(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのファスナ（２８）を収容するためのマガジン（３４）が取り付けられ、プログラム可能な操作装置（１４）によって動かすことができる締結工具（２０）にファスナ（２８）を供給するための方法であって、
出口開口（５０）により常時連続的に開いている管部分（４８）を有する装填ステーション（４６）に向かって前記マガジン（３４）を動かすステップと、
前記マガジン（３４）を前記出口開口（５０）に対して方向付けるステップと、
前記マガジン（３４）のエアシール（３８）を開くステップと、
少なくとも１つのファスナ（２８）を前記管部分（４８）に運搬し、該ファスナが前記管部分（４８）及び前記出口開口（５０）を通って移動して前記マガジン（３４）に到達するようにする運搬ステップと、
を含み、
前記出口ポート（５０）に対する前記マガジン（３４）の位置合わせが、前記マガジン（３４）の少なくとも１つの位置合わせピン（４２）を前記装填ステーション（４６）の位置合わせ開口（５４）に挿入することにより行われ、
前記位置合わせピン（４２）は、前記マガジン（３４）の前記エアシール（３８）が開かれる前か、又は、少なくとも前記運搬ステップが実行される前に、前記位置合わせ開口（５４）から引き抜かれる
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
センサ構成（５８）を用いて、前記マガジン（３４）が前記出口ポート（５０）に接近したかどうか検出し、前記運搬ステップは、前記マガジン（３４）が前記出口ポート（５０）に接近したときにのみ始動されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
スイッチ（１０２）を用いて、前記マガジン（３４）が前記装填ステーション（４６）に到達したかどうか検出し、前記運搬ステップは、前記マガジン（３４）が前記装填ステーション（４６）に到達したときにのみ始動されることを特徴とする、請求項１〜請求項２のいずれかに記載の方法。
【請求項４】
前記マガジン（３４）は、前記締結工具（２０）に対して可動に取り付けられ、前記出口ポート（５０）に対する前記マガジン（３４）の位置合わせは、前記マガジン（３４）を前記締結工具（２０）に対して動かすことを含むことを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記マガジン（３４）は、前記締結工具（２０）に対して１つの変位方向（８０）で予荷重され、前記マガジン（３４）を前記出口ポート（５０）に対して位置合わせすることは、前記マガジン（３４）を、前記締結工具（２０）に対して前記予荷重に抗して動かすことを含み、その結果、前記ファスナ（２８）が前記管部分（４８）から前記マガジン（３４）に移動する間、前記プログラム可能な操作装置（１４）及び前記予荷重力によって前記マガジン（３４）を前記装填ステーション（４６）に対して保持できるようにすることを含むことを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記マガジン（３４）は、停止機構（８４、８６）によって、前記締結工具（２０）に対する変位位置に固定することができることを特徴とする、請求項４又は５に記載の方法。
【請求項７】
停止ピン（８４’’’）が、前記位置合わせピン（４２）に取り付けられたことを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
特に請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の供給方法を実行するための、ファスナ（２８）を用いて締結するための装置であって、
プログラム可能な操作装置（１４）によって動かすことができる締結工具（２０）と、
前記締結工具（２０）上に取り付けられ、入口ポート（７２）と少なくとも１つのエアシール（３８）とを有する、少なくとも１つの前記ファスナ（２８）を収容するためのマガジン（３４）と、
一度に少なくとも１つのファスナ（２８）を供給するための供給装置（６０）に位置合わせすることができる供給ポート（５６）と、出口ポート（５０）とを有し、前記出口ポート（５０）を通して前記ファスナ（２８）を前記マガジン（３４）に供給することができる、装填ステーション（４６）と
を有し、
前記供給装置（６０）は、前記マガジン（３４）の前記入口ポート（７２）が前記出口ポート（５０）に位置合わせされ、かつ、前記エアシール（３８）が開いているときに、少なくとも１つのファスナ（２８）を前記装填ステーション（４６）に供給するように設定されており、
前記装填ステーション（４６）は、前記供給ポート（５６）と前記出口ポート（５０）との間に恒久的に連続した管部分（４８）を有し、
前記マガジン（３４）の前記マガジンプレート（３６）上には、前記装填ステーション（４６）の対応する位置合わせ開口（５４）に挿入することができる、少なくとも１つの位置合わせピン（４２）が設けられ、
前記位置合わせピン（４２）は、電動式位置合わせアクチュエータ（８２）によって、前記マガジンプレート（３６）の接触面（８３）から突出する第１の位置と、前記マガジンプレート（３６）の接触面（８３）から本質的に突出しない第２の位置との間で動かすことができる構成である
ことを特徴とする装置。
【請求項９】
前記マガジン（３４）が前記装填ステーション（４６）に接近したかどうか検出するセンサ構成（５８）が、前記装填ステーション（４６）上に配置されたことを特徴とする、請求項８に記載の締結装置。
【請求項１０】
前記マガジン（３４）が前記装填ステーション（４６）に到達したときに作動するスイッチ（１０２）が、前記装填ステーション（４６）上に配置されたことを特徴とする、請求項８又は９に記載の締結装置。
【請求項１１】
前記マガジン（３４）は、前記締結工具（２０）に対して可動に取り付けられることを特徴とする、請求項８から１０までのいずれか１項に記載の締結装置。
【請求項１２】
少なくとも１つのファスナ（２８）が前記管部分（４８）を通って前記マガジン（３４）の中へと供給される間、前記マガジン（３４）と前記装填ステーション（４６）との間の相対位置を保持するために、前記出口ポート（５０）が前記入口ポート（７２）に位置合わせされたときにマガジンプレート（３６）を装填ステーションプレート（５２）に押し付けることができるように、前記マガジン（３４）は、１つの変位方向（８０）で弾性的に予荷重されることを特徴とする請求項１１に記載の締結装置。
【請求項１３】
前記マガジン（３４）は、停止機構（８４、８６）によって、前記締結工具（２０）に対する変位位置に固定することができることを特徴とする、請求項１１又は１２に記載の締結装置。
【請求項１４】
前記マガジン（３４）の前記エアシール（３８）は、電気駆動式エアシールアクチュエータ（４０）によって作動させることが可能であることを特徴とする、請求項８から１３までのいずれか１項に記載の締結装置。
【請求項１５】
前記位置合わせピン（４２）は、該位置合わせピン（４２）が前記第２の位置にあるときに前記マガジン（３４）を前記締結工具（２０）に対して所定位置に固定する、停止ピン（８４’’’）に接続されることを特徴とする、請求項１４に記載の締結装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つのファスナを収容するためのマガジンが取り付けられ、プログラム可能な操作装置によって動かすことができる締結工具にファスナを供給するための方法に関する。
【０００２】
さらに、本発明は、ファスナによって締結するための装置に関し、この締結装置は、上述の供給方法を実行するように設定することができる。
【背景技術】
【０００３】
締結技術の分野において、ファスナを用いて接合部を作成することが知られている。これらの方法は、例えば、ファスナを加工物に締結することを含み、ファスナはこの場合、さらなる取り付けのための固定具として用いられることが多い。そのような締結方法は、スタッド溶接、接着スタッド結合、及び熱可塑性スタッド締結の形態で知られている。これらの方法において、スタッドは、回転対称ファスナとすることができるが、不規則な形状の固定具とすることもできる。
さらに、少なくとも２つの加工物をファスナによって互いに接合することが知られている。そのような方法には、例えばリベット法、一例を挙げれば自己穿孔リベット法が含まれる。
とりわけ自動車工学の分野において、そのような締結法が、特にボディ製造において、ここ数年間にわたって確立された。
【０００４】
一般に、これらの締結法は、手動で行うことが可能である。その際、締結工具は、ピストル型グリップを有することが多く、これは手で制御される。しかしながら、大量生産の際には、ロボットなどのプログラム可能な操作装置によって締結工具を動かすことが好ましい。この場合、ファスナは、ロボットアームに取り付けられた締結工具に供給されることが同様に好ましい。この目的で、締結工具を供給ホースによって供給装置に接続することが知られている。この状況においてファスナを供給するための定評のある方法は、圧縮空気又は噴射空気によって、供給ホースを通してファスナを供給することを含む。
【０００５】
別の従来技術のシステムは、供給装置を供給ホースによってドッキングステーションに接続する。この場合、複数のファスナを収容するためのバッファは、締結工具上に存在する。マガジンを装填するために、締結工具を、それがドックされるドッキングステーションへと動かす。このプロセスにおけるドッキングは、供給装置とバッファとの間に連続した接続を確立するために、ドッキングステーションの領域内の出口ゲートとバッファの入口ゲートとの両方をドッキング手順によって機械的に開く方式で行われる。これが必要とする機械式のアクチュエータ又はトランスミッションの費用は相当なものである。そのうえ、ドッキング及びドッキング解除は、比較的時間のかかるプロセスである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
こうした背景の下、本発明の目的は、ファスナを締結工具へ供給するための改善された方法を特定すること、及び、改善された締結装置を特定することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は、本発明の第１の態様に従って、プログラム可能な操作装置によって移動させることができ、少なくとも１つのファスナを収容するためのマガジンが取り付けられた締結工具にファスナを供給するための方法により、実現され、この方法は、出口開口により常時連続的に開いている管部分を有する装填ステーションに向かってマガジンを動かすステップと、マガジンを出口開口に対して方向付けるステップと、マガジンのエアシールを開くステップと、少なくとも１つのファスナを、ファスナが管部分及び出口開口を通って移動してマガジンに到達するように、管部分に運搬するステップと、を有する。この場合において、出口ポートに対するマガジンの位置合わせが、該マガジンの少なくとも１つの位置合わせピンを装填ステーションの位置合わせ開口に挿入することにより行われ、該位置合わせピンは、マガジンのエアシールが開かれる前か、又は、少なくとも運搬ステップが実行される前に、位置合わせ開口（５４）から引き抜かれる。
【０００８】
さらに、上述の目的は、ファスナによって締結するための装置、特に上述の供給方法を実行するための装置によって実現され、この装置は、プログラム可能な操作装置によって動かすことができる締結工具と、締結工具上に取り付けられ、入口ポートと少なくとも１つのエアシールとを有する、少なくとも１つのファスナを収容するためのマガジンと、一度に少なくとも１つのファスナを供給するために供給装置に位置合わせすることができる供給ポートと出口ポートとを有し、該出口ポートを通してファスナをマガジンに供給することができる、装填ステーションと、を含み、ここで供給装置は、マガジンの入口ポートが出口ポートに位置合わせされ、かつ、エアシールが開いているときに、少なくとも１つのファスナを装填ステーションに供給するように設定されており、装填ステーションは、供給ポートと出口ポートとの間に恒久的に連続した管部分を有する。マガジンのマガジンプレート上には、装填ステーションの対応する位置合わせ開口に挿入することができる、少なくとも１つの位置合わせピンが設けられ、該位置合わせピンは、電動式位置合わせアクチュエータによって、マガジンプレートの接触面から突出する第１の位置と、該マガジンプレートの接触面から本質的に突出しない第２の位置との間で動かすことができる構成である。
【０００９】
第１の態様による方法及び第２の態様による装置は各々、恒久的に連続した管部分を有する装填ステーションによって特徴付けられる。従って、装填ステーションは、ファスナが装填ステーションから出ていくことを阻止し得る出口ゲートを有さないことが好ましい。その結果として、装填ステーションを機械的な複雑さが著しく小さくなるように設計することができる。
【００１０】
そのうえ、マガジンには入口ゲートが設けられないので、このこともまた装填ステーションにおけるファスナの装填を容易にする。障害物のない装填ステーションからファスナが出ていくのを防ぐために、運搬又は供給ステップの始動に先立って、マガジンの入口ポートが装填ステーションの出口ポートと位置合わせされているかどうかについて照会が行われる。マガジンのエアシールが開いているかどうかについての付加的な照会も行われることが好ましい。供給装置によって１つ又はそれ以上のファスナを運搬又は供給するプロセスは、これらの条件が満たされるまで始動されないことが好ましい。弁機能をエアシールに組み込むことができる。
【００１１】
ドッキングプロセスで機械的に動かすことができる作動要素又は伝達要素が装填ステーションに存在する必要がないという事実の結果として、マガジンを装填ステーションへと移動させるプロセス、及び、マガジンを装填ステーションから離れるように移動させるプロセスの両方をより速く行うことが可能であり、これは有利である。
【００１２】
プログラム可能な操作装置は、例えば締結工具が取り外しできないように取り付けられたロボットとすることができる。この設計において、マガジンは、締結工具上に取り外し可能に又は取り外しできないように取り付けることができる。さらに、締結工具は、取り外し可能に操作装置に取り付けることができる。従って、マガジンを装填ステーションへと移動させることは、第１の選択肢では、締結工具を取り付けられたマガジンと共に装填ステーションへと移動させることを含むことができる。代替的に、マガジンを一時的に締結工具から取り外し、これを単独で装填ステーションへと移動させることも可能である。別の選択肢によれば、操作装置から締結工具を取り外し、操作装置だけをマガジンと共に装填ステーションへと移動させることも可能である。
【００１３】
第１の態様による方法においては、センサ構成を用いて、マガジンが装填ステーションの出口ポートに接近したかどうか検出し、運搬ステップは、これが当てはまる場合にのみ始動されることが好ましい。
この設計において、センサ構成は、狭義に、装填ステーションへのマガジンの接近を検出するものとすることができるが、マガジンが出口ポートに対して位置合わせされたかどうかについても検出できることが好ましい。センサ構成は、例えば、光学センサ、磁気センサ、又は電気センサの形態の、単純なセンサ構成とすることができる。最も単純な事例では、センサ構成は、コンタクト又はスイッチとすることもできる。幾つかの実施形態においては、安全上の理由で、確実な冗長性を達成するために、少なくとも２つの別々のセンサで装填ステーションへのマガジンの接近を検出することが好ましい。
【００１４】
別の好ましい実施形態によると、スイッチによって、マガジンが装填ステーションに到達したかどうかが検出され、運搬ステップは、マガジンが装填ステーションに到達したときにのみ始動される。
スイッチは、例えば、安全リミットスイッチとして設計することができる。従って、スイッチは、スイッチが作動していないときにファスナを管部分に運搬することを安全手段によって防止する安全装置に接続することができる。装填ステーションへの到達は、マガジンがスイッチを物理的に作動させること、従って、例えば装填ステーションに接触することを意味することができる。或いは、装填ステーションへの到達は、装填ステーションに対するマガジンの特定の位置が非接触方式で検出されることを意味する場合もある。
【００１５】
さらに、出口ポートに対するマガジンの位置合わせが、マガジンの少なくとも１つの位置合わせピンを瞬間的に装填ステーションの位置合わせ開口内に挿入することを含むのであれば、有利である。
このようにして、出口ポートが常にマガジンの入口ポートに正確に位置合わせされることができることを保証することが可能になる。
この実施形態において、位置合わせピンは、マガジンのエアシールが開かれる前に位置合わせ開口から引き抜かれることが好ましいが、少なくとも実際の供給ステップが実行される前に引き抜かれる。
【００１６】
最も単純な事例において、装填ステーションとマガジンとの間の相対位置は、このプロセスにおいて、プログラム可能な操作装置によって保持することができる。装填ステーションとマガジンとの間には接続部がないので、締結工具を装填ステーションから取り外すプロセスをより速く実行することができる。所望であれば、装填ステーションとその後の締結位置との間の、より直接的なカーブを操作装置にプログラムすることができる。
【００１７】
一般に、位置合わせピンを装填ステーション上に設け、位置合わせ開口をマガジン上に設けることも実際には可能である。しかしながら、マガジン上に可動の位置合わせピンを備えることは、位置合わせの目的で機械式可動部品を装填ステーションに設ける必要がないという利点を有する。
【００１８】
さらに、マガジンが締結工具に対して可動に取り付けられること、及び、出口ポートに対するマガジンの位置合わせが、マガジンを締結工具に対して動かすことを含むことが、有利である。この設計において、変位方向は、供給方向に対して平行であることが好ましい。このようにして、例えば、許容差を供給方向に対して平行な方向で補償することができる。換言すれば、操作装置は、装填ステーションにおいて長手方向位置に正確に接近する必要はない。
【００１９】
マガジンが、締結工具に対して１つの変位方向で予荷重され、マガジンを出口ポートに対して位置合わせすることが、マガジンを締結工具に対して予荷重に抗して動かすことを含み、その結果、ファスナが管部分からマガジンに移動する間、プログラム可能な操作装置及び予荷重力によってマガジンを装填ステーションに対して保持できるようにすることが、ここで特に有利である。
【００２０】
換言すれば、操作装置によって、長手方向で比較的大まかな位置に接近させることができる。このプロセスにおいて、マガジンは、予荷重によって装填ステーションに押し付けられる。ここでは、マガジンと装填ステーションとをドッキングステーション方式のように互いに機械的に結合させる必要はない。マガジンは、装填ステーションに長手方向で押し付けられるだけである。
この方策は、装填ステーションを、少ない費用で、又は機械的な複雑さが小さくなるように製作することを可能にする役割も果たす。
【００２１】
さらに、マガジンを締結工具に対して可動に取り付けた場合には、マガジンは、停止機構によって、締結工具に対する変位位置に固定することができることが有利である。
このようにして、締結プロセス実行中の締結工具の比較的すばやい動きの間、又は個々の締結プロセス間で軌道を横切っている間、マガジンが締結工具に対して動くことを防止することができる。停止機構によって、マガジンを所定位置に固定することができるので、締結工具のそのようなすばやい動きの間にマガジンが受ける機械的応力が小さくなる。
【００２２】
ここで、停止機構は、マガジンを装填ステーションに位置合わせする前に解放されることが好ましく、装填ステーションから外れたらすぐにロック状態に戻るように変化することが好ましいことが自明である。
ここで、停止ピン又はバーは、位置合わせピンに取り付けることが特に有利である。
この実施形態においては、位置合わせピンと停止バーとを単一のアクチュエータによって作動させて、ハードウェアの費用を削減することができるようにすることが可能である。しかしながら、代替的に、停止機構及び位置合わせピンの各々に個別のアクチュエータを設けることも可能である。
【００２３】
第２の態様による締結装置において、マガジンが装填ステーションに接近したかどうか検出するセンサ構成が、装填ステーション上に配置されることが好ましい。
上述のように、センサ構成は、装填ステーションへのマガジンの接近を検出するように、及び／又は、マガジンと装填ステーションとの位置合わせを検出するように構成することができる。
【００２４】
さらに、マガジンが装填ステーションに到達したときに作動するスイッチが、装填ステーション上に配置されることが有利である。
上述のように、そのようなスイッチは、安全リミットスイッチとして設計することができる。
【００２５】
さらに、マガジンは、締結工具に対して可動となるように取り付けることが有利である。
ここで、少なくとも１つのファスナが管部分を通ってマガジンの中へと供給される間、マガジンと装填ステーションとの間の相対位置を保持するために、出口ポートが入口ポートに位置合わせされたときにマガジンプレートを装填ステーションプレートに押し付けることができるように、マガジンは、１つの変位方向で弾性的に予荷重されることが特に有利である。
さらに、マガジンは、停止機構によって、締結工具に対する変位位置に固定することができることが有利である。
マガジンが装填ステーションに接近すると、停止機構は解放されるので、相対的な可動性を達成することができる。マガジンが装填ステーションから離れるように再び移動するときには、マガジンを締結工具に対して所定の位置に固定するために停止機構が作動する。
【００２６】
概して、マガジンのエアシールは、電気駆動式エアシールアクチュエータによって作動させることが可能であることが、さらに有利である。
この実施形態においては、マガジンゲートは設けられず、それゆえドッキングステーションにおけるドッキングプロセスでは必要とされるゲートの機械式開放は行われない。この実施形態において、ファスナを入れることを許すためにエアシールの開放が与えられる。その後、エアシールは閉じられ、ファスナがマガジンに届いた後で圧縮ガスがファスナをマガジン内で運搬することを可能にする。シールの開放及び閉鎖は、エアシールアクチュエータを動作させる手段によって、別々のプロセスにより行われる。このようにして、検知手段による特定の状態の検出に応じて、マガジンに対するエアシールの開放及び閉鎖を実行することが可能である。例えば、エアシールアクチュエータを動作させるプロセスは、マガジンが装填ステーションに接近したことを確認する近接センサからの信号を待機することが好ましい。エアシールの開放は、装填ステーションの出口ポートがマガジンの入口ポートと位置合わせされたかどうか確認するセンサ構成からの信号に応じて行われることが特に好ましい。
【００２７】
さらに、概して、少なくとも１つの位置合わせピンがマガジンのマガジンプレート上に取り付けられ、このピンは、マガジンと装填ステーションとを互いに位置合わせするために、装填ステーションの、関連付けられた位置合わせ開口内に挿入することができることが有利である。
この状況での位置合わせは、主として、ファスナの供給方向を横切る方向で行われる。
ここで、位置合わせピンは、供給方向に対して平行に方向付けられることが好ましい。
位置合わせピンは、マガジンプレートに剛に取り付けることができる。
しかしながら、特に好ましい実施形態によれば、位置合わせピンは、位置合わせアクチュエータによってマガジンのマガジンプレートに対して動かすことができるように、取り付けられる。
【００２８】
この設計において、位置合わせピンは、マガジンプレートの接触面から突出する第１の位置と、接触面から本質的に突出しない第２の位置との間で、電動式位置合わせアクチュエータなどによって動かすことができることが特に有利である。
このようにして、位置合わせピンは、ひとたび位置合わせが達成されると、第２の位置に戻るように引っ込めることができる。このようにして、マガジン又は締結工具が装填ステーションから離れる移動は、ドッキングトランスミッションなどの機械式解放が不要なので、より速く行うことが可能である。
位置合わせピンは、ファスナがマガジンに供給される前であっても、位置合わせアクチュエータによって引っ込められて第２の位置に戻ることが好ましい。そうすることで、実際の供給プロセス中に、マガジンプレートと装填ステーションプレートとの間にはどのような接続部も本質的に確立されないという結果が達成される。ここで、マガジンプレートは、機械的予荷重（例えば、ばね）のみで装填ステーションプレートに押し付けられることが好ましい。
【００２９】
特に好ましい実施形態によると、位置合わせピンは、この位置合わせピンが第２の位置にあるときにマガジンを締結工具に対して所定位置に固定する、停止ピンに接続される。
上述のように、この実施形態において、位置合わせピンと停止ピン又はバーとを単一の組合せアクチュエータによって作動させることができる。
【００３０】
上記指定の特徴及び後述の特徴は、記載した組合せで使用することのみが可能なのではなく、本発明の範囲から逸脱することなく、他の組合せで使用することも、又は単独で使用することも可能であることは自明である。
【００３１】
本発明の例示的な実施形態は、図面に示され、かつ、以下の記載において詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】締結システムの実施形態の概略図である。
【図２】そのような締結システムのための供給装置の代替的な実施形態の詳細図である。
【図３】そのような締結システムのためのマガジン構成の代替的な実施形態である。
【図４】本出願の第１の態様による供給方法を説明するフローチャートである。
【図５】締結システムの一部分の別の実施形態の斜視図である。
【図６】図５に示す構成の平面図である。
【図７】マガジンが装填ステーションに接近しているときの、図６の線ＶＩＩ−ＶＩＩに沿った断面図である。
【図８】マガジンが装填ステーションに到達し、位置合わせピンが引っ込んでいるときの、図７に相当する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図１において、ファスナを用いて接合部を生成するための締結システムの実施形態を全体として１０で示す。本事例では、締結システム１０は、特に自己穿孔リベット締結用に設計されている。しかしながら、締結システム１０はまた、例えばスタッド接合部（スタッド溶接、接着スタッド結合など）を製作するように、対応する様式で設計することができる。
【００３４】
締結システム１０は、ロボット１４の形態のプログラム可能な操作装置に取り付けられた締結ヘッド１２を有する。より正確には、ロボット１４は、例えば、第１のアーム１６と第２のアーム１８とを有し、締結ヘッド１２は、第２のアーム１８に固定されている。
【００３５】
締結ヘッド１２には、自己穿孔リベット締結工具形態の締結工具２０が固定される。締結工具２０は、Ｃ形フレーム２２を含む。Ｃ形フレーム２２の上端部には、締結工具２０のダイ２４が取り付けられ、このダイ２４は締結方向に動くことができる。Ｃ形フレーム２２のもう一方の端部には、アンビル２６が固定される。
【００３６】
締結工具２０は、ファスナ２８を用いて接合部を製作するように設計される。本事例におけるファスナ２８は、自己穿孔リベット要素、特に、管状自己穿孔リベットである。
例えば、２つ又はそれ以上の加工物（例えば、同じ又は異なる材料で作られたシート形態のもの）をダイ２４とアンビル２６との間に挿入することができる。次に、これらの加工物の接合が、自己穿孔リベットがダイ２４によって加工物構成の中へと押し込まれることにより行われる。管状自己穿孔リベットの場合には、元は本質的に円筒形であった中空部分がこのプロセスで半径方向に広げられるので、加工物構成内にアンダーカットが生じる。このタイプの自己穿孔リベット締結プロセスは、一般に周知である。
ダイ２４の移動は、一般に締結軸３０に沿って行われる。
【００３７】
締結工具２０又は締結ヘッド１２に、マガジン構成３２が固定される。マガジン構成３２は、少なくとも１つの、好ましくは複数のファスナ２８を収容するためのマガジン３４を有しており、ファスナ２８のうちの１つが、図１においては例として２８ｂで示されている。
マガジン構成３２は、マガジンプレート３６をさらに含み、マガジンプレート３６は、締結軸３０を横切る方向に延びることが好ましく、マガジン３４に恒久的に取り付けられることが好ましい。マガジンプレート３６の領域内にエアシール３８が設けられ、これはエアシールアクチュエータ４０によって作動させることができる。エアシールアクチュエータ４０は、エアシール３８を、図１に示す閉鎖位置から、ファスナ２８をマガジン３４に供給することができる開放位置へと動かすことができる。
マガジンプレート３６の上側には、位置合わせピン４２が設けられ、これはマガジンプレート３６の上方接触面から上向きに延びる。
【００３８】
締結システム１０は、さらに、装填ステーション４６を有する。装填ステーション４６は、出口ポート５０を含む管部分４８を有する。さらに、装填ステーション４６は、装填ステーションプレート５２を有し、この装填ステーションプレート５２には、出口ポート５０が装填ステーションプレート５２の特に符号で示されていない接触面と本質的に面一に位置合わせされるように、管部分４８が固定される。装填ステーションプレート５２の接触面にはさらに位置合わせ開口５４が設けられ、この中に位置合わせピン４２を挿入することができる。装填ステーションプレート５２は、支持具５５によって、操作装置１４の範囲の領域内の固定位置に配置される。
【００３９】
管部分４８は、さらに供給ポート５６を有する。管部分４８は、供給ポート５６と出口ポート５０との間で恒久的に連続するように設計される。換言すれば、管部分４８を貫通する通路を妨げるか又は阻止することができるロッキングバー又はそれに類したものが装填ステーション４６の領域内に設けられることはない。
【００４０】
装填ステーション４６、特に装填ステーションプレート５２には、センサ構成５８もまた固定される。センサ構成５８は、マガジン３４が装填ステーション４６に接近したかどうか検出することができる。センサ構成５８は、マガジンプレート３６が装填ステーションプレート５２と接触したときを検出できることが好ましく、このとき位置合わせピン４２が位置合わせ開口部５４と係合し、その結果、２つのプレートの位置合わせが、管部分４８の軸線又はマガジン３４の軸線を横切る方向で達成される。位置合わせされた位置において、マガジン３４の特に符号で示されていない入口ポートと、管部分４８の出口ポート５０とが、互いに位置合わせされる。
【００４１】
管部分４８の供給ポート５６は、供給装置６０の供給ホース６２に接続される。供給装置６０は、複数のファスナを収容するための固定リザーバ６４を含む。さらに、供給装置６０は、ファスナをその中で個別化する個別化装置６６を含む。最後に、供給装置６０は、特に圧縮空気システム６８の形態の、運搬装置を含む。圧縮空気システム６８によって、ファスナ２８を、図１において模式的に２８ａで示されるように供給ホース６２を通して装填ステーション４６へと運搬することができる。
【００４２】
締結システム１０は、制御装置７０も含む。制御装置７０は、締結システム１０の様々な個々のプロセス及び個々の装置を制御するように設計される。さらに、制御装置７０はまた、必要に応じて、電力を供給する働きもする。例えば、制御装置７０は、センサ構成５８に接続されるように示されている。さらに、制御装置７０は、エアシールアクチュエータ４０を作動させるように設計される。さらに、制御装置７０は、特定のプログラムに従ってロボット１４を制御するように設計されることもまた好ましい。さらに、制御装置７０は、締結工具２０にも接続され、例えばダイ２４を動作させるように設計される。この状況において、制御装置７０は、ケーブル構成により、ロボット１４及び／又は締結ヘッド１２に接続することができる。さらに、制御装置７０は、特に独立したセンサケーブル形態の、ケーブル構成により、装填ステーション４６に接続することができる。
【００４３】
締結システム１０は、以下のように動作することが好ましい。これは、複数のファスナ２８がマガジン３４内に収容された状態から開始する。このプロセスにおいて、ロボット１４は、互いに接合される加工物がダイ２４とアンビル２６との間に配置される締結位置まで締結ヘッド１２を移動させる。次に、ファスナ２８が、図１において概略的に矢印で示されるようにマガジン３４から取り出される。この取り出しは手動で行うことができるが、例えば、制御装置７０によって制御される自動移送装置によって行うこともできる。
【００４４】
実際の締結プロセスを実行するために、最初にダイ２４が動かされる。次に、ダイ２４は移動して初期位置に戻り、締結ヘッド１２が次の締結位置に移動する。マガジン３４内のファスナ２８ｂの残りが少なくなるか又は全くなくなるとすぐに、締結ヘッド１２は装填ステーション４６へと移動する。マガジン３４内に配置されたファスナ２８ｂの数は、センサ構成によって監視することができる。しかしながら、マガジン３４内に配置されているファスナ２８の数は、計数を維持する制御装置７０内の制御ユニットによって常に認識されていることが好ましい。
【００４５】
マガジンプレート３６が装填ステーションプレート５２に接近して出口ポート５０がマガジン３４の入口ポートと位置合わせされるとすぐに、エアシール３８を開くためにエアシールアクチュエータ４０が作動する。次に、１つ又は複数のファスナ２８が、圧縮空気システム６８によって、個別化装置６６からマガジン３４へと妨げられることなく、すなわち供給ホース６２及び管部分４８を妨げられることなく通過して、運搬される。
【００４６】
マガジン３４が再度装填されるとすぐに、エアシール３８がエアシールアクチュエータ４０によって再び閉じられて、ファスナのさらなる伝送に備えてガスシールが設けられ、かつ、供給装置６０はロックされるので、ファスナ２８が出口ポート５０へとさらに運搬されることが安全手段により防止される。
【００４７】
その後、締結ヘッド１２は、装填ステーション４６から離れるように移動し、さらなる締結プロセスを再度実行する。
【００４８】
以降の図では、締結システム又は供給装置及びマガジン構成の代替的な実施形態を示し、これらは、構造及び機能に関して図１の締結システム１０の対応する要素に概ね対応する。従って、同様の要素は、同様の参照符号で表示される。主として、違いを以下で説明する。
【００４９】
図２は、供給装置６０’の代替的な実施形態を示す。この設計において、供給装置６０’は、個別化装置６６’を有し、ファスナ２８’は、その中で管部分４８’の供給ポート５６に向かって個々に運搬され、その後、管部分４８’を通って出口ポート５０へと重力により落下する。ここで、ファスナ２８’の個別化、及び供給ポート５６への運搬は、マガジンプレート３６が装填ステーションプレート５２に接近したかどうか、又は、出口ポート５０がマガジン３４の入口ポートに位置合わせされたかどうかに応じて行われることは自明である。この実施形態においては、圧縮空気式供給ホース６２を設ける必要はない。
【００５０】
図３には、マガジン構成３２”及び装填ステーション４６”の代替的な実施形態が模式的な形態で示されている。
マガジン構成３２”は、マガジンプレート３６に剛に取り付けられたマガジン３４を有する。マガジン３４の入口ポート７２は、この設計においてはマガジンプレート３６の接触面と本質的に面一に位置合わせされる。マガジン構成３２”は、アクチュエータハウジング７４をさらに有する。マガジンプレート３６は、剛に取り付けられたマガジン３４と共に、アクチュエータハウジング７４に対して可動に取り付けられる。アクチュエータハウジング７４は、締結ヘッド１２又は締結工具２０に固定されるような形にされる。
この設計のマガジンプレート３６は、複数のばねによってアクチュエータハウジング７４に対して予荷重され、詳細にはアクチュエータハウジング７４から離れる方向に予荷重される。ばねは、図３では模式的に７６で示される。
【００５１】
図３には供給方向７８も示されており、マガジン３４は、供給方向７８に対して本質的に平行に方向付けられる。アクチュエータハウジング７４に対するマガジンプレート３６の可動取り付けは、図３において符号８０で示された、供給方向７８に対して平行に配向する変位方向において可能である。
【００５２】
マガジン構成３２”は、位置合わせアクチュエータ８２によって動かすことができる位置合わせピン４２”を有する。この設計において、位置合わせピン４２”は、図３において破線で示される第１の位置と実線で示される第２の位置との間で動かすことができる。第１の位置において、位置合わせピン４２”は、マガジンプレート３６の接触面８３から瞬間的に突出する。第２の位置において、位置合わせピン４２”は、接触面８３から突出しない。図３では符号で示されていない凹部が、位置合わせピン４２”を通すためにマガジンプレート３６内に形成されており、その開口は貫通穴として設けられている。
位置合わせアクチュエータ８２は、アクチュエータハウジング７４内に収容される。
【００５３】
さらに、マガジン構成３２は、停止機構を有する。停止機構は、停止アクチュエータ８８によって作動させることができる停止バー８４を含む。この設計において、停止バー８４は、停止バー８４がマガジンプレート３６内の停止凹部８６（例えば、止まり穴）と係合する第１の停止位置と、停止バー８４が停止凹部８６から引っ込められた第２の位置との間で動かすことができる。
【００５４】
第１の位置において、アクチュエータハウジング７４に対する所定位置でのマガジンプレート３６の固定を達成することができるので、マガジンプレート３６は、もはや、アクチュエータハウジング７４に対して変位方向８０に可動ではなくなる。第２の位置において、停止バー８４は停止凹部８６から引っ込められているので、マガジンプレート３６は、ばね７６の予荷重に抗してアクチュエータハウジング７４に対して変位方向８０に動くことができる。
【００５５】
図３はまた、マガジン３４の入口ポート７２の反対側の端部に配置された送給装置９０を模式的に示す。送給装置９０は、個々のファスナ２８をマガジン３４から締結工具２０へと、例えば、ダイ２４に軸方向に位置合わせされた締結工具２０の保持装置の中へと移送するように働くことができる。
分かりやすくするために、エアシール３８は図３には示していない。
【００５６】
位置合わせアクチュエータ８２及び停止アクチュエータ８８は、変位方向８０に平行な方向で作用する。エアシールアクチュエータ４０、位置合わせアクチュエータ８２、及び停止アクチュエータ８８は各々、制御装置７０によって動作させることができる。さらに後述するように、位置合わせアクチュエータ８２と停止アクチュエータ８８とを単一の組合せアクチュエータで構成することもできる。適用可能であれば、制御装置７０は、締結ヘッド１２上に分散型制御ユニットを含むことができる。
前述のアクチュエータは、空気圧式アクチュエータ、油圧アクチュエータ、又は電気モータのような電気アクチュエータとすることができる。全てのアクチュエータが電気で駆動できることが好ましい。
【００５７】
図４に示され、全体が符号１００で示されているのは、上述の実施形態の締結システム１０、特に供給装置６０を動作させるための単純化された方法のフローチャートである。プログラム１００は、マガジン３４の再装填が必要になったときにステップＳ０で起動される。
【００５８】
ステップＳ２において、位置合わせピン４２を延ばして第１の位置にする、及び／又は、停止機構８４、８６を停止位置から脱するように動かすといった準備ステップが行われる。組合せアクチュエータが用いられる場合には（上記参照）、ステップＳ２は、この組合せアクチュエータを動作させる単一ステップとすることができる。
【００５９】
次のステップＳ４において、マガジン構成３２が装填ステーション４６に接近したかどうかについて照会が行われる。出口ポート５０がマガジン３４の入口ポート７２と位置合わせされたかどうかについての照会もここで行われることが好ましい。これは、マガジン構成３２”が装填ステーション４６の十分近くまで近づいていれば、位置合わせピン４２に基づいて想定することができる。照会はまた、例えば、締結ヘッド１２が装填ステーション４６に対して特定の位置に配置されたことを検知することによって達成することもできる。しかしながら、このステップにおいて、センサ構成５８からの信号も照会されることが好ましい。
【００６０】
接近又は位置合わせが達成されるとすぐに、ステップＳ６において、供給装置６０がロック解除される（特に、安全手段によりロック解除される）。さらに、図３の実施形態において、位置合わせピン４２”を引っ込めて第２の位置に戻すことができる。
【００６１】
次のステップＳ８において、制御装置７０によって制御されて、マガジン３４のエアシール３８が開かれる。
これは、ステップＳ１０で照会される。
【００６２】
ステップＳ１２において、エアシール３８が開かれるとすぐに、少なくとも１つのファスナ２８が、供給ステップで、供給装置６０によって個別化装置６６から管部分４８を通してマガジン３４へと運搬される。
【００６３】
次のステップＳ１４において、運搬ステップが完了したかどうか、及び、十分な数のファスナ２８がマガジン３４へと運搬されたかどうかについて、照会が行われる。
肯定であれば、マガジン３４のエアシール３８は、ステップＳ１６で閉じられる。これは、ステップＳ１８で照会される。
【００６４】
エアシール３８が閉じられるとすぐに、つまりステップＳ１８における照会が肯定応答されると、供給装置６０は、次のステップＳ２０において安全手段によってロックされる。供給装置をロックすることは、特に供給装置６０の運搬装置をロックすることを含むので、例えば、図１の圧縮空気システム６８をロックすることを含む。この目的で、圧縮空気システム６８の弁をロックすることができる。
【００６５】
ステップＳ２２において、ファスナヘッド１２をマガジン３４と共に装填ステーション４６から取り外すステップが達成されたのは一度だけである。ステップＳ２２において、図３のようなマガジンプレート３６の固定を直接的に行うこともでき、その場合、停止アクチュエータ８８が、停止バー８４を停止凹部８６内に押し込む。
【００６６】
リミットスイッチが照会される実施形態においては、供給装置６０のロック（上述のような）は、このリミットスイッチの状態の変化に伴って直接行われる。この種類の実施形態は、さらに後述する。
【００６７】
次のステップＳ２４において、締結プロセスが行われる。
次のステップＳ２６において、マガジン３４を装填する必要があるかどうか照会が行われる。否定であれば、ステップＳ２４において別の締結プロセスが行われる。肯定であれば、プログラムはステップＳ２に戻る。
【００６８】
図５から図８において、構造及び機能に関して図１における締結システム１０及び図３からのマガジン構成３２に概ね対応する締結システム１０’’’の別の実施形態が示される。従って、同様の要素は、同様の参照符号で表示される。主として、違いを以下で説明する。
【００６９】
マガジン構成３２’’’は、単一のマガジン３４を有するのではなく、互いにほぼ平行に配置された２つのマガジン３４ａ、３４ｂを有し、これらは同一のファスナ又は異なるファスナ用に構成されたものとすることができる。対応する様式で、装填ステーション４６’’’は、第１の管部分４８ａと第２の管部分４８ｂとを有し、これらの管部分は、マガジン３４ａ、３４ｂの入口ポートに位置合わせすることができる。管部分４８ａ、４８ｂは、適用可能な供給ホース６２ａ、６２ｂに接続することができる。
【００７０】
図５は、装填ステーション４６’’’上に、装填ステーション４６’’’へのマガジンの接近を検出するセンサ構成５８に隣接してリミットスイッチ１０２を設けることができることを示す。リミットスイッチ１０２は、マガジンが装填ステーション４６’’’に到達したときを、特にマガジンプレート３６が装填ステーションプレート５２に接触したことを、検出する。リミットスイッチ１０２は、上述のように、マガジンが装填ステーション４６’’’に位置していないときに、供給装置６０、特に圧縮空気システム６８内の吹出し弁を閉じるために用いることができる。このようにして、ファスナが圧縮空気システムから不用意に放出されることを防止することができる。
【００７１】
図５から図８には、複数の保持装置又はガイド装置１０４によって、マガジンプレート３６をアクチュエータハウジング７４（又はマガジンパネル）に対して軸方向に可動に取り付けることができることも示されている。保持装置１０４は、ここでは、アクチュエータハウジング７４に剛に取り付けられた、その端部に特に符号で示されていないねじを有するピンを含む。ピンの端部にねじがあることで、リミットストップ、従って変位位置が定められ、これは、例えば停止機構によって所定位置に固定することができる。さらに、保持装置は各々、ばね圧要素のための球面受け部を有するので、マガジンプレート３６とアクチュエータハウジング７４との間である程度の角度補償を行うことができる。
【００７２】
さらに、一方の、剛に固定されたマガジン３４ａ、３４ｂを備えたマガジンプレートと、他方のアクチュエータハウジング７４とが、リンク１０６によって互いに結合される。リンク１０６は、マガジンプレート３６に剛に接続された第１リンク部１０８と、アクチュエータハウジング７４（又はマガジンパネル）に剛に接続された第２リンク部１１０とを有する。リンク部１０８、１１０は、図８でははまだ設置されていない弾性要素によって互いに接続することができる。
【００７３】
さらに、エアシールは、弁機能、具体的には空気流路１０５を含み、この空気流路１０５は、エアシール３８の閉位置（図７）では圧縮空気ターミナル１０５ａと接続され、エアシール３８の開位置（図８）では、マガジン３４ａ、３４ｂの内部を圧縮空気ターミナル１０５ａから分離する。別の選択肢として、圧縮空気ターミナルは、別の位置でマガジン３４の内部と接続することができる。
【００７４】
マガジン構成３２’’’が図３のマガジン構成とさらに異なっているのは、別個の位置合わせアクチュエータ及び停止アクチュエータの代わりに、組合せアクチュエータ１１２が位置合わせピン４２ａ、４２ｂの各々と停止バー８４ａ’’’、８４ｂ’’’とに設けられている点である。組合せアクチュエータ１１２の各々は、ここでは複動空気圧シリンダとして設計される。組合せアクチュエータ１１２のシリンダハウジング１１４内で可動のピストン１１６の第１の端部は、それぞれの位置合わせピン４２に接続される。軸方向で反対側のピストン１１６の端部は、停止ピン又はバー８４’’’に接続される。組合せアクチュエータ１１２の第１の位置において、位置合わせピン４２は、マガジンプレート３６の接触面から突出する。この位置を図７に示す。組合せアクチュエータ１１２の第２の位置において、それぞれの位置合わせピン４２は、本質的にこの接触面から突出しない。対照的に、第２の位置において、停止ピン８４’’’は、アクチュエータハウジング７４の停止プレート１１８の上側を押し付ける。
【００７５】
マガジン構成３２’’’が装填ステーション４６’’’から離れるように動いていれば、組合せアクチュエータ１１２ａ、１１２ｂは、同時にこの第２の位置に切り替えられている。このとき、停止ピン８４’’’が停止プレート１１８を押し付け、その際に、マガジンプレート３６を保持装置１０４のねじにより形成されたリミットストップに押し付ける。このようにして、マガジンプレート３６の位置がアクチュエータハウジング７４に対して所定位置に固定される。
【００７６】
図８は、一種の中間位置を表わす位置を示す。ここでは、組合せアクチュエータ１１２は、停止ピン８４’’’を停止プレート１１８に押し付け、それによってばね７６の作用を支持する。しかしながら、マガジンプレート３６は、まだ保持装置１０４のリミットストップに当接していないので、ここではまだ第２の位置に完全には到達していない。むしろ、マガジンプレート３６は、装填ステーションプレート５２と接触している。
マガジン構成３２’’’が、図８に示す装填ステーション４６’’’における位置から離れると、マガジンプレート３６は、マガジンプレート３６をこのようにして所定の位置に固定するための、組合せアクチュエータ１１２における既存の圧力によって、リミットストップに押し付けられる。
【符号の説明】
【００７７】
１０、１０’’’：締結システム
１２：締結ヘッド
１４：ロボット
１６、１８：アーム
２０：締結工具
２２：Ｃ形フレーム
２４：ダイ
２６：アンビル
２８、２８ａ、２８ｂ、２８’：ファスナ
３０：締結軸
３２、３２”、３２’’’：マガジン構成
３４、３４ａ、３４ｂ：マガジン
３６：マガジンプレート
３８：エアシール
４０：エアシールアクチュエータ
４２、４２”、４２ａ、４２ｂ：位置合わせピン
４６、４６”、４６’’’：装填ステーション
４８、４８’、４８ａ、４８ｂ：管部分
５０：出口ポート
５２：装填ステーションプレート
５４：位置合わせ開口
５５：支持具
５６：供給ポート
５８：センサ構成
６０、６０’：供給装置
６２、６２ａ、６２ｂ：供給ホース
６４：リザーバ
６６、６６’：個別化装置
６８：圧縮空気システム
７０：制御装置
７２：入口ポート
７４：アクチュエータハウジング
７６：ばね
７８：供給方向
８０：変位方向
８２：位置合わせアクチュエータ
８３：マガジンプレートの接触面
８４、８４ａ’’’、８４ｂ’’’，：停止バー
８６：停止凹部
８８：停止アクチュエータ
１０２：リミットスイッチ
１０４：保持装置
１０６：リンク
１１２ａ、１１２ｂ：組合せアクチュエータ
【図１】
0005911566.tif 000002
【図２】
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【図３】
0005911566.tif 000004
【図４】
0005911566.tif 000005
【図５】
0005911566.tif 000006
【図６】
0005911566.tif 000007
【図７】
0005911566.tif 000008
【図８】
0005911566.tif 000009