JP2020535021A - ファスナー供給装置用コレットアセンブリ - Google Patents

Abstract

【解決手段】アクチュエータおよびアクチュエータに接続されたコレットを含むコレットアセンブリ。コレットアセンブリは、電極を有する溶接電極ホルダー上に取り付けられるように適合される。コレットは、アクチュエータによって、コレットが溶接リベットなどのファスナーを掴むように適合される前進位置から、およびコレットの少なくとも一部分がアクチュエータ内へ格納されることにより、電極がワークピースへ溶接するためのファスナーを係合することを可能にする格納位置から、移動可能である。【選択図】図１４

Description

関連出願の相互参照
本出願は、共同所有されている同時係属中の２０１７年１２月１４日に出願された「ＦＡＳＴＥＮＥＲ ＦＥＥＤＩＮＧ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ（ファスナー供給装置）」と題する、米国仮特許出願第６２／５９８，７１５号の関連出願であり、優先権を主張するものであり、その全内容は参照することによりここに組み込まれる。

本発明は、ファスナー供給装置に関し、より具体的には、抵抗溶接ファスナー供給装置用のコレットアセンブリに関する。

シートなどのワークピースを互いに固定する現在の方法には、従来的なスポット溶接、自己穿孔リベットの使用、およびフロードリルリベットの使用が含まれる。後者の二つの方法は、リベットのための供給システムを必要とする。ファスナーを複数の軸のワークピースの凹部または座ぐりに供給して取り付けるためのシステムが望ましい。

一実施形態では、アクチュエータと、アクチュエータに接続されたコレットとを備えたコレットアセンブリであって、コレットアセンブリが、外部電極ホルダー上に取り付けられるように適合され、コレットがアクチュエータによって、コレットがファスナーを掴むように適合される前進位置から、およびコレットの少なくとも一部がアクチュエータ内に格納されることにより、電極が電極ホルダーに取り付けられてファスナーを係合することを可能にし、かつコレットがファスナーを解除するように適合される格納位置から移動可能である。一実施形態では、コレットは、ファスナーが電極によって外部ワークピースにクランプ留めされると、ファスナーを解除するように適合される。

一実施形態では、コレットは、細長いシャンク部およびシャンク部から延在する複数のコレットフィンガーを含み、複数のコレットフィンガーは、コレットがその前進位置にあるときにファスナーを掴むようにサイズ設定され、形成される。一実施形態では、複数のコレットフィンガーのそれぞれは、把持部分を含む。一実施形態では、把持部分のそれぞれは、コレットの長手方向軸に対して内向きにテーパ状になるテーパ状部材を含む。一実施形態では、把持部分のそれぞれは、コレットの長軸方向軸に対して外向きにテーパ状部材から延びる第一の把持セグメントと、コレットの長軸方向軸に対して内向きに第一の把持セグメントから延びる第二の把持セグメントとを含む。一実施形態では、コレットは、複数のコレットフィンガーの周りに位置付けられたリングを含む。

一実施形態では、アクチュエータは、上端部、上端部の反対側の下端部、および上端部から下端部まで延びる中央通路を有するハウジングを含み、ここにおいてコレットは、アクチュエータのハウジングの中央通路内に摺動可能に位置付けられる。一実施形態では、アクチュエータは、アクチュエータのハウジングの中央通路内に位置付けられた内側スリーブを有するスリーブ部材を含み、ここにおいてコレットは、内部通路を含み、またここにおいてアクチュエータのスリーブ部材の内側スリーブは、コレットの内部通路内に位置付けられる。一実施形態では、スリーブ部材はハウジングの上端部に取り付けられたキャップを含む。一実施形態では、キャップはハウジングの上端部に取り外し可能に取り付けられる。一実施形態では、スリーブ部材はハウジングと一体型である。一実施形態では、キャップは、コレットをその前進位置に進めるための空気圧式空気圧を提供するために、ハウジングの中央通路と連通する前進ポートを含む。一実施形態では、キャップは、コレットをその格納位置に格納させるための空気圧式空気圧を提供するために、ハウジングの中央通路と連通する戻りポートを含む。一実施形態では、コレットは、センサー部材を含み、ここにおいてアクチュエータは、コレットがその格納位置にある時に、コレットのセンサー部材の整列をセンサーで感知するために、ハウジングの上端部に近接して位置するセンサーを含む。

一実施形態では、電極ホルダーはスリーブ部材の内側スリーブ内に位置付けられる。一実施形態では、電極ホルダーはアダプタシャフトを含み、電極はアダプタシャフトに取り外し可能に取り付けられており、ここにおいて電極キャップが、コレットがその前進位置にある時にコレットによって覆われ、電極キャップは、コレットがその格納位置にある時にコレットから露出される。一実施形態では、電極は溶接電極である。一実施形態では、ファスナーはリベットである。別の実施形態では、ファスナーはスタッドである。一実施形態では、内側スリーブは、面取り付き表面を有し、ハウジングの下端部に近接してハウジングの中央通路内に位置付けられる自由端を含み、ここにおいてコレットがその前進位置からその格納位置まで移動するとき、コレットのテーパ状部材が内側スリーブの面取り付き表面と係合する。一実施形態では、前進ポートおよび戻りポートはさらに、空気圧式空気圧を放出して、コレットがコレットの前進位置とコレットの格納位置との間の内側スリーブに対してアクチュエータ内を自由に動くようにするように適合される。

一実施形態では、組み合わせであって、溶接電極、およびアクチュエータと、アクチュエータに接続されたコレットとを備えたコレットアセンブリを有する溶接ガンであって、このコレットアセンブリが溶接電極に取り付けられ、このコレットがアクチュエータによって、コレットがファスナーを掴むように適合される前進位置から、およびコレットの少なくとも一部がアクチュエータ内に格納されることにより、電極がファスナーを外部ワークピースに溶接することを可能にし、かつこのコレットがファスナーを解除するように適合される格納位置から移動可能である。

図１は、実施形態による抵抗溶接ファスナー供給装置の正面斜視図である。 図２は、図１に示した供給装置の正面斜視図であるが、断面に示されるその特定の構成要素では、第一のホーム位置に示される供給装置である。 図３Ａは、図１および２に示された供給装置によって用いられるアクチュエータおよびコレット、第一のホーム位置に示されるアクチュエータ、およびコレット、の拡大図である。 図３Ｂは、第一のホーム位置に示されるコレットの一部分の正面断面図である。 図４は、図１および２の供給装置、供給装置によって用いられる上部電極がワークピースに向かって移動するように第二の位置に示される供給装置、の一部分の正面断面図である。 図５は、図４に示された供給装置のコレット、第二の位置に示されるコレット、の正面断面図である。 図６は、図４に示された供給装置のコレット、第二の位置に示されるコレット、の正面断面図である。 図７は、図１および２の供給装置、ファスナーが上部電極とワークピースとの間にクランプされるように第三の位置に示される供給装置、の一部分の正面断面図である。 図８は、図７に示された供給装置のコレット、第三の位置に示されるコレット、の正面断面図である。 図９は、図１および２の供給装置、コレットがファスナーから格納されているように第四の位置に示される供給装置、の一部分の正面断面図である。 図１０は、図９に示された供給装置のコレット、第四の位置に示されるコレット、の正面断面拡大図である。 図１１は、図９に示された供給装置のコレット、第四の位置に示されるコレット、の正面断面拡大図である。 図１２は、別の実施形態による抵抗溶接ファスナー供給装置の斜視図である。 図１３は、図１２に示される供給装置の電極に取り付けられたコレットアセンブリの側面断面図である。 図１４は、図１３に示されるコレットアセンブリの上面斜視図である。 図１５および１６は、図１４に示されるコレットアセンブリの側面断面図である。 同上。 図１７は、図１４に示されるコレットアセンブリによって使用されるスリーブの底部斜視図である。 図１８は、図１７に示すスリーブの一部分の拡大斜視図である。 図１９および２０はそれぞれ、図１４に示されるコレットアセンブリによって用いられるコレットの底部斜視図および上部斜視図である。 同上。 図２１は、図１４に示されるコレットアセンブリの上部斜視図であるが、センサーを含む。 図２２は、コレットアセンブリが前進位置にある、図２１に示されるコレットアセンブリの断面図である。 図２３は、コレットアセンブリが前進位置にある、図２１に示されるコレットアセンブリの断面図である。 図２４は、コレットアセンブリが格納位置にある、図２３に示されるコレットアセンブリの一部分の拡大図である。 図２５は、図１３に示されるコレットアセンブリの一部分の断面図であり、そしてさらに、リベットを係合および把持するコレットアセンブリの工程を示す。 図２６は、図１３に示されるコレットアセンブリの一部分の断面図であり、そしてさらに、リベットを係合および把持するコレットアセンブリの工程を示す。 図２７は、図１２に示される供給装置の一部分の斜視図であり、そしてさらに、供給装置がリベットをワークピースに溶接する工程を示し、コレットがそれぞれ前進位置および格納位置に示されている。 図２８は、図１２に示される供給装置の一部分の斜視図であり、そしてさらに、供給装置がリベットをワークピースに溶接する工程を示し、コレットがそれぞれ前進位置および格納位置に示されている。 図２９は、電極に取り付けられたコレットアセンブリの別の実施形態の側面断面図である。

図１および２は、抵抗溶接ファスナー供給装置１０（以下、「供給装置１０」）の実施形態を示す。一実施形態では、供給装置１０は、ワークピースＷ１、例えばシート、パネル、またはその他の適切な構造など、にファスナーを溶接するよう適合されている。一実施形態では、ワークピースＷ１は平坦なシートである。一実施形態では、ワークピースＷ１は凹部を含む。一実施形態では、供給装置１０は、溶接ハウジング１２、溶接ハウジング１２に取り付けられている上部溶接部分１４、および溶接ハウジング１２に取り付けられ、上部溶接部分１４の反対側に位置する下部溶接部分１６を含む。一実施形態では、上部溶接部分１４は、アクチュエータ１８、アクチュエータ１８に取り付けられ、それから延びるコレット２０、およびコレット２０を移動可能かつ摺動可能に受け取るようにサイズ設定、形成され、および適合されるも上部電極２２を含む。一実施形態では、コレット２０は、上部電極２２を囲み、上部電極２２に対して軸方向に移動可能である。一実施形態では、コレット２０は分割コレットである。一実施形態では、図１および２に示すように、コレット２０は、アクチュエータ１８から垂直方向にまたは実質的に垂直方向に、および下方に配向され、延在する。一実施形態では、下部溶接部分１６は下部電極２４を含む。一実施形態では、下部電極２４は、上方におよび、垂直方向にまたは実質的に垂直方向に、延在する。一実施形態では、下部電極２４は、上部電極２２と軸方向に整列する。その他の実施形態では、供給装置１０は、上部電極２２および、下部電極２４は互いに整列することを理解されつつ、コレット２０、上部電極２２、および下部電極２４が、その他の方向、配向、および位置に延在するように構築されてもよい。

さらに図１および２参照すると、一実施形態では、供給装置１０が、上部供給部分１４と下部の固定点送達部分３０とを有するファスナー送達システム２６を含み、ファスナー送達システム２６の一端が上部供給部分２８に取り付けられ、反対端がコレット２０に接続されているが、以下でさらに詳細に説明する。一実施形態では、上部供給部分２８は実質的に細長く、一方で下部の固定点送達部分３０は一般的にＬ字型である。一実施形態では、上部供給部分２８は、内側供給管３２を含み、一方で下部の固定点送達部分３０は、上部供給部分２８の供給管３２と連通する内側トラック３４を含む。一実施形態では、ファスナー送達システム２６は、上部供給部分２８から下部の固定点送達部分３０まで、およびコレット２０内に、単一または複数のファスナーを受け取り、かつ供給するように適合されている。一実施形態では、内側供給管３２および内側トラック３４は、ファスナーを受け取ってコレット２０に搬送するようにサイズ設定および形成されている。一実施形態では、ファスナーは、リベットである。一実施形態では、リベットは抵抗溶接リベットである。一実施形態では、ファスナー送達システム２６は、固定／溶接プロセスの１サイクルの間に、単一ファスナーをコレット２０に供給する。他の実施形態では、ファスナー送達システム２６は、より速いサイクル時間の間、システムでステージングするための複数のファスナーを供給する。別の実施形態では、供給装置１０は、下部の固定点送達部分３０を通してファスナーを送るために、振動ボウルまたはその他適切な供給装置を利用する。別の実施形態では、供給装置１０は、ファスナーを通して供給するための、固定点送達部分３０に取り付けられた、ファスナーのカートリッジを利用しうる。別の実施形態では、ファスナーは、手動でまたは手による装填でコレット２０内に供給されうる。他の実施形態では、ファスナー送達システム２６は、溶接機の固定電極または移動電極のいずれかに位置することができる。

図３Ａを参照すると、一実施形態では、アクチュエータ１８は、上端部および下端部を有する管状形成ハウジング３６、および下端部に近接して位置するに内部レッジ３８を含む。一実施形態では、第一の管状部材４０は、ハウジング３６内に位置し、細長いシャンク部４２とその上端部にフランジ４４とを含み、フランジ４４は係合しているハウジング３６のレッジ３８と並置され、その下端部でハウジング３６に取り付けられている。一実施形態では、第一の管状部材４０の細長いシャンク部４２の一部分が、ハウジング３６の下端部から延在する。一実施形態では、第一の管状部材４０の細長いシャンク部４２は、その下端部に位置する内部環状レッジ４６を含む。一実施形態では、第二の管状部材４８は、ハウジング３６内に位置し、その一端部に細長いシャンク部５０とフランジ５２とを含む。一実施形態では、第二の管状部材４８の細長いシャンク部５０の一部は、第一の管状部材４０の細長いシャンク部４２内に配置され、第二の管状部材４８のフランジ５２は、その上端部で近接してハウジング３６に取り付けられている。一実施形態では、アクチュエータ１８は、第一の管状部材４０の細長いシャンク部４２の下端部を通って横断方向に、並びに以下で説明するコレット２０を通って、延在するピン５３を含む。

図３Ａおよび３Ｂを参照すると、一実施形態では、コレット２０が、その一端部にベース５４と、ベース５４から延在する複数のコレットフィンガー５６とを含み、その各々が下端部にテーパ状の把持部分５８を含む。一実施形態では、コレット２０のコレットフィンガー５６の把持部分５８のそれぞれは、内部バンプ５７を含む（図１１も参照）。一実施形態では、内部バンプ５７は丸くされている。一実施形態では、細長いスロット５９は、複数のコレットフィンガー５６の間で軸方向に形成され、スロット５９は、コレットフィンガー５６の下端部に近接して位置するテーパ状端部６１を含む。一実施形態では、ベース５４は、第一のバネ６２を受け取るようにサイズ設定され、形成される環状溝６０と、それを通してアクチュエータ１８のピン５３を受け取るようにサイズ設定され、形成される横断方向スロット６５とを含む。一実施形態では、第一のバネ６２は、コレット２０が開いたり閉じたりするのにつれて、複数のコレットフィンガー５６を一緒に固定する。一実施形態では、コレット２０のベース５４のレッジ４６は、第一の管状部材４０に接触せず、スロット５９はピン５３上で停止し、およびアクチュエータ１８のピン５３は、コレット２０の移動を制限するが、これは以下で説明する。一実施形態では、上部電極２２は、アクチュエータ１８を、特に、第一および第二の管状部材４０、４８を通って延在し、およびコレット２０を通って延在する。一実施形態では、第二のバネ６４は、アクチュエータ１８の第一および第二の管状部材４０、４８内に、および上部電極２２の周りに位置付けられる。一実施形態では、第二のバネ６４の一端部が、コレット２０のベース５４の上部と係合する。一実施形態では、第二のバネ６４は、コレット２０の移動を促進するようにコレット２０に対してバネ力を発揮するが、このことは以下でさらに詳細を説明する。

図１〜３Ｂを参照すると、ファスナー送達システム２６の固定点送達部分３０は、下部の固定点送達部分３０の下端部に取り付けられ、そこから延在するリング６６を含む。一実施形態では、リング６６は、それを通してコレット２０の複数のコレットフィンガー５６を軸方向に受け取るように、サイズ設定および形成される。一実施形態では、リング６６は、コレット２０のスロット５９を通して横断方向に延在するピン６８を含む。一実施形態では、リング６６のピン６８は、コレットのスロット５９内で移動可能であるが、このことは以下に記載するものとする。

図１〜３Ａを参照すると、一実施形態では、供給装置１０はサイクルをホーム位置で開始する。ファスナーＦは、ファスナー送達システム２６を通して固定点送達部分３０へ供給される。供給装置１０がそのホーム位置にあり、第二のバネ６４がワークピースＷ１の方向に向かって軸方向にコレット２０をバイアスする。コレット２０のスロット５９の上端が、アクチュエータ１８のピン５３に接触し、そしてそのようにして、上部電極２２に対してコレット２０の位置を制御する。コレット２０のスロット５９のテーパ状端部６１が、リング６６のピン６８に接触するとき、コレットフィンガー５６コレット２０は強制的に開かれ互いに分散させられて、それにより、ファスナーＦがコレット２０に、より具体的には、コレットフィンガー５６の把持部分５８の間に、入ることを可能にする。一実施形態では、コレット２０内の開口部は、ファスナーＦがコレット２０内を通ると戻り止めが作成されるように制御することができ、それによって、ファスナーＦの正の位置決めを提供することができる。コレット２０の第一のバネ６２は、コレット２０のコレットフィンガー５６を一緒に維持し、かつ、コレットフィンガー５６が互いに分離し分散できるようにする目的で拡張可能であり、例えばファスナーＦを受け取る場合など、必要に応じて開くように蝶番式に動く。この点で、ファスナーＦは、ファスナー送達システム２６の供給管３２を介して送られ、ファスナー送達システム２６の固定点送達部分３０を通過してコレット２０内に入る。

図４〜６を参照すると、一実施形態では、上部電極２２は、ワークピースＷ１、Ｗ２に向けて軸方向にＤ１の距離を動く。上部電極２２がワークピースＷ１、Ｗ２に向かって動くと、コレット２０のスロット５９のテーパ状端部６１がファスナー送達システム２６のリング６８のピン６８から離れるように動く。次に、コレット２０のコレットフィンガー５６が閉じて、その把持部分５８がファスナーＦをしっかり掴み、かつファスナーＦの上部および下部電極２２、２４との整列を維持する。

図７および８を参照すると、上部電極２２は、ワークピースＷ１のシート線に向かって距離Ｄ２を、ファスナーＦがワークピースＷ１と上部電極２２との間に捉えられるまで、さらに移動する。コレット２０がワークピースＷ１に最初に接触した場合、それは押し戻され上部電極２２をよけて動く。この機能により、比較的短いファスナーを取り付けることができる。供給装置１０の一般的な設計は、とりわけ凹部Ｒの壁が妨害物を作るためファスナーＦへの側面アクセスがない場合、ワークピースＷ１の凹部Ｒ内にファスナーを取り付けることを可能にする。

図９および１０を参照すると、アクチュエータ１８は係合し、通電されており、コレット２０は、上部電極２２の軸に沿ってワークピースＷ１、Ｗ２から離れるように格納し、従って電極先端部２３を露出する。これに関連して、アクチュエータ１８のピン５３は、コレット２０のスロット５９の上端部に接触し、分離しているコレットフィンガー５６を引いて、かつコレット２０を後方へ引いて、アクチュエータ１８を格納させる。上部電極２２の先端部２３の「ドレスライン」の後ろに、コレット２０を格納させることにより、先端部２３がドレスされる。ファスナーＦは次に、上部および下部電極２２、２４を介してワークピースＷ１、Ｗ２に溶接される。図１１を参照すると、丸みを帯びたバンプ５７が上部電極２２上の過剰な摩耗を防ぐ。一実施形態では、上部電極２２は摩耗しドレスされるので、ファスナーＦにギャップを調節する必要はない。ファスナーＦの固定は、溶接プロセスの間、ファスナーＦに対する上部電極２２の位置に依存しない。

サイクルが完了した後、上部電極２２は格納し、アクチュエータ１８はコレット２０を、上部電極２２の先端部２３を越えて戻し、供給装置１０はその第一のホーム位置に戻る。コレット２０は、再びファスナー送達システム２６と整列し、次のファスナーＦが入れるように再度開く。

図１２〜２８は、抵抗溶接ファスナー供給装置１１０（以下、「供給装置１１０」）の別の実施形態を示す。別途明記されない限り、図１２〜２８の実施形態は、図１〜１１の実施形態と同じ基本的な方法で構築され、組み立てられる。

図１２および１３を参照すると、一実施形態では、供給装置１１０が、上部溶接部分１１４と、上部溶接部分１１４の反対側の下部溶接部分１１６とを有する抵抗溶接用溶接ガン１１２を含む。一実施形態では、上部溶接部分１１４は、上部電極ホルダー１２２を含む。図１３を参照すると、一実施形態では、上部電極ホルダー１２２が、シャンク１２５を含み、そのシャンク１２５の一端部は、電極アダプター１２７に取り外し可能に取り付けられ、かつ電極アダプター１２７から延在し、反対側の端部は電極１２３を取り外し可能に受け取るようにサイズ設定および形成される。一実施形態では、電極１２３は、滑らかな半径方向の外部表面を持つ。一実施形態では、電極１２３は、キャップである。

さらに図１２および１３を参照すると、一実施形態では、上部溶接部分１１４は、アクチュエータ１１８と、アクチュエータ１１８に取り付けられ、そこから延在するコレット１２０とを有するコレットアセンブリ１１１を含む。一実施形態では、アクチュエータ１１８は、空気圧式筒体である。別の実施形態では、アクチュエータ１１８は、電気ソレノイドアクチュエータである。一実施形態では、上部電極ホルダー１２２は、コレット１２０を移動可能かつ摺動可能に受け取るように、サイズ設定され、形成され、適合される（図１３を参照）。一実施形態では、コレット１２０は、上部電極ホルダー１２２を囲み、上部電極ホルダー１２２に対して軸方向に移動可能である。一実施形態では、コレット１２０は分割コレットである。一実施形態では、コレット１２０は、例えばリベットなどの、ファスナーＦと係合するように適合されるが、以下でさらに詳細に記述される。

図１４〜１８を参照すると、一実施形態では、アクチュエータ１１８は、上端部１３８と、上端部１３８の反対側の下端部１４０とを有する管状形成ハウジング１３６、上端部１３８から下端部１４０まで延在する中央通路１４２、および上端部１３８に近接して位置するフランジ部分１４４を含む。一実施形態では、以下でさらに詳細に記述されるが、フランジ部分１４４は、その中に横断方向に延在する円筒形のチャンバー１４６を含み、かつコレット戻りセンサー２３０を受け取るようにサイズ設定され形成される。一実施形態では、ハウジング１３６のフランジ部分１４４は、その周辺に近接して位置する複数の穴を含み（図示せず）、その目的を以下に記載するものとする。一実施形態では、戻り通路１５０は、ハウジング１３６の下端部１４０に近接する上端部１３８から、ハウジング１３６の側壁１５２を通って延在し、ハウジング１３６の下端部１４０に近接するハウジング１３６の中央通路１４２と連通するベンド１５４を含む（図１５を参照）。

一実施形態では、アクチュエータ１１８は、円形のキャップ１５８と、キャップ１５８下部面から延在する、中央に位置する管状形成内側スリーブ１６０とを有する、スリーブ部材１５６を含む。一実施形態では、内側スリーブ１６０は、上部電極ホルダー１２２を受け取るようにサイズ設定され、形成される、内側通路１６２を含む。一実施形態では、内側スリーブ１６０の自由端１６３は、環状の面取り付き表面１６５を含む。キャップ１５８の上面１６４は、中央に位置する円形の開口１７０を形成する把持部分１６８ａ、１６８ｂを有するクランプ部材１６６を含み、内側通路１６２と連通して整列し、それを通って上部電極ホルダー１２２を受け取るようにサイズ設定され、形成される。把持部分１６８ａは、そこを通って横断方向に延在する穴１７２ａを含み、一方把持部分１６８ｂは、部分的にその中に延在する穴１７２ｂを含む。この穴１７２ａ、１７２ｂは、コレットアセンブリ１１１を上部電極ホルダー１２２に取り外し可能にクランプするため、例えばクランプねじなどの、ファスナー１７４を受け取るようにサイズ設定され、形成される。キャップ１６６の上面１６４はさらに、そこから外向きに斜めに延在するベース１７６を含む。ベース１７６は、その中に形成される第一および第二の穴１７８、１８０を含む。一実施形態では、穴１７８、１８０は、互いに隣接して位置付けられる。一実施形態では、第一および第二の穴１７８、１８０の各々は、内部ねじ山を含む。一実施形態では、第一の穴１７８は、前進ポート１８２を取り外し可能に受け取るように適合され、第二の穴１８０は、戻りポート１８４を取り外し可能に受け取るように適合される（例えば、図１４を参照）。一実施形態では、キャップ１６６は、複数の開口１８６とスロット１８８とを含み、この目的と機能は以下に記述するものとする。

一実施形態では、スリーブ部材１５６は、ポリマー材料で作製される。別の実施形態では、スリーブ部材１５６は、複合材料で作製される。別の実施形態では、スリーブ部材１５６は、金属で作製される。別の実施形態では、スリーブ部材１５６は、非磁性材料で作製される。別の実施形態では、スリーブ部材１５６は、溶接プロセス中にスパッタをはじくよう適合された材料で被覆される。

一実施形態では、スリーブ部材１５６およびハウジング１３６は、スリーブ部材１５６の内側スリーブ１６０がハウジング１３６の中央通路１４２内に位置するように、互いに組み立てられ、スリーブ部材１５６のキャップ１５８は、ハウジング１３６の上端部１３８と係合する。スリーブ部材１５６のキャップ１５８は、対応する整列されたキャップ１５８の開口１８６とハウジング１３６のフランジ部分１４４の穴と延在する複数のファスナー１９０によって、ハウジング１３６の上端部１３８に取り外し可能に固定される。一実施形態では、第一の穴１７８そして次に前進ポート１８２は、ハウジングの中央通路１４２と連通しており、一方第二の穴１８０そして次に戻りポート１８４は、ハウジング１４２の戻り通路１５０と連通している。

図１４〜１６、１９および２０を参照すると、一実施形態では、コレット１２０が、第一の端部２０１、第一の端部２０１の反対側の第二の端部２０３、第一の端部２０１にあるベース２００、ベース２００から延在する細長いシャンク部２０２、および細長いシャンク部２０２から延在する複数のコレットフィンガー２０４を含み、これらの各々は、第二の端部２０３に近接するテーパ状の把持部分２０６を含む。一実施形態では、コレットフィンガー２０４は、円錐形状を形成する。別の実施形態では、コレットフィンガー２０４は、コレット１２０を、フランジ、壁、または、そのようなコレットフィンガー２０４の平坦な側面上の他の密着領域に近接して位置させるために、および次に、ファスナーＦを、ワークピース上のそのような領域に取り付けられるようにさせるために、平坦な側面を形成する。一実施形態では、コレット１２０は、６つのコレットフィンガー２０４を含む。一実施形態では、コレット１２０は、２つのコレットフィンガー２０４を含む。一実施形態では、コレット１２０は、３つのコレットフィンガー２０４を含む。一実施形態では、コレット１２０は、４つのコレットフィンガー２０４を含む。一実施形態では、コレット１２０は、５つのコレットフィンガー２０４を含む。一実施形態では、コレット１２０は、６つより多いコレットフィンガー２０４を含む。一実施形態では、コレットフィンガー２０４は互いに等しく間隙を介している。別の実施形態では、コレット１２０を、フランジ、壁、または、そのようなコレットフィンガー２０４のギャップがある側面上の他の密着領域に近接して位置させるために、および次に、ファスナーＦを、ワークピース上のそのような領域に取り付けられるようにさせるために、少なくとも一つのギャップが、二つのコレットフィンガー２０４の間に形成される。一実施形態では、ベース２００は、シャンク部２０２の外径よりも大きい外径を含む。

一実施形態では、センサーリング２１１がシャンク部２０２上に取り付けられ、および下に、およびコレット１２０のベース２００と並置される。一実施形態では、センサーリング２１１は金属で作製される。実施形態では、センサーリング２１１は鉄環である。一実施形態では、内部通路２０５は、コレット１２０の第一の端部２０１から第二の端部２０３に延在する。

一実施形態では、コレット１２０のコレットフィンガー２０４の把持部分２０６のそれぞれは、内部バンプ２０８を含む。一実施形態では、それぞれの内部バンプ２０８は、丸みを帯びた形状である。一実施形態では、把持部分２０６のそれぞれは、コレット１２０の長軸方向軸Ａ−Ａに対して斜めに外向きに延在する第一の内部把持セグメント２１０と、コレット１２０の長軸方向軸Ａ−Ａに対して斜めに内向きに延在する第二の内部把持セグメント２１２を含み、コレット１２０の自由な第二端部２０３を形成する。一実施形態では、把持セグメント２１２は、その端部でテーパ状であり、ファスナーＦがコレット１２０内に入るのを促進する。一実施形態では、コレット１２０の把持部分２０６のセグメント２１０、２１２は、例えばリベットのヘッドなどの、ファスナーＦの幾何学的形状と調和して、収容する。一実施形態では、把持セグメントのテーパ状端部２１２は、リベットの丸みを帯びたヘッドと一致し、その結果、コレットフィンガー２０４が、リベットがその開口部内に駆動されるように、外向きに膨張する。一実施形態では、細長いスロット２１４は、コレットフィンガー２０４の対応する隣接対の間で軸方向に形成される。一実施形態では、フィンガー２０４は、リング２１８を受け取るようにサイズ設定され、形成された外部溝２１６を形成する。一実施形態では、リング２１８は、Ｏリングである。別の実施形態では、リング２１８は、金属バネである。一実施形態では、リング２１８は、内側の半径方向の力を、コレットフィンガー２０４に対して提供し、溶接サイクルの間に必要な場合、それらを閉位置に維持する。

一実施形態では、コレット２１０は、ポリマー材料で作製される。別の実施形態では、コレット２１０は、複合材料で作製される。一実施形態では、コレット２１０は、金属で作製される。一実施形態では、コレット２１０は、バネ鋼で作製される。別の実施形態では、コレット２１０は、非磁性材料で作製される。一実施形態では、コレット２１０は、ステンレス鋼で作製される。別の実施形態では、コレット２１０アルミニウム青銅で作製される。別の実施形態では、コレット２１０は、セラミック材で作製される。別の実施形態では、コレット２１０は、保護材で被覆される。一実施形態では、保護被覆材料は、溶接プロセスから、溶接ガン１１２または隣接する溶接ガンのいずれかによる溶接スパッタがコレット１２０に付着することを防止する。

一実施形態では、コレット１２０は、コレット１２０のベース２００とシャンク部２０２の一部分とがアクチュエータ１１８の中央通路１４２内に配置され、かつ内側スリーブ１６０がコレット１２０の内部通路２０５内に配置されるように、アクチュエータ１１８と組み立てられる。端部キャップ２２０は、ハウジング１３６上にその下端部１４０で、取り外し可能に取り付けられ、それによって、アクチュエータ１１８にコレット１２０が固定される。一実施形態では、端部キャップ２２０は、ハウジング１３６にカムロック機構によって取り付けられる。別の実施形態では、端部キャップ２２０は、ハウジング１３６に螺合するように取り付けられる。別の実施形態では、端部キャップ２２０は、キャップ２２０の、手動での、手工具による、または自動作動でのいずれかでの、取り付けおよび取り外しを促進するため、ローレット加工、フラット、ノッチ、ピンまたはその他の手段を含む。

図２１〜２４を参照すると、一実施形態では、アクチュエータ１１８のチャンバー１４６（図１４にもまた示されている）は、センサー２３０を受け取るように適合される。センサー２３０の電気ワイヤー２３２は、キャップ１５８のスロット１８８を通過することができるようにしてある。一実施形態では、センサー２３０は、コレット１２０のセンサーリング２１１がセンサー２３０と整列していない場合、図２３に示すように、コレット１２０が前進位置にある場合、および図２４に示すように、コレット１２０が完全に格納位置にあってセンサーリング２１１がセンサー２３０と整列した場合を感知する。一実施形態では、センサー２３０、およびチャンバー１４６は、空気圧に晒されないように位置付けられており、従って、その中で対応する空気圧の漏れが発生しない。別の実施形態では、センサーリング２１１は、コレットアセンブリ２１１のいかなるシールによっても拭き取られないように、コレット１２０上に配置される。

図２５を参照すると、コレット１２０は、アクチュエータ１１８の前進ポート１８２において空気圧式空気圧を用いて完全に前進位置にいる、およびリベットＲＶは、コレット１２０の下に位置する上流移送システムから供給装置１１０に与えられる（図２５には示されず）。一実施形態では、リベットＲＶはリベットヘッドＨ、およびステムＳを含む。リベットＲＶは、その中でコレット１２０と軸方向に整列され、コレットフィンガー２０４の把持部分２０６中に、移送システムによって軸方向に押し込まれる。コレットフィンガー２０４は、リベットヘッドＨがコレット１２０に押し込まれるように、外向きに偏向される。図２６に示すように、リベットヘッドＨは、コレット１２０にはめ込まれ、同軸に整列され、コレットフィンガー２０４の把持部分２０６の第一および第二の内部把持セグメント２１０、２１２に対して固定される。上述の通り、一実施形態では、把持セグメントのテーパ状端部２１２は、リベットＲＶの丸みを帯びたリベットヘッドＨと一致し、その結果、コレットフィンガー２０４が、リベットＲＶがその開口部内に駆動されるように、外向きに膨張する。リング２１８は、コレットフィンガー２０４に対して追加的な半径方向の力を提供し、リベットＲＶ上のコレット１２０の掴みを維持する補助をする。一実施形態では、コレット１２０は、さまざまな直径を持つリベットヘッドを掴むように適合されている。一実施形態では、コレット１２０は、例えばリベットがねじ付きステムを有するように、ステムＳが上を向く場合、リベットＲＶを握るように適合されている。これに関して、電極１２３は、ねじ付きステムＳを有するリベットＲＶの幾何学的形状に合わせるためにサイズ設定され、形成される（例えば、ドーナツ形の溶接を提供するために）。一実施形態では、リベットＲＶがコレット１２０に装填された後、リベット移送システムインデックスが、コレット１２０から離れる。一実施形態では、ロボット移動時間内に埋められたリベット装填プロセス時間を維持して、接合‐接合サイクル時間への影響を最小限または皆無にするために、リベット移送システムインデックスは、溶接継手の間のロボットの移動と同時に起こる場合がある。一実施形態では、リベットＲＶは、重力に対してのみだけでなく、ロボットの動作および溶接機の慣性に関連するすべての力に対して保持されている。

図２７を参照すると、供給装置１１０は、リベットＲＶをワークピースＷ上の接合部まで前進させ、リベットＨは、上部電極ホルダー１２２と下部電極１２４とによってそこで溶接する準備をする。再び、一実施形態では、この動きはロボットの溶接ガンの動きと時間的に平行になることができる。この位置で、アクチュエータ１１８の前進ポート１８２および戻りポート１８４の両方は、前進空気圧式空気が放出される排気状態に配置され、それによってコレット１２０が、アクチュエータ１１８内で、および内側スリーブ１６０に対して、「浮く」またはより拘束のない状態でいることが可能になる。これにより、上部電極ホルダー１２２がリベットＲＶに対してクランプすることも可能になる。一実施形態では、コレット１２０は、作動中の摩擦抵抗を最小化し、リベットＲＶがコレットフィンガー２０４の背面を通って飛び出すのを防ぐために、動的シールを含まない。別の実施形態では、コレット１２０は、低い離脱摩擦のシールを含む。

図２８を参照すると、リベットＲＶがワークピースＷに接触すると、リベット上の力がコレット１２０を押し、コレット１２０は、リベットＲＶが電極１２３とワークピースＷとの間に挟まれるまで、ハウジング１３６内に軸方向にスライドする。一実施形態では、本明細書に記載のコレット１２０の構造および特徴は、電極の先端部のドレッシングの後、コレット１２０が電極１２３の高さの減少を自動的に補正することを可能にする。この時点で、リベットＲはワークピースＷに対して保持され、および、コレット１２０をリベットＲから格納させ、ワークピースＷから離れさせ、電極１２３を露出させるために、コレット１２０は戻りポート１８４上で空気圧式圧力によって格納する。コレット１２０の格納動作は、コレットフィンガー２０４をリベットＲのヘッドＨの外側端部から露出させる。これに関して、コレットフィンガー２０４の把持部分２０６の内部表面が、電極１２３の半径方向の外部表面に沿って、および続いてスリーブ部材１５６の内側スリーブ１６０の面取り付き表面１６５に沿って、進む（図２４を参照）。一部の実施形態では、上部電極ホルダー１２２は、電極１２３を接続するためのロックテーパ状部分を含んでもよく（図２５および２６を参照）従って、電極シャンク１２５と電極１２３との間に環状ギャップまたはノッチ１２９が生成されることに留意されたい。コレットフィンガー２０４が、内側スリーブ１６０の面取り付き表面１６５に沿って進む場合、内側スリーブ１６０は、コレットフィンガー２０４をノッチ１２９内での係合と詰まりから防ぐ。さらに、内側スリーブ１６０は、電極シャンク１２５の外部表面とコレット１２０の内部表面との間のギャップの一部分を充填し、それによって、コレット１２０の、格納するときの滑らかな動きを可能にする。コレット１２０が完全に格納されている場合、コレット１２０がリベットＲの溶接プロセスから十分な距離のワークピースＷに位置するように、スパーク、破片、排水、ヒューム、熱がコレット１２０に損傷を与えないように、コレット１２０は安全な領域内に位置付けられている。これに関して、センサーリング２１１は、コレット１２０がその完全な格納位置にある場合、センサー２３０と整列している。コレット１２０がその完全な格納位置にあるという指示を得ることは、コレット１２０、または電極キャップ保守装置への損傷を防止するために、溶接プロセスの間、および、電極１２３の交換およびドレッシングなど、電極の保守の間に重要である。

リベットＲＶの溶接が実施され、溶接スケジュール配列が完了すると、次のリベット移送サイクルの準備で、溶接ガンアクチュエータが、上部電極ホルダー１２２を開口位置に戻すように格納され、コレット１２０は空気圧式空気を適用されて、アクチュエータ１１８の前進ポート１８２まで前進させられる。

一実施形態では、供給装置１１０は、リベットＲＶの、抵抗溶接ガンへの取り扱い、仕分け、および適応、供給および提示のための統合されたａｕｘｉｌｌａｒｙな構成要素のシステムと共に、ロボットオートメーションに適合された既存の抵抗スポット溶接ガンに使用することができる。一実施形態では、供給装置１１０は、台座（すなわち、固定）抵抗溶接機器にも適用されてもよく、部品はロボットでまたは手動でステーションに供給されてもよい。一実施形態では、コレット１２０は、リベットＲを自動的に供給するように適合される。別の実施形態では、コレット１２０は、リベットＲを手動で供給するように適合される。一実施形態では、コレット１２０は、リベットＲの誤った供給が起こった場合は、手動でまたは自動制御によってクリアされ格納することができる。一実施形態では、コレット１２０は、１２ｍｍ〜２５ｍｍ超の範囲の電極直径を収容するようにサイズ設定および形成されうる。一実施形態では、コレット１２０は、１０ｍｍ〜２５ｍｍ超の範囲のリベット直径を収容するようにサイズ設定および形成されうる。一実施形態では、コレット１２０によりリベットＲＶを機械的に把持することは、リベット材料に依存しない。別の実施形態では、供給装置１１０は、コレット１２０を格納および電極ホルダー１２２を露出するために、リベットＲＶなしで従来の抵抗スポット溶接を実施するために使用してもよい。

一実施形態では、リベットＲＶは、上流移送システムを介してコレット１２０中に装填される。その他の実施形態では、供給装置１１０は任意の方向にある一方で、リベットＲＶはコレット１２０中に装填されてもよい。その他の実施形態では、供給装置１１０が加速度的に動く一方で、リベットＲＶはコレット１２０中に装填されてもよい。

電極のドレッシング作業の間、上部および下部電極１２３、１２４は、例えば、銅などの材料の、例えば２ｍｍ〜６ｍｍ分の材料の長さを失う場合があることにさらに留意されたい。結果として、コレット１２０の電極面からリベット供給位置までのギャップ距離が増加する。コレット１２０は、溶接ガンの接近工程中に電極面に対して等しくされて、電極と接触し、軸方向の整列を維持し、また電極浸食を最小化する一方で、溶接品質を最大化する低抵抗界面を提供してもよい。従って、コレット１２０の位置は、電極１２３の長さ、および電極１２３はリベット位置決めまたは保持の一部ではないという事実に依存せず、リベットＲＶは電極キャップ保守サイクルの状態に関係なく、定位置にしっかりと保持される。これは、ドレッシングされた電極１２３の端部とリベットＲＶへの接触との間の距離が、ドレッシングサイクルを通して増加するが、溶接ガンアクチュエータはこの追加の移動距離を占めるからである。

一実施形態では、電極１２３保守インターバルの間、コレット１２０はアクチュエータ１１８内に格納されてもよい。これは、空気圧式空気を戻りポート１８４に適用することによって実施されうる。この状態は、リベット溶接操作の間、上述したとおり同じ状態である。コレット１２０が格納されている場合、電極１２３が露出され、電極１２３をキャップドレッシング機械中に入れることができるように、十分な間隙が提供される。またこの状態で、電極１２３が、溶接キャップ抽出装置／交換機に提示される。前述は、上部電極ホルダー１２２の比較的大きな直径に従いコレットフィンガー２０４によって可能であり、フィンガー２０４がそれを超えて伸ばすことを可能にする。別の実施形態では、供給装置１１０は、コレット１２０のスロット２１４から離れるようにあらゆるすすを吹き飛ばし、またはすべての飛散するスパッタをそらす目的で、コレット１２０の内部に清潔を保ち、あらゆる異質な粒子の蓄積を低減し、次に保守の問題を軽減する目的で、コレット１２０を通して圧縮空気の下へのおよび外への破裂を提供するように適合されている。一実施形態では、コレット１２０は、ハウジング１３６から端部キャップ２２０を取り外すことによって、取り外され、交換されてもよい。コレット１２０は取り外して、軽軸力と置き換えることができる。

図２９は、アクチュエータ３１８とコレット３２０とを含むコレットアセンブリ３１１の別の実施形態を示す。コレットアセンブリ３１１は、細長いスリーブを持つスリーブ部材がないことを除いて、コレットアセンブリ１１１と類似した方法で構築され、機能する。一実施形態では、アクチュエータ３１８は、上端部３３８、下端部３４０、上端部３３８に取り外し可能に固定されている上部キャップ３５８、および下端部３４０に取り外し可能に固定されている端部キャップ３３５を有するハウジング３３６を含む。一実施形態では、端部キャップ３３５は、内部ねじ山３２７およびハウジング３３６を有し、端部キャップ３３５の内部ねじ山３２７に螺合する、下端部３４０に近接する外部ねじ山３２９を有する。一実施形態では、上部電極３２２は、丸みを帯びた端部３２９を有するシャンク３２５を含む。一実施形態では、コレットフィンガー４０４の把持部分４０６の内部表面が、コレットが格納されるとき、電極キャップ３２３の半径方向の外部表面に沿って、および続いて上部電極３２２の丸みを帯びた端部３２９に沿って、進む。

本明細書に記載の実施形態は単なる例示であり、当業者は本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく多くの変形および変更を行うことができることを理解されたい。そのような変形及び変更の全ては、特許請求の範囲内に含まれることが意図される。

Claims (22)

1. アクチュエータと、前記アクチュエータに接続されたコレットとを備えたコレットアセンブリであって、前記コレットアセンブリが、外部電極ホルダー上に取り付けられるように適合され、前記コレットが、前記アクチュエータによって、前記コレットがファスナーを掴むように適合される前進位置から、ならびに前記コレットの少なくとも一部が前記アクチュエータ内に格納されることにより電極が前記電極ホルダーに取り付けられて前記ファスナーを係合することを可能にし、かつ前記コレットが前記ファスナーを解除するように適合される格納位置から、移動可能である、コレットアセンブリ。
2. 前記コレットが、細長いシャンク部および前記シャンク部から延在する複数のコレットフィンガーを含み、前記複数のコレットフィンガーが、前記コレットがその前進位置にあるときに、前記ファスナーを掴むようにサイズ設定され、形成される、請求項１に記載のコレットアセンブリ。
3. 前記複数のコレットフィンガーの各々が、把持部分を含む、請求項２に記載のコレットアセンブリ。
4. 前記把持部分の各々が、前記コレットの長軸方向軸に対して内向きにテーパ状にされたテーパ状部材を含む、請求項３に記載のコレットアセンブリ。
5. 前記把持部分の各々が、前記コレットの前記長軸方向軸に対して外向きに前記テーパ状部材から延在する第一の把持セグメントと、前記コレットの前記長軸方向軸に対して内向きに前記第一の把持セグメントから延在する第二の把持セグメントと、を含む、請求項４に記載のコレットアセンブリ。
6. 前記コレットが、前記複数のコレットフィンガーの周りに位置付けられたリングを含む、請求項２に記載のコレットアセンブリ。
7. 前記アクチュエータが、上端部、前記上端部の反対側の下端部、および前記上端部から前記下端部まで延在する中央通路を有するハウジングを含み、ここにおいて、前記コレットが、前記アクチュエータの前記ハウジングの前記中央通路内に摺動可能に位置付けられる、請求項５に記載のコレットアセンブリ。
8. 前記アクチュエータが、前記アクチュエータの前記ハウジングの前記中央通路内に位置付けられた内側スリーブを有するスリーブ部材を含み、ここにおいて、前記コレットが内部通路を含み、またここにおいて、前記アクチュエータの前記スリーブ部材の前記内側スリーブが、前記コレットの前記内部通路内に位置付けられる、請求項７に記載のコレットアセンブリ。
9. 前記スリーブ部材が、前記ハウジングの前記上端部に取り付けられたキャップを含む、請求項８に記載のコレットアセンブリ。
10. 前記キャップが、前記ハウジングの前記上端部に取り外し可能に取り付けられる、請求項９に記載のコレットアセンブリ。
11. 前記スリーブ部材が、前記ハウジングと一体型である、請求項９に記載のコレットアセンブリ。
12. 前記キャップが、前記コレットをその前進位置に進めるための空気圧式空気圧を提供するために、前記ハウジングの前記中央通路と連通する前進ポートを含む、請求項９に記載のコレットアセンブリ。
13. 前記キャップが、前記コレットをその格納位置に格納するための空気圧式空気圧を提供するために、前記ハウジングの前記中央通路と連通する戻りポートを含む、請求項１２に記載のコレットアセンブリ。
14. 前記コレットが、センサー部材を含み、ここにおいて、前記アクチュエータが、前記コレットがその格納位置にある時に、前記コレットの前記センサー部材の整列をセンサーで感知するために、前記ハウジングの前記上端部に近接して位置する前記センサーを含む、請求項１３に記載のコレットアセンブリ。
15. 前記電極ホルダーが、前記スリーブ部材の前記内側スリーブ内に位置付けられる、請求項８に記載のコレットアセンブリ。
16. 前記電極ホルダーが、アダプタシャフトを含み、前記電極が、前記アダプタシャフトに取り外し可能に取り付けられており、ここにおいて、電極が、前記コレットがその前進位置にある時に、前記コレットによって覆われ、前記電極が、前記コレットがその格納位置にある時に、前記コレットから露出される、請求項１５に記載のコレットアセンブリ。
17. 前記電極が溶接電極である、請求項１６に記載のコレットアセンブリ。
18. 前記ファスナーがリベットである、請求項１７に記載のコレットアセンブリ。
19. 前記ファスナーがスタッドである、請求項１７に記載のコレットアセンブリ。
20. 前記内側スリーブが、面取り付き表面を有し、前記ハウジングの前記下端部に近接して前記ハウジングの前記中央通路内に位置付けられる自由端を含み、ここにおいて、前記コレットがその前進位置からその格納位置まで移動するとき、前記コレットの前記テーパ状部材が前記内側スリーブの前記面取り付き表面と係合する、請求項８に記載のコレットアセンブリ。
21. 前記前進ポートおよび前記戻りポートはさらに、前記空気圧式空気圧を放出して、前記コレットが、前記コレットの前記前進位置と前記コレットの前記格納位置との間の前記内側スリーブに対して、前記アクチュエータ内を自由に動くことを可能にするように適合される、請求項１３に記載のコレットアセンブリ。
22. 組み合わせであって、電極ホルダー、および前記電極ホルダーに取り付けられた電極キャップ、およびアクチュエータと、前記アクチュエータに接続されたコレットとを備えたコレットアセンブリを有する溶接ガンであって、前記コレットアセンブリが、前記電極ホルダー上に取り付けられ、前記コレットが、前記アクチュエータによって、前記コレットがファスナーを掴むように適合される前進位置から、および、前記コレットの少なくとも一部が前記アクチュエータ内に格納されることにより、前記電極が前記ファスナーを外部ワークピースに溶接することを可能にし、かつ前記コレットが前記ファスナーを解除するように適合される格納位置から、移動可能である、溶接ガン。

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