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JP6786180B2 - ノズルクリーナ装置 - Google Patents

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Description

本発明は、アーク溶接に使用されるノズル先端に付着したスパッタを簡単に除去することができるノズルクリーナ装置に関するものである。
従来から、例えば自動車部品のような各種部品をスポット的に連結する手段としてアーク溶接が広く利用されている。このアーク溶接に使用される電極としては、チップホルダー先端に装着したコンタクトチップの周りを円筒状のノズルで覆ったものが一般的に用いられている。このアーク溶接を継続していると、前記ノズルの内部にスパッタと称される溶接屑や塵等の付着物が堆積し、このスパッタが正確に溶接処理を行うのを妨げるおそれがあるため、定期的にノズルを取り外して清掃するか、定期的に圧縮エアを吹き付けてスパッタを吹き飛ばすか、若しくはノズルを新しいものに交換する必要があった。
しかしながら、前記ノズルを清掃するにはロボットアーム等から取り外した後、更にノズルとコンタクトチップを分解し、人手によってブラッシングする方法が普通であり、面倒で時間も長く要するという問題点があった。また、圧縮エアで吹き飛ばす場合は完全に除去することが難しく、またスパッタが環境を汚染するという問題があった。更に、新しいノズルに交換すれば面倒な清掃処理は不要となるが、コスト的に高くなるうえにゴミの廃棄量も増加して資源の無駄使いになるという問題点があった。
一方、ノズルクリーナ装置としては、例えば、特許文献１や特許文献２に示されるように、従来から種々のものが提案されている。ところが、特許文献１に記載のものは専用のカッタを用いてスパッタを削り落とす装置であり、複雑な構造であり、また定期的にカッタを交換する必要もあってメンテナンスが煩わしいという問題があった。また、特許文献２に記載のものは、本件出願人が先に提案したものでコイルスプリングを用いてスパッタを削り落とす装置であるが、削りムラが生じる場合があるという問題や、コイルスプリングの交換作業が煩雑であるという問題があった。
特開２００５−２７０９９９号公報 特許第３８７７２０１号公報
本発明は上記のような従来の問題点を解決して、アーク溶接によってノズルの内部に堆積した付着物を、ノズルをロボットアームから取り外すことなく、しかも電極をバラバラに分解することなく組み立てたままの状態で簡単に除去処理を行うことができるノズルクリーナ装置を提供することを目的とするものである。
上記課題を解決するためになされた本発明のノズルクリーナ装置は、アーク溶接用電極のノズルの内周面に形成された化学被膜上に付着しているスパッタを除去するためのノズルクリーナ装置であって、クリーナ装置本体が前記電極を作動するロボットアームの稼動域内に設けられ、このロボットアームの先端に取り付けてあるノズルを前記クリーナ装置本体へ搬送自在な構造となっており、また前記クリーナ装置本体は、桶状のボックス体と該ボックス体の底面中央部に立設される研磨部を有しており、この研磨部を、前記ノズルを構成している金属よりも柔らかい材質で構成するとともに、前記ノズル内に挿入可能な円筒体形状とし、さらに、前記研磨部の外表面にスパッタ除去用の切削部が形成されており、スパッタが付着したノズルを前記クリーナ装置本体へ搬送し、ノズル内に挿入した研磨部によりスパッタの除去を行うようにしたことを特徴とするものである。
好ましい実施形態によれば、研磨部あるいはノズルのいずれかが駆動モータに連結されて、軸方向を中心に回動自在となっているのが好ましい。
本発明のノズルクリーナ装置では、クリーナ装置本体が電極を作動するロボットアームの稼動域内に設けられ、このロボットアームの先端に取り付けてあるノズルを前記クリーナ装置本体へ搬送自在な構造となっており、また前記クリーナ装置本体は、桶状のボックス体と該ボックス体の底面中央部に立設される研磨部を有しており、この研磨部を、前記ノズルを構成している金属よりも柔らかい材質で構成するとともに、前記ノズル内に挿入可能な円筒体形状とし、さらに、前記研磨部の外表面にスパッタ除去用の切削部が形成されており、スパッタが付着したノズルを前記クリーナ装置本体へ搬送し、ノズル内に挿入した研磨部によりノズルの内周面に形成された化学被膜上に付着しているスパッタの除去を行うようにしたので、ノズルの内部に付着物が堆積した場合はロボットアームをクリーナ装置本体の方へ移動させてスパッタの除去処理を簡単に行うことができる。しかも電極をバラバラに分解することなく組み立てたままの状態で簡単かつ確実に除去処理を行うことができる。
前記研磨部あるいはノズルのいずれかが駆動モータに連結されて、軸方向を中心に回動自在となっているものとした場合は、研磨部がノズルの長手方向だけでなく円周方向にも作動して内周面に付着したスパッタをより確実に除去できることとなる。
本発明の実施の形態を示す正面図である。 クリーナ装置本体を示す切欠正面図である。 図２の平面図である。 その他のクリーナ装置本体を示す切欠側面図である。 図４の切欠正面図である。 研磨部を示す斜視図である。 その他の研磨部を示す斜視図である。 研磨部の要部を示す説明図である。 研磨部をノズルに挿入した状態を示す説明図である。
以下に、図面を参照しつつ本発明の好ましい実施の形態を示す。
図１は、本発明に係るノズルクリーナ装置の正面図である。図において、２０は基台、２１は溶接用のロボットアーム、２２はロボットアーム２１の先端に取り付けられたアーク溶接用の電極である。この電極２２は、コンタクトチップ２３とこれを囲う円筒状のノズル２４から構成されている。そして、前記ロボットアーム２１を自在に屈曲、回動させることによって先端の電極２２を所定ポジションへ移動させ、被溶接物であるワーク（図示せず）の溶接処理を行うように構成されている。
前記ロボットアーム２１の稼動域内には、溶接を行うワークステーションとは別にクリーナ装置本体１が設けられており、ロボットアーム２１の先端に取り付けてあるノズル２４を前記クリーナ装置本体１へ自在に搬送できる構造となっている。このようにノズル２４を前記クリーナ装置本体１へ搬送することにより、ノズル２４の内部に堆積したスパッタを任意のタイミングで、あるいは定期的に除去処理できるように構成されている。
前記クリーナ装置本体１は、図２および図３に示されるように、上部が開口している四角桶状のボックス体２と、該ボックス体２の底面中央部に立設される研磨部３を有している。なお前記ボックス体２は、スパッタが飛散して環境を汚染するのを防止するためのものであり、金属製あるいは合成樹脂製のものである。このボックス体２の外径の大きさや高さは、基台２０の空きスペース等に応じて任意に設計することができる。また研磨部３は、ノズル２４の内部に堆積したスパッタを除去するためのものであり、アルミニウムのような比較的柔らかい金属や合成樹脂製のものである。
また前記研磨部３は、前記ノズル２４内に挿入可能な円筒体形状に構成されており、スパッタが堆積しているノズル２４の内部に挿入されてスパッタの除去処理に供される。
前記スパッタは、溶接処理時において溶接屑や塵等が飛散してノズル２４の内周面先端に付着・堆積したものであり、硬くて強固に付着しているため通常はカッタ刃などで削り落とす必要があった。しかし、本発明では前記ノズル２４の内周面に塩素フリーで超極圧性能と低摩擦係数を実現した超極圧潤滑剤が塗布されて、金属表面と分子結合した極薄の化学被膜が形成されているものを対象としている。従って、ノズル２４の内周面には前記化学被膜が形成されていて、高負荷、高荷重、高温多湿の過酷な条件下でもスムーズな潤滑性を保持している。そして、溶接処理時において発生する前記スパッタは、前記化学被膜上に軽く付着しているのみで、ノズル２４の金属表面に強く固着したものではない。この結果、化学被膜上にあるスパッタは、例えば、アルミニウムや合成樹脂等の柔らかい材質からなる研磨部３により容易に拭き取ることが可能となる。
このように、前記ノズル２４の内周面に化学被膜が形成されているという特性を活かして、本発明では前記研磨部３を、前記ノズル２４を構成する金属よりも柔らかい材質で構成してある。具体的には、アルミニウム材あるいは耐熱性を有するポリエチレンやポリプロピレンやポリカーボネート等の合成樹脂材で形成することができる。また研磨部３はノズル２４内に挿入可能な円筒体形状としてあり、前記研磨部３の摺動によりノズル内面に付着したスパッタを拭き取れるように構成してある。この結果、スパッタを除去する際にノズル内面が研磨部３により傷つけられることがない。
また、図４〜図５に示されるように、前記研磨部３は駆動モータ４に連結されて、円筒体の軸方向を中心に回動自在となるように構成することができる。これにより、研磨部３を円滑に回転させてノズル２４の内面に付着したスパッタをより確実に掻き落とすことが可能となる。なお、前記駆動モータは、研磨部３に限らずノズル２４に連結することもでき、研磨部３あるいはノズル２４のいずれかを回動自在とすればよい。
図において、５はモータ取付金具、６はユニット取付金具であり、これらを介して駆動モータ４が基台２０に取り付けられている。
また、前記研磨部３の外表面にはスパッタ除去用の切削部７が形成されている。この切削部７はスパッタをより効率よく除去できるようにするものであり、例えば、図６に示されるように、研磨部３の外表面を軸方向に面取り加工して形成したエッジ７ａとすることができる。あるいは、図７示されるように、研磨部３の外表面に螺旋状に形成した突条７ｂとすることもできる。これらのエッジ７ａ又は突条７ｂによって、ノズル２４の内周面に付着したスパッタを簡単かつ確実に除去できることとなる。
更に、図６に示されるように、前記研磨部３の基部には、該研磨部３よりも外径の大きな台座部８を連設し、これら基部と台座部８の連結段部８ａにノズル２４の先端面切削用の突起９を設けた構造とすることができる。この突起９は、連結段部８ａに均等あるいはランダムに設けることができ、形状も任意のものとすることができる。この突起９により、ノズル２４の先端面に付着したスパッタも同時に除去することが可能となる。
次に、本発明のノズルクリーナ装置によりノズル先端に付着したスパッタを除去する場合について説明する。
基台２０内へ被溶接物であるワーク（図示せず）が搬入されると、ロボットアーム２１が屈曲、回動してワーク上部の所定ポジションへ移動し溶接処理を行う。以後、この溶接作業を繰り返すことでノズル２４の内部にスッパタが堆積した場合は、前記ロボットアーム２１を屈曲、回動してノズル２４をクリーナ装置本体１上部へ移動させる（図４を参照）。
次に、前記ロボットアーム２１を下降することで、研磨部３をノズル２４内に沿わせて挿入する（図５を参照）。この時、ノズル２４の内部には電極２３が存在しており、研磨部３と干渉するおそれがある。しかし、前記研磨部３は円筒体形状であるため、研磨部３をノズル２４に挿入した際に研磨部３がノズル２４内面と電極２３の間に入り干渉することはない（図８および図９の説明図を参照）。
また、ノズル２４の先端面が連結段部８ａに当接するまで研磨部３を挿入した後は、駆動モータ４により研磨部３を回動したり、ノズル２４を軸方向に前後動させたりしてノズル２１の内面に付着しているスパッタを剥離・除去する。前記スパッタは、前記ノズル２１の外表面に形成されている化学被膜上に軽く付着しているだけであるから、研磨部３によって容易に剥離されることとなる。しかも、研磨部３によりノズル２１が傷つけられることもない。
その後は、ロボットアーム２１を作動してノズル２４内から研磨部３を抜き去ればよい。ロボットアーム２１は再び屈曲、回動してワーク上部の所定ポジションへ移動し溶接処理を続けることとなる。また、剥離したスパッタはボックス体２内に収納されて飛散することがないためきれいな環境を維持することができる。
以上の説明からも明らかなように、本発明はクリーナ装置本体が電極を作動するロボットアームの稼動域内に設けられ、このロボットアームの先端に取り付けてあるノズルを前記クリーナ装置本体へ搬送自在な構造となっており、また前記クリーナ装置本体は、桶状のボックス体と該ボックス体の底面中央部に立設される研磨部を有しており、この研磨部を、前記ノズルを構成している金属よりも柔らかい材質で構成するとともに、前記ノズル内に挿入可能な円筒体形状として、スパッタが付着したノズルを前記クリーナ装置本体へ搬送し、ノズル内に挿入した研磨部によりスパッタの除去を行うようにしたので、ノズルの内部に付着物が堆積した場合はロボットアームをクリーナ装置本体の方へ移動させてスパッタの除去処理を簡単に行うことができる。しかも電極をバラバラに分解することなく組み立てたままの状態で簡単かつ確実に除去処理を行うことができる。しかもノズルを傷つけることなくスパッタのみを除去することができる。
１ クリーナ本体
２ ボックス体
３ 研磨部
４ 駆動モータ
５ モータ取付金具
６ ユニット取付金具
７ 切削部
７ａ エッジ
７ｂ 突条
８ 台座部
８ａ 連結段部
９ 突起
２０ 基台
２１ ロボットアーム
２２ 電極
２３ コンタクトチップ
２４ ノズル

Claims (2)

  1. アーク溶接用電極のノズルの内周面に形成された化学被膜上に付着しているスパッタを除去するためのノズルクリーナ装置であって、
    クリーナ装置本体が前記電極を作動するロボットアームの稼動域内に設けられ、このロボットアームの先端に取り付けてあるノズルを前記クリーナ装置本体へ搬送自在な構造となっており、
    また前記クリーナ装置本体は、桶状のボックス体と該ボックス体の底面中央部に立設される研磨部を有しており、
    この研磨部を、前記ノズルを構成している金属よりも柔らかい材質で構成するとともに、前記ノズル内に挿入可能な円筒体形状とし、さらに、前記研磨部の外表面にスパッタ除去用の切削部が形成されており、
    スパッタが付着したノズルを前記クリーナ装置本体へ搬送し、ノズル内に挿入した研磨部によりスパッタの除去を行うようにしたことを特徴とするノズルクリーナ装置。
  2. 研磨部あるいはノズルのいずれかが駆動モータに連結されて、軸方向を中心に回動自在となっている請求項１に記載のノズルクリーナ装置。
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