(57)【要約】溶接ヘッドが、トラックまたはガイドに沿ってそれを誘導するためのキャリッジアセンブリを採用し、上に取り付けられたトーチアセンブリが、溶接プロセス用に構成される。トーチアセンブリは、取り付け板上に合わせて取り付けられたトーチブロックおよびＧＴＡ溶加ワイヤガイドを含み、前記ワイヤガイドは、トーチブロック上に取り付けられた溶接トーチに近接して配置される。前記ブロックには、ＧＭＡトーチおよびＧＴＡトーチのいずれかを取り付ける場所がある。トーチブロックには、ＧＭＡトーチを通して前記ワイヤを送給するために、トーチブロック内にＧＭＡアダプタスリーブを配置する場所がある。制御ユニットは、電源、ガスの供給部、冷却液供給部を含む手動、半自動、自動制御を行う。【選択図】      図６
2009502504.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリッジと、
取り付け板と、前記取り付け板上に取り付けられ、第１および第２の端部を有する貫通路および前記貫通路と連通状態にある溶接ガス通路を画定するトーチブロックとを含む、前記キャリッジ上に配置されたトーチアセンブリと、
前記溶接トーチに近接した前記トーチアセンブリ上に配置されたＧＴＡ溶加ワイヤ調節モジュールと、
前記貫通路の第１の端部に取り付けるように適応されたＧＭＡトーチアセンブリと、
前記貫通路の第１の端部に取り付けるように適応されたＧＴＡトーチアセンブリと、
前記貫通路の第２の端部に取り付けるように適応されたＧＭＡアダプタスリーブと、
前記貫通路の第２の端部に取り付けるように適応可能なキャップと、
を備える、溶接ヘッドキット。
【請求項２】
第１の端部および第２の端部を有する溶加ワイヤ供給導管をさらに備え、前記第２の端部は、前記ＧＴＡ溶加ワイヤガイドおよび前記ＧＭＡアダプタスリーブのいずれかと係合するように適応される連結取り付け部品を有する、請求項１に記載の溶接ヘッドキット。
【請求項３】
前記溶加ワイヤ供給導管を通って延伸する溶加ワイヤを供給するワイヤ供給部をさらに備える、請求項２に記載の溶接ヘッドキット。
【請求項４】
前記ＧＭＡトーチアセンブリは、
ＧＭＡトーチ拡散器と、
前記貫通路の第１の端部に取り付けるための第１の端部と、前記ＧＭＡトーチ拡散器を受けるための第２の端部とを有するアダプタと、
を備える、請求項１に記載の溶接ヘッドキット。
【請求項５】
前記ＧＴＡトーチアセンブリは、前記貫通路の第１の端部に取り付けるための第１の端部を有するガスレンズを備える、請求項１に記載の溶接ヘッドキット。
【請求項６】
前記取り付け板は、細長いスロットを画定し、前記トーチブロックは、前記スロットに沿って移動可能である、請求項１に記載の溶接ヘッド。
【請求項７】
前記取り付け板は、細長いスロットを画定し、前記ＧＴＡ溶加ワイヤ調節モジュールは、前記スロットに沿って移動可能である、請求項１に記載の溶接ヘッド。
【請求項８】
前記ＧＴＡ溶加ワイヤ調節モジュールは、
ベースプレートと、
前記ベースプレートに調節可能に連結されるＧＴＡ溶加ワイヤガイドと、
を備える、請求項１に記載の溶接ヘッド。
【請求項９】
キャリッジと、
第１および第２の端部を有する貫通路および前記貫通路と連通状態にあるシールドガス通路を画定するトーチブロックと、前記第１の端部に取り外し可能に係合され、前記第１の端部から延伸する溶接トーチと、前記第２の端部に取り外し可能に係合されるＧＭＡアダプタスリーブとを備える、前記キャリッジ上に配置されたトーチアセンブリと、
前記トーチブロックに近接した前記トーチアセンブリ上に取り付けられたＧＴＡ溶加ワイヤガイドと、
前記キャリッジ上に配置された溶加ワイヤフィーダと、
溶加ワイヤを受けるために前記溶加ワイヤフィーダと連通状態にある第１の端部と、第２の端部とを有する溶加ワイヤ導管と、
前記ＧＴＡ溶加ワイヤガイドおよび前記ＧＭＡアダプタスリーブのいずれかに前記溶加ワイヤ導管を連結するように適応される、前記溶加ワイヤ導管の第２の端部上に配置された連結取り付け部品と、
を備える、溶接ヘッド。
【請求項１０】
ＧＴＡ溶接の場合、
前記貫通路の第２の端部から前記ＧＭＡアダプタスリーブを取り外すことと、
前記貫通路の第２の端部にキャップを差し込むことと、
前記ＧＴＡ溶加ワイヤガイドに前記溶加ワイヤ供給導管の第２の端部を連結することと、
前記溶接トーチをＧＴＡトーチと取り替えることと、
の各ステップを備える、請求項９の溶接ヘッドを構成する方法。
【請求項１１】
ＧＴＡ溶接プロセス用の前記ＧＴＡトーチに電源を印加するステップをさらに備える、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記シールドガス通路に、ＧＴＡ溶接プロセス用のシールドガスを供給するステップをさらに備える、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
キャリッジと、
第１および第２の端部を有する貫通路および前記貫通路と連通状態にあるシールドガス通路を画定するトーチブロックを備える、前記キャリッジ上に配置されたトーチアセンブリと、
前記貫通路の第１の端部に取り外し可能に係合され、前記第１の端部から延伸する溶接トーチと、
前記貫通路の第２の端部に取り外し可能に係合されるＧＭＡアダプタスリーブと、
前記トーチブロックに近接した前記トーチアセンブリ上に取り付けられたＧＴＡ溶加ワイヤガイドと、
前記キャリッジ上に配置される溶加ワイヤフィーダと、
溶加ワイヤを受けるために前記溶加ワイヤフィーダと連通状態にある第１の端部と、第２の端部とを有する溶加ワイヤ導管と、
前記ＧＴＡ溶加ワイヤガイドおよび前記ＧＭＡアダプタスリーブのいずれかに前記溶加ワイヤ導管を連結するように適応される、前記溶加ワイヤ導管の第２の端部上に配置された連結取り付け部品と、
前記シールドガス通路と連通状態にあるガス出力と、複数のガス入力とを有するシールドガス制御ユニットと、
前記シールドガス制御ユニットと連通状態にあり、ＧＭＡプロセスシールドガスまたはＧＴＡプロセスシールドガスを前記シールドガス通路に供給するように、前記ガス制御ユニットを選択的に制御するための命令を備えるコンピュータプログラムを包含するコンピュータプロセッサと、
を備える溶接システム。
【請求項１４】
前記コンピュータプロセッサと連通状態にある溶接電源制御インタフェースをさらに備え、前記コンピュータプログラムは、ＧＭＡプロセスまたはＧＴＡプロセスに溶接電力を供給するように、溶接電源を選択的に制御するための命令をさらに備える、請求項１３に記載の溶接システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、アーク溶接の分野に関し、特に、ＧＭＡおよびＧＴＡ溶接プロセスの両方に適応可能である構成可能なデュアルプロセス溶接ヘッドと、ＧＭＡまたはＧＴＡ溶接プロセスのいずれかを実行するために、デュアルプロセス溶接ヘッドを構成する方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスメタルアーク（ＧＭＡ）溶接およびガスタングステンアーク（ＧＴＡ）溶接プロセスが、当業者によく知られている。両プロセスにおいて、電気アークからの熱が、消耗溶加ワイヤを溶融して、溶接部を形成する。ＧＭＡプロセスにおいて、溶加ワイヤが、溶接ガンまたはトーチアセンブリを介して送給され、溶加ワイヤそのものが通電されて、溶加ワイヤの端部とワークピースとの間にアークを形成する。溶加ワイヤの端部が溶融してなくなるにつれ、溶加ワイヤは、溶加ワイヤの端部をワークピースに近接した位置に維持するように前進する。フラックスコアードアーク（ＦＣＡ）溶接として知られるＧＭＡプロセスに特化した場合、溶加ワイヤは、様々な合金および洗浄剤を含有するフラックスコアを有する。
【０００３】
ＧＴＡプロセスにおいて、溶接ガンまたはトーチアセンブリによって保持される非消耗タングステン電極とワークピースとの間にアークが作り出される。アークからの熱がワークピースを溶融し、溶接池を形成する。溶接部に材料を添加するために、溶接池に溶加ワイヤが適用されてもよい。
【０００４】
ＧＭＡおよびＧＴＡの両方のプロセスでは、典型的に、シールドガスが使用される。いずれのプロセスに対しても、様々なシールドガスが使用されるが、異なるガスまたはガス混合物が、一般に、各プロセスに対して選択され、特化されたガス混合物が、あるタイプの溶接部に合わせて、またはある金属を溶接するために採用されてもよい。
【０００５】
これらのプロセスにはそれぞれ、利点と欠点とがある。ＧＴＡプロセスの場合、典型的に、ビードの形状および外観が選択的で、欠陥がほとんどない。しかしながら、ＧＴＡプロセスは、一般に、溶加金属の堆積速度が遅いため、より多くの時間がかかってしまう。ＧＭＡプロセスは、堆積速度がより速く、充填およびキャップ工程のビードプロファイルが一般に許容可能である。ＦＣＡプロセスは、堆積速度が最も速く、充填およびカバー工程のビードプロファイルが許容可能であり、熱影響域の冶金特性がＧＭＡプロセスに類似したものである。しかしながら、ＦＣＡプロセスでは、工程ごとにスラグを除去する必要があり、大量のヒュームが生成される。
【０００６】
プロセス間に違いがあるとすれば、単一の溶接タスクが、２つ以上のプロセスを採用してもよい。例えば、管を接合する際に採用されたある溶接手法において、ＧＴＡ溶接プロセスは、１回以上の工程に対して最初に使用されてもよく、溶接継手を充填しカバーするために、１回以上のＧＭＡ工程を用いて仕上げられてもよい。
【０００７】
複雑で、時間がかかり、または高精度な溶接を実行するために、様々な半自動、自動、またはロボット溶接装置が知られている。１つのタイプの溶接装置は、管の溶接、例えば、球状溶接に特化される。
【０００８】
球状溶接装置は、多くの場合、管の周辺に位置するトラックに沿って乗りながら、管の周囲を走行する溶接ヘッドを採用する。既知の球状溶接装置は、ＧＴＡ溶接ヘッドまたはＧＭＡ溶接ヘッドのいずれかを採用する。このように、ＧＴＡおよびＧＭＡプロセスの両方が採用される溶接タスクの場合、ＧＴＡおよびＧＭＡ溶接機器システムの両方を獲得する必要がある。
【０００９】
最初にＧＴＡ溶接工程を実行し、その続、ＧＭＡ溶接工程を実行するには、少なくとも、プロセスごとに溶接ヘッドを取り替える必要がある。さらに、ＧＴＡおよびＧＭＡプロセスの異なる要求に見合うように、シールドガスの供給および電源が交換されなければならない。さらに、溶接ヘッドとトラックとの間の適合性の問題により、ＧＴＡプロセスに対して設置されたトラックをすべて除去し、ＧＭＡ溶接ヘッドと適合可能なトラックを、管継手と位置合わせして取り替えることが必要となる場合もある。さらに、溶接トラックを許容可能な方法で配置するには、時間がかかり、作業が面倒なものでありうる。溶接タスクの過程で機器を変更する必要があるとともに、別々のＧＴＡおよびＧＭＡ溶接機器を獲得および維持する必要があることで、ＧＴＡおよびＧＭＡ溶接プロセスの両方を必要とする溶接タスクを完了させるためのコストが高くなってしまう。
【００１０】
以上の理由から、ＧＴＡおよびＧＭＡ溶接プロセスの両方を実行するのに適応可能な溶接装置が必要とされている。
【発明の概要】
【００１１】
本明細書に開示される溶接システムが、ガスメタルアーク（ＧＭＡ）およびガスタングステンアーク（ＧＴＡ）溶接プロセスの両方に適応可能な溶接ヘッドを含む。溶接ヘッドは、溶接ヘッドをトラックまたはガイドに沿って誘導するためのキャリッジアセンブリを採用する。キャリッジ上に搭載されたトーチアセンブリが、ＧＭＡおよびＧＴＡ溶接プロセス（およびＧＭＡプロセスに機能的に一般に類似したフラックスコアアーク（ＦＣＡ）プロセス）の両方を実行するために構成可能である。トーチアセンブリは、トーチブロックおよびＧＴＡ溶加ワイヤガイドの位置が、互いに対して変更されうるように、取り付け板上に合わせて取り付けられたトーチブロックおよびＧＴＡ溶加ワイヤガイドを含む。トーチブロックには、ＧＭＡトーチまたはＧＴＡトーチのいずれかを取り付ける場所がある。さらに、トーチブロックには、ＧＭＡ溶接プロセス中にＧＭＡトーチを通して溶加ワイヤを供給するためのトーチブロック内のＧＭＡアダプタスリーブを配置する場所がある。
【００１２】
トーチアセンブリは、トーチブロックにＧＭＡトーチアセンブリを設置し、トーチブロックにＧＭＡアダプタスリーブを設置し、溶加ワイヤ供給導管をＧＭＡアダプタスリーブに接続することによって、ＧＭＡ溶接プロセス用に構成される。トーチアセンブリは、ＧＭＡトーチアセンブリをＧＴＡトーチアセンブリと取り替え、ＧＭＡアダプタスリーブを除去してキャップを適所に差し込むことによって、ＧＴＡ溶接プロセス用に再構成される。溶加ワイヤ供給導管は、ＧＴＡ溶接プロセス用のＧＴＡ溶加ワイヤガイドに接続される。
【００１３】
システム制御ユニットにより、溶接システムリソースの手動、半自動、または自動制御が得られる。これらの溶接システムリソースは、溶接電源、１つ以上のシールドガスの供給部、および流体冷却液供給部を含む。システム制御ユニットはまた、トラックに沿ったキャリッジの移動、溶加ワイヤフィーダの動作、溶接アーク電圧、および溶接線に沿った溶接トーチの発振を含むキャリッジアセンブリの動作を制御する。
【００１４】
添付の図面において、同様の参照番号は、対応する特徴を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明は、ガスメタルアーク（ＧＭＡ）およびガスタングステンアーク（ＧＴＡ）溶接プロセスの両方に適応可能な溶接ヘッドと、ＧＭＡまたはＧＴＡ溶接プロセスのいずれかを実行するように溶接ヘッドを適応するための方法を包含する。図１を参照すると、溶接ヘッド１２を含む溶接システム１０が図示されている。溶接ヘッド１２は、溶接ヘッド１２を操作するために、様々なケーブルおよび導管によって、冷却流体、溶接電源、シールドガス、および電力および制御信号を供給するためのシステムコンポーネントに接続されている。図示した構成において、溶接システム１０は、循環流体導管１６によって溶接ヘッド１２に接続された流体冷却器１４と、溶接電源ケーブル１９によって溶接ヘッド１２に接続された溶接電源１８と、電力をよび制御信号を溶接ヘッド１２に供給するためのシールドガス導管および電気ワイヤを含むケーブル束２２によって、溶接ヘッド１２に接続されたシステム制御ユニット２０とを含む。
【００１６】
溶接システム１０は、ＧＭＡおよびＧＴＡ溶接プロセスの両方に必要なリソースを溶接ヘッド１２に供給する。システム制御ユニット２０は、溶接プロセスの全自動または半自動性能を与える。オペレータの手動制御またはシステム制御ユニット２０内で動作するコンピュータプログラムの制御下のいずれかにあるシステム制御ユニット２０は、複数のシールドガスソース２４から選択するか、またはこれらのソースを混合することによって、シールドガス混合物を供給する。同様に、システム制御ユニット２０は、電流、電圧、パルス、および他のパラメータを設定するとともに、溶接電源の開始、停止、検知、および調節を行うように、溶接電源１８を制御する。システム制御ユニット２０はまた、冷却流体の流れの開始、停止、検知、および調節を行うように、流体冷却器１４を制御する。
【００１７】
溶接ヘッド１２は、キャリッジアセンブリ上に配置された溶接トーチアセンブリ３２（図１に図示していないが、図３に図示）を備える。図２を参照すると、１つの例示的なキャリッジアセンブリ２６が示されている。キャリッジアセンブリ２６は、溶接トーチアセンブリ（図示せず）を担持し、ガイドまたはトラック（図示せず）に沿って走行するように適応される。図示したキャリッジアセンブリ２６は、円形または環状のトラックとともに使用するのに適応されるが、キャリッジアセンブリは、他の形態として、他のトラック構成とともに使用するように構成されてもよい。
【００１８】
キャリッジアセンブリ２６は、取り付けられた溶接トーチアセンブリ（図２には図示せず）の位置を操作するための電動式のアクチュエータを含む。第１の電動式アクチュエータ２８は、溶接トーチ電極とワークピースとの間のアークギャップを変化させながら、ワークピースに対して溶接トーチアセンブリを離したり近づけたりして移動させる。アークギャップを変化させると、アーク電圧が変化するため、第１の電動式アクチュエータ２８は、アーク電圧制御（ＡＶＣ）アクチュエータとも呼ばれる。第２の電動式アクチュエータ３０は、溶接線を横断して溶接トーチを前後に移動させながら、溶接トーチアセンブリを線と交差するように移動させる。第２の電動式アクチュエータ３０は、発振アクチュエータとも呼ばれる。
【００１９】
キャリッジアセンブリ２６上に位置するワイヤ送給モータ３１が、溶加ワイヤ供給部から溶加ワイヤ供給導管４６を通ってトーチアセンブリ３２へ溶加ワイヤを送給するワイヤ送給デバイス３３を駆動する。溶加ワイヤ供給導管４６の第１の端部４７が、ワイヤ送給デバイス３３から溶加ワイヤを受け取る。溶加ワイヤ供給導管４６の第２の端部５０には、内側にねじを切ったキャップナットまたは嵌め合い取り付け部品と係合するように適応された別の取り付け部品などの連結取り付け部品５２が装着されている。走行モータ（図示せず）が、トラックに沿ってキャリッジアセンブリを推進させる。
【００２０】
以下、図３を参照すると、溶接トーチアセンブリ３２が、キャリッジアセンブリ２６上に取り付けられた状態で示されており、この溶接トーチアセンブリ３２は、ＧＭＡ溶接プロセス用に構成されている。キャリッジアセンブリ２６は、ワークピース３６を囲むトラック３４上に位置付けて示されている。溶接トーチアセンブリ３２は、トーチブロック３８およびＧＴＡ溶加ワイヤ調節モジュール４０を含み、これらはいずれも、取り付け板４２（図４に図示せず）上に取り付けられている。トーチブロック３８上に、ＧＭＡトーチ４４が取り付けられ、トーチブロック３８に、溶加ワイヤ供給導管４６が接続されている。
【００２１】
このＧＭＡプロセス構成において、連結取り付け部品５２は、ＧＭＡトーチ４４を通して溶加ワイヤ４８を送るためのトーチブロック３８に、溶加ワイヤ供給導管４６の第２の端部５０を取り付ける。溶加ワイヤ供給導管４６を通ってトーチブロック３８に供給される溶加ワイヤ４８がＧＭＡトーチ４４から延伸した状態が図から分かる。
【００２２】
図４および図５を参照すると、溶接トーチアセンブリ３２がさらに詳細に記載されている。トーチブロック３８およびＧＴＡ溶加ワイヤ調節モジュール４０は、取り付け板４２上に互いに対して一般に近接した位置に取り付けられる。取り付け板４２は、細長く弓形のスロット５５を画定する溝穴のあいた弓形部分５４を含む。トーチブロック３８およびＧＴＡ溶加ワイヤ調節モジュール４０は、トーチブロック３８およびＧＴＡ溶加ワイヤ調節モジュール４０の取り付け位置が可変であるように、滑動可能に取り付けられている。この実施形態によれば、取り付け板４２は、ＡＶＣアクチュエータ２８上に取り付けられた状態で示されている。
【００２３】
ＧＴＡ溶加ワイヤ調節モジュール４０は、細長いスライドトラック６０が画定されている上面５８を有するベースプレート５６を備える。ベースプレート５６は、取り付け板４２に取り付けられている。スライドプレート６２が、ベースプレート５６のスライドトラック６０と滑動可能に係合されることで、スライドプレート６２は、ベースプレート５６に沿って可変に位置付けられてもよい。スライドトラック６０は、ベースプレート５６の背壁６４によって、ベースプレート５６の一端で終端する。調節ねじ６６が、背壁６４を通って延伸し、スライドトラック６０に沿ったスライドプレート６２の位置が、調節ねじ６６を回すことで調節できるように、スライドプレート６２に連結される。
【００２４】
スライドプレート６２に、溶加ワイヤガイドホルダ６８が連結されている。図示した実施形態において、溶加ワイヤガイドホルダ６８は、１対のスペーサによってスライドプレート６２に連結されている。スライドプレート６２の上面５８に、第１のスペーサ７０が取り付けられ、第１のスペーサ７０に、第２のスペーサ７２が取り付けられている。溶加ワイヤガイドホルダ６８は、第２のスペーサ７２に枢動可能に取り付けられた第１の端部７４と、クランプ部分７８が形成されている第２の端部７６とを有する。溶加ワイヤガイドホルダ６８のクランプ部分７８は、溶加ワイヤガイド８２（図６〜図８に図示）が保持されてもよい溝穴８０を画定する。
【００２５】
ＧＴＡ溶加ワイヤ調節モジュール４０により、図３〜図５に示すＧＭＡプロセス構成から、ＧＴＡプロセス構成へ、溶接トーチアセンブリ３２を再構成できる。
【００２６】
以下、図６〜図８を参照すると、ＧＴＡ溶接プロセス用に構成された溶接トーチアセンブリ３２が示されている。ＧＴＡプロセス構成において、溶加ワイヤガイドホルダ６８のクランプ部分７８に、溶加ワイヤガイド８２が差し込まれている。溶加ワイヤ供給導管４６は、トーチブロック３８から取り外され、その代わりに、溶加ワイヤガイド８２に接続されている。マルチプロセス溶接タスクの場合、溶加ワイヤガイド８２は、溶接トーチアセンブリ３２がＧＭＡプロセス用に構成されている間、溶加ワイヤガイドホルダ６８に適所に保持され、ＧＭＡトーチの邪魔にならない場所に位置付けられてもよいことに留意されたい。
【００２７】
ＧＭＡトーチ４４（図３〜図５に図示）は、ＧＴＡ構成においてタングステン電極８８を有するＧＴＡトーチ８６と取り替えられる。ＧＴＡプロセスの動作中、溶加ワイヤガイド８２は、溶加ワイヤガイド８２を通過した溶加ワイヤ４８が、タングステン電極８８とワークピース３６との間で画定されたアークによって、ワークピース３６に形成された溶接池に近接した位置にもたらされる。
【００２８】
溶加ワイヤガイド８２は、第１の端部９２および第２の端部９４を有する一般に管状の主要本体９０を備える。第１の端部９２は、外側にねじが切られているか、または溶加ワイヤ供給導管４６上の連結取り付け部品５２と係合するように適応される。ワイヤノズル９５が、主要本体９０の第２の端部９４から延伸する。ワイヤノズル９５と主要本体９０とを通して、溶加ワイヤ４８を通すための長手方向の通路が画定される。ＧＴＡプロセス動作中、溶加ワイヤ４８は、溶加ワイヤ供給導管４６によって溶加ワイヤソースから受け取られ、溶加ワイヤガイド８２を通過して、ワイヤノズル９５から出る。
【００２９】
以下、図９および図１０を参照すると、トーチブロック３８がさらに詳細に示されている。図９において、トーチブロック３８は、ＧＴＡプロセス用のＧＴＡトーチコンポーネントとともに構成されて示されているのに対して、図１０は、ＧＭＡプロセス用のＧＭＡトーチコンポーネントとともに構成されたトーチブロック３８を示す。
【００３０】
トーチブロック３８は、フェノール系ハウジング９８内に保持されたトーチ本体９６を備える。トーチブロック３８を取り付け板４２に取り付けるために、フェノール系ハウジング９８の側壁に、フェノール系取り付けブラケット１００が取り付けられている。トーチ本体９６は、一般に、銅または別の適切な材料の立方体ブロックである。トーチ本体９６内に、いくつかの穴または通路が画定される。第１の通路１０２が、背面１０８からトーチブロックを通って前面１０６へ延伸している。第２の通路１０４が、第１の通路１０２とつながるために、トーチ本体９６内に延伸している。第１の通路１０２は、トーチコンポーネントを受けるために、トーチ本体９６の前面１０６に隣接して内側にねじが切られた第１の端部１０５を有する。さらに、第１の通路１０２は、ＧＭＡプロセス構成において使用されるＧＭＡアダプタスリーブ１１０、またはＧＴＡプロセス構成において使用されるキャップ１１２のいずれかを受けるために、トーチ本体９６の背面１０８に隣接して内側にねじが切られた第２の端部１０３を有する。ＧＭＡアダプタスリーブ１１０は、ＧＭＡ溶加ワイヤを通すための貫通孔を有する。さらに、ＧＭＡアダプタスリーブは、溶加ワイヤ供給導管４６を取り付けるために、ねじが切られているか、または他の方法で適応されている。
【００３１】
第２の通路１０４により、シールドガスをトーチ本体９６内に導入でき、シールドガスは、第１の通路１０２内に入り、トーチ本体９６に取り付けられたトーチを通過する。第２の通路１０４と連通状態にあるトーチ本体に、ガス取り付け部品１１４が取り付けられ、これによりシールドガス供給ラインの取り付けが可能となる。
【００３２】
さらなる通路が、トーチ本体９６内に画定され、トーチ本体９６を通って流体冷却液を循環させるための入口１１６および出口１１８を有する冷却流体チャネルを形成する。入口１１６および出口１１８と連通状態にあるトーチ本体９６に取り付けられた流体取り付け部品１２０により、冷却流体チャネルと連通状態にある冷却液供給および戻りラインを取り付けることができる。
【００３３】
ＧＴＡプロセスまたはＧＭＡプロセス用に、トーチブロック３８にトーチアセンブリが取り付けられてもよい。図９を参照すると、ＧＴＡトーチ８６が、トーチ本体９６の前面１０６で第１の通路１０２に係合されてもよい外側にねじが切られた端部１２４を有するガスレンズ１２２を備える。ＧＴＡトーチ８６内にタングステン電極を受け、保有するために、ガスレンズ１２２内にコレット１２６が保持される。ガスレンズ１２２に隣接した位置に、ガスレンズアダプタ１２８が設けられ、ノズルカップ１３０が、組み立てられたＧＴＡトーチコンポーネント上に装着される。Ｏリング１３２により、ノズルカップ１３０とトーチブロック３８との間に密封性が得られる。
【００３４】
ＧＴＡトーチ８６のコンポーネントのいくつかは、標準的な市販のトーチコンポーネントである。例示的な市販のＧＴＡトーチコンポーネントは、カリフォルニア州バーバンクのウェルドクラフト・プロダクツ・インコーポレイテッド（Ｗｅｌｄｃｒａｆｔ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，Ｉｎｃ．、Ｂｕｒｂａｎｋ、Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）によって製造されたガスレンズ（部品番号４５Ｖ２５）、コレット（部品番号１０Ｎ２３）、およびノズルカップ（部品番号５７Ｎ７５）を含む。
【００３５】
以下、図１０を参照すると、ＧＭＡトーチ４４が、ガス拡散器１３４と、ガス拡散器１３４内に保持されたコンタクトチップ１３６と、組み立てられたＧＭＡトーチコンポーネント上に装着されたノズルカップ１３８とを備える。トーチ本体９６の前面１０６に隣接した第１の通路１０２の内側にねじ切りした部分が、外側にねじ切りされた市販のＧＴＡトーチコンポーネントと互換性があるが、市販のＧＭＡトーチコンポーネントは、外側にねじ切りされた取り付け部品に取り付けるために適応されることに留意されたい。このようにして、ＧＭＡトーチ４４をトーチ本体９６に取り付けるために、アダプタ１４０が利用される。アダプタは、トーチ本体９６の前面１０６に隣接した第１の通路１０２の内側にねじ切りされた部分と係合するように、外側にねじ切りされサイズ調整された第１の端部１４２を有する。アダプタ１４０の第２の端部１４４が、ガス拡散器１３４を取り付けるために外側にねじ切りされサイズ調整される。
【００３６】
ＧＭＡトーチ４４のコンポーネントのいくつかは、標準的な市販の部品である。例示的な市販のＧＭＡトーチコンポーネントは、ウィスコンシン州アップルトンのミラー・エレクトリック・マニュファクチャリング・カンパニー（Ｍｉｌｌｅｒ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｍｆｇ  Ｃｏｍｐａｎｙ、Ａｐｐｌｅｔｏｎ、Ｗｉｓｃｏｎｓｉｎ）によって製造され、Ｒｏｕｇｈｎｅｃｋという商標名で販売されているガス拡散器（部品番号１９８  ９５７）、コンタクトチップ（部品番号２０５  １７７）、およびノズルカップ（部品番号１９９  ６１０）を含む（Ｒｏｕｇｈｎｅｃｋは、ミラー・エレクトリック・マニュファクチャリング・カンパニーの登録商標である）。
【００３７】
トーチブロック３８をＧＭＡプロセス用に構成する場合、上述したようなトーチ本体９６上にＧＭＡトーチコンポーネントを組み立てることによって、トーチブロックにＧＭＡトーチ４４が据え付けられる。さらに、ＧＭＡアダプタスリーブ１１０は、トーチ本体９６の背面１０８の第１の通路１０２に据え付けられ、トーチ本体９６と、取り付けられたＧＭＡトーチ４４に溶加ワイヤ４８を通すことができる。溶加ワイヤ供給導管４６は、連結取り付け部品５２をＧＭＡアダプタスリーブ１１０に係合することによって、ＧＭＡアダプタスリーブ１１０に取り付けられる。
【００３８】
トーチブロック３８をＧＴＡプロセス用に構成する場合、上述したようなトーチ本体９６上にＧＴＡトーチコンポーネントを組み立てることによって、トーチ本体９６にＧＴＡトーチ８６が据え付けられる。さらに、溶加ワイヤ供給導管４６は、ＧＭＡアダプタスリーブ１１０から取り外され、ＧＭＡアダプタスリーブ１１０は、トーチ本体９６の背面１０８の第１の通路１０２から取り外され、キャップ１１２は、適所に据え付けられる。
【００３９】
このようにして、トーチブロック３８上にＧＴＡまたはＧＭＡトーチコンポーネントを交換可能に据え付け、ＧＭＡアダプタスリーブ１１０またはＧＴＡ溶加ワイヤガイド８２のいずれかに溶加ワイヤ４８を供給するように溶加ワイヤ供給導管４６を構成することによって、溶接ヘッド１２は、ＧＴＡおよびＧＭＡ溶接プロセス用に構成可能であるように示されている。溶接ヘッド１２を特定の溶接プロセス用に構成することに加え、溶接システム１０は、適正なシールドガスまたはガス混合物を選択し、溶接電源パラメータを設定することによって、溶接プロセス用に構成されなければならない。図１を参照しながら上述したように、システム制御ユニット２０が、主として、これらの構成を制御するが、溶接電源の極性は、溶接電源１８上のプラスおよびマイナス（または接地）端子と接続した状態の電源ラインを交換することによって手動で変更される。
【００４０】
以下、図１および図１１を参照しながら、システム制御ユニット２０についてさらに詳細に記載する。システム制御ユニット２０は、溶接システム１０のコンポーネントに制御信号を発生するためのユーザインタフェースコンポーネントおよびインタフェースを含むコンピュータ制御のコントローラである。図１１のブロック図に示すシステム制御ユニット２０は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１１０６および読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）１１０８の両方を備えるメインメモリ１１０４の領域へバス１１０３によって接続されたコンピュータプロセッサ１１０２を一般に有する典型的なアーキテクチャの汎用コンピュータを含む。ＲＡＭ１１０６内にロードされ、マイクロプロセッサ１１０２によって実行されてもよい１つ以上のコンピュータプログラムを格納するため、ディスクドライブやリムーバブルメディアリーダなどのデータストレージデバイス１１１０が、コンピュータプロセッサ１１０２と連通状態に設けられてもよい。他の形態として、ＲＯＭ１１０８に、１つ以上のコンピュータプログラムがすべて格納されてもよい。
【００４１】
システム制御ユニット２０は、ユーザインタフェースを与えるために、コンピュータプロセッサ１１０２と連通状態にある表示デバイス１１１２およびキーボード１１１４を含む。溶接システム１０の制御および動作用に、さらなるインタフェースが設けられる。シールドガスインタフェースが、複数のガスソレノイド弁１１１６を含み、これらの弁の各々は、ガスソースと連通状態にある入力を有する。ガスソレノイド弁の各々からのガス出力は、溶接ヘッド１２の単一のシールドガス供給部に混合される。システム制御ユニット２０は、ガスソレノイド弁１１１６を選択的に動作することによって、複数のソースから単一のシールドガスを、または特定の溶接プロセスまたはタスクの場合、複数のシールドガスの混合物を溶接ヘッド１２へと供給してもよい。
【００４２】
システム制御ユニット２０は、コンピュータプロセッサ１１０２と連通状態にある溶接電力インタフェース１１１８を含む。溶接電力インタフェース１１１８は、電圧、電流、作動状態、および他のデータなどのデータを溶接電源１８から受信し、コンピュータプロセッサ１１０２の制御下で溶接電源１８を動作するための制御信号を供給する。
【００４３】
システム制御ユニット２０は、コンピュータプロセッサ１１０２と連通状態にある冷却液インタフェース１１２０を含む。冷却液インタフェース１１２０は、冷却液温度、冷却液の流量、作動状態、および他のデータなどのデータを流体冷却器１４から受信し、コンピュータプロセッサ１１０２の制御下で流体冷却器１４を動作するために、流体冷却器１４に制御信号を供給する。
【００４４】
さらに、システム制御ユニット２０は、コンピュータプロセッサ１１０２と連通状態にある溶接ヘッド制御インタフェース１１２２を含む。溶接ヘッド制御インタフェース１１２２は、走行モータ、発振アクチュエータ３０、ＡＶＣアクチュエータ２８、およびキャリッジアセンブリ２６上のワイヤ送給モータ３１を動作するように制御信号を供給する。溶接ヘッド制御インタフェース１１２２はまた、溶接ヘッド１２から様々なデータを受信してもよい。
【００４５】
システム制御ユニット２０は、ディスプレイのカーソルなどを操作するためのポインティングデバイス１１２４などのさらなるユーザインタフェースデバイスを含んでもよい。さらに、ディスプレイ１１１２およびキーボード１１１４から離れた場所でシステム制御ユニット２０を全制御または部分制御するために、リモートペンダント１１２８が使用されてもよい。
【００４６】
コンピュータプロセッサによって実行するために、ＲＯＭ１１０８のシステム制御ユニットまたはストレージデバイス１１１０上に、作動コンピュータプログラムまたは演算システムが格納される。演算コンピュータプログラムは、オペレータが、溶接システム１０へのインタフェースの各々を手動で操作することができるユーザインタフェース機能を与え、システム制御ユニット２０によって溶接システム１０のオペレータ制御を与える。さらに、演算コンピュータプログラムにより、オペレータは、溶接システム１０のコンポーネントのシーケンス動作を命令することによって、様々な溶接タスクを自動化するために、さらなるコンピュータプログラムを作成、実行、読み込み、および削除できる。
【００４７】
上述した実施形態および方法は、本質的に例示的なものであり、これらの修正が、当業者になしうることを理解されたい。以上のことから、本発明は、本明細書に開示された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲にのみ規定されたものにのみ限定されると見なされるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】ガスメタルアーク（ＧＭＡ）およびガスタングステンアーク（ＧＴＡ）溶接プロセスの両方に適応可能な溶接ヘッドを組み込んだ溶接システムの略図である。
【図２】本発明による溶接ヘッドにあるキャリッジ装置の一実施形態の斜視図である。
【図３】ＧＭＡ溶接プロセス用に構成された溶接トーチアセンブリの一実施形態の斜視図である。
【図４】図３の溶接トーチアセンブリの平面図である。
【図５】図３の溶接トーチアセンブリの立面図である。
【図６】ＧＴＡ溶接プロセス用に構成された溶接トーチアセンブリの一実施形態の斜視図である。
【図７】図６の溶接トーチアセンブリの平面図である。
【図８】図６の溶接トーチアセンブリの立面図である。
【図９】ＧＴＡ溶接プロセス用に構成された溶接トーチブロックの一実施形態の分解図である。
【図１０】ＧＭＡ溶接プロセス用に構成された図９のトーチブロックの分解図である。
【図１１】ＧＭＡおよびＧＴＡ溶接プロセスの両方に適応可能な溶接ヘッドを組み込んだ溶接システムにあるシステム制御ユニットのブロック図である。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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