(57)【要約】操作可能なハウジング（３０）と、部品（１６）に溶接されるべき要素（１４）を保持するように該ハウジング（３０）上に取り付けられた保持手段（３４）と、該保持手段（３４）を該ハウジング（３０）に対して前進させ後退させるように該ハウジング（３０）上に取り付けられた往復動手段（３６）と、該部品（１６）からの所定距離を維持するために該ハウジング（３０）上に取り付けられた位置決め手段（４０）とを有する、金属スタッド（１４）のような要素（１４）を金属板（１６）のような部品（１６）に短時間アーク溶接するための手持操作溶接装置（１２）が提案される。さらに、そのような手持操作溶接装置（１２）と部品（１６）に固定された溶接ゲージ（１８）とを有する、対応する溶接装置（１０）も提案される。ここで、位置決め手段（４０）は、保持手段（３４）の前端に対して後部にオフセットしており、そのため、該位置決め手段（４０）は、所定距離を維持するために、溶接ゲージ（１８）を支持するのに適したものとなる。この目的のために、長手方向に調整可能な止め部（５２’）が、本発明による溶接ゲージ上に設けられる。
2005503930.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作可能なハウジング（３０）と、部品（１６）に溶接されるべき要素（１４）を保持するように前記ハウジング（３０）上に取り付けられた保持手段（３４）と、前記保持手段（３４）を該ハウジング（３０）に対して前進及び後退させるように該ハウジング（３０）上に取り付けられた往復動手段（３６）と、前記部品（１６）からの所定距離を維持するように該ハウジング（３０）上に取り付けられた位置決め手段（４０）とを有する、金属スタッド（１４）のような要素（１４）を金属板（１６）のような部品（１６）に短時間アーク溶接するための手持操作溶接装置（１２）であって、前記位置決め手段（４０）が前記保持手段（３４）の前部に対して後方にオフセットして、該位置決め手段（４０）が、前記所定距離（４４）を維持するために、該部品（１６）に固定された溶接ゲージ（１８）上に支持するのに適したものとなっていることを特徴とする手持操作溶接装置（１２）。
【請求項２】
前記位置決め手段（４０）が、前記保持手段（３４）の往復動の方向と本質的に並行に延びる少なくとも１つのピン（４２）を備えることを特徴とする請求項１に記載の手持操作溶接装置。
【請求項３】
前記位置決め手段（４０）が少なくとも２つのピン（４２）を備えることを特徴とする請求項２に記載の手持操作溶接装置。
【請求項４】
前記２つのピン（４２）及び中心線（５８）が、前記軸（５８）に対して垂直な正三角形の頂点上にあることを特徴とする請求項３に記載の手持操作溶接装置。
【請求項５】
前記位置決め手段（４０）が、３つの位置決め要素、特にピン（４２）を備え、前記位置決め要素の前記端点が前記三角形の頂点に配置されたことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の手持操作溶接装置。
【請求項６】
金属板（１６）のような部品（１６）と、前記部品に溶接されるべき金属スタッド（１４）のような要素（１４）及び前記部品（１６）からの所定距離（４４）を維持するための位置決め手段（４０）を含む手持操作溶接装置（１２）と、該部品（１６）に固定された溶接ゲージ（１８）とを有する溶接装置（１０）であって、前記位置決め手段（４０）は、前記所定距離（４４）を維持する目的で、前記溶接ゲージ（１８）上に支持されるのに適していることを特徴とする溶接装置（１０）。
【請求項７】
前記溶接ゲージ（１８）が前記位置決め手段（４０）のための支持手段（５０）を含み、前記支持手段（５０）は前、記位置決め手段（４０）を軸方向に案内し、よって前記溶接位置に固定するように設計されていることを特徴とする請求項６に記載の溶接装置。
【請求項８】
前記支持手段（５０）が少なくとも２つの陥凹部（５２）を含み、各々の陥凹部（５２）が位置決め手段（４０）に係合され、内部に配向されるようになったことを特徴とする請求項７に記載の溶接装置。
【請求項９】
前記陥凹部（５２）が底部に向けて先細になる開口部を含むことを特徴とする請求項８に記載の溶接装置。
【請求項１０】
前記溶接ゲージ（１８）が、前記保持手段（３４）のための開口部（５４）を含み、前記開口部（５４）の断面が該保持手段（３４）の断面より実質的に大きいことを特徴とする請求項６から請求項９までのいずれか１項に記載の溶接装置。
【請求項１１】
前記溶接ゲージ（１８）が、前記位置決め手段（４０）のための支持手段（５０’）を含み、前記支持手段（５０’）が、前記距離（４４）を調整するための調整手段（５６）を含むことを特徴とする請求項６から請求項１０までのいずれか１項に記載の溶接装置。
【請求項１２】
手持操作溶接装置（１２）を金属板（１６）のような部品（１６）に位置決めするための溶接ゲージ（１８’）であって、金属スタッド（１４）のような要素（１４）を前記部品（１６）に溶接するために前記手持操作溶接装置（１２）の保持手段（３４）を前記部品（１６）に通すことができる開口部（５４’）と、該部品（１６）からの該手持操作溶接装置（１２）の所定距離を維持するために該手持操作溶接装置（１２）の前記位置決め手段をセットすることができる長手方向に調整可能な止め部を有する少なくとも１つの受け部（５２’）とを有することを特徴とする溶接ゲージ（１８’）。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明は、操作可能なハウジングと、部品に溶接されるべき要素を保持するために該ハウジング上に取り付けられた保持手段と、該ハウジングに対して該保持手段をセット及び再セットするために該ハウジング上に取り付けられた往復動手段と、該部品からの所定距離を維持するために該ハウジング上に取り付けられた位置決め手段とを有する、金属スタッドのような要素を金属板のような部品に短時間アーク溶接するための手持操作溶接装置に関する。
本発明はさらに、金属板のような部品と、該部品に溶接されるべき金属スタッドのような要素を保持し、該部品からの所定距離を保持するための位置決め手段を含む手持操作溶接装置と、該部品に固定された溶接ゲージとを有する溶接装置に関する。
最後に、本発明は、手持操作溶接装置を金属板のような部品に位置決めするための溶接ゲージに関する。
【０００２】
（背景技術）
短時間アーク溶接用のそのような手持操作溶接装置は、広く知られている。
短時間アーク溶接（スタッド溶接としても知られている）において、金属スタッドのような要素が金属板のような金属部品に溶接される。スタッドは、様々な固定目的のための固定具として働く。したがって、スタッドは、粗目ねじスタッド、クリスマスツリー形スタッド、Ｔ字スタッドなどのような（メートルねじで）ねじ切りされたスタッドとして構成することができる。
自動車産業において、スタッド溶接が数年にわたって多用されてきた。ここで、スタッド溶接技術は、車体部品を固定し、電線をはり、カーペットを固定するためになど役立つ。
主として、自動車産業において、ロボットが、高い生産性を達成するために用いられる。ここで、スタッド溶接ユニットは、ロボット・アームの端部に固定される。スタッド溶接ユニットは、電気エネルギー供給及び自動スタッド供給装置に連結される。
【０００３】
自動車産業において、特に、いわゆるストローク点弧プロセスが用いられる。ここで、金属スタッドは、まず、溶接されるべき金属板上の位置に置かれる。次に、パイロット電流が導通され、金属スタッドが金属板に対して幾分上昇させられる。この過程で、電気アークが形成される。次に、適切な溶接電流が導通される。初期段階において、高エネルギーの電気アークにより、互いに対向する面が溶融される。次に、金属スタッドが再び金属板まで降下させられ、それぞれの溶融部が混合する。アークが短絡される。結合した溶融部が凝固し、溶接作業が完了する。
ロボット支持のスタッド溶接ユニットの場合には、溶接位置への接近及び金属スタッドの移動は、往復動装置によって自動化される。
【０００４】
特に金属板に対する金属スタッドの往復運動は、非常に小さいものである（ミリメートルの範囲）。一貫して良好な溶接結果を得るために、金属板に対してスタッド溶接ユニットを常に正確に位置決めし、往復動装置の行程を常に正確に維持することが重要である。
ロボット支持のスタッド溶接ユニットに加えて、スタッド溶接のための手持操作溶接装置もある。
周知の手持操作溶接装置はまた、一度に１つの金属スタッドを保持する保持手段と、該保持装置及び該保持装置と共に金属スタッドを手持操作溶接装置のハウジングに対して前進させ且つリセットする往復動装置とを含む。
一貫して良好な溶接結果を得るために、部品までの距離を一定に保持するように働く位置決め手段を設けることが不可欠である。
【０００５】
一般に、手持操作溶接装置は、この目的のために、保持手段と並行に延びる１つ又はそれ以上の支持足部を含む。代替的に、管状構成でできた保持手段を囲むいわゆるノズルもある。
溶接作業が開始される前に、支持足部又はノズルが、部品又は金属板上にセットされる。次に、金属スタッドを金属板上に置くために、まず往復動装置が駆動される。次に、パイロット電流が導通され、アークが形成され、適切な溶接作業が完了する。代わりに、スタッドを置く前に保持装置が金属板のわずか前に位置するように、往復動手段に圧縮応力が与えられる。溶接位置において、スタッド及び支持足部又はノズルの前部は、金属板と接触状態にある。このようにして、支持足部又はノズルは、手持操作溶接装置又はそのハウジングと金属板との間で常に正確な相対的位置を保持する。
【０００６】
支持足部及び／又はノズルは、本質的に保持手段の前端まで、中心線と並行に延びる。このことは、平坦な金属板の場合には本質的に問題がない。しかしながら、金属スタッドが湾曲面に溶接される用途がある。溶接部の領域において曲率半径が近接している場合、支持足部及び／又はノズルは、湾曲領域に接触することになる。その結果、適切な溶接作業が開始される前に、金属スタッドと金属板との間に誤った距離が存在する。このことは、溶接作業の品質に関する問題をもたらす。
ここで、単一の支持足部は、手持操作溶接装置と金属板との間に適切な回転位置を見出すことができ、支持足部の位置をできる限り平坦な領域と接触するように定めることが可能であるので、依然として有利である。幾つかの支持足部及び／又はノズルを用いる場合には、この可能性は得られない。しかしながら、単一の支持足部を用いる場合には、手持操作溶接装置を金属板に対して斜めに保持する大きな危険があり、このことも溶接部の品質を損なうことになる。
【０００７】
自動車のモデルは、様々な場所で製造されることが多い。ある場所においては、スタッド溶接のために準備されたロボットがある。他の場所においては、溶接を手で行わなければならない。しかしながら、車体の部品は、如何なる場合でも同じである。したがって、車体の設計者が、その溶接部に溶接されるべきスタッドの位置を選ばなくてはならない。ここで、現在のところ、設計者は、溶接位置を過度に鋭利な湾曲が存在しない場所に定めるように制限される。ロボットの設備がない場所における製造の場合、少量生産の場合、又は修理作業においては、溶接ゲージを部品又は金属板に固定することが知られている。溶接ゲージは、金属スタッドを所望の位置に正確に溶接するように働く。この目的のために、手持操作溶接装置を中心線と並行に溶接ゲージまで案内することができ、これにより溶接部の位置が固定される。
【０００８】
一般に、溶接ゲージは、該溶接ゲージから距離をおいて金属板に固定され、開口部を備える。ノズルを有する手持操作溶接装置の場合には、開口部は円形の構成でできている。開口部の直径は、ノズルの外径に適合され、手持操作溶接装置は、該ノズルによって案内される。
上述の従来技術を背景に、本発明の目的は、改善された手持操作溶接装置、改善された溶接装置、及び改善された溶接ゲージを特定することである。
【０００９】
（発明の開示）
最初に述べられた手持操作溶接装置において、この目的は、位置決め手段が保持手段の前部に対して後部にオフセットしており、このため、該位置決め手段は、所定距離を維持するために、部品に固定された溶接ゲージ上に支持することが可能になるということで達成される。
最後に、上述の目的は、金属スタッドのような要素を部品に溶接するために手持操作溶接装置の保持手段を該部品に通すことができる開口部と、該部品からの該手持操作溶接装置の所定距離を維持するために該手持操作溶接装置の該位置決め手段をセットすることができる上方に調整可能な少なくとも１つの止め部とを有する、手持操作溶接装置を金属板のような部品に位置決めするための溶接ゲージにより達成される。
手持操作溶接装置のハウジング又はその上に設けられた位置決め手段が、溶接ゲージ上で直接作動し、部品自体に全く接触しないという点で、手持操作溶接装置と部品すなわち金属板との間の正確な距離の維持をある程度認識することによって、湾曲した場所の領域においても溶接作業を行うことができる。
【００１０】
全ての作業条件、特に溶接位置において、位置決め手段は、保持手段の前端に対して後部にオフセットしている。
溶接ゲージは、部品に剛に取り付けられ、これ自体は正確な位置決めを保証するのに十分な剛性を有する。したがって、保持手段の前端まで並行に延びる支持足部又は対応するノズルを省くことができる。その結果、部品の表面がすぐ近傍で著しく湾曲している場所でさえも溶接作業を行うことができる。したがって、車体の設計者は、スタッドが溶接されるべき場所の配置において大きな自由度を有する。このように、設計レベルにおいてさえも費用を節約することができる。
【００１１】
本発明による溶接ゲージの場合には、手持操作溶接装置の位置決め手段をセットできる止め部の高さが調整可能である点で有利である。実際には、本発明による溶接ゲージは、正しい溶接場所までの過程において手持操作溶接装置の正しい案内としてだけ働くのではない。本発明による溶接ゲージは、部品からの手持操作溶接装置の距離を固定するようにも働く。止め部が調整可能であるために、ここでは、溶接ゲージを正確に調整することが可能であり、該溶接ゲージを異なる用途に適合させることも可能である。
本発明による手持操作溶接装置において、位置決め手段が保持手段の動作の方向と本質的に並行に延びる少なくとも１つのピンを含む場合には有利である。このように、手持操作溶接装置についての構成上の付加がほとんどなく、特に軸方向の正確な位置決めを実現することができる。
【００１２】
これは、位置決め手段が２つの位置決め要素、特に２つのピンを含む場合には、特に好ましい。２つのピンを用いる場合には、手持操作溶接装置の位置を横方向にも正確に配向することができ、大体において、手作業の溶接装置は、部品が斜めに接近するのを防止することができる。
実際には、１つ又は２つのピンは、完全な傾斜の安定性を達成するようには働かない。これには３つのピンを必要とする。しかしながら、たとえ１つのピンだけ、より良くは２つのピンを用いる場合でも、溶接ゲージが十分な軸方向の案内を提供する場合には、ユーザが、部品に対して実質的に垂直な手持操作溶接装置を位置決めすることが可能である。
ここで、２つのピン及び中心線が、これに対して該軸が垂直な正三角形の頂点にある場合には、これは特に有利である。この対称性は、全体にわたって高い安定性をもたらす。
【００１３】
本発明のさらなる提案によると、位置決め手段が３つの位置決め要素、特にピンを含み、該位置決め要素の端点が三角形の頂点にあるようにすることができる。この構成によって、溶接ゲージ上に手持操作溶接装置を安定的に支持することが保証され、部品と中心線との正確な配向が保証される。したがって、位置及び角度に関して、部品に溶接されるべき要素を、非常に精密に部品に溶接することができる。この構成の別の利点は、溶接ゲージの軸方向の案内を省くことができ、そのため、溶接ゲージ上への手持操作溶接装置の取り付け及びそこからの取り外しが容易になり、よって取り扱いが簡単化される点である。
本発明による溶接装置によると、溶接ゲージが位置決め手段のための支持手段を含み、この支持手段は、該位置決め手段を軸方向に案内し、これにより溶接位置に固定されるように設計することができる。まず、支持手段は、所定距離を維持するように働き、第２に溶接ゲージの実際上の機能を実行するように、すなわち溶接位置を部品の面に固定するように働く。
【００１４】
溶接ゲージの支持手段は、少なくとも２つの陥凹部を含む構成とし、１つの位置決め要素が各々の陥凹部において配向されるようにすることが好ましい。２つの陥凹部を有する場合には、溶接ゲージ上の手持操作溶接装置の位置を個別に定めることができる。第３の位置決め要素が存在する場合には、これは、軸方向の支持だけを必要とする。
手持操作溶接装置が溶接ゲージ上の支持のために３つのピンを含む場合には、本発明のさらに別の提案によると、陥凹部が底部に向けて下方に狭くなる開口部を含むという点で、該手持操作溶接装置の適用及び取り外しを容易にすることができる。
したがって、溶接ゲージを経済的に実現することができる。
【００１５】
ここで、溶接ゲージが保持手段のための開口部を含み、該開口部の断面が該保持手段の開口部より実質的に大きい場合には、これは特に有利である。したがって、従来の溶接ゲージとは反対に、保持装置のための開口部は、もはや如何なる機能ももたないものとなる。このように、溶接作業の前に部品を目により検査することがより容易に可能となる。
別の好ましい実施形態によると、溶接ゲージは、位置決め手段のための支持手段を含み、この支持手段は、距離を調整するための手段を含む。一般に、支持手段は、高さが調整可能な１つ又はそれ以上の止め部を含む。このように、現在の溶接位置及び作業のために溶接ゲージを最適化し、再調整することが可能である。
上述の特性及びさらに示されることになる特徴は、特定された特別な組み合わせにおいてのみならず、その他の組み合わせ又は単独で用いることもできる。
本発明の実施形態は、例として図面に表され、以下の説明においてより詳細に示される。
【００１６】
（発明を実施するための最良の形態）
図１において、本発明の溶接装置の実施形態が全体を１０で示される。
溶接装置は、金属スタッド１４の形態の要素を金属板１６の形態の部品に溶接するように働く手持操作溶接ガン１２を含む。金属板１６には、プラスチック製の溶接ゲージ１８が、すなわち概略的に示される固定点２０及び２２において固定される。
溶接ゲージ１８は金属製とすることができる。
手持操作溶接ガン１２は、ハウジング３０とグリップ３２とを含む。一度に１つの金属スタッド１４を保持するように、保持手段３４がハウジング３０上に取り付けられる。より正確に言うと、保持手段３４は、ハウジング３０内に配置され、３６で概略的に示される往復動手段上に取り付けられる。往復動手段３６は、ハウジング３０に対して保持手段３４を前進させ且つ戻すように働く。１つの実施形態において、往復動手段３６は、保持手段３４に、一方向、特に接近方向、つまり部品１６の方向への圧縮応力を与えるばねを含む。逆方向の運動のために、電磁石を設けることができる。代わりに、往復動手段３６は、例えば、リニア電気モータを含むことができる。
【００１７】
さらに、手持操作溶接ガン１２は、金属スタッドを自動的に、例えば空気圧により供給できる供給手段３８を含む。この目的のために、保持手段３４は管状の構成でできており、供給手段３８は、管の後端で金属スタッド１４を供給することができ、次に、該金属スタッド１４を該保持手段３４の前端まで圧縮空気により運ぶことができる。簡略にするために、図１の表示においては、保持手段３４は主として中実の要素として示される。
保持手段３４は、中心線５８に沿って延びる。これと並行に、手持操作溶接装置１２を部品１６からの所定距離４４に位置決めするように働く位置決め手段４０が、ハウジング３０上に設けられる。示される実施形態において、位置決め手段４０は、並んで互いに並行に配向された、ハウジング３０から延びる２つのピン４２を含む。しかしながら、図１においては、１つのピン４２だけが示されている。ここで、ピン４２は、最大延長位置においては保持手段３４より明らかに短く、溶接位置においては該保持手段３４の前端に対して後部にオフセットしている。
【００１８】
ピン４２は、長さの点では、溶接ゲージ１８の支持手段５０上に載るように設計されている。示される実施形態において、支持手段５０は、並んで配置された２つの受け部５２を含む。図１においては、１つのピン４２だけが示され、その結果として、１つの受け部だけが示される。受け部５２は、溶接ゲージ１８の開口部５４に隣接して配置される。開口部５４は、金属板１６までの保持手段３４の導入部として働く。開口部５４は、各々の例において、保持手段３４より明らかに大きい。したがって、手持操作溶接ガン１２がセットされた後でも溶接位置を検査することが可能である。
受け部５２は、ピン４２の止め部を形成し、その結果として、部品１６からの所定距離４４が維持されることを保証する。さらに、図１に見られるように、受け部５２は、内径がピン４２の外径と合致するブラインド孔として構成される。したがって、受け部５２は、手持操作溶接ガン１２を中心線５８と垂直な方向に位置付けるように、すなわち溶接位置を固定するようにも働く。
【００１９】
溶接作業は、以下のように行われる。
まず、金属スタッド１４が、供給手段３８により供給され、前端で保持手段３４により保持される。次に、手持操作溶接ガン１２は、２つのピン４２が受け部５２内に案内されるように、すなわち該２つのピン５２が底部に当たるまで位置決めされる。ここで、ピン４２は、手持操作溶接ガン１２が空間的に溶接ゲージ１８に対して所定の位置をとるまで縦方向に深く案内されることが好ましい。言い換えれば、受け部５２の軸方向の案内により、２つの受け部５２を連結する軸の周りの如何なる傾斜も防止される。
この作業において、保持手段３４は、開口部５４を通して案内される。往復動手段３６の内部のばね圧縮応力の結果として、要素１４は部品１６と接触した状態にある。
【００２０】
図１では、明瞭にするために、図１に５５で概略的に示されるように、金属スタッド１４が部品１６から距離をおいて示される。
次に、グリップ３２上の標示されていない「トリガ・レバー」を駆動することで、溶接作業が開始される。このことによりパイロット電流が適用され、図１に５５で示されるように、金属スタッド１４を備えた保持手段３４が部品１６から上昇させられ、アークが形成される。次に、溶接電流が導通され、初期段階において、部品１６の方向の金属スタッド１４の面、及び金属板１６上の対応する対向面が溶接される。次に、往復動手段３６が再び解除され（電磁石のスイッチが切られ）、該往復動手段３６のばねが金属スタッド１４を金属板１６に押し付ける。このようにして、溶融部が結合し、アークが短絡され、溶接電流のスイッチが切られ、それぞれの溶融部が凝固する。溶接作業が完了する。次に、手持操作溶接ガンを取り外し、ピン４２を受け部５２から後退させることができる。
【００２１】
本発明による溶接ゲージ１８’の修正された実施形態が、図２に示される。溶接ゲージ１８のように、溶接ゲージ１８’は、ピン４２のための２つの受け部５２’と、往復動手段３４のための開口部５４’とを含む。しかしながら、受け部５２’には、それぞれ、該受け部５２’の深さ、よって距離４４を調整するための調整手段５６が設けられる。図２において、２つの受け部５２’の１つのための調整手段５６が、止めねじの形態で示される。対応する止めねじが、もう一方の受け部５２’にも設けられる。
一般に、位置決め手段４０上に対応する調整手段を設けることも可能であるが、各々の個々の溶接位置についてうまく調整することができるので、溶接ゲージ１８’上に調整手段を配置することは、有利である。多くの場合においては、金属板１６に溶接されるべき複数の金属スタッドがある。したがって、溶接ゲージ１８は、複数の開口部５４及び対応する受け部５２を含むことが多い。溶接ゲージ１８’上の調整手段のために、その間溶接ガン１２を調整する必要なく、金属スタッド１４を次々と溶接することができる。
図２は、開口部５４’の他に、別の受け部６０を設け得ることも示す。特に受け部５２が短い実際上の案内だけを受けることができるか、又は何も受けることができない時には、金属板１６に対する３つ全ての座標軸において、手持操作溶接ガン１２の安定的な位置決めを達成するために、第３の受け部６０を設けることが推奨される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明による溶接装置の概略的な部分側断面図を示す。
【図２】本発明溶接ゲージの修正された実施形態の、部分断面斜視図である。
【国際公開パンフレット】
2005503930.tif 000003
2005503930.tif 000004
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2005503930.tif 000014
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2005503930.tif 000016
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2005503930.tif 000019
2005503930.tif 000020
2005503930.tif 000021
【国際調査報告】
2005503930.tif 000022
2005503930.tif 000023
2005503930.tif 000024
2005503930.tif 000025