JP6226983B2 - スタッド接合方法及び装置 - Google Patents
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Description
スタッド溶接は、締結要素が本体シード等の被加工物上に接合される自動車車両の車体製造の分野で広範に用いられ、これにより、例えば、ケーブル織束、燃料配管等を締結できるクリップ用のアンカーの役割を果たす。
従来技術において、予め実施するクリーニング工程を有するスタッド溶接方法は、特許文献1に記載されている。
また、金属被加工物表面を誘導様式でクリーニングすることは、既知である(特許文献2)。
低温媒体を用いて被加工物表面をクリーニングするための方法は、特許文献3により既知である。
特許文献4は、1対のブラシを有する、スタッド溶接ヘッド用のクリーニング装置を提案する。
例えばアセトンを用いるドライクリーニングも、従来技術において既知である。
また、本発明の目的は、上述の接合装置において、接合装置は、クリーニング電極を保持するためのクリーニング電極保持装置を有し、該クリーニング電極保持装置は第2の軸に沿って位置合わせされ、クリーニング電極保持装置により保持されるクリーニング電極は、電源に接続可能であるようにすることにより達成される。
クリーニングアークは、電子が被加工物から放出されて、適用可能な場合、クリーニング電極の表面上に堆積されるような極性にすることができる。
しかし、一般的に、接合するという用語は、溶接表面の1つのみが溶融する方法を指すこともある。本明細書における準備するという用語は、例えばはんだ付け又は接着剤の適用の際に生じるような、温度の上昇も含むと理解されたい。従って、接合するという用語は、コンポーネントが添加物無しで又は有りで接続されるという事実を含む。
本例におけるクリーニングステップは、いかなる極性の変更もなしに実施されることが好ましい。また、好ましくは続く溶接ステップも、いかなる極性の変更もなしに実施することが好ましい。しかし、クリーニングステップの極性と溶接ステップの極性は、異なっていてもよい。クリーニングステップと溶接ステップとの間に、例えば10msより長く3sより短い、特に25msより長く2sより短い、好ましくは40msより長く1.5sより短い、短い中断時間を設けることができる。
電源は、電流及び/又は電圧に関して、広範な境界内で調整可能であるように設けられることが好ましい。また、極性変更は、電源装置を用いて行えることが好ましい。
その結果、本発明の目的は、完全に達成される。
変形においては、結果として、クリーニングアークは、リフト点火を用いるスタッド溶接工程に類似した方法で実行される。従って、クリーニングアークを発生させるために、既存の工具コンポーネント及び工程を用いることができる。
パージングは、例えばブラシ等など、機械的方法で行うことができる。
ツール搬送体をクリーニング位置から溶接位置に移動させる際、クリーニング電極は、ブラシ等の機械的パージ装置を通り過ぎて自動的に動かされることが特に好ましい。
機械的パージングを行っても、クリーニング電極の表面が次第に「目詰まり」することは避けられないので、1回又は数回のクリーニングステップ後に、又は機械的パージングの実行が可能でない場合にも、クリーニング電極を交換することが有利である。
さらに別の好ましい実施形態によると、溶接アークとクリーニングアークとは、異なる極性で発生する。
ここで、クリーニングアークを発生させるためには、負極を被加工物に適用し、正極を締結要素に適用することが好ましい。これにより、クリーニングアーク発生中、電子が被加工物から放出され、温度がクリーニング用に上昇し、その結果、加湿物質を確実に燃焼することができる。
これは、本発明による方法は、構造上の僅かな支出で実施できることを意味する。
従って、本発明による接合装置において、締結要素保持装置及びクリーニング電極保持装置が共通のツール搬送体上に取り付けられることは有利である。
ここで、接合ヘッドは、例えばロボットにより案内され、ツール搬送体は、接合ヘッド上を好適な方法で移動可能であり、接合位置からクリーニング位置へ及びその逆の動きを行うことができる。接合位置からクリーニング位置へ及びその逆のツール搬送体の動きも、ロボット自体により実行することができる。
好ましい実施形態によると、ツール搬送体は、回転式駆動装置として設けられる。
ここで、回転軸は、第1の軸及び第2の軸と直角に位置合わせされる。これに代わるものとして、回転式駆動装置の回転軸は、第1の軸及び第2の軸と平行に位置合わせすることができる。前者においては、第1の軸及び第2の軸は平行に配置されないことが好ましいが、後者においては、第1の軸及び第2の軸は互いに平行に配置されることが好ましい。
この場合は、締結要素保持装置及びクリーニング電極保持装置は、例えば、長手方向駆動装置としてクリーニング位置と接合位置との間を行ったり来たり移動することができる、ある形式の摺動体上に配置することができる。
上述の全ての実施形態において、ツール搬送体駆動装置が、ツール搬送体を、締結要素を締結要素保持装置に挿入できる又は接合ヘッドから締結要素保持装置に移送させることができる移送位置へ動かすこともできるように、ツール搬送体駆動装置を設けることが可能である。
しかし、クリーニング電極保持装置は、さらに別の駆動装置を用いて第2の軸に沿って移動可能であることが特に好ましい。
この実施形態において、クリーニングアークは、クリーニング電極を初めに被加工物上に動かないように配置し、次にクリーニング電流を印加すると同時に、被加工物から持ち上げてクリーニングアークを発生させるリフト点火方法により発生させることができる。
また、一般的に、第1の軸及び第2の軸を、互いに平行に位置合わせすることができる。
しかし、好ましい変形において、第1の軸及び第2の軸は、180°より小さいか又はこれと等しい角度、好ましくは90°より小さいか又はこれと等しい角度、及び0°より大きいか又はこれと等しい角度、好ましくは15°より大きいか又はこれと等しい角度で、互いに位置合わせされる。
角度は、45°より小さいか又はこれと等しいことが特に好ましい。
この実施形態において、ツール搬送体駆動装置は、回転式駆動装置として設け、その回転軸は第1及び第2の軸を横切るように延びることが好ましい。
本発明の例示的実施形態を図面に示し、以下の説明で詳細に説明する。
図1は、第1の軸45が、被加工物14と直角である溶接軸48と位置合わせされた溶接位置に対応する回転位置にある、ツール搬送体50を示す。移送区画56で締結要素12を掴まえるために、ツール搬送体50は、第1の軸45が移送区画56の移送軸(詳細は図示されていない)と位置合わせされるように、図1に示す位置から回転される。
ツール搬送体50は、図3に示す位置から、クリーニング電極62’が溶接表面22の上に配置されるまで、時計回りにさらに回転され、従って、第2の軸65は溶接軸48と位置合わせされる。ここで、締結要素12は、被加工物14の溶接点を通り過ぎて回転される。クリーニング電極62’は、回転運動中、ブラシ68の上を動き、前のクリーニング工程からの異物の堆積物が取り除かれる。
次いで、リフト点火方法つまり本例ではリフト点火溶接方法を用いるスタッド溶接工程が、それ自体既知の方法で実行される。ここで、締結要素12は、初めに、駆動装置44を用いて被加工物14の上に降下される。次いで、好ましくはクリーニング電流とは逆の極性を有するパイロットアークを発生させる。
回転式駆動装置82及び移動駆動装置84は、起電式、電磁式或いは空気圧駆動であってもよい。図1の実施形態の回転式駆動装置54も、起電式、電磁式或いは空気圧駆動であってもよい。
12:締結要素
14:被加工物
16:フランジ
18、22:溶接(接合)表面
20:シャンク
26、26”:溶接ヘッド
28:ロボット
30:第1のアーム
32:第2のアーム
34:締結要素供給装置
36:ホース
40、40”:溶接ツール
42:保持装置
44:駆動装置
45、45”:第1の軸
48:溶接軸
50、50”:ツール搬送体
54:回転式駆動装置
56:移送区画
57:移送軸
58:マガジン
60、60”:クリーニング装置
62、62’:クリーニング電極
65、65”:第2の軸
66:クリーニング電極保持装置
70:ブラシ
73:制御及び電源装置
74:クリーニングアーク
75:フレーム
76:溶接アーク
82:回転式駆動装置
84:移動駆動装置
Claims (10)
- 金属シート等の被加工物(14)上にスタッド等の締結要素(12)を接合させるための方法であって、
前記締結要素(12)の接合表面(18)及び/又は前記被加工物(14)の接合表面(22)を準備するステップと、
前記締結要素(12)と前記被加工物(14)とを互いに接触させ、前記締結要素(12)を前記被加工物(14)の上に接合するステップと、
を有し、
前記接合するステップの前に、前記被加工物の前記接合表面(22)をクリーニングするためのクリーニングステップが行われ、
前記クリーニングステップは、クリーニング電極(62)を前記被加工物の前記接合表面(22)の上に配置し、前記クリーニング電極(62)と前記接合表面(22)との間にクリーニングアーク(74)を発生させることにより行われる方法において、
前記締結要素(12)と前記クリーニング電極(62)とは、接合ヘッド(26)上に回転可能に設けられた共通のツール搬送体(50)上に配置されており、該共通のツール搬送体(50)が前記クリーニングステップの後にクリーニング位置(R)から接合位置(S)に回転移動させられることを特徴とする方法。 - 前記クリーニングアーク(74)は、前記クリーニング電極(62)を前記被加工物(14)の上に配置し、クリーニング電流を印加し、次いで前記クリーニング電極(62)を前記被加工物(14)から持ち上げることにより発生することを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記クリーニング電極(62)は、少なくとも一回の前記クリーニングステップの後に、機械的方法によりクリーニング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。
- 前記クリーニング電極(62)は、前記クリーニングステップの後又は複数の前記クリーニングステップ後に、交換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。
- 溶接アーク(76)と前記クリーニングアーク(74)とは、異なる極性で発生することを特徴とする、請求項1〜請求項4のいずれかに記載の方法。
- 締結要素(12)を保持するための締結要素保持装置(42)を有し、前記締結要素保持装置(42)は駆動装置(44)を用いて第1の軸(45)に沿って移動可能である、締結要素(12)を被加工物(14)上に接合するための、請求項1〜請求項5のいずれかに記載の方法を実行するための装置(10)であって、
電源(73)に接続可能なクリーニング電極(62)を保持するための、第2の軸(65)に沿って位置合わせされたクリーニング電極保持装置(64)を備え、
前記締結要素保持装置(42)及び前記クリーニング電極保持装置(64)は、接合ヘッド(26)上に回転可能に設けられた共通のツール搬送体(50)上に取り付けられており、
前記ツール搬送体(50)は、回転式駆動装置(54;82)として構成されたツール搬送体駆動装置(54;82;84)を用いて、前記第1の軸(45)が接合軸(48)と位置合わせされる接合位置(S)まで前記接合ヘッド(26)上を移動可能であり、かつ、前記第2の軸(65)が前記接合軸(48)と位置合わせされるクリーニング位置(R)まで移動可能であることを特徴とする装置。 - 前記ツール搬送体(50)は、前記ツール搬送体駆動装置(54)を用いて、締結要素(12)を前記接合ヘッド(26)から前記締結要素保持装置(42)へ移送することができる移送位置(U)まで移動可能であることを特徴とする、請求項6に記載の装置。
- 前記クリーニング電極保持装置(64)は、さらに別の駆動装置(66)を用いて前記第2の軸(65)に沿って移動可能であることを特徴とする、請求項6〜請求項7のいずれかに記載の装置。
- 前記第1の軸(45)と前記第2の軸(65)との間に、180°を下回るか又はこれに等しい角度(72)が設定されることを特徴とする、請求項6〜請求項8のいずれかに記載の装置。
- 請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の接合方法又は請求項6〜請求項9のいずれかに記載の装置(10)における、クリーニング電極(62)としての締結要素(12)の使用。
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