(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
そのガン本体の一側面には可動電極チップを駆動する駆動ユニットが，またその反対側には上記電極チップと対応する固定電極チップを有するガンアームが，それぞれ着脱可能に支持されたスポット溶接ガンにおいて，前記本体には一方向に開いた開口部を有するアーム着脱機構が配置され，前記着脱機構の開口部から挿入ないし取り出し可能な連結板が前記ガンアームの後端に固定され，前記着脱機構には前記連結板に形成された断面凹形の位置決め溝に嵌入ないし離脱可能な位置決めピンが設置され，しかも前記位置決めピンにはヒンジピンと同心上で回転するローラが取り付けられ，このローラは常時スプリングの付勢力により前記カム側に押しつけられていて，前記カムがスプリングの付勢力方向に対し直交する方向に前進すると，前記位置決めピンの先端が前記連結板の位置決め溝に挿入され，また前記カムが後退するときのモーションで，エジェクタが前記位置決め溝から位置決めピンを強制的に所定位置まで引き戻すようにしたことを条件とするガンアーム交換装置。
【請求項２】
前記エジェクタは爪部からなり，前記カムに着脱可能に取り付けられていることを条件とする請求項１のガンアーム交換装置。
【請求項３】
前記エジェクタは前記カムの戻し動作時にヒンジピンの両側をガイドし，そのガイド面は先端から奥まで位置決めピンの引込み方向のストローク量に応じた範囲内で傾斜角度をもつことを条件とする請求項１又は２のガンアーム交換装置。
【請求項４】
前記位置決めピンの位置決め完了をカムの変位量から検出できるようにしたことを条件とする請求項１，２又は３のガンアーム交換装置。
【請求項５】
前記着脱機構の近傍に前記ガンアームの有無を検出する検出手段を設けたことを条件とする請求項１から４の何れかに記載のガンアーム交換装置。
【請求項６】
前記検出手段は光電子センサ，磁気センサ，変位センサ又は超音波センサ等であることを条件とする請求項５のガンアーム交換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する利用分野】
本発明は，ガンアームをガン支持部材（以下  ガン本体という）の連結部に差し込み，その連結部に設けたカムを所定ストローク移動することにより，前記ガンアームを前記連結部においてクランプし，またこのカムの逆動作で前記ガンアームをアンクランプするようにしたスポット溶接ガンのガンアーム交換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のガンアーム交換装置いわゆるアームチェンジャーには，たとえば特開平９−２２０６７４号公報に記載された交換装置が知られている。この種の従来装置は可動電極チップを有するガン本体と，固定電極チップを有するガンアームとの相互間の結合部において，そのガン本体の一側面に，前記電極の固定電極に向かう加圧方向と直交する方向に沿うテーパ面を備えた挿入凹部を有し，この挿入凹部に前記加圧方向と直交する方向から挿入固定可能なテーパ面を備えたガンアーム連結板を挿入し，その挿入部に設けた位置決めピンをカム機構の前進動作でガンアームの連結板を押圧して位置決めし，ガンアームをガン本体の挿入凹部にクランプ保持する。またカム機構を後退することによって，連結板から位置決めピンを戻してガンアームの連結板を開放するものである。
【０００３】
この種の従来の装置によれば，可動電極チップの加圧方向と直交する方向からガンアームがガン本体に装着されるので，可動電極チップによる加圧力がガンアームをガン本体から取り外す方向に付与されることはなく，しかもガンアームの長手方向の長さが抑えられ，スポット溶接ガンの大形化を防止できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，この種の従来技術には，ガンアームをガン本体から取り外す場合，カムを後退することによって位置決めピンをスプリングのみで引き戻す方法がとられてきたが，スプリング力による繰り返し運動は信頼性と耐久性に問題があり，ロボットによるガンアーム全自動交換によって実質的な生産性の向上を図るためにはこれらの問題をクリアーすることが解決すべき課題として残されていた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は，上記従来の問題を解決するために開発されたもので，その技術的構成は，そのガン本体の一側面には可動電極チップを駆動する駆動ユニットが，またその反対側には上記電極チップと対応する固定電極チップを有するガンアームが，それぞれ着脱可能に支持されたスポット溶接ガンにおいて，前記本体には一方向に開いた開口部を有するアーム着脱機構が配置され，前記着脱機構の開口部から挿入ないし取り出し可能な連結板が前記ガンアームの後端に固定され，前記着脱機構には前記連結板に形成された断面凹形の位置決め溝に嵌入ないし離脱可能な位置決めピンが設置され，しかも前記位置決めピンにはヒンジピンと同心上で回転するローラが取り付けられ，このローラは常時スプリングの付勢力により前記カム側に押しつけられていて，前記カムがスプリングの付勢力方向に対し直交する方向に前進すると，前記位置決めピンの先端が前記連結板の位置決め溝に挿入され，また前記カムが後退するときのモーションで，エジェクタが前記位置決め溝から位置決めピンを強制的に所定位置まで引き戻するようにしたことを条件とする。
【０００６】
またもう一つの発明は，前記エジャクタは前記ヒンジピンを引っかけるための爪部からなり，前記カムに着脱可能に取り付けられていることを条件とする。
【０００７】
また他の発明は，前記エジェクタはカムの戻し動作時にヒンジピンの両側をガイドし，そのガイド面は位置決めピンのストローク量に応じた範囲内に傾斜角度をもつことを条件とする。
【０００８】
また他の発明は，前記位置決めピンの位置決め完了をカムの変位量から検出できるようにしたことを条件とする。
【０００９】
さらに他の発明は，前記着脱機構の近傍に前記ガンアームの有無を検出する検出手段を設けたことを条件とする。
【００１０】
また他の本発明は前記検出器は光電子センサ，磁気センサ，変位センサ又は超音波センサ等であることを条件とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下，本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は本発明装置のＣタイプの電動加圧式サーボスポットガンに採用した場合のガン全体の外形図である。図２は平面図である。
【００１２】
この実施例で使用されるスポット溶接ガンは，一般に知られているＣタイプの電動加圧式スポット溶接ガンである。
【００１３】
可動電極チップＥ１を駆動するための加圧源にサーボモータＭを用いた電極駆動ユニットＤは，このサーボモータの回転力を往復運動に変換するボルトナットにボールねじを組み込んだ加圧軸Ｓと，前記モータの動力を加圧軸に伝達するタイミングベルト類，歯車類，チェーン類等の動力伝達機構Ｖ及びサーボモータとが共用ベースＣｂに取り付けられ，このベースがガンブラケットＢｋを供用するガン本体１の一側面に複数のボルトＢｌにより着脱可能に取り付けられている。
【００１４】
ガンアーム２はガン本体１の駆動ユニットＤと反対側に設けたガンアーム着脱機構３により取り付け取り外しが行われる。ガンアーム２の先端に設けた固定電極チップＥ２と，前記加圧軸Ｓの先端にチップホルダＨｄを介して支持された可動電極チップＥ１とが対向し，サーボモータＭで可動電極チップＥ１を駆動し，被溶接物を両電極チップの間に挟みつけ溶接に必要な加圧力と溶接電流を供給して加圧溶接する。
【００１５】
なお，本発明の実施ではロボットガンの機能ユニット及び構成部品であるイコライズ機構及び溶接トランスは図示省略したが，本発明の技術的な思想及び原理はこれにより限定されるものではない。
【００１６】
図３，図４及び図５はガンアーム着脱機構３の実施例を示す詳細図である。この場合，ガン本体１は断面が方形をなし中央にスペース４が形成されたものである。このスペース４の中に後述するクランプを兼ねる位置決めピンＰとカム５及びその駆動源６が配置される。
【００１７】
ガンアーム着脱機構３は断面凹形部材から構成され，一方向（上部）に間口を開いた開口部が形成されていて，その凹形部材の背面板３ａと前記ガン本体１の前面板１ａとが複数のボルトＢ２によりしっかり固定される。
【００１８】
また前記凹形部材３の前面両端部３ｂにはガンアーム挿入口を開いた二枚の給電用ガイドプレート８及び給電用ガイドプレート９が凹溝の長手方向（図５の紙面に対し垂直方向）にそって配置され，複数のボルトＢ３により堅く取り付けられている。
【００１９】
前記給電用ガイドプレート８，９が着脱機構の開口端の前面両端部３ｂに配置したことで電極加圧方向（図１のＦ）の力で給電面への押圧力が受けらる構造になっている。
【００２０】
前記ガンアーム２の後端には前記着脱機構３の凹形部材の開口部から挿入ないし取り出し可能な連結板７が固定されている。この実施例では，図５に示すように連結板７はガンアームの長手方向中心線ＹーＹに対し略９０°の角度αをもってガンアーム２の後部取付け面２ａに略Ｔ字形に組み合わせた形態で複数のボルトＢ４によりしっかり固定されている。
【００２１】
この連結板７は図３の拡大図に示すように前記着脱機構３の凹形部材の開口部から嵌め込み式で挿入されるものである。また図３の点線で示すように，前記着脱機構３の凹形部材の間口両側面には外側に向けて僅かに開いたテーパ面３ｄと，その一番奥には次第に内側方向に僅かに絞り込んだテーパ面３ｃが形成されている。また一方のガンアーム側の連結板７にも前記凹形部材３の嵌合部に適合するテーパ面が同様に形成されている。
【００２２】
また，連結板と対面する凹形部材の背面板３ａ，給電用ガイドプレート８及び給電用ガイドプレート９との相互間にも間口を広げるテーパ面が形成されている。
【００２３】
本実施例では，前記着脱機構の挿入口の間口を広げたこと，また間口のテーパ面と一番奥のテーパ面の４箇所で連結板７を保持することにより，連結板の挿入と位置決めを容易にする。
【００２４】
そして前記連結板７には凹形の位置決め溝７ａが形成されている。前記着脱機構３の背面板３ａとガン本体１の前面板１ａには，位置決め溝７ａとガン本体内部のスペース４に連通した貫通穴０が形成されている。この貫通穴０を前記位置決めピンＰが貫通して前記連結板の位置決め溝７ａに位置決めピンの先端が進入ないし後退するように構成されている。
【００２５】
前記位置決めピンＰに設けられたローラ１０はヒンジピン１１と同心上に回転自在に取り付けられている。この場合，スプリング１２の一端がヒンジピン１１の両端に，また他端がガン本体側に固定され，前記ローラ１０の外周面がスプリング１２により前記カム５に設けたカム溝に常時押しつけられている。
【００２６】
前記カム５はガン本体側に固定された駆動源，たとえばコンパクトシリンダ６のピストンロッド６ａに連結されていて，スプリング１２による位置決めピンＰの付勢力方向に対し直交する方向に移動することで，ガン本体に固定されたガイド１３に沿ってカム５が移動する。
【００２７】
前記シリンダ６の動作でカム５が前進すると，ローラ１０がカム溝のテーパ面に押しつけられたまま回転し，そのカム曲線に沿って位置決めピンＰを押上る。これにより位置決めピンＰの先端が突出し，ガンアームの連結板７の位置決め溝７ａに挿入され，クランプ力を発生し連結板７を確実にクランプする。
【００２８】
この場合，位置決めピンＰが連結板７の位置決め溝７ａに挿入されたか否かを検出するための検出手段，たとえば光電子センサが図１及び図２の１５に示すようにガン本体のカムが移動する経路付近に取付けられている。
【００２９】
このセンサは位置決めピンＰが位置決め溝７ａに挿入されたときの移動距離に対応したカムの変位量が予め設定された基準値に達したとき又は達しなかったときに外部へ信号を発するものである。
【００３０】
カム５の先端には図４の１４及び図５の１４に示すように，爪部からなるエジェクタがボルトで着脱可能に取り付けられ，前記カム５の戻し動作時にヒンジピン１１の両側を前記エジェクタ１４が引っかけてガイドする。そのガイド面には先端から奥まで位置決めピンの引込み方向の，つまりカムの直線移動方向に対し９０°に交わる方向のストローク量に応じた範囲内でテーパ１４ａが形成されている。
【００３１】
このエジェクタ１４はカム５がコンパクトシリンダ６により後退するときのモーションで，前記ヒンジピン１１の両側を機械的に引っ掛けて前記位置決め溝から位置決めピンＰを強制的に引き戻すようにしたものである。
【００３２】
一方，前記ガンアームの有無を検出する検出手段は，図１の１６及び図２の１６に示すように，この実施例では前記着脱機構３の近傍つまりガンブラケットＢｋ或いはガン本体の左右対称位置にそれぞれ取り付けられている。この検出手段１６は一般に知られている検出器，たとえばは光電子センサ，磁気センサ，変位センサ又は超音波センサ等が利用可能とされる。この実施例では光電子センサが使用され，ガンアームを自動交換する時にガンアームの有無を検出し，「無し」と判定した場合は異常を立ち上げ次の動作を停止するか，警報信号を出力するなど安全への機械的又は電気的諸動作が行われる。
【００３３】
前記着脱機構３の底板３ｅと連結板７の下側には連結板の離脱操作により，ガンアーム２へのＩＮ，ＯＵＴの冷却水通路の開閉動作を行うためのバルブを含むプラグ１７とソケット１８が設けられていて，前記着脱機構３から連結板７を外したときは自動的に双方の逆止弁が働き上記冷却水通路を閉じるようにしてある。つまり，ガンアームの設けられたＩＮ，ＯＵＴとの冷却水がガンアームの着脱交換時における連結部からの水漏れを防ぐようにしてある。
【００３４】
次に本発明の動作手順を説明する。
ガンアームは被溶接物の形状或いは大きさ又は溶接位置等の変化に応じて予め用意される。交換用のガンアームは固定電極チップを下側に，連結板７を上側にして交換用のガンアーム保持治具（以下  ストッカー装置という）にセットし並べて置く。
【００３５】
ロボットは予めロボットコントローラに記憶されたとおり，ロボットに搭載したガン本体をストッカー装置に接近させストッカー装置から目的のガンアームを選びクランプ動作を開始する。
【００３６】
この場合，ガン本体１は図１のようにガンアームの位置まで移動し，着脱機構３の開口部からガンアームの連結板７が挿入され，この連結板７の先端が着脱機構３の凹形部材の奥まで挿入されると，ガンアームへのＩＮ，ＯＵＴの冷却水通路のプラグとソケットの相互間が連結され，冷却水通路が完全につながる。
【００３７】
この連結板７の挿入時に，検出器１６がガンアーム２の正規位置を確認し，その確認信号でコンパクトシリンダ６が作動しカム５をスプリングの付勢力方向に対し直交する方向に前進移動する。
【００３８】
この前進移動でローラがカムのテーパ面に押し上げられ，これによって位置決めピンＰの先端が貫通穴０から突出し連結板の位置決め溝７ａに挿入され，連結板７と位置決めピンの相互間に強力なクランプ力が発せられる。
【００３９】
これにより，着脱機構の前記給電用ガイドプレート８及び給電用ガイドプレート９と連結板７との接触給電面には，位置決めピンＰのクランプ方向の力と電極加圧方向（図１のＦ）の力との押圧力が働く。つまり接触給電面に対し電極加圧方向から全部の力が掛かるようにしてある。
【００４０】
この時，位置決めピンが確実に位置決め溝に挿入されたがどうか，検出器１５によりカムの変位量から確認し，ガンアームとガン本体とのクランプ動作を完了する。
【００４１】
かくしてガンアームがガン本体に支持されると，検出器１６が常にガンアームの存在を検出してガンアームの離脱事故の発生を監視する。
【００４２】
以降，ロボットにより記憶されたプログラム動作を再現して溶接ガンを操作し一連の溶接作業が実現される。
【００４３】
次に，被溶接物の形状によりそれに応じた交換用のガンアーム２に換える場合は，ストッカー装置の所定のポジションで交換用のガンアームの着脱可能な状態の確認が行われる。
【００４４】
今持っているガンアームをアンクランプする場合，カム５をコンパクトシリンダ６で引き下げることにより，このカムの先端に設けたエジェクタ１４がヒンジピン１１の両側を爪で機械的に引っ掛けて位置決めピンＰを連結板７の位置決め溝７ａから図４に示す戻り位置まで強制的に引き下げる。これによって連結板７をガンアーム着脱機構３からアンクランプする。
【００４５】
この場合，開放したかどうかの確認は，検出器１５により位置決めピンＰが位置決め溝７ａから離れたときのカムの変位量が予め設定された戻り位置の値に達したときガンアームのアンクランプが確認される。したがって，そのカム５の変位量が基準値を達しなかったときは信号を外部へ発し，異常を立ち上げることになる。
【００４６】
上記のアンクランプが確認されると，ロボットによりガン本体１がストッカー装置から一旦離れる。このときの動きで着脱機構３の開口部からガンアームの連結板７が抜き取られ，同時にガンアームへのＩＮ，ＯＵＴの冷却水通路のプラグとソケットの相互間も離脱し，冷却水通路が完全に断たれる。
【００４７】
このようにしてガンアームをストッカー装置に受け渡した後，ロボットにより隣の別アームをガン本体１が取りに移動する。以下，ガン本体に交換用のガンアームを連結する動作は，前述した動作手順でガンアームの差し込み操作が行われることになる。
【００４８】
なお，本発明の実施例では駆動ユニットＤとして，可動電極チップを直線駆動する加圧軸を介して，固定電極チップとの間に加圧力のためのトルクを発生するサーボモータを加圧源とするＣタイプのロボットガンの実施態様を説明したが，エアシリンダを加圧源とするＣタイプのエアガン又は各種加圧式のＸタイプの溶接ガンについても本発明の思想範疇において容易に変化させ実施することができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上で説明したように，本発明にかかる請求項１の装置によれば，カムの戻し動作で強制的に位置決めピンを戻すことができるから，ガンアームの連結板の着脱動作を確実に行うことができ，着脱機構の信頼性と耐久性の向上を図ることができる。またガンアーム自動交換によって実質的な生産性の向上が図れる。
【００５０】
請求項２の発明によれば，エジェクタをカムの先端に機械的に取り付けカム機構のモーションを利用するだけであるから，構造が簡単でコンパクトに製作でき，しかも従来のスプリング機構に較べ耐久性の向上が図れる。
【００５１】
また請求項３の発明によれば，エジェクタの爪部に位置決めピンを引き込む方向のストローク量に応じた角度をもつテーパ面を形成したことにより，ヒンジピンの両側を引っ掛けた状態でカムの移動方向に対し９０°方向に引っ張る力を発生することができるため，引き戻し動作が安定・確実となる。
【００５２】
また請求項４の発明によれば，位置決めピンが確実に位置決め溝に挿入されたがどうか，検出器１５により常に確認できるから，ガンアームとガン本体とのクランプ及びアンクランプ動作を確実に行うことができる。
【００５３】
請求項５又は６の発明によれば，この検出器１６でガン本体のガンアームが正規の位置に存在するかどうかを稼働中も監視できるため，常に安全性の確保が図れる。以上，本発明方式によるガンアームチェンジャーにより各種の導入効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明装置のＣタイプの電動加圧式サーボスポットガンに採用した場合のガン全体の外形図である。
【図２】本発明装置の平面図である。
【図３】本発明にかかるガンアーム着脱機構の詳細拡大図で，図１のＡーＡ矢視図である。
【図４】図３のＢーＢ矢視図である。
【図５】図４のＣーＣ矢視図である。
【符号の説明】
１・・・・ガン本体
２・・・・ガンアーム
３・・・・ガンアーム着脱機構（凹形部材）
４・・・・スペース
５・・・・カム
６・・・・駆動源（コンパクトシリンダ）
７・・・・連結板
７ａ・・・・位置決め溝
８，９・・・・給電用ガイドプレート
１０・・・・ローラ
１１・・・・ヒンジピン
１２・・・・スプリング
１３・・・・ガイド
１４・・・・エジェクタ
１５，１６・・・・検出器
Ｍ・・・・サーボモータ
Ｄ・・・・駆動ユニット
Ｐ・・・・位置決めピン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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