
押圧した際に、ガスノズル１０の外周面が押圧面１５ａ
及び受圧部１７ａの中上・部にそれぞれ当接してガスノ
ズル１０がガスノズル収容部］ｌ内の所定の位置に位置
決めされて固定されるようになっている。つまり、押圧
面］、５ａと受圧部１７ａとによって挾圧さｉまたガス
ノズル１０はその中心Ｏがこれら押圧面１５ａ及び受圧
部１’７ａの各中心部を結ぶ線上に来る。

また上記各押圧体１５・・・の反押圧而側にそれぞ牙１
０ツド］８・を突設し、各ロッド１８・・・をカートリ
ッジホルダ１２の１個部１２ａに設けた貫通孔１．９・
・・に貫通させて、各ロット’コ−８の先端部に受圧板
２０・を取着している。また各受圧板２０　　とカート
リッジホルダ１２間にはコイルスプリング２１・・を各
ロッド１８・・に巻装して介挿し、各押圧体１５・・を
反受圧面］′？ａ側に弾性偏倚させている。

また上記各受圧板２０・は長尺な押下板２２によって一
斉に抑圧さｈるもので、この押下板２２の中心部を固定
ホルダ］４側に固設したンリンダ２：′）のピストンロ
ッド２４の先端部に取着してンリンダ２３の空圧、もし
くは油ｆｌ＋ｌＩ餌ｊによって各抑圧体］５・をコイル
スプリング２］−・・の偏倚力に抗して一斉に受圧面］
−７ａ−側に移動させて、ガスノズル収容部コ］　内に
装填されたガスノズル１０・を−斉に挟圧保持するよう
にしている。

また抑圧板２２の両端部にガイトロソｌ’　２５．２５
を突設し、該ガイドロッド２５．２５を固定ホルダ１．
４（１１１１に設けたガイドスリーブ２６．２６内にス
ライド自在に挿入している。

寸だ図中２７はカートリッジホルダ〕２の各ガスノズル
収容部コート・の底１η４に設けられた透孔であり、溶
接１・−チ４の先端部をガスノズル］０の交換に際して
収容ｊη１つ１］内に挿入した際に溶接１・−ヂ先端部
のデツプ４ａ及びデツプ４ａ先端部から突出する溶接ワ
イヤＷがカートリッジホルダコ２の底部に当接して損傷
或いは座力１（シないようにしている。

尚、上記カートリッジホルダ１２は固定ホルダ１４の両
端部に設けた係合部２８．２８に係合して所定の配設位
置に位置決めさノするようになっているＯ ところで、ロボット本体部ｌを駆動制御する制御装置内
には通常の溶接作業を実施するためのプログラムステッ
プの他にガスノズルｌＯヲ交換するためのプログラムス
テップが記憶され、所定の溶接回数或いは所定の溶接時
間を経過する毎にガスノズル１０を交換するためのプロ
グラムステップが実行されるようになっている。

またこのガスノズル１０を交換するプログラムステップ
には挟持機構を構成するシリンダ２３を駆動制御するた
めのプログラムステップも含まれており、ガスノズル交
換工程に於ける所定のタイミングでロボット本体部１の
動作に同期して／リンダ２３を付勢するようにしている
。

次に本実施例に示す装置に基づいて本発明の自動溶接機
におけるガスノズル交換方法を具体的に説明する。

まず溶接作業に先だってスパッタの除去された例えば６
個のガスノズル１６・・・を第４図に示すようにカート
リッジホルダ１２のガスノズル収容部１１・内にそれぞ
れ装填して、カー）　ＩＪツジホルダ１２を固定ホルダ
１４０所定位置に装填する。

次に制御装置を作動させてプログラムの実行を開始する
と、ロボット本体部１のアーム３がガスノズル交換装置
２の上方所定位置まで回動して、ガスノズルｌＯの装着
き牙１ていない溶接トーチ４を降下させてそのトーチ先
端部をカートリッジホルダ１２内に装填された最端部の
ガスノズル収容部突き差し、次に溶接トーチ４を上昇さ
せることによってガスノズルｌＯの装着を完了するＯ 尚、溶接トーチ４にガスノズル１０を装着する際は、シ
リンダ２３が作動して、第５図に示すようにガスノズル
］−〇を押圧面１５ａと受圧面１７ａによって挟圧保持
し、ガスノズル１０を所定の位置に位置決めした状態で
溶接トーチ先端部を第６図に示すようにガスノズル１０
に突き差すものである。−！た溶接トーチ４をガスノズ
ル収容部１１内から抜去する際は第７図に示すようにシ
リンダ２３が消勢きれて押圧体１５が後退する。

このようにしてガスノズル１°０の装着が完了するとア
ーム３は、所定の溶接作業位置まで復帰して溶接作業を
実施する。

ところで所定の溶接回数或いは所定の溶接時間が経過す
ると、ガスノズル交換のためのプログラムが自動的に実
行され、アーム３は再びガスノズル交換装置２の所定位
置、ここではり０回ガスノズル１０を抜き取って第８図
に示すように空の状態ンζあるガスノズル収容部ｐ、１
の上方位置まで回動して、溶接トーチ４を降下させ、第
９図に示すようにガスノズルｌＯを該ガスノズル収容部
ｌｌ内に溶接トーチ４と共に挿入する。次に第１０図に
示すようにシリンダ２３が作動して該ガスノズル］０を
押圧面１５ａと受圧面１７ａ　Ｋよって挟圧保持し、こ
の状態で溶接トーチ４が上昇するため、使用済のガスノ
ズルｌＯが第１１図に示すようにガスノズル収容部１コ
、内に取り残されてガスノズルｌＯの取外しが完了する
。次いでアーム３が所定ピッチ水平方向に回動して溶接
トーチ４をこの使用済みのガスノズルコ０に隣接するス
パッタの除去されたガスノズル１０の上方位置まで移動
させ、その位置で溶接トーチ４を阿び降下させてトーチ
先端部を新たなガスノズルｌＯに突き差してガスノズル
ｌＯの交換作業が完了する。

そして再びアーム３を所定の溶接作業時間寸で回動して
溶接作業を続行する。

以下同様に所定の溶接回数或いは所定の溶接時間が経過
するＩＵにガスノズル交換のためのプログラムが実行さ
れ、ガスノズル］０の交換作業が自動的に行なわれる。

したがって作業者は溶接作業のυ１コ始に先たってカー
トリッジホルダ１２にスパッタの除去されたガスノズル
１０・・を装填するだけの作業を行なえばよく、またス
パックの付着したガスノズル１０−は溶接作業終了後に
まとめてスパッタの除去作業を行えばよい。

また溶接作業時間が長く、頻繁にガスノズル］Ｏを交換
しなければならない場合は、多数のカートリッジホルダ
１２を準備しておき、必要に応じてカートリッジホルダ
コ−２を交換するようにすればよく、寸だガスノズル１
０のスパッタ除去作業を溶接作業に併行して、つまり溶
接作業を全く中断することなく、実施することかできる
。

捷たガスノズル１０の交換に要する時間は僅かに数秒程
度であり、他の時間をすべて溶接作業に振向けることが
できるため溶接用ロボットと（〜での稼動率が飛躍的に
向−［二し、生産性か著しく向上するものである。

寸た史にガスノズルを人手によって交換するものてない
ため、高温状態に加熱さ）］、たガスノズルの交換にも
何ら問題がない。

また本実施例では押圧面］、５ａと受圧面］“ンａを共
に湾曲状にするとともにこれらの曲率半径をガスノズル
］Ｏの外周の曲率半径よりも大きく設定しているため、
ガスノズル］、０が押圧面］−５ａと受圧面エフａとに
よって挟圧された場合はガスノズル］０の外周面が押圧
面１５ａ及び受圧面１７ａの各中心部と接触して、ガス
ノズル］０の中心Ｏが押圧ｉ７ｉ’ｉ　１５ａと受圧１
７７７　］、　７の各中心部を結ぶ線上に来るため、ガ
スノズル］、０を定位置に固定した状態でガスノズルの
着脱作業を実施できるものであり、ガスノズルの交換作
業を円滑に行なえるものである。

尚、本実施例ではガスノズル］０を装填したカートリッ
ジホルダ１２を固定ホルダコ４の所定位置に装填して、
該カートリッジホルダ］２を固定状態にし、ロボット本
体部１のアーム３の回動位置を所定ピッチうつ変えるこ
とによって、順次−ガスノズルｌＯの交換作業を新身う
ようにしているが、例えばカートリッジホルダコ２の底
１１１へにガイドＷ９３０．’３０を設け、これらのガ
イド溝３０゜：り０を固定ホルダ１４側に突設したガイ
ドレール３］。

３土に嵌合びせて、カートリッジホルダ］２自体を所定
のピッチでスライド移動させるようにしてもよい。この
ようにすれば、ロボット本体部１を制御するためのプロ
グラムステップが節約され、プログラム自体も単純化さ
牙する。

捷たガスノズル１０．の形状及び溶接トーチ４に対する
取付構造は本実施例のものに限るものでなく、例えば溶
接トーチ先端部外周に、その周方向に渚って複数個の係
合爪を設け、トーチ先端部に嵌挿さシするガスノズルの
外周１７１チを」−記保合爪で挟圧保持するようにして
もよい。

また、上記実施例は溶接用ロボットに適用した場合のも
のであるか、このようカ溶接用ロボットに限らず、溶接
作業を例えばンーケンス制御によって行なう準ロボット
的な自動溶接装置について適用できるのは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第］−図々いし第］］−図は本発明の一実施例を示し、
第１図は使用状態を示す斜視図、第２図は本発明装置の
斜視図、′＠３図は不発９フ装置の平断曲図、第４図な
いし第１Ｔ図はそれぞれ本発明方法を順を追って示す動
作説明図である。 コ　−自動溶接機本体（ロボット本体部）２　ガスノズ
ル交換装置 ３　・アーム　　　　４・・溶接トーチ１０・ガスノズ
ル　　　１］　ガスノズル収容部〕２　カートリッジホ
ルダ １５．２３　・挟持機＋Ｍ：　（／リンダ）特許出願人
　　大阪電気株式会社 代　理　人　　　弁理士　鈴　江　孝　−第４図 第５図 第６図 第８図 第１０図 第１１図 ｎ ｂａ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｆ＋）溶接トーチ先端部に着脱可能に装着されるガスノ
   ズルを所定の位置に配設されるカートリッジホルダに所
   要個数装填しておき、所定の溶接時間或いは所定の溶接
   回数を経過する毎に溶接トーチをカートリッジホルダの
   配設位置まで移動させて、溶接トーチ先端１ｆｌ＜に装
   着された使用済のガスノズルを溶接トーチと共にカート
   リッジホルダのガスノズル収容部内に挿入し、ガスノズ
   ルをカー）　ＩＪッジホルダ側に設けた挾持機［１１η
   によって挟圧保持させた状態にして溶接トーチをガスノ
   ズル収容部内から抜去するとともに、該溶接トーチ先端
   部をカートリッジボルダに装填されたスパッタの除去さ
   れたガスノズルに突き差して該ガスノズルを溶接トーチ
   に装着するようにしたことを特徴とする自動溶接機にお
   けるガスノズル交換方法。 （２）アームの先端部に溶接トーチを装備しその溶接、
   トーチの先端部をガスノズルに突き差して該ガスノズル
   を溶接トーチに装着するようにした自動溶接機本体と、
   この自動溶接機本体を所定の制御手順に従って、駆動制
   御する制御装置と、上記自動溶接機本体の溶接トーチに
   装着するガスノズルを所定個数装填可能な複数のガスノ
   ズル収容部を設けたカートリッジホルダと、このカート
   リッジホルダのガスノズル収容部内に装填されたガスノ
   ズルをガスノズル交換工程における所定の期間ガスノズ
   ル収容部内て挟圧保持せしめる挟持機？１’４−とを具
   備し、この挟持機構を上記制御装置に設定される制御手
   順に従って５駆動制御するようにしていることを特徴と
   する自動溶接機におけるガスノズル交換装置。