(57)【要約】      （修正有）【課題】ロボット溶接システムを提供する。【解決手段】レーザーのためのエンクロージャであり、エンクロージャは、溶接ヒューム、溶接スパッタ及び他の汚染物質がレーザービームレンズから離れた状態を保つようにエンクロージャ内部に正圧のガス流を発生させるためにライン内に正圧を有し、開閉式のカバープレート２６を有する。【選択図】図３
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
ロボット溶接システムであって、
遠位側端部に取り付けられた溶接トーチを有する、少なくとも一つのロボットアーム、
前記溶接トーチに近接して前記少なくとも一つのロボットアームに取り付けられた少なくとも一つのハウジングであり、当該ハウジングは、少なくとも一つのレーザービームを発生させる少なくとも一つのレーザービーム発生器を含み、前記少なくとも一つのレーザービームは、少なくとも一つのレーザービームレンズを通って当該ハウジングから出る、少なくとも一つのハウジング、及び
少なくとも一つの圧縮ガスの供給源、
を有し、
前記ハウジングは、前記ロボットアームの前記遠位側端部に向かって配置された開閉式のカバープレート、を更に有し、前記カバープレートは開位置から閉位置に移動し、
前記少なくとも一つの圧縮ガスの供給源は、前記カバープレートが前記開位置にある場合に前記少なくとも一つのレーザービーム発生器及び前記少なくとも一つのレーザービームレンズの周囲にガスを流し、前記少なくとも一つの圧縮ガスの供給源は、前記カバープレートが前記閉位置にある場合にガスを流さず、
前記カバープレートは、当該ロボット溶接システムの準備中に前記開位置にあり、前記カバープレートは、当該ロボット溶接システムの動作中に前記閉位置にある、
ロボット溶接システム。
【請求項２】
前記圧縮ガスは、空気、ヘリウム、窒素、ネオン及びアルゴンからなる群から選択される、請求項１に記載のロボット溶接システム。
【請求項３】
前記カバープレートは、手動操作者の介入によって前記開位置から前記閉位置に移動するか、又は、
前記カバープレートは、自動的に前記開位置から前記閉位置に移動する、
請求項１又は請求項２に記載のロボット溶接システム。
【請求項４】
前記開閉式のカバープレートは、ピストンの往復運動によって前記開位置から前記閉位置に移動する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のロボット溶接システム。
【請求項５】
前記ハウジングは、少なくとも前記レーザービーム発生器及び前記ピストンを取り囲む、請求項４に記載のロボット溶接システム。
【請求項６】
ロボット溶接システムであって、
遠位側端部に配置された溶接トーチを有する、少なくとも一つのロボットアーム、
前記溶接トーチに近接してレーザービームレンズを有する、少なくとも一つのレーザービーム発生器、
溶接作業中に発生する汚染物質から前記少なくとも一つのレーザービームレンズを守るための少なくとも一つの保護手段であり、当該少なくとも一つの保護手段は少なくとも開位置及び閉位置を有する、少なくとも一つの保護手段、及び
少なくとも一つの圧縮ガスの供給源であり、圧縮ガスは前記少なくとも一つの保護手段に流入する、少なくとも一つの圧縮ガスの供給源、
を有し、
前記少なくとも一つの圧縮ガスの供給源は、前記少なくとも一つの保護手段が前記開位置にある場合に少なくとも前記レーザービームレンズの周囲にガスを流し、前記少なくとも一つの圧縮ガスの供給源は、前記少なくとも一つの保護手段が前記閉位置にある場合にガスを流さず、
前記少なくとも一つの保護手段は、当該ロボット溶接システムの準備中に前記開位置にあり、前記少なくとも一つの保護手段は、当該ロボット溶接システムの動作中に前記閉位置にある、
ロボット溶接システム。
【請求項７】
前記圧縮ガスは、空気、ヘリウム、窒素、ネオン及びアルゴンからなる群から選択される、請求項６に記載のロボット溶接システム。
【請求項８】
前記少なくとも一つの保護手段は、手動操作者の介入によって前記開位置から前記閉位置に移動するか、又は、
前記少なくとも一つの保護手段は、自動的に前記開位置から前記閉位置に移動する、
請求項６に記載のロボット溶接システム。
【請求項９】
前記少なくとも一つの保護手段は、前記少なくとも一つのレーザー発生器のためのハウジングと該ハウジング上の回動可能なカバープレートとの組み合わせである、請求項６乃至８のいずれか一項に記載のロボット溶接システム。
【請求項１０】
前記回動可能なカバープレートは、ピストンの往復運動によって前記開位置から前記閉位置に移動する、請求項９に記載のロボット溶接システム。
【請求項１１】
前記ハウジングは、少なくとも前記レーザービーム発生器及び前記ピストンを取り囲む、請求項１０に記載のロボット溶接システム。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本考案は、２０１３年１１月６日に出願された米国仮特許出願第６１／９００，４３６号に対する優先権を主張し、当該出願からの部分継続出願であり、参照により当該出願を完全に取り込む。
【０００２】
本考案はレーザーのためのエンクロージャに関し、エンクロージャは、溶接ヒューム、溶接スパッタ及び他の汚染物質がレーザービームレンズから離れた状態を保つようにエンクロージャ内部に正圧のガス流を発生させるために、ライン内に正圧を有する。
【背景技術】
【０００３】
ロボット溶接作業においてレーザー距離測定が利用され得る。レーザーの利用は、二つの表面の間の溶接シームの位置の正確な決定を可能にする。運転中、レーザー光は一方の表面に、次いで他の表面に放射されて当たり、正確な交差する溶接シームを発見する。
【０００４】
過去に、この位置特定（location）は、溶接シームの発見において、各表面を接触感知する溶接トーチから突き出したワイヤを使用することによって行なわれていた。協調的な動作を伴う接触感知のために、ロボット（フォロワ−）のＵＦＲＡＭＥに関連する接触フレームは、基準グループ（リーダー）の協調的なフレームから選択された。基準グループは、サーチ方向がそのグループに関連し得るように、リーダーグループのために設定された。
【０００５】
典型的に、各サーチ方向のために一つのサーチ動作のみが使用される。いくつかのサーチパターンは、ソフトウェアが角度オフセットを計算するために、二つのサーチ方向の各々において二つのサーチ動作を要求する。サーチパターンは、位置レジスタに保存される情報の種類を決定する。保存される情報は、使用されるサーチパターンに応じて、求められた位置又は位置オフセット情報のいずれであってもよい。
【０００６】
対象の位置特定の正確性を向上させるために、一つのサーチ方向において、最大で５回のサーチ動作が行われてもよい。一方向において一回より多くのサーチ動作が使用される場合、ソフトウェアは、１Ｄ＋回転、２Ｄ＋回転又は３Ｄ＋回転のサーチパターンを使用する場合を除き、複数のサーチの平均値を計算し、その平均値をオフセット計算のために使用する。
【０００７】
レーザーは、非常に正確であり多くの顧客に好まれる。しかしながら、レーザーは溶接ガンに極めて近接して配置されるという事実を考慮すると、レーザーのレンズは、溶接ヒューム及び溶接スパッタでしばしば汚染され、不正確な測定に結果する。
【０００８】
必要とされるものは、レーザー発生装置を収容し、レンズを溶接作業による汚染から保護するために、正の内部圧力下及び／又はレーザーレンズの周囲の正圧のガス流下にある、レーザーエンクロージャである。
【考案の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本考案は、請求項１乃至９に係るロボット溶接システム、又は請求項９に係るロボット溶接システムを使用するためのプロセスを提案する。複数の好ましい実施形態が従属請求項に由来し得る。具体的には、ロボット溶接システムは、少なくとも以下の構成部品：遠位側端部に取り付けられた溶接トーチを有する、少なくとも一つのロボットアーム；溶接トーチに近接して少なくとも一つのロボットアームに取り付けられた少なくとも一つのハウジングであり、ハウジングは、少なくとも一つのレーザービームを発生させる少なくとも一つのレーザービーム発生器を含み、少なくとも一つのレーザービームは、少なくとも一つのレーザービームレンズを通ってハウジングから出る、少なくとも一つのハウジング；及び、少なくとも一つの圧縮ガスの供給源；を有し、ハウジングは、ロボットアームの遠位側端部に向かって配置された開閉式のカバープレート、を更に有し、カバープレートは開位置から閉位置に移動し；少なくとも一つの圧縮ガスの供給源は、カバープレートが開位置にある場合に少なくとも一つのレーザービーム発生器及び少なくとも一つのレーザービームレンズの周囲にガスを流し、少なくとも一つの圧縮ガスの供給源は、カバープレートが閉位置にある場合にガスを流さず；カバープレートは、ロボット溶接システムの準備中に開位置にあり、カバープレートは、ロボット溶接システムの動作中に閉位置にある、ものとして記述される。
【００１０】
圧縮ガスは、空気、ヘリウム、窒素、ネオン及びアルゴンからなる群から選択され、典型的には空気である。カバープレートは、手動操作者の介入によって、又は、自動的に開位置から閉位置に移動する。
【００１１】
ロボット溶接システムを使用するためのプロセスは、少なくとも以下のステップ：レーザービーム発生器及びレーザービームレンズを収めるハウジング上のカバー蓋を開くステップであり、開くステップは圧縮ガスの流れを開始させる、ステップ；レーザービームを使用して溶接位置を決定するステップ；ハウジング上のカバー蓋を閉じるステップであり、閉じるステップは圧縮ガスの流れを停止させる、ステップ；及び、ロボット溶接システムを使用して溶接位置において溶接作業を実行するステップ、を含むものとして記述される。
【００１２】
開閉のプロセスは、手動で行われてもよく又は自動化されてもよい。圧縮ガスは、空気、ヘリウム、窒素、ネオン及びアルゴンからなる群から選択され、典型的には空気である。
【００１３】
本考案の他の態様において、ロボット溶接システムであって：遠位側端部に配置された溶接トーチを有する、少なくとも一つのロボットアーム；溶接トーチに近接してレーザービームレンズを有する、少なくとも一つのレーザービーム発生器；溶接作業中に発生する汚染物質から少なくとも一つのレーザービームレンズを守るための少なくとも一つの保護手段であり、少なくとも一つの保護手段は少なくとも開位置及び閉位置を有する、少なくとも一つの保護手段；及び少なくとも一つの圧縮ガスの供給源であり、圧縮ガスは少なくとも一つの保護手段に流入する、少なくとも一つの圧縮ガスの供給源；を含み、少なくとも一つの圧縮ガスの供給源は、少なくとも一つの保護手段が開位置にある場合に少なくともレーザービームレンズの周囲にガスを流し、少なくとも一つの圧縮ガスの供給源は、少なくとも一つの保護手段が閉位置にある場合にガスを流さず；少なくとも一つの保護手段は、ロボット溶接システムの準備中に開位置にあり、少なくとも一つの保護手段は、ロボット溶接システムの動作中に閉位置にある、ロボット溶接システム、が記述される。
【００１４】
この実施形態において、少なくとも一つの保護手段は、少なくとも一つのレーザー発生器のためのハウジングとハウジング上の回動可能なカバープレートとの組み合わせである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、取付けブラケット及びレーザーエンクロージャを備えたロボットアームの前方斜視図である。
【００１６】
【図２】図２は、レーザーエンクロージャが取り付けられたロボットアームの側面図である。
【００１７】
【図３】図３は、関連するブラケット及びレーザーエンクロージャを備えたロボットアームの前方部分の後方斜視図である。
【００１８】
【図４】図４は、少なくとも回動可能なカバープレートのためのアクチュエータを備えた、少なくともレーザービーム発生器及び関連するレンズを取り囲む拡大されたハウジングの側方斜視図である。ハウジング内部の機械的な構成要素は、点線で示されている。
【考案を実施するための形態】
【００１９】
これから図面を参照するが、図示は本考案の複数の実施形態を例示する目的のみのためであり、これを限定する目的のためではない。図１は、ロボットアーム装置１０を示す。この溶接装置は、少なくとも第一アーム１２及び第二アーム１４を有することができ、第二アーム１４の遠位側端部に取り付けられた溶接ノズル２８を有する。第二アームの遠位側端部の後方に配置されるのは、レーザー装着ブラケット２０であり、装着ブラケット２０の開口部を通る第二アーム１４の長手軸の周囲に横切って配置されるように図中に示されている。装着ブラケットの内側に突出する脚部に取り付けられるのは、ブラケット脚部３２であり、第二溶接アーム１４の長手軸に対して基本的に平行に配置されている。
【００２０】
図２及び図３により良く示されるように、ブラケット脚部３２は、基本的に直方体のハウジング２２の後部に取り付けられており、ハウジングは、ハウジング２２内に配置されたレーザーユニットの操作専用のケーブルのための入口４０及び圧縮性ガスのガスアクセスのための入口３４を有する。圧縮性ガスの選択は、ロボット溶接作業の最終用途の適用によって決定され、より高いゲージ圧力から低減された入口圧力にダウンレギュレートされた圧縮空気（又は如何なる他の考えられる圧縮性ガス、例えばヘリウム、窒素、ネオン、アルゴン等）であってもよい。入口３４は、迅速接続型のガス接続であってもよく、任意的にその上流に配置された逆止弁を有してもよい。ハウジング２２の底部には、回動可能でありヒンジのように接続されたカバープレート２６があり、その回動動作は、ロッド３６を備え回動アーム３８に取り付けられた空気式シリンダ又はピストン２４によってもたらされ、ロッドは、溶接作業が実行されているか又は準備フェーズ（setup  phase）にあるかによって決定されたように、シリンダ２４の中に及びシリンダ２４から出るように動く。
【００２１】
溶接プロセス中、カバープレート２６は、“閉”位置にある。これは、典型的には自動化されたプロセスであり、ロボット／溶接技術者によってプログラムされる。準備フェーズ中、カバープレート２６は、“開”位置にある。したがって、溶接プログラムのうちに、ハウジング２２のためのカバープレート２６は、プログラムされたように“開”“閉”することになり、溶接手順中にレーザー及び特にレーザーレンズを保護する。
【００２２】
カバープレート２６が“開”位置にある場合に入口バルブ３４は開いており、流入ガス供給ライン内の正圧は、大気への抜け口をもつレーザー装置周囲の正圧の空気循環を可能にする。圧縮ガス（例えば空気）の正圧の流れは、全てのヒュームを“流し（flush）”出すことができる。ヒュームは、レーザー光ビームが放射されるレーザーのレンズ上に“フィルム”を潜在的に置き得る。レーザーレンズをヒューム蓄積の無い状態に維持することの価値は、どこでロボット溶接が起こるであろうかを定めるための測定を行うために使用されるレーザービームは、レーザーレンズ上にフィルムが溜まるにつれて不正確になり、フィルムは、溶接作業に帰するヒューム及び煙に由来するという事実に存する。
【００２３】
入口バルブ３４は、圧縮ガス（例えば空気）がハウジング２２の内側のレーザー装置及びレーザーレンズを洗い流し、全ての溶接ヒュームをレーザー及びレーザーレンズの外かつ離れた状態に保つことを可能にする。溶接技術者は、いつ空気流が作動されるかプログラムし、ガスの流れをハウジング２２上のカバープレート２６と同期させて、レーザーがヒューム／煙に邪魔されることなく測定を行うことを可能にすることができるであろう。カバープレート２６の自動化された開放／閉鎖が好ましいが、本考案は、カバープレートの手動操作にも同様に適用可能である。本考案の少なくとも一つの特徴は、レーザーレンズが実際の溶接ワイヤ３０に極めて近接することに照らして、レーザーレンズの保護は、少なくとも部分的にレーザーレンズの汚染がより少ないことに起因して、如何なるロボットレーザー溶接作業であっても、中断されない時間のより長い期間に亘って続けることを可能にすることができるという認識に存する。
【００２４】
図４により良く示されるように、基本的に直方体のハウジング２２ａは、ただ図２−３に示されるようなレーザーユニットのみよりも多くを保護してもよい。図示されるように、ハウジングは、空気式シリンダ又はピストン２４を保護するように拡大されてもよい。空気式シリンダ又はピストン２４は少なくとも関連するロッド３６及びヨーク４２を備え、それらの組み合わせは、ヒンジのように接続されたカバープレート２６と動作的に関連付けられる。加えて、ハウジングは、ハウジング内に配置されたレーザーユニットの操作専用のケーブルのための入口及び圧縮性ガスのガスアクセスのための入口を更に有し得る。選択は、ロボット溶接作業の最終用途の適用によって決定され、より高いゲージ圧力から低減された入口圧力にダウンレギュレートされた圧縮空気（又は如何なる他の考えられる圧縮性ガス、例えばヘリウム、窒素、ネオン、アルゴン等）であってもよい。図２−３を参照して先に述べたように、入口３４は、迅速接続型のガス接続であってもよく、任意的にその上流に配置された逆止弁を有してもよい。
【００２５】
本考案は、開示された複数の実施形態を参照して本明細書等において記述された。明らかに、本明細書を読むこと及び理解することによって、複数の変更及び代替が他者に思い浮かぶであろう。全てのそのような変更及び代替を、それらが添付の請求の範囲又はその均等の範囲に含まれる限り、含むことが意図されている。
【符号の説明】
【００２６】
１０  溶接装置
１２  第一アーム
１４  第二アーム
２０  取付けブラケット
２２  ハウジング
２２ａ  ハウジング
２４  シリンダ又はピストン
２６  カバープレート
２８  溶接ノズル又はトーチ
３０  溶接ワイヤ
３２  ブラケット脚部 
３４  入口バルブ
３６  ロッド
３８  回動アーム
４０  入口
４２  ヨーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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