專利名稱：：縫焊設(shè)備和縫焊方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及用于在一對電極滾輪之間進(jìn)給工件的同時焊接工件的縫焊設(shè)備和縫焊方法。
背景技術(shù)：
：用于用在機(jī)動車輛等上的燃料箱例如通過將已經(jīng)被壓成給定形狀的兩個構(gòu)件的外周末端疊置并且隨后焊接被疊置的外周末端而制成。焊接好的外周末端可以具有二維或三維的彎曲形狀。一種根據(jù)相關(guān)技術(shù)的縫焊方法采用自動仿形設(shè)備，如在日本特許專利公開No.04294871中披露的那樣。自動仿形設(shè)備包括沿水平方向可旋轉(zhuǎn)地支撐的旋轉(zhuǎn)工作臺(table)、支撐在旋轉(zhuǎn)工作臺上用于在其上固定工件的工件托(rest)、安裝在旋轉(zhuǎn)工作臺的下表面上的網(wǎng)狀仿形凸輪、以及用于在電極壓迫中心線上的上、下旋轉(zhuǎn)電極下面的位置處抓住仿形凸輪兩側(cè)上的一對引導(dǎo)滾筒，其中仿形凸輪靠近固定至工件托的工件的凸緣段(包括直邊凸緣和拐角凸緣)的焊接基準(zhǔn)線。當(dāng)旋轉(zhuǎn)工作臺旋轉(zhuǎn)時，上、下旋轉(zhuǎn)電極的壓迫點(diǎn)沿著凸緣段的焊接基準(zhǔn)線相對移動。根據(jù)在日本專利公開No.04294871中披露的縫焊方法，當(dāng)焊接條件改變時，如，當(dāng)焊接速率(旋轉(zhuǎn)工作臺的旋轉(zhuǎn)速度)增加時，由上、下旋轉(zhuǎn)電極的實際壓迫點(diǎn)跟隨的軌跡，即，焊接軌跡，趨向于改變。結(jié)果，上、下旋轉(zhuǎn)電極可能從工件上移位(脫軌)，或者可能咬入工件的主體，這極大地?fù)p害了產(chǎn)品質(zhì)量。上述問題的一種解決方案將會使使焊接軌跡與焊接基準(zhǔn)線一致。然而，這種解決方案耗時且要求消耗大量工件在試驗基礎(chǔ)上，因為必須重復(fù)在CAD數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上確定焊接基準(zhǔn)線的過程、基于確定的焊接基準(zhǔn)線制造仿形凸輪的過程和用于在不同的焊接條件下執(zhí)行縫焊的過程。在其中在工件被六軸機(jī)器人沿確定的路徑移動的接縫焊接工件的縫焊工藝中，以及采用仿形凸輪的縫焊工藝中，也經(jīng)歷上述困難。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種用于在具有凸緣段的各種形狀的工件上進(jìn)行高質(zhì)量的接縫工藝的縫焊設(shè)備和縫焊方法，這是通過防止由上、下旋轉(zhuǎn)電極形成的焊接軌跡從在凸緣段上確定的焊接基準(zhǔn)線移位來實現(xiàn)的。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于焊接圍繞工件的工件本體延伸的凸緣段的縫焊設(shè)備，包括兩個旋轉(zhuǎn)電極，用于在接縫焊接所述凸緣段時在其間夾持所述凸緣段；支撐件，用于使所述兩個旋轉(zhuǎn)電極在所述凸緣段的寬度方向上的運(yùn)動相互同步；電極壓迫裝置，用于將所述兩個旋轉(zhuǎn)電極中的至少一個壓向所述工件本體；滾筒，抵靠在所述凸緣段的端面上；和滾筒調(diào)節(jié)裝置，用來調(diào)節(jié)所述滾筒的位置。由于所述支撐件使兩個旋轉(zhuǎn)電極沿凸緣段寬度方向的運(yùn)動相互同步，因為一個旋轉(zhuǎn)電極和凸緣段之間的接觸點(diǎn)以及另一個旋轉(zhuǎn)電極和凸緣段之間的接觸點(diǎn)保持為相互對齊。因此，可以在凸緣段被旋轉(zhuǎn)電極穩(wěn)固地夾持時可靠地焊接凸緣段。而且，由于電極壓迫裝置將兩個電極滾輪中的至少一個壓向工件本體，則由兩個電極滾輪形成的焊接軌跡不會從預(yù)設(shè)的焊接基準(zhǔn)線上偏離?；蛘弑硎鰹?，焊接軌跡不會從焊接基準(zhǔn)線朝向凸緣段的端面移開，且焊接軌跡不會從凸緣段上移位(脫軌)。而且，由于滾筒抵靠凸緣段的端面并且滾筒調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)滾筒的位置，則根據(jù)凸緣段的形狀，例如根據(jù)凸緣段的凸緣段的端面平直延伸的平直部分和凸緣段的所述端面彎曲的角部，使從凸緣段的端面至焊接軌跡的距離基本恒定?？商鎿Q地，可以使從凸緣段的端面至焊接軌跡的距離基本恒定，而不管凸緣段的平直部分和角部。這種根據(jù)凸緣段的情況而基本恒定的距離指的是，從凸緣段的端面至焊接軌跡的距離(其基本上與平直部分的預(yù)設(shè)距離一致)，以及從凸緣段的端面至焊接軌跡的距離(其基本上與角部的預(yù)設(shè)距離一致)。由于旋轉(zhuǎn)電極中的至少一個被壓向工件本體，則凸緣段的端面相對地保持為一直抵靠在滾筒上。因此，可以容易地識別滾筒的當(dāng)前位置，或者換句話說，可以容易地將滾筒的當(dāng)前位置認(rèn)定為凸緣段的端面的位置。因此容易用滾筒調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)滾筒的位置。還防止電極滾輪咬入工件本體。因此，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，根據(jù)或不管凸緣段的形狀，可以使由兩個旋轉(zhuǎn)電極形成的焊接軌跡基本上恒定，并且可以可靠地沿著預(yù)設(shè)的焊接基準(zhǔn)線來接縫焊接凸緣段。因此，沒有必要在僅僅為了使焊接軌跡與焊接基準(zhǔn)線對準(zhǔn)的目的而進(jìn)行的試驗基礎(chǔ)上接縫焊接大量工件。更確切地說，可以基于例如已經(jīng)由三維CAD系統(tǒng)在幾何上確定的教導(dǎo)數(shù)據(jù)，簡單地接縫焊接工件。在上述縫焊設(shè)備中，所述電極壓迫裝置可以壓迫所述旋轉(zhuǎn)電極，以相對于旋轉(zhuǎn)電極在所述凸緣段行進(jìn)所沿的方向，使所述旋轉(zhuǎn)電極的前端更靠近所述工件本體，由此使所述旋轉(zhuǎn)電極行進(jìn)所沿的方向相對于焊接所述凸緣段所沿的方向傾斜。電極壓迫裝置可以使旋轉(zhuǎn)電極繞垂直于凸緣段的旋轉(zhuǎn)電極接觸凸緣段的部分的線旋轉(zhuǎn)。因此，電極壓迫裝置可以由簡單的機(jī)構(gòu)構(gòu)成。焊接所述凸緣段所沿的方向和所述旋轉(zhuǎn)電極行進(jìn)所沿的方向優(yōu)選以大于0°但等于或小于10°的角度(θ)成角度地相互間隔開。如果所述角度太大，則阻止了電極滾輪旋轉(zhuǎn)，并且電極滾輪傾向于在凸緣段上行進(jìn)時在其上滑動，導(dǎo)致焊接質(zhì)量降低。滾筒調(diào)節(jié)裝置可以包括安裝在所述支撐件上的活動軸，所述滾筒安裝在所述活動軸的遠(yuǎn)端上，以及用于控制所述活動軸伸出或縮回的距離的控制器。通過控制活動軸伸出或縮回的距離，可以根據(jù)或不管凸緣段的形狀，使從凸緣段的端面至焊接軌跡的距離基本上恒定。活動軸優(yōu)選包括氣動缸、液體壓力汽缸(包括液壓缸)、絲杠機(jī)構(gòu)等等?？商鎿Q地，滾筒調(diào)節(jié)裝置可以包括活動軸，由彈性構(gòu)件安裝在所述支撐件上并且沿著所述兩個旋轉(zhuǎn)電極排列所沿的方向可移動，所述滾筒安裝在所述活動軸的遠(yuǎn)端上；和控制器，用于控制所述活動軸伸出或縮回的距離。采用這種結(jié)構(gòu)，即使凸緣段具有垂直彎曲形狀，在接縫焊接凸緣段時，滾筒可以順著凸緣段的垂直彎曲形狀。因此，可以令人滿意地接縫焊接可能屬于復(fù)雜形狀的凸緣段。可替換地，滾筒調(diào)節(jié)裝置可以包括活動軸，支撐在位于所述兩個旋轉(zhuǎn)電極中的至少一個和所述支撐件之間的臂構(gòu)件上，所述滾筒安裝在所述活動軸的遠(yuǎn)端上；和控制器，用于控制所述活動軸(84)伸出或縮回的距離。采用這種結(jié)構(gòu)，可以使活動軸的最大行程變小，而不管從旋轉(zhuǎn)電極至支撐件的長度。因此，可以減小滾筒調(diào)節(jié)裝置的尺寸。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種用于在圍繞工件的工件本體延伸的凸緣段夾在兩個旋轉(zhuǎn)電極之間時焊接所述凸緣段的縫焊方法，該方法包括下述步驟使所述兩個旋轉(zhuǎn)電極在所述凸緣段的寬度方向上的運(yùn)動彼此同步；以及在將所述兩個旋轉(zhuǎn)電極中的至少一個壓向所述工件本體并將滾筒保持為抵靠在所述凸緣段的端面上時，接縫焊接所述凸緣段。該縫焊方法還可以包括下述步驟壓迫所述旋轉(zhuǎn)電極，以相對于所述旋轉(zhuǎn)電極在所述凸緣段上行進(jìn)所沿的方向使所述旋轉(zhuǎn)電極的前端更靠近所述工件本體，由此使所述旋轉(zhuǎn)電極行進(jìn)所沿的方向相對于焊接所述凸緣段所沿的方向傾斜。焊接所述凸緣段所沿的方向和所述旋轉(zhuǎn)電極行進(jìn)所沿的方向優(yōu)選應(yīng)當(dāng)以大于0°但等于或小于10°的角度(θ)成角度地相互間隔開。如上所述，通過防止由上、下旋轉(zhuǎn)電極形成的焊接軌跡偏離在工件的凸緣段上確定的焊接基準(zhǔn)線，根據(jù)本發(fā)明的縫焊設(shè)備和縫焊方法使得能夠在具有凸緣段的各種形狀的工件上進(jìn)行高質(zhì)量的接縫工藝。根據(jù)接下來的描述同時結(jié)合其中以說明性例子的方式示出本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的附圖，本發(fā)明的上述和其它目標(biāo)、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯。圖1為根據(jù)本發(fā)明一實施方式的縫焊設(shè)備的前視圖；圖2為由圖1中示出的縫焊設(shè)備焊接的工件的例子的透視圖；圖3為示出轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)啟動以使電極滾輪和支撐臺轉(zhuǎn)動通過預(yù)定角度的方式的俯視圖；圖4為示出在由機(jī)器人保持的工件被接縫焊接的同時在電極滾輪之間進(jìn)給該工件的片段透視圖；圖5Α為示出工件被接縫焊接的同時電極滾輪沿與焊接基準(zhǔn)線的方向?qū)R的方向行進(jìn)的片段俯視圖；圖5Β為示出工件被接縫焊接的同時電極滾輪沿傾斜于焊接基準(zhǔn)線的方向的方向行進(jìn)的片段俯視圖；圖6為示出工件被焊接的同時工件的凸緣段被夾在電極滾輪之間的前視圖，其中為了圖示而省略了一部分；圖7為用于控制滾筒的位置的滾筒控制裝置的方塊圖；圖8為示出凸緣段的第一平直部、角部和第二平直部被連續(xù)接縫焊接的示意性俯視圖；圖9為用于控制滾筒的速度的滾筒控制裝置的方塊示意圖；圖10為用于控制滾筒的轉(zhuǎn)矩的滾筒控制裝置的方塊示意圖；圖11為示出用于保持活動軸的機(jī)構(gòu)的第一變型的前視圖，其中為了圖示省略了一部分；以及圖12為示出用于保持活動軸的機(jī)構(gòu)的第二變型的前視圖，其中為了圖示省略了一部分。具體實施例方式以下將參照圖1至12詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的縫焊設(shè)備和縫焊方法。圖1以前視圖示出根據(jù)本發(fā)明實施方式的縫焊設(shè)備10?？p焊設(shè)備10用來對工件12進(jìn)行電阻焊，其包括兩個疊置的壓制構(gòu)件(金屬構(gòu)件)，同時工件12在一對電極滾輪之間進(jìn)給，即，上電極滾輪14a和下電極滾輪14b(旋轉(zhuǎn)電極)。以下將描述由縫焊設(shè)備10焊接的工件12的例子。如圖2所示，工件12用作摩托車燃料箱，并且包括具有各自的凸緣段16的兩個工件本體18，凸緣段16繞其延伸并相互疊置。疊置的凸緣段16也可以集體稱為凸緣段16，從而結(jié)合的工件本體18可以集體稱為工件本體18。相當(dāng)于接縫焊接凸緣段16的基準(zhǔn)的焊接基準(zhǔn)線A(參見點(diǎn)劃線)在凸緣段16上建立。關(guān)于焊接基準(zhǔn)線A的信息和關(guān)于凸緣段16端面的信息借助于三維CAD系統(tǒng)確定。更具體地，關(guān)于凸緣段16端面的大量頂點(diǎn)數(shù)據(jù)和關(guān)于焊接基準(zhǔn)線A的大量頂點(diǎn)數(shù)據(jù)彼此相關(guān)，并且這些頂點(diǎn)數(shù)據(jù)被排列為地圖信息，其存儲在存儲器(未示出)中。將要由縫焊設(shè)備10焊接的工件12可選擇地包括在諸如四輪機(jī)動車之類的其它車輛上使用的燃料箱。工件還可以包括罐、電氣裝置或任何一種工業(yè)制品。如圖1所示，縫焊設(shè)備10包括由多個框架構(gòu)造的主體22，安裝在主體22的工作臺24上并分別包括上電極滾輪(旋轉(zhuǎn)電極)14a和下電極滾輪(旋轉(zhuǎn)電極)14b的上、下電極機(jī)構(gòu)26a、26b，支撐件28(上、下電極機(jī)構(gòu)26a、26b通過其支撐在工作臺24上)，用于控制上、下電極機(jī)構(gòu)26a、26b等的電極控制器30，以及用于沿著水平面圍繞支柱32在約90度的角度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動主體22的轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)34(電極壓迫裝置；參見圖3)。上電極機(jī)構(gòu)26a包括用于根據(jù)來自電極控制器30的命令而垂直移動和旋轉(zhuǎn)上電極滾輪14a的上電極驅(qū)動單元36a、第一臂構(gòu)件38a(上電極滾輪14a通過其以懸臂方式支撐在上電極驅(qū)動單元36a上)、和第一驅(qū)動軸40a，該驅(qū)動軸軸向中心地安裝在第一臂構(gòu)件38a上并用于將來自上電極驅(qū)動單元36a的驅(qū)動功率傳遞到上電極滾輪14a。類似地，下電極機(jī)構(gòu)26b包括用于根據(jù)來自電極控制器30的命令垂直移動和旋轉(zhuǎn)下電極滾輪14b的下電極驅(qū)動單元36b、第二臂構(gòu)件38b(下電極滾輪14b通過其以懸臂方式支撐在下電極驅(qū)動單元36b上)、和第二驅(qū)動軸40b，該驅(qū)動軸軸向中心地安裝在第二臂構(gòu)件38b上并用于將來自下電極驅(qū)動單元36b的驅(qū)動功率傳遞至下電極滾輪14b。當(dāng)上電極滾輪14a和下電極滾輪14b啟動以相向移動時，它們壓迫工件12的凸緣段16，使得凸緣段16被上電極滾輪14a和下電極滾輪14b夾緊。由上電極滾輪14a和下電極滾輪14b施加至凸緣段16的壓力可以由來自電極控制器30的命令調(diào)節(jié)。特別地，由于上電極機(jī)構(gòu)26a和下電極機(jī)構(gòu)26b由支撐件28支撐在工作臺24上，上電極機(jī)構(gòu)26a和下電極機(jī)構(gòu)26b可以相對于工件12的凸緣段16彼此同時移動，如，沿凸緣段16的寬度方向，或者沿從凸緣段16的端面向工件本體18的方向。上電極驅(qū)動單元36a和下電極驅(qū)動單元36b可以包括各自的致動器，每個致動器具有汽缸和活塞?？商鎿Q地，上電極驅(qū)動單元36a和下電極驅(qū)動單元36b可以包括各自的致動器，每個致動器具有用于垂直移動上電極滾輪14a和下電極驅(qū)動單元36b的壓電裝置，并且還可以包括各自的馬達(dá)(諸如伺服馬達(dá)之類)用于旋轉(zhuǎn)上電極滾輪14a和下電極驅(qū)動單元36b。上電極機(jī)構(gòu)26a包括用于檢測上電極滾輪14a的角位移的角辨向器42，以便檢測凸緣段16進(jìn)給的距離?？p焊設(shè)備10還包括用于在上電極滾輪14a和下電極滾輪14b之間保持并進(jìn)給工件12的機(jī)械手50，以及用作用于全面控制包括機(jī)械手50的設(shè)備的控制器的控制裝置52。在下文將示出上電極滾輪14a和下電極滾輪14b，并將其共同描述為電極滾輪14。轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)34包括在其上支撐主體22的支撐板54、旋轉(zhuǎn)地安裝在支撐板54上的支柱32、向下與支撐板54隔開并支撐支柱32的基座56、用于圍繞支柱32的軸線(其稱為轉(zhuǎn)動中心軸線0)使支撐板54水平旋轉(zhuǎn)預(yù)定角度的轉(zhuǎn)動組件58、和旋轉(zhuǎn)地安裝在支撐板54的底部上并在由轉(zhuǎn)動組件58旋轉(zhuǎn)支撐板54時在基座56上進(jìn)行滾動運(yùn)動的多個滾筒60。轉(zhuǎn)動組件58包括固定地安裝在支撐板54上的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)62、與旋轉(zhuǎn)馬達(dá)62結(jié)合的減速器64、連接至旋轉(zhuǎn)馬達(dá)62的電機(jī)軸的小齒輪66、以及固定至基座56并與小齒輪66嚙合的弓形支架68。旋轉(zhuǎn)馬達(dá)62例如可以包括伺服馬達(dá)。當(dāng)旋轉(zhuǎn)馬達(dá)62由電連接至其上的電源(未示出)供電時，小齒輪66圍繞它的軸線沿某一方向旋轉(zhuǎn)，由此使小齒輪66和支架68保持嚙合，以沿著水平面在約90度的角度范圍內(nèi)繞支柱32轉(zhuǎn)動支撐板54(參見圖3)。轉(zhuǎn)動中心軸線0延伸通過工件12的凸緣段16上的焊接點(diǎn)Pw(壓迫點(diǎn))，該工件12進(jìn)給在電極滾輪14之間。因此，上電極滾輪14a和下電極滾輪14b與支撐板54繞焊接點(diǎn)Pw在約90度的角度范圍內(nèi)一致地有角度地移動(參見圖1和3)。夾在電極滾輪14之間并由此被焊接的工件12的凸緣段16上的焊接點(diǎn)Pw，保持與支柱32的轉(zhuǎn)動中心軸線0垂直對齊(參見圖1)。圖4以片段透視圖示出了工件12進(jìn)給在電極滾輪14之間的同時，在工件12由機(jī)械手50保持時被接縫焊接的方式。如圖1和4所示，機(jī)械手50包括熟知的工業(yè)多關(guān)節(jié)機(jī)械手，其是可編程操作的。機(jī)械手50可以用安裝在在臂70的頂端的工件保持夾具72來保持工件12，并且可以將工件12移至期望位置和期望姿勢。工件保持夾具72連接至臂70頂端的凸緣74，測壓元件(loadcell)76夾在它們之間。測壓元件76包括熟知的六軸(六分力)測壓元件，包括固定至直的中空圓筒形容器(未示出)中的承載構(gòu)件的多個應(yīng)變計。測壓元件76可以檢測沿著三個軸的力，包括作為正交坐標(biāo)系統(tǒng)的測壓元件坐標(biāo)系統(tǒng)Cl的Xl軸、Yl軸和Zl軸，以及檢測圍繞這三個軸的力矩(所述力和力矩也稱為"六軸數(shù)據(jù)")(參見圖4)。在圖4中，還示出了形成另一個正交坐標(biāo)系統(tǒng)的參考坐標(biāo)系統(tǒng)C，具有Z軸，沿所述Z軸電極滾輪14在其上的焊接點(diǎn)Pw處壓迫工件12(Z方向)、機(jī)械手50在其上的焊接點(diǎn)Pw處進(jìn)給工件12所沿的X軸(X方向)、以及垂直于Z軸和X軸延伸的Y軸(Y方向)。在控制裝置52的控制下，根據(jù)預(yù)設(shè)教導(dǎo)數(shù)據(jù)，機(jī)械手50操作為在所有時間在焊接點(diǎn)Pw處沿X方向進(jìn)給工件12。當(dāng)機(jī)械手50操作時，參考坐標(biāo)系統(tǒng)C被固定，而測壓元件坐標(biāo)系統(tǒng)Cl根據(jù)機(jī)械手50的臂70的操作角度而旋轉(zhuǎn)。因此，在縫焊設(shè)備10進(jìn)行正常焊接操作時，參考坐標(biāo)系統(tǒng)C和測壓元件坐標(biāo)系統(tǒng)Cl的各個軸相互移位(參見圖4)。為了在工件12的凸緣段16上進(jìn)行縫焊工藝，如圖5A所示，機(jī)械手50在焊接點(diǎn)Pw處進(jìn)給工件12所沿的X方向上保持與旋轉(zhuǎn)的電極滾輪14進(jìn)給工件12所沿的Xe方向?qū)?zhǔn)。在這種情況中，作為力沿Y方向施加的Y方向載荷Fy為0(參見圖5A中的虛線箭頭)。凸緣段16的已經(jīng)由電極滾輪14焊接的部分稱為焊接軌跡B。為了改善焊接質(zhì)量，優(yōu)選的是從7凸緣段16的端面16a至焊接軌跡B的距離L基本上恒定。根據(jù)本實施方式，如圖5B所示，機(jī)械手50在焊接點(diǎn)Pw處進(jìn)給工件12所沿的X方向和旋轉(zhuǎn)的電極滾輪14進(jìn)給工件12所沿的Xe方向，被有意且明確地保持為相互不對準(zhǔn)。也就是說，電極滾輪14壓向工件本體18，以使(旋轉(zhuǎn)的電極滾輪14進(jìn)給工件12所沿的)Xe方向相對于(機(jī)械手50在焊接點(diǎn)Pw處進(jìn)給工件12所沿的)X方向傾斜。更具體地，如圖1和4所示，轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)34圍繞支柱32旋轉(zhuǎn)主體22，以將X方向和Xe方向保持為相互有角度地隔開角度θ，該角度大于0°但等于或小于10°。電極滾輪14被壓迫為使得其前端相對于電極滾輪14行進(jìn)所沿的Xc方向(參考圖5Β中的點(diǎn)劃線)移位到更靠近工件本體18處。因此，電極滾輪14行進(jìn)所沿的Xc方向相對于凸緣段16焊接所沿的方向(焊接基準(zhǔn)線A的方向)傾斜。在這種情況中，轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)34圍繞支柱32轉(zhuǎn)動主體22，以使焊接基準(zhǔn)線A方向和Xc方向之間的角度θ大于0°但等于或小于10°。為了使該角度θ大于0°但等于或小于10°，如圖5Β所示，Xc方向傾斜于焊接基準(zhǔn)線Α，以使電極滾輪14的前端更靠近工件本體18。此時，Y方向載荷Fy被檢測為正載荷，如，+0.2kN。由于Y方向載荷Fy根據(jù)該角度θ改變，因此預(yù)設(shè)Y方向載荷Fy的范圍(容許范圍)，以滿足該角度Θ，該角度θ大于0°但等于或小于10°，并且控制轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)34以將由測壓元件76檢測的Y方向載荷Fy保持在容許范圍內(nèi)。如果角度θ太大，則阻止了電極滾輪14的旋轉(zhuǎn)，并且電極滾輪14傾向于在凸緣段16上行進(jìn)時在其上滑動，導(dǎo)致焊接質(zhì)量降低。根據(jù)本實施方式，如圖1和6所示，縫焊設(shè)備10還包括滾筒80和用于調(diào)節(jié)滾筒80的位置的滾筒調(diào)節(jié)裝置82，滾筒80抵靠在工件12的凸緣段16的端面16a上。滾筒80為繞線筒形狀，其通常為圓筒形。滾筒80具有圓周面，其沿著它的軸線在其軸向相對端面之間平滑地凹入，具有比軸向相對端面的直徑小的軸向中間直徑。因此，工件12的凸緣段16的端面16a容易保持為抵靠在滾筒80的軸向中間區(qū)域上。滾筒調(diào)節(jié)裝置82包括活動軸84和設(shè)置在電極控制器30上的滾筒控制裝置86(控制器)，活動軸84具有安裝在支撐件28上的近端和其上旋轉(zhuǎn)地安裝滾筒80的遠(yuǎn)端，滾筒控制裝置86(控制器)用于控制活動軸84軸向移動的距離，即，活動軸84延伸或縮回的距離?；顒虞S84優(yōu)選包括氣動缸、液體壓力缸(包括液壓缸)、絲杠機(jī)構(gòu)等。當(dāng)活動軸84軸向移動時，活動軸84可以沿活動軸84的軸向方向使凸緣段16的端面16a移位，由此改變從凸緣段16的端面16a至焊接軌跡B的距離L。換句話說，通過控制活動軸84伸或縮的距離，從凸緣段16的端面16a至焊接軌跡B的距離L可以保持為基本恒定。這種基本恒定的距離指的是在3σ條件下偏離預(yù)定距離1.5或更小范圍的距離。滾筒控制裝置86可以進(jìn)行位置控制過程(參見圖7)、速度控制過程(參見圖9)和轉(zhuǎn)矩控制過程(參見圖10)。為了使用滾筒控制裝置86進(jìn)行位置控制過程，如果活動軸84包括絲杠機(jī)構(gòu)，則如圖7所示，滾筒控制裝置86包括與活動軸84結(jié)合的用于檢測絲杠機(jī)構(gòu)的馬達(dá)90的角位移的角辨向器92、基于來自角辨向器92的信號用于計算活動軸84伸或縮的距離的伸出/收縮距離計算器94、用于計算凸緣段16進(jìn)給的恒定距離的進(jìn)給距離計算器96、用于存儲包含關(guān)于活動軸84伸或縮距離的教導(dǎo)數(shù)據(jù)(對于凸緣段16進(jìn)給的每個恒定距離設(shè)定和配置所述教導(dǎo)數(shù)據(jù))的存儲器100、用于針對凸緣段16進(jìn)給的每個恒定距離從存儲器100中的第一信息表98中讀取教導(dǎo)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)讀取器102、以及馬達(dá)控制器104，該馬達(dá)控制器用于基于由數(shù)據(jù)讀取器102讀出的教導(dǎo)數(shù)據(jù)和由伸展/收縮距離計算器94計算的關(guān)于活動軸84伸出或縮回的距離而控制馬達(dá)90?；趤碜越Y(jié)合在上電極機(jī)構(gòu)26a中的角辨向器42(參見圖1)的被檢測到的信號，進(jìn)給距離計算器96計算凸緣段16進(jìn)給的恒定距離。進(jìn)給距離計算器96在每次計算恒定距離時輸出脈沖信號。基于從進(jìn)給距離計算器96輸出的脈沖信號，數(shù)據(jù)讀取器102從第一信息表98周期性地(順序地)讀出教導(dǎo)數(shù)據(jù)。馬達(dá)控制器104控制馬達(dá)90，以伸展或收縮活動軸84，從而使從第一信息表98讀出的教導(dǎo)數(shù)據(jù)和由伸展/收縮距離計算器94計算出的距離相等。以這種方式，可以使從凸緣段16的端面16a至實際焊接軌跡B的距離L基本恒定。例如，如圖8所示，假設(shè)凸緣段16的端面16a的沿直線方向延伸的第一平直部Z1、凸緣段16的端面16a彎曲的角部Z2和凸緣段16的端面16a的沿直線方向延伸的第二平直部Z3被順序接縫焊接。在第一平直部Zl上，電極滾輪14行進(jìn)所沿的Xc方向傾斜于第一平直部Zl被焊接所沿的方向，即，在第一平直部Zl上建立的直的焊接基準(zhǔn)線Al的方向。同時，基于為第一平直部Zl確定的教導(dǎo)數(shù)據(jù)，控制活動軸84伸或縮的距離(參見圖6)，以使從端面16a至凸緣段16的第一平直部Zl中的實際焊接軌跡B(參見圖5B)的距離L基本上與為第一平直部Zl預(yù)設(shè)的給定距離一致。與為第一平直部Zl預(yù)設(shè)的距離基本一致的距離L指的是在3ο條件下偏離預(yù)定距離1.5或更小范圍的距離。這種定義應(yīng)當(dāng)適用于下文將描述的其中使距離L基本與任何預(yù)設(shè)距離一致的內(nèi)容。在角部Z2上，電極滾輪14行進(jìn)所沿的Xc方向相對于角部Z2焊接所沿的方向，即相對于與在角部Z2上建立的彎曲焊接基準(zhǔn)線A2相切的方向Xd，傾斜。同時，基于為角部Z2確定的教導(dǎo)數(shù)據(jù)，控制活動軸84伸或縮的距離，以使從端面16a至凸緣段16的角部Z2中的實際焊接軌跡B的距離L基本上與為角部Z2預(yù)設(shè)的給定距離一致。在第二平直部Z3上，與第一平直部Zl—樣，電極滾輪14行進(jìn)所沿的Xc方向傾斜于第二平直部Z3被焊接所沿的方向，即，在第二平直部Z3上建立的直的焊接基準(zhǔn)線A3的方向。同時，基于為第二平直部Z3確定的教導(dǎo)數(shù)據(jù)，控制活動軸84伸或縮的距離，以使從端面16a至凸緣段16的第二平直部Z3中的實際焊接軌跡B的距離L基本上與為第二平直部Z3預(yù)設(shè)的給定距離一致。在上述實施方式中，從凸緣段16的端面16a至實際焊接軌跡B的距離L保持為基本上與取決于凸緣段16的形狀的預(yù)設(shè)距離一致。然而，所述距離L也可以保持為基本與恒定距離一致，而不管凸緣段16的形狀。如圖9所述，為了用滾筒控制裝置86進(jìn)行速度控制過程，滾筒控制裝置86包括與活動軸84結(jié)合的用于檢測絲杠機(jī)構(gòu)的馬達(dá)90的角位移的角辨向器92、用于基于來自角辨向器92的檢測到的信號而計算活動軸84伸或縮的距離的伸展/收縮距離計算器94、用于計數(shù)參考時鐘信號并為每個恒定進(jìn)給時間輸出脈沖信號的定時器110、用于儲存第二信息表112(其中包含關(guān)于每個恒定進(jìn)給時間活動軸84伸或縮距離的教導(dǎo)數(shù)據(jù)(為每個恒定進(jìn)給時間設(shè)定和配置所述教導(dǎo)數(shù)據(jù))的存儲存儲器100、用于為每個恒定進(jìn)給時間從存儲器100中的第二信息表112讀取教導(dǎo)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)讀取器102、以及用于基于由數(shù)據(jù)讀取器102讀取的教導(dǎo)數(shù)據(jù)和由伸展/收縮距離計算器94計算的關(guān)于活動軸84伸或縮距離的信息，而控制馬達(dá)90的馬達(dá)控制器104?；趶亩〞r器110輸出的脈沖信號，數(shù)據(jù)讀取器102從第二信息表112周期性地(順序地)讀出教導(dǎo)數(shù)據(jù)。馬達(dá)控制器104控制馬達(dá)90，以伸展或收縮活動軸84，從而使伸展/收縮距離計算器94計算的距離和從第二信息表112讀出的教導(dǎo)數(shù)據(jù)相等。以這種方式，可以使從凸緣段16的端面16a至實際焊接軌跡B的距離L基本恒定。為了采用滾筒控制裝置86進(jìn)行轉(zhuǎn)矩控制過程，如圖10所示，滾筒控制裝置86包括位于活動軸84和支撐件28之間的用于檢測軸向施加至活動軸84的壓力的壓力傳感器114、用于基于來自壓力傳感器114的檢測到的信號(即表示施加至活動軸84的當(dāng)前壓力的信號)和預(yù)設(shè)恒定壓力(即存儲在寄存器116中的壓力信息)來確定活動軸84伸展或收縮所沿的方向的伸展/收縮方向計算器118、以及用于基于來自壓力傳感器114的檢測到的信號、來自寄存器116的壓力信息和由伸展/收縮方向計算器118確定的與活動軸84伸或縮所沿的方向相關(guān)的信息，而控制馬達(dá)90的馬達(dá)控制器104。馬達(dá)控制器104給馬達(dá)90通電，以沿一個或另一方向，基于來自伸展/收縮方向計算器118的表示活動軸84伸或縮方向的方向信息，使旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。馬達(dá)控制器104控制馬達(dá)90，以伸展或收縮活動軸84，從而使由來自壓力傳感器114的由檢測到的信號表示的壓力與預(yù)設(shè)恒定壓力相等。以這種方式，可以使從凸緣段16的端面16a至實際焊接軌跡B的距離L基本恒定。如上文描述的那樣構(gòu)造了主要根據(jù)本實施方式的縫焊設(shè)備10。接下來，下文將描述縫焊設(shè)備10的操作和優(yōu)點(diǎn)。在焊接過程中，工件12最初由機(jī)械手50的包括工件保持夾具72的臂70保持。當(dāng)臂70啟動時，在工件12沿著電極滾輪14之間的焊接基準(zhǔn)線A進(jìn)給時，由此保持的工件12可以容易地移位至期望姿態(tài)(參見圖1和4)。在控制裝置52的控制下，由分別由上電極機(jī)構(gòu)26a和下電極機(jī)構(gòu)26b旋轉(zhuǎn)的上電極滾輪14a和下電極滾輪14進(jìn)給的工件12的運(yùn)動，與由臂70進(jìn)給的工件12的運(yùn)動同步。上電極機(jī)構(gòu)26a和下電極機(jī)構(gòu)26b的旋轉(zhuǎn)速度由例如從控制裝置52輸出的馬達(dá)控制信號控制?？刂蒲b置52被預(yù)先提供對應(yīng)于焊接基準(zhǔn)線A等的期望的數(shù)值控制信息。機(jī)械手50被控制為基于從機(jī)械手控制器輸出的機(jī)械手控制信號而進(jìn)行各種動作。隨后，臂70操作為使工件12的凸緣段16夾在上電極滾輪14a和下電極滾輪14b之間(參見圖6)。上電極滾輪14a和下電極滾輪14b被上電極機(jī)構(gòu)26a和下電極機(jī)構(gòu)26b彼此隔開給定距離?；趤碜噪姌O控制器30的命令，上電極驅(qū)動單元36a和下電極驅(qū)動單元36b使第一臂構(gòu)件38a和第二臂構(gòu)件38b朝向彼此移位，由此將工件12的凸緣段16(焊接起始位置)夾在上電極滾輪14a和下電極滾輪14b之間。上電極驅(qū)動單元36a和下電極驅(qū)動單元36b壓迫上電極滾輪14a和下電極滾輪14b朝向彼此，以在凸緣段16上施加一定的壓力。所述壓力沿圖4中的Z軸方向，即，沿與轉(zhuǎn)動中心軸線0對齊的方向施加。隨后，控制裝置52控制電源裝置(未示出)，以向已經(jīng)夾住工件12的凸緣段16的上電極滾輪14a和下電極滾輪14b供應(yīng)電流。同時，上電極滾輪14a和下電極滾輪14b被旋轉(zhuǎn)，以沿著焊接基準(zhǔn)線A接縫焊接工件12的凸緣段16(參見圖6)。因此，當(dāng)工件12被接縫焊接時，電極滾輪14被壓迫以相對于電極滾輪14行進(jìn)所沿的方向使電極滾輪14的前端更靠近工件本體18，由此使由旋轉(zhuǎn)電極滾輪14進(jìn)給的工件12所沿的方向相對于由機(jī)械手50進(jìn)給工件12所沿的方向傾斜。更具體地，如圖5B所示，轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)34圍繞支柱32旋轉(zhuǎn)主體22，以保持機(jī)械手50進(jìn)給工件12所沿的X方向和旋轉(zhuǎn)的電極滾輪14進(jìn)給工件12所沿的Xe方向，彼此以大于0°但等于或小于10°的角度θ成角度地間隔開。此外，滾筒控制裝置86伸展或收縮活動軸84，以沿活動軸84的軸向方向移位凸緣段16的端面16a(滾筒80保持為與該端面抵靠)。因此，通過簡單地伸展或收縮活動軸84，可以容易地改變從凸緣段16的端面16a至實際焊接軌跡B的距離L。換句話說，通過控制活動軸84伸或縮的距離，可以使從凸緣段16的端面16a至實際焊接軌跡B的距離L基本恒定。采用根據(jù)本實施方式的縫焊設(shè)備10，由于上電極滾輪14a和下電極滾輪14b沿凸緣段16寬度方向的運(yùn)動被支撐件28相互同步，因此上電極滾輪14a和凸緣段16之間的接觸點(diǎn)以及下電極滾輪14b和凸緣段16之間的接觸點(diǎn)保持為相互對準(zhǔn)。因此，在凸緣段16被上電極滾輪14a和下電極滾輪14b牢固地夾持時，可以可靠地焊接凸緣段16。由于轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)34將電極滾輪14壓向工件本體18，則由上電極滾輪14a和下電極滾輪14b形成的焊接軌跡B不從預(yù)設(shè)的焊接基準(zhǔn)線A上偏離。具體地，焊接軌跡B不會從焊接基準(zhǔn)線A移開且不移向凸緣段16的端面16a。焊接軌跡B也不從凸緣段16上移位(脫軌)。滾筒80保持為抵靠在凸緣段16的端面16a上，并且滾筒80由滾筒調(diào)節(jié)裝置82調(diào)節(jié)位置。因此，可以使從凸緣段16的端面16a至焊接軌跡B的距離L基本上恒定。特別地，由于電極滾輪14被壓向工件本體18，則凸緣段16的端面16a保持為一直抵靠在滾筒80上。因此，可以容易地識別滾筒80的當(dāng)前位置，或者換句話說，可以容易地將滾筒80的當(dāng)前位置認(rèn)定為凸緣段16的端面16a的位置。因此容易用滾筒調(diào)節(jié)裝置82調(diào)節(jié)滾筒80的位置。還防止電極滾輪14咬入工件本體18。采用根據(jù)本實施方式的縫焊設(shè)備10，如上所述，根據(jù)凸緣段16的其中端面16a平直延伸的平直部分和凸緣段16的其中端面16a彎曲的角部，可以使由電極滾輪14形成的從凸緣段16的端面16a至焊接軌跡B的距離L基本恒定。不需要在僅僅為了使焊接軌跡B與焊接基準(zhǔn)線A對準(zhǔn)的試驗基礎(chǔ)上接縫焊接大量工件。而是，可以基于例如已經(jīng)由三維CAD系統(tǒng)在幾何上確定的教導(dǎo)數(shù)據(jù)，簡單地接縫焊接工件12。在上述實施方式中，構(gòu)成滾筒調(diào)節(jié)裝置82的組件的活動軸84的近端安裝在支撐件28上。圖11示出了第一變型，其中活動軸84由彈性構(gòu)件120支撐在支撐件28上，并且活動軸84具有可垂直移動的近端。圖12示出了第二變型，其中活動軸84被支撐在位于電極滾輪14中的至少一個(如，上電極滾輪14a)和支撐件28之間的臂構(gòu)件上。更具體地，根據(jù)圖11中示出的第一變型，兩個水平板構(gòu)件，即，第一板構(gòu)件122a和第二板構(gòu)件122b安裝在支撐件28的面向電極滾輪14的表面上。而且，垂直導(dǎo)軌124安裝在支撐件28的同一表面上，位于第一板構(gòu)件122a和第二板構(gòu)件122b之間?；顒虞S84的近端可滑動地安裝在導(dǎo)軌124上。用作彈性構(gòu)件120的彈簧126連接在第一板構(gòu)件122a和活動軸84之間，以及第二板構(gòu)件122b和活動軸84之間。根據(jù)第一變型，即使凸緣段16具有垂直曲折形狀，在接縫焊接凸緣段16時，滾筒80可以順著凸緣段16的垂直曲折形狀。因此，可以令人滿意地接縫焊接可能屬于復(fù)雜形狀的凸緣段16。根據(jù)圖12中示出的第二變型，向下延伸板128連接至上電極機(jī)構(gòu)26a的第一臂構(gòu)件38a的面向第二臂構(gòu)件38b的下表面。而且，活動軸84的近端連接至板128的面向電極滾輪14的表面。根據(jù)第二變型，可以使活動軸84的最大行程變小，而不管上電極機(jī)構(gòu)26a的從上電極滾輪14a至支撐件28的長度。因此，可以減小滾筒調(diào)節(jié)裝置82的尺寸。使電極滾輪14旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)34不限于圖1和3中示出的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，而是可以為任何結(jié)構(gòu)，只要轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)34能夠使電極滾輪14圍繞焊接點(diǎn)Pw旋轉(zhuǎn)。在上述實施方式中，測壓元件76用來檢測Y方向載荷。然而，可以使用能夠檢測Y方向載荷的任何配置或任何類型的檢測器。代替位于機(jī)械手50的工件保持夾具72和凸緣74之間，測壓元件76可以位于能夠適合檢測和計算Y方向載荷的任何位置上。雖然已經(jīng)示出并詳細(xì)描述了本發(fā)明的某些優(yōu)選實施方式，但應(yīng)當(dāng)理解，在不悖離本發(fā)明的由隨后的權(quán)利要求提出的保護(hù)范圍的前提下可以對所述實施方式進(jìn)行各種改變和修改。權(quán)利要求一種用于焊接圍繞工件(12)的工件本體(18)延伸的凸緣段(16)的縫焊設(shè)備，包括兩個旋轉(zhuǎn)電極(14)，用于在縫焊所述凸緣段(16)時在其間夾持所述凸緣段(16)；支撐件(28)，用于使所述兩個旋轉(zhuǎn)電極(14)在所述凸緣段(16)的寬度方向上的運(yùn)動彼此同步；電極壓迫裝置(34)，用于將所述兩個旋轉(zhuǎn)電極(14)中的至少一個壓向所述工件本體(18)；滾筒(80)，抵靠在所述凸緣段(16)的端面上；和滾筒調(diào)節(jié)裝置(82)，用于調(diào)節(jié)所述滾筒(80)的位置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的縫焊設(shè)備，其中所述電極壓迫裝置(34)壓迫所述旋轉(zhuǎn)電極(14)，以相對于旋轉(zhuǎn)電極(14)在所述凸緣段(16)上行進(jìn)的方向使所述旋轉(zhuǎn)電極(14)的前端更靠近所述工件本體(18)，由此使所述旋轉(zhuǎn)電極(14)行進(jìn)的方向相對于焊接所述凸緣段(16)的方向傾斜。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的縫焊設(shè)備，其中焊接所述凸緣段(16)的方向和所述旋轉(zhuǎn)電極(14)行進(jìn)的方向以大于0°但等于或小于10°的角度(Θ)成角度地相互間隔開。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的縫焊設(shè)備，其中所述滾筒調(diào)節(jié)裝置(82)包括安裝在所述支撐件(28)上的活動軸(84)，所述滾筒(80)安裝在所述活動軸(84)的遠(yuǎn)端上；和控制器(86)，用于控制所述活動軸(84)伸出或縮回的距離。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的縫焊設(shè)備，其中所述滾筒調(diào)節(jié)裝置(82)包括活動軸(84)，其由彈性構(gòu)件(126)安裝在所述支撐件(28)上并且在所述兩個旋轉(zhuǎn)電極(14)排列的方向上可移動，所述滾筒(80)安裝在所述活動軸(84)的遠(yuǎn)端上；和控制器(86)，用于控制所述活動軸(84)伸出或縮回的距離。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的縫焊設(shè)備，其中所述滾筒調(diào)節(jié)裝置(82)包括活動軸(84)，支撐在位于所述兩個旋轉(zhuǎn)電極(14)中的至少一個和所述支撐件(28)之間的臂構(gòu)件(38a)上，所述滾筒(80)安裝在所述活動軸(84)的遠(yuǎn)端上；和控制器(86)，用于控制所述活動軸(84)伸出或縮回的距離。7.一種用于在圍繞工件(12)的工件本體(18)延伸的凸緣段(16)夾在兩個旋轉(zhuǎn)電極(14)之間時焊接所述凸緣段(16)的縫焊方法，該方法包括下述步驟使所述兩個旋轉(zhuǎn)電極(14)在所述凸緣段(16)的寬度方向上的運(yùn)動彼此同步；以及在將所述兩個旋轉(zhuǎn)電極(14)中的至少一個壓向所述工件本體(18)并將滾筒(80)保持為抵靠在所述凸緣段(16)的端面上時，縫焊所述凸緣段(16)。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的縫焊方法，還包括下述步驟壓迫所述旋轉(zhuǎn)電極(14)，以相對于所述旋轉(zhuǎn)電極(14)在所述凸緣段(16)上行進(jìn)的方向使所述旋轉(zhuǎn)電極(14)的前端更靠近所述工件本體(18)，由此使所述旋轉(zhuǎn)電極(14)行進(jìn)的方向相對于焊接所述凸緣段(16)的方向傾斜。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的縫焊方法，其中焊接所述凸緣段(16)的方向和所述旋轉(zhuǎn)電極(14)行進(jìn)的方向以大于0°但等于或小于10°的角度(Θ)成角度地相互間隔開。全文摘要本發(fā)明公開一種縫焊設(shè)備和縫焊方法，其通過防止由上、下旋轉(zhuǎn)電極形成的焊接軌跡偏離在工件的凸緣段上確定的焊接基準(zhǔn)線，在具有凸緣段的各種形狀的工件進(jìn)行接縫工藝?？p焊設(shè)備(10)包括兩個旋轉(zhuǎn)電極(14)，用于在接縫焊接凸緣段(16)時在其間夾持凸緣段(16)；支撐件(28)，用于使所述兩個旋轉(zhuǎn)電極(14)在凸緣段(16)的寬度方向上的運(yùn)動相互同步；轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)(34)，用于將所述兩個旋轉(zhuǎn)電極(14)中的至少一個壓向工件本體(18)；滾筒(80)，抵靠在凸緣段(16)的端面上；和滾筒調(diào)節(jié)裝置(82)，用于調(diào)節(jié)滾筒(80)的位置。文檔編號B23K11/30GK101934423SQ20101021454公開日2011年1月5日申請日期2010年6月25日優(yōu)先權(quán)日2009年6月26日發(fā)明者松田省吾,池田貴史,長谷川榮作申請人:本田技研工業(yè)株式會社