使用第二电路电阻焊接夹芯板的方法和设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于将夹芯板与至少一个其他金属部件电阻焊接的方法，其中夹芯板具有两个金属覆盖层和设置在金属覆盖层之间的热塑性塑料层，其中至少这样加热夹芯板的待焊接的区域，即将热塑性塑料层软化并通过挤压覆盖层挤出焊接区域，覆盖层和其他部件通过第一电路中流经第一焊接电极和第二焊接电极的电流互相焊接，其中第二焊接电极与金属部件接触。除此之外，本发明还涉及一种用于将夹芯板与至少一个其他金属部件电阻焊接的设备，该设备具有:用于产生焊接连接的至少一个第一焊接电极和至少一个第二焊接电极、用于提供第一电路的装置，该装置将焊接电流至少通到第一和第二焊接电极上，和用于将夹芯板的塑料层挤压出夹芯板的待焊接的区域的装置。
【背景技术】
[0002]为了在使用夹芯板的条件下进一步增大机动车结构中节省重量的潜力，在机动车领域中对轻质结构理念的需求的增长使夹芯板的使用变得越来越重要，该夹芯板在两个金属薄覆盖层之间具有热塑性的塑料层。夹芯板可以提供不同的、独有的性能，该性能开发了新的节省重量的潜力。这样夹芯板由于塑料层比实心板具有明显更小的重量并且同时具有高的强度值。除此之外，夹芯板是隔音的并提供高的刚性。然而夹芯板的缺点是具有电绝缘的塑料层，塑料层在热焊接方法中导致关于形成完美的焊接连接的问题。由于夹芯板缺乏焊接的性能，例如与其他金属部件电阻焊接，因此常常将夹芯板粘合或者互相机械接合。
[0003]德国专利文献DE102011109708A1中已知一种用于将夹芯板与其他金属部件接合的方法，其中中间层在连接区域中熔化并且挤压出连接区域，从而之后能够通过产生部件和夹芯板的覆盖层之间的电接触而产生焊接点。建议通过能够调温的电极或压力部件加热接合区域。焊接电极或者压力部件这里例如设有加热部件。焊接电极的结构因而相对复杂。除此之外，还可以进一步提高热塑性塑料层的加热的速度，以便能够得到更短的周期。
[0004]除此之外，美国专利文件US4650951中已知一种用于两个复合板的电阻焊接的方法，该方法使用了两个焊接电极，这两个焊接电极在真正的焊接开始前加热和挤出位于覆盖层之间的塑料层。
【发明内容】
[0005]以此为出发点，本发明的目的在于提供一种简单的用于夹芯板的电阻焊接的方法以及一种相应的设备，通过该设备可以以短的周期提供夹芯板与其他部件的接合位置。
[0006]上述目的根据本发明的第一教导这样实现，即设置有第二电路，第二电路包含第二焊接电极、待与夹芯板焊接的金属部件和通到部件的电桥，与第一焊接电极相对的第二焊接电极设置在部件的远离轻质板材的一侧上并通过在第二电路中的电流至少在第二焊接电极的区域中加热夹芯板的待焊接区域。
[0007]事实表明，在使用将电流通过焊接区域中的第二焊接电极引导到部件上的第二电路时，可以以简单的方式实现焊接区域的加热，此外还可以通过预热电流的电流强度以变化的方式调节焊接区域的加热。通过使用第二电路可以缩短周期，从而可以得到一种总体上经济的方法。除此之外，常规的焊接电极可以例如在电阻焊接设备或者电阻焊接钳中使用。
[0008]根据方法的第一设计方案，通过第一和第二焊接电极施加力挤压夹芯板的覆盖层。由此可以实现，根据本发明的方法可以以简单的方式通过具有对应形成用于焊接电极施加力的装置的焊接机器人进行。焊接电极例如可以是焊钳的一部分，例如是点焊钳。
[0009]根据方法的另一设计方案，在焊接过程中切断第二电路。由此防止了第一电路和第二电路的电流源之间的二次电流到达部件和夹芯板上的危险。
[0010]优选在焊接中根据方法的另一设计方案进行电阻测量，其中测量夹芯板的两个金属覆盖层之间的电阻。通过测量轻质板材的金属覆盖层之间的电阻，例如可以确定何时金属覆盖层具有金属触点和电阻突然下降。
[0011]根据方法的另一设计方案，根据电阻测量控制第一电路和/或第二电路中的电流。例如可以这样控制两个电路的电流，在第二电路中的电阻下降到接近零时，即两个金属覆盖层互相接触，切断用于预热的第二电路的电路并接通用于形成电阻焊接位置的第一电路。同样可以根据电阻测量控制焊接电流或预热电流随时间的变化。因此，通过电阻测量可以在尽可能短的周期方面实现方法的优化。
[0012]根据本发明的第二教导，上述目的通过一种用于将夹芯板与其他部件电阻焊接的设备这样实现，即设置有用于提供至少一个第二电路的装置，其中该电路至少包括与部件接触的第二焊接电极，至少部分包括部件和通到部件的电桥，其中第二焊接电极与部件的接触区域这样成型，即可以通过第二电路中的电流加热该接触区域。
[0013]如之前阐述的，使用第二电路使得焊接区域可以以简单的装置和在非常短的时间内加热，从而使夹芯板的塑料层能够软化并挤压出焊接区域。第二焊接电极与部件的接触区域可以例如具有小的接触面，从而在第二电极与部件的接触区域中局部地产生高电流密度，高电流密度使得接触区域或焊接区域包括在该区域中的夹芯板的塑料层快速地加热。
[0014]第一焊接电极优选设置作为用于挤出夹芯板的塑料层的装置，其中第一电极可以用于挤出夹芯板的塑料层的力。
[0015]该设备优选成型为焊钳，从而例如可以由用于自动接合夹芯板的焊接机器人使用。
[0016]如果设置有用于测量夹芯板的金属覆盖层之间的电阻的装置，可以以简单的方式确定两个金属覆盖层互相之间是否已经具有金属触点。
[0017]根据另一设计方案，金属覆盖层之间的接触可以用于焊接方法的流程控制，其中设置有控制器，该控制器至少根据金属覆盖层间的电阻的测量来控制第一电路和/或第二电路中的电流。由此实现了夹芯板的电阻焊接的另外的自动化和最优化。
[0018]优选设置控制器，通过该控制器能够至少暂时在第一电路和/或第二电路中产生恒定的电流。可以通过调节恒定的、最大的电流，以特别简单地控制和以能够重复的方式进行预热过程以及真正的电阻焊接。
[0019]根据该设备的另一设计方案，如果电桥成型为与金属部件接触的接触电极，电桥可以以简单的方式，例如通过相对于金属部件的挤压而与金属部件接触并得到预热电流的电路。
[0020]为了电桥的定位，优选设置有用于定位的操作系统、门户系统或机器人，从而可以使用在金属部件上电桥的任意位置，特别是关于给定的焊接位置，以便于实现预热电流尽可能短的电流路径。
[0021]根据该设备的另一设计方案，以特别简单的方式在与金属部件接触的焊接电极附近这样进行定位，即成型为接触电极的电桥相对于第二焊接电极以固定的距离设置并且优选与第二电极机械地固定相连。例如之后在焊接电极在部件上定位过程中，接触电极自动地在部件上定位。
【附图说明】
[0022]下面结合附图借助实施例详细阐明本发明。附图中示出了:
[0023]附图1以截面示意图示出了用于将夹芯板与金属部件电阻焊接的设备的第一实施例，
[0024]附图2a到2c以截面示意图示出了在根据本发明的方法的三个不同的时间点上设备的另一实施例，
[0025]附图3以示意图表示出了根据方法的另一实施例电流随时间的变化，
[0026]附图4和5以截面示意图示出了用于将夹芯板与金属部件电阻焊接的设备的两个其他实施例。
【具体实施方式】
[0027]附图1首先示出了根据本发明的、用于将夹芯板2与另一金属部件3电阻焊接的设备1的实施例，上述金属部件由实心材料制成。此外，设备1具有用于提供第一电路的装置4，5，第一电路将焊接电流引导经过电极6和7。这些装置由例如电压源或电流源4、附属的电导体4a以及用于切断第一电路的开关5组成。此外，设置有以焊接电极6形式的装置，该装置用于将轻质板材的塑料层挤压出轻质板材的待焊接区域。附图1中未示出用于向焊接电极6施加连接对象3方向上的力(在附图1中用箭头表示)的装置，从而在两个焊接电极6，7之间的塑料层软化时，能够将塑料层挤压出两个焊接电极6，7之间的焊接区域。此外还有用于提供至少一个第二电路的装置，即电压源或电流源8和附属的电导体8a以及开关9，通过该开关能够接通经过第二焊接电极7和以在部件3上的电桥10形式的电气触点的第二电路。
[0028]附图1中两个电路用IV表示预热电路，用Is表示焊接电路。通过使用预热电路IV，焊接区域12通过在焊接电极的接触区域中的电流与部件3剧烈加热，使得设置在夹芯板2的金属覆盖层2b之间的塑料层2a加热和软化。通过由焊接电极6，7在焊接区域