用于利用电阻对接焊过程将部件焊接在一起的方法和系统的制作方法

专利名称：用于利用电阻对接焊过程将部件焊接在一起的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于将可焊接部件焊接在一起的方法，例如 用于焊接环状物体，其中，所述部件受到热电阻对接焊过程的处理 以使部件在接触表面处塑流(How)在一起，其中，焊接过程取决 于多个输入参数，包括施加在待焊接部件上的压力和穿过部件的加 热电流，其中，多个焊接过程输出参数，例如焊接温度和部件的位 移，取决于输入参数。
背景技术：
这种方法实践中是公知的，例如见EP 0770446Bl。该方法例 如可用于制造环状物体，例如汽车轮辋(rim)。此处，板被弯曲使 得每个板的端部朝向彼此，并且在接触表面中彼此接触。此处，端 部利用一个预定的恒定焊接压力被压靠在彼此上，持续预定的焊接 时间，同时预定的恒定焊接电流穿过板的端部。在焊接电流的影响 下，板的端部到达屈服点(软化点yield point),并且然后，在 焊接力的影响下，塑流在一起。此处，所述板的端部被一起推过特 定的距离，产生焊接坡口。已知的方法完全在预定设置的基础上进 行，也称为是调定点(setpoint)。在已知的方法中，为了这个目 的，上述预定的焊接电流、焊接力和焊接时间巳经根据经验被确定， 并且由操作者输入相应的焊接装置中。
在已知方法中，通常这种焊接电流、焊接力和焊接时间被设
置成保证良好耐用的焊接。此处，例如，使用相对高的焊接力和/ 或高的焊接电流和/或长的焊接时间，从而可以实现某种程度的"过焊接(overwelding)"，将待焊接部件在相对大的距离上熔融在一 起。这不仅导致材料损失，而且造成不适合的大的焊接坡口以及不 适合的高的能量消耗。另外，在实际中，发现相对难以准确并迅速 地将相对薄的板的端面或者一个弯曲板的端面进行焊接。另外，各 种焊接过程的设置是根据经验确定的，并且当焊接不同类型的待焊 接部件时，例如利用不同材料制成的或者具有不同尺寸的，或者当 焊接过程要在不同的焊接机器上进行时，每次都要再次设置。因此， 已知的焊接方法对于用户是不友好的。

发明内容
本发明开发一种用于焊接部件的改进的方法。特别的是，本 发明开发一种焊接方法，其中，待焊接部件可以耐久地彼此连接， 同时材料损失相对少。
根据本发明，为了这个目的，该方法特征在于，在焊接过程 中，这些部件的至少一个焊接温度和/或电阻被确定，同时温度确 定和/或电阻确定的结果被至少一个调节器使用，优选是多变量调 节器，用于自动重新调节焊接过程中的多个焊接过程输入参数，或 者用于自动调节焊接过程。
特别的是，部件的温度和/或电阻在上述的接触表面附近确 定。因为调节器可以根据这个温度确定和/或电阻确定的结果重新 调节多个过程输入参数，因此焊接过程可以更准确地进行，同时可 以防止材料损失，可以防止产生不适合的大的焊接坡口 (groove), 并且能量消耗可以降低。因此，可以良好地防止"过焊接"。将被重新调节的输入参数的数目例如包括一个参数，但是优选包括两 个、三个或多个参数。另外，发现相对薄的板或者相对薄的板部分 可以用这种方式正确并且迅速地焊接在一起，例如用于制造环状物 体，例如轮辋。另外，用这种方式，不同类型的部件可以焊接在一 起，同时可以避免一个或多个有利的过程设置的预先用经验的确 定。取决于上述的温度确定和/或电阻确定的结果，例如，特定过 程步骤的起始点可以被重新调节，或者待焊接部件的相互速度和/ 或位移和/或其它焊接参数。另外，温度确定例如可有利地用于以 范围受控的方式执行至少一部分焊接过程。
在焊接过程中，上述的焊接温度例如可以通过计算来确定。 对于部件的电阻的确定也是一样的。另外，在焊接过程中，上述的 焊接温度和/或电阻例如可以在上述的过程输出参数的至少一个测 量的基础上被确定。至少一个上述过程输出参数可包括待焊接的部 件的温度。另外，上述至少一个过程输出参数例如可包括上述接触 表面之间的接触电阻。同样，上述至少一个输出参数可包括待焊接 部件的相对位置、位移或者移动速度。
根据本发明的一个方面，在焊接过程中，确定出部件的焊接 温度是否达到屈服点温度。
用这种方式，焊接过程可以以取决于屈服点温度的方式被调 节。发现因此焊接过程可以在调节器的影响下被自动精确地控制。 调节器例如可在达到屈服点的影响下自动调节或者改变过程参数。
在焊接过程中，当已经确定达到了屈服点温度时，调节器例 如可自动改变多个焊接过程输入参数。
因此，可焊接部件例如可以首先被加热，从而达到上述的屈 服点温度，同时可焊接部件以相对小的力被压靠在彼此上。用这种方式，将可焊接部件加热到屈服点温度可以以相对快速和受控的方 式进行。当已经确定出达到了屈服点温度时，焊接过程例如可通过 随后执行焊接过程的下一阶段从而被调节，其中，可焊接部件例如 以或多或少的力被压靠在彼此上，从而在相对短的距离上彼此塑流 在一起。焊接过程是电阻对接焊过程，特别例如用于焊接轮辋。待 焊接在一起的部件例如可包括板的朝着彼此弯曲的端部，例如用于 制造上述的轮辋。焊接过程还可包括不同的焊接形式。
另外，当已经确定出达到了屈服点温度时，调节器例如可调 节焊接过程的范围受控的调整。因此，焊接过程的第一部分例如可 以在预先确定的焊接压力范围和/或焊接温度范围的基础上用范围 受控的方式进行，而在屈服点温度达到之后进行的焊接过程的下一 阶段在待焊接的部件的移动范围的基础上执行。
上述待焊接在一起的部件可以利用各种材料制造，例如利用 铝或者钢。部件例如可利用服60钢制造，或者利用不同的材料。
应当注意，屈服点同样对本领域技术人员是公知的术语。屈 服点是材料的弹性和塑性范围之间的点。
屈服点可以用不同方式确定。因此，例如， 一个或多个输出 参数可以在焊接过程中测量。这种测量的结果例如可用于确定何时 达到上述屈服点。因此，在焊接过程中，例如可进行计算来根据一 个或多个输出过程参数来确定瞬时的屈服点温度。另外，当达到这 个屈服点时，例如可以通过计算和/或实验来首先确定取决于屈服 点的过程输出参数或者从其导出的参数具有的数值，同时然后，在 焊接过程中，这个取决于屈服点的过程参数的数值或者从其导出的 参数被测量，用于确定何时达到这个屈服点。
上述的过程输入参数和过程输出参数可包括各种参数。输出
参数例如包括输入参数实际达到的值。另外，输出参数例如可包括 由于焊接过程直接导致的参数，和/或包括从其导出的参数。
上述的至少一个过程输入参数可包括压力，在焊接过程中， 上述部件以所述压力彼此压靠。在这种情况中，例如，上述的部件 的反应压力可以被测量，其中，所述反应压力是该过程的输出参数， 同时，利用这个反应压力的测量结果，例如可以确定何时达到上述 的屈服点。
另一个过程输入参数例如是一组电流，所述电流被供送穿过 部件，用于加热所述部件，例如用于电阻焊过程。在后者的情况中， 在上述的屈服点温度达到之前，例如第一电流可以被供送穿过部 件，而在确定出已经达到上述的屈服点温度之后，电流在调节器的 影响下自动增大，而在特定的焊接时间段之后，电流然后特别地再 次减小。另外，实际达到的焊接电流例如可以是焊接过程的输出参 数。
在本发明的一个方面，在焊接过程中，至少一个焊接电流和 焊接压力被调节器自动重新调节，例如取决于上述的屈服点温度确 定和/或焊接温度确定的结果。为了这个目的，调节例如可包括多 变量调节。已经发现，通过焊接过程的这种多变量调节，在相对短 的焊接时间段内，可以获得特别耐用的焊接。其它有利的多变量调 节例如包括一方面部件的相应位移的调节，以及另一方面焊接电流 的调节， 一方面是部件的相应速度的调节并且另一方面焊接电流的 调节，和/或其组合、和/或其它参数的调节。多变量调节例如还可 包括范围调节，例如在上面描述的，或者是与范围调节所不同的形 式。
根据本发明的有利实施例，至少一个输出参数包括上述待焊接在一起的部件之间的电位差，或者接合这些部件的电极上的电位差。
电位差可以相对简单地测量。另外，根据这个电位差，可以 简单地确定或者计算何时达到屈服点温度，因为在该时刻，待焊接 的部件之间的接触电阻事实上将消失，或者至少相对低。另外，例 如当待焊接部件的材料特性已知时，屈服点温度例如可根据电阻测 量和/或电位测量来计算。另外，例如与待焊接的部件的预先确定 的材料特性相接合，电位差例如可用于计算在焊接过程中部件的实 际瞬时焊接温度或者电阻是多少。
根据本发明，调节器例如可以是多变量调节器，其利用多个 上述过程参数和/或从其导出的参数来调节焊接过程。利用这种调 节器，焊接过程可以特别准确地被调节，同时上述的屈服点的检测 例如可用于重新调节所述焊接过程，用于部件的快速和耐用的焊 接。
在本发明的一个方面，调节器例如具有待焊接在一起的部件 的预定的温度轮廓或者温度范围，而在焊接过程中，调节器自动重 新调节多个上述的过程参数，从而，取决于部件的测量的温度，部 件的温度基本跟随所述预定的温度轮廓或者温度范围。这个温度范 围或者温度轮廓特别是在焊接过程中作为时间函数的部件的温度。
另外，根据本发明的调节器例如可具有预先确定的基准压力 轮廓，至少是作为时间函数的基准压力，同时在焊接过程中，调节 器自动重新调节多个上述的过程参数，从而，取决于实际达到的焊 接压力，该焊接压力基本跟随所述预先确定的基准压力轮廓。至少 一部分过程因此可以以力调节或者压力调节的方式进行。
调节器例如还可具有待焊接在一起的部件的预先确定的位移轮廓，至少是作为时间的函数的位移，同时在焊接过程中，调节器 自动重新调节多个上述的过程参数，从而，取决于实际达到的部件 的位移，该达到的位移基本跟随所述预先确定的位移轮廓。
调节器例如可以是跟踪控制调节器，在焊接过程中，其可以 精确地跟踪上述的一个或多个轮廓。如果被跟踪的数值偏离适合的 轮廓，那么调节器例如可自动改变特定的过程参数，从而使相应的 数值再次回到适合的轮廓，例如通过重新调节焊接电流和/或施加 在部件上的压力。利用基于上述轮廓的调节，上述的屈服点温度例 如可以确定，但这不是必须的。
另外，焊接过程例如可以基于反馈、前馈、或者以不同的方 式被调节。
本发明还提供一种焊接系统，例如设置用于执行根据本发明 的方法，同时焊接系统设置用于使待焊接在一起的部件进行热电阻 对接焊过程，同时系统设置用于使得被放在一起的部件在接触表面 处达到屈服点温度。
如上所述，通过实践，仅基于之前输入的调定点来执行焊接 过程的系统是公知的。如果需要将不同类型的待焊接部件焊接在一 起，例如不同材料制成的部件或者具有不同尺寸的部件，那么己知 的系统必须每次都被完全重新设置。这种设置通常通过累试法来进 行，其需要消耗很多时间。另外，在已经被设置之后，已知的系统 仍然不能充分确定是否可以利用它实现良好的焊接。已知的系统对 于消费者来说是相对不友好的，相对不精确的，并且产生了具有相 对大的焊接坡口的焊接。
根据本发明的一个方面，系统设置有温度确定器和/或电阻确 定器，其设置用于在悍接过程中确定上述部件的至少一个焊接温度和/或电阻，同时系统设置有至少一个调节器，所述调节器设置用 于自动重新调节多个焊接过程输入参数，或者用于自动调节焊接过 程，取决于由温度确定器和/或电阻确定器进行的确定的结果。
调节器例如可包括上述多变量调节器。因此，调节器可以特 别准确地调节和调整大量的过程参数。调节器还可包括不同类型的 调节器。因为调节器设置用于在焊接过程中根据由温度确定器和/ 或电阻确定器执行的测量的结果自动重新调节多个焊接过程参数， 因此部件的焊接可以相对迅速和自动地进行。
根据本发明的有利实施例，该系统，特别是它的调节器，设 置有屈服点温度确定器，其设置用于确定可焊接部件的屈服点温 度。
如上所述，用这种方式，通过确定何时达到屈服点温度，焊 接过程可以被精确地重新调整，例如用于防止材料损失，用于获得 相对小的焊接坡口，和/或用于获得相对快的焊接过程。屈服点温 度确定器例如可以集成在调节器中，或者可以是系统的单独部件。
调节器例如可以设置用于确定何时达到可焊接部件的屈服点 温度，而当可焊接部件的屈服点温度已经达到时，这个调节器设置 用于在焊接过程中自动改变上述至少一个过程输入参数。另外，在 已经达到屈服点温度的时刻，例如在位移范围受控的处理阶段中， 调节器例如可设置用于使焊接过程进行到下一个过程阶段。
另外，调节器例如可设置用于使焊接温度确定器和屈服点温 度确定器的结果彼此进行比较，用于确定何时达到上述屈服点温 度。在本发明的一个方面中，该系统可以设置有存储器，用于存储 通过计算和/或实验确定的过程输出参数的屈服点数值，调节器设 置用于使存储的屈服点数值与该过程输出参数的测量数值进行比较，用于确定是否达到屈服点。
根据本发明的另一个方面，调节器设置用于在焊接过程中自 动重新调节多个过程输入参数，从而，例如在焊接过程的第一时间 段过程中，取决于该部件的特定焊接温度，部件的温度基本跟随预 先确定的温度轮廓或者温度范围。如上所述，调节器例如可在预先 确定的基准焊接压力轮廓的基础上、或者在不同过程参数的预先确 定的轮廓的基础上调节所述焊接过程。
本发明的一个方面涉及一种调节器，其特征在于权利要求21 的特征。通过使用这种调节器，可以相对快速并且有效地执行焊接 过程，同时材料消耗较少。
本发明的另-一个方面涉及一种计算机程序，其特征在于权利 要求22的特征。该程序设置有计算机代码，构造用于在已经装 载在计算机中之后，使得计算机适用于执行根据本发明的方法，和 /或用于使计算机作为根据本发明的系统的调节器进行工作。利用 这种程序，例如，可以使不同的悍接设备适用于执行本发明。


权利要求中描述了本发明的另外的特征。下面将基于典型实
施例并且参考附图来详细描述本发明，附图中
图1示出了本发明的典型实施例的示意性透视侧视图2更详细示出了图1所示的典型实施例的待焊接在一起的
部件的端部的示意图3示出了典型实施例的详细结构的示意性透视图4示出了根据本发明典型实施例的焊接过程的调节的示意
图5示出了根据本发明的第一调节的力-时间图6示出了根据本发明的第一调节的电流-时间图7示出了根据本发明的第二调节的力-时间图8示出了根据本发明的第二调节的电流-时间图9示出了根据本发明的第三调节的位置-时间图10示出了根据本发明的第三调节的焊接温度-时间图11示出了根据本发明的第三调节的压力-时间图；和
图12示出了根据本发明的第三调节的作为时间函数的屈服点温度的图形。
具体实施例方式
图1和图2示意性示出了根据本发明的方法和焊接系统的部 件，用于将可焊接部件1A和1B焊接在一起。该方法例如可以是用 于利用相对薄的板制造车辆轮辋的制造过程的一部分。焊接系统例 如可以用与电阻对接焊设备类似的方式设计，或者用不同的方式设 计，所述电阻对接焊设备在EP 0770446B1中描述。
如图1和图2所示，可焊接部件1A和1B例如是弯曲平板1 的端面部分。端部1A和1B均通过夹持装置3A和3B被夹持紧靠各 自的电极2A和2B，所述夹持装置定位成与各自的电极2A、 2B相 对。另外，部件1A、 1B通过它们相对的矩形接触表面S在压力p 的影响下彼此压靠(见图3)。电极2A和2B连接到电源7，从而电 源7产生的直流I可以通过电极2A、 2B被供送穿过彼此接触的部 件1A、 1B。在这种直流的影响下，利用部件的体电阻和接触电阻， 部件1A、 1B可以在接触表面S附近达到屈服点(yield point)温度，从而部件1A、 IB然后可以在适合的距离上在压力p的作用下
被挤压在一起。
为了产生上述的压力p， 一个电极/夹持装置组件2B、 3B例如 可以是焊接系统的活动部件4的一部分，然而，其它电极/夹持装 置组件2A、 3A例如是系统的静止部件5的一部分。可替换的是， 系统可设置有两个活动部件4、 5，均包括上述组件。驱动装置6 设置用于使上述活动的系统部件4朝着静止系统部件5移动或者远 离部件5移动。本领域普通技术人员应当清楚，这种驱动装置6可 以用不同的方式设计。用这种方式，系统设置有挤压装置2、 3、 6， 用于以特定的焊接压力将上述部件1A、 1B紧靠彼此挤压。挤压装 置另外例如可用作定位装置，用于使这些部件在使用过程中移动穿 过特定的位移范围。
另外，各种传感器可设置用于测量各种焊接过程输出参数。 这种参数还可通过计算来确定，如下文所述。系统例如包括电压计 8，其连接到两个电极2A、 2B，用于测量这些电极之间的电位差V。 另外，设置有一个或多个温度传感器9，例如温差电偶或其它传感 器，其设计用于测量可焊接部件1A、 1B在接触表面S处的温度。 温度传感器例如可集成在夹持装置3A、 3B中，和/或设置在其它位 置处。
可替换的是，待焊接部件的温度，至少在接触表面附近部件 的焊接温度，例如可以在焊接过程中计算。因此，系统例如可设置 有焊接温度确定器TM (见图4)，其设置用于例如在其它过程输出参数的测量结果的基础上计算上述部件的焊接温度，例如在待焊接 部件1A、 1B之间的测量的电位差和/或电阻的基础上。另外，系统 例如还可设置有电阻确定器，代替焊接温度确定器，所述电阻确定 器设置用于确定接触表面附近的部件1A、 1B的电阻。
另外，例如，压力传感器或力传感器可以设置，其构造用于
测量在使用过程中多大的压力P施加在可焊接部件1A、 1B上，或 者那些部件1A、 1B施加的反应压力多大，所述反应压力是设置的 焊接压力P的结果。压力计例如可以集成在上述的驱动装置6中， 或者被设计成不同的。另外，例如位移传感器或者速度计可以设置， 其设置用于分别测量部件1A、 1B相对彼此的位移或速度。这种位 移传感器或速度计可以用不同方式设计，并且例如可以是驱动装置 6的一部分，或者可以用不同的方式设置。
另外，根据本发明的焊接系统设置有调节器R，调节器R设置 用于在焊接过程中自动重新调节多个焊接过程参数，取决于至少一 个过程参数的至少一个测量的结果。调节器R同样可以用不同的方 式设计，例如在硬件和/或软件方面。如上所述，调节器R可以有 利地是多变量调节器。调节器例如可以在理论和/或经验确定的焊 接过程的模型的基础上实现，例如利用Bode图和极点-零点确定方 法。调节器可以设置用于调节焊接过程的下列过程输入参数压力 P，焊接电流I，部件1A、 1B的相对位置，速度和/或位移x。这些 输入参数p、 I、 x的调节例如可以通过调节器R至少在部件1A、 1B的焊接温度的基础上进行。除了焊接温度，其它过程输出参数 例如是实际达到的相对位置、达到的速度、达到的焊接压力P'、达 到的焊接电流r、电极2A、 2B之间的电位差V和/或达到的部件的 位移x，。另外，调节器R可以设置用于根据上述部件的至少一个材 料特性、上述部件的至少一个尺寸、和/或其它参数来调节焊接过 程。有关材料特性和/或尺寸的信息例如可以在焊接过程之前输入 到调节器R中。另外，有利的是如果调节器R设置用于调节焊接过 程，例如焊接系统的其它部件的规格和范围，例如电源7的和/或挤压装置2、 3、 6的。
图4示出了焊接过程W的调节的可能的描述，所述过程W可 以在调节器R的影响下被控制。在这种情况中，调节器R设置用于 使用焊接过程输入参数压力P和焊接电流I用于达到特定的焊接温 度T和待焊接部件的相对位置、速度或位移x'，从而获得适合的焊 接。上述焊接温度确定器在图4中以TM表示。这个温度确定器TM 设置用于在焊接过程W的一个或多个输出参数V、 p'、 I'、 x'的基 础上确定部件1A、 1B的瞬时的焊接温度。
如图4所示，焊接过程的调节例如可包括多个比较器S和基 准单元Ref 。基准单元Ref例如可包括作为时间函数的预定温度轮 廓Tw、作为时间函数的预先确定的位移范围x^、以及作为时间函 数的预先确定的压力轮廓Pw。比较器S例如可设置用于将达到的 焊接温度T、达到的位移x'和/或达到的焊接压力p'的数值与相应 的预先确定的范围T f、 x^、 p^进行比较。该比较的结果然后可 以被送入调节器R，从而调节器R可以确定是否实际达到了适合的 范围Tw、 xw、 Pw。当发现适合的范围还没有达到时，调节器R 例如可改变输入参数，从而使得相应的参数更靠近适合的范围。对 于本领域普通技术人员来说清楚的是这种调节可以用各种方式设 计。
调节器R例如还可与屈服点温度确定器整体设置，所述屈服 点温度确定器设置用于确定何时达到可焊接部件的屈服点温度。可 替换的是，屈服点温度确定器是单独的部件。调节器R可以设置用 于将焊接温度确定器TM的和屈服点温度确定器的结果彼此进行比 较，用于确定何时达到上述屈服点温度。
另外，调节器R可以设置用于使用由屈服点温度确定器提供的屈服点温度的确定结果，用于在焊接过程中自动改变上述过程参 数中的一个或多个的值。因此，焊接过程可以用取决于屈服点温度 的方式被重新调节。可替换的是，在已经确定达到了屈服点温度之 后，调节器R可以设计用于调节焊接过程W的范围受控的调整。
屈服点温度确定器可以用各种方式构造。在典型实施例的使用过程中，例如当达到上述屈服点温度时，在部件1A、 1B之间几 乎不再有接触电阻，这可借助于电压计8进行测量。另外，当达到 屈服点时，部件1A、 1B将具有特定的焊接温度，这可以利用温度 传感器9进行检测。另外，当达到屈服点温度时，例如在压力p的 影响下，部件可以开始塑流在一起，这可以通过位移传感器和/或 力传感器被记录。
当上述屈服点温度已经达到时，调节器R的屈服点确定器可 以设置用于根据测量结果确定何时达到上述屈服点温度，所述测量 通过多个上述传感器8、 9进行。为了这个目的，调节器R例如可 以连接到电压计8、温度传感器9、上述位移传感器和/或上述力传 感器，如图2示意性所示。另外，屈服点温度确定器例如可设置有 存储器，用于存储通过计算和/或实验确定的过程输出参数的屈服 点数值，同时调节器设置用于将存储的屈服点数值与该过程输出参 数的测量值进行比较，用于确定是否已经达到屈服点温度。因此， 当达到屈服点时的接触电阻的数值、或者在焊接过程中的电阻范 围，例如可以已经通过经验或者理论被确定，并且存储在屈服点确 定器中。对于其它参数也是一样，例如对于上述温度、位移和/或 力。另外，为了使用，系统例如可以首先被同步，同时系统设置用 于执行多个同步步骤，用于检测待焊接在一起的部件，用于使调节 器R同步。为了这个目的，调节器R例如可包括自学习调节器，其
例如是基于迭代学习控制原理等。
在图1-3所示的系统的使用过程中，可焊接部件1A、 1B首先 通过它们的接触表面S朝着彼此放置，并且然后紧靠彼此挤压。然 后，部件1A、 1B进行热焊接过程，用于使部件在接触表面处塑流 在一起。此处，部件通过它们的接触表面S被上述的压力p紧靠彼 此挤压，并且加热电流I被供送穿过部件(见图3)。在电流I的 影响下，部件至少在接触表面处被加热，用于达到上述的屈服点温 度。
在焊接过程中， 一个或多个温度测量可以通过上述温度传感 器9进行，用于确定待焊接部件1A、 1B的瞬时焊接温度。可替换 的是，该焊接温度例如可以通过焊接温度确定器TM来计算，例如 利用电压计8的测量结果。
这个焊接温度确定的结果由调节器R使用，用于在焊接过程 中自动重新调节多个上述过程输入参数。此处，例如还可以确定何 时达到可焊接部件的屈服点温度。这种屈服时刻的确定结果然后可 以由调节器R使用，用于在焊接过程中自动改变至少一个上述过程 输入参数的数值，用于加速焊接过程的目的，禾卩/或用于防止形成 坡口的目的。当通过屈服点温度确定器确定出已经达到屈服点温度 时，调节器R例如可自动重新调节焊接过程。
可替换的是，焊接过程通过调节器在温度范围的基础上以受 控的方式调节。为了这个目的，调节器R例如可具有待焊接在一起 的部件1A、 1B的至少一个预先确定的温度轮廓或者温度范围，如 图4所示。调节器R然后在焊接过程W中可自动重新调节多个上述 的过程输入参数，从而取决于部件1A、 1B的确定的焊接温度，部 件1A、 1B的温度基本跟随预先确定的温度轮廓或者温度范围。
在已经形成适合的焊接之后，加热电流I可以自动被调节器R关闭。部件1A、 IB然后例如可以被主动或者被动冷却，同时部件 然后被彼此压靠持续特定的冷却时段，从而然后根据需要被进一步 处理。
下面的实例示出了焊接过程的可能的调节，其例如在上述调 节器R的影响下执行。
实例1
图5和图6示出了根据本发明的焊接过程的调节的第一实例， 其在调节器R的影响下执行。在图5中，通过调节器R设置的压力 p (bar)相对于时间t (s)被绘制，并且图6示出了作为时间t 的函数的由调节器R设置的加热电流I。如图所示，对于第一实例， 在第一过程步骤A中，使得待焊接在一起的部件1A、 1B朝着彼此， 并且以相对低的压力保持彼此紧靠。下面的过程步骤B中，压力增 大，并且特定的加热电流被供送穿过部件。在这种压力和加热电流 的影响下，部件1A、 1B可达到屈服点。通过调节器R的屈服点温 度确定器来检测屈服点的达到。 一旦已经测量或者用其它方式确 定出达到了屈服点温度，那么在调节器R的影响下，过程自动进行 到第三步骤C。在这个第三过程步骤过程中，仍然更高的压力施加 在部件1A、 1B上，同时加热电流I保持基本与第二步骤B中相等 的数值。在第二步骤B的相对低的压力的影响下，屈服点温度可以 相对快速地达到。在第三步骤C的增大的压力的影响下，部件1A、 1B然后可以相对快速地塑流在一起，用于实现具有特定焊接厚度 的适合焊接。此处，在焊接过程中，部件例如可以在不超过大约 10毫米的距离上塑流在一起，特别是在不超过大约5毫米的距离 上，例如大约4毫米或者更小的距离。当已经达到适合的焊接厚度时，冷却阶段D可以执行，其中，电流被切断，并且部件1A、 1B 仍然保持以特定的较小压力彼此紧靠。应当注意，优选的是，逐渐 改变的压力P被用在不同的过程步骤之间，与图5示意性所示的突 然变化相反。
实例2
图7和图8示出了根据本发明的方法的第二实例，其与图5 和图6所示的实例的不同之处在于当达到屈服点温度时(过程步 骤C的开始)，压力相反地通过调节器R减小。另外，对于第三步 骤C，当已经达到屈服点温度时，加热电流被相反地增大。用这种 方式，部件1A、 1B可以以相对小的力被挤压在一起，这防止产生 大的焊接坡口。由于焊接电流的自动增大，还可以实现部件1A、 1B仍然被充分加热以继续良好地塑流，从而部件仍然可以在适合 的距离上迅速塑流在一起，并且从而焊接过程仍然可以迅速执行。 同样在这种情况中，优选的是使用逐渐变化的压力P。对于加热电 流I的变化也是一样的。
实例3
图9-11示出了根据本发明的一个实例，其中，焊接过程以范 围受控的方式在调节器R的影响下进行。调节器R具有预先确定的 位移范围xw、预先确定的温度范围Tw、和预先确定的焊接压力范 围Pw。另外，调节器R设置有上述的屈服点温度确定器，其可以 计算待焊接的部件1A、 1B的瞬时屈服点温度Ty在焊接过程中是多 少。图4示出了例如可用于本实例中的可能的调节方案。
如图9-12所示，焊接过程例如在时间t二0秒处开始。然后在 第一过程步骤A中，部件1A、 1B以设定的焊接压力p彼此压靠， 同时由调节器R设定的加热电流I被供送穿过部件1A、 1B。在这些输入参数焊接压力P和加热电流I的影响下，达到了输出参数压 力P，、位移X，和温度T。如上所述，这些输出参数在处理过程中以 不同的方式被测量和/或计算。
调节器R然后将达到的一个或多个输出参数X'、 P'、 T与预先
确定的相应的范围Xr"、PW、Tref进行比较，并且控制所述输入参
数p和I用于抵消那些输出参数(多个)和它们的预定范围之间的
偏差。第一过程步骤例如可以基本通过调节器R被控制，并且在焊 接压力(见图11)的基础上、在达到的焊接温度T的基础上(见 图10)或者二者的基础上被重新调节。
另外，调节器R例如可以将瞬时的屈服点温度Ty与待焊接部件1A、 1B的温度T进行比较。在图10和图12中，箭头Z表示下 面的时刻，在该时刻，焊接温度T等于屈服温度Ty。由于后者的比 较，调节器R知道在该时刻达到了屈服温度Ty。然后，焊接过程例 如可以在调节器R的影响下被调节，并且进行到第二过程步骤B， 同时例如在不同的过程输出参数的基础上进行调节。在第二过程步 骤B的过程中，范围调节例如可以在达到的位移x'和相关的基准 xw的基础上进行(见图9)，而达到的焊接电流p'和/或达到的焊 接温度T在该第二过程阶段过程中在过程调节中起辅助作用。
用这种方式，在连续的焊接循环过程中，焊接过程的最终结 果的质量，即从而获得的焊接的质量，例如对于待焊接的各种部件 的材料差异相对不敏感。待焊接的连续部件之间的尺寸的差异因此 可以通过调节器R被良好地消除。另外，用这种方式，可以相对逐 渐地并且以特别良好受控的方式使待焊接的部件处于屈服点温度， 从而然后以特别良好受控的方式塑流在一起。
另外，调节器R例如可以设置用于将焊接系统的规格参数包含到焊接过程的调节中。因此，调节器例如可具有系统最大可达到 的焊接压力和/或系统最大可达到的焊接电流，例如因为这些数据 存储在调节器R中。在该情况中，在焊接过程中，调节器R可以从 第一组参数范围X f、 PlBf、 Tw切换到不同组的这种范围，如果调解器R确定出系统需要在它的规格参数外进行操作，从而根据第一 组范围xw、 Pw、 T^将待焊接部件1A、 1B进行焊接。第二组参数 范围例如可适用于使用较低的焊接压力、较小的焊接电流将部件焊 接在一起，特别是如果在焊接过程中发现第一组参数范围Xw、Pw、 Tr。f需要过高的焊接压力和/或焊接电流。
当然，除了这三个实例中描述的调节的变形，还有很多可能 可用于基于各种过程参数自动对焊接过程进行重新调节。
显然，本发明不限于上述的典型实施例。在权利要求限定的 本发明的框架内，许多变形是可能的。
因此，焊接过程例如可包括电阻对接焊方法、或者不同的焊 接方法，例如点焊方法。另外，焊接过程例如可以在待焊接部件的 各种物理特性的基础上被调节，例如在接触表面附近的待焊接部件 的特定温度和/或电阻的基础上。
权利要求
1.一种用于将可焊接部件焊接在一起的方法，例如用于焊接环状物体(1)，其中，使部件(1A，1B)进行热电阻对接焊过程用于使部件(1A，1B)在接触表面(S)处塑流在一起，其中，焊接过程(W)取决于多个输入参数，包括施加在待焊接部件上的压力和供送穿过部件(1A、1B)的加热电流，其中，多个焊接过程输出参数例如部件(1A，1B)的焊接温度和位移取决于输入参数，其特征在于，在焊接过程(W)中，所述部件(1A，1B)的至少一个焊接温度和/或电阻被确定，其中，焊接温度确定的结果和/或电阻确定的结果被至少一个调节器(R)使用，用于在焊接过程(W)过程中自动重新调节多个焊接过程输入参数，或者用于自动调节焊接过程(W)，其中，调节器优选是多变量调节器，其利用多个所述过程参数来调节焊接过程。
2. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，在焊接过程(W) 过程中，确定出部件(1A， 1B)的焊接温度是否达到屈服点温度。
3. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，在焊接过程中， 当确定出己经达到屈服点温度时，调节器(R)自动改变多个焊接 过程输入参数。
4. 如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在焊 接过程(W)过程中，通过计算确定部件(1A， 1B)的屈服点温度， 其中，屈服点温度的确定结果用于在焊接过程中自动调节至少一个 所述过程输入参数的数值。
5. 如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，首先通过计算和/或实验确定当待焊接的部件(1A， IB)达到屈服点时 取决于屈服点的过程输出参数具有的数值，其中，然后在焊接过程 中，所述取决于屈服点的过程输出参数的数值例如通过测量和/或 计算被确定，用于确定何时达到所述屈服点。
6. 如权利要求2-5中任一项所述的方法，其特征在于，在调 节器的影响下，当已经确定达到了所述屈服点温度时，压力自动从 第一数值改变到较高的第二数值。
7. 如权利要求2-6中任一项所述的方法，其特征在于，在调 节器的影响下，当确定出己经达到所述屈服点温度时，所述压力自 动从第一数值改变到较小的第二数值。
8. 如权利要求2-7中任一项所述的方法，其特征在于，在达 到所述屈服点之前，第一电流被供送穿过可焊接部件，其中，在调 节器的影响下，当确定出巳经达到所述屈服点温度时，所述电流自 动增大，其中在特定的焊接时间段之后，电流然后优选减小。
9. 如权利要求2-8中任一项所述的方法，其特征在于，调节 器(R)具有至少两个不同输出参数的至少两个预先确定的轮廓或 者范围，其中在确定出已经达到所述屈服点温度之前，所述过程基 本被调节器在那些轮廓或范围中的至少一个的基础上进行调节，其 中在确定出已经达到所述屈服点温度之后，所述过程基本由调节器(R)在一个或多个其它的那些轮廓或范围的基础上进行调节。
10. 如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在 焊接过程中，所述焊接温度和/或电阻通过计算或者在所述过程输 出参数的至少一个测量的基础上被确定。
11. 如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，至 少一个所述过程输出参数包括下列参数中的至少一个-待焊接的部件(1A， IB)的温度； -所述接触表面之间的接触电阻；-待焊接的所述部件(1A， IB)之间的电位差，或者设置在 那些部件上的电极(2A， 2B)之间的电位差；-待焊接部件(1A， 1B)的相对位置、位移或者移动速度。
12. 如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，待 焊接的部件包括板(1)的朝向彼此弯曲的端部(1A， 1B)，例如用 于制造环形物体，例如轮辋。
13. 如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，调 节器(R)使用至少一个温度确定的结果和/或电阻确定的结果用于 在焊接过程中自动改变所述过程输入参数中的至少两个或三个的 数值，例如焊接压力和焊接电流，相应的位移和焊接电流，和/或 相应的速度和焊接电流。
14. 一种焊接系统，例如设置用于执行如上述权利要求中任 一项所述的方法，其中，所述焊接系统设置用于使待焊接在一起的 部件(1A， 1B)进行热电阻对接焊过程(W)，其中，所述系统设置 用于使得放到一起的部件(1A， 1B)在接触表面(S)处达到屈服 点，其特征在于，所述系统设置有温度确定器和/或电阻确定器(9; TM， C)，其设置用于在焊接过程中确定所述部件(1A， 1B)的至少一个焊接温度和/或电阻，其中，所述系统设置有至少一个调节器 (R)，所述调节器设置用于根据由温度确定器和/或电阻确定器(9; TM， C)执行的确定的结果来自动重新调节多个焊接过程输入参数，或者用于自动调节焊接过程(W)，其中，调节器优选是多变量调节 器。
15. 如权利要求14所述的系统，其特征在于，所述系统，并 且特别是所述调节器，设置有屈服点温度确定器，所述屈服点温度 确定器设置用于确定可焊接部件(1A， 1B)的屈服点温度。
16. 如权利要求15所述的系统，其特征在于，调节器(R) 设置用于确定何时达到所述可焊接部件(1A， 1B)的屈服点温度， 其中，当已经达到所述可焊接部件(1A， 1B)的屈服点温度时，所 述调节器(R)设置用于在焊接过程中自动改变至少一个所述过程 输入参数的数值。
17. 如权利要求16所述的系统，其特征在于，所述调节器(R) 设置用于将焊接温度确定器和/或电阻确定器的结果彼此进行比 较，用于确定何时达到所述屈服点温度。
18. 如权利要求14-17中任一项所述的系统，其特征在于， 设置有存储器，用于存储通过计算和/或实验确定的过程输出参数 的屈服点数值，其中，所述调节器设置用于将存储的屈服点数值与 该过程输出参数的测量的和/或计算的数值进行比较，用于确定是 否已经达到屈服点。
19. 如权利要求14-18中任一项所述的系统，其特征在于， 调节器设置用于利用所述至少一个温度确定的结果和/或电阻确定 的结果用于在焊接过程中自动改变所述过程输入参数中的至少两 个或三个的数值，例如焊接压力和焊接电流，相应的位移和焊接电 流，和/或相应的速度和焊接电流。
20. 如权利要求14-19中任一项所述的系统，其特征在于， 调节器(R)具有至少两个不同的输出过程参数的至少两个预先确 定的轮廓或范围，其中，在确定出已经达到所述屈服点温度之前， 所述调节器构造用于基本在那些轮廓或范围中的至少一个的基础 上调节所述过程，其中，在确定出已经达到屈服点温度之后，调节 器构造用于基本在一个或多个其它的那些轮廓或范围的基础上调 节所述过程。
21. —种如权利要求14-20中任一项所述的系统的调节器。
22. —种设置有计算机代码的计算机程序，在加载到计算机 中之后，所述计算机程序设置用于使得计算机适用于执行如权利要 求1-13中任一项所述的方法，和/或用于使计算机作为如权利要求 14-20中任一项所述的系统的调节器进行工作。
全文摘要
一种用于将可焊接部件焊接在一起的方法，例如用于焊接环状物体(1)，其中，部件(1A，1B)进行热电阻焊接过程用于使部件(1A，1B)在接触表面(S)处塑流在一起，其中，焊接过程(W)取决于多个输入参数，包括施加在待焊接部件上的压力和供送穿过部件(1A、1B)的加热电流，其中，多个焊接过程输出参数例如部件(1A，1B)的焊接温度和位移取决于输入参数，其中，在焊接过程(W)中，所述部件(1A，1B)的至少一个焊接温度和/或电阻被确定，其中，焊接温度确定的结果和/或电阻确定的结果被至少一个调节器(R)使用，用于在焊接过程(W)过程中自动重新调节多个焊接过程输入参数，或者用于自动调节焊接过程(W)。本发明还提供一种焊接系统、调节器和计算机程序。
文档编号B23K11/02GK101203350SQ200680018796
公开日2008年6月18日 申请日期2006年4月20日 优先权日2005年4月20日
发明者R·莫伊伦贝格 申请人:丰蒂内格罗内斯私人有限公司