(57)【要約】【課題】被加工部材をクランプ（把持）するためのそのクランプ機構について改良し、高いクランプ力が複雑な経路での接合シームでも特に効果的形態で被加工部材に印加できるようにする。【解決手段】ビーム支持接合機、特にレーザー透過溶接装置であって、被加工部材（３、４）間に接合シームを作成する接合ビーム（２）を提供するビームヘッド（１）と、第１の被加工部材（３）を装着するレシーバ（７）と、被加工部材（３、４）をクランプし、特に三次元的に走行する接合シームで被加工部材（３、４）をクランプするクランプ機構とを備え、クランプ機構は、接合シームの経路に適し、接合ビーム（２）によって作用された少なくともそれぞれの接合ゾーン（Ｆ）の領域内で被加工部材（３、４）間にクランプ力を生成するクランプ手段（１９）を有し、接合シームの経路に適した磁気又は磁化ストリップがクランプ手段として設けられ、ストリップは、接合ビーム（２）によって作用された少なくともそれぞれの接合ゾーン（Ｆ）の領域内で、クランプ力を、ストリップ及び制御磁石（１９）間で作用する磁力に基因する接合ビーム（２）で案内された制御磁石（１９）によって被加工部材（３、４）に印加するものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの被加工部材（３、４）間に接合シーム（５）を作成する接合ビーム（２）を提供するビームヘッド（１）と、
第１の被加工部材（３）を装着するレシーバ（７）と、
被加工部材（３、４）をクランプし、特に三次元的に走行する接合シーム（５）で被加工部材（３、４）をクランプするクランプ機構とを備え、クランプ機構は、接合シームの経路に適し、接合ビーム（２）によって作用された少なくともそれぞれの接合ゾーン（Ｆ）の領域内で２つの被加工部材（３、４）間にクランプ力を生成するクランプ手段（１１、１９）を有するビーム支持接合機、特にレーザー透過溶接装置において、
接合シーム（５）の経路に適した磁気又は磁化ストリップ（１１）がクランプ手段として設けられ、このストリップは、接合ビーム（２）によって作用された少なくともそれぞれの接合ゾーン（Ｆ）の領域内で、クランプ力（Ａ）を、接合ビーム（２）で案内された制御磁石（１９）によって被加工部材（３、４）に印加し、このクランプ力（Ａ）はストリップ（１１）及び制御磁石（１９）間で作用する磁力に基因するものであることを特徴とするビーム支持接合機、特にレーザー透過溶接装置。
【請求項２】
磁気又は磁化ストリップ（１１）は、互いに隣接行に配置された多数の永久磁石（１２）を有し、これは、同一方向の極性（Ｎ、Ｓ）で、好ましくは制御磁石（１９）に対向して磁気反発力（Ａ）が、前記制御磁石及び永久磁石（１２）間にクランプされる被加工部材（３、４）のクランプ力として生成されることを特徴とする請求項１記載の接合機。
【請求項３】
磁気又は磁化ストリップ（１１）は、ストリップの長手方向に連続し、永久磁石（１２）を保持する強磁性ストリップインサート（１３）を有することを特徴とする請求項２記載の接合機。
【請求項４】
制御磁石（１９）は、ビームヘッド（１）で案内され、好ましくはそれに固定されたソレノイドであることを特徴とする請求項１乃至請求項３何れか１項記載の接合機。
【請求項５】
クランプ機構は、磁気又は磁化ストリップ（１１）を備えて、第２の被加工部材（４）のための操作装置（８）に統合されることを特徴とする請求項１乃至請求項４何れか１項記載の接合機。
【請求項６】
操作装置（８）は第２の被加工部材（４）の形状に適したキャリアプレート（９）を有し、このキャリアプレートは、操作のための第２の被加工部材（４）及び第２の被加工部材に配置されたエッジ領域において磁気又は磁化ストリップ（１１）を少なくとも一時的に保持することを特徴とする請求項５記載の接合機。
【請求項７】
第２の被加工部材（４）は、負圧荷重によってキャリアプレート（９）に固定できることを特徴とする請求項６記載の接合機。
【請求項８】
キャリアプレート（９）は、半可撓性マット、特に、シリコーンマットとして構成されていることを特徴とする請求項７記載の接合機。
【請求項９】
キャリアプレート（９）には吸入弁（１４）が設けられ、吸入弁によって負圧がキャリアプレート（９）及び第２の被加工部材（４）間の分離面に印加されることを特徴とする請求項７又は請求項８記載の接合機。
【請求項１０】
吸入弁（１４）は閉成されることができることを特徴とする請求項９記載の接合機。
【請求項１１】
吸入弁（１４）は、同時に、接合機の操作装置（８）のためのドッキング要素であることを特徴とする請求項９又は請求項１０記載の接合機。
【請求項１２】
ビームヘッド（１）及び操作装置（８）は、共通のマニピュレータアーム（６）に案内されることを特徴とする請求項１乃至請求項１１何れか１項記載の接合機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提事項に開示された機能を有するビーム支持接合機、特にレーザー透過溶接装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この形式の接合機は、レーザー突き合わせ溶接システム、レーザーハンダ付けシステム又は同様のシステム、これに加えて上述のレーザー透過溶接装置によって実現できている。例えば、特許文献１から知られているように、この形式のビーム支持接合機は、２つの被加工部材間で接合シームを作成する接合ビームを提供するビームヘッドと、第１の被加工部材を装着するレシーバと、２つの被加工部材をクランプ（把持）するクランプ（把持）機構とを有する。上述の文献にしたがうクランプ機構において、内部クランプパンチが設けられ、内部クランプパンチはクランプ力を溶接シームによって取り囲まれた表面に導入する。このクランプ機構の他の具体例は、薄板ウエブに基づいており、薄板ウエブは外部クランプフレームを内部クランプパンチに機械的に接続する。ここで、適正間隙部が外部クランプ技術部分及び内部クランプ技術部分間で作成され、溶接シームを形成する。
【０００３】
この形式のクランプ機構は、三次元走行接合シームのためには問題をはらんでいる。何故なら、フレーム状内部クランプジョー又は外部から係合する個別クランプジョーは、それらの装着及び構築に関して極めて複雑であるからである。輪郭溶接方法と組み合わせて上述のパンチクランプ技術部分を使用する欠点は、さらに間隙を埋める比較的弱い能力にある。これは、クランプパンチが被加工部材と全域に亘って接触するが、材料が点状態で可塑化されるだけである。
【０００４】
特許文献２は、レーザーハンダ付け又はレーザー溶接のためのクランプ機構を開示しており、ここで所謂幾何学的クランプ手段が設けられ、これはそれぞれの構造要素の輪郭に適した型を有する。構造要素は、負圧によって非正で平坦な形態で型の表面に押し付けられ、これは、特に多数の個別の吸引カップによって作成される。開示されたクランプ機構は、また、被加工部材のクランプ中に三次元的に走行する接合シームで、使用された吸引カップに基因してここでは非常に複雑で、問題となる。
【０００５】
特許文献３は、レーザー手段によって溶接される被加工部材を固定するための機構を開示している。この場合において、クランプジョーはレーザービームを透過する材料から製造される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】DE 10 2007 042 739 A1
【特許文献２】DE 101 33 956 A1
【特許文献３】DE 100 60 394 A1
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、ビーム支持接合機を、高いクランプ力が複雑な経路での接合シームでも特に効果的形態で被加工部材に印加できるよう被加工部材をクランプ（把持）するためのクランプ機構について改良する目的に基づいている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の目的は、概念的には、請求項１の特徴部に開示された技術的特長によって達成される。したがって、クランプ機構のクランプフレーム中で接合シームの経路に適した磁気又は磁化ストリップであるならば、そのストリップは、少なくとも接合ビームによって作用されたそれぞれの接合区域の領域において、接合ビームで案内された制御磁石と協働してクランプ力を被加工部材に付与し、そのクランプ力はストリップ及び制御磁石間に作用する磁力に基因する。
【０００９】
本発明にしたがうクランプ原理は、従前知られているクランプの原理から逸脱して、磁気力を利用し接続されるべき被加工部材間にクランプを行なう。特に、磁気反発力がクランプするために使用されるとき、これらの磁気反発力は被加工部材に非接触で伝播することができる。接合シームの複雑な経路に、ここでは構造的に簡単な形態で、設けられた磁気又は磁化ストリップに起因して、適応が可能であり、磁気ストリップのみを以下に説明する。この点で、複雑なシーム幾何学的形状は、本発明にしたがうクランプ機構を用いて接合することができる。
【００１０】
好ましい実施例にしたがえば、磁気ストリップは互いに隣接行に配置された多数の永久磁石によって形成され、これらの永久磁石は、同一方向の極性で、制御磁石、したがって、作用されるべき被加工部材に対向している。設置方向は、好ましくは、上述した磁気反発力がクランプされるべき被加工部材のためのクランプ力として制御磁石及び永久磁石間に生成されるようにする。
【００１１】
さらに好ましい実施例にしたがえば、磁気ストリップは、ストリップの長手方向に連続する強磁性ストリップインサートを有して、永久磁石を保持している。強磁性ストリップインサート及び永久磁石間の吸引力に因り、クランプ機構の組み立て中に均一に管理可能であるアセンブリが設けられている。セグメント化された永久磁石のため、磁気ストリップの柔軟な形状適応性は茲で可能であり、これによって特に三次元的に走行する接合シームに適したこの形式のクランプ装置を作成する。
【００１２】
制御磁石は、好ましくは、ビームヘッドで案内されたソレノイドである。また、後者はビームヘッドに固定することができて、被加工部材間の磁石によるクランプ力がさらに措置を施すことなくビームヘッドの移動に同期して生成されるようになる。このように、２つの被加工部材間のクランプ力は有利に生成され、それは２つの被加工部材の良好な溶接に必要とされる。
【００１３】
さらに好ましい実施例において、クランプフレームが磁気ストリップを有して設けられて、同時に、第１の被加工部材上に配置されるべき第２の被加工部材のための操作（ハンドリング）装置として機能する。このように、統合の度合は、本発明にしたがう接合機で増加する。
【００１４】
この統合の好ましい構成は操作装置がキャリアプレートを有することを提供することであり、キャリアプレートは第２の被加工部材の形状に適しており、操作のためのこの第２の被加工部材及び第２の被加工部材に配置されたエッジ領域において磁気ストリップを少なくとも一時的に保持する。このようにして、このキャリアプレートは、一方では、保持されるべき被加工部材のマニピュレータ手段として、他方では、磁気ストリップを受け取るように使用される。したがって、キャリアプレートは有利な二重機能を果たす。
【００１５】
複数の被加工部材に関して、これらは典型的にはレーザー透過溶接を用いて接合され、これらは、例えば自動車後部のライトカバーであるが、これらの被加工部材をキャリアプレートに固定する特に効率的な形式は、負圧荷重によって明らかになる。この目的のために、キャリアプレートは、好ましくは、半可撓性マット、特に、シリコーンマットとして構成することができる。「半可撓性」とはここでは吸引カップの形態でのゴム弾性の構成を意味すると解釈されるべきであり、これにより、キャリアプレートは、問題なく、表面に密接に適合することができ、これは、保持されるべき被加工部材の、穏やかな丸みを帯びた領域で三次元的に形成されており、したがって、信頼性の高い吸引動作が達成される。
【００１６】
さらに好ましい実施例にしたがえば、キャリアプレートには好ましくは閉成可能な吸入弁が設けられ、吸入弁によって、負圧がキャリアプレート及び保持されるべき被加工部材間の分離面に印加される。このようにして、被加工部材は、負圧供給を吸入弁に断続的接続することによってキャリアプレート上に保持することができ、これは、負圧源を閉成された吸気弁から分離して被加工部材を操作することが可能である。それにもかかわらず、被加工部材は、負圧に因りキャリアプレートに付着し続け、第１の被加工部材上の所望位置に操作することができる。
【００１７】
吸入弁は、同時に接合機の操作装置のためのドッキング要素として作用するならば、最終的に有利な二重機能を与えることができる。操作装置は、例えば、多軸操作ロボットのマニピュレータアームとすることができる。次いで、被加工部材の全体の操作工程は、キャリアプレート及びその上に吸入弁の形で取り付けられたドッキング要素を用いて制御することができる。
【００１８】
さらに、システムの簡素化が好ましい発展により達成されて、ビームヘッド及び操作装置は共通のマニピュレータアーム上に案内される。第１の被加工部材に溶接されるべき第２の被加工部材の配置、磁気クランプ装置を用いたそのクランプ、接合区域の領域内において信頼性のあるクランプ力で２つの被加工部材を溶接することによって接合シームの同時作成及びレシーバから２つの溶接された被加工部材からなる製品の取出しは、ここでマニピュレータアームによって行うことができ、マニピュレータアームは、さらに技術的システム要求事項無しに、キャリアプレート上に吸引弁を表すドッキング要素に係合する。
【００１９】
本発明のその他の特長、詳細及び利点は、以下の実施例の説明によって添付図面を用いて明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】レーザー透過溶接装置の斜視図を示す。
【図２】図１にしたがう溶接装置の拡大詳細斜視図を示す。
【図３】接合区域における図１、図２にしたがう溶接装置の断面図を示す。
【図４】連続する中間製造ステップ（工程）における図１にしたがうレーザー透過溶接装置の斜視図を示す。
【図５】連続する中間製造ステップ（工程）における図１にしたがうレーザー透過溶接装置の斜視図を示す。
【図６】連続する中間製造ステップ（工程）における図１にしたがうレーザー透過溶接装置の斜視図を示す。
【図７】連続する中間製造ステップ（工程）における図１にしたがうレーザー透過溶接装置の斜視図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明のビーム支持接合機、特にレーザー透過溶接装置における実施の形態について図面を参照して詳述する。
【００２２】
図１〜図３から視認できるように、レーザー透過溶接装置はビームヘッド１を有し、それを使用してレーザー源（図示せず）から案内されたレーザービーム２は、接合される被加工部材３、４に焦合され、図１、図３に概略図示された操作ロボットのマニピュレータアーム６によって作成される溶接シーム５に沿って案内される。ビームヘッド１自体は、光学構成について慣用のデザインであり、したがってより詳細に説明することは不要である。
【００２３】
２つの被加工部材３、４のうち、エッジ領域のみが図1、図2で視認でき、これは、例えば、下側被加工部材３としてのトラフ状のランプハウジングであり、この上に透明で、有色カバーディスクが上側被加工部材４として配置され、既知のレーザー透過溶接よって溶接シーム５に沿ってすべてその周りで下側被加工部材３に接続されている。下側被加工部材３はレシーバ７に正確な位置で挿入される。上側被加工部材４は、製造工程中に、全体として８で示される操作装置を用いて操作される。この目的のため、操作装置８は、半可撓性でゴム状のシリコーンからなるマットの形態で上側被加工部材４の三次元的に構成された形状に適したキャリアプレート９を有する。
【００２４】
磁気ストリップ１１は、エッジ１０に沿って互いに隣接する行に配置された複数の個別の永久磁石１２で構成され、キャリアプレート９に統合され、内側にキャリアプレート９のエッジ１０に沿って数ｍｍだけ内側に偏倚されている。これらの永久磁石はすべて、それらの磁極Ｎ／Ｓが同じ方向に指し示して配置され、言い換えれば、例えば図３に示すように、それらのＮ極は上部にある。ストリップの長手方向に連続して適切な鋼のような強磁性材料からなるストリップインサート１３は磁気ストリップ１１に挿入され、上記の材料は、個別の永久磁石１２で、キャリアプレート９との均一なアセンブリを形成する。
【００２５】
図１〜図３からさらに明らかになるように、キャリアプレート９は吸入弁１４とともにその上側にほぼ中央に設けられ、詳細に示さない態様で負圧ラインにドッキングすることができる。また、吸入弁１４は、キャリアプレート９の吸入ライン１５に接続され、吸入ライン１５は被加工部材４に対向するキャリアプレート９の下側１７上で負圧空間１６につながっている。したがって、負圧がキャリアプレート９と被加工部材４との間の分離面に印加することができ、こうして、この被加工部材４は、キャリアプレート9に恒久的に固定できる。
【００２６】
さらに、吸入弁１４には、機械的カップリング１８が設けられ、これによって、対応するドッキング機構２３上のビームヘッド１の側面にドッキングすることができ、被加工部材４とともに又は被加工部材４無しにキャリアプレート９を操作する。
【００２７】
図１〜図３はさらに、ソレノイドの形態で制御磁石１９を示しており、これは延長アーム２０によってビームヘッド１に固定されている。制御磁石１９は、磁気ストリップ１１とストリップインサート１３の組立体上に小さなエアギャップ２１をキャリアプレート９に沿って案内できるように配置されている。制御磁石１９の図３に示すコイル２２の対応する起動で、磁気反発力Ａは、磁気ストリップ１１の制御磁石１９と永久磁石１２との間に生起することができ、対応するクランプ力を上側被加工部材４に加え、それを下側被加工部材３に対して押圧する。この反発力は、上側レーザー透過被加工部材４を介してレーザー放射を吸収する下側被加工部材３上にレーザービーム２の照射と同期して印加され、したがって、この典型的なレーザー透過溶接は、レーザービーム２を囲む接合ゾーンＦの高いクランプ力の下で行われる。
【００２８】
２つの被加工部材３、４の溶接工程は、図４〜図７を用いて説明する。
【００２９】
このように図４は、一方では、レシーバ７内に挿入される下側被加工部材３を示し、その下側被加工部材の三次元的に形成されたエッジ２４に、上側被加工部材４に対応して形成されたエッジ２５がレーザー透過溶接によって溶接されるものである。上側被加工部材４はここで操作されて、ビームヘッド１は、その横方向のドッキング機構部分２３でキャリアプレート９の吸入弁１４のカップリング１８にドッキングされる。キャリアプレート９は上側被加工部材４を提供する対応する供給マガジンに移動される。キャリアプレート９は、この被加工部材上に配置され、負圧が吸入弁１４を介して印加される。このように、被加工部材４はレシーバ７内に被加工部材３の方向で搬送することができる。図４は、この搬送工程を示している。
【００３０】
図５において、キャリアプレート９は、被加工部材４とともにレシーバ７内の下側被加工部材３上に配置される。この位置において、吸入弁１４が閉成されているため、キャリアプレート９と上側被加工部材４との間の負圧が維持され、後者は、キャリアプレート９上に保持される。ビームヘッド１は吸引バルブ１４からドッキング解除して、２つの被加工部材３、４の重なり合うエッジ２４、２５上を、それらの三次元形状に沿って走行し、レーザービーム２は図３に示す溶接シーム５を周辺エッジ２４、２５に沿って作成する。それと並行同期する制御磁石１９によって、クランプ力は、磁気反発力Ａにしたがって、被加工部材３、４の間に、この溶接工程中に印加される。図６を参照。
【００３１】
一旦、溶接が行われると、ビームヘッド１は吸入弁１４に再びドッキングされ、後者が開成されるので、キャリアプレート９と上側被加工部材４との間の負圧が除去される。このように、キャリアプレート９は上側被加工部材４から持ち上げることができる。図７を参照。次いで、２つの被加工部材３、４の完成した構造要素はレシーバ７から取り出すことができ、次の構造要素の製造工程が新たに開始することができる。
【符号の説明】
【００３２】
１・・・ビームヘッド
２・・・接合ビーム
３、４・・・被加工部材
（３・・・第１の被加工部材）
（４・・・第２の被加工部材）
５・・・接合シーム
６・・・マニピュレータアーム
７・・・レシーバ
８・・・操作装置
９・・・キャリアプレート
１２・・・永久磁石
１３・・・強磁性ストリップインサート
１４・・・吸入弁
１１、１９・・・クランプ手段
（１１・・・磁気又は磁化ストリップ）
（１９・・・制御磁石）
Ａ・・・クランプ力（磁気反発力）
Ｆ・・・接合ゾーン
Ｎ、Ｓ・・・極性
【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】
2015512787.tif 000009
【国際調査報告】
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