JP2008137078A - 溶接ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】最も簡単な構成で質量の小さい溶接ヘッドを提供すること。
【解決手段】本発明は、ヘッド取り付け部を用いて、回転対称でない部品を、例えば金属板のような加工物に溶接するための溶接装置用溶接ヘッドに関し、ヘッド取り付け部は、部品のための保持装置を有し、溶接電流を部品に伝えるように設計されており、保持装置は、結合装置によって、溶接電流を供給することができる接続装置に機械的に結合され、結合装置は、互いから電気的に絶縁された第１結合部分及び第２結合部分に細分される。
【選択図】図１

Description

本発明は、溶接ヘッドに関する。
本出願は、２００６年１１月３０日に出願された独国特許出願第１０ ２００６ ０５８ １８０．６号に対する優先権を主張する２００７年１１月２２日に出願された欧州特許出願番号第０７ ０２２ ６６７．５号の継続出願である。上記出願の開示は、引用によりここに組み入れられる。

独国特許出願公開第１０ ２００４ ０６０ ３８９ Ａ１号から知られるもののような、こうした溶接ヘッドは、（例えば、ホルダ、接地フランジ等の）回転対称でない金属部品を、例えば自動車のボディシートのような金属加工物の上に溶接するのに役立つことができる。この場合、部品は、一般に、その横方向よりも一方向がずっと長い溶接面を有する。

この種の溶接工程に関する基本的な技術は、スタッド溶接として知られるものに相当する。したがって、溶接作業は、磁気アークの偏向を用いる急速な引き上げ式アーク方法が好まれて実行される。

磁気アークの偏向による引き上げ式アーク溶接のための装置は、長い間知られており、実際にうまくいくことが分かっている。例えば、米国特許第２，４０６，４７４号は、溶接アークを安定させるための装置又はスタッド溶接及び回路を１９４６年から既に示している。この目的のために、本発明は、溶接電流の導体に直列に接続された巻線をもつコイルを用いる。このことにより、溶接電流が流れると同時に磁場が形成されることになる。コイルの中央に位置するスタッド・ホルダが、コイル芯としての役割を果たす。

米国特許第２，４１３，１８９号は、手動の使用を対象とする、スタッドを溶接するための装置を示す。この文献は、方法に従ってスタッド・ホルダを持ち上げ運動で加工物から遠ざかるように移動させることが必要なため、溶接電流のための供給リード線を可撓性にする必要があることも示す。

同様に、独国特許第１ ５６５ ００３号は、引き上げ式アーク原理に基づくアーク・スタッド溶接によって締結要素を溶接するための装置を示す。この装置においても、巻線を含むコイルが、溶接電流に直列に接続され、溶接位置の周りに配置される。これらの装置の目的は、一方ではアークのブラスト効果を避けることであり、他方では管状の部品（締結要素）を溶接するときにアークの回転を生じさせることである。

独国特許第１０２ ５３ ４１５号は、矩形の板金上にブラケットを溶接するための方法及び装置を開示する。この装置も同様に、アークの線形運動を生じさせるように意図されるコイル構成を有する。上記でさらに述べられた文献とは対照的に、この場合、コイル構成は溶接電流と直列に接続されない。

保護ガスを流れとして指向させることによる保護ガスの使用が、独国特許第１９６ ３８ ２８７号に開示される。ここでは、保護ガスは、側面から接合位置の上に向けられ、与えられた流れにより周囲空気が吹き飛ばされるので、酸化物のない状態でのはんだ付けが可能になる。

しかしながら、前述の方法及び装置の不利な点は、溶接電流を伝えるケーブルを、装置のハウジングから前方の溶接領域内に苦労して導く必要があることである。電流の強さが大きいために相対的に頑丈でなければならないこれらの溶接電流伝達ケーブルの剛性、とりわけ動き難い質量が、一連の運動に障害をもたらす。引き上げ式アーク方法によるアーク・スタッド溶接の場合には、往復運動がミリ秒の範囲で生じ、よって、非常に動的な工程になる。

こうした知識に基づいて、本発明の目的は、構造が最も簡単で質量が小さく、好ましくは、溶接電流の供給を受ける可能な限り簡単な構造の、しかも、動き難い質量が小さくて済む磁気コイルも有する溶接ヘッドを提供することである。

本発明の更なる目的は、ブラケット型ホルダを溶接するときに、保護ガスを向ける方法により溶接特性を強化する装置を提供することである。

本発明の一態様によると、上記の目的は、保持装置が、結合装置によって、溶接電流を供給することができる接続装置に機械的に接続され、該結合装置は、互いから電気的に絶縁された第１結合部分及び第２結合部分に細分される、請求項１に従った溶接ヘッドによって解決される。本発明による溶接ヘッドは、典型的には、ロボット等のアームに締結される。溶接ヘッドは、通常、アームに固定的に結合され、かつ、例えば保持装置を駆動するためのリニアモータのような駆動装置を含むことができるヘッド基部を含む。さらに、溶接ヘッドは、典型的には、ヘッド前端部（ヘッド取り付け部）を含み、このヘッド前端部は、保持装置を含み、かつ、アクセスするのが困難な位置で部品を加工物の上に接合することを可能にするようにコンパクトに形成されることが好ましい。

このような溶接ヘッドは、一般に、自動車製造産業において用いられ、そこでは、回転対称でない部品がボディシートの上に溶接され、それらの部品は、種々の締結客体（ケーブル、ライン等）のためのホルダ又はアンカとして働く。ヘッド基部は、一般に、エネルギー供給ユニットへの電気接続部を含む。本文脈において用いられる溶接電流は、相対的に大きいものであり、一般に、ヘッド基部からヘッド前端部の保持装置内に導かれる。従来技術においては、保持装置は、完全に導電性であり、よって、溶接電流を溶接部品に直接案内することができる。

本発明によると、保持装置は、結合装置によって接続装置に機械的に結合される。接続装置は、ヘッド前端部をヘッド基部と結合させるように働く。接続装置は、機械的接続とすることも、他の供給物のための（電気溶接電流に関しては保護ガス等のための）接続とすることもできる。与えられたような接続装置を考慮すると、ヘッド前端部をヘッド基部から切り離すのは比較的容易であるので、ヘッド前端部を容易に交換することができる（保守目的等のために）。

結合装置は、互いから電気的に絶縁された第１結合部分及び第２結合部分に分離される。したがって、接続装置内に導入される電流を、結合装置を介して保持装置に直接導入することができない。この構成により、さらなる電気負荷の一端を第１結合部分に、かつ、他方の端部を第２結合部分と接続することによって、直接、さらなる電気負荷をヘッド前端部に直列に接続することが可能になる。これにより、溶接電流が、接続装置から結合装置の第１結合部分に、第１結合部分から電気負荷に、そして電気負荷から第２結合部分に流れるようになり、電流は、第２結合部分から保持装置内に、よって、溶接部品内に導かれる。

ヘッド前端部において直接電気配線を行い得ること、よって、電気配線を空間的にコンパクトに形成できることは有利である。言い換えれば、付加的な電気負荷をヘッド基部からの配線を介して供給する必要はない。本発明の溶接ヘッドは、回転対称でない溶接部品と共に用いられることが好ましいが、回転対称である溶接部品と共に溶接ヘッドを用いることも考え得る。

さらに、手動溶接装置（溶接ピストル）において溶接ヘッドを用いることも可能である。この場合、自動ロボットで使用する際と同じ利点が生じる。このように、目的は完全に解決される。このことは、第１結合部分がコイル装置（付加的な電気負荷を形成する）に電気的に接続される場合に特に有利であるので、溶接電流を、接続装置から第１結合部分を介してコイル装置内に伝えることができる。

この実施形態は、本発明の溶接ヘッドを用いて行われる溶接工程が磁気アークの偏向を用いて行われる場合に特に有利である。磁気アークの偏向は、コイル装置によって生成される電場を介して達成される。例えば、溶接部品の周りの領域内にコイル装置を配置することができる。この点において、このことは、第２結合部分が保持装置及びコイルの第２電気接続部に電気的に接続される場合に特に有利であり、溶接電流を、コイル装置から第２結合部分及び保持装置を介して部品内に伝えることができる。

別の好ましい実施形態によると、第１及び第２結合部分が、溶接軸線の方向に互いに位置合わせされる。例えば、第１及び第２結合部分は、ロッド形状を有することができ、電気絶縁部分が、結合部分の間に配置される。したがって、半径方向にコンパクトな構成を達成することができる。

別の好ましい実施形態によると、第１及び第２結合部分が、電気絶縁部分によって互いから電気的に絶縁され、電気絶縁部分を介して互いに機械的に結合される。したがって、単純な構成を達成することができる。

さらに、ヘッド前端部が、溶接作業中に部品の周りに実質的に配置されるマウスピースを含む場合は特に有利であり、保持装置及びマウスピースは、これらが溶接軸線に沿って互いに対して移動可能であるように設計される。この実施形態においては、例えば、マウスピースは、適切な締結手段を介してヘッド基部に実質的に剛に結合され、保持装置は、ヘッド基部に設けられた電気駆動装置を介して、ヘッド基部に対して移動させることができる。

リニアモータは、接続装置の領域において結合装置と係合することが好ましく、リニアモータは、結合装置及び該結合装置に結合された保持装置を移動させる。２つの結合部分の少なくとも１つが割り当てられた溶接電流ケーブルを介して、マウスピース上に固定されたコイル装置に結合される場合は特に有利であり、溶接電流ケーブルは、マウスピースの上部領域でマウスピースに挿入されることが好ましい。この実施形態において、マウスピースの領域内に設けられたコイル装置を、コンパクトな方法で第１結合部分に結合させることができる。さらに、マウスピースの上部領域において溶接電流ケーブルを導入することにより、マウスピースの前端領域に不連続な外形形状が生じるのをできる限り少なくすることが可能になる。

本発明の第２の態様によると、ヘッド前端部はマウスピースを含み、少なくとも１つの巻線を有するコイル装置が、マウスピースに配置され、コイル装置が、マウスピースの外壁内に配置される。この実施形態においては、外部の機械力に対してコイル装置を適切に保護することが可能である。マウスピースが、コイル装置が配置された環状空間を有する場合は特に有利である。

この実施形態においては、コイル装置は、外側からの機械的影響からだけでなく、マウスピースの内部からの機械的影響からも保護される。さらに、マウスピースは、部品が保持され、コイル装置が配置される内部と、コイル装置を囲み、マウスピースの外部を形成する外部とを有する多部品の形態からできている場合は有利である。２部品の形態であるために、マウスピースを容易に製造することができる。さらに、外部が、溶接電流ケーブルを通して導くための少なくとも１つの隙間又は開口部を有する場合は好ましい。隙間はマウスピースの上部領域内に設けるようにして、可能な限り不連続な外形形状が生じるのを回避することが好ましい。

本発明の第３の態様によると、マウスピースが溶接ヘッドに設けられ、マウスピースに保護ガス供給装置が配置され、保護ガス供給装置は、マウスピース内の部品に実質的に垂線方向に吹き付けることができるように配置された少なくとも１つのノズルを有する。ここでの利点は、溶接領域を確実に覆うために、いつでも十分なガス量が与えられることである。例えば、保護ガス供給装置は、それぞれマウスピース及びにマウスピースをヘッド基部に締結するための手段に取り付けることができる。さらに、ヘッド前端部をヘッド基部に結合することができる接続装置は、それぞれ保護ガス接続部及び保護ガス結合部を含むことができる。

ヘッド前端部が、マウスピース内に吹き込まれる保護ガスを上方に排出できる上部開口部を含む場合は特に有利である。こうした上部開口部がマウスピースに設けられ、マウスピース内に吹き込まれる保護ガスを、例えば、マウスピースと結合装置又は保持装置との間で上方に排出できる場合は特に有利である。

本発明の第４の態様によると、溶接ヘッド前端部にマウスピースが設けられ、マウスピースに保護ガス供給装置が配置され、保護ガス供給装置は、マウスピースの外部から導かれ、マウスピースの下部領域でマウスピースの内部に導かれる少なくとも１つの供給チャネルを有する。この実施形態においては、供給チャネルは、ヘッド前端部に剛に設けられており、これによって、ほとんど不連続な外形形状をもたずに形成することができる。保護ガスは、接続装置の領域において供給チャネル内に導入することができ、適切なチャネルは、不連続な外形形状がほとんどなく、保護ガスをそこからマウスピースの下部領域に導く。

ヘッド前端部が、ヘッド基部に剛に結合され、保護ガス用マウスピースを含む固定部分を有する場合は特に有利である。さらに、供給チャネルをヘッド前端部の固定部分に固定的に結合させることができる。一般に、一方では、ヘッド基部に対して移動可能なヘッド前端部の一部が接続装置を介して溶接電流を受け取り、他方では、可動部分を駆動するための駆動装置に機械的に固定される場合は有利である。

この実施形態においては、可動部分は、結合装置及び保持装置を特に含むことができる。さらに、結合部分を付加的な電気負荷（例えば、コイル装置）と結合するための結合ケーブルが、螺旋状ラインの形態で本質的に結合装置の周りに導かれる場合は有利である。このように、結合装置とコイル装置（一般に、マウスピースに固定的に配置された）の間の軸方向の相対的な運動は、簡単な方法で弾性的に補償することができる。

上述の特徴及び更に説明される特徴は、特定の組み合わせに用いることができるだけではなく、本発明から逸脱することなく、他の組み合わせ又はそれら自体にも用いることができることは言うまでもない。

本発明の例示的な実施形態が、以下の説明においてより詳細に説明され、図面に表される。

図１において、回転対称でない部品を、例えば自動車のボディシート１８のような加工物の上に溶接するための溶接装置ＳＶが示される。溶接装置ＳＶは、例えば、関節式アームを有するロボットとして形成することができるロボットＲを含む。溶接ヘッドＳＫが、ロボットＲの操作端部に取り付けられる。溶接ヘッドＳＫは、ロボットＲの操作端部に剛に取り付けられたヘッド基部ＫＢを含む。ヘッド基部ＫＢは、該ヘッド基部ＫＢに対して部品（例えば、それぞれ溶接部品又はｗｅｌｄｆａｓｔ（登録商標）ブラケット）を移動させるように適合されたリニアモータＬＭ（又は別のタイプの駆動装置）を含み、この運動は、上部から下部に延びる図１に示される長手方向の溶接軸線に沿って行われる。

溶接ヘッドＳＫは、ヘッド前端部（ヘッド取り付け部）ＫＶをさらに含む。ヘッド取り付け部ＫＶは、接続（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）装置Ｓを介してヘッド基部ＫＢに接続される。接続装置Ｓは、機械的接続（例えば、スクリュー結合）を含む。さらに、接続装置Ｓは、ヘッド基部からヘッド前端部ＫＶに溶接電流を伝える電気接続も含む。

図において、ヘッド前端部ＫＶは、参照番号１で示される。溶接装置ＳＶは、溶接電流Ｉ_Sをヘッド基部ＫＢに供給する溶接電圧供給Ｖをさらに含む。溶接電流Ｉ_Sは、接続装置（図３を参照されたい）を介してヘッド前端部ＫＶに導かれる。

図１及び図２に示されるように、ヘッド前端部ＫＶは、溶接軸線に対して平行に配置され、接続装置Ｓからヘッド前端部ＫＶの下端部の方向に延びる２つの長手方向ストラットを含む。リング部分がストラットの下端部に配置され、保護ガス用マウスピース３が、リング部分の下端部に取り付けられる。保護ガス用マウスピース３は、ヘッド基部ＫＢに剛に結合される。

ヘッド前端部ＫＶは、結合（ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）装置（又は、結合フランジ）７をさらに含む。結合装置は、本質的にロッド形状を有し、リング部分を通して接続装置Ｓから延びる。結合装置７の上端部は、接続結合部分１０に接続される。接続結合部分１０は、リニアモータＬＭに結合される。さらに、図１に概略的に示されるようなばねＦを用いて、溶接軸線の方向に沿って結合装置７を下部方向に付勢することが可能である。この場合、リニアモータＬＭは、ばねＦのばね力に対する速い持ち上げ運動のためにだけ適合させることができる。

結合装置７の上部領域は、接続装置Ｓによって軸方向に案内されるか、又は半径方向に支持される。この領域において、接続装置Ｓは、ナット結合を含み、ヘッド前端部ＫＶは、例えばナット及びナット結合によって、ヘッド基部ＫＢに機械的に固定することができる。

結合装置７の下端部は、リング部分（これは、図には詳細に示されていない）内に軸方向に案内されるか、又は半径方向に支持される。随意的に、この領域における軸方向の案内又は半径方向の支持を省くことも可能である。

保持装置８が、結合装置７の下端部に設けられ、この保持装置８は、部品（溶接要素）を受けるように働く。保持装置８は、例えば、溶接部品４をクランプにより保持するように適合することができる。

結合装置７は、上部結合部分１２と下部結合部分１１とに軸方向に細分される。上部結合部分１２及び下部結合部分１１は、電気絶縁部分１３を介して互いに結合されるので、結合部分１１、１２は、互いに電気的に絶縁される。

上部結合部分１２は、溶接電流Ｉ_Sをヘッド基部ＫＢの領域に導入する接続結合部分１０に結合される。下部結合部分１１は、保持装置８に機械的かつ電気的に接続される。

上述のように、マウスピース３は、ある位置においてヘッド前端部ＫＶの下部リング部分に取り付けられるので、該マウスピース３は、保持装置８によって保持される部品４を実質的に囲む。マウスピース３は、同心円状に配置されたマウスピース内側スリーブ３ａ及びマウスピース外側スリーブ３ｂを含む。コイル装置（ＭＡＣコイル、すなわち磁気アークの偏向のためのコイル）が、スリーブ３ａとスリーブ３ｂの間に配置される。

図１、図２及び図４に特に示されるように、結合点１６において、コイル装置１５の一端が、（コイル入力部１４ａを介して）上部結合部分１２に結合される。この目的のために用いられる溶接電流ケーブルが、図において２ａで示される。これに対応して、コイル装置１５の出力端部（コイル出力部）１４ｂが、溶接電流ケーブル２ｂを介して、結合装置７の下部結合部分１２の結合部１７に結合される。図１、図２及び図４に示されるように、溶接電流ケーブル２ａ、２ｂを、結合装置からマウスピース３まで、本質的に螺旋状に又は少なくとも曲がりくねって導くことができる。

図１に示されるように、マウスピース３は、マウスピース外側スリーブ３ｂに形成された２つの隙間３ｃを含む。これらの隙間３ｃを介して、溶接電流ケーブル２ａ、２ｂをコイル装置に接続することができる。

図１に示されるように、接続装置Ｓの領域において、保護ガスがヘッド前端部ＫＶに供給され、保護ガス供給部が５で示される。保護ガスは、適切な保護ガス・ラインを介して、ヘッド基部ＫＢに固定的に接続されるヘッド前端部ＫＶの上部から、ヘッド前端部ＫＶの下部リング部分まで導かれ、下部リング部分から、対応するラインを介して、保護ガスをマウスピース３の内部に導入することができるノズルまで導かれる。ノズルは、内側スリーブ３ａ及び外側スリーブ３ｂを貫通し、中心の溶接軸線に対して配置され、保護ガスがマウスピース３内で部品４の上に接線方向に流れるようになる。

図３及び図４において、マウスピース３の内部に向いたノズルの出口開口部が、参照番号６で示される。図において、保護ガスの経路と流れが、二重矢印で示される。

保護ガスは、ヘッド前端部ＫＶの下部リング部分から、その下部で保護ガスをマウスピース内に導入することができる保護ガス供給部５までしか導くことができないことが、図１から分かる。しかしながら、図３に示されるように、保護ガスが、上部からマウスピース３内に軸方向に付加的に流れるようにすることも可能である。通常、流出用開口部が、マウスピース３の上端部に配置され、保護ガスがマウスピース３を上方に、すなわち結合装置７（下部結合部分１１）とヘッド前端部ＫＶの固定部のリング部分との間を出るようにする。

溶接電流ケーブル２ａ、２ｂ、及び保護ガスを供給し分配するためのラインを、ヘッド前端部ＫＶだけに形成することができる。図１において左上側に示される、保護ガスを供給するための１つの単一の端子だけが必要である。さらに、必要に応じて、電気溶接電流ケーブル２ａ、２ｂ、及び保護ガス・ラインは、半径方向にコンパクトな方法でヘッド前端部ＫＶに取り付けることができるので、ヘッド前端部ＫＶは、不連続な外形形状が小さく、半径方向に制限された範囲にだけ存在する。ヘッド前端部ＫＶの全体は、例えば保守又は交換目的のために、単に接続装置Ｓを介して、ヘッド基部ＫＢから相対的に除去することができる。

さらに、ヘッド基部ＫＢの領域における溶接電流を、コイル装置１５を通して導かれる電流と、保持装置８内に導かれる電流とに分ける必要はない。寧ろ、接続装置Ｓの領域内での簡単な電流接続で十分である。コイル装置１５の直列接続は、有利な方法で、すなわち接続点１６からコイル装置１５に、及び、コイル装置１５から接続点１７に、ヘッド前端部ＫＶの領域においてのみ行うことができ、次に、電流を保持装置８及び部品４内に導くことができる。

図１に示されるように、好ましくは、部品４は、例えばアース（接地）に電気的に接続されたシートのような加工物の上に溶接することができる。溶接工程において、マウスピース３がシート１８の上に配置されるように、ロボットＲ（又は、ヘッド基部ＫＢとロボットＲの操作端部との間に設けられた摺動部）が移動される。これにより、マウスピース３から突出する部品４が、弾性的に内側に動かされ、加工物１８上でマウスピース３内に配置される。続いて、パイロット・アークが発生し、リニアモータＬＭにより、（マウスピース３を持ち上げることなく）加工物１８から部品４を持ち上げることができる。

続いて、全溶接電流を導通できるので、部品４の下端部と加工物１８の対向した部分が溶融される。その後、ばねＦ又はリニアモータＬＭによって（或いはその両方で）、部品４を再び加工物１８の上に降ろすことができる。続いて、溶接電流の導通が切られ、部品４は、加工物１８と剛に結合されるようになる。

この工程の間、コイル装置１５を通して溶接電流が導かれるとき、磁気アークの偏向が生じる。さらに、適時、保護ガスを供給することができる。更なる詳細が下記に説明される。

溶接ヘッドＳＫのための、本発明による前端部又はヘッド取り付け部１が、保護ガス用マウスピース３及び結合装置（結合フランジ）７を有する。接続装置Ｓによって、ヘッド取り付け部ＫＶをヘッド基部ＫＢに結合させることができる。結合装置は、結合部品１１及び１２を有し、これらの結合部品は、これらを機械的に結合する分離部分１３により互いから絶縁される。保護ガス用マウスピース３の中央に配置され、マウスピース３の外壁３ｂ内に配置されたＭＡＣコイル１５によって中心に囲まれる溶接要素ホルダ８（保持装置）が、結合部分１１の下端部に配置される。マウスピース３は、内部に溶接要素又は部品４が保持され、外側にコイル装置１５が配置された内部３ａと、コイル装置１５を囲み、マウスピース３の外壁を形成する外部３ｂとを有する、多部品の形態からなる。

保護ガス用マウスピース３の下端部には、溶接に必要な、保護ガスのための第１保護ガス供給部５がある。第１保護ガス供給部は、保護ガス流が溶接される溶接要素４に沿って接線方向に流れるように、内部空間内に差し込まれる。この種の保護ガス供給部は、溶接領域を確実に覆うことを可能にするために、使用可能な適当量のガスが常に存在するという利点をもつ。流量のために保護ガス流が比較的安定している（堅い）という事実により、溶接位置も、ドラフトのような周囲の影響から効果的に保護される。

幾つかの状況下で、互いに向かい合わせに配置できる２つの出口開口部６を設けることが適切であることは、試験で分かっている。これは、特に大流量が必要とされるときに常に好都合である。さらに、保護ガスを、上部から内部のマウスピース３内にさらに向けることが可能である。マウスピースから移動されたガスは、上部開口部３ｄを介して排出される。

溶接工程に必要とされる電流Ｉ_sは、接続装置Ｓの結合シャンク１０を介して結合フランジ７に、正確に言うと上部結合部分１２に導入される。電流をコイル１５に導入するために、電流は、結合部分１２の結合点１６から取られ、溶接電流ケーブル２ａを介してＭＡＣコイル１５のコイル入力部１４ａに送られる。コイル１５において、電流は、少なくとも１つの巻線を通過し、コイル出力部１４ｂで再びピックオフされ、結合フランジ７に戻されるが、結合点１７を介してその下部結合部分１１に戻される。この結合フランジ７が、保持装置８に、よって部品４に電気的に接続される。

溶接工程が開始されると、溶接ヘッドＳＫは、前端部１と共に加工物１８に向かって移動する。溶接要素４に接触し、監視信号を検知することができる（ここでは、短絡時における低電圧）。マウスピース３が、加工物１８上に降ろされる。次に、最初に保護ガスが溶接位置の上に流れる作用を有する溶接工程が開始される。少し遅れて、パイロット・アークが与えられる。パイロット電流を導通させた後、駆動装置ＬＭによって、溶接要素４が、加工物１８から持ち上げられる。アークが形成される。アークが安定するとすぐに、溶接電流が導通される。

既に上記で更に述べた通り、電流は、溶接要素４に達する前にコイル１５を通ってループされる。このことは、特に、磁場が溶接電流Ｉ_sに対して同期的に形成されるという利点を有する。交流の電流源が用いられる場合は、場の方向が変わり、可動アークが付加的に得られる。矩形の断面の溶接要素４で表される場合、アークは、その側面上で８の字の形で、溶接フランジの底面に沿って移動する。

純粋に機能的及び機械的観点から、本発明による、電流を導入する方法は、不連続な外形形状が何倍も小さくなるという更なる利点をもつ。さらに、太く可撓性がない溶接電流ケーブルを溶接ヘッドＳＫ又は溶接ガンのハウジングの外に導き、それらを保護ガス用マウスピースの周りに巻く必要がなくなる。例えば、修理又は再装備のために、前端部１を交換するとき、従来の溶接ヘッドの場合におけるように、引き上げ式アーク溶接方法の変形が、苦労して溶接電流ケーブルを除去する必要なく、前端部を交換することが可能である。衝突等の結果、保護ガス用マウスピース３を交換する必要しかない場合には、溶接電流ケーブル２ａ及び２ｂの接続を切断することだけが必要であり、このことにより、マウスピースをねじ戻すことが可能になる。このことから、本発明による溶接ヘッドは、維持も非常に容易になる。

本発明の１つの実施形態による溶接ヘッドをもつ溶接装置の正面図である。 図１の溶接装置の側面図である。 図１及び図２に示される溶接ヘッドのヘッド取り付け部を通る縦断面図である。 図３のヘッド取り付け部の側面斜視図を示す。

符号の説明

Ｆ：ばね
ＫＢ：ヘッド基部
ＫＶ：ヘッド取り付け部
ＬＭ：リニア・モータ
Ｒ：ロボット
ＳＫ：溶接ヘッド
ＳＶ：溶接装置
Ｓ：接続装置
Ｖ：溶接電圧供給
２ａ、２ｂ：溶接電流ケーブル
３：マウスピース
３ａ：マウスピース内側スリーブ
３ｂ：マウスピース外側スリーブ
３ｃ：隙間
３ｄ：上部開口部
４：部品
５：保護ガス供給部
６：出口開口部
７：結合装置
８：保持装置
１０：接続結合部分
１４ａ：コイル入力部
１４ｂ：コイル出力部
１８：加工物

Claims (26)

1. 回転対称でない部品を加工物の上に溶接するようにされた、溶接装置用溶接ヘッドであって、
   前記部品を保持し溶接電流を該部品に伝えるようにされた保持装置を有するヘッド取り付け部と、
   前記溶接電流を前記保持装置に供給するように適合された接続装置と、
   前記保持装置を前記接続装置に機械的に接続する結合装置と、
   を備え、
   前記結合装置は、該保持装置に結合された第１結合部分と前記第１結合部分から電気的に絶縁された第２結合部分とに細分されることを特徴とする溶接ヘッド。
2. 前記ヘッド取り付け部は、溶接作業中に前記部品の周りに配置されるマウスピースをさらに含み、前記保持装置及び前記マウスピースは、溶接軸線に沿って互いに移動するようにされ、該マウスピースは、前記加工物と接触し、かつ、保護ガスを前記溶接部品の周りに接線方向に与えるようにされたことを特徴とする請求項１に記載の溶接ヘッド。
3. ヘッド基部をさらに備え、前記ヘッド取り付け部は、前記ヘッド基部及び前記マウスピースに剛に結合された固定部分を含むことを特徴とする請求項２に記載の溶接ヘッド。
4. 前記ヘッド基部に対して移動可能な前記取り付け部の可動部品を含み、前記可動部品は、前記接続装置を介して前記溶接電流を受け、かつ、前記溶接軸線上で該可動部品を駆動させるための駆動装置に機械的に固定されたことを特徴とする請求項３に記載の溶接ヘッド。
5. 回転対称でない部品を、金属板を含む加工物の上に溶接するための溶接装置用溶接ヘッドであって、
   ヘッド基部と、
   前記ヘッド基部に対してヘッド取り付け部を移動させるように作動可能な駆動装置によって該ヘッド基部に結合されたヘッド取り付け部と、
   を備え、該ヘッド取り付け部は、
   溶接のために前記部品を一時的に保持するための、溶接電流を該部品に伝えるように適合された保持装置と、
   溶接作業中に前記部品を囲むように配置されたマウスピースと、
   を含み、
   前記保持装置及び前記マウスピースは、溶接軸線に沿って互いに対して移動可能であり、
   接続装置と、
   結合装置と、
   が設けられ、
   前記保持装置は、前記結合装置によって前記接続装置に機械的に結合され、該結合装置は、前記溶接電流を供給するように作動し、かつ、第１結合部分と、前記第１結合部分から電気的に絶縁された第２結合部分とに細分されていることを特徴とする溶接ヘッド。
6. 第１電気接続部を有するコイル装置を含み、
   前記第１結合部分は、前記コイル装置の前記第１電気接続部に電気的に接続され、前記溶接電流を前記接続装置から該第１結合部分を介して該コイル装置内に伝えることを可能にすることを特徴とする請求項５に記載の溶接ヘッド。
7. 前記コイル装置の第２電気接続部を含み、
   前記第２結合部分は、前記保持装置及び前記コイル装置の前記第２電気接続部に電気的に接続され、前記溶接電流は、該コイル装置から該第２結合部分及び該保持装置を介して前記部品内に伝えられることを特徴とする請求項６に記載の溶接ヘッド。
8. 溶接電流ケーブルを含み、前記第１結合部分及び前記第２結合部分の少なくとも一方は、前記溶接電流ケーブルを介して、前記マウスピース上に固定された前記コイル装置に結合され、該溶接電流ケーブルは、前記加工物と前記部品との間の接触位置とは反対側の該マウスピースの領域で該マウスピースに挿入されることを特徴とする請求項６に記載の溶接ヘッド。
9. 前記第１結合部分及び前記第２結合部分は、前記溶接軸線の方向に互いに位置合わせされることを特徴とする請求項５に記載の溶接ヘッド。
10. 電気絶縁部分を含み、前記第１結合部分及び前記第２結合部分は、前記電気絶縁部分によって互いから電気的に絶縁され、該電気絶縁部分は、該第１結合部分及び該第２結合部分を機械的に結合するように適合されることを特徴とする請求項５に記載の溶接ヘッド。
11. 回転対称でない部品を、金属板を含む加工物の上に溶接するための溶接装置用溶接ヘッドであって、
    ヘッド基部と、
    ヘッド取り付け部を前記ヘッド基部に対して移動させるように作動可能な駆動部材によって該ヘッド基部に結合され、
    溶接のために前記部品を一時的に保持するための、溶接電流を該部品に伝えるように適合された保持装置と、
    溶接作業中に前記部品を囲むように配置されたマウスピースと、
    を含むヘッド取り付け部と、
    を備え、
    前記保持装置及び前記マウスピースは、溶接軸線に沿って互いに対して移動可能であり、
    前記保持部材に結合された前記溶接電流の導体に直列に接続された少なくとも１つの巻線を有し、前記マウスピースの外壁内に配置されたコイル装置が設けられたことを特徴とする溶接ヘッド。
12. 前記マウスピースは、環状空間内に配置された前記コイル装置を有する環状空間を含むことを特徴とする請求項１１に記載の溶接ヘッド。
13. 前記マウスピースは、内部と外部とをさらに含み、前記部品は、前記保持部材によって前記内部の中に一時的に保持され、該内部は、外側と前記外部との間に配置された前記コイル装置を備えた外側を有し、該外部は、該コイル装置を囲む該マウスピースの外壁を形成し、前記環状空間は、該内部と該外部との間に定められることを特徴とする請求項１１に記載の溶接ヘッド。
14. 前記外部は、溶接電流ケーブルを受け、かつ、前記溶接電流ケーブルを通して導くように適合された少なくとも１つの隙間を含むことを特徴とする請求項１３に記載の溶接ヘッド。
15. 接続装置と、
    結合装置と、
    をさらに備え、
    前記保持部材は、前記結合装置によって前記接続装置に機械的に結合され、該結合装置は、前記溶接電流を供給するように作動し、かつ、第１結合部分と、前記第１結合部分から電気的に絶縁された第２結合部分とに細分されることを特徴とする請求項１１に記載の溶接ヘッド。
16. 部品を加工物の上に溶接するための溶接装置用溶接ヘッドであって、
    ヘッド基部と、
    前記ヘッド基部に対してヘッド取り付け部を移動させるように作動可能な駆動装置によって該ヘッド基部に結合され、
    溶接のために前記部品を一時的に保持するための、溶接電流を該部品に伝えるように適合された保持装置と、
    溶接作業中に前記部品を囲むように配置されたマウスピースと、
    を含むヘッド取り付け部と、
    を備え、
    前記保持装置及び前記マウスピースは、溶接軸線に沿って互いに対して移動可能であり、
    前記マウスピースに近接して配置された、保護ガスにより該マウスピース内の前記部品に接線方向に吹き付けるように配置された少なくとも１つのノズルを有する保護ガス供給装置が設けられたことを特徴とする溶接ヘッド。
17. 前記ヘッド取り付け部は、前記マウスピースから前記保護ガスを排出するように適合された上部開口部を含むことを特徴とする請求項１６に記載の溶接ヘッド。
18. 接続装置と、
    結合装置と、
    をさらに備え、
    前記保持装置は、前記結合装置によって前記接続装置に機械的に結合され、該結合装置は、前記溶接電流を供給するように作動し、
    第１電気接続部において、前記保持装置に結合された前記溶接電流の導体に直列に接続された少なくとも１つの巻線を有するコイル装置が設けられたことを特徴とする請求項１６に記載の溶接ヘッド。
19. 前記結合装置は、第１結合部分と、絶縁部分によって前記第１結合部分から電気的に絶縁された第２結合部分とに細分され、前記第２結合部分は、前記保持装置及び前記コイル装置の第２電気接続部に電気的に接続され、前記溶接電流は、該コイル装置から該第２結合部分及び該保持装置を介して前記部品内に伝えられることを特徴とする請求項１８に記載の溶接ヘッド。
20. 回転対称でないものとすることができる部品を金属加工物の上に溶接するための溶接装置用溶接ヘッドであって、
    ヘッド基部と、
    前記ヘッド基部に結合されたヘッド取り付け部と、
    を備え、該ヘッド取り付け部は、
    溶接のために前記部品を一時的に保持するための、溶接電流を該部品に伝えるように適合された保持装置と、
    溶接作業中に前記部品を囲むように配置されたマウスピースと、
    を含み、
    前記保持装置及び前記マウスピースは、溶接軸線に沿って互いに移動可能であり、
    保護ガス供給装置が前記マウスピースに結合され、該保護ガス供給装置は、該マウスピースの下部加工物接触領域において、該マウスピースの外部から該マウスピースの内部に導かれる少なくとも１つの供給チャネルを有することを特徴とする溶接ヘッド。
21. 前記ヘッド取り付け部は、前記ヘッド基部に剛に結合された固定部分を含むことを特徴とする請求項２０に記載の溶接ヘッド。
22. 接続装置と、
    結合装置と、
    をさらに備え、
    前記保持装置は、前記結合装置によって前記接続装置に機械的に結合され、該結合装置は、前記溶接電流を供給するように作動することを特徴とする請求項２１に記載の溶接ヘッド。
23. 前記結合装置は、第１結合部分と、前記第１結合部分から電気的に絶縁された第２結合部分とに細分されることを特徴とする請求項２２に記載の溶接ヘッド。
24. 前記第１結合部分と前記第２結合部分の間に配置され、該第１結合部分及び該第２結合部分を電気的に絶縁する絶縁部分をさらに含むことを特徴とする請求項２３に記載の溶接ヘッド。
25. 前記ヘッド基部に対して移動可能であり、かつ、前記接続装置を介して前記溶接電流を受けるように作動可能な前記ヘッド取り付け部の部分を含むことを特徴とする請求項２２に記載の溶接ヘッド。
26. 駆動装置をさらに含み、前記ヘッド取り付け部は、該ヘッド取り付け部を前記ヘッド基部に対して移動させるように作動可能な前記駆動装置によって該ヘッド基部に結合されることを特徴とする請求項２５に記載の溶接ヘッド。

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