溶接後工程の制御方法
【課題】溶接プロセスおよび特に必要な保守手順、並びに、それらをより効率的にする。
【解決手段】
本発明のガスノズル２のプロセス制御の方法では、溶接プロセスの保守手順が所定の時間またはセンサによって検出されるプロセスパラメータに基づいて開始され、前記保守手順の間に、前記溶接トーチ６が保守位置に配置され、そして、前記ガスノズル２と前記溶接トーチ６の内部挿入物２８との間の接続が前記溶接トーチ６の固定部材３０の大きさの空間的減少によって解除され、前記ガスノズル２が前記溶接トーチ６から取り外され、続いて、他のガスノズル２が前記溶接トーチ６上に配置され、特に気密な接続が前記ガスノズル２と前記溶接トーチ６の前記内部挿入物２８との間に、前記固定部材３０の空間的膨張により提供される。
【解決手段】
本発明のガスノズル２のプロセス制御の方法では、溶接プロセスの保守手順が所定の時間またはセンサによって検出されるプロセスパラメータに基づいて開始され、前記保守手順の間に、前記溶接トーチ６が保守位置に配置され、そして、前記ガスノズル２と前記溶接トーチ６の内部挿入物２８との間の接続が前記溶接トーチ６の固定部材３０の大きさの空間的減少によって解除され、前記ガスノズル２が前記溶接トーチ６から取り外され、続いて、他のガスノズル２が前記溶接トーチ６上に配置され、特に気密な接続が前記ガスノズル２と前記溶接トーチ６の前記内部挿入物２８との間に、前記固定部材３０の空間的膨張により提供される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本発明は、制御装置と、ロボットアームの上に設置され、前記溶接トーチが溶融ワイヤの出口領域にガスノズルを備える溶接トーチとを有するロボット溶接システムのプロセス制御の方法、特に、レーザ複合式溶接のための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶融電極のための溶接装置および溶接プロセス、例えば、ＭＩＧ／ＭＡＧ溶接プロセスが従来技術から公知である。レーザ光線を使用する溶接のためのシステムおよびプロセスも公知である。レーザ複合式プロセスとして公知の、適切な装置を使用するこれらのプロセスの組み合わせもまた公知であり、広く使用されている。
【０００３】
例えば、従来のレーザ複合式溶接プロセスは、ＷＯ０２／４０２１１およびＷＯ０１／３８０３８より公知である。しかしながら、これらの溶接装置は、ガスノズルが、トーチ距離、突出長さなどに関する、複数の溶接ワイヤの使用により発生する特別な条件について考慮されていないために、第１に、マルチワイヤ溶接トーチを使用するときにいくつかの欠点を有する。これは溶接プロセス制御に問題を生じさせるかもしれない。
【０００４】
そのような公知の溶接装置は、コンピュータ制御ロボット溶接システムの形態の自動工業生産に集中的に使用される。そのようなシステムにおいて、溶接トーチは、ロボットアームにより工作物の上の接続点に沿って案内される。溶接プロセスは、溶接スパッタ、溶接ワイヤと接触チューブとの間の接触溶接等に起因して、溶接ワイヤ出口領域で、溶接トーチのガスノズルおよび接触チューブに堆積を生成する。それ故、溶接プロセスを平穏に進行することを確実にするために、溶接トーチの出口領域を定期的に保守および清掃する必要がある。保守のために、溶接ワイヤへの、任意に、さらなる部品、例えばガスノルへの電気的接続を提供する接触チューブは、保守要員によって手作業で交換される。そのような要員は、通常ねじ込まれた接触チューブおよびねじ止めされたガスノズルを１つずつ取り外し、新しいものを再設置しなければならない。これは、生産ライン全体を停止する必要があるために、非常に不利であり、多くの金と時間がかかることが実証されている。
【特許文献１】国際公開第０２／４０２１１号パンフレット
【特許文献２】国際公開第０１／３８０３８号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、溶接プロセスおよび特に必要な保守手順、並びに、それらをより効率的にすることとである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の課題を達成する独立した方法では、溶接プロセスの保守手順が、決まった時間、またはセンサによって検出されるパラメータに応じて、開始される。溶接トーチが保守位置に配置され、そして、溶接トーチのガスノズルと内部挿入物との間の接続が、溶接トーチの固定部材の大きさの空間的減少によって分離され、ガスノズルが溶接トーチから取り外される。続いて、請求項１の特徴部分に記載されているように、保管ガスノズルが前記溶接トーチに配置され、固定部材の空間的膨張によって、溶接トーチのガスノズルと内部挿入物との間に特に気密な接続が提供される。
【０００７】
この実施形態は、接続の気密な封止だけでなく前記ガスノズルの取り付けを可能にし、前記固定部材の有効化または無効化によって前記ガスノズルの簡単な取り外しまたは取り付けを可能にする膨張可能な固定部材の使用により、有利である。前記膨張可能な固定部材の状態は、溶接装置制御装置またはロボット制御ユニットからの制御信号により駆動または供給する多様な装置によって、容易に決定されてもよい。これは、ガスノズルが完全に自動的に交換されてもよいので、溶接トーチの保守および清掃プロセスの自動化を可能にする。こうして、溶接トーチ保守時間は最小化され、製造がより効率的になる。さらに、保守要員が必要ない。選択的に、保守時間が短いので、構成要素を短い期間だけ使用することで、ガスノズルおよび接触チューブの摩耗および汚れを低減するように、保守間隔を短くしてもよい。
【０００８】
そのような方法は、溶接トーチの保守を大幅に簡略化し、そのような保守は、ロボットシステムによって、自動的に簡単に実行される。
【０００９】
請求項２および３にかかるプロセスは、それぞれの位置に配置されたガスノズルが溶接トーチに自動的に取り付けられるように、ロボット制御の所定座標への溶接トーチの簡単な位置決めを可能にする。ガスノズルの固定の制御のための有利な方法は、請求項４および５に記載される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ロボット溶接システムのレーザ複合式溶接ヘッドの側面図。
【図２】図１の構成における溶接トーチガスノズル領域の簡略詳細図。
【図３】１つの可能な溶接トーチの実施形態の分解斜視図。
【図４】ガスノズル領域に固定部材を有するマルチワイヤ溶接トーチの実施形態の図５におけるIV−IV線での長手方向断面図。
【図５】ガスノズルが取り付けられた溶接トーチ内部挿入物の図４における矢印Ｖ方向の正面図。
【図６】ガスノズルを破線で示した固定部材を有する内部挿入物の側面図。
【図７】膨張可能なホースの形式の固定部材を有する溶接トーチの半分の図５におけるVII−VII線での断面図。
【図８】固定部材が隔膜で形成された溶接トーチとガスノズルとの他の実施形態の半分の断面図。
【図９】接触チューブの簡略拡大図。
【図１０】接触チューブの簡略拡大図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明は、今、図１にかかるレーザ複合式溶接ヘッド１を用いて、非常に詳細に説明される。しかしながら、本発明は、専ら溶融電極を有するアーク溶接のために設計されたシングルまたはマルチワイヤの溶接トーチ、特にＭＩＧ／ＭＡＧトーチに適用してもよいことに留意が必要である。
【００１２】
図１は、レーザ溶接およびアーク溶接のプロセスのためのレーザ複合式溶接ヘッド１を示す。それは、アーク溶接に必要なガスノズル２を有する。
【００１３】
本レーザ複合式溶接ヘッド１は、市場入手可能な従来の構成要素および部品およびそれらの組み合わせを、特別な方法で使用する。これらの構成要素および部品は、ロボット。特にロボットアーム４（概略図示）に接続された少なくとも１つの設置プレート３の上に配置されている。前記構成要素および部品は、レーザ５またはレーザ５のための光学合焦ユニットおよびアーク溶接のためのガスノズル２を有する溶接トーチ６によって形成されてもよい。溶接トーチは、ホースパックを介して溶接装置（詳細不図示）に接続され、前記溶接装置は、電流源、制御装置、操作部材、ワイヤ供給機等のような構成要素を有する。さらなる部材またはさらなる構成要素は、前記レーザ５または前記光学合焦ユニットに配属されたクロスジェット７によって形成されてもよく、振り分け装置８が前記クロスジェットに与えられてもよい。
【００１４】
前記レーザ５または前記光学合焦ユニットは、焦点距離９、特に、例えば、基準平面１０または工作物１２の表面１１から５０から４００ｍｍの前記レーザ５または光学合焦ユニットまでの焦点長さを有する。前記基準平面１０は、前記焦点距離または前記焦点長さによって形成され、前記工作物１２の表面１１は、それと同様に並び、或いは、前記焦点距離９を形成する焦点１３は、前記工作物１２の外側または内側に位置する。図１および２の例は、前記焦点１３が工作物１２の表面１１の下に配置された、つまり、前記焦点１３が工作物１２の内側に配置または配列された配置を示す。
【００１５】
他の部材または構成要素の他のお互いの配置は、非常に高い品質で事項される溶接プロセスのために必要不可欠である。図示した例では、前記溶接トーチ６、特に前記溶接トーチ６に沿って長さ方向に延伸する長手方向の中心軸は、前記レーザ５または前記光学合焦ユニットに対して、特に、レーザ光線１６の中心に延伸するレーザ軸１７に対して、例えば２５°と３５°との間の角度１５で配置されている。前記レーザ軸１７は、前記基準平面１０および／または前記工作物１２の表面１１に対して８０°から１００°の間、好ましくは９０°の角度１８を有する。
【００１６】
図１および２の実施形態は、水平に配置された工作物１２を示す。もし、前記工作物１２の位置、特にその表面１１の位置が溶接プロセスの間に変更されたなら、前記レーザ５、特に前記レーザ軸１７は、前記表面１１に対して、前記１８が８０°から１００°の間、好ましくは９０°になるように配置される必要がある。
【００１７】
これは、ロボット、特に前記ロボットアーム４の溶接経路の、それぞれの構成要素がお互いに、常に同じ位置、距離および角度になるように協調したプログラムによって容易に達成される。これにより、前記レーザ軸１７は、前記工作物１２の前記表面１１に対して、同じ所定の角度１８を常に有する。
【００１８】
図２は、溶接トーチ６〜または接触チューブ２０から溶接ワイヤ２１から出る溶接ワイヤ２１が、レーザ５または光学合焦ユニットから放射されるレーザ光線１６から、特に、前記レーザ光線１６の中心に沿って延伸するレーザ軸１７からの距離１９にあることを示す。全体的に、図中に使用された添字ａおよびｂは、溶接トーチに複数設けられた同様の部品を示すが、これらの同様の部品は、構成に応じて完全に同一である必要はない。これは、例えば、この例において２重に設けられている２つの接触チューブ２０ａ，２０ｂおよび距離１９ａ，１９ｂに適用される。これらの添字は、これ以降、もしそれらが理解のために重要でなければ、省略されるかもしれない。
【００１９】
図中のダブルワイヤ溶接トーチ６は、異なる距離１９ａおよび１９ｂを有する。しかしながら、接触チューブ２０ａおよび２０ｂから出る溶接ワイヤ２１ａおよび２１ｂは、レーザ光線１６を含んで、互いに対して共通の溶融金属槽を形成するような方向に位置する。このため、溶接プロセスにおいて、簡略化のために図示しないが、共通の溶融金属槽および共通の溶接プラズマが形成される。つまり、レーザ光線１６およびアークは、共通の溶接プラズマ、すなわち、不活性ガス雰囲気を備える１つの溶接領域または溶融金属槽に同時に作用し、これらの２つのプロセスが互いに影響し合い補助し合う。もし、溶接ワイヤの先端とレーザ軸１７との間の距離１９ａおよび１９ｂが広すぎる場合、前記レーザ光線１６は、独自の溶接槽または溶融金属槽を形成してもよい。前記アークと前記レーザ光線との間の距離が広く、前記光線がアーク溶接プロセスの溶接プラズマの中に放射されないので、次のアーク溶接プロセスのために再度冷却され、それ故十分な溶け込みができない。当然ながら、前記距離１９ａ，１９ｂを前記溶接ワイヤの先端２２ａ，２２ｂに対して合致させるだけでなく、距離１９ａ，１９ｂを、それらが溶接プロセスに非常に重要であるので、前記溶接ワイヤ２１ａ，２１ｂと工作物１２との間に点火されるアークに適用することもできる。
【００２０】
しかしながら、前記溶接ワイヤの先端２２ａ，２２ｂへの前記距離１９ａ，１９ｂに合致させることを可能にするため、前記溶接ワイヤ２１ａ，２１ｂは、それぞれ、好ましくは１０ｍｍから１４ｍｍの間の突出長さ２３ａ，２３ｂを有する。第１の溶接ワイヤ２１ａの突出長さ２３ａは、他の溶接ワイヤ２１ｂの突出長さ２３ｂと異なってもよい。前記突出長さ２３ａ，２３ｂは、手動または自動の公知の多様な方法で調節されてもよい。
【００２１】
レーザ光線１６は、様々な波長を有する光線が集まって形成されているので、前記レーザ５から前記焦点１３へと円錐形、または、前記レーザ５または光学合焦ユニットから前記焦点１３へとテーパ状をなし、前記レーザ５の可能な最大の出力またはエネルギー密度が前記焦点１３において達成される。
【００２２】
図２および３は、前記ガスノズル２が、前面２４の領域に、溶接ワイヤ用の出口開口２５を有することと、前記ガスノズル２が、さらなる前面２６に、前記溶接トーチ６の内部挿入物２８の上に配設するために、受入領域２７を有することとを示す。前記受入領域２７は、円筒状の内面２９を有する実質的に管状である。
【００２３】
図３は、前記溶接トーチ６の分解図である。固定部材３０は、前記ガスノズル２の領域に前記ガスノズル２を前記内部挿入物２８に取り外し可能に固定することが示されている。前記ノズル２と前記内部挿入物との間の接続は、前記固定部材３０接触面３１と、前記ガスノズルの内面２９との間に提供される。円筒形のシールリング３２、環状に配置されたガス流路穴を有するガス分配リング３３、保護リング等の図中に示されている他の構成要素は、任意であり、従来技術から公知であるので、ここではより詳細に説明しない。しかしながら、前記ガスノズルおよび／または前記内部挿入物２８は、異なる位置、特に前記固定部材３０の領域に、全周に亘ってシールリップが設けられている。図示された接触ソケット７７ａ，７７ｂは、後に説明する。
【００２４】
前記ガスノズル２の前記内部挿入物２８の上での位置を定めるための、第１の位置決め部材、特に、凹部または突起が、受入領域２７において、前記ガスノズル２に設けられてもよい。さらなる位置決め部材、例えば、突起が、前記内部挿入物２８の上に設けられ、前記第１の位置決め部材に接続される。そのような接続の概要は、図６に示される。
【００２５】
図４は、溶接トーチ６のガスノズル２の領域の長手方向断面である。内部挿入物２８に設けられた固定部材３０は、また、前記ガスノズル２と前記内部挿入物２８との間の気密な接続を提供するシール部材としての役目を果たす。それは、特に、柔軟、延性または弾性の材料からなる前記固定部材３０の少なくとも一部を準備するのに好ましい。つまり、前記固定部材３０は、必要であれば、少なくとも部分的に、その外表面の形状を変更、特に、それを大きくまたは小さくしてもよい。こうして、接続を提供するために、前記ガスノズル２の前記内面２９に隣接する前記固定部材３０の接触面の位置は、前記内面２９に応じて変更されてもよい。
【００２６】
前記ガスノズル２と前記内部挿入物２８との間の接続状態、特に、この接続の強度は、前記固定部材３０の形状によって決定される。前記接続は、好ましくは、前記固定部材３０の前記接触面３１と前記ガスノズル２の前記内面２９との間の圧力または面圧によって達成される。この接続は、確定的なものではなく、好ましくは摩擦によるものである。前記接続の強度は、長手方向の中心軸１４と同軸の成分を有する力、つまり、張力が前記ガスノズルを介して伝達されないように選択される。こうして、前記ガスノズル２は、前記固定部材３０が有効化したとき、前記内部挿入物２８から取り外され得る。接続の強度は、前記膨張可能な固定部材３０の膨張の度合いによって決定されてもよい。
【００２７】
簡単な実施形態では、前記固定部材３０は、選択的に弾性材料、例えば混合ゴムからなる管状のホース３４またはシール部材により形成される。そのような実施形態は、図７に関してより詳細に説明される。
【００２８】
さらに、図４は、前記ガスノズル２が管状で、前記内部挿入物２８のシャフト状の長尺部の上に押圧され、前記固定部材３０を介してそれに固定されたハウジング３５を有することを示す。前記ガスノズル２の受入領域２７の中に、前記固定部材３０は、前記固定部材２０の前記接触面３１と部分３６を介して接触しており、前記接続がこの部分３６において成立している。前記接触面３１は、矢印３７の方向に作用する結果的に生じる力によって、前記ガスノズル２のハウジング３５の内面２９に対して押圧されている。従って、この圧力接続が前記接触面３１の位置を前記矢印の方向に変化させることにより達成される。この目的のため、前記固定部材３０は、圧力生成媒体、特に、不活性ガスまたは圧縮空気を受ける。チューブ３４および隔膜８９のような前記固定部材３０の可能な実施形態は、図７および８に関して、より詳細に説明される。
【００２９】
図４，５および６は、前記固定部材３０が前記内部挿入物の外表面３８の周りにリング状に延伸していることを示す。前記接触面３１は、完全な円周状に、前記内表面２９と堅い閉鎖接触接続を形成する。これは、前記ガスノズル２の前記中空ハウジング３５の中を流れる不活性ガス（矢印３９で象徴的に図示）、例えば、アルゴン、ヘリウム、或いは、ＣＯ２のような活性ガスが、前記ガスノズル２と前記内部挿入物２８との間の前記接続を通して漏出し得ないことを確実にする。
【００３０】
前記固定部材３０、特に、前記ホース３４の断面は、前記部分３６上の前記接触面３１が平面的形状であり、前記ガスノズル２の前記内面２９との接触の領域が可能な限り大きいように、例えば、概ね長方形またはＵ字型である。それは、湾曲または輪郭付けられた接触面３１を有する固定部材３０を問題なく使用することも可能である。
【００３１】
前記固定部材３０の前記接触面３１および／または前記ガスノズル２の前記受入部材２７の前記内面２９は、非確定的または摩擦的および／または気密な接続を達成することを助ける特別な構造を有してもよい。例えば、それらは粗面であってもよく、それらは容易な付着性のためにコーティング、摩擦ラインイング、或いは、マイクロまたはナノ構造を有してもよい。そのような、または、他の好ましい実施形態は、組み立て技術の当業者には従来技術から公知である。
【００３２】
前記固定部材３０は、要求に応じて前記固定部材３０を有効化または無効化させる媒体を用意し、それを前記固定部材３０に供給する供給装置４０に効果的に接続されている。図３から８に示される実施形態では、前記供給装置４０は、空圧または油圧発生装置４１、特に、図６のポンプ４２により形成される。圧力発生装置４２は、供給ライン４３を介して前記固定部材３０に接続され、流れる媒体を伝達する。このため、前記固定部材３０の弾性または変形可能領域の内面４４は、媒体の影響を受けて、前記固定部材３０を膨張させて前記接触面３１の位置を変化させてもよい。
【００３３】
前記供給ライン４３は、例えば、シール部材バルブまたは同様のものを有する中空円筒形の押し込みまたはねじ込み部材、として形成してもよいカップリング機構４５を介して前記内部挿入物の上に設けられる。さらに、前記供給ライン４３は、前記カップリング機構４５によって、管状の固定部材３０の内部空間に直接接続されてもよい。この場合、管状の前記供給ライン４３は、前記ガスノズル２または前記内部挿入物２８の内側に挿入され、或いは、前記カップリング機構４５が前記溶接トーチの上に設けられ、前記供給ライン４３は、前記ガスノズル２または前記内部挿入物２８の外側から前記固定部材３０まで案内される。
【００３４】
図６から８に図示された実施形態では、ダクト４７が前記内部挿入物２８の中に設けられている。ダクト４７は、一方で、前記固定部材３０の前記内面４４の領域に通じ、他方で前記圧力発生装置４１に流通接続する。例えば、前記ダクト４７は、前記内部挿入物２８の１以上の円筒形の穴により形成される。前記カップリング機構４５のブッシング４８は、前記ダクト４７の前記供給ライン４３に対する接続を達成するために設けられる。ブッシング４８は、好ましくは、気密な機械的接続を達成可能にするシール部材を有する。
【００３５】
前記カップリング機構４５に関し、２つの耐圧管のシールされた取り外し可能な接続のための従来のカップリングとして形成されることに注意しなければならない。それは、押し込み式、スナップ式、ねじ込み式の接続など、当業者に公知の従来技術であってもよい。
【００３６】
前記溶接トーチ６の中に、前記ダクト４７に代えて、流管、例えば、前記ダクト４７と同じ機能を満たす柔軟なプラスチックまたはゴム製の管だけを設置することもできる。
【００３７】
図６は、好ましくは、バルブ４９が前記供給装置４０または前記固定部材３０に設けられ、前記ダクト４７または前記固定部材３０のガス抜きをする。図６の実施形態において、前記バルブ４９は前記供給ライン４３に、パイロット式逆止弁の形で設けられている。こうして、ガス抜きのとき、前記バルブ４９は非閉鎖であって、前記固定部材３０の上または中に作用する過剰な圧力が取り除かれ、それにより、接続が前記固定部材３０により解除されてもよいので、前記供給ライン４３は、共通往復管として使用されてもよい。そのようなバルブ４９は、また、前記圧力発生装置４１、例えば前記ホース３４のポンプアップが前記固定部材を有効化させる操作においてのみ、存在する必要があり、十分な圧力が与えられたとき、前記圧力発生装置４１の作動を要求することなく、圧力は前記逆止弁によって保持されるという利点を有する。
【００３８】
当然ながら、特別なガス抜き装置または個別の往復管が前記固定部材３０のために設けられ、逆止弁の存在が不要な実施形態を有することもできる。
【００３９】
特に有利な実施形態において、レーザ複合式溶接プロセスのための前記供給装置４０は、圧縮空気装置である。レーザ複合式溶接ヘッド１は、上述の、基本的に圧縮空気の噴流がレーザレンズシステムに対して横断して流れ、前記レーザレンズシステムの汚染を防止するクロスジェット７を有する。このため、とにかくレーザ複合式溶接ヘッド１に提供される前記クロスジェット７のための圧縮空気の供給は、上述のような前記固定部材３０のための供給装置４０としても使用されてもよい。そのような実施形態において、前記固定部材３０のための特別な圧力発生装置４１を設けることは必ずしも必要でないが、前記クロスジェット圧縮空気装置の流れは、前記固定部材に管を介して接続される必要がある。前記管状の固定部材３０のガス供給および／またはガス抜きを可能にするコントロールバルブがこの流れの接続に与えされ、前記固定部材３０の状態を制御してもよい。
【００４０】
さらに、前記固定部材３０のために、矢印３９に係る、存在する不活性ガスの流れを使用することも可能である。この場合、前記不活性ガス３９は、前記固定部材３０に充填または拡張させる圧力媒体として使用される。前記不活性ガス３９の一部は、好ましくは、前記固定部材３０に前記ダクト４７または供給ラインを介して供給されてもよい。選択的に、不活性ガスの流れを必要圧力に昇圧するために、圧力発生装置が追加して設けられてもよい。
【００４１】
図３から８は、前記固定部材３０が好ましくは、凹部５０の全周に亘って設けられ、前記内部挿入物２８の外側４６に配置されていることを示す。前記凹部５０は、溝状に形成され、前記凹部５０の制限表面５１は、前記ダクト４７または前記供給ライン４０に接続された開口５２を有してもよい。
【００４２】
選択的に、前記固定部材３０は、例えば、同時に必要な流れの接続を提供するカップリング機構４５による付着力または機械的接続によって、前記凹部５０の内側に取り付けられる。機械的予圧を使用して前記内部挿入物の上にそれを引き込むことによって、前記リング上の固定部材３０を単に挿入するだけで、前記凹部５０の中の十分な取り付けが既に達成されているかもしれないので、前記内部挿入物２８と前記固定部材３０との間の別々の接続は必ずしも必要でない。
【００４３】
前記固定部材３０の適切な機能が、前記ガスノズル２の領域の熱によって妨げられないように、前記固定部材３０は、少なくとも部分的に耐熱材料からなってもよく、或いは、断熱材料が、前記内部挿入物２８の上に、例えば前記凹部の中に、設けられてもよいことは注意すべきかもしれない。
【００４４】
個々の実施形態において、１以上の接触チューブ２０のための受入部材５３は、前記管状のガスノズル２の前記ハウジング３５の内側または内部中空空間に設けられる。前記受入部材５３は、前記ガスノズルの内側の所定のまたは特定可能な位置に、前記接触チューブ２０を保持する。前記受入部材５３は、前記接触チューブ２０が電気的に前記ハウジング３５から絶縁されるように構成されている。もし、いくつかの接触チューブが前記受入部材によって保持されているならば、それらは、前記受入部材５３によって互いに絶縁される。
【００４５】
好ましくは、前記受入部材５３において、１つの凹部５４、特に穴が、核接触チューブ２０のために設けられ、前記チューブが前記凹部の中に取り付けられる。例えば、前記接触チューブ２０は、例えば前記凹部５４に圧入されてもよい。また、前記接触チューブを前記受入部材５３の中に、ねじ込み、係止などすることもできる。
【００４６】
絶縁のために、前記受入部材５３は、非導電性絶縁材料、例えば、プラスチック、セラミックなどからなってもよい。１以上の絶縁ソケットまたは同様のものが前記受入部材５３の前記凹部５４の中に挿入され、前記接触チューブを受け入れてもよい。この場合、前記受入部材５３の本体は、導電性材料、例えば金属からなってもよい。
【００４７】
図４は、受入部材５３が例えば、実質的に円板または板状に形成されていることを示す。前記受入部材５３は、前記ガスノズル２の中に挿入物５５の形で設けられている。前記挿入物５５は、少なくとも１つの自身の幅５６全体を通した穴５７を有する。本発明は、これ以降、２つの接触チューブ２０が挿入物５５によって保持された、つまり、２つの穴５７が前記挿入物５５に設けられた、図４に示した実施形態を使用して、より詳細に説明される。
【００４８】
前記挿入物５５は、いずれも、前記ガスノズル２の前記ハウジング３５と一体に形成されてもよく、或いは、前記ガスノズル２の内側に別の構成要素として設置されてもよい。前記接触チューブ２０ａ，２０ｂは、前記挿入物５５の細い側５８，５９から突出する。寸法６０，６１は、前記接触チューブ２２ａ，２２ｂから溶接ワイヤ２１ａ，２１ｂの出口６２，５３までの間の距離と、前記ガスノズル２の前記開口に対する前記挿入物５５の前記細い側５９の距離とを定めるのに特に重要である。溶接プロセスは、前記距離６０，６１の変化によって、前記溶接ワイヤ２０ａ，２０ｂの突出長さ２３ａ，２３ｂが変化するので、大きく影響を受けるかもしれない。一般に、溶接プロセスは、前記突出長さ２３の変化による多様な、例えば、溶接ワイヤ２０の溶融量および工作物１２の上の隙間ブリッジ特性に応じた影響を受けるかもしれない。
【００４９】
本例において、距離６０と６１とは、異なる寸法である。前記第２接触チューブ２０ｂの寸法６１は、前記第１接触チューブ２０ａの寸法６０より小さい。これは、前記溶接トーチ６が工作物１２に対する角度（すなわち、図１の角度１５）をもって保持されたなら、利点である。なぜなら、溶接ワイヤ２０ａおよび２０ｂの突出長さ２３ａおよび２３ｂが概ね同じ寸法になり、前記溶接トーチ６が小さい距離６２で表面１１に沿って移動してもよいからである。これは、一般に溶接プロセスを改善する。
【００５０】
これに関して、本発明の他の個別の実施形態、すなわち、特に、レーザ複合式溶接プロセスのための、マルチワイヤ溶接トーチ用のガスノズル２が特に有利である。前記ガスノズル２のハウジング３５は、特に、長手方向の中心軸６５について回転対称になるように延伸する。出口開口２５を有する第１の前面２４は、長手方向の中心軸６５に対して角度を有する平面６６に沿って延伸する。前記長手方向の中心軸６５に直交する基準面６８と平面６６との間の角度６７は、接触チューブ２０ａ，２０ｂの距離６０，６１によって決定される。前記平面６６または前面２４は、前記接触チューブ２０ａの前記外部溶接ワイヤ出口開口６２から、前記ガスノズルの前記第２の前面２６の方向の前記長手方向の中心軸６５の方向に距離６９をおいて配置される前記他の接触チューブ２０ｂのさらなる溶接ワイヤ出口６３に向かって延伸する。
【００５１】
前記基準面６８と前記傾斜面６６との間の前記角度６７は、例えば、５°から６０°の間、好ましくは５°から３０°の間である。
【００５２】
２つの接触チューブ２０ａ，２０ｂの出口６２，６３の異なる距離に適するそのようなガスノズル２の実施形態は、もしそれが角度をもって保持されるなら、前記溶接トーチ６の工作物１２に対する接近を改善し、いくつかの溶融溶接ワイヤを使用する溶接プロセスが、前記距離６４を変化させることで最適化され、柔軟になる。
【００５３】
本発明の課題を達成する他の個別の方法は、また、図４，９および１０に示されている。前記図は、特にレーザ複合式溶接プロセス用の、溶融電極を使用するアーク溶接のための構成要素を有する溶接トーチ６または接触チューブ２０を示す。１以上の構成要素は、前記接触チューブ２０の長手方向の中心軸７０に沿って延伸する前記溶接ワイヤ２１のための案内穴７１を有する前記接触チューブ２０（接触チューブ２０ａおよび２０ｂ）によって形成される。本発明において、前記少なくとも１つの接触チューブ２０の前記案内穴７１の長手方向の中心軸７０が少なくとも部分的に湾曲していることが重要である。換言すると、前記案内穴７１は完全に真っ直ぐには延伸せず、接触チューブの長さ７３の少なくとも一つの部分７２に角または湾曲を有する。この実施形態は、これ以降、２つの溶接ワイヤ２１ａ，２１ｂおよび１２つの接触チューブ２０ａ，２０ｂを使用するマルチワイヤ溶接プロセスに関して説明する。
【００５４】
接触チューブ２０ａ，２０ｂは、いずれも、溶接ワイヤ２１ａ，２１ｂの出口６２，６３が位置する端部を有する。部分７２は、前記端部に位置する。少なくとも１つの前記接触チューブ２０ａ，２０ｂにおいて、前記長手方向の軸７０または前記案内穴７１は、角または湾曲を有する。好ましくは、両方の接触チューブ２０ａ，２０ｂは、接触チューブの長さ７３の他の部分に対して部分７２に角を有する。このため、溶接ワイヤ２１ａ，２１ｂは、前記接触チューブ２０ａ，２０ｂの前記長手方向の軸７０に平行でなく、前記長手方向の中心軸７０に対して出口角度７４，７３で送出される。よって、前記溶接ワイヤ２１ａ，２１ｂは、前記ガスノズル２の前記長手方向の中心軸６５に対して角度をもって、前記工作物１２の方向に移動させられる。前記溶接ワイヤ２１ａおよび２１ｂは前記工作物１２の方向に収束する。
【００５５】
前記接触チューブ２０ａ，２０ｂは、いずれも保持装置７６ａ，７６ｂ、特に接触ソケット７７ａ，７７ｂの中に、回転可能に保持され、その長手方向の中心軸７０の周りに回転可能であってもよい。特に、前記接触チューブ２０ａ，２０ｂは、３６０°の角度で回転可能であってもよい。図４は、接触して電流を伝達し、すべり摩擦下で互いに対して連続して捻られてもよい、接触チューブ２０ａ，２０ｂの接触平面７８および接触ソケット７７ａ，７７ｂの接触平面７９を示す。これは、前記湾曲した接触チューブ２０ａ，２０ｂの角度７４，７５を、それにより、溶接ワイヤ２１ａ，２１ｂの送出方向をも変化させ、そして、前記出口６２，６３の間の距離８０もまた変化させる。角度７４，７５の調整または距離８０の調整が溶融金属槽へのワイヤの供給に影響するこの方法は、それ故、溶接プロセスに影響するさらなる利点と簡単な方法とを提供する。
【００５６】
前記受入部材５３は、前記接触チューブ２０ａ，２０ｂを設置するために長手方向の保持突起８１を有してもよい。突起は、例えば、それぞれ接触チューブ２０ａ，２０ｂが接する静止面８２を有してもよい。これにより、前記接触チューブ２０ａ，２０ｂは、前記長手方向の中心軸７０の方向に固定される。好ましくは、よりよい固定のために、層板（不図示）が前記接触ソケット７７ａ，７７ｂの中に設けられる。
【００５７】
前記出口角度７４，７５または前記距離８０を変化させる他の方法は、接触チューブ２０ａ，２０ｂの外側または接触面７８の周囲に、接触ソケット７７の接触面７９の形状に適合して収まる多角形形状を与えることである。可能な位置の数、つまり、出口角度７４，７５は、前記多角形の角または辺の数によって決まる。これは、前記接触チューブ２０ａ，２０ｂの位互いの位置を段階的に変化させることを可能にする。例えば、接触チューブ２０の四角形または正方形のシャフトは、接触ソケット７７の中に４つの位置に挿入されてもよく、それぞれの溶接ワイヤ２１ａ，２１ｂの異なる４つの出口角度７４，７５、つまり、出口６２，６３の間の異なる１６の距離８０を可能にする
【００５８】
図９および１０は、接触チューブ２０を示す。
【００５９】
本発明の課題を達成する個別の方法は、ガスノズル２と、上述の少なくとも一部分に対応し、それ故モジュール構造のユニットを形成する１以上の接触チューブ２０とを有する溶接トーチのためのガスノズルキャップに関する。これは、より少ない１つの部品だけしか交換する必要がないので、溶接トーチの清掃または保守のために交換可能な構成要素の自動的取り扱いのために有利である。
【００６０】
本発明は、また、図１および６を用いて説明したロボット溶接システムのプロセス制御のための方法に関する。線溶接に使用される前記溶接システムは、溶接トーチ６またはレーザ複合式溶接ヘッド１を有する溶接装置と、ロボットユニットとを含み、さらに、制御装置８３を有する。一般に、前記溶接トーチ６は、ロボットアーム４またはマニピュレータに取り付けられ、前記ロボットアーム４の移動の進路が前記制御装置によって決定される。溶接ワイヤ２１の出口領域において、前記溶接トーチ６は、必要ならば取り外し可能であってもよいガスノズル２を有する。
【００６１】
選択的に、溶接プロセスのパラメータを把握する、少なくとも１つのセンサが前記ガスノズル２および／または内部挿入物２８に設けられる。前記センサ８４は、特に、接触チューブ２０の領域での、特に、溶接ワイヤ２１の出口６２，６３の周囲での、材料の摩耗または汚染に関するパラメータを記憶するよう意図されている。加えて、前記センサ８４は、選択的に、前記ガスノズルが適切に前記内部挿入物に固定または取り外しされているかどうかを把握してもよい。前記センサ８４は、溶接装置の、溶接プロセスを制御する制御装置８３に接続されている。もし、許容できない状況が、例えば過剰な汚染が検出されたなら、前記制御装置８３は、保守手順を開始する。
【００６２】
この保守手順は、センサなしに、所定の時間に、或いは、ある回数の工程の後に、定期的に開始されてもよいことに注意が必要である。
【００６３】
もし、前記制御装置８３によって溶接プロセスの保守手順が開始されたなら、前記溶接トーチ６は保守位置に運ばれ、そして、前記制御装置は、前記溶接トーチに設けられたガスノズルまたはノズルキャップのための固定部材３０を無効にする。前記溶接トーチ６の前記ガスノズル２と内部挿入物との間の接続は、前記溶接トーチの固定部材の大きさを空間的に減少させることで解除され、そして、前記ガスノズル２は、前記溶接トーチ６から取り外される。前記ガスノズル２は、引き抜き装置によって前記内部挿入物２８から引き離され、或いは、前記溶接トーチ６は、前記ガスノズル２が前記内部挿入物２８から自然に落下または滑り出る角度のあるような位置に至る。続いて、他のガスノズル２は、前記溶接トーチ６の上に配置され、前記固定部材３０によって前記内部挿入物に固定される。前記ガスノズル２と前記溶接トーチ６の前記内部挿入物２８との間の固定は、前記固定部材の空間的膨張によって達成され、特に気密な接続を提供する。
【００６４】
保守手順は、前記溶接トーチ６を保守位置に移動させるようにロボットアーム４の駆動を制御する信号または信号シーケンスを生成する前記溶接装置の前記制御装置８３によって開始される。さらに、供給装置４０を制御する信号が生成され、これにより前記固定部材３０の状態、つまり、それが有効になるか無効になるかが決定される。例えば、前記供給装置４０のバルブ４９は、開放されて前記固定部材３０を無効化して、前記固定部材に作用する過剰な圧力を取り除き、それによって前記固定部材の容積を低減、または、前記ガスノズル２の内面２９から前記固定部材３０の前記接触面を取り除いてもよい。さらに、圧力発生装置４１、特にポンプ４２は、過剰な圧力を生成し、それを前記固定部材３０に供給ライン４３を介して供給することで、前記固定部材３０を有効化するために、連絡してもよい。そこでは、前記固定部材は、少なくとも部分的に、萎んだまたは折りたたんだ状態から延伸または膨張する。こうして、前記固定部材３０の膨張は、前記ガスノズル２と前記内部挿入物２８との間の、非確定的な、特に摩擦による接続を提供する。
【００６５】
制御装置、例えば溶接装置およびロボット制御の多数の通信する制御装置が、ここではこれ以上詳細には説明しないが、このプロセスに含まれてもよいことが注記されてもよい。
【００６６】
保守位置において、前記溶接トーチ６は、例えば、詳細不図示のロボットシステムクリーニングステーションの中に配置される。前記クリーニングステーションにおいて、保守が全自動で行われるように、交換されるガスノズル２は、ロボット制御の所定座標に配置され、使用済みガスノズル２の収納位置が決定される。
【００６７】
図７は、固定部材３０がチューブ３４である前記溶接トーチ６の実施形態を示す。
【００６８】
前記チューブ３４は、厚さ８７の外皮８６に取り囲まれた空洞８５を有する。前記外皮８６は、接触面３１および前記空洞を限定する内面４４を有する。前記外皮８６は、柔軟な、特に柔軟で弾性のある材料からなる。
【００６９】
前記チューブ３４の前記空洞８５は、前記内面４４が、上述のように、矢印３７の方向の力を受けてもよいように、供給装置４０に接続される。この目的のため、前記チューブ３４は、前記空洞８５を外部に開放する開口８８を有し、開口はダクト４７または供給ライン４３に接続される。こうして、前記空洞８５は、圧力チャンバを形成する。
【００７０】
前記固定部材３０を有効化するために、前記チューブ３４の前記空洞８５は、圧力生成媒体が充填される。これは、空洞８５の容積を増大させ、これにより、前記チューブ３４の接触面３１が前記内部挿入物に押圧された前記ガスノズル２の前記内面２９と十分安定して接触するまで、前記チューブ３４の断面積を増大させる。
【００７１】
前記チューブ３４またはシール部材は、例えば、エチレンプロピレンジエン重合体またはシリコン、ゴム、プラスチック、ガラスまたは天然繊維、織布または同様のもの、或いは、それらの材料の組み合わせからなってもよい。前記チューブ３４は、膨張可能であり、選択的に、前記チューブ３４の容積が増加するに連れて前記チューブ３４の外皮厚さ８７が減少するような弾性であってもよい。さらに、前記チューブ３４は、前記固定部材３０が無効化された状態、つまり、前記チューブ３４の空洞８５がガス抜きまたは空にされたとき、前記チューブ３４が折りたたまれるように、膨張可能でなく柔軟であってもよい。
【００７２】
図８は、内部挿入物２８にガスノズル２を取り付けるための固定部材３０を有する溶接トーチ６の他の実施形態を示す。ここで、前記固定部材３０は、隔膜８９である。前記隔膜８９は、柔軟な材料からなり、接触面３１および内面４４を有し、前記接触面が図中に示した両矢印の方向に移動可能である。前記隔膜８９を膨張させるために、前記接触面３１が上記の如く外側に押し出されるように、矢印３７の方向に前記内面４４に力が加えられる。これを達成するために、過剰な圧力が前記内面４４の下に加えられ、そして、上述の供給装置４０がこの目的のために前記隔膜８９に効果的に接続されている。前記ガスノズル２が前記内部挿入物２８に押圧されたなら、前記隔膜８９に圧力が加えられ、前記隔膜８９の前記接触面３１と前記ガスノズル２の前記内面２９との間の非確定的な接続が達成される。好ましくは、この接続は気密でもある。この接続の原則は、図３から６に記載の実施形態に対応し、上述の構成要素および実施形態は、図８に示した解決策に適用されてもよい。
【００７３】
図示するように、前記隔膜８９は、前記内部挿入物２８の全周に伸びる溝状の凹部５０の中に設けられている。前記隔膜８９は、部分３６の上で、前記隔膜８９が円筒形中―部上部分の形状を有するように、前記内部挿入物２８の全周を覆う。周辺部９０，９１において、前記隔膜８９は、線状または平面状で、接触点９２，９３を形成する制限面５１の上に載り、前記凹部５０の前記制限面５１の全周は覆われている。接触点９２，９３は、前記隔膜８９と前記内部挿入物との間の気密な接続である。そのような接触点９２，９３を提供するために、前記隔膜８９は、接続部材９４，例えば、前記隔膜８９の前記周辺部９０，９１を前記内部挿入物の内側で前記凹部５０の前記制限面５１に対して押し付ける羽根のように作用する環状引き付け部材、または、しっかり接合する接着部材などを有してもよい。
【００７４】
前記内部挿入物２８は、前記隔膜８９の内面４４の下の凹部８９の開口５２に開口するダクト４７を有してもよい。前記固定部材が有効になったとき、前記ダクト４７または前記供給ライン４３を介して圧力が伝えられ、前記隔膜８９の前記内面に過剰な圧力を与えることによって、前記隔膜が矢印３７の方向に膨張する。前記固定部材３０が無効化されたとき、前記ダクト４７または前記供給ライン４３の中の前記過剰な圧力は取り除かれる。
【００７５】
他の実施形態について言及するがそれは図示しない。この実施形態において、固定部材３０は、供給装置４０によって過剰な圧力を加えることで、ガスノズル２と係合してそれを固定するようにガイドの中で移動させ得る機械的プッシャまたは同様のものを有する。前記係合または固定は、確定的であっても非確定的であってもよい。
【００７６】
図９および１０は、シングルまたはマルチワイヤ溶接トーチ６或いはレーザ複合式のシングルまたはマルチワイヤの溶接ヘッド１のための接触チューブ２０を示す。図９は、元の形状の前記接触チューブ２０を示し、図１０は、使用後の湾曲した形状の前記接触チューブ２０を示す。
【００７７】
前記接触チューブ２０は、溶接ワイヤ２１のための長手方向の中心軸７０を有する貫通案内穴７１と、好ましくは、破線で示すように、前記案内穴７１と同芯でより大きな形を有する穴９５とを有する。さらに、上述のように、前記接触チューブ２０は、少なくとも１つの接触チューブ２０の前記案内穴７１の前記長手方向の中心軸７０が、接触チューブ長さ７３の少なくとも１つの部分７２で湾曲している形状のようなものである。
【００７８】
前記接触チューブ２０の前記案内穴７１に、溶接ワイヤ２１の出口６２の領域において湾曲または角を与えるために、前記接触チューブ２０は、図９に示すように最初は直線状に用意される。続いて、それは、適当なプロセス工程において湾曲させられる。例えば、前記接触チューブ２０は、単純な形に固定され、適切な装置（不図示）を使用して前部出口領域６２において前記接触チューブ２０の外面に圧力が与えられ、前記接触チューブ２０の１つの部分７２がある角度７４に変形させられる。全部７２の径は、所定の変形を可能にするためにその後方の領域９６の径より小さい。
【００７９】
さらに、流路径は、前記湾曲によって形成され、それ故、溶接ワイヤ２１は挿入が容易である。溶接ワイヤ２１のための前記案内穴７１は、好ましくは、従来の接触チューブ２０よりも大きく形成される。例えば、もし溶接ワイヤ２１が１．２ｍｍの径を有していれば、前記案内穴は、１．４ｍｍから２ｍｍの間の、好ましくは１．６ｍｍの径を有する。これは、前記接触チューブの詰まりを低減するのにも役立ち、前記案内穴の大きな径および前記変形のために、前記溶接ワイヤ２１が挿入されたままであってもよいので、前記湾曲は、変形プロセスによって準備されてもよい。
【００８０】
本発明によれば、１つの接触チューブ前面９７は、角度を付けて切断され、または、傾斜してもよい。前記接触チューブ前面９７は、前記長手方向の中心軸７０に対して、４０°から７０°、好ましくは４５°の角度を有する。この実施形態において、出口開口６２は、楕円であり、出口開口６２が溶接スパッタで詰まる可能性を非常に小さくする。同時に、前記スパッタが当たる領域が小さく、そのため、前記接触チューブを長く使用可能にする。当然に、そのような傾斜した接触チューブ前面９７を直線状または湾曲した接触チューブに使用することができる。
【００８１】
上述した個々の実施形態は、互いに組み合わせてもよい。さらに、本発明は、１本の溶接ワイヤを移送するために、例えば、接触チューブ、接触ソケット等のような構成要素を有するだけのシングルワイヤ溶接トーチ６に適用してもよく、或いは、本発明は、少なくとも２本の溶接ワイヤを移送する構成要素を有するマルチワイヤ溶接トーチに使用してもよい。本発明は、異なる数の溶接ワイヤに使用してもよいことは、当業者には自明である。
【００８２】
特に、図１，２，３，４，５，６，７および８に示した実施形態は、本発明に係る個々の解決策の基礎となってもよい。本発明に係る課題または問題および解決策は、これらの図の詳細な説明において説明されている。
【符号の説明】
【００８３】
２…ガスノズル
６…溶接トーチ
２０…接触チューブ
２８…内部挿入物
３０…固定部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本発明は、制御装置と、ロボットアームの上に設置され、前記溶接トーチが溶融ワイヤの出口領域にガスノズルを備える溶接トーチとを有するロボット溶接システムのプロセス制御の方法、特に、レーザ複合式溶接のための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶融電極のための溶接装置および溶接プロセス、例えば、ＭＩＧ／ＭＡＧ溶接プロセスが従来技術から公知である。レーザ光線を使用する溶接のためのシステムおよびプロセスも公知である。レーザ複合式プロセスとして公知の、適切な装置を使用するこれらのプロセスの組み合わせもまた公知であり、広く使用されている。
【０００３】
例えば、従来のレーザ複合式溶接プロセスは、ＷＯ０２／４０２１１およびＷＯ０１／３８０３８より公知である。しかしながら、これらの溶接装置は、ガスノズルが、トーチ距離、突出長さなどに関する、複数の溶接ワイヤの使用により発生する特別な条件について考慮されていないために、第１に、マルチワイヤ溶接トーチを使用するときにいくつかの欠点を有する。これは溶接プロセス制御に問題を生じさせるかもしれない。
【０００４】
そのような公知の溶接装置は、コンピュータ制御ロボット溶接システムの形態の自動工業生産に集中的に使用される。そのようなシステムにおいて、溶接トーチは、ロボットアームにより工作物の上の接続点に沿って案内される。溶接プロセスは、溶接スパッタ、溶接ワイヤと接触チューブとの間の接触溶接等に起因して、溶接ワイヤ出口領域で、溶接トーチのガスノズルおよび接触チューブに堆積を生成する。それ故、溶接プロセスを平穏に進行することを確実にするために、溶接トーチの出口領域を定期的に保守および清掃する必要がある。保守のために、溶接ワイヤへの、任意に、さらなる部品、例えばガスノルへの電気的接続を提供する接触チューブは、保守要員によって手作業で交換される。そのような要員は、通常ねじ込まれた接触チューブおよびねじ止めされたガスノズルを１つずつ取り外し、新しいものを再設置しなければならない。これは、生産ライン全体を停止する必要があるために、非常に不利であり、多くの金と時間がかかることが実証されている。
【特許文献１】国際公開第０２／４０２１１号パンフレット
【特許文献２】国際公開第０１／３８０３８号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、溶接プロセスおよび特に必要な保守手順、並びに、それらをより効率的にすることとである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の課題を達成する独立した方法では、溶接プロセスの保守手順が、決まった時間、またはセンサによって検出されるパラメータに応じて、開始される。溶接トーチが保守位置に配置され、そして、溶接トーチのガスノズルと内部挿入物との間の接続が、溶接トーチの固定部材の大きさの空間的減少によって分離され、ガスノズルが溶接トーチから取り外される。続いて、請求項１の特徴部分に記載されているように、保管ガスノズルが前記溶接トーチに配置され、固定部材の空間的膨張によって、溶接トーチのガスノズルと内部挿入物との間に特に気密な接続が提供される。
【０００７】
この実施形態は、接続の気密な封止だけでなく前記ガスノズルの取り付けを可能にし、前記固定部材の有効化または無効化によって前記ガスノズルの簡単な取り外しまたは取り付けを可能にする膨張可能な固定部材の使用により、有利である。前記膨張可能な固定部材の状態は、溶接装置制御装置またはロボット制御ユニットからの制御信号により駆動または供給する多様な装置によって、容易に決定されてもよい。これは、ガスノズルが完全に自動的に交換されてもよいので、溶接トーチの保守および清掃プロセスの自動化を可能にする。こうして、溶接トーチ保守時間は最小化され、製造がより効率的になる。さらに、保守要員が必要ない。選択的に、保守時間が短いので、構成要素を短い期間だけ使用することで、ガスノズルおよび接触チューブの摩耗および汚れを低減するように、保守間隔を短くしてもよい。
【０００８】
そのような方法は、溶接トーチの保守を大幅に簡略化し、そのような保守は、ロボットシステムによって、自動的に簡単に実行される。
【０００９】
請求項２および３にかかるプロセスは、それぞれの位置に配置されたガスノズルが溶接トーチに自動的に取り付けられるように、ロボット制御の所定座標への溶接トーチの簡単な位置決めを可能にする。ガスノズルの固定の制御のための有利な方法は、請求項４および５に記載される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ロボット溶接システムのレーザ複合式溶接ヘッドの側面図。
【図２】図１の構成における溶接トーチガスノズル領域の簡略詳細図。
【図３】１つの可能な溶接トーチの実施形態の分解斜視図。
【図４】ガスノズル領域に固定部材を有するマルチワイヤ溶接トーチの実施形態の図５におけるIV−IV線での長手方向断面図。
【図５】ガスノズルが取り付けられた溶接トーチ内部挿入物の図４における矢印Ｖ方向の正面図。
【図６】ガスノズルを破線で示した固定部材を有する内部挿入物の側面図。
【図７】膨張可能なホースの形式の固定部材を有する溶接トーチの半分の図５におけるVII−VII線での断面図。
【図８】固定部材が隔膜で形成された溶接トーチとガスノズルとの他の実施形態の半分の断面図。
【図９】接触チューブの簡略拡大図。
【図１０】接触チューブの簡略拡大図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明は、今、図１にかかるレーザ複合式溶接ヘッド１を用いて、非常に詳細に説明される。しかしながら、本発明は、専ら溶融電極を有するアーク溶接のために設計されたシングルまたはマルチワイヤの溶接トーチ、特にＭＩＧ／ＭＡＧトーチに適用してもよいことに留意が必要である。
【００１２】
図１は、レーザ溶接およびアーク溶接のプロセスのためのレーザ複合式溶接ヘッド１を示す。それは、アーク溶接に必要なガスノズル２を有する。
【００１３】
本レーザ複合式溶接ヘッド１は、市場入手可能な従来の構成要素および部品およびそれらの組み合わせを、特別な方法で使用する。これらの構成要素および部品は、ロボット。特にロボットアーム４（概略図示）に接続された少なくとも１つの設置プレート３の上に配置されている。前記構成要素および部品は、レーザ５またはレーザ５のための光学合焦ユニットおよびアーク溶接のためのガスノズル２を有する溶接トーチ６によって形成されてもよい。溶接トーチは、ホースパックを介して溶接装置（詳細不図示）に接続され、前記溶接装置は、電流源、制御装置、操作部材、ワイヤ供給機等のような構成要素を有する。さらなる部材またはさらなる構成要素は、前記レーザ５または前記光学合焦ユニットに配属されたクロスジェット７によって形成されてもよく、振り分け装置８が前記クロスジェットに与えられてもよい。
【００１４】
前記レーザ５または前記光学合焦ユニットは、焦点距離９、特に、例えば、基準平面１０または工作物１２の表面１１から５０から４００ｍｍの前記レーザ５または光学合焦ユニットまでの焦点長さを有する。前記基準平面１０は、前記焦点距離または前記焦点長さによって形成され、前記工作物１２の表面１１は、それと同様に並び、或いは、前記焦点距離９を形成する焦点１３は、前記工作物１２の外側または内側に位置する。図１および２の例は、前記焦点１３が工作物１２の表面１１の下に配置された、つまり、前記焦点１３が工作物１２の内側に配置または配列された配置を示す。
【００１５】
他の部材または構成要素の他のお互いの配置は、非常に高い品質で事項される溶接プロセスのために必要不可欠である。図示した例では、前記溶接トーチ６、特に前記溶接トーチ６に沿って長さ方向に延伸する長手方向の中心軸は、前記レーザ５または前記光学合焦ユニットに対して、特に、レーザ光線１６の中心に延伸するレーザ軸１７に対して、例えば２５°と３５°との間の角度１５で配置されている。前記レーザ軸１７は、前記基準平面１０および／または前記工作物１２の表面１１に対して８０°から１００°の間、好ましくは９０°の角度１８を有する。
【００１６】
図１および２の実施形態は、水平に配置された工作物１２を示す。もし、前記工作物１２の位置、特にその表面１１の位置が溶接プロセスの間に変更されたなら、前記レーザ５、特に前記レーザ軸１７は、前記表面１１に対して、前記１８が８０°から１００°の間、好ましくは９０°になるように配置される必要がある。
【００１７】
これは、ロボット、特に前記ロボットアーム４の溶接経路の、それぞれの構成要素がお互いに、常に同じ位置、距離および角度になるように協調したプログラムによって容易に達成される。これにより、前記レーザ軸１７は、前記工作物１２の前記表面１１に対して、同じ所定の角度１８を常に有する。
【００１８】
図２は、溶接トーチ６〜または接触チューブ２０から溶接ワイヤ２１から出る溶接ワイヤ２１が、レーザ５または光学合焦ユニットから放射されるレーザ光線１６から、特に、前記レーザ光線１６の中心に沿って延伸するレーザ軸１７からの距離１９にあることを示す。全体的に、図中に使用された添字ａおよびｂは、溶接トーチに複数設けられた同様の部品を示すが、これらの同様の部品は、構成に応じて完全に同一である必要はない。これは、例えば、この例において２重に設けられている２つの接触チューブ２０ａ，２０ｂおよび距離１９ａ，１９ｂに適用される。これらの添字は、これ以降、もしそれらが理解のために重要でなければ、省略されるかもしれない。
【００１９】
図中のダブルワイヤ溶接トーチ６は、異なる距離１９ａおよび１９ｂを有する。しかしながら、接触チューブ２０ａおよび２０ｂから出る溶接ワイヤ２１ａおよび２１ｂは、レーザ光線１６を含んで、互いに対して共通の溶融金属槽を形成するような方向に位置する。このため、溶接プロセスにおいて、簡略化のために図示しないが、共通の溶融金属槽および共通の溶接プラズマが形成される。つまり、レーザ光線１６およびアークは、共通の溶接プラズマ、すなわち、不活性ガス雰囲気を備える１つの溶接領域または溶融金属槽に同時に作用し、これらの２つのプロセスが互いに影響し合い補助し合う。もし、溶接ワイヤの先端とレーザ軸１７との間の距離１９ａおよび１９ｂが広すぎる場合、前記レーザ光線１６は、独自の溶接槽または溶融金属槽を形成してもよい。前記アークと前記レーザ光線との間の距離が広く、前記光線がアーク溶接プロセスの溶接プラズマの中に放射されないので、次のアーク溶接プロセスのために再度冷却され、それ故十分な溶け込みができない。当然ながら、前記距離１９ａ，１９ｂを前記溶接ワイヤの先端２２ａ，２２ｂに対して合致させるだけでなく、距離１９ａ，１９ｂを、それらが溶接プロセスに非常に重要であるので、前記溶接ワイヤ２１ａ，２１ｂと工作物１２との間に点火されるアークに適用することもできる。
【００２０】
しかしながら、前記溶接ワイヤの先端２２ａ，２２ｂへの前記距離１９ａ，１９ｂに合致させることを可能にするため、前記溶接ワイヤ２１ａ，２１ｂは、それぞれ、好ましくは１０ｍｍから１４ｍｍの間の突出長さ２３ａ，２３ｂを有する。第１の溶接ワイヤ２１ａの突出長さ２３ａは、他の溶接ワイヤ２１ｂの突出長さ２３ｂと異なってもよい。前記突出長さ２３ａ，２３ｂは、手動または自動の公知の多様な方法で調節されてもよい。
【００２１】
レーザ光線１６は、様々な波長を有する光線が集まって形成されているので、前記レーザ５から前記焦点１３へと円錐形、または、前記レーザ５または光学合焦ユニットから前記焦点１３へとテーパ状をなし、前記レーザ５の可能な最大の出力またはエネルギー密度が前記焦点１３において達成される。
【００２２】
図２および３は、前記ガスノズル２が、前面２４の領域に、溶接ワイヤ用の出口開口２５を有することと、前記ガスノズル２が、さらなる前面２６に、前記溶接トーチ６の内部挿入物２８の上に配設するために、受入領域２７を有することとを示す。前記受入領域２７は、円筒状の内面２９を有する実質的に管状である。
【００２３】
図３は、前記溶接トーチ６の分解図である。固定部材３０は、前記ガスノズル２の領域に前記ガスノズル２を前記内部挿入物２８に取り外し可能に固定することが示されている。前記ノズル２と前記内部挿入物との間の接続は、前記固定部材３０接触面３１と、前記ガスノズルの内面２９との間に提供される。円筒形のシールリング３２、環状に配置されたガス流路穴を有するガス分配リング３３、保護リング等の図中に示されている他の構成要素は、任意であり、従来技術から公知であるので、ここではより詳細に説明しない。しかしながら、前記ガスノズルおよび／または前記内部挿入物２８は、異なる位置、特に前記固定部材３０の領域に、全周に亘ってシールリップが設けられている。図示された接触ソケット７７ａ，７７ｂは、後に説明する。
【００２４】
前記ガスノズル２の前記内部挿入物２８の上での位置を定めるための、第１の位置決め部材、特に、凹部または突起が、受入領域２７において、前記ガスノズル２に設けられてもよい。さらなる位置決め部材、例えば、突起が、前記内部挿入物２８の上に設けられ、前記第１の位置決め部材に接続される。そのような接続の概要は、図６に示される。
【００２５】
図４は、溶接トーチ６のガスノズル２の領域の長手方向断面である。内部挿入物２８に設けられた固定部材３０は、また、前記ガスノズル２と前記内部挿入物２８との間の気密な接続を提供するシール部材としての役目を果たす。それは、特に、柔軟、延性または弾性の材料からなる前記固定部材３０の少なくとも一部を準備するのに好ましい。つまり、前記固定部材３０は、必要であれば、少なくとも部分的に、その外表面の形状を変更、特に、それを大きくまたは小さくしてもよい。こうして、接続を提供するために、前記ガスノズル２の前記内面２９に隣接する前記固定部材３０の接触面の位置は、前記内面２９に応じて変更されてもよい。
【００２６】
前記ガスノズル２と前記内部挿入物２８との間の接続状態、特に、この接続の強度は、前記固定部材３０の形状によって決定される。前記接続は、好ましくは、前記固定部材３０の前記接触面３１と前記ガスノズル２の前記内面２９との間の圧力または面圧によって達成される。この接続は、確定的なものではなく、好ましくは摩擦によるものである。前記接続の強度は、長手方向の中心軸１４と同軸の成分を有する力、つまり、張力が前記ガスノズルを介して伝達されないように選択される。こうして、前記ガスノズル２は、前記固定部材３０が有効化したとき、前記内部挿入物２８から取り外され得る。接続の強度は、前記膨張可能な固定部材３０の膨張の度合いによって決定されてもよい。
【００２７】
簡単な実施形態では、前記固定部材３０は、選択的に弾性材料、例えば混合ゴムからなる管状のホース３４またはシール部材により形成される。そのような実施形態は、図７に関してより詳細に説明される。
【００２８】
さらに、図４は、前記ガスノズル２が管状で、前記内部挿入物２８のシャフト状の長尺部の上に押圧され、前記固定部材３０を介してそれに固定されたハウジング３５を有することを示す。前記ガスノズル２の受入領域２７の中に、前記固定部材３０は、前記固定部材２０の前記接触面３１と部分３６を介して接触しており、前記接続がこの部分３６において成立している。前記接触面３１は、矢印３７の方向に作用する結果的に生じる力によって、前記ガスノズル２のハウジング３５の内面２９に対して押圧されている。従って、この圧力接続が前記接触面３１の位置を前記矢印の方向に変化させることにより達成される。この目的のため、前記固定部材３０は、圧力生成媒体、特に、不活性ガスまたは圧縮空気を受ける。チューブ３４および隔膜８９のような前記固定部材３０の可能な実施形態は、図７および８に関して、より詳細に説明される。
【００２９】
図４，５および６は、前記固定部材３０が前記内部挿入物の外表面３８の周りにリング状に延伸していることを示す。前記接触面３１は、完全な円周状に、前記内表面２９と堅い閉鎖接触接続を形成する。これは、前記ガスノズル２の前記中空ハウジング３５の中を流れる不活性ガス（矢印３９で象徴的に図示）、例えば、アルゴン、ヘリウム、或いは、ＣＯ２のような活性ガスが、前記ガスノズル２と前記内部挿入物２８との間の前記接続を通して漏出し得ないことを確実にする。
【００３０】
前記固定部材３０、特に、前記ホース３４の断面は、前記部分３６上の前記接触面３１が平面的形状であり、前記ガスノズル２の前記内面２９との接触の領域が可能な限り大きいように、例えば、概ね長方形またはＵ字型である。それは、湾曲または輪郭付けられた接触面３１を有する固定部材３０を問題なく使用することも可能である。
【００３１】
前記固定部材３０の前記接触面３１および／または前記ガスノズル２の前記受入部材２７の前記内面２９は、非確定的または摩擦的および／または気密な接続を達成することを助ける特別な構造を有してもよい。例えば、それらは粗面であってもよく、それらは容易な付着性のためにコーティング、摩擦ラインイング、或いは、マイクロまたはナノ構造を有してもよい。そのような、または、他の好ましい実施形態は、組み立て技術の当業者には従来技術から公知である。
【００３２】
前記固定部材３０は、要求に応じて前記固定部材３０を有効化または無効化させる媒体を用意し、それを前記固定部材３０に供給する供給装置４０に効果的に接続されている。図３から８に示される実施形態では、前記供給装置４０は、空圧または油圧発生装置４１、特に、図６のポンプ４２により形成される。圧力発生装置４２は、供給ライン４３を介して前記固定部材３０に接続され、流れる媒体を伝達する。このため、前記固定部材３０の弾性または変形可能領域の内面４４は、媒体の影響を受けて、前記固定部材３０を膨張させて前記接触面３１の位置を変化させてもよい。
【００３３】
前記供給ライン４３は、例えば、シール部材バルブまたは同様のものを有する中空円筒形の押し込みまたはねじ込み部材、として形成してもよいカップリング機構４５を介して前記内部挿入物の上に設けられる。さらに、前記供給ライン４３は、前記カップリング機構４５によって、管状の固定部材３０の内部空間に直接接続されてもよい。この場合、管状の前記供給ライン４３は、前記ガスノズル２または前記内部挿入物２８の内側に挿入され、或いは、前記カップリング機構４５が前記溶接トーチの上に設けられ、前記供給ライン４３は、前記ガスノズル２または前記内部挿入物２８の外側から前記固定部材３０まで案内される。
【００３４】
図６から８に図示された実施形態では、ダクト４７が前記内部挿入物２８の中に設けられている。ダクト４７は、一方で、前記固定部材３０の前記内面４４の領域に通じ、他方で前記圧力発生装置４１に流通接続する。例えば、前記ダクト４７は、前記内部挿入物２８の１以上の円筒形の穴により形成される。前記カップリング機構４５のブッシング４８は、前記ダクト４７の前記供給ライン４３に対する接続を達成するために設けられる。ブッシング４８は、好ましくは、気密な機械的接続を達成可能にするシール部材を有する。
【００３５】
前記カップリング機構４５に関し、２つの耐圧管のシールされた取り外し可能な接続のための従来のカップリングとして形成されることに注意しなければならない。それは、押し込み式、スナップ式、ねじ込み式の接続など、当業者に公知の従来技術であってもよい。
【００３６】
前記溶接トーチ６の中に、前記ダクト４７に代えて、流管、例えば、前記ダクト４７と同じ機能を満たす柔軟なプラスチックまたはゴム製の管だけを設置することもできる。
【００３７】
図６は、好ましくは、バルブ４９が前記供給装置４０または前記固定部材３０に設けられ、前記ダクト４７または前記固定部材３０のガス抜きをする。図６の実施形態において、前記バルブ４９は前記供給ライン４３に、パイロット式逆止弁の形で設けられている。こうして、ガス抜きのとき、前記バルブ４９は非閉鎖であって、前記固定部材３０の上または中に作用する過剰な圧力が取り除かれ、それにより、接続が前記固定部材３０により解除されてもよいので、前記供給ライン４３は、共通往復管として使用されてもよい。そのようなバルブ４９は、また、前記圧力発生装置４１、例えば前記ホース３４のポンプアップが前記固定部材を有効化させる操作においてのみ、存在する必要があり、十分な圧力が与えられたとき、前記圧力発生装置４１の作動を要求することなく、圧力は前記逆止弁によって保持されるという利点を有する。
【００３８】
当然ながら、特別なガス抜き装置または個別の往復管が前記固定部材３０のために設けられ、逆止弁の存在が不要な実施形態を有することもできる。
【００３９】
特に有利な実施形態において、レーザ複合式溶接プロセスのための前記供給装置４０は、圧縮空気装置である。レーザ複合式溶接ヘッド１は、上述の、基本的に圧縮空気の噴流がレーザレンズシステムに対して横断して流れ、前記レーザレンズシステムの汚染を防止するクロスジェット７を有する。このため、とにかくレーザ複合式溶接ヘッド１に提供される前記クロスジェット７のための圧縮空気の供給は、上述のような前記固定部材３０のための供給装置４０としても使用されてもよい。そのような実施形態において、前記固定部材３０のための特別な圧力発生装置４１を設けることは必ずしも必要でないが、前記クロスジェット圧縮空気装置の流れは、前記固定部材に管を介して接続される必要がある。前記管状の固定部材３０のガス供給および／またはガス抜きを可能にするコントロールバルブがこの流れの接続に与えされ、前記固定部材３０の状態を制御してもよい。
【００４０】
さらに、前記固定部材３０のために、矢印３９に係る、存在する不活性ガスの流れを使用することも可能である。この場合、前記不活性ガス３９は、前記固定部材３０に充填または拡張させる圧力媒体として使用される。前記不活性ガス３９の一部は、好ましくは、前記固定部材３０に前記ダクト４７または供給ラインを介して供給されてもよい。選択的に、不活性ガスの流れを必要圧力に昇圧するために、圧力発生装置が追加して設けられてもよい。
【００４１】
図３から８は、前記固定部材３０が好ましくは、凹部５０の全周に亘って設けられ、前記内部挿入物２８の外側４６に配置されていることを示す。前記凹部５０は、溝状に形成され、前記凹部５０の制限表面５１は、前記ダクト４７または前記供給ライン４０に接続された開口５２を有してもよい。
【００４２】
選択的に、前記固定部材３０は、例えば、同時に必要な流れの接続を提供するカップリング機構４５による付着力または機械的接続によって、前記凹部５０の内側に取り付けられる。機械的予圧を使用して前記内部挿入物の上にそれを引き込むことによって、前記リング上の固定部材３０を単に挿入するだけで、前記凹部５０の中の十分な取り付けが既に達成されているかもしれないので、前記内部挿入物２８と前記固定部材３０との間の別々の接続は必ずしも必要でない。
【００４３】
前記固定部材３０の適切な機能が、前記ガスノズル２の領域の熱によって妨げられないように、前記固定部材３０は、少なくとも部分的に耐熱材料からなってもよく、或いは、断熱材料が、前記内部挿入物２８の上に、例えば前記凹部の中に、設けられてもよいことは注意すべきかもしれない。
【００４４】
個々の実施形態において、１以上の接触チューブ２０のための受入部材５３は、前記管状のガスノズル２の前記ハウジング３５の内側または内部中空空間に設けられる。前記受入部材５３は、前記ガスノズルの内側の所定のまたは特定可能な位置に、前記接触チューブ２０を保持する。前記受入部材５３は、前記接触チューブ２０が電気的に前記ハウジング３５から絶縁されるように構成されている。もし、いくつかの接触チューブが前記受入部材によって保持されているならば、それらは、前記受入部材５３によって互いに絶縁される。
【００４５】
好ましくは、前記受入部材５３において、１つの凹部５４、特に穴が、核接触チューブ２０のために設けられ、前記チューブが前記凹部の中に取り付けられる。例えば、前記接触チューブ２０は、例えば前記凹部５４に圧入されてもよい。また、前記接触チューブを前記受入部材５３の中に、ねじ込み、係止などすることもできる。
【００４６】
絶縁のために、前記受入部材５３は、非導電性絶縁材料、例えば、プラスチック、セラミックなどからなってもよい。１以上の絶縁ソケットまたは同様のものが前記受入部材５３の前記凹部５４の中に挿入され、前記接触チューブを受け入れてもよい。この場合、前記受入部材５３の本体は、導電性材料、例えば金属からなってもよい。
【００４７】
図４は、受入部材５３が例えば、実質的に円板または板状に形成されていることを示す。前記受入部材５３は、前記ガスノズル２の中に挿入物５５の形で設けられている。前記挿入物５５は、少なくとも１つの自身の幅５６全体を通した穴５７を有する。本発明は、これ以降、２つの接触チューブ２０が挿入物５５によって保持された、つまり、２つの穴５７が前記挿入物５５に設けられた、図４に示した実施形態を使用して、より詳細に説明される。
【００４８】
前記挿入物５５は、いずれも、前記ガスノズル２の前記ハウジング３５と一体に形成されてもよく、或いは、前記ガスノズル２の内側に別の構成要素として設置されてもよい。前記接触チューブ２０ａ，２０ｂは、前記挿入物５５の細い側５８，５９から突出する。寸法６０，６１は、前記接触チューブ２２ａ，２２ｂから溶接ワイヤ２１ａ，２１ｂの出口６２，５３までの間の距離と、前記ガスノズル２の前記開口に対する前記挿入物５５の前記細い側５９の距離とを定めるのに特に重要である。溶接プロセスは、前記距離６０，６１の変化によって、前記溶接ワイヤ２０ａ，２０ｂの突出長さ２３ａ，２３ｂが変化するので、大きく影響を受けるかもしれない。一般に、溶接プロセスは、前記突出長さ２３の変化による多様な、例えば、溶接ワイヤ２０の溶融量および工作物１２の上の隙間ブリッジ特性に応じた影響を受けるかもしれない。
【００４９】
本例において、距離６０と６１とは、異なる寸法である。前記第２接触チューブ２０ｂの寸法６１は、前記第１接触チューブ２０ａの寸法６０より小さい。これは、前記溶接トーチ６が工作物１２に対する角度（すなわち、図１の角度１５）をもって保持されたなら、利点である。なぜなら、溶接ワイヤ２０ａおよび２０ｂの突出長さ２３ａおよび２３ｂが概ね同じ寸法になり、前記溶接トーチ６が小さい距離６２で表面１１に沿って移動してもよいからである。これは、一般に溶接プロセスを改善する。
【００５０】
これに関して、本発明の他の個別の実施形態、すなわち、特に、レーザ複合式溶接プロセスのための、マルチワイヤ溶接トーチ用のガスノズル２が特に有利である。前記ガスノズル２のハウジング３５は、特に、長手方向の中心軸６５について回転対称になるように延伸する。出口開口２５を有する第１の前面２４は、長手方向の中心軸６５に対して角度を有する平面６６に沿って延伸する。前記長手方向の中心軸６５に直交する基準面６８と平面６６との間の角度６７は、接触チューブ２０ａ，２０ｂの距離６０，６１によって決定される。前記平面６６または前面２４は、前記接触チューブ２０ａの前記外部溶接ワイヤ出口開口６２から、前記ガスノズルの前記第２の前面２６の方向の前記長手方向の中心軸６５の方向に距離６９をおいて配置される前記他の接触チューブ２０ｂのさらなる溶接ワイヤ出口６３に向かって延伸する。
【００５１】
前記基準面６８と前記傾斜面６６との間の前記角度６７は、例えば、５°から６０°の間、好ましくは５°から３０°の間である。
【００５２】
２つの接触チューブ２０ａ，２０ｂの出口６２，６３の異なる距離に適するそのようなガスノズル２の実施形態は、もしそれが角度をもって保持されるなら、前記溶接トーチ６の工作物１２に対する接近を改善し、いくつかの溶融溶接ワイヤを使用する溶接プロセスが、前記距離６４を変化させることで最適化され、柔軟になる。
【００５３】
本発明の課題を達成する他の個別の方法は、また、図４，９および１０に示されている。前記図は、特にレーザ複合式溶接プロセス用の、溶融電極を使用するアーク溶接のための構成要素を有する溶接トーチ６または接触チューブ２０を示す。１以上の構成要素は、前記接触チューブ２０の長手方向の中心軸７０に沿って延伸する前記溶接ワイヤ２１のための案内穴７１を有する前記接触チューブ２０（接触チューブ２０ａおよび２０ｂ）によって形成される。本発明において、前記少なくとも１つの接触チューブ２０の前記案内穴７１の長手方向の中心軸７０が少なくとも部分的に湾曲していることが重要である。換言すると、前記案内穴７１は完全に真っ直ぐには延伸せず、接触チューブの長さ７３の少なくとも一つの部分７２に角または湾曲を有する。この実施形態は、これ以降、２つの溶接ワイヤ２１ａ，２１ｂおよび１２つの接触チューブ２０ａ，２０ｂを使用するマルチワイヤ溶接プロセスに関して説明する。
【００５４】
接触チューブ２０ａ，２０ｂは、いずれも、溶接ワイヤ２１ａ，２１ｂの出口６２，６３が位置する端部を有する。部分７２は、前記端部に位置する。少なくとも１つの前記接触チューブ２０ａ，２０ｂにおいて、前記長手方向の軸７０または前記案内穴７１は、角または湾曲を有する。好ましくは、両方の接触チューブ２０ａ，２０ｂは、接触チューブの長さ７３の他の部分に対して部分７２に角を有する。このため、溶接ワイヤ２１ａ，２１ｂは、前記接触チューブ２０ａ，２０ｂの前記長手方向の軸７０に平行でなく、前記長手方向の中心軸７０に対して出口角度７４，７３で送出される。よって、前記溶接ワイヤ２１ａ，２１ｂは、前記ガスノズル２の前記長手方向の中心軸６５に対して角度をもって、前記工作物１２の方向に移動させられる。前記溶接ワイヤ２１ａおよび２１ｂは前記工作物１２の方向に収束する。
【００５５】
前記接触チューブ２０ａ，２０ｂは、いずれも保持装置７６ａ，７６ｂ、特に接触ソケット７７ａ，７７ｂの中に、回転可能に保持され、その長手方向の中心軸７０の周りに回転可能であってもよい。特に、前記接触チューブ２０ａ，２０ｂは、３６０°の角度で回転可能であってもよい。図４は、接触して電流を伝達し、すべり摩擦下で互いに対して連続して捻られてもよい、接触チューブ２０ａ，２０ｂの接触平面７８および接触ソケット７７ａ，７７ｂの接触平面７９を示す。これは、前記湾曲した接触チューブ２０ａ，２０ｂの角度７４，７５を、それにより、溶接ワイヤ２１ａ，２１ｂの送出方向をも変化させ、そして、前記出口６２，６３の間の距離８０もまた変化させる。角度７４，７５の調整または距離８０の調整が溶融金属槽へのワイヤの供給に影響するこの方法は、それ故、溶接プロセスに影響するさらなる利点と簡単な方法とを提供する。
【００５６】
前記受入部材５３は、前記接触チューブ２０ａ，２０ｂを設置するために長手方向の保持突起８１を有してもよい。突起は、例えば、それぞれ接触チューブ２０ａ，２０ｂが接する静止面８２を有してもよい。これにより、前記接触チューブ２０ａ，２０ｂは、前記長手方向の中心軸７０の方向に固定される。好ましくは、よりよい固定のために、層板（不図示）が前記接触ソケット７７ａ，７７ｂの中に設けられる。
【００５７】
前記出口角度７４，７５または前記距離８０を変化させる他の方法は、接触チューブ２０ａ，２０ｂの外側または接触面７８の周囲に、接触ソケット７７の接触面７９の形状に適合して収まる多角形形状を与えることである。可能な位置の数、つまり、出口角度７４，７５は、前記多角形の角または辺の数によって決まる。これは、前記接触チューブ２０ａ，２０ｂの位互いの位置を段階的に変化させることを可能にする。例えば、接触チューブ２０の四角形または正方形のシャフトは、接触ソケット７７の中に４つの位置に挿入されてもよく、それぞれの溶接ワイヤ２１ａ，２１ｂの異なる４つの出口角度７４，７５、つまり、出口６２，６３の間の異なる１６の距離８０を可能にする
【００５８】
図９および１０は、接触チューブ２０を示す。
【００５９】
本発明の課題を達成する個別の方法は、ガスノズル２と、上述の少なくとも一部分に対応し、それ故モジュール構造のユニットを形成する１以上の接触チューブ２０とを有する溶接トーチのためのガスノズルキャップに関する。これは、より少ない１つの部品だけしか交換する必要がないので、溶接トーチの清掃または保守のために交換可能な構成要素の自動的取り扱いのために有利である。
【００６０】
本発明は、また、図１および６を用いて説明したロボット溶接システムのプロセス制御のための方法に関する。線溶接に使用される前記溶接システムは、溶接トーチ６またはレーザ複合式溶接ヘッド１を有する溶接装置と、ロボットユニットとを含み、さらに、制御装置８３を有する。一般に、前記溶接トーチ６は、ロボットアーム４またはマニピュレータに取り付けられ、前記ロボットアーム４の移動の進路が前記制御装置によって決定される。溶接ワイヤ２１の出口領域において、前記溶接トーチ６は、必要ならば取り外し可能であってもよいガスノズル２を有する。
【００６１】
選択的に、溶接プロセスのパラメータを把握する、少なくとも１つのセンサが前記ガスノズル２および／または内部挿入物２８に設けられる。前記センサ８４は、特に、接触チューブ２０の領域での、特に、溶接ワイヤ２１の出口６２，６３の周囲での、材料の摩耗または汚染に関するパラメータを記憶するよう意図されている。加えて、前記センサ８４は、選択的に、前記ガスノズルが適切に前記内部挿入物に固定または取り外しされているかどうかを把握してもよい。前記センサ８４は、溶接装置の、溶接プロセスを制御する制御装置８３に接続されている。もし、許容できない状況が、例えば過剰な汚染が検出されたなら、前記制御装置８３は、保守手順を開始する。
【００６２】
この保守手順は、センサなしに、所定の時間に、或いは、ある回数の工程の後に、定期的に開始されてもよいことに注意が必要である。
【００６３】
もし、前記制御装置８３によって溶接プロセスの保守手順が開始されたなら、前記溶接トーチ６は保守位置に運ばれ、そして、前記制御装置は、前記溶接トーチに設けられたガスノズルまたはノズルキャップのための固定部材３０を無効にする。前記溶接トーチ６の前記ガスノズル２と内部挿入物との間の接続は、前記溶接トーチの固定部材の大きさを空間的に減少させることで解除され、そして、前記ガスノズル２は、前記溶接トーチ６から取り外される。前記ガスノズル２は、引き抜き装置によって前記内部挿入物２８から引き離され、或いは、前記溶接トーチ６は、前記ガスノズル２が前記内部挿入物２８から自然に落下または滑り出る角度のあるような位置に至る。続いて、他のガスノズル２は、前記溶接トーチ６の上に配置され、前記固定部材３０によって前記内部挿入物に固定される。前記ガスノズル２と前記溶接トーチ６の前記内部挿入物２８との間の固定は、前記固定部材の空間的膨張によって達成され、特に気密な接続を提供する。
【００６４】
保守手順は、前記溶接トーチ６を保守位置に移動させるようにロボットアーム４の駆動を制御する信号または信号シーケンスを生成する前記溶接装置の前記制御装置８３によって開始される。さらに、供給装置４０を制御する信号が生成され、これにより前記固定部材３０の状態、つまり、それが有効になるか無効になるかが決定される。例えば、前記供給装置４０のバルブ４９は、開放されて前記固定部材３０を無効化して、前記固定部材に作用する過剰な圧力を取り除き、それによって前記固定部材の容積を低減、または、前記ガスノズル２の内面２９から前記固定部材３０の前記接触面を取り除いてもよい。さらに、圧力発生装置４１、特にポンプ４２は、過剰な圧力を生成し、それを前記固定部材３０に供給ライン４３を介して供給することで、前記固定部材３０を有効化するために、連絡してもよい。そこでは、前記固定部材は、少なくとも部分的に、萎んだまたは折りたたんだ状態から延伸または膨張する。こうして、前記固定部材３０の膨張は、前記ガスノズル２と前記内部挿入物２８との間の、非確定的な、特に摩擦による接続を提供する。
【００６５】
制御装置、例えば溶接装置およびロボット制御の多数の通信する制御装置が、ここではこれ以上詳細には説明しないが、このプロセスに含まれてもよいことが注記されてもよい。
【００６６】
保守位置において、前記溶接トーチ６は、例えば、詳細不図示のロボットシステムクリーニングステーションの中に配置される。前記クリーニングステーションにおいて、保守が全自動で行われるように、交換されるガスノズル２は、ロボット制御の所定座標に配置され、使用済みガスノズル２の収納位置が決定される。
【００６７】
図７は、固定部材３０がチューブ３４である前記溶接トーチ６の実施形態を示す。
【００６８】
前記チューブ３４は、厚さ８７の外皮８６に取り囲まれた空洞８５を有する。前記外皮８６は、接触面３１および前記空洞を限定する内面４４を有する。前記外皮８６は、柔軟な、特に柔軟で弾性のある材料からなる。
【００６９】
前記チューブ３４の前記空洞８５は、前記内面４４が、上述のように、矢印３７の方向の力を受けてもよいように、供給装置４０に接続される。この目的のため、前記チューブ３４は、前記空洞８５を外部に開放する開口８８を有し、開口はダクト４７または供給ライン４３に接続される。こうして、前記空洞８５は、圧力チャンバを形成する。
【００７０】
前記固定部材３０を有効化するために、前記チューブ３４の前記空洞８５は、圧力生成媒体が充填される。これは、空洞８５の容積を増大させ、これにより、前記チューブ３４の接触面３１が前記内部挿入物に押圧された前記ガスノズル２の前記内面２９と十分安定して接触するまで、前記チューブ３４の断面積を増大させる。
【００７１】
前記チューブ３４またはシール部材は、例えば、エチレンプロピレンジエン重合体またはシリコン、ゴム、プラスチック、ガラスまたは天然繊維、織布または同様のもの、或いは、それらの材料の組み合わせからなってもよい。前記チューブ３４は、膨張可能であり、選択的に、前記チューブ３４の容積が増加するに連れて前記チューブ３４の外皮厚さ８７が減少するような弾性であってもよい。さらに、前記チューブ３４は、前記固定部材３０が無効化された状態、つまり、前記チューブ３４の空洞８５がガス抜きまたは空にされたとき、前記チューブ３４が折りたたまれるように、膨張可能でなく柔軟であってもよい。
【００７２】
図８は、内部挿入物２８にガスノズル２を取り付けるための固定部材３０を有する溶接トーチ６の他の実施形態を示す。ここで、前記固定部材３０は、隔膜８９である。前記隔膜８９は、柔軟な材料からなり、接触面３１および内面４４を有し、前記接触面が図中に示した両矢印の方向に移動可能である。前記隔膜８９を膨張させるために、前記接触面３１が上記の如く外側に押し出されるように、矢印３７の方向に前記内面４４に力が加えられる。これを達成するために、過剰な圧力が前記内面４４の下に加えられ、そして、上述の供給装置４０がこの目的のために前記隔膜８９に効果的に接続されている。前記ガスノズル２が前記内部挿入物２８に押圧されたなら、前記隔膜８９に圧力が加えられ、前記隔膜８９の前記接触面３１と前記ガスノズル２の前記内面２９との間の非確定的な接続が達成される。好ましくは、この接続は気密でもある。この接続の原則は、図３から６に記載の実施形態に対応し、上述の構成要素および実施形態は、図８に示した解決策に適用されてもよい。
【００７３】
図示するように、前記隔膜８９は、前記内部挿入物２８の全周に伸びる溝状の凹部５０の中に設けられている。前記隔膜８９は、部分３６の上で、前記隔膜８９が円筒形中―部上部分の形状を有するように、前記内部挿入物２８の全周を覆う。周辺部９０，９１において、前記隔膜８９は、線状または平面状で、接触点９２，９３を形成する制限面５１の上に載り、前記凹部５０の前記制限面５１の全周は覆われている。接触点９２，９３は、前記隔膜８９と前記内部挿入物との間の気密な接続である。そのような接触点９２，９３を提供するために、前記隔膜８９は、接続部材９４，例えば、前記隔膜８９の前記周辺部９０，９１を前記内部挿入物の内側で前記凹部５０の前記制限面５１に対して押し付ける羽根のように作用する環状引き付け部材、または、しっかり接合する接着部材などを有してもよい。
【００７４】
前記内部挿入物２８は、前記隔膜８９の内面４４の下の凹部８９の開口５２に開口するダクト４７を有してもよい。前記固定部材が有効になったとき、前記ダクト４７または前記供給ライン４３を介して圧力が伝えられ、前記隔膜８９の前記内面に過剰な圧力を与えることによって、前記隔膜が矢印３７の方向に膨張する。前記固定部材３０が無効化されたとき、前記ダクト４７または前記供給ライン４３の中の前記過剰な圧力は取り除かれる。
【００７５】
他の実施形態について言及するがそれは図示しない。この実施形態において、固定部材３０は、供給装置４０によって過剰な圧力を加えることで、ガスノズル２と係合してそれを固定するようにガイドの中で移動させ得る機械的プッシャまたは同様のものを有する。前記係合または固定は、確定的であっても非確定的であってもよい。
【００７６】
図９および１０は、シングルまたはマルチワイヤ溶接トーチ６或いはレーザ複合式のシングルまたはマルチワイヤの溶接ヘッド１のための接触チューブ２０を示す。図９は、元の形状の前記接触チューブ２０を示し、図１０は、使用後の湾曲した形状の前記接触チューブ２０を示す。
【００７７】
前記接触チューブ２０は、溶接ワイヤ２１のための長手方向の中心軸７０を有する貫通案内穴７１と、好ましくは、破線で示すように、前記案内穴７１と同芯でより大きな形を有する穴９５とを有する。さらに、上述のように、前記接触チューブ２０は、少なくとも１つの接触チューブ２０の前記案内穴７１の前記長手方向の中心軸７０が、接触チューブ長さ７３の少なくとも１つの部分７２で湾曲している形状のようなものである。
【００７８】
前記接触チューブ２０の前記案内穴７１に、溶接ワイヤ２１の出口６２の領域において湾曲または角を与えるために、前記接触チューブ２０は、図９に示すように最初は直線状に用意される。続いて、それは、適当なプロセス工程において湾曲させられる。例えば、前記接触チューブ２０は、単純な形に固定され、適切な装置（不図示）を使用して前部出口領域６２において前記接触チューブ２０の外面に圧力が与えられ、前記接触チューブ２０の１つの部分７２がある角度７４に変形させられる。全部７２の径は、所定の変形を可能にするためにその後方の領域９６の径より小さい。
【００７９】
さらに、流路径は、前記湾曲によって形成され、それ故、溶接ワイヤ２１は挿入が容易である。溶接ワイヤ２１のための前記案内穴７１は、好ましくは、従来の接触チューブ２０よりも大きく形成される。例えば、もし溶接ワイヤ２１が１．２ｍｍの径を有していれば、前記案内穴は、１．４ｍｍから２ｍｍの間の、好ましくは１．６ｍｍの径を有する。これは、前記接触チューブの詰まりを低減するのにも役立ち、前記案内穴の大きな径および前記変形のために、前記溶接ワイヤ２１が挿入されたままであってもよいので、前記湾曲は、変形プロセスによって準備されてもよい。
【００８０】
本発明によれば、１つの接触チューブ前面９７は、角度を付けて切断され、または、傾斜してもよい。前記接触チューブ前面９７は、前記長手方向の中心軸７０に対して、４０°から７０°、好ましくは４５°の角度を有する。この実施形態において、出口開口６２は、楕円であり、出口開口６２が溶接スパッタで詰まる可能性を非常に小さくする。同時に、前記スパッタが当たる領域が小さく、そのため、前記接触チューブを長く使用可能にする。当然に、そのような傾斜した接触チューブ前面９７を直線状または湾曲した接触チューブに使用することができる。
【００８１】
上述した個々の実施形態は、互いに組み合わせてもよい。さらに、本発明は、１本の溶接ワイヤを移送するために、例えば、接触チューブ、接触ソケット等のような構成要素を有するだけのシングルワイヤ溶接トーチ６に適用してもよく、或いは、本発明は、少なくとも２本の溶接ワイヤを移送する構成要素を有するマルチワイヤ溶接トーチに使用してもよい。本発明は、異なる数の溶接ワイヤに使用してもよいことは、当業者には自明である。
【００８２】
特に、図１，２，３，４，５，６，７および８に示した実施形態は、本発明に係る個々の解決策の基礎となってもよい。本発明に係る課題または問題および解決策は、これらの図の詳細な説明において説明されている。
【符号の説明】
【００８３】
２…ガスノズル
６…溶接トーチ
２０…接触チューブ
２８…内部挿入物
３０…固定部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御装置（８３）、および、レーザ複合式の溶接用のロボットアーム（４）に取り付けられた溶接トーチ（６）を有し、前記溶接トーチ（６）は、溶接ワイヤ（２１）の出口領域にガスノズル（２）が設けられたロボット溶接システムのためのプロセス制御の方法において、
溶接プロセスの保守手順が所定の時間またはセンサによって検出されるプロセスパラメータに基づいて開始され、前記保守手順の間に、前記溶接トーチ（６）が保守位置に配置され、そして、前記ガスノズル（２）と前記溶接トーチ（６）の内部挿入物（２８）との間の接続が前記溶接トーチ（６）の固定部材（３０）の大きさの空間的減少によって解除され、前記ガスノズル（２）が前記溶接トーチ（６）から取り外され、続いて、他のガスノズル（２）が前記溶接トーチ（６）上に配置され、特に気密な接続が前記ガスノズル（２）と前記溶接トーチ（６）の前記内部挿入物（２８）との間に、前記固定部材（３０）の空間的膨張により提供されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記溶接トーチ（６）を保守位置に移動させるための信号が、前記制御装置（８３）から前記ロボットアーム（４）の駆動装置に伝送されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記溶接トーチ（６）は、保守位置において、前記ガスノズル（２）の取り外しと新しいガスノズル（２）の受け取りとの両方のための所定の座標の清掃ステーションの中に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記固定部材（３０）は、前記固定部材（３０）が過剰な圧力の作用によって膨張するように、供給装置（４０）による有効化のための媒体に支配されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
堅固でない摩擦的接続が前記固定部材（３０）の膨張によって与えられることを特徴とする請求項１または４に記載の方法。
【請求項１】
制御装置（８３）、および、レーザ複合式の溶接用のロボットアーム（４）に取り付けられた溶接トーチ（６）を有し、前記溶接トーチ（６）は、溶接ワイヤ（２１）の出口領域にガスノズル（２）が設けられたロボット溶接システムのためのプロセス制御の方法において、
溶接プロセスの保守手順が所定の時間またはセンサによって検出されるプロセスパラメータに基づいて開始され、前記保守手順の間に、前記溶接トーチ（６）が保守位置に配置され、そして、前記ガスノズル（２）と前記溶接トーチ（６）の内部挿入物（２８）との間の接続が前記溶接トーチ（６）の固定部材（３０）の大きさの空間的減少によって解除され、前記ガスノズル（２）が前記溶接トーチ（６）から取り外され、続いて、他のガスノズル（２）が前記溶接トーチ（６）上に配置され、特に気密な接続が前記ガスノズル（２）と前記溶接トーチ（６）の前記内部挿入物（２８）との間に、前記固定部材（３０）の空間的膨張により提供されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記溶接トーチ（６）を保守位置に移動させるための信号が、前記制御装置（８３）から前記ロボットアーム（４）の駆動装置に伝送されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記溶接トーチ（６）は、保守位置において、前記ガスノズル（２）の取り外しと新しいガスノズル（２）の受け取りとの両方のための所定の座標の清掃ステーションの中に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記固定部材（３０）は、前記固定部材（３０）が過剰な圧力の作用によって膨張するように、供給装置（４０）による有効化のための媒体に支配されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
堅固でない摩擦的接続が前記固定部材（３０）の膨張によって与えられることを特徴とする請求項１または４に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１１４６６（Ｐ２０１２−１１４６６Ａ）
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９８６０８（Ｐ２０１１−１９８６０８）
【出願日】平成２３年９月１２日（２０１１．９．１２）
【分割の表示】特願２００８−５２９４１４（Ｐ２００８−５２９４１４）の分割
【原出願日】平成１８年９月６日（２００６．９．６）
【出願人】（５０４３８０６１１）フロニウス・インテルナツィオナール・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング (65)
【氏名又は名称原語表記】ＦＲＯＮＩＵＳ ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＧＭＢＨ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１２日（２０１１．９．１２）
【分割の表示】特願２００８−５２９４１４（Ｐ２００８−５２９４１４）の分割
【原出願日】平成１８年９月６日（２００６．９．６）
【出願人】（５０４３８０６１１）フロニウス・インテルナツィオナール・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング (65)
【氏名又は名称原語表記】ＦＲＯＮＩＵＳ ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＧＭＢＨ
【Ｆターム（参考）】
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