專利名稱：電阻焊接緊固件的電極的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及一種焊槍，用于將緊固件電阻焊接至金屬物體上，更具體地講，本發(fā)明涉及緊固件檢測(cè)探測(cè)器。
焊槍組合件用于將緊固件電阻焊接至金屬物體上，諸如車輛主體的面板上。諸如焊接柱螺栓或螺母的緊固件被裝載在電極之一上。電極與致動(dòng)器一起運(yùn)動(dòng)，致動(dòng)器將緊固件置于在壓力下與面板相嚙合。十分強(qiáng)的電流施加至電極，它們將緊固件焊至面板上。
應(yīng)用焊槍通常是一個(gè)自動(dòng)化過(guò)程，其中，緊固件被裝載在焊槍組合件中。有時(shí)，緊固件不合適地裝載在焊槍中，或者緊固件完全沒(méi)有裝載在焊槍中。在這些情況下，重要的是檢測(cè)緊固件的問(wèn)題，以便緊固件能適當(dāng)?shù)睾附又撩姘迳?。為此目的，?yīng)用了探測(cè)器致力于確定緊固件在焊槍中的存在和定向。通常，將線性可變位移傳感器與電極臂連接用以測(cè)量臂的運(yùn)動(dòng)。如果沒(méi)有螺母存在，則臂移動(dòng)的量要大于緊固件存在并位于適當(dāng)定向時(shí)的量。如果緊固件不是位于適當(dāng)?shù)亩ㄏ?，則電極臂移動(dòng)的量要略小于緊固件位于適當(dāng)定向時(shí)的量。這樣，就可檢測(cè)到緊固件的存在和定向。但是，由于以下若干原因很難精確地檢測(cè)到緊固件的適當(dāng)定向。首先，電極臂的位置不是總與緊固件是否處于適當(dāng)定向相對(duì)應(yīng)。也即，由于緊固件的公差堆積和變化，位置探測(cè)器的定位不能精確地檢測(cè)緊固件的定向。其次，強(qiáng)大的電極電流將不精確度引入位置探測(cè)器的信號(hào)中。即使應(yīng)用磁屏蔽電纜，電極電流也會(huì)引入足夠的干擾，以致給出虛假的緊固件讀數(shù)。因此，需要有這樣的探測(cè)器，它能更精確地檢測(cè)緊固件在焊槍組合件中的定向和存在。
發(fā)明的內(nèi)容及優(yōu)越性本發(fā)明提出一種焊接組合件，用于將緊固件焊接至諸如車輛主體面板的物體上。組合件包括焊槍，焊槍具有第一和第二電極，它們可在張開(kāi)位置與閉合位置之間相互相對(duì)運(yùn)動(dòng)。第一電極包括殼體組合件。插頭安放在殼體組合件中，并在所述閉合位置上時(shí)，能在要求的螺母位置上下顛倒的螺母位置和沒(méi)有螺母位置之間移動(dòng)。光學(xué)探測(cè)器具有與插頭隔開(kāi)并將光線引導(dǎo)于其上的終端端部。探測(cè)器的終端端部接受來(lái)自插頭的反射光線。探測(cè)器控制系統(tǒng)將反射光線處理成與要求的螺母位置、上下顛倒的螺母位置和沒(méi)有螺母位置之一相對(duì)應(yīng)的信號(hào)。
在運(yùn)行中，插頭插入于面板的孔中。緊固件裝載至插頭上，電極則相互相對(duì)面板移動(dòng)至閉合位置。當(dāng)電極移動(dòng)至與面板相嚙合時(shí)，插頭位移。進(jìn)入光學(xué)探測(cè)器的反射光線量隨插頭的位移而改變。光線由探測(cè)器送入至光學(xué)放大器，在此處它被轉(zhuǎn)換成模擬或數(shù)字信號(hào)。然后對(duì)信號(hào)加以處理，以確定緊固件是位于要求的、上下顛倒的或是沒(méi)有緊固件的位置。
因此，本發(fā)明提出一種探測(cè)器，它能更精確地檢測(cè)緊固件在焊槍組合件中的定向和存在。
附圖概述結(jié)合附圖，并參考以下的詳細(xì)說(shuō)明，可了解本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)，附圖中

圖1是焊槍組合件的示意圖；圖2是本發(fā)明的電極和探測(cè)器的局部橫截面分解圖；圖3是圖2中電極主體部分的頂視圖；圖4是圖2中探測(cè)器支架的頂視圖；圖5說(shuō)明電極處于閉合位置，所具有的螺母位于要求的定向；圖6說(shuō)明電極處于閉合位置，所具有的螺母位于上下顛倒的位置；而圖7說(shuō)明電極處于閉合位置，且沒(méi)有螺母存在。
較優(yōu)實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明圖1是焊槍組合件10的高度示意的視圖。焊槍組合件10包括下固定臂12，它支承著下電極13。上移動(dòng)臂14連接至下臂12。上臂14包括上電極15。致動(dòng)器16將上臂14從張開(kāi)位置(如圖所示)移動(dòng)至閉合位置，在此閉合位置電極13和15嚙合欲焊接的物體18，諸如車輛主體的面板。諸如焊接柱螺栓或螺母的緊固件被裝載在電極13和15之一上，并被加壓與物體18進(jìn)行嚙合?，F(xiàn)有技術(shù)通常通過(guò)應(yīng)用諸如LVDT的位移傳感器檢測(cè)上臂14的位置來(lái)檢測(cè)緊固件在焊槍組合件內(nèi)的存在和定向。本發(fā)明則應(yīng)用在下電極13中的位置探測(cè)器20從物體18的下方檢測(cè)緊固件的位置和定向。來(lái)自探測(cè)器的信息被送至探測(cè)器控制系統(tǒng)22，它可包括放大器24和控制器26，控制器26將信息處理成可用于控制失誤的信號(hào)。
在對(duì)臂和電極的稱謂加以“上”和“下”時(shí)，還應(yīng)看到，焊槍組合件10及其部件的定向可不同于所述的定向，并仍在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
下電極13在圖2中表明得更為詳細(xì)。電極13包括殼體組合件30，它具有主體32。主體32具有端部34，它適用于安放在下臂12中。焊頭36在與端部34的相對(duì)處連接至主體32，用于向物體18施加電流。殼體組合件30還可包括圍繞主體32的殼38。主體32包括中心孔40(示于圖3中)，而焊頭36包括孔42，用于安放插頭44。插頭44的主體安裝在中心孔40內(nèi)，而插頭的第一端46通過(guò)孔42而伸出。第一端46成錐形，用以安放諸如螺母的緊固件。但是，應(yīng)明白，插頭44的幾何形狀可加以改變以安放一個(gè)焊接柱螺栓。
插頭44包括與第一端46相對(duì)的第二端48，它具有法蘭48，用于阻止插頭44脫離主體32?；謴?fù)彈簧50將插頭44壓向上電極15。通過(guò)中心孔40的加壓空氣也可用于偏壓插頭44。
探測(cè)器支架52布置在中心孔40內(nèi)，并緊固至主體32上。探測(cè)器支架52包括中心孔54，用于安放和定位彈簧50，如圖4所示。光纜58的直徑最好為3mm，它被進(jìn)給至殼體組合件30中，并安放在探測(cè)器支架52的孔56內(nèi)。光纜58的終端端部60布置在插頭44的第二端48的鄰近。光纜58可通過(guò)經(jīng)改變后用以安裝空氣連接件63的空氣通道62進(jìn)給至主體中。這樣，電極13可略加改變以安放本發(fā)明的探測(cè)器58。但是應(yīng)認(rèn)識(shí)到，終端端部60也可布置在插頭44的其它部分的鄰近。另外，終端端部60也可布置在其它焊槍部件的鄰近，只要此焊槍部件是與插頭44的運(yùn)動(dòng)相關(guān)聯(lián)的。也即，終端端部60不必一定位于插頭的鄰近，然而終端端部60跟蹤插頭44的運(yùn)動(dòng)。
在運(yùn)行中，電極13和15相互隔開(kāi)地位于張開(kāi)位置，用以安放物體18，在此物體18上將焊接緊固件。插頭44被布置在物體18的孔64中。諸如螺母66的緊固件放置在插頭44的第一端46上。緊固件66包含一個(gè)焊接面68，它嚙合物體18。焊接面68可包含導(dǎo)向環(huán)70，用于將螺母66定位在孔64內(nèi)。焊接面68還包含凸出物72，在焊接過(guò)程期間，凸出物72熔融，從而將螺母66焊接至物體18上。螺母66中的孔74可包含一些特征，它們與端部46配合以便更好地相對(duì)物體18定位螺母66。在焊接面68上的諸如導(dǎo)向環(huán)70和凸出物72的特征限制在十分緊的公差內(nèi)。位置測(cè)量通常在電極13和15閉合于物體18左右時(shí)進(jìn)行。測(cè)量期間施加至物體18上的力可小于焊接力，并可在焊接前后進(jìn)行以便使過(guò)程有效。通過(guò)測(cè)量插頭44在嚙合螺母66的焊接面一側(cè)時(shí)的位置，插頭位置將與螺母定向更精確地相關(guān)。上述另一方法中，諸如螺母厚度的螺母66的特征的公差不緊或沒(méi)有加以控制。結(jié)果，從上電極一側(cè)探測(cè)螺母66的定向，諸如像在現(xiàn)有技術(shù)中通過(guò)探測(cè)上臂位置那樣，由于公差較大，可能會(huì)不精確地對(duì)應(yīng)螺母的定向。
纖維光纜58傳播的光線從終端端部60指向第二端48。從第二端48反射回來(lái)的光線進(jìn)入光纜58。反射光線被光學(xué)放大器24所接收，產(chǎn)生模擬和/或數(shù)字信號(hào)。信號(hào)被送至控制器26，它處理信號(hào)以確定螺母66的存在和定向。探測(cè)器20檢測(cè)的插頭44的距離變化可細(xì)微至2μm。電極13和15相對(duì)物體18和螺母66一起運(yùn)動(dòng)至閉合位置。對(duì)螺母66和物體18施加壓力，并施加電流流過(guò)電極。凸出物72在強(qiáng)電流存在下熔融，并將螺母66焊接至物體18。
圖5、6和7分別說(shuō)明螺母66處于要求的位置、螺母上下顛倒的位置和沒(méi)有螺母時(shí)的位置。上電極15包含中心孔76，用于接受部分插頭44。請(qǐng)參看圖5，所示螺母66位于要求位置，其中焊接面68毗連物體18。物體18所具有的物質(zhì)厚度為X。插頭44在電極13和15共同閉合時(shí)位移。在此位置上，插頭44可從探測(cè)器20移開(kāi)距離K，對(duì)一特定的螺母，距離K可以是0.1115英寸。探測(cè)器控制系統(tǒng)22可加以標(biāo)定，將距離K表示為正確的螺母定向。此外，值得贊賞的是，雖然電極13和15將隨著時(shí)間而磨損，但電極的磨損可預(yù)測(cè)，因而在其使用期間可加以補(bǔ)償。本發(fā)明中的電極磨損要小于現(xiàn)有技術(shù)中的電極磨損，因?yàn)橄码姌O的磨損速度約為上電極的1/10，而現(xiàn)有技術(shù)的測(cè)量正是在上電極進(jìn)行的。
請(qǐng)參看圖6，螺母位于上下顛倒位置，在此位置時(shí)，焊接面68與物體相隔開(kāi)。在這樣的位置上，螺母66不能焊接至物體18上，因?yàn)橥钩鑫?2沒(méi)有嚙合物體。在螺母上下顛倒位置時(shí)，插頭44安放在螺母孔74中的位置不同，即插頭44與探測(cè)器20之間的距離是距離M，它對(duì)于螺母66可能是0.1225英寸。可以看到，要求的螺母位置與上下顛倒螺母位置之間的差是一個(gè)較小的距離L，只有0.0110英寸。因此，關(guān)鍵是探測(cè)器22能精確地檢測(cè)螺母的定向。光纖不受焊槍電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)的干擾，因此應(yīng)用光纖可精確地檢測(cè)插頭的位置，此外，由于插頭在物體18的附近從螺母下側(cè)嚙合螺母66，因此，螺母厚度的變化不會(huì)沖擊探測(cè)器的精度。如圖2所示，插頭端部46可嚙合孔76中的腔。如果螺母是上下顛倒的，設(shè)有腔的一側(cè)將把插頭44更往下壓，這使上下顛倒的螺母定向更易于檢測(cè)。
請(qǐng)參看圖7，圖中表示了沒(méi)有螺母的位置。插頭44與探測(cè)器20相隔的距離為N，對(duì)螺母66它可以是0.3489英寸。
目前，現(xiàn)有的下電極13可加以修改以容納本發(fā)明的探測(cè)器20。探測(cè)器20具有包容在電極13內(nèi)的優(yōu)點(diǎn)，在那里它免受苛刻的焊接氣氛。探測(cè)器20能略微忍受污染。雖然本發(fā)明的探測(cè)器20是按照光學(xué)探測(cè)器加以討論的，但應(yīng)明白，諸如LVDT的更常用的探測(cè)器也可用于檢測(cè)插頭的位置，但是，光學(xué)探測(cè)器具有上述優(yōu)點(diǎn)。
已按照展示的樣子對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明，但應(yīng)明白，已應(yīng)用的術(shù)語(yǔ)只是為了用詞的本性加以說(shuō)明，而不是為了限制。顯然，本發(fā)明可根據(jù)以上思想進(jìn)行許多修改和變化。因此，應(yīng)看到，在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)，本發(fā)明可用不同于特定描述的方法加以實(shí)施。
權(quán)利要求
1.一種焊接組合件，用于將緊固件焊接至一件物體上，組合件包括焊槍，該焊槍具有第一和第二電極，它們可在張開(kāi)位置與閉合位置之間相互相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所述第一電極包括殼體組合件；插頭，它安放在所述殼體組合件中，并在所述閉合位置上時(shí)，能在要求的緊固件位置、上下顛倒的緊固件位置和沒(méi)有緊固件位置之間移動(dòng)；光學(xué)探測(cè)器，它具有與所述插頭隔開(kāi)并將光線引導(dǎo)于其上的終端端部，所述終端端部接受來(lái)自所述插頭的反射光線；以及探測(cè)器控制系統(tǒng)，它將所述反射光線處理成與所述要求的緊固件位置、上下顛倒緊固件位置和沒(méi)有緊固件位置之一相對(duì)應(yīng)的信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的焊接組合件，其特征在于，所述插頭包含適用于安放為了焊接金屬物體的緊固件的第一端，以及與所述第一端相對(duì)的第二端，所述光學(xué)探測(cè)器的終端端部位于所述第二端的鄰近。
3.如權(quán)利要求1所述的焊接組合件，該焊接組合件包括彈簧，它將所述插頭壓向所述第二電極。
4.如權(quán)利要求3所述的焊接組合件，其特征在于，所述光學(xué)探測(cè)器終端端部設(shè)置在所述彈簧內(nèi)，位于所述插頭的端部鄰近。
5.如權(quán)利要求1所述的焊接組合件，其特征在于，所述第一電極是固定的下電極，它具有使所述第二電極向著所述第一電極運(yùn)動(dòng)至所述閉合位置的致動(dòng)器。
6.電阻焊接組合件用的電極，該電極包括殼體組合件，它具有適用于安放在焊槍中的端部；焊頭，焊頭支承在殼體組合件的與所述端部相對(duì)的位置上，并具有通過(guò)所述焊頭而伸展的孔；插頭，該插頭安放在所述殼體組合件中，其部分通過(guò)所述孔而伸出，用于安放緊固件，且所述插頭可在要求的緊固件位置、上下顛倒的緊固件位置與沒(méi)有緊固件位置之間移動(dòng)；以及光學(xué)探測(cè)器，它布置在所述殼體中，具有與所述插頭隔開(kāi)，并將光線引導(dǎo)于其上的終端端部，所述終端端部接受來(lái)自與所述要求的緊固件位置、上下顛倒緊固件位置和沒(méi)有緊固件之一相對(duì)應(yīng)的所述插頭的反射光線。
7.如權(quán)利要求6所述的電極，其特征在于，所述殼體組合件包括主體，主體包含所述端部，在所述主體中有中心孔，所述插頭至少部分設(shè)置于其中，而所述焊頭則可拆卸地緊固至所述主體上。
8.如權(quán)利要求7所述的電極，所述電極包括探測(cè)器支架，用于支承所述光學(xué)探測(cè)器，該支架布置在所述中心孔中，并緊固至所述主體上。
9.如權(quán)利要求8所述的電極，其特征在于，所述插頭包含適用于安放為了焊接金屬物體的緊固件的第一端，以及與所述第一端相對(duì)的第二端，所述光學(xué)探測(cè)器的終端端部位于所述第二端的鄰近處。
10.如權(quán)利要求9所述的電極，所述電極包括彈簧，該彈簧布置在所述插頭端部和所述探測(cè)器支架之間，并將所述插頭端部壓向所述焊頭。
11.電阻焊接緊固件的方法，該方法包括的步驟有a)將緊固件裝載在插頭上；b)將相對(duì)的焊槍電極閉合于物體兩側(cè)；c)移動(dòng)插頭；和d)測(cè)量與插頭運(yùn)動(dòng)相關(guān)聯(lián)的焊槍部件。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，所述方法包括將光線引導(dǎo)在與插頭運(yùn)動(dòng)相關(guān)聯(lián)的焊槍部件上，以及測(cè)量來(lái)自部件的反射光線，用以確定插頭的位移。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，焊槍部件是插頭。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，所述方法還包括在步驟a)之前將插頭插入物體的孔內(nèi)的步驟。
15.如權(quán)利要求11所述的方法，所述方法包括一個(gè)指示要求的螺母位置、上下顛倒螺母位置，以及沒(méi)有螺母位置之一時(shí)的插頭位移的步驟。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，所述方法包括在上下顛倒螺母和沒(méi)有螺母位置時(shí)產(chǎn)生焊槍失誤的步驟。
17.如權(quán)利要求2所述的焊接組合件，其特征在于，緊固件是螺母，它具有孔，而所述第一端則適用于設(shè)置在孔中。
18.如權(quán)利要求9所述的電極，其特征在于，緊固件是螺母，它具有孔，而所述第一端則適用于設(shè)置在孔中。
19.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，緊固件是螺母，它具有孔，在要求的螺母位置和上下顛倒螺母位置時(shí)，錐形插頭端設(shè)置在孔中。
全文摘要
提供了一種焊接組合件，用于將緊固件焊接至諸如車輛主體面板的物體上。組合件包括焊槍，焊槍具有第一和第二電極，它們可在張開(kāi)位置與閉合位置之間相互相對(duì)運(yùn)動(dòng)。第一電極包括殼體組合件。插頭安放在殼體組合件中，并在所述閉合位置上時(shí)，能在要求的螺母位置、上下顛倒的螺母位置，和沒(méi)有螺母位置之間移動(dòng)。光學(xué)探測(cè)器具有與插頭隔開(kāi)并將光線引導(dǎo)于其上的終端端部。探測(cè)器的終端端部接受來(lái)自插頭的反射光線。探測(cè)器控制系統(tǒng)將反射光線處理成與要求的螺母位置、上下顛倒的螺母位置和沒(méi)有螺母位置之一相對(duì)應(yīng)的信號(hào)。
文檔編號(hào)B23K11/31GK1578712SQ02813832
公開(kāi)日2005年2月9日 申請(qǐng)日期2002年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月10日
發(fā)明者丹尼爾·M·卡巴納 申請(qǐng)人:多賓有限公司