(57)【要約】      （修正有）【課題】溶接電極がグラウンド電極とともにロボットアーム先端に配置され、その加圧力を制御して良質な溶接を行うことができる溶接ユニットを構成する抵抗溶接用ロボットを提供する。【解決手段】抵抗溶接ヘッドは、支持構造体１、電気変圧器、グランド電極３および溶接電極４を備える。グランド電極および溶接電極４は、互いに平行で互いに間隔を空けたそれぞれの主軸を有し、それぞれの主軸に沿って前記支持構造体に対して移動可能に取り付けられる。弾性デバイスが、グランド電極と支持構造体の間に動作可能に挿入され、弾性デバイスの負荷の検出デバイスが、弾性デバイスに結合される。溶接ヘッドを制御するための電子制御ユニットは、溶接されるコンポーネントに接触してグランド電極の端部を動かすようにロボットの動作を制御するように構成される。また、弾性デバイスの負荷が予め定められた閾値に到達したときにロボットの動作が停止される。【選択図】図２
2018134681.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同じ側に配置された電極を有する電気抵抗溶接ヘッドであって、
−  関節接合されたロボットのリストへの接続のための接続フランジを有する支持構造体と、
−  前記支持構造体によって支持される電気変圧器であって、前記電気抵抗溶接ヘッドの電源ケーブルへの接続のための２つの入力極を有し、２つの出力極を有する電気変圧器と、
−  前記支持構造体によって支持され、前記電気変圧器の前記２つの出力極に導電接続される、グランド電極および溶接電極と、を備え、
−  前記グランド電極および前記溶接電極は、互いに平行で互いに間隔を空けたそれぞれの主軸を有し、前記グランド電極および前記溶接電極は、それぞれの主軸に沿って前記支持構造体に対して移動可能に取り付けられ、
−  前記電気抵抗溶接ヘッドは、それぞれの前記主軸に沿った前記支持構造体に対する前記溶接電極の動作を駆動するために電気的に動作させられるアクチュエータを備え、
前記電気抵抗溶接ヘッドは、また、
−  前記グランド電極と前記支持構造体の間に動作可能に挿入された弾性デバイスと、
−  前記弾性デバイスの負荷の検出のための検出デバイスと、
−  前記電気抵抗溶接ヘッドを支持する前記ロボットを制御し、前記電気抵抗溶接ヘッドを制御するための、１または複数の電子制御ユニットであって、前記１または複数の電子制御ユニットは、
−  溶接されるコンポーネントに接触して前記グランド電極の端部を動かすように前記ロボットの前記動作を制御し、これに対して、前記溶接電極を前記グランド電極に対する後退位置に維持し、
−  溶接される前記コンポーネントに接触して前記グランド電極の前記端部を押すように前記ロボットの前記動作を制御し続け、前記弾性デバイスの負荷が予め定められた閾値に到達したときに前記ロボットの前記動作を停止するまで前記弾性デバイスの負荷の増加を引き起こし、
−  前記ロボットの前記動作の前記停止の後、前記支持構造体に対して予め定められた位置に達するまで、予め定められた長さを通って前記溶接電極を前進させるように、前記アクチュエータを作動させ、
−  前記溶接電極が前記予め定められた位置に達した後、前記アクチュエータが前記コンポーネントに接触する前記溶接電極を押す力を、前記力が予め定められた値に達するまで増加させるように、溶接される前記コンポーネントに接触する前記溶接電極の端部を押すための前記アクチュエータを作動させ続け、
−  前記力が前記予め定められた値に達した後、前記コンポーネントで抵抗電気溶接を実行するために、前記電気変圧器によって前記グランド電極および前記溶接電極に電流を供給する、
電子制御ユニットと、
を備える、電気抵抗溶接ヘッド。
【請求項２】
前記弾性デバイスは、バネによって構成される、請求項１に記載の電気抵抗溶接ヘッド。
【請求項３】
前記バネの負荷の前記検出デバイスは、前記１または複数の電子ユニットへ前記バネの負荷を示す電気信号を送るように適合されたセンサである、請求項２に記載の電気抵抗溶接ヘッド。
【請求項４】
前記グランド電極の前記主軸と前記溶接電極の前記主軸との間の距離は、調整可能である、請求項１から３のいずれか一項に記載の電気抵抗溶接ヘッド。
【請求項５】
前記グランド電極は、前記グランド電極の前記主軸に垂直な方向に沿う調整可能な位置で前記支持構造体に取り付けられる支持補助ボディ内に、スライド可能に取り付けられる、請求項１から４のいずれか一項に記載の電気抵抗溶接ヘッド。
【請求項６】
前記支持補助ボディは、それぞれのスロット内のブロッキングねじの係合によって、前記垂直な方向に沿って、前記支持構造体に対してスライド可能に取り付けられる、請求項５に記載の電気抵抗溶接ヘッド。
【請求項７】
前記支持補助ボディは、前記垂直な方向に沿って前記支持構造体に対してスライド可能に取り付けられ、第２のアクチュエータによって前記方向に沿って可動である、請求項６に記載の電気抵抗溶接ヘッド。
【請求項８】
前記支持補助ボディは、前記垂直な方向に沿って前記支持構造体に対してスライド可能に取り付けられ、手動調整によって前記方向に沿って可動である、請求項６に記載の電気抵抗溶接ヘッド。
【請求項９】
前記グランド電極は、導電性材料からなる耐荷要素を含み、前記耐荷要素は、接触要素が置かれて保持される上方に丸みを帯びた端面を有する前面ノーズを有し、前記接触要素は、溶接される前記コンポーネントに接触する丸みを帯びた前面を画定し、前記接触要素は、前記グランド電極が溶接される前記コンポーネントに接触して押されるとき、前記コンポーネントに前記接触要素それ自体を寄りかからせて接触面を増加させるように、比較的変形可能である、請求項２に記載の電気抵抗溶接ヘッド。
【請求項１０】
前記耐荷要素は支持編み込み要素であり、前記接触要素は、互いにねじられた導電性ワイヤの１または複数のレイヤからなる編み込みである、請求項９に記載の電気抵抗溶接ヘッド。
【請求項１１】
前記接触要素は、前記耐荷要素の前記前面ノーズのボルトによって保持され、前記ボルトは、前記前面ノーズに形成された穴を通る、請求項９または１０に記載の電気抵抗溶接ヘッド。
【請求項１２】
前記耐荷要素は、前記前面ノーズと反対側の部分に配置された後面を有し、前記後面は、電気的絶縁要素の介在によって、前記グランド電極のスライド動作を駆動するコラムを支持し、前記コラムは、支持補助ボディのキャビティにスライド可能に取り付けられた、請求項９から１１のいずれか一項に記載の電気抵抗溶接ヘッド。
【請求項１３】
前記駆動するコラムは、前記キャビティ内にスライド可能に取り付けられた外側面と、前記支持補助ボディに固く接続された駆動ピンの上方にスライド可能に取り付けられた内側面とを有する、碍管状ボディを備え、前記バネは、前記駆動ピンと、前記電気的絶縁要素の前記介在によって前記耐荷要素に固く接続された下部要素と、の間の前記碍管状ボディ内に提供された単一のらせんバネの形態であり、前記バネの負荷の前記検出デバイスは、前記バネと前記下部要素との間に挿入される、請求項１２に記載の電気抵抗溶接ヘッド。
【請求項１４】
前記駆動するコラムがスライドする前記キャビティの軸を中心とした、前記グランド電極の振動を防止するように、前記耐荷要素の後面は、前記グランド電極のスライド動作を駆動するための補助回転防止ピンを、１または複数の電気的絶縁要素の前記介在によって支持し、前記補助回転防止ピンは、前記支持補助ボディのキャビティにスライド可能に取り付けられ、前記キャビティは、前記駆動するコラムがスライドする前記キャビティと平行に、かつそれから間隔を空けられる、請求項１２または１３に記載の電気抵抗溶接ヘッド。
【請求項１５】
前記電気変圧器の前記出力極は、変圧器ボディの異なる壁に提供され、前記出力極は、弾性的に変形可能で電流を導通する一片の組によって、前記グランド電極および前記溶接電極に導電接続される、請求項５に記載の電気抵抗溶接ヘッド。
【請求項１６】
前記溶接電極は、Ｕ字型全体的形状を有する第１の一片によって前記出力極に接続される、請求項１５に記載の電気抵抗溶接ヘッド。
【請求項１７】
前記電気変圧器から生成された電流が、前記出力極から第２の一片、前記支持構造体および第３の一片を通って、グランド電極に伝送されるように、
前記グランド電極は、
−  第１の端部で前記出力極に接続され、第２の端部で前記支持構造体に接続される、Ｓ字型全体的形状を有する前記第２の一片、および
−  第１の端部で前記支持構造体に接続され、第２の端部でボルトによって前記グランド電極の支持編み込み要素の周縁部分に接続される、Ｓ字型全体的形状を有する前記第３の一片
によって、前記電気変圧器の前記出力極に接続される、請求項１５または１６に記載の電気抵抗溶接ヘッド。
【請求項１８】
前記支持構造体内に、少なくとも１つの冷却剤の流入導管および少なくとも１つの冷却剤の流出導管が含まれ、前記少なくとも１つの流入導管は、前記電気変圧器、前記グランド電極、および前記溶接電極を通り、これにより前記冷却剤でそれらを冷却する、請求項１から１７のいずれか一項に記載の電気抵抗溶接ヘッド。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの流出導管は、前記電気変圧器を通ることなく、前記グランド電極および前記溶接電極を通って流れる、請求項１８に記載の電気抵抗溶接ヘッド。
【請求項２０】
前記支持構造体は２つの鋼製プレートを有し、それらは互いに平行であり、互いに間隔を空け、互いに固く接続され、また、２つの電極によって画定される一般的平面に平行であり、前記電気変圧器は、前記２つのプレートの間に取り付けられ、ロボットとヘッドとの接続のためのチューブおよびケーブルが、外的環境にさらされないように、前記接続フランジは、ロボットリストに接続されるための、前記ロボットと前記ヘッドとの接続のための前記チューブおよびケーブルのための通路を含むエンドプレートを含み、および、前記ヘッドの前記支持構造体の前記プレートにそれぞれねじ留めされた２つの平行なウイングを含む、Ｕ字型全体的形状を有する、請求項１から１９のいずれか一項に記載の電気抵抗溶接ヘッド。
【請求項２１】
前記アクチュエータは、前記ヘッドの前記支持構造体の前記２つのプレートの間に取り付けられたボディを有し、前記アクチュエータは、前記ヘッドの前記支持構造体の前記プレートの下方部分に固く接続されたブラケットによって画定された通路を通って駆動されるアクチュエータロッドを含む、請求項２０に記載の電気抵抗溶接ヘッド。
【請求項２２】
前記電気抵抗溶接ヘッドの前記支持構造体は、互いに結合される２つの側面ハーフシェルによって構成される外側ケース内に収容され、前記側面ハーフシェルは、前記支持構造体によって画定される一般的平面に平行な主壁を有し、２つのハーフシェルの各主壁は、前記２つのハーフシェルを分解するように適合されている、複数のタイロッドブロッキング部材を有する、請求項１から２１のいずれか一項に記載の電気抵抗溶接ヘッド。
【請求項２３】
電気抵抗溶接のためのヘッドを提供することを含む、溶接されるコンポーネントに抵抗電気溶接を実行する方法であって、前記ヘッドは、
−  関節接合されたロボットのリストへの接続のための接続フランジを有する支持構造体と、
−  前記支持構造体によって支持される電気変圧器であって、前記ヘッドの電源ケーブルとの接続のための２つの入力極を有し、２つの出力極を有する電気変圧器と、
−  前記支持構造体によって支持され、前記電気変圧器の前記２つの出力極に導電接続される、グランド電極および溶接電極と、を備え、
−  前記グランド電極および前記溶接電極は、互いに平行で互い間隔を空けたそれぞれの主軸を有し、それぞれの前記主軸に沿って耐荷構造体に対して移動可能に取り付けられ、前記ヘッドは、
−  それぞれの前記主軸に沿った前記支持構造体に対する前記溶接電極の動作を駆動するための電気的な作動を含むアクチュエータと、
−  前記グランド電極と前記耐荷構造体の間に動作可能に挿入された少なくとも１つの弾性デバイスと、
−  前記弾性デバイスの負荷の検出のための検出デバイスと、
−  電気抵抗溶接のための前記ヘッドを支持する前記ロボットを制御し、前記ヘッドを制御するための、１または複数の電子制御ユニットと、を有し、
前記方法は、また、以下の、
−  溶接されるコンポーネントに接触して前記グランド電極の端部を動かすように前記ロボットの動作を制御し、これに対して、前記溶接電極を前記グランド電極に対する後退位置に維持する段階と、
−  溶接される前記コンポーネントに接触して前記グランド電極の前記端部を押すように前記ロボットの動作を制御し続け、前記弾性デバイスの負荷が予め定められた閾値に到達したときに前記ロボットの前記動作を停止するまで前記弾性デバイスの負荷の増加を引き起こす段階と、
−  前記ロボットの前記動作の前記停止の後、前記支持構造体に対して予め定められた位置に達するまで、予め定められた長さを通って前記溶接電極を前進させるように、前記アクチュエータを作動させる段階と、
−  前記溶接電極が前記予め定められた位置に達した後、前記アクチュエータがコンポーネントに接触する前記溶接電極を押す力を、前記力が予め定められた値に達するまで増加させるように、溶接される前記コンポーネントに接触する前記溶接電極の端部を押すための前記アクチュエータを作動させ続ける段階と、
−  前記力が前記予め定められた値に達した後、前記コンポーネントで抵抗電気溶接を実行するために、前記電気変圧器によって前記グランド電極および前記溶接電極に電流を供給する段階と、
を備える、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同じ側に配置された電極を有する電気抵抗溶接ヘッドの分野に関し、特に、
−  関節接合されたロボットのリストへの接続のための接続フランジを備える支持構造体と、
−  支持構造体によって支持される電気変圧器であって、上記ヘッドの電源ケーブルへの接続のための２つの入力極を有し、２つの出力極を有する電気変圧器と、
−  支持構造体によって支持され、電気変圧器の２つの出力極に導電接続される、グランド電極および溶接電極と、を備え、
−  上記グランド電極および上記溶接電極が、互いに平行で互いに間隔を空けたそれぞれの主軸を有し、上記電極が、それぞれの主軸に沿って上記支持構造体に対して移動可能に取り付けられ、
−  それぞれの主軸に沿った上記支持構造体に対する上記溶接電極の動作を駆動するために、電気的に動作させられるアクチュエータを備える、
タイプの分野に関する。
【０００２】
これらの特性を有する溶接ヘッドは、例えば、米国特許公開第２０１２  ００６  ７８  ５１  Ａ１号明細書で説明される。
【０００３】
上述されるタイプの溶接ヘッドは、例えば、自動車のボディを溶接するために使用されるが、一方で、従来の溶接銃は、溶接銃の２つの電極のうちの１つが溶接すべきエリアに到達するように適合されていないので使用できず、および／または、一方で、完成した自動車に痕跡をその後にもたらす、自動車ボディの面上で溶接電極を押すことを回避することが好ましい。
［発明の目的］
【０００４】
本発明の目的は、溶接電極が、溶接されるコンポーネント上に当てられる圧力の、信頼性があり容易な制御と共に、良質な溶接を保証する、上述されるタイプの溶接ヘッドを提供することである。
【０００５】
本発明のさらなる目的は、異なる形状および寸法のコンポーネント上で溶接を行うために特に効果的であるという結果となるように、低アクセスのエリアにもまた、容易に到達するように適合された、コンパクトな寸法を有する、上述されるタイプの溶接ヘッドを提供することである。
【０００６】
本発明のさらなる目的は、容易におよび迅速に異なる用途に適応可能であり得る、上述されるタイプの溶接ヘッドを実現することである。
【０００７】
本発明のさらなる目的は、任意の動作条件で溶接される、グランド電極とそれぞれのコンポーネントとの間の十分で正確な電気接触を保証することである。
【０００８】
本発明のさらなる目的は、ヘッドが結合されるロボットの使用の最中、ヘッドに結合されるケーブルおよび／またはチューブに、関係ないボディとの干渉のリスクがないことを保証することである。
【発明の概要】
【０００９】
前述の目的を達成するために、本発明は、主題として本明細書の始まりに示されたタイプの溶接ヘッドを有し、さらに、ヘッドがまた、
−  上記グランド電極と上記支持構造体の間に動作可能に挿入された弾性デバイスと、
−  弾性デバイスの負荷の検出のための検出デバイスと、
−  上記溶接ヘッドを支持するロボットを制御し、上記溶接ヘッドを制御するための、１または複数の電子制御ユニットであって、上記１または複数の電子制御ユニットは、
−  溶接されるコンポーネントに接触して上記グランド電極の端部を動かすようにロボットの動作を制御し、これに対して、上記溶接電極を上記グランド電極に対する後退位置に維持し、
−  溶接される上記コンポーネントに接触してグランド電極の上記端部を押すようにロボットの動作を制御し続け、弾性デバイスの負荷が予め定められた閾値に到達したときにロボットの動作を停止するまで上記弾性デバイスの負荷の増加を引き起こし、
−  ロボットの動作の上記停止の後、上記支持構造体に対して予め定められた位置に達するまで、予め定められた長さを通って上記溶接電極を前進させるように、上記アクチュエータを作動させ、
−  上記溶接電極が上記予め定められた位置に達した後、上記アクチュエータがコンポーネントに接触する上記溶接電極を押す力を、上記力が予め定められた値に達するまで増加させるように、溶接されるコンポーネントに接触する上記溶接電極の端部を押すための上記アクチュエータを作動させ続け、
−  上記力が上記予め定められた値に達した後、上記コンポーネントで抵抗電気溶接を実行するために、上記電気変圧器によって上記電極に電流を供給する
ように構成される、電子制御ユニットと、
を備えることを特徴とする。
【００１０】
これらの特性のおかげで、本発明による溶接ヘッドは、溶接手順の各フェーズにおいて、溶接されるコンポーネントに溶接電極が当てられる圧力の、信頼性があり容易な制御と共に、良質な溶接を保証するように適合される。
【００１１】
本発明のさらなる特性によると、グランド電極の主軸と溶接電極の主軸との間の距離は調整可能である。この特性は、電極間の異なる距離を必要とする異なる用途に、溶接ヘッドが容易に適合可能となることを可能にする。
【００１２】
一例示的実施形態において、グランド電極は、グランド電極の主軸に垂直な方向に沿う調整可能な位置でヘッドの支持構造体に取り付けられる支持補助ボディ内に、例えばそれぞれのスロット内のブロッキングねじによってスライド可能に取り付けられるので、上記調整が得られる。
【００１３】
本発明のさらに関連する特性によると、グランド電極は、接触要素が保持されて置かれる上方に丸みを帯びた端面を有する前面ノーズを有する導電性材料からなる耐荷要素を含み、接触要素は溶接されるコンポーネントに接触する丸みを帯びた前面を画定し、上記接触要素は、上記グランド電極が溶接されるコンポーネントに接触して押されるとき、コンポーネントに接触要素それ自体を寄りかからせて接触面を増加させるように、比較的変形可能である。
【００１４】
好ましい本発明の実施形態において、耐荷要素は支持編み込み要素であり、上記接触要素は、互いにねじられた導電性ワイヤの１または複数のレイヤからなる編み込みである。
【００１５】
この特性のおかげで、任意の動作条件において、および任意の用途のために、溶接の質にさらなる改善が得られる。なぜなら、グランド電極は、溶接されるコンポーネントの異なる面構成に適合可能であり得るからである。
【００１６】
支持編み込み要素は、電気的絶縁要素の介在によって、グランド電極のスライド動作を駆動するコラムを支持する後面を有し、上記コラムは、支持補助ボディのキャビティにスライド可能に取り付けられる。
【００１７】
支持編み込み要素の後面は、１または複数の電気的絶縁要素の介在によって、グランド電極のスライド動作を駆動する補助回転防止ピンを支持し、それは、前述の駆動するコラムがスライド可能であるキャビティと平行でありかつキャビティから間隔を空けられた、支持補助ボディのキャビティにスライド可能に取り付けられる。
【００１８】
本発明のさらに好ましい特性によると、変圧器の出力極は変圧器ボディの異なる壁に提供され、上記出力極は、弾性的に変形可能であり電流を導通する一片の組によって、それぞれの電極に導電接続される。図面に示された構成において、溶接電極は、Ｕ字型全体的形状を有する第１の一片によって、２つの出力極のうちの１つに接続される。そうでなければ、グランド電極は、
−  出力極への第１の端部と、ヘッドの支持構造体への第２の端部とに接続される、Ｓ字型全体的形状を有する第２の一片、
−  ヘッドの支持構造体の第１の端部と、グランド電極の支持編み込み要素の周縁部分への第２の端部とに接続される、Ｓ字型全体的形状を有する第３の一片、
によって、変圧器の出力極のうちの１つに接続される。このようにして、変圧器によって生成される電流が、第２の一片、支持構造体、および第３の一片を通って、出力極からグランド電極へ伝送される。
【００１９】
この構造および配置のおかげで、非常にコンパクトであり、電極軸を含む平面に垂直な方向に沿って実質的に平らにされた、ヘッドの構成を得ることが可能である。
【００２０】
この利点をさらに増加させるために、好ましい実施形態において、ヘッドの支持構造体は２つの鋼製プレートを有し、それらは互いに平行であり、互いに間隔を空け、互いに固く接続され、また、２つの電極によって画定される一般的平面に平行である。変圧器は上記プレートの間に取り付けられる。ロボットおよびヘッドの間の接続のためのチューブおよびケーブルが、外的環境にさらされず、他のボディとの干渉のリスクから保護されるように、ロボットに接続するための接続フランジは、ロボットおよびヘッドの間の接続のための上記チューブおよびケーブルのための通路を有するエンドプレート、および、耐荷構造体の上記プレートにそれぞれねじ留めされた２つの平行なウイングを含む、Ｕ字型全体的形状を有する。この目的のために、本発明によるヘッドは、好ましくはベース構造と、ロボットの関節接合されたリストと、相互に関節接合されてロボットのリストにベース構造を接続するロボット要素のチェーンと、を含むタイプのロボットに結合され、相互に関節接合されたロボット要素のこのチェーンを通して、および、ロボットリストを通じて、溶接ヘッドへの電気供給および／または流体供給のための１または複数のケーブルおよび／またはチューブを形成する、連続した内部通路が画定される。このタイプのロボットは、例えば、同じ出願人の所有である、米国特許第８  ００６  ５８６  Ｂ２号明細書に説明され、例示される。
【００２１】
当然、本発明による溶接ヘッドは、従来のタイプのロボットと共に、または、ここで前述されたものとは異なる任意のタイプのロボットと共に、任意の場合に使用され得る。
【００２２】
さらに、本発明は、添付の特許請求の範囲２３に示されるように、溶接されるコンポーネントに抵抗電気溶接を実行する方法に、また向けられる。
［異なる実施形態の詳細な説明］
【図面の簡単な説明】
【００２３】
本発明のさらなる特性および利点は、純粋に非限定的な例として提供された、添付された複数の図を参照した次の説明から、明らかになるであろう。
【図１】本発明の溶接ヘッドが取り付けられるロボットの、概略的な側面部分断面図である。
【図２】外側ケースが取り外された、本発明による溶接ヘッドの好ましい実施形態の斜視図である。
【図３】外側ケースを有する、図１の溶接ヘッドの前面図である。
【図４】ヘッドの長手軸に平行な平面による、図１のヘッドの部分断面図である。
【図５】図３のいくらか詳細な拡大図である。
【図６】コンポーネントの溶接動作可能なフェーズの最中に示される、以前の図のヘッドの詳細図である。
【図７】その外側ケースが取り外された、本発明による溶接ヘッドの第２の実施形態の斜視図である。
【図８】本発明によるヘッドの冷却回路の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下の説明において、実施形態の詳細な理解のために、多くの具体的な詳細が示される。実施形態は、１または複数の具体的な詳細なしに、または、他の方法、コンポーネント、または材料などと共に提供され得る。他の場合において、実施形態の多くの態様の不明確性を回避するように、知られている構造、材料、または動作は、詳細には示されていないか、説明されない。さらに、本明細書で使用された参照は、便宜のためのみのものであり、実施形態の保護範囲を画定するものではない。
【００２５】
添付された複数の図において、参照符号Ｔは、本発明による、同じ側に配置された電極を有する溶接ヘッドの好ましい実施形態を、概して示す。特に図２の斜視図を参照すると、ヘッドＴは、金属材料の支持構造体１を有し、その上方端部に、ロボットＲ（図１）のリストのフランジを溶接ヘッドＴに接続するように働く接続フランジ１１が接続される。フランジ１１は、ロボットＲのフランジに接続されるように意図される端壁１１１、および、互いに平行で、互いに間隔を空けるように配置され、端壁１１１から垂直に突出している２つのウイング１１０を備える。本発明によった溶接ヘッドＴは、任意の知られている従来のタイプのロボットと共に使用されるように適合しており、ヘッドは、ロボットリストに迅速に接続されるように適合しており、ロボットのケーブルおよびチューブに接続されるヘッドの電源ケーブルおよびチューブを備える。さらに、ロボットリストから突出し、および、溶接ヘッドの変圧器に提供される接続具まで中断なく続く、ロボットのチューブおよびケーブルを提供することがまた可能である。
【００２６】
ヘッドＴの前述のフランジ１１に対して反対側の端部において、グランド電極３および溶接電極４が、構造体１に接続され、構造体１の同じ側に配置される。２つの電極に関する詳細は、本明細書の以下に説明される。
【００２７】
図３の前面図に示されるように、ヘッドＴの支持構造体１は、互いに結合される２つの側面ハーフシェル９０によって構成される外側ケース９内に収容され、２つの側面ハーフシェル９０は、ヘッドＴの支持構造体によって画定される一般的平面に平行な主壁を有する。２つのハーフシェル９０の各主壁は、ヘッドＴにおいてメンテナンス作業が行われる必要がある場合に、２つのハーフシェル９０を容易に取り外すように適合されている、複数のタイロッドブロッキング部材９１を有する。
【００２８】
特に、外側ケース９のないヘッドＴを示す図２の斜視図を参照すると、ヘッドＴの支持構造体１は、互いに平行で互いに間隔を空けた２つの鋼製プレート１０を備え、それらは互いに固く接続され、２つの電極３、４によって画定される一般的平面にも平行である。２つの鋼製プレート１０は、複数のライトニングホール１００を備える。フランジ１１と反対側のプレート１０の下方部分の近くに、ブラケット１０１が取り付けられ、それはアクチュエータ１２の柄１２０が駆動される通路１０１Ａを画定し、上記アクチュエータ１２は、その主軸に沿って溶接電極４の位置を制御する。アクチュエータ１２は、例えば、より良く以下で説明されるように、スクリューアンドナットシステムにより、電気モータによって軸方向に駆動される柄１２０によって電気的に動作させられるアクチュエータであり得る。アクチュエータのボディは、ヘッドＴの支持構造体１の２つのプレート１０の間に取り付けられる。
【００２９】
図２をさらに参照すると、２つの鋼製プレート１０の間の、それらのフランジ１１に対して反対側の端部に、第２の金属ボディ２６がまた取り付けられ、それはＬ字型全体的形状を有し、ヘッドＴを機能させるために必要なケーブルおよびチューブの通路を可能にする複数の穴１５０を有する。金属ボディ２６の上方部分は、ブラケット１０１の２つの向かい合った壁１０１Ｂの間に挿入され、これに対して下方部分は、ブラケット１０１の下に突出する。特に図３の断面図を参照すると、支持補助ボディ１５が金属ボディ２６に、そのブラケット１０１から突出する部分の端部において、取り付けられる。支持補助ボディ１５は、金属ボディ２６に対して、したがって、支持構造体１に対してスライド可能に、溶接電極の主軸に垂直な方向に沿って取り付けられる。そのような方向に沿った変位の動作可能なモードは、本明細書の以下にさらに示される。
【００３０】
以前に説明されたように、ヘッドＴの端部に溶接電極４およびグランド電極３があり、それらはヘッドＴの同じ側に配置される。発明の本質的な特徴によると、ヘッドＴは、グランド電極３と支持構造体１との間に動作可能に挿入された弾性デバイス２０を備える。図面に示された実施形態において、弾性デバイス２０はバネであるが、それは電気もしくは空圧式アクチュエータ、または他タイプのバネ手段の実施形態などの、任意の他の知られている様式でまた提供され得る。本明細書の以下において、弾性デバイスが、バネの実施形態において言及されるであろう。
【００３１】
ヘッドＴは、バネ２０の負荷の検出デバイス２１をまた含む。図１−図６に示される本発明の実施形態において、バネ２０の負荷の検出のための検出デバイス２１は、バネ２０の負荷を示す１または複数の電子ユニットＥに電気信号を送信するように適合されたセンサである。任意の場合に、バネ２０の負荷の検出デバイス２１は、他の知られている様式で実現され得る。例えば、それは、目盛りがついたスケールＰ２に関連づけられたインジケータＰ１による、オペレータの視覚制御を伴うデバイスであり得る（図７）。特に、図５の拡大図を参照すると、グランド電極３は、導電性材料からなる耐荷要素３０を含み、それは、接触要素２２が置かれて保持される上方に丸みを帯びた端面の前面ノーズ３０Ｂを有し、上記接触要素２２は溶接されるコンポーネントに接触する丸みを帯びた前面を画定する。接触要素２２は、コンポーネント上にそれ自体が寄りかかるように、比較的変形可能であり、したがって、グランド電極３が、溶接されるコンポーネントに接触して押される場合、接触面を増加させる。図面に示される本発明の実施形態において、耐荷要素は支持編み込み要素３０であり、接触要素は編み込み２２である。例示される実施形態において、編み込み２２は、互いにねじられた導電性ワイヤのより多いレイヤを有し、溶接されるコンポーネントに接触するために、丸みを帯びた前面をそのように画定する。編み込み２２は、コンポーネントに寄りかかられるように、その厚さの方向に比較的変形可能であり、グランド電極３がコンポーネントに接触する場合、接触面を増加させる。例示される実施形態において、編み込み２２は、前面ノーズ３０Ｂに形成された穴を通るボルト３０Ｃによって、支持編み込み要素３０の前面ノーズ３０Ｂに保持される（図５）。支持編み込み要素３０は、前面ノーズ３０Ｂに対して反対側の部分に配置され、グランド電極３のスライド動作を駆動するためのコラム１７を、電気的絶縁要素２４を介在して支持する後面を有し、上記コラムは、支持補助ボディ１５のキャビティ１７０にスライド可能に取り付けられる。駆動するコラム１７は、キャビティ１７０内にスライド可能に取り付けられた外側面と、支持補助ボディ１５に固く接続された駆動ピン１７２の上方にスライド可能に取り付けられた内側面とを有する、碍管状ボディ１７１を備える。
【００３２】
例示される実施形態において、バネ２０は、駆動ピン１７２の端部と、電気的絶縁要素２４を介在して支持編み込み要素３０に固く接続された下部要素１７３と、の間の碍管状ボディ１７１内に配置された単一のらせんバネの形態である。図５をさらに参照すると、力センサ２１が、バネ２０と下部要素１７３との間に挿入される。
【００３３】
図５の拡大図をさらに参照すると、支持編み込み要素３０の後面は、グランド電極３のスライド動作を駆動するための補助回転防止ピン２３を、１または複数の電気的絶縁要素２４を介在して支持する。回転防止ピン２３は支持補助ボディ１５のキャビティ２３０にスライド可能に取り付けられ、キャビティ２３０は、駆動するコラム１７がスライド可能に取り付けられるキャビティ１７０と平行に、かつそれから間隔を空けられている。補助ピン２３のおかげで、不良に実行される溶接の原因となり得る、キャビティ１７０の軸を中心とした、グランド電極３の意図されない振動がないヘッドＴが提供される。
【００３４】
溶接ヘッドＴの本質的な特徴によると、電気変圧器２が支持構造体１によって支持され（図４の断面図）、上記変圧器は、ヘッドＴの電源ケーブル（図面には示されていない）と２つの出力極５、６との接続のための２つの入力極を有する。変圧器２の２つの出力極５、６が、変圧器ボディ２の異なる壁に提供され、弾性的に変形可能な一片の組１３、１４、１６によって、それぞれの電極３、４に導電接続される。
【００３５】
図面に示された実施形態において、電極５は変圧器２の前方の壁に提供され、これに対して、電極６は変圧器２の下方の端壁に提供される。溶接電極４は、Ｕ字型全体的形状を有する第１の一片１３によって出力極６に接続される。そうでなければ、グランド電極３は、以下によって、変圧器２の出力極５に接続される。
−  第１の端部で出力極５に接続され、第２の端部で支持構造体１の第２の金属ボディ２６に接続される、Ｓ字型全体的形状を有する第２の一片１４、および
−  第２の金属ボディ２６の第１の端部で支持構造体１に接続され、第２の端部でボルト３０Ａによって支持編み込み要素３０の周縁部分に接続される、Ｓ字型全体的形状を有する第３の一片１６。
【００３６】
上述の構造の結果として、変圧器２から生成された電流が、電極５から第２の一片１４、金属ボディ２６および第３の一片１６を通って、グランド電極３に伝送され、同様に、電極６から第１の一片１３を通って、溶接電極４に伝送される。
【００３７】
変圧器２から生成される電流が、電流の通路の必要がないヘッドＴの要素、または、そのような要素の部分を通って導通し得ることを回避するように、参照符号２４によって、電流の通路からヘッドＴのコンポーネントを分離するように適合された絶縁要素（碍管）が示される（図５）。特に、絶縁碍管２４は、支持キャビティ２３０内の回転防止ピン２３と補助ボディ１５との間に、回転防止ピン２３と支持編み込み要素３０との間に、および、以前に記されたように、支持編み込み要素３０と駆動するコラム１７との間に、挿入される。
【００３８】
本明細書の以下において、２つの電極３、４の動作を提供するためのヘッドＴの詳細な構造および機能が説明されるであろう。
【００３９】
以前に説明されたように、グランド電極３および溶接電極４は、互いに平行で、互いに間隔を空けたそれぞれの主軸を有し、それぞれの主軸に沿って支持構造体１に対して移動可能に取り付けられる。溶接電極４は、支持構造体１の２つのプレート１０の間に取り付けられた、電気的に動作するアクチュエータ１２によって動かされる。これに関して、アクチュエータ１２の電気モータは、それぞれの主軸に沿って支持構造体１に対して溶接電極４を動作させる、可動腕１２０を作動させる。図面に示された実施形態において、可動腕１２０は、構造体１の２つのプレート１０の間に取り付けられた台形の金属ブラケット１０１の端部に形成された穴１０１Ａを通る。
【００４０】
アクチュエータ１２は、知られているタイプのものであり、例えば、電気モータ、減速機、および減速機によって、電気モータにより回転させられるナットを含む。ナットの回転は、ナット内にねじ留めされたねじに線形の動作をさせ、このねじはアクチュエータ１２の柄に接続される。以前に記されたように、そのようなアクチュエータは、任意の知られている構成によって提供され得、図面からそのような詳細を除去することは図面をより理解可能にするので、アクチュエータ１２のコンポーネントは、添付された複数の図には示されていない。
【００４１】
１または複数の電子ユニットが、ロボットおよびヘッドを制御するために提供される（図１は、ロボットを制御するためのユニットＥを示す）。ヘッドの電子制御ユニットは、自律ユニットであり得、または、ロボットを制御するためのユニットＥに統合され得る。
【００４２】
溶接電極４の鉛直動作を示す用途の例が、図６の拡大図に示される。この図において、互いに溶接される必要がある、第１のシート要素ＩＩの下かつ第２のシート要素ＩＩＩの下に配置された支持要素が、参照符号Ｉで示される。
【００４３】
ロボットの電気制御ユニットは、第２のシート要素ＩＩＩの部分に隣接する一部分で第１のシート要素ＩＩに接触するグランド電極３の端部を動かすように、ロボットＲの動作を制御し、グランド電極３に対して後退した位置に溶接電極４を維持するように構成される。電子ユニットＥは、また、第２のシート要素ＩＩＩのうち支持要素Ｉにのみ隣接する部分で第２のシート要素ＩＩＩに接触する編み込み２２を支持するグランド電極３の端部を押して、したがって、バネ２０の負荷が予め定められた閾値に到達したときにロボットＲの動作を停止するまで、グランド電極３に結合されたバネ２０の負荷の増加を引き起こすように、ロボットＲの動作を制御し続けるために構成される。
【００４４】
ロボットＲの動作の上記停止の後、ヘッドの電子制御ユニット（示された例においてはユニットＥと統合される）は、また、支持構造体１に対して予め定められた位置（図６に点線で示される位置を参照）に達するまで、予め定められた距離を通って溶接電極４を前進させるようにアクチュエータ１２の電気モータを作動させるために構成される。溶接電極４が予め定められた位置に達した後、電子ユニットＥは、上記力が予め定められた値に達するまで、第２のシート要素ＩＩＩの部分に隣接する前述の部分で第１のシート要素ＩＩに接触する溶接電極４の端部を押すためにアクチュエータ１２を作動させ続けるように構成され、上記力は、その後に実質的に一定に維持されるか（アクチュエータ１２の電気モータの電気吸収の制御によって）、または代替的に、その後に任意の所望の基準によって変調される。
【００４５】
最後に、電子ユニットＥは、溶接される２つのシートの部分で電気抵抗溶接を実行するために、電気変圧器２によって溶接電極４に電流を供給するように構成される。したがって、電流は、変圧器２の出力極のうちの１つから溶接電極４へ、溶接電極４からシート要素ＩＩ、ＩＩＩへ、および、これらから変圧器２の他の出力極へ流れ、第２のシート要素ＩＩＩおよびそれと接触するグランド電極３を通って流れる。
【００４６】
本明細書において、および以下の特許請求の範囲において、「グランド電極」の表現が電極を参照して使用されるが、しかしながら、電極を介して電気回路が閉じて、電流の流れを変圧器に向かって戻すことを可能にするように、それは形づくられ、形成される。図７の斜視図に示されるヘッドＴの特定の実施形態において、グランド電極３は、従来の溶接銃の電極と同様の電極である。
【００４７】
しかしながら、ここで示されたように構成される溶接ヘッドにおいて、溶接電極とグランド電極の本明細書で説明されたような機能が反転された場合、例えば、溶接されるシートに対してそれらの位置を反転した場合（ヘッドＴの１８０°回転を作動させる）、および／またはそれらの極性を反転した場合は除外されない。
【００４８】
上述の電子ユニットＥの構成およびヘッドの構造上の特性のおかげで、本発明による溶接ヘッドＴは、異なる寸法および形状のコンポーネント上で、効果的な態様で溶接を実行するように適合され、コンパクトな構成のおかげで、アクセスが困難なエリアに容易に到達することがまた可能であり、溶接の質の簡易で信頼できる制御を同時に保証することがまた可能である。
【００４９】
本発明によるヘッドＴの多用途性をさらに改善するために、グランド電極３の主軸と溶接電極４の主軸との間の距離は、調整可能である。この範囲のために、グランド電極３は、グランド電極３の主軸に垂直な方向に沿って調整可能な位置において支持構造体１に取り付けられる支持補助ボディ１５内に、スライド可能に取り付けられる。図面において示された実施形態において、特に図５を参照して、支持補助ボディ１５は、それぞれのスロット１５２内のブロッキングねじ１５１の係合によって、前述の垂直な方向に沿って、支持構造体１に対してスライド可能に取り付けられる。好ましい実施形態において、支持補助ボディ１５は、手動調整によって上記方向に沿って調整可能である。しかしながら、別のアクチュエータ（示されていない）が、構造体１の一部分である金属ボディ２６に対する補助ボディ１５のこの変位を作動するためのみに、提供され得る。
【００５０】
本発明によるタイプの溶接ヘッドにおいて、変圧器２と電極３、４との両方が、流体で冷却される。この理由のために、ロボットから来る一纏まりのケーブルおよびチューブ（図面には示されていない）において、少なくとも冷却剤の流入導管および少なくとも冷却剤の流出導管が含まれる。
【００５１】
図８の概略図を参照すると、参照符号１８、１９はそれぞれ、冷却剤の流入導管および冷却剤の流出導管を示した。図８の概略図に示された実施形態において、流入導管は、第一に、変圧器２内に提供される冷却回路（示されていない）へ冷却剤を導く。変圧器２の内側にある冷却回路から、冷却剤は、変圧器２の出力極６を構成するボディ内に形成された２つのチャネル１８Ａ、１８Ｂを通って外に出る。その後、冷却剤はそれぞれ、支持編み込み要素３０、グランド電極３、および溶接電極４に送られる。流出導管１９は、変圧器２を通ることなく、ロボット内部の各電極３、４を通って流れる。
【００５２】
冷却剤導管１８、１９は、溶接電極およびグランド電極の両方を冷却剤によって、特に冷却するために提供される。この特徴は、電極に影響を与え得る、（たとえ編み込みがグランド電極に提供されても）冷却が空気によってのみ提供される過熱問題を回避して、高い実行時間サイクルで部品に複数の溶接を実行するように（典型的には、自動車ボディの部品の溶接のために）適合された溶接ヘッドを提供する利点を与える。
【００５３】
以前に記されたように、本発明による溶接ヘッドは、任意の知られている従来のタイプのロボットにおいて使用されるように適合され、ヘッドは、ロボットリストに素早く接続されるように適合され、ヘッドには、ロボットのケーブルおよびチューブに接続されるその電源ケーブルおよびチューブが提供される。
【００５４】
当然、本発明の原理は同じままである一方、構造の詳細および実施形態は、本発明の範囲から逸脱することなく、純粋に例として説明されおよび示されたものに関して広範囲に変化し得る。特に、本発明による溶接ヘッドは、任意のタイプのロボットに関連して使用されるように適合される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【外国語明細書】
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