JP5251649B2 - スポット溶接用チップ取り外し装置 - Google Patents

Description

本発明は、スポット溶接用ガンに嵌着された電極であるチップを取り外すためのスポット溶接用チップ取り外し装置に関する。

自動車ボディの製造ラインではスポット溶接が多用されている。スポット溶接は、重ね合わせた金属板材等を両側から挟み込み、局部的に加圧するとともに電流を流すことで、抵抗熱で金属を溶かし溶着させる溶接方法である。

スポット溶接では、スポット溶接用ガン（以下、溶接ガン）と呼ばれる装置が一般的に用いられる。溶接ガンは、一対の電極により、金属板材等を挟み込み、加圧しながら通電することで溶接を行う。電極は、一方の先端が他方の先端に対向するように配設された棒体（以下、シャンク）の先端にそれぞれ嵌着される。シャンクは、その一方或いは両方が進退可能に構成され、これにより電極で金属板材等を挟み込みことが可能となっている。

溶接ガンの電極は、キャップチップ（以下、チップ）と一般的に呼ばれている。チップは、長時間の使用により、変形、摩耗が生じてしまうものであり、このように変形、摩耗が生じてしまった場合には、所望する溶接品質が維持できなくなる場合がある。そのため、溶接ガンでは、チップの交換が定期的に行われている。

チップの交換を行う装置として、溶接ガンを移動し、チップをチップ抜き装置のホルダー部に差し込み、エアー等のチャック装置でチップを保持したのち、電動モータ等によりチップを回転させながら溶接ガンを上下方向に動かすことで、チップを取り外す装置が市販されている。

また、特許文献１や特許文献２には、チップとチップ取付側のシャンクとの間の隙間に板状の部材を差し込み、チップとシャンクをロボット動作や装置によりこじって、チップを取り外す方法が開示されている。

特開２００６−３４６７０１号公報 特開平７−１４４２８４号公報

しかしながら、上述した市販されている装置は、チップの保持、チップ抜きに用いるエアーや電動の動力を要するため、装置構成が煩雑で、コストがかかるという問題があった。

また、特許文献１や特許文献２に開示されたものでは、チップとシャンクとの間の隙間がある程度必要となる。そのため、隙間の状態、溶接ガンの形状や大きさ、すなわち、シャンク（チップベース）のタイプ、チップのサイズ（例えば、φ１６やφ１３）によっては、チップ抜きを行うために十分な隙間を確保できない場合があり、柔軟に用いることができないという問題があった。また、チップをこじることで抜くため、シャンク等にダメージを与える場合があり、長く使用するとシャンク等の変形によりこれらを交換する必要が生じてしまうことがあった。

本発明は係る問題点に鑑みてなされたものであり、動力が不要で極めて簡易な構成でありながらスポット溶接用ガンに嵌着されたチップを取り外すことができるようにすることを目的とする。更に、チップとシャンクとの間の隙間、スポット溶接用ガンの大きさや形状によらず、チップを容易に取り外すことができるようにすることを目的とする。更に、スポット溶接用ガン側に負荷を与えることなく、簡易な取り外し動作によりチップを取り外すことができるようにすることを目的とする。

本発明のスポット溶接用チップ取り外し装置は、スポット溶接用ガンに嵌着されたチップを取り外すためのチップ取り外し装置であって、ベース板に立設された軸を隙間をもたせて挿通させるガイド孔を有し、前記ベース板に対して回動可能であるとともに、前記ガイド孔の範囲内で前記ベース板に沿って移動可能な可動板と、前記可動板を前記ベース板の所定の位置で係脱可能に係止する係止手段と、前記可動板に一体的に設けられ、前記スポット溶接用ガンに嵌着されたチップを挟持する挟持手段と、を備え、前記スポット溶接用ガンに嵌着された前記チップの所定経路の移動に応じて、前記挟持手段で該チップを挟持しながら回転させて、該チップを前記スポット溶接用ガンから取り外すことを特徴とする。

本発明によれば、動力が不要で、極めて簡易な構成でありながら、スポット溶接用ガンに嵌着されたチップを容易に取り外すことができる。更に、チップとシャンクとの間の隙間、スポット溶接用ガンの大きさや形状によらず、チップを容易に取り外すことができ、また、スポット溶接用ガン側に負荷を与えることなく、チップを取り外すことができる。

本発明の実施の形態に係るスポット溶接用チップ取り外し装置の平面図である。 本発明の実施の形態に係るスポット溶接用チップ取り外し装置の側面図である。 本発明の実施の形態に係るスポット溶接用チップ取り外し装置の側断面図である。 スポット溶接用ガンを装着した多関節ロボットを示した図である。 スポット溶接用ガンに嵌着されたチップを説明するための図である。 本発明の実施の形態に係るスポット溶接用チップ取り外し装置によるチップ取り外し動作を順に説明するための図であり、チップ取り外し装置及びスポット溶接用ガンの側面及び平面を示した図である。 本発明の実施の形態に係るスポット溶接用チップ取り外し装置によるチップ取り外し動作を順に説明するための図であり、チップ取り外し装置及びスポット溶接用ガンの側面及び平面を示した図である。 本発明の実施の形態に係るスポット溶接用チップ取り外し装置によるチップ取り外し動作を順に説明するための図であり、チップ取り外し装置及びスポット溶接用ガンの側面及び平面を示した図である。 本発明の実施の形態に係るスポット溶接用チップ取り外し装置によるチップ取り外し動作を順に説明するための図であり、チップ取り外し装置及びスポット溶接用ガンの側面及び平面を示した図である。 本発明の実施の形態に係るスポット溶接用チップ取り外し装置によるチップ取り外し動作を順に説明するための図であり、チップ取り外し装置及びスポット溶接用ガンの側面及び平面を示した図である。 本発明の実施の形態に係るスポット溶接用チップ取り外し装置によるチップ取り外し動作中の挟持部の詳細な動作を説明するための図である。 本発明の実施の形態に係るスポット溶接用チップ取り外し装置によるチップ取り外し動作中の挟持部の詳細な動作を説明するための図である。 本発明の実施の形態に係るスポット溶接用チップ取り外し装置によるチップ取り外しの様子を模式的に示した図である。 本発明の実施の形態に係るスポット溶接用チップ取り外し装置によるチップ取り外し後の動作を説明するための図である。 本発明の実施の形態に係るスポット溶接用チップ取り外し装置によるチップ取り外し後の動作を説明するための図である。

以下、図面を用いて、本発明の好適な実施の形態を説明する。

＜装置構成＞
図１、図２、図３はそれぞれ、本発明の実施の形態に係るスポット溶接用チップ取り外し装置１の平面図、側面図、側断面図である。

図１〜図３に示すように、本実施の形態においてスポット溶接用チップ取り外し装置（以下、チップ取り外し装置と呼ぶ）１は主たる構成部材として、ベース板１０、軸１６、可動板１４、ストッパ板１２、位置決め用ボルトストッパ１０Ａ、ボールプランジャ１９、及び挟持部２１を有する。

ベース板１０は鋼板から形成され、ある程度の厚みを有する。ベース板１０は、その上面の縁側において支持体１１を介在させて板状のストッパ板１２を支持する。支持体１１の厚さは、可動板１４の板厚よりも大きく設定されており、これによりベース板１０とストッパ板１２との間には、可動板１４を挟み込んで配置するのに十分なスペースが形成される。ここで、支持体１１は貫通孔を有する駒で形成されており、ストッパ板１２は支持体１１を介してボルト１３等でベース板１０に固定されるが、支持体１１としては単にナットのようなものを用いても構わないし、ベース板１０とストッパ板１２を一体のものとして加工しても構わない。

ベース板１０とストッパ板１２とが支持体１１を介して組み立てられた際、その間に生ずるスペースには可動板１４が配される。可動板１４は鋼板から板状を呈するように形成されており、その一部にガイド孔となる長孔１５が形成され、長孔１５には軸１６が挿通される（図３）。軸１６は、長孔１５に挿通された際、その一端側をストッパ板１２に、他端側をベース板１０に支持されベース板１０に対して立設される。ベース板１０及びストッパ板１２にはそれぞれ貫通孔１７、１８が形成され、これら貫通孔１７、１８により、軸１６が固定される。ここで、軸１６はボルトでなり、その頭部がストッパ板１２に支持され、下端がベース板１０の下面においてナットで固定されるが、例えばベース板１０又はストッパ板１２、あるいは双方にねじ切りを形成する等しても構わない。

可動板１４に形成される長孔１５は、軸１６の断面積よりも大きく形成されており、軸１６を長孔１５に挿通させた際、長孔１５と軸１６との間には十分な隙間が形成される。これにより、ベース板１０とストッパ板１２との間に可動板１４を配した際には、可動板１４は軸１６を中心として回動可能となるのみならず、長孔１５の長手方向に沿って並進移動可能、すなわち長孔１５の範囲内においてベース板１０の上面に沿って移動可能となる。ここで可動板１４の軸方向への移動は、ストッパ板１２により規制される。また、本実施の形態では、図３からも明らかなように軸１６の断面積は、長孔１５の形成範囲に対して比較的小さくなっているが、これにより可動板１４は長孔１５の長手方向のおける移動のみならず、隙間が形成される全ての方向において移動が可能になっている。なお、ここでは、軸１６が長孔１５に対して比較的小さい例を挙げたが、要求される剛性が高い場合には、これらの関係を変更するようにするのが好ましい。

また、図３に示すように、ベース板１０と可動板１４との間には、ベース板１０に対する可動板１４の回動及び移動を規制する係止手段を構成するボールプランジャ１９が設けられる。なお、図３は、図１に示すＡ−Ａ断面に係る断面図であるが、便宜のため後述する噛合片２２等を示していない。

ボールプランジャ１９は可動板１４の裏面に形成された穿孔に嵌着或いは螺着されて取り付けられ、その頭部（ボール部分）がベース板１０側に付勢される。ベース板１０には、ボールプランジャ１９の頭部と対向する面に凹部である嵌合穴２０が形成され、嵌合穴２０に当該頭部を係合することで、可動板１４はベース板１０に係止される。ボールプランジャ１９の取り付け位置及び嵌合穴２０の形成位置は、ベース板１０の長手方向と可動板１４の長手方向が沿う状態で係合するように、所定の位置で取り付け又は形成するようにする。

また、ベース板１０には、位置決め用ボルトストッパ（以下、ボルトストッパ）１０Ａが立設され、可動板１４には切欠き１４Ａが形成される。ボルトストッパ１０Ａは、ボールプランジャ１９が嵌合穴２０に係合した状態で、切欠き１４Ａに係合するようになっており、これにより、ベース板１０の長手方向と可動板１４の長手方向が沿った状態では、可動板１４のベース板１０の長手方向における移動が規制され、ボールプランジャ１９と嵌合穴２０とが係合しているため、この状態が保持されることになる。この状態から可動板１４を自由に回動及び移動可能とさせるためには、可動板１４をボルトストッパ１０Ａから逃げる方向（典型的にはベース板１０の長手方向と直交する方向の紙面下側）に向けて移動させて、一定の外力を与え、ボールプランジャ１９と嵌合穴２０との係合を解除する。すなわち、ボールプランジャ１９並びに嵌合穴２０、及びボルトストッパ１０Ａ並びに切欠き１４Ａは、可動板１４をベース板１０の所定の位置に係脱可能に係止することになる。

また、可動板１４の上面には、挟持部２１が一体的に設けられる。挟持部２１は、スポット溶接用ガンに嵌着された電極であるチップを挟持するためのものであり、ここでは２つの部材を協働させてチップを挟持するように構成される。

挟持部２１を構成する一方の部材である噛合片２２は、鋼板から略鉤形状あるいは略Ｌ字形状を呈するように形成される。噛合片２２の基端側（以下、基端側辺部２２Ａ）は、噛合片２２の先端側（以下、先端側辺部２２Ｂ）が、ボールプランジャ１９と嵌合穴２０とが係合した状態、すなわちベース板１０の長手方向と可動板１４の長手方向が沿った状態で、ベース板１０及び可動板１４の長手方向の面に平行するように、可動板１４に固定支持される。

噛合片２２の先端側辺部２２Ｂがベース板１０の長手方向と平行する状態では、先端側辺部２２Ｂとベース板１０及び可動板１４の側面との間にはある程度のスペースが形成されるが、このスペースはある程度の幅を必要とされ、そのため噛合片２２の基端側辺部２２Ａはある程度の長さをもって形成される。このようなスペースが必要となるのは、後述するスポット溶接用ガンに嵌着されたチップをうまく受け入れるためである。

また、噛合片２２の先端側辺部２２Ｂの可動板１４側の面には、刃状に形成された噛み込み部２２Ｃが形成される。噛み込み部２２Ｃはチップと当接する部位であり、複数の刃状部位が連なって形成される。噛み込み部２２Ｃでは、刃状部位の先端が基端側辺部２２Ａ側に傾斜して形成される。なお、噛み込み部２２Ｃは焼きいれ等を施し、硬化しておくことが好ましい。

一方、挟持部２１を構成するもう一方の部材であるクランプ片２３は、鋼板から略Ｌ字形状を呈するように形成される。クランプ片２３は、略Ｌ字形状の長辺部２３Ａと短辺部２３Ｂとの結合部位の近傍において、可動板１４に回動可能に支持される。クランプ片２３は、略Ｌ字形状の長辺部２３Ａの内側がチップと当接する部位となるため、その短辺部２３Ｂの先端は噛合片２２の噛み込み部２２Ｃ側に向くように支持される。

また、クランプ片２３の略Ｌ字形状の短辺部２３Ｂの先端側には、チップと当接する正面側当接部２３Ｃが形成される。クランプ片２３では、正面側当接部２３Ｃがチップと当接されて押されることで回転し、その長辺部２３Ａの内側（側方側当接部２３Ｄ）でチップを押圧するように構成されている。なお、長辺部２３Ａの内側のチップとの当接部については焼きいれ等を施し、硬化しておくことが好ましい。

挟持部２１は、上述のように噛合片２２及びクランプ片２３で構成される。ここで、挟持部２１によるスポット溶接用ガンに嵌着されたチップの挟持について説明する。上述したように、挟持部２１では、噛合片２２の噛み込み部２２Ｃとクランプ片２３の長辺部２３Ａの内側で、チップを挟持することになる。詳細は後述するが、チップ取り外し装置１で、スポット溶接用ガンに嵌着されたチップを取り外す際には、チップは、スポット溶接用ガンに嵌着された状態で、多関節ロボットにより移動され、直線移動で噛合片２２及びクランプ片２３で形成されるスペースに進入してくることになる。つまり、噛合片２２及びクランプ片２３は形成したスペースにチップを受け入れることになる。この場合チップは、まずクランプ片２３の短辺部２３Ｂにおける正面側当接部２３Ｃと当接して押圧されることになるが、クランプ片２３は、これにより回動する。すると、クランプ片２３は、その長辺部２３Ａの内側の側方側当接部２３Ｄによりチップを側方から噛合片２２の噛み込み部２２Ｃに押し当てることになる。ここで、可動板１４はボルトストッパ１０Ａ等により回動及び移動が規制されているため、チップは自身の直線移動に伴う力によりクランプ片２３からある程度の力で押し当てられ、噛合片２２及びクランプ片２３と係合することになる。

そして、側方側当接部２３Ｄによりチップを側方から噛合片２２の噛み込み部２２Ｃに押し当てて係合した状態から、チップは、進入した方向と直交する方向であってベース板１０から逃げる方向に直線移動され、ボールプランジャ１９の係合状態を解除される。ここで、噛み込み部２２Ｃでは、刃状部位の先端が基端側辺部２２Ａ側に傾斜して形成されており、この移動によりチップは噛み込み部２２Ｃに押し付けられる。この場合、チップは、噛合片２２とクランプ片２３と間の奥まるように力を受ける、あるいは付勢される。このようにすることで、噛合片２２及びクランプ片２３によるチップの挟持（噛合保持）されることになる。

このようにして、挟持部２１はチップを挟持することになる。チップを挟持した後は、チップの更なる移動により、チップの取り外し動作に移行するが、これについての詳細は後段で詳しく説明する。また、チップを挟持した状態において、クランプ片２３を逆方向（図１、反時計回り）に回動させると、チップの挟持状態が解除され容易にチップを取り外すことが可能である。ここで、クランプ片２３の長辺部２３Ａを比較的長く設定しておけば、トルクを確保できるため比較的容易にチップを取り外すことが可能となる。

＜スポット溶接用ガンを装着した多関節ロボットの構成＞
図４Ａは、スポット溶接用ガンを装着した多関節ロボットを示した図であり、図４Ｂはチップを説明するための図である。チップ取り外し装置１は、多関節ロボットに装着されたスポット溶接用ガンに嵌着されたチップを、多関節ロボットの動作を利用して、取り外す装置である。以下では、図４Ａ、図４Ｂを用いて、多関節ロボット、スポット溶接用ガン、チップの構成を説明する。

多関節ロボット１００は、水平方向に回動自在な基部１０１と、基部１０１に基端を支持され鉛直方向に回動自在な第一アーム１０２と、第一アーム１０２の先端に基端を支持され鉛直方向に回動自在な第二アーム１０３と、第二アーム１０３の先端に基端を支持され鉛直方向に回動自在な第三アーム１０４とを有する。基部１０１、第一アーム１０２、第二アーム１０３、第三アーム１０４それぞれの回転部分は、コンピュータ等の指令を受けたサーボモータ等により所望の変位で回動制御され、第三アーム１０４の先端は遊動自在となっている。

第三アーム１０４の先端には、サーボ、空圧等を動力源とするスポット溶接用ガン１０５が装着される。スポット溶接用ガン１０５は、一対の電極により、金属板材等を挟み込み、加圧しながら通電する。図４Ｂに示すように電極（以下、チップ１０６）は、一方の先端が他方の先端に対向するように配設される棒体（以下、シャンク１０７）に嵌着される。本実施の形態では上側のシャンク１０７が進退可能で、下側のシャンク１０７が固定となっており、上側のシャンク１０７を駆動することでチップ１０６で金属板材等を挟み込みことが可能となっている。

上述したがチップ取り外し装置１は、多関節ロボット１００の動作を利用して、チップ１０６を取り外す装置である。そのため、チップ取り外し装置１は、多関節ロボット１００の遊動範囲内において配置する必要がある。本実施の形態では、一例として図４Ａに示すようにチップ取り外し装置１を配置したが、多関節ロボット１００の遊動範囲内であれば任意である。

また、図４Ａでは、チップ取り外し装置１がある程度の高さをもった位置で固定支持されるようにしたが、この場合、ベース板１０に適当な取り付け部を設けるようにする。また、チップ取り外し装置１の近傍には、チップホルダ１０８と、チップセンサ１０９が配設される。チップホルダ１０８は、上面及び下面にそれぞれチップを保持している。チップ取り外し装置１の近傍にチップホルダ１０８を配置することで、チップの取り外し後に新たなチップの取り付け動作にすぐに移行することができるようにしている。また、チップセンサ１０９は、チップ取り外し装置１がチップを取り外したか否かを確認するためのセンサであり、チップの確認を行いコンピュータに通知することで、チップ取り外し後のチップ取り付け動作に円滑に移行することができるようにしている。

＜チップ抜き動作＞
以下、チップ取り外し装置１によるチップ取り外し動作について説明する。図５Ａ〜図５Ｅは、チップ取り外し動作を順に説明するための図であり、チップ取り外し装置１及びスポット溶接用ガン１０５の側面及び平面を示した図である。また、図６及び図７は、チップ取り外し動作中のチップ取り外し装置１の挟持部２１の詳細な動作を説明するための図である。また、図８は、チップ取り外し装置１によるチップ取り外しの様子を模式的に示した図である。また、図９、図１０は、チップ取り外し装置１によるチップ取り外し後の動作を説明するための図である。以下、これらの図を用いつつ本実施の形態に係るチップ取り外し手順を説明する。

（ステップ１）
先ず、多関節ロボット１００を制御し、図５Ａに示すように上側のチップ１０６を挟持部２１に対向させる位置まで移動させる。より詳しくは、挟持部２１の噛合片２２とクランプ片２３との間のスペースにチップ１０６が対向するようにチップ１０６を移動させる。

（ステップ２）
次に、多関節ロボット１００を制御し、図５Ｂに示すようにチップ１０６を直線移動（第１の直線移動）させ（図５Ｂ、矢印Ａ方向）、挟持部２１の噛合片２２とクランプ片２３との間のスペースに進入させる。この際、チップ１０６は、噛合片２２とクランプ片２３との間のスペースに受け入れられ、クランプ片２３が図６に示すように回動することになる。すなわち、ここでは、チップ１０６がクランプ片２３の短辺部２３Ｂにおける正面側当接部２３Ｃと当接して押圧し、クランプ片２３が回動する（図５Ｂ又は図６、矢印Ｂ）。そして、クランプ片２３がその長辺部２３Ａの内側の側方側当接部２３Ｄによりチップ１０６を側方から噛合片２２の噛み込み部２２Ｃに押し当てる（図６、矢印Ｃ）。ここで、可動板１４はベース板１０の長手方向への移動をボルトストッパ１０Ａ、ボールプランジャ１９により規制されているため、チップ１０６は自身の直線移動に伴う力により側方側当接部２３Ｄにより噛合片２２に押し当てられ、噛合片２２及びクランプ片２３と係合することになる。

（ステップ３）
次に、多関節ロボット１００を制御し、図５Ｃに示すようにチップ１０６の現在位置から水平面において側方（図５Ｃ、矢印Ｄ）に直線移動（第２の直線移動）させる。すなわち、噛合片２２とクランプ片２３との間のスペースにチップ１０６を進入させた際の方向（第１の直線移動）と直交する方向において、ベース板１０から逃げる方向にチップ１０６を直線移動させる。本実施の形態では、この動作により、先ずボールプランジャ１９による係合状態を解除し、可動板１４の回動及び並進移動を許容する。そして、この動作で、チップ１０６を噛合片２２とクランプ片２３とで挟持する。

図７は、ステップ３の動作中の挟持部２１を拡大して示した図である。すなわち、挟持したチップ１０６をベース板１０から逃げる方向に直線移動させることで、チップ１０６を噛み込み部２２Ｃに押圧することになるが、この際、噛み込み部２２Ｃの刃状部位の先端が基端側辺部２２Ａ側に傾斜して形成されているため、チップ１０６は、噛合片２２とクランプ片２３との間のスペースの奥方向（図７、矢印Ｅ方向）に押し込まれることになる。これにより、噛合片２２及びクランプ片２３によるチップ１０６の挟持（噛合挟持）がなされる。

（ステップ４）
次に、多関節ロボット１００を制御し、図５Ｄに示すようにチップ１０６を現在の位置から上方向の移動を伴いつつ直線移動（第３の直線移動）させる（図５Ｄ、矢印Ｆ）。ここで、可動板１４及びそれに一体的に設けられた挟持部２１は、チップ１０６の移動により、チップ１０６を挟持しながら回転及び移動することになる。すなわち、可動板１４及び挟持部２１とチップ１０６との相対位置に変更はないが、可動板１４及び挟持部２１は全体として回転を伴う動作をする。これにより、チップ１０６は可動板１４及び挟持部２１により回転させられながら、上方向の移動を伴いつつ直線移動する。

図５Ｅは、チップ１０６が可動板１４及び挟持部２１により回転させられながら、上方向の移動を伴いつつ直線移動した後の状態を示している。チップ１０６はシャンク１０７に嵌着されるが回転させられながら抜き方向（上方向）に移動されることで、強固な力を必要とせずに取り外されることになる。図８は、チップ１０６の取り外しの様子を模式的に示した図である。図８に示すように、チップ１０６は挟持部２１に挟持されているため上下方向の位置に変化はないが、回転させられつつ、シャンク１０７が上方向に逃げていてくことで、挟持部２１によって取り外されることになる。

このようにして、本実施の形態に係るチップ取り外し装置１では、多関節ロボット１００によるチップ１０６の直線移動動作を利用してチップ１０６を取り外す。すなわち、チップ取り外し装置１自体の動力を全く必要とせずに、チップ１０６を取り外すことができるように構成される。

このようにチップ１０６を取り外した後は、取り外したチップ１０６を、挟持部２１から取り外して新たなチップを取り付けることが必要となる。以下、この動作について説明する。

（ステップ５）
図９は、挟持部２１からチップ１０６を取り外し、挟持部２１を原点復帰、すなわちボールプランジャ１９の係合状態に戻すための動作を説明するための図である。

先ず、多関節ロボット１００を制御し、取り外されていない下側のチップ１０６（Ｕ）を挟持部２１の噛合片２２の裏側に当接させて直線移動させる（矢印Ｇ、位置バック）。これにより、可動板１４は回転しつつベース板１０側に次第に近づいていく。そして、噛合片２２の裏側との当接状態を脱したら、現在の直線移動状態から直角に折曲し、ベース板１０側に向けてチップ１０６（Ｕ）を直線移動させ、クランプ片２３の長辺部２３Ａに当接させる（原位置復帰）。これにより、可動板１４の裏面のボールプランジャ１９の頭部がベース板１０の上面に乗りあがり、嵌合穴２０に係合されるとともに、ボルトストッパ１０Ａが切欠き１４Ａに係合する。更に、その後、クランプ片２３の長辺部２３Ａをチップ１０６により押圧することで、現在取り外された、すなわち挟持部２１により挟持されているチップ１０６を、落下させて取り外す（チップ取り外し）。

ここでの動作では、最後にクランプ片２３の長辺部２３Ａをチップ１０６により押圧することで、挟持部２１に現在挟持されているチップ１０６を落下させるようにしている。この場合、挟持部２１がチップ１０６を挟持した状態において、クランプ片２３の長辺部２３Ａが、噛合片２２の先端側辺部２２Ｂよりも、該先端側辺部２２Ｂの延伸方向において長くなるように設定する必要がある。なぜならば、チップ１０６をクランプ片２３に当接させて回転させることのできるスペースがなければ、多関節ロボット１００の制御により、チップ１０６を挟持部２１から取り外すことができないからである。

また、チップ１０６を挟持部２１から取り外した後は、スポット溶接用ガン１０５の下側のチップ１０６を取り外す必要がある。下側のチップ１０６を取り外す際の動作は、図５Ａ〜図５Ｅで説明した動作と同様であるため詳しい説明は省略するが、相違する点としては、上側のチップ１０６を取り外す際の上方向の移動を伴う直線移動を、下方向の移動を伴う直線移動に代えて、多関節ロボット１００を制御する点である。また、挟持部２１からのチップ１０６の取り外し動作についても上述した動作と同様である。

（ステップ６）
次に、スポット溶接用ガン１０５における上側及び下側のチップ１０６を取り外した後は、新たなチップを取り付ける。図１０は、新たなチップを取り付ける際の動作を説明するための図である。

先ず、多関節ロボット１００を制御し、チップホルダ１０８の近傍まで移動させる（ガン移動）。次に、シャンク１０７がチップホルダ１０８に保持されたチップに対向するよう位置決めする（位置合せ）。そして、下側のシャンク１０７がチップホルダ１０８の下側に保持されたチップに嵌着するよう多関節ロボット１００を移動させる（下チップ装着）。続いて、上側のシャンク１０７がチップホルダ１０８の上側に保持されたチップに嵌着するよう上側のシャンク１０７を下側に向けて駆動させる（上チップ装着）。

以上、本発明の実施の形態に係るスポット溶接用チップ取り外し装置１について説明した。上述したように、本実施の形態に係るスポット溶接用チップ取り外し装置１は、多関節ロボット１００によるチップ１０６の所定経路の直線的な移動動作を利用して、チップ１０６を取り外すことができる。つまり、チップ１０６の取り外し動作においてチップ取り外し装置１自体の動力は全く必要でないため、モータ等の動力源、制御系を構築する必要がなく、極めて簡易な構成でチップ１０６の取り外しができる。これにより、コストダウン効果を得ることができるとともに、省エネルギー効果を得ることができる。そして、極めて簡易な構成であるため、チップ１０６の大きさに対応する装置を容易に製造することができ、スポット溶接用ガンの形状等によらず柔軟に対応できる。また、チップ取り外しの際は、チップ１０６を挟持して回転させながら取り外すため、チップ１０６とシャンク１０７との隙間によらず、かつ、シャンク１０７等に負荷を与えることもない。

また、チップ１０６を取り外す際の多関節ロボット１００の動作は、直線的動作のみであるため、多関節ロボット１００を制御するための操作やプログラミング等も簡易であり、そのため、スポット溶接用チップ取り外し装置１では、極めて簡易にチップ１０６の取り外すことが可能である。また、スポット溶接用チップ取り外し装置１は、主に板材から構成されるため、極めて安価に製造することが可能で、かつコンパクトであり設置スペースの制約を受けることもない。

また、チップを挟持する挟持部２１を噛合片２２及びクランプ片２３とし特定の形状を持たすことで様々な工夫がなされている。例えば、噛合片２２に噛み込み部２２Ｃを形成して、クランプ片２３を回動可能とすることによって、チップ１０６を押圧させるようにすることで、強固に挟持される工夫がなされたりしている。また、クランプ片２３の長辺部２３Ａの形状を、チップの挟持状態において、噛合片２２の先端側辺部２２Ｂの延伸方向よりも長くすることで、取り外しを容易にするとともに自動化で挟持されたチップを取り外すことができるように工夫がなされており、使用性の向上も図られている。

なお、本実施の形態に係るスポット溶接用チップ取り外し装置１では、挟持部２１を噛合片２２及びクランプ片２３で構成したが、これらが一体となったものであっても構わない。例えば、一対の挟持片を並行させてスペースを形成し、このスペースが次第に幅狭になるようにすれば、進入されるチップを嵌合して挟持することができる。

また、本実施の形態では、チップ１０６を強固に結合するために、噛合片２２とクランプ片２３との間のスペースにチップ１０６を進入させた後、この進入方向と直交する方向において、ベース板１０から逃げる方向にチップを直線移動、すなわち前述の第２の直線移動をさせるが（図５Ｃ）、この動作は最初のチップ１０６の進入動作で強固に挟持されれば必ずしも必要ではない。すなわち、前述の第１の直線移動、該第１の直線移動と同一方向のボールプランジャ１９の係止を解除するための直線移動、及び前述の第３の直線移動の３種の直線移動のみでのチップ取り外しも可能である。

また、本実施の形態では、長孔１５を形成したが、軸１６の断面積よりも大きく、可動板１４がベース板１０に対して十分に移動可能であるものであれば、これに限定されるものではなく、ガイド孔として円形であっても構わない。このような各部の詳細については、多関節ロボット１００の動作に伴い、所定の動作がなされるよう各構成部材を設計するようにすれば良い。

また、本実施の形態では、多関節ロボット１００の動作を利用して、チップ１０６を取り外すようにしたが多関節ロボット１００とともに使用される場合のみに利用されることに限らず、その他の装置であっても構わない。スポット溶接用ガン１０５が取り付けられた装置の可動範囲に制限がある場合には、スポット溶接用チップ取り外し装置１の設置箇所や設置方向を変えることで、好適に使用が可能である。

１ スポット溶接用チップ取り外し装置
１０ ベース板
１０Ａ 位置決め用ボルトストッパ
１１ 支持体
１２ ストッパ板
１３ ボルト
１４ 可動板
１４Ａ 切欠き
１５ 長孔
１６ 軸
１７、１８ 貫通孔
１９ ボールプランジャ
２０ 嵌合穴
２１ 挟持部
２２ 噛合片
２２Ａ 基端側辺部
２２Ｂ 先端側辺部
２２Ｃ 噛み込み部
２３ クランプ片
２３Ａ 長辺部
２３Ｂ 短辺部
２３Ｃ 正面側当接部
２３Ｄ 側方側当接部
１００ 多関節ロボット
１０１ 基部
１０２ 第一アーム
１０３ 第二アーム
１０４ 第三アーム
１０５ スポット溶接用ガン
１０６ チップ
１０７ シャンク
１０８ チップホルダ
１０９ チップセンサ

Claims (8)

1. スポット溶接用ガンに嵌着されたチップを取り外すためのチップ取り外し装置であって、
   ベース板に立設された軸を隙間をもたせて挿通させるガイド孔を有し、前記ベース板に対して回動可能であるとともに、前記ガイド孔の範囲内で前記ベース板に沿って移動可能な可動板と、
   前記可動板を前記ベース板の所定の位置で係脱可能に係止する係止手段と、
   前記可動板に一体的に設けられ、前記スポット溶接用ガンに嵌着されたチップを挟持する挟持手段と、を備え、
   前記スポット溶接用ガンに嵌着された前記チップの所定経路の移動に応じて、前記挟持手段で該チップを挟持しながら回転させて、該チップを前記スポット溶接用ガンから取り外すことを特徴とするスポット溶接用チップ取り外し装置。
2. 前記挟持手段は、前記可動板に固定支持された噛合片と、前記可動板に回動可能に支持されたクランプ片とを含み、前記噛合片と前記クランプ片との間にスペースを形成し、前記噛合片と前記クランプ片とを協働させて、前記スペースにおいて前記チップを噛合保持することを特徴とする請求項１項に記載のスポット溶接用チップ取り外し装置。
3. 前記クランプ片は、略Ｌ字形状を呈し、前記スポット溶接用ガンに伴い直線移動され、前記噛合片と前記クランプ片との間にスペースに進入した前記チップと当該略Ｌ字形状の短辺部で当接して回転し、当該略Ｌ字形状の長辺部で前記チップを前記噛合片に押圧し、
   前記噛合片の前記チップとの当接部分には刃状部位が形成されており、該刃状部位は、前記チップが前記噛合片と前記クランプ片との間の前記スペースに進入した方向に向けて傾斜して形成されることを特徴とする請求項２に記載のスポット溶接用チップ取り外し装置。
4. 前記チップはロボットにより移動され、
   当該スポット溶接用チップ取り外し装置は、
   前記スポット溶接用ガンに伴い第１の直線移動され、前記噛合片と前記クランプ片との間の前記スペースに進入された前記チップを前記挟持手段で係合し、
   前記チップが前記第１の直線移動の方向と水平面において直交する方向に向けて第２の直線移動されることで前記係止手段による係止を解除するとともに、前記チップを前記挟持手段で挟持し、
   前記チップが上方向又は下方向の移動を伴う前記第２の直線移動の方向と水平面において直交する方向に向けて第３の直線移動されることで、前記挟持手段で前記チップを挟持しながら回転させて、前記チップを前記スポット溶接用ガンから取り外すことを特徴とする請求項３に記載のスポット溶接用チップ取り外し装置。
5. 前記係止手段は、前記可動板の前記所定の位置からの前記第１の直線移動方向上の移動を規制するストッパと、前記可動板が前記ストッパにより移動を規制された状態を保持する保持手段とで構成されることを特徴とする請求項４に記載のスポット溶接用チップ取り外し装置。
6. 前記保持手段は、前記ベース板と前記可動板との間に設けられた、ボールプランジャと該ボールプランジャのボール部分を嵌合する凹部とで構成されることを特徴とする請求項５に記載のスポット溶接用チップ取り外し装置。
7. 前記噛合片は、略鉤形状を呈し、当該略鉤形状の基端側を前記可動板に固定支持され、当該略鉤形状の先端側の辺部で前記チップと当接し、
   少なくとも前記チップを挟持した際に、前記クランプ片の略Ｌ字形状の前記長辺部が前記噛合片の前記先端側の辺部よりも、該辺部の延伸方向において長くなるようにしたことを特徴とする請求項３〜６のいずれか１項に記載のスポット溶接用チップ取り外し装置。
8. 前記可動板の前記軸の軸方向における移動を規制する規制手段を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のスポット溶接用チップ取り外し装置。

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