(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接スタッドなどの締結要素(4) をワークピース上に溶接する電気溶接装置であって、移動・保持システム(1) を有し、この移動・保持システム(1) が、案内ダクト(3) を備えたガイド部材(2) を有し、このガイド部材(2) に締結要素(4) が供給され且つ溶接プロセス中に締結要素(4) がその一端部内で保持され、さらに、上記移動・保持システム(1) が、ローディング部材(6) を有し、このローディング部材(6) が上記案内ダクト(3) の長手方向に前後移動可能であり且つ締結要素(4) 上に搭載されるように移動可能であるヘッド部(7) を有する電気溶接装置において、
上記ローディング部材(6) は、入口(10)とヘッド部(7) に形成された出口(11)を持つダクト(9) を有し、ガス供給ダクト(12)が上記案内ダクト(3) 内に開口するように設けられ、このガス供給ダクト(12)はローディング部材(6) の第１位置でローディング部材(6) によりシールされ且つ溶接プロセス中のローディング部材(6) の位置である第２位置で入口(10)に連通することが可能であることを特徴とする電気溶接装置。
【請求項２】
上記案内ダクト(3) 及びローディング部材(6) はそれぞれほぼ環状の断面を有することを特徴とする請求項１記載の電気溶接装置。
【請求項３】
上記ローディング部材(6) は、上記案内ダクト(3) 内でほぼ気密状態でガイドされることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電気溶接装置。
【請求項４】
上記入口(10)は、ローディング部材(6) の移動方向に延びる長い溝部を有し、この溝部の長さは、ローディング部材(6) の溶接プロセス中の移動路の長さに少なくとも対応するように設定されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の電気溶接装置。
【請求項５】
上記ローディング部材(6) は、入口(10)が形成されるノズル部(13)を有し、このノズル部(13)がガイド部材(2) 上に形成されたソケット(14)内に少なくともその一部が入り込んでいることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の電気溶接装置。
【請求項６】
上記ノズル部(13)は、上記ソケット(14)内でほぼ気密状態でガイドされることを特徴とする請求項５記載の電気溶接装置。
【請求項７】
上記ガス供給ダクト(12)は、供給ラインを介してガス供給源に接続されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の電気溶接装置。
【請求項８】
上記ガスは、空気であること特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の電気溶接装置。
【請求項９】
上記ガスは、不活性ガスであること特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか１項に記載の電気溶接装置。
【請求項１０】
溶接スタッドなどの締結要素(4) をワークピース上に溶接する溶接方法であって、貫通ダクト(17)を有する締結要素(4) が、案内ダクト(3) を備えたガイド部材(2) を有する移動・保持システム(1) まで供給され、さらに、締結要素(4) が案内ダクト(3) の長手方向において前後移動可能なローディング部材(6) により案内ダクト(3) の一端まで移動され且つ溶接プロセス中にこの案内ダクト(3) 内で保持される溶接方法において、
上記ローディング部材(6) が、案内ダクト(3) 内に開口しているガス供給ダクト(12)を第１位置でその開口を閉鎖し、さらに、上記ローディング部材(6) が、ガスがローディング部材(6) 内に形成されたダクト(9) 及び貫通ダクト(17)を通って溶接位置に流入するように第２位置で上記ガス供給ダクト(12)と連通させることを特徴とする溶接方法。
【請求項１１】
空気が、ローディング部材(6) 内に形成されたダクト(9) 及び貫通ダクト(17)を通って溶接位置に流入することを特徴とする請求項１０記載の溶接方法。
【請求項１２】
不活性ガスが、ローディング部材(6) 内に形成されたダクト(9) 及び貫通ダクト(17)を通って溶接位置に流入することを特徴とする請求項１０記載の溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気溶接装置、及び締結要素（特に溶接スタッド）の溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
リフト＆ストライク方法(lift-and-strike method)により作動する電気溶接装置が知られている。このリフト＆ストライク方法は、アーク・スタッド溶接方法の一種であり、スタッドをワークピースに接触させ、このスタッドをワークピースから外すことにより、スタッドとワークピースとの間にアークを形成するようにしたものである。スタッド上及びワークピース上に溶融池が形成された後、アークを消しながらスタッドをワークピースに再び接触させ、さらに、溶融材料が固まるまでスタッドがその位置に保持される。リフト＆ストライク方法により作動する装置は、DE 32 01 979 A1 等により知られている。
溶接装置への締結要素の供給は、ほぼ自動化されている。締結要素は、供給ラインを介して、供給源から圧搾空気により溶接装置へ運ばれる。装置は、案内ダクトを持つ案内部材を備え、この案内部材へ締結要素が供給される。既知の装置において、移動・保持システムは、その自由端に、締結要素を把持し且つ保持するための幾つかの可撓性保持舌状部材を有する。案内ダクトの長手方向に前後移動可能なローディング部材が設けられており、このローディング部材により移動・保持システム内で締結要素が位置決めされる。ローディング部材は、ヘッド部を備え、このヘッド部は締結要素の上に搭載されるように移動可能である。この種の電気溶接装置が独国登録意匠第295 13 158.6号により知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
締結要素は、電気的に作動する溶接装置を使用して、ワークピースに溶接される。締結要素は、好ましくは、ほぼ筒状である。筒状の締結要素を用いた場合には、溶接プロセス中に、作られ溶融材料が磁場及びアークの収縮により半径方向内側に引っ張られるので危険が伴う。この結果、締結要素とワークピースとの溶接結合が不良となる問題が生じる。
DE 42 00 199 A1 には、ガスが溶接位置まで供給されるようにした溶接装置が開示されている。このために、この装置は、ガスダクトを備え、このガスダクトはスタッド保持装置内に形成されている。スタッドは、貫通ボアを備え、この貫通ボアはダクトのほぼ長手方向に形成され、この貫通ボアを通ってガスが溶接位置まで到達する。
【０００４】
本発明は、溶接プロセス中に形成される溶融材料のほぼ筒状の締結要素内への侵入を防止することができる電気溶接装置及び締結要素（特に溶接スタッド）の溶接方法を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、溶接スタッドなどの締結要素をワークピース上に溶接する電気溶接装置であって、移動・保持システムを有し、この移動・保持システムが、案内ダクトを備えたガイド部材を有し、このガイド部材に締結要素が供給され且つ溶接プロセス中に締結要素がその一端部内で保持され、さらに、移動・保持システムが、ローディング部材を有し、このローディング部材が上記案内ダクトの長手方向に前後移動可能であり且つ締結要素上に搭載されるように移動可能であるヘッド部を有する電気溶接装置において、ローディング部材は、入口とヘッド部に形成された出口を持つダクトを有し、ガス供給ダクトが案内ダクト内に開口するように設けられ、このガス供給ダクトはローディング部材の第１位置でローディング部材によりシールされ且つ溶接プロセス中のローディング部材の位置である第２位置で入口に連通することが可能であることを特徴としている。
【０００６】
更に、本発明は、溶接スタッドなどの締結要素をワークピース上に溶接する溶接方法であって、貫通ダクトを有する締結要素が、案内ダクトを備えたガイド部材を有する移動・保持システムまで供給され、さらに、締結要素が案内ダクトの長手方向において前後移動可能なローディング部材により案内ダクトの一端まで移動され且つ溶接プロセス中にこの案内ダクト内で保持される溶接方法において、ローディング部材が、案内ダクト内に開口しているガス供給ダクトを第１位置でその開口を閉鎖し、さらに、上記ローディング部材が、ガスがローディング部材内に形成されたダクト及び貫通ダクトを通って溶接位置に流入するように第２位置で上記ガス供給ダクトと連通させることを特徴としている。
本発明によれば、溶接位置にガスが供給されるので、溶接プロセス中にほぼ中空体に形成された締結要素に溶融物が侵入することが防止される。案内ダクト内に形成されたガス供給ダクトについては、ローディング部材が、溶接プロセスが実行されているときだけ、ガス供給ダクトを連通させるバルブとして機能する。
【０００７】
本発明においては、案内ダクト及びローディング部材がそれぞれほぼ環状の断面を有することが好ましい。ローディング部材は筒状部材であることが好ましく、そのヘッド部の反対側の端部は密閉されている。
本発明の電気溶接装置の好ましい実施形態において、ローディング部材は、案内ダクト内でほぼ気密状態でガイドされることが好ましい。この電気溶接装置の実施形態は、ガスが不活性ガス特にアルゴンを含む不活性ガスの場合、特に好ましい。ガスの消費が気密構造により減少するので、溶接装置の経済性が向上する。
本発明の電気溶接装置の他の好ましい実施形態において、ローディング部材のダクト内の入口は、ローディング部材の移動方向に延びる長い溝部として形成されている。この入口である溝部の長さは、ローディング部材の溶接プロセス中の移動路の長さに少なくとも対応するように設定されている。このために、ローディング部材が前進する際にガスの供給が中断されることがない。
【０００８】
本発明の電気溶接装置の他の好ましい実施形態において、ローディング部材は、入口が形成されるノズル部を有し、このノズル部がガイド部材上に形成されたソケット内に少なくともその一部が入り込んでいる。このノズル部は、ソケット内で実質的に気密状態でガイドされることが好ましい。この実施形態においては、簡単な手段により、ガスをローディング部材内に信頼性よく気密状態で供給することができる。
溶接装置において供給されるガスは、ガス供給ダクトに接続された供給ラインを介して、例えばガスボトルのようなガス供給源から供給することもできる。
DE 42 00 199 A1 で説明されているように、溶接位置での酸化防止のために、ガスが不活性ガスであることが提案されている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
溶接装置の基本構成は、独国登録意匠第295 13 158.6号等により知られている。溶接装置５は、締結要素４を溶接するためのものであり、移動・保持システム１を備えている。この移動・保持システム１は、案内ダクト３が形成されたガイド部材２を備えている。締結要素４は、ガイド部材２内に供給され、さらに、この締結要素４は溶接プロセス中はガイド部材２の一端部で保持される。このために、ガイド部材２は、その前端部に可撓性舌状部材８を備えている。案内ダクト３内には、ローディング部材(loading member)６が配置されており、このローディング部材６は、案内ダクト３の長手方向に前後移動可能である。ローディング部材６は、ヘッド部７を有し、このヘッド部７は締結部材４まで移動可能である。ローディング部材６には、ローディング部材６の長手方向に延びるダクト９が形成されている。このダクト９は、入口１０と出口１１を有する。出口１１はヘッド部７に形成されている。ガス供給ダクト１２が案内ダクト３に向かって開口している。このガス供給ダクト１２は、図示しない導管を介してガス供給源に接続可能である。入口１０とガス供給ダクト１２は、ガス供給ダクト１２と入口１０との連通がローディング部材６の第１位置で閉鎖されるようにそれぞれ形成されている。ガス供給ダクト１２は、ローディング部材６の第２位置で入口１０と連通する。ローディング部材６は、溶接プロセス中は、その第２位置に保持される。
【００１０】
溶接プロセス中、ガスは、ガス供給ダクト１２を介して入口１０に流入し、さらに、その入口１０からダクト９を通って中空の締結要素４内に流入する。ガスが周囲の大気圧よりも高い圧力で締結要素４内に導入されているので、溶接位置に形成された溶融材料をガスが外側に向けて押し付け、これにより、アークの磁場が中空体として作られた締結要素４内に溶融材料を導入することが防止される。図１に示すように、入口１０は長く延びた溝状に形成されている。これにより、締結要素４を溶融材料内に侵入させるためにローディング部材６を前進させているときに、ガス供給が中断されることがない。
図２及び図３は、本発明の電気溶接装置の第２の実施形態を示している。溶接装置は、案内ダクト３が形成されたガイド部材２を備えている。前後移動可能なローディング部材６が、案内ダクト３内に配置されている。ローディング部材６には、入口１０を持つダクト９が形成されている。この入口１０は、ガイド部材２に形成されたガス供給ダクト１２と接続可能となっている。図２に示されているように、ダクト９の入口１０はガス供給ダクト１２と流体機構により結合されている。ローディング部材６は、ノズル１３を有し、このノズル１３に入口１０が形成されている。このノズル１３は、ガイド部材２に形成されたソケット１４内に部分的に入り込んでいる。このソケット１４は、ローディング部材６の移動方向に延びて形成されている。ソケット１４は、ノズル１３より長く形成されている。シール１５がソケット１４の壁１６上で且つノズル１３の端面内に配置されている。ローディング部材６の移動方向におけるシート１５と入口１０との距離は、この距離がローディング部材の溶接プロセス中の移動路の長さに少なくとも対応するように設定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の溶接装置の第１実施形態を示す断面図
【図２】  本発明の溶接装置の第１実施形態を示す断面図
【図３】  図２のIII −III 線に沿う断面図
【符号の説明】
１  移動・保持システム
２  ガイド部材
３  案内ダクト
４  締結要素
５  溶接装置
６  ローディング部材
７  ヘッド部
８  可撓性舌状部材
９  ダクト
１０  入口
１１  出口
１２  ガス供給ダクト
１４  ソケット
１５  シール
１６  壁
１７  貫通ダクト
【図１】
0003686744.tif 000002
【図２】
0003686744.tif 000003
【図３】
0003686744.tif 000004