JP2007532286A - 溶接トーチの洗浄に用いる洗浄装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、溶接トーチ２の洗浄に用いる洗浄装置５に関し、その洗浄装置は、開口９を備えたコイルから成り、溶接トーチ２を導入するための、溶接トーチ２洗浄用の装置６と、必要により、洗浄液体を溶接トーチ２の先端に適用するための装置とを含んでいる。本発明によれば、その洗浄装置５は、特に溶接ロボット用に適した迅速で自動化可能な洗浄方法と、簡単で安価な構造とを提供することが可能となるものであって、特にＣＯ_２ドライアイスを用いた冷却媒体により溶接トーチ２を洗浄するように構成された溶接トーチ２洗浄用の少なくとも１個の第２の装置７が共通のハウジング８内に配置されており、磁気洗浄装置６に加え、共通のコントローラー６と、共通の入力／出力装置１１と、洗浄装置６，７のコントロールと調整とエネルギー供給のための共通の電源１２又は電流源とがハウジング８内に配置されている。

Description

本発明は、溶接トーチの洗浄に用いる洗浄装置に関し、溶接トーチの電磁気洗浄に用いる装置を含み、その装置は溶接トーチを導入するための開口を有するコイル、及び必要に応じ、溶接トーチの先端に洗浄流体を適用するための装置を含むものである。

溶接プロセスでは、溶接トーチは溶融金属スパッターにより汚染される。金属スパッターは、溶接トーチのガスノズルの内部に堆積し、そして固化する。その結果、ガスノズルを通るシールド用ガス流がその堆積した金属スパッターに阻害され、大気中の空気も溶接箇所に到達し、溶接プロセスに悪影響を与える。そのため、完全に問題なく使用できかつ非常にクリーンな溶接トーチは、高品質な溶接の製造に重要である。

そのため、溶接トーチは、付着した金属スパッターを除くために定期的に洗浄される。洗浄時には、溶接トーチを溶接操作に用いることはできない。そこで、その洗浄操作をできるだけ速く行うことが検討されている。溶接トーチの機械的洗浄方法があり、その方法では、ブラシやブレード等により溶接トーチの先端から堆積物を除去する。しかし、そのような機械的洗浄方法では、可能な限り洗浄したとしても、溶接トーチのガスノズルの内部の限られた範囲しか洗浄することができない。さらに、機械的作用により溶接トーチの部品が損傷を受け、それによりそれら部品の使用期間が短くなる。溶接トーチの部品の表面の損傷は、溶接スパッターの付着をさらに促進し、結果として、より急速にガスノズルに支障をもたらし、溶接トーチを頻繁に洗浄する必要が生じる。さらに、溶接トーチは洗浄操作の前に冷却する必要があり、それにより洗浄時間が延びる。

米国特許第４，８３８，２８７号には、溶接トーチの洗浄に用いる方法及び装置が記載されており、それによれば電流が流れるコイルを用いて非接触で溶接トーチを洗浄することが可能である。このため、溶接トーチの先端はコイルの開口の中に導入され、適切な電流パルスが印加される。得られる電磁場により電磁波が発生し、溶接トーチの堆積物に対しても作用し、同様に除去する。堆積物の除去の際、溶接トーチの部品に対して機械的作用が働かないので、それら部品は損傷することなく、寿命も延びる。電磁気洗浄の前に溶接トーチを冷却する一方、適切な洗浄剤を用いて異物の除去を促進するために、通常、溶接トーチを液体の中に浸漬する。その液体は、水又は水と特定の溶剤との混合物からなる。効率的に電磁気洗浄を行うためには、溶接トーチ上の金属スパッターを、洗浄液の中に浸漬することにより急速に冷却することが好ましい。金属スパッターと通常銅から成るガスノズルとの熱膨張が異なるため、そのような急速冷却により、溶接トーチ上への金属スパッターを除去することができる。

溶接トーチの洗浄のための配置としては、溶接トーチを浸漬するための液体を充填したタブと、電磁気的に溶接トーチを洗浄するためのコイルが含まれ、例えば国際公開第ＷＯ０１／５６７３０Ａ２号パンフレットに記載されている。液体タブとコイルを保持するポストは溶接する素材のすぐ側に配置されており、溶接トーチ、特にロボットアームに取り付けられた溶接トーチは溶接プロセスの途中であっても自動的に洗浄される。しかし、ポストの上にコイルへの電力供給手段を配置する場所がないという不便があり、そのためコイルを適当な電線で接続する必要がある。電源と洗浄ユニットとの間の電線は、高電流パルスによる電磁場を伝送し、他の電気機器又はコントロールシステムにトラブルをもたらす場合がある。

独国特許出願公開第１００６３５７２号は、溶接トーチを洗浄するための方法及び装置に関するものであり、例えば、自動溶接ラインにおいて、溶接ロボットに関しかつ特注の溶接プロセスであり、冷却媒体としてＣＯ_２ドライアイスを用い、ＣＯ_２ドライアイスを含む圧縮空気流を、ジェットノズルを用いて、回転運動をさせながら洗浄する表面の片面のみの上に、均一に又は断続的に吹き付ける。

本発明の目的は、最初に定義された種類の洗浄装置を提供することを含むものであり、迅速な及び自動化洗浄が可能であり、特に溶接ロボットへの適用に適している。さらに、その装置は、可能な限り簡単かつコストを節約しながら組み立てることができる。

本発明の目的は、溶接トーチ洗浄用の上記の示された装置により達成することができ、さらに、その磁気洗浄用装置に加え、さらに少なくとも１個の溶接トーチ洗浄用装置が通常のハウジングの中に配置され、その別の装置は冷却媒体、特にＣＯ_２ドライアイスを用いて溶接トーチを洗浄するように配置されており、共通のコントローラー、共通の入力／出力装置、そして洗浄装置に対するコントロール、調整及びエネルギー供給のための共通の電源又は電流源がハウジングの中に配置されている。

共通の洗浄装置において、異なる洗浄方法を用いることにより、溶接トーチに対して常に最適な洗浄方法を提供できるという利点があり、すなわち、溶接トーチの用途に応じて及び用いる溶接材料に応じて最適な洗浄方法を選択することができる。同時に、これにより、その洗浄装置についてはコストの大幅な低減が可能となる。これは、異なる洗浄装置が、共通の部品、例えば、共通のハウジング、共通の電流源、共通のコントローラー、共通の入力／出力装置等を共有できるからである。また、異なる洗浄装置を連続的に通過させることにより、溶接トーチをより完全に洗浄することができる。それにより、溶接トーチを洗浄する間に溶接トーチを一の装置から別の装置へと移動させる操作段階は、洗浄時間を実質的に低減するためにできるだけ短く又は省略することができる。しかし、その僅かな位置の変化は非常に僅かな時間しか必要としないので、その洗浄方法は非常に速く行うことができる。一方、従来の洗浄方法では、洗浄プロセスの間、溶接トーチを一の自律型洗浄ステーションから次の自律型洗浄ステーションへと移動させる必要があり、その場合、溶接トーチを常に新しい位置に移動させる必要があり、その位置変更を数回繰り返す必要がある。これらの操作段階のためにはさらに時間が必要となり、その結果、溶接トーチの洗浄時間は増加し、その洗浄時間の間、溶接トーチを溶接プロセスに用いることはできない。その方法では、溶接ロボットを用いた場合、洗浄装置の数に応じて、例えば２回位置を決める必要がある。

他の好ましい配置は、クレーム２から７に記載されている。

本発明を添付の図面を用いて詳細に説明するが、その図面は本発明の実施形態の例を示すものである。

溶接技術においては、異なる溶接材料や異なる溶接ワイヤが度々使用されるので、異なる溶接スパッターが溶接トーチ２、特にガスノズル３の上又は中に付着したまま残ったり、あるいは異なる溶接材料を用いる異なる溶接ユニット又は溶接装置４が使用されているので、溶接トーチ２に対し異なる洗浄方法を度々用いる必要がある。このために、溶接トーチ２の洗浄用の異なる洗浄装置６，７が洗浄装置５又は本発明の洗浄機器の中に配置され、自動的に又はユーザーにより選択される。

従来は、単一の装置６又は７が、概して、自律型の装置として配置されており、多くの場合、溶接トーチ２を最適に洗浄するためには、複数の電気機器を用いる必要があった。結果として、この方法は、すべての個々の装置を適切に収容し、配線する必要があるが、同時に新たにスペースが必要となる。

図１はハウジング８を含む洗浄装置５の斜視図であり、キャビネットとして設計されている。ハウジング８は、溶接トーチ２の洗浄に必要なすべての部品を含んでいる。図示した実施形態の例では、２つの装置６，７が設けられている。これらの装置６，７は、ハウジング８の内部に配置され、開口９がハウジングに設けられ、それを通って溶接トーチ２が個々の部品又は装置６，７の中に導入される。必要な構造部品だけでなく、操作順序又は洗浄手順は既に公知であるので、これらは詳細に記載せず、図面も模式的に示された機能ブロックに限定している。

図１は、例えば、ＣＯ_２ドライアイス洗浄用の装置７と磁気洗浄装置６の組合せを描いている。このために、溶接トーチ２の洗浄用の個々の装置６，７が共通のハウジング８の中に配置されている。さらに、共通のコントローラー１０と、共通の入力／出力装置１１と、異なる装置６，７のコントロール、調整そしてエネルギー供給を行う電源１２とがハウジング８の中に配置されている。電源１２やコントローラー１０等の部品又はアセンブリーを組み合わせて利用するので、ハウジング８内のスペースの大きな節約が可能となり、装置をできるだけ小さくしようとするスペースについての要望にも応えることができる。基本的には、ユーザーが特定の装置６又は７を選択し、その結果、その特定の装置のための適切なソフトウェア又はコントロールシーケンスそしてデータがロードされ、コントローラー１０によりコントロールされる。このために、センサ１３をハウジング８の上又は中に、特に開口９の領域に配置することができ、これにより、溶接トーチ２が開口９の中に存在しているか否か、そして溶接トーチの位置、特に侵入深さがどの程度であるかを確認することができるので、洗浄プロセスを開始することができる。

センサ１３を用いる時、各装置６又は７の自動起動を実行させることも可能である。例えば、ロボット１４は溶接トーチ２が導入されている特定の開口へ移動することができる。センサ１３は、開口９内の溶接トーチ２の存在を確認することにより、溶接トーチ２の洗浄用の各装置６又は７をコントローラーにより起動させることができる。

溶接トーチ２の磁気洗浄用装置６では、例えば、その中に溶接トーチ２を浸漬し、溶接トーチに付着している金属スパッターを冷却するための液体、特に特別の洗浄用液体を収容するタブ１５をハウジング８内に設けている。タブ１５の側に、図２から明らかな、例えばボトル形状の再充填容器１６を設け、タブ１５に液体を供給することができる。タブ１５の後ろには、ハウジング８の開口９の中にコイル装置６が配置されている。溶接トーチ２はタブ１５の中に浸漬された後、そのコイルの中に挿入され、コイルはコントローラー１０により起動される、すなわち、エネルギーの供給が開始される。コイルに電力を供給した後、すなわち、装置６を起動させることにより、溶接トーチ２上の金属スパッターは非接触状態で除去される。正確な操作シーケンスは説明しないが、引用した先行技術から理解することができる。コイルを起動させると、汚染物はコイルの下方に配置した廃棄物入れ（不図示）の中に落下する。廃棄物入れは速やかに除去され、ハウジング８の一部を開けることにより空にすることができる。

この方法を用いることにより、ボトル形状の再充填容器１６に代えてハウジング８内に大きな再充填容器を配置し、導管とポンプ（不図示）により再充填容器とタブ１５を接続することができる。これは、洗浄装置５を特に長期間使用する場合に有効であり、ロボット溶接ユニット１４を有する自動車産業に特に関係する。タブ１５への液体の再充填は、完全自動で行うことが好ましい。

さらに、冷却媒体で溶接トーチ２を洗浄する装置７は、例えば独国特許出願公開第１００６３５７２号に記載されているように、ハウジング８内で洗浄装置５と一体化することもできる。このために、ハウジング８上に開口９をまた設け、溶接トーチ２を単に導入するだけでＣＯ_２ドライアイスにより洗浄できるように、装置７の個々の部品をこの開口９のハウジング８の内部に配置することができる。装置７へのエネルギーの供給及びコントロールは、共通部品、特に、電源１２，コントローラー１０そして入力／出力装置１１の影響を受ける。

各装置６又は７の選択も自動的に行われることは言うまでもない。この場合、洗浄装置５は、図２に模式的に示したように、溶接装置４及び／又はロボット１４とを適切なラインを介して接続することができ、これによりそのラインを介してユニット又は装置間のデータ交換が可能となる。もし、例えば、特定の溶接材料、すなわち、適切な溶接ワイヤ１が溶接装置４で選択され、及び／又は特定の溶接トーチ２、それは特別の洗浄方法によってのみ洗浄できるものであり、が使用されると、関連するデータが洗浄装置５に伝送される。これらのデータは、洗浄装置５内に配置されたコントローラー１０により評価され、溶接トーチ２を洗浄する各装置６又は７が起動され使用される。

この点に関し、溶接装置１又はロボット１４が、すべての洗浄プロセスに先立って、洗浄装置５に対し、溶接トーチ２及び／又は使用される溶接材料又は溶接ワイヤの種類を知らせることも可能であり、それにより洗浄装置５によって各装置６又は７が起動する。その場合、例えば、洗浄装置５が各位置、すなわち、溶接トーチ２がその中に導入される装置６，７の各開口９を再伝送し、ロボット１４が溶接トーチ２を正確に位置決めできるようにし、そうして溶接トーチ２を洗浄する。そのような簡単な方法でのデータ交換により、大きく異なる溶接トーチ２及び／又は溶接材料又は溶接ワイヤ１を用いる異なる溶接ユニットに対し洗浄装置５を使用することが可能となる。これは、データ交換を常に各洗浄プロセスの前に行って、最適な装置６又は７の選択を可能としているからである。これにより、複数のロボットユニット１４が、同時に１個の洗浄装置５を使用することができ、大きなコストの節約になる。

図３によれば、溶接トーチ２洗浄用の個々の異なる装置６，７は、ハウジング８内に配置された少なくとも１個の据え付けプレート１７の上に、例えば回動調整や垂直方向調整が可能に配置されている。これにより、溶接トーチ２を導入するためにはハウジング８の上には１個の開口のみで良く、各部品又はアセンブリーはハウジング８の内部の開口９に配置されている。この場合、据え付けプレート１７は調整手段１８に接続されており、各装置６又は７、あるいはそれらの組み合わせを、その調整手段１８を順次コントロールすることにより開口９に対して位置合わせすることができる。もし、例えば、異なる部品又はアセンブリーが、開口９内に配置されている溶接トーチ２に対して必要な場合には、据え付けプレート１７を回転させるに先立って下げ、そして各部品をこの後でのみ選択するようにする。これにより、据え付けプレート１７を持ち上げることにより、溶接トーチ２を同様に位置決めすることができる。これによれば、ロボット溶接ユニット１４の中に１個の必要な位置をプログラムすると、それにより溶接トーチ２は、全洗浄プロセスにおいてロボット１４によりこの位置に保持される結果、溶接トーチの洗浄をより速やかに行うことができるという利点を有する。それにより、洗浄装置５の非常に迅速な収容も可能となる。これは、１個の必要な位置のみをロボット１４にプログラムすれば良く、個々の部品とアセンブリーとの間の交互シーケンスは洗浄装置５の製造者が規定するからである。

さらに、図１から３の記載に基づき説明した、組み合わせた洗浄装置５又は組み合わせた洗浄機器の中で洗浄される溶接トーチ２は、全ての装置の中で位置決めされかつ洗浄されて、あるいは使用する装置６，７又は部品が選択されて、異なる装置６，７の間を連続的に通過する。異なる洗浄プロセスにより、溶接トーチ２の洗浄について特に良好な結果を得ることができる。装置６，７に加えあるいは装置６，７に代えて、例えばミリング手段を用いた機械的洗浄装置等の公知の洗浄装置又は洗浄機器をハウジング８内に一体化することもでき、ここで、溶接トーチ２の洗浄に用いる装置６，７の全ては、電源１２と、コントロール装置１０と、入力／出力装置１１と、必要に応じさらに別の部品を共有する。

洗浄装置５にさらに部品又はアセンブリーを設けることも可能である。磁気洗浄プロセスのために液体又は洗浄用液体を用いる時、液体残留物が頻繁に溶接トーチ２の上に残留する。その残留物を除去するために、洗浄装置５の中にブロア手段１９を配置することができる。このブロア手段は溶接トーチ２の洗浄用の開口９から離間させて配置することが好ましく、それにより、吹き飛ばされた液体が洗浄装置５の別の部品に接触しないようにすることができる。このため、ハウジング８は離間した開口９を持つことにより、図３に模式的に示したように、それを通って溶接トーチ２を導入することにより洗浄プロセスを完了させることができる。ブロア手段の働きは、適当な空気流を溶接トーチに吹き付けることにより、溶接トーチ２上に存在するすべての液体残留物を吹き飛ばすことにある。溶接トーチ２から十分に液体残留物を洗浄するためには、例えば高圧の空気ブロアを用いることができる。ブロア手段１９の詳細な図は省略するが、これはすべての公知のブロア手段を用いることができ、それらについて取り付けのために若干の構造上の変更を必要とするに過ぎないからである。

本発明の洗浄方法の一例を示す斜視図である。 ライン接続された洗浄装置を含むロボット溶接装置の一例を示すグラフィック表示である。 洗浄装置の模式側面図の一例である。

Claims (7)

1. 溶接トーチを導入するための開口を有するコイルから成り、上記溶接トーチを電磁気洗浄するための装置と、必要により上記溶接トーチの先端に洗浄用液体を適用するための装置とを有する、溶接トーチを洗浄するための洗浄装置であって、
   上記の磁気洗浄用装置（６）に加え、溶接トーチ（２）洗浄用の少なくとも１個の別の装置（７）が共通のハウジング（８）内に配置され、
   該別の装置（７）が、特にＣＯ_２ドライアイスを用いる冷却媒体により上記溶接トーチ（２）を洗浄可能に配置され、そして、
   共通のコントローラー（１０）と、共通の入力／出力装置（１１）と、洗浄装置群（６，７）のコントロールと、調整とエネルギー供給とを行うための共通の電源（１２）又は電流源が上記ハウジング（８）内に配置されていることを特徴とする洗浄装置。
2. 除去した不純物を収容するために、廃棄物容器がハウジング（８）内に配置されていることを特徴とする請求項１記載の洗浄装置。
3. 上記装置群（６，７）がハウジング（８）内に配置され、ここで上記溶接トーチ（２）を導入するために開口（９）がハウジング上に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の洗浄装置。
4. 上記溶接トーチ（２）洗浄用の装置群（６，７）が、上記ハウジング（８）内に位置調整可能に配置されている少なくとも１つの据え付け場所（１７）の上に配置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の洗浄装置。
5. 洗浄プロセス後に上記溶接トーチ（２）から液体残留物を除去するために、ブロア手段（１９）が特にハウジング（８）内に配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の洗浄装置。
6. 上記溶接トーチ（２）の洗浄に用いる、ミリング手段を用いた機械的洗浄装置等のさらなる装置群（６，７）が、装置（６，７）に加えあるいは代えてハウジング（８）内に一体化されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の洗浄装置。
7. 上記溶接トーチ（２）の洗浄に用いる装置群（６，７）の選択が、ユーザーにより又はコントローラー（１０）を通して自動的に行われることを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の洗浄装置。

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