專利名稱：具有力傳感器、彈簧以及調(diào)整元件的焊頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于實(shí)施電阻焊、電阻釬焊或者熱鉚接的焊頭，其中有待連接的工件通過(guò)電阻加熱在將壓力(焊接力)施加到接合部位(在焊接時(shí)所謂的焊接部位)上的同時(shí)以材料鎖合的方式或者通過(guò)焊料彼此相連接。
背景技術(shù)：
在進(jìn)行電阻焊時(shí)，通過(guò)通電流來(lái)對(duì)兩個(gè)有導(dǎo)電能力的工件進(jìn)行加熱直至熔化。熔液在電流通過(guò)之后凝固并且形成焊接連接。在此，緊密的連接的形成在電流通過(guò)的過(guò)程中并且在電流通過(guò)之后必要時(shí)通過(guò)擠壓來(lái)得到支持(電阻-壓焊)。所述電阻焊一般來(lái)講在沒(méi)有供給焊接填料的情況下進(jìn)行。所述電阻-點(diǎn)焊作為電阻焊的特殊形式比如在車身制造和車輛制造中用于將鋼板連接起來(lái)。但是它也比如在制造用于繼電器及線路保護(hù)開關(guān)的電容器、線圈的接頭和電動(dòng)機(jī)繞組或者觸頭組時(shí)用于焊接鋁或者其它的金屬。所述電阻-點(diǎn)焊提供這樣的優(yōu)點(diǎn)，即在極短的時(shí)間之內(nèi)將電流的形式的高能量集中于工件的較小的表面，其中在供給以氣動(dòng)的或者機(jī)電的方式施加的較高的壓力的情況下產(chǎn)生不能松開的連接。在進(jìn)行電阻釬焊時(shí)通電流在釬焊點(diǎn)上產(chǎn)生熱量。該熱量適合于將不同質(zhì)量的零件比如小零件釬焊到擁有較高的導(dǎo)熱性的板材上。所述釬焊點(diǎn)在此形成電阻并且直接得到加熱。對(duì)于所描述的應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)說(shuō)已知焊頭。所述焊頭擁有電極，所述電極以能夠朝配對(duì)電極的方向運(yùn)動(dòng)的方式得到了支承。將有待接合的工件首先定位在兩根電極之間并且隨后通過(guò)所述焊頭的電極的運(yùn)動(dòng)將其擠壓到所述配對(duì)電極上。在連接過(guò)程中，通過(guò)必需的過(guò)程溫度和焊接力出現(xiàn)材料軟化，所述材料軟化通過(guò)所述電極的作用于工件上的壓力引起所述焊頭的所謂的續(xù)進(jìn)(Nachsetzen )。

從現(xiàn)有技術(shù) 中知道一種具有驅(qū)動(dòng)器并且具有可運(yùn)動(dòng)地支承的電極的焊頭，參見(jiàn)在2010年9月28日在互聯(lián) 網(wǎng)上在WWW.1somatic.com/html/Deutsh/ksk.htm下面可以獲得的“Mikroschweisskopf mit einstellbarer Elektrodenkraft (具有能夠調(diào)整的電極力的微型焊頭)”。在此所述焊接力可以在0.7與200牛頓之間調(diào)整。具有驅(qū)動(dòng)器和可運(yùn)動(dòng)地支承的電極的焊頭也從在2010年10月5日在互聯(lián)網(wǎng)上在 http://www.macgregorsystems, com/files/downloads/Constant%20Force%20ffeld%20Head, pdf 下面可以獲得的文件“Constant Force Weld Head by MacGregor (MacGregor 的恒力焊頭)”中為人所知。在現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)于焊接力也就是說(shuō)由電極施加到工件上的壓力的調(diào)整和控制間接地通過(guò)減壓器在驅(qū)動(dòng)器的氣動(dòng)缸上進(jìn)行。作為替代方案，將力傳感器定位在電極與工件夾具座之間，用于測(cè)量焊接力。但是這種方式的測(cè)量對(duì)于每種應(yīng)用情況來(lái)說(shuō)不同并且比較麻煩
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的任務(wù)是，說(shuō)明一種具有力傳感器的焊頭，該焊頭簡(jiǎn)化并且/或者改進(jìn)對(duì)于焊接力的測(cè)量。該任務(wù)通過(guò)一種具有力傳感器的焊頭得到解決，對(duì)于該焊頭來(lái)說(shuō)驅(qū)動(dòng)器、彈性元件、所述力傳感器以及可運(yùn)動(dòng)地支承的電極布置在一條線中，使得從所述驅(qū)動(dòng)器或者所述彈性元件出發(fā)作用于所述電極的力的作用線在中心穿過(guò)所述力傳感器和所述電極來(lái)延伸。所述焊頭的特征在于，其配備了調(diào)整元件尤其調(diào)整螺母，該調(diào)整元件與所述驅(qū)動(dòng)器固定地連接，但是能夠相對(duì)于所述驅(qū)動(dòng)器來(lái)調(diào)整，并且該調(diào)整元件在所述彈性元件的壓縮的狀態(tài)中能夠調(diào)整成止擋到與所述彈性元件的導(dǎo)引軸固定地連接的止擋元件尤其止擋銷上，由此所述彈性元件在所述壓縮的狀態(tài)中能夠固定。所述焊頭因而能夠通過(guò)所述調(diào)整元件與所述止擋元件的共同作用來(lái)轉(zhuǎn)換為一種安裝狀態(tài)中，在所述安裝狀態(tài)中所述彈性元件固定在壓縮的狀態(tài)中并且因此所述力傳感器能夠裝入所述焊頭中或者能夠從所述焊頭中取出。這能夠?qū)崿F(xiàn)所述力傳感器的簡(jiǎn)單并且快速的安裝和拆卸。所述焊頭滿足安裝技術(shù)中的不斷增加的對(duì)過(guò)程能力進(jìn)行記錄的要求。恰好恒定的焊接力參數(shù)在此意義重大。對(duì)于特定的應(yīng)用情況來(lái)說(shuō)，在每次焊接時(shí)都必須測(cè)量并且記錄焊接力。所述焊頭的設(shè)計(jì)在此能夠在每次焊接時(shí)測(cè)量并且記錄直接的力流中的焊接力。這一點(diǎn)支持過(guò)程控制。同時(shí)取消麻煩地將所述力傳感器放置在電極與工件夾具座之間的必要性。所述焊頭能夠在實(shí)際運(yùn)行中為不同的應(yīng)用情況為了對(duì)焊接力進(jìn)行控制和調(diào)整而實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單而快速的測(cè)量，以便不會(huì)太長(zhǎng)時(shí)間中斷所述過(guò)程。此外，在每次焊接時(shí)可以直接測(cè)量所述焊接力，以進(jìn)行過(guò)程監(jiān)控。此外，甚至可以在焊接過(guò)程中檢測(cè)到焊接力波動(dòng)。也可以進(jìn)行非固定的控制測(cè)量。驅(qū)動(dòng)器、彈性元件和電極的線性的布置對(duì)所述電極的續(xù)進(jìn)特性(Nachsetzverhalten)進(jìn)行優(yōu)化，因?yàn)樵谒鲵?qū)動(dòng)器與所述接合部位之間或者在所述彈性元件與所述接合部位之間 不會(huì)出現(xiàn)力矩。力矩會(huì)在所述電極的導(dǎo)引機(jī)構(gòu)中引起提高了的摩擦并且會(huì)引起更高的慣性并且由此引起所述焊頭的更差的續(xù)進(jìn)特性。相對(duì)于此，所述按本發(fā)明的焊頭能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于所述續(xù)進(jìn)特性的最佳設(shè)計(jì)的調(diào)節(jié)，所述調(diào)節(jié)在所述接合部位的直接旁邊來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種設(shè)計(jì)方案的重要的優(yōu)點(diǎn)由此是從所述驅(qū)動(dòng)器經(jīng)過(guò)所述彈性元件直至所述電極的直接的力流。在此，所述彈性元件用于續(xù)進(jìn)調(diào)節(jié)。因?yàn)樗龊附恿Φ淖饔镁€在中心并且沿縱向穿過(guò)所述電極來(lái)延伸，所以不會(huì)出現(xiàn)相對(duì)于工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。這實(shí)現(xiàn)了較高的可再現(xiàn)性以及較少的電極磨損。此外，所述設(shè)計(jì)方案能夠?qū)崿F(xiàn)所述焊頭的緊湊的結(jié)構(gòu)。由此也可以實(shí)現(xiàn)符合人體工程學(xué)的并且部分機(jī)械化的解決方案。此外，所述焊頭的安裝位置是任意的。也可以容易地隔離所述焊頭。此外，所述緊湊的結(jié)構(gòu)能夠在使用這種資源的平臺(tái)方案的范圍內(nèi)將所述焊頭用作基礎(chǔ)方案。所述焊頭也可以通過(guò)其活動(dòng)的電極用于不同的物料流系統(tǒng)，比如滑板固定座(Schieberaufnahme )、轉(zhuǎn)盤或者工件夾具(Werkstiicktrjiger )。按照一種改進(jìn)方案，所述彈性元件布置在所述驅(qū)動(dòng)器與所述力傳感器之間。因而直接將所述力傳感器裝入在所述彈性元件比如壓力彈簧與所述電極之間并且該力傳感器由此直接處于所述彈性元件與所述電極之間的力流中。該力傳感器因此直接地并且在沒(méi)有經(jīng)過(guò)中間布置的元件的彎路的情況下檢測(cè)實(shí)際施加的焊接力。所述力傳感器在此可以靜止地留在所述焊頭中或者可以簡(jiǎn)單地安裝和拆卸?？梢匀菀椎丶友b已經(jīng)處于使用之中的、代替所述力傳感器而包括間距塊的焊頭。在一種以此為基礎(chǔ)的改進(jìn)方案中，所述調(diào)整元件是調(diào)整螺母，該調(diào)整螺母用O形環(huán)來(lái)防止轉(zhuǎn)動(dòng)。按照一種實(shí)施方式，所述力傳感器是具有應(yīng)變片(DMS)的測(cè)力計(jì)，也稱為DMS力感應(yīng)器。這種實(shí)施方式通過(guò)所述測(cè)力計(jì)的模塊化的結(jié)構(gòu)支持簡(jiǎn)單地安裝和拆卸所述力傳感器。焊頭的驅(qū)動(dòng)器由至少一個(gè)氣動(dòng)缸構(gòu)成，在用于所述焊頭的制造方法中在移出所述氣動(dòng)缸的過(guò)程中將所述電極進(jìn)給了電極升程，直至所述電極安放到工件上。在移出所述氣動(dòng)缸的過(guò)程中在所述電極已經(jīng)安放到所述工件上之后將所述彈性元件壓縮了彈簧行程，其中所述彈簧行程形成缸升程與電極升程的差并且由此將所述焊頭轉(zhuǎn)換為第二種安裝狀態(tài)。調(diào)整元件尤其調(diào)整螺母與所述驅(qū)動(dòng)器固定地連接，不過(guò)相對(duì)于所述驅(qū)動(dòng)器能夠調(diào)整，將所述調(diào)整元件調(diào)整成止擋到與所述彈性元件的導(dǎo)引軸固定地連接的止擋元件尤其止擋銷上，從而將所述彈性元件固定在其壓縮的狀態(tài)中。由此將所述焊頭轉(zhuǎn)換為第三種安裝狀態(tài)。移入所述氣動(dòng)缸，由此將所述焊頭轉(zhuǎn)換為第四種安裝狀態(tài)，在所述第四種安裝狀態(tài)中將所述力傳感器插入到所述焊頭中。最后再度移出所述氣動(dòng)缸，其中重新將所述電極安放到工件上，接著將所述調(diào)整元件復(fù)位到其原始的位置中。所述制造方法能夠?qū)崿F(xiàn)所述力傳感器的簡(jiǎn)單且快速的安裝。在一種改進(jìn)方案中，所述焊頭設(shè)置用于只要所述電極沒(méi)有抵靠在工件上就使所述電極與所述驅(qū)動(dòng)器同步運(yùn)動(dòng)，方法是由所述驅(qū)動(dòng)器將壓力施加到所述電極上。此外，所述焊頭設(shè)置用于只要所述電極抵靠在工件上就使所述電極從所述驅(qū)動(dòng)器上退耦并且用于借助于所述彈性元件使所述電極相對(duì)于所述驅(qū)動(dòng)器來(lái)運(yùn)動(dòng)。作用于有待連接的 工件上的壓力在此直接由所述驅(qū)動(dòng)器加入所述焊頭的活動(dòng)的電極中。所述彈性元件的彈簧作用以直接的路徑進(jìn)入到所述電極中。但是所述驅(qū)動(dòng)器和彈性元件的力流對(duì)于續(xù)進(jìn)特性來(lái)說(shuō)是分開的。由此所述彈性元件的彈力在機(jī)械上從所述驅(qū)動(dòng)器的力上退耦。這實(shí)現(xiàn)電阻焊的較高的能夠再現(xiàn)的質(zhì)量并且也能夠?qū)嵤┮髽O高的有色金屬焊接。所述驅(qū)動(dòng)器借助于所述彈性元件相對(duì)于所述電極進(jìn)行退耦，這減少了摩擦損失并且提高了可再現(xiàn)性。按照一種實(shí)施方式，所述焊頭的彈性元件是壓力彈簧尤其是螺旋彈簧，所述壓力彈簧尤其螺旋彈簧布置用于將焊接力傳遞到所述電極上并且設(shè)計(jì)用于相對(duì)于工件來(lái)調(diào)節(jié)所述電極的續(xù)進(jìn)運(yùn)動(dòng)。壓力彈簧是在負(fù)荷下變形并且在卸荷之后回到其原始的形狀中的、因而具有有彈性地復(fù)位的特性的構(gòu)件。壓力彈簧的反推的力根據(jù)虎克定律與力作用點(diǎn)的反向于力方向(所述壓力彈簧沿著該力方向起作用)的移動(dòng)成正比。前面提到的實(shí)施方式提供了這樣的優(yōu)點(diǎn)，即所述壓力彈簧調(diào)節(jié)續(xù)進(jìn)行程并且同時(shí)在過(guò)程持續(xù)時(shí)間里幾乎恒定地保持所述焊接力。所述壓力彈簧由此能夠在焊接過(guò)程中實(shí)現(xiàn)所述電極的最佳的續(xù)進(jìn)特性。因而所述焊頭可以用于要求極高的有色金屬焊接。在一種改進(jìn)方案中，所述焊頭的驅(qū)動(dòng)器通過(guò)至少一個(gè)氣動(dòng)缸來(lái)實(shí)現(xiàn)。在一種以此為基礎(chǔ)的改進(jìn)方案中，所述焊頭設(shè)置用于在移出所述氣動(dòng)缸的過(guò)程中將所述電極進(jìn)給了電極升程，直至所述電極安放到工件上。此外，所述焊頭設(shè)置用于在移出所述氣動(dòng)缸的過(guò)程中在所述電極已經(jīng)安放到所述工件上之后將所述彈性元件壓縮了彈簧行程，其中所述彈簧行程形成所述缸升程和電極升程的差并且與所述彈性元件的預(yù)應(yīng)力一起定義了施加到所述工件上的焊接力。最后所述焊頭設(shè)置用于在焊接過(guò)程中借助于所述彈性元件將所述電極進(jìn)給了續(xù)進(jìn)行程，其中將所述彈性元件的壓縮程度減少了所述續(xù)進(jìn)行程。這種改進(jìn)方案詳細(xì)描述了電極和驅(qū)動(dòng)器的前面所描述的退耦情況。前面提到的優(yōu)點(diǎn)相應(yīng)地適用。按照一種以此為基礎(chǔ)的改進(jìn)方案，所述焊頭具有傳感器，該傳感器設(shè)置用于在移出所述氣動(dòng)缸的過(guò)程中識(shí)別所述彈性元件的壓縮的缺失情況。由此能夠探測(cè)工件的缺少情況。所述傳感器的信號(hào)在此也可以考慮用作用于焊接過(guò)程的開始信號(hào)，因?yàn)樵谶@種情況下可以檢查，是否存在著用于進(jìn)行焊接的工件。在另一種改進(jìn)方案中，所述焊頭配備了測(cè)量頭，該測(cè)量頭布置用于測(cè)量所述電極的續(xù)進(jìn)行程。所述測(cè)量頭在此在焊接過(guò)程中測(cè)量所述電極的續(xù)進(jìn)行程。在這種情況下有利地起作用的是，所述測(cè)量頭可以在整個(gè)焊接過(guò)程中連續(xù)地工作。這實(shí)現(xiàn)了可靠的過(guò)程控制。所述續(xù)進(jìn)行程在此可以直接從所述彈簧行程中獲取。按照一種實(shí)施方式，所述焊頭的電極以能夠運(yùn)動(dòng)的方式導(dǎo)引在兩個(gè)布置在兩側(cè)的電極導(dǎo)引機(jī)構(gòu)尤其球?qū)Ч璉機(jī)構(gòu)之間。在這種情況下，所述電極導(dǎo)引機(jī)構(gòu)成對(duì)布置在電極的電極平面中，其中所述焊接力在中心從所述電極中穿過(guò)。這提供了減少所述電極導(dǎo)引機(jī)構(gòu)中的摩擦的優(yōu)點(diǎn)。這也降低了所述焊頭的慣性并且在總體上在焊接時(shí)實(shí)現(xiàn)所述電極的更好的續(xù)進(jìn)特性。在這種情況下也有利地起作用的是，前面所描述的力流或者說(shuō)所述力的作用線與所述電極不過(guò)也與所述電極導(dǎo)引機(jī)構(gòu)處于一條線中。此外，這種設(shè)計(jì)方案提供了這樣的優(yōu)點(diǎn)，即接納著所述活動(dòng)的電極的電極支架僅僅具有較小的質(zhì)量。這實(shí)現(xiàn)了較小的慣性和較高的電極加速度。所述球?qū)б龣C(jī)構(gòu)提供了額外地降低所述電極導(dǎo)引機(jī)構(gòu)中的摩擦系數(shù)的特殊的優(yōu)點(diǎn)。在總體上由此支持了所述焊頭的動(dòng)態(tài)的特性。按照本發(fā)明的一種實(shí)施方式，所述焊頭具有冷卻水導(dǎo)管，該冷卻水導(dǎo)管設(shè)置用于對(duì)所述電極進(jìn)行冷卻。由此可以獲得恒定的熱量特性。所述焊頭適合于進(jìn)行焊接尤其電阻焊、電阻-壓焊以及電阻-點(diǎn)焊，適合于進(jìn)行釬焊尤其也適合于電阻釬焊，或者也適合于進(jìn)行熱鉚接。這提供了這樣的優(yōu)點(diǎn)，即所述焊頭通過(guò)作為資源的工藝替代可以用于不同的連接工藝。


下面借助于附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)解釋。附圖示出如下:
圖1是焊頭的四種運(yùn)行狀態(tài)；
圖2是焊頭的視圖連同其組成部分的分解 圖3A是焊頭的正視圖連同剖面；
圖3B是焊頭的側(cè) 視 圖3C是焊頭的俯視圖；圖4A是焊頭的用于安裝力傳感器的第二種安裝狀態(tài)；
圖4B是焊頭的用于安裝力傳感器的第三種安裝狀態(tài)；并且 圖4C是焊頭的用于安裝力傳感器的第四種安裝狀態(tài)。
具體實(shí)施例方式圖1示出了焊頭I的處于第一種運(yùn)行狀態(tài)11、第二種運(yùn)行狀態(tài)12、第三種運(yùn)行狀態(tài)13以及第四種運(yùn)行狀態(tài)14中的情況。所述焊頭I相應(yīng)地由驅(qū)動(dòng)器2、電極3、彈性元件
4、傳感器8、測(cè)量頭9以及電極導(dǎo)引機(jī)構(gòu)30所組成。所述驅(qū)動(dòng)器2、彈性元件4以及電極3布置在一條作用線5中。在所述焊頭I的下面相應(yīng)地繪入了兩個(gè)應(yīng)該彼此焊接在一起的工件6。所述驅(qū)動(dòng)器2包括兩個(gè)最終位置詢問(wèn)器40。所述傳感器8的精確的布置可以從后面還要描述的其它附圖中得知。所述彈性元件4在圖1中作為壓力彈簧更準(zhǔn)確地說(shuō)作為螺旋彈簧來(lái)示出。所述驅(qū)動(dòng)器2比如包括一個(gè)或者多個(gè)在圖1中未詳細(xì)繪入的氣動(dòng)缸。所述驅(qū)動(dòng)器2沿著所述作用線5施展其驅(qū)動(dòng)力并且將其沿著垂線傳遞到所述焊頭I的其它在圖1中看得見(jiàn)的元件尤其所述彈性元件4及所述電極3上。所述電極3的電鍍層防止所述電極3的腐蝕并且避免接觸電阻變化。
此外，圖1示出了布置在所述彈性元件4與所述電極3之間的力傳感器7。該力傳感器7由此處于所述驅(qū)動(dòng)器2、彈性元件4與電極3之間的直接的力流中。止擋銷72與所述彈性元件4的導(dǎo)引軸75相連接。該止擋銷能夠在與借助于防轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)O形環(huán)固定地安裝在所述驅(qū)動(dòng)器2的延長(zhǎng)線或者所述驅(qū)動(dòng)器2的氣動(dòng)缸的延長(zhǎng)線上的調(diào)整螺母73的共同作用中實(shí)現(xiàn)所述力傳感器7的簡(jiǎn)單的安裝及拆卸。下面還要詳細(xì)地對(duì)這種共同作用進(jìn)行描述。也可以取代所述力傳感器7而安裝間距塊，該間距塊可以在后來(lái)的時(shí)刻被所述力傳感器7所取代。力傳感器(也稱為力感應(yīng)器)測(cè)量作用于其上面的力。比如盒狀的力傳感器借助于應(yīng)變片來(lái)測(cè)量其金屬體的變形，所述應(yīng)變片的電阻隨著所述變形而變化。安裝在所述導(dǎo)引軸75上的第二調(diào)整螺母74用于調(diào)整所述彈性元件4的預(yù)應(yīng)力。在所述第一種運(yùn)行狀態(tài)11中，所述焊頭I處于原始位置中。下面以這種情況為出發(fā)點(diǎn)，即所述驅(qū)動(dòng)器2用氣動(dòng)缸來(lái)實(shí)現(xiàn)，該氣動(dòng)缸在所述第一種運(yùn)行狀態(tài)中已經(jīng)移了進(jìn)去。所述氣動(dòng)缸在此沿著所述作用線5處于所述驅(qū)動(dòng)器2中。在所述氣動(dòng)缸的延長(zhǎng)線中，在圖1中繪入了間隔套21，該間隔套在所述第一種運(yùn)行狀態(tài)11中限制了所述氣動(dòng)缸的缸升程Z，在所述第一種運(yùn)行狀態(tài)11中所述氣動(dòng)缸移了進(jìn)去。借助于所述間隔套21，所述氣動(dòng)缸的缸升程Z能夠可變地調(diào)整。為了改變所述缸升程Z，所述間隔套21應(yīng)該用具有合適的尺寸的間隔套來(lái)替換。所述彈性元件4在所述第一種運(yùn)行狀態(tài)11中被預(yù)緊。在所述第二種運(yùn)行狀態(tài)12中，所述氣動(dòng)缸完全移了出來(lái)并且在這種情況下已經(jīng)經(jīng)過(guò)了缸升程Z。所述電極3在從第一種運(yùn)行狀態(tài)11轉(zhuǎn)換為第二種運(yùn)行狀態(tài)12時(shí)已經(jīng)經(jīng)過(guò)了電極升程E并且安放到所述工件6上。因?yàn)樵谒鰵鈩?dòng)缸已經(jīng)移出了整個(gè)缸升程Z之前所述電極3已經(jīng)安放到所述工件6上，所以作為已經(jīng)在第一種運(yùn)行狀態(tài)11中存在的預(yù)應(yīng)力的補(bǔ)充還將所述彈性元件4壓縮了彈簧行程F，該彈簧行程F同樣在圖1中示出。所述彈性元件4因此在所述第二種運(yùn)行狀態(tài)中被過(guò)度擠壓。所述電極3現(xiàn)在以焊接力擠壓到所述工件6上。
所述焊接力在此從所述彈性元件4的預(yù)應(yīng)力和彈簧行程F中產(chǎn)生。所述焊接力可以可變地在240與1400N之間調(diào)整。所述調(diào)整必要時(shí)在所述第二種運(yùn)行狀態(tài)12中進(jìn)行。為此將所述彈性元件4的預(yù)應(yīng)力V (在圖3A中繪出)比如設(shè)定在1.8與8.5mm之間。將所述彈簧行程F比如設(shè)定在I與3_之間優(yōu)選設(shè)定為大約1.5_。按設(shè)計(jì)情況，也可以產(chǎn)生其它的用于所述焊接力、彈簧行程F和預(yù)應(yīng)力V的極限值及標(biāo)準(zhǔn)值。所述缸升程Z由電極升程E與彈簧行程F所組成。所述測(cè)量頭9構(gòu)造為感應(yīng)的感應(yīng)器并且在所述焊接過(guò)程中測(cè)量所述電極3的續(xù)進(jìn)。所述焊接過(guò)程在所述第二種運(yùn)行狀態(tài)12與所述第三種運(yùn)行狀態(tài)13之間進(jìn)行并且在后一種運(yùn)行狀態(tài)中已經(jīng)結(jié)束。在所述焊接過(guò)程中所述電極3朝所述工件6中沉入了續(xù)進(jìn)行程N(yùn)。相應(yīng)地所述彈性元件4的壓縮程度從所述彈簧行程開始減少了續(xù)進(jìn)行程N(yùn)。所述第四種運(yùn)行狀態(tài)14示出了這樣的情況，即所述氣動(dòng)缸以缸升程Z的幅度完全移了出來(lái)，但是其中不存在任何工件6，因而將所述電極3推到空處。在這種情況下，也就是說(shuō)沒(méi)有使所述彈性元件4壓縮了彈簧行程F，也就是說(shuō)在所述第四種運(yùn)行狀態(tài)中沒(méi)有向所述彈性元件4加荷。這一點(diǎn)可以通過(guò)所述傳感器8來(lái)探測(cè)并且用于檢查是否存在著用于進(jìn)行焊接的工件?？傊?，只要所述電極4沒(méi)有抵靠在任何工件6上，那么該電極就與所述驅(qū)動(dòng)器2或者說(shuō)與所述氣動(dòng)缸的運(yùn)動(dòng)同步運(yùn)動(dòng)。一旦所述電極3抵靠在工件6上，那么其就從所述驅(qū)動(dòng)器2上退耦并且相對(duì)于所述氣動(dòng)缸的運(yùn)動(dòng)來(lái)運(yùn)動(dòng)。這能夠通過(guò)所述彈性元件4來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖2再度示出了具有驅(qū)動(dòng)器2、電極3和彈性元件4的焊頭1，所述驅(qū)動(dòng)器2、電極3和彈性元件4再度布置在一條作用線5上。也額外地繪入了傳感器8、間隔套21、氣動(dòng)缸20以及電極導(dǎo)引機(jī)構(gòu)31。所提到的元件具有和前面所描述的功能相同的功能。圖2詳細(xì)示出了所提到的元件的安 裝情況。此外，圖2示出了布置在所述彈性元件4與所述電極3之間的力傳感器7。該力傳感器7由此處于所述驅(qū)動(dòng)器2、彈性元件4與電極3之間的直接的力流中。止擋銷72與所述彈性元件4的導(dǎo)引軸75相連接。該止擋銷能夠在與借助于防轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)O形環(huán)固定地安裝在所述驅(qū)動(dòng)器2的延長(zhǎng)線上的調(diào)整螺母73的共同作用中實(shí)現(xiàn)所述力傳感器7的簡(jiǎn)單的安裝及拆卸。下面還要詳細(xì)對(duì)這種共同作用進(jìn)行描述。安裝在所述導(dǎo)引軸75上的第二調(diào)整螺母74用于調(diào)整所述彈性元件4的預(yù)應(yīng)力。圖3A示出了焊頭I的正視圖連同該焊頭I的剖面。再度示出了驅(qū)動(dòng)器2、電極3以及彈性元件4，這些元件線性地布置在一條作用線5上。此外可以很好地看出間隔套21以及電極導(dǎo)引機(jī)構(gòu)30。作為缸升程Z、彈簧行程F和電極升程E的補(bǔ)充，在圖3A中也繪入了預(yù)應(yīng)力V，以該預(yù)應(yīng)力V的幅度將所述彈性元件4預(yù)緊。所提到的元件擁有和前面所描述的功能相同的功能。此外，圖3A示出了布置在所述彈性元件4與所述電極3之間的力傳感器7。該力傳感器7由此處于所述驅(qū)動(dòng)器2、彈性元件4與電極3之間的直接的力流中。止擋銷72與所述彈性元件4的導(dǎo)引軸75相連接。該止擋銷能夠在與借助于防轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)O形環(huán)固定地安裝在所述驅(qū)動(dòng)器2的延長(zhǎng)線上的調(diào)整螺母73的共同作用中實(shí)現(xiàn)所述力傳感器7的簡(jiǎn)單的安裝及拆卸。下面還要詳細(xì)對(duì)這種共同作用進(jìn)行描述。安裝在所述導(dǎo)引軸75上的第二調(diào)整螺母74用于調(diào)整所述彈性元件4的預(yù)應(yīng)力V。
圖3B以側(cè)視圖示出了焊頭I。除了再度線性地布置在一條作用線5中的驅(qū)動(dòng)器
2、彈性元件4和電極3之外，圖3B也示出了間隔套21、傳感器8以及用于電壓測(cè)量線路50的接頭。所述用于電壓測(cè)量線路50的接頭在此用于測(cè)量所述電極之間的電壓降。其它的元件擁有與前面所描述的功能相同的功能。此外，圖3B示出了布置在所述彈性元件4與所述電極3之間的力傳感器7。該力傳感器7由此處于所述驅(qū)動(dòng)器2、彈性元件4與電極3之間的直接的力流中。止擋銷72與所述彈性元件4的導(dǎo)引軸75相連接。該止擋銷能夠在與借助于防轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)O形環(huán)固定地安裝在所述驅(qū)動(dòng)器2的延長(zhǎng)線上的調(diào)整螺母73的共同作用中實(shí)現(xiàn)所述力傳感器7的簡(jiǎn)單的安裝及拆卸。下面還要詳細(xì)對(duì)這種共同作用進(jìn)行描述。安裝在所述導(dǎo)引軸75上的第二調(diào)整螺母74用于調(diào)整所述彈性元件4的預(yù)應(yīng)力。圖3C示出了焊頭I的俯視圖。在此部分地示出了所述焊頭I的剖面，其中尤其可以看出電極3和驅(qū)動(dòng)器2。下面對(duì)一種用于將力傳感器安裝到焊頭中的實(shí)施例進(jìn)行描述，該實(shí)施例至少主要在點(diǎn)動(dòng)模式運(yùn)行(Tipp-Betrieb)中來(lái)實(shí)施。該實(shí)施例以在附圖中未示出的第一種并且可選的安裝狀態(tài)來(lái)開始，該安裝狀態(tài)相當(dāng)于在圖1中示出的第四種運(yùn)行狀態(tài)14。在所述第一種安裝狀態(tài)中，所述在 圖1中示出的調(diào)整螺母73與所述止擋銷72之間的間距為1_。圖4A示出了焊頭I的用于安裝力傳感器的第二種安裝狀態(tài)62。除了驅(qū)動(dòng)器2、彈性元件4和電極3之外還示出了間距塊71，該間距塊布置在所述彈性元件4與所述電極3之間。止擋銷72與所述彈性元件4的導(dǎo)引軸75相連接。調(diào)整螺母73借助于防轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)O形環(huán)固定地安裝在所述驅(qū)動(dòng)器2的延長(zhǎng)線上。第二調(diào)整螺母74安裝在所述導(dǎo)引軸75上。為了建立所述第二種安裝狀態(tài)62，在移出所述驅(qū)動(dòng)器2的氣動(dòng)缸的過(guò)程中將所述電極3向前推進(jìn)，直到其安放到工件6上。在移出所述氣動(dòng)缸的過(guò)程中在所述電極3已經(jīng)安放到所述工件6上之后將所述彈性元件4壓縮了彈簧行程F。由于所述彈性元件4的壓縮，所述調(diào)整螺母73與所述止擋銷72之間的間距D擴(kuò)大到Imm加上所述彈簧行程F。通過(guò)所述調(diào)整螺母73的相對(duì)于止擋銷72的轉(zhuǎn)動(dòng)，現(xiàn)在達(dá)到在圖4B中示出的第三種安裝狀態(tài)63。圖4B中的附圖標(biāo)記在此表示和在圖4A中相同的元件。所述調(diào)整螺母73的相對(duì)于所述止擋銷72的轉(zhuǎn)動(dòng)引起這一點(diǎn)，即所述彈性元件4再也不能以彈簧行程F為幅度來(lái)卸載。相應(yīng)地所述間距D減小到零?，F(xiàn)在通過(guò)所述氣動(dòng)缸的移入將所述焊頭I轉(zhuǎn)換為在圖4C中示出的第四種安裝狀態(tài)64。圖4C中的附圖標(biāo)記在此表示和在圖4A中相同的元件。在所述第四種安裝狀態(tài)64中，所述彈性元件4與所述間距塊71之間的傳力鎖合斷開。所述間距塊71因而可以容易地從所述焊頭I中取出并且被力傳感器7所取代。在附圖中未詳細(xì)示出的第五種安裝狀態(tài)中，再度移出所述氣動(dòng)缸，其中所述電極3再度安放到所述工件6上，隨后將所述調(diào)整螺母73轉(zhuǎn)回到其原始的位置中。由此所述彈性元件4與所述力傳感器7之間的傳力鎖合再次閉合，用于后來(lái)的運(yùn)行。由此所述調(diào)整螺母73的與止擋銷72的配屬關(guān)系或者說(shuō)其在點(diǎn)動(dòng)模式運(yùn)行中的形狀鎖合能夠?qū)崿F(xiàn)所述彈性元件4與所述電極3之間的力流的簡(jiǎn)單的中斷并且由此能夠?qū)崿F(xiàn)所述力傳感器7的簡(jiǎn)單的安裝。與這種實(shí)施例有別的是，也可以拆卸或者更換已經(jīng)安裝的力傳感器。 所提到的實(shí)施方式、改進(jìn)方案和實(shí)施例可以自由地彼此相組合。
權(quán)利要求
1.具有力傳感器(7)的焊頭(1)， -其中驅(qū)動(dòng)器(2)、彈性元件(4)、所述力傳感器(7)以及可運(yùn)動(dòng)地支承的電極(3)布置在一條線中，使得從所述驅(qū)動(dòng)器(2)或者所述彈性元件(4)作用于所述電極(3)的力的作用線(5)在中心穿過(guò)所述力傳感器(7)和電極(3)來(lái)延伸， 其特征在于， -所述焊頭(I)配備了調(diào)整元件尤其調(diào)整螺母(73)，該調(diào)整元件與所述驅(qū)動(dòng)器(2)固定地連接，但是能夠相對(duì)于所述驅(qū)動(dòng)器(2)來(lái)調(diào)整，并且該調(diào)整元件在所述彈性元件(4)的壓縮的狀態(tài)中能夠調(diào)整成止擋到與所述彈性元件(4)的導(dǎo)引軸(75)固定地連接的止擋元件尤其止擋銷(72)上，由此所述彈性元件(4)能夠在所述壓縮的狀態(tài)中固定。
2.按權(quán)利要求1所述的焊頭(I)， -其中所述彈性元件(4)布置在所述驅(qū)動(dòng)器(2)與所述力傳感器(7)之間。
3.按權(quán)利要求1或2所述的焊頭(I)， -其中所述調(diào)整元件是調(diào)整螺母(73)，該調(diào)整螺母用O形環(huán)來(lái)防止轉(zhuǎn)動(dòng)。
4.按前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的焊頭(I)， -其中所述彈性元件(4)是彈簧尤其是螺旋彈簧。
5.按前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的焊頭(I)， -其中所述驅(qū)動(dòng)器(2)由至少一個(gè)氣動(dòng)缸(20)構(gòu)成。
6.按權(quán)利要求5所 述的焊頭， -設(shè)置用于在移出所述氣動(dòng)缸(20)的過(guò)程中將所述電極(3)進(jìn)給了電極升程(E)，直至所述電極(3)安放到工件(6)上； -設(shè)置用于在移出所述氣動(dòng)缸(20)的過(guò)程中，在所述電極(3)已經(jīng)安放到所述工件(6)上之后，將所述彈性元件(4)壓縮了彈簧行程(F)，其中所述彈簧行程(F)形成所述缸升程(Z)和電極升程(E)的差，并且與所述彈性元件(4)的預(yù)應(yīng)力一起定義了施加到所述工件(6)上的焊接力，并且 -設(shè)置用于在焊接過(guò)程中借助于所述彈性元件(4)將所述電極(3)進(jìn)給了續(xù)進(jìn)行程(N)，其中將所述彈性元件(4)的壓縮程度減少了所述續(xù)進(jìn)行程(N)。
7.按權(quán)利要求6所述的焊頭(I)， -具有用于在移出所述氣動(dòng)缸(20)的過(guò)程中對(duì)所述彈性元件(4)的壓縮的缺失情況進(jìn)行識(shí)別的傳感器(8)，由此能夠探測(cè)到工件(6)的缺少情況。
8.按權(quán)利要求6或7所述的焊頭(I)， -具有測(cè)量頭(9)，該測(cè)量頭布置用于測(cè)量所述電極(3)的續(xù)進(jìn)行程(N)。
9.按前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的焊頭(I)， -其中所述電極(3)以能夠運(yùn)動(dòng)的方式導(dǎo)引在兩個(gè)布置在兩側(cè)的電極導(dǎo)引機(jī)構(gòu)(30)尤其球?qū)б龣C(jī)構(gòu)之間。
10.按前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的焊頭(I)， -具有冷卻水導(dǎo)管。
11.按前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的焊頭(1)， -其中所述力傳感器(7 )是具有應(yīng)變片的測(cè)力計(jì)。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)來(lái)設(shè)計(jì)的焊頭(I)的用途，用于進(jìn)行焊接尤其電阻焊、電阻-壓焊或者電阻-點(diǎn)焊、釬焊尤其電阻釬焊或者熱鉚接。
13.用于按權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)所述的焊頭(I)的制造方法，所述焊頭的驅(qū)動(dòng)器(2)由至少一個(gè)氣動(dòng)缸(20)構(gòu)成， -其中在移出所述氣動(dòng)缸(20)的過(guò)程中將所述電極(3)進(jìn)給了電極升程(E)，直至所述電極(3)安放到工件(6)上； -其中在移出所述氣動(dòng)缸(20)的過(guò)程中，在所述電極(3)已經(jīng)安放到所述工件(6)上之后，將所述彈性元件(4 )壓縮了彈簧行程(F )，其中所述彈簧行程(F )形成缸升程(Z )和電極升程(E)的差，并且由此將所述焊頭(I)轉(zhuǎn)換為第二種安裝狀態(tài)(62)； -其中將與所述驅(qū)動(dòng)器(2)固定地連接的、但是相對(duì)于所述驅(qū)動(dòng)器(2)能夠調(diào)整的調(diào)整元件尤其調(diào)整螺母(73)調(diào)整成止擋到與所述彈性元件(4)的導(dǎo)引軸(75)固定地連接的止擋元件尤其止擋銷(72)上，從而將所述彈性元件(4)固定在其壓縮的狀態(tài)中，由此將所述焊頭(I)轉(zhuǎn)換為第三種安裝狀態(tài)(63)； -其中移入所述氣動(dòng)缸(20)，由此將所述焊頭(I)轉(zhuǎn)換為第四種安裝狀態(tài)(64)，在所述第四種安裝狀態(tài)中將所述力傳感器(7)插入到所述焊頭中，并且 -其中再度移出所述氣動(dòng)缸(20)，其中所述電極(3)再度安放到所述工件(6)上，隨后將所述調(diào)整元件復(fù)位到其原 始的位置中。
全文摘要
一種活動(dòng)的電阻焊頭配備了力傳感器(7)，該力傳感器布置在驅(qū)動(dòng)器(2)的氣動(dòng)缸或者螺旋彈簧(4)與所述焊頭(1)的電極(3)之間。所述DMS力感應(yīng)器(7)的這種布置能夠在每次焊接時(shí)測(cè)量并且記錄直接的力流中的焊接力并且由此支持過(guò)程控制。同時(shí)取消比較麻煩地將所述力傳感器(7)放置在電極(3)與工件夾具座之間的必要性。所述結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)簡(jiǎn)單而快速的測(cè)量，用于在實(shí)際運(yùn)行中為不同的應(yīng)用情況對(duì)焊接力進(jìn)行控制和調(diào)整，以便不會(huì)太長(zhǎng)時(shí)間中斷所述過(guò)程。只要所述電極(3)抵靠在工件上，螺旋彈簧(4)就能夠使所述電極(3)從氣動(dòng)缸(2)上退耦。此外，所述結(jié)構(gòu)對(duì)所述電極(3)的續(xù)進(jìn)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。所述線性的設(shè)計(jì)方案避免了力矩并且就這樣減少了電極磨損。
文檔編號(hào)B23K1/00GK103228389SQ201180058793
公開日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2011年10月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月6日
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