特許 6754204 溶接トーチの芯ずれ検出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6754204

(24)【登録日】2020年8月25日

(45)【発行日】2020年9月9日

(54)【発明の名称】溶接トーチの芯ずれ検出装置

(51)【国際特許分類】

   B23K 9/127 20060101AFI20200831BHJP

   B23K 9/12 20060101ALI20200831BHJP

   B23K 9/173 20060101ALI20200831BHJP

【ＦＩ】

   B23K9/127 501D

   B23K9/12 310D

   B23K9/12 331J

   B23K9/173

【請求項の数】4

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2016-56961(P2016-56961)

(22)【出願日】2016年3月22日

(65)【公開番号】特開2017-170460(P2017-170460A)

(43)【公開日】2017年9月28日

【審査請求日】2019年1月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】500213915

【氏名又は名称】株式会社ワイテック

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】特許業務法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】益田 洋一

(72)【発明者】

【氏名】渡邊 登

【審査官】 金丸 治之

(56)【参考文献】

【文献】 韓国登録特許第１０−１４８７１６４（ＫＲ，Ｂ１）

【文献】 韓国公開特許第１０−２０１４−０１４４８３５（ＫＲ，Ａ）

【文献】 韓国登録特許第１０−１４９６６３７（ＫＲ，Ｂ１）

【文献】 米国特許第０５０１３８８７（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開昭５９−１１３９８２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｋ ９／１２７

Ｂ２３Ｋ ９／１２

Ｂ２３Ｋ ９／１７３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

予めティーチングされた自動溶接設備のロボットに取り付けられ、先端部から溶接ワイヤを供給するように構成された溶接トーチの芯ずれ検出装置において、
上記溶接トーチの先端部から突出する溶接ワイヤの先端部が押し当てられる溶接ワイヤ押し当て部材と、
上記溶接ワイヤ押し当て部材を、上記溶接ワイヤの押し当て方向に変位可能に支持する支持部材と、
上記溶接ワイヤ押し当て部材を、上記溶接ワイヤの押し当て方向とは反対方向へ付勢する付勢部材と、
上記溶接ワイヤ押し当て部材が上記溶接ワイヤの押し当て方向に所定量変位したか否かを検出する検出部と、
上記検出部により、上記溶接ワイヤ押し当て部材が上記溶接ワイヤの押し当て方向に所定量変位したことが検出された場合には上記溶接トーチの芯ずれが起こっていないと判定する一方、上記溶接ワイヤ押し当て部材が上記溶接ワイヤの押し当て方向に所定量変位していない場合には上記溶接トーチの芯ずれが起こっていると判定する判定部とを備え、
上記溶接ワイヤ押し当て部材の側面には、側方へ突出する突出部が形成され、
上記検出部は、上記押し当て方向に所定量した上記突出部に接触することで上記溶接ワイヤ押し当て部材が押し当て方向に所定量変位したことを検出するように構成され、
上記突出部は、上記押し当て方向への変位量が所定量よりも少ない場合と多い場合の両方で上記検出部から外れるように配置されることを特徴とする溶接トーチの芯ずれ検出装置。

【請求項2】

請求項１に記載の溶接トーチの芯ずれ検出装置において、
上記溶接ワイヤ押し当て部材は、上記支持部材から突出する棒状部材で構成され、該棒状部材の先端面に上記溶接ワイヤの先端部が押し当てられることを特徴とする溶接トーチの芯ずれ検出装置。

【請求項3】

請求項１に記載の溶接トーチの芯ずれ検出装置において、
上記溶接ワイヤ押し当て部材には、上記溶接ワイヤの先端部が挿入される溶接ワイヤ挿入孔が形成され、
上記溶接ワイヤの先端部は、上記溶接ワイヤ挿入孔に挿入された状態で上記溶接ワイヤ押し当て部材に押し当てられることを特徴とする溶接トーチの芯ずれ検出装置。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか１つに記載の溶接トーチの芯ずれ検出装置において、
上記溶接トーチから突出する上記溶接ワイヤを所定長さ残した状態で切除する切除刃と、該切除刃を駆動する駆動部とを有する溶接ワイヤ切除装置を備えていることを特徴とする溶接トーチの芯ずれ検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ロボットを使用した自動溶接設備に設置する溶接トーチの芯ずれ検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、自動溶接設備ではロボットのアームに溶接トーチを取り付けておき、このロボットの動作手順をティーチングによってプログラムし、プログラム通りにロボットが動作することで複雑な溶接経路であっても人手を介すことなく、自動で溶接することができるようになっている。

【0003】

この種の自動溶接設備では、省力化のため、原則として作業者は点検や異常時の対応のみ行っている。異常時として想定されるケースとしては、例えば、溶接トーチのノズル端部から突出する溶接ワイヤが納品状態で付いた巻きグセにより曲がっていたり他の何らかの原因で曲がったり、あるいは溶接トーチが他の部材に接触して取付位置にずれが発生することや溶接トーチ自体が変形すること等が考えられる。これらの場合、溶接ワイヤの中心線が正規の位置からずれてしまう、いわゆる芯ずれが起こる。この状態でロボットが溶接を行おうとすると、ロボットのティーチングは溶接ワイヤが正規の位置にあると仮定してなされているので、溶接ワイヤが所定の溶接位置から外れてしまい、溶接不良を招く結果となる。

【0004】

特許文献１には、上述した溶接トーチの芯ずれを検出する検出方法が開示されている。特許文献１に開示されている検出方法では、ロボットの溶接トーチに接触子を取り付けておき、溶接作業前と溶接作業後とで接触子を基準ブロックに接触させ、この接触動作によって得られる電気的短絡信号を検出し、この短絡信号に基づいて溶接作業の前後における接触子の位置情報の差を検出してずれ量を算出し、算出されたずれ量と予め設定されたずれ量とを比較して溶接作業の継続可否を判定するようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平１１−７６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところが、特許文献１の検出方法では、接触子の位置を、芯ずれ検出位置と、通常の溶接作業時に邪魔にならない位置とに切り替えなければならず、接触子の駆動機構が必要になる。また、電気的短絡信号を得るためには、接触子と基準ブロックとの間に電圧を印加するための電源装置も必要になる。さらに、接触子のずれ量を算出するとともに、算出されたずれ量と予め設定されたずれ量とを比較する手段もコンピュータで構成しなければならない。つまり、特許文献１の検出方法の場合、検出装置が大がかりになるという問題があった。

【0007】

また、特許文献１では、溶接トーチ及び溶接ワイヤとは別に取り付けられている接触子だけが基準ブロックに接触していて、溶接トーチ及び溶接ワイヤは基準ブロックに接触する位置関係にない。したがって、溶接トーチ及び溶接ワイヤの位置や状態を直接的に得ることができないので、例えば、接触子は正規の位置にあるが、溶接トーチの先端だけが変形していたり、溶接ワイヤだけが曲がっていることによって芯ずれが起こっている場合には、そのことを検出することができないことも考えられる。

【0008】

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、大がかりな装置を不要にしながら溶接トーチの芯ずれを確実に検出できるようにすることにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記目的を達成するために、第１の発明は、
予めティーチングされた自動溶接設備のロボットに取り付けられ、先端部から溶接ワイヤを供給するように構成された溶接トーチの芯ずれ検出装置において、
上記溶接トーチの先端部から突出する溶接ワイヤの先端部が押し当てられる溶接ワイヤ押し当て部材と、
上記溶接ワイヤ押し当て部材を、上記溶接ワイヤの押し当て方向に変位可能に支持する支持部材と、
上記溶接ワイヤ押し当て部材を、上記溶接ワイヤの押し当て方向とは反対方向へ付勢する付勢部材と、
上記溶接ワイヤ押し当て部材が上記溶接ワイヤの押し当て方向に所定量変位したか否かを検出する検出部と、
上記検出部により、上記溶接ワイヤ押し当て部材が上記溶接ワイヤの押し当て方向に所定量変位したことが検出された場合には上記溶接トーチの芯ずれが起こっていないと判定する一方、上記溶接ワイヤ押し当て部材が上記溶接ワイヤの押し当て方向に所定量変位していない場合には上記溶接トーチの芯ずれが起こっていると判定する判定部とを備え、
上記溶接ワイヤ押し当て部材の側面には、側方へ突出する突出部が形成され、
上記検出部は、上記押し当て方向に所定量した上記突出部に接触することで上記溶接ワイヤ押し当て部材が押し当て方向に所定量変位したことを検出するように構成され、
上記突出部は、上記押し当て方向への変位量が所定量よりも少ない場合と多い場合の両方で上記検出部から外れるように配置されることを特徴とする。

【0010】

この構成によれば、自動溶接設備のロボットによって溶接トーチを移動させる際、溶接ワイヤの先端部が溶接ワイヤ押し当て部材に対して該溶接トーチの中心線方向から当たるように移動させる。この溶接トーチの移動経路は予めティーチングされているものなので、溶接トーチの芯ずれが起こっていない場合には、溶接ワイヤの先端部が溶接ワイヤ押し当て部材に押し当てられて溶接ワイヤ押し当て部材が所定量変位する。一方、溶接トーチの取付位置がずれていたり、溶接ワイヤが曲がっていると、溶接ワイヤ押し当て部材の変位量が所定量とはならないので、判定部は芯ずれが起こっていると判定する。また、仮に、溶接トーチの取付位置がずれていたり、溶接ワイヤが曲がっていると、上記した経路で溶接トーチを移動させた場合に、溶接ワイヤの先端部が溶接ワイヤ押し当て部材に当たらず、溶接ワイヤ押し当て部材が溶接ワイヤの押し当て方向に変位しない。この場合も、溶接ワイヤ押し当て部材の変位量が所定量とはならないので、判定部は芯ずれが起こっていると判定する。

【0011】

つまり、溶接ワイヤ押し当て部材の変位量を検出することによって溶接ワイヤの状態が直接得られるので、大がかりな装置が不要になるとともに、溶接トーチの芯ずれが確実に検出される。

【0012】

尚、本発明において、溶接トーチの芯ずれとは、溶接トーチのロボットへの取付位置がずれることで溶接トーチの中心線が所定位置からずれていること、及び、溶接ワイヤが曲がっていることによって溶接ワイヤの中心線が所定位置からずれていることの両方を含んでいる。

【0013】

第２の発明は、第１の発明において、
上記溶接ワイヤ押し当て部材は、上記支持部材から突出する棒状部材で構成され、該棒状部材の先端面に上記溶接ワイヤの先端部が押し当てられることを特徴とする。

【0014】

この構成によれば、溶接ワイヤ押し当て部材の構造がシンプルになる。また、棒状部材の先端面に溶接ワイヤの先端部を押し当てるようにしたので、例えば、溶接ワイヤが曲がっていて先端部が所定位置から外れたところにある場合には、溶接ワイヤの先端部が棒状部材の先端面から外れることになり、棒状部材を溶接ワイヤによって押すことができなくなる。これにより、溶接ワイヤ押し当て部材が所定量変位しなくなるので、溶接トーチの芯ずれが起こっていることが確実に検出される。溶接トーチの取付位置がずれている場合も同様である。

【0015】

第３の発明は、第１の発明において、
上記溶接ワイヤ押し当て部材には、上記溶接ワイヤの先端部が挿入される溶接ワイヤ挿入孔が形成され、
上記溶接ワイヤの先端部は、上記溶接ワイヤ挿入孔に挿入された状態で上記溶接ワイヤ押し当て部材に押し当てられることを特徴とする。

【0016】

この構成によれば、溶接ワイヤ押し当て部材に形成した溶接ワイヤ挿入孔に溶接ワイヤの先端部を挿入して該溶接ワイヤ押し当て部材に押し当てるようにしたので、例えば、溶接ワイヤが曲がっていて先端部が所定位置から外れたところにある場合には、溶接ワイヤの先端部が溶接ワイヤ挿入孔の開口から外れることになり、溶接ワイヤ押し当て部材を溶接ワイヤによって所定量変位させることができなくなる。これにより、溶接トーチの芯ずれが起こっていることが確実に検出される。溶接トーチの取付位置がずれている場合も同様である。

【0017】

第４の発明は、第１から３のいずれか１つの発明において、
上記溶接トーチから突出する上記溶接ワイヤを所定長さ残した状態で切除する切除刃と、該切除刃を駆動する駆動部とを有する溶接ワイヤ切除装置を備えていることを特徴とする。

【0018】

この構成によれば、溶接トーチから突出する溶接ワイヤの長さを所定長さに揃えることが可能になる。これにより、溶接ワイヤの先端部を溶接ワイヤ押し当て部材に押し当てて溶接ワイヤ押し当て部材を変位させる際に、溶接ワイヤの長さが異なることによる誤判定が無くなり、溶接トーチの芯ずれの検出精度が向上する。

【発明の効果】

【0019】

第１の発明によれば、自動溶接設備のロボットによって溶接ワイヤの先端部が押し当てられる溶接ワイヤ押し当て部材を、溶接ワイヤの押し当て方向に変位可能に支持し、溶接ワイヤ押し当て部材が所定量変位した場合には溶接トーチの芯ずれが起こっていないと判定する一方、溶接ワイヤ押し当て部材が所定量変位していない場合には溶接トーチの芯ずれが起こっていると判定することができる。これにより、溶接ワイヤの状態を直接得ることができるので、従来例のような大がかりな装置を不要としながら、溶接トーチの芯ずれを確実に検出できる。

【0020】

第２の発明によれば、溶接ワイヤ押し当て部材を棒状部材で構成し、該棒状部材の先端面に溶接ワイヤの先端部を押し当てるようにしたので、溶接ワイヤ押し当て部材の構造をシンプルにしながら、溶接トーチの芯ずれが起こっていることを確実に検出できる。

【0021】

第３の発明によれば、溶接ワイヤ押し当て部材に、溶接ワイヤの先端部が挿入される溶接ワイヤ挿入孔を形成し、溶接ワイヤの先端部を溶接ワイヤ挿入孔に挿入した状態で溶接ワイヤ押し当て部材に押し当てるようにしたので、溶接ワイヤ押し当て部材の構造をシンプルにしながら、溶接トーチの芯ずれが起こっていることを確実に検出できる。

【0022】

第４の発明によれば、溶接ワイヤ切除装置により、溶接ワイヤを所定長さ残した状態で切除することができる。これにより、溶接ワイヤの先端部を溶接ワイヤ押し当て部材に押し当てて溶接ワイヤ押し当て部材を変位させる際に、溶接ワイヤの長さが異なることによる誤判定が無くなり、溶接トーチの芯ずれの検出精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】実施形態１に係る溶接トーチの芯ずれ検出装置の側面図である。

【図2】溶接トーチの芯ずれ検出装置の平面図である。

【図3】溶接トーチの芯ずれ検出装置のブロック図である。

【図4】溶接ワイヤの先端部を溶接ワイヤ押し当て部材に接触させた状態を示す芯ずれ検出装置の部分断面図である。

【図5】溶接ワイヤ押し当て部材が所定量変位した状態を示す図４相当図である。

【図6】溶接トーチの芯ずれが起こっていない状態を説明する図である。

【図7】溶接ワイヤが曲がっていることにより溶接トーチの芯ずれが起こっている状態を説明する図である。

【図8】実施形態２に係る溶接トーチの芯ずれ検出装置の部分断面図であり、溶接ワイヤの先端部を溶接ワイヤ押し当て部材に接触させた状態を示す。

【図9】溶接ワイヤ押し当て部材が所定量変位した状態を示す図８相当図である。

【図10】溶接トーチの芯ずれが起こっていない状態を説明する図である。

【図11】溶接ワイヤが曲がっていることにより溶接トーチの芯ずれが起こっている状態を説明する図である。

【図12】溶接トーチの芯ずれが起こっている場合に溶接ワイヤ押し当て部材が変位した状態を示す芯ずれ検出装置の部分断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

【0025】

（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る溶接トーチの芯ずれ検出装置１の側面図であり、図２は、溶接トーチの芯ずれ検出装置１の平面図である。この溶接トーチの芯ずれ検出装置１は、例えば自動溶接設備が導入された工場等に設置されて使用される。そして、予めティーチングされた自動溶接設備のロボット１００（図３に示す）に取り付けられた溶接トーチＴの先端部から溶接ワイヤＷを供給する場合に、当該溶接トーチＴに芯ずれが起こっているか否かを検出するための装置である。自動溶接設備で溶接する部材としては、例えば自動車用部品等を挙げることができるが、これに限られるものではなく、各種部材を挙げることができる。また、溶接トーチＴは、ＭＩＧ溶接等を行う場合に用いられるものであり、溶接トーチＴのノズル端部から溶接ワイヤＷを送り出し、この溶接ワイヤＷの先端部と母材との間でアークを発生させることにより、溶接ワイヤＷを先端部から順に溶融させて母材の溶接を行う。

【0026】

図３に示すロボット１００は、いわゆる汎用の産業用ロボットであり、多関節アーム（図示せず）を備えている。ロボット１００は、従来から周知のロボット制御装置１０１によって制御される。ロボット制御装置１０１には、ロボット１００の動作手順を記憶させる記憶装置（図示せず）が設けられている。記憶装置には、ティーチングによってロボット１００の動作手順を記憶させることができるようになっている。ティーチングについては従来から知られた手法であることから詳細な説明は省略する。ティーチングによって溶接ワイヤＷの先端部を溶接箇所に沿って移動させるとともに、後述するように、溶接トーチＴの芯ずれ検出装置１による芯ずれの検出工程、及び、溶接ワイヤ切除装置３０による切除工程も行わせることが可能になっている。

【0027】

尚、溶接トーチＴの芯ずれとは、溶接トーチＴのロボット１００のアームへの取付位置がずれることで溶接トーチＴの中心線Ｔ１（図６及び図７に示す）が所定位置からずれていること、及び、図７に示すように溶接ワイヤＷが曲がっていることによって溶接ワイヤＷの中心線が所定位置からずれていることの両方を含んでいる。尚、溶接ワイヤＷの径Ｂは例えば１．２ｍｍ程度であるが、溶接ワイヤＷの種類はこれに限られるものではなく、一般に使用されている溶接ワイヤＷであればよい。

【0028】

図１及び図２に示すように、溶接トーチの芯ずれ検出装置１は、箱状の装置本体１０と、装置本体１０の左側に設けられる溶接チップ交換装置２０と、装置本体１０の右側に設けられる溶接ワイヤ切除装置３０と、装置本体１０の右側に設けられる芯ずれ検出器４０と、制御部５０（図３に示す）とを備えている。この実施形態では、溶接チップ交換装置２０と、溶接ワイヤ切除装置３０とを備えている場合について説明するが、溶接チップ交換装置２０と溶接ワイヤ切除装置３０のいずれか一方または両方を省略してもよい。

【0029】

尚、装置本体１０の左側及び右側は、図１及び図２に示すように定義し、また、装置本体１０の手前側及び奥側は、図２に示すように定義するが、これは芯ずれ検出装置１の設置方向等によって変わることがある。

【0030】

（溶接チップ交換装置の構成）
溶接チップ交換装置２０は、上記溶接トーチＴや、または別のアーク溶接に用いられる溶接チップ付きの溶接トーチ（図示せず）の該溶接チップを交換するためのものであり、図２に示す複数のチップ脱ソケット２１、２１、…及びチップ着ソケット２２、２２、…と、これらソケット２１、２２を回転駆動するための溶接チップ交換用モータ２３（図３に示す）とを備えている。チップ脱ソケット２１及びチップ着ソケット２２は、装置本体１０の上下方向に延びる軸周りに回転可能に該装置本体１０に支持されている。チップ脱ソケット２１及びチップ着ソケット２２の上部は装置本体１０の上面から突出しており、この装置本体１０の上面から突出した部分には、溶接チップが係合状態で嵌まるようになっている。

【0031】

装置本体１０の内部には、上記溶接チップ交換用モータ２３が収容されており、溶接チップ交換用モータ２３は図３に示すように制御部５０によって制御される。溶接チップ交換用モータ２３の出力軸には歯車（共に図示せず）が固定されており、この出力軸の回転力は、他の歯車を介してチップ脱ソケット２１及びチップ着ソケット２２に伝達される。このときのチップ脱ソケット２１の回転方向とチップ着ソケット２２の回転方向とは、歯車の組み合わせによって別々に設定することができ、この実施形態では、溶接トーチに螺合されている溶接チップを取り外す方向にチップ脱ソケット２１を回転させる一方、溶接チップを溶接トーチに螺合させる方向にチップ着ソケット２２を回転させる。図示しないが、チップ着ソケット２２には、新品の溶接チップが予め嵌まっている。そして、例えば、図示しないロボットによって溶接トーチを移動させて溶接チップをチップ脱ソケット２１に嵌めた状態で溶接チップ交換用モータ２３を作動させると、溶接チップが緩み方向に回転して溶接トーチから外れる。その後、ロボットによって溶接トーチを移動させてチップ着ソケット２２に嵌まっている新品の溶接チップに押し当てた状態で溶接チップ交換用モータ２３を作動させると、新品の溶接チップが螺合方向に回転して溶接トーチに装着される。

【0032】

（溶接ワイヤ切除装置の構成）
溶接ワイヤ切除装置３０は、溶接トーチＴから突出する溶接ワイヤＷの先端部を所定長さ残した状態で切除するための装置である。すなわち、ＭＩＧ溶接等では、溶接トーチＴの先端部から送り出される溶接ワイヤＷを溶融させて母材の溶接を行うのであるが、このようにして行われる溶接作業を一旦終えると、溶接ワイヤＷの先端部の形状は、該溶接ワイヤＷの溶融した部分が凝固する過程で球状に変化する。この溶接ワイヤＷの球状部分の大きさは一定ではないため、溶接ワイヤＷのノズル端部からの突出寸法が所期の寸法と異なることになる。こうなると、溶接現場においては、次の溶接を開始する位置が狙いの位置とずれて溶接不良を招くことになる。また、溶接ワイヤＷの球状部分の表面は不純物で覆われているので、次の溶接を開始するときに母材との間にアークが発生しない場合が多い。このことを防止するために、溶接ワイヤＷの主に球状部分を溶接ワイヤ切除装置３０によって切除する。

【0033】

図２に示すように、溶接ワイヤ切除装置３０は、固定側切除刃３１と、可動側切除刃３２と、可動側切除刃３２を駆動する切除刃駆動シリンダ（駆動部）３３とを有しており、固定側切除刃３１、可動側切除刃３２及び切除刃駆動シリンダ３３は、装置本体１０の上面に設けられている。

【0034】

固定側切除刃３１は、装置本体１０の上面に固定されており、Ｖ字状に切り欠かれた切欠部３１ａを有している。また、可動側切除刃３２は、装置本体１０の上面に対して手前側から奥側及びその反対側に向けてスライド可能に支持されており、固定側切除刃３１の上面に重なっている。可動側切除刃３２には、固定側切除刃３１の切欠部３１ａと対向するように、Ｖ字状に切り欠かれた切欠部３２ａが設けられている。切除刃駆動シリンダ３３は、例えば流体圧シリンダで構成することができ、図３に示すように制御部５０によって制御される。切除刃駆動シリンダ３３のロッド（図示せず）には、可動側切除刃３２における切欠部３２ａとは反対側が連結されている。

【0035】

切除刃駆動シリンダ３３のロッドが伸縮動作することにより、可動側切除刃３２がスライドし、図２に示すように手前側に移動した状態では、固定側切除刃３１の切欠部３１ａと、可動側切除刃３２の切欠部３２ａとによって溶接ワイヤＷの球状部分を上方から挿入することが可能な隙間が形成される。一方、図示しないが、可動側切除刃３２が切除刃駆動シリンダ３３のロッドによって奥側へ向けて駆動されると、固定側切除刃３１の切欠部３１ａと、可動側切除刃３２の切欠部３２ａとが接近していき、これにより、溶接ワイヤＷの球状部分が切除される。

【0036】

（芯ずれ検出器の構成）
図４等に示すように、芯ずれ検出器４０は、溶接ワイヤ押し当て部材４１と、溶接ワイヤ押し当て部材４１を支持する支持部材４２と、溶接ワイヤ押し当て部材４１の変位を検出する検出部としてのリミットスイッチ４３と、溶接トーチＴの芯ずれが起こっているか否かを判定する判定部４４（図３に示す）とを備えている。溶接ワイヤ押し当て部材４１は、溶接トーチＴの先端部から突出する溶接ワイヤＷの先端部が押し当てられる部材である。

【0037】

溶接ワイヤ押し当て部材４１は、上下方向に延びる棒状部材で構成されている。溶接ワイヤ押し当て部材４１の上下方向中間部よりも下側部分は円形断面を有する大径部４１ａで構成され、溶接ワイヤ押し当て部材４１の上下方向中間部よりも上側部分は大径部４１ａよりも小さな円形断面を有するピン部４１ｂで構成されている。ピン部４１ｂは、支持部材４２から上方へ突出しており、該ピン部４１ｂの中心線Ａ（図６に示す）は上下方向に延びている。ピン部４１ｂの上端面（先端面）４１ｃは、中心線Ａと略直交する方向に延びる円形の平坦面で構成されている。ピン部４１ｂの上端面４１ｃの径Ｃは、溶接ワイヤＷの径Ｂよりも大きく設定されており、例えば、溶接ワイヤＷの径Ｂが１．２ｍｍである場合には、上端面４１ｃの径Ｃは２．０ｍｍに設定することができる。

【0038】

詳細は後述するが、芯ずれの検出工程では、溶接ワイヤＷの先端部が上方から下方に移動するように、ロボット１００が溶接トーチＴを移動させて溶接ワイヤＷの先端部をピン部４１ｂの上端面４１ｃに押し付けるようにする。

【0039】

図４に示すように、装置本体１０の上板部１１には、溶接ワイヤ押し当て部材４１の大径部４１ａが挿通する挿通孔１１ａが該上板部１１を上下方向に貫通するように形成されている。

【0040】

支持部材４２は、上下方向に延びる円筒状に形成され、上下両端面が開放されている。支持部材４２の下部は装置本体１０の上板部１１に固定されており、固定状態で支持部材４２の下端開放部分と、上板部１１の挿通孔１１ａとが一致している、支持部材４２の内径は、溶接ワイヤ押し当て部材４１の大径部４１ａの外径よりも若干大きめに設定され、支持部材４２の内周面を溶接ワイヤ押し当て部材４１の大径部４１ａの外周面が摺動するようになっている。溶接ワイヤ押し当て部材４１の大径部４１ａの長さは、支持部材４２の長さよりも十分に長く設定されており、大径部４１ａが支持部材４２の上下両側からそれぞれ突出可能とされている。溶接ワイヤ押し当て部材４１の大径部４１ａが支持部材４２によって上下方向に案内される。

【0041】

リミットスイッチ４３は、装置本体１０の内部に収容されて上板部１１等に固定されており、本体部４３ａと、本体部４３ａから突出する揺動レバー４３ｂと、揺動レバー４３ｂの先端部に設けられたローラー４３ｃとを備えている。揺動レバー４３ｂは、水平方向に延びる軸周りに揺動可能に本体部４３ａに支持されている。

【0042】

リミットスイッチ４３は、揺動レバー４３ｂの突出方向が略水平方向となる姿勢で固定され、この揺動レバー４３ｂは本体部４３ａに内蔵された付勢部材（図示せず）によって上方へ付勢されていてＯＦＦ状態となっている。上方から所定以上の力が作用することによって揺動レバー４３ｂが押されると下方へ揺動してスイッチがＯＮになる。リミットスイッチ４３は、制御部５０に接続されており、スイッチがＯＦＦであるかＯＮであるかは制御部５０で検出される。尚、リミットスイッチ４３の取付状態における姿勢は上記した姿勢に限られるものではない。

【0043】

ローラー４３ｃは略水平方向に延びる軸周りに回動可能に揺動レバー４３ｂに支持されている。溶接ワイヤ押し当て部材４１の大径部４１ａの下端面にローラー４３ｃが接触するように、リミットスイッチ４３が配置されている。溶接ワイヤ押し当て部材４１の重量によって揺動レバー４３ｂがＯＮとならないように、揺動レバー４３ｂの付勢力が設定されている。また、揺動レバー４３ｂがＯＦＦ状態にあるときには、溶接ワイヤ押し当て部材４１のピン部４１ｂが支持部材４２の上端から突出するようになっている。

【0044】

芯ずれ検出工程で、ロボット１００が溶接ワイヤＷの先端部をピン部４１ｂの上端面４１ｃに押し付けると、リミットスイッチ４３の揺動レバー４３ｂが溶接ワイヤ押し当て部材４１の下端面によって下方へ押されて揺動し、ＯＦＦからＯＮに切り替わる。つまり、溶接ワイヤ押し当て部材４１が溶接ワイヤＷの押し当て方向（下方）に所定量変位すると、リミットスイッチ４３がＯＮになるので、溶接ワイヤ押し当て部材４１が溶接ワイヤＷの押し当て方向に所定量変位したか否かをリミットスイッチ４３により検出することができる。尚、リミットスイッチ４３以外にも、溶接ワイヤ押し当て部材４１の変位量を検出することが可能な各種センサ等を使用することもできる。

【0045】

図３に示す制御部５０は、従来から周知のマイクロコンピュータ等で構成することができ、中央演算処理装置や記憶装置等を備えている。制御部５０は、溶接チップ交換用モータ２３及び切除刃駆動シリンダ３３を制御するように構成されるとともに、リミットスイッチ４３のＯＮ及びＯＦＦ信号が入力されるようになっている。また、制御部５０には、ロボット制御装置１０１が接続されており、ロボット１００がどのような状態にあるかを得ることができるようになっている。例えば、ロボット１００が溶接トーチＴの芯ずれの検出工程を行っている場合には、芯ずれの検出工程を行っていることが制御部５０に入力される。

【0046】

制御部５０には判定部４４が設けられている。判定部４４は、リミットスイッチ４３により、溶接ワイヤ押し当て部材４１が溶接ワイヤＷの押し当て方向に所定量変位したことが検出された場合（リミットスイッチ４３がＯＮである場合）には溶接トーチＴの芯ずれが起こっていないと判定する一方、溶接ワイヤ押し当て部材４１が溶接ワイヤＷの押し当て方向に所定量変位していない場合（リミットスイッチ４３がＯＦＦである場合）には溶接トーチＴの芯ずれが起こっていると判定する。

【0047】

（芯ずれ検出方法）
次に、上記のように構成された溶接トーチの芯ずれ検出装置１によって溶接トーチＴの芯ずれを検出する方法について説明する。ロボット制御装置１０１は、ロボット１００によって溶接作業が終わった後と、溶接作業を開始する前との少なくとも一方で、溶接ワイヤＷの球状部分を切除する切除工程と、芯ずれの検出工程とを行う。切除工程の後に芯ずれの検出工程を行うのが好ましい。

【0048】

すなわち、切除工程では、制御部５０が切除刃駆動シリンダ３３を制御して可動側切除刃３２を手前側に移動させておき、固定側切除刃３１の切欠部３１ａと、可動側切除刃３２の切欠部３２ａとの間に、溶接ワイヤＷの球状部分を上方から挿入することが可能な隙間を形成しておく。そして、溶接ワイヤＷの球状部分を上記隙間に挿入するように、ロボット１００が溶接トーチＴを移動させる。移動が完了したことを、ロボット制御装置１０１からの出力によって制御部５０が検出すると、制御部５０が切除刃駆動シリンダ３３を制御して可動側切除刃３２を奥側に移動させていき、固定側切除刃３１の切欠部３１ａと、可動側切除刃３２の切欠部３２ａとにより、溶接ワイヤＷの球状部分を切除する。これにより、溶接トーチＴの先端から突出する溶接ワイヤＷの突出長さが所定長さとなる。つまり、溶接トーチＴから突出する溶接ワイヤＷを所定長さ残した状態で切除することができる。

【0049】

その後、芯ずれの検出工程に移り、溶接ワイヤＷの先端部が溶接ワイヤ押し当て部材４１のピン部４１ｂの上端面４１ｃに上方から当たるように、ロボット１００が溶接トーチＴを下方へ移動させる。移動が完了したことを、ロボット制御装置１０１からの出力によって制御部５０が検出する。このとき、図６に示すように、溶接ワイヤＷの先端部が、溶接トーチＴの中心線Ｔ１の延長線上に位置している場合には、溶接ワイヤＷの先端部がピン部４１ｂの上端面４１ｃに当たるので、溶接トーチＴの下方への移動によって溶接ワイヤ押し当て部材４１が下方へ変位していく。このときの溶接ワイヤ押し当て部材４１の変位力は、リミットスイッチ４３の揺動レバー４３ｂの付勢力に抗するのに十分な力であることから、揺動レバー４３ｂが下方へ揺動していき、リミットスイッチ４３がＯＦＦからＯＮに切り替わる。このことを制御部５０が検出するので、判定部４４は、溶接ワイヤ押し当て部材４１が溶接ワイヤＷの押し当て方向に所定量変位したとして溶接トーチＴの芯ずれが起こっていないと判定する。このとき、ピン部４１ｂの上端面４１ｃの径Ｃは、溶接ワイヤＷの径Ｂよりも大きく設定されているので、溶接ワイヤＷの多少のずれやロボット１００による位置制御の多少のずれが許容される。

【0050】

一方、図７に示すように、溶接ワイヤＷが例えば曲がっているために溶接ワイヤＷの先端部が、溶接トーチＴの中心線Ｔ１の延長線上から外れていている場合には、溶接ワイヤＷの先端部がピン部４１ｂの上端面４１ｃから外れてしまう。この場合も、ロボット１００が上記した場合と同じ軌跡となるように溶接トーチＴを下方へ移動させるが、溶接ワイヤＷの先端部は溶接ワイヤ押し当て部材４１を押さないので、溶接ワイヤ押し当て部材４１が下方に変位しない。よって、リミットスイッチ４３がＯＦＦのままであることから、判定部４４は、溶接ワイヤ押し当て部材４１が溶接ワイヤＷの押し当て方向に所定量変位しないとして溶接トーチＴの芯ずれが起こっていると判定する。

【0051】

尚、例えば溶接トーチＴのロボット１００に対する取付位置が何らかの原因によってずれた場合も、溶接ワイヤＷの先端部がピン部４１ｂの上端面４１ｃから外れてしまうので、リミットスイッチ４３がＯＦＦのままになり、判定部４４は溶接トーチＴの芯ずれが起こっていると判定する。

【0052】

判定部４４による判定結果は、ロボット制御装置１０１に出力される。ロボット制御装置１０１は、溶接トーチＴの芯ずれが起こっていない場合には、次の溶接作業に移る一方、溶接トーチＴの芯ずれが起こっている場合には、次の溶接作業に移ることなく、周囲の作業者に報知する。

【0053】

以上説明したように、この実施形態１によれば、自動溶接設備のロボット１００によって溶接ワイヤＷの先端部が押し当てられる溶接ワイヤ押し当て部材４１を、溶接ワイヤＷの押し当て方向に変位可能に装置本体１０に支持し、溶接ワイヤ押し当て部材４１が所定量変位した場合には溶接トーチＴの芯ずれが起こっていないと判定する一方、溶接ワイヤ押し当て部材４１が所定量変位していない場合には溶接トーチＴの芯ずれが起こっていると判定することができる。これにより、溶接ワイヤＷの状態を直接得ることができるので、従来例のような大がかりな装置を不要としながら、溶接トーチＴの芯ずれを確実に検出できる。

【0054】

また、溶接ワイヤ押し当て部材４１を棒状部材で構成し、その上端面４１ｃに溶接ワイヤＷの先端部を押し当てるようにしたので、溶接ワイヤ押し当て部材４１の構造をシンプルにしながら、溶接トーチＴの芯ずれが起こっていることを確実に検出できる。

【0055】

（実施形態２）
図８〜図１２は、本発明の実施形態２に係る溶接トーチの芯ずれ検出装置１を示すものである。この実施形態２は、実施形態１に対して溶接ワイヤ押し当て部材の構造が異なっており、他の部分は実施形態１と同じであるため、以下、実施形態１と同じ部分には同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分について詳細に説明する。

【0056】

実施形態２の溶接ワイヤ押し当て部材４６は、上下方向に延びる棒状に形成されている。図１０に示すように、溶接ワイヤ押し当て部材４６の上側には、溶接ワイヤＷの先端部が挿入される溶接ワイヤ挿入孔４６ｂが形成されている。溶接ワイヤ挿入孔４６ｂは、溶接ワイヤ押し当て部材４６の上端面４６ａに開口して下方へ延びている。また、溶接ワイヤ押し当て部材４６の上側には、横穴４６ｃが形成されている。横穴４６ｃは、溶接ワイヤ押し当て部材４６の外周面に開口し、溶接ワイヤ挿入孔４６ｂの下部に連通している。溶接ワイヤ挿入孔４６ｂの内径Ｄは、実施形態１におけるピン部４１ｂの上端面４１ｃの径Ｃと同様に設定されている。

【0057】

溶接ワイヤ押し当て部材４６の下部には、側方へ突出する突出部４６ｄ、４６ｄが形成されている。また、装置本体１０の内部には、溶接ワイヤ押し当て部材４６を下方から付勢するための付勢部材４７と、付勢部材４７を下方から支持する支持台４８とが設けられている。付勢部材４７は例えば上下方向に伸縮するコイルスプリング等で構成することができる。

【0058】

そして、溶接ワイヤ押し当て部材４６に溶接ワイヤＷが押し当てられていない場合には、図８に示すように、溶接ワイヤ押し当て部材４６が上昇端位置に配置される。溶接ワイヤ押し当て部材４６が上昇端位置に配置された状態では、突出部４６ｄがリミットスイッチ４３のローラー４３ｃの上方に位置している。

【0059】

芯ずれ検出工程で、図１０に示すように、溶接ワイヤＷの先端部が、溶接トーチＴの中心線Ｔ１の延長線上に位置している場合には、溶接ワイヤＷの先端部が溶接ワイヤ押し当て部材４６の溶接ワイヤ挿入孔４６ｂに挿入されて溶接ワイヤ挿入孔４６ｂの底面に当たるので、溶接トーチＴの下方への移動によって溶接ワイヤ押し当て部材４１が下方へ変位していく。このときの溶接ワイヤ押し当て部材４１の変位力は、リミットスイッチ４３の揺動レバー４３ｂの付勢力及び付勢部材４７の付勢力に抗するのに十分な力であることから、揺動レバー４３ｂが下方へ揺動していき、リミットスイッチ４３がＯＦＦからＯＮに切り替わる。このことを制御部５０が検出するので、判定部４４は、溶接ワイヤ押し当て部材４１が溶接ワイヤＷの押し当て方向に所定量変位したとして溶接トーチＴの芯ずれが起こっていないと判定する。このとき、溶接ワイヤ挿入孔４６ｂの内径Ｄは、溶接ワイヤＷの径Ｂよりも大きく設定されているので、溶接ワイヤＷの多少のずれやロボット１００による位置制御の多少のずれが許容される。

【0060】

一方、図１１に示すように、溶接ワイヤＷが例えば曲がっているために溶接ワイヤＷの先端部が、溶接トーチＴの中心線Ｔ１の延長線上から外れていている場合には、溶接ワイヤＷの先端部が溶接ワイヤ挿入孔４６ｂから外れて、溶接ワイヤ押し当て部材４６の上端面４６ａに当たる。この場合も、ロボット１００が上記した場合と同じ軌跡となるように溶接トーチＴを下方へ移動させるが、図１２に示すように、溶接ワイヤＷの先端部は溶接ワイヤ挿入孔４６ｂに挿入されていない分、溶接ワイヤ押し当て部材４１の変位量が所定量よりも大きくなり、突出部４６ｄが図９に示す場合よりも下方まで変位することになる。この突出部４６ｄの変位により、リミットスイッチ４３の揺動レバー４３ｂが突出部４６ｄから外れて元の位置に戻る。よって、リミットスイッチ４３が一旦にＯＮに切り替わった後、すぐにＯＦＦになるので、判定部４４は、溶接ワイヤ押し当て部材４１が溶接ワイヤＷの押し当て方向に所定量変位していないとして溶接トーチＴの芯ずれが起こっていると判定する。つまり、溶接ワイヤ押し当て部材４６の変位が所定量である場合には、リミットスイッチ４３がＯＮになり、所定量よりも少ない変位量である場合、及び所定量よりも多い変位量である場合には、リミットスイッチ４３がＯＦＦになる。

【0061】

以上説明したように、この実施形態２によれば、実施形態１と同様に、溶接ワイヤＷの状態を直接得ることができるので、従来例のような大がかりな装置を不要としながら、溶接トーチＴの芯ずれを確実に検出できる。

【0062】

また、溶接ワイヤＷの先端部は、溶接ワイヤ挿入孔４６ｂに挿入された状態で溶接ワイヤ押し当て部材４６に押し当てられるので、溶接ワイヤ押し当て部材４６の構造をシンプルにしながら、溶接トーチＴの芯ずれが起こっていることを確実に検出できる。

【0063】

尚、溶接トーチの芯ずれ検出装置１を設置する際の向きはどのような向きであってもよく、溶接トーチＴを水平方向に移動させることによって芯ずれの検出を行うようにすることもできる。

【0064】

上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

【産業上の利用可能性】

【0065】

以上説明したように、本発明に係る溶接トーチの芯ずれ検出装置は、例えば自動車部品等を自動溶接する現場で使用することができる。

【符号の説明】

【0066】

１ 溶接トーチの芯ずれ検出装置
３０ 溶接ワイヤ切除装置
３１ 固定側切除刃
３２ 可動側切除刃
３３ 切除刃駆動シリンダ（駆動部）
４１、４６ 溶接ワイヤ押し当て部材
４２ 支持部材
４３ リミットスイッチ（検出部）
４４ 判定部
４６ｂ ワイヤ挿入孔
１００ ロボット
Ｔ 溶接トーチ
Ｗ 溶接ワイヤ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】