(57)【要約】【課題】トーチボディの着脱が容易に行なえ、メンテナンス性を向上させるのに適した溶接トーチを提供すること。【解決手段】本発明の溶接トーチ２は、トーチボディ２２と、圧縮ガスを供給するためのガス供給口と、トーチボディ２２に付勢力を付与するための付勢部材２９を有しており、当該付勢部材２９の付勢力によりトーチボディ２２を押圧保持し、かつ上記ガス供給口から供給される上記圧縮ガスの圧力により付勢部材２９の付勢力に抗してトーチボディ２２への押圧を解放する押圧機構２５と、を備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トーチボディと、
圧縮ガスを供給するためのガス供給口と、
上記トーチボディに付勢力を付与するための付勢部材を有しており、当該付勢部材の付勢力により上記トーチボディを押圧保持し、かつ上記ガス供給口から供給される上記圧縮ガスの圧力により上記付勢部材の付勢力に抗して上記トーチボディへの押圧を解放する押圧機構と、を備える、溶接トーチ。
【請求項２】
上記押圧機構は、上記付勢部材が当接しつつ当該付勢部材から付勢力を受けて移動させられる第１駆動部と、上記第１駆動部が上記付勢部材から受ける力が増大されて上記トーチボディの外周面を押圧する第２駆動部と、を含む、請求項１に記載の溶接トーチ。
【請求項３】
上記第１駆動部における上記第２駆動部との接触部は、楔形状とされており、
上記第２駆動部は、上記付勢部材の付勢力による上記第１駆動部の移動に伴い、当該第１駆動部が移動する方向と実質的に直角である方向に移動する、請求項２に記載の溶接トーチ。
【請求項４】
上記押圧機構は、ガスを収容可能な収容空間を有し、
上記第１駆動部は、上記収容空間を、上記付勢部材を収容する第１収容部と上記ガス供給口に連通する第２収容部とに区画し、かつ上記第１収容部および第２収容部の間のガスシール状態を維持しつつ移動可能なピストンを有する、請求項２または３に記載の溶接トーチ。
【請求項５】
上記第２駆動部に上記トーチボディから離れる方向への付勢力を与える追加の付勢部材を備える、請求項２ないし４のいずれかに記載の溶接トーチ。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の溶接トーチと、
上記溶接トーチに圧縮ガスを供給するための圧縮ガス供給源と、
上記圧縮ガス供給源から上記溶接トーチへの上記圧縮ガスの供給を停止する第１状態、および上記圧縮ガス供給源から上記溶接トーチへ上記圧縮ガスを供給する第２状態に切り換え可能なガス供給切り換え手段と、
上記ガス供給切り換え手段の動作を制御する制御部と、を備える、溶接トーチのトーチボディ保持システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば消耗電極式ガスシールドアーク溶接等を行うのに用いられる溶接トーチ、およびこれを備えたトーチボディ保持システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
消耗電極式ガスシールドアーク溶接において、溶接ロボットや走行台車を用いた自動溶接や、作業者が操作する半自動溶接の手法が採用されている。これら自動溶接等の溶接作業時においては、ワイヤ送給装置により溶接トーチに向けて溶接ワイヤが送り出され、また、溶接トーチには電力およびシールドガスが供給される。
【０００３】
多関節型ロボットなどのマニピュレータを備えた自動溶接を行うための溶接装置では、溶接トーチは、マニピュレータの手首部に設けられる。溶接トーチは、溶接ワイヤを通すための内部収容空間が形成されたトーチボディを備えている。溶接ワイヤは、たとえば筒状のワイヤガイドに挿通させられ、このワイヤガイドに案内されながらトーチボディの内部を進む。そして、トーチボディ（溶接トーチ）の先端に配置された給電チップを経て、溶接トーチ先端の開口から外部に送り出される。溶接トーチを備えた溶接ロボットに関する技術は、たとえば下記の特許文献１に記載にされている。
【０００４】
溶接ロボットの先端に設けられた溶接トーチにおいて、トーチボディは着脱可能に取り付けられている。トーチボディは、たとえば割り形状の円筒内面を有するブロック部材に挿入し、割り形状の両端部をネジで締付けて当該円筒内面を縮径させることにより、上記ブロック部材に圧接保持される。このような構成においては、メンテンナンス等のためにトーチボディを着脱する際、工具を用いてネジを回す必要があった。また、溶接トーチの先端がワーク（被加工物）に溶着する等の不具合が生じてトーチボディを取り外す場合もあるが、この場合でも工具を用いた上記取り付け方法では迅速に取り外せないという不都合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３０６０７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、トーチボディの着脱が容易に行なえ、メンテナンス性を向上させるのに適した溶接トーチを提供することを主たる課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を採用した。
【０００８】
本発明の第１の側面によって提供される溶接トーチは、トーチボディと、圧縮ガスを供給するためのガス供給口と、上記トーチボディに付勢力を付与するための付勢部材を有しており、当該付勢部材の付勢力により上記トーチボディを押圧保持し、かつ上記ガス供給口から供給される上記圧縮ガスの圧力により上記付勢部材の付勢力に抗して上記トーチボディへの押圧を解放する押圧機構と、を備える。
【０００９】
好ましい実施の形態においては、上記押圧機構は、上記付勢部材が当接しつつ当該付勢部材から付勢力を受けて移動させられる第１駆動部と、上記第１駆動部が上記付勢部材から受ける力が増大されて上記トーチボディの外周面を押圧する第２駆動部と、を含む。
【００１０】
好ましい実施の形態においては、上記第１駆動部における上記第２駆動部との接触部は、楔形状とされており、上記第２駆動部は、上記付勢部材の付勢力による上記第１駆動部の移動に伴い、当該第１駆動部が移動する方向と実質的に直角である方向に移動する。
【００１１】
好ましい実施の形態においては、上記押圧機構は、ガスを収容可能な収容空間を有し、上記第１駆動部は、上記収容空間を、上記付勢部材を収容する第１収容部と上記ガス供給口に連通する第２収容部とに区画し、かつ上記第１収容部および第２収容部の間のガスシール状態を維持しつつ移動可能なピストンを有する。
【００１２】
好ましい実施の形態においては、上記第２駆動部に上記トーチボディから離れる方向への付勢力を与える追加の付勢部材を備える。
【００１３】
本発明の第２の側面によって提供される溶接トーチのトーチボディ保持システムは、本発明の第１の側面に係る溶接トーチと、上記溶接トーチに圧縮ガスを供給するための圧縮ガス供給源と、上記圧縮ガス供給源から上記溶接トーチへの上記圧縮ガスの供給を停止する第１状態、および上記圧縮ガス供給源から上記溶接トーチへ上記圧縮ガスを供給する第２状態に切り換え可能なガス供給切り換え手段と、上記ガス供給切り換え手段の動作を制御する制御部と、を備える。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、押圧機構は、トーチボディに付勢力を付与するための付勢部材を有しており、当該付勢部材の付勢力によりトーチボディを押圧保持する。その一方、押圧機構は、ガス供給口から供給される圧縮ガスの圧力により付勢部材の付勢力に抗してトーチボディへの押圧を解放する。このような構成によれば、たとえばトーチボディ（溶接トーチ）をメンテナンスする際、圧縮ガスの供給を停止する状態と圧縮ガスを供給する状態とを切り換えるだけで、トーチボディの着脱を行うことが可能である。したがって、トーチボディの着脱が、工具等を用いること無く容易かつ迅速に行え、トーチボディ（溶接トーチ）のメンテナンス性の向上を図ることができる。
【００１５】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る溶接トーチが取り付けられた溶接ロボットを示す概略図である。
【図２】本発明に係る溶接トーチを備えて構成された溶接トーチのトーチボディ保持システムの概略構成図である。
【図３】本発明に係る溶接トーチの一例を示す斜視図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図であり、トーチボディを押圧保持する状態を表す。
【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。
【図６】図４のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。
【図７】トーチボディへの押圧を解放する状態を表す、図４と同様の断面図である。
【図８】トーチボディへの押圧を解放する状態を表す、図５と同様の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の好ましい実施形態につき、図面を参照しつつ具体的に説明する。
【００１８】
図１は、本発明に係る溶接トーチが溶接ロボットに取り付けられた一例を示しており、溶接ロボットの概略図である。同図に示す溶接ロボットＢ１は、例えば複数のアーム１を備えた多関節型ロボットであり、先端には溶接トーチ２が取り付けられている。溶接トーチ２には、図示しないワイヤ送給装置により溶接ワイヤが供給される。溶接ワイヤは、たとえばパワーケーブル３を介して溶接トーチ２の先端側内部に設けられた給電チップに向けて送給され、溶接トーチ２先端の開口から外部に送り出される。また、溶接トーチ２には、電力およびシールドガスが供給される。電源装置から上記パワーケーブルを介して電力が供給され、この電力は、溶接トーチ２内部の給電チップを介して溶接ワイヤに供給される。シールドガスは、ガスボンベから供給され、溶接トーチ２内を流れて溶接トーチ２先端の開口から外部に噴出される。
【００１９】
図２は、溶接トーチ２を備えて構成された溶接トーチのトーチボディ保持システムの概略構成図である。本実施形態のトーチボディ保持システムＡ１は、溶接トーチ２、圧縮ガス供給源４、切換弁５、ガス流路６１，６２、および制御部７を備えている。
【００２０】
図３〜図６に示すように、溶接トーチ２は、支持ブロック２１と、トーチボディ２２と、ガス供給口２３と、押圧機構２５とを備えている。支持ブロック２１は、トーチボディ２２が取り付けられる部材であり、溶接ロボットＢ１のアーム１の先端に固定されている（図１参照）。支持ブロック２１は、トーチボディ２２を挿入可能な取付穴２１１を有する。
【００２１】
トーチボディ２２は、筒状であり、たとえば複数の筒状部材がろう付け、圧入またはねじ込み等の適宜手段によって接合されたものである。トーチボディ２２の基端部は、取付穴２１１に挿入されている。なお、トーチボディ２２の基端部が取付穴２１１に挿入された状態においては、支持ブロック２１およびトーチボディ２２それぞれに形成されたキー溝２１２，２２１に跨るように装着されたキー部材２１３により、支持ブロック２１に対するトーチボディ２２の相対回転が防止されている。
【００２２】
ガス供給口２３は、圧縮ガスを導入するための開口であり、支持ブロック２１に設けられている。ガス供給口２３および圧縮ガスについて、詳細は後述する。
【００２３】
図４〜図６等に示した押圧機構２５は、トーチボディ２２を支持ブロック２１に対して着脱可能に取り付けるためのものである。本実施形態において、押圧機構２５は、第１駆動部２６と、第２駆動部２７と、収容空間２８と、付勢部材２９と、を含んで構成される。押圧機構２５は、付勢部材２９の付勢力によりトーチボディ２２を押圧保持する状態と、圧縮ガスの圧力により付勢部材２９の付勢力に抗して当該トーチボディ２２への押圧を解放する状態とに切り換え可能に作動する。
【００２４】
第１駆動部２６は、シャフト２６１と、シャフト２６１の基端に設けられたピストン２６２と、シャフト２６１の先端に設けられた先端部材２６３とを有し、付勢部材２９の付勢力ないし圧縮ガスの圧力によって移動させられるものである。
【００２５】
ピストン２６２は、収容空間２８に配置されている。収容空間２８は、支持ブロック２１の内部に形成された空間であり、ピストン２６２によって第１収容部２８１と第２収容部２８２とにガスシール状態で区画される。ピストン２６２は、第１収容部２８１および第２収容部２８２の間のガスシール状態を維持したまま、シャフト２６１の軸方向（図４、図５中の上下方向、方向Ｘ）に移動可能である。
【００２６】
第１収容部２８１には、付勢部材２９が収容されている。付勢部材２９は、ピストン２６２に当接しており、ピストン２６２（第１駆動部２６）に付勢力を与えるものである。付勢部材２９は、たとえば圧縮コイルばねである。第２収容部２８２はガス供給口２３に連通している。このような構成により、ガス供給口２３を介した圧縮ガスの供給が停止した状態においては、付勢部材２９の付勢力によってピストン２６２（第１駆動部２６）は第１収容部２８１の容積が増加する方向（図４、図５中の下方、方向Ｘ一方側）に移動する。一方、ガス供給口２３を介して支持ブロック２１の内部に圧縮ガスが供給されると、当該圧縮ガスの圧力によって、ピストン２６２（第１駆動部２６）は付勢部材２９の付勢力に抗して第２収容部２８２の容積が増加する方向（図７、図８参照、図中上方の方向Ｘ他方側）に移動する。
【００２７】
図４に示した先端部材２６３は、第２駆動部２７に接触する部材である。本実施形態では、当該先端部材２６３は、楔形状とされている。先端部材２６３において第２駆動部２７と直接接触する部位は、第１駆動部２６が移動する方向Ｘに対して傾斜する傾斜面２６４とされている。当該傾斜面２６４の方向Ｘに対する傾斜角度αは、たとえば１〜１０°程度であり、好ましくは３〜７°程度である。
【００２８】
第２駆動部２７は、第１駆動部２６の移動に伴い、トーチボディ２２の外周面を押圧するものである。第２駆動部２７は、支持ブロック２１の内部に形成された収容空間に挿入されており、図４において方向Ｙ（同図中左右方向）にスライド移動可能とされている。第２駆動部２７が移動する方向Ｙは、第１駆動部２６が移動する方向Ｘに対して実質的に直角である。図６に示すように、第２駆動部２７においてトーチボディ２２の外周面と接触する部位２７１は、概略半円筒内面状とされており、トーチボディ２２の外周面と面的に接触する。
【００２９】
図４〜図６から理解されるように、第２駆動部２７は、当該第２駆動部２７が移動する方向Ｙに延びる円柱形状部２７２と、円柱形状部２７２の側面から突出する一対の突出部２７３，２７３とを有する。図４に示すように、第２駆動部２７において第１駆動部２６の先端部材２６３（傾斜面２６４）と直接接触する部位は、傾斜面２７４とされている。当該傾斜面２７４の方向Ｘに対する傾斜角度は、上記の第１駆動部２６の傾斜面２６４の傾斜角度αと実質的に同一である。これにより、第２駆動部２７の傾斜面２７４と第１駆動部２６の傾斜面２６４とは、面的に接触する。
【００３０】
図６に示すように、本実施形態において、支持ブロック２１と第２駆動部２７の突出部２７３，２７３との間には、付勢部材２９１，２９１が介装されている。付勢部材２９１は、第２駆動部２７にトーチボディ２２から離れる方向（図６中右方）への付勢力を与えるものであり、たとえば圧縮コイルばねである。このような構成の付勢部材２９１は、本発明で言う「追加の付勢部材」に相当する。
【００３１】
図２に戻り、圧縮ガス供給源４は、溶接トーチ２に圧縮ガスを供給するためのガス源である。圧縮ガス供給源４から供給されるガスの種類は特に限定されるものではないが、たとえば窒素やアルゴン等の不活性ガス、あるいは空気等が挙げられる。コスト面から圧縮ガスは圧縮空気であることが好ましい。当該圧縮空気は、たとえば溶接ロボットＢ１が設置される施設等に備えられたエアコンプレッサから容易に供給可能である。
【００３２】
ガス流路６１，６２は、切換弁５と、圧縮ガス供給源４やガス供給口２３とを接続するものである。具体的には、ガス流路６１は、一端が圧縮ガス供給源４に接続され、他端が切換弁５に接続される。ガス流路６２は、一端が溶接トーチ２のガス供給口２３に接続され、他端が切換弁５に接続される。ガス流路６２は、溶接トーチ２に圧縮ガスを供給するための流路である。
【００３３】
切換弁５は、圧縮ガス供給源４から溶接トーチ２への圧縮ガスの供給を停止する状態（第１状態）と、圧縮ガス供給源４から溶接トーチ２へ圧縮ガスを供給する状態（第２状態）とを切り換えるものである。詳細な図示説明は省略するが、切換弁５は、溶接トーチ２へ圧縮ガスを供給する際にガス流路６１およびガス流路６２を連通させるように弁を開き、溶接トーチ２への圧縮ガスの供給を停止する際にガス流路６１およびガス流路６２を遮断するように弁を閉じ、かつガス流路６２の残圧を排出する。なお、ガス流路６２に圧力調整弁等を設けて、溶接トーチ２へ供給される圧縮ガスの圧力を適宜調整できるようにしてもよい。
【００３４】
制御部７は、溶接トーチ２へ第１への圧縮ガスの供給を停止する状態（第１状態）と、溶接トーチ２へ圧縮ガスを供給する状態（第２状態）との切換えを制御するものである。たとえばオペレータの入力操作により、制御部７は切換弁５の切換え動作を制御する。
【００３５】
本実施形態において、溶接ロボットＢ１（溶接トーチ２）を用いて溶接作業を行う際、溶接トーチ２においては、切換弁５が閉じられて溶接トーチ２への圧縮ガスの供給が停止する状態とされる。このとき、付勢部材２９の付勢力によってピストン２６２（第１駆動部２６）は第１収容部２８１の容積が増加する方向（図４中の下方、方向Ｘ一方側）に移動する。そして、この第１駆動部２６の移動に伴い第２駆動部２７は図４中左方に移動し、トーチボディ２２の外周面を押圧する。トーチボディ２２において軸線を挟んで第２駆動部２７による押圧部位と軸線を挟んで反対側は、支持ブロック２１によりバックアップされている。これにより、トーチボディ２２は、支持ブロック２１および第２駆動部２７により押圧保持される。なお、切換弁５を閉じた状態においては、上記のようにガス流路６２の残圧が排出される。そうすると、ガス供給口２３を介してガス流路６２に通じる第２収容部２８２の残圧も残らず、ピストン２６２を挟んで第２収容部２８２の反対側の第１収容部２８１に配置された付勢部材２９の付勢力がピストン２６２（第１駆動部２６）に対して適切に作用する。
【００３６】
本実施形態において、第１駆動部２６のうち第２駆動部２７に接触する先端部材２６３は、楔形状とされている。このため、第２駆動部２７においては、第１駆動部２６が付勢部材２９から受ける力が増大されてトーチボディ２２の外周面を押圧する。なお、第２駆動部２７によりトーチボディ２２の外周面を押圧する力は、たとえば３〜６ＫＮ（キロニュートン）程度である。
【００３７】
一方、メンテナンス時等においてトーチボディ２２を取り外す際、切換弁５を開くことで、溶接トーチ２においてはガス流路６２およびガス供給口２３を介して第２収容部２８２に圧縮ガスが供給可能な状態とされる。ここで、図７、図８に示すように、溶接トーチ２においては、圧縮ガスの圧力によって、ピストン２６２（第１駆動部２６）は、付勢部材２９の付勢力に抗して第２収容部２８２の容積が増加する方向（図中上方、方向Ｘ他方側）に移動する。そうすると、押圧機構２５（第１駆動部２６および第２駆動部２７）によるトーチボディ２２外周面への押圧が解放され、トーチボディ２２を取り外すことが可能となる。
【００３８】
次に、本実施形態の作用について説明する。
【００３９】
本実施形態の溶接トーチ２は、トーチボディ２２、ガス供給口２３、および押圧機構２５を備える。押圧機構２５は、トーチボディ２２に付勢力を付与するための付勢部材２９を有しており、当該付勢部材２９の付勢力によりトーチボディ２２を押圧保持する。その一方、押圧機構２５は、ガス供給口２３から供給される圧縮ガスの圧力により付勢部材２９の付勢力に抗してトーチボディ２２への押圧を解放する。このような構成によれば、たとえばトーチボディ２２（溶接トーチ２）をメンテナンスする際、切換弁５の開閉を切り換えるだけで、トーチボディ２２の着脱を行うことが可能である。したがって、トーチボディ２２の着脱が、工具等を用いること無く容易かつ迅速に行え、トーチボディ２２（溶接トーチ２）のメンテナンス性の向上を図ることができる。
【００４０】
押圧機構２５は、第１駆動部２６および第２駆動部２７を含む。第１駆動部２６は、付勢部材２９から付勢力を受けて移動させられる。第２駆動部２７においては、第１駆動部２６が付勢部材２９から受ける力が増大されて、トーチボディ２２の外周面を押圧する。これにより、トーチボディ２２の保持状態の信頼性向上を図ることができる。
【００４１】
第１駆動部２６において第２駆動部２７と接触する先端部材２６３は楔形状とされており、第２駆動部２７は、第１駆動部２６が移動する方向Ｘと実質的に直角である方向Ｙに移動する。このような構成によれば、先端部材２６３（接触部）の斜面効果によって、第１駆動部２６が付勢部材２９から受ける力は適切に増大されて、第２駆動部２７によりトーチボディ２２の外周面を押圧する。したがって、トーチボディ２２の取付時には、付勢部材２９から常時受ける力によって当該トーチボディ２２がより的確に保持される。
【００４２】
押圧機構２５は収容空間２８を有しており、第１駆動部２６は、収容空間２８に配置されたピストン２６２を有する。ピストン２６２は、収容空間２８を、付勢部材２９を収容する第１収容部２８１とガス供給口２３に連通する第２収容部２８２とに区画している。そして、ピストン２６２は、第１収容部２８１および第２収容部２８２の間のガスシール状態を維持しつつ移動可能である。このような構成によれば、往復動するピストン２６２を挟んだ両側に付勢部材２９の付勢力および圧縮ガスの圧力が作用するので、押圧機構２５の構造が複雑になるのを回避し、当該押圧機構２５の小型化を図ることができる。
【００４３】
本実施形態の溶接トーチは、図６に示した付勢部材２９１，２９１を含む。各付勢部材２９１は、第２駆動部２７にトーチボディ２２から離れる方向への付勢力を与える。このような構成によれば、トーチボディ２２を押圧保持する状態から当該トーチボディ２２への押圧を解放する状態に切り換えられると、第２駆動部２７はトーチボディ２２から的確に離間させられる。これにより、トーチボディ２２を取り外す際の作業性向上を図ることができる。
【００４４】
本実施形態のトーチボディ保持システムＡ１において、溶接トーチ２へ供給される圧縮ガスは、圧縮ガス供給源４から供給される。圧縮ガス供給源４から供給される圧縮ガスは、切換弁５により、溶接トーチ２への圧縮ガスの供給を停止する状態と溶接トーチ２へ圧縮ガスを供給する状態とに切り換え可能である。そして、切換弁５は、制御部７によって動作が制御される。このような構成によれば、トーチボディ保持システムＡ１の全体構成が複雑になるのを回避しつつ、押圧機構２５を適切に機能させることができる。
【００４５】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明の範囲は上記した実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した事項の範囲内でのあらゆる変更は、すべて本発明の範囲に包摂される。
【符号の説明】
【００４６】
Ａ１        トーチボディ保持システム
Ｂ１        溶接ロボット
Ｘ          方向
Ｙ          方向
１          アーム
２          溶接トーチ
２１        支持ブロック
２１１      取付穴
２１２      キー溝
２１３      キー部材
２２        トーチボディ
２２１      キー溝
２３        ガス供給口
２５        押圧機構
２６        第１駆動部
２６１      シャフト
２６２      ピストン
２６３      先端部材（接触部）
２６４      傾斜面
２７        第２駆動部
２７１      トーチボディの外周面と接触する部位
２７２      円柱形状部
２７３      突出部
２７４      傾斜面
２８        収容空間
２８１      第１収容部
２８２      第２収容部
２９        付勢部材
２９１      付勢部材（追加の付勢部材）
３          パワーケーブル
４          圧縮ガス供給源
５          切換弁
６１        ガス流路
６２        ガス流路
７          制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
2019195841.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2019195841.tif 000009
【図８】
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