近材料區(qū)域的，并且用于連接焊接輔助連接件和第二材料層的最后焊接能夠最佳地相互協(xié)調(diào)。機(jī)械和電氣處理數(shù)據(jù)的記錄還確保設(shè)置焊接裝置的學(xué)習(xí)，以使設(shè)置焊接裝置的操作參數(shù)的恒定的最優(yōu)化發(fā)生?；谶@些參考曲線的確定和與這些參考曲線和/或特性值表相比較的設(shè)置焊接裝置的操作，設(shè)置焊接裝置的機(jī)械和電氣過程變量的調(diào)節(jié)優(yōu)選地是可能的。相應(yīng)地，該控制/調(diào)節(jié)裝置優(yōu)選地具有用于沖頭和對(duì)置支撐件的機(jī)械和電氣處理數(shù)據(jù)的可調(diào)節(jié)的控制曲線，其可取決于來自記錄設(shè)備的記錄的機(jī)械和電氣處理數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)控。
[0018]根據(jù)進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例中，控制和/或調(diào)節(jié)裝置(以下為控制/調(diào)節(jié)裝置)包括沖頭的自適應(yīng)力調(diào)整，這樣，借助于力傳感器，作用在沖頭上的力能夠被記錄并且與特征值相比較，以使得校正力能夠基于該比較來而被重新調(diào)整。優(yōu)選地使用該自適應(yīng)力調(diào)整，以便能夠在對(duì)堆疊的材料層或者在布置在彼此頂部上的材料層之間的粘合層的作用導(dǎo)致的不均勻進(jìn)行補(bǔ)償。在上述的條件歪曲通過沖頭實(shí)際上施加的力，其可能導(dǎo)致錯(cuò)誤連接的產(chǎn)生。因此，校正力借助于自適應(yīng)力調(diào)整而被鑒別并且引入到當(dāng)前的連接方法中，以使得在設(shè)置焊接過程的完成之后確保期望的連接質(zhì)量。
[0019]設(shè)置焊接裝置還優(yōu)選具有用于焊接輔助連接件的進(jìn)料設(shè)備，用該焊接輔助連接件可以單獨(dú)地供給到在沖頭下方設(shè)計(jì)為電極的連接位置或設(shè)置位置。根據(jù)進(jìn)料設(shè)備的一種可能設(shè)計(jì)，提供了壓緊裝置，其能夠以彈性方式安裝到第一材料層上或者被可控力驅(qū)動(dòng)。
[0020]根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例中，設(shè)置焊接裝置的進(jìn)料設(shè)備、焊接和/或加熱設(shè)備以及控制/調(diào)節(jié)模塊被模塊化設(shè)計(jì)，使得它們可與設(shè)置焊接裝置或者與已知的焊鉗或者已經(jīng)已知的設(shè)置裝置各自地組合。
[0021]在上述模塊化結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還包括模塊化控制/調(diào)節(jié)裝置，其與設(shè)置裝置或者焊鉗是可組合的。該模塊化控制/調(diào)節(jié)裝置具有以下元件:用于機(jī)械和/或電氣處理數(shù)據(jù)的記錄設(shè)備、焊接設(shè)備，用該焊接設(shè)備焊接連接能夠經(jīng)由沖頭和對(duì)置支撐件而建立，優(yōu)選地利用設(shè)置裝置或焊鉗的電極沖頭和對(duì)置支撐件以及加熱裝置。提供了用于焊接輔助連接件與壓制裝置組合的進(jìn)料設(shè)備。
[0022]此外，本發(fā)明包括用于焊接輔助連接件的模塊化進(jìn)料設(shè)備，其與設(shè)置裝置或者焊鉗是可組合的，并且其具有以下特點(diǎn):焊接設(shè)備，用該焊接設(shè)備焊接連接能夠經(jīng)由沖頭和對(duì)置支撐件而被建立，優(yōu)選地經(jīng)由設(shè)置裝置或者焊鉗的電極沖頭和電極對(duì)置支撐件，以及加熱設(shè)備，用該加熱設(shè)備材料層的焊接輔助連接件和/或子面積是可加熱的，并且是彈性或者驅(qū)動(dòng)的緊固裝置。
[0023]如上所述的模塊化控制/調(diào)節(jié)裝置以及模塊化進(jìn)料設(shè)備使以下成為可能:補(bǔ)充已經(jīng)的設(shè)置裝置和/或焊鉗，以使組合的設(shè)置焊接方法可用這些已知的裝置來實(shí)現(xiàn)。為了該目的，除了焊接輔助連接件的目標(biāo)的供給，還需要控制或調(diào)整設(shè)置設(shè)備或焊鉗的機(jī)械和電氣操作參數(shù)。這樣的操作僅僅借助于相應(yīng)的焊接設(shè)備能被實(shí)現(xiàn)。因此，它優(yōu)選地是根據(jù)本發(fā)明以提供模塊化控制/調(diào)節(jié)裝置以及模塊化進(jìn)料設(shè)備作為附加的選項(xiàng)或者作為改型套件用于設(shè)置裝置和焊鉗。根據(jù)本發(fā)明，模塊化進(jìn)料設(shè)備優(yōu)選地與用于機(jī)械和電子處理數(shù)據(jù)的記錄設(shè)備、評(píng)估設(shè)備連接以及與到設(shè)置裝置或者焊鉗的電子控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口連接。
[0024]本發(fā)明還包括以機(jī)械熱設(shè)置焊裝處理的形式的連續(xù)連接的方法，該方法借助于螺柱狀焊接輔助連接件用于至少一個(gè)第一材料層(A)，不使用由可焊接材料或制成的至少一個(gè)第二材料層(B)或與由可焊接材料制成的部分的預(yù)穿孔。該連續(xù)的連接方法有具有以下步驟:在至少一個(gè)焊接輔助連接件的組合的機(jī)械熱負(fù)載下，將組合的機(jī)械熱負(fù)載下的焊接輔助連接件插入至少一個(gè)第一材料層，將焊接輔助連接件在焊接輔助連接件的至少一個(gè)第二材料層和平面焊接上在組合的機(jī)械熱負(fù)載下利用所述至少一個(gè)第二材料層變形，以使至少一個(gè)第一材料層和至少一個(gè)第二材料層經(jīng)由焊接輔助連接件互連，其中，在插入期間，將焊接輔助連接件變形和焊接，力通過沖頭和對(duì)置支撐件(優(yōu)選地電極沖頭)應(yīng)用到焊接輔助連接件，并且在焊接輔助連接件中通過電極沖頭而產(chǎn)生的電流借助于可調(diào)疊加力和電流特性線尤其取決于時(shí)間被具體化，以連續(xù)地控制該連接方法。
[0025]根據(jù)本發(fā)明在連續(xù)的連接方法期間，組合的機(jī)械和電氣負(fù)載優(yōu)選地施加到焊接輔助連接件和待互連的材料層。焊接輔助連接件的電氣負(fù)載產(chǎn)生熱量，其支撐焊接輔助連接件到至少一個(gè)第一材料層的驅(qū)動(dòng)。以這種方式電動(dòng)地產(chǎn)生的熱或借助于在焊接輔助連接件中和相鄰的材料層的其他熱源產(chǎn)生熱，導(dǎo)致焊接輔助連接件的材料和/或至少第一材料層的材料的軟化，以使在焊接輔助連接件插入期間需要減少的沖頭的力。熱的供給或者分別產(chǎn)生的量由此被調(diào)整，以使它不會(huì)導(dǎo)致焊接輔助連接件的材料和材料層的熔化。因此在焊接輔助連接件的變形和重塑期間優(yōu)選地不會(huì)達(dá)到該材料的熔化溫度。
[0026]根據(jù)本發(fā)明促進(jìn)焊接輔助連接件的插入的機(jī)械插入或具有加熱步驟的設(shè)置步驟的組合額外地導(dǎo)致為后續(xù)焊接過程做準(zhǔn)備的焊接輔助連接件的主動(dòng)重塑。供給到焊接輔助連接件和至少一個(gè)鄰近的材料層的熱以及在插入至少一個(gè)材料層期間焊接輔助連接件的力作用和運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致焊接輔助連接件為優(yōu)選的電阻焊做準(zhǔn)備的有效重塑。在組合的機(jī)械和熱負(fù)載下的主動(dòng)重塑還得益于在插入期間在第二材料層上的焊接輔助連接件的沖擊。該焊接輔助連接件因此優(yōu)選地在第二材料層上壓縮，以使它導(dǎo)致在焊接輔助連接件和第二材料層之間的邊界表面的有利擴(kuò)大。此邊界表面擴(kuò)大支撐焊點(diǎn)熔核的后期變形，該焊點(diǎn)熔核適當(dāng)以其平面尺寸合適地設(shè)置并且該焊接連接在焊接輔助連接件和第二材料層的表面之間建立在其上。
[0027]根據(jù)本發(fā)明對(duì)于連接方法的有效流動(dòng)，協(xié)調(diào)沖頭的力/時(shí)間/路徑特性線以及在焊接輔助連接件中用于產(chǎn)生熱的電流/時(shí)間/路徑特性線，以避免焊接輔助連接件的材料和/或鄰近焊接輔助連接件的材料層的材料的能量過載。同時(shí)，這種協(xié)調(diào)相對(duì)于焊接輔助連接件和材料層的材料性能用來設(shè)置最優(yōu)化參數(shù)用于該“插入”和“變形”階段。相應(yīng)地，設(shè)計(jì)力特征線和電流特性線使得電極沖頭的力在變形期間減少并且增加在焊接輔助連接件中流經(jīng)的電流，以使在機(jī)械基礎(chǔ)負(fù)載下，形狀調(diào)節(jié)在以上已經(jīng)命名的重塑步驟中的焊接輔助連接件和鄰近材料層之間發(fā)生。
[0028]在進(jìn)一步的實(shí)施例中，該連接方法優(yōu)選地包括進(jìn)一步的步驟:感測(cè)機(jī)械和電氣處理數(shù)據(jù)，特別是力、沖頭路徑、電壓、電流，基于在記錄的處理數(shù)據(jù)和參考曲線和/或特征值表之間的比較，用于在焊接輔助連接件上的機(jī)械熱負(fù)載的目標(biāo)設(shè)置，將記錄的處理數(shù)據(jù)與特定的參考曲線和/或特性值的表進(jìn)行比較用于應(yīng)用到焊接輔助連接件的機(jī)械和電氣負(fù)載。
[0029]基于設(shè)置焊接裝置的操作參數(shù)的目標(biāo)設(shè)置和改變，以上已經(jīng)描述的對(duì)至少焊接輔助連接件的尖端和/或軸面積的重塑因此優(yōu)選地在焊接輔助連接件的插入和變形期間發(fā)生，以使焊接輔助連接件為后續(xù)與至少一個(gè)第二材料層的焊接做準(zhǔn)備?；谠摲椒ǖ幕A(chǔ)，在至少一個(gè)第二材料層和焊接輔助連接件的重塑尖端面積之間的邊界表面面積對(duì)于產(chǎn)生電阻點(diǎn)焊是足夠大，其中焊接區(qū)域在焊接期間形成。
[0030]根據(jù)以上描述的連續(xù)的連接方法，本發(fā)明還包括用于在焊接輔助連接件和由可焊接材料制成的材料層或者具有可焊接材料的部分的材料層之間的焊接過程的制備方法。該制備方法具有以下步驟:將焊接輔助連接件的至少一個(gè)尖端和/或軸區(qū)域在焊接輔助連接件的插入和變形期間針對(duì)性的重塑，以使所述焊接輔助連接件為后續(xù)與至少一個(gè)第二材料層的焊接做準(zhǔn)備。該制備方法因此代表以上描述的連續(xù)的連接方法的選擇部分，其可被集成到已知的設(shè)置過程并且與最終焊接過程件組合。
[0031]根據(jù)本發(fā)明，在制備方法重塑期間，在至少一個(gè)第二材料層和焊接輔助連接件的重塑尖端面積之間的邊界表面面積對(duì)于產(chǎn)生電阻點(diǎn)焊是足夠大。該邊界表面面積在后期的焊接過程中支撐平面焊點(diǎn)熔核的形成。
【附圖說明】
[0032]本發(fā)明參考本發(fā)明在附圖中示出的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行更詳細(xì)地說明。數(shù)字顯示:
[0033]圖1A示意性表示了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)置焊接裝置的優(yōu)選實(shí)施例；
[0034]圖1B示意性表示了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)置焊接裝置的進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施例；
[0035]圖2為連接方法的優(yōu)選實(shí)施例的序列表示以及相應(yīng)的特性線進(jìn)展；
[0036]圖3為連接方法的優(yōu)選實(shí)施例的進(jìn)一步的序列表示以及相應(yīng)的特性線進(jìn)展；
[0037]圖4連接方法的優(yōu)選實(shí)施例的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038]圖1A根據(jù)本發(fā)明示意性地示出了設(shè)置焊接裝置10的優(yōu)選實(shí)施例，其剛性地安裝或者其經(jīng)由機(jī)器人手臂以可移動(dòng)的方式布置或者其被構(gòu)造為移動(dòng)設(shè)置焊接裝置10。用該設(shè)置焊接裝置10，在設(shè)置焊接裝置10上的沖頭或者對(duì)置支撐件上的組合的機(jī)械和電氣負(fù)載下，螺柱狀焊接輔助連接件(參照?qǐng)D2和3)被設(shè)置或者插入到至少一個(gè)第一材料層A中。這種焊接輔助連接件和它們的結(jié)構(gòu)在DE102012018866中已詳細(xì)地描述，其通過引用的方式并入至本文。電氣負(fù)載在焊接輔助連接件中產(chǎn)生電流，以對(duì)其加熱。除了機(jī)械負(fù)載之外，焊接輔助連接件的這種熱負(fù)載，其和鄰近焊接輔助連接件的至少一個(gè)第一材料層A的面積支撐將焊接輔助連接件插入到至少一個(gè)第一材料層A的驅(qū)動(dòng)。A表示如在圖1B中示出的設(shè)置裝置10的進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施例。
[0039]焊接輔助連接件未設(shè)置、連接或插入由可焊接材料制成的或者具有可焊接材料的部分的第二材料層B。該焊接輔助連接件的平面焊接(優(yōu)選地通過電阻焊接)發(fā)生在第二材料層B的表面上。這種情況下，至少一個(gè)第一材料層A和第二材料層B能夠經(jīng)由焊接輔助連接件在組合的連續(xù)設(shè)置焊接過程中互連。在設(shè)置焊接裝置10的操作期間，借助于進(jìn)料設(shè)備18在設(shè)置焊接裝置10的沖頭12 (見連接方向)下將螺柱狀焊接輔助連接件獨(dú)立供給到連接位置。進(jìn)料設(shè)備18優(yōu)選地包括壓緊裝置NH，該壓緊裝置NH壓靠在借助于彈簧或者其他合適的驅(qū)動(dòng)器布置在彼此的頂部的材料A、B層上。該壓緊裝置NH優(yōu)選地在具有可控制力的第一材料層A上推動(dòng)，以使布置在彼此頂部的材料層A、B之間的中間空間主要地關(guān)閉并且材料層A、B被固定在它們的沖頭12和對(duì)置支撐件14之間的操作位置中。
[0040]該設(shè)置焊接裝置10包括以上已經(jīng)提到的沖頭12和相對(duì)于沖頭12布置的對(duì)置支撐件14。該沖頭12和對(duì)置支撐件14能夠在焊接輔助連接件中產(chǎn)生機(jī)械以及電氣負(fù)載，只要它們被設(shè)計(jì)為電極沖頭和電極對(duì)置支撐件。沖頭12的運(yùn)動(dòng)和應(yīng)用到焊接輔助連接件的力通過驅(qū)動(dòng)器16產(chǎn)生。根據(jù)各種優(yōu)選實(shí)施例，該驅(qū)動(dòng)器16是氣動(dòng)地、電動(dòng)地或者液壓地實(shí)現(xiàn)。驅(qū)動(dòng)器16還經(jīng)由控制和/或調(diào)節(jié)裝置20 (下文為控制/調(diào)節(jié)裝置20)被激活。
[0041]沖頭12和對(duì)置支撐件14經(jīng)由電力線62，64供應(yīng)電流。由于沖頭12和對(duì)置支撐件14由導(dǎo)電材料制成的，因此供應(yīng)到?jīng)_頭12和對(duì)置支撐件14的電勢(shì)被轉(zhuǎn)發(fā)到導(dǎo)電材料層A、B和焊接輔助連接件中，以使能夠發(fā)生電流流動(dòng)。該電流流動(dòng)一方面優(yōu)選地用于加熱電流流過的面積，以及另一方面將焊接輔助連接件與第二材料層B (見下文)焊接。
[0042]上述電氣負(fù)載借助于控制/調(diào)節(jié)裝置20而被激活。為此，控制/調(diào)節(jié)裝置20優(yōu)選地經(jīng)由焊接設(shè)備50控制焊接變壓器60，如在下文更詳細(xì)地描述。
[0043]供給到?jīng)_頭12和對(duì)置支撐件14的可調(diào)節(jié)電流一方面用來執(zhí)行焊接過程。特別地，螺柱狀焊接輔助連接件優(yōu)選地以平面的方式焊接在由可焊接材料制成的材料層B上或者在第二材料層B內(nèi)的可焊接材料的部分上。這種焊接(其不是在將焊接輔助連接件設(shè)置進(jìn)入該第二材料層B之后)經(jīng)