用于更換焊接設備的電極帽的裝置以及焊接方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了用于更換焊接設備（1；5）的電極帽（31、32、33、34、36）的裝置（2；6）以及用于在焊接設備（1；5）中對構件（3）進行焊接的焊接方法。所述裝置（2；6）包括至少一個預備單元（30）和帽更換單元（40），所述預備單元用于預備在用所述焊接設備（1；5）進行焊接時所需的電極帽（31、32、33、34），所述帽更換單元用于將裝配在焊接工具（21）上的電極帽（31、32、33、34、36）與所述預備單元（50）中所預備的其他電極帽（31、32、33、34）互換，其中所述帽更換單元（40）設計用于將由所述焊接工具（21）拆卸的電極帽（31、32、33、34）布置在所述預備單元（30）中。
【專利說明】用于更換焊接設備的電極帽的裝置以及焊接方法

【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種用于更換焊接設備的電極帽的裝置和一種焊接方法。

【背景技術】
[0002]在車身骨架建造中，在生產(chǎn)線或者生產(chǎn)設備中組裝各個車身構件并且用焊接設備焊接成車身。為此，焊接設備一方面必須為車身實施大量焊接過程。其他方面，焊接設備必須依次制造多個在生產(chǎn)線中或者生產(chǎn)設備中一個接一個有待加工的車身。
[0003]這里的問題是，在生產(chǎn)線中不同的車輛型號的數(shù)量以及配屬于其的變型方案例如敞篷車、階梯車尾、溜背式車尾等一直在增長并且所有這些型號以及型號變型方案都在一個生產(chǎn)設備上制造。這意味著車身要以任意的順序并且以之間盡可能短的時間間隔或者節(jié)奏順序通過生產(chǎn)設備運轉。由此，不能確定各個有待實施的焊接過程的順序、例如焊點順序。然而為所有型號使用相同的焊接工具、尤其焊鉗。
[0004]這里的問題還在于，一方面隨著型號變型方案的數(shù)量的增加，焊接工具的焊接過程的數(shù)量以及該焊接過程的變型方案也增加了。在此，材料組合以及焊點在各個有待制造的車身上的位置是不同的。其他方面，每個焊接工具、尤其如焊鉗裝備有固定的電極帽，所述電極帽具有固定的電極直徑，其中用相應的電極帽銑削器形成電極帽的直徑以及由此形成帽表面的直徑。
[0005]因為例如1.4mm到6.0mm的整個板厚度發(fā)生變化并且在各個板厚度中存在0.6mm到2.5mm的差，所以經(jīng)常不符合帽表面的要求。對于下面的板厚度端部上的材料連接來說需要4mm的直徑，對于上面的板厚度端部上的材料連接來說需要用于電極帽表面的8mm的直徑。然而因為只能以一種直徑銑削電極帽表面，所以必須關于有待完成的焊接例如焊點等探討折衷方案。這對完成的焊接例如焊點的質量以及花費產(chǎn)生影響，該花費必須用于生產(chǎn)，從而保證焊接的質量。此外，用于制造車身的時間應該盡可能短，使得生產(chǎn)線或者生產(chǎn)設備的通過量以及由此的生產(chǎn)率最佳。
[0006]由此，在這種生產(chǎn)設備中焊接任務的變型方案是很大的問題。


【發(fā)明內容】

[0007]因此，本發(fā)明的任務是實現(xiàn)用于提供焊接設備的電極帽的裝置和方法，用該裝置和方法能夠解決前面所述的問題。尤其應該實現(xiàn)這樣一種用于提供焊接設備的電極帽的裝置和方法，其中雖然在生產(chǎn)設備中存在增加的模型帶寬，但是能夠確保焊接部、例如焊點、焊縫等的所要求的質量，并且簡化生產(chǎn)中的調試和維護。
[0008]所述任務通過按權利要求1所述的、用于更換焊接設備的電極帽的裝置來解決。該裝置包括至少一個預備單元以及帽更換單元，所述預備單元用于預備在用所述焊接設備進行焊接時所需的電極帽，所述帽更換單元用于將裝配在焊接工具上的電極帽與所述預備單元中所預備的其他電極帽互換，其中所述帽更換單元設計用于將由所述焊接工具拆卸的電極帽布置在所述預備單元中。
[0009]用所述裝置能夠將焊接部例如焊點、焊縫等的帶寬分成多個電極帽直徑。由此能夠拓寬焊接的焊接過程窗口并且改善焊接結果。這穩(wěn)定了焊接結果的質量并且簡化了生產(chǎn)中的調試和維護。
[0010]由此能夠用所述裝置實現(xiàn)車身骨架建造中的質量保證。此外，滿足對通過量的要求并且由此滿足生產(chǎn)線或生產(chǎn)設備的生產(chǎn)率。
[0011]此外，用所述裝置能夠在生產(chǎn)設備的調試和維護中節(jié)省成本。此外，通過再使用電極帽更經(jīng)濟地使用資源并且由此減少廢料并且降低生產(chǎn)成本。
[0012]所述裝置的有利的其他設計方案在從屬權利要求中得到說明。
[0013]根據(jù)一種實施例，所述裝置還包括用于將在預備單元中所預備的電極帽輸送到焊接機器人上的處理機器人(Handlingroboter)，在焊接機器人上裝配了焊接工具。在此，處理機器人還設計用于進行銑削或者引導到相應的帽銑削單元處。
[0014]此外，所述裝置能夠裝備有至少一個帽銑削單元，所述帽銑削單元用于將電極帽銑削到在由所述焊接設備實施的焊接過程中所需的尺寸。在此，所述帽銑削單元設計用于，當電極帽的磨損超過允許值并且不超過最大的銑削步驟的數(shù)量時以可能的方式對電極帽進行銑削。
[0015]在所述裝置中能夠如此設計所述帽更換單元，從而在電極帽的磨損超過允許值并且超過最大的銑削步驟的數(shù)量時，該帽更換單元將裝配在焊接工具上的電極帽與在預備單元中所預備的其他電極帽互換。
[0016]前面所描述的裝置能夠是焊接設備的一部分，該焊接設備還包括用于控制對構件進行焊接的焊接工具的焊接控制器。
[0017]此外，所述焊接設備能夠具有焊接機器人，在該焊接機器人上布置了焊接工具。
[0018]在所述焊接設備中，焊接控制器能夠構造用于存取工具參數(shù)數(shù)據(jù)組，從而向焊接機器人傳輸用于焊接工具的電極帽的數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)在用焊接工具進行的下個焊接過程中是需要的。
[0019]所述任務還通過按權利要求10所述的、用于在焊接設備中對構件進行焊接的焊接方法得到解決。在焊接方法中由焊接控制器控制焊接工具，其中使用一種裝置，該裝置包括至少一個預備單元以及帽更換單元，所述預備單元用于預備在用所述焊接設備進行焊接時所需的電極帽，所述帽更換單元用于將裝配在焊接工具上的電極帽與所述預備單元中所預備的其他電極帽互換，其中所述帽更換單元設計用于將由所述焊接工具拆卸的電極帽布置在所述預備單元中。
[0020]所述焊接方法實現(xiàn)了與前面關于裝置所述的相同的優(yōu)點。
[0021]本發(fā)明的其他可能的技術方案也包括前面或者后面關于實施例所描述的特征或實施方式的、沒有詳細描述的組合。在此，本領域技術人員還可添加單個方面作為對本發(fā)明各個基本形式的改善或者補充。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]下面參照附圖并且根據(jù)實施例更詳細地描述本發(fā)明。附圖示出:
圖1是具有按第一實施例的裝置的焊接設備的框圖；
圖2到圖7分別是電極帽的俯視圖或側視圖的簡化的視圖，該電極帽能夠用在按第一實施例的裝置中；并且
圖8是具有按第二實施例的裝置的焊接設備的框圖。
[0023]在附圖中，只要沒有其他說明，相同的或者功能相同的元件就設有相同的附圖標記。

【具體實施方式】
[0024]圖1相當示意性地示出了具有一種裝置2的焊接設備1，該裝置2用在借助例如至少一個焊點4對構件3進行的焊接中。該焊接設備I還包括焊接控制器10，該焊接控制器控制焊接機器人20。所述裝置2不僅布置在焊接控制器10外部，而且還布置在焊接機器人20外部。因此該裝置2也能夠稱作外部裝置2。此外，該裝置2如下面所述具有作為帽站(Kappenbahnhof)的功能,從而也能夠將其稱作帽站。焊接設備能夠是生產(chǎn)設備的一部分、例如用于車輛尤其車輛的車身等、家具、建筑結構等的生產(chǎn)線。
[0025]在圖1中提供了焊接控制器10中不同的工具參數(shù)數(shù)據(jù)組11、12以及磨損計數(shù)器15。所述焊接機器人20引導焊接工具21，該焊接工具具有關于電極帽的識別件211、212。焊接工具21例如能夠是焊鉗，該焊鉗實施點焊或者說形成焊點4。然而也能夠如此設計所述焊接工具21，使得其能夠形成焊縫。
[0026]在圖1中，所述裝置2具有預備單元(Vorhalteeinheit) 30、自動的帽更換器或帽更換單元40以及帽銑刀或者帽銑削單元50。所述裝置2沒有用于焊接控制器10的機械連接。該裝置2也沒有用于焊接控制器10的電連接。所述裝置2和焊接控制器10的兩個系統(tǒng)自給自足地工作。裝置2的操控通過焊接機器人20實現(xiàn)。
[0027]所述預備單元30預備了在用焊接設備I進行焊接時需要的電極帽31、32、33、34。該預備單元30還用于將電極帽31、32、33、34輸送給帽更換單元40。由此，所述預備單元30也能夠稱作用于電極帽31、32、33、34的倉庫和/或輸送單元。
[0028]所述帽更換單元40能夠在焊接工具21上裝配所述電極帽31、32、33、34之一，使得焊接工具21能夠根據(jù)裝配的電極帽進行焊接。如果所述電極帽31、32、33、34之一已經(jīng)裝配在焊接工具21上，那么帽更換單元40就將裝配好的電極帽與預備在預備單元30中的其他電極帽31、32、33、34互換。在此，帽更換單元40能夠將磨損的電極帽與相同類型和/或尺寸的電極帽進行互換。此外，所述帽更換單元40能夠將所述電極帽31、32、33、34之一與其他具有不同于至今為止裝配在焊接工具21上的電極帽的類型和/或尺寸的電極帽31、32、33、34進行互換。
[0029]所述帽銑削單元50能夠將電極帽31、32、33、34之一銑成在由焊接設備I實施的焊接過程中所需要的尺寸。電極帽31、32、33、34的尺寸或面積確定了所產(chǎn)生的焊接結果、例如焊點4的尺寸或面積。
[0030]由此，在本實施例中提供了裝備有用于預備并且輸送具有不同支承面的電極帽
31、32、33、34的預備單元30的裝置2來作為獨立的機器。此外，帽更換單元40和帽銑削單元50作為自動的更換及銑削單元。所述預備單元30包括多個用于容納具有不同的帽表面的電極帽31、32、33、34的帽倉庫。
[0031]圖2到圖7分別示出了具有不同的帽表面的電極帽31、32、33、34、35、36的例子，如在德國標準DIN 44750中規(guī)定的那樣。所述帽表面在帽支承面的直徑方面是不同的。所述電極帽31、32、33、34、35、36能夠分別在裝置2中在預備單元30中被預備并且輸送給帽更換單元40和/或帽銑削單元50。
[0032]為了使電極帽31、32、33、34、35、36相互間能夠不同，圖1中的焊接工具21為了在預備單元30中所預備的電極帽31、32、33、34的每個可選的電極帽而具有自己的識別件211、212。由此，所述焊接控制器10為了每個所述識別件211、212而包括自己的工具參數(shù)數(shù)據(jù)組11、12，也就是為了識別件211而包括工具參數(shù)數(shù)據(jù)組11并且為了識別件212而包括工具參數(shù)數(shù)據(jù)組12。為每個所述參數(shù)數(shù)據(jù)組11、12能夠規(guī)定自己的電極護理方案。這能夠最佳地配合為所述電極帽分配的焊接任務。例如能夠將所有電極帽31、32、33、34、35、36裝配在焊接工具21上。然而也能夠僅僅將電極帽31、32、33、34、35、36的一部分例如電極帽31、32裝配在焊接工具21上。
[0033]用焊接設備I實施的焊接方法以下面描述的方式運行。
[0034]焊接機器人20為每個有待焊接的點識別出工具數(shù)據(jù)、也就是電極帽31、32、33、34中為這些有待焊接的點而確定的電極帽。焊接機器人20相應地在焊接之前從裝置2中獲得電極帽31、32、33、34中基于工具數(shù)據(jù)而有待使用的電極帽。為此，焊接機器人20行進到為此確定的位置上并且向帽更換單元40傳輸關于帽更換的要求。隨后，所述帽更換單元40根據(jù)焊接機器人20的數(shù)據(jù)更換電極帽并且將電極帽31、32、33、34的由焊接機器人20接收的電極帽放在預備單元30中、尤其預備單元30的為此設置的倉庫中。由此能夠以后重新使用存放的電極帽。在此，“更換”不僅意味著已經(jīng)將電極帽31、32、33、34之一裝配在焊接機器人20上的情況，而且也意味著還沒有將電極帽31、32、33、34裝配在焊接機器人20上的情況。在所述帽更換單元40更換電極帽之后，所述焊接機器人20行進到其焊點位置中并且選擇焊接控制器10上的點，該點在該時刻借助裝配在焊接工具21上的電極帽進行焊接。
[0035]所述點借助于焊接控制器10的控制進行焊接。在此，焊接控制器10更新所屬的工具參數(shù)數(shù)據(jù)組11、12中的磨損實際值。
[0036]焊接控制器10檢測是否滿足對于銑削所述裝配在焊接工具21上的電極帽31、32、33、34的要求。如果滿足對于銑削的要求，那么磨損計數(shù)器15就大于相應裝配的電極帽31、
32、33、34的最大允許的磨損。否則的話，該磨損計數(shù)器15就小于或者等于相應裝配的電極帽31、32、33、34的最大允許的磨損。
[0037]如果滿足對于銑削所述例如裝配在焊接工具21上的電極帽31的要求，那么焊接控制器10就將這種銑削要求傳輸?shù)胶附訖C器人20上。焊接機器人20再將這種要求傳輸?shù)矫苯粨Q單元40上，用帽銑削單元50對裝配好的電極帽31進行銑削并且對焊接控制器10上的要求作出反應。所述帽交換單元40取下焊接工具21的當前裝配的電極帽31并且將拆卸的電極帽31放到預備單元30中為其設置的工作位置中。隨后，焊接機器人20獲得下一個選擇的焊點4的電極帽、例如來自預備單元30中電極帽的工作位置的電極帽32并且將其安置在焊接工具21上。
[0038]如果相應的電極帽31、32、33、34達到了最大銑削步驟的數(shù)量，也就是不能再用帽銑削單元50進行銑削，那么取而代之需要更換電極帽。這種狀態(tài)也告知焊接機器人20。該焊接機器人20同樣將該信息傳輸?shù)矫备鼡Q單元40上。在帽更換單元40中，將新選擇的電極帽從其在焊接機器人20上的工作位置中去除并且將新的電極帽從預備單元30置入帽更換單元40的工作位置中。如上面在銑削中所描述的一樣，更換新的電極帽。
[0039]由此，焊接機器人20能夠根據(jù)來自裝置2的焊接任務取得所需要的電極帽31、32、
33、34或者再保存在那里。焊接機器人20應該拿取的電極帽31、32、33、34的信息通過焊接控制器10的工具參數(shù)數(shù)據(jù)組11、12進行控制。因此，不扔掉電極帽31、32、33、34的從裝置2中獲取的電極帽，而是再保存在裝置2中。如果必須更新帽，那么該帽通過帽更換單元40更新，該帽更換單元作為具有連接到預備單元30上的接口的中央更換器。電極帽31、32、33,34的新的電極帽也就來自由所述裝置2包括的倉庫。
[0040]能夠如下進行來自裝置2的電極帽31、32、33、34之一的銑削。焊接機器人20連同電極帽31、32、33、34的有待銑削的電極帽行進到相應的帽銑削單元50中，該帽銑削單元根據(jù)有待銑削的電極帽的直徑進行確定并且在銑削之后將電極帽放入裝置2中、更確切地說放入預備單元30中。
[0041]圖8非常示意性地示出了具有裝置6的焊接設備5。根據(jù)第二實施例的焊接設備5非常類似于按第一實施例的焊接設備I地進行構造。此外，按第二實施例的裝置6非常類似于按第一實施例的裝置2地進行構造。然而，按第二實施例的裝置6與按第一實施例的裝置2之間的區(qū)別在于，所述裝置6除了單元30、40、50之外還具有操作機器人60。
[0042]所述操作機器人60能夠額外地尤其并行于焊接機器人20地完成任務。該操作機器人60尤其能夠銑削電極帽31到36或者為了進行銑削而帶到相應的帽銑削單元50上并且/或者更換裝置6中的電極帽31到36和/或將所需的電極帽31到36輸送焊接機器人20。
[0043]由此，焊接機器人20必須在焊接設備5中根據(jù)本實施例完成比在按第一實施例的焊接設備I中焊接機器人20完成的更少的任務。由此在時間上對焊接設備5中的焊接機器人20進行卸載。由此能夠相對于焊接設備I提高焊接設備5的生產(chǎn)率并且由此提高上一級的生產(chǎn)設備的生產(chǎn)率。
[0044]在其他方面，按本實施例的焊接設備5以和按第一實施例的焊接設備I 一樣的方式進行構造。
[0045]焊接設備1、5、裝置2、6以及焊接方法的所有前面所描述的設計方案能夠單個地或者以所有可能的組合進行使用。尤其能夠任意組合前面所描述的實施例的所有特征和/或功能。額外地能夠考慮尤其下面的修改方案。
[0046]在附圖中所示的構件是示意性示出的，并且能夠在精確的設計方案中不同于附圖中所示的形式，只要確保其前面所描述的功能。
[0047]所述預備單元30和帽銑削單元50能夠根據(jù)需要按比例決定。因此，預備單元30的帽倉庫的數(shù)量取決于所需要的帽表面的數(shù)量并且由此取決于焊接任務的帶寬。此外，帽銑削單元50的數(shù)量取決于所需的帽表面的數(shù)量并且由此取決于焊接任務的帶寬。根據(jù)所需要的帽表面例如能夠設置帽銑削單元50。然而也能夠僅僅分別存在預備單元30的帽倉庫和帽統(tǒng)削單元50。
[0048]此外，所述裝置2能夠具有控制傳感器，用該控制傳感器能夠控制或者檢測所述裝置的整個功能和/或各個功能。所述控制傳感器尤其能夠裝配在傳感器板上。該控制傳感器尤其能夠布置在帽更換單元40上。
[0049]所述裝置2的功能能夠以使用者表面形式的使用者界面上例如屏幕上示出。根據(jù)需要，所述裝置2要么能夠由使用者界面控制并且/或者由焊接控制器進行控制。
[0050]所述裝置2的功能也能夠至少部分地以軟件執(zhí)行。
【權利要求】
1.用于更換焊接設備(I;5)的電極帽(31、32、33、34、36)的裝置(2 ;6)，具有至少一個預備單元(30 )和帽更換單元(40 )，所述預備單元用于預備在用所述焊接設備(I ;5 )進行焊接時所需的電極帽(31、32、33、34)，所述帽更換單元用于將裝配在焊接工具(21)上的電極帽(31、32、33、34、36)與所述預備單元(50)中所預備的其他電極帽(31、32、33、34)互換，其中所述帽更換單元(40)設計用于將由所述焊接工具(21)拆卸的電極帽(31、32、33、34)布置在所述預備單元(30)中。
2.按權利要求1所述的裝置(2;6)，還具有處理機器人(60)，所述處理機器人用于將在所述預備單元(30)中所預備的電極帽(31、32、33、34)輸送給焊接機器人(20)，在所述焊接機器人上裝配所述焊接工具(21)。
3.按權利要求2所述的裝置(2;6)，其中所述處理機器人(60)還設計用于進行銑削或者引導到相應的帽銑削單元(50)處。
4.按上述權利要求中任一項所述的裝置(2;6)，還具有至少一個帽銑削單元(50)，所述帽銑削單元用于將電極帽(31、32、33、34)銑削到在由所述焊接設備(I ;5)實施的焊接過程中所需的尺寸。
5.按權利要求4所述的裝置(2;6)，其中所述帽銑削單元(50)設計用于，當所述電極帽(31、32、33、34)的磨損超過允許值并且沒有超過最大銑削步驟的數(shù)量時，對電極帽(31、32、33、34)進行銑削。
6.按上述權利要求中任一項所述的裝置(2;6)，其中如此設計所述帽更換單元(40)，使得其在所述電極帽(31、32、33、34)的磨損超過允許值并且超過最大銑削步驟的數(shù)量時，將裝配在所述焊接工具(21)上的電極帽(31、32、33、34)與在所述預備單元(30)中所預備的其他電極帽(31、32、33、34)互換。
7.焊接設備(I;5)，具有焊接控制器(10)和按上述權利要求中任一項所述的裝置(2;6 )，所述焊接控制器用于控制對構件(3 )進行焊接的焊接工具(21)。
8.按權利要求7所述的焊接設備(I;5)，還具有焊接機器人(20)，在所述焊接機器人上布置所述焊接工具(21)。
9.按權利要求7或8所述的焊接設備(I;5)，其中所述焊接控制器(10)設計用于存取工具參數(shù)數(shù)據(jù)組(11、12)，從而向所述焊接機器人(21)傳輸用于所述焊接工具(21)的電極帽(31、32、33、34)的數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)在用所述焊接工具(21)進行的下個焊接過程中被需要。
10.用于在焊接設備(I;5)中對構件(3)進行焊接的焊接方法，其中由焊接控制器(10)控制焊接工具(21)，其中使用一種裝置(2 ;6)，所述裝置包括至少一個預備單元(30)和帽更換單元(40)，所述預備單元用于預備在所述焊接設備(I ；5)中進行焊接時所需的電極帽(31、32、33、34)，所述帽更換單元用于將裝配在焊接工具(21)上的電極帽(31、32、33、34)與所述預備單元(30)中所預備的其他電極帽(31、32、33、34)互換，并且其中所述帽更換單元(40)將由所述焊接工具(21)拆卸的電極帽(31、32、33、34)布置在所述預備單元(30)中。
【文檔編號】B23K11/36GK104416278SQ201410413437
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年8月21日 優(yōu)先權日:2013年8月22日
【發(fā)明者】J.霍伊夫格勒克納 申請人:羅伯特·博世有限公司