(57)【要約】【課題】部材に要素を短サイクルアーク溶接する改善された機器及び方法を提供すること。【解決手段】部材に対して要素を短サイクルアーク溶接するための装置及び方法が開示され、溶接ヘッドを保持し、部材に対して位置決めすることができる位置決め機構を有し、溶接ヘッドは、要素を保持するためのチャッキング機構と、チャッキング機構を溶接ヘッドに対して前進及び後退させるための線形動作機構と、溶接される要素をチャッキング機構へ供給する供給チャネルとを有する。チャッキング機構は、チャッキング装置を介して供給チャネルから要素を軸方向に通過させることができる開位置と、要素がチャッキング要素間で保持されるチャッキング位置との間を、チャッキング手段によって移動することができる半径方向に移動可能なチャッキング要素を有する。【選択図】　　　　　図２
2004025310.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接ヘッド（２８）を保持して、部材（１２）に対して位置決めすることができる位置決め機構（１４）を有し、要素（２６）、特に金属スタッドを、前記部材（１２）、特に金属薄板に対して短サイクルアーク溶接する装置であって、
前記溶接ヘッド（２８）が、
前記要素（２６）を保持するためのチャッキング機構（３２）と、
該チャッキング機構（３２）を前記溶接ヘッド（２８）に対して前進及び後退させるための線形動作機構（５８）と、
溶接される前記要素（２６）を前記チャッキング機構（３２）へ供給する供給チャネル（３０）と、
を有し、
前記チャッキング機構（３２）が、駆動されるチャック手段（３８、４４、４６、４８、６６）によって開位置とチャック位置との間を移動することができる、半径方向に移動可能なチャッキング要素（３４）を有し、前記開位置において前記チャック装置（３２）を介して前記供給チャネル（３０）から前記要素（２６）を軸方向に通過させることができ、前記チャック位置において前記要素（２６）が前記チャッキング要素（３４）間で保持され、
前記開位置のチャッキング要素が、前記供給チャネルに隣接し前記溶接ヘッドから引き出された、溶接される要素の自由通路を形成することを特徴とする装置。
【請求項２】
前記チャッキング機構（３２）が、前記チャッキング要素（３４）と協同して該チャッキング要素を前記開位置と前記チャッキング位置との間を移動させる、軸方向に移動可能であるクランプ先端部品（３８）を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記クランプ先端部品（３８）と前記チャッキング要素（３４）とが、前記クランプ先端部品（３８）の軸方向変位を前記チャッキング要素（３４）のチャック動作又は解放動作へ変換するために、傾斜表面（４０、４２）によって互いに結合することができることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記クランプ先端部品（３８）が、前記チャック位置への移動のために、前記チャッキング要素（３４）に向かって軸方向に移動可能であることを特徴とする請求項２又は３に記載の装置。
【請求項５】
前記クランプ先端部品（３８）が、円錐形状をした内表面（４０）を使用して前記チャッキング要素（３４）の傾斜した外表面（４２）上で作用することを特徴とする請求項２から４の何れか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記チャッキング要素（３４）が、自動調心するように設計されていることを特徴とする請求項２から５の何れか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記チャッキング要素（３４）が、前記クランプ先端部品（３８）に向かってほぼ楔形の形状で延び、且つ前記クランプ先端部品（３８）から離れて面する側で締め付けナット（５４）によって移動自在に保持されることを特徴とする請求項２から６の何れか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記クランプ先端部品（３８）を前記チャッキング要素（３４）に接して固定するために、駆動装置（６６）、好ましくはリニアモータが備えられることを特徴とする先行請求項の何れか１項に記載の装置。
【請求項９】
前記駆動装置は、流体シリンダとして実施されることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記チャッキング機構（３２）を前進及び後退させるモータ駆動装置、好ましくはリニアモータ（５８）が直線動作機構上に備えることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
前記チャッキング機構（３２）の内部を監視するために圧力センサ（７２）が備えられ、該センサからの信号が、前記部材表面（１３）への前記要素（２６）の供給を特徴付ける信号を出力するために、解析用の解析装置（７３）へ供給されることを特徴とする先行請求項の何れか１項に記載の装置。
【請求項１２】
前記チャッキング機構（３２）と前記部材（１２）との間に測定電圧（７７）が印加され、且つ前記部材表面（１３）への前記要素（２６）の供給を特徴付ける信号を出力するために、前記測定電圧が解析用の解析装置（７８）に供給されることを特徴とする請求項１から１０までの何れか１項に記載の装置。
【請求項１３】
前記供給チャネル（３０）が、溶接される前記要素（２６）が供給される中間貯蔵装置（２４）を介して貯蔵装置（２０）に結合されることを特徴とする先行請求項の何れか１項に記載の装置。
【請求項１４】
前記中間貯蔵装置（２４）が、前記チャッキング機構のワークピース開口部から最大距離１ｍだけ、好ましくは最大０．５ｍだけ離れていることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記中間貯蔵装置（２４）が、各軸方向端部において空気圧式閉鎖装置（８６、８８）によって閉じられる、溶接される要素（２６）を収容するためのチャンバ（８０）を有することを特徴とする請求項１３又は１４に記載の装置。
【請求項１６】
スタッド長を検出するための少なくとも１つのセンサ（９２）を前記チャンバ（８０）内に備えることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記チャンバ（２４）内へガスを供給するための供給管路（９４）と、
前記チャンバ（２４）からガスを取り除くための排出管路（９８）と、
を備え、各々が弁（９６，１００）によって制御可能であり、前記チャンバ（２４）上で開いていることを特徴とする請求項１５又は１６に記載の装置。
【請求項１８】
要素（２６）、特に金属スタッドを、部材（１２）、特に金属薄板に対して短サイクルアーク溶接するための方法であって、
溶接される要素（２６）を供給チャネル（３０）を通じて前記部材（１２）の表面（１３）へ搬送し、
前記前記部材（１２）の表面へ到達後、前記要素（２６）を保持し、
次いで前記部材（１２）に溶接する、
ことを含む方法。
【請求項１９】
要素（２６）を、チャッキング機構（３２）を通じて前記部材表面（１３）へ搬送し、
次いで、前記部材表面（１３）から離れる方向に向けられた前記チャッキング機構（３２）のチャック動作を介して前記要素を保持する、
ことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記要素を、ガス圧により前記チャッキング機構（３２）へ開いている供給チャネル（３０）を通って前記部材表面（１３）まで搬送し、
前記要素（２６）を、前記ガス圧が維持されている間保持する、
ことを特徴とする請求項１８或いは１９に記載の方法。
【請求項２１】
溶接される要素（２６）が前記部材表面（１３）に供給されていること、及び溶接される要素（２６）が前記部材表面（１３）に存在していることを検出するため、供給工程の間、前記チャッキング機構（３２）への供給チャネルの開口部近傍の前記ガス圧を監視及び解析することができることを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
溶接される要素（２６）が前記部材表面（１３）に供給され及び存在していることを検出するために解析される測定電圧（７７）を、前記チャッキング機構（３２）と前記部材（１２）との間に印加することを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記溶接される要素（２６）を、前記溶接工程の間、機械的にクランプされたチャック（３４，３８）内に保持することを特徴とする請求項１８から２２の何れか１項に記載の方法。
【請求項２４】
前記溶接工程の完了後、前記チャック（３４，３８）に、試験用の荷重を加えることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶接ヘッドを保持して部材に対して位置決めすることができる位置決め機構を有し、要素、特に金属スタッドを、部材、特に金属薄板に対して短サイクルアーク溶接する装置に関し、溶接ヘッドが、要素を保持するためのチャッキング機構と、該チャッキング機構を溶接ヘッドに対して前進及び後退させるための線形動作機構と、溶接される要素をチャッキング機構へ供給する供給チャネルとを有し、チャッキング機構が、チャッキング装置を介して供給チャネルから要素を軸方向に通過させることができる開位置と、要素がチャッキング要素間で保持されるチャッキング位置との間を、チャッキング手段によって移動することができる半径方向に移動可能なチャッキング要素を有する。
【０００２】
本発明は更に、溶接される要素が供給チャネルを通じて部材へ供給されて該部材に溶接される、部材、特に金属薄板に、要素、特に金属スタッドを短サイクルアーク溶接する方法に関する。
【０００３】
【従来の技術】
このような装置及び方法は、ドイツ国特許ＤＥ３２１８８８６Ｃ１で知られている。この文献において、部材に溶接されるスタッドは、圧縮空気によって供給チャネルを介して弾性的に拡張可能なチャックを通り、チャック前面の装置筐体上にワークピース側から配置された移動可能なスタッド止めに接するまで搬送される。スタッドは、スタッド止めによりチャック内に正確に位置決めされる。チャックを閉じると、管状アクチュエータが空気圧式作動シリンダによって該スタッド止めへ向かってチャック上に押し出され、互いに対応する傾斜面により半径方向に閉じる動作が生成される。チャックは、モータ駆動装置により制限範囲まで軸方向に移動することができ、この溶接位置までの移動において、チャックが移動可能なスタッド止めを側方に押し除けることにより、スタッドが溶接のために解放される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
公知の方法及び機器の欠点は、移動可能なスタッド止めの結果として生じる、チャックの軸方向ストロークが長いこと、及び構造が比較的複雑なことである。
【０００５】
従来技術においては、短サイクルアーク溶接における溶接ストローク動作は、一般にリニアモータ駆動装置によって実施され、一方、部材に向かう全体としての溶接ヘッドの前進動作は、一般にシリンダのような空気圧駆動装置によって実施される。ここで、第１に、どのような種類の調整も行うことができないこと、第２に、圧縮空気用の管路がケーブル組立体を通り、溶接ヘッドを通る経路でなければならないことは欠点である。
【０００６】
従って、本発明の目的は、溶接される要素を、簡単で且つ信頼性のあるチャックへの供給を確実にする、部材に要素を短サイクルアーク溶接する改善された機器及び方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的は、開位置のチャッキング要素が、供給チャネルに隣接し溶接ヘッドから引き出された、溶接される要素の自由通路を形成する点において前述の形式の装置で実現される。
本発明による装置において、移動可能なスタッド止め及び弾性チャック内へ供給される要素を押し込むプランジャーが不要になる。このようにして、装置の構造が大幅に簡単化され、また、信頼性が確実に向上する。要素を供給する間にチャッキング機構を完全に開位置の状態にすることができるので、チャックの摩耗は、従来の弾性のあるチャックと比較して大幅に低減される。本発明による装置の別の利点は、チャッキング機構を変える必要もなく、溶接される要素の長さ、直径及び形状の変更が一定の制限内で可能である点にある。これに反して、従来の装置においては、それぞれの場合において、特に溶接される要素の直径が変わる場合には、適切なチャックを使用することが必要である。更に、供給チャネル内へ開口する別のチャネルがもはや存在しないので、本発明による装置においては、供給チャネルの目詰まりがおおむね排除される。最後に、溶接される要素は、該要素が保持される前に、部材表面へ直接搬送されることから、部材に対する溶接される要素の位置決め精度に関しては、本発明により大幅な改善が保証される。溶接される要素は、溶接工程の開始時点で部材表面上に直接に載置されるので、これは零点を直接規定し、その結果、該零点から溶接される要素の別の位置を溶接工程の間制御することができる。
【０００８】
従来の短サイクルアーク溶接装置において必要であるような支持脚は、完全に排除することができる。溶接される要素は、溶接工程開始時点で部材表面に接触するので、このことは、溶接工程を制御するための基準として使用できる基準線を定める。
【０００９】
本発明の有利な改良形態においては、チャッキング機構は、チャッキング要素と協同して該チャッキング要素を開位置とチャッキング位置との間を移動させる、軸方向に移動可能であるクランプ先端部品を有する。
このようにして、チャッキング機構の機械的な開閉、すなわち開位置及びチャック位置間の移動は、簡単な手段で可能とされる。
【００１０】
この目的を達成するために、本発明の好ましい改良形態においては、クランプ先端部品の軸方向の変位をチャッキング要素のチャック動作又は解放動作へ変換するために、クランプ先端部品とチャッキング要素とは、傾斜表面によって互いに結合することができる。特に簡単で信頼性のある実施形態は、このようにして可能とされる。
【００１１】
本発明の好ましい改良形態においては、クランプ先端部品は、チャック位置への移動のために、チャッキング要素に向かって軸方向に移動可能である。この実施形態は、クランプ先端部品がチャック動作によって部材表面から移動されるという利点を有し、これにより、クランプ先端部品が部材に偶発的に溶接されることが排除される。
【００１２】
本発明の別の特徴によれば、クランプ先端部品は、円錐形状をした内表面を使用してチャッキング要素の傾斜した外表面上で作用する。この目的を達成するため、チャッキング要素は、自動調心するように設計されるのが好ましい。
【００１３】
本発明の別の改良形態においては、チャッキング要素は、クランプ先端部品に向かってほぼ楔形の形状で延び、且つクランプ先端部品から離れて面する側で締め付けナットによって移動自在に保持される。特に簡単で信頼性のある取り付けが、このようにして達成される。
【００１４】
本発明の別の実施形態においては、クランプ先端部品をチャッキング要素に接して固定するために、駆動装置、好ましくはリニアモータが備えられる。この方法で、クランプ力は、例えば移動経路に応じて釣り合わせ、又は決定することができる。更に、保持された要素の直径を検出するために、駆動装置の移動経路を、開位置からチャック位置まで解析することができる。最後に、要素は、該要素の長さにはおおむね無関係に保持することができる。
或いはまた、クランプ先端部品を動かす駆動装置として、流体シリンダを備えることもできる。特に経済的な実施形態は、この手段によって達成される。
【００１５】
本発明の好ましい改良形態においては、チャッキング機構を前進及び後退させるモータ駆動装置、好ましくはリニアモータが直線動作機構上に備える。
特に、クランプ先端部品のための駆動装置としてリニアモータが使用され、また、チャッキング機構を前進及び後退させる直線動作機構上で別のリニアモータが使用される場合には、溶接工程におけるとりわけ広範な可変性を達成して、種々の溶接作業の最適調整を容易にすることができる。従って、例えば、チャッキング機構のリニアモータの移動経路によって、溶接される要素の厚みを検出することができ、溶接工程で考慮されることができる。更に、チャッキング機構及び／又はリニア動作機構のチャッキング手段の移動経路を計測するために位置センサを備えてもよい。
【００１６】
本発明の別の実施形態においては、チャッキング機構の内部を監視するために圧力センサが備えられ、該センサからの信号が、部材表面への要素の供給を特徴付ける信号を出力するために、解析用の解析装置へ供給される。このように、供給チャネルに対してガスが連続的に供給される場合には、供給される要素が供給チャネルから出て、部材表面と接触するようになる場合に発生する圧力変化を、要素の到着を特徴付ける信号を得るために検出することができる。溶接工程の信頼性は、このようにして改善される。
【００１７】
本発明の別の実施形態によれば、チャッキング機構と部材との間に測定電圧が印加され、部材表面への要素の供給を特徴付ける信号を出力するために、該測定電圧が解析用の解析装置に供給される。このようにしてまた同様に、部材表面に要素が到着すると、電圧信号は一時的に影響を受けるので、溶接される要素が部材表面に到着したことを示す信号を得ることができる。
【００１８】
本発明の別の改良形態においては、供給チャネルは、溶接される要素が供給される中間貯蔵装置を介して貯蔵装置に結合される。これに関連して、中間貯蔵装置は、チャッキング機構のワークピース開口部から最大距離１ｍだけ、好ましくは最大０．５ｍだけ離れているのが好ましい。この配列により、貯蔵装置と部材表面との間の距離が極めて大きくても、部材の永久変形をもたらす可能性がある、供給される要素の過剰な運動エネルギが生成されないことが保証される。
【００１９】
本発明の別の実施形態によれば、中間貯蔵装置は、各軸方向端部において空気圧式閉鎖装置によって閉じられる、溶接される要素を収容するためのチャンバを有する。これに関連して、スタッド長を検出するための少なくとも１つのセンサをチャンバ内に備えることができる。
【００２０】
更に、本発明の別の特徴によれば、チャンバ中へガスを供給するための供給管路と、チャンバからガスを取り除くための排出管路とを備え、各々が弁によって制御可能であり、チャンバ上で開いている。個々の要素を中間貯蔵装置に簡単に供給し、及び中間貯蔵装置から簡単に取り除くことは、このようにして確保することができる。スタッド長を検出することにより、不適合の長さを有する要素が偶発的に部材に溶接されないことを保証する。
【００２１】
また、溶接工程の要件に応じて、特に高品質の溶接が要求される場合には、ガス供給の供給管路を通じて保護ガスを供給することができる。保護ガス溶接の場合には、外側からクランプ先端部品を取り囲む、別の先端部品を追加的に備えることができる。このようにして、溶接点を取り囲み、保護ガスの影響下にある一定量の中空空間が達成される。
【００２２】
方法に関しては、本発明の目的は、要素、特に金属スタッドを、部材、特に金属薄板に対して短サイクルアーク溶接するための方法であって、溶接される要素を供給チャネルを通じて部材の表面へ搬送し、該要素を保持し、次いで部材に溶接する。
【００２３】
本発明によれば、溶接される各要素は、チャッキング機構によって妨害されることも無く、このようにして直接的に部材表面へ搬送されるので、簡単で信頼性のある要素供給が保証される。関連する要素は、部材表面上の位置から始まり、部材の表面から離れる方向に向けられたチャック機構のチャック動作を介してチャッキング機構により保持されるので、チャック装置が部材表面へ偶発的に溶接されることが防止される。
【００２４】
本発明による方法の別の改良形態においては、要素を、ガス圧によりチャッキング機構へ開いている供給チャネルを通って部材表面まで搬送し、該要素を、ガス圧が引き続き維持されている間保持する。このようにして、簡単で信頼性のある供給が保証され、要素の跳ねかえりは、ガス圧が引き続き存在することにより回避される。これに関連して、溶接される要素が部材表面に供給されていること、及び溶接される要素が部材表面に存在していることを検出するため、供給工程の間、チャッキング機構への供給チャネルの開口部近傍のガス圧を監視及び解析することができる。或いは、溶接される要素が部材表面に供給され、存在していることを検出するために解析される測定電圧を、チャッキング機構と部材との間に印加することができる。本発明による方法の有利な改良形態においては、溶接される要素は、溶接工程の間機械的にクランプされたチャック内で操作される。
本発明の別の特徴によれば、チャック工程が完了後、チャックに試験用の荷重を加える。このようにして、生成された溶接の強度試験を溶接工程完了直後に実施することができる。
【００２５】
勿論、上述の特徴及び以下に説明されることは、特定の組合せにおいてだけでなく、別の組合せ又は単独でも使用することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明の更なる特徴及び利点は、図面を参照しながら以下の好ましい実施形態の説明から明白となる。
図１において、本発明による短サイクルアーク溶接の装置１０が、極めて単純化された概略図の形で示されている。
装置１０は、参照番号１４で概略的に示される位置決め機構の腕木１６上に収容される溶接ヘッド２８を有する。一般にこの装置はロボットであり、例えば垂直軸回りに旋回し、互いにヒンジ結合されたマルチリンクへと更に分割されるロボットアームを有する。また必要であれば、ロボットを動かすために、リニアガイドを備えることもできる。全体としてロボットは、特定の動作範囲内で３座標方向全てに移動することができる。
【００２７】
溶接ヘッド２８から離れた位置に動力及び制御装置１８があり、該装置が溶接装置２８にエネルギを供給し、制御する。貯蔵装置２０を動力及び制御装置１８に連結することができ、該貯蔵装置内に収容されている溶接される要素２６（スタッッド）は、適切な分離装置（図示せず）によって管路２２を通り、中間貯蔵装置２４を介して溶接ヘッド２８に供給することができる。
溶接ヘッド２８が部材１２に対して適切に位置決めされる場合には、公知の短サイクルアーク溶接法を用いて、中に収容されている要素を部材に溶接することができる。
【００２８】
図２に示されるように、溶接ヘッド２８は、溶接される要素２６を保持するためのチャッキング機構３２を有し、このチャッキング機構には、溶接される要素２６がガス圧により供給される供給チャネル３０が開いている。チャッキング機構３２は、ほぼ楔形の形状で部材１２に向かって延びる６つのチャッキング要素３４を有し、その各々が、外端で内方へ突出する舌状突起３６を有する。舌状突起３６の反対側にあるチャッキング要素３４の後端は、受けリング７０のネジ部５６でネジ止めされる締め付けナット５４によって、外方に突出した環状肩部５２で保持される。チャッキング要素３４は、該チャッキング要素３４の傾斜した外表面４２と協同する円錐状内表面４０を有するクランプ先端部品３８と連携して働く。このクランプ先端部品３８の円錐状内表面４０は、チャッキング要素３４の傾斜表面４２よりも大きな傾斜を有するので、チャッキング要素３４の内端が締め付けナット５４内で保持されたまま、クランプ先端部品３８がチャッキング要素３４に向かって軸方向に変位することにより、チャッキング要素３４は、その外端又は舌状突起３６で半径方向内方へ移動することができる。従って、チャッキング要素３４の間にある供給チャネル３０から供給される要素２６は、クランプ先端部品３８が部材表面１３から離れて軸方向に移動することによって保持することができる。
【００２９】
クランプ先端部品３８を移動させるためにリニアモータ６６が備えられる。クランプ先端部品３８は、受けリング４８のネジ４６にネジ止めされ、クランプ先端部品３８をワッシャ５０に接して保持する締め付けナット４４によってリニアモータ６６の電機子６８に固定される。このようにして、クランプ先端部品３８は、リニアモータ６６の電機子６８を軸方向に移動させることにより、前進及び後退することができる。リニアモータ６６の本体は、電機子６０が基部要素７１上に収容されている別のリニアモータ５８の本体又は移動子６４と共に、単一部品として構成される。リニアモータ５８の巻線６２を取り囲む移動子は、リニアモータ６６内へ続いており、この近傍でリニアモータ６６の本体を形成する。この領域において本体６４を取り囲む巻線６５は、リニアモータ６６の電機子６８によって取り囲まれる。この場合電機子６８は、本体６４に対して移動することができ、従って、同時にクランプ先端部品３８が軸方向に移動する。
【００３０】
この２つのリニアモータ５８、６６は、複動式リニアモータを互いに形成し、これは第１に、チャッキング機構３４の保持及び解放を容易にし、第２に、部材表面１３に対するチャッキング機構３４の前進及び後退を容易にする。
【００３１】
締め付けナット５４が固定される受けリング７０は、本体６４の端面にネジ止めされる。従って、チャッキング要素３４は、その内端で本体６４に移動自在に取り付けられ、一方、クランプ先端部品３８は、リニアモータ６６によってチャッキング要素に対して移動することができる。
【００３２】
クランプ先端部品３８とチャッキング要素３４とを導く、ストリッパを有するスリーブ軸受案内部７６が備えられる。前記スリーブ軸受案内部は、基部要素７１に固定的に連結される、２つのリニアモータ５８、６６を外部から取り囲む内側シリンダ７４と、リニアモータ６６の電機子６８に固定的に連結される外側シリンダ７５との間に備えられる。
【００３３】
溶接ヘッド２８の基部要素７１は、位置決め機構１４又はロボットの腕木１６に連結される。供給チャネル３０は、溶接ヘッド２８全体を軸方向に貫通し、チャッキング機構３２中へ延びて、チャッキング要素３４の長手方向範囲のほぼ前方１／３で終端する。
従って、要素２６は、ガス圧によって、供給チャネル３０を通り、チャッキング機構３２の終わりまで通って部材表面１３まで搬送することができる。図２は、この要素の頭部２７で部材表面１３に接して置かれるスタッドの形の該要素を示す。
【００３４】
溶接工程の開始時において、溶接ヘッド２８は、腕木１６によって最初に部材１２に対して位置決めされる。この目的を達成するため、溶接ヘッド２８は、例えばクランプ先端部品３８の端面が部材１２の表面１３に接触するように、チャッキング機構３２を開位置にした状態で部材表面１３に前進させることができる。所望の場合には、従来の短サイクルアーク溶接システムにおいて公知のバネ荷重支持脚を更に使用して位置決めを支援することができる。しかしながら、このような支持脚を全く用いることなく行うことも可能である。ここで溶接される要素２６は、ガス圧によって供給チャネル３０を通り、直接的に部材表面１３へ搬送することができ、次いでチャッキング機構３２を保持することができる。ガス圧は、要素の跳ね返りを防止するため、この工程の間は継続して維持されるのが好ましい。保持するために、クランプ先端部品３８は、受けリング７０に向かって押し進められ、その結果、チャッキング要素３４の外側舌部３６が内方に移動して、要素２６が、同時に調心されながら舌状要素３６の間にクランプされる。
【００３５】
部材表面１３への要素２６の供給を監視するため、解析装置７８によって解析される測定電圧７７を、クランプ先端部品３８と部材１２との間に印加することができる。クランプ先端部品が当初部材１２の表面１３に接触している場合には、供給される要素２６が到着したとき、解析装置７８によって解析することができる短パルスが発生し、要素２６が供給されて部材表面１３に接触して置かれていることを示す動力及び制御装置１８への制御信号（「スタッド到着信号」）を生成する。
【００３６】
別の方法として、チャッキング機構３２内のガス圧を監視し、要素２６が供給チャネル３０の口から出て部材表面１３に衝突したときに生じる圧力変化を検出するセンサ７２を備えることができる。スタッド到着信号を発生させるために、ここでは圧力センサ７２からの測定信号が解析装置７３に供給される。
【００３７】
チャッキング工程の間、クランプ先端部品３８は、部材表面１３から離れる方向に移動することから、クランプ先端部品３８の口と部材表面１３との間に特定の距離が常に生じる結果となり、これにより故障時にクランプ先端部品３８を部材１２に溶接することが不可能になる。
【００３８】
チャッキング機構３２のクランプ力は、リニアモータ６６の移動経路によって監視又は制御することができる。更に、リニアモータ６６の移動経路を監視することによって溶接される要素２６の直径の検出を達成することができる。溶接される要素２６は、その初期位置において部材表面１３上に直接的に配置され、全ての移動経路は、この位置を基準に使用して制御することができることから、次に続く溶接工程の正確な位置決めが確保される。
【００３９】
実際のスタッド溶接工程自体は、公知の方法で実施される。これに関連して測定電圧７７を取り除いた後、印加可能である場合には、要素２６にパイロット電流が加えられる。次に要素２６は、アークを引くように部材１２に対して引き上げられる。特定の高さに到達した後、実際に溶接電流を導通させて、アークエネルギを上昇させ、その結果要素２６の頭部２７と部材１２の対応する位置とが溶解する。続いて、リニアモータ５８は、要素２６を移動させて部材１２上へ戻す。電気的接触が再度生じると直ちにアークが短絡し、溶接電流が切断される。
【００４０】
一般にこの前進段階は、両側の溶解材料が良好に混合するように、部材１２表面よりも幾分下側で行なわれる。その後、全ての溶解材料は凝固し、実際の溶接工程は終了する。次いで、適用可能である場合には、生成された溶接強度を速やかに試験するために、依然としてクランプされた状態にあるチャッキング機構３２にリニアモータ５８によって部材１２から引き離す方向に力を加えることができる。次に締め付け機構３２は開位置へと戻され、更に適用可能である場合には、ロボットは、溶接される要素を供給できる別の溶接位置へと溶接ヘッド２を移動させる。
【００４１】
供給される要素２６の過剰な運動エネルギにより結果として生じる部材１２の損傷を防止するため、供給チャネル３０の長さがある一定の最大長さを超えないことが保証される必要がある。例えば、最大値０．５ｍは、この目的にとって適切であると考えられる。更に、この距離の位置に中間貯蔵装置２４を配置してもよく、ここへ貯蔵装置２０から個々の要素２６を供給することができ、次いでここから該要素を供給チャネル３０へ供給することもできる。
【００４２】
このような中間貯蔵装置２４の可能な実施形態を、図３に基づいて以下に詳細に説明する。中間貯蔵装置２４は、一度に個々の要素２６を１つのみ収容するように設計されたチャンバ８０を有する。該チャンバ８０は、連結フランジ８２及び８４で両端が閉じられる円筒形筐体８１によって囲まれている。供給チャネル３０は、連結フランジ８４へ向かって開いていると同時に、連結フランジ８２は、供給管路９０を介して貯蔵装置２０に連結しており、そこから要素２６が、分離装置を通じて供給される。チャンバ８０は、それぞれの連結フランジ８２又は８４内で移動自在であるガス気密シール８６、８８によって各々の端部でシールされる。更に、弁機構９６によって制御されるガス通路の供給管路が、チャンバ８０の側部へ開いている。同様に、弁機構１００によって制御される排出管路９８が、チャンバ８０の側部へ開いている。
【００４３】
中間貯蔵装置２４は、次のように機能する。シール８６は最初は開いており、更に排出管路９８も開いており、要素２６は、管路９０を通じて供給されてシール８８に当接する。次いで該シール８６は閉じられ、排出管路９８が閉じられて、ガスが供給管路９４を通じてチャンバ８０内へ供給され、これにより要素２６は、ガス圧の結果として供給チャネル３０を通じて溶接ヘッド２８へ搬送される。
【００４４】
更に、図３に示されるように、長さを検出するためのセンサ９２を筐体８１の壁中に備えることができる。このようにして所定長を有する要素２６を供給チャネル３０に供給することを確実とすることができる。
【００４５】
所望の場合には、不活性ガス溶接を可能にするため、供給管路９４を通じて保護ガスを供給することができる。この場合、清浄な不活性ガス溶接を可能とするため、クランプ先端部品３８を外側から取り囲み、ほぼ部材表面１３まで延びる保護ガス先端部品を追加的に使用することが好ましい。
【００４６】
従来の弾性チャックとは反対に、チャッキング機構３２は要素２６の供給中は開いており、従って要素は、事実上妨害されることなく部材表面１３まで通過することができるので、チャッキング機構３２に関する摩耗は、従来のチャックよりも大幅に少ない。必要な場合には、クランプ先端部品３８は、汚染物質を除去するために釘様の部材を用いて時折清掃することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による装置の、極めて単純化された概略全体図である。
【図２】図１の本発明による溶接ヘッドを通る拡大長手方向断面図である。
【図３】図１の中間貯蔵装置を通る拡大長手方向断面図である。
【符号の説明】
１２　　　　　　　　　　部材
１４　　　　　　　　　　位置決め機構
２６　　　　　　　　　　要素
２８　　　　　　　　　　溶接ヘッド
３０　　　　　　　　　　供給チャネル
３２　　　　　　　　　　チャッキング機構
３４　　　　　　　　　　チャッキング要素
３８　　　　　　　　　　クランプ先端部品
【図１】
2004025310.tif 000003
【図２】
2004025310.tif 000004
【図３】
2004025310.tif 000005