电阻焊接设备的制作方法

本发明涉及电阻焊接设备。

众所周知，诸如焊接的工业活动常常越来越自动化：这实际上确保了生产过程的更高的重复性，允许以劳动力成本的大量节省为主并避免操作员参与可能危及他/她的安全的过程。

因此，在这种情境下，广泛使用拟人化机器人，拟人化机器人使用由焊枪构成的电阻焊接设备，焊枪在钳爪(jaw)的端部具有实际上布置成焊接的一对电极。

在上面概述的系统中，近来已经观察到对能够确保连续监测使电极围绕待焊接部件夹持的闭合力(转矩)的值的解决方案的日益增长的需求，因为明显地这个参数显著影响焊接质量。

根据传统方法，机器人化的工作岛是已知的，在该工作岛中存在校准站，机器人周期性地返回到校准站，以用于检查和可选地重新校准闭合力。

现在这些建设性的解决方案是不够的，因为它们受到两个缺点的影响，这两个缺点极大地限制了它们的合意性。

首先，实际上为了到达这些站和执行校准，机器人必然被迫暂时中断焊接活动，导致生产率不被接受的降低。

此外，应该指出的是，这些解决方案不能提供实际的连续监测，而是对闭合力的表现进行抽查(以及在单位时间内增加检查，以便近似连续监测，显然对系统的生产率将是进一步的损害)。

因此，已广泛地使用更先进的建设性解决方案，该建设性解决方案控制传送到马达的额定电流，因为，如已知的那样，如果电流值已知，则可能的是通过被称为“转矩常数”的参数获得所需的转矩值。

然而，即使这些建设性的解决方案也不是没有缺点。

实际上存在与闭合力或转矩无关的数个因素影响和改变转矩常数(例如，环境的温度和湿度、马达的温度或润滑剂的温度)。

因此，即使这种控制模式也未能使其本身显示出足够的可靠性，因为在现场进行的测试已经突出地显示出，对于同样传送的额定电流，可以观察到马达转矩值的甚至15％的振荡。

本发明的目的是通过提供对焊接参数执行令人满意的连续检查的电阻焊接设备来解决上面描述的问题。

在该目的内，本发明的目标是提供一种电阻焊接设备，在该电阻焊接设备中焊接参数的检查不受外部参数的影响。

本发明的另一个目标是提供在操作中确保高可靠性的电阻焊接设备。

本发明的另一个目标是提出一种设备，该设备采用替代已知类型设备的技术和结构架构的技术和结构架构。

本发明的另一个目标是提供一种电阻焊接设备，该电阻焊接设备具有适度的成本，在应用时安全，并且可以从通常可商购的元件和材料开始而容易地获得。

下面将变得更加明显的这个目的以及这些目标和其它目标通过一种电阻焊接设备实现，该电阻焊接设备包括用于使一对钳爪相互移动的装置，该一对钳爪支撑可以被电流穿过的相应电极，以从所述电极相互间隔开的非激活配置(inactiveconfiguration)转换成所述电极相互靠近并被电流穿过的激活配置(activeconfiguration)，从而用于夹持和焊接各种类型的元件，反之亦然，所述移动装置包括与所述钳爪中的一个相关联的机构的驱动单元，其特征在于，该电阻焊接设备包括力传感器，力传感器与所述机构的元件相关联，用于检测在所述夹持配置中由所述元件产生的约束作用(constrainingreaction)，该约束作用与所述电极的夹持力直接相关联。

根据按照本发明的电阻焊接设备的优选的但不排他的实施方案的描述，本发明的进一步的特征和优点将变得更明显，该实施方案通过非限制性的示例在附图中示出，在附图中：

图1是根据本发明的焊接设备的透视图；

图2是图1中的设备的侧视图；

图3是图1中的设备的前视图；

图4是沿线iii-iii截取的图3的剖面图；

图5是图4的细节的高度地放大比例的视图。

参考附图，附图标记1总体上表示电阻焊接设备，该电阻焊接设备可以在优选应用中通过拟人化机器人来有效地使用，例如通过将机器人的臂锚定到联接器2，联接器2从设备1的壳体3向上突出。

然而，有用的是，从一开始就明确，上述的与拟人化机器人相关联的或在任何情况下具有移动可能性的用途构成本发明的优选但不排他性的用途。实际上，可以以不同的模式以及在各种情境(工业和非工业情境)中来有效地使用设备1，而不会放弃本文所要求的保护范围。

因此，设备1包括用于使一对钳爪4、5相互运动的装置，该一对钳爪4、5用于支撑相应的电极4a、5a，电流可以流过该相应的电极4a、5a。

因此，钳爪4、5的相互移动允许从非激活配置转化成激活配置，反之亦然。

在非激活配置中，电极4a、5a相互间隔开，并且通常不会被电流穿过，因为它们保持不激活。

在激活配置中，电极4a、5a移动成相互接近(几乎相互接触)并且电流流过它们：根据迄今已知的方法，可以因此夹持并同时焊接先前插在电极4a、5a之间的各种类型的元件。

因此，移动装置包括与钳爪4相关联的机构6的驱动单元：钳爪4、5的相互移动通过使可移动的钳爪4移动得更靠近或更远离保持固定的另一个钳爪5而获得。

根据本发明，设备1包括力传感器7，力传感器7与机构6的元件相关联，用于检测该元件(至少)处于夹持配置中所产生的约束作用：该作用明显地与电极4a、5a的夹持力直接有关，且因此该作用的测量允许知道电极4a、5a的夹持力。

实际上，换句话说，沿着机构6布置传感器7的选择允许通过检测约束作用直接监测焊接参数(并且实际上尤其是焊接力或转矩)，约束作用实际上由关联的夹持动作产生和传递。

特别地，在通过本发明的应用的非限制性示例的附图中示出的优选结构性解决方案中，机构6包括传动系统(gearsystem)8，传动系统8由驱动单元直接或间接地致动并且甚至布置成与杆9间接地相连。

进而，杆9与钳爪4相关联并且被铰接到固定的枢轴10，以便在上述两种配置之间致动钳爪4的旋转。

因此，传动系统8包括螺杆11以及元件12，螺杆11甚至间接地布置成通过驱动单元围绕其本身的纵向轴线旋转，元件12与螺杆11互补成形并且在功能上与杆9相关联；元件12可以是各种类型，并且可以以各种方式与螺杆11啮合，而不会放弃本文所要求的保护范围。

在优选但不是排他性的结构性解决方案中，实际上是通过螺杆11在夹持配置中产生的轴向约束作用，螺杆11进而构成由传感器7检测的上述元件。

在任何情况下有用的是明确，通过传感器7检测由机构6的不同元件产生的其它约束作用是不被排除的，不会因此而放弃本文所要求的保护范围。

更具体地，传动系统8(优选但不排他地)由滚珠螺杆构成，该滚珠螺杆因此包括螺杆11和元件12，元件12由螺母构成。

进一步参考优选但不排他的结构性解决方案，设备1包括固定框架，该固定框架通过相应的轴承组件13可旋转地支撑(可选地，间接地)螺杆11。

轴承组件13包括至少一个第一轴承14和至少一个推力轴承15：以第一方向指向的轴向推力和约束作用(其对应于在非激活配置中产生的应力)可以因此被传到推力轴承15上。反之亦然，第一轴承14被选择为不提供推力轴承功能并且不承受轴向载荷。因此，第一轴承14允许由在夹持配置中产生的约束作用引起的螺杆11的轴向位移，轴向位移因此可以随后通过力传感器7来检测，该力传感器7实际上沿螺杆11的由所述轴向位移限定的轨迹(因此沿着螺杆11的轴线)布置。

实际上，换句话说，轴承组件13不能补偿和释放在电极4a、5a(不过仅是相对地定向的一个)闭合时产生的约束作用，因此螺杆11将力有效地传递到传感器7，传感器7测量该力以实现预期的目的。

在仅通过示例的方式在附图中示出的优选的结构性解决方案中，第一轴承14是圆柱滚子轴承，而推力轴承15是圆锥滚子轴承。

有用的是，在任何情况下明确，保护应被理解为延伸到不同类型的轴承，只要它们能够确保上述表现(并且特别是由于在激活配置中产生的约束作用的小轴向位移的可能性)。

此外，有用的是明确，将本文所要求的保护延伸到轴承组件13，在该轴承组件13中存在两个或更多个第一轴承14和/或两个或更多个推力轴承15，它们是已经提到的类型(分别是圆柱滚子轴承和圆锥滚子轴承)或在任何情况下都适合于上述目的和目标的其它类型。

还应当注意，在附图中所示的解决方案中，第一轴承14和推力轴承15容纳在容纳壳体16中，该容纳壳体16又被锚固到框架(即，锚固到设备1的刚性结构，该刚性结构包括外部壳体3和与其成一体的其它部件)。

实际上，螺杆11以悬臂方式从壳体16突出。

更具体地，虽然不排除不同的实际选择，但传感器7在根据各种已知的操作模式中的任何一种操作的应变仪和称重传感器之间选择。

此外，传感器7轴向地面对并且靠近螺杆11的与杆9相对的第一端部11a，实际上以便通过检测在螺杆11上由约束作用产生的轴向位移来监测电极4a、5a的锁定力。

信号放大板优选地布置成靠近传感器7。

有利地，螺杆11的端部11a联接到轴向滚珠轴承17，该轴向滚珠轴承17进而安装在相应的支撑盘18上，该支撑盘18自由地轴向滑动。

以这种方式，轴向轴承17将旋转的螺杆11的约束作用传递到盘18，盘18不旋转(否则将不可能通过传感器7进行有效读取)，而是实际上仅允许小的轴向移动。传感器7实际上测量盘18的轴向滑动。

为了能够实现盘18的自由轴向移动，所述盘在两个导引销上滑动地居中。

更具体地说，在传感器7和盘18之间插入对中板19(为了简单起见，仅在图5中示出并且实际上大体上与传感器7接触)。

对中板19允许消除相对于传感器7不是轴向类型的任何种类的力，从而避免对测量的任何干扰。

有利地，设备1包括组件20，用于调节传感器7的轴向位置，以便识别正确的预加荷载并补偿任何游隙。

在通过附图(图4，特别是图5)中的示例提出的解决方案中，调节组件20包括用于传感器7的支撑板21，该支撑板关于传感器7布置成与盘18相对。

支撑板21可以通过具有小螺距(为了简单起见仅在图5中示出)的相应的调节平头螺杆22而轴向移动，直到其的确达到期望的轴向位置并且然后可以(在的确达到所需位置之后)通过通常是具有铜轴承的类型的相应的径向止动平头螺杆23(图5)被锁定。

显然，通过调节平头螺杆22致动的支撑板21的轴向运动允许将传感器7适当地压靠在盘18和对中板19上，以便确实获得最佳读数。

有利地，驱动单元由电动马达，优选为无刷类型的马达构成，并且通过缠绕在马达的输出轴上的带和与螺杆11是轴向一体的滑轮24连接到螺杆11。

根据本发明的设备的操作因此如下。

当电极4a、5a以激活配置布置并相互夹持两个或更多个部件时，通过将电流传送到电极4a、5a，可以实现其焊接。

钳爪4、5从非激活配置到激活配置(反之亦然)的相互运动通过适配机构6获得：以完全特别的和创新的方式，如设备1中所示，传感器7与机构6(并且特别是螺杆11)相关联直接地起作用，从而直接检测在激活配置中在电极4a、5a处产生的力(或转矩)。

更详细地说，钳爪4的移动由驱动单元(电动马达)致动，驱动单元(电动马达)通过带和滑轮24转动螺杆11(其是滚动滚珠螺杆)，而钳爪5保持固定。螺杆11接合元件12(优选地，螺母)，元件12又与杆9相关联，杆9围绕固定的枢轴10的旋转实际上导致钳爪4的运动。

在激活配置中，测量感兴趣的焊接参数，即夹持力或转矩，明显地与约束作用以及特别是由螺杆11产生的轴向约束作用直接相关，该约束作用作为所述夹持的结果，在机构6的各种元件上产生。

鉴于采用轴承组件13的选择，轴承组件13使由先前提到的约束作用(但仅仅是相反地定向的那些)在螺杆11上引起的小的轴向位移不存在反差，可以借助于传感器7检测所述作用并因此检测夹持力，传感器7沿着螺杆11的轨迹(更准确地说是面向并靠近第一端部11a)布置。

为了能够通过诸如传感器7的静态元件来检测旋转螺杆11上的轴向位移，轴向轴承17和支撑盘18有效地插入在所述传感器和螺杆11之间。

此外，如已经提到的，设备1有用地配备有调节组件20：通过作用在调节平头螺杆22上并因此作用在支撑板21上，可以消除存在的游隙并且将正确的预加荷载提供给传感器7；一旦这被完成，传感器7然后被具有铜尖端的两个径向止动平头螺杆23完全锁定，该两个径向止动平头螺杆23用作防松元件，并且因此用于防止传感器7失去其正确的预加荷载。

因此，设备1允许在焊接期间(在激活配置中)连续地读取力。

布置成与螺杆11轴向对齐的力传感器7直接读取由轴向压缩应力产生的力；所执行的测量因此与系统的刚性无关，而直接与可移动的钳爪4的闭合力相关联。

与常规类型的解决方案不同，明显地，测量也不受外部因素(大气压或其它因素)的影响，否则这些外部因素可能会损害读数的质量。

在此情境下，还应该注意的是，传感器7布置在壳体3内，处在相对于焊接区域被防护和保护的位置(作为与外部参数无关的进一步确认)。

此外，为传感器7所选择的位置对于相应的布线是非常实用和便利的。

实际上已经发现，因为采用力传感器，根据本发明的设备完全实现了预期的目的和目标，该力传感器与负责移动可移动的钳爪的机构的元件相关联，允许检测在夹持配置中由所述元件产生的约束作用以及因此检测电极的夹持力，从而对焊接参数进行令人满意的连续检查。

由此设想的本发明容许有多种修改和变化，所有这些修改和变化都在所附权利要求的范围内；所有的细节还可以由其它的技术上等效的要素代替。

在所示的示例性实施方案中，关于具体的实例给出的各个特性实际上可以与存在于其它示例性实施方案中的其他不同的特性互换。

实际上，根据要求以及根据现有技术水平，所使用的材料以及尺寸可以是任意的。