特開 2024-87807 溶接装置の制御方法、弾性ガイドシステム、溶接装置位置決め装置、および溶接装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024087807

(43)【公開日】2024-07-01

(54)【発明の名称】溶接装置の制御方法、弾性ガイドシステム、溶接装置位置決め装置、および溶接装置

(51)【国際特許分類】

   B23K 37/04 20060101AFI20240624BHJP

   B23Q 5/28 20060101ALI20240624BHJP

【ＦＩ】

B23K37/04 F

B23Q5/28 B

B23Q5/28 C

B23Q5/28 Z

【審査請求】有

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023213246

(22)【出願日】2023-12-18

(31)【優先権主張番号】22214764.7

(32)【優先日】2022-12-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(71)【出願人】

【識別番号】522238491

【氏名又は名称】ブランソン ウルトラスチャル ニーデルラッスン デル エマーソン テクノロジーズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング アンド カンパニー オーエイチジー

(74)【代理人】

【識別番号】100114775

【弁理士】

【氏名又は名称】高岡 亮一

(74)【代理人】

【識別番号】100121511

【弁理士】

【氏名又は名称】小田 直

(74)【代理人】

【識別番号】100202751

【弁理士】

【氏名又は名称】岩堀 明代

(74)【代理人】

【識別番号】100208580

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 玲奈

(74)【代理人】

【識別番号】100191086

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 香元

(72)【発明者】

【氏名】ミハル，モトブスキー

(57)【要約】      （修正有）

【課題】上側治具と、下側治具と、制御装置と、溶接装置位置決め装置とを有する溶接装置の制御方法を提供する。
【解決手段】溶接装置位置決め装置（１、１００、２００）は、機械損失を有しないか最大でも印加される力よりも小さい機械損失を有する駆動システムを使用する。さらに、損失なく動作する弾性ガイドシステムを溶接装置位置決め装置において使用する。本制御方法は、下側治具（５）および上側治具（７）を互いに対して移動させる工程と、第１および第２の構成要素を力により互いに押し付けるように、溶接装置位置決め装置の少なくとも１つの駆動システムを作動させる工程と、少なくとも１つの駆動システムの作動中に、溶接装置位置決め装置の静的な第１のセクションにおける力および／または静的な第１のセクションに対する溶接装置位置決め装置の移動可能な第２のセクションの位置を測定する工程と、を備える。
【選択図】図１４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

上側治具（７）と、下側治具（５）と、制御装置と、静的な第１のセクション（１０、１１０、２１０、３１０）および前記静的な第１のセクション（１０、１１０、２１０、３１０）に対して移動可能な第２のセクション（１２、１１２、２１２、３１２）、第１の端部において前記第１のセクション（１０、１１０、２１０、３１０）に接続され、かつ第２の端部において前記第２のセクション（１２、１１２、２１２、３１２）に接続された少なくとも１つの駆動システム（１４、３１４）、それをより前記第１のセクション（１０、１１０、２１０、３１０）および前記第２のセクション（１２、１１２、２１２、３１２）を互いに接続する少なくとも１つの弾性ガイドシステム（２０、３０、１２０）を備えた溶接装置位置決め装置（１、１００、２００、３００）とを有する溶接装置（３）の制御方法であって、前記第１のセクション（１０、１１０、２１０、３１０）および前記第２のセクション（１２、１１２、２１２、３１２）は、前記溶接装置位置決め装置（１、１００、２００、３００）の軸方向長さを変えることができるように、前記少なくとも１つの弾性ガイドシステム（２０、３０、１２０）により１つのみの軸に沿って互いに対して移動可能であり、かつ前記溶接装置位置決め装置の少なくとも１つの駆動システム（１４、３１４）は、
ｉ．可動コイル駆動装置、または
ｉｉ．ピエゾモーター、リニアモーター、電磁駆動システム、フィールドもしくは励起コイルを備えたコイルシステムまたは駆動装置、あるいは
ｉｉｉ．動作中に第１の構成要素を第２の構成要素に押し付けることができる力よりも小さい機械損失を含む回転モーターであって、ここでは前記力は≦１ｋＮである回転モーター
を備え、
前記制御方法は、以下の：
ａ．前記下側治具（５）と前記上側治具（７）との間の距離を初期の第１の距離から縮小された第２の距離まで減少させるように、前記下側治具（５）および前記上側治具（７）を互いに対して移動させる工程（工程Ｓ１）と、
ｂ．前記静的な第１のセクション（１０、１１０、２１０、３１０）と前記移動可能な第２のセクション（１２、１１２、２１２、３１４）との間の距離を増加させ、それにより第１および第２の構成要素を力により互いに押し付けるように、前記溶接装置位置決め装置（１、１００、２００、３００）の少なくとも１つの駆動システム（１４）を作動させる工程（工程Ｓ２）と、
ｃ．前記少なくとも１つの駆動システム（１４）の作動中（工程Ｓ２）に、前記溶接装置位置決め装置（１、１００、２００、３００）の静的な第１のセクション（１０、１１０、２１０、３１０）における力および／または前記静的な第１のセクション（１０、１１０、２１０、３１０）に対する前記溶接装置位置決め装置（１、１００、２００、３００）の移動可能な第２のセクション（１２、１１２、２１２、３１２）の位置を測定し、かつ前記測定した力および／または位置を所定の力および／または位置と比較し、かつ前記所定の力および／または位置に達した後に前記作動を停止する工程（工程Ｓ３）と、その後に
ｄ．前記第１および前記第２の構成要素を互いに溶接する工程（工程Ｓ４）と、
ｅ．前記静的な第１のセクション（１０、１１０、２１０、３１０）と前記移動可能な第２のセクション（１２、１１２、２１２、３１２）との間の距離を減少させるように、溶接後に前記溶接装置位置決め装置（１、１００、２００、３００）の少なくとも１つの駆動システム（１４、３１４）を作動させる工程（工程Ｓ５）と、
ｆ．前記下側治具（５）と前記上側治具（７）との間の距離を増加させるように前記下側治具（５）および前記上側治具（７）を互いに対して移動させる工程（工程Ｓ６）と、
を含む、方法。

【請求項2】

複数の力センサー（２２４、３２４）が使用される、請求項１に記載の制御方法。

【請求項3】

前記溶接装置位置決め装置（１、１００、２００、３００）の静的な第１のセクション（１０、１１０、３１０）および前記移動可能な第２のセクション（１２、１１２、３１２）の相対位置を非接触法により測定し、ここではセンサー本体は前記溶接装置（３）のフレームに装着されており、かつ測定手段は前記溶接装置位置決め装置（１、１００、３００）の移動可能な第２のセクション（１２、１１２、３１２）または前記溶接装置（３）のそれぞれの治具（５、７）に配置されている、請求項１または２に記載の制御方法。

【請求項4】

前記溶接装置位置決め装置（１、１００、２００、３００）は前記下側治具（５）に配置されている、請求項１または２に記載の制御方法。

【請求項5】

前記溶接装置位置決め装置（１、１００、２００、３００）は前記上側治具（７）に配置されている、請求項１または２に記載の制御方法。

【請求項6】

少なくとも１つのさらなるバネ（３３２）が設けられている、請求項１または２に記載の制御方法。

【請求項7】

静的な第１のセクション（１０、１１０、２１０、３１０）および前記静的な第１のセクション（１０、１１０、２１０、３１０）に対して移動可能な第２のセクション（１２、１１２、２１２、３１２）と、第１の端部において前記第１のセクション（１０、１１０、２１０、３１０）に接続され、かつ第２の端部において前記第２のセクション（１２、１１２、２１２、３１２）に接続された少なくとも１つの駆動システム（１４、３１４）と、それをより前記第１のセクション（１０、１１０、２１０、３１０）および前記第２のセクション（１２、１１２、２１２、３１２）を互いに接続させる少なくとも１つの弾性ガイドシステム（２０、３０、１２０）とを備えた溶接装置位置決め装置（１、１００、２００、３００）の弾性ガイドシステム（３０）であって、前記第１のセクション（１０、１１０、２１０、３１０）および前記第２のセクション（１２、１１２、２１２、３１２）は、前記溶接装置位置決め装置（１、１００、２００、３００）の軸方向長さを変えることができるように、前記少なくとも１つの弾性ガイドシステム（２０、３０、１２０）により１つのみの軸に沿って互いに対して移動可能であり、かつ前記溶接装置位置決め装置の少なくとも１つの駆動システム（１４、３１４）は、
ｉ．可動コイル駆動装置、または
ｉｉ．ピエゾモーター、リニアモーター、電磁駆動システム、フィールドもしくは励起コイルを備えたコイルシステムまたは駆動装置、あるいは
ｉｉｉ．動作中に第１の構成要素を第２の構成要素に押し付けることができる力よりも小さい機械損失を含む回転モーターであって、ここでは前記力は≦１ｋＮである回転モーターと
を備え、
前記弾性ガイドシステム（３０）は前記移動可能な第２のセクション（１２、１１２、２１２、３１２）への接続のための内側リング（３２）および前記静的な第１のセクション（１０、１１０、２１０、３１０）への接続のための外側リング（３４）を備え、かつ
前記内側リング（３２）および前記外側リング（３４）は複数のミアンダ形状のセグメント（３６）によって互いに接続されている、弾性ガイドシステム（３０）。

【請求項8】

前記外側リング（３４）における第１のセグメント（３６）の第１の固定点（３８）は、前記内側リング（３２）における隣接する第２のセグメント（３６）の第２の固定点（４０）に隣接して半径方向外向きに配置されている、請求項７に記載の弾性ガイドシステム（３０）。

【請求項9】

２つ、３つまたは４つのミアンダ形状のセグメント（３６）が存在する、請求項７または８に記載の弾性ガイドシステム（３０）。

【請求項10】

静的な第１のセクション（３１０）および前記静的な第１のセクション（３１０）に対して移動可能な第２のセクション（３１２）と、第１の端部において前記第１のセクション（３１０）に接続され、かつ第２の端部において前記第２のセクション（３１２）に接続された少なくとも１つの駆動システム（３１４）と、それをより前記第１のセクション（３１０）および前記第２のセクション（３１２）を互いに接続する少なくとも１つの弾性ガイドシステム（３０）とを備えた溶接装置位置決め装置（３００）であって、前記第１のセクション（３１０）および前記第２のセクション（３１２）は、前記溶接装置位置決め装置（３００）の軸方向長さを変えることができるように、前記少なくとも１つの弾性ガイドシステム（３０）により１つのみの軸に沿って互いに対して移動可能であり、かつ前記溶接装置位置決め装置（３００）の少なくとも１つの駆動システム（３１４）は、
ｉ．可動コイル駆動装置、または
ｉｉ．ピエゾモーター、リニアモーター、電磁駆動システム、フィールドもしくは励起コイルを備えたコイルシステムまたは駆動装置、あるいは
ｉｉｉ．動作中に第１の構成要素を第２の構成要素に押し付けることができる力よりも小さい機械損失を含む回転モーターであって、ここでは前記力は≦１ｋＮである回転モーター
を備え、
前記少なくとも１つの弾性ガイドシステム（３０）は請求項６～９のうちの１項に記載の弾性ガイドシステム（３０）である、溶接装置位置決め装置（３００）。

【請求項11】

上側治具（７）と、下側治具（５）と、制御装置と、溶接装置位置決め装置（１、１００、２００、３００）とを備える溶接装置（３）であって、
ａ．前記制御装置は請求項１～５のうちの１項に記載の制御方法を実施するように構成されており、かつ／または
ｂ．前記溶接装置位置決め装置は請求項１０に記載の溶接装置位置決め装置である、
溶接装置（３）。

【請求項12】

前記溶接装置位置決め装置（１、１００、２００、３００）は前記上側治具（７）または前記下側治具（５）に配置されている、請求項１１に記載の溶接装置（３）。

【請求項13】

さらなるバネ（３３２）が存在する、請求項１１または１２に記載の溶接装置（３）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、溶接装置の制御方法、溶接装置位置決め装置の弾性ガイドシステムのバネ、溶接装置位置決め装置、および溶接装置に関する。

【背景技術】

【0002】

２つの構成要素を互いに溶接する場合、例えば下側治具を運ぶ昇降台を備えた溶接装置が使用される。互いに溶接される構成要素を下側治具の上に位置決めし、下側治具を垂直方向に沿って移動させる。これにより、２つの構成要素が溶接装置の下側治具と上側治具との間で力によりクランプされる。特に小さい力および従って小型の用途のため、すなわち溶接される小さい構成要素のための現在の溶接装置は、リニアガイドを備え、かつ空気圧もしくは電気で駆動される超音波もしくはレーザー溶接プレスである。

【0003】

関連する昇降台システムは、リニアガイド、モーター、シリンダーを備えた油圧システム、軸受、および力印加システムに含まれるさらなる構成要素などの使用される機械的構造により生じる摩擦損失を示す。これらの摩擦損失により、溶接装置の力制御においてヒステリシスが生じる。この際に、昇降台を介して印加される力は経路依存性を示す。これは、当該効果の正確な大きさが原因変数、すなわち指定された公称力だけでなく昇降台の調整部品の履歴にも依存することを意味する。典型的なヒステリシス挙動はヒステリシスループの発生である。これは、原因変数を２つの異なる値の間で前後に動かすことにより生じる。従って履歴に応じて、昇降台は同じ入力変数によりいくつかの可能な位置の１つを取る可能性がある。

【0004】

さらに、摩擦損失はいわゆるスティックスリップ効果を生じさせる可能性がある。この効果は付着滑り効果としても知られており、互いに対して移動している固体の付着滑りを特徴とする。これは、静的摩擦が滑り摩擦よりも著しく大きい場合に生じ得る。この際に、減衰した結合表面部品は高速運動シーケンス、すなわち付着、緊張、分離および滑りを与える。この効果は多くの場合に技術的用途において望ましくない。それはノイズおよび固体伝搬ノイズを発生させ、これは多くの場合に不快なものと受け取られ、摩耗および材料疲労を増加させる場合がある。またそれは、例えば精密工作機械上での最小の移動の実行までも完全に妨げる恐れがある。

【0005】

従って、公知の溶接装置の限界は小さい力の制御にあり、これは溶接装置および特に昇降台の調整システムにおける低摩擦または低損失を要件とし、それにより少なくとも線形挙動が求められる。この際に、既存のガイドは摩擦を発生させ、既存のガイドは特にこの小さい力の範囲のヒステリシスを有することが経験から分かっており、これはイヤホンのための金属箔などの精緻な細工が施された構成要素を溶接するために必要とされる。ここでは、＋／－５Ｎ～＋／－３０Ｎのヒステリシスは珍しくはない。またスピンドルを備えた空気圧シリンダー、油圧シリンダーまたは電動モーターのような全ての駆動装置が損失および摩擦を有する。同様に、損失および摩擦は回転運動の直線運動への変換中に生じる。

【0006】

従って溶接装置に関して、これらの効果により、特にイヤホンのための金属箔などの精緻な細工が施された部品を溶接するために必要とされる小さい力では再現不可能な溶接結果となり、従ってこれらの構成要素は完全に溶接できないものとなる。接触検出の間の摩擦損失およびヒステリシスにより力のピークが大きくなる可能性があり、これも小型の用途では構成要素の破壊をもたらす可能性がある。

【0007】

この点に関して改良された装置が、ＥＰ ３ ６２０ ２５７ Ａ１（欧州特許出願公開第３６２０２５７号公報）に記載されている。ここには、２つの構成要素を互いに押し付けることができる溶接装置のための溶接装置位置決め装置が記載されている。溶接装置位置決め装置は、下側治具に配置されており、かつ静的な第１のセクションと第１のセクションに対して移動可能な第２のセクションとを備える。それは、第１の端部において第１のセクションに接続され、かつ第２の端部において第２のセクションに接続された少なくとも１つの駆動システムと、それにより第１のセクションおよび第２のセクションを互いに接続する少なくとも１つの弾性ガイドシステムとをさらに備える。第１のセクションおよび第２のセクションは、当該装置の軸方向長さを変えることができるように、少なくとも１つの弾性ガイドシステムにより１つのみの軸に沿って互いに対して移動可能である。可動コイル駆動装置、すなわち機械損失を有しないか動作中に印加されるクランプ力よりも小さい機械損失を有する別の駆動装置を使用してもよい。

【0008】

この点に関する技術的問題は、溶接装置位置決め装置を有するそのような溶接装置のための改良された制御方法ならびに特に小さい構成要素をなお高い正確性で位置決めし、かつ溶接することができるような代わりの溶接装置位置決め装置を提供することである。

【発明の概要】

【0009】

上記目的は、独立請求項１に記載の溶接装置の制御方法、独立請求項７に記載の溶接装置位置決め装置の弾性ガイドシステム、独立請求項１０に記載の溶接装置位置決め装置ならびに独立請求項１１に記載の溶接装置によって解決される。さらなる好ましい実施形態および開発は、以下の説明、図面ならびに添付の特許請求の範囲から生じる。

【0010】

上側治具と、下側治具と、制御装置と、静的な第１のセクションおよび静的な第１のセクションに対して移動可能な第２のセクション、第１の端部において第１のセクションに接続され、かつ第２の端部において第２のセクションに接続された少なくとも１つの駆動システム、それにより第１のセクションおよび第２のセクションを互いに接続する少なくとも１つの弾性ガイドシステムを備えた溶接装置位置決め装置とを有する溶接装置の一発明の制御方法であって、第１のセクションおよび第２のセクションは、溶接装置位置決め装置の軸方向長さを変えることができるように、少なくとも１つの弾性ガイドシステムにより１つのみの軸に沿って互いに対して移動可能であり、かつ溶接装置位置決め装置の少なくとも１つの駆動システムは、可動コイル駆動装置またはピエゾモーター、リニアモーター、電磁駆動システム、フィールドもしくは励起コイルを備えたコイルシステムまたは駆動装置あるいは動作中に第１の構成要素を第２の構成要素に押し付けることができる力よりも小さい機械損失を含む回転モーターであって、ここではその力は≦１ｋＮ、好ましくは≦５００Ｎ、特に好ましくは≦２５０Ｎである回転モーターとを備え、本制御方法は、下側治具と上側治具との間の距離を初期の第１の距離から縮小された第２の距離まで減少させるように、下側治具および上側治具を互いに対して移動させる工程と、静的な第１のセクションと移動可能な第２のセクションとの間の距離を増加させ、それにより第１および第２の構成要素を力により互いに押し付けるように、溶接装置位置決め装置の少なくとも１つの駆動システムを作動させる工程と、少なくとも１つの駆動システムの作動中に、溶接装置位置決め装置の静的な第１のセクションにおける力および／または静的な第１のセクションに対する溶接装置位置決め装置の移動可能な第２のセクションの位置を測定し、その測定した力および／または位置を所定の力および／または位置と比較し、かつ所定の力および／または位置に達した後にその作動を停止する工程と、その後に第１および第２の構成要素を互いに溶接する工程と、静的な第１のセクションと移動可能な第２のセクションとの間の距離を減少させるように、溶接後に溶接装置位置決め装置の少なくとも１つの駆動システムを作動させる工程と、下側治具と上側治具との間の距離を、好ましくは縮小された第２の距離から初期の第１の距離まで増加させるように、下側治具および上側治具を互いに対して移動させる工程とを含む方法。

【0011】

本発明の制御方法は、ＥＰ ３ ６２０ ２５７ Ａ１（欧州特許出願公開第３６２０２５７号公報）に記載されているように、特に溶接装置位置決め装置を有する溶接装置を制御するために使用する。従って、より容易な理解のために、溶接装置位置決め装置の構築および機能に関してＥＰ ３ ６２０ ２５７ Ａ１（欧州特許出願公開第３６２０２５７号公報）も参照する。

【0012】

溶接装置それ自体は、超音波溶接装置、レーザー溶接装置、赤外線溶接装置、振動溶接装置または摩擦溶接装置などのどんな溶接装置であってもよい。溶接装置は、上側治具、下側治具、制御装置および溶接装置位置決め装置を提供する。好ましくは、本制御方法は制御装置のメモリに記憶されている。従って制御装置は、本制御方法を実施するように構成されていることが好ましい。

【0013】

第１および第２の構成要素を溶接装置内で下側治具と上側治具との間に配置した後に、下側治具および上側治具を互いに対して移動させる。この目的を達成するために最初に、第１および第２の構成要素を好ましくは下側治具の中または上に配置する。あるいは好ましくは、第１の構成要素を下側治具の中に配置し、かつ第２の構成要素を上側治具の中に配置する。

【0014】

下側および上側治具の相対移動は、初期の第１の距離、例えば当該構成要素を溶接装置内に配置した時の距離を縮小された第２の距離まで減少させるように行う。これは、下側治具を上側治具の方向に移動させること、上側治具を下側治具の方向に移動させること、または上側および下側治具の両方を移動させることにより実現してもよい。

【0015】

上側および下側治具が互いの間に縮小された第２の距離を有して配置されている場合に、溶接装置位置決め装置の少なくとも１つの駆動システムを作動させる。これにより、駆動システムを用いて当該装置の軸方向長さを変える。特に、静的な第１のセクションと移動可能な第２のセクションとの間の距離を増加させ、それにより溶接される２つの構成要素を下側治具と上側治具との間で所望の力でクランプする。

【0016】

信頼できる溶接を保証し、かつ互いに溶接される構成要素への損傷を防止するために、溶接装置位置決め装置の駆動システムの作動中に、溶接装置位置決め装置の静的な第１のセクションにおける力および／または静的な第１のセクションに対する溶接装置位置決め装置の移動可能な第２のセクションの位置を測定する。同時に、その測定した力および／または位置を所定の力および／または位置と比較する。所定の力および／または位置に達した後に、溶接装置位置決め装置の駆動システムの作動を停止する。従って好ましくは、第１および第２の構成要素を上側治具と下側治具との間でクランプするために溶接装置位置決め装置の駆動システムを作動させる場合、閉ループ制御を使用する。

【0017】

その後に、第１および第２の構成要素を互いに溶接する。

【0018】

溶接の完了後に、静的な第１のセクションと移動可能な第２のセクションとの間の距離を減少させるように、溶接装置位置決め装置の少なくとも１つの駆動システムを再び作動させる。これにより上側治具と下側治具との間で、好ましくは縮小された第２の距離まで距離を増加させる。

【0019】

最後に、下側治具と上側治具との間の距離を好ましくは縮小された第２の距離から初期の第１の距離までさらに増加させるように、下側治具および上側治具を互いに対して移動させる。

【0020】

溶接装置位置決め装置の駆動システムとして、可動コイル駆動装置またはボイスコイルアクチュエーターを第１の代替形態で使用してもよい。第２の代替形態によれば、溶接装置位置決め装置の駆動システムはピエゾモーター、リニアモーター、電磁駆動システム、フィールドもしくは励起コイルを備えたコイルシステムまたは駆動装置を備える。さらに第３の代替形態に関して、溶接装置位置決め装置の少なくとも１つの駆動システムは、動作中に第１の構成要素を第２の構成要素に押し付けることができる力よりも小さい機械損失を有する回転モーターであって、ここではその力は≦１ｋＮ、好ましくは≦５００Ｎ、特に好ましくは≦２５０Ｎである回転モーターを備える。但し、いずれの場合も特に第１および第２の代替形態に関して、溶接装置位置決め装置は精度の高い溶接装置位置決め装置である。これは、特に最小の移動の実行および／または最小の力の印加を溶接装置位置決め装置を用いて実現できることを意味する。

【0021】

溶接装置位置決め装置の精度の高さの理由は、可動コイル駆動装置が機械的摩擦を示さない非常に動的な駆動装置であるということにある。これらの駆動装置は対応する制御を用いて高精度で位置決めすることができ、その力も高精度で制御および／または調整することができる。それらの高速性により、それらは高サイクル速度を有する自動化装置にも特に適している。原則として損失のない駆動装置、すなわち機械損失なく動作する駆動システムも第２の代替形態の範囲内で提供される。例としてはピエゾモーターまたは圧電モーターが挙げられる。これらは、移動を生じさせるために圧電効果を使用する小型モーターである。ピエゾモーターは直線または回転の両方で動作することができる。溶接装置位置決め装置の軸方向長さを変えることができる範囲は通常、構築によりリニアピエゾモーターの場合に数センチメートルであり、従ってモーターで使用される圧電固体アクチュエーターの作動経路または調整距離よりもかなり大きい。従って特に軸方向長さの著しく小さい変化を実現することができる場合には、ピエゾモーターに加えて圧電固体アクチュエーターが好ましい。２つの先に言及した駆動システムとは対照的に、機械損失を有する駆動システムが第３の代替形態に存在する。但し、これらの機械損失は印加される力よりも小さい。従って、第３の代替形態に係る溶接装置位置決め装置も精度の高い溶接装置位置決め装置であり、これも特に弾性ガイドシステムと組み合わせて、精緻な細工が施され、かつ／または極めて繊細な構成要素のために使用することができる。但し、溶接される構成要素に印加される力が駆動システムの摩擦損失よりも大きくなければならず、従って上で考察されている２つの代替形態の場合よりも大きいという事実により、第３の代替形態に係る溶接装置位置決め装置の用途の範囲は限られている。

【0022】

溶接装置位置決め装置の調整可能な軸方向長さに関して、これは駆動システムの選択および寸法決めによって決まり、それぞれの用途に適合させることができる。通常は、０．２５～１００ｍｍの軸方向長さの変化を実現することができる。印加することができる力に関して、これらは０Ｎ～２ｋＮであってもよい。可動コイル駆動装置は、好ましくは＋／－０．１μｍである著しく高い位置決め正確性をさらに特徴とする。

【0023】

弾性ガイドシステムにより、溶接装置位置決め装置の第１および第２のセクションを１つのみの軸上で互いに対して移動させることができる。この軸は溶接機が立っている床に対して垂直な軸であってもよい。さらに弾性ガイドシステムは機械損失を含まず、従って損失なく動作する。この文脈では「損失なく」とは、摩擦が存在しないか、あるいは２つの構成要素を溶接するために必要な力に関してガイドシステムの移動可能な構成要素間にごく僅かな摩擦しか存在しないことを意味する。弾性ガイドシステムのそれぞれの設計可能性の一実施形態については図示および記載されている実施形態を参照しながら後で考察する。

【0024】

所望の軸方向長さの力の構築および調整ならびに低摩擦ガイドのための低摩擦と正確な駆動装置とのこの組み合わせは、位置決め装置におけるあらゆる摩擦損失を防止する。結果として、全てのヒステリシス現象およびスティックスリップ効果が回避される。

【0025】

従って達成可能な正確性により、溶接装置位置決め装置を備えた溶接装置は、イヤホンのための金属箔の溶接またはスマートフォンの製造などの小さい構成要素のためにも使用することができる。従って、精緻な細工が施され、かつ／または極めて繊細な、特に電子構成要素の溶接を非常に小さい溶接力で実現することができる。著しく向上した溶接深さ制御と同様に、当該構成要素の高精度の位置決めも可能である。２つの構成要素間での接触検出における大きい力のピークを低下させ、かつ本発明の制御方法により完全に防止することができる。このようにして、実際の溶接開始のためのトリガー点を高精度で制御することができ、これにより再現可能な溶接接続が得られ、かつこれにより引き起こされるあらゆる構成要素の破壊を防止することができる。溶接装置位置決め装置の精度の程度は今のところ、使用される制御および対応するセンサーの正確性によってのみ決まる。

【0026】

本制御方法の好ましい実施形態によれば、その第１の端部が好ましくは溶接装置のフレームに装着され、かつその第２の端部が溶接装置位置決め装置の静的な第１のセクションに装着された複数の力センサー、好ましくは３つの力センサー、特にＳビーム型センサーを使用する。力センサー、特にＳビーム型センサーは好ましくは共通の円の上に同等に離間して配置されている。このようにして、その力を非常に効果的に測定することができ、かつ本制御方法はさらに向上する。

【0027】

本制御方法のさらなる好ましい実施形態では、溶接装置位置決め装置の静的な第１のセクションおよび移動可能な第２のセクションの相対位置を非接触法、好ましくは光学式エンコーダーにより測定し、ここではセンサー本体は特にホルダーによって溶接装置のフレームに装着されており、かつ測定手段は溶接装置位置決め装置の移動可能な第２のセクションまたは溶接装置のそれぞれの治具に配置されている。具体的にはこの好ましい配置により、存在すれば力センサーを備えた溶接装置位置決め装置の変形を補償してもよい。従って、そのような位置センサーを用いる本制御方法は高精度を実現し、かつ向上した正確性を与える。

【0028】

本制御方法の第１の発明の代替形態では、溶接装置位置決め装置は下側治具に配置されている。この目的を達成するために、好ましくは溶接装置位置決め装置の駆動システムを作動させる前に、溶接装置位置決め装置を含む下側治具を上側治具の方向に移動させるための駆動装置が存在する。

【0029】

本制御方法の第２の発明の代替形態によれば、溶接装置位置決め装置は上側治具に配置されている。これは特に溶接方法としてのレーザー溶接と組み合わせると好ましい。この点に関しては、上側治具はそのような場合に溶接装置のフレームにもはや静的に配置されていないため、上側治具の重量を補償するために少なくとも１つのさらなるバネ、好ましくは複数のさらなるバネが存在することがさらに好ましい。例えばそのようなさらなるバネは、上側治具と溶接装置のフレームまたは溶接装置位置決め装置の静的な第１のセクションとの間に結合されていてもよい。完全性のために、さらなるバネを有する溶接装置位置決め装置を下側治具と組み合わせて使用し得ることにも留意されたい。

【0030】

静的な第１のセクションおよび静的な第１のセクションに対して移動可能な第２のセクションと、第１の端部において第１のセクションに接続され、かつ第２の端部において第２のセクションに接続された少なくとも１つの駆動システムと、それにより第１のセクションおよび第２のセクションを互いに接続する少なくとも１つの弾性ガイドシステムとを備えた溶接装置位置決め装置の一発明の弾性ガイドシステムであって、第１のセクションおよび第２のセクションは、溶接装置位置決め装置の軸方向長さを変えることができるように、少なくとも１つの弾性ガイドシステムにより１つのみの軸に沿って互いに対して移動可能であり、かつ溶接装置位置決め装置の少なくとも１つの駆動システムは、可動コイル駆動装置またはピエゾモーター、リニアモーター、電磁駆動システム、フィールドもしくは励起コイルを備えたコイルシステムまたは駆動装置あるいは動作中に第１の構成要素を第２の構成要素に押し付けることができる力よりも小さい機械損失を含む回転モーターであって、ここではその力は≦１ｋＮ、好ましくは≦５００Ｎ、特に好ましくは≦２５０Ｎである回転モーターとを備え、かつ弾性ガイドシステムは移動可能な第２のセクションへの接続のための内側リングおよび静的な第１のセクションへの接続のための外側リングを備え、かつ内側および外側リングは複数のミアンダ形状のセグメントによって互いに接続されている弾性ガイドシステム。本発明の設計により、接装置位置決め装置の第１および第２のセクションを１つのみの軸上で互いに対して移動させることを保証することもできる。さらに、それぞれの弾性ガイドシステムは機械損失を含まず、従って概して上に説明されているように損失なく動作する。好ましくは、そのような弾性ガイドシステムは鋼で作られている。

【0031】

弾性ガイドシステムの好ましい実施形態では、外側リングにおける第１のセグメントの第１の固定点は、内側リングにおける隣接する第２のセグメントの第２の固定点に隣接して半径方向外向きに配置されている。従って、当該セグメントは周方向に好ましくは重なり合わないように互いに隣接して配置されている。あるいは、当該セグメントは周方向に少なくとも部分的に重なっていてもよい。さらに好ましくは、２つ、３つまたは４つのミアンダ形状のセグメントが存在する。このようにして、弾性ガイドシステムの特性を所望の特性に調整することができる。

【0032】

一発明の溶接装置位置決め装置は、静的な第１のセクションおよび静的な第１のセクションに対して移動可能な第２のセクションと、第１の端部において第１のセクションに接続され、かつ第２の端部において第２のセクションに接続された少なくとも１つの駆動システムと、それにより第１のセクションおよび第２のセクションを互いに接続する少なくとも１つの弾性ガイドシステムとを備え、ここでは第１のセクションおよび第２のセクションは、溶接装置位置決め装置の軸方向長さを変えることができるように、少なくとも１つの弾性ガイドシステムにより１つのみの軸に沿って互いに対して移動可能であり、かつ溶接装置位置決め装置の少なくとも１つの駆動システムは、可動コイル駆動装置またはピエゾモーター、リニアモーター、電磁駆動システム、フィールドもしくは励起コイルを備えたコイルシステムまたは駆動装置あるいは動作中に第１の構成要素を第２の構成要素に押し付けることができる力よりも小さい機械損失を含む回転モーターであって、ここではその力は≦１ｋＮ、好ましくは≦５００Ｎ、特に好ましくは≦２５０Ｎである回転モーターとを備え、かつ少なくとも１つのガイドシステムは一発明のバネを備える。本発明のバネの利用により、上記説明は本発明の溶接装置位置決め装置に同様に当てはまる。従って、これらの説明は冗長性を回避するために繰り返さない。

【0033】

一発明の溶接装置は、上側治具と、下側治具と、制御装置と、溶接装置位置決め装置とを備え、ここでは制御装置は本発明の制御方法を実施するように構成されており、かつ／または溶接装置位置決め装置は一発明の溶接装置位置決め装置である。当該溶接は本発明の制御方法の少なくとも１つまたは本発明の溶接装置位置決め装置を含むため、繰り返しを避けるために技術的効果および利点に関しては上記節を参照する。

【0034】

溶接装置の好ましい実施形態では、当該位置決め装置は上側もしくは下側治具に配置されている。当該位置決め装置が上側治具に配置されている場合、上で説明されているように、上側治具の重量を補償するためにさらなるバネが存在することがさらなる好ましい。それにも関わらず代わりとして、さらなるバネを有する当該位置決め装置を下側治具とも組み合わせて使用してもよい。いずれの場合も、冗長性を回避するために本発明の制御方法の上記説明が参照される。

【0035】

以下では、本発明は図面に基づいて詳細に説明されることになる。図面では、同じ参照符号は同じ要素および／または構成要素を示す。

【図面の簡単な説明】

【0036】

【図1】駆動システムおよび弾性ガイドシステムとしてのセンタリングスパイダーを備えた溶接装置位置決め装置の第１の例の斜視図。

【図2】図１に係る第１の例の断面図。

【図3】半透明シースを備えた図１に係る第１の例の斜視図。

【図4】センサーが内部に位置している第１の例と同様の溶接装置位置決め装置の第２の例の斜視図。

【図5】半透明シースを備えた図４に係る第２の例の斜視図。

【図6】センサーが静的な第１のセクションに装着されている溶接装置位置決め装置の一実施形態の部分断面図。

【図7】溶接装置位置決め装置の一発明の弾性ガイドシステムの一実施形態の斜視図。

【図8】図７に係る弾性ガイドシステムの実施形態ならびに力および位置センサーを用いた一発明の溶接装置位置決め装置の一実施形態の第１の斜視図。

【図9】図８に係る一発明の溶接装置位置決め装置の実施形態の第２の斜視図。

【図10】図８に係る一発明の溶接装置位置決め装置の実施形態の第３の斜視図。

【図11】図８に係る一発明の溶接装置位置決め装置の実施形態の第４の斜視図。

【図12】図８に係る一発明の溶接装置位置決め装置の実施形態の第５の斜視図。

【図13】図８～図１２に示されている実施形態の構築原理の概略的全体図。

【図14】溶接装置の斜視図。

【図15】制御方法の一実施形態のフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0037】

図１～図６および図８～図１２に関して、溶接装置位置決め装置１、１００、２００、３００の４つの例が考察されている。それらの寸法により、特に精緻な細工が施され、かつ／または極めて繊細な、例えば電子構成要素を溶接装置位置決め装置１、１００、２００、３００の１つを用いて溶接装置３において加工することができる。特に図示されている全ての実施形態が、使用される本制御方法に基づく位置決めおよび力調整における達成可能な正確性により、精度の高い溶接装置位置決め装置１、１００、２００、３００を表している。特に本制御方法のより容易な理解のために、最初に溶接装置位置決め装置の構成について詳細に説明する。

【0038】

溶接装置位置決め装置１の第１の例が図１～図３に示されている。溶接装置位置決め装置１は、静的な第１のセクション１０および静的な第１のセクション１０に対して移動可能な第２のセクション１２を備える。第１のセクション１０および第２のセクション１２の寸法決めは所望の用途に合わせることができる。後の動作では、溶接される構成要素を図１４に示すように第２のセクション１２と溶接装置３の治具、例えば下側治具５または上側治具７との間でクランプする。図１４では、溶接装置位置決め装置１、１００、２００、３００は昇降台である下側治具５に配置されている。あるいは、溶接装置位置決め装置１、１００、２００、３００は上側治具７（図示せず）に配置されている。いずれの場合も、第２のセクション１２を用いて第１の構成要素を第２の構成要素に押し付けることができる。

【0039】

溶接装置位置決め装置１は、その中心に可動コイル駆動装置またはボイスコイルアクチュエーターを備えた駆動システム１４をさらに備える。可動コイル駆動装置の第１の端部は第１のセクション１０に接続されており、第２の端部は第２のセクション１２に接続されている。

【0040】

図１～図３に示されている例では、第１のセクション１０は一端が閉鎖された状態で形成された円筒形状の本体によって形成されている。駆動システム１４の可動コイル駆動装置は第１のセクション１０の中心に配置されており、第２のセクション１２は駆動システム１４の可動コイル駆動装置の第２の軸方向端部に配置されている。第２のセクション１２も閉鎖された端部と共に例えば円筒形状に形成されており、このように形成された第２のセクション１２は駆動システム１４の上に配置されている。従って第２のセクション１２の開口部は、第１のセクション１０の基部に面している。

【0041】

駆動装置の選択により、溶接装置位置決め装置１は精度の高い溶接装置位置決め装置１である。これは、溶接装置位置決め装置１を用いて最小の移動の実行および／または最小の力の印加を実現できることを意味している。

【0042】

溶接装置位置決め装置１の精度は、可動コイル駆動装置がどんな機械的摩擦も示さない非常に動的な駆動装置であるという理由によるものである。調整可能な軸方向長さ、すなわち静的な第１のセクション１０と移動可能な第２のセクション１２との間の調整可能な距離に関して、これは可動コイル駆動装置の寸法決めによって決まる。但し典型的には、０．２５～１００ｍｍの軸方向長さの変化の幅および従って変化を実現することができる。印加可能な力に関して、これらは０Ｎ～２ｋＮであってもよい。また可動コイル駆動装置は、＋／－０．１μｍであり得るその極めて高い位置決め正確性を特徴とする。上記設計から分かるように、可動コイル駆動装置はそれぞれの制御を用いて高精度で位置決めすることができ、かつその力も高精度で制御および／または調整することができる。またそれらの高速性により、可動コイル駆動装置は高サイクル速度を有する自動化装置に適し得る。

【0043】

代わりとして好ましい設計では、駆動システムはピエゾモーター、リニアモーター、電磁駆動システム、フィールドもしくは励起コイルを備えたコイルシステムまたは駆動装置である。駆動システムが動作中に第１の構成要素を第２の構成要素に押し付けることができる力よりも小さい機械損失を有する回転モーターであって、その力は≦１ｋＮ、好ましくは≦５００Ｎ、特に好ましくは≦２５０Ｎである回転モーターを備えることが好ましい場合もある。機械損失を有する回転モーターを除いて、他の駆動システムは例えば２つの構成要素間の摩擦による機械損失を有さない。従って本開示は、精度の高い小型の昇降台を実現することができる損失のない駆動装置に関する。

【0044】

第１のセクション１０および第２のセクション１２は、弾性ガイドシステム２０により互いに接続されている。ここでは、それぞれがセンタリングスパイダーからなる２つの弾性ガイドシステム２０が使用される。この文脈では、第１のセクション１０および第２のセクション１２はどちらも、図２に示すようにそれぞれがネジにより互いに接続された３つの部分を有する。第１のセクション１０は円形状の基部、円筒形状の中間部およびリング形状の上部を有する。第２のセクション１２は、円形状の上面、半径方向外側に突出している突起部を有する円筒形状の中間部およびリング形状の基部を含む。弾性ガイドシステム２０としての第１のセンタリングスパイダーは、第１のセクション１０のリング形状の上面と円筒形状の中間部との間では半径方向外側に固定されており、かつ第２のセクション１２のリング形状の上面と円筒形状の中間部との間では半径方向内側に固定されている。同様に、弾性ガイドシステム２０としての第２のセンタリングスパイダーは、第１のセクション１０の円形状の基部と円筒形状の中間部との間では半径方向外側に固定されており、かつ第２のセクション１２のリング形状の基部と円筒形状の中間部との間では半径方向内側に固定されている。さらに第２のセクション１２の円形状の上面および第１のセクション１０のリング形状の上面は、図２に示すように初期段階では互いにほぼ位置合わせされた状態で配置されていてもよい。第２のセクション１２の円筒形状の中間部にある半径方向突起部は、変位もしくは経路センサー２２を用いて第１のセクション１０に対する第２のセクション１２の移動を検出するように機能する。

【0045】

弾性ガイドシステム２０は機械損失を有さず、すなわちそれは本発明の範囲内で損失なく動作する。この文脈では「損失なく」とは、摩擦が全く存在しないか、２つの構成要素を溶接するために必要な力に関して弾性ガイドシステム２０の移動可能な構成要素間にごく僅かな摩擦しか存在しないことを意味する。

【0046】

低摩擦の正確な駆動装置、すなわち所望の軸方向長さの力の構築および調整のための可動コイル駆動装置１４と低摩擦弾性ガイドシステム２０とを組み合わせることにより、溶接装置位置決め装置１におけるあらゆる摩擦損失を好ましくは防止する。結果として、全てのヒステリシス現象およびスティックスリップ効果は回避されるか、溶接装置のための公知の昇降台と比較して少なくとも著しく減少する。従って溶接装置位置決め装置１は、イヤホンのための金属箔またはスマートフォンの製造などの小さい構成要素を加工することができる溶接装置に使用するのに適し得る。２つの構成要素間の接触認識中の大きい力のピークも低下させ、かつ完全に防止することができる。このようにして、実際の溶接開始のためのトリガー点を高精度で制御することができ、これにより再現可能な溶接接続が得られ、かつこれにより引き起こされるあらゆる構成要素の破壊を防止することができる。

【0047】

図４および図５には、修正された例が図１～図３の例と比較して示されている。この２つの例は、図４および図５に係る実施形態では変位もしくは経路センサー１２２が駆動システムとしての可動コイル駆動装置内部に配置されているという点で異なる。これにより、溶接装置位置決め装置１００の全体的セットアップがさらにより小型になる。図４は、駆動システムとしての可動コイル駆動装置内部のセットアップを示す。可動コイル駆動装置のコアのための固定部は１１６によって示されており、第２のセクション１１２のための接続部は１１８によって示されている。

【0048】

図６は、溶接装置位置決め装置２００のさらなる例を示す。ここでは、一般的な構築は上で考察されている例１および１００と同様である。さらに、３つの力センサー２２４、特にＳビーム型センサーが存在する。力センサー２２４の第１の端部は溶接装置３のフレームに装着されており、力センサー２２４の第２の端部は溶接装置位置決め装置２００の静的な第１のセクション２１０に装着されている。力センサー２２４は共通の円の上に同等に離間して配置されている。このようにして、その力を非常に効果的に測定することができ、かつ後で説明する本制御方法はさらに向上する。

【0049】

次に図７に関して、弾性ガイドシステム３０のための他の設計が示されている。弾性ガイドシステム３０は好ましくは鋼で作られており、かつ移動可能な第２のセクション１２、１１２、２１２への接続のための内側リング３２および静的な第１のセクション１０、１１０、２１０への接続のための外側リング３４を備える。内側リング３２および外側リング３４は複数のミアンダ形状のセグメント３６によって互いに接続されている。本発明の設計により、溶接装置位置決め装置１、１００、２００の第１のセクション１０、１１０、２１０および第２のセクション１２、１１２、２１２を１つのみの軸上で互いに対して移動させることを保証することもできる。さらに、それぞれの弾性ガイドシステム３０は機械損失を含まず、従って概して上に説明されているように損失なく動作する。

【0050】

外側リング３４にある第１のセグメント３６の第１の固定点３８は、内側リング３２にある隣接する第２のセグメント３６の第２の固定点４０に隣接して半径方向外向きに配置されている。従ってセグメント３６は周方向に好ましくは重ならないように互いに隣接して配置されている。あるいは、セグメント３６は周方向に少なくとも部分的に重なっていてもよい。さらに好ましくは、２つ、３つまたは４つのミアンダ形状のセグメント３６が存在する。このようにして、弾性ガイドシステム３０の特性を所望の特性に調整することができる。

【0051】

以下では、溶接装置位置決め装置３００のさらなる実施形態を図８～図１３に関して考察する。本実施形態では、上で説明されている弾性ガイドシステム３０を使用する。あるいは、実施形態１および１００と組み合わせて記載されている他の弾性ガイドシステム２０、１２０、特にセンタリングスパイダーを使用してもよい。

【0052】

内側構築の部品を示す図８から分かるように、駆動システム３１４はコイル３１１および磁気コア３１３を有するボイスコイルアクチュエーターによって形成されている。コイル３１１は静的な第１のセクション３１０に結合されており、磁気コア３１３は移動可能な第２のセクション３１２に結合されている。静的な第１のセクション３１０は３つの部品、すなわち上側部品、中間部品および下側部品からなる。全ての３つの部品はネジによって互いに接続されている。さらに、静的な第１のセクション３１０の上側部品と中間部品との間および中間部品と下側部品との間には、１つの弾性ガイドシステム３０が装着されている。さらに力センサー３２４、特にＳビーム型センサーは一端で静的な第１のセクション３１０に装着されている。

【0053】

次に図９を参照して、さらなる構築について説明する。この目的を達成するために、静的な第１のセクション３１０はこの図には示されていない。それどころかその焦点は、磁気コア３１３に結合されている移動可能な第２のセクション３１２に関する。静的な第１のセクション３１０のように、移動可能な第２のセクション３１２は、ここでは弾性ガイドシステム３０も、移動可能な第２のセクション３１２の上側部品と中間部品との間および中間部品と下側部品との間に装着されるように３つの部品からなる。さらに、変位センサー３２２の読み取りテープ３２６が図示されており、変位センサーの位置は図１０に示されている。

【0054】

図１１には、変位センサー３２２のホルダー３２８が図示されている。信頼できる位置測定を保証するために、ホルダー３２８は基部要素３３０に装着されている。さらに、力センサー３２４の別の端部が基部要素３３０に装着されている。この目的を達成するために、基部要素３３０は溶接装置の部品または個別の部品であってもよい。

【0055】

図１２は、静的な第１のセクション３１０を含む溶接装置位置決め装置３００の全体的構築を示す。さらに、溶接装置位置決め装置３００が上側治具７に装着されている場合、上側治具７の重量を補償するためにさらなるバネ３３２が存在する。この点に関して、さらなるバネ３３２を有するそのように設計された溶接装置位置決め装置３００は溶接装置３の下側治具５と組み合わせて使用できることにも留意されたい。さらなるバネ３３２を溶接装置位置決め装置３００内に固定するために、さらなるバネ３３２を移動可能な第２のセクション３１２に結合する第１のホルダー３３４が設けられている。同様に、さらなるバネ３３２を静的な第１のセクション３１０に結合する第２のホルダー３３６が設けられている。

【0056】

最後に、図１３は溶接装置位置決め装置３００の構築の概略的全体図を示す。

【0057】

図１４には溶接装置３が図示されている。これは下側治具５としての昇降台と、上側治具７と、制御装置（図示せず）と、下側治具５に配置された溶接装置位置決め装置１、１００、２００、３００の上記実施形態のうちの１つとを備える。第１の代替形態によれば、溶接装置位置決め装置１、１００、２００、３００の静的な第１のセクション１０はそれぞれの治具の必須部分である。第２の代替形態によれば、静的な第１のセクション１０はそれぞれの治具に装着されている。

【0058】

溶接装置３それ自体は超音波溶接装置、レーザー溶接装置、赤外線溶接装置、振動溶接装置または摩擦溶接装置などのどんな溶接装置３であってもよい。

【0059】

弾性ガイドシステム２０、３０、１２０により、第１および第２のセクションを１つのみの軸に沿って互いに対して移動させることができる。この軸は溶接装置３が位置している基部に対して垂直な軸であってもよい。動作中に、溶接される構成要素を溶接装置位置決め装置１、１００、２００、３００の上側治具７と第２のセクション１２、１１２、２１２、３１２との間に所望の力でクランプする。

【0060】

溶接装置３を用いて一緒に溶接される構成要素をクランプすることができる力は、≦１ｋＮ、好ましくは≦５００Ｎ、特に好ましくは≦２５０Ｎである。特に精緻な細工が施された構成要素では、さらに小さい力が必要とされ、ここでは≦２０Ｎ、好ましくは≦１０Ｎ、特に≦５Ｎの範囲も溶接装置３により実現することができる。

【0061】

使用される溶接装置位置決め装置１、１００、２００、３００の特定のセットアップにより、一緒に溶接される構成要素を動作中にクランプする実際の力は、最大２．５Ｎ、好ましくは最大１Ｎ、特に好ましくは最大０．５Ｎだけ所定の公称力とは異なる。同じことが実際の経路と所定の公称経路との間の差に当てはまる。従って、溶接装置位置決め装置１、１００、２００、３００の軸方向長さが動作中に起点から変動する実際の経路は、最大１ｍｍ、好ましくは最大０．１ｍｍ、特に好ましくは最大０．０１ｍｍだけ所定の公称経路とは異なる。溶接装置位置決め装置１、１００、２００、３００を用いて溶接接続の高い再現性を達成することができるため、その力および／または経路の最大差は、少なくとも３回、好ましくは少なくとも５回、特に好ましくは少なくとも１０回の連続溶接プロセスにより維持される。

【0062】

図示されていない代替実施形態では、溶接装置位置決め装置１、１００、２００、３００は上側治具７に配置されている。そのような場合、上側治具７の重量を補償するためにさらなるバネ３３２が存在する。

【0063】

最後に図１５に関して、溶接装置位置決め装置１、１００、２００、３００を備える溶接装置３の本発明の制御方法の一実施形態のフローチャートについて説明する。好ましくは、本制御方法は制御装置のメモリに記憶されている。従って制御装置は、本制御方法を実施するように構成されていることが好ましい。

【0064】

本制御方法の第１の発明の代替形態では、溶接装置位置決め装置１、１００、２００、３００は下側治具５に配置されている。本制御方法の第２の発明の代替形態では、溶接装置位置決め装置１、１００、２００、３００は上側治具７に配置されている。後者は溶接方法としてのレーザー溶接と組み合わせると特に好ましい。さらに、溶接装置位置決め装置１、１００、２００、３００が上側治具７に配置されている場合、少なくとも１つのさらなるバネ、好ましくは複数のさらなるバネが存在することが好ましい。このようにして、上側治具７の重量を補償することができる。例えばそのようなさらなるバネは、上側治具７と溶接装置のフレーム３または溶接装置位置決め装置１、１００、２００、３００の静的な第１のセクション１０、１１０、２１０、３１０との間に結合されていてもよい。

【0065】

次に本制御方法を再び参照すると、最初に第１および第２の構成要素を溶接装置３内で下側治具５と上側治具７との間に配置した後に、下側治具５および上側治具７を第１の工程Ｓ１において互いに対して移動させる。この目的を達成するために最初に、第１および第２の構成要素を好ましくは下側治具５の中または上に配置する。あるいは好ましくは、第１の構成要素を下側治具５の中に配置し、かつ第２の構成要素７を上側治具の中に配置する。

【0066】

下側治具５と上側治具７との相対移動は、初期の第１の距離、例えば当該構成要素を溶接装置３内に配置した時の距離を縮小された第２の距離まで減少させるように行う。これは下側治具５を上側治具７の方向に移動させること、上側治具７を下側治具５の方向に移動させること、あるいは両方すなわち上側治具７および下側治具５を移動させることにより実現してもよい。

【0067】

上側治具５および下側治具７が互いの間に縮小された第２の距離を有して配置されている場合に、少なくとも１つの駆動システム１４、３１４、例えば溶接装置位置決め装置１、１００、２００、３００の可動コイル駆動装置を工程Ｓ２において作動させる。これにより、駆動システム１４、３１４を用いて装置１、１００、２００、３００の軸方向長さを変える。特に、静的な第１のセクション１０、１１０、２１０、３１０と移動可能な第２のセクション１２、１１２、２１２、３１２との間の距離を増加させ、それにより溶接される２つの構成要素を下側治具５と上側治具７との間に所望の力でクランプする。

【0068】

信頼できる溶接を保証し、かつ互いに溶接される構成要素への損傷を防止するために、駆動システム１４、３１４の作動中（工程Ｓ２）に工程Ｓ３において、溶接装置位置決め装置１、１００、２００、３００の静的な第１のセクション１０、１１０、２１０、３１０における力および／または静的な第１のセクション１０、１１０、２１０、３１０に対する溶接装置位置決め装置１、１００、２００、３００の移動可能な第２のセクション１２、１１２、２１２、３１２の位置を測定する。

【0069】

故に同時に工程Ｓ３では、その測定した力および／または位置と所定の力および／または位置との比較も行う。所定の力および／または位置に達した後に、駆動システムの作動を停止する。この停止も工程Ｓ３に属する。従って、第１および第２の構成要素を上側治具７と下側治具５との間にクランプするために駆動システム１４、３１４を作動させる場合、閉ループ制御を使用する。結果として、工程Ｓ２およびＳ３の最後に、溶接装置位置決め装置１、１００、２００、３００の移動可能な第２のセクション１２、１１２、２１２、３１２と、対向する治具すなわち溶接装置位置決め装置１、１００、２００、３００が配置されている場所に応じて上側治具７または下側治具５のいずれかとの間で２つの構成要素がクランプされる。

【0070】

好ましい閉ループ制御に関して、好ましくは複数の力センサー２２４、３２４、好ましくは３つの力センサー２２４、３２４、特にＳビーム型センサーを使用する。この点に関して、図６および図８～図１２に示されている実施形態を参照する。

【0071】

力センサーの代わりまたは追加として、溶接装置位置決め装置１、１００、２００、３００の静的な第１のセクション１０、１１０、２１０、３１０および移動可能な第２のセクション１２、１１２、２１２、３１２の位置を非接触法、好ましくは光学式エンコーダーにより測定する。光学式エンコーダーのセンサー本体は、特にホルダー３２８によって溶接装置３のフレームに装着されており、測定手段は、溶接装置位置決め装置１、１００、２００、３００の移動可能な第２のセクション１２、１１２、２１２、３１２または溶接装置３のそれぞれの治具に配置されている。具体的にはこの好ましい配置により、存在すれば力センサー２２４、３２４を備えた溶接装置位置決め装置１、１００、２００、３００の変形が補償される。従って、そのような位置センサーを用いる本制御方法は高精度を実現し、かつ向上した正確性を与える。

【0072】

その後に、工程Ｓ４において第１および第２の構成要素を互いに溶接する。

【0073】

工程Ｓ４における溶接の完了後に工程Ｓ５において、静的な第１のセクション１０、１１０、２１０、３１０と移動可能な第２のセクション１２、１１２、２１２、３１２との間の距離を減少させるように、溶接装置位置決め装置１、１００、２００、３００の少なくとも１つの駆動システムを再び作動させる。これにより、好ましくは縮小された第２の距離まで、すなわちそこに戻して上側治具７と下側治具５との間の距離を増加させる。

【0074】

最後に、工程Ｓ６において下側治具５と上側治具７との間の距離を、好ましくは縮小された第２の距離から初期の第１の距離までさらに増加させるように、下側治具５および上側治具７を互いに対して移動させる。

【0075】

従って達成可能な正確性により、溶接装置位置決め装置１、１００、２００、３００を備えた溶接装置３は、イヤホンのための金属箔の溶接またはスマートフォンの製造などの小さい構成要素のために使用することもできる。従って、精緻な細工が施され、かつ／または極めて繊細な、特に電子構成要素の溶接を非常に小さい溶接力で実現することができる。著しく向上した溶接深さ制御と同様に、当該構成要素の高精度な位置決めも可能である。２つの構成要素間での接触検出における大きい力のピークを低下させ、かつ本制御方法により完全に防止することができる。このようにして、実際の溶接開始のためのトリガー点を高精度で制御することができ、これにより再現可能な溶接接続が得られ、かつこれにより引き起こされるあらゆる構成要素の破壊を防止することができる。溶接装置位置決め装置の精度の程度は、今のところ使用される制御および対応するセンサーの正確性によってのみ決まる。

【符号の説明】

【0076】

参照符号の一覧
１ 溶接装置位置決め装置
３ 溶接装置
５ 下側治具
７ 上側治具
１０ 第１のセクション
１２ 第２のセクション
１４ 駆動システム
２０ 弾性ガイドシステム
２２ 変位センサー
３０ 弾性ガイドシステム
３２ 内側リング
３４ 外側リング
３６ ミアンダ形状のセグメント
３８ 外側リング３４における第１の固定点
４０ 内側リング３２における第２の固定点
１００ 溶接装置位置決め装置
１１０ 第１のセクション
１１２ 第２のセクション
１１６ 駆動システムのコアのための固定領域
１１８ 第２のセクション１１２のための接続領域
１２０ 弾性ガイドシステム
１２２ 変位センサー
２００ 溶接装置位置決め装置
２１０ 第１のセクション
２１２ 第２のセクション
２２４ 力センサー
３００ 溶接装置位置決め装置
３１０ 第１のセクション
３１１ 駆動システム３１４としてのボイスコイルアクチュエーターのコイル
３１２ 第２のセクション
３１３ 駆動システム３１４としてのボイスコイルアクチュエーターの磁気コア
３１４ 駆動システム
３２２ 変位センサー
３２４ 力センサー
３２６ 変位センサー３２２の読み取りテープ
３２８ 変位センサー３２２のホルダー
３３０ 基部
３３２ （重量補償のための）さらなるバネ
３３４ さらなるバネ３３２の第１のホルダー
３３６ さらなるバネ３３２の第２のホルダー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【外国語明細書】