(57)【要約】  本発明は、電気アーク溶接または切断装置、特にガスノズル、ノズルホルダ（ｔｕｙｅｒｅ  ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）などその機能部品を清掃し、そこから付着物を取り除くための方法に関する。低温ジェット手段が、その媒体供給側からバーナに吹きつけ、その際、ジェット手段とバーナの機能部品の温度差ΔＴが８０Ｋより大きく、バーナの機能部品の温度は室温より高い。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トーチに媒体供給側からブラスト媒体が供給されるアーク溶接トーチまたはアーク切断トーチ、特に、ガスノズル（１）、ノズルホルダ（２）などその機能部品を清掃して、付着物を除去する方法であって、
前記ブラスト媒体と清掃すべき前記機能部品の温度差λＴが８０Ｋより大きく、トーチの前記機能部品の温度が室温より高い、低温ブラスト媒体が使用されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記ブラスト媒体の温度が７７Ｋより低いことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
固相または液相のキャリアおよび微粒子からなる低温ブラスト媒体の混合物が使用されることを特徴とする、請求項１または２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４】
圧縮空気および／またはＣＯ２がキャリア媒体として使用されることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
ドライアイス、ドライアイスペレットおよび／または雪状ＣＯ２が微粒子として使用されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
液状の加圧ＣＯ２がブラスト媒体として使用されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
低温ブラスト媒体または低温ブラスト媒体混合物を前記ガスノズルに取り囲まれたトーチチャンバ（５）に搬送するための少なくとも１つの供給装置（１１）を備えることを特徴とする、アーク溶接トーチまたはアーク切断トーチ。
【請求項８】
前記低温ブラスト媒体または前記低温ブラスト媒体混合物の供給が、トーチ（３０）区域、特にトーチ頸部（１４）もしくはトーチ本体（１３）、またはその供給ライン、特にホース（１５）区域内で行われることを特徴とする、請求項７に記載のアーク溶接トーチまたはアーク切断トーチ。
【請求項９】
トーチ（３４）が少なくとも１つの把持装置（１６）によってマニピュレータ（１７）において把持される、特に、前記マニピュレータ（１７）、特に溶接ロボットによって溶接するためのアーク溶接トーチまたはアーク切断トーチであって、
前記低温ブラスト媒体または前記ブラスト媒体混合物が前記把持装置（１６）の区域内でまたはその装置によって供給されることを特徴とする、請求項７または８に記載のアーク溶接トーチまたはアーク切断トーチ。
【請求項１０】
前記把持装置（１６）または前記トーチ（３４）が、前記低温ブラスト媒体または前記ブラスト媒体混合物用の供給装置（２７）に通じる流路内の相手方結合部に結合することのできる、結合部を備えることを特徴とする、請求項９に記載のアーク溶接トーチまたはアーク切断トーチ。
【請求項１１】
溶接トーチまたは切断トーチと、溶接装置（２２）または溶接システムと、制御装置（２３）と、前記トーチ（３０、３４）と前記溶接装置（２２）または前記溶接システムを接続する供給ライン（１５）とを備えるアーク溶接またはアーク切断用装置であって、
前記制御装置（２３）が低温ブラスト媒体またはブラスト媒体混合物の供給を開始しまた中断することを特徴とする装置。
【請求項１２】
前記トーチ（３０）が、前記制御装置（２３）に接続された、低温ブラスト媒体またはブラスト媒体混合物を導入しまたその供給を中断するための、入力および／または確認装置（２５）を有することを特徴とする、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記装置または前記システム側のコネクタ（２６）が、低温ブラスト媒体またはブラスト媒体混合物を供給するための前記供給ライン（１５）用に設計されることを特徴とする、請求項１１または１２のいずれか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、媒体供給側からブラスト媒体を供給されるアーク溶接トーチまたはアーク切断トーチ、特に、ガスノズル、ノズルホルダ、ガスノズル孔などその機能部品を、例えば溶接スパッタなどの付着物（ｉｍｐｕｒｉｔｙ）を除去すべく清掃するための方法に関する。本発明はさらに、アーク溶接またはアーク切断用装置、ならびにアーク溶接トーチまたはアーク切断トーチに関する。
【背景技術】
【０００２】
溶接処理中、ガスノズルの内側および外側、またノズルホルダ、ガスノズル孔など、トーチのさらなる機能部品を汚染する溶接スパッタを避けることはできず、時々取り除かなければならない。
【０００３】
この目的のために、機械式手順および非接触手順の両方が知られており、特に自動作業システム内に設置されるトーチ、いわゆるロボットトーチに使用される。
【０００４】
例えばドイツ実用新案第２９６１７８１０号に記載されているような機械式清掃では、接触ノズルとガスノズルの間の隙間を動く回転工具が使用される。不利なことに、こうした機械式処理では、成形カッター、ナイフまたはブラシなど、利用された工具によって、ガスノズルの表面が損傷しざらざらになることがあり、その結果、汚染がさらに速まり増大する恐れもある。さらに、こうした工具は、対応する諸要件に関係したそれぞれのトーチの形状に適合していなければならない。
【０００５】
国際公開ＷＯ０２４９７９４号パンフレットによれば、低温ブラスト媒体であるＣＯ２ペレットおよび圧縮空気が使用される非接触手順が知られている。この目的で、ジェットノズルによって清掃されるトーチのある部分に、圧縮空気の流れが向けられ、同時にジェットが、清掃する部分全体をカバーするために、トーチの中心長手方向軸の周りを回転移動する。しかし、機械式清掃手順とちょうど同じように、特に、例えばロボットトーチなどの自動作業システムを清掃ステーションに別々に移動させなければならないことが不利である。この清掃手順のために必要とされるトーチの位置変更により、それに対応して作業工程が中断される。さらに、別個の処理ステップにおいて、付着物を、ガスノズルに取り囲まれたトーチチャンバの外へ圧縮空気によって吹き飛ばす必要がある場合もある。
【０００６】
米国特許出願公開第２００３／００２４９１７号によれば、清掃されるガスノズルにドライアイスペレットが供給される、溶接トーチの清掃装置が知られている。この目的で、この装置は清掃ボックスを有し、それに清掃されるガスノズルと一緒にトーチが合体され、ドライアイスペレットを生成するためにＣＯ２ボックスに連結されている。ガスノズル上の付着物がドライアイスペレットによって取り除かれ、トーチに圧縮空気が媒体供給側から供給されてガスノズルを吹き抜けた後、使用される冷却媒体および遊離した溶接のはねが真空接続によって取り除かれる。その後、清掃容器に、清掃および乾燥の目的で圧縮空気が供給される。上述の不利益に加え、既知の装置の建造コストが比較的大きい。
【０００７】
最後に、欧州特許出願公開第００７４１０６号によれば、内側からガスノズルを通して空気を吹き込むために、トーチ本体との気体接続によって、ロボットトーチに圧縮空気を供給することが知られている。清掃効果が低いことが、この既知の手順の不利な点である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明は、トーチの作業サイクルで重大な中断のない効果的な清掃をもたらす、アーク溶接トーチまたはアーク切断トーチ、特にその機能部品の清掃方法を提供するという目的に基づいている。さらに、アーク溶接トーチまたはアーク切断トーチ、あるいはこうした要件を満たすように設計された対応するシステムを提供することも本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
こうした目的を解決するために、本発明は基本的に低温ブラスト媒体の使用を提供し、その際ブラスト媒体と清掃されるトーチの機能部品の温度差ΔＴは８０Ｋより大きく、トーチの機能部品の温度は室温より高い。
【００１０】
本発明によれば、低温ブラスト媒体が、清掃されるトーチ、特にガスノズル、ノズルホルダまたは例えばガスノズル孔などの機能部品の表面に、内部から吹きつけられる。したがって、トーチの機能部品の表面領域に付着している付着物は、急速な冷却、いわゆる急冷のために収縮し、それにより、付着物がトーチチャンバから遊離し、背後からのブラスト媒体の流れによって運び去られる。
【００１１】
清掃するトーチを別個のステーションに移動させる必要がないので、合計の清掃時間は大幅に短縮される。さらに、独立した清掃装置を提供する必要がない。さらに、驚くべきことに、低温ブラスト媒体をトーチ本体中に送ることにより、トーチ本体または各構成要素、特にそのプラスチック部品または電子構成部品の望ましくない脆さが回避されることが分かった。
【００１２】
低温ブラスト媒体を供給するために、各トーチごとにシールドガスまたは切断ガス用の本発明の供給装置を、清掃サイクル中に使用できる。また、それぞれのトーチ中で複数の供給装置も使用することができることに留意されたい。
【００１３】
本発明の第１の好ましい実施形態によれば、ブラスト媒体の提供される温度は７７Ｋより低い。ブラスト媒体のこうした温度により、トーチを特に素早く効果的に清掃することができる。
【００１４】
本発明の他の実施形態によれば、固相または液相のキャリア媒体および微粒子からなる低温ブラスト媒体混合物の使用が提供される。清掃効果は、その微粒子の運動エネルギーの影響を受け得る。
【００１５】
有利なことに、圧縮空気および／またはＣＯ２は、特に圧縮空気に関しては、すべての自動化システムにおいて事実上意のままに使えるキャリア媒体として使用される。
【００１６】
ドライアイス、ドライアイスペレットおよび／または雪状ＣＯ２が微粒子として使用される場合、特に有利である。その際、清掃される表面との接触に続くドライアイスペレットまたは雪状ＣＯ２の力学的エネルギーによって、洗浄効果がさらに高められる。ＣＯ２が昇華するとき体積が７００倍に増大するので、ガスノズルに取り囲まれたトーチチャンバから付着物を素早く効果的に取り除く追加のすすぎ効果がある。
【００１７】
本発明の特別な実施形態によれば、ブラスト媒体が液状の加圧ＣＯ２であると想定される。液体ＣＯ２は、加圧下の供給装置を離れた後すぐに瞬間蒸発（ｒｅｌａｘ）する。蒸発冷却のために、ＣＯ２は、２１０Ｋより低い温度に冷却されて、乾燥した雪の形でガスノズルに取り囲まれたトーチチャンバに入る。この雪状ブラスト手順は、特にＣＯ２の消費に関して、特別に効果的である。さらに、ＣＯ２ペレットを使用する清掃方法と比べて非常に研磨作用が少ない。その上、上記の手順は、特に自動制御に関しては、ペレットを装填する必要がなく、そのため清掃装置の購入およびメンテナンスに関しコスト削減効果があるので、より容易に実現することができる。
【００１８】
この装置に関しては、低温ブラスト媒体または低温ブラスト媒体混合物をガスノズルに取り囲まれたトーチチャンバ内に運ぶための、少なくとも１つの供給装置をトーチに提供することによって、課題が解決される。低温ブラスト媒体または低温ブラスト媒体混合物の供給には、トーチの保護ガスまたは切断ガス用の既存の供給装置を使用することが可能であり、あるいはその代わりにトーチに別個の供給装置を設けることも可能である。
【００１９】
好ましくは、低温ブラスト媒体または低温ブラスト媒体混合物の供給は、トーチ区域、特にトーチ頸部（ｓｗａｎ  ｎｅｃｋ）またはトーチ本体内、例えばホースのコネクタ区域内で行われる。あるいは、もちろん低温ブラスト媒体または低温ブラスト媒体混合物の供給を、ホース自体の区域内で行うこともできる。
【００２０】
本発明によるアーク溶接トーチまたはアーク切断トーチは、手動トーチまたは例えば溶接ロボットの手にある自動溶接用トーチのいずれかである。マニピュレータ用溶接トーチまたは切断トーチの場合、低温ブラスト媒体または低温ブラスト媒体混合物の供給は、トーチ用マニピュレータの把持装置の区域内でまたはその装置によって行われることが想定される。
【００２１】
本発明の他の実施形態によれば、把持装置またはトーチは、低温ブラスト媒体またはブラスト媒体混合物を供給するための結合部を備え、その結合部は、低温ブラスト媒体またはブラスト媒体混合物の流路内の相手方結合部に連結することができる。清掃の際、トーチ溶接機は、マニピュレータによってその結合部と一緒にブラスト媒体用の供給装置の相手方結合部へ向かって移動される。バルブが開いているとき、ブラスト媒体を、清掃すべきトーチまたはトーチチャンバ内に噴射することができる。したがって、結合部の部片を相手方結合部に結合するだけで、ブラスト媒体をトーチに導入することも可能である。この実施形態では、特定の状況下で溶接または切断中にマニピュレータの移動範囲を制限しかねない、トーチに低温ブラスト媒体を搬送するための直接供給ラインは必要ない。
【００２２】
本発明は、溶接トーチまたは切断トーチと、溶接装置または溶接システムと、制御装置と、トーチと溶接装置または溶接システムを接続する供給ラインとを有するアーク溶接またはアーク切断用装置も包含している。ここで制御装置は、低温ブラスト媒体またはブラスト媒体混合物を導入し、またその供給を中断するように設計されている。その際、溶接装置またはシステムの既存の制御ユニットが、有利には低温ブラスト媒体またはブラスト媒体混合物の導入のために使用される。
【００２３】
特に手動トーチの場合、その把持部（ｍａｎｕａｌ  ｐｉｅｃｅ）は、低温ブラスト媒体またはブラスト媒体混合物を導入しまたその供給を中断する、制御ユニットに連結された入力または確認ユニットを備える。この入力または確認装置を作動させることにより、溶接処理が制御装置によって中断され、トーチは、トーチの媒体供給側からの低温ブラスト媒体またはブラスト媒体混合物の供給により清掃される。したがって、溶接機が、別個の清掃ステーションに向けてトーチを移動させる必要がない。トーチチャンバ内の汚染物を剥離して排出することができるように、トーチを溶接部から離すだけでよい。
【００２４】
低温ブラスト媒体が、トーチの供給ライン、特にホースを通って導入される場合、本発明では、装置またはシステム側の結合部が、低温ブラスト媒体または低温ブラスト媒体混合物を供給するように設計され、それによりトーチがすべての必要な供給装置およびラインなどに、より容易に連結できるようになると想定する。
【００２５】
本発明のさらなる目的、欠点、特徴および可能な適用例は、図面による以下の例示的な実施形態の説明から分かる。したがって、説明されおよび／または絵画図の形式で図示されたすべての特徴が、単独であれいずれかの有効な組合せであれ、やはり特許請求の範囲または独立請求項の概要とは独立に本発明の目的を構成している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図１および図２によるアーク溶接トーチは、本明細書に示される例示的な実施形態において、その内部にスプラッタガード（ｓｐｌａｔｔｅｒ  ｇｕａｒｄ）２を備えるガスノズル１を有する。内側プロファイルチューブまたはトーチチューブ１０の端部の接触チップホルダ４上に、接触チップ３が置かれ、トーチの長手方向軸上でガスノズル１内でその中心に配置されている。プロファイルチューブ１０は、トーチの中心を接触チップホルダ４からトーチ本体１３内へと走り、ワイヤ電極（図示せず）が、それを取り囲むらせん状に巻かれたワイヤガイドと一緒に、トーチチューブ１０の内側チャンバ１２内に配置されている。
【００２７】
特に図２を見ると分かるように、内側プロファイルチューブ１０は、その外周上に配置され、保護ガス用ガスチャネルとして働き、絶縁体９に囲繞される長手方向溝１１を有する。外側プロファイルチューブ７は、さらに外側チューブ６に囲繞され液体冷却用チャネルシステム８を形成する、絶縁された内側チューブ１０の周りに同軸に配置される。
【００２８】
この同軸プロファイルチューブシステムは、その後部正面側でホース１５用コネクタ２２と実際のトーチ本体の間に電気絶縁シーリング１７を有する、トーチ本体１３内に延びる。内側プロファイルチューブ１０の溝１１は、枝管１６の内側の流路内にあるリング形のチャンバ内のトーチ本体１３のコネクタ２２内で終端する。冷却水用のコネクタは、１４および１５に示されている。
【００２９】
本明細書に示される例示的な実施形態において、保護ガス用チャネル１１は、ガスノズル１に取り囲まれたトーチチャンバ５またはその中に配置されるそれぞれの機能部品を清掃する目的で、低温ブラスト媒体またはブラスト媒体混合物を導入するために同時に使用される。
【００３０】
この例示的な実施形態において、保護ガスおよびブラスト媒体またはブラスト媒体混合物は、実際のトーチ本体１３に到達する前にホース端部において混合される。参照符号１９は、トーチの連結部を表し、２０は保護ガスラインの連結部、２１はブラスト媒体用連結部を表す。供給ライン２１の区域から圧力が印加される場合、保護ガスライン用のコネクタ２０内に配置される帰還バルブ２４が、保護ガスライン２０を自動的に遮断する。ブラスト媒体がブラスト媒体ライン２１を通って噴射されると、保護ガスライン２０内の帰還バルブ２４が閉じられて、保護ガスがこの区域でブラスト媒体混合物と混合されることを防止する。
【００３１】
図１に示す保護ガスおよびブラスト媒体の例示的な組合せは、１つの例示的な実施形態にすぎず、組合せの原理を維持しながら効果的に変更することもできる。ブラスト媒体および保護ガスは、好ましくはトーチ本体１３に直接到達する前にホース１５の端部で混合される。もちろん、例えばトーチ内、また必要な場合はホース内にブラスト媒体用の別の供給ラインを備える他の実施形態も可能である。
【００３２】
本明細書に示される例示的な実施形態では、ガスチャネル１１は、トーチの清掃段階において、ブラスト媒体を供給する働きをする。ガスノズル１区域の出口２５が保護ガスの規則的な流出を可能にするので、トーチの長手方向軸に沿った、低温ブラスト媒体、特に雪状ＣＯ２媒体の規則的な流出が実現される。最初は、雪状ＣＯ２は、ガスチャネルの溝１１またはガス孔２５を径方向に離れ、ガスノズル１の内側壁またはスプラッタガード２および他の機能部品に到達する。急速冷凍の形での急冷によって、付着物、特に溶接スプラッタが収縮し、その際に、体積の７００倍の増加をともなうＣＯ２の昇華により、固相（ドライアイス）の微粒子は同時に、清掃する表面と接触する際の運動エネルギーのために、機械式清掃効果を有し、付着物がガスノズルチャンバ５から最適に取り除かれる追加のすすぎ効果が生じる。
【００３３】
ドライアイスを用いた清掃方法は、ブラスト媒体として液状の加圧ＣＯ２を使用することにより、構造的に特に容易に実現することができる。加圧ＣＯ２は、時には共通の運搬台に置かれる、例えば図３および図４に示すような溶接装置２２の区域の圧力ボトル２７内に配置される。この手順において、ＣＯ２は、加圧ＣＯ２ボトル２７から出た後すぐに瞬間蒸発する。蒸発冷却によって、液体ＣＯ２は、２１０Ｋより低い温度に冷却されて、乾燥した雪の形でトーチチャンバ５に入ることができる。
【００３４】
図３に示すアーク溶接用装置は、ホース１５および装置コネクタ２６によって溶接装置２２に連結された、手動トーチ３０を有する。溶接装置２２は、溶接パラメータの調整用の制御装置２３を有する。さらに、溶接装置２２は、ワイヤ電極をトーチ３０まで延長するワイヤ供給システム１８を有する。保護ガスは、保護ガスボトル２８内に入っており、低温ブラスト媒体またはＣＯ２は、ボトル２７内に入っている。
【００３５】
図３に見られるように、低温ブラスト媒体は、様々な方法で、例えば装置コネクタ２６またはプラグを介して、またそこからホース１５を介しトーチ３０へと、トーチ３０に供給することができる。ホース１５の外側の供給ライン３１を通り、トーチ本体１３に接続される、低温ブラスト媒体用の別個のラインを提供することも可能である。さらに、低温ブラスト媒体を、別個の供給ライン３２によってトーチ頸部１４の区域内、例えばトーチ頸部の開始部分に、あるいは供給ライン３３によって直接にトーチ頸部１４の自由端区域に導入することもできる。
【００３６】
手動アーク溶接トーチ３０はさらに、把持部の所に起動ユニット２５を有し、それにより、溶接処理を中断しボトル２７から低温ブラスト媒体を供給するのを可能にするために制御装置２３に指示（ａｄｄｒｅｓｓ）することができる。
【００３７】
図４は、把持装置１６によってロボット１７の手またはアームに把持される、いわゆるロボットトーチを示す。把持装置１６は、衝突ガード２９に固定されている。この場合、低温ブラスト媒体を、装置プラグ２６を経て別個の供給ライン３５、３６を介して把持装置１６内に、またはその先まで導入することもできる。
【００３８】
低温ブラスト媒体用の供給ライン３６の端部に配置された相手方結合部と相互作用する結合部を備える、把持装置１４またはトーチ本体１３を提供することも可能である。したがって、溶接トーチ３４または把持装置１６の連結部（ｈｉｔｃｈ）を、ロボット１７の移動によって、低温ブラスト媒体用の供給ライン３６の相手方結合部と結合する位置にもってくることができ、それにより低温ブラスト媒体をトーチチャンバ５内に流し込むことができる。いずれにせよ、トーチ３４を清掃するための別個の独立した清掃装置を提供する必要はない。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明による清掃方法に適したアーク溶接トーチまたはアーク切断トーチの可能な実施形態を示す長手方向断面図である。
【図２】図１の線Ａ−Ａに沿ったトーチの横方向断面図である。
【図３】手動トーチ、ホースおよび溶接装置を有するアーク溶接またはアーク切断用装置の可能な実施形態を示す図である。
【図４】ホースおよび溶接装置とともにマニピュレータのアームに位置するトーチを有する、アーク溶接およびアーク切断用装置の可能な実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  ガスノズル
２  スプラッタガード
３  接触チップ
４  接触チップホルダ
６  外側パイプ
７  プロファイルパイプ
８  液体冷却用チャネルシステム
９  絶縁体
１０  プロファイルパイプ
１１  溝、供給装置
１２  内側チャンバ
１３  トーチ本体
１４  冷却水用コネクタ
１５  冷却水用コネクタ
１６  枝管
１７  シーリング
１８  ワイヤ供給器
１９  トーチ連結部
２０  連結部、供給装置
２１  連結部
２２  連結部
２４  帰還バルブ
２５  出口
２６  連結部、プラグ
２７  供給装置、ＣＯ２ボトル
２８  保護ガスボトル
２９  衝突保護器
３０  トーチ
３１  供給ライン
３２  供給ライン
３３  供給ライン
３４  ロボットトーチ
３５  供給ライン
３６  供給ライン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
2007528790.tif 000007
2007528790.tif 000008
2007528790.tif 000009
2007528790.tif 000010
2007528790.tif 000011
2007528790.tif 000012