本发明涉及具有位于相同侧上的电极的电阻焊头的领域，特别地涉及下述类型的焊头，其包括：
-支撑结构，该支撑结构设置有用于连接至关节式机械手的腕部的连接凸缘，
-变压器，该变压器由支撑结构承载，该变压器具有用于连接至所述焊头的供电线缆的两个输入极点并且具有两个输出极点，
-接地电极和焊接电极，该接地电极和焊接电极由支撑结构承载并且电连接至变压器的两个输出极点，
-其中，所述接地电极和所述焊接电极具有彼此平行且隔开的相应主轴线，并且所述电极沿着相应主轴线相对于所述支撑结构可移动地安装，
-电动致动器，该电动致动器用于驱动焊接电极沿着相应主轴线相对于支撑结构的移动。
背景技术：
例如，在文献us20120067851a1中描述了具有这些特征的焊头。
上述类型的焊头例如用于焊接机动车主体，而常规焊枪不可用，因为焊枪的两个电极中的一个不适于到达待焊接的区域，和/或优选地避免将焊接电极推至机动车主体的表面上，这在最终的机动车上是明显的。
技术实现要素：
本发明的目标是提供一种确保良好焊接质量的上述类型的焊头，其中，可靠且简单地控制焊接电极施加在待焊接的部件上的压力。
本发明的另外的目标是提供上述类型的焊头，该焊头具有紧凑的尺寸，以便在具有不同形状和尺寸的部件上执行特别有效的焊接，该焊头还适于容易地到达访问率低的区域。
本发明的另外的目标是实现一种能够容器且快速地适于不同应用的上述类型的焊头。
本发明的又一目标是确保在任何操作条件下在接地电极与待焊接的相应部件之间的充分且适当的电接触。
本发明的另外的目标是保证在使用与焊头相关联的机械手期间，与焊头相关联的线缆和/或管不存在干扰无关主体的风险。
为了实现上述目标，本发明的主题是在本说明书的开头所述的类型的焊头，并且其进一步特征在于，所述焊头还包括：
-弹性装置，该弹性装置可操作地插入所述接地电极与所述支撑结构之间，
-检测装置，该检测装置用于检测弹性装置的负载，
-一个或者多个电子单元，该一个或者多个电子单元用于控制承载所述焊头的机械手并且用于控制所述焊头，
其中，所述一个或者多个电子控制单元被构造用于：
-控制机械手的移动以便使所述接地电极的端部移动与待焊接的部件接触，同时使所述焊接电极相对于所述接地电极保持在缩回位置中，
-继续控制机械手的移动以便推动接地电极的所述端部与所述待焊接的部件接触，从而引起所述弹性装置的负载的增加，直到在弹性装置的负载达到预定阈值时停止机械手的移动，
-在所述机械手的移动停止之后，致动所述致动器以使所述焊接电极前进通过预定长度，直到相对于支撑结构到达预定位置，
-在到达所述焊接电极的所述预定位置之后，继续致动所述致动器以用于推动所述焊接电极的端部与待焊接的部件接触，从而增加所述致动器用来推动所述焊接电极与部件接触的力，直到达到所述力的预定值，
-在达到所述力的所述预定值之后，借助于所述变压器将电流提供给所述电极以用于在所述部件上执行电阻焊。
归因于这些特性，根据本发明的焊头适于确保良好的焊接质量，其中，可靠且简单地控制由此在焊接过程的每个阶段中焊接电极施加在待焊接的部件上的压力。
根据本发明的另外的特征，在接地电极和焊接电极的主轴线之间的距离是可调的。该特征使得焊头能够容易地适于在电极之间需要不同距离的不同应用。
在一个示例性实施例中，由于所述接地电极可滑动地安装在支撑辅助体内，该支撑辅助体例如借助于相应槽内的阻挡螺纹件而沿着与接地电极的主轴线垂直的方向安装在焊头的支撑结构上、位于可调的位置中，所以可实现所述调整。
根据本发明的另外的相关特征，接地电极包括导电材料的承重元件，该承重元件具有前鼻，该前鼻具有圆端表面，接触元件置于并且保持在该圆端表面上，该接触元件限定与待焊接的部件接触的圆形前表面，所述接触元件可相对变形以便使其本身靠在部件上，从而当推动所述接地电极与待焊接的部件接触时增加接触表面。
在本发明的优选实施例中，承重元件是辫状件承载（carry-plait）元件并且所述接触元件是具有彼此缠绕的一层或者多层导电线的辫状件。
归因于该特征，由于接地电极能够适于待焊接的部件的不同表面构造，所以在任意操作条件下并且对于任意应用可获得进一步改进的焊接质量。
辫状件承载元件具有背面，利用电绝缘元件的插入，该背面承载用于驱动接地电极的滑动移动的柱，所述柱可滑动地安装在支撑辅助体的腔体中。
利用一个或者多个电绝缘元件的插入，辫状件承载元件的背面支撑用于驱动接地电极的滑动移动的辅助防旋转销，该辅助防旋转销可滑动地安装在支撑辅助体的腔体中，该腔体与上述驱动柱能够在其中滑动的腔体平行且隔开。
根据本发明的另外的优选特征，变压器的输出极点设置在变压器主体的不同壁上，并且所述输出极点借助于可弹性变形且传导电流的一组条带电连接至相应电极。在附图所示的构造中，焊接电极借助于具有u形整体构造的第一条带连接至两个输出极点中的一个。另外，接地电极借助于以下条带连接至变压器的输出极点中的一个：
-第二条带，该第二条带具有在第一端处连接至输出极点并且在第二端处连接至焊头的支撑结构的s形整体构造，
-第三条带，该第三条带具有在第一端处连接至焊头的支撑结构并且在第二端处连接至接地电极的辫状件承载元件的外周部分的s形整体构造。以此方式，由变压器产生的电流通过第二条带、支撑结构和第三条带从输出极点被传送至接地电极。
归因于该结构和设置，可以获得非常紧凑并且沿着与包含电极轴线的平面垂直的方向大体上平坦的焊头的构造。
为了进一步增加该优点，在优选实施例中，焊头的支撑结构包括彼此平行、隔开且刚性连接的两个钢板，并且这两个钢板还与由两个电极限定的整体平面平行。变压器安装在所述板之间。用于连接至机械手的连接凸缘具有u形整体构造，该连接凸缘具有端板，该端板具有用于机械手和焊头之间的连接的管和线缆的通路，以及分别被拧至承重结构的所述板的两个平行翼部，以此方式，用于机械手和焊头之间的连接的所述管和线缆不暴露于外部环境并且免受干扰其它主体的风险。为了这个目的，根据本发明的焊头优选地与下述类型的机械手相关联：该机械手包括基础结构、机械手的关节式腕部以及相互铰接并且将基础结构连接至机械手的腕部的一系列的机械手元件，其中，通过该一系列的相互铰接的机械手元件并且通过机械手腕部限定了连续的内部通路，用于电力供应和/或用于向焊头的流体供应的一个或者多个线缆和/或管形成在该连续的内部通路中。例如，在相同申请人所有的文献us8006586b2中描述和图示了这种类型的机械手。
自然地，根据本发明的焊头能够在任意情况下与传统类型的机械手或者与具有与上述不同的任意类型的机械手一起使用。
此外，本发明还涉及根据权利要求23所述的一种用于在待焊接的部件上执行电阻焊的方法。
附图说明
通过参照仅通过非限制性示例的方式提供的附图的随后描述将显现本发明的其他特征和优点，其中：
-图1示出了其上安装有本发明的焊头的机械手的示意性侧向局部横截面图；
-图2是根据本发明的焊头的优选实施例的透视图，其中，该焊头的外壳已经被去除；
-图3是具有外壳的图1的焊头的正视图；
-图4是根据与头部的纵向轴线平行的平面的图1的头部的局部横截面图；
-图5是图3的一些细节的放大视图；
-图6是在部件的焊接操作阶段期间所示的先前附图的头部的详细视图；
-图7是根据本发明的焊头的第二实施例的透视图，其中，该焊头的外壳已经被去除；以及
-图8示出了根据本发明的头部的冷却电路的示意性视图。
具体实施方式
在以下描述中，阐释了许多具体细节以便深入理解实施例。能够在没有一个或者多个具体细节的情况下或者在其它方法、部件或材料等的情况下提供实施例。在其它情况下，并未详细图示或者描述已知的结构、材料或操作以便避免实施例的许多方面不清楚。此外，本文使用的附图标记仅仅是为了方便起见，而非限定实施例的保护范围。
在附图中，根据本发明，附图标记t总体指定具有位于相同侧上的电极的焊头的优选实施例。特别地，参照图2的透视图，焊头t具有金属材料的支撑结构1，用于将机械手r（图1）的腕部的凸缘连接至焊头t的连接凸缘11连接至支撑结构1的上端。凸缘11包括端壁111和两个翼部110，端壁111旨在连接至机械手r的凸缘，两个翼部110被设置成彼此平行且间隔开并且从端壁111垂直地突出。根据本发明的焊头t适于与任意已知且常规类型的机械手一起使用，其中，该焊头适于快速连接至机械手腕部并且设置有自己的供应线缆和供应管，该供应线缆和供应管连接至机械手的线缆和管。而且，还可以提供下述机械手的管和线缆：该管和线缆从机械手腕部突出并且在不中断的情况下继续以便连接设置在焊头的变压器上的配件。
在焊头t相对于上述凸缘11的相对端处，接地电极3和焊接电极4连接至结构1并且位于结构1的同一侧。在本说明书的下文中描述了关于两个电极的细节。
如图3的正视图所示，焊头t的支撑结构1被封闭在外壳9内，外壳9由彼此联接的两个侧向半壳体90构成，两个侧向半壳体90具有与焊头t的支撑结构限定的整体平面平行的主壁。两个半壳体90的每个主壁具有适于在需要对焊头t进行维护操作的情况下容易地去除两个半壳体90的多个拉杆阻挡构件91。
特别地，参照示出了没有外壳9的焊头t的图2的透视图，焊头t的支撑结构1包括彼此平行且隔开的两个钢板10，两个钢板10彼此刚性连接并且还与由两个电极3、4限定的整体平面平行。两个钢板10设置有多个减重孔100。在与凸缘11相对的板10的下部附近安装有支架101，从而限定通路101a，在该通路中，致动器12的柄部120被驱动，所述致动器12控制焊接电极4沿其主轴线的位置。例如，致动器12能够是电动致动器，该电动致动器具有柄部120，柄部120借助于螺纹件和螺母系统由电动马达轴向驱动，如下面更好地描述的。致动器的主体安装在焊头t的支撑结构1的两个板10之间。
又参照图2，在两个钢板10之间，在相对于凸缘11的两个钢板10的相对端处还安装有第二金属主体26，第二金属主体26具有l形的整体构造并且具有用于使焊头t工作所需的线缆和管能够穿过的多个孔150。金属主体26的上部插入在支架101的两个相对壁101b之间，而下部在支架101下面突出。特别地，参照图3的剖视图，支撑辅助体15安装在金属主体26上，位于该金属主体的从支架101突出的部分的端部处。支撑辅助体15沿着与焊接电极的主轴线垂直的方向相对于金属主体26可滑动地安装并且因此相对于支撑结构1可滑动地安装。在本说明书的下文中进一步指出沿该方向的位移的操作模式。
如前所述，在焊头t的端部处，存在位于焊头t的相同侧上的焊接电极4和接地电极3。根据本发明的基本特征，焊头t包括可操作地插入在接地电极3与支撑结构1之间的弹性装置20。在附图中所示的实施例中，弹性装置20是弹簧，但是其还能够以任何其它已知的模式被提供，诸如，在电动或者气动致动器的实施例中或者具有其它类型的弹簧机构。在本说明书的下文中，将在弹簧的实施例中参照该弹簧装置。
焊头t还包括弹簧20的负载的检测装置21。在图1至图6所示的本发明的实施例中，用于检测弹簧20的负载的检测装置21是适于将电信号发送至一个或多个电子单元e的传感器，该电信号指示弹簧20的负载。在任何情况下，弹簧20的负载的检测装置21能够以其它已知的模式而被实现，例如，检测装置21能够是操作者借助于与刻度尺p2相关联的指示器p1来视觉控制的装置（图7）。特别地，参照图5的放大视图，接地电极3包括导电材料的承重元件30，承重元件30具有前鼻30b，前鼻30b具有圆端表面，接触元件22置于并且保持在该圆端表面上，所述接触元件22限定与待焊接的部件接触的圆形前表面。接触元件22可相对变形以便使其本身靠在部件上，从而当推动接地电极3与待焊接的部件接触时增加接触表面。在附图所示的本发明的实施例中，承重元件是辫状件承载元件30并且接触元件是辫状件22。在本文所描述的实施例中，辫状件22具有彼此缠绕的更多层导电线，从而限定与待焊接的部件接触的圆形前表面。辫状件22在其厚度方向上可相对变形以便靠在部件上，从而在接地电极3与部件接触时增加接触表面。在本文所示的实施例中，辫状件22借助于穿过形成在前鼻30b上的孔的螺栓30c而保持在辫状件承载元件30的前鼻30b上（图5）。辫状件承载元件30具有位于相对于前鼻30b的相对部分上的背面，利用电绝缘元件24的插入，该背面承载用于驱动接地电极3的滑动移动的柱17，所述柱可滑动地安装在辅助支撑体15的腔体170中。驱动柱17包括衬套状体171，该衬套状体171具有可滑动地安装在腔体170内的外表面和可滑动地安装在驱动销172上的内表面，该驱动销172刚性连接至辅助支撑体15。
在本文所示的实施例中，弹簧20形式为独特的螺旋弹簧，该螺旋弹簧位于驱动销172的端部与底部元件173之间的衬套状体171内，利用电绝缘元件24的插入，该底部元件173刚性连接至辫状件承载元件30。又参照图5，力传感器21插入在弹簧20与底部元件173之间。
又参照图5的放大视图，利用一个或者多个电绝缘元件24的插入，辫状件承载元件30的背面承载用于驱动接地电极3的滑动移动的辅助防旋转销23。该辅助防旋转销23可滑动地安装在辅助支撑体15的腔体230中，其中，腔体230与其中可滑动地安装有驱动柱17的腔体170平行并且隔开。归因于辅助销23，在不存在接地电极3围绕腔体170的轴线的意外振动的情况下提供焊头t，该意外振动可能引起焊接不良。
根据焊头t的基本特征，变压器2由支撑结构1承载（图4的横截面图），所述变压器具有用于连接焊头t的供电线缆的两个输入极点（在附图中未示出），以及两个输出极点5、6。变压器2的两个输出极点5、6设置在变压器主体2的不同壁上并且借助于可弹性变形的一组条带13、14、16电连接至相应的电极3、4。
在附图所示的实施例中，极点5设置在变压器2的前壁上，而极点6设置在变压器2的下端壁上。焊接电极4借助于具有u形整体构造的第一条带13连接至输出极点6。接地电极3另外借助于下述条带连接至变压器2的输出极点5：
-第二条带14，该第二条带14具有在第一端处连接至输出极点5并且在第二端处连接至支撑结构1的第二金属主体26的s形整体构造，
-第三条带16，该第三条带16具有在第一端处连接至支撑结构1的第二金属主体26并且在第二端处借助于螺栓30a连接至辫状件承载元件30的外周部分的s形整体构造。
作为上述结构的结果，变压器2产生的电流通过第二条带14、金属主体26和第三条带16从极点5传送至接地电极3，并且类似地通过第一条带13从极点6传送至焊接电极4。
为了避免变压器2产生的电流能够通过焊头t的元件传导或者通过不需要电流经过的部分这种元件传导，用附图标记24表示绝缘元件（衬套），该绝缘元件适于将焊头t的部件与经过的电流隔离（图5）。特别地，绝缘衬套24插入在防旋转销23与支撑腔体230中的辅助体15之间，插入在防旋转销23与辫状件承载元件30之间，以及如前所述，插入在辫状件承载元件30与驱动柱17之间。
在本说明书的下文中将描述用于提供两个电极3、4的移动的焊头t的结构和功能细节。
如前所述，接地电极3和焊接电极4具有彼此平行且隔开的相应主轴线，并且接地电极3和焊接电极4沿着相应主轴线相对于支撑结构1可移动地安装。焊接电极4通过安装在支撑结构1的两个板10之间的电动致动器12而移动。在这一点上，致动器12的电动马达致动可移动臂120，可移动臂120引起焊接电极4沿着相应主轴线相对于支撑结构1的移动。在附图所示的实施例中，可移动臂120穿过形成在梯形金属支架101的端部中的孔101a，该梯形金属支架101安装在结构1的两个板10之间。
致动器12具有已知类型，包括：例如，电动马达、减速器以及借助于减速器由电动马达旋转的螺母。螺母的旋转引起拧在螺母内的螺纹件的线性移动，该螺纹件连接至致动器12的柄部。在附图中并没有示出致动器12的部件，因为如前所述，能够根据任意已知构造来设置这种致动器，并且因为从附图中去除这种细节使得附图更容易被理解。
一个或者多个电子单元被提供以用于控制机械手和焊头（图1示出了用于控制机械手的单元e）。焊头的电子控制单元能够是自主式单元或者能够集成在用于控制机械手的单元e中。
在图6的放大视图中图示了示出焊接电极4的竖直移动的应用的示例。在该图中，用附图标记i指示位于第一片状元件ii下面并且位于第二片状元件iii下面的支撑元件，第一片状元件ii和第二片状元件iii需要被焊接至彼此。
机械手的电子控制单元被构造用于控制机械手r的移动以便使接地电极3的端部移动从而在与第二片状元件iii的一部分相邻的第一片状元件ii的一部分处与第一片状元件ii接触，使焊接电极4相对于接地电极3保持在缩回位置中。电子单元e还被构造用于继续控制机械手r的移动以便推动承载辫状件22的接地电极3的端部在仅与支撑元件i相邻的第二片状元件iii的部分处与第二片状元件iii接触，从而引起与接地电极3相关联的弹簧20的负载的增加，直到在弹簧20的负载达到预定阈值时停止机械手r的移动。
在机械手r的移动的所述停止之后，焊头的电子控制单元（在所示的示例中该电子控制单元集成在单元e中）还被构造用于致动致动器12的电动马达以便使焊接电极4前进预定的距离，直到相对于支撑结构1到达预定位置（参见在图6中用虚线表示的位置）。在到达焊接电极4的预定位置之后，电子单元e还被构造用于继续致动致动器12以用于推动焊接电极4的端部在与第二片状元件iii的一部分相邻的前述部分处与第一片状元件ii接触，直到达到所述力的预定值，然后维持该力基本上恒定（借助于控制致动器12的电动马达的电吸收），或者替代地然后根据任何期望的规则来调节该力。
最后，电子单元e被构造用于借助于变压器2将电流提供给焊接电极4以便对待焊接的两个片状部分进行电阻焊。因此，电流从变压器2的输出极点之一经过到达焊接电极4，从焊接电极4到达片状元件ii、iii，并且从这些片状元件到达变压器2的另一输出极点，从而经过第二片状元件iii和与该第二片状元件iii接触的接地电极3。
在本说明书中以及在以下的权利要求书中，使用表达“接地电极”来表示下述电极（无论该电极如何成形和形成）：电路经由该电极闭合从而使得电流返回变压器。在图7的透视图中所示的焊头t的特定实施例中，接地电极3是与传统焊枪的电极类似的电极。
然而，不排除这样一种情况：在如此处所示地构造的焊头中，使焊接电极和接地电极的本文中所述的功能颠倒，例如，使焊接电极和接地电极相对于待焊接的片状元件的位置颠倒（致动焊头t旋转180°）和/或使焊接电极和接地电极的极性颠倒。
归因于电子单元e的构造以及上述焊头的结构特性，根据本发明的焊头t适于以有效的方式对具有不同尺寸和形状的部件执行焊接，归因于紧凑的构造，还能够到达难以进入的区域，并且同时还确保了对焊接质量的简单且可靠的控制。
为了进一步改进根据本发明的焊头t的多功能性，接地电极3和焊接电极4的主轴线之间的距离是可调的。为了这个范围，接地电极3可滑动地安装在支撑辅助体15内，支撑辅助体15沿着与接地电极3的主轴线垂直的方向安装在支撑结构1上、位于可调位置中。在附图所示的实施例中并且特别地参照图5，支撑辅助体15借助于阻挡螺纹件151在相应的槽152内的接合而沿着上述垂直方向相对于支撑结构1可滑动地安装。在优选实施例中，支撑辅助体15能够借助于手动调整而沿着所述方向调整。然而，能够设置另一致动器（未示出）仅用于致动辅助体15相对于作为结构1的一部分的金属主体26的该位移。
在根据本发明的这种类型的焊头中，变压器2和电极3、4具有流体制冷。为此，在来自机械手的一捆线缆和管（在附图中并未示出）中，包括至少一个冷却剂入口导管和至少一个冷却剂出口导管。
参照图8的示意图，附图标记18、19分别指示冷却剂入口导管和冷却剂出口导管。在图7的示意图所示的实施例中，入口导管首先将冷却剂引导至设置在变压器2内的冷却回路（未示出）。从变压器2内的冷却电路，冷却剂通过形成在构成变压器2的输出极点6的主体中的两个通道18a、18b离开。然后，分别将冷却剂送至辫状件承载元件30、接地电极3和焊接电极4。出口导管19在不经过变压器2的情况下经过机械手内的每个电极3、4。
具体地设置冷却剂导管18、19以用于借助于冷却剂来冷却焊接电极和接地电极两者。该特征具有如下优点：提供适于在高的执行时间周期下对零件执行多次焊接的焊头（通常用于焊接机动车体的零件），从而避免能够影响电极的过热问题，其中，仅借助于空气来提供冷却（即使为接地电极提供了辫状件）。
如前所述，根据本发明的焊头适于用在任意已知且常规类型的机械手中，其中，焊头适于以快速的方式连接至机械手腕部并且设置有连接至机械手的线缆和管的供应线缆和供应管。
自然地，虽然本发明的原理保持相同，但是结构的细节和实施例可以相对于已被描述并且仅通过示例图示的内容而广泛地变化，但不会脱离本发明的范围。特别地，根据本发明的焊头适于与任意类型的机械手相关联地使用。