JP2005279777A - 加工品の加工用のクランプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 加工品の加工用のクランプ装置を提供する。
【解決手段】 本発明は、加工品を加工、特に溶接するためのクランプ装置に関する。本発明の使命は、クランプ技術が、高い加工品質を可能にし、かつ加工品の形状に関して、高い加工柔軟性を可能にする加工品の加工用の装置を開発することである。本発明によれば、加工品の加工用のクランプ装置は、少なくとも１つの第１のクランプ要素と少なくとも１つの第２のクランプ要素とを具備し、それらの間に加工品が保持され、工具が加工品に対して移動可能であり、第１のクランプ要素が、クランプフィンガ（１、２４）の形態であり、工具（５）が作用する面である加工品（３）の面に当たり、さらに、第２のクランプ要素が、クランプローラ（２）の形態であり、工具（５）と反対側の面で加工品（４）に当接する。
【選択図】図２４

Description

本発明は、請求項１の前段による加工品の加工用のクランプ装置に関する。

レーザ溶接、電子ビーム溶接又はプラズマ溶接中のように、高出力で溶接することによって２つ以上の加工品を接合する場合、加工品の間の接合部間隙は許容可能な幅を超えてはならない。許容可能な最大の接合部間隙は、採用する溶接方法、加工品の組成及び構造仕様から得られる。接合部間隙を要件の範囲内で確立し、抑制するために、最適な場合に、溶接位置の領域の接合部間隙を可能な限り小さく維持するクランプ装置が使用される。

加工品の溶接に使用するために、動かない固定要素又はクランプ要素による固定又は定置のクランプ技術が知られている。多数のクランプ要素の位置は、各接合位置に、レーザ溶接工程に要求されるような必要な接合部間隙を保証する。この種類の固定又はクランプ要素は、構成要素用に特に調整され、複雑、高価であり、また柔軟性がない。クランプ要素が多数であるため、多くの起こり得る故障源があり、このような溶接方法に対する制御の維持がより困難になる。加工品がすべての位置で同時にクランプされた場合、静的冗長性が結果として生じる。さらに、静的冗長性を抑制するために、大きなクランプ力が必要である。

さらに、接合すべき構成要素の上方でロボットを用いて移動される、随伴するあるいは場合に応じて移動するクランプシステムが知られており、そのクランプ要素により、溶接方法に必要な接合部の大きさが局所的に保証される。この場合、簡単な押圧ローラ又は押圧フィンガを有する片側のクランプシステムと、例えばダブルローラを有する両側のクランプシステムとの間で区別が行われる。片側のシステムでは、装置の形態の反対側支持部材又は構造上の反対側支持部材が必要である。加工品の両側で作用するシステムは、それらの使用領域で柔軟であるが、この理由は、クランプ技術装置と共に反対側支持部材を直接移動させることができるからである。これらすべてのシステムに関する問題は、クランプ位置からの距離の増大に伴う接合部間隙の制御又は抑制である。例えば、シートの溶接の際、クランプ位置から遠ければ、間隙形状に対する制御はより困難になり、シートの拡がりの故に生じる間隙すきまが大きくなる。

クランプローラを有する公知のクランプシステムは、溶接位置における溶接工具の接近可能性の点で構造的に規定される制限を有する。この場合、ローラ直径は干渉する輪郭を有する。ローラの背後に溶接する場合、溶接位置は、接合部間隙の制御できない拡がりの故に、実証可能な溶接方法をもはや確実に保証できない程度に、クランプ位置から離される。クランプ位置に可能な限り近くに溶接するために、クランプローラを使用する場合、溶接工具は、ローラの背後でなく、ローラの横で使用される。ローラの横での溶接には、ローラを案内して、溶接継目を形成できるようにするために、加工品に接合部フランジの十分な幅が必要である。ローラからの距離の増大につれて、ローラがローラの横の接合部間隙を制御することは困難であり、例えば円形継目のような幾何学的な溶接パターンの確実な溶接方法を不可能にする。長点継目は、とりわけ、この理由のため、ローラの横で、移動方向に対し横方向に溶接できず、むしろ縦方向にのみ溶接できる。

クランプフィンガを有するクランプシステムは、移動方向に追随する溶接を可能にし、すなわち、溶接位置はクランプ点の背後に位置する。クランプローラと比較して、クランプフィンガは、小さなフランジ幅を実現でき、より狭い半径を（溶接者によって）周囲に操作できるという利点を有する。さらに、クランプフィンガの背後で溶接する時、接近可能性に悪影響を及ぼす干渉するローラ直径がないので、クランプ点に近接して溶接できる。

クランプフィンガの使用の不都合は、クランプ点からの距離の増大につれて、接合部間隙の関係又は挙動を制御することが困難であり、ほとんど保証できないことである。クランプフィンガは、従来のビーム誘導によるレーザビーム溶接装置に使用されることが特に有利である。これらの装置では、レーザビームは、ロボットによる溶接中にクランプ点から一定の距離に常に保持され、この場合、ロボット移動速度は溶接速度と同じである。

ビーム偏向又は操縦システムによりビーム位置決めに適切に介入したレーザ溶接方法では、レーザビームは、幾何学的なパターンの溶接中にクランプ点から一定距離に維持されず、したがって、ロボットの前進速度は溶接速度に等しくない。例えば円、長円又は括弧の形状で生成された幾何学的な継目パターンは、平面形状を有するので、クランプ点からさらに離れた領域に延在し、許容可能な接合部間隙が維持されなければならない。純粋なフィンガクランプシステムのさらなる不都合は、クランプフィンガと加工品との間の摩擦によるそれぞれ接合すべき加工品に対する力の印加である。この不都合は、特に、より大きなクランプ力を必要とし、またクランプ力が接合位置に局所的に形成される加工品に生じ、この場合、ロボットの移動中にクランプフィンガはそれぞれの加工品から取り除かれる。さらに、クランプフィンガは溝及びかき傷を生じ、接合位置の視覚的体裁を悪くするか又は低める。

特許文献１から、加工品をレーザビームで溶接するための装置が知られており、この装置では、加工品を間隙なしに案内するために、溶接位置の前方及び背後それぞれに２つのローラ対が等しい間隔で設けられている。ローラは、閉じた構造化された面を有する。溶接位置の領域はさらに、押圧プレート及びスライドブロックの作用を受ける。レーザビームの通過を可能にするために、押圧プレートは円錐形の開口部を有する。この装置はかさばり、複雑かつ高価であり、またその使用可能性が限定されている。

独国特許発明第１９５０１８６９Ｃ１号明細書

本発明の使命は、クランプ技術が、高い加工品質を可能にし、かつ加工品の形状に関して、高い加工柔軟性を可能にする加工品の加工用の装置を開発することである。

この使命は、請求項１の特徴を有する装置により解決される。有利な実施の形態は従属請求項に規定されている。

本発明によれば、加工中に、少なくとも１つのクランプフィンガと少なくとも１つのクランプローラとの組み合わせを含むクランプ技術が使用される。本発明の意味における「加工」という用語は、溶接、半田付け又は接着による接合中、分離又はトリミング中、塗装中、形付け中、あるいは材料特性の変更中に、１つ以上の加工品のクランプを必要とするすべての工程を含む。

クランプフィンガ及びクランプローラの適切な設計及び構成によって、大きな表面積の加工品の間に接合部間隙を生成し、維持することができる。接合部間隙の形状は十分に制御できる。本発明は、クランプフィンガ及びクランプローラの利点を結び付け、この結果、加工位置における工具の自由な接近が可能であり、特に観察にさらされる領域で、クランプフィンガのかき傷及び／又は跡が加工品に生じず、また加工すべき加工品に小さな力のみを加えるだけでよい。それによって、この随伴又は移動するクランプシステムの使用中に、比較的大きな表面における接合部間隙の改良された制御性が得られる。

特に、ビーム偏向システムによるビーム位置決めを正確に利用したレーザ溶接において、本発明によれば、大きな表面積の制御可能な接合部間隙の結果、柔軟なクランプシステムと組み合わせた幾何学的な継目パターンの新しい実現の可能性が得られる。柔軟なクランプ可能性は、従来の加工光学系又はレンズによるレーザ溶接の場合にも、すなわちビーム偏向なしでも得られる。

本発明は、従来の随伴する解決方法よりも良好に、接合位置において接合部間隙を局所的に制御することが可能である。本発明は、例えば車体部分のフランジ幅の低減のような軽量の実現又は構造技術の単純化をさらに可能にする。本発明のクランプ方法は、フランジに限定されず、加工品全体に適用可能である。これによって、目標構成要素の可能な変動性に関し、高い柔軟性が得られる。特に、平坦又は平らな加工パターンの提供により、本発明の使用において、異なる方向からクランプ点への溶接工具の優れた接近可能性が得られる。平面で幾何学的に広がる円、長円又は括弧のような溶接パターンは、従来の、例えば加工レンズによって生成された従来の長点継目と比較して、接合部間隙のより均一な制御を必要とする。特に、特定の又は目標とする介入がレーザビームのビーム位置決めに行われる溶接方法では、柔軟なクランプによって、溶接方法を実施するための新しい可能性が得られる。さらに、本発明により、２つの加工品の表面の一方、特に見られるように意図される構成要素面におけるクランプ要素からの痕跡を最小にすることが可能である。

例示的な実施の態様に基づき、本発明について以下により詳細に説明する。

図１は、レーザビーム５による溶接中に２つのシート３、４をクランプするためのクランプフィンガ１とクランプローラ２とを有するクランプ装置の仕組みの概略を示している。レーザビーム５は、シート３の表面に直角に衝突する。クランプ装置は作動されるか又は操作されており、すなわち、クランプフィンガ１及びクランプローラ２が、シート３、４に対して配置され、溶接位置６のシート３、４を共に押圧するクランプ力をシート３、４に及ぼしている。溶接位置６において、シート３、４は互いに密接に当接している。クランプ力の効果がない場合、間隙７、８が、溶接位置６の外側のシート３、４の間に存在する。作動処理を含むクランプ装置は、ロボットのアームに設けることができ、この場合、シート３、４のクランプ位置９からクランプ位置９に移動するために、クランプフィンガ１及びクランプローラ２を適用でき、また後退させることができる。クランプ位置９からクランプ位置９への移動は、クランプ力を維持して行うことができ、この場合、クランプローラ６は、シート４の表面でその軸１０を中心に転がり、クランプフィンガ１はシート３の表面に沿って摺動する。クランプフィンガ１の先端１１は、溶接位置６の近傍で半球又は凸状に形付けられている。クランプフィンガ１は、クランプ位置９においてシート３の表面の溶接方向１２に斜めに着座している。このことにより、クランプ位置９に近接して溶接継目を配置することが可能である。特別な継目パターンを生成するために、偏向装置によって、クランプ位置９の周囲でレーザビーム５が作用するようにすることができる。

既述した符号が以下の説明で使用される限りにおいて、これらの番号は、等価の機能を有する要素に関する。

クランプローラ２とクランプフィンガ１は、溶接方法及びそれぞれの加工品に適合させられる。この場合、クランプフィンガ１とクランプローラ２との様々な組み合わせが可能である。

図２〜図７は、クランプローラ２の可能な多数の実施の形態を示している。図２と図３によるクランプローラ２は、それらの輪郭又は接地面に、平坦な又は場合に応じて凸状の連続表面１３と１４を有している。図４によるクランプローラ２の連続表面１５は半径を有する輪郭を有している。図５には、円周方向に対称的に延在する筋又は狭い溝を有するクランプローラ２が示されている。

図６によるクランプローラ２において、Ｕ字状の円周方向の溝１７が対称的に導入されている。加工品の貫通溶接中、溝１７は溶接継目を跨ぎ、この結果、熱抽出によっても又は機械的負荷によっても、クランプローラ２は溶接継目の形成に干渉しない。

その輪郭又は断面から、図７によるクランプローラ２は、図６によるクランプローラ２の形状を有している。さらに、図７によるクランプローラ２は、装着ボルト用の収容くり抜き穴１９を有する弾性材料のコア１８を有している。クランプローラ２の弾性装着によって、片側の負荷に対抗するために、僅かなたわみの可能性が得られる。クランプローラ２は、常に、２つの点で加工品４に当接する。クランプ面の傾斜又は向きに応じて、クランプローラ２の向きは、軸１０．１と１０．２の間の角度αによって記号的に示されたコア１８の弾性の限界内で適合する。

図８〜図１０は、輪郭及び使用において、形状、材料、塗装、数及び配置が様々であり得るクランプフィンガ１の複数の実施の形態を示している。

図８による加工品に対して斜めに適用されたクランプフィンガ１は、円錐状に狭くなる先端１１と回転対称である。加工品のクランプ位置９に近接して、閉じた円形状の溶接継目２０がレーザビーム５により生成される。

図９によるクランプフィンガ１は、その先端１１に、２つの平坦部分２１、２２を有する輪郭を有している。クランプ中、クランプフィンガ１は加工品の表面に斜めに着座し、その結果平坦部分２１、２２はレーザビーム５の方向に位置する。この結果、クランプフィンガ１は、レーザビーム５の方向にその狭い側面を有するので、クランプ位置９にごく近接して弓形の溶接継目２３を形成することが可能である。

クランプフィンガ１は、溶接中にクランプ位置９に留まることができるか又は移動させることが可能である。移動操作では、弓形の溶接継目２３を閉じて円形継目を形成することができる。

図１０は、平坦なフィンガ先端２５、２６をそれぞれ有するペンチ状のダブルフィンガ２４を示している。溶接工程中、フィンガ先端２５、２６は加工品の表面に斜めに同時に着座し、平行に配置される。ダブルフィンガ２４には、加工品の表面に対し垂直の運動つり合わせが設けられている。ダブルフィンガ２４が加工品の表面に斜めに着座し、加工品が斜めに位置するか又は平坦でない場合、運動つり合わせ又は補償によって、常に両方のフィンガ先端２５、２６がクランプに寄与することが保証される。クランプローラ２と協働して、３つの押圧点が加工品３、４に確立され、これによって最適なクランプ力の導入が得られる。

クランプフィンガ１は、加工品の表面に対するその傾斜角度に関して調整可能であるように用意することができる。加工品に対し様々な角度でクランプフィンガ１を傾斜する可能性は、特に加工方向又は場合によってはロボット移動方向に、またそれらの方向に対し横方向に存在する。

クランプフィンガ１、クランプローラ２、所望の溶接継目の形状、溶接継目の種類及び加工品の形状の組み合わせに応じて、図１１と図１２に詳細に示されているように、クランプフィンガ１とクランプローラ２の押圧点を互いに変位させる可能性が得られる。

図１１によれば、クランプフィンガ１とクランプローラ２の押圧点９．１と９．２は、ロボット移動方向ｘ、及びロボット移動方向に対し横方向の方向ｙにずれを示さない。押圧点９．１と９．２は、方向ｘ、ｙに対し直角で方向ｚに対し平行である接合又は融合線２７上に位置している。加工品３、４はｘ−ｙ平面に対し平行な平面に位置している。レーザビーム５は加工品３の表面に直角に衝突し、この場合、円形状の溶接継目２０を生成するために、レーザビーム５は、接続線２７からの小さな間隔又は距離を有している。

図１１と異なり、図１２による溶接装置は、押圧点９．１と９．２において、ロボット移動方向ｘに変位Δｘを有している。クランプローラ２の押圧点９．２は、溶接位置６の下のｚ方向に位置している。クランプローラ２は、図６又は図７による構造を有している。

クランプフィンガ１及び／又はクランプローラ２の変位可能性は、すべての座標方向ｘ、ｙ、ｚにあり得る。これによって、高度に制御可能な間隙関係を形成するために、多面的な使用可能性が提供される。測定技術によって、間隙状態又は割合を検出すること、及び溶接中にクランプフィンガ１及びクランプローラ２の位置を互いに制御又は調整することが可能である。クランプフィンガ１とクランプローラ２の組み合わせ及び互いの配置に応じて、レーザビーム５を偏向するシステムにより円、長円又は括弧のような平坦な継目パターンを生成すること、ならびに従来の加工光学系により簡単な継目を生成することが可能である。

図１３〜図１６は、貫通溶接継目２０を生成する際のクランプ装置の２つの例示的な実施の形態を２つの図面でそれぞれ示している。

図１３と図１４による変形では、クランプフィンガ１、クランプローラ２及びレーザビーム５が溶接方向１２に同時に移動され、これによって、長点継目又は線継目２０が形成される。レーザビーム５は、２つのシート３、４の貫通溶接を行う。クランプローラ２には、図６に関連して本文に最善として説明されているように、円周方向の溝１７が設けられている。溝１７は、ｚ方向で、長点継目又は線継目２０に対し対称的に位置するので、クランプローラ２は、シート４の下側で長点継目又は線継目２０の形成に干渉しない。クランプローラ２の軸１０は、ｙ方向に対し平行に位置する。

図１５と図１６による変形では、クランプフィンガ１及びクランプローラ２は、ｘ方向にずれを有しない。クランプフィンガ１は、図９に関連して本文に説明されているように、狭い形状を有している。クランプローラ２は、図４による半径を有する狭い実施の形態である。図１５から分かるように、レーザビーム５は、ｘ方向で、２つのシート３、４上のクランプフィンガ１及びクランプローラ２の押圧点９．１と９．２の高さ又はレベルに位置する。図１６から分かるように、レーザビーム５は、ｙ方向で、クランプフィンガ１の横に密接して、あるいは場合によっては、２つの押圧点９．１、９．２の接続線２７の横に作用する。

図１７〜図２０は、溶接して入れられた継目２０の製造中のクランプ装置の２つの用途を２つの図面でそれぞれ示している。

図１７と図１８による変形では、クランプフィンガ１及びクランプローラ２は、図１２と関連して説明した形状を有している。この場合、図１３と図１４による変形と異なり、シート４の材料がシート厚さの約２分の１まで溶融される溶接して入れられた継目２０が生成される。クランプローラ２として、図３による球形の実施の形態が使用されている。当然、クランプローラ２の他の構造を使用することもできる。

図１９、図２０による実施の形態では、円形状の継目２０は溶接して入れられた継目２０として生成される。この場合、図１５、図１６による実施の形態と異なり、シート４の下に押圧線９．２を付与又は提供するクランプローラ２が使用されている。押圧点９．１の突出部は、押圧線９．２を半分にするか又は分割している。円形継目２０の形成中、レーザビーム５は、偏向システムにより押圧点９．１を中心に密接して誘導される。

本発明は、図２１〜図２７に基づきより詳細に説明されているように、クランプ溶接工程に好都合に使用できる。クランプ溶接操作は、レーザビーム５がビーム偏向ユニット及びスキャナシステムによって位置決めされる溶接装置で実施することが好ましい。円、長円又は括弧のような幾何学的な継目パターンを生成する際に、溶接方法により、大きな表面積にわたって最適な接合部間隙を保証することが必要である。クランプ装置の作業状態において、クランプ点に非常に密接して最初の仮止め継目が作製され、これによって、大きな表面積にわたって制御又は点検できる小さな接合部間隙が得られる。接合継目又は仮止め継目は、互いに接合すべき加工品を固定し、局所的に接合部間隙を凍結する。その後、実際の溶接継目が生成される。最終の溶接継目を形成する際、溶接継目の領域の加工品のクランプはもはや不必要である。クランプフィンガ１及びクランプローラ２は、実際の溶接方法の実施中に次の接合位置に既に移動して、そこでさらなるクランプ溶接工程のためにクランプ工程を行うことができる。クランプ継目は、それらの実施の形態の形状において、特に加工品上の位置、形状、種類及び数に関して、クランプフィンガ１とクランプローラ２との組み合わせ及び互いに対するそれらの向き又は位置決めに応じて異なることができる。

図２１は、図１５、図１６又は図１９、図２０による構成のクランプフィンガ１及びクランプローラ２によるクランプ状態を示している。最初に、レーザビーム５により、１つのクランプ継目又は保持継目あるいは２つの短いクランプ継目又は仮止め継目２８、２９が、接合のために、平坦なクランプフィンガ１の横に密接して生成される。その後、クランプフィンガ１及びクランプローラ２は、矢印３０の方向に次のクランプ位置に共に移動され、再配置される。シート３、４は、互いに間隔を置いて仮止め継目２８、２９の位置に固定されたままである。次に、図２２に示されるように、最終の溶接継目２０を生成することができる。図示した例では、円形状の溶接継目２０が、仮止め継目２８、２９の周りに生成される。

図２３、図２４による実施の形態は、先行する仮止め継目３２を有する長点継目又は線継目３１の生成を示している。クランプ装置は、図１３、図１４又は図１７、図１８による構造を有している。クランプ位置９．１と９．２において、クランプフィンガ１及びクランプローラ２により、シート３、４が互いに押圧された後、最初に、短い長点形状の仮止め継目３２が方向ｘに形成される。その後、クランプフィンガ１及びクランプローラ２は、矢印３０で示されているように、経路のｘ方向に、次のクランプ位置９．３と９．４にそれぞれ移動され、そこでクランプのために作動される。この状態が、図２４に示されている。次に、レーザビーム５は、クランプ位置９．３のすぐ近傍から始まって、クランプ位置９．１の方向に、仮止め継目３２の上方を通過する線継目３１を実行する。その後、クランプフィンガ１及びクランプローラ２は、経路のｘ方向に次のクランプ位置に再び変位させられ、前進又は先行する仮止め継目を有する新しい線継目が適所に配置される。これらの工程は、継目線３１が意図する接合長さにわたって段階的に生成されるまで繰り返される。

図２５〜図２７には、接合溶接による溶接方法を実施するための別の例が示されている。クランプ装置は、図１３、図１４又は図１７、図１８に説明した構造を有している。第１のステップにおいて、クランプ装置を作動して、図２５に示したように、短線形状の仮止め継目３３がレーザビーム５により生成される。仮止め継目３３は、クランプフィンガ１のクランプ点９．１の直接前方に位置し、またｙ方向に、クランプフィンガ１又は場合によってはクランプローラ２の前進方向３０に対し横方向に延在する。次のステップで、クランプフィンガ１及びクランプローラ２は、経路のｘ方向に変位させられ、クランプ点９．３、９．４をクランプするために作動される。さらなるステップで、再び仮止め継目３４が、クランプ点９．３の直接前方に生成される。仮止め継目３３、３４は、同様に、図２６に示したような間隔ｓを有している。次のステップで、クランプフィンガ１及びクランプローラ２は、経路に沿って次のクランプ位置に共に案内される。図２７に示したように、次のステップで、予め生成された仮止め継目３３、３４の間に最終の四角形継目３５が生成される。溶接して出された継目３５は、円形、長円あるいは同様に括弧形状であり得る。次に、仮止め継目が新たに次のクランプ位置に生成される。これらのステップは、シート３、４の接合の長さにわたって繰り返される。

例えば亜鉛板の場合のような低温で溶融する塗装を有するシートを溶接する間、脱ガス手段を用意することが必要かもしれない。シートの間の距離がほぼ零であり、塗料又は場合によっては亜鉛が急激に蒸発するならば、このことは溶融浴材料の放出、したがって溶接継目の欠陥をもたらす。本発明は、脱ガスポケットの適切な生成によって、脱ガス挙動に影響を及ぼすことを可能にする。このために、クランプフィンガ１及び／又はクランプローラ２のための経路制御をクランプ装置に用意又は装備することができる。この場合、脱ガス間隙を予め規定でき、所望のシート全厚を合算することができる。図２８、図２９により詳細に示されているように、クランプ力を用いて板金に意図的に波形を生成するというさらなる可能性が含まれる。

図２８は、クランプフィンガ１及びクランプローラ２を有するクランプ装置を示している。クランプフィンガ１は図９による実施の形態に対応し、クランプローラは図６による実施の形態に対応している。クランプローラ２の移動方向で見たクランプ装置が示されている。シート３上のクランプフィンガ１の接点９．１の突出部は、シート４上のクランプローラ２の接点又は適用点９．２、９．３の間に正確に位置している。クランプフィンガ１及びクランプローラ２は、力によりシート３、４に対しそれぞれ作用しているので、シート３、４が変形されている。シート３、４はクランプローラ２の溝１７に押圧され、これによって、弾性領域のシート３、４は様々な強さで曲げられるか又は湾曲されている。これによって、脱ガス間隙３６、３７がシート３、４の間に得られるので、亜鉛蒸気３８が逃れることができる。

図２９に、クランプフィンガ１及びクランプローラ２を有するクランプ装置が側面図で示されている。方向ｘに互いにずれた作用線で、重なって位置する２つのシート３、４にｚ方向にクランプ力Ｆが作用する場合、シート３、４は剪断を受けて弾性領域で変形するので、脱ガス間隙３６、３７が得られ、そこから亜鉛蒸気３８が逃れることができる。

本発明の別の実施の形態では、クランプフィンガ１及びクランプローラ２に、補足的に能動又は受動クランプ要素を設けることができる。この補足のクランプ要素は、溶接位置に追随することによって作用することが好ましく、また加工品３、４の片側又は両側に設けることができる。補足のクランプ要素として、用途に応じて、ローラ又はフィンガを使用できる。補足のクランプ要素の押圧力は、機構を介して、クランプフィンガ１及びクランプローラ２を含む主クランプ装置の閉鎖中に作動されるばねで加えることができる。補足のクランプ要素は、困難なクランプ状態の間に、加工品３、４の開始点に、又は大きく離間した接合点の場合に、接合部間隙の制御を改善するように使用される。

図３０〜図３１には、補足の補助クランプローラ３９が、クランプフィンガ１及びクランプローラ２を備える主クランプ装置に、開位置及び閉位置で示されている。

図３０による開位置において、クランプフィンガ１及びクランプローラ２は、シート３、４から退避している。シート３、４の間になお間隙４０がある。クランプローラ２は、ボルト４１を介してマウント４２に回転可能に装着されている。マウント４２の延長部に、バー４４がピン４３を介して回転可能に保持されている。バー４３の他方の端部に、補助クランプローラ３９がボルト４５を介して回転可能に装着されている。ボルト４５の近傍で、バー４４にボルト４６があり、その一方の端部にばね４７が固定されている。ばね４７の他方の端部は、マウント４２のボルト４８に固定されている。主クランプ装置の非作動状態において、ばね４７の力によって、補助ローラ３９は、クランプローラ２よりも高いｚ水平位置に保持される。ばね４７には、調整可能な予張力を与えることができる。

主クランプ装置の閉鎖時、クランプフィンガ１及び補助クランプローラ３９を含むクランプローラ２は、ｚ方向に互いに向かって移動される。補助クランプローラ３９のより高い水平位置のため、補助クランプローラが最初にシート４の下側と接触し、この際にばね４７が圧縮される。シート３、４は共に近接するので、間隙４０がなくなる。最後に、クランプローラ２もシート４の下側と接触する。図３１に示した状態では、一方で、クランプフィンガ１とクランプローラ２との間の主クランプ力Ｆ、他方で、ばね４７の圧縮による補助クランプ力が加えられる。シート４の下側に対するクランプローラ２の適用中、補助クランプローラ３９は、ばね力の偏重に対抗してボルト４３を中心に回転される。これによって、ばね４７は、ｚ成分Ｆ_Ｆでシート４の下側に対し補助クランプローラ３９を付勢する。ｚ方向の主クランプローラ２及び補助クランプローラ３９のクランプ力Ｆ及びＦ_Ｆの作用方向は、ｘ方向に間隔又は距離「ａ」だけずれて位置している。ｚ方向のクランプフィンガ１のクランプ力Ｆの作用線又は効力線は、クランプローラ２及びクランプローラ２に近接した補助クランプローラ３９のクランプ力の効力線の間に位置している。クランプ装置の作動状態において、レーザビーム５によって、平坦な継目２０をクランプフィンガ１のクランプ位置９の近傍に形成できる。

クランプ装置のクランプ力は、電気機械的要素、特にねじ連結式アクチュエータ、ならびに空圧式又は油圧式要素で生成することができる。シートの折り目の重なりを回避するため、また加工品上の不必要なフィンガ跡、あるいは場合によってはローラ跡を回避するために、クランプ工程に必要なクランプ力は実際の接合位置にのみ形成される必要がある。次の接合位置への移動において、加工品からクランプ力が低減されるか又は取り除かれる。

レーザ溶接ロボットが使用される場合、クランプ装置を一つのアームで加工光学系と共に移動させることができる。さらなる変形では、クランプ装置を別個のクランプロボットのアームに装着することができる。さらに、クランプ装置は、レーザ光学系と共に固定して設けることができ、この場合、加工品は、例えば産業用ロボットの補助によりクランプ装置を通して移動される。

クランプフィンガ及びクランプローラを有するクランプ装置の概略を示す図。 クランプローラの実施の形態を示す図。 クランプローラの実施の形態を示す図。 クランプローラの実施の形態を示す図。 クランプローラの実施の形態を示す図。 クランプローラの実施の形態を示す図。 クランプローラの実施の形態を示す図。 クランプフィンガの実施の形態を示す図。 クランプフィンガの実施の形態を示す図。 クランプフィンガの実施の形態を示す図。 クランプ位置のずれがないクランプ装置の概略を示す図。 クランプ位置のずれを有するクランプ装置の概略を示す図。 貫通溶接継目を生成するためのクランプ装置の使用例を示す図。 貫通溶接継目を生成するためのクランプ装置の使用例を示す図。 貫通溶接継目を生成するためのクランプ装置の使用例を示す図。 貫通溶接継目を生成するためのクランプ装置の使用例を示す図。 クランプローラの領域に溶接して入れられた継目を生成する場合のクランプ装置の使用例を示す図。 クランプローラの領域に溶接して入れられた継目を生成する場合のクランプ装置の使用例を示す図。 クランプローラの領域に溶接して入れられた継目を生成する場合のクランプ装置の使用実施例の図。 クランプローラの領域に溶接して入れられた継目を生成する場合のクランプ装置の使用例を示す図。 シートの接合溶接を実施するための概略を示す図。 シートの接合溶接を実施するための概略を示す図。 シートの接合溶接を実施するための概略を示す図。 シートの接合溶接を実施するための概略を示す図。 シートの接合溶接を実施するための概略を示す図。 シートの接合溶接を実施するための概略を示す図。 シートの接合溶接を実施するための概略を示す図。 脱ガスポケットを強制するための使用例を示す図。 脱ガスポケットを強制するための使用例を示す図。 補足のクランプ要素を有するクランプ装置の概略を示す図。 補足のクランプ要素を有するクランプ装置の概略を示す図。

符号の説明

１ クランプフィンガ
２ クランプローラ
３、４ シート
５ レーザビーム
６ 溶接位置
７、８ 間隙
９ 張力位置又はクランプ位置
１０ 軸
１１ 先端
１２ 溶接方向
１３〜１４ 連続平面
１６ 溝
１７ 溝
１８ コア
１９ 収容くり抜き穴
２０ 溶接継目
２１、２２ 平坦部分
２３ 溶接継目
２４ ダブルフィンガ
２５、２６ フィンガ先端
２７ 接続線
２８、２９ 仮止め継目
３０ 矢印
３１ 線継目
３２〜３４ 仮止め継目
３５ 継目
３６、３７ 脱ガス間隙
３８ 亜鉛蒸気
３９ 補助クランプローラ
４０ 間隙
４１ ボルト
４２ マウント
４３ ピン
４４ バー
４５、４６ ボルト
４７ ばね
４８ ボルト

Claims (15)

1. 少なくとも１つの第１のクランプ要素と少なくとも１つの第２のクランプ要素とを有し、それらの間に少なくとも１つの加工品が保持され、工具が前記加工品に対して移動可能である加工品の加工用のクランプ装置であって、前記第１のクランプ要素が、工程と共に移動して、前記工具（５）が前記加工品（３，４）に作用する前記加工品（３、４）の面に作用するクランプフィンガ（１、２４）であり、前記第２のクランプ要素が、前記工具（５）と反対側の前記加工品（４）の面に作用する移動クランプローラ（２）であることを特徴とする装置。
2. レーザビーム溶接によって平坦な加工品（３、４）を接合する間に、クランプ力（Ｆ）がクランプフィンガ（１、２４）とクランプローラ（２）との間に存在し、溶接位置（６）が前記クランプフィンガ（１、２４）のクランプ位置（９）に近接して位置することを特徴とするクランプ装置。
3. レーザビーム（５）のビーム方向に見たとき、前記クランプフィンガ（１、２４）が、端部において、クランプ位置（９）で狭い輪郭を示すことを特徴とする請求項１あるいは２に記載のクランプ装置。
4. 前記クランプフィンガがダブルフィンガ（２４）であり、レーザビーム（５）が通過できる開口が前記フィンガの間に存在することを特徴とする請求項１あるいは２に記載のクランプ装置。
5. 前記フィンガが、クランプ方向に互いに対して運動補償を有することを特徴とする請求項４に記載のクランプ装置。
6. 前記クランプローラ（２）が、連続表面に溝（１７）を有する輪郭を示し、この場合、溶接継目（２０）が前記溝（１７）の壁の間に位置することを特徴とする請求項１あるいは２に記載のクランプ装置。
7. 前記加工品（３）の表面に対する前記クランプフィンガ（１、２４）の傾きが調整可能であることを特徴とする請求項１に記載のクランプ装置。
8. 前記クランプローラ（２）が、軸方向補償機能を有するマウント要素（１８）を含むことを特徴とする請求項１に記載のクランプ装置。
9. 前記クランプフィンガ（１）のクランプ位置（９）が、前記クランプローラ（２）のクランプ位置（９）に対し調整可能であることを特徴とする請求項１に記載のクランプ装置。
10. ２つの平坦な加工品の間に所定の間隙を達成するために、前記クランプローラ（２）に対する前記クランプフィンガ（１、２４）の位置が調整可能であることを特徴とする請求項１に記載のクランプ装置。
11. 前記間隙幅を測定するためのセンサが設けられたことを特徴とする請求項１０に記載のクランプ装置。
12. 前記加工品（４）に対して前記クランプフィンガ（１、２４）及び／又は前記クランプローラ（２）と共に適用できる追加のクランプ要素（３９）が設けられ、前記補足のクランプ要素（３９）が作業工具の加工方向（１２）で前記工具（５）に追従することを特徴とする請求項１に記載のクランプ装置。
13. 補足のクランプ要素として、少なくとも１つの別のクランプローラ（３９）が設けられたことを特徴とする請求項１２に記載のクランプ装置。
14. 前記クランプローラ（２、３９）が結合要素（４４）に接続され、前記補足のクランプローラ（３９）が、押圧ばね（４７）を介して前記第１のクランプローラ（２）のマウント（４２）に対して支持されたことを特徴とする請求項１３に記載のクランプ装置。
15. 前記クランプローラ（２、３９）が前記加工品（４）から持ち上げられる場合、前記補足のクランプローラ（３９）が、前記第１のクランプローラ（２）よりも前記加工品（４）の近くに位置することを特徴とする請求項１３に記載のクランプ装置。

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