(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接用トーチに対して整備を行うための溶接用トーチ維持管理装置であって、前記溶接用トーチが、ディフューザと、溶接火口と、遠位端および近位端を有するノズルとを含み、前記ノズルの前記近位端が前記溶接用トーチの溶接アームに取り付けられ、溶接用トーチ維持管理装置が、
前記溶接用トーチの前記溶接アームを締着するための第１の握持手段と、
前記ノズルを保持するための第２の握持手段であって、前記第２の握持手段が、前記溶接用トーチから前記ノズルを取り外すために回転軸を中心として回転可能であり、前記第２の握持手段が前記回転軸に沿って移動可能である、第２の握持手段と、
前記第２の握持手段を回転させるための駆動手段と、
前記回転軸に沿わせて前記第２の握持手段を移動させるためのリフトシステムと、
洗浄手段と、
を備え、
前記洗浄手段が前記ノズルの前記遠位端から前記ノズルの内部に入り、前記ノズルの内部を洗浄すること、
を特徴とする溶接用トーチ維持管理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の溶接用トーチ維持管理装置であって、
前記リフトシステムが、
第１のレールと、
前記第２の握持手段を担持する、前記第１のレールに沿って移動可能である台車と、
弾性部材を有するレベル調整組立体であって、前記回転軸に平行な方向における移動の自由度を、前記台車を介して前記第２の握持手段に提供するように構成されるレベル調整組立体を備えること、
を特徴とする溶接用トーチ維持管理装置。
【請求項３】
請求項２に記載の溶接用トーチ維持管理装置であって、
前記リフトシステムが、前記台車に結合されるリフト手段であって、前記リフト手段の駆動時に、前記台車および前記第２の握持手段が移動する、リフト手段を備え、
前記レベル調整組立体が、
前記リフト手段を保持するホルダ部材と、
複数の弾性部材と、
前記複数の弾性部材の間に配設される支持部材と、を備え、
前記ホルダ部材は、前記支持部材に対して相対移動可能であるが、前記ホルダ部材と前記支持部材との間の相対移動は前記複数の弾性部材によって制限されること、
を特徴とする溶接用トーチ維持管理装置。
【請求項４】
請求項３に記載の溶接用トーチ維持管理装置であって、前記支持部材および前記第１のレールが溶接用トーチ維持管理装置のフレーム部材に固定されることを特徴とする溶接用トーチ維持管理装置。
【請求項５】
請求項３に記載の溶接用トーチ維持管理装置であって、前記リフトシステムの垂直方向の移動および前記弾性部材の垂直方向の移動を検出するための移動検出手段、
火口／ディフューザ洗浄組立体を備えるディフューザ洗浄モジュール、および
開位置と閉位置との間で前記第２の握持手段を移行させるための、前記第２の握持手段に空気圧的に連通される空気分配組立体、
のうちの少なくとも一つをさらに備えること、
を特徴とする溶接用トーチ維持管理装置。
【請求項６】
請求項５に記載の溶接用トーチ維持管理装置であって、
前記ホルダ部材が、前記支持部材に対して、第２のレールに沿って相対移動可能であり、
前記移動検出手段が２つのポテンショメータを含み、一方が前記第１のレールに関連し、もう一方が前記第２のレールに関連すること、
を特徴とする溶接用トーチ維持管理装置。
【請求項７】
請求項１に記載の溶接用トーチ維持管理装置であって、前記第２の握持手段が前記回転軸を中心として回転し、同時に前記回転軸に沿って移動することを特徴とする溶接用トーチ維持管理装置。
【請求項８】
請求項５に記載の溶接用トーチ維持管理装置であって、前記第２の握持手段を前記閉位置へ移行させる前に、前記第２の握持手段が回転し始めることを特徴とする溶接用トーチ維持管理装置。
【請求項９】
請求項１に記載の溶接用トーチ維持管理装置であって、前記溶接用トーチがロボットアームによって制御されることを特徴とする溶接用トーチ維持管理装置。
【請求項１０】
溶接火口交換装置であって、
溶接用トーチのディフューザを締着するための第１の握持手段と、
溶接火口を保持するための第２の握持手段であって、前記第２の握持手段が前記溶接火口を取り外すために回転軸を中心として回転可能であり、前記第２の握持手段が前記回転軸に沿って移動可能である、第２の握持手段と、
前記第２の握持手段を回転させるための駆動手段と、
前記回転軸に沿わせて前記第２の握持手段を移動させるためのリフトシステムと
を備え、
前記リフトシステムが、
第１のレールと、
前記第２の握持手段を担持する、前記第１のレールに沿って移動可能である台車と、
弾性部材を有するレベル調整組立体であって、前記回転軸に平行な方向における移動の自由度を、前記台車を介して前記第２の握持手段に提供するように構成されるレベル調整組立体と、を備えること、
を特徴とする溶接火口交換装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の溶接火口交換装置であって、
前記リフトシステムが、前記台車に結合されるリフト手段であって、前記リフト手段の駆動時に、前記台車および前記第２の握持手段が移動する、リフト手段を含み、
前記レベル調整組立体が、
前記リフト手段を保持するホルダ部材と、
複数の弾性部材と、
前記複数の弾性部材の間に配設される支持部材と、を備え、
前記ホルダ部材は、前記支持部材に対して相対移動可能であるが、前記ホルダ部材と前記支持部材との間の相対移動は、前記複数の弾性部材によって制限されること、
を特徴とする溶接火口交換装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の溶接火口交換装置であって、前記支持部材および前記第１のレールが溶接用トーチ維持管理装置のフレーム部材に固定されることを特徴とする溶接火口交換装置。
【請求項１３】
請求項１１に記載の溶接火口交換装置であって、前記リフトシステムの垂直方向の移動および前記弾性部材の垂直方向の移動を検出するための移動検出手段をさらに備えること、
を特徴とする溶接火口交換装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の溶接火口交換装置であって、
前記ホルダ部材が、前記支持部材に対して、第２のレールに沿って相対移動可能であり、
前記移動検出手段が２つのポテンショメータを含み、一方が前記第１のレールに関連し、もう一方が前記第２のレールに関連することを特徴とする溶接火口交換装置。
【請求項１５】
請求項１０に記載の溶接火口交換装置であって、前記第２の握持手段が前記回転軸を中心として回転し、同時に前記回転軸に沿って移動する、または、前記第２の握持手段が開位置と閉位置との間で移動可能であり、
前記第２の握持手段を前記閉位置へ移行させる前に、前記第２の握持手段が回転し始めること、
を特徴とする溶接火口交換装置。
【請求項１６】
請求項３に記載の溶接用トーチ維持管理装置であって、
前記リフト手段が、
回転空気圧モータによって駆動される送りねじ、または、
ダンプ−充填マニホルドと共に動作するシリンダであって、前記ダンプ−充填マニホルドが、上側チャンバに空気圧的に連通するダンプバルブおよび充填バルブ、ならびに下側シリンダチャンバに空気圧的に連通する第２のダンプバルブおよび第２の充填バルブを含む、シリンダを備えること、
を特徴とする溶接用トーチ維持管理装置。
【請求項１７】
請求項３に記載の溶接用トーチ維持管理装置であって、
前記ホルダ部材が上側プレートおよび下側プレートを含み、
前記弾性部材が、前記支持部材と前記上側プレートとの間に設けられる上側ばね、および前記支持部材と前記下側プレートとの間に設けられる下側ばねを含むこと、
を特徴とする溶接用トーチ維持管理装置。
【請求項１８】
請求項１６に記載の溶接用トーチ維持管理装置であって、
前記リフト手段が、回転空気圧モータによって駆動される送りねじを含み、
前記リフトシステムが、前記送りねじの端部にある第１のプーリと、第２のプーリと、前記回転空気圧モータに接続されるタイミングベルトとを備えること、
を特徴とする溶接用トーチ維持管理装置。
【請求項１９】
請求項１０に記載の溶接火口交換装置であって、
前記リフトシステムが、前記台車に結合されるリフト手段であって、前記リフト手段の駆動時に、前記台車および前記第２の握持手段が移動する、リフト手段を備え、
前記リフト手段が、
回転空気圧モータによって駆動される送りねじ、または、
ダンプ−充填マニホルドと共に動作するシリンダであって、前記ダンプ−充填マニホルドが、上側チャンバに空気圧的に連通するダンプバルブおよび充填バルブ、ならびに下側シリンダチャンバに空気圧的に連通する第２のダンプバルブおよび第２の充填バルブを含む、シリンダを備えること、
を特徴とする溶接火口交換装置。
【請求項２０】
請求項１１に記載の溶接火口交換装置であって、
前記ホルダ部材が上側プレートおよび下側プレートを含み、
前記弾性部材が、前記支持部材と前記上側プレートとの間に設けられる上側ばね、および前記支持部材と前記下側プレートとの間に設けられる下側ばねを含むこと、
を特徴とする溶接火口交換装置。
【請求項２１】
請求項１９に記載の溶接火口交換装置であって、
前記リフト手段が、回転空気圧モータによって駆動される送りねじを含み
前記リフトシステムが、前記送りねじの端部にある第１のプーリと、第２のプーリと、前記回転空気圧モータに接続されるタイミングベルトとを備えること、
を特徴とする溶接火口交換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は溶接用トーチの維持管理に関し、より詳細には、溶接用トーチ維持管理センター（ｗｅｌｄｉｎｇ  ｔｏｒｃｈ  ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ  ｃｅｎｔｅｒ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知の１つの溶接技術はアーク溶接であり、アーク溶接では、溶接プロセス中に溶接電極が意図的に消費され、一体の構成要素の溶接品を形成することになる。
【０００３】
金属−不活性ガス（ＭＩＧ：Ｍｅｔａｌ−ｉｎｅｒｔ−ｇａｓ）アーク溶接とは、アーク長およびバーンオフ速度（ｂｕｒｎｏｆｆ  ｒａｔｅ）を最適化するようにその速度が制御されるような変速駆動装置（ｖａｒｉａｂｌｅ  ｓｐｅｅｄ  ｄｒｉｖｅ）を用いて比較的細いワイヤ電極が大きいスプールから継続的に送られるアーク溶接技術である。溶接プロセス中、電気アークが電極と溶接されている金属表面との間を延在し、ガス流れ内で遮蔽される。アルゴン、または、二酸化炭素などの適切な性質を有する他のガスが使用され得る。
【０００４】
ＭＩＧ溶接のガス流れは、ノズル、溶接火口、または、溶接火口の周りに配置される溶接用トーチの他の構成要素に固着する可能性がある融解した溶接ワイヤの溶接スパッタの悪影響を受ける可能性がある。溶接スパッタは硬質材料であり、定期的に取り除かれない場合はかなりの程度まで堆積して結果としてノズルと溶接火口との間のガス流れを制限することが知られている。また、ノズルまたは溶接火口の上に蓄積する溶接スパッタは、送られるウェルドワイヤ（ｗｅｌｄ  ｗｉｒｅ）が妨害されたりアーク溶接プロセスがダメージを受けたりするようになるポイントまで、堆積する可能性がある。これにより溶接部の信頼性および性能が低下する。
【０００５】
また、溶接スパッタが蓄積することで、帯電される溶接火口と電気的に絶縁性のノズルとの間の物理的距離が縮小される。この距離が十分に縮小されると、電圧差が介在するガス流れの絶縁耐力を超え、アークが溶接火口とノズルとの間をジャンプすることになる。これにより、溶接部位に供給される電気エネルギーの量が減少することになる。したがって、堆積が過度に継続すると、溶接プロセスが完全に停止する可能性がある。
【０００６】
ガスノズルまたは溶接火口に噴射塗布するのにスパッタ防止合成剤（ａｎｔｉ−ｓｐａｔｔｅｒ  ｃｏｍｐｏｕｎｄ）が利用可能であるが、これらはスパッタの堆積を遅らせるようにのみ機能し、スパッタの堆積を防止するようには機能しない。
【０００７】
ロボットの溶接機械を用いる組立ラインを動作させることのコストが高いことを考慮すると、トーチ構成要素を手動で洗浄することは一般に効率的ではない。
【０００８】
したがって、ノズル、溶接火口、および／または、溶接用トーチの他の構成要素に固着した溶接スパッタを取り除くための装置を提供することの要求がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の態様によると、溶接用トーチに対して整備を行うための溶接用トーチ維持管理装置が提供される。溶接用トーチが、ディフューザと、溶接火口と、遠位端および近位端を含むノズルとを有することができる。ノズルの近位端が溶接用トーチの溶接アームまたは溶接カラー（ｗｅｌｄｉｎｇ  ｃｏｌｌａｒ）に取り付けられる。溶接用トーチ維持管理装置が、溶接用トーチの溶接アームを締着するための第１の握持手段と、ノズルを保持するための第２の握持手段とを含む。第２の握持手段が溶接用トーチからノズルを取り外すために回転軸を中心として回転可能であり、また、回転軸に沿って移動可能である。第２の握持手段を回転させるための駆動手段が設けられ、また、回転軸に沿わせて第２の握持手段を移動させるためのリフトシステムが設けられる。溶接用トーチ維持管理装置が洗浄手段をさらに含み、ここでは、洗浄手段がノズルの遠位端のところに入り、ノズルの内部を洗浄する。
【００１０】
本発明の別の態様によると、溶接火口交換装置（ｗｅｌｄｉｎｇ  ｔｉｐ  ｃｈａｎｇｉｎｇ  ａｐｐａｒａｔｕｓ）が提供され、これが、溶接用トーチのディフューザを締着するための第１の握持手段と、溶接火口を保持するための第２の握持手段とを含む。第２の握持手段が溶接火口を取り外すために回転軸を中心として回転可能であり、また、回転軸に沿って移動可能である。溶接火口交換装置が、第２の握持手段を回転させるための駆動手段と、回転軸に沿わせて第２の握持手段を移動させるためのリフトシステムとをさらに含む。
【００１１】
溶接用トーチ維持管理装置および溶接火口交換装置が、回転軸に平行な方向における移動の自由度を第２の握持手段に与える作動手段を含むことができる。
【００１２】
溶接用トーチ維持管理装置が、溶接火口および／またはディフューザを洗浄するためのディフューザ洗浄モジュールをさらに含むことができる。
【００１３】
本発明の別の態様によると、溶接用トーチに対して整備を行うための方法が提供され、この方法が、溶接用トーチのノズルの中心軸を回転軸に位置合わせするように溶接用トーチを締着することと、ノズルを取り外すために、ノズルを保持して回転軸を中心としてノズルを回転させることと、回転軸に沿わせてノズルを降下させることと、ノズルの遠位端を介してノズルの内部を洗浄することと、を含み、ここでは、回転軸に沿う移動の自由度が提供される。
【００１４】
本発明の別の態様では、溶接火口を交換するための方法が提供され、この方法が、溶接用トーチのディフューザを締着することと、溶接火口を取り外すために、溶接用トーチの溶接火口を保持して回転軸を中心として溶接火口を回転させることと、新しい溶接火口を提供することと、新しい溶接火口を溶接用トーチに取り付けることと、を含み、ここでは、回転軸に沿う移動の自由度が提供される。
【００１５】
添付図面を参照する以下の説明から、本発明のこれらのおよび他の特徴がより明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】溶接用トーチを示す断面図である。
【図２（ａ）】本発明の一実施形態による溶接用トーチ維持管理装置を示す正面図である。
【図２（ｂ）】図２（ａ）の溶接用トーチ維持管理装置を示す左側面図である。
【図２（ｃ）】図２（ａ）の溶接用トーチ維持管理装置を示す右側面図である。
【図３（ａ）】本発明の一実施形態による溶接用トーチ維持管理装置内のノズル取り外しモジュールを示す斜視図である。
【図３（ｂ）】本発明の別の実施形態による溶接用トーチ維持管理装置を示すノズル取り外しモジュールを示す斜視図である。
【図４（ａ）】溶接用トーチにノズルが取り付けられている、ノズル取り外しモジュールを示す断面図である。
【図４（ｂ）】溶接用トーチからノズルが取り外されており、洗浄手段がノズルの中に入っている、ノズル取り外しモジュールを示す断面図である。
【図５】本出願の一実施形態によるグリッパコレクトを示す分解図である。
【図６（ａ）】開位置にあるグリッパコレクトを示す断面図である。
【図６（ｂ）】閉位置にあるグリッパコレクトを示す断面図である。
【図７】本発明の一実施形態による、第２のクランプ、回転空気圧モータ（ｒｏｔａｒｙ  ｐｎｅｕｍａｔｉｃ  ｍｏｔｏｒ）、ヘリカル歯車、および、空気分配組立体を示す分解図である。
【図８】空気分配組立体に取り付けられた中空シャフトの壁に埋め込まれる複数のダクトを示す図である。
【図９（ａ）】空気分配組立体を示す断面図である。
【図９（ｂ）】空気分配組立体を示す断面図である。
【図９（ｃ）】空気分配組立体を示す断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態によるディフューザ洗浄モジュールを示す図である。
【図１１】図１０のディフューザ洗浄モジュールを示す上面図である。
【図１２】図１０のディフューザ洗浄モジュールを示す断面図である。
【図１３（ａ）】本発明の別の実施形態によるディフューザ洗浄モジュールを示す図である。
【図１３（ｂ）】図１３（ａ）のディフューザ洗浄モジュールを示す上面斜視図である。
【図１３（ｃ）】図１３（ａ）のディフューザ洗浄モジュールを示す断面図である。
【図１３（ｄ）】図１３（ａ）のディフューザ洗浄モジュールを示す断面図である。
【図１３（ｅ）】図１３（ａ）のディフューザ洗浄モジュールを示す断面図である。
【図１３（ｆ）】図１３（ａ）のディフューザ洗浄モジュールを示す断面図である。
【図１４（ａ）】本発明の一実施形態によるディフューザ洗浄モジュールのブラシ支持フレームの位置を示す図である。
【図１４（ｂ）】本発明の一実施形態によるディフューザ洗浄モジュールのブラシ支持フレームの位置を示す図である。
【図１５（ａ）】本発明の一実施形態による溶接火口交換装置を示す左側面図である。
【図１５（ｂ）】図１５（ａ）の溶接火口交換装置を示す右側面図である。
【図１６（ａ）】第２のクランプが開位置にあるときの溶接火口交換装置を示す上面斜視図である。
【図１６（ｂ）】第２のクランプが閉位置にあるときの溶接火口交換装置を示す上面斜視図である。
【図１７（ａ）】本発明の一実施形態による溶接火口交換機モジュール（ｗｅｌｄｉｎｇ  ｔｉｐ  ｃｈａｎｇｅｒ  ｍｏｄｕｌｅ）を示す斜視図である。
【図１７（ｂ）】図１７（ａ）の溶接火口交換機モジュールを示す別の斜視図である。
【図１７（ｃ）】本発明の別の実施形態による溶接火口交換機モジュールを示す斜視図である。
【図１８】本発明の一実施形態による火口フィーダ組立体（ｔｉｐ  ｆｅｅｄｅｒ  ａｓｓｅｍｂｌｙ）を示す断面図である。
【図１９】本発明の一実施形態による、例示のシリンダおよび例示のダンプ−充填マニホルド（ｄｕｍｐ  ａｎｄ  ｆｉｌｌ  ｍａｎｉｆｏｌｄ）を示す透明図（ｓｅｅ−ｔｈｒｏｕｇｈ  ｖｉｅｗ）である。
【図２０】ノズルを取り外して洗浄するための方法を示すフローチャートである。
【図２１】溶接火口を取り換えるための方法を示すフローチャートである。
【図２２】溶接用トーチ維持管理装置のための例示の単純なメンブレンスイッチインターフェースを示す図である。
【図２３】溶接火口交換装置のための例示の単純なメンブレンスイッチインターフェースを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図面を参照すると、図１が、本発明の実施形態による溶接火口維持管理センターと共に使用される溶接用トーチ１０２を示す。溶接用トーチ１０２が、開いた円筒形ノズル１０８、および、ウェルドワイヤ（図示せず）を延在させるための中央の電気的に帯電される溶接火口１０６を含む。溶接火口１０６がガスディフューザ１１０に取り付けられ、ガスディフューザ１１０がガス源（図示せず）に接続され、溶接部のところでの溶接環境を制御するためにノズル１０８の中にガスを分配するための孔１１２を含む。ノズル１０８の近位端１１８のところで、ノズル１０８が溶接用トーチ１０２の溶接アームまたは溶接カラー１１６に設置され得る。ノズル１０８と溶接用トーチ１０２の溶接アームまたは溶接カラー１１６との間の接続はねじ式またはスリップオン式であってよい。溶接火口１０６がねじ部を介してディフューザ１１０に接続され得、ノズル１０８と同心関係である。溶接火口１０６がノズル１０８の遠位端１２０から突出してよい。溶接用トーチ１０２がカラー１１６に隣接するロケーションのところで湾曲してよく、それにより「グースネック」１１４を形成する。
【００１８】
溶接火口１０６がワイヤ電極を溶接部位の方に誘導する。ガスディフューザ１１０によって分配される不活性ガスの流れが溶接火口１０６を同心状に囲み、ワイヤ電極の周りでガスシールドを維持し、それにより溶接部内に汚染物質が含まれることが回避される。高品質の溶接部のためには、ガス流れおよびアークパターニング（ａｒｃ  ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ）が一貫性および継続性の両方を有することが前提条件となる。ロボットＭＩＧ溶接などのＭＩＧ溶接では溶接速度が高いことを理由として、溶接品質は、不利なガス流れまたはアークパターニングの影響に起因するような変化に特に敏感である。ノズル１０８、溶接火口１０６、または、溶接用トーチ１０２の他の構成要素に固着した融解した溶接ワイヤの溶接スパッタは所望される電気アークパターンに逆らうように向きを変える可能性があることから、溶接部の品質を維持するためには取り除かれるべきである。
【００１９】
本発明による溶接用トーチ維持管理センターが、溶接用トーチ１０２に対して整備を行うための多様なツールを含む。いくつかの実施形態では、一部のまたはすべてのツールが単一のエンクロージャ内に位置してよい。他の実施形態では、溶接用トーチ維持管理センターが複数の装置を含むことができる。示される実施形態では、溶接用トーチ維持管理センターが、ノズル１０８を取り外して洗浄するためのツール、ならびに、図２に示される溶接用トーチ維持管理装置２００として描かれる、溶接火口１０６および／またはディフューザ１１０を洗浄するためのツールを含むことができる。溶接用トーチ維持管理センターが、図１５に示される溶接火口交換装置１５００として描かれる、溶接火口１０６を交換するためのツールをさらに含むことができる。溶接火口交換装置１５００が溶接用トーチ維持管理装置２００の近傍に位置してよい。溶接用トーチ１０２はロボットまたはロボットアームの一部であってよく、溶接用トーチ維持管理センターの種々のツールの間で、調整される形で移動させられる。溶接用トーチ１０２の整備は、種々のツールの間を１回移動することで完了することができる。別法として、種々のツールはそれらの個別の機能のために別個に使用されてもよい。
【００２０】
本発明の実施形態によると、空気駆動手段（ａｉｒ  ｄｒｉｖｉｎｇ  ｍｅａｎｓ）が、溶接用トーチ維持管理センターの種々のツールに関連して設けられてよい。空気駆動手段は、ロボット制御システムにインターフェース接続されるプログラム可能な制御ユニットによって制御される空気バルブによって作動され得る。
【００２１】
図２（ａ）〜２（ｃ）が、本発明の一実施形態による溶接用トーチ維持管理装置２００を示す。図２（ａ）が溶接用トーチ維持管理装置２００の正面斜視図であり、図２（ｂ）および（ｃ）がそれぞれ左側面図および右側面図である。
【００２２】
図２（ａ）〜２（ｃ）に示されるように、溶接用トーチ維持管理装置２００が、エンクロージャ２０２の内部でツールによって整備を行われることになる溶接用トーチ１０２を受けるためのアパーチャ２０４、２０６を備えるエンクロージャ２０２を含む。一実施形態では、ロボットアーム（図示せず）上の溶接用トーチ１０２が、そのプログマラブルコントローラの制御下で、例えば溶接チート１０２によって示される位置の間で、種々の画定される三次元座標の間で移動させられる。
【００２３】
図２（ｂ）および２（ｃ）を参照すると、溶接用トーチ維持管理装置２００が、溶接用トーチ１０２のノズル１０８を取り外して洗浄するためのノズル取り外しモジュール３００と、溶接用トーチ１０２の溶接火口１０６および／またはディフューザ１１０を洗浄するためのディフューザ洗浄モジュール４００とを含む。
【００２４】
本発明の実施形態によると、ノズル取り外しモジュール３００が第１のクランプ２１０および第２のクランプ２１２を含む。第１のクランプ２１０がグースネック１１４のところでまたはロボットアームの動作スペース内の別の画定されるポイントのところで溶接用トーチ１０２の一部分に締着的に係合されるように適合される。第１のクランプ２１０が、それらの間で着脱自在にクランプする関係で溶接用トーチ１０２を受けて締着するように適合される、例えばコレットのジョーなどの、複数の移動可能な協働的握持挿入物（ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ  ｇｒｉｐｐｉｎｇ  ｉｎｓｅｒｔ）を含むことができる。一般に、握持挿入物は回転軸２０１の周りで均等に配置される関係である。第１のクランプ２１０が溶接用トーチ１０２を定位置で締着すると、溶接用トーチ１０２のノズル１０８の中心軸が回転軸２０１に位置合わせされる。
【００２５】
ノズル１０８を保持するために第２のクランプ２１２が設けられ、この第２のクランプ２１２が第１のクランプ２１０と同様のまたは同じ構造を有することができる。第２のクランプ２１２が、ノズル１０８をクランプして保持するように握持挿入物を延在させる閉位置と、握持挿入物を閉位置から出るように配置するところの後退−開位置との間で、移動可能である。第２のクランプ２１２が、回転軸２０１に位置合わせされる中心軸の周りで回転するようにさらに適合される。溶接用トーチ１０２およびノズル１０８をそれぞれ固定するための、例えば、空気圧的にまたは電気的に制御されるクランプ、または、ロックスライダなどの、第１のクランプ２１０および第２のクランプ２１２のための他の実装形態が容易に利用可能であることが当業者には明らかであろう。
【００２６】
ノズル取り外しモジュール３００が、第２のクランプ２１２を回転させるための駆動手段をさらに含む。図２（ｂ）および２（ｃ）に示される実施形態では、駆動手段が、水平方向（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ）の回転空気圧モータ２１４およびヘリカル歯車２１６、２１８を含み、ここでは、第２のクランプ２１２がヘリカル歯車２１８の回転と一体に回転させられる。例えば他の空気圧モータ構成または電気モータ構成などの、他の実装形態も利用可能であることが当業者には明らかであろう。
【００２７】
ヘリカル歯車２１８が回転式の空気供給プレート（ｒｏｔａｒｙ  ａｉｒ  ｆｅｅｄ  ｐｌａｔｅ）２２０を通して第２のクランプ２１２に結合され、その結果、第２のクランプ２１２が、第２のクランプ２１２を開閉するように動作する空気分配組立体２２２に空気圧的に連通される。ノズル取り外しモジュール３００が、回転軸２０１に沿わせて第２のクランプ２１２を垂直方向に移動させるためのリフトシステムをさらに含む。図２（ｂ）および２（ｃ）に示される実施形態では、リフトシステムが、ダンプ−充填マニホルド２３６と共に動作するシリンダ２３２を含む。動作中、第２のクランプ２１２が溶接用トーチ１０２のノズル１０８を保持して回転軸２０１を中心として回転し、ノズル１０８を緩める。第２のクランプ２１２を回転させることは、第２のクランプ２１２を閉位置へ移動させる前に開始されてよい。第２のクランプ２１２がノズル１０８を保持して緩めるとき、第２のクランプ２１２が垂直方向に作動され、ノズル１０８を降下させてノズル１０８を溶接用トーチ１０２から切り離す。次いで、例えば、ブラシ、リーマまたはミリング手段などの、洗浄手段が遠位端１２０からノズル１０８に入り、後で説明するようにノズル１０８の内部を洗浄する。
【００２８】
図２（ｂ）および２（ｃ）の示される実施形態では、ディフューザ洗浄モジュール４００が火口／ディフューザ洗浄組立体２４０を含み、例えば回転空気圧モータ２４２などの駆動手段が火口／ディフューザ洗浄組立体２４０を回転させるのに使用され得る。
【００２９】
図２（ａ）から２（ｃ）を参照すると、エンクロージャ２０２が、溶接用トーチ維持管理装置２００の動作状態を示すための状態灯（ｓｔａｔｕｓ  ｌｉｇｈｔ）２４８、および、種々の空気圧駆動手段の動作を制御するためのバルブバンク２５０をさらに含むことができる。水平方向の回転空気圧モータ２１４の回転速度が回転速度モニタ２５６によって監視され得る。
【００３０】
溶接用トーチ維持管理装置２００が、溶接火口１０６からウェルドワイヤの端部を切り取るための溶接ワイヤカッタ２６０をさらに含むことができる。溶接火口１０６上に球状のウェルドワイヤが形成される場合、ワイヤを切断することが特に重要となる。ワイヤを切断することは、溶接用トーチ１０２に対して整備を行うことが開始される前に実施され、任意選択で、動作中に露出されるウェルドワイヤを取り除くために２回および／または３回実施されてもよい。別法として、動作時間を節約するために、露出されるワイヤを、切断する代わりに後退させてもよい。
【００３１】
図３（ａ）が、本発明の実施形態による、３００として示される、溶接用トーチ維持管理センターのノズル取り外しモジュールを示す。ノズル取り外しモジュール３００が、回転軸２０１に沿わせて第２のクランプ２１２を垂直方向に移動させるためのリフトシステムを含み、示される実施形態ではリフトシステムがシリンダ２３２を含む。空気分配組立体２２２が台車２２６に締着される誘導プレート２２４を含む。誘導プレート２２４が、第２のクランプ２１２、回転式の空気供給プレート２２０、水平方向の回転空気圧モータ２１４およびヘリカル歯車２１６、２１８を固定して担持する。台車２２６が垂直方向のレール２２８に沿って摺動可能であり、シリンダ２３２のアライメントジョイントまたは浮動コネクタ２３０に取り付けられる。シリンダ２３２が空気入口２３４を介して空気圧的に駆動されるとき、台車２２６が垂直方向のレール２２８に沿って摺動する。台車２２６を担持するシリンダ２３２は、作動されるとき、空気分配組立体２２２、第２のクランプ２１２、回転式の空気供給プレート２２０、水平方向の回転空気圧モータ２１４およびヘリカル歯車２１６、２１８と共に、垂直方向に移動する。
【００３２】
本発明の一実施形態によると、リフトシステムが、垂直方向の移動の自由度を提供するためのレベル調整組立体（ｌｅｖｅｌ  ａｓｓｅｍｂｌｙ）３５０をさらに含む。示される実施形態では、レベル調整組立体３５０が上側ベアリングプレート３０２および下側ベアリングプレート３０４を含み、これらがまとめて、シリンダ２３２を保持するためのホルダ部材を形成する。スプリングロッド３０８が、上側ばね３１０、下側ばね３１２、および、これらの２つのばね３１０、３１２の間にある支持部材３１６のための支持体として、上側ベアリングプレート３０２と下側ベアリングプレート３０４との間に設けられる。好適には、レール２２８および支持部材３１６が、例えば溶接用トーチ維持管理装置２００のフレーム部材などの、剛体構造に設置される。レール２２８が方向誘導を行い、その結果、第２のクランプ２１２、回転空気圧モータ２１４、ヘリカル歯車２１６、２１８および空気分配組立体２２２が、シリンダ２３２を介して駆動されるときに垂直方向に移動するようになる。同時に、シリンダ２３２がホルダ部材と一体構造を形成し、これが、第２のレール２２９に沿って支持部材３１６を基準として移動させられ得る。ホルダ部材と支持部材３１６との間の相対移動は、示される実施例では上側ばね３１０および下側ばね３１２である、弾性手段によって制限される。その結果、垂直方向において、第２のクランプ２１２と、回転空気圧モータ２１４と、ヘリカル歯車２１６，２１８と、空気分配組立体２２２と一体に保持部材が支持部材３１６に対してわずかに移動することができることから、垂直方向の移動の自由度が得られる。
【００３３】
図３（ｂ）が、本発明の別の実施形態によるノズル取り外しモジュール３００’を示す。この実施形態では、リフトシステムが、回転空気圧モータ（図示せず）によって駆動される送りねじ３５２を含む。リフトシステムが、送りねじ３５２の端部にある第１のプーリ３５４と、第２のプーリ３５６と、回転空気圧モータに接続されるタイミングベルト（図示せず）とを使用することができる。リフトシステムの他の実装形態も容易に利用可能であり、例えば、電気モータまたはサーボモータなどの他の駆動手段が台車を垂直方向に移動させるのに使用され得る、ことが当業者には明らかであろう。
【００３４】
ノズル取り外しモジュール３００、３００’は、ノズル１０８のねじピッチと溶接用トーチ１０２との間で可能性として生じるオフセットを補償するような垂直方向における移動の自由度を提供する。また、この自由度は、第２のクランプ２１２の回転速度および／または持ち上げ速度に対応する緩衝装置を提供する。当業者には明らかなように、ねじ部はプロセスの開始時に位置合わせされない傾向にある可能性がある。ノズル１０８を取り外すかまたは再び取り付けるときに力を使用することにより、ノズル１０８と溶接用トーチ１０２との間で縦傷が生じ易くなる可能性がある。ホルダ部材、支持部材３１６、上側ばね３１０および下側ばね３１２によって提供される垂直方向の移動の自由度は垂直方向における双方向ダンパとして機能し、それにより、第２のクランプ２１２によって回転されるノズル１０８を溶接用トーチ１０２から適切に切り離したりまたは溶接用トーチ１０２に適切に再び取り付けたりすることが可能となる。
【００３５】
本発明の一実施形態によると、ノズル取り外しモジュール３００、３００’が、垂直方向の移動を検出するための移動検出手段を含む。示される実施形態では、移動検出手段が２つのポテンショメータを含む。図２（ｃ）を参照すると、第１のポテンショメータ２５４が第２のレール２２９に関連して使用され、ばね３１０、３１２のモーションを監視するように機能する。ばね３１０、３１２が圧縮し始めるとき、ポテンショメータ２５４がそのモーションを検出し、第２のクランプ２１２が回転させられる。ばね３１０、３１２が過度に圧縮されるとノズル１０８が過度の圧力を受けることになる可能性があり、そのような場合、ポテンショメータ２５４が圧縮を検出し、リフトシステムが垂直方向に調整されるように作動されることになる。リフトシステムは、ばねの力を最適化することおよびねじが緩むのを回避することを目的として、停止および移動を交互に行うことにより垂直方向に複数回調整され得る。第２のポテンショメータ（図示せず）が、リフトシステムのモーションを監視するために、レール２２８に関連して使用され得る。
【００３６】
図４（ａ）および４（ｂ）が、一実施形態によるノズル取り外しモジュール３００の断面図を提供する。ノズル１０８が図４（ａ）では全体として溶接用トーチ１０２に取り付けられ、第２のクランプ２１２によって固定される。第２のクランプ２１２が、空気入口４０６、４０８を介して空気分配組立体２２２によりそのクランプを開けるかまたは閉じることができる。
【００３７】
上述したように、第２のクランプ２１２が歯車２１８と共に回転軸２０１を中心として回転可能であり、それにより、溶接用トーチ１０２からノズル１０８のねじ部分を外す。第２のクランプ２１２が回転するとき、第２のクランプ２１２は同時に垂直方向に作動され得、それにより溶接用トーチ１０２からノズル１０８を切り離す。ノズル１０８を溶接用トーチ１０２に再び取り付ける場合、第２のクランプ２１２が同じ軸２０１を中心として反対方向に回転することができ、ノズル１０８のねじ部分を溶接用トーチ１０２に係合させることができる。
【００３８】
図４（ｂ）を参照すると、第２のクランプ２１２がノズル１０８を溶接用トーチ１０２から切り離すためにノズル１０８を保持して降下させるときに、洗浄手段４１２がノズル１０８を洗浄するために遠位端１２０からノズル１０８に入ることができる。洗浄手段４１２は、例えば、シャフト４１０上に設置される、ブラシ、リーマ、または、ミリング手段であってよい。ノズル１０８が第２のクランプ２１２により継続して回転させられ得る。洗浄手段４１２を担持するシャフト４１０は静止していてよいか、または別法として、例えば第２のクランプ２１２の方向とは反対方向に、軸２０１を中心として回転してもよい。シャフト４１０は、ノズル１０８に入るためにおよび／またはノズル１０８から出るために、垂直方向に延在することができ、および／または、後退することができる。ノズル１０８と洗浄手段４１２との間の相対移動が、ノズル１０８の内部表面上に蓄積したスパッタの位置をずらすことになる。
【００３９】
図５が、本発明の一実施形態による第２のクランプ２１２の分解図を提供する。この特定の実施形態で示されるように、第２のクランプ２１２はグリッパコレクトである。グリッパコレクト２１２が、グリッパハウジング５０２、頂部カバー５０４、および、底部カバー５０６を含むことができる。グリッパハウジング５０２内に位置するスリーブ５０８が、貫通開口部５１２を画定する円筒形内側表面と、円錐形外側表面とを有する。スリーブ５０８は例えばばね鋼で作られてよい。スリーブ５０８は一部品であってよく、または、複数の協働的な握持ジョーを含んでもよい。適合するテーパ５１０がスリーブ５０８に係合され、この適合するテーパ５１０は、スリーブ５０８を径方向内側に圧縮することができるテーパ状の内側表面を含むことができ、その結果、スリーブ５０８の内側表面がわずかに小さい開口部直径まで収縮することになる。適合するテーパ５１０は空気圧的な起動時に垂直方向に移動可能であり、それにより、開位置と閉位置との間でテーパ５０８を移行させる。例えばボルト、ピンまたは肩付きねじなどの、締着具によりそれぞれ、グリッパハウジング５０２に対して、頂部カバー５０４がスリーブ５０８を閉じ込め、底部カバー５０６がテーパ５１０を閉じ込める。
【００４０】
図６（ａ）が開位置にあるグリッパコレット２１２の断面図を提供し、図６（ｂ）が閉位置にあるグリッパコレット２１２の断面図を提供する。図６（ａ）に示されるように、テーパ５１０が下方に移動して、頂部カバー５０４とテーパ５１０との間のヘッドスペース５１４を空にする。次いで、スリーブ５０８がヘッドスペース５１４内へと膨張し、それにより開口部５１２の直径を拡大し、開位置へと移行する。対照的に、図６（ｂ）では、テーパ５１０がヘッドスペース５１４内へと上方に移動し、それによりスリーブ５０８を径方向内側に圧縮し、閉位置へと移動する。
【００４１】
図７は、第２のクランプ２１２、回転空気圧モータ２１４、ヘリカル歯車２１６、２１８、および、空気分配組立体２２２の分解図である。空気分配組立体２２２が上側ベアリングカバー７０２および下側ベアリングカバー７０４によって囲まれる。空気分配組立体２２２が一対の空気分配部材７０８、７１０を備え、これらがその間に誘導プレート２２４を備え、空気分配部材７０８、７１０および誘導プレート２２４の各々が、個別の空気入口４０４、４０８および４０６を有する。個別の空気入口４０４、４０６および４０８に空気圧を適用することを介することにより、歯車２１８、空気供給プレート２２０および第２のクランプ２１２が上述したように回転して垂直方向に移動する間、第２のクランプ２１２の動作が制御され得る。
【００４２】
中空シャフト７１８、７２０が空気供給プレート２２０に取り付けられる。中空シャフト７１８、７２０が空気分配部材７０８、７１０および誘導プレート２２４を通過し、軸受７２２、７２４を介してそれらとの同心関係を維持する。空気分配部材７０８、７１０および誘導プレート２２４が中空シャフト７１８、７２０を基準として回転することができる。密閉部材７２６、７２８、７３０、７３２が、分配部材７０８、７１０および誘導プレート２２４の各々に対して設けられる。例えば空気入口４０８に対して空気圧が適用されると、リングの形態の空気ポケットが、分配部材７１０、シャフト７２０、シール７３０、７３２の間に形成され、また、シャフト７１８に周りに形成される。
【００４３】
さらに図８を参照すると、複数のダクトが中空シャフト７１８、７２０の壁内に埋め込まれている。ダクト８０２が、空気入口４０８に空気圧を適用するときに作られるリング形状の空気ポケットを空気供給プレート２２０に連通させ、それによりスリーブ５０８を閉じるようにする。ダクト８０６が、空気入口４０６に空気圧を適用するときに作られるリング形状の空気ポケットを空気供給プレート２２０に連通させ、それによりスリーブ５０８を開けるようにする。
【００４４】
図９（ａ）〜９（ｃ）が、本発明の一実施形態による、空気分配組立体２２２からの空気入口４０４、４０６、４０８を通して動作するグリッパコレット２１２の断面図を提供する。
【００４５】
図９（ａ）では、空気圧が空気入口４０８に適用される。シャフトの周りのリング形状の空気ポケット９０２内の圧力がダクト８０２および空気供給プレート２２０を通して伝達され、それにより、図９（ａ）で矢印Ａによって描かれるように、テーパ５１０が上方に移動してスリーブ５０８を閉位置まで内側に圧縮する。
【００４６】
図９（ｂ）では、空気圧が空気入口４０６に適用される。シャフトの周りのリング形状の空気ポケット９０４内の圧力がダクト８０６および空気供給プレート２２０を通して伝達され、それにより、図９（ｂ）で矢印Ｂによって描かれるように、テーパ５１０が下方に移動してスリーブ５０８を開位置まで外側に解放する。
【００４７】
図９（ｃ）では、空気圧が空気入口４０４に適用される。シャフトの周りのリング形状の空気ポケット９０６内の圧力により空気がダクト８１０に入り、それによりベンチュリ効果が得られ、中空シャフト内に低圧力が形成される。この低圧が中空シャフトの孔を通してノズル１０８から位置をずらされたスパッタを掃除する。
【００４８】
ノズル１０８が溶接用トーチ１０２から取り外されると、ロボットアームが、溶接火口１０６および／またはディフューザ１１０を洗浄するために溶接用トーチ１０２を送り出すことができる。図１０が、本発明の一実施形態による、溶接用トーチ維持管理センターの、４００として示されるディフューザ洗浄モジュールを示す。この実施形態によると、ディフューザ洗浄モジュール４００が、火口／ディフューザ洗浄組立体２４０および空気圧式の空気モータ（ｐｎｅｕｍａｔｉｃ  ａｉｒ  ｍｏｔｏｒ）２４２を含む。
【００４９】
図１１が、例えばブラシまたはリーマなどの、ディフューザ洗浄手段１００６を含むディフューザ洗浄モジュール４００の上面図を提供する。ディフューザ洗浄手段１００６が複数のブラシ１００８を備えることができる。示される実施例では、ブラシ１００８が一対のブラシ支持フレーム１０１０、１０１２の内部表面上に配置される。ブラシ１００８が、ディフューザ１１０および火口１０６に係合されるようになる一定の距離だけ内側に延在する。
【００５０】
図１２が、図１０に示される実施形態によるディフューザ洗浄モジュール４００の断面図を提供する。動作中、ディフューザ１１０および溶接火口１０６が三次元基準点のところでフィックスされ得る。火口／ディフューザ洗浄組立体２４０が、例えば空気入口１００２、１００４を介して、回転させられる。ブラシ１００８が、火口／ディフューザ洗浄組立体２４０の外側ハウジングと一体に、ディフューザ１１０および溶接火口１０６によって画定される軸を中心として回転する。ブラシ１００８と溶接火口／ディフューザとの間の相対移動が、溶接火口／ディフューザの周りに、また具体的にはディフューザ１１０の孔１１２の周りに蓄積したスパッタの位置をずらす。
【００５１】
図１３〜図１４が、本発明の別の実施形態によるディフューザ洗浄モジュール４００’を示す。この実施形態では、ディフューザ洗浄モジュール４００’が、火口／ディフューザ洗浄組立体１３０２、真空組立体１３０４、および、中空シャフト１３０６を含む。プーリ１３０８が中空シャフト１３０６上に設けられ、回転空気圧モータ１３１０に取り付けられる第２のプーリ１３１２およびベルト（図示せず）を介して、回転空気圧モータ１３１０によって駆動され得る。回転空気圧モータ１３１０および真空組立体１３０４がバックプレート１３１４上に設置される。
【００５２】
図１３（ｂ）はディフューザ洗浄モジュール４００’の上面斜視図である。トップキャップ１３１６が、例えばブラシ、リーマまたはミリング手段などの、ディフューザ洗浄手段を閉じ込める。ディフューザ洗浄手段が複数のブラシ１３１８を備えることができる。示される実施例では、ブラシ１３１８が、一対のブラシ支持フレーム１３２０、１３２２の内部表面上に配置される。ブラシ１３１８を担持するブラシ支持フレーム１３２０、１３２２が、多様な直径のディフューザ１１０および溶接火口１０６に係合されるように延在可能であってよい。２つの空気入口１３２４、１３２６に空気圧が提供される。一方の空気入口が中空シャフト１３０６の内部に低圧領域を発生させるためのものであり、もう一方の空気入口がブラシ支持フレーム１３２０、１３２２を移動させるためのものである。
【００５３】
図１３（ｃ）および１３（ｄ）は、ディフューザ洗浄モジュール４００’の、図１３（ａ）の線Ｘ−Ｘに沿う断面図である。ディフューザ１１０および溶接火口１０６が単一の三次元基準点のところに留められ得る。図１３（ｃ）および１３（ｄ）に描かれるように、ブラシが、ディフューザ１１０および溶接火口１０６によって画定される軸に沿う３つのグループ１２０４、１２０６、１２０８として設けられ得、ここでは、グループ１２０４のブレード間の距離がグループ１２０６、１２０８のブレード間の距離よりわずかに大きい。ディフューザ洗浄モジュール４００’が外側ハウジング１２０２を含む。ハウジング１２０２の内部にピストン１２１４があり、ｏリング１２１０、１２１２を介して密閉される関係となるように構成される。ピストン１２１４が、例えばばね１２１６などの、弾性手段により、外側ハウジング１２０２の底部の方に付勢される。中空シャフト１３０６が、例えば図１３（ａ）に示されるように、回転空気圧モータ１３１０、プーリ１３０８および１３１２、ならびに、タイミングベルト（図示せず）により、回転させられ得る。中空シャフト１３０６が、ディフューザ１１０および溶接火口１０６によって画定される軸を中心として、外側ハウジング１２０２およびブラシ１２０４、１２０６、１２０８を回転させる。
【００５４】
中空シャフト１３０６が、真空組立体１３０４の２つの軸受１２２０、１２２２によって支持される。３つのシール１２２４、１２２６、１２２８が中空シャフト１３０６と真空組立体１３０４との間に設けられる。空気圧が入口１３２４、１３２６に適用されるとき、２つのリング形状の空気ポケット１２３０、１２３２が中空シャフト１３０６の周りに形成され得る。示される実施形態では、入口１３２４が空気ポケット１２３０に空気圧的に連通される。中空シャフト１３０６内の空気ダクト（図示せず）を通して、空気ポケット１２３０がさらに外側ハウジング１２０２に空気圧的に連通される。図１３（ｄ）を参照すると、空気圧が入口１３２４に適用されるとき、シャフト１３０６の周りのリング形状の空気ポケット１２３０内の圧力がピストン１２１４に伝達される。ピストン１２１４が後で説明するように上方に移動するように付勢され、ブラシ支持フレーム１１０６、１１０８が接近するように移動させられ、その結果、リーミングブレード（ｒｅａｍｉｎｇ  ｂｌａｄｅ）１２０４、１２０６、１２０８がディフューザ１１０および溶接火口１０６に係合される。
【００５５】
空気入口１２３４が第２の入口１３２６に空気圧的に連通される。空気圧が空気入口１３２６に適用されるとき、シャフト１３０６の周りのリング形状の空気ポケット１２３２内の圧力により空気入口１２３４に空気が入り、それによりベンチュリ効果が得られ、それにより中空シャフト１３０６の内部に低圧領域が作られる。この低圧が中空シャフト１３０６の孔を通してディフューザ１１０および／または溶接火口１０６から位置をずらされたスパッタを掃除する。
【００５６】
図１３（ｅ）および１３（ｆ）は、ディフューザ洗浄モジュール４００’の、図１３（ｃ）の線Ｙ−Ｙに沿う断面図である。図１３（ｅ）および１３（ｆ）はそれぞれ図１３（ｃ）および図１３（ｄ）に対応する。
【００５７】
図１３（ｅ）および１３（ｆ）では、２つの対のピン１３３０、１３３２、１３３４、１３３６がピストン１２１４の反対側に配置される。ピストン１２１４が空気圧により上方に付勢されることから、図１３（ｆ）でもやはりピン１３３０、１３３２、１３３４、１３３６が持ち上げられる。
【００５８】
図１４（ａ）が、ピン１３３０、１３３２、１３３４、１３３６が下側位置にあるときの、つまり、ピストン１２１４がばね１２１６によって付勢されているときの、ブラシ支持フレーム１３２０、１３２２の相対位置を示しており、対して、図１４（ｂ）が、ピン１３３０、１３３２、１３３４、１３３６が上昇位置にあるときの、つまり、入口１３２４を通して供給される空気圧によりピストン１２１４が持ち上げられるときの、ブラシ支持フレーム１３２０、１３２２の相対位置を示す。
【００５９】
支持フレーム１３２０が４つの角度付きのスロットを有し、そのうちの２つがスロット１４０２、１４０４として図１４（ａ）に描かれており、また、支持フレーム１３２２も４つの角度付きのスロットを有し、そのうちの２つがスロット１４０６、１４０８として図１４（ａ）に描かれている。図１４（ａ）示されるように、ピストンが下側位置にあるとき、ピン１３３０が、角度付きのスロット１４０２および１４０４によって共同で形成されるＶ形のスロットの底部のところにあり、同様に、ピン１３３２が、角度付きのスロット１４０４および１４０８によって共同で形成されるＶ形の底部のところにある。
【００６０】
ピン１３３０、１３３２が、角度付きのスロット１４０２、１４０６、１４０４、１４０８の範囲に沿って誘導される関係で、摺動可能である。ピン１３３０、１３３２が空気圧により上方に付勢されるとき、Ｖ形の上端がより接近するように移動させられ、それにより支持フレーム１３２０、１３２２が図１４（ｂ）に示されるように一体に移動する。
【００６１】
図１５（ａ）〜１５（ｂ）が、本発明の一実施形態による、１５００として示される溶接火口交換装置を示す。具体的には、図１５（ａ）が溶接火口交換装置１５００の左側面図を示し、図１５（ｂ）がその右側面図を示す。この実施形態では、溶接火口交換装置１５００が、溶接用トーチ維持管理装置２００とは別個の装置として形成される。溶接火口交換装置１５００および溶接用トーチ維持管理装置２００が単一のクロージャ内に形成され得ることが、当業者には明らかであろう。
【００６２】
使用の一定の時点で、溶接火口１０６が摩耗し、これは、それらの構造を理由として継続して使用することが許容され得ない可能性がある。溶接火口１０６を交換すべき時点は、溶接用トーチ１０２を使用した時間、または、溶接火口１０６を通して送られた溶接ワイヤの量に基づいてよい。ノズル１０８を取り外して、溶接用トーチ維持管理装置２００のところでディフューザ１１０および／または溶接火口１０６を洗浄した後で、溶接用トーチ１０２を担持するロボットアームが溶接火口交換装置１５００に配置され得、ここでは、溶接火口１０６が取り外されて交換され得る。
【００６３】
図１５（ａ）および１５（ｂ）の示される実施形態では、溶接火口交換装置１５００が、使用された溶接火口を取り外して新しい溶接火口を取り付けるかまたは溶接火口を交換するための溶接火口交換機モジュール１５０８を含む。溶接火口交換装置１５００が、一般に、その動作状態を示すための状態灯１５０２と、種々の空気圧駆動手段の動作を制御するためのバルブバンク１５０４と、新しい溶接火口を保管するかまたは溶接火口を交換するための溶接火口マガジン１５０６とを含むことができる。
【００６４】
図１５（ａ）および１５（ｂ）を参照すると、溶接火口交換機モジュール１５０８が第１のクランプ１５１０および第２のクランプ１５１２を含む。第１のクランプ１５１０が溶接用トーチ１０２のディフューザ１１０を受けて締着するように適合される。第１のクランプ１５１０が、それらの間で着脱自在にクランプする関係でディフューザ１１０を受けて締着するための、例えばコレットのジョーなどの、複数の移動可能な協働的握持挿入物を含むことができる。一般に、握持挿入物は回転軸１５１８の周りで均等に配置される関係であり、回転軸１５１８を基準として溶接用トーチ１０２の溶接火口１０６を中央に配置する。
【００６５】
溶接火口１０６を保持するために第２のクランプ１５１２が設けられ、この第２のクランプ１５１２が第１のクランプ１５１２と同様または同じ構造を有することができる。例示の一実施形態では、第２のクランプ１５１２が、回転軸１５１８に位置合わせされる中心軸の周りに均等に配置される関係となるように構成される、溶接火口１０６をクランプするための複数のジョーを備えるコレットである。第２のクランプ１５１２が、溶接火口１０６をクランプして保持するように握持挿入物を延在させる閉位置と、握持挿入物を閉位置から出るように配置するところの後退−開位置との間で、移動可能である。第２のクランプ１５１２が、後で説明するように、回転軸１５１８を中心として回転して回転軸１５１８に沿って移動するようにさらに適合される。ディフューザ１１０および溶接火口１０６を保持するための、例えば、他の空気圧的にまたは電気的に制御されるクランプ、または、ロックスライダなどの、第１のクランプ１５１０または第２のクランプ１５１２のための他の実装形態が容易に利用可能であることが当業者には明らかであろう。
【００６６】
図１６（ａ）および１６（ｂ）が、コレット１５２０の形態の第２のクランプ１５１２の例示の一実施形態を提供する。図１６（ａ）が開位置にあるコレット１５２０を示しており、ここでは、複数のジョー１５４０が、開口部１５４４の直径を拡大するために、適合するテーパ１５４２を基準として下方および外側に移動している。対して、図１６（ｂ）が閉じたクランプ位置にあるコレット１５２０を示しており、ここでは、複数のジョー１５４０が、開口部１５４４の直径を縮小させるために適合するテーパ１５４２を基準として上方および内側に移動している。使用された溶接火口１０６が溶接用トーチ１０２から取り外されるとき、コレット１５２０のジョー１５４０が全体として閉位置から開位置まで移行し、この時点で、溶接火口１０６がコレット１５２０から解放され、コレット１５２０の下方の中空スペースを通って落下するかまたは他の手段で取り外される。溶接用トーチ１０２に取り付けられる新しい火口が溶接火口マガジン１５０６から供給されるとき、コレット１５２０のジョー１５４０が全体として開位置から閉位置まで移行する。
【００６７】
図１７（ａ）および１７（ｂ）が、本発明の一実施形態による、溶接火口交換装置１５００の溶接火口交換機モジュール１５０８を示す。溶接火口交換機モジュール１５０８が、第２のクランプ１５１２を回転させるための駆動手段を含む。示される実施形態では、駆動手段が、水平方向の回転空気圧モータ１５２６、ならびに、水平方向のヘリカル歯車１５３０および接続される小さいヘリカル歯車１５２８を含む。水平方向のヘリカル歯車１５３０が第２のクランプ１５１２に接続され、その結果、水平方向のヘリカル歯車１５３０および第２のクランプ１５１２が、水平方向の回転空気圧モータ１５２６に接続される小さいヘリカル歯車１５２８によって駆動されるときに、回転軸１５１８を中心として回転する。例えば他の空気圧モータ構成または電気モータ構成などの、他の実装形態も容易に利用可能であることが当業者には明らかであろう。
【００６８】
ノズル取り外しモジュール３００と同様に、第２のクランプ１５１２が、第２のクランプ１５１２を開閉するように動作する空気分配組立体に空気圧的に連通され得る。溶接火口交換機モジュール１５０８が、回転軸１５１８に沿わせて第２のクランプ１５１２を移動させるためのリフトシステムをさらに含む。図１７（ａ）および１７（ｂ）の示される実施形態では、リフトシステムが、ダンプ−充填マニホルド１５３６と共に動作するシリンダ１５３４を含む。動作中、第２のクランプ１５１２が溶接火口１０６を保持して回転軸１５１８を中心として回転し、溶接火口１０６を緩める。第２のクランプ１５１２を回転させることは、第２のクランプ１５１２を閉位置へ移動させる前に開始されてよい。第２のクランプ１５１２が溶接火口１０６を保持して緩めるとき、第２のクランプ１５１２が垂直方向に作動され、溶接火口１０６を溶接用トーチ１０２から切り離す。
【００６９】
溶接火口交換機モジュール１５０８が、垂直方向のレール１５２４に沿って移動する台車１５２２を含む。図１７（ａ）および１７（ｂ）に示されるような実施形態では、台車１５２２が、第２のクランプ１５１２、水平方向の回転空気圧モータ１５２６、および、ヘリカル歯車１５２８、１５３０を固定して移動させる。台車１５２２がシリンダ１５３４のアライメントジョイントまたは浮動コネクタ１５３２に取り付けられ、空気入口１５３８を介してシリンダ１５３４を空気圧的に駆動させるときに、垂直方向に移動する。台車１５２２を担持するシリンダ２３２は、作動されるとき、第２のクランプ１５１２、水平方向の回転空気圧モータ１５２６およびヘリカル歯車１５２８、１５３０と共に、垂直方向に移動する。
【００７０】
本発明の一実施形態によると、リフトシステムが、垂直方向の移動の自由度を提供するためのレベル調整組立体をさらに含む。示される実施形態では、レベル調整組立体が上側ベアリングプレート１６１０および下側ベアリングプレート１６１２を含み、これらがまとめて、シリンダ１５３４を保持するためのホルダ部材を形成する。スプリングロッド１６１６が、上側ばね１６１８、下側ばね１６２０、および、これらの２つのばね１６１８、１６２０の間にある支持部材１６２２のための支持体として、上側ベアリングプレート１６１０と下側ベアリングプレート１６１２との間に設けられる。好適には、レール１５２４および支持部材１６２２が、例えば溶接火口交換装置１５００のフレーム部材などの、剛体構造に設置される。レール１５２４が方向誘導を行い、その結果、第２のクランプ１５１２、回転空気圧モータ１５２６、および、ヘリカル歯車１５２８、１５３０が、シリンダ１５３４を介して駆動されるときに垂直方向に移動するようになる。同時に、シリンダ１５３４がホルダ部材と一体構造を形成し、これが、第２のレール１６２４に沿って支持部材１６２２を基準として移動させられ得る。ホルダ部材と支持部材１６２２との間の相対移動は、示される実施例では上側ばね１６１８および下側ばね１６２０である、弾性手段によって制限される。その結果、台車１５２２と、第２のクランプ１５１２と、回転空気圧モータ１５２６と、ヘリカル歯車１５２８、１５３０と共に、ホルダ部材が、支持部材１６２２を基準として垂直方向にわずかに移動することができることから、垂直方向の移動の自由度が得られる。
【００７１】
図１７（ｃ）が本発明の別の実施形態による溶接火口交換機モジュール１５０８’を示す。この実施形態では、リフトシステムが、回転空気圧モータ１７０４によって駆動される送りねじ１７０２を含む。リフトシステムが、送りねじ１７０２の端部にある第１のプーリ１７０６と、第２のプーリ１７０８と、回転空気圧モータ１７０４に接続されるタイミングベルト（図示せず）とを使用することができる。リフトシステムの他の実装形態も容易に利用可能であり、例えば、電気モータまたはサーボモータなどの他の駆動手段が台車を垂直方向に移動させるのに使用され得る、ことが当業者には明らかであろう。
【００７２】
溶接火口交換機モジュール１５０８、１５０８’が、溶接火口１０６のねじピッチとディフューザ１１０との間で可能性として生じるわずかなオフセットを補償する垂直方向における移動の自由度を提供する。また、この自由度は、第２のクランプ１５１２の回転速度および持ち上げ速度に対応する緩衝装置を提供する。当業者には明らかなように、ねじ部はプロセスの開始時に位置合わせされない傾向にある可能性がある。溶接火口１０６を取り外すかまたは取り付けるときに力を使用することにより、溶接火口１０６とディフューザ１１０との間で縦傷が生じ易くなる可能性がある。ホルダ部材、支持部材１６２２、上側ばね１６１８および下側ばね１６２０によって提供される垂直方向の移動の自由度は垂直方向における双方向ダンパとして機能し、それにより、第２のクランプ１５１２によって回転される溶接火口１０６をディフューザ１１０から適切に切り離したりまたはディフューザ１１０に適切に再び取り付けたりすることが可能となる。
【００７３】
本発明の一実施形態によると、溶接火口交換機モジュール１５０８、１５０８’が、垂直方向の移動を検出するための移動検出手段を含む。示される実施形態では、移動検出手段が２つのポテンショメータを含む。図１７（ａ）を参照すると、第１のポテンショメータ１６２６がリフトシステムのモーションを監視するためにレール１５２４に関連して使用され、第２のポテンショメータ１６２８がばね１６１８、１６２０のモーションを監視するために第２のレール１６２４に関連して使用される。第２のクランプ１５１２が回転させられると、ばね１６１８、１６２０が圧縮し始め、ポテンショメータ１６２８がそのモーションを検出する。ばね１６１８、１６２０が過度に圧縮されると溶接火口１０６が過度の圧力を受けることになり、そのような場合、ポテンショメータ１６２８が圧縮を検出し、リフトシステムが垂直方向に調整されるように作動されることになる。リフトシステムは、ばねの力を最適化することおよびねじが緩むのを回避することを目的として、停止および移動を交互に行うことにより垂直方向に複数回調整され得る。
【００７４】
図１８が、本発明の一実施形態による例示の火口フィーダ組立体１８００を示す。火口フィーダ組立体１８００が、新しい溶接火口または交換用の溶接火口を保管するための溶接火口マガジン１５０６と、溶接火口マガジン１５０６から新しい溶接火口１０６’を受ける火口フィーダ１８０２と、新しい溶接火口１０６’を保持して、例えばグリッパコレット１５２０などの握持手段まで搬送する火口グリッパ１８０４とを備える。火口グリッパ１８０４が、空気圧式のロッドレスシリンダ（ｐｎｅｕｍａｔｉｃ  ｒｏｄｌｅｓｓ  ｃｙｌｉｎｄｅｒ）１５０９により、溶接火口マガジン１５０６とグリッパコレット１５２０との間で移動させられ得る。溶接火口マガジン１５０６が複数の新しい火口を直立位置で保持する。新しい溶接火口１０６’が一度に１つずつ火口グリッパ１８０４に送られ、火口グリッパ１８０４が新しい溶接火口１０６’を溶接火口交換機モジュール１５０８に移送する。
【００７５】
図１９が、本発明の一実施形態による、ノズル取り外しモジュール３００のリフトシステムで、および、溶接火口交換モジュール１５０８のリフトシステムで使用されるシリンダ２３２、１５３４の透明図を提供する。シリンダ２３２、１５３４はダンプ−充填マニホルド２３６、１５３６に関連して使用される。ダンプ−充填マニホルド２３６、１５３６が、その上側チャンバ内にある２つのバルブ１９０２Ｄ、１９０２Ｆと、その下側チャンバ内にある２つのバルブ１９０４Ｄ、１９０４Ｆとを含み、２つの上側／下側バルブのうちの一方１９０２Ｄ、１９０４Ｄがダンプバルブであり、２つの上側／下側バルブのもう一方１９０２Ｆ、１９０４Ｆが充填バルブである。主送気管１９０６が上側充填バルブ１９０２Ｆおよび下側充填バルブ１９０４Ｆの両方に対して供給を行う。上側ダンプバルブ１９０２Ｄが上側排気（ＥＸＨ  Ｕｐｐｅｒ）に繋がり、対して、下側ダンプバルブ１９０４Ｄが下側排気（ＥＸＨ  Ｌｏｗｅｒ）に繋がる。上側出口（ｏｕｔ  ｕｐｐｅｒ）１９０８が上側ダンプバルブ１９０２Ｄおよび上側充填バルブ１９０２Ｆの両方に繋がり、下側出口（ｏｕｔ  ｌｏｗｅｒ）１９１０が下側ダンプバルブ１９０４Ｄおよび下側充填バルブ１９０４Ｆの両方に繋がる。シリンダ２３２、１５３４の各空気入口２３４、１５３８において、空気が両方向に移動することができる。シリンダ２３２、１５３４が下方に移動させられることになる場合、上側チャンバ内の充填バルブ１９０２Ｆおよび下側チャンバ内の充填バルブ１９０４Ｆの両方がオンにされ、下側ダンプバルブ１９０４Ｄが起動されて底部チャンバから空気を解放する。シリンダ２３２、１５３４が上方に移動させられることになる場合、充填バルブ１９０２Ｆ、１９０４Ｆの両方がオンにされ、上側ダンプバルブ１９０２Ｄが起動されて上側チャンバから圧力を解放する。
【００７６】
図２０は、本発明の実施形態による、溶接用トーチ１０２のノズル１０８を取り外して洗浄するための方法を概して示すフローチャートである。オペレーションの前に、溶接火口１０６からウェルドワイヤの端部を切り取るために、ロボットアームが最初に溶接用トーチ１０２を溶接ワイヤカッタ２６０まで移動させることができる。ステップ１９０２で、溶接用トーチ１０２がエンクロージャ２１２のアパーチャ２０６内で降下させられ得、第１のクランプ２１０が溶接用トーチ１０２を締着して定位置に位置合わせする。その結果、溶接用トーチ１０２が固定され、溶接用トーチ１０２のノズル１０８が回転軸２０１に位置合わせされる。ステップ１９０４で、第２のクランプ２１２が閉位置へ移行し、ノズル１０８を保持して軸２０１を中心として回転し、溶接用トーチ１０２からノズル１０８を緩める。この回転は、回転空気圧モータ２１４によりヘリカル歯車２１８を介して行われ得、好適には、第２のクランプ２１２を閉位置へ移動させる前に開始される。同時にまたはその後で、ステップ１９０６で、リフトシステムが作動され、ノズル１０８が回転軸２０１に沿って垂直方向に降下させられ、溶接用トーチ１０２から切り離される。次いで、ステップ１９０８で、例えば遠位端１２０からノズル１０８の中に入るブラシまたはリーマ４１２により、ノズル１０８の内部が洗浄される。ノズル１０８は、継続して、回転させられ得、および／または、軸２０１に沿って垂直方向に作動させられ得る。ブラシまたはリーマ４１２は固定式であってもまたは回転式であってもよい。ブラシまたはリーマ４１２とノズル１０８との間の相対移動が、ノズル１０８の内部表面上に蓄積したスパッタの位置をずらす。この段階で、空気圧が空気入口４０４を介して真空モードに対して適用され得、ここでは、ノズル１０８から位置をずらされたスパッタが取り除かれてシャフトの孔を通して下方へと掃除される。
【００７７】
ノズル１０８が溶接用トーチ１０２から切り離された後、溶接火口１０６および／またはディフューザ１１０を洗浄するために、ロボットアームがアパーチャ２０６から外すように溶接用トーチ１０２を持ち上げてアパーチャ２０４に入れることができる。これを行う前に、このプロセス中に露出したワイヤを取り除くために、ワイヤが２回目として切断されてよく、別法として、動作時間を節約するために、露出したワイヤを後退させてもよい。ディフューザ洗浄手段が回転する間、ロボットアームが溶接用トーチ１０２を上下に移動させることができる。溶接火口１０６および／またはディフューザ１１０が洗浄されると、取り外すためにおよび／または交換するために溶接火口１０６がより容易にクランプされ得るようになる。
【００７８】
ステップ１９１０で示されるように、ノズル１０８を切り離すためにまたはノズル１０８を再び取り付けるために、垂直方向における移動の自由度が提供される。
【００７９】
図２１は、本発明の実施形態による、溶接火口１０６を交換するための方法を概して示すフローチャートである。ノズル１０８が溶接用トーチ１０２から取り外された後、ロボットアームが溶接用トーチ１０２を溶接火口交換装置１５００まで移動させることができる。ステップ２００２で、第１のクランプ１５１０がディフューザ１１０を握持し、ここでは、溶接用トーチ１０２の溶接火口１０６が回転軸１５１８に位置合わせされている。この段階では、回転式の第２のクランプ１５１２は開位置にあってよい。ステップ２００４で、回転式の第２のクランプ１５１２が閉じられて溶接火口１０６に係合され、回転軸１５１８を中心として溶接火口１０６を回転させる。好適には第２のクランプが閉位置へと移動する前に、第２のクランプ１５１２が回転させられ得る。同時にまたはその後で、ステップ２００６で、第２のクランプ１５１２が垂直方向に作動されて溶接火口１０６をディフューザ１１０から取り外す。次いで、第１のクランプ１５１０が開位置へと移動してディフューザ１１０を解放し、ここでは、ロボットアームが、溶接火口１０６を取り付けることなく、溶接用トーチ１０２を持ち上げることができる。この段階では、一定の量のワイヤが露出していてよく、これはほぼ溶接火口１０６の長さである。この部分のワイヤは３回目としてワイヤカッタ２６０によって切断され得るか、または、動作時間を節約するために後退させられ得る。取り外された溶接火口１０６がフロアまたは容器へと落下させられる。
【００８０】
ステップ２００８で、新しい溶接火口１０６’または交換用の溶接火口１０６’が溶接火口マガジン１５０６によって提供されて火口グリッパ１８０４によって保持され、回転軸１５１８に位置合わせされる位置まで運ばれる。次いで、第２のクランプ１５１２が作動され得、上方へ移動して新しい溶接火口１０６’を掴む。第２のクランプ１５１２が新しい溶接火口１０６’をしっかり保持すると、火口グリッパ１８０４が開いて溶接火口を解放する。次いで、第２のクランプ１５１２が作動されて新しい溶接火口１０６’と共に下方へ移動して溶接火口を火口グリッパ１８０４から切り離し、火口グリッパ１８０４が火口フィーダ１８０２へと送り戻される。溶接火口１０６’を再び取り付ける場合、溶接用トーチ１０２が溶接火口交換装置１５００内へと再び降下させられ、第１のクランプ１５１０によって固定されて回転軸１５１８に位置合わせされる。第２のクランプ１５１２は、新しい溶接火口１０６’をディフューザ１１０にねじ込むために回転しながら、ディフューザ１１０まで上方に移動する。このねじ込み動作は１回で完了しなくてもよく、ねじが緩むのを回避するために、第２のクランプ１５１２は間を置いて停止されてもよい。上述したように、リフトシステムおよびばね１６１８、１６２０が垂直方向の移動を調整するように機能し、それにより、垂直方向の移動の自由度を提供する。ねじ込み動作が完了すると、第２のクランプ１５１２および第１のクランプ１５１０が開き、新しい溶接火口を取り付けられた溶接用トーチ１０２を担持するロボットアームが溶接火口交換装置１５００から外れるように持ち上げられる。この段階で、新しい溶接火口が火口グリッパ１８０４に提供され得、次の交換オペレーションの準備が整う。
【００８１】
洗浄されたノズル１０８を元に位置に配置するために、ロボットアームが溶接用トーチ１０２を移動させてノズル取り外しモジュール３００、３００’まで戻す。再び、溶接用トーチ１０２が、例えばグースネック１１４のところで、第１のクランプ２１０によってクランプされる。洗浄されたノズル１０８が第２のクランプ２１２によって定位置でクランプされる。ねじ切りされたノズル１０８の場合、第２のクランプ２１２が作動されて回転して垂直方向に移動し、それにより、上述した新しい溶接火口１０６’のねじ込み動作と同様に、洗浄されたノズル１０８を溶接用トーチ１０２のカラー１１６上にねじ込む。リフトシステムおよびばね３１０、３１２により、垂直方向における移動の自由度が提供される。プロセス中により多くの溶接スパッタがとれる場合、任意選択で、真空モードがオンにされてもよい。ノズル１０８が溶接用トーチ１０２に再び取り付けられると、第１のクランプ２１０および第２のクランプ２１２が回されて開けられ、ロボットアームが新しい溶接火口１０６’および洗浄されたノズル１０８と共に溶接用トーチ１０２を持ち上げ、これらが溶接オペレーションに戻され得るようになる。
【００８２】
上述したように、ノズル取り外しモジュール３００、３００’と、ディフューザ洗浄モジュール４００、４００’と、溶接火口交換機モジュール１５０８、１５０８’との間で溶接用トーチを移動させることにより、１回の試行で溶接用トーチ１０２の整備を完了することができる。別法として、種々のモジュールはそれらの個別の機能のために別々に使用されてもよい。
【００８３】
溶接用トーチ維持管理装置２００が、診断を目的としておよび／またはプログラミングを目的として、ユーザインターフェースをさらに含むことができる。一実施形態によると、溶接用トーチ維持管理装置２００のためのユーザインターフェースが、単純なメンブレンスイッチインターフェースおよびより複雑なウェブサーバを含むことができる。
【００８４】
図２２が、溶接用トーチ維持管理装置２００のための単純なメンブレンスイッチインターフェース２２００の実施例を示す。単純なメンブレンスイッチインターフェース２２００は、診断−プログラミングインターフェースの単純なユーザポイント（ｕｓｅｒ  ｐｏｉｎｔ）として使用されるように設計される。単純なメンブレンスイッチインターフェース２２００は複数の制御手段を含むことができ、ロボットと共に動くように溶接用トーチ維持管理装置２００をプログラムするように使用者にフィードバックを提供することができる。図２２に示されるように、単純なメンブレンスイッチインターフェース２２００は、例えばノズル洗浄サイクルなどの、サイクルをすぐに実施する準備が整っているような既知の状態へと溶接用トーチ維持管理装置２００をするための、「ホーム」ボタン２２０２を含むことができる。「ホーム」ボタン２２０２に関連付けられるＬＥＤインジケータが、溶接用トーチ維持管理装置２００がホームポジションにあることを使用者に示す。単純なメンブレンスイッチインターフェース２２００はまた、溶接用トーチ維持管理装置２００上のすべてのアクティブアラームを消去してプログラムをアラーム前の使用者管理状態にするための、「リセット」ボタン２２０４を含むことができる。さらに、使用者が装置の内部をより明確に見るのを可能にすることを目的として溶接用トーチ維持管理装置２００の内部のＬＥＤライトをオンにするための「ライト」ボタン２２０６が設けられてよい。「ライト」ボタン２２０６に関連付けられるＬＥＤインジケータが、ライトがオンになっていることを示すために使用者にフィードバックを提供する。
【００８５】
単純なメンブレンスイッチインターフェース２２００が、図２２に示されるように複数の制御手段を含む「機能」エリア２２０８をさらに含むことができる。「トップクランプ」ボタン２２１０は、使用者が第１のクランプ２１０を起動してそのＬＥＤインジケータ２２１１を介してセンサ状態／フィードバックを見るのを可能にすることができる。「回転クランプ」ボタン２２１２は、使用者が装置２００の内部の第２のクランプ２１２を起動してそのＬＥＤインジケータ２２１３を介してセンサ状態／フィードバックを見るのを可能にすることができる。これら２つのボタンは、ノズル取り外しモジュール３００、３００’の中心軸２０１が溶接用トーチ１０２のノズル１０８の中心軸に位置合わせされたことを決定するのに有用となり得る。「ワイヤ切断」ボタン２２１４および「回転ブラシ」ボタン２２１６は、正確な動作を確保するためにおよび／または、それらのロボットのプログラミングポイント（ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ  ｐｏｉｎｔ）を確認するために使用者が溶接ワイヤカッタ２６０および洗浄手段４１２をそれぞれ制御するのを可能にする。「リフトモジュールアップ」ボタン２２１８および「リフトモジュールダウン」ボタン２２２０は、使用者がノズル取り外しモジュール３００、３００’を対応する方向に送るのを可能にする。それらの対応するＬＥＤインジケータが、モジュール３００、３００’がこれらのそれぞれの位置の近くにあることを示す。
【００８６】
単純なメンブレンスイッチインターフェース２２００が、装置２００の状態を使用者に示すための複数のＬＥＤインジケータを含む「通信」エリア２２２２をさらに含むことができる。「サイクル中」のＬＥＤインジケータ２２２４は、サイクルが進行しているときのいかなるときもアクティブ状態となる。他のＬＥＤインジケータが、ロボットから溶接用トーチ維持管理装置２００への入力２２２６の状態と、溶接用トーチ維持管理装置２００からロボットへの出力２２２８の状態とを示すことができる。これらのＬＥＤインジケータ２２２６、２２２８は、離散的な、および／または、ネットワーク化される、任意の入力および出力の状態を示すことができる。単純なメンブレンスイッチインターフェース２２００は、溶接用トーチ維持管理装置２００の最新のＩＰアドレスを示すための、さらには、任意のアクティブエラーを示すための、ＬＥＤディスプレイを含むことができる。図２２では、ＬＣＤディスプレイは「通信」エリア２２２２の下にある白色のボックス２２３０として示されており、これは、緑色のバックライト付きＬＣＤディスプレイを覆う透明な一区画であってよい。アクティブエラーがない場合、ＬＣＤディスプレイ２２３０は、常時、ＩＰアドレスを表示してよい。アクティブエラーがある場合、ディスプレイ２２３０は、多様なエラーさらにはＩＰアドレスを切り換えることができる。示されるＩＰアドレスは、ウェブサーバを通してトラブルシューティングを行うのを促進するのに使用され得る
【００８７】
単純なメンブレンスイッチインターフェース２２００は、エンクロージャ２０２の内部に設置される印刷回路基板（ＰＣＢ：ｐｒｉｎｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ  ｂｏａｒｄ）によって制御され得る。さらに、ＬＣＤディスプレイ２２３０もこのＰＣＢ上に設置され得、このＰＣＢによって制御され得、エンクロージャ２０２上の切欠部を通して可視であり、例えばエンクロージャ２０２の前面のプレート（ｂｅｌｌｙ  ｐｌａｔｅ）などを通して可視である。ＰＣＢは、溶接用トーチ維持管理装置２００のための主制御装置に対してＲＳ−４８５を介するＭＯＤＢＵＳスレーブとして通信することができる。
【００８８】
単純なメンブレンスイッチインターフェース２２００に加えて、単純なメンブレンスイッチ２２００上で利用可能となるよりも多くのデータに使用者がアクセスするのを可能にするために、各溶接用トーチ維持管理装置２００に対してウェブサーバが設けられてよい。ウェブサーバはまた、溶接用トーチ維持管理装置２００に対しての遠隔からのアクセスを可能にすることができる。ウェブサーバは集積回路（ＩＣ：ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）をホストとしてよく、この集積回路は産業用ネットワークにも関与する。
【００８９】
複数の情報および／またはページがウェブサーバ上で利用可能となり得る。主制御装置によって実行されている最新のソフトウェアバージョン、および、単純なメンブレンスイッチインターフェース２２００の制御装置を明示する「情報」ボタンが設けられてよい。また、一般的な問題のための、簡潔でナビゲート可能であるトラブルシューティングガイドを表示するための「ヘルプ」ボタンが設けられてよい。
【００９０】
何らかの他の情報もウェブサーバによって提供され得、また、タブコントロールを介してナビゲート可能となり得る。このような情報には以下のものが含まれてよい：
・現在進行中である任意のサイクルの最新の状態を表示するための「概要」ページ。すべてのアナログセンサデータおよびエラー数を含む表が含まれてもよい；
・溶接用トーチ維持管理装置２００内のすべての出力を起動するための、および、装置内のすべての入力を表すＬＥＤを起動するためのユーザ制御を与えるための「診断」ページ。加えて、正確な動作を確認するために装置内のセンサのうちの任意のセンサを機能停止するという選択肢も提供され得る。プロセスの各ステップが成功裏に完了したことを確認するために使用者がノズル洗浄サイクルを１つずつ実行するのを可能にする別のセットの制御手段が提供されてよい。使用者がサイクルを１つずつ実行するときにどのステップが完了したかを使用者に示すための表が提供されてよい；
・溶接用トーチ維持管理装置２００の動作パラメータおよび構造パラメータのうちのいくつかのパラメータに使用者がアクセスするのを可能にするための「オプション」ページ；および
・離散的なおよび／またはネットワーク化される入力および出力の状態を使用者が見ること、溶接用トーチ維持管理装置２００の初期設定のＩ／Ｏセットアップを機能停止にすること、ロボットに出力を送るのをシミュレートすること、ロボットから入力に対して溶接用維持管理装置２００がどのように反応するかをシミュレートすること、装置とロボットとの間の通信制御を安全に試験すること、を使用者が行うのを可能にするための、ならびに／あるいは、エラーをリセットすること、主制御装置を再起動すること、および、装置の制御装置をその初期設定へと復元すること、を使用者が行うのを可能にするための、「通信」ページ。
【００９１】
溶接火口交換装置１５００が、診断を目的としておよび／またはプログラミングを目的として、ユーザインターフェースをさらに含むことができる。本発明の一実施形態によると、溶接火口交換装置１５００のためのユーザインターフェースが、単純なメンブレンスイッチおよびより複雑なウェブサーバをやはり含むことができる。溶接火口交換装置１５００のためのユーザインターフェースは、上述した溶接用トーチ維持管理装置２００のためのユーザインターフェースと同様のものであってよいか、または、使用者の好みに基づいて別の形で設計されもよい。
【００９２】
図２３が、溶接火口交換装置１５００のための単純なメンブレンスイッチインターフェース２３００の実施例を示す。スイッチインターフェース２３００が、同様の動作のために設けられる、スイッチインターフェース２２００上にあるボタンと同様の複数のボタンを含む。「機能」エリア２３０２内に「火口前進」ボタン２３０４が設けられてよく、これは、新しい火口１０６’を溶接火口マガジン１５０６から火口フィーダ１８０２まで送るのに使用され、そこで、新しい火口１０６’が次のサイクルで使用可能となり設置され得るようになる。ボタン２３０４の上にある「火口の用意」のＬＥＤインジケータ２３０６が、その時点で火口が火口グリッパ１８０４内に着座しているかどうかを示す。火口グリッパ１８０４（ロッドレスシリンダ１５０９に取り付けられる）を火口ホルダ位置まで運ぶための「火口往復輸送」ボタン２３０８が設けられてよい。ボタン２３０８の上にある「ホーム」のＬＥＤインジケータ２３１０が、火口グリッパ１８０４が火口ホルダ位置のところにあることを示す。
【００９３】
単純なメンブレンスイッチインターフェース２３００に加えて、単純なメンブレンスイッチ２３００上で利用可能となるより多くのデータに使用者がアクセスするのを可能にするためのウェブサーバが各溶接火口交換装置１５００に対して設けられ得る。あらゆる趣旨および目的において、溶接用トーチ維持管理装置２００のウェブサーバの機能性のために概説されるこの説明は、溶接火口交換装置１５００のウェブサーバに対しても使用され得る。溶接火口交換装置１５００内に多様なデバイスが存在し、また、いくつかの異なる構造パラメータが存在する一方で、溶接用トーチ維持管理装置２００のウェブサーバの機能性が溶接火口交換装置１５００に適用されるように適合され得ることが当業者には明らかであろう。
【００９４】
ボタンおよびディスプレイの特定のレイアウトを参照して、溶接用トーチ維持管理装置のためのユーザインターフェースおよび溶接火口交換装置のためのユーザインターフェースを説明したが、使用者によって所望される特徴に基づいて、異なるレイアウトが使用され得ること、ならびに、同様の目的のための、または、他の診断およびプログラミングの目的のための、複数の他のボタン、パネルおよび／または情報がユーザインターフェースに含まれ得ることが当業者には明らかであろう。
【００９５】
１つ以上の実施形態を参照して本発明を説明してきた。しかし、特許請求の範囲で定義される本発明の範囲から逸脱することなく複数の変形形態および変形が作られ得ることが当業者には明らかであろう。
【００９６】
すべての引用が参照により本明細書に組み込まれる。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図３（ａ）】
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【図３（ｂ）】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図６（ａ）】
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【図６（ｂ）】
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【図７】
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【図８】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図９ｃ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３（ａ）】
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【図１３（ｂ）】
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【図１３（ｃ）】
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【図１３（ｄ）】
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【図１３（ｅ）】
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【図１３（ｆ）】
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【図１４（ａ）】
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【図１４（ｂ）】
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【図１５（ａ）】
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【図１５（ｂ）】
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【図１６（ａ）】
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【図１６（ｂ）】
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【図１７（ａ）】
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【図１７（ｂ）】
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【図１７（ｃ）】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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