(57)【要約】  本発明は、シングルまたはマルチワイヤの溶接トーチ６、より具体的には、レーザ複合式のシングルまたはマルチワイヤの溶接トーチ６に関し、溶接トーチ６は、溶接装置にホースパックを介して接続され、トーチハンドル、筒状の溶接トーチハウジング、接触ハウジング、接触チューブ２０ａ，２０ｂおよびガスノズル２のようないくつかの構成要素からなり、接触チューブ２０ａ，２０ｂおよびガスノズル２を受け入れる内部挿入物２８が溶接トーチハウジングの端部領域に取り付けられている。少なくとも部分的に柔軟な材料からなる固定部材３０が、内部挿入物２８またはハウジング２の上に配置され、必要に応じ、内部挿入物２８とガスノズル２との間の、特に気密な接続を引き起こす。この接続は、固定部材の空間的膨張によって達成され得る。ロボット溶接システム、溶接トーチ６用のガスノズルキャップおよびガスノズル２のプロセス制御の方法も開示されている。
2009506893.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接装置にホースパックを介して接続され、トーチハンドル、管状の溶接トーチハウジング、各溶接ワイヤ（２１）用の接触チューブ（２０）、ガスノズル（２）等のようないくつかの構成要素からなり、１以上の前記接触チューブ（２０）および前記ガスノズル（２）を受け入れる内部挿入物（２８）が、前記溶接トーチハウジングの端部領域に取り付けられているシングルワイヤまたはマルチワイヤの溶接トーチにおいて、
固定部材（３０）が、必要に応じて、その上に押圧される前記内部挿入物（２８）と前記ガスノズル（２）との間の特に気密な接続を引き起こすために、前記内部挿入物（２８）または前記ガスノズル（２）の上に配置され、前記固定部材（３０）は、少なくとも部分的に柔軟な材料からなり、前記接続を前記固定部材（３０）の空間的膨張によって達成することを特徴とする溶接トーチ。
【請求項２】
少なくとも１つの取付部材（３）に、レーザ（５）またはレーザシステム、クロスジェット（７）およびアーク溶接のための溶接トーチ（６）の構成要素が設けられ、前記構成要素は、レーザ光線源および溶融ワイヤ（２１）を用いた溶接プロセスのための溶接装置にラインを介して接続されているレーザ複合式のシングルワイヤまたはマルチワイヤの溶接ヘッドにおいて、
前記溶接トーチ（６）の構成要素は、１以上の接触チューブ（２０）およびガスノズル（２）を受け入れる内部挿入物（２８）を有し、固定部材（３０）は、必要に応じてその上に押圧される前記内部挿入物（２８）と前記ガスノズル（２）との間の特に気密な接続を引き起こすために、前記内部挿入物（２８）または前記ガスノズル（２）の上に設けられ、前記固定部材（３０）は、少なくとも部分的に柔軟な材料からなり、前記接続を前記固定部材（３０）の空間的膨張によって達成することを特徴とする溶接ヘッド。
【請求項３】
全周に亘る凹部（５０）が前記内部挿入物（２８）の上に設けられ、前記固定部材（３０）が前記凹部（５０）の中に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の溶接トーチ。
【請求項４】
前記固定部材（３０）は、変形可能な、特に弾性のホース（３４）またはシール部材で形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の溶接トーチ。
【請求項５】
前記ホース（３４）または前記シール部材は、エチレンプロピレンジエン重合体またはシリコンからなることを特徴とする請求項４に記載の溶接トーチ。
【請求項６】
前記固定部材（３０）は、隔膜（８９）からなることを特徴とする請求項１または２に記載の溶接トーチ。
【請求項７】
前記固定部材（３０）は、前記固定部材（３０）の変形可能または柔軟な領域に力、特に圧力を作用させる供給装置（４０）に接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の溶接トーチ。
【請求項８】
前記供給装置（４０）は、油圧または空圧の発生装置（４１）と、必要ならば少なくとも１つの供給ライン（４３）とを有することを特徴とする請求項７に記載の溶接トーチ。
【請求項９】
前記固定部材（３０）と、必要ならば前記凹部（５０）とは、流体用ダクト（４７）に接続され、前記ダクトは、前記油圧または空圧の供給装置（４０）、特に前記供給ライン（４３）に接続されていることを特徴とする請求項７または８に記載の溶接トーチ。
【請求項１０】
前記供給装置（４０）は、前記溶接装置に設置または別置きの圧縮空気装置である不活性ガス供給装置からなることを特徴とする請求項７から９のいずれかに記載の溶接トーチ。
【請求項１１】
前記圧縮空気装置は、前記固定部材（３０）に供給し、同時に、レーザ溶接プロセスにおいて、前記クロスジェット（７）を形成するために設けられていることを特徴とする請求項１０に記載の溶接トーチ。
【請求項１２】
前記ガスノズル（２）の特に円筒形の内面（２９）と、前記内部挿入物２８との間の接続は、非確定的、特に摩擦的であり、前記接続は、好ましくは、前記内部挿入物（２８）の周囲に全長に亘り、または、途切れることなく伸びることを特徴とする請求項１または２に記載の溶接トーチ。
【請求項１３】
前記ガスノズル（２）の前記内部挿入物（２８）の前記固定部材（３０）の１つの部分（３６）および／または接触面（３１）は、例えば粗面化され、または、摩擦ライニングを有するように構成されていることを特徴とする請求項１、２および１０のいずれかに記載の溶接トーチ。
【請求項１４】
前記内部挿入物（２８）は、絶縁材料の本体を有し、電力を伝達する１以上の接触ソケット（７７）が前記１以上の接触チューブ（２０）を受け入れるために設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の溶接トーチ。
【請求項１５】
前記１以上の接触チューブ（２０）は、栓ができることを特徴とする請求項１、２または１４に記載の溶接トーチ。
【請求項１６】
前記内部挿入物（２８）に設置される前記ガスノズル（２）を監視するセンサ（８４）が、前記溶接トーチ（６）に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の溶接トーチ。
【請求項１７】
前記内部挿入物（２８）は、２つの半体または複数の別部品からなることを特徴とする請求項１または２に記載の溶接トーチ。
【請求項１８】
前記ガスノズル（２）は、請求項２５から３５のいずれかに記載の構成であることを特徴とする請求項１から１７のいずれかに記載のガスノズル。
【請求項１９】
シングルワイヤまたはマルチワイヤの溶接トーチ（６）或いはレーザ複合式のシングルワイヤまたはマルチワイヤの溶接ヘッド（１）用の接触チューブであって、溶接ワイヤ（２０）のための長手方向の中心軸（７０）を有する貫通した案内穴（７１）を有し、好ましくは、前記案内穴（７１）と同芯でより大きな径を有する貫通した案内穴（７１）を有する接触チューブにおいて、
少なくとも１つの前記接触チューブ（２０）の前記案内穴（７１）の前記長手方向の中心軸（７０）は、接触チューブ長さ（７３）の１つの部分（７２）で湾曲していることを特徴とする接触チューブ。
【請求項２０】
前記接触チューブ（２０）の前記案内穴（７１）は、前記溶接ワイヤ（２１）の出口（６１），（６２）の領域で円弧状または角状に形成されていることを特徴とする請求項１９に記載の溶接トーチ。
【請求項２１】
前記案内穴（７１）の前記長手方向の中心軸（７０）の前記１つの部分（７２）は、残りの接触チューブ長さ（７３）に対して０°から４５°、好ましくは０°から２０°の角度で湾曲していることを特徴とする請求項１９または２０に記載の溶接トーチ。
【請求項２２】
少なくとも１つの前記接触チューブ（２０）は、回転可能に、特に、３６０°の角度で回転可能に、保持装置（７６）、特に接触ソケット（７７）の中に取り付けられていることを特徴とする請求項１９に記載の溶接トーチ。
【請求項２３】
少なくとも１つの前記接触チューブは、栓ができることを特徴とする請求項１９または２２に記載の溶接トーチ。
【請求項２４】
請求項１から１８のいずれかに記載の構成であることを特徴とする請求項１９から２３のいずれかに記載の溶接トーチ。
【請求項２５】
溶接ワイヤ（２１）のための出口開口（２５）と、反対側の溶接トーチ（６）の内部挿入物（２８）を取り付けるための受入領域（２７）とを有する管状のハウジング（３５）を備える溶接トーチ（６）用の、特に、レーザ複合式溶接ヘッド（１）用のガスノズル（２）において、
前記ハウジング（３５）の内側に、１以上の接触チューブ（２０）のための受入部材（５３）が設けられ、前記受入部材（５３）は、前記１以上の接触チューブ（２０）を互いにおよび前記ハウジング（３５）から電気的に絶縁することを特徴とするガスノズル。
【請求項２６】
前記受入部材（５３）は、基本的に円板状または板状に形成されていることを特徴とする請求項２５に記載のガスノズル。
【請求項２７】
前記受入部材（５３）は、各接触チューブ（２０）のために凹部（５４）特に穴を有し、その中に、前記接触チューブ（２０）が配置、特に圧入されていることを特徴とする請求項２５または２６に記載のガスノズル。
【請求項２８】
前記受入部材（５３）は、各接触チューブ（２０）を前記ハウジング内に固定する、例えば、ねじまたは弾性変形可能なスナップ留めまたは押し込み式の部材または固定具などの、接続手段を有することを特徴とする請求項２５または２６に記載のガスノズル。
【請求項２９】
各接触チューブ（２０）の２つの前面端部領域の両方は、前記受入部材（５３）から突出することを特徴とする請求項２５から２８のいずれかに記載のガスノズル。
【請求項３０】
前記受入部材（５３）は、例えば、それぞれ１つの前記接触チューブを抱き留める弾性保持アームまたは同様の装置のような、スナップ式または押し込み式の接続手段によって形成されることを特徴とする請求項２５に記載のガスノズル。
【請求項３１】
前記ハウジング（３５）の前記受入領域（２７）は、前記内部挿入物（２８）を所定位置に導く位置決め部材、例えば、凹部または突起を有することを特徴とする請求項２５に記載のガスノズル。
【請求項３２】
前記ハウジング（３５）は、前記ハウジング（３５）の内面（２９）と前記溶接トーチ（６）の前記内部挿入物（２８）との間の気密な接続を提供するための固定部材（３０）を有することを特徴とする請求項２５に記載のガスノズル。
【請求項３３】
多数の接触チューブ（２０）を有するマルチワイヤの溶接トーチ用、特に、レーザ複合式の溶接ヘッド用のガスノズルであって、長手方向の中心軸（６５）に沿って延伸し、第１の前面（２４）に溶接ワイヤ（２１）のための出口開口（２５）、反対側に、第２の前面（２６）および溶接トーチ（６）の内部挿入物の上に固定するための受入領域（２７）を有する管状のハウジング（３５）を有するガスノズルにおいて、
前記ハウジング（３５）の前記出口開口（２５）の領域の前記第１の前面（２４）は、第１の接触チューブ（２０）の外部溶接ワイヤ出口（６２）から、前記第２の前面（２６）の方向の前記長手方向の中心軸（６５）の方向に凹部から出る他の接触チューブ（２０）の他の溶接ワイヤ出口（６３）に向かって延伸する平面に一致する前記長手方向の中心軸（６５）に対して傾斜していることを特徴とするガスノズル。
【請求項３４】
前記平面（６８）は、前記長手方向の中心軸と直交する基準平面（６８）と、５°から６０°の、好ましくは５°から３０°の角度（６７）を形成することを特徴とする請求項３３に記載のガスノズル。
【請求項３５】
請求項２５から３２のいずれかに記載の構成であることを特徴とする請求項３３または３４に記載のガスノズル。
【請求項３６】
前記受入部材（５３）の中に配設された１以上の接触チューブ（２０）を備え、前記接触チューブが前記ガスノズル（２）と共にモジュール構造のユニットを形成する、請求項２５から３５のいずれかに記載のガスノズル（２）を有する請求項１から２４のいずれかに記載の溶接トーチ用のガスノズルキャップ。
【請求項３７】
制御装置（８３）、および、特に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３８】
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３７に記載の方法。
【請求項３９】
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３７または３８に記載の方法。
【請求項４０】
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３７に記載の方法。
【請求項４１】
非確定的、特に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３７または４０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホースパックによって溶接装置に接続でき、トーチハンドル、筒状の溶接トーチハウジング、各溶接ワイヤのための接触チューブ、ガスノズルなどのいくつかの構成要素を含み、前記１以上の接触チューブおよび前記ガスノズルを受け入れる内部挿入物が前記溶接トーチハウジングの端部内に配設された、シングルまたはマルチワイヤの溶接トーチに関する。本発明は、また、アーク溶接のためのレーザまたはレーザレンズシステム、クロスジェットおよび溶接トーチ要素のような構成要素が少なくとも１つの設置部材の上に設けられ、前記構成要素が、溶融ワイヤ溶接プロセスのためのレーザ光線源および溶接装置にリードを介して接続されている、レーザ複合式シングルまたはマルチワイヤの溶接ヘッドに関する。さらに、本発明は、例えば、レーザ複合式溶接のような、溶融ワイヤを用いたアーク溶接用の構成要素を有し、１以上の前記構成要素が各溶接ワイヤを案内するための長手方向の中心軸を有する貫通案内穴を有する接触チューブによって形成されているシングルまたはマルチワイヤ溶接トーチに関する。さらに、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。
【０００２】
加えて、本発明は、溶接ワイヤ用出口開口と、反対側の、前記溶接トーチの内部挿入物の上に設置するための受入領域とを有する筒状のハウジングを有する溶接トーチ用の、特にレーザ複合式溶接ヘッド用のガスノズルに関し、それは、多数の接触チューブマルチワイヤ溶接トーチ用の、特に、レーザ複合式溶接ヘッド用の、前記ガスノズルは筒量のハウジングを有し、長手方向の中心軸に沿って延伸し、第１の前面に溶接ワイヤ用の出口開口を、反対側の第２の前面に前記溶接トーチの内部挿入物を設置するための受入領域を有するガスノズルにも関する。
【背景技術】
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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】
【０００６】
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、この目的のために好ましい溶接トーチの構成要素を提供することとである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の課題は、内部挿入物またはガスノズルの上に配設され、もし必要であれば、それらに押圧されて内部挿入物とガスノズルとの間に特に気密な接続を提供する固定部材によって達成される。前記固定部材は、請求項１および２の特徴部分に記載されているように、少なくとも部分的に、前記接続を前記固定部材の空間的膨張により達成可能な柔軟な材料からなる。
【０００８】
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。
【０００９】
請求項２にかかる実施形態は、固定部材が内部挿入物に所定位置に取り付けられるので有利である。さらに、固定部材が無効になったとき、ガスノズルが凹部の上で内部挿入物に押圧され、そして、固定部材が膨張してガスノズルを固定するように、それは凹部の中に完全に受け入れられてもよい。
【００１０】
請求項４にかかる固定部材の配置は、弾性ホースがその中に挿気することで、ホースの接触面がガスノズルに押圧されて接続を提供するように、容易に膨張させられるので、部分的に費用効率が高く効果的である。ホースの好ましい実施形態は、請求項５に記載される。
【００１１】
請求項６にかかる実施形態は、固定部材が隔膜で形成されており、そのような隔膜がガスノズルまたは内部挿入物の中で小さな空間しか必要とせず、非常によく機能するので、これまた有利である。
【００１２】
請求項７および／または８にかかる溶接トーチの実施形態において、固定部材の状態は、少しの費用だけを発生させ、数個の可動部材しか必要ない、つまり、僅かな保守活動と費用としか必要でない供給装置により簡単且つ信頼性高く決定されてもよい。特に効果的なさらなる発展が請求項９および１０に記載されている。
【００１３】
請求項１１にかかる実施形態では、どのみちレーザ複合式溶接装置に設けられ、費用効率が高く、レーザ複合式溶接ヘッドの溶接トーチの構造がコンパクトなクロスジェットの構成要素が供給装置として使用されてもよい。
【００１４】
請求項１２にかかる溶接トーチの実施形態は、ガスノズルが、好ましくは内部挿入物の全周で途切れず、前記接続がまた気密で、独特のシール部材および必要でないものを呈する完全な接続でしっかり保持されるので、有利さが判る。請求項１３にかかる実施形態は、さらに接続の特徴を改善するであろう。
【００１５】
請求項１４にかかる実施形態は、それが外側からアクセス可能な溶接トーチ構成要素から流れる危険な電流を防止するので、これまた有利である。接触ソケットにより、電流は内部挿入物の中に危険性なく導かれ、接触チューブを受け入れる適切な大きさにより、ロスが小さく火花の出ない大きな表面を介して導かれてもよい。
【００１６】
請求項１５にかかる実施形態は、押圧接触チューブが溶接トーチに容易に着脱され、非常に簡単に自動化される前記溶接トーチの保守を可能にするので、有利である。例えば、接触チューブは、それを接触ソケットの外に引き出し、新しい接触チューブをそれぞれの接触ソケットの中に挿入することで交換してもよい。
【００１７】
請求項１６にかかるセンサの提供は、溶接プロセスが調節され、保守が個々の材料の摩耗および汚れに応じて柔軟に開始されてもよいので、有利である。さらに、それは、ガスノズルまたは接触チューブが内部挿入物に正確に取り付けまたは取り外しされているかを確認可能にする。
【００１８】
請求項１７にかかる実施形態は、内部挿入物の製造と取り付けに有利であることが判る。
【００１９】
請求項１８は、従来技術に対してさらに有利な実施形態を提供する。
【００２０】
さらに、本発明の課題は、請求項１９に記載されているように、少なくとも１つの接触チューブの案内穴の長手方向の中心軸が、接触チューブの長さの少なくとも一部において湾曲している構造によって達成される。
【００２１】
有利にも、この実施形態では、溶接ワイヤが送出される位置は、後側の領域のワイヤの経路または溶接トーチの中心軸に対して偏芯して配置されてもよい。これは、溶接ワイヤが送出される位置に接触チューブから影響を与えることを可能にする。それは、溶接トーチがある角度で保持されていれば、溶接ワイヤの送出される方向が、接触チューブの外で、最適な突出長さを保ったまま、工作物の溶融金属槽に向かって移動するように変化するので、有利である。この実施形態は、特に、溶接ワイヤの出口と接触チューブとの間の距離が調節されるであろうから、多数の湾曲した接触チューブを有するマルチワイヤ溶接トーチに有利である。さらに、溶接トーチの中で自然に間隔を空けて離されている溶接ワイヤは、平行でなく、つまり、互いにある角度で、溶接トーチの中では間隔を空けて離されているが、共通の溶融金属槽の所定の領域に案内されるように、接触チューブから送出されてもよい。これは、切断プロセスのために、いくつかの溶接ワイヤの最適で、選択的には個別に最適な供給、つまり、最適な溶融量を可能にする。他の利点は、接触チューブが湾曲しているので、溶接ワイヤと接触がよりよく、的確な電流の導通をもたらすことである。さらに、チューブが従来技術から公知の角を有しているときは、角が溶接ワイヤを遮るので、溶接ワイヤを挿入することが容易でないが、湾曲のために、溶接ワイヤが簡単に挿入されるように、送り出し経路の半径が形成される。この実施形態において、溶接ワイヤ穴は、好ましくは従来の接触チューブより大きい。例えば、１．２ｍｍの断面を有する溶接ワイヤのためには、穴は、１．４ｍｍから２ｍｍの径を有する。これにより、接触チューブは閉塞しにくい。
【００２２】
接触チューブのある角度での切断は、楕円形の出口開口（つまり出口が閉塞しにくい）を提供し、スパッタの到達する領域を小さくする。好ましくは、出口開口は、中心軸に対して４０°から７０°傾斜している。
【００２３】
固定のために、接触ソケットの内側に、層板（Lamellen）が設けられる。
【００２４】
請求項２０にかかる案内穴を有する湾曲した、または、角のある接触チューブは、容易に製造され、上の段落で述べた目的を達成する効果的な実施形態である。
【００２５】
加えて、請求項２１にかかる実施形態は、有利であることを実証し、端部に角を有する接触チューブは、特に製造が容易である。
【００２６】
請求項２２にかかる実施形態は、溶接ワイヤの出口領域に湾曲した長手方向の中心軸を有する回転可能な接触チューブは、前記接触チューブを単にねじることで、接触チューブからの溶接ワイヤの送出方向の簡単な決定を可能にするので、これまた有利である。これは、いくつかの溶接ワイヤの間の距離の決定をも可能にする。湾曲した接触チューブの位置の設定は、例えばアークの向き、突出長さおよび溶融速度が溶接プロセスの中で変更されるであろうから、溶接プロセスを制御するための新しいパラメータを与える。
【００２７】
請求項２３にかかる栓ができる接触チューブは、すべり摩擦が作用したときに、そのような接触チューブが回転することをも可能にするので有利である。
【００２８】
請求項２４にかかる特徴もまた、有利な実施形態を提供する。
【００２９】
本発明の課題を達成する別の独立した方法は、請求項２５の特徴部分に定義され、そこでは、ガスノズルのハウジングの内部空間に、１以上の接触チューブの受入部材が設けられ、前記受入部材は接触チューブをお互いおよびハウジングから絶縁する。本発明の課題は、また、請求項３６にかかる特徴を有するガスノズルキャップ、つまり、１以上の接触チューブが配置され、ガスノズルと共にモジュール構造のユニットを形成する受入部材を有するガスノズルを有することによって独立して達成される。
【００３０】
そのような形状のガスノズルまたはガスノズルキャップは、有利にも、ハウジングの内側に１以上の接触チューブを設置することを可能にする。このため、接触チューブは、特に、少しのプロセス工程しか必要とせず、容易に自動化できる、ガスノズルおよび接触チューブの保守または清掃が容易な１つの共通構造または設置ユニットを構成する。
【００３１】
請求項２６に記載されるように、受入部材を板または円板の形状にすることが、ガスノズルのコンパクトな挿入を提供するので、実用的である。請求項２９の構造もまた、有利である。
【００３２】
請求項２７および２８は、利点、すなわち、受入部材の中に接触チューブを設置する簡単な方法を記述する。
【００３３】
請求項２９にかかる特有の特徴は、また、例えば、弾性変形可能なホールディングアームのような押し込み接続手段が空間と材料とを節約することが判るので有利である。
【００３４】
請求項３１にかかる実施形態は、前記内部挿入物の構成要素が互いに対して適切な位置になり、スムーズなプロセスを可能にするように、ガスノズルが内部挿入物の上の所定の位置に位置することを可能にする。さらに、位置決め部材は、内部挿入物の上に設置したガスノズルの意図しない歪曲を有利に防止する。
【００３５】
請求項３２にかかる実施形態は、有利であると判るであろう。そこでは、固定部材のための供給装置が溶接システムに属さないがガスノズルまたは接触チューブが交換される保守作業領域に配置される。ガスノズルが内部挿入物の上に設置されたとき、前記固定部材は、外部の供給装置などによって有効化されてもよく、これにより、ガスノズルが取り外されたときに固定部材が無効になるまで、内部挿入物に対する接続を提供する。さらに、固定部材のガスノズルの内側での位置決めは、ある溶接トーチの中で、トーチ設計上の実質的に好ましい効果を有してもよい。
【００３６】
ガスノズルに関する本発明の課題を達成するさらなる独立した方法は、請求項３３の特徴部分に記載したように、出口開口領域で第１の接触チューブの外側溶接ワイヤ出口から延伸する面に沿った長手方向の中心軸に対して、さらなる接触チューブの、第２の前面の方向の前記長手方向の中心軸の方向に凹部から出る、さらなる溶接ワイヤ出口の方向に傾斜したハウジングの第１の前面を有すべきである。
【００３７】
このガスノズルの設計は、多数の接触チューブを使用したとき、ガスノズルがワイヤ出口と溶融金属槽との間の異なる距離に配慮するので、いかなるマルチワイヤ溶接プロセスも、大幅により効果的で問題が発生しにくくする。もし、溶接トーチが角度を盛って保持されたなら、溶接ワイヤ出口は、工作物に非常に近く、または、工作物の表面と平行な実質的に１つの平面内に配置され、それにより、電極のような様々な溶融ワイヤを使用したときのプロセスの最適な動作を可能にする。
【００３８】
請求項３４にかかる実施形態は、工作物に対してある角度での従来どおりのトーチの保持により特に良好な溶接接続が達成されるので、特に有利である。
【００３９】
請求項３５に係る特徴も、また、有利な実施形態を提供する。
【００４０】
溶接システムのプロセス制御の方法は、また、本発明の課題を達成する独立した方法である。そこでは、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３７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。
【００４１】
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、特に、請求項１および２の利点の記述に詳細に説明したように、ロボットシステムによって、自動的に簡単に実行される。
【００４２】
請求項３８および３９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４０および４１に記載される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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
【００９０】
図９および１０は、接触チューブ２０を示す。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【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。
【符号の説明】
【０１１６】
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
【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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【国際調査報告】
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