JP2003340772A - 接合システムヘッド、接合システム、及び要素を供給して接合する方法 - Google Patents

接合システムヘッド、接合システム、及び要素を供給して接合する方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 運動の自由度を向上させることができる、特
にロボットに固定された接合システムヘッド等を提供す
る。 【解決手段】 本発明は、ロボットに固定される接合シ
ステムヘッド、接合システム、要素接合方法に係わる。
本発明の接合システムヘッド(22)は、部品(38)に接合す
べき要素(36)用の保持装置(66)と、それを接合方向(40)
に移動させるリニアモータ(64)とを有する。保持装置(6
6)は、接合方向(40)に対して横断方向に延びる軸線(34)
を中心に回転自在に接合システムヘッド(22)に取り付け
られている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、可動フレーム、特
にロボットに固定される接合システムヘッドであって、
部品に接合される要素用の保持手段と、接合のために、
保持手段を接合方向に沿って移動させる接合用駆動手段
とを有する接合システムヘッドに関する。本発明は、更
に、少なくとも２本の座標軸線上で動くことができるロ
ボット及びこのロボットに取り付けられた接合システム
ヘッドを有する接合システムに関する。最後に、本発明
は、要素を定置のユニットから可動の接合システムヘッ
ドに供給し、要素を接合システムヘッドによって部品に
接合する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】上述の
ような接合システムヘッド、接合システム及び要素を供
給して接合システムヘッドによって接合する方法が一般
的に知られている。本明細書で用いる「接合」という用
語は、要素を部品に連結するあらゆるやり方、特に、例
えば接着、成形、例えばリベット止め、又は結合、例え
ば、溶接（短時間アーク溶接を含む）による金属部品へ
の金属要素の連結を意味している。
【０００３】短時間アーク溶接は、溶接されるものがボ
ルトに限られるわけではないが、ボルト溶接と呼ばれる
ことが多い。ロボットと組み合わせて利用される当該技
術分野におけるボルト溶接の現行システムは、エムハー
ト・タッカー（Emhart TUCKER）の小冊子（題名：Neue
TUCKER Technologie. BolzenschweiBen System）Emhart
TUCKER 9/99）で知られている。ボルト溶接は、主とし
て、車両技術に利用されているが、これに限られない。
ねじ、アイ、ナット等が付いた又は付いていない金属要
素、例えば金属ボルトが、車体構造の板金に溶接され
る。すると、金属要素は、例えば内部装備品（内装）、
ライン等を車体の板金に固定するアンカー、又は締結要
素として役立つ。上述のエムハート・タッカー刊行物に
開示された接合システムヘッドのところで、接合用駆動
手段は、リニア電気モータ又はリフティングマグネット
とスプリングの組合せとして構成されている。
【０００４】保持手段は、半径方向に弾性的に拡張可能
な一体形トングによって構成される。
【０００５】要素は、一般に、ボルトのシャンク部より
も幾分直径の大きなヘッド部を有する溶接ボルトであ
る。公知のシステムでは、ボルトは、適当な供給導管に
より圧縮空気を用いて溶接ヘッドに供給される。かくし
て、ボルトは、「ヘッド部を先にして」後方からトング
内へ送り込まれる。通常、ボルトは、内部からトングに
当たるが、これを通り抜けることはない。次に、トング
と同軸に設けられたローディングピンを作動させてボル
トを推進させ、かくしてトングの中に送り込む。トング
は、ボルトのヘッド部が通過するとき、弾性的に半径方
向に拡張する。次に、トングは、ボルトのシャンク部の
周りに弾性的にスナップ動作で密着し、これをピンの動
程で定まる位置にしっかりと保持する。
【０００６】リニアモータ（又は、リフティングマグネ
ット／スプリングの組合せ）の形態をした接合用駆動手
段は、数ミリメートルのストロークを有している。ま
た、溶接ヘッドは、通常、空気圧又は油圧キャリジによ
ってロボットのアームの端部に固定される。すなわち、
溶接ヘッド全体は、キャリジによって溶接軸線に平行な
方向に動くことができ、このキャリジは、リニアモータ
よりもかなり長いストロークを有している。溶接ヘッド
は、それから空間的に離れたところ、具体的には、静止
又は定置の供給装置内に設けられており且つリニアモー
タ及びローディングピンを制御する制御手段を更に有し
ている。
【０００７】溶接作業を行うため、最初に、ロボットの
プログラムミングをして、ロボットを、キャリジ及びリ
ニアモータの軸線が溶接すべきボルトの載っている板金
と垂直になるような所定の位置に移動させる。ボルト
は、支持フートと向かい合った状態で突出するようにあ
らかじめ応力が加えられている。次に、キャリジを、フ
ートが板金に当たるまで作動させる。すると、保持手段
内に保持されたボルトは、板金と接触したままである。
次に、板金に対する保持手段のゼロライン（零線）を定
める。しかしながら、変形例として、支持フート無しで
済ますゼロライン決定法が存在する。次に、支持フート
方式の溶接の場合、予備電流源をオンに切り換え、ボル
ト及び部品に流す。次に、ボルトをリニアモータ（リフ
ティング手段）によって部品に対して持ち上げる。電気
アークを発生させる。
【０００８】次に、溶接電流に切り換える。高溶接電流
により、対向しているボルト及び部品のフェースが溶け
始める。次に、ボルトを再び部品上に下降させ、それぞ
れのメルト又は溶融部が混じり合うようにする。アーク
の短絡の達成時、又はその直前に、溶接電流をオフに切
り換える。溶融部全体が固化し、溶接連結部の形成が完
了する。次に、キャリジを用いて、溶接ヘッドを溶着状
態のボルトから引き抜く。とりわけ、離脱動作を溶着状
態のボルトの中心線上で正確に行われなければならない
ので、キャリジは必要である。さもなければ、一体形ト
ングにより、ボルト及び／又はトングの損傷の恐れがあ
る。ロボットアームそれ自体は、空間の任意の方向に上
記の正確な直線運動を行うことができない。この目的に
必要とされるロボットアームの動作の幾つかの部品の同
時調整の重ね合わせのため、ロボットによる上記の直線
運動を、或る量のぶれを伴わなければ行うことができな
い。
【０００９】公知の溶接ヘッドは、比較的大きな軸方向
の広がりを有している。さらに、溶接ヘッドを軸方向に
ボルトから離脱させなければならないので、接近の困難
な場所では溶接ヘッドを用いることは或る限度内でのみ
可能である。
【００１０】ボルトを供給するロボット技術を用いる方
式が開発された。別個のピックアップが、あらかじめ類
別されたボルトを取り、これらを溶接場所に持って行
く。これは、“BolzenschweiBen. Grundlagen und Anwe
ndung ”by Trillmich, Welz,Fachbuchreihe Schweiste
chnik, DVS Verlag, 1997, Chapter 9.3 に開示されて
いる。ここでは、この技術が寸法形状のためにホースを
通って送り込むことができないヘッド付きボルトに特に
向いていることが説明されている。この種の方式は「ピ
ックアップシステム」と呼ばれている。
【００１１】さらに、昇降装置が側方に突出したキャリ
ヤをアームのように上下に動かすネルソン社製の溶接ヘ
ッドが開発された。トング付きの保持手段が、キャリヤ
の終端部分に剛性的に取り付けられている。ボルトは、
上述のタッカー溶接ヘッドの場合のように、キャリヤを
通って延びる圧縮空気ホースにより後方からトングに供
給される。保持装置が固定されたキャリヤの端部は、接
近不可能な場所に容易に配置される。突出アーム及び適
切な制御手段を移動させる昇降装置は、キャリヤの始ま
りの部分に配置されている。
【００１２】この技術背景を考慮して、本発明の目的
は、改良された接合システムヘッド、接合システム及び
要素を供給して供給した要素を接合する方法を提供する
ことにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】この目的は、上述した接
合システムヘッドに関し、保持手段が、接合方向に対し
て横断方向に延びる軸線を中心に回転自在に、接合シス
テムヘッドに取り付けられていることによって達成され
る。
【００１４】本発明の接合システムヘッドは、完全に新
規な技術的思想を提供する。接合、特に、ボルト溶接の
場合、従来技術の接合作業は常に直線運動の状態で行わ
れている。その結果、従来技術では、保持手段を少なく
とも直線状軸線に沿って摺動自在に設けることが通例で
ある。例えば、接合システムヘッドをロボットに固定さ
れたキャリジに一体に取り付けることが知られている。
【００１５】接合システムヘッドへの保持手段の回転自
在な取り付けにより、保持手段を円形又は円弧の経路に
沿って移動させることが可能である。これにより、接合
システムヘッドについての従来の技術的思想に関し多く
の基本的な変更が必要になる。保持手段の回転性は、設
計上の選択事項として実現が比較的簡単である。特に、
保持手段を円形経路上で回転させることはロボットによ
って可能であり、その目的は、迅速且つ大規模な運動の
手順を行わないで種々の溶接位置、例えば、垂直方向下
向きに溶接し、次に頭上溶接作業を行う溶接位置に到達
することにある。接合システムヘッドの追加の運動の自
由度としての回転性は、多くの用途に十分である。キャ
リヤそれ自体も又一般にロボットによってその長手方向
軸線の回りに回転自在であり、空間中に意のままに位置
決めできることを考えると、接合作業を接近が非常に困
難な位置で実施できることは確かである。接合ツールの
妨害エッジの輪郭は、必要な揺動半径によって決まる。
【００１６】本発明の接合システムでは、上記目的は、
本発明の接合システムヘッドがロボットに取り付けられ
ることによって達成される。
【００１７】本発明の方法は、要素を定置のユニットか
ら可動の接合システムヘッドに供給し、供給された要素
を接合システムヘッドによって部品に接合する方法であ
って、接合システムヘッドは、接合方向に対して横断方
向に延びる軸線を中心に回転自在に設けられた要素のた
めの保持手段を有し、上記方法は、更に、要素を定置の
ユニットから接合システムヘッドの移送ステーションに
供給し、保持手段を移送ステーションまで回転させ、１
つの要素を移送ステーションからピックアップしてその
要素を保持手段内に配置し、このピックアップした要素
を部品に接合することを特徴とする。
【００１８】したがって、本発明の方法では、要素を定
置のユニットから保持手段に直接供給する技術的思想か
らは基本的には外れている。これとは異なり、要素を接
合システムヘッドの移送ステーションに供給し、保持手
段を移送ステーションに向けて回転させて要素をピック
アップする。かくして、保持手段は要素をその度ごとに
移送ステーションから「取って来る」。その結果、移送
ステーションによって構成される供給手段と保持手段と
の間には結合関係がない。これは、詳細に説明する多く
の利点にとって必要不可欠である。
【００１９】かくして、本発明の目的は完全に達成され
る。
【００２０】保持手段及び接合用駆動手段は、接合ツー
ルとして回転軸線の回りに回転自在に設けられているこ
とが特に有利である。この実施形態では、保持手段と接
合用駆動手段は、小さな寸法の回転自在なユニットを形
成する。このことは、接合用駆動手段を制御する制御手
段が接合ツールから空間的に分離された状態で溶接ヘッ
ドのところに取り付けられていれば特に当てはまる。し
たがって、接合ツールを小さな寸法で、しかも関連のエ
ッジによる妨害が殆ど無い状態で作ることができる。こ
の場合、接合ツールは、突出した細長いキャリヤの端部
のところに回転軸線の回りに回転自在に取り付けられて
いることが特に好ましい。細長いキャリヤの端部のとこ
ろに小さな寸法の接合ツールが設けられていることによ
り、接合ツールを接近が困難な場所に配置することがで
きる。この場合、長い距離にわたって昇降運動の伝達は
不要である（ブーム等が不要である）。したがって、位
置決め及び実際の接合又は溶接作業それ自体を高精度で
局所的に行うことができる。それと同時に、制御手段が
キャリヤの最初の部分内に設けられると特に有利であ
る。すると、小さな寸法の接合ツールを開口部を介して
接近が困難な場所に配置することができる。
【００２１】特に好ましい実施形態では、細長いキャリ
ヤは、互いにほぼ平行に延びる２つのキャリヤアームを
有し、接合ツールは、これらキャリヤアーム相互間に回
転自在に設けられている。この実施形態は、第１に、接
合ツールの取り付けを高い空間的精度で達成できるとい
う利点がある。加うるに、キャリヤのアーム相互間に残
存している空間を他の機能ユニットに利用することがで
きる。これら機能ユニット及び接合ツールは、キャリヤ
のアーム相互間で更に保護される。また、回転軸線がキ
ャリヤの長手方向軸線に対して横断方向に差し向けられ
ていれば特に有利である。この実施形態では、保持手段
の円形経路をキャリヤの最も前に位置する端部を越えて
延びるのが有利である。したがって、キャリヤは、比較
的短い形態のものであるのがよい。第２に、保持手段を
キャリヤの中点まで揺動させるのがよく、従って、他の
機能ユニットまで移動させることができる。この場合、
全体として、第１に、接合システムヘッドは、要素を供
給する移送ステーションを備えた供給手段を有し、ロー
ディング用駆動手段が、保持手段及び（又は）接合ツー
ルを移送ステーションまで回転させるよう設計されてい
れば有利である。
【００２２】かくして、要素を従来技術とは異なり、保
持手段まで供給しない。これに対して、要素の供給は、
まず最初、移送ステーションまで行われるに過ぎない。
したがって、供給のこの工程は、接合−溶接ヘッドそれ
自体が既に供給された要素を部品に接合している間に行
われる。この並行処理は、期間を全体として短くするこ
とができるようにするのに役立つ。
【００２３】移送ステーションはキャリヤに固定されて
いることが特に好ましい。移送ステーションが細長いキ
ャリヤに設けられていれば、保持手段又は接合ツールに
対する移送ステーションの固定された相対位置を達成す
ることができる。加うるに、キャリヤの断面が一般に、
接合ツール又は保持手段の断面よりも小さく、空間が移
送ステーションに使えるようになることが有利である。
【００２４】１つの実施形態によれば、ローディング用
駆動手段は、キャリヤの端部のところに設けられた回転
モータから成るのがよい。この実施形態では、接合ツー
ルの高精度制御を良好な応答挙動で達成できる。変形実
施形態では、ローディング用駆動手段は、キャリヤの最
初の部分内に設けられた回転モータと、回転モータの運
動を保持手段に伝達する伝動装置とから成っている。こ
の実施形態では、結果として妨害エッジに対するクリア
ランス又は間隙の状態が改善される。というのは、キャ
リヤの妨害エッジと関連した端部は、接合ツール自体を
移動させるためのモータを備えていないからである。こ
れに対して、比較的に嵩の大きなモータが、制御手段の
近くに配置されていて、その運動を伝動装置により接合
ツールに伝達する。また、回転モータは、高精度且つ高
い応答性で動作を実行するのに役立つ。
【００２５】伝動装置は、テンション手段を備えた伝動
装置であることが特に好ましい。テンション手段を備え
た伝動装置を用いることにより、一方においてキャリヤ
の始まりの部分と他方においてキャリヤの最後の部分と
の間の比較的長い距離を比較的単純な設計手段で達成で
きる。
【００２６】一般に、好ましい実施形態では、ローディ
ング用駆動手段及び接合用駆動手段は、単一の回転駆動
手段から成る。この実施形態では、保持手段の回転性
は、保持手段を移送ステーションまで揺動させて要素を
「取って来る」のためにのみ用いられるわけではない。
これとは異なり、保持手段は、回転軸線に垂直な方向で
はなく、回転軸線の回りの円に沿って保持状態の要素を
接合するために動かされる。この実施形態は、保持手段
の付近、特に、細長いキャリヤの端部領域に軸方向に細
長いリニア駆動装置が不要であるという顕著な利点を有
している。これとは異なり、ローディング用駆動手段及
び接合用駆動手段を構成する回転駆動手段を、例えば、
キャリヤの始まりの部分に設けるのがよく、これらの運
動をテンション手段を備えた伝動装置によりキャリヤの
端部内の保持手段に伝達できる。この実施形態では、或
る種の「縮小」接合ツールが、キャリヤの前方端部のと
ころに形成され、基本的には保持手段だけから成る。し
たがって、この実施形態では、結果として妨害エッジと
の関連性が特に低くなり、従って、特に接近の困難な場
所であっても接合作業を実施することができる。
【００２７】変形実施形態では、接合用駆動手段は、こ
れとは異なり、リニア駆動手段から成る。したがって、
この実施形態では、保持手段は、従来方式で接合するた
めに直線運動の状態に設定される。この場合、回転軸線
の回りでの保持手段の回転性は、好ましくは、保持手段
又は接合ツールを任意の溶接位置に回転させ且つ／又は
要素を供給手段の移送ステーションから「取って来る」
ローディング用駆動手段を提供することによって利用さ
れる。
【００２８】リニア駆動手段が直線電気モータから成る
場合、制御のために比較的少ない数のラインが必要であ
るに過ぎない。この場合、保持手段は、上下いずれかの
方向に調整できる。この実施形態では、リニア駆動手段
の長手方向軸線と保持手段の長手方向軸線が互いに平行
に間隔を置いて位置していることが特に有利である。こ
の場合、エッジに近接した同一高さの溶接位置を達成で
きるよう保持手段を位置決めすることが可能である。上
記長手方向軸線相互間の距離は、数センチメートルの範
囲内にあり、これは保持手段を接合方向において接合用
駆動手段の投影像からシフトさせるのに十分である。
【００２９】一般に、好ましい実施形態によれば、保持
手段は、保持手段は、保持手段の長手方向軸線の周りに
分かれて配置されていて、要素を保持し又は放すように
互いに近づき又は遠ざかることができる複数のジョーを
有している。保持手段が２つのジョーから成ることが特
に好ましい。
【００３０】本明細書で用いられる「ジョー」という用
語は、広義に理解されるべきである。ジョーは例えば、
細長いフィンガであってもよい。２つのジョーを用いる
と、特に回転対称又はほぼ回転対称の部品を比較的楽に
掴んでしっかりと保持できる。
【００３１】ジョーは、保持手段を要素から接合方向に
対し斜めに引き抜くことによって要素を放すことができ
るほど十分遠くに、互いに遠ざかることが可能であるこ
とが好ましい。この実施形態により、ロボットだけを用
いて接合システムヘッドを部品に接合された要素から
「遠ざかる」工程を実施することができる。完全に直線
状の戻り運動を案内するキャリジは不要である。かくし
て、この実施形態も又、溶接ヘッドの軸方向の広がりを
小さくすることに寄与する。
【００３２】しかしながら、ジョーは、保持手段を接合
方向に対して横断方向に向けられた回転軸線を中心に揺
動させて保持手段を要素から遠ざけられることによって
要素を放すことができるに十分遠くに、互いに遠ざかる
ことが可能であることが特に好ましい。この実施形態で
は、接合ツールを接合方向に引き抜く必要がないほど十
分ジョーを互いに遠ざけることができる。これに対し、
接合作業後においては、接合ツールを接合方向に対し横
断方向に、特に直角に引き抜くことが可能であり、要素
は、保持手段のジョー相互間に通される。したがって、
この実施形態では、軸方向運動は不要である。
【００３３】このようにすると、キャリヤをその前方端
部のところに設けられた接合ツールを用いて極めて小さ
な開口部中へ通し、キャビティの内側で接合作業を実行
することができる。キャリヤは、接合位置に達した後、
変わることなくほぼそのまま位置決めされた状態を保つ
ことができる。接合作業後、接合ツールを接合方向に対
して横断方向に動かし、特に揺動させ、次に、キャリヤ
をこの場合も又その長手方向軸線に沿ってキャビティか
ら引き抜くことができる。
【００３４】さらに、この実施形態により、要素を移送
ステーションにより特に簡単にピックアップすることが
できる。この実施形態では、接合ツールは、解除された
状態のジョーを備えた保持手段を移送ステーションのと
ころで要素と整列させるように動かし、特に揺動させ
る。次に、要素をジョーで掴み、その次に行われる揺動
運動により移送ステーションから取り出す。
【００３５】一般に、ジョー用のアクチュエータが設け
られ、ジョーを能動的に開くと共に（或いは）閉じるこ
とが好ましい。この実施形態では、一般に、ジョーは、
剛性フィンガとして構成される。ジョーアクチュエータ
は、ジョーが能動的に開かれて要素を放し、又は能動的
に閉じられて要素を保持するようにする。
【００３６】この変形例として、ジョーを弾性的に構成
し又は取り付けてジョーが受動的に互いに近づいたりす
ると共に（或いは）遠ざかるようにすることができる。
この場合、ジョーは、弾性材料で作られ（この場合、他
の弾性手段は一般に不必要である）又はジョーを剛性要
素として構成して弾性的に取り付けてもよい。また、こ
の実施形態の範囲内において、ジョーに保持方向又は放
し方向において弾性的に予め応力を加えてもよい。その
場合、一般に、ジョーをそれぞれ別の方向に能動的に移
動させるアクチュエータが設けられる。
【００３７】本発明の接合システムでは、定置の個別化
手段が、個別化された要素を接合システムヘッドの供給
手段まで運搬することが有利である。この実施形態は一
般に、自動化の度合いを高めるのに役立つ。かかる定置
の個別化及び供給手段それ自体は、従来技術において知
られている。しかしながら、これらは、個別化された要
素を１つの工程で保持手段に運ぶが、これに対し本発明
の接合システムでは、運搬は、供給手段（移送ステーシ
ョン）まで行われるに過ぎない。ここから、保持手段
は、そちらの方へ運搬された要素を「取って来る」。
【００３８】上述の特徴及び以下に示す特徴は、それぞ
れの場合に特定された組合せの状態だけでなく、本発明
の範囲から逸脱することなく他の組合せ又はこれら自体
の状態で用いることができることは理解されよう。本発
明の実施形態は、例示として図面に記載されており、以
下の説明において詳細に説明する。
【００３９】
【発明の実施の形態】図１において、本発明による接合
システムを全体的に符号１０で示す。接合システム１０
は、ロボット１２を有している。ロボット１２は、静止
又は定置ベース１４を有し、２本のアーム１６，１８が
互いに関節連結された状態で定置ベース１４から延びて
いる。アーム１８の端部には、フランジ２０が設けられ
ている。
【００４０】図１において、全体的に符号２２で示す接
合システムヘッドがフランジ２０に取り付けられてい
る。接合システムヘッド２２は、フランジ２０に取り付
けられたベースプレート２４を有している。細長いキャ
リヤ２６がベースプレート２４から延びている。細長い
キャリヤ２６は、第１の短い運搬セグメント２８及びこ
れに隣接した第２の細長い運搬セグメント３０を有して
いる。第２の運搬セグメント３０は、第１の運搬セグメ
ント２８から１２０゜の角度αだけ折り曲げられてい
る。この角度αは、好ましくは、６０゜〜８０゜又は１
００゜〜１２０゜である。しかしながら、一般的には、
第１の運搬セグメント２８及び第２の運搬セグメント３
０を互いに１つの軸線上に配向させてもよいことが理解
されよう。第２の運搬セグメント３０の軸線を、図１に
おいて符号２７で示す。
【００４１】接合ツール３２が、軸線３４の回りに回転
自在に第２の運搬セグメント３０の端部に取り付けられ
ている。回転軸線３４は、第２の運搬セグメント３０の
軸線２７に対して垂直に延び、図示の実施形態では、ベ
ースプレート２４とほぼ平行の向きに配置されている。
接合ツール３２は、要素、特に溶接ボルト３６を、部
品、特に板金部品３８に溶接するのに役立つ。
【００４２】接合システムを設計上の選択事項として多
くの種類の接合方式に用いることができるが、ボルト溶
接システムとしての接合システム、即ち、昇降点火方式
の短時間アーク溶接システムの構成例が特に好ましい。
したがって、以下において、一般性を失わないで、接合
システムをボルト溶接システムとし、接合システムヘッ
ド２２をボルト溶接ヘッドとする。接合ツール３２を溶
接ツール３２と称する。溶接ツール３２は、ボルト３６
を板金部品３８に直線動作(接合方向４０)で溶接する。
【００４３】溶接ヘッド２２は、制御手段４２を更に有
している。制御手段４２は、細長いキャリヤ２６の始ま
り部分のところに設けられ、図示の実施形態では、ベー
スプレート２４の隣りに位置するように第１の運搬セグ
メント２８上に取り付けられている。制御手段４２は、
接合ツール３２を駆動するのに役立つと共に、包括的制
御装置との交信手段としての役目を果たす。
【００４４】溶接ヘッド２２は、供給手段４４を更に有
している。供給手段４４は、前もってボルトをそのシャ
ンク部のところで供給ホースからピックアップして、こ
れらを移送ステーション４６のところに準備が整った状
態で配置する。したがって、供給手段４４は、本質的に
は、管又はホースとして構成され、細長いキャリヤ２６
に沿って延びている。移送ステーション４６は、第２の
運搬セグメント３０の中間部分に配置されている。移送
ステーション４６の中に、一度に１つの要素が、溶接ツ
ール３２への移送準備が整った状態で配置される。この
要素は、図１では符号３６″で示されている。
【００４５】溶接システム１０は、静止又は定置のベー
スステーション５０を更に有している。ベースステーシ
ョン５０は、溶接のためのエネルギを溶接ヘッド２２に
提供するのに役立つと共に包括的制御装置としての役目
を果たす。
【００４６】ベースステーション５０は、個別化装置５
２に連結されている。個別化装置５２は、一般的には、
一まとめの状態で供給されたボルトを個別化し、即ち、
１本１本に分け、これらをホース５４を介して供給手段
４４に運搬するのに役立つ。この目的のため、個別化装
置５２は、一般的には、要素３６を空気圧で運搬する圧
縮空気ユニットを有している。
【００４７】さらに、図１は、ベースステーション５０
を溶接ヘッド２２に接続するライン５６を示している。
ライン５６は、一般的には、ラインシステムとして具体
化され、溶接電流が流れるライン、制御ライン等を含
む。さらに、図１は、溶接ヘッド２２をロボット１２の
定置ベース１４に接続するライン５８を示している。ラ
イン５８は、任意的に設けられ、このライン５８は、１
以上の制御ラインを含む。制御ライン５８により、ロボ
ット１２の動作を溶接ツール３２の動作とマッチングさ
せることができる。
【００４８】変形例として又は追加例として、ロボット
１２の定置ベース１４は、ライン６０によってベースス
テーション５０に接続されている。また、ライン６０，
５６により、ロボット１２と溶接ヘッド２２との間のマ
ッチングが起こるようにすることができる。
【００４９】ライン５６，５８は、制御手段４２に接続
され、次いで、(ユニットへのエネルギ供給のために）
溶接ツール３２に対してループ状にされているものがい
くつかあり、その他のものは、直接利用される。
【００５０】溶接ツール３２は、軸線３４上に回転自在
に設けられたハウジング６２を有している。リニアモー
タ６４の形態をした接合用駆動手段６４がハウジング６
２のところに設けられている。リニアモータ６４は、回
転軸線３４に対して垂直にハウジング６２から突き出て
いて、一度に１本のボルト３６を保持する保持手段６６
を移動させるのに役立つ。したがって、リニアモータ６
４は、本明細書の導入部分に説明したように、ボルト溶
接作業中、昇降運動を行わせる昇降手段を構成してい
る。
【００５１】さらに、回転駆動装置６８が第２の運搬セ
グメント３０の端部のところに設けられており、この回
転駆動装置６８は、制御の下、溶接ツール３２を第２の
運搬セグメント３０に対する任意の角度位置に回転させ
るのに役立つ。回転範囲は、代表的には、少なくとも２
７０゜であり、一般的には、３６０゜である。回転駆動
装置６８は、第１に、溶接ツール３２を各場合に適当な
溶接位置に回転させるのに役立ち、溶接位置のうちの１
つを、図１に実線で示す。別の溶接位置を、符号３２′
のところに一点鎖線で示す。更に別の溶接位置では、溶
接ツール３２′は、明示していない部品にボルト３６′
を溶接するように溶接方向４０′に沿って用いられる。
さらに、回転駆動装置６８は、ローディング用駆動手段
として働く。この目的のため、溶接ツール３２を図１に
おいて点線で示す位置に回転させる。この位置では、保
持手段６６″は、移送ステーション４６と真正面の向き
に配置され、この位置では、保持手段６６″は、ボルト
３６″を把持して準備ができた状態に保持し、これを次
に行う溶接作業のために渡すことができる。
【００５２】図示の実施形態では、ローディング用駆動
手段は回転駆動装置６８だけ、例えば、電気モータで構
成されているが、この変形例を想到しても良い。かくし
て、ローディング用駆動手段は、一例を挙げると、回転
不能な溶接ツール３２がキャリヤ２６上でその長手方向
にずらされるような方式で構成されてもよい。この場
合、移送ステーション４６はこれに対応して別の場所に
配置されなければならないということは理解されよう。
【００５３】溶接ツール３２を非常に小さな寸法で構成
しても良いことが容易に理解されよう。第１の場所で
は、溶接ツール３２は空間的に制御手段４２から分離さ
れている。第２の場所では、溶接ツール３２は、空気圧
式ボルト供給手段から切り離されている。したがって、
空気圧又は油圧ラインを溶接ツール３２にフランジ連結
する必要はない。リニアモータ６４及び／又は回転駆動
装置６８に電気を供給するように構成することは比較的
容易である。これと同じことが、保持手段６６の作動に
も当てはまる。ただし、これが電気的に能動的に作動さ
れることを条件とする。
【００５４】ボルト３６は、後方からではなく、前方か
ら保持手段６６内に配置されるので、従来技術の場合と
は異なりローディングピンは不要である。したがって、
溶接ツール３２を、軸線方向にコンパクトにすることが
できる。
【００５５】変形例として、接合用駆動手段６４として
リニアモータを用いる代わりに、スプリングとソレノイ
ドの組合せを用いてもよいことが理解されよう。さら
に、回転駆動装置６８を、精度が１゜未満、好ましく
は、０．５゜未満の電気ステッピングモータとして構成
してもよいことが理解されよう。
【００５６】回転運動に割り当てられるパラメータは、
第１には、溶接プログラムと関連し、第２には、ロボッ
ト動作のプログラムに関連している。各溶接位置は、そ
れ自体の溶接プログラム及びそれ自体のロボット動作プ
ログラムを有している。パラメータデータを幾つかの溶
接及びロボット動作プログラムに参照させることによ
り、第１には、ボルト３６は、板金部品３８の表面に対
して常に垂直であり、第２に、溶接ツール３２が溶接位
置への途中でロボットについて最大の運動の自由度を与
えるロボット動作中の位置にあるようにする。溶接ツー
ル３２の回転運動の制御をベースステーション５０及び
／又はロボット１２の定置ベース１４によって行うのが
よい。
【００５７】第２の運搬セグメント３０が第１の運搬セ
グメント２８に対して斜めに角度をなしていることによ
り、第１には、妨害エッジに対するクリアランスが改善
される。第２には、ボルトが図示のように、重力及び／
又は吹込み空気で移送ステーション４６のところに保持
されるので、供給手段４４の構成が容易になる。
【００５８】図１は、更に、板金部品３８が比較的小さ
な孔７０を備えた傾斜部分の構成を有していることを示
している。ロボット１２から見て、所望の溶接位置は、
キャビティ７２に位置している。
【００５９】本発明のボルト溶接システム１０がこの目
的を達成するのに極めて適していることが容易に理解さ
れる。第２の運搬セグメント７０を開口部７０の中に導
入するため、溶接ツール３２を、これが全体として第２
の運搬セグメント３０と面一をなす位置、例えば、図１
の位置３２″に回転させるのがよい。キャビティ７２へ
の導入後、溶接ツール３２を実線で示す溶接位置に回転
させる。その前に、ボルト３６を移送ステーション４６
からピックアップし、ボルト３６が保持手段６６内に配
置されるようにする。次に、本明細書の冒頭の部分で説
明したように、ボルト溶接作業を行う。溶接作業自体
は、従来のやり方である。
【００６０】以下に詳細に説明するように、保持手段６
６は、好ましくは、溶着したボルト３６を溶接方向４０
に対して横断する方向に離すことができるような構成の
ものである。その結果、溶接直後、接合ツール３２を回
転させて面一位置３２″に戻すことができ、第２の運搬
セグメント３０が溶接方向４０に運動を行う必要はな
い。面一位置３２″に達するや否や、第２の運搬セグメ
ント３０を開口部７０から引き戻すのがよい。次いで、
ロボット１２は、溶接ヘッド２２を次の溶接位置に運搬
する。
【００６１】回転軸線３４は、ロボット１２用の追加の
回転軸線を構成する。それ故、溶接位置への位置決めを
簡単な方法で達成することができる。これは、追加の回
転軸線が溶接位置の近くに位置していればいるほど一層
簡単である。
【００６２】本発明の溶接システム１０の別の利点は、
以下の通りである。従来技術においては、溶接ヘッド
は、全体として、妨害エッジとの関連性があった。した
がって、従来技術では、溶接ヘッドに空気圧弁が設けら
れていなかった。しかしながら、これにより、ベースス
テーション５０と溶接ヘッド２２との間には非常に複雑
なケーブルの引き回しが行われていた。
【００６３】溶接ヘッド２２のところにおける溶接ツー
ル３２からの制御手段４２の空間的な分離により、制御
手段４２それ自体は、妨害エッジとの関連性がない。そ
の結果、弁を溶接ヘッド２２のところで制御手段４２に
組み込むことができ、したがって、供給ラインの数及び
複雑さを軽減することができるようになっている。制御
手段４２が溶接ヘッド２２のところに設けられているの
で、溶接ヘッド２２とベースステーション５０との間に
多大な費用をかけて電気的ケーブルを引き回す必要はな
い。例えば、ホースパック中の供給ライン５６は、溶接
ケーブル、リニアモータのための２つの補助電圧供給
源、制御手段のための２４ボルト供給源、測定及び制御
データの直列伝送のための２つの光導波路及び供給ホー
ス５４だけを有していれば良い。変形例では、ホースパ
ックに保護ガス供給ライン及び／又はジェット吸引ライ
ン、例えば、カラーマーキングを付加してもよい。この
場合、ホースパックは、軽量化できしかも捩り剛性を低
くでき、したがって、一層堅固にすることができる。加
うるに、供給手段４４と溶接ツール３２とが結合されて
いないので、ボルト３６をボルト溶接作業と並行して移
送ステーション４６に供給することができる。
【００６４】従来技術では、ボルト供給とボルト溶接は
厳密に一連のものである。したがって、１秒未満のサイ
クル期間を、やっとのことで、しかも、特定の境界条件
下で達成することができる。
【００６５】本発明によれば、ボルトを移送ステーショ
ン４６から取り出してボルト溶接作業を開始した直後
に、別のボルトを個別化装置５２からホース５４及び供
給手段４４を介して移送ステーション４６に運搬するこ
とができる。これを、溶接ツール３２がボルト溶接作業
を実行している間に達成することができる。
【００６６】また、キャリヤ２６が１つの溶接位置から
次の溶接位置に動いているときに、溶接ツール３２を移
送ステーション４６に揺動させ、次いで、新たな溶接位
置のための正しいセッティングに揺動させることができ
る。この並行処理は又、一般的には、１秒よりもずっと
短い溶接サイクル期間が達成できるようにすることを確
保する。
【００６７】溶接すべき要素は、基本的には、任意形状
のものであるけれども、圧縮空気によって供給可能な要
素、特に、回転対称要素が、本発明の接合システムによ
る加工に特に適している。
【００６８】別の溶接位置３２′は、例えば、図示の位
置３２′と同様、オーバーヘッド位置にあってもよい。
これを、キャリヤ２６を回転させる必要なく達成するこ
とができる。これにより、供給ケーブル及びホースに過
剰の応力が加わることが回避される。
【００６９】以下の説明及び図１に示す接合システムの
細部及び変更例において、同一又は類似の要素は同一の
符号で示されている。同一の指示は、以下においてもし
別段の明示がなければ、概略的には、同一又は類似の動
作モードを意味している。接合システムの個々の要素を
説明する場合、その機能は、図１の接合システム１０の
機能と同一の又は類似であると見なしてよい。さらに、
以下において溶接システム、ヘッド又はツールに言及す
る場合、これらが、一般的には、例えばリベット止め又
は接着プロセスを含む接合のためのかかる要素に言及し
ていることを理解すべきである。
【００７０】図２は、溶接ヘッド２２の変形実施形態を
示している。図１の溶接ヘッド２２とは対照的に、溶接
ツール３２を回転させるための回転駆動装置６８′が、
第２の運搬セグメント３０の端部にではなく、制御手段
４２の領域内に設けられている。回転駆動装置６８′の
回転運動は、ベルト駆動装置８０によって溶接ツール３
２に伝達される。ベルト駆動装置８０は、細長いキャリ
ヤ２６に沿って延びている。細長いキャリヤ２６は、図
２の概略図では、２本の互いに平行なアームによって形
成され、これらアームの端部間には、溶接ツール３２が
回転自在に設けられている。
【００７１】図３及び図４は、保持手段６６の実施形態
を示している。保持手段６６は、ハウジング８４を有
し、このハウジング８４は、接合方向下方に向いた開口
部８６を有している。保持手段６６は、２つのジョー８
８Ａ，８８Ｂを有し、ジョー８８Ａ，８８Ｂは、その揺
動性を限定した状態でハウジング８４に取り付けられ、
本質的には、非弾性材料で作られている。ジョー８８
Ａ，８８Ｂは、トングを形成し、要素３６が所定の力で
ジョー８８Ａ，８８Ｂの端部の間に把持されている。
【００７２】ジョー８８Ａ，８８Ｂはそれぞれ、レバー
セグメント９２Ａ，９２Ｂと一体に連結されている。レ
バーセグメント９２Ａ，９２Ｂはそれぞれ、ジョー８８
Ａ，８８Ｂが取り付けられている軸線９０Ａ，９０Ｂに
対して別の方向に延びている。この場合、レバーセグメ
ント９２Ａ，９２Ｂは、互いにオーバーラップするよう
に接合方向４０に対して曲げられている。レバーセグメ
ント９２Ａ，９２Ｂに加わる、図３の略図で見たときの
上からの圧力により、ジョー８８Ａ，８８Ｂは結果的に
互いに遠ざけられ、ボルト３６を離す。これを、図３の
ジョー８８Ａについて示す。ジョー８８Ａは、接合方向
４０に対する横断方向(即ち、図３において紙面から離
れる方向)において、ボルト３６を完全に離しているこ
とが分かる。その結果、ジョー８８Ａ，８８Ｂが互いに
開いた状態の保持手段６６を、ボルト３６に触れること
なく、接合方向４０に対して横断方向に且つジョー８８
Ａ，８８Ｂの平面と垂直な方向に移動させることができ
る。図４では、この作業におけるジョー８８Ａ，８８Ｂ
の運動方向を符号９３で示す。
【００７３】レバーセグメント９２Ａ，９２Ｂを作動さ
せるため、好ましくは電気的にトリガされるアクチュエ
ータ９４が設けられている。アクチュエータ９４は、各
場合において、ジョー８８Ａ，８８Ｂを能動的に開閉す
る。この目的のために、アクチュエータ９４を二方向又
は複動駆動装置として構成しなければならないことが理
解されよう。ジョー８８Ａ，８８Ｂの能動的な作動は、
ボルト３６を規定された力(例えば、２０ニュートン)で
保持できるという利点がある。従来技術のようにトング
の幾つかのフィンガの弾性から保持力を導き出すことを
しないで済ますことができる。その結果、或る一定の長
い寿命を達成することができる。図３において、アクチ
ュエータ９４の作動方向を符号９６で示す。
【００７４】ジョー８８Ａ，８８Ｂの端部は、問題にな
っているボルト３６をしっかりと掴むことができるよう
な構成のものである。この目的のため、種々のボルト３
６に合うようにするための適当なアダプタをジョー８８
Ａ，８８Ｂに取り付けるのが適切な場合がある。
【００７５】図３に示すように、ハウジング９４の下側
から位置決めピン９８が延びている。位置決め即ち接触
ピン９８は、ハウジング８４にしっかりと連結されてい
る。これは、ボルト３６を移送ステーション４６からピ
ックアップするとき、ボルト３６が保持手段６６に対し
て特定の位置を占めるようにするのに役立ち、又、溶接
の際、軸線方向力を引き受ける停止部としての役目を果
たす。
【００７６】二方向能動式アクチュエータは、空気圧又
は油圧駆動装置から構成されていても良い。しかしなが
ら、このアクチュエータは、２つの電磁石の組合せ又は
「ムービングコイル」又は「ムービング永久磁石」原理
に基づく非調整リニアモータから構成されていることが
好ましい。
【００７７】さらに、アクチュエータ９４を半能動式の
ものとして構成することが良い。この場合、ジョー８８
Ａ，８８Ｂの開放は、例えば、電磁石によって行われ
る。これをオンに切り換えたとき、適当に配列されたス
プリングが、ボルト３６を規定された力でジョー８８
Ａ，８８Ｂによって掴むようにするのに役立つ。
【００７８】溶接のため、ジョー８８Ａ及び／又は８８
Ｂには、溶接電流が供給され、ボルト３６に伝えられ
る。規定された力により、確実で低摩耗の電流通路を構
成する。この理由で、ジョー８８Ａ，８８Ｂは、導電性
金属で作られることが理解されよう。しかしながら、位
置決めピン９８は、非導電性であり又はハウジング８４
から絶縁されていることが必要である。
【００７９】能動又は半能動保持手段６６の変形例とし
て、弾性構造のジョーを構成し、ボルト３６をこれらジ
ョーの間に横方向(方向９３)に導入することを可能に
し、溶着ボルト３６に対して横断方向の運動時、ジョー
に実質的に力を及ぼさないでジョーを解放しても良い。
【００８０】図３において、保持手段６６の長手方向軸
線を符号１００で示す。
【００８１】図５及び図６に、溶接ツール３２の別の変
形実施形態を示す。溶接ツール３２は、ツールハウジン
グ１０２を有し、このツールハウジング１０２には、接
合駆動装置６４のリニアモータ１０４が固定されてい
る。リニアモータ１０４の軸線即ち中心線を符号１０５
で示す。保持手段６６の軸線１００とリニアモータ１０
４の軸線１０５とは、互いに距離ｄ離れたところに位置
していることを示している。このように、保持手段６６
は、接合方向へのリニアモータ１０４の投影像からずら
されている。これにより、保持手段６６、したがって、
保持された状態のボルト８６を、妨害壁又はエッジに近
接して配置することができる。その結果、溶接ヘッド２
２の融通性が高くなる。
【００８２】リニアモータ１０４は、接合方向に対して
横断方向に延びる案内プレート１０８に連結されたアー
マチュアセグメント１０６を有している。２本の案内ロ
ッド１１０，１１２が、リニアモータ１０４に対して対
角線上又は斜めに配置された状態で、案内プレート１０
８から延びている。案内ロッド１１０，１１２は、案内
プレート１０８が傾かないで案内されるようにすること
を確保する。
【００８３】保持手段６６は、案内プレート１０８の下
側から延びている。保持手段６６を作動させるアクチュ
エータを、例えば、案内プレート１０８の上に構成して
も良いし、それに一体に構成しても良い。
【００８４】図６では、キャリヤ２６が、比較的大きい
運搬アーム１１６と、それと平行に延びた比較的小さい
引張りアーム１１８とで構成されていることが示されて
いる。溶接ツール３２は、回転軸線３４に沿って運搬ア
ーム１１６と引張りアーム１１８との間に設けられてい
る。図６には、ジョー８８Ａ，８８Ｂに電流を供給する
電流ケーブル１２０も記載されている。
【００８５】図７に、接合ツール３２の別の変形例が示
されている。溶接ツール３２は、リニアモータハウジン
グ１２２を有している。各場合において、案内ロッド１
１０，１１２の頂部のところに、フランジが設けられて
いる。案内ロッド１１０，１１２の周りに設けられた圧
縮スプリング１２４が、フランジ１２３とリニアモータ
ハウジング１２２との間に配置されている。したがっ
て、リニアモータ１０４は、圧縮スプリング１２４によ
ってあらかじめ応力が加えられており、それにより動か
される案内プレート１０８が引っ込み、即ち、非伸長位
置に配置されている。圧縮スプリング１２４に加え、又
はこの変形例として、追加の圧縮スプリング１２６をリ
ニアモータハウジング１２２の内部に設けるのがよい。
【００８６】さらに、ヒンジ止めされた磁石１２８が案
内プレート１０８の頂部に軸線１３０回りに関節連結さ
れていることが示されている。磁石１２８は、レバーセ
グメント９２Ａ，９２Ｂを下方に押圧してジョー８８を
開くのに役立つ。しかしながら、一般に、レバーセグメ
ント９２は、テンションスプリング（引張ばね）１３２
によってジョー８８の閉じ位置に向かってあらかじめ応
力が加えられている。
【００８７】図８は、供給手段４４の移送ステーション
４６の第１の実施形態を示している。移送ステーション
４６のところには、ボルト３６が移送ステーション４６
内にあるかどうかを検出する、２つの対向するセンサ１
３６(例えば、光バリヤ)が設けられている。
【００８８】供給手段４４は本質的には、移送ステーシ
ョン４６の領域内で内方に折り曲げられた管又はホース
１３８から成っている。ボルト３６は、そのシャンク部
を先にして個別化装置５２から供給手段４４を通って供
給される。その結果、ボルト３６の頭部は、管１３８の
巻締めエッジに当たり、移送ステーション４６内でその
まま維持される。かくして、ボルト３６のシャンク部
は、管１３８から突出する。
【００８９】保持手段６６は今や、ジョー８８Ａ，８８
Ｂを開いた状態でボルト３６まで進んでボルトを掴むこ
とができる。次に、保持手段６６を図８の略図において
紙面から外れるように再び揺動して戻す。図８には明確
に示していないが、移送ステーション４６において、管
１３８に適当な側方凹部を設けなければならないことが
理解されよう。
【００９０】図９に、移送ステーション４６′の別の実
施形態を示す。この実施形態では、供給手段４４′の管
１３８′は、端部に向かって開口している。移送ハウジ
ング１４０のところには、２つのクランプジョー１４２
が回転自在に取り付けられている。クランプジョー１４
２は、これらの内方側部が管１３８′からのボルト３６
の引き出しを妨げる位置を取るように、２つのスプリン
グ１４４によってあらかじめ応力が加えられている。ボ
ルト３６を制動し、その後、それを供給する。位置決め
レバー１４６を図９に示す場所から側方に揺動させて、
ボルト３６を通す。次に、位置決めレバー１４６を、符
号１４７で示すように揺動させる。かくして、ボルト３
６は、ジョー１４２Ａ，１４２Ｂが離れるようにそれを
押し、ボルト３６の頭部が環状凹部１４８にスナップ動
作で嵌まるまで、ボルト３６を管１３８′から遠ざかる
ように移動させるさせる。環状凹部１４８は、ジョー１
４２Ａ，１４２Ｂの内方側部によって形成されている。
この位置では、ボルト３６は、或る特定の力で確実に保
持される。保持手段６６は、図８の場合のように、ボル
ト３６のシャンク部を掴んでこれを環状凹部１４８から
側方に引き出すことができる。
【００９１】この実施形態は、ボルト３６が移送ステー
ション４６′内の規定された位置にあり、規定された力
で保持され、保持手段６６によるボルト３６に対する確
実な保持が確保されるようになっているという、図８の
実施形態よりも優れた利点を有する。また、ボルト３６
が移送位置にあることを検出する適当なセンサを移送ス
テーション４６′のところに更に設けるのがよいことが
理解されよう。
【００９２】図１０及び図１１に、移送ステーション４
６″の第３の実施形態を示す。この実施形態では、ボル
ト３６は、揺動可能な回転セグメント１５２のボルト受
け具１５４内に管１３８″を経て運ばれる。回転セグメ
ント１５２は、管１３８″の軸線に対して横断方向に且
つ移送位置にあるボルト３６の向きに対して横断方向に
差し向けられた軸線１５３の回りに回転できる。図１０
及び図１１では、回転セグメント１５２は、移送位置に
ある。この位置では、空気圧シリンダ１５６が、ボルト
を２つの引張りジョー１６０間にプランジャー１５８に
よって押し込むのに役立ち、次に、これらのジョーの間
にボルト３６を規定された仕方で保持する。次に、回転
セグメント１５２を後に回転させて、管１３８″と面一
の状態にある点線で示す受け取り位置の別のボルト３６
をピックアップする。
【００９３】この実施形態は、ボルト３６を管１３８″
を通して高速で運搬できるという利点がある。それ故、
短いサイクル期間を達成できる。
【００９４】図１２において、本発明の溶接ヘッドの別
の実施形態を、全体を符号１７０で示す。溶接ヘッド１
７０は、キャリヤ２６に回転自在に取り付けられたハウ
ジングだけを有する溶接ツール１７１と、これに固定さ
れた保持手段１７２とをキャリヤ２６の前方端部のとこ
ろに有する。溶接ツール１７１は、溶接駆動モータを備
えておらず、特に、リニアモータを備えていない。
【００９５】保持手段１７２は、２つのジョー１７４を
有し、ボルト３６はこれらのジョーの間に保持されて、
回転軸線３４の回りに円周に対し接線方向に差し向けら
れるようになっている。換言すると、接合作業は、直線
動作に沿っては生じず、円形経路に沿って生じる。これ
に対応した案内方向が、部分円１７６として図１２に示
されている。
【００９６】この実施形態では、回転駆動装置１７５
が、制御手段４２の付近に配置された接合駆動装置とし
ての役目を果たす。駆動装置１７５の回転運動は、ベル
ト駆動装置８０によって溶接ツール１７１に伝達され
る。回転駆動装置１７５は、好ましくは、電気式高精度
ステッピングモータであり、かかるステッピングモータ
により、ボルト３６の難しい運動をボルト溶接作業中に
実行することができる。回転駆動装置１７５はかくし
て、１本の新たなボルト３６を一度に供給手段１７８の
移送ステーション１８０からピックアップするよう揺動
されるローディング駆動装置としての役目も同時に果た
す。
【００９７】供給手段１７８内では、ボルト３６は連続
的には供給されず、保持手段１７２がそれ自体の広がり
に対する横断方向にボルト３６を掴むことができるよう
な仕方で、ボルトが並置状態で供給される。供給手段１
７８は、個別化装置５２からの長手方向運動を図１２に
示す横方向に変換する適当な手段から成っていてもよ
く、又は変形例として、ボルト３６を個別化装置５２か
ら既に横方向の位置で供給できるようにしてもよい。
【００９８】さらに、図１２に概略的に示されているよ
うに、マガジン１８６がキャリヤ２６に設けられてい
る。マガジン１８６は、適当な一体形個別化装置によ
り、供給手段１７８又は移送ステーション１８０に移送
される複数本のボルト３６の供給マガジンとして役立つ
ことができる。かかるマガジンを静止又は定置の個別化
装置５２に代えて、又はこれに加えて図１〜図１１の実
施形態で用いてもよいことは理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の接合システムの略図である。
【図２】本発明の接合システムの別の実施形態を示す図
である。
【図３】保持手段の実施形態の縦断面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ矢視断面図である。
【図５】接合ツールの変形実施形態を備えた本発明の接
合システムヘッドの端部を示す図である。
【図６】図５の接合システムヘッドの端部を下から見た
図である。
【図７】本発明の接合システムヘッドの接合ツールの別
の変形例を示す図である。
【図８】本発明の接合システムヘッドの移送ステーショ
ンの略図である。
【図９】本発明の接合システムヘッドの別の移送ステー
ションの略図である。
【図１０】本発明の接合システムの移送ステーションの
更に別の変形例の略図である。
【図１１】図１０のＸＩ−ＸＩ線矢視断面図である。
【図１２】本発明の接合システムヘッドの変形実施形態
の概略側面図である。
【符号の説明】
１０ 接合システム １２ ロボット ２２、１７０ 溶接ヘッド ２６ キャリヤ ２７ 軸線 ３２ 接合ツール ３４ 回転軸線 ３６ 要素 ３８ 部品 ４０ 接合方向 ４４、１７８ 供給手段 ４６、１８０ 移送ステーション ５２ 個別化装置 ６４ リニアモータ ６６ 保持手段 ６８ 回転駆動装置 ８０ ベルト駆動装置 ８８ ジョー ９４ ジョー用アクチュエータ １００ 長手方向軸線 １０４ リニアモータ １０５ 長手方向軸線 １１６ 運搬アーム １１８ 引張りアーム １３２ テンションスプリング １７４ ジョー １７５ ステッピングモータ １７６ 案内方向
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ミヒャエル シュナイダー ドイツ連邦共和国 デー−35633 ラーナ ウ ハイネシュトラーセ 15 Ｆターム(参考） 3C007 AS06 AS11 BS10 BT14 BT18 HS26

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 可動フレーム（12）、特に、ロボットに
    固定された接合システムヘッド（22；170 ）であって、
    部品（38）に接合すべき要素（36）用の保持手段（66；
    174 ）と、接合のために、前記保持手段（66；174 ）を
    接合方向（40；176 ）に沿って移動させる接合用駆動手
    段（64；175 ）と、を有する接合システムヘッド（22；
    170 ）において、 前記保持手段（66；174 ）は、前記接合方向（40；176
    ）に対して横断方向に延びる軸線（34）を中心に回転
    自在に前記接合システムヘッド（22；170 ）に取り付け
    られていることを特徴とする接合システムヘッド。
  2. 【請求項２】 前記保持手段（66）及び前記接合用駆動
    手段（64）は、接合ツール（32）として前記回転軸線
    （34）を中心に回転自在に取り付けられる、請求項１に
    記載の接合システムヘッド。
  3. 【請求項３】 前記接合ツール（32）は、突出している
    細長いキャリヤ（26）の端部に且つ前記回転軸線（34）
    を中心に回転自在に取り付けられる、請求項２に記載の
    接合システムヘッド。
  4. 【請求項４】 前記細長いキャリヤ（26）は、互いにほ
    ぼ平行に延びる２つのキャリヤアーム（116,118 ）を有
    し、前記接合ツール（32）は、前記２つのキャリヤアー
    ムの間に回転自在に取り付けられる、請求項３に記載の
    接合システムヘッド。
  5. 【請求項５】 前記回転軸線（34）は、前記キャリヤ
    （26）の長手方向軸線（27）に対して横断方向に向けら
    れている、請求項３又は４に記載の接合システムヘッ
    ド。
  6. 【請求項６】 前記接合システムヘッド（22；170 ）
    は、要素（36）を供給する移送ステーション（46；180
    ）を備えた供給手段（44；178 ）を有し、ローディン
    グ用駆動手段（68；175,80）が、前記保持手段（66；17
    4 ）及び／又は前記接合ツール（32）を移送ステーショ
    ン（46；180 ）まで回転させるように設計されている、
    請求項１〜５のいずれか１項に記載の接合システムヘッ
    ド。
  7. 【請求項７】 前記移送ステーション（46；180 ）は、
    前記キャリヤ（26）に固定される、請求項３又は６に記
    載の接合システムヘッド。
  8. 【請求項８】 前記ローディング用駆動手段（68）は、
    前記キャリヤ（26）の端部に配置された回転モータ（6
    8）をを有する、請求項３、６又は７のいずれか１項に
    記載の接合システムヘッド。
  9. 【請求項９】 前記ローディング用駆動手段（68）は、
    前記キャリヤ（26）の最初の部分に設けられた回転モー
    タ（68′；175 ）と、この回転モータ（68′；175 ）の
    運動を前記保持手段（66；174 ）に伝達する伝動装置
    （80）と、を有する、請求項３、６、７又は８のいずれ
    か１項に記載の接合システムヘッド。
  10. 【請求項１０】 前記伝動装置（80）は、テンション手
    段（80）を備えた伝動装置である、請求項９に記載の接
    合システムヘッド。
  11. 【請求項１１】 前記ローディング用駆動手段（175 ）
    及び前記接合用駆動手段（175 ）は、単一の回転駆動手
    段（175 ）によって構成される、請求項１〜１０のいず
    れか１項に記載の接合システムヘッド。
  12. 【請求項１２】 前記接合用駆動手段（64）は、リニア
    駆動手段（104 ）を有する、請求項１〜１０のいずれか
    １項に記載の接合システムヘッド。
  13. 【請求項１３】 前記リニア駆動手段（104 ）の長手方
    向軸線（105 ）と前記保持手段（66）の長手方向軸線
    （100 ）とは、互いに平行に且つ間隔を置いて位置して
    いる、請求項１２に記載の接合システムヘッド。
  14. 【請求項１４】 前記保持手段（66；174 ）は、その長
    手方向軸線（100 ）の回りに分けて配置された複数のジ
    ョー（88）を有し、前記複数のジョー（88）は、要素
    （36）を保持したり放したりするように、互いに近づい
    たり遠ざかったりすることができる、請求項１〜１３の
    いずれか１項に記載の接合システムヘッド。
  15. 【請求項１５】 前記保持手段（66；174 ）は、２つの
    ジョー（88Ａ，88Ｂ）を有する、請求項１４に記載の接
    合システムヘッド。
  16. 【請求項１６】 前記ジョー（88）は、前記保持手段
    （66；174 ）を要素（36）から接合方向（40）に対して
    斜めに引き抜くことによって前記保持手段（66；174 ）
    が要素（36）から離れることができるに十分遠くに、互
    いから離れるように移動可能である、請求項１４又は１
    ５に記載の接合システムヘッド。
  17. 【請求項１７】 前記ジョー（88）は、前記保持手段
    （66；174 ）を接合方向（40）に対して横断方向に向け
    られた回転軸線（34）の回りに揺動させて要素（36）か
    ら遠ざけることによって前記保持手段（66；174 ）が要
    素（36）から離れることができるに十分遠くに、互いか
    ら離れるように移動可能である、請求項１６に記載の接
    合システムヘッド。
  18. 【請求項１８】 前記ジョー（88）を能動的に開き且つ
    ／又は閉じるジョー用アクチュエータ（94）が設けられ
    る、請求項１４〜１７のいずれか１項に記載の接合シス
    テムヘッド。
  19. 【請求項１９】 前記ジョー（88）は、受動的に互いに
    近づき且つ／又は遠ざかることができるように弾性的に
    構成され又は弾性的に取り付けられている（132 ）、請
    求項１４〜１８のいずれか１項に記載の接合システムヘ
    ッド。
  20. 【請求項２０】 少なくとも２本の座標軸上で動くこと
    ができるロボット（12）とこのロボット（12）に固定さ
    れた接合システムヘッド（22；170 ）とを有する接合シ
    ステム（10）において、 前記接合システムヘッド（22；170 ）は、請求項１〜１
    ９のいずれか１項に記載の接合システムヘッド（22；17
    0 ）であることを特徴とする接合システム。
  21. 【請求項２１】 定置の個別化手段（52）が、個別化さ
    れた要素（36）を前記接合システムヘッド（22）の供給
    手段（44；178 ）まで搬送する、請求項２０に記載の接
    合システム。
  22. 【請求項２２】 要素（36）を定置のユニット（52）か
    ら可動の接合システムヘッド（22；170 ）に供給し、供
    給された要素（36）を前記接合システムヘッド（22；17
    0 ）によって部品（38）に接合する方法であって、 前記接合システムヘッド（22；170 ）は、接合方向（4
    0；176 ）に対して横断方向に延びる軸線（34）を中心
    に回転自在に設けられた、要素（36）用の保持手段（6
    6；174 ）を有し、前記方法は、要素（36）を前記定置
    のユニット（52）から前記接合システムヘッド（22；17
    0）の移送ステーション（46；180 ）に供給し、前記保
    持手段（66；174 ）を前記移送ステーション（46；180
    ）まで回転させ、１つの要素（36）を前記移送ステー
    ション（46；180 ）からピックアップしてその要素を前
    記保持手段（66；174 ）内に配置し、そのピックアップ
    した要素（36）を部品（38）に接合することを特徴とす
    る方法。
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