(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接トーチ（１０）に案内される少なくとも１つの電極に電力を供給する電流源（３）と、該電流源（３）に連結されると共に様々な溶接パラメータを設定するための入力装置に接続される制御装置（４）と、溶接処理の種々の実測値を検出するための複数の検出手段と、溶接トーチ（１０）内に、または溶接ワイヤを送るための駆動システム（２８）と、供給ライン（１２）またはホースパック（２３）への連結要素（３０）との間に配置された測定システム（３１）とを具備し、該測定システム（３１）が光源（３２）とセンサ（３４）に作用する光学式受光装置（３３）とを有する、溶接装置において、
前記測定システム（３１）が、溶接ワイヤ（１３）の移動を検出するように、事前に処理されることなく送られた溶接ワイヤ（１３）の表面粗さ又は表面構造を検出するように形成されると共に、前回の検出を行ってから所定の測定サイクル時間の経過後に溶接ワイヤ（１３）の表面粗さまたは表面構造を再度検出するように形成され、
前記センサ（３４）が、溶接ワイヤ（１３）の表面粗さまたは表面構造を多次元に検出してデジタルパターンとして記憶すると共に、実際に検出されたデジタルパターンとデジタル記憶されたパターンとを比較するための評価ロジックを有し、該評価ロジックが、前記デジタルパターンの移動を検出し且つ前記溶接ワイヤ（１３）のワイヤ送り距離、位置変化またはワイヤ送り速度を算出するように形成されることを特徴とする溶接装置。
【請求項２】
前記溶接ワイヤ（１３）の表面粗さまたは表面構造が照らされたときに測定可能なコントラストを生じるように上記光源（３２）が配置されることを特徴とする、請求項１に記載の溶接装置。
【請求項３】
前記センサ（３４）が、前記デジタル記憶されたパターンの評価の際に、特徴のある箇所または領域を規定し、該特徴のある箇所または領域に対応する座標を決定し、前記センサが次のデジタルパターンを検出した後に該デジタルパターンの移動を検出するときに結果的な溶接ワイヤの送り距離を求めるべく前記座標の変化を累積することを特徴とする、請求項１または２に記載の溶接装置。
【請求項４】
前記センサ（３４）が、前記算出されたワイヤの送り距離を累積することによって結果的なワイヤの送り距離を決定し、表にタイムスタンプと共に前記累積されたワイヤの送り距離を記憶するように形成されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の溶接装置。
【請求項５】
前記センサ（３４）が、前記評価ロジックを用いて、溶接ワイヤ（１３）の送り速度および溶接ワイヤの送り質量または送り体積の瞬間的な事実上の実効値を算出するように形成されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の溶接装置。
【請求項６】
前記測定システム（３１）が、監視されている溶接ワイヤ（１３）のワイヤ送り距離、ワイヤ送り位置またはワイヤ送り速度に関する情報を伝達するように、ラインを介して溶接装置（１）の制御装置（４）に接続されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の溶接装置。
【請求項７】
前記測定システム（３１）が、ワイヤ送り距離を測定すると共に前記ワイヤ送り距離の時間微分値を算出するように形成されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の溶接装置。
【請求項８】
前記測定システム（３１）と同様な更なる測定システムが設けられ、該更なる測定システムは光源（３２）とセンサ（３４）に作用する光学式受光装置（３３）とを有し、
前記更なる測定システム（３１）が、溶接トーチ（１０）の移動を検出するように、該溶接トーチ（１０）が上方を移動する加工品（１６）の表面粗さ又は表面構造を検出するように形成されると共に、前回の検出を行ってから所定の測定サイクル時間の経過後に加工品（１６）の表面粗さまたは表面構造を再度検出するように形成され、
前記更なる測定システム（３１）のセンサ（３４）が、加工品（１６）の表面粗さまたは表面構造を多次元に検出してデジタルパターンとして記憶すると共に、実際に検出されたデジタルパターンとデジタル記憶されたパターンとを比較するための評価ロジックを有し、該評価ロジックが、前記デジタルパターンの移動を検出し且つ前記溶接トーチ（１０）の移動距離、位置変化または移動速度を算出するように形成されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の溶接装置。
【請求項９】
前記溶接装置（１）の制御装置（４）が、測定システム（３１）から伝達されたデータに基づいて、溶接ワイヤ（１３）の実際の送り質量または送り体積を算出するように形成されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の溶接装置。
【請求項１０】
前記制御装置（４）が、測定システム（３１）によって伝達されたデータに基づいて、溶接処理中に少なくとも１つの溶接パラメータの適合を行うことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の溶接装置。
【請求項１１】
前記制御装置（４）が、測定システム（３１）のデータと、駆動システム（２８）のデータとを関連付けることによって、駆動システム（２８）の駆動ホイールの滑りを検出するように形成されることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の溶接装置。
【請求項１２】
前記測定システム（３１）が、前記溶接トーチ（１０）の接触管（４２）に供給される際の溶接ワイヤ（１３）のねじれ又は打撃を監視し、接触管（４２）内での強制接触を監視するように形成されることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の溶接装置。
【請求項１３】
前記測定システム（３１）が、溶接ワイヤ（１３）のスケール、錆または材料を検出するために、前記溶接ワイヤ（１３）の表面が照らされたときに生じるコントラストを監視するように形成されることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の溶接装置。
【請求項１４】
前記溶接ワイヤ（１３）を案内する案内装置（３５）が、溶接ワイヤ（１３）用の案内孔（３６）を備えることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の溶接装置。
【請求項１５】
前記案内装置（３５）が、案内孔（３６）まで延在する開口部（３７）を備え、該開口部（３７）を介して測定システム（３１）が溶接ワイヤ（１３）に向けられることを特徴とする、請求項１４に記載の溶接装置。
【請求項１６】
前記光源（３２）および前記光学式受光装置（３３）は、溶接ワイヤ（１３）が送られる間に、溶接ワイヤ（１３）の方向に向けられることを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の溶接装置。
【請求項１７】
前記測定システム（３１）と同様な更なる測定システムが、加工品（１６）に対する溶接トーチ（１０）の移動を、接触することなく検出かつ評価するように形成されることを特徴とする、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の溶接装置。
【請求項１８】
前記測定システム（３１）と同様な更なる測定システムは、その光源（３２）および光学式受光装置（３３）が溶接処理中に加工品（１６）の表面に向けられるように溶接トーチ（１０）に配置されることを特徴とする、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の溶接装置。
【請求項１９】
複数の検出手段によって溶接処理の種々の実測値が検出され、且つ溶接トーチ（１０）内に配置された測定システム（３１）によって、または溶接ワイヤを送る駆動システム（２８）と、供給ライン（１２）またはホースパック用の連結要素との間に配置された測定システム（３１）によって、溶接ワイヤ（１３）の送り移動が検出され、前記検出された実測値および前記検出された溶接ワイヤ（１３）の送り移動が溶接処理を制御または調整するために利用される、溶接装置（１）を制御または調整するための方法において、
事前に処理されることなく送られた前記溶接ワイヤ（１３）の表面粗さまたは表面構造が検出されるように前記溶接ワイヤの送り移動が検出され且つ記憶され、
前回の検出から予め定められた測定サイクル時間経過後に前記溶接ワイヤ（１３）の表面粗さまたは表面構造が再度検出され、
その後、前記測定システム（３１）の評価ロジックにより前記検出された表面粗さまたは表面構造が比較され、
前記表面粗さまたは表面構造の移動が検出され、
該前記溶接ワイヤ（１３）のワイヤ送り距離、位置変化またはワイヤ送り速度が算出されることを特徴とする方法。
【請求項２０】
光学式受光装置（３３）がセンサ（３４）に作用し、該センサ（３４）によって、前記溶接ワイヤ（１３）の表面粗さまたは表面構造が多次元に検出されてデジタルパターンとして記憶され、このため前記測定システム（３１）の光源（３２）によって前記溶接ワイヤ（１３）が照らされることを特徴とする、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記センサ（３４）の評価ロジックによって、実際に検出されたデジタルパターンがデジタル記憶されたパターンと比較されてデジタルパターンの移動が検出されることを特徴とする、請求項１９または２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記溶接ワイヤ（１３）の表面粗さまたは表面構造によって測定可能なコントラストが生じるように、前記溶接ワイヤ（１３）が前記光源によって照らされることを特徴とする、請求項１９〜２１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
前記デジタル記憶されたパターンの評価の際に、特徴のある箇所または領域が前記センサ（３４）によって規定され、前記特徴のある箇所または領域について対応する座標が決定され、累積された座標の変化に基づいて前記結果的なワイヤ送り距離が得られることを特徴とする、請求項１９〜２２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４】
前記累積された座標の変化に基づく結果的な座標が、結果的なワイヤ送り距離を決定するために使用され、タイムスタンプと共に記憶されることを特徴とする、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記溶接ワイヤ（１３）の送り速度および溶接ワイヤの送り質量または送り体積の瞬間的なまたは事実上の実効値として検出されることを特徴とする、請求項１９〜２４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２６】
監視されている溶接ワイヤ（１３）の前記結果的なワイヤ送り距離、ワイヤの位置またはワイヤ送り速度が、ラインを介して、前記溶接装置（１）の制御装置（４）に伝達されることを特徴とする、請求項１９〜２５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２７】
ワイヤ送り位置が検出されると共にその時間微分値が、前記測定システム（３１）によって算出されることを特徴とする、請求項１９〜２６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２８】
前記測定システム（３１）と同様な更なる測定システムによって、前記加工品（１６）上の溶接トーチ（１０）の移動が検出され、その位置の時間微分値が算出されることを特徴とする、請求項１９〜２７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２９】
前記測定システム（３１）から伝達されたデータに基づいて、前記溶接装置（１）の制御装置（４）によって前記溶接ワイヤ（１３）の実際の送り質量または送り体積が算出されることを特徴とする、請求項１９〜２８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３０】
前記測定システム（３１）から伝達されたデータに基づいて、前記溶接装置（１）の制御装置（４）によって溶接処理中に前記溶接パラメータの適合が行われることを特徴とする、請求項１９〜２９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３１】
前記測定システム（３１）によって伝達されたデータと、前記駆動システム（２８）のデータとを関連づけることによって、前記駆動システム（２８）の駆動ホイールの滑りが前記制御装置によって検出されることを特徴とする、請求項１９〜３０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３２】
前記溶接ワイヤが溶接トーチ（１０）の接触管（４２）に供給される際の前記溶接ワイヤのねじれ又は打撃が監視され、前記接触管（４２）内の強制接触が監視されることを特徴とする、請求項１９〜３１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３３】
前記溶接ワイヤ（１３）の表面を照らすことによって生じるコントラストであって前記溶接ワイヤ（１３）のスケール、錆または材料を検出するために用いられるコントラストが前記測定システム（３１）によって監視されることを特徴とする、請求項１９〜３２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３４】
前記光源（３２）及び前記光学式受光装置（３３）が、前記溶接ワイヤ（１３）が送られている間、溶接ワイヤ（１３）の方向に向けられることを特徴とする、請求項１９〜３３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３５】
前記加工品（１６）上の前記溶接トーチ（１０）の移動が、更なる測定システムによって接触することなく検出かつ評価され、
前記更なる測定システムが、光源（３２）とセンサ（３４）に作用する光学式受光装置（３３）とを有し、溶接トーチ（１０）の移動を検出するように、該溶接トーチ（１０）が上方を移動する加工品（１６）の表面粗さ又は表面構造を検出するように形成されると共に、前回の検出を行ってから所定の測定サイクル時間の経過後に加工品（１６）の表面粗さまたは表面構造を再度検出するように形成され、
前記更なる測定システム（３１）のセンサ（３４）が、加工品（１６）の表面粗さまたは表面構造を多次元に検出してデジタルパターンとして記憶すると共に、実際に検出されたデジタルパターンとデジタル記憶されたパターンとを比較するための評価ロジックを有し、該評価ロジックが、前記デジタルパターンの移動を検出し且つ前記溶接トーチ（１０）の移動距離、位置変化または移動速度を算出するように形成されることを特徴とする、請求項１９〜３４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３６】
前記測定システム（３１）と同様な更なる測定システムの前記光源および前記光学式受光装置が溶接処理中に前記加工品（１６）の表面に向けられることを特徴とする、請求項３５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に記述されているような溶接装置、ならびに請求項２３の上位概念に記述されているような溶接装置を制御および／または調整するための方法に関する。
【０００２】
米国特許第４５９１６８９号（US4591689A）から、レーザと反射されたレーザ光線を検出するための光学ユニットとを有する溶接トーチによってロボットヘッドが形成される、ロボット制御の溶接装置用のシステムが公知である。このシステムでは、ロボットヘッドはモータを介して多様な位置に作動可能であり、この場合、非接触の測定システム、すなわちレーザおよび光学ユニットを介して、加工品の切欠きまたは条溝に関し溶接経過の監視が行われる。レーザおよび光学ユニットによるこのような非接触の測定システムでは、滑らかな表面における推移または移動の検出を実施することは不可能である。このような移動を検出できるには、基準エッジまたは切欠きまたは条溝が存在することが不可欠であり、これによって、レーザ光線を介した対応する走査により位置を検出でき、また追跡が可能である。
欧州特許出願第１５７１４８号（EP0157148A）から、移動される構造化対象物を非接触で測定するための方法および測定装置が公知であり、この方法では、ビデオカメラを用いて構造化対象物の表面が走査され、複数の光度特性が作成される。記憶された光度特性の間に相似関数を形成することによって、両方のビデオ走査の間の時間間隔で移動される対象物の位置変位が算出され、これによって、開始時点から算出された位置変位を合計することにより長さが得られる。この例の不都合は、ビデオカメラを介して検出および評価するので、対象物の対応して強化した構造化が不可欠であり、したがって、非構造化対象物、特に金属性の対象物の使用がほとんど不可能であることにある。
さらに、米国特許第５５１４８５１号（US5514851A）から溶接トーチの移動を検出するためのシステムが公知であり、このシステムでは、加工品および溶接トーチのほかにさらにホイールが配置され、ホイールの回転を測定することによって移動と速度を決定できる。
溶接ワイヤの搬送または溶接トーチの移動のような機械的な移動または移動工程が検出される溶接装置が公知である。このため、溶接装置は、その移動が検出される随伴ローラのような機械的な補助手段を具備する。この随伴ローラには、随伴ローラの回転移動が算出されるセンサが設けられ、次に、上記の回転移動から速度、加速度、路程等のような対応するパラメータが算出される。
【０００３】
この装置の不都合な点は、機械的な補助手段を介した機械的な移動をこのように記録すると、１つのみの間接的な移動記録が行われるにすぎず、この結果、例えばローラまたはホイールの滑りのような対応する妨害要因を検知できないか、あるいはこれらの妨害要因が測定結果を本質的に誤らせてしまうことにある。
【０００４】
本発明の課題は、溶接トーチおよび／または溶接ワイヤの移動を非接触で確認または検出する溶接装置を提供することである。
【０００５】
上記課題は、機械的移動、特に溶接ワイヤの移動および／または溶接トーチの移動等を検出するために、表面構造を検出するための少なくとも１つの装置または測定システムが配置されることにより、解決される。この場合、特に溶接ワイヤおよび／または溶接トーチの機械的移動または手動移動を直接測定することによって、その後の加工のために実際の実測値を形成し、これにより、溶接結果の品質を本質的に向上できることが有利である。溶接工程の間に溶接パラメータを実際の移動に、すなわち実際の実測値に直接適合することができるので、溶接の品質をなおさらに高めることができる。同様に、別の重要な利点は、制御装置がワイヤ搬送の遮断または低減を確実に検知し、したがって対応する制御または調整を実施でき、これによって接触管の破壊、同時に溶接装置の停止が防止されるので、接触管への溶接ワイヤのバックトーチのような溶接装置の機能故障を回避できる点にある。測定システムを介した溶接ワイヤの移動を非接触で検出することにより、この測定システムを大きな出費なしにすべての溶接装置に事後取付けできるが、これは、この測定システムの投入のために、制御装置のソフトウェアマッチングおよび測定システムの対応する簡単な位置決めを実施すればよいからである。
【０００６】
さらに有利な形態が請求項２〜２２に記述されている。有利な形態から得られる長所は、詳細な説明から理解することができる。
【０００７】
上記のこととは無関係に、本発明の課題は、請求項２３の特徴部分の措置によって記述されているように、溶接装置を制御および／または調整するための方法によって同時に解決される。この場合、例えば駆動ローラのような機械的手段が使用されることはないので、所定の測定サイクル時間後に対象物の表面構造を比較することにより、送り移動を検出する際の不具合が効果的に防止されることが有利である。
【０００８】
さらに有利な措置が請求項２４〜４０に記述されている。有利な措置から得られる長所は、詳細な説明から理解することができる。
【０００９】
次に、実施例により本発明について詳述する。
【００１０】
最初に、異なる実施態様において、同様の部分には同様の参照番号または同様の構成要素番号が付与されており、説明全体に含まれる各部分の開示は、意味にを考慮して同様の参照番号または同様の構成要素番号を有する同様の部分に転用することができる。例えば上部、下部、側方等、詳細な説明において用いた位置表示も、直接的な記載および図示した図面において適用されるものであり、よって位置変更をした場合には、意味を考慮して新しい位置に転用すべきものである。さらに、図示および記載した異なる実施例からの個々の特徴またはそれら特徴を組合せたものも、それ自体独自の創意に富んだまたは本発明による解決方法であり得る。
【００１１】
図１には、例えばＭＩＧ／ＭＡＧ溶接またはＴＩＧ溶接または電極溶接方法等の非常に様々な溶接方法に用いられる溶接システムまたは溶接装置１が示されている。当然、本発明による解決方法は、電力源または溶接電源においても使用することができる。
【００１２】
溶接装置１は、電力部３と、制御装置４と、電力部３または制御装置４に設けられた切り換え機構５とを有する溶接電源２を含む。切り換え機構５または制御装置４は制御弁６に結合されており、この制御弁６は、ガス８、特に、例えばＣＯ2、ヘリウムまたはアルゴン等のような保護ガス用の供給ライン７内であってガスタンク９と溶接トーチ１０との間に配置されている。
【００１３】
さらに、制御装置４を介して、ＭＩＧ／ＭＡＧ溶接には一般的であるワイヤ送り装置１１を制御でき、この場合、供給ライン１２を介して溶接ワイヤ１３が保管ドラム１４から溶接トーチ１０の領域に供給される。ワイヤ送り装置１１は従来技術から公知のように、図１に示したような追加装置として形成されずに、溶接装置１内に、特に基部ハウジング内に一体化されることが当然可能である。
【００１４】
溶接ワイヤ１３と加工品１６との間にアーク１５を形成するための電流が、溶接ライン１７を介して溶接電源２の電力部３から溶接トーチ１０または溶接ワイヤ１３に供給され、一方、溶接すべき加工品１６が別の供給ライン１８を介して同様に溶接装置１に、特に溶接電源２に接続され、したがってアーク１５を介して電流回路を形成することができる。
【００１５】
溶接トーチ１０を冷却するため、冷却回路１９を介し且つ電流モニタ２０を中間に配置した状態で溶接トーチ１０が液体容器、特に水タンク２１に連結されており、そして、溶接トーチ１０の運転を開始する際に冷却回路１９、特に水タンク２１内の液体用の液体ポンプが始動され、これにより溶接トーチ１０または溶接ワイヤ１３の冷却を行うことができる。
【００１６】
さらに、溶接装置１は入力および／または出力装置２２を具備し、この装置２２により溶接装置１の多様な溶接パラメータまたは運転方式を設定することができる。この場合、入力および／または出力装置２２を介して設定された溶接パラメータが制御装置４に転送され、次に、この制御装置４により溶接システムまたは溶接装置１の個々の構成要素が制御される。
【００１７】
さらに、図示した実施例では、溶接トーチ１０はホースパケット２３を介して溶接装置１または溶接システムに接続される。ホースパケット２３内には、個々のラインが溶接装置１から溶接トーチ１０まで配置されている。ホースパケット２３は、従来技術に含まれる結合装置２４を介して溶接トーチ１０に結合され、これに対しホースパケット２３内の個々のラインは、接続スリーブまたはコネクタを介して溶接装置１の個々の接触部と結合される。ホースパケット２３の対応するテンションの除去が保証されるように、ホースパケット２３はテンション除去装置２５を介してハウジング２６に、特に溶接装置１の基部ハウジングに結合される。
【００１８】
図２と図３には、図１の外部ワイヤ送り装置１１においても、溶接装置１、特に溶接装置１のハウジング２６においても使用することができる溶接ワイヤ搬送装置２７が示されている。
【００１９】
溶接ワイヤ搬送装置２７の構造は従来技術から公知であるので、機能原理についてはこれ以上詳述しない。溶接ワイヤ搬送装置２７は、駆動ホイール２９から形成される駆動システム２８と、溶接ワイヤ１３用の連結要素３０とから構成される。この場合、駆動ホイール２９は少なくとも１つの駆動モータ（図示せず）によって駆動され、この結果、溶接ワイヤ１３は、保管ドラム１４から供給ライン１２を介してまたはホースパック２３を介して溶接トーチ１０に搬送される。この場合、溶接ワイヤ１３は連結要素３０を介して供給管１２またはホースパック２３に導入される。
【００２０】
さらに、溶接ワイヤ搬送装置２７は、溶接ワイヤの搬送を監視するための図３に詳細に示されている新型の測定システム３１を備え、すなわち、機械的移動、特に溶接ワイヤの移動を検出するために、表面構造を検出するための少なくとも１つの装置または測定システム３１が配置される。測定システム３１は、駆動システム２８と連結要素３０との間に配置されることが好ましい。
【００２１】
測定システム３１は、光源３２、特に制御される光源３２と、光学式受光装置３３とから形成され、この場合、光学式受光装置３３はセンサ３４に作用を及ぼし、またセンサ３４は、対象物、特に溶接ワイヤ１３の粗さまたは表面構造を多次元に検出し、デジタルサンプルとして記憶する。測定可能なコントラストが対象物表面粗さまたは構造によって得られるように、光源３２の制御によって、測定すべき対象物、特に溶接ワイヤ１３が照らされる。光学式受光装置３３を介して表面粗さまたは構造が撮影され、センサ３４に転送される。この場合、このセンサ３４は、撮影されたサンプルを多次元に検出しかつデジタルサンプルとして記憶する。
【００２２】
所定の測定サイクル時間の経過後に、対象物、特に溶接ワイヤ１３の表面の検出が新たに実施され、この場合、センサ３４内に組み込まれた評価ロジックを介して、最後に検出されたサンプルが、デジタル記憶されたサンプルと比較され、またセンサ３４の評価ロジックを介してサンプルの変位が検知され、その変位から路程距離または位置変更および／または変位速度が算出される。すなわち、第１の記憶されたサンプルの評価の際に、特徴のある箇所または領域が規定され、この特徴のある箇所または領域について対応する座標が決定され、そして、同様に記憶される次のサンプルを検出した後に、上記決定された座標に基づき、サンプルの変位、特に規定された箇所または領域の変位が検知され、また変更された座標の位置が路程として累積検出される。得られる累積された路程の変化は、全路程距離を算出するために使用されるか、またはタイムスタンプの有る表に記憶され、そして、時間による路程の微分導関数として溶接ワイヤ１３の速度を得るために使用される。
【００２３】
評価または測定が終了した後、最後に記録されたサンプルは、その後のサンプルと新たに比較するための新しいデジタルサンプルとして、センサ３４によって記憶され、この結果、溶接ワイヤ１３の移動の恒常的または連続的な監視が実施される。このように、測定システム３１により、溶接装置１またはワイヤ送り装置１１において、特に溶接ワイヤ搬送装置２７において、溶接ワイヤ１３の速度および／または加速度および／または瞬間的移動等を示す、ワイヤ送り路程を測定することおよびその時間微分導関数を算出することが可能である。
【００２４】
したがって、今や、溶接ワイヤ１３の速度および搬送される量を実際の実測値として検出でき、また従来技術から公知のように、例えば駆動ホイール２８のような溶接ワイヤ１３に作用する要素を介した溶接ワイヤ１３の移動の検出または監視、すなわち例えば駆動システム２８、特に駆動モータのモータ送り電圧または送りモータ用センサからの値の記録によって、あるいは随伴ローラの形態の機械的なセンサを介して行われる検出または監視は実施されない。なお、従来のシステムでは、機械的な影響、特に駆動ホイール２９の滑りが検知されず、この結果、欠陥のあるデータまたは値が現れる可能性がある。すなわち、駆動ホイール２９が滑っている際または随伴ローラが滑っている際に、実測値の記録はさらに行われるが、この状態では、溶接ワイヤ１３の搬送は行われないか、あるいは実測値とは異なる搬送が行われ、したがって欠陥のある実測値記録が行われてしまうことになる。
【００２５】
このことは、測定システム３１の場合当てはまらない。これは、検出が溶接ワイヤ１３の移動に直接関係し、このため上記のような機械的な影響が測定結果に影響を及ぼさないからである。新規の測定システム３１と、従来技術から公知のシステム、特にモータ送り電圧および／または送りモータ用センサからの値を検出することとを組合せた場合、制御装置４によって、上記機械的な影響、特に滑っている駆動ホイール２９を検知することができ、この結果、機械的な影響を阻止または停止するために、対応する調整を制御装置４によって開始することができる。すなわち、測定システム３１のデータと、駆動システム２８のデータ、特にモータ送り電圧および／または送りモータ用センサからの値とを組合せることによって、制御装置４は、駆動ホイールの滑りを検知して、対応する制御または調整プロセスを開始できる。
【００２６】
測定システム３１が、算出された路程距離または位置および／または速度を転送できるように、測定システム３１は、ライン、特にバスシステムまたはフィールドバス（図３に図示せず）を介して溶接装置１の制御装置４に接続される。これによって、制御装置４により、駆動システム２８対応する制御またはプロセスパラメータを適切に適合させたり、適切に制御したりすることができる。例えば、これによって、所定の量の溶接ワイヤの搬送後に電流パルスを作動させることが可能である。これによって、溶接ワイヤ１３の搬送距離に基づいて所定の溶滴サイズの溶滴剥ぎ取りを形成することができるようになる。さらに、測定システム３１から供給されたデータを、更なる評価のため、例えば品質管理のために利用することができ、この結果、例えば品質管理のために、使用材料の投入およびエネルギの投入について証明可能な所定量が得られる。
【００２７】
このような測定システム３１を使用するためには、例えば図３の詳細から明らかなように、溶接ワイヤ１３が測定システム３１の側を通り過ぎるだけでよい。このため、例えば、溶接ワイヤ１３用に設けられた案内孔３６を有する案内装置３５が配置される。さらに、案内装置３５は、案内孔３６まで延在する開口部３７を備え、この開口部を介して測定システム３１が溶接ワイヤ１３に向けられる。すなわち、制御される光源３２ならびに光学式受光装置３３が、通過して移動する溶接ワイヤ１３の方向に向けられる。この結果、溶接ワイヤ１３を対応する明るさで照らすことができ、したがって光学式受光装置３３によって概略的に示された溶接ワイヤ１３の表面粗さまたは構造を撮影することができ、センサ３４に転送される。このような形成によって、外部光源が光学式受光装置３３の測定範囲に作用してしまうことが防止され、この結果、非常に高い解像度が得られる。さらに、簡単な構造であるので、この構造を、溶接トーチ１３の溶接ワイヤガイドの任意の位置に使用できる。
【００２８】
当然、測定システム３１のすべての任意の他の構造が可能である。同様に、案内装置３５のような追加の要素なしに測定システム３１を使用できることも可能であり、すなわち、前述の測定方法を実施するためには、監視すべき移動対象物、特に溶接ワイヤ１３に対して所定の距離で、測定システム３１を配置すればよい。
【００２９】
非常に小さな構造であることおよび接点のない測定であることにより、図４から明らかなように、溶接トーチ１０の寸法を拡大する必要なく、溶接トーチ１０内へ測定システム３１を組込むことも可能である。この場合、従来技術から公知のすべての任意の溶接トーチ１０を使用することができるので、溶接トーチ１０の機能原理についてはこれ以上詳述しない。
【００３０】
図４に概略的に示した標準の溶接トーチ１０は、例えばロックハンドル３９と、径違い継手４１および接触管４２が配置されるトーチ本体４０と、ガスノズル４３とによって形成される。測定システム３１は、溶接進行部の近傍に、すなわち接触管４２の領域に配置されることが好ましい。この場合、径違い継手４１は開口部４４を備え、これを介して、測定システム３１は、溶接ワイヤ１３の粗さまたは表面構造の測定を再び実施することができる。
【００３１】
接触管４２の直前の送り方向のワイヤ速度を連続的に測定することによって、さらなる監視機能または評価を実施することができる。この場合、例えば接触管４２のスパッタによって、溶接ワイヤ１３の折れ曲がりによって、または詰まった芯を通して滑るワイヤ送り結合によって引き起こされる溶接ワイヤ１３の送りエラーの際に、溶接トーチ１０内の測定により、接触管４２から出る溶接ワイヤ１３の接触管４２への戻り燃焼を防止することができるが、この理由は、接触管４２の直前の溶接ワイヤの移動が検出されているので、停止時に対応する制御を制御装置４によって開始することができるからである。この場合、例えば制御装置４により溶接装置１を停止するか、あるいはプロセスパラメータを状況に応じて変更することによって、例えば、出力を特にゼロに低減することによって、さらなる溶接ワイヤ１３の溶融が防止される。
【００３２】
さらに、多次元の検出によって、溶接ワイヤの搬送方向の測定とならんで、対象物または溶接ワイヤ１３の回転路程または軸方向路程および速度の測定も行われる。特に、２次元の検出によって、接触管４２に供給する際の溶接ワイヤ１３の巻き付きおよび打撃、ならびに接触管４２内の強制接触を監視または算出することが可能である。この場合、例えば１回記録または決定される溶接ワイヤ１３の対応する座標を最適な供給のために記憶すればよく、この結果、測定システム３１から供給されるデータを簡単に比較することによって、制御装置４によりこのような監視を実施することができる。
【００３３】
移動工程の他の検出または算出のためにも、測定システム３１を使用することが当然可能である。これについて、例えば、駆動システム２８内で、すなわち駆動ホイール２９において測定システム３１を使用することも当然可能であり、この結果、駆動ホイール２９の回転移動が確認され、同時に回転路程を算出することができる。
【００３４】
測定システム３１は、移動の算出以外の他の監視機能のために使用することができる。例えば、測定システム３１により、コントラストによりスケールまたは錆あるいは溶接ワイヤ１３の材料の検知または監視を実施することが可能である。この場合、例えば、コントラストが測定値として画像検出のために使用され、すなわち、制御電圧または制御電流に応じて光源３２を制御しつつ、実測値が決定または生成され、これを継続的に処理できる。コントラストを介したこのような監視機能は、例えば、溶接ワイヤ１３の状態を算出するために、特に、溶接ワイヤ１３のスケールまたは錆あるいは材料または組成を検知するために使用することができる。この場合、光源３２の制御のために、上方および下方限定値が決定され、この結果、所定のコントラストを形成するために、光源３２の実際の制御と比較することによって、過度の汚れまたは誤った調整の合金を検知できる。異なる合金を検知できるように、異なる様々な溶接ワイヤ１３について異なる様々な上方限界値および下方限界値を記憶することが可能であり、この場合、設定に応じて、入力および／または出力装置２２を介して（図４に図示せず）対応する限界値が決定または選択される。
【００３５】
さらに、溶接ワイヤ１３内の溝のような損傷を確認できることも可能である。この場合、次に、対応する調整または制御を行うことができる。例えば、いわゆる溝が測定システム３１または制御装置４によって確認された場合、溶接ワイヤ１３に対する駆動ホイール２９の接触圧を最小化することができ、これによってこのような損傷を除去できる。これによって、溶接ワイヤ１３のためにワイヤ搬送の向上が達成される。
【００３６】
測定システム３１の重要な利点は、特に、既存のシステムの機械的な大きな変更を実施する必要がないので、すべてのシステムにおけるまたはロボットによって支援された用途における事後的な取付けが、非接触の検出によって非常に簡単に可能である点にある。
【００３７】
また、更なる別の移動工程に用いることも可能である。これについて、図５に、加工品１６の上方の加速度、速度等のような溶接トーチの移動路程の測定およびその時間導関数の測定を行う溶接トーチ１０が示されており、これによれば、加工品１６に対する溶接トーチ１０の移動が、測定システム３１により接触することなく検出かつ評価される。
【００３８】
この場合、測定システム３１は溶接ワイヤ１３の表面に向けられず、光源３２および光学式受光装置３３が溶接工程の際に加工品１６の表面に向けられるように、溶接トーチ１３に配置される。このことは、図４に破線で概略的に示され、これに対し図５では図４の切断面Ｖ−Ｖから見た平面図が明示される。
【００３９】
測定システム３１の構造または固定は任意に行うことができる。なお、図示した実施例では、測定システム３１がハウジング４５を介してガスノズル４３に固定される１つのみの概略図が示されている。当然、測定システム３１を溶接トーチ１０の別の場所にも、例えばトーチ本体４０にまたはガスノズル４３の内部に配置することが可能であり、この場合、光源３２および光学式受光装置３３を加工品１６の表面に直接向けるように保証すればよい。
【００４０】
加工品１６の表面を検出または測定するための測定システム３１を使用することによって、溶接ワイヤの移動について前述したように、加工品１６に対する溶接トーチ１３全体の移動を検出かつ評価することができるようになる。これによって、溶接トーチ１０の重量および／または柔軟性を本質的に変更することなく、手動溶接トーチ用に簡単に用いることもできるようになる。
【００４１】
手動溶接またはロボット溶接の場合、今や、溶接速度の実測値および路程実測値をより簡単に算出できるので、制御装置４によって、溶接工程に対する溶接パラメータの適合も自動的に実施することができ、したがって品質が本質的に向上される。この場合、例えば、適切な調整によって溶込みを一定に維持することが可能である。さらに、一定または予備設定された溶接速度に調整することが可能である。こうするために、制御装置４によって、あるいは溶接速度を適合させるための別の制御装置によって、ユーザ用の対応する光学的および／または聴覚的信号あるいは電子的信号を生成することができ、この結果、予備設定された溶接速度から偏差がある場合、ユーザまたはロボットは適切に対応することができる。
【００４２】
さらに、内部路程および外部路程測定検出のための組合せ、すなわち図２〜図５による実施形態を組合せることが可能であり、これによって、複数の評価手段を得ることができる。この場合、測定結果を対応する手順で記録することによって溶接シーム長さ、材料使用量を、さらには機械パラメータによってエネルギおよび電力使用量を検出または評価することが可能である。
【００４３】
測定システム３１を使用することによって、ユーザまたは溶接作業者のために、自動溶接パラメータ基準値が得られ、すなわち、例えば溶接トーチ１３の停止の際に、０ｃｍ／分の溶接速度の溶接が検出され、この結果、制御装置４によって溶接出力がゼロのときの基準値を予め設定するか、また必要な場合、同時に、例えばワイヤ送りを停止または減速することができる。これによって、溶接装置１の出力を溶接速度に基づき予め設定し、適切に制御することができる。
【００４４】
整理のため、溶接装置１をより良く理解するために、１つまたは複数の構成部材は、部分的に、縮尺通りでなくおよび／または大きくおよび／または小さく示されていることを最後に指摘する。
【００４５】
独自の創意に富んだ解決方法の基礎となる課題は、詳細な説明から理解できる。
【００４６】
特に、図１、図２、図３、図４、図５に示した個々の実施態様および措置は、本発明による独自の解決方法の対象を形成する。これに関する本発明による課題および解決方法は、これらの図面の詳細な説明から理解できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  溶接機械または溶接装置の概略図である。
【図２】  測定システムを有する溶接ワイヤ用の溶接ワイヤ搬送装置の単純化した概略図である。
【図３】  溶接装置の測定システムを使用するための実施例の単純化した概略図である。
【図４】  溶接トーチで測定システムを使用するための別の実施例の単純化した概略図である。
【図５】  測定システムを有する溶接トーチの図４の切断面Ｖ−Ｖの単純化した概略平面図である。
【符号の説明】
１…溶接装置
２…電源
３…電力部
４…制御装置
５…切り換え機構
６…制御弁
７…供給ライン
８…ガス
９…ガスタンク
１０…溶接トーチ
１１…ワイヤ送り装置
１２…供給ライン
１３…溶接ワイヤ
１４…保管ドラム
１５…アーク放電
１６…加工品
１７…供給管
１８…供給管
１９…冷却回路
２０…電流モニタ
２１…水タンク
２２…入力および／または出力装置
２３…ホースパック
２４…結合装置
２５…テンション除去装置
２６…ハウジング
２７…溶接ワイヤ搬送装置
２８…駆動システム
２９…駆動歯車
３０…連結要素
３１…測定システム
３２…光源
３３…受光／受信装置
３４…センサ
３５…案内装置
３６…案内孔
３７…開口部
３９…ロックハンドル
４０…トーチ本体
４１…径違い継手
４２…接触管
４３…ガスノズル
４４…開口部
４５…ハウジング
【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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