(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランプ部分（４４）及び中空の挿入部分（４２）を有するコレット部品（４０）を含む保持装置（６０）と、前記保持装置（６０）に対し接近し又は離れるように軸方向に移動可能に配置されたシャンク・クランプ装置（５０）とを備え、半径方向に突出するフランジ部分（３０）を有するスタッド（２６）を加工物（２４）に接合するための接合ヘッド（１４）であって、
前記コレット部品（４０）は、前記挿入部分（４２）を介して前記スタッド（２６）を前記クランプ部分（４４）に挿入することができるように構成され、
前記クランプ部分（４４）は、複数のクランプ・アーム（４６）を含み、該クランプ・アーム（４６）の各々の自由端には、前記スタッド（２６）を所定の位置にクランプするために半径方向内方に向けられたクランプ力をかけるように設計された半径方向内方に突出するクランプ面（４７）が形成され、
前記クランプ・アーム（４６）の各々の内面には、前記クランプ面（４７）から軸方向に間隔をもった位置に、半径方向内方に突出する固定用突起部（６２）が形成されて、前記スタッド（２６）のフランジ部分（３０）を方向付けることができる固定装置を構成しており、
前記固定用突起部（６２）と前記クランプ面（４７）との間に、前記スタッド（２６）の前記フランジ部分（３０）を受入れることができる固定空間（６６）が形成されて、前記挿入部分（４２）から前記固定装置を超えて方向付けられるフランジ部分（３０）が、前記固定用突起部（６２）と前記クランプ面（４７）との間の前記固定空間（６６）に保持されるように構成され、
前記複数のクランプ・アーム（４６）は同じ長さのものであり、
前記シャンク・クランプ装置（５０）は、複数の軸方向に延び半径方向に拡張可能なシャンク配置アーム（５５）を備えるシャンク配置部分（５４）有し、スタッド（２６）のシャンク部分（２８）を受入れるように構成され、
前記コレット部品（４０）に近い方の前記シャンク配置部分（５４）の端部には、前記コレット部品（４０）の方に向けて拡がる挿入コーン（５７）が形成され、
前記シャンク配置部分（５４）の外面には、周方向に溝（６８）が形成され、該溝（６８）は前記固定用突起（６２）に対応する形状及びサイズであり、スタッド（２６）のフランジ部分（３０）が前記クランプ面（４７）を超えて押されたとき、前記クランプ・アーム（４６）が拡張されてスタッド（２６）が保持装置（６０）から落ちるのを阻止するように構成された
ことを特徴とする接合ヘッド（１４）。
【請求項２】
前記それぞれの固定用突起部（６２）及び前記対応するクランプ・アーム（４６）は、一体に形成されることを特徴とする、請求項１に記載の接合ヘッド（１４）。
【請求項３】
前記それぞれの固定用突起部（６２）は、別個の部品であり、前記対応するクランプ・アーム（４６）に固定されることを特徴とする、請求項１に記載の接合ヘッド（１４）。
【請求項４】
前記固定用突起部（６２）から隣接する部分への半径（６４）は、連続的に形成されることを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の接合ヘッド（１４）。
【請求項５】
前記アーム（５５）が、それぞれの自由端において狭くなり、６０°から８０°までの斜角を有する挿入コーン（５７）を形成し、前記挿入コーン（５７）は芯合わせ部分（５６）を形成する、請求項１〜４に記載の接合ヘッド（１４）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半径方向に突出するフランジ部分を有するスタッドのための保持装置であって、クランプ部分及び中空の挿入部分を有し、該挿入部分を通して該クランプ部分にスタッドを挿入することができるように構成されたコレット部品を含み、該クランプ部分は、複数のクランプ・アームの自由端に設けられ、かつ、スタッドを所定の位置にクランプするために半径方向内方のクランプ力を作用させるように設計されたクランプ面により形成され、これを超えてスタンドのフランジ部分を方向付けることができる固定装置が、挿入部分上に配置され、かつ、固定装置を超えて方向付けられるフランジ部分が、固定装置とクランプ部分との間の固定位置に確実な形態で取り付けられるようにクランプ部分に対して設計された、保持装置に関する。
このような保持装置が、特許文献１から周知である。
【０００２】
本発明はまた、スタッドのための保持装置に挿入することができ、シャンク配置部分によってスタッドのシャンク部分を収容し、かつ、スタッドを固定位置から準備完了位置に移動させるように設計されるシャンク・クランプ装置にも関する。
さらに、本発明は、本発明による保持装置及び本発明によるシャンク・クランプ装置を含む、スタッドを加工物に接合するための接合ヘッドに関し、同じくスタッドを接合ヘッドに給送する方法にも関する。
【背景技術】
【０００３】
接合技術の分野において、スタッドを加工物の表面に接合することは周知である。これは、スタッドを加工物の表面に溶接する、いわゆる「スタッド溶接」を含む。代替的な接合技術には、例えば、加工物の表面へのスタッドの接着結合が含まれる。
【０００４】
こうしたプロセスは、例えば、締結手段、パネル用材等のための留め具を提供するために、様々なこうしたスタッドが車両シートに接合される、自動車産業において自動的に行われることが多い。スタッドの自動接合は、一般に、ロボット上に接合ヘッドを設けることを含む。この場合、接合ヘッドは、例えば電気溶接電流及び他の制御信号を提供する供給ユニットに結合される。さらに、スタッドを接合ヘッドに自動的に給送することが好ましい。一般に、これは、供給管を通して圧縮空気により行われる。高いサイクル時間の場合には、この場合、スタッドを現状のままで後部から接合ヘッドの保持装置に給送することが適切である。保持装置は、スタッドを定められた準備完了位置に移動させることができ、そこから接合プロセスを開始することができる。
【０００５】
給送通路の直径は、一般に、簡単な動きで内部のスタッドを搬送するのを可能にするように、フランジ部分の直径より僅かに大きい。保持装置においても同様に、挿入部分の内径は、一般に、フランジ部分の外径より僅かに大きい。この結果、保持装置に給送されたスタッドが保持方向に傾斜した位置になり、スタッドを準備完了位置に移送する前に、最初に溶接軸に対して再び配向（芯合わせ）しなければならないことがある。幾つかの状況においては、この芯合わせが成功せず、その結果、次に、給送されたスタッドを保持装置から排出しなければならないことがある。プロセスにおいて、スタッドは、床の上に、又は、例えば同じく自動車構成において本体内に、制御されない方法で下方に落ちる。次に、排出されたスタッドは、床の上に散らばり、掃除され、棄てられる。本体内に残されたスタッドは、後で駆動中に雑音をもたらし得る。
【０００６】
特許文献１の目的は、スタッドを正確な位置に配置することができるスタッド・ホルダを提供することである。この目的のために、第１のホルダを形成する複数の弾性アームを有するスタッド・ホルダが提案される。さらに、幾つかのアームが、他のアームより短くなるように設計され、従って第２のホルダを形成する。スタッドのフランジ部分がこの第２のホルダを通る場合には、フランジ部分を、第１のホルダと第２のホルダとの間に固定することができる。特に、これは、スタッドをより良好に芯合わせすることを目的とする。
【０００７】
しかしながら、こうした保持装置が異なる長さのアームを有する場合、溶接作業中に、溶接又は溶融プール・スパッタ又は汚染物質がアームの隙間を通って入ってくるという状況が生じ得る。特に、冷却した溶接スパッタをスタッド・ホルダから洗浄することは困難であり、従って、多くの場合、一定期間後にスタッド・ホルダを交換する必要がある。さらに、溶接又は溶融プール・スパッタのせいで、スタッド・ホルダ及び荷重ピンの挿入部が互いに溶接されることがあり、もはや荷重ピンを移動することができなくなり、そのためシステムの損傷をもたらすことがある。
【０００８】
従って、本発明の目的は、特に、溶接スパッタ及び汚染物質の度合いが大きい用途において用いることができ、さらにスタッドを正確な位置に配置することを可能にする、スタッド・ホルダを提供することである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】独国実用新案第２９６  １７  ２０８  Ｕ１号明細書
【発明の概要】
【００１０】
この目的は、クランプ・アームが同じ長さのものであり、クランプ・アームの少なくとも２つがそれぞれ、固定装置として、半径方向内方に向けられた固定用突起部を有するという点で、冒頭に述べられた保持装置において達成される。
【００１１】
クランプ・アームが同じ長さとなるように設計されているために、クランプ・アームのクランプ面は、実質的に円筒形のクランプ・カラーを形成し、ここで、クランプ面は、準備完了位置において、全体的に丸い１つの面内で保持又は給送されたスタッドに当たる。クランプ・アームの半径方向の弾性を与えるために設けられたスロットのために、個々のクランプ・アームの間には、確かに依然として隙間が存在する。しかしながら、これらの隙間は、従来技術において見られる、異なる長さのクランプ・アーム間の隙間と比べると、実質的に無視することができるものである。
【００１２】
しかしながら、全てのクランプ・アームが同じ長さであるために、クランプ・アームの自由端にあるクランプ面によって、従来技術から知られるような第２のホルダを設けることはできない。
【００１３】
このため、本発明による保持装置の少なくとも２つのクランプ・アーム、好ましくは全てのクランプ・アームは、半径方向内方に向けられた固定用突起部を有する。この場合、固定用突起部は、給送方向に対して横断方向に配向された面内にあるので、この面において、保持装置のコレット部品の内部断面が低減される。
【００１４】
固定用突起部の面内の狭くなった内部断面は、クランプ面の面内の内部断面より大きいが、挿入部分の内径より小さく、断面の大きい固定空間が、クランプ面と固定用突起部との間に軸方向に設けられ、固定空間内にスタッドのフランジ部分を配置することができる。
【００１５】
スタッドを装填する際、スタッドは、まず初めに、例えば圧縮空気によって給送装置によりコレット部品内に運ばれ、固定用突起部上に載る。従って、荷重ピンのシャンク・クランプ装置によるスタッドの装填中、突起部はまず初めに座面を形成するので、この時点で対向力が作用する。これは、既にスタッドのシャンク部分がシャンク・クランプ装置内に滑り込むのに役立つ。次に、クランプ・アームが半径方向に拡張した状態で、スタッドのシャンク部分を、固定用突起部を超えて固定空間に押し込む場合、固定用突起部とクランプ面との間に軸方向距離を可能にするように、スタッドのフランジ部分を固定空間内に配置することができる。従って、固定用突起部は、クランプ面から軸方向にある距離をおいており、結果的に、フランジから遠く離れたスタッドのシャンク部分の端部がクランプ・アームの内壁に当たることはない。
【００１６】
従って、本発明による保持装置は、スタッドを正確な位置に配置し、確実に滑り込むことを可能にし、汚染に対する脆弱性が大きく低減される。
【００１７】
さらに、シャンク・クランプ装置の芯合わせ手段が、保持装置に割り当てられ、この芯合わせ手段は、上から挿入部分及び固定装置に挿入することができ、かつ、スタッドのシャンク部分を配向、又は芯合わせ、或いは把持するように設計される。
【００１８】
半径方向内方に向けられた固定用突起部の形態の固定装置を設けることにより、芯合わせ手段が常にスタッドを有効に保持、又は配向、或いは芯合わせすることを確実にすることが可能になる。従って、必要以上にスタッドを排出する必要がなく、例えば車両本体内で煩わしい雑音は生じない。生産セルにおける汚染も回避される。通常、排出されたスタッドは廃棄しなければならないので、費用節約も達成される。
【００１９】
フランジ部分の「確実な取り付け」という表現は、この場合、スタッドが挿入部分を通って後退できないこと（特に、保持装置が「高くに」保持される場合）、及び／又は、スタッドが保持装置の内部で著しい傾斜位置にならないように固定されることを意味するように意図される。従って、本発明による保持装置を用いて、いわゆる比較的短いシャンクを有する「大型フランジ・スタッド」を確実に給送することも可能である。
【００２０】
さらに、上記の目的は、スタッドのための本発明による保持装置に挿入することができ、シャンク配置部分によってスタッドのシャンク部分を固定位置に収容するように設計され、かつ、溝、好ましくは周方向の溝が、シャンク配置部分の外側に半径方向に設けられることと特徴とする、シャンク・クランプ装置が設けられるという点で、本発明により達成される。
【００２１】
本発明によるシャンク・クランプ装置は、本発明による保持装置と相互作用し、特に、シャンク・クランプ装置の外面上に溝を有し、この溝は、保持装置の固定用突起部の形状及びサイズに対応している。この周方向の溝は、特に、クランプ・アームの固定用突起部が溝内で自由な状態にあることができるように設計される。「自由な状態に（ｆｒｅｅｌｙ）」という表現は、固定用突起部が溝の内部に配置されるが、溝の地表面には接触しないという旨であることを理解すべきである。
【００２２】
シャンク・クランプ装置が固定用突起部を超えて方向付けられる場合、固定用突起部は、まず初めに、シャンク・クランプ装置の外面、もっと正確に言えばシャンク・芯合わせ部分の外面に半径方向内方に向けられた力をかける。従って、クランプ・アームのクランプ面がこの機能を引き継ぐ前に、スタッドのシャンクは既にシャンク・クランプ装置内の所定の位置にクランプされる。このことは、スタッドのフランジ部分がクランプ面を超えて押し付けられるときに外側に落ちるのを防止し、従って、クランプ面は、依然としてシャンク・芯合わせ部分の外面に作用することができない。
【００２３】
装填状態において、すなわちクランプ・アームのクランプ面がシャンク・芯合わせ部分の外面に当たり、スタッドをクランプするとき、固定用突起部は、周方向の溝内で自由な状態にあり、もはや如何なる力も加えられない。次に、シャンク・クランプ装置は、クランプ面によりクランプされるにすぎず、次に、接合作業中、溶接電流がクランプ面を通してスタッドに流される。このように、固定用突起部及びスタッドのシャンクを通る如何なる分路も確実に回避される。
【００２４】
さらに、目的は、フランジ部分が保持装置の、同じ長さのクランプ・アームから形成されたクランプ部分の前方に配置され、固定位置に達するまでスタッドを接合ヘッドの保持装置内に給送するステップと、クランプ・アームの半径方向内方に向けられた固定用突起部から形成された、フランジ部分の後ろに係合する固定装置によってスタッドを固定位置に固定するステップとを含む、半径方向に突出するフランジ部分を有するスタッドを、加工物に接合するように働く接合ヘッドに給送する方法により、本発明によって達成される。
【００２５】
最終的に、上記の目的は、本発明による保持装置及び／又は本発明によるシャンク・クランプ装置を含む、スタッドを加工物に接合するための接合ヘッドにより達成される。
従って、この目的は、完全に達成される。
【００２６】
本発明による保持装置の好ましい実施形態において、それぞれの固定用突起部及び対応するクランプ・アームが、一体に形成される。こうした生産作業は、周知の旋削工具及びミル加工工具によって行うことができ、コレット部品を一体に提供することを可能にする。その結果、保持装置はより少ない部品を有することになり、それにより、原則的に組み立てがより簡単になる。
【００２７】
代替的に、それぞれの固定用突起部を別個の部品とし、これを例えば適切な締結手段により対応するクランプ・アームに固定することができる。
【００２８】
勿論、固定用突起部を、接着接合又は他の例えば一体のプロセスによって、対応するクランプ・アームに結合することもできる。このようにして、それぞれのクランプ・アームとは異なる材料から固定用突起部を形成することが可能である。このことは、例えば、所望の材料依存の弾性又は特定の摩擦抵抗を有する固定用突起部を提供するために必要であり得る。
【００２９】
それぞれの固定用突起部から挿入部分への移行部を連続的に又は均一に形成することができることが好ましい。これにより、スタッドのフランジ部分を、摩耗することなく可能な限り遠く固定用突起部を超えて移送することが可能になる。固定用突起部により軸方向に加えることができる最大の対向力は、こうした連続的な移行部が形成される半径範囲に応じて設定することができる。さらに、コレット部品のクランプ・アームを拡張するためにシャンク・クランプ装置により軸方向に加えられる力を、このように設定することができる。
【００３０】
本発明によるシャンク・クランプ装置の場合、好ましい実施形態において、それぞれの自由端において狭くなり、６０°から８０°までの斜角を有する挿入コーンを形成する、複数の半径方向に弾性のあるアームを設けることができ、この挿入コーンは芯合わせ部分を形成する。
こうした挿入コーンの傾斜の角度により、芯合わせ部分の特に確実な滑り込み動作が可能になる。
【００３１】
本発明による方法において、好ましい実施形態では、スタッドを準備完了位置に移動させるためにシャンク・クランプ装置をクランプ部分に挿入する前に、スタッドが、シャンク・クランプ装置により把持され、固定位置に芯合わせされる。
このようにして、スタッドが、芯合わせされるように配向されることなく、クランプ面を通って押し付けられることが防止され、従って、シャンク・クランプ装置がスタッドのシャンク部分にクランプ力をかける前に通過されることが防止される。
【００３２】
さらに別の好ましい実施形態において、準備完了位置にある、クランプ・アームの固定用突起部は、シャンク配置部分の外面上の周方向の溝内に位置するようになる。
既に上述したように、クランプ・アームのクランプ面だけが、シャンク配置部分の外面上に半径方向内方に向けられた力をかけ、スタッドを所定の位置にクランプする。次に、溶接作業中、導入される溶接電流が、クランプ面を通して流される。従って、溝の中で自由な状態にある固定用突起部は、シャンク・クランプ装置と接触せず、その結果、分路は生じない。
【００３３】
上述の特徴及び以下にさらに説明される特徴は、本発明の精神から逸脱することなく、それぞれの指定された組み合わせにおいてのみならず、他の組み合わせにおいても又は独立して用い得ることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】従来技術による、保持装置及びシャンク・クランプ装置を有する接合システムの概略図を示す。
【図２】本発明の好ましい実施形態による保持装置の断面図を示す。
【図３】スタッドが固定位置に配置された状態の、図２の保持装置の断面図を示す。
【図４】図２の保持装置と相互作用するための、本発明の好ましい実施形態によるシャンク・クランプ装置の断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
スタッド溶接システムの形態の接合システムを、図１に全体を１０で示す。溶接システム１０は、例えば、多関節アームを有するロボットとして設計することができるロボット１２を含む。溶接ヘッド１４が、ロボット１２の処理アームの端部に固定される。溶接ヘッド１４は、電源供給１８及びスタッド給送部２０を介して供給ユニット１６に結合される。供給ユニット１６は、一般的には、溶接ヘッド１４に供給される溶接電流を提供するための電子機器を含む。さらに、供給ユニット１６は、一般的には、制御装置を含み、これにより、ロボット１２を、正確にはロボット制御部１９を介して作動させることもできる。さらに、供給ユニット１６はスタッド供給部を含み、これからスタッドを分離した形でスタッド給送部２０に給送する。
【００３６】
溶接ヘッド１４は、スタッド給送部２０に結合され、かつ、これを介してそれぞれのスタッド２６を溶接ヘッド１４に方向付けることができる給送通路２２を含む。溶接スタッド１４に給送されるスタッド２６は、溶接システム１０によって、例えば金属板などの加工物２４に溶接されることになる。この場合、溶接システム１０は、例えば引き上げ式アーク方法によって機能することができるスタッド溶接システムとして設計される。この方法において、スタッド２６は、まず初めに、溶接ヘッド１４によって加工物２４の上に置かれる。次に、パイロット電流がスタッド２６及び加工物２４に流される。その後、アークが発生する間に、スタッド２６が加工物２４から僅かに持ち上げられる。次に、互いに向かい合ったスタッド２６の表面と加工物２６の表面が溶融する間に、電流が増大される。最終的に、スタッド２６は再び加工物２４の上に下げられ、溶接電流のスイッチが切られる。スタッド２６及び加工物２４の結合した溶融プールは固化し、その結果、スタッド２６は最終的に加工物２４に固定して結合される。こうしたスタッド溶接システムは、自動車産業において広く用いられている。
しかしながら、代替的に、スタッド２６を加工物２４に接着結合又は蝋付けするように、接合システム１０を設計することもできる。
【００３７】
スタッド２６は、例えば外ねじを設けることができるシャンク部分２８を有する。さらに、スタッドは、シャンク部分２８に対して半径方向に突出し、かつ、例えば、外周部を多角形とすることができるフランジ部分３０を有する。最終的に、スタッド２６は、加工物２４に結合されることになる溶接部分３２を有する。
接合ヘッド１４は、スタッド２６のための保持装置３３を含み、この保持装置３３は、給送通路２２を介して給送されたスタッドを、スタッド２６が接合ヘッド１４に対して定められた位置を有し、かつ、上述した接合プロセスが開始される前に取る準備完了位置に移動させる働きをする。
【００３８】
保持装置３３は、接合ヘッド１４に剛に結合されたハウジング部分３４を含む。さらに、保持装置３３は、中空部分として設計され、かつ、給送通路２２の一端に結合された挿入部分４２と、スタッド２６を摩擦により準備完了位置にクランプする（内向きに作用する半径方向の力によって）ように設計されるクランプ部分４４とにより形成されるコレット部品４０を含む。コレット部品４０は、挿入部分４２の上部領域内に環状部分４５を有する。環状部分４５は、給送通路２２に結合される。端部にそれぞれのクランプ面４７が形成される、周方向に配分された複数のクランプ・アーム４６が、環状部分４５の反対端から延びており、クランプ面４７は、半径方向内方に斜めに延びる。
【００３９】
さらに、複数の停止アーム４８が、環状部分４５から延びる。停止アーム４８は、通常クランプ・アーム４６より長く、その端部に、半径方向内方に向けられた停止突起部４９が設けられる。停止アーム４８及びクランプ・アーム４６は、例えば、保持装置の外周の上に交互に配置される。停止アーム４８は、以下に述べられるようなリミット停止の機能を果たすだけでなく、クランプ機能も果たす。従って、停止アーム４８はまた、第２のクランプ・アームも形成する。
【００４０】
クランプ・アーム４６及び停止アーム４８は、半径方向に弾性的に拡張することができる。保持装置３３に給送されたスタッド２６が、図１に示され、このスタッド２６は、上からスタッド給送部２０及び給送通路２２を介し、挿入部分４２を通って給送される。スタッド２６は、この場合、著しく傾斜した位置で示され、これは、この種の保持装置３３を用いた場合に通常回避することができない。これは、挿入部分４２内部のフランジ部分３０が、クランプ・アーム４６又は停止アーム４８の内側と接触するようになるためである。フランジ部分３０の外周が多角形の設計であることが多いという事実、及び／又は、アーム４６、４８間に長手方向の溝が形成されるという事実により、こうした傾斜位置がもたらされ得る。
【００４１】
さらに、５２で示されるように軸方向に移動可能であるような、接合ヘッド１４上に形成されたシャンク・クランプ装置５０が、保持装置に割り当てられる。このシャンク・クランプ装置５０は、軸方向に延びる複数の半径方向に拡張可能なアーム５５を含むシャンク配置部分５４を有する。さらに、シャンク・クランプ装置５０は、芯合わせ部分５６を有する。芯合わせ部分５６は、シャンク配置部分５４のアーム５５の端部上に形成され、芯合わせ部分の領域におけるアーム５５は、斜めに外方に延びるので、これらのアーム５５は協働して挿入コーン５７を形成する。
【００４２】
スタッド２６を準備完了位置に移動させるために、シャンク・クランプ装置５０は、下方に（本明細書の「下方に」とは、図１の説明図に関連するものであるが、限定として理解すべきではない）、正確に言うと保持装置３３内に移動される。プロセスにおいて、芯合わせ部分５６が、シャンク部分２８の上端部を把持し、スタッド２６を直立状態にし、シャンク部分２８は、該シャンク部分２８の上端部がシャンク・クランプ装置５０のリミット停止に当たるまで、シャンク配置部分５４に挿入される。
【００４３】
次に、シャンク・クランプ装置５０がさらに下方に移動され、フランジ部分３０は、まず初めに、クランプ面４７を超えて押し進められる。プロセスにおいて、クランプ・アーム４６は、半径方向外方に拡張する。停止アーム４８の停止突起部４９は、該停止突起部４９がフランジ部分３０の下側に作用するという事実によって、スタッド２６が後で保持装置３３から落ちるのを防止する。そこから、シャンク・クランプ装置５０はさらに下方に移動され、クランプ面４７は、シャンク・クランプ装置５０の外周上に作用し、これにより、スタッド２６がシャンク・クランプ装置５０内に固定的にクランプされる。
【００４４】
次に、シャンク・クランプ装置５０は、フランジ部分３０もまた停止突起部４９を超えて押し進められるまで、さらに下方に移動される。フランジ部分３０が停止突起部４９の下端部より僅かに下にくると、準備完了位置に達する。この状態で、クランプ・アーム４６及び停止アーム４８により、引き続き半径方向の力がシャンク・クランプ装置５０にかけられるので、スタッド２６は、摩擦により、保持装置３３内のこの位置に保持又はクランプされる。そこから、上述の接合プロセスを開始することができる。スタッド２６が加工物２４に剛に接合されると、接合ヘッド１４は後退される（この場合、シャンク・クランプ装置５０は、まず初めに、接合ヘッド１４内部に戻ることができる）。その結果、スタッド２６は、保持装置３３から解放される。次に、給送通路２２を介してさらに別のスタッド２６を給送し、さらに別の接合プロセスを開始することができる。
【００４５】
このようにして設定された二重クランプ・システムによって、スタッドの給送を非常に確実な方法で実現することができる。特に、汚れた環境における用途において、又は溶接作業中、ゴミ又は飛び散った溶接プールが、クランプ・アーム４６の自由端と停止アーム４８の自由端の間に形成された隙間を通って保持装置３３内に入り、保持装置３３を汚染するという状況が起こり得る。この場合、特に、冷却した溶融プールが、保持装置３３の操作性を損ない、交換が必要になることがある。
【００４６】
これらの問題を低減させることができる本発明による保持装置６０が、図２及び図３に示される。
機能に関して、図２及び図３に示される保持装置６０は、全体的に、図１の保持装置３３に対応する。従って、同じ要素が同じ記号表示により示される。以下で差異のみを扱う。さらに、図２及び図３の保持装置６０が用いられる接合ヘッド１４は、図１の接合ヘッド１４に対応する。他に言及されていない限り、スタッド２６を給送及び準備する際の一般的な方法シーケンス、並びにそれに続く接合シーケンスもまた、他の点では同一である。
【００４７】
保持装置６０は同様に、接合ヘッド１４のハウジング部分３４に剛に結合されたコレット部品４０を有する。
コレット部品４０は、クランプ部分４４及び挿入部分４２に分けられる。挿入部分４２は、給送通路２２の方向に僅かに円錐状に広がっているので、スタッド２６は、簡単な動きで挿入部分４２内に進むことができる。
【００４８】
挿入部分４２は、全てが同じ長さを有する、複数の半径方向に弾性のあるクランプ・アーム４６から形成される。クランプ・アーム４６の内面が、内径Ｄを囲む。挿入部分４２、特にクランプ部分４４に併合する挿入部分４２の端部において、各々のクランプ・アーム４６は、示される実施形態においては、クランプ・アーム４６と共に一体に形成された固定用突起部６２を有する。この固定用突起部６２の各々は、半径方向内方に延び、これらは内径ｄを囲む。内径ｄは内径Ｄより小さい。
【００４９】
内径Ｄから内径ｄへの移行部が、半径範囲６４と共に連続的に形成される。
クランプ部分４４は、固定用突起部６２に隣接する。クランプ部分４４において、固定用突起部６２からある軸方向距離をおいて半径方向内方に突出するクランプ面４７がある。
【００５０】
固定用突起部６２とクランプ面４７との間で、内径が再び直径Ｄまで広がり、固定空間６６が与えられる。クランプ・アーム４６のクランプ面４７が内径ｄｄを囲む。内径ｄｄは、内径ｄより小さく、かつ、内径Ｄより小さい。
【００５１】
図３に示されるのは、フランジ部分３０が固定空間６６内に配置されたスタッド２６である。コレット部品４０は、図２のコレット部品４０に対応する。図に示すように、固定用突起部６２とクランプ面４７との間の軸方向距離、従って固定空間６６の軸方向幅は、スタッド２６のシャンク部分２８がクランプ・アーム４６に当たることがないように選択される。このようにして、遅くともフランジ部分３０が固定用突起部６２を超えて固定空間６６に押し込まれるとき、シャンク・クランプ装置５０の挿入コーンがスタッド２６のシャンク部分２８に確実に滑り込み、従って挿入コーンがスタッド２６を接合軸、及び、接合軸と平行なスタッド２６の長手方向軸と同軸に配向することが可能である。スタッド２６のフランジ部分３０の直径ＤＢは、内径Ｄより僅かに小さいので、スタッド２６は、コレット部品４０内に入ることができる。しかしながら、スタッド２６のフランジ部分３０の直径ＤＢは、直径ｄ及び直径ｄｄより大きい。従って、スタッド２６がコレット部品４０から下方に落ちることができずに、或いは再び挿入部分４２内に上方に滑ることができずに、スタッド２６のフランジ部分３０を固定空間６６内に確実に取り付けることができる。この場合、「下方に」、「上方に」との指定は、図３に見ることができる配向を指す。
【００５２】
例えば空気圧により、スタッド２６を固定位置にもたらすことができ、次いで、空気圧によりかけられる力が、フランジ部分３０が固定用突起部６２を超えて固定空間６６に入ることができる程にクランプ・アーム４６を拡張するのに十分であるように、固定用突起部６２及び半径範囲６４が設計される。原則的に、シャンク・クランプ装置５０によりスタッド２６を装填する際、スタッド２６のフランジ部分３０を、固定用突起部６２を超えて押し付けることも可能である。この場合、フランジ部分３０が固定空間６６内に入り、固定用突起部６２がフランジ部分３０の後ろに係合すると、シャンク部分２８がクランプ・アーム４６に当たるようになれば、スタッド２６が幾分整列されるので、コレット部品４０はスタッド２６を把持することができる。
【００５３】
図４は、本発明による保持装置６０を用いる本発明による方法で相互作用する、本発明によるシャンク・クランプ装置５０を示す。図４のシャンク・クランプ装置５０は同様に、シャンク配置部分５４及び芯合わせ部分５６を有する。芯合わせ部分は、この場合、挿入コーン５７の形で設計される。さらに、シャンク・クランプ装置５０は、半径方向に弾性のある複数のアーム５５を有する。このようにして、外側から半径方向にアーム５５にかけられる力を、シャンク・クランプ装置５０内に位置するスタッド２６に伝達し、スタッド２６をシャンク・クランプ装置５０内にクランプすることができる。
【００５４】
アーム５５の各々は、溝６８を有する。溝６８は、アーム５５の外面上を一周し、その形状及びサイズは固定用突起部６２に対応し、該固定用突起部６２は、アーム５５と接触することなく、溝６８内で自由な状態にあることができる。従って、装填状態において、すなわち準備完了状態において、コレット部品４０のクランプ面４７だけが、シャンク・クランプ装置５０の芯合わせ部分５６の外面に当たり、アーム５５を半径方向内方に押し付け、その結果、スタッド２６は、シャンク・クランプ装置５０内の所定の位置に確実にクランプされる。
【００５５】
さらに、充填作業中、既に、固定用突起部６２は、芯合わせ部分５６の外面上に半径方向内方に向けられた力を作用させる状態になっている。これにより、スタッド２６のフランジ部分３０がクランプ面４７を超えて押されたとき、半径方向内方に向けられたクランプ力がない場合に生じることになる、クランプ・アーム４６が拡張されて、スタッド２６が保持装置から落ちることが防止される。
【００５６】
従って、フランジ部分３０がクランプ面４７を超えて押され、クランプ面４７が芯合わせ部分５６の外面に作用するようになるまで、固定用突起部６２が溝６８内に位置することがないように、溝６８の位置が選択される。
【符号の説明】
【００５７】
１０：溶接システム
１２：ロボット
１４：溶接ヘッド
１６：供給ユニット
１８：電源供給
１９：ロボット制御部
２０：スタッド給送部
２２：給送通路
２４：加工物
２６：スタッド
２８：シャンク部分
３０：フランジ部分
３３、６０：保持装置
３４：ハウジング部分
４０：コレット部品
４２：挿入部分
４４：クランプ部分
４５：環状部分
４６：クランプ・アーム
４７：クランプ面
４８：停止アーム
４９：停止突起部
５０：シャンク・クランプ装置
５４：シャンク配置部分
５５：アーム
５６：芯合わせ部分
５７：挿入コーン
６２：固定用突起部
６４：半径範囲
６６：固定空間
６８：溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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