專利名稱：焊接槍系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型總體上涉及用于將焊接螺母電阻焊接到金屬物體上的焊接槍系統(tǒng)。更 具體地，本實(shí)用新型涉及一種用于在焊接之前探測(cè)焊接螺母相對(duì)于其將要焊接的金屬組件 定位的焊接槍系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
通過(guò)焊接工藝將螺母直接固定到鈑金件上是一種常見(jiàn)的生產(chǎn)實(shí)踐。在當(dāng)今的機(jī) 動(dòng)車輛制造中，存在差不多數(shù)百種對(duì)這種“焊接螺母”的應(yīng)用，包括各種形式的托架、氣囊支 承、門部件和許多其它應(yīng)用。一般而言，焊接螺母由焊接槍電阻焊接到金屬組件上。焊接螺母裝載到下電極 (lower electrode)上。移動(dòng)上電極(upper electrode)接觸焊接螺母。向電極施加非常 高的電流，并且將焊接螺母焊接到金屬組件上。各種焊接總成已經(jīng)用于焊接螺母的生產(chǎn)。一種最常見(jiàn)的總成使用上、下焊接單元 和可伸縮鋼定位銷。例如，參見(jiàn)專利號(hào)為2，731，535的格雷(Grey)的美國(guó)專利。如格雷所 討論的，在操作中，將具有預(yù)制孔的鈑金件裝載到下焊接單元的上方，使得孔直接對(duì)準(zhǔn)凹入 下焊接單元的定位銷的上方。然后，延長(zhǎng)定位銷穿過(guò)鈑金件的孔以捕捉焊接螺母供給裝置 供應(yīng)的螺母，該焊接螺母供給裝置位于定位銷上方，并在定位銷的一側(cè)。接著，通過(guò)重力的 作用使螺母在孔的上方以定位銷為中心。再在螺母的上方下降上焊接單元，并在上、下焊接 單元之間施加電壓差以使螺母熔化到鈑金件上。最后，撤回上焊接單元，縮回定位銷到下焊 接單元中，并從焊接總成中移走鈑金件。明顯地，本領(lǐng)域技術(shù)人員知曉這種傳統(tǒng)類型的焊接總成存在關(guān)于焊接螺母定位 (orientation)的問(wèn)題。偶爾地，當(dāng)焊接螺母從供給裝置釋放到其要連接的組件上時(shí)，焊接 螺母面朝上掉落，使得焊接凸部背朝焊接螺母要焊接的組件，導(dǎo)致焊接螺母的錯(cuò)誤定位。在 這種情況下，焊接螺母就不能恰當(dāng)?shù)剡B接到組件上。對(duì)于偶爾不正確定位問(wèn)題作出的回應(yīng)，已經(jīng)研發(fā)了一種光纖傳感系統(tǒng)，其測(cè)量螺 母焊接腳移動(dòng)的距離。將該距離與預(yù)編程的設(shè)定值(pre-programmed set point values) 進(jìn)行比較。如果所測(cè)量的距離與預(yù)編程的設(shè)定值相一致，則進(jìn)行焊接。如果所測(cè)量的距離 與預(yù)編程的設(shè)定值不一致，則不進(jìn)行焊接。盡管公知的光纖系統(tǒng)代表了關(guān)于焊接螺母定位的技術(shù)發(fā)展水平的改進(jìn)，然而其質(zhì) 量差，購(gòu)買和維護(hù)成本高。在眾多組件裝配技術(shù)領(lǐng)域中，存在焊接螺母定位探測(cè)系統(tǒng)的領(lǐng)域的空間，其將幫 助避免公知設(shè)計(jì)中的一些限制。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種焊接槍系統(tǒng)，用于確認(rèn)焊接螺母相對(duì)于該焊接螺母要焊接的 組件的定位，其中，該系統(tǒng)包含下電極；與所述下電極連接的焊接螺母定位銷；上電極；與所述上電極流體連接的流體供應(yīng)；以及與所述上電極流體連接的壓力開(kāi)關(guān)。 進(jìn)一步地，所述系統(tǒng)還包括配備在所述壓力開(kāi)關(guān)和所述上電極的中央圓形槽之間
的流體線路。 進(jìn)一步地，所述上電極具有用于接觸焊接螺母的下表面。本實(shí)用新型提供一種焊接槍系統(tǒng)，用于在焊接之前探測(cè)焊接螺母相對(duì)于其要焊接 的金屬組件的定位，以避免公知的定位探測(cè)系統(tǒng)的問(wèn)題。該系統(tǒng)包括具有焊接定位銷的下 電極，具有形成在其中的中央圓形槽的上電極，與上電極的中央圓形槽流體連接的流體供 應(yīng)，以及同樣與上電極的中央圓形槽流體連接的壓力開(kāi)關(guān)。流體供應(yīng)和壓力開(kāi)關(guān)都可以直 接配備到上電極或者都可以通過(guò)流體線路遠(yuǎn)程連接到上電極。下電極具有上表面，在使用時(shí)該上表面接觸焊接螺母要焊接的金屬組件。上電極 具有下表面，在使用時(shí)該下表面接觸外側(cè)(沒(méi)有焊接凸部的一側(cè))。在操作時(shí)，下電極的焊接螺母定位銷穿過(guò)組件的開(kāi)口配備到焊接螺母要連接的物 體上。之后，焊接螺母自動(dòng)放置到焊接螺母定位銷上，使得焊接螺母的中央孔正好配合在焊 接螺母定位銷上方。之后，上電極的底面靠在焊接螺母上。預(yù)定量的調(diào)節(jié)氣體從空氣供應(yīng)傳送到上電 極的中央圓形槽。在該階段，有兩種可能的結(jié)果。如果上電極的底面確實(shí)接觸焊接螺母凸部較少的 外側(cè)，則會(huì)形成密封，使得沒(méi)有或很少氣體允許從其中穿過(guò)，而是氣體被擠壓到壓力開(kāi)關(guān)。 感應(yīng)存在預(yù)定量氣體的開(kāi)關(guān)關(guān)閉，因此使得焊接發(fā)生。這是恰當(dāng)?shù)貙?duì)準(zhǔn)焊接螺母的情況。相反地，如果上電極的底面改為移動(dòng)到接觸焊接螺母的內(nèi)側(cè)(凸部側(cè))，則由空氣 供應(yīng)生成的壓縮氣體僅僅在凸部、上電極的底面和焊接螺母的內(nèi)側(cè)之間穿過(guò)。在這種情況 下，即使壓力開(kāi)關(guān)感應(yīng)到任何氣體壓力，也將非常少。開(kāi)關(guān)不關(guān)閉，不發(fā)生焊接。本實(shí)用新型的系統(tǒng)是有效的、便宜的、耐用的，恰當(dāng)且?guī)缀踹B續(xù)的操作需要很少的 維護(hù)。通過(guò)閱讀對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述并結(jié)合附圖和權(quán)利要求書，本實(shí)用新型的其它 優(yōu)點(diǎn)和特征將變得顯而易見(jiàn)。

為了更加完整地理解本實(shí)用新型，現(xiàn)在參考附圖中詳細(xì)表示并在以下以本實(shí)用新 型的例子的形式加以說(shuō)明的實(shí)施例，其中圖1是在下電極的焊接腳上焊接螺母處于恰當(dāng)定位的金屬組件的局部截面圖；圖2是圖1的布置的局部截面圖，其另外表示本實(shí)用新型的上電極處于其焊接位 置；圖3是類似于圖2的視圖，但其表示加壓氣體從流體供應(yīng)流入上電極的中央圓形 槽并流到壓力開(kāi)關(guān)；圖4是在下電極的焊接腳上焊接螺母處于不恰當(dāng)定位的金屬組件的局部截面圖；圖5是圖4的布置的局部截面圖，其另外表示本實(shí)用新型的上電極處于其焊接位 置；以及圖6是類似于圖5的視圖，但其表示加壓氣體從流體供應(yīng)流入上電極的中央圓形
4槽并在上電極和反轉(zhuǎn)的焊接螺母之間排出。
具體實(shí)施方式
附圖中，相同的附圖標(biāo)記將用來(lái)表示相同的組件。在下面的說(shuō)明中，不同的操作參 數(shù)以及組件用來(lái)描述不同構(gòu)建的實(shí)施例。這些具體的參數(shù)和組件僅作為例子包括在說(shuō)明書 中，而并不意味著是對(duì)說(shuō)明書的限制。參照?qǐng)D1，其表示傳統(tǒng)的焊接螺母10。焊接螺母10包括焊接螺母主體12和中央 孔14。焊接螺母10還包括外表面16和內(nèi)表面18。在焊接螺母內(nèi)表面18上形成多個(gè)焊接凸部。如本領(lǐng)域所公知的，焊接螺母凸部通 常圍繞焊接螺母的中央孔以陣列的形式在焊接螺母的內(nèi)表面上形成。焊接螺母凸部的形 狀、放置和數(shù)量都是可改變的。因此，僅為了示例性目的表示焊接螺母10，而并不用作為限 制。如圖1所示，其表示兩個(gè)焊接螺母凸部20和20’，但應(yīng)該理解的是，在不脫離本實(shí)用新 型的意圖和目的的前提下，凸部的放置、數(shù)量和形狀都可以改變。向焊接螺母10要焊接的物體提供金屬組件22。金屬組件22可以是任意的多個(gè)組 件，包括托架、面板和支承。本實(shí)用新型可應(yīng)用于任意的廣泛的各種應(yīng)用中，并可以用在焊 接螺母需要焊接到金屬組件上的地方。金屬組件22包括開(kāi)口 24。焊接槍下電極26提供有平坦上表面28。如本領(lǐng)域所 公知的，為了使本實(shí)用新型的系統(tǒng)有效，平坦上表面28的至少一部分必須直接接觸金屬組 件22的至少一部分。連接到下電極26的是焊接螺母定位銷30。焊接螺母定位銷30通常是等徑的圓 柱結(jié)構(gòu)。焊接螺母定位銷30穿過(guò)金屬組件22的開(kāi)口 24，并延伸超出金屬組件22。如圖所示，金屬組件22的開(kāi)口 24比焊接螺母定位銷30的直徑大許多，而焊接螺 母10的中央孔14僅比焊接螺母定位銷30的直徑略大，因此，在中央孔14和焊接螺母定位 銷30之間形成相對(duì)緊密的密封。參照?qǐng)D2，其表示如圖1所示的焊接螺母10與下電極26的相對(duì)關(guān)系。一俟焊接 螺母10在焊接螺母定位銷30上處于適當(dāng)?shù)奈恢?，支承焊接槍上電極34的焊接槍上適配器 (upper adapter) 32就移動(dòng)到相對(duì)于焊接螺母10的位置。上電極34包括中央圓形槽36， 該中央圓形槽36足夠大以容易地容納焊接螺母定位銷30的至少一部分。上電極34包括 平坦底面38。提供流體供應(yīng)40，其與上電極34的中央圓形槽36流體連接。流體供應(yīng)本身最好 為氣體，如空氣?？梢蕴峁┝黧w供應(yīng)線路42以將流體從流體供應(yīng)40傳送到中央圓形槽36。 流體供應(yīng)40的壓力可以是任意的各種值，但是流體最好調(diào)節(jié)在約40PSI。提供壓力開(kāi)關(guān)46，其同樣與上電極34的中央圓形槽36流體連接?？梢蕴峁毫?開(kāi)關(guān)流體線路44以將流體從中央圓形槽36傳送到壓力開(kāi)關(guān)46。壓力開(kāi)關(guān)46的壓力可以 是任意的各種值，但是開(kāi)關(guān)最好設(shè)置為在20PSI時(shí)關(guān)閉。如圖2所示，當(dāng)上電極34在恰當(dāng)定位的焊接螺母10上處于合適的位置時(shí)，平坦底 面38通常緊靠地壓在焊接螺母10的外表面16上。隨著上電極34處于該位置，大量流體， 通常是空氣，從流體供應(yīng)40釋放并通過(guò)流體供應(yīng)線路42進(jìn)入到中央圓形槽36。由于在上 電極34的平坦底面38和焊接螺母10的外表面16之間形成的密封，因此加壓流體被迫通過(guò)中央圓形槽36，進(jìn)入并通過(guò)流體線路44，并且流到壓力開(kāi)關(guān)46。如本領(lǐng)域所公知的，如 果壓力開(kāi)關(guān)46接收到需要的壓力量，則開(kāi)關(guān)46關(guān)閉并且焊接螺母10與組件22的焊接發(fā)生。因此，圖1至圖3表示如果焊接螺母10處于恰當(dāng)定位時(shí)本實(shí)用新型的裝置和方法 如何運(yùn)作。圖4至圖6表示如果焊接螺母10反轉(zhuǎn)或未處于其恰當(dāng)定位時(shí)本實(shí)用新型的裝 置和方法如何運(yùn)作。除了焊接螺母10表示在其反轉(zhuǎn)位置以外(焊接螺母10錯(cuò)誤放置的結(jié)果)，圖4表 示與圖1相同的布置。在這種情況下，焊接凸部20和20’向上延伸。圖5表示上電極34相對(duì)于焊接螺母10的放置。上電極34的平坦底面38接觸焊 接凸部20和20’的末端。結(jié)果，如圖6所示，當(dāng)加壓流體從流體供應(yīng)40通過(guò)流體線路42 流到中央圓形槽36時(shí)，流體憑借從焊接凸部20和20’、平坦底面38和焊接螺母外表面16 之間流過(guò)，從而從中央圓形槽36中排出。因此即使壓力開(kāi)關(guān)46接收到任何流體，也將非常 少。所以，壓力開(kāi)關(guān)46不關(guān)閉，不發(fā)生焊接。本實(shí)用新型的其它實(shí)施例可以包括多個(gè)流體供應(yīng)、多個(gè)壓力開(kāi)關(guān)、流體供應(yīng)和壓 力開(kāi)關(guān)的替代性放置，以及中央圓形槽的替代性構(gòu)造。上述討論公開(kāi)并說(shuō)明了本實(shí)用新型的示例性實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員通過(guò)這些討 論以及附圖和權(quán)利要求將容易地認(rèn)識(shí)到，在不脫離權(quán)利要求所限定的本實(shí)用新型的主旨和 公平的范圍內(nèi)，可以對(duì)本實(shí)用新型作出各種改變、修飾和變化。
權(quán)利要求一種焊接槍系統(tǒng)，用于確認(rèn)焊接螺母相對(duì)于該焊接螺母要焊接的組件的定位，其特征在于，該系統(tǒng)包含下電極；與所述下電極連接的焊接螺母定位銷；上電極；與所述上電極流體連接的流體供應(yīng)；以及與所述上電極流體連接的壓力開(kāi)關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述上電極包括中央圓形槽以接收所述 焊接螺母定位銷的至少一部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述流體供應(yīng)與所述上電極的所述中央 圓形槽流體連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括配備在所述流體供應(yīng)和所述上電 極的所述中央圓形槽之間的流體線路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述壓力開(kāi)關(guān)與所述上電極的中央圓形 槽流體連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括配備在所述壓力開(kāi)關(guān)和所述上電 極的中央圓形槽之間的流體線路。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述上電極具有用于接觸焊接螺母的下表面。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述下電極具有用于接觸組件的上表面。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述流體供應(yīng)是氣體供應(yīng)。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種焊接槍系統(tǒng)，用于在焊接之前探測(cè)焊接螺母相對(duì)于其要焊接的金屬組件的定位。該系統(tǒng)包括具有焊接定位銷的下電極、具有在其中形成的中央圓形槽的上電極、與上電極的中央圓形槽流體連接的流體供應(yīng)，以及同樣與上電極的中央圓形槽流體連接的壓力開(kāi)關(guān)。一俟在電極之間捕捉到焊接螺母，流體就從流體供應(yīng)流入上電極的中央圓形槽。如果焊接螺母處于恰當(dāng)?shù)亩ㄎ唬瑒t流體繼續(xù)流向壓力開(kāi)關(guān)，并且發(fā)生焊接。如果焊接螺母未處于恰當(dāng)?shù)亩ㄎ唬瑒t流體不會(huì)流到壓力開(kāi)關(guān)，而是從中央圓形槽中排出，并且不會(huì)發(fā)生焊接。
文檔編號(hào)B23K11/36GK201760699SQ201020195629
公開(kāi)日2011年3月16日 申請(qǐng)日期2010年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月18日
發(fā)明者格雷迪·吉普森, 約瑟夫·庫(kù)臣梅斯特 申請(qǐng)人:福特全球技術(shù)公司