向点焊电极施加表面起伏的制作方法

专利名称：向点焊电极施加表面起伏的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于在点焊电极的焊接面上施加表面起伏的图像或图案的方法，以使 得可以将功能性的并且美观的图案重复地施加到点焊工件的表面。在很多实施例中，本发 明与在焊接面上形成这样的图像有关，其中图像并不包括关于电极焊接面中心圆对称的特 征。
背景技术：
电阻点焊是一种在用于制造机动车辆车身和其他车辆元件的很多加工过程中使 用的连接方法。例如，它被用于通过在工件合适位置处的一系列点焊将金属板的内部和外 部覆盖件(例如门、行李箱盖、提升门和引擎罩)彼此焊接。金属板材可以是钢合金、镀锌 钢、铝合金、镁合金等。这些工件的组装要相继通过焊接区(或工作站)，在此通过由焊接 装置携带的一对或多对相对的水冷式高电导率的铜合金电极进行点焊。焊接装置可以是机 器人并且被控制用于夹持点焊电极并将其压向工件的相对两侧，然后输送瞬时焊接电流通 过电极和工件以在金属工件的相对表面之间形成焊接。焊接装置断开电极并将它们(或工 件)逐渐向前输送以继续进行这样的焊接。电极通常都是圆柱体，其一端(柄端)被固定在焊接装置内而另一端呈现要被压 成与工件表面形成电接触的焊接面。电极通常被固定为与其焊接面以对立的面对关系轴向 对齐。这些焊接面是为了要接触一个或多个金属工件的表面并产生合适的焊核。用于点焊钢的电极面被成形为具有球形穹面的形状，其通常可以与圆形电极主体 的柱体轴线同心。穹面形状可以被机械加工为具有平面用于接触钢表面。但是这些焊接面 会在钢表面上留下尖锐的印记，这可能会具有过多的压痕和/或具有与工件表面形成不美 观、不均勻的角度。这样的电极形状容易在焊接周围造成不受欢迎的板材变形。而且，从板 材表面排出的金属可能会导致有不合需要的从板材表面凸出的须状或指状金属。转让于本发明受让人的三件共同未决的美国专利申请公开了在金属工件内形成 高质量点焊的焊接电极。除了在钢工件、镀锌钢工件、铝合金工件或镁工件内形成高质量点 焊以外，这些电极在焊点处会形成可识别的图像和有吸引力的图像。这些焊接物品的观看 者会认为这些图像具有高感知度的质量，也就是说它们具有被认为是表明高质量的外观。 这些申请是2006年9月沘日提交的并且发明名称为“WfeldingElectrode with Contoured Face"的11/536,001号申请(公开号为US2008/0078749) ；2008年10月15日提交的并 且发明名称为"WeldElectrode for Attractive Weld Appearance” 的 12/251，636 号申 请以及2009年1月21日提交的并且发明名称为“Weld Electrode forAttractive Weld Appearance”的12/251，636号申请。这些申请公开了在圆形(俯视图)电极面内使用凸起 或凹陷。在电极的成形端接触工件并且开始有电流时，表面上的凸起和/或凹陷的形状就 在电极所接触的至少一块板材的焊接受热软化表面内构成了视觉互补(反向)且可识别的 焊点图像。这些图像被机械加工或以其他方式成形在共同作用的一个或两个铜合金电极的 表面内。有时图像在电极表面内是凸起或凹陷的环形或其他几何形状，同心于焊接面的中心并且通常同心于电极的轴线。其他的可见图像可以是字母或图标的形式，它们可以是非 圆形，或者如果是圆形的话，它们可以不以圆形焊接面的轴线为中心。优选地这样的图像被 成形在加工物品可见表面(例如机动车辆车身表面)的焊点处。本公开通过促进初始电极焊接面(电极的工件接触表面)的成型或成形以及在焊 接操作已经侵蚀了焊接面图像之后促进初始电极焊接面的重新修整而改进了这种电极的 使用。

发明内容
本发明提供了将特定图案快速而有效地引入到电阻焊接电极的焊接面表面上的 方法。本领域中的现有技术强调使用旋转修正刀片来形成中心在焊接电极表面上的轴向对 称图案。但是，通常，对于特定应用可能会需要更加复杂的图案。在本发明的优选实施例中， 可以向焊接区加入附加设备，目的是为了重修电极表面以具有所需的图案。电极也可以被 离线制备，不过这并非优选，原因在于由焊接过程导致的相对快速的磨损/退化会使得在 线表面重修更好地适用于最小化生产中断并且能够在大批量环境中连续生产。例如，在被 装入机器人焊接机械中的焊枪内使用电极时，机械手可以如本文中所公开的那样被用于在 焊接区内移动具有被侵蚀的电极焊接面的已用电极以进行焊接面的重新修整操作。本发明提供了通过选择性地去除或移动材料以形成含有至少一个凸起和/或凹 陷区域的表面从而为电阻点焊电极的焊接面(本文中也称作工件接触表面)施加图形或纹 理的方法。该区域被成形为使电极焊接面在加工物品的焊点处形成有吸引力的、可识别的 反向图像。凹陷和/或凸起区域可以是均勻或可变的深度。而且，凹陷区域的轮廓或边界 可以是任意或不规则的或者也可以包括规则的几何元素，能够在视为整体时形成可识别的 形状。在本发明的很多实施例中，焊接面图像区域一般都可以具有一定的对称性，但是 通常并不是关于焊接面中心或电极轴线中心呈中心圆对称的特征。通过围绕对称轴简单地 旋转成形工具来形成这样的圆形图像可能是优选的。在一个实施例中，耐用的防护罩被置 于电极的工件接触表面上方并且将研磨或机械加工材料的变形和去除过程应用于被遮盖 表面。防护罩可以阻止被遮盖区域的材料变形和去除并且只有未被护罩保护的电极区域才 会暴露并经历变形和去除。因此在移除护罩之后所需图案就在电极内可见。在另一个实施例中，可以通过放电加工来施加所需图案。形状与所需电极图案互 补的高熔点工具被浸入适当的绝缘液体(例如煤油)中。随后将电极移向工具以使电极类 似地被浸入绝缘液体中至少达到足以覆盖图案区域的程度。通过在工具和电极之间建立起 电位差，就会发生放电以侵蚀电极表面并将工具图案转印至工件接触表面，也就是电阻焊 接电极的焊接面。而在另一个实施例中，电极的表面端可以被加热以使其变得更有塑性并被压向形 状与所需图案互补的硬质工具以使电极变形并由此将工具图案转印至电极表面。在又一个实施例中，电极表面材料是一种组合体，具有用一种材料制成的内芯，围 绕有第二种材料构成的外壳。内芯材料和围绕内芯的材料之间的性质差异随即可以被用于 造成材料的选择性去除或成形。在某些实施例中，内芯材料的截面形状可以在电极的焊接 面上提供所需图像的成形区域。例如，像第一实施例中那样，不同硬度的材料可以在被喷涂或刷涂时以不同速率进行侵蚀，因此该实施例无需使用护罩即可实施。内芯和外壳之间的 电化学差异可以被用于通过将电极暴露给腐蚀性介质并依靠选择性地溶解内芯和外壳来 生成所需的形状。在本发明的优选实施方式中，施加了可见图像的这种电极表面可以在使用它们的 焊接区内或焊接区附近制备。可以选择一种或多种上述的实施方式用于改变电极表面上的 图像并在焊接区内组织好用于其使用的设备。新电极可以由此成形其焊接面，并且使用的 具有侵蚀表面图像的电极可以在焊接区内或焊接区附近被重新修整以适应焊接线的速度 和生产率的要求。由于焊接面的初始修整和所需的重新修整可能会去除电极材料，因此新 电极的长度可以被指定为适应这样的电极材料消耗。方案1 一种制备电阻点焊电极的方法，用于在焊件上施加可见图像，电极具有带 有柱体轴线的大致为圆柱形的主体并在主体一端具有工件接触表面，所述方法包括成形电极以在电极上形成基本扁平或凸起形状的工件接触表面；和将电极的工件接触表面的部分选择性地成形为具有成像特征而不是用于形成关 于电极主体的焊接面中心圆对称的特征，成像特征包括分别在工件接触表面邻接区域的上 方或下方延伸的凸起和/或凹陷，以使得工件接触表面在金属工件上成形的焊件内施加可 见的反向图像。方案2 如方案1所述的方法，其中使用研磨介质来选择性地成形电极的工件接触表面。方案3 如方案2所述的方法，进一步包括通过在研磨介质和一部分电极表面之间 放入护罩来限制研磨介质对电极的工件接触表面的触及，护罩具有使研磨介质能够触及电 极的至少一个开口。方案4 如方案2所述的方法，其中研磨介质包括研磨颗粒。方案5 如方案2所述的方法，其中研磨介质包括金属丝刷。方案6 如方案1所述的方法，其中使用放电加工来选择性地成形电极的工件接触 表面。方案7 如方案1所述的方法，其中通过叠压来选择性成形电极的工件接触表面。方案8 如方案7所述的方法，其中在温度处于350°C到750°C之间时用电极进行叠压。方案9 一种制备电阻点焊电极的方法，用于在焊件上施加可见图像，电极具有带 有柱体轴线的大致为圆柱形的主体并在主体一端具有工件接触表面，电极主体的工件接触 表面端具有显示出所需图像反向形状的一个或多个图像表面区域和围绕图像表面区域的 图像边界区域，图像表面区域和图像边界区域通常被设置为与柱体轴线同轴并由不同的电 极成分构成，不同的电极成分对用于去除电极材料以在工件接触表面上形成成像特征的选 定过程有不同的响应，所述方法包括成形电极以在电极上形成形状合适的工件接触表面；和同时将图像表面区域和图像边界区域暴露给选择性地去除电极材料的材料去除 过程，以分别在邻接的工件接触表面的图像边界区域上方或下方延伸的图像表面区域内留 下凸起和/或凹陷，以使得工件接触表面适合用于在金属工件上成形的焊件内施加可见的 反向图像。
方案10 如方案9所述的方法，其中使用研磨介质来选择性地成形电极的工件接 触表面。方案11 如方案10所述的方法，其中研磨介质包括研磨砂粒。方案12 如方案9所述的方法，其中通过化学溶液内的溶解来选择性地成形电极 的工件接触表面。方案13 如方案9所述的方法，其中通过化学溶液内的电增强溶解来选择性地成 形电极的工件接触表面。方案14 一种进行电阻焊接操作的方法，其中焊接机械手在焊接站将通常为圆柱 形的焊接电极的工件接触表面压向金属工件的表面，所述方法包括(a)首先将电极的焊接面选择性地成形为具有成像特征而不是用于形成关于电极 主体的焊接面中心圆对称的特征，成像特征包括工件接触表面内的凸起和/或凹陷，以使 得该表面在金属工件上成形的焊件内施加可见的反向图像，(b)利用焊接机械手和焊接电极来形成很多焊缝，其中每一个焊件都带有反向图 像，并且此时焊接面上的图像不再形成可见的反向图像，(c)移动焊接机械手以在焊接站内进行重新修整操作并重新成形步骤(a)中详述 的焊接面。方案15 如方案14所述的方法，进一步包括从焊接机械中移除电极；将电极输送 至远程修整和图像施加工作站；将电极送回焊接机械；并将电极重新安装在焊接机械上。方案16 如方案14所述的方法，其中使用自动视觉系统来确定可见反向图像的缺失。方案17 如方案14所述的方法，其中使用研磨介质来选择性地成形电极的工件接 触表面。方案18 如方案14所述的方法，其中通过化学溶液内的溶解来选择性地成形电极 的工件接触表面。本发明其他的目标和优点将根据以下对本发明实施方式的实施例的说明而变得 显而易见。附图简要说明

图1示出了在被安装到焊接装置内时典型的电阻点焊电极表面上的电极管帽修 整操作。图2示出了本发明的一个实施例，其中通过用选择性遮盖的研磨颗粒冲击来选择 性地打磨电极的工件接触表面。该图还示出了用于选择性地允许研磨颗粒成形电极表面的 护罩的偏移和旋转视图。图3示出了本发明的一个实施例，其中通过转动金属丝刷将电极的工件接触表面 打磨为由位于刷子和电极之间的护罩确定的图案。图4示出了本发明的一个实施例，其中通过放电加工来成形电极的工件接触表图5示出了本发明的一个实施例，其中通过叠压来成形电极的工件接触表面。图6A示出了本发明的一个实施例，其中通过研磨颗粒的冲击来成形组合电极的 工件接触表面。图6B示出了电极表面的平面俯视图，电极表面具有用图6A中的研磨颗粒成形的由凹陷区域或凸起区域构成的图像。图7A示出了本发明的一个实施例，其中通过化学溶解来成形组合电极的工件接 触表面。图7B示出了电极表面的平面俯视图，电极表面具有通过图7A中的化学溶解过程 成形的由凹陷区域或凸起区域构成的图像。
具体实施例方式点焊电极具有的常见外观是在一端开口并在另一端封闭的中空柱体。在操作中， 开口端被利用外锥体或内内锥体可移除地安装至焊接装置，而封闭端具有某种特定的几何 形状以使其适用于进行在金属板工件上的点焊过程。在重复的焊接操作期间，初始的几何 形状会由于侵蚀和工件粘附或变形或以上两种原因而经历退化，这会逐渐地改变其几何形 状并使其变得不太适合用于其目标用途。过去，焊接面不会被成形为在焊接表面内形成图案并且通过修改焊接条件来补偿 焊接电极性能的这种退化。对于钢或镀锌钢焊接，这通常需要根据某种预定方案随着焊接 次数的增加来增大或“阶跃”电流。这种意图是为了保持电流密度和热量输入以确保至少 达到最小的焊核尺寸。但是，在某种意义上说，在电极退化发展到一定程度时，对焊接方案 的进一步修正就已经无法实行或者电极焊接面对于可用的焊接表面来说已经变得过大，那 么就要弃用焊接电极并用新电极替换。对于铝焊接，通过利用调节参数也就是用非常短的 焊接时间以及具有小焊接面的电极来补偿电极退化。最近的实践已经通过在发生了相对较小的退化之后限制“阶跃”和机械加工焊接 电极、“管帽修整”最小化焊接过程的改变以重建其初始的几何形状。这种修整方法对于在 电极寿命期间控制对焊接的热量输入、在限定区域内控制用于焊接布局的焊接面尺寸、减 少电力需求、延长电极寿命和保持稳定高质量的焊接方面都更为有效。管帽修整通常要在大约200次焊接之后频繁地进行以使得通过每一次修整去除 的材料数量最小化。由于这是在相对简单的机械加工工件上进行的机械加工过程，因此使 用常规的工具材料例如涂层工具钢(例如S7或M2级)或者使用硬质合金刀片并且对按照 其工作结构安装的电极进行修整。最常用电极的工件接触表面或焊接面是轴向对称的，具 有的形状例如为穹面、扁平表面或者大致为凸面形状。因此可以利用单件工具或者以彼此 固定的关系安装在公共固定器内的若干件工具进行修整。通常，工具的形状包括所需电极 几何形状的仅仅一半，并且通过使工具围绕与电极中心线对齐的轴线旋转来形成电极的几 何形状。在其他情况下，工具可以包括三个或四个切割表面或刀片以如图1中所示协作成 形电极表面。图1示出了焊接装置10的一部分，包括具有锥形端14的柄12，焊接电极16通过 焊接管帽内表面上的配合锥体18与柄12上的锥体14之间的摩擦配合被可移除地连接至 锥形端14。在该实施例中，焊接电极可以由高电导率的铜合金构成。修整刀具组件20被随 意地示出为具有支撑在(未示出的)设备上的四个刀刃22，该设备能够在例如沿着由箭头 24指示的方向围绕轴C旋转组件20时支撑切割负载。要注意轴C是穿过柄和焊接电极中 心线的轴向对称的对称轴线。焊接电极16和旋转刀片相互作用即可在电极16上产生所需 的圆形工件接触表面沈。在该实施例中，在这个加工阶段，工件接触表面沈尚未准备好在 由电极16接触的工件表面内施加所需图案。7
图1应被理解为是示意性的而不是限制性的。在很多情况下修整的焊接面可以不 是沿柱体轴线，而是可以有意地相对于柱体轴线倾斜以在焊接期间提供更好的局部接触。 而且，示出为穹面的工件接触表面也可以采用其他的旋转对称形状。例如，工件接触表面用 于钢时通常是扁平的而用于铝时通常是凸面。本发明是为了在电极的工件接触表面已被成形为所需尺寸和常规形状之后通过 生产商或者通过使用时修整而对其进行进一步的修改以保持生产商的初始形状。本发明可应用于任何工件，不过特别适用于非铁或钢的基于铝和镁的工件，由于 它们(相对于钢)的减小的密度，因此相信这种工件在汽车车身中的性能更加优越。电阻点焊经常被实际应用以避免与焊接管帽接触时在工件表面上形成工件合金 的熔池。但是，在电极正下方的工件表面被加热至高温并且相应地比它们在室温或者在大 约25°C的温度下更有塑性。因此工件表面可以在加至焊接区的压力下通过电极被压印并获 得电极的工件接触表面的形状。但是，电极的工件接触表面会通过固定间隔的修整被重新成形，因此最初赋予电 极的任何装饰或功能性的形状在管帽修整之后都需要重新建立。而且，为了效率最大化，在 重新建立赋予电极的形状以后的过程应该不需要将其从焊接装置移除而是像管帽修整一 样可以在线进行。在第一实施例中，如图2和图3中所示，研磨材料去除过程被用于形成Iym到 30 μ m的Ra粗糙表面。图2中示出的一种这样的磨料去除过程是喷砂处理，可以通过利用 高压(50到150磅/平方英寸)气流将沙粒或钢砂介质喷向表面来进行。可选地，管帽可以 如图3中所示被不锈钢丝或者是注有碳化硅的尼龙刷刮擦。与选择的磨料移除过程无关， 具有适当形状开口的护罩被放入到研磨介质和焊接管帽之间。护罩可以部分地限制磨料触 及管帽柄由此确保研磨过程可以在焊接管帽上形成所需的形状。这样的护罩通常被用于焊 接面在进行研磨去除过程的表面上都表现为均勻成分的情况。在图2中，电极16要承受从喷嘴36喷出的研磨颗粒流34。带有开口 38的护罩 32，作为示例被示出为可识别的车辆识别标志，被放入喷嘴36和电极16之间以使得只有一 部分颗粒34通过开口 38并冲击电极16。其余的颗粒冲击护罩并被反射为颗粒34'而不 会冲击电极16。冲击颗粒34的动能将导致焊接管帽在其工件接触表面沈上的变形，并且 取决于它们的能量和它们的冲击角度还可以打磨表面。由此，对应于护罩开口 38形状的变 形的并且可以进行打磨和修整的区域就被建立在电极的工件接触表面沈上。当然，护罩可 以被设计为使得电极面的研磨区域围绕所需的图像成形区域以使表面上的图像轴向延伸 超出研磨区域。在刮擦的情况下，使用图3中所示的类似结构。同样具有开口(未示出)的护罩 32被放入电极16和研磨介质之间，在此金属丝或类似的研磨装置42被安装在轮40上，并 且只在护罩32中存在开口的那些区域与工件接触表面沈相接触。因此金属丝或类似装置 就会由于轮40沿方向46围绕轴线44的旋转而造成研磨作用以使电极16变形并从中去除 材料。轮40可以相对于电极被保持为固定的朝向以形成定向擦痕模式，或者轮40也可以 如双箭头48所示被实施为旋转或摆动以形成更随机的擦痕模式。由于喷砂处理和金属丝刮擦都是全局性的材料变形和/或去除过程，因此只能通 过选择性的遮挡电极才可以形成表面26的特定形状或所需样式以使得磨料只能触及工件接触表面的一部分。而且这些过程通常只能形成相对浅的特征并且因此留在工件内的压印 在车辆被喷漆后可能会变得不太明显。所以这些过程可能更加适用于在焊接之后不会喷漆 或者与通常的常规喷漆模式相比具有浅得多的漆层的工件上施加图像。在第二实施例中，如图4所示，通过放电加工施加图像并且能够利用电极上高度 的明显差异来显像。过程概况被示出在70处。通过将电极的工件接触表面浸入到循环(未 示出循环系统)液体电解质78例如煤油的池内，并在电极和池之间施加由电源80产生的 不断增大的电动势，就会导致放电74。该放电可以使一部分电极16和一部分池72汽化。 但是通过使池的加工材料具有高熔点并因此具有高汽化温度，例如选用石墨或任意的难熔 金属，即可使得绝大部分的汽化都发生在较低熔点的铜基电极处。这会将浓缩的铜基合金 小微粒75引入电解液内。放电会首先发生在池和电极之间的最小间隔区域并且该过程的 重复进行即可去除电极表面增加的体积并逐渐将工具72的工具形状的反向形状转印至管 帽16的工件接触表面26。该过程的效率只取决于工具和工件的相对熔点而并不取决于其 硬度。因此石墨是非常合适的工具材料，因为石墨与难熔金属不同，它可以很轻易地用常规 切割工具整形。所以在石墨池72消耗至其产生的图像逼真度不足时，可以轻易地重新建立 起所需形状。在第三实施例中，如图5中所示，可以通过如60所示的与模具相接触而得到的机 械叠压过程来将所需图案施加至电极。电极16通过与刚性工具62接触而变形。因此，工 具62的接触表面66的反向几何形状就被转印至电极16的工件接触表面26。工具和电极 之间所需的接触压力P可以通过焊接装置产生或者外部生成，例如通过电磁或爆发性地加 速电磁压缩工具来冲击电极(未示出)。优选地，电极16应该在叠压之前被加热至足以引发其流动应力地温度，例如通过 暴露在已经用加热元件64加热的池62中进行加热。可选地，可以通过电流流过电极来加 热电极。合适的叠压温度可以是合金特定的，但是通常在350°C到750°C之间变化。与先前的实施例不同，叠压过程可以移动材料而不是将其去除。因此根据图案的 性质，可能希望首先在磨损的电极上印制图案然后再进行修整操作以从电极焊接面去除向 上移动的材料。这对于覆盖一大部分工件接触表面并导致大量金属移位的深层图像来说非 常重要。已介绍过的方法和过程适用于组成和微结构均勻的焊接电极。通常，这样的电极 由基本为纯铜的高铜合金构成以保持高电导率。但是，用于焊接电极的高铜合金可能包含 有各种不同级别，仅作为示例就包括含有少量锆、或铬、或铬和锆的组合、或铍、或散布的氧 化铝的铜中的一部分。这些附加成分被用于特别是在高温下硬化电极。因此例如通过共挤 塑具有一种合金构成的内芯和第二种合金构成的外壳或外层的铸块来生产组合电极也是 可行的。进一步通过将内芯成形为所需样式，就可以通过利用合金所具有的性质差异或组 合差异来将内芯的形状暴露到工件接触表面上。因此，在第四个实施例中，电极的工件接触 表面的所需形状被通过以下步骤建立首先制造组合电极，其内芯具有预定的形状或样式； 将组合电极暴露在材料去除环境中；然后利用内芯和外层对材料去除环境的响应差异来获 得轮廓合适的电极工件接触表面。例如，考虑图6A中所示的电极结构，其示出的组合电极16'包括分散加强的铜制 成的内芯19和比较不耐磨的含锆的铜合金制成的外层17。在用金属丝刮擦来打磨时，或者如图所示通过从喷嘴36喷出的研磨颗粒34来喷砂处理时，该组合电极的外层17和内芯19 的区域就会有不等的磨损。在该示例中，外层17会相对于内芯19下沉并且内芯19的形状 将仍然保持得更加突出成为图6B的平面俯视图中所示的八角星形状的凸起。因此，取决于 焊接面的外层17和内芯19区域的相对耐磨性，内芯19可以在外层17的焊接面高度上方 伸出或者下方凹陷。无论如何，组合的工件接触表面26'的研磨后的内芯19和外层17部 分都可以协同构成利用电极16'成形的金属板材焊接表面内的星形图案。在图7A中示出了类似的情况，但是内芯19和外层17之间的不同之处在于利用的 是它们的化学反应性。因此在组合电极16'经历化学或电化学反应时，例如通过浸入化学 溶液90即可导致内芯19和外层17区域的不同的化学去除速率。电极材料化学反应性的 这种不同允许形成如图7B的俯视图中所示的凸起或者凹陷的星形内芯19。同样，组合工件 接触表面沈‘化学侵蚀的内芯19和外层17部分可以协同构成利用电极16'成形的金属 板材焊接表面内的凸起或者凹陷的星形图案。已经介绍了本发明的实际应用，其中电阻焊接电极的焊接面被成形为构成多角星 形图案和回转波形图案。本发明的实际应用被认为适合用于在焊件上形成多种不同的给观 者提供可识别的感官特性的可见图像。当需要在电极的工件接触表面上形成一种或多种圆 形图案时，通过使用切割工具并将其相对于电极的中心轴线和朝向焊接面旋转来成形图案 可能更为实用。但是，在所需图案并不具有这样的圆形对称性时，即可高效而可行地使用本 发明的成形方法。已经详细介绍了本发明可以被实际应用于第一种应用中，但是如上所述，电极会 经历磨损和侵蚀并且施加至电极的图案随着重复使用会丧失逼真度。这种逼真度的丧失可 以由操作人员或观察者人工检测，或者可选地可以通过例如本领域技术人员公知的装有摄 像头、帧接收器和特征识别计算系统的自动视觉观测系统来进行检测。一旦检测到图像逼 真度的缺失阈值，电极即可如上所述被重新处理。这样的再处理可以在焊接区内进行，其中 电极被安装在焊接机械或焊接机器人上。在此情况下可以将合适的修整和图像施加方法应 用于焊接机械，或者更优选地焊接机械的电机特性可以被用于将电极传送到修整和图像施 加工作站附近。可选地，电极管帽可以从焊接机械上去除，传送至远程修整和图像施加工作 站，适当地恢复，送回焊接机械然后再重新安装到焊接机械上。应该理解将修整和图像施加 工作站就近定位的能力使得能够在仍然安装在焊接机械上时进行电极处理，这样可以最小 化停产时间并且在高生产率应用中是优选的。本发明的这些说明本质上仅仅是示意性的，并且因此并不背离本发明主旨的变形 应被理解为处于本发明的保护范围之内。这些变形不应被认为是背离了本发明的精神和保 护范围。10
权利要求
1.一种制备电阻点焊电极的方法，用于在焊件上施加可见图像，电极具有带有柱体轴 线的大致为圆柱形的主体并在主体一端具有工件接触表面，所述方法包括成形电极以在电极上形成基本扁平或凸起形状的工件接触表面；和 将电极的工件接触表面的部分选择性地成形为具有成像特征而不是用于形成关于电 极主体的焊接面中心圆对称的特征，成像特征包括分别在工件接触表面邻接区域的上方或 下方延伸的凸起和/或凹陷，以使得工件接触表面在金属工件上成形的焊件内施加可见的 反向图像。
2.如权利要求1所述的方法，其中使用研磨介质来选择性地成形电极的工件接触表
3.如权利要求2所述的方法，进一步包括通过在研磨介质和一部分电极表面之间放入 护罩来限制研磨介质对电极的工件接触表面的触及，护罩具有使研磨介质能够触及电极的 至少一个开口。
4.如权利要求2所述的方法，其中研磨介质包括研磨颗粒。
5.如权利要求2所述的方法，其中研磨介质包括金属丝刷。
6.如权利要求1所述的方法，其中使用放电加工来选择性地成形电极的工件接触表
7.如权利要求1所述的方法，其中通过叠压来选择性成形电极的工件接触表面。
8.如权利要求7所述的方法，其中在温度处于350°C到750°C之间时用电极进行叠压。
9.一种制备电阻点焊电极的方法，用于在焊件上施加可见图像，电极具有带有柱体轴 线的大致为圆柱形的主体并在主体一端具有工件接触表面，电极主体的工件接触表面端具 有显示出所需图像反向形状的一个或多个图像表面区域和围绕图像表面区域的图像边界 区域，图像表面区域和图像边界区域通常被设置为与柱体轴线同轴并由不同的电极成分构 成，不同的电极成分对用于去除电极材料以在工件接触表面上形成成像特征的选定过程有 不同的响应，所述方法包括成形电极以在电极上形成形状合适的工件接触表面；和同时将图像表面区域和图像边界区域暴露给选择性地去除电极材料的材料去除过程， 以分别在邻接的工件接触表面的图像边界区域上方或下方延伸的图像表面区域内留下凸 起和/或凹陷，以使得工件接触表面适合用于在金属工件上成形的焊件内施加可见的反向 图像。
10.一种进行电阻焊接操作的方法，其中焊接机械手在焊接站将通常为圆柱形的焊接 电极的工件接触表面压向金属工件的表面，所述方法包括(a)首先将电极的焊接面选择性地成形为具有成像特征而不是用于形成关于电极主体 的焊接面中心圆对称的特征，成像特征包括工件接触表面内的凸起和/或凹陷，以使得该 表面在金属工件上成形的焊件内施加可见的反向图像，(b)利用焊接机械手和焊接电极来形成很多焊缝，其中每一个焊件都带有反向图像，并 且此时焊接面上的图像不再形成可见的反向图像，(c)移动焊接机械手以在焊接站内进行重新修整操作并重新成形步骤(a)中详述的焊 接面。
全文摘要
本发明公开了向点焊电极施加表面起伏。点焊电极的工件接触表面可以被适当地修改以加入所需的图形形状，通常包括轮廓为可识别形状的凹陷区域，以在电阻点焊期间在工件表面内形成美观的或功能性的特征。公开的用于在点焊电极内形成所需图形的方法包括研磨、叠压和放电加工。优选地电极表面被成形并随后在焊接站处进行焊接操作期间被重新修整。
文档编号B23P6/00GK102049629SQ201010522500
公开日2011年5月11日 申请日期2010年10月26日 优先权日2009年10月26日
发明者D·R·西勒, J·G·施罗思 申请人:通用汽车环球科技运作公司