(57)【要約】  コンタクトスリーブを有する溶接トーチ内にワイヤ成形ユニットにより確実な一定の接触を達成し、他方でワイヤ成形のために摩擦力を低減するために、ワイヤ成形ユニット（１）内に、玉軸受支承された３つのローラ（４ａ，４ｂ，４ｃ）が、溶接トーチ（１０）の縦方向（ｘ）に相前後して配置され、ワイヤ成形ユニット（１）を経る溶接ワイヤ（３）用のジグザグ状の経路を形成するために、縦方向（ｘ）に見て中央のローラ（４ｂ）が、ワイヤ成形ユニット（１）内で、縦方向（ｘ）に見て外側の両ローラ（４ａ，４ｃ）に対して、縦方向（ｘ）に対して横の横方向（ｙ）に横オフセット（Ｖ）の分だけオフセットして配置され、外側の両ローラ（４ａ，４ｃ）の間の中心距離（Ａ）が、縦方向（ｘ）に見て最大３５ｍｍ、好ましくは最大３０ｍｍ、非常に特に好ましくは最大２０ｍｍである。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンタクトスリーブ（１６）を有する溶接トーチ（１０）用の溶接ワイヤ（３）を成形するためのワイヤ成形ユニットにおいて、
ワイヤ成形ユニット（１）内に、玉軸受支承された３つのローラ（４ａ，４ｂ，４ｃ）が、溶接トーチ（１０）の縦方向（ｘ）に相前後して配置され、ワイヤ成形ユニット（１）を経る溶接ワイヤ（３）用のジグザグ状の経路を形成するために、縦方向（ｘ）に見て中央のローラ（４ｂ）が、ワイヤ成形ユニット（１）内で、縦方向（ｘ）に見て外側の両ローラ（４ａ，４ｃ）に対して、縦方向（ｘ）に対して横の横方向（ｙ）に横オフセット（Ｖ）の分だけオフセットして配置され、外側の両ローラ（４ａ，４ｃ）の間の中心距離（Ａ）が、縦方向（ｘ）に見て最大３５ｍｍ、好ましくは最大３０ｍｍ、非常に特に好ましくは最大２０ｍｍであること、を特徴とするワイヤ成形ユニット。
【請求項２】
横オフセット（Ｖ）は、溶接ワイヤ（３）に依存して、好ましくは溶接ワイヤ直径及び／又は溶接ワイヤ材料に依存して設定可能であること、を特徴とする請求項１に記載のワイヤ成形ユニット。
【請求項３】
少なくとも１つのローラ（４ａ，４ｂ，４ｃ）が、相並んで配置された２つの玉軸受（５ａ，５ｂ，５ｃ）に支承されていること、を特徴とする請求項１又は２に記載のワイヤ成形ユニット。
【請求項４】
コンタクトスリーブ（１６）を有する溶接トーチであって、溶接トーチ（１０）及びコンタクトスリーブ（１６）を経て、コンタクトスリーブ（１６）に接触する溶接ワイヤ（３）が案内され、溶接トーチ（１０）内でコンタクトスリーブ（１６）の前に、請求項１〜３のいずれか１項に記載のワイヤ成形ユニット（１）が配置され、このワイヤ成形ユニットを経て、溶接ワイヤ（３）が案内され、ワイヤ成形ユニット（１）が、溶接トーチ（１０）に対して相対的な所定の固定された設置位置に配置され、溶接ワイヤ（３）が、所定のドレッシングをされてワイヤ成形ユニット（１）から退出すること、を特徴とする溶接トーチ。
【請求項５】
溶接トーチ（１０）がトーチ本体（１１）を有し、ワイヤ成形ユニット（１）がトーチ本体（１１）内に配置されていること、を特徴とする請求項４に記載の溶接トーチ。
【請求項６】
トーチ本体（１１）が、ワイヤ送りユニットを有するか、ワイヤ送りユニットとして形成され、ワイヤ成形ユニット（１）がワイヤ送りユニット内に配置されていること、を特徴とする請求項５に記載の溶接トーチ。
【請求項７】
溶接トーチ（１０）がトーチネック（１３）を有し、このトーチネックの自由端に、コンタクトスリーブ（１６）を有するトーチヘッド（１５）が配置され、他端が、コネクタ（１４）を介してトーチ本体（１１）又はホースパック（１２）に結合され、ワイヤ成形ユニット（１）が、トーチネック（１３）又はコネクタ（１４）内に配置されていること、を特徴とする請求項４に記載の溶接トーチ。
【請求項８】
溶接トーチ（１０）が、ホースパックカップリング（１７）を介してホースパック（１２）と結合され、ワイヤ成形ユニット（１）が、ホースパックカップリング（１７）内に配置されていること、を特徴とする請求項４に記載の溶接トーチ。
【請求項９】
溶接トーチ（１０）に、溶接ロボット（２０）と結合するためのロボットコネクタ（１８）が配置され、ワイヤ成形ユニット（１）が、このロボットコネクタ（１８）内に配置されていること、を特徴とする請求項４に記載の溶接トーチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンタクトスリーブを有する溶接トーチ用の溶接ワイヤを成形するためのワイヤ成形ユニットと、このようなワイヤ成形ユニットを備えたコンタクトスリーブを有する溶接トーチに関する。
【背景技術】
【０００２】
溶融電極による溶接プロセスは、よく知られている。この場合、溶接ワイヤ送りユニットにより溶接ワイヤを、電位を印加されるコンタクトスリーブを内部に配置した溶接トーチに供給することによって、溶接ワイヤ自身を電極として使用することも知られている。溶接ワイヤは、溶接トーチを経て送られる際にコンタクトスリーブに接触し、これにより、電気回路が、溶接ワイヤと溶接すべきワークピース（これは、通常は接地電位にある）の間に形成される溶接アークを介して閉じられた時に、電気溶接電流がコンタクトスリーブを介して溶接ワイヤを経て流れることができる。このような溶接プロセスのための例は、溶接箇所に付加的に更にシールドガスが供給される金属不活性ガス溶接（ＭＩＧ）及び金属活性ガス溶接（ＭＡＧ）である。
【０００３】
溶接の品質に対する重要な要因は、このような溶接プロセスではコンタクトスリーブと溶接ワイヤの間の接触である。この場合、一方では、確実な電気的接触を達成するために、十分に高い接触力が必要である。加えて、溶接ワイヤとコンタクトスリーブの間の接触点は、できるだけ同じままにすべきである。接触力及び／又は接触点が変化すると、接触抵抗の不制御変動が生じることがあり、これが、更にまた、流れる溶接電流及び溶接アークの不制御変動を生じさせる。これは、溶接の品質を悪化させる。
【０００４】
接触のため、主としてコンタクトスリーブへの溶接ワイヤの供給が重要である。溶接ワイヤは、通常は溶接ワイヤリール上又は溶接ワイヤバレル内に巻かれ、溶接ワイヤ送りユニットを介して溶接トーチに供給される。溶接ワイヤを巻くことにより、溶接ワイヤは、所定のドレッシング、即ち所定の曲げ状態を有する。更に、ホースパックこのホースパックを経て溶接ワイヤが溶接トーチに供給される−により、ドレッシングが変えられることもある。何故なら、ホースパックは、任意の位置にあり得るからである。溶接ワイヤの不制御のドレッシング及び位置（整向）により、溶接トーチ内での溶接ワイヤの接触点及び接触力は、制御することができず、これから、前記の問題が生じることがある。特に、ホースパックに対する溶接トーチの相対位置は、コンタクトスリーブ内での溶接ワイヤの整向を変えることもある。これは、溶接トーチが溶接ロボットに配置され、溶接ロボットが、溶接をするために溶接トーチの空間的位置を変える場合がそうである。
【０００５】
従って、溶接ワイヤのドレッシングを変えるために、従来技術により既にワイヤ成形ユニットが使用される。このため、溶接ワイヤに他のドレッシングを与えるために、溶接ワイヤの塑性変形が必要である。
【０００６】
西独国特許出願公開第１  ９２３  ９９５号明細書には、例えば、溶接ワイヤ送りユニットの前に溶接ワイヤを真直ぐに矯正するための装置が記載されている。この装置は、３つのローラから成り、外側の２つのローラは、溶接ワイヤの縦軸に沿うように整向され、その間に配置された第３のローラは、縦軸に対して横方向に変位させられているので、装置を通過する際に溶接ワイヤに曲率が与えられる。付加的に、装置は、縦方向を中心として回転させられる。ローラ及びローラの回転により導入された曲率は、溶接ワイヤリール上の溶接ワイヤの曲率を相殺し、溶接ワイヤを真直ぐに矯正する。この場合、溶接ワイヤが、非常に長くなり得るホースパック内で再び不制御のドレッシングを受けることがあり、これにより、コンタクトスリーブ内での接触を確実に改善することができないことが問題である。ワイヤドレッシングは、ホースパック内での必要な最小の曲げ作業に適合し、これにより、溶接トーチと関係ない。これにより、より少ないワイヤドレッシングが達成されたにもかかわらず、どのように溶接ワイヤが溶接トーチから出るか−これは、溶接の位置を不定にする−予測することもできず、コンタクトスリーブ内での溶接ワイヤの接触点を予想することもできず、これが、接触を不定にする。
【０００７】
ワイヤを成形するための同様の装置を、米国特許第４，０７４，１０５号明細書は示すが、この場合、この装置は、溶接トーチのより近くに配置されている。ワイヤ成形ユニットの回転により、適切にドレッシングがワイヤに導入されるが、このドレッシングは、溶接トーチから出る溶接ワイヤが螺旋状に回転することを生じさせる。同じ回転を、溶接トーチはコンタクトスリーブ内でも実施するが、これにより、コンタクトスリーブ内の接触点が一定でなく、コンタクトスリーブ内の接触に関する前記問題が再び生じ得る。
【０００８】
更に、溶接トーチ内の溶接ワイヤを案内及び整向するために、ガイド装置を配置した溶接トーチも知られている。その一例が、所定のドレッシングをされて供給された溶接ワイヤを真直ぐに矯正するアダプタを配置した溶接トーチを示す西独国実用新案第２９８  ８０  １１２号明細書である。この場合、矯正の程度は、アダプタの長さに影響を受け、著しい滑り摩擦力を生じさせ得る。コンタクトスリーブの前での溶接ワイヤの矯正により、確かに溶接ワイヤの容易な導入が達成されるが、これにより、確実な接触は、達成することができない。何故なら、これによりコンタクトスリーブ内の接触点が不定となるからである。高い滑り摩擦力は、より高いワイヤ送り力を必要とし、溶接ワイヤの移送は、制限されたワイヤ移送周波数でしか行なうことができない。
【０００９】
米国特許第２００９／０１５２２５５号明細書は、供給された溶接ワイヤのドレッシングが変化するにもかかわらず、また（溶接トーチの移動に基づいて）溶接トーチ内の溶接ワイヤの傾倒又は回転が可能であるにもかかわらず、コンタクトスリーブ内での確実な一定の接触を達成することができる、コンタクトスリーブを有する溶接トーチを示す。これは、溶接トーチ内に３つの曲げ箇所が溶接ワイヤのために設けられていることによって達成される。１つの曲げ箇所は、溶接トーチ内の一部に溶接ワイヤが当接する箇所である。これにより、曲げ箇所は、溶接ワイヤにとって、傍らを溶接ワイヤが案内される支持体として機能する。曲げ箇所は、縦方向に対して横に互いにオフセットされているので、溶接ワイヤは、溶接トーチを通過するときに曲げを受ける。この場合重要であるのは、第３の曲げ箇所がコンタクトスリーブ内に形成され、これにより、接触力が、供給される溶接ワイヤのドレッシングに依存しないことである。第３の曲げ点がコンタクトスリーブ内に形成されることにより、確かに、接触力を高め、接触を改善するこができるが、これにより、比較的高い摩擦力が溶接ワイヤとコンタクトスリーブの間に生じ、これが、更にまた、溶接トーチを経て移送するために必要な溶接ワイヤ用の送り力を増大させる。これにより、高動的なワイヤ移送を有する溶接プロセスは、ほとんど実施可能でない。加えて、このワイヤ成形により、確かにコンタクトスリーブ内の接触点を高い接触力で達成することができるが、これにより、接触点の正確な位置は、溶接ワイヤの曲率方向は不定のままであるので、可能であっても困難を伴ってしか制御することができない。
【００１０】
欧州特許出願公開第３  ０８８  １１７号明細書は、溶接トーチの前で溶接ワイヤを真直ぐに矯正するための装置を示す。この装置は、互いにオフセットして配置されたそれぞれ５つのローラを有する２つのローラ群を有し、これらローラの間に、溶接ワイヤがジグザグ状に通される。付加的に、両ローラ群のローラの回転軸は、９０°だけ互いにオフセットされている。ローラ群内には、溶接ワイヤを真っ直ぐに矯正するために、溶接ワイヤの３つの偏向部がある。この装置は、溶接トーチ内での溶接ワイヤとコンタクトスリーブの確実な接触のために、それ自身不適である。何故なら、溶接ワイヤは、コンタクトスリーブ内の接触点の位置及び接触力を決定するために所定の曲率を必要とするからである。加えて、溶接トーチの前で真直ぐに矯正するための装置は、溶接ロボット上に配置されているので、装置と溶接トーチの間の溶接ワイヤには、ロボットアームの運動により再び不制御にドレッシングを与えることがある。従ってまた、これにより、溶接トーチのコンタクトスリーブ内の信頼性のある接触点又は信頼性のある接触力は不可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】西独国特許出願公開第１  ９２３  ９９５号明細書
【特許文献２】米国特許第４，０７４，１０５号明細書
【特許文献３】西独国実用新案第２９８  ８０  １１２号明細書
【特許文献４】米国特許第２００９／０１５２２５５号明細書
【特許文献５】欧州特許出願公開第３  ０８８  １１７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従って、本発明の課題は、一方で確実な一定の接触が達成され、他方でワイヤ成形用の摩擦力が低減されるように、コンタクトスリーブを有する溶接トーチを改善することにでる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この課題は、ワイヤ成形ユニット内に、玉軸受支承された３つのローラが、溶接トーチの縦方向に相前後して配置され、ワイヤ成形ユニットを経る溶接ワイヤ用のジグザグ状の経路を形成するために、縦方向に見て中央のローラが、ワイヤ成形ユニット内で、縦方向に見て外側の両ローラに対して、縦方向に対して横の横方向に横オフセットの分だけオフセットして配置され、外側の両ローラの間の中心距離が、縦方向に見て最大３５ｍｍ、好ましくは最大３０ｍｍ、非常に特に好ましくは最大２０ｍｍであること、によって解決される。玉軸受支承により、ワイヤ成形ユニット内の摩擦力は、十分に最小化される。一方で、事前設定した中心距離により、必要なドレッシングを小さい横オフセットで達成できることが得られ、これが、外形を低減する。これにより、同時に、外側の両ローラでの必要な偏向は、溶接ワイヤの更なる搬送中に、不所望の更なる塑性変形により中央のローラでのドレッシングが部分的に又は完全に再び相殺されるほど大きくならないことを保証することができる。
【００１４】
ドレッシングの最適な結果のため、横オフセットは、溶接ワイヤに依存して、好ましくは溶接ワイヤ直径及び／又は溶接ワイヤ材料に依存して設定される。
【００１５】
少なくとも１つのローラが、相並んで配置された２つの玉軸受に支承されている場合は、軸受力を低減することができ、これが、更にまたより小さい玉軸受を使用することを可能にする。これにより、ワイヤ成形ユニットの外形をさらに低減することができる。
【００１６】
コンタクトスリーブを有する溶接トーチ内で、ワイヤ形成ユニットは、溶接トーチに対して相対的な所定の固定された設置位置に配置されている。これにより、溶接トーチ内でのドレッシングされた溶接ワイヤの所定の向きを保証することができ、これにより、コンタクトスリーブ内での溶接ワイヤの接触を改善することができる。付加的に、いわゆる工具中心点（ＴＣＰ）が限定的に設定されるので、一定の溶接品質が保証されている。その結果、溶接プロセス中の溶接ワイヤ端とＴＣＰの一定の所定の位置に基づいて、溶接ワイヤ端とワークピースにおけるＴＣＰとの間で発光する安定したアークが得られる。
【００１７】
溶接トーチはトーチ本体を備えることができ、ワイヤ成形ユニットはトーチ本体内に配置することができる。トーチ本体が、ワイヤ送りユニットを有するか、ワイヤ送りユニットとして形成されている場合、ワイヤ成形ユニットは、有利にはワイヤ送りユニット内に配置することもできる。
【００１８】
溶接トーチは、トーチネックを有することができ、このトーチネックの自由端に、コンタクトスリーブを有するトーチヘッドが配置され、他端が、コネクタを介してトーチ本体又はホースパックに結合され、ワイヤ成形ユニットは、トーチネック又はコネクタ内に配置することができる。
【００１９】
溶接トーチは、ホースパックカップリングを介してホースパックに結合することができ、ワイヤ成形ユニットは、ホースパックカップリング内に配置することができる。
【００２０】
溶接トーチに、溶接ロボットに対するロボットコネクタを配置することができ、ワイヤ成形ユニットは、このロボットコネクタ内に配置することができる。
【００２１】
これにより、ワイヤ成形ユニットは、小さい外形に基づいて、様々な方法で溶接トーチ内に配置することができ、これが、非常に柔軟な使用を可能にする。
【００２２】
本発明を、以下で、本発明の有利な実施形態を模範的、概略的及び非限定的に示す図１〜８を参照して詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明によるワイヤ成形ユニットの有利な実施形態を経る断面図
【図２】本発明によるワイヤ成形ユニットの有利な実施形態を経る断面図
【図３】ワイヤ成形ユニットのローラの中心距離及び横オフセットによる所望のドレッシングの発生
【図４】ワイヤ成形ユニット内での溶接ワイヤの適切なドレッシング
【図５】溶接トーチ内でのワイヤ成形ユニットの模範的な配置
【図６】溶接トーチ内でのワイヤ成形ユニットの可能な設置場所
【図７】ワイヤ成形ユニット内の玉軸受支承されたローラの可能な構成
【図８】ワイヤ成形ユニット内の玉軸受支承されたローラの可能な構成
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１に、本発明によるワイヤ成形ユニット１を経る断面が側面図（Ａ−Ａ断面）で図示され、図２に、断面にしたワイヤ成形ユニット１が平面図（Ｂ−Ｂ断面）で図示されている。ワイヤ成形ユニット１内に、実質的に溶接ワイヤ３の移動方向に一致する縦方向ｘ（移動矢印により示した）に溶接ワイヤ３を通すための一貫した通路２が設けられている。しかしながら、通路２は、当然、図１及び２に図示したよりも明らかに大きく形成することもできる。例えば、ワイヤ成形ユニット１は、中空ハウジングとして形成することができ、キャビティ全体が通路２を形成する。但し、溶接ワイヤ３を通すためには、溶接ワイヤ３を狭い通路２内に案内することが有利であり得る。通路２は、いずれにしても、好ましくは、生じ得る摩擦力を回避するために、溶接ワイヤ３が、通過時にどの箇所にも通路２の通路壁に接触しないように大きく形成されている。
【００２５】
ワイヤ成形ユニット１内には、更に３つのローラ４ａ，４ｂ，４ｃが縦方向ｘに相並んで配置され、これらローラを介して溶接ワイヤ３が案内されている。３つのローラ４ａ，４ｂ，４ｃは、玉軸受５ａ，５ｂ，５ｃにより玉軸受支承されて回転可能に配置されている。溶接ワイヤ３は、ローラ４ａ，４ｂ，４ｃの転動面６ａ，６ｂ，６ｃに当接する。このため、縦方向ｘに見て外側の両ローラ４ａ，４ｃとその間に位置する中央のローラ４ｂは、縦方向ｘに対して横の横方向ｙに互いにオフセットされて配置されているので、溶接ワイヤ３は、外側の両ローラ４ａ，４ｃの転動面６ａ，６ｃと中央のローラ４ｂの転動面６ｂとの間を通される。外側の両ローラ４ａ，４ｃの方向の中央のローラ４ｂの横オフセットＶにより、３つの偏向点７ａ，７ｂ，７ｃを有するワイヤ成形ユニット１を経る溶接ワイヤ３のジグザグ状の経路が得られ、これら偏向点で、溶接ワイヤ３が成形される。第１の偏向点７ａは、第１のローラ４ａと溶接ワイヤ３の間に得られ、第２の偏向点７ｂは、第２のローラ４ｂと溶接ワイヤ３の間に得られ、第３の偏向点７は、第１のローラ４ａと溶接ワイヤ３の間に得られる。横オフセットＶにより、外側の両ローラ４ａ，４ｃの偏向点７ａ，７ｃと中央のローラ４ｂの偏向点７ｂが対向して配置されている。各偏向点７ａ，７ｂ，７ｃで、溶接ワイヤ３は、相前後してそれぞれ互いに異なる方向に曲げられ、これにより、ジグザグ状の経路が得られ、それにより、溶接ワイヤ３に所望のドレッシングを、即ち狭い限度内で所定の曲率半径を与える塑性変形を受ける。ワイヤ成形ユニット１の前の溶接ワイヤ３の予曲率により不定のワイヤドレッシングは、ワイヤ成形ユニット１内での塑性変形に基づいて限定的に低減され、これにより、ワイヤ成形ユニット１の後の溶接ワイヤ３の曲率に僅かな影響しか及ぼさない。
【００２６】
横オフセットＶは、溶接ワイヤ３が確かに３つのローラ４ａ，４ｂ，４ｃの転動面６ａ，６ｂ，６ｃに当接するが、横方向ｙには変形されない溶接ワイヤ３の中立位置（図１に破線で示した）から離れて測定され、従って、溶接ワイヤ３は、中立位置で、偏向点７ａ，７ｂ，７ｃにおいて曲げられることなく、縦方向ｘにワイヤ成形ユニット１を真直ぐに通過する。外側の両ローラ４ａ，４ｃの方向の中央のローラ４ｂの横オフセットＶにより、ワイヤ成形ユニット１を経る溶接ワイヤ３のジグザグ状の経路が得られる。
【００２７】
溶接ワイヤ３の所望のドレッシングのために必要な塑性変形は、中央のローラ４ｂの横オフセットＶを介して設定される。横オフセットＶが大きいほど、中央のローラ４ｂ上を走行する溶接ワイヤ３の曲率が大きくなる。弾性限度を超えるため、塑性変形に対して、所定の限界曲率が必要である。この限界曲率は、第１に溶接ワイヤ３の直径及び／又は溶接ワイヤ材料に依存し、既知であると仮定することができる。しかしながら、これから、所望のドレッシングを確実に達成するために、横オフセットＶは、異なる溶接ワイヤ直径及び／又は異なる溶接ワイヤ材料に適合されるべきであることが、直接的にわかる。これは、中央のローラ４ｂを横方向ｙに調整可能に配置することによって又は異なる溶接ワイヤ３のために異なるワイヤ成形ユニット１を設けることによって行うことができる。後者の場合、ワイヤ成形ユニット１の外形寸法は、好ましくは等しい。
【００２８】
塑性変形に必要な曲率を達成するため、外側の両ローラ４ａ，４ｃの回転軸の間の縦方向ｘの中心距離Ａは、最大３５ｍｍ、好ましくは最大３０ｍｍ、非常に特に有利には最大２０ｍｍである。この最大中心距離Ａは、図３により説明するように、確かにより大きい中心距離が可能であるが、この中心距離が著しい欠点を生じさせることがわかったので、重要である。図３には、３つのローラ４ａ，４ｂ，４ｃを有する第１のローラ配置が示されているが、外側の両ローラ４ａ，４ｃは、第１の中心距離Ａ１を備える。溶接ワイヤ３の必要な曲率（曲率半径Ｒ）を設定するため、第１の横オフセットＶ１が必要である。これから、外側のローラ４ａ，４ｃの一方における縦方向ｘと溶接ワイヤ３の間に角度α１があることがわかる。中心距離が増大されると、溶接ワイヤ３の同じ曲率（曲率半径Ｒ）を設定するために、より大きい横オフセットＶ２が必要である。これから、一方の外側のローラ４ａ，４ｃと縦方向ｘの間に大きい角度α２があることもわかる。より大きい中心距離Ａ２とより大きい横オフセットＶ２により、ワイヤ成形ユニット１は、一方で当然より大きい外形を有することになる。これは、以下で更に説明するように、ワイヤ成形ユニット１を好ましくは溶接トーチの領域内又はそれどころか溶接トーチ内に配置すべきであると考えられる場合に、特に不利である。しかしながら、外側のローラ４ａ，４ｃと縦方向ｘの間のより大きな角度ａ２によって、ワイヤを縦方向ｘに更に移送するためには、事前設定した通路２に対して、必然的に更にまたより大きい偏向が外側の両ローラ４ａ，４ｃにおいて必要になる。これにより、第１及び第３の偏向点７ａ，７ｃにおける溶接ワイヤ３の逆曲率（図３の逆曲率半径Ｒ１）が大きくなり、これは、更にまた、溶接ワイヤ３の目標のドレッシングを中央のローラ４ｂでの塑性変形により再び完全に又は部分的に無効にすることができる溶接ワイヤ３の塑性変形を生じさせることができる。従って、ドレッシングを与えるための溶接ワイヤ３の所望の塑性変形は、中央のローラ４ｂにおいて、その外側の両ローラ４ａ，４ｃに対する横オフセットＶにより行なわれる。外側の両ローラ４ａ，４ｃにおいて、逆曲率により、溶接ワイヤ３の塑性変形、少なくとも高すぎる塑性変形は行なわれるべきではない。従って、逆曲率半径Ｒ１は、溶接ワイヤ３の更なる塑性変形を防ぐ又は少なくとも十分に制限するために、小さすぎにならないようにすべきである。この場合、逆曲率半径Ｒ１が曲率半径Ｒの少なくとも２倍であり、これが、横オフセットＶによる変形の最大５０％の逆変形を生じさせる場合が、有利であるとわかった。このようにして、中央のローラ４ｂでの塑性変形が支配的になり、適切なドレッシングを制御することができる。
【００２９】
これにより、本発明によるワイヤ成形ユニット１は、横オフセットＶによる塑性変形により溶接ワイヤ３に所定の方向の曲率（ドレッシング）を与えるために、中央のローラ４ｂに変形領域を有する。更に、ワイヤ成形ユニット１は、２つの逆変形領域を外側の両ローラ４ａ，４ｃに有し、これらローラにおいて、溶接ワイヤ３が、通路２内のガイドによって偏向され、反対方向の逆変形を受ける。これは、弾性又は塑性であり得、塑性変形の場合には、逆変形は、中央のローラ４ｂでの変形の最大５０％を成す。
【００３０】
これは、簡単な例で説明することができる。通路幅ｂ＝５ｍｍ（図３に破線で示した）の通路２を想定する。溶接ワイヤ直径ｄ＝１ｍｍを有する溶接ワイヤ３は、ワイヤ成形ユニット１内で、ε＝１％の塑性変形（伸び）を受ける。伸びは、周知のように、曲率半径Ｒに対する溶接ワイヤ３の半径の比（ε＝ｄ／２／Ｒ）である。これにより、５０ｍｍの曲率半径Ｒが必要になる。中心距離Ａ１＝２０ｍｍの場合、この曲率半径Ｒを設定するために横オフセットＶ１＝１．０１ｍｍが必要となり、これが、角度α１＝１１．５°を生じさせる。事前設定した通路２に対して、逆曲率半径Ｒ１＝１４８ｍｍが得られ、これが、ε１＝０．３４％の逆変形を生じさせる。これにより、逆変形は、横オフセットＶ１による変形よりも明らかに小さく、これにより、溶接ワイヤ３の塑性変形は、必要な逆変形により十分な程度に維持される。この溶接ワイヤ３に対して、この例で中心距離をＡ２＝３０ｍｍに増大させる場合、曲率半径Ｒ＝５０ｍｍに対して横オフセットＶ２＝２．３ｍｍが必要になり、角度α２＝１７．４°が得られる。但し、事前設定した通路２については、逆曲率半径Ｒ１＝３７ｍｍが得られ、これが、逆変形ε１＝１．３５％を生じさせる。従って、逆変形は、横オフセットＶ２による変形よりも明らかに大きくなり、これは、目標のドレッッシングを再び無効にする。これには、通路２を拡大することにより対処することができ、これは、しかしながら更にまた、ワイヤ成形ユニット１の外形に対して及び溶接ワイヤ３を通す際に不利になり得る。この例で中心距離を例えばＡ＝１０ｍｍに減少させる場合、必要な横オフセットＶは小さくなり、逆変形ε１＝０．０７％も横オフセットによる変形εよりも実質的に小さくなる。
【００３１】
ワイヤ成形ユニット１内でのドレッシングの結果が、図４に図示されている。任意の不定のドレッシング及び向き（破線により示した）でワイヤ成形ユニット１に供給される溶接ワイヤ３は、ワイヤ成形ユニット１内で塑性変形されるので、溶接ワイヤ３は、所定のドレッシング（曲率半径Ｒ）でワイヤ成形ユニット１から退出する。付加的に、ワイヤ成形ユニット１内での所定の変形により、ワイヤ成形ユニット１に対して相対的な溶接ワイヤ３の向きも確定される。ここで、溶接ワイヤ３の与えられたドレッシングは、更なる移送時でも、溶接ワイヤ３が更なる塑性変形を受けさせられない限り維持されることに、注意すべきである。溶接ワイヤ３が更なる移送時に弾性変形しかを受けない場合、それは、そのドレッシングを変えることはない。
【００３２】
ローラ４ａ，４ｂ，４ｃの玉軸受支承は、更にまた、ワイヤ成形ユニット１内の摩擦力を十分に最小化するために重要である。滑り支承が考えられるが、摩擦力は明らかに高くなる。低い摩擦力は重要である。何故なら、これにより、溶接ワイヤ３に対する送り力が低いか、一定の送り力である時に溶接ワイヤ移送の動特性を高めることができるからである。所定の溶接プロセスにおいて、溶接ワイヤ３は、溶接箇所に連続的に供給されるのではなく、パルス状に供給される。加えて、溶接ワイヤ３が所定の周波数で前後に移動される溶接プロセスもある。この場合、３００Ｈｚまでの周波数によるワイヤ送り変化が典型的である。ワイヤ成形ユニット１内の低い摩擦力は、このような高動的な溶接ワイヤ送給を可能にする。
【００３３】
ワイヤ成形ユニット１の使用時は、本発明によれば、図５により説明するように、ワイヤ成形ユニット１が、溶接トーチ１０に対して所定の固定された設置位置に位置調整されていることが重要である。これは、溶接トーチ１０内に溶接ワイヤ３を案内することにより溶接ワイヤ３の不制御の変形、特に塑性変形を生じさることができないことを保証する。従って、ワイヤ成形ユニット１は、溶接トーチ１０内に好ましくは位置を固定して配置されている。これにより、ワイヤ成形ユニット１の後で、もはや不制御の変形は生じ得ない。溶接トーチ１０は、通常は、ホースパック１２を接続したトーチ本体１１を有する。ホースパック１２により、溶接トーチ１０には、必要な全ての媒体、例えばシールドガス、冷却剤、溶接ワイヤ３等、及び例えば電気溶接電流のライン、溶接トーチ１０と溶接電流源（図示してない）の間の制御ライン等が供給される。トーチ本体１１の他端に、接触片１４を介してトーチネック１３が配置され、このトーチネックの軸方向終端に、トーチヘッド１５が配置され、このトーチヘッド内に、更にまたコンタクトスリーブ１６（しばしばコンタクトチューブ又は電流ノズルとも呼ばれる）が配置されている。しかしながらまた、ホースパック１２は、コネクタ１４に直接的に接続することもでき、これにより、トーチ本体１１を省略することもできる。コンタクトスリーブ１６は、周知の方法である電位に保たれているので、溶接ワイヤ３によるコンタクトスリーブ１６への接触時に、電気溶接電流が溶接ワイヤ３を経て流れることができる。溶接ワイヤ３は、ホースパックを介して供給され、トーチネック１３を経てコンタクトスリーブ１６に導入される。溶接トーチ１０を経て溶接ワイヤ３を移送するために、トーチ本体１１内にワイヤ送りユニットを設けることもできる。このために、トーチ本体１１は、ワイヤ送りユニットとして形成することもできる。しかしながらまた、ワイヤ送りユニットは、他の場所に設けることもできる。溶接トーチ１０は、図５に示したように、手動の溶接トーチ１０として又は溶接ロボット２０用の溶接トーチ１０として形成することができる。
【００３４】
ワイヤ成形ユニット１により、溶接ワイヤ３が、所定の必要なドレッシング（曲率半径）を受けることが保証される。溶接トーチ１０に対して相対的な所定の固定された設置位置により、更にまた、溶接ワイヤ３が溶接トーチ１０に対して相対的に所定の向き（曲率の方向）で存在することが保証される。このドレッシングは、溶接ワイヤ３のプリロードのように作用するので、確定された曲率半径Ｒ及び確定された向きにより、溶接ワイヤが、実質的に同じ接触個所において実質的に同じ接触力で常にコンタクトスリーブ１６に接触することを保証することができる。ワイヤ成形ユニット１内での横オフセットＶの設定により、ある程度の限度内で接触個所に影響を与えることもできる。この場合、曲率半径Ｒは、前記のようにワイヤ成形ユニット１内の中央のローラ４ｂの横オフセットＶにより事前設定又は設定することができる。この向きは、溶接トーチ１０内のワイヤ成形ユニット１の所定の設置位置により得られる。
【００３５】
ワイヤ成形ユニット１は、図６により説明するように、溶接トーチ１０内で異なる箇所に設置することができる。１つの可能性は、トーチ本体１１（図５）内の配置又はトーチ本体１１がワイヤ送りユニットとして形成されている場合はワイヤ送りユニット内の配置である。しかしながらまた、ワイヤ成形ユニット１は、コネクタ１４内、即ちトーチ本体１１とトーチネック１３の間の接続部にも配置することもできる。同様に、ワイヤ成形ユニット１は、コネクタ１４とコンタクトスリーブ１６の間のトーチネック１３又はトーチヘッド１５内に配置することができる。溶接トーチ１０が、図６に図示したように、ワイヤ送りユニットの形態のトーチ本体１１を備えている場合、ワイヤ送りユニット自体内へのワイヤ成形ユニット１の配置も可能である。溶接トーチ１０が溶接ロボット２０において使用される場合には、溶接ロボット２０に溶接トーチ１０を接続するためのロボットコネクタ１８内の配置も考えられる。特に、ワイヤ成形ユニット１は、ホースパック１２を溶接トーチ１０と結合するホースパックカップリング１７内に配置することもできる。しかしながら、この場合、溶接トーチ１０に対する所定の固定された設置位置を保証するために、ワイヤ成形ユニット１がいずれにしてもホースパック１２の柔軟な部分の開始前に配置されることが重要である。基本的に、ワイヤ成形ユニット１は、使用可能な設置スペースに基づいて設置を許容する、溶接トーチ１０の任意の各箇所に配置することができる。このため、ワイヤ成形ユニット１のできるだけ小さい外形が当然有利であるが、これも、小さい中心距離Ａにより可能になる。
【００３６】
ワイヤ成形ユニット１をできるだけコンパクトに構築できるように、１つのローラ４ａ，４ｂ，４ｃ、好ましくは全てのローラ４ａ，４ｂ，４ｃを、図７に図示したように、２つの玉軸受５ａ，５ｂ，５ｃに支承することを企図することもできる。このため、ローラ４ａ，４ｂ，４ｃは、隣接する２つの玉軸受５ａ，５ｂ，５ｃの内輪内に回転可能に支承されて配置されたピン１９として形成することができる。玉軸受５ａ，５ｂ，５ｃの外輪を介して、ローラ４ａ，４ｂ，４ｃは、ワイヤ成形ユニット１内に配置されている。このため、軸受力を半分にすることができ、より小さい玉軸受５ａ，５ｂ，５ｃを使用することができる。溶接ワイヤ３をローラ４ａ，４ｂ，４ｃに良好に案内することができるように、ローラ４ａ，４ｂ，４ｃは、当然、周溝を、例えば周囲に延在するＶ字状又は円弧状の切込みを備えることもできる。１つの玉軸受５ａ，５ｂ，５ｃしか使用しない場合、玉軸受５ａ，５ｂ，５ｃの外輪は、直接的にローラ４ａ，４ｂ，４ｃとして機能することもできる（（図８）。このため、玉軸受５ａ，５ｂ，５ｃは、例えば内輪及びピン１９を介してワイヤ成形ユニット１内に固定されることになる。同様に、玉軸受５ａ，５ｂ，５ｃの外輪に、ローラ４ａ，４ｂ，４ｃとして使用される走行スリーブ９を配置することもできる（図８）。
【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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【手続補正書】
【提出日】令和2年2月7日(2020.2.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接ワイヤ（３）が、ワイヤ成形ユニット（１）内で、溶接トーチ（１０）の縦方向（ｘ）に相前後して配置された玉軸受支承された３つのローラ（４ａ，４ｂ，４ｃ）を介して案内され、ワイヤ成形ユニット（１）を経る溶接ワイヤ（３）用のジグザグ状の経路を形成するために、縦方向（ｘ）に見て中央のローラ（４ｂ）が、ワイヤ成形ユニット（１）内で、縦方向（ｘ）に見て外側の両ローラ（４ａ，４ｃ）に対して、縦方向（ｘ）に対して横の横方向（ｙ）に横オフセット（Ｖ）の分だけオフセットされる、ワイヤ成形ユニット（１）によって溶接ワイヤ（３）を成形するための方法において、
溶接ワイヤ（３）が、ワイヤ成形ユニット（１）内で、中央のローラ（４ｂ）において塑性変形され、外側の両ローラ（４ａ，４ｃ）において中央のローラ（４ｂ）での変形とは反対の方向に変形され、外側の両ローラ（４ａ，４ｃ）が、縦方向（ｘ）に見て最大２０ｍｍの中心距離（Ａ）で配置され、溶接ワイヤ（３）に所定の曲率半径（Ｒ）を与えるために、溶接ワイヤ（３）が、外側の両ローラにおいて、中央のローラ（４ｂ）での横オフセット（Ｖ）による変形の最大５０％だけ変形されること、を特徴とする方法。
【請求項２】
横オフセット（Ｖ）は、溶接ワイヤ（３）に依存して、好ましくは溶接ワイヤ直径及び／又は溶接ワイヤ材料に依存して設定されること、を特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
コンタクトスリーブ（１６）を有する溶接トーチ（１０）に溶接ワイヤ（３）を供給するための方法であって、溶接ワイヤ（３）が、溶接トーチ（１０）及びコンタクトスリーブ（１６）を経て案内され、コンタクトスリーブ（１６）が、溶接ワイヤ（３）に接触され、溶接トーチ（１０）内でコンタクトスリーブ（１６）の前に、ワイヤ成形ユニット（１）が配置され、このワイヤ成形ユニットを経て、溶接ワイヤ（３）が案内され、その際、このワイヤ成形ユニットにより、溶接ワイヤ（３）が、請求項１又は２に記載の方法に応じて成形され、これにより、溶接ワイヤ（３）が、所定のドレッシングをされてワイヤ成形ユニット（１）から退出し、ワイヤ成形ユニット（１）が、溶接トーチ（１０）内で、溶接トーチ（１０）に対して相対的な所定の固定された設置位置に配置され、これにより、溶接ワイヤ（３）が、所定のドレッシングにより実質的に同じ接触個所において実質的に同じ接触力で常にコンタクトスリーブ（１６）に接触すること、を特徴とする方法。
【請求項４】
ワイヤ成形ユニット（１）が、溶接トーチ（１０）のトーチ本体（１１）内に配置されていること、を特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
溶接ワイヤ（３）が、トーチ本体（１１）内のワイヤ送りユニットにより溶接トーチ（１０）を経て移送されること、を特徴とする請求項４に記載の方法。
【国際調査報告】
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