F的銷32在下部電極組件14中的位置來檢測緊固件F的位置和取向。通過確定銷位置(這比現(xiàn)有技術(shù)中的測量技術(shù)更準(zhǔn)確)，可實(shí)現(xiàn)焊接操作的更佳控制。
[0035]盡管臂和電極引用術(shù)語“上部”和“下部”表述，但是應(yīng)該理解為，焊槍組件10及其部件的取向方式可以與上述不同，但仍在本公開范圍內(nèi)。所公開的配置適用于將任何金屬物體焊接在一起，并且不應(yīng)該解釋為局限于將緊固件焊接到金屬板材上。
[0036]凸焊監(jiān)測器24連接到位置傳感器34上以在整個焊接操作過程中確定銷32的位置。可利用有關(guān)銷位置的數(shù)據(jù)確定有關(guān)焊接操作的其他有用信息，這將從下面的描述中理解至IJ。凸焊監(jiān)測器24連接到電阻焊控制器26上，該電阻焊控制器還連接到焊槍組件10上。電阻焊控制器26響應(yīng)于來自于凸焊監(jiān)測器24的信息而控制致動器20和流過電極組件14、18的電流的流動。監(jiān)測器程序接口 28連接到凸焊監(jiān)測器24上，用于在需要時從凸焊監(jiān)測器24接收模擬信號并將數(shù)據(jù)提供給遠(yuǎn)程位置。使用監(jiān)測器程序接口 28(其可包括統(tǒng)計(jì)分析軟件)監(jiān)測和分析焊槍組件10的操作。
[0037]圖2A和2B中示出了下部和上部電極組件14、18的透視圖。下部電極組件14包括具有孔33的電極36，銷32貫穿孔33延伸。銷32在焊接操作期間可軸向運(yùn)動經(jīng)過多個位置，這些位置的實(shí)例在圖3中被示出為P0-P4。上部電極組件18包括具有孔37的電極40，位置傳感器34的位置傳感器構(gòu)件(例如，探頭60)貫穿孔37延伸。但是，應(yīng)該理解，探頭60不一定必須從電極40中延伸出來，如果需要可保持凹入在電極40內(nèi)。另外，位置傳感器34可由多個部件構(gòu)成，這些部件中的所有或一些部件可位于上部電極組件18內(nèi)(例如，圖7)。
[0038]根據(jù)圖3，示出了銷32相對于工件22支撐緊固件F。盡管示出的工件22與電極36是分隔開的，但是，工件22在焊接期間被支撐在電極36的表面21上。
[0039]銷32于電極36的孔33內(nèi)在多個位置之間軸向運(yùn)動。在一個實(shí)例中，位置PO對應(yīng)于初始位置，在該初始位置，銷32完全延伸。位置Pl對應(yīng)于這樣的位置:在將緊固件F焊接到工件22上之前，在該位置，上部和下部電極40、36繞緊固件F被夾持在工件22上。位置Pl對應(yīng)于被正確裝載的緊固件例如螺母，其焊接突出部接合工件。位置P2可對應(yīng)于倒置的螺母，其通常比在位置Pl處更大程度地將銷32向下壓入到下部電極組件14中。位置P3對應(yīng)于焊接之后的緊固件高度，其提供表示例如焊接錯亂和移位(weld upset and set down)的焊接標(biāo)記。位置P4對應(yīng)于部分地返回的銷32，在該位置，銷32未完全返回到初始位置PO，這是不希望的。
[0040]上面的位置僅是示例性的?？赏ㄟ^銷32監(jiān)測焊接緊固件位置來監(jiān)測和檢測許多緊固件焊接特性，例如在美國專利第7，564，005號中對此進(jìn)行了闡釋，該美國專利的名稱是“RESISTANCE WELDING FASTENER ELECTRODE AND MONITOR AND METHOD OF USING SAME”，其全部內(nèi)容通過援弓I的方式結(jié)合在此。
[0041]圖4-6分別示意性地示出了具有正確螺母位置、倒置螺母位置和經(jīng)焊接的螺母位置的上部和下部電極組件18、14的橫截面圖。
[0042]根據(jù)圖4，上部電極組件18包括支撐電極40的電極保持部或主體38。水套42至少部分地包圍主體38。水套42包括與水源51流體連通的進(jìn)入端口 44和排出端口 46，水源51提供冷卻流體以在焊接操作期間冷卻上部電極組件18。
[0043]位置傳感器34包括位置感測構(gòu)件例如線性可變位移變送器(LVDT)線圈52，其通過保持器56被固定在孔48內(nèi)。適用于所公開的申請的線性可變位移變送器位置感測構(gòu)件的一個實(shí)例是可從Macrosensors買到的微型獨(dú)立芯部LVDT。該LVDT位置感測構(gòu)件以比典型焊接頻率(例如，50-1000HZ)高得多的頻率(例如2500-10，OOOHz)提供輸出，該輸出可被容易地過濾。LVDT芯部54可相對于LVDT線圈52軸向運(yùn)動，這提供用于由凸焊監(jiān)測器24處理的軸向位置信號。
[0044]在實(shí)例中，活塞58被可滑動地接收在孔48內(nèi)并相對于孔48被密封。主體38包括具有空氣端口 50的孔48，該空氣端口與空氣源49流體連通。LVDT芯部54被固定到活塞58的一側(cè)上。
[0045]活塞傳感器34包括探頭60，該探頭被可滑動地接收在電極40的孔37中。探頭60被固定到活塞58的與LVDT相對的另一側(cè)上?？諝庠?9提供加壓空氣至孔40以朝銷32偏壓活塞58并在焊接操作之后使探頭60返回到完全延伸位置。
[0046]在一個實(shí)例中，探頭60包括可移除末端62，可移除末端62被配置成接合可動銷32。當(dāng)末端62由于使用而磨損時，其可從探頭60移走被更換掉。在某一實(shí)例中，探頭60和末端62相對于電極40絕緣，以在焊接操作期間防止形成電流通路。在該實(shí)例中，探頭60和末端62由非導(dǎo)電材料構(gòu)成。
[0047]在焊接操作期間，緊固件F被支撐在下部電極組件14處的銷32上，銷32處于位置PO。這對于自動布置緊固件F的焊接系統(tǒng)來說是所希望的，因?yàn)殇N32可能需要處于完全前進(jìn)位置以接收緊固件F。來自LVDT的電信號可用來校驗(yàn)探頭60和末端62也處于完全前進(jìn)位置。
[0048]校驗(yàn)銷32的前進(jìn)位置的一個方法是，在緊固件布置操作之前，使用上部電極組件18探測其位置?？墒股喜侩姌O組件18前進(jìn)到致動器行程中的已知位置，在該已知位置，末端62接合銷32。在一些情況下，上部電極組件18可能僅前進(jìn)到其與下部電極組件14緊密接觸的位置?？商娲兀墒褂煤线m的固定縮回位置(其用于使用氣動致動器的設(shè)備)或伺服電致動器的編程位置。一旦末端62已經(jīng)接合銷32且銷32的位置已被校驗(yàn)，就可使上部電極組件18返回到起始位置以允許緊固件F裝載。在許多情況下，這種探測操作可被嵌入在設(shè)備循環(huán)時間中。
[0049]緊固件F和工件22被夾持在電極36、40之間。該力引起緊固件F壓靠在銷32的臺肩上，從而銷被推動到緊固件電極36中至位置P1。在夾持期間，位置傳感器34與銷32相協(xié)作以檢測緊固件焊接特性。在該實(shí)例中，探頭60的末端62接合銷32的端部，該端部使LVDT芯部54通過活塞58位移?；钊?8的背側(cè)被空氣源49加壓以繼續(xù)促使探頭60和末端62接合銷32。從而，位置傳感器34和銷32在整個焊接操作期間相互一致地運(yùn)動，這使得通過銷32間接地感測焊接緊固件位置。
[0050]當(dāng)末端62接觸銷32時，末端62被促使運(yùn)動到對應(yīng)于Pl的位置，該位置可根據(jù)LVDT信號輸出確定并根據(jù)所希望或所預(yù)期的位置校驗(yàn)。
[0051]如果工件22或緊固件F出現(xiàn)遺漏或者錯誤厚度，則可使電阻焊控制器停止或阻止電焊接電流通過。這同樣適用于超過一個的緊固件已被安裝從而使得末端62不正確地接合銷32的情況。
[0052]可設(shè)有多個可接受的值，它們對應(yīng)于工件22和緊固件F厚度的已確立組合。這些值可用來校驗(yàn)被提供給機(jī)器的特定組合，并可用來選擇電阻焊控制器中的合適焊接參數(shù)。
[0053]圖5示出了緊固件F被不正確地倒置裝載到銷32上的情況。當(dāng)電極組件封閉銷32時，緊固件的幾何結(jié)構(gòu)將頻繁地致使銷被驅(qū)動到位置P2，該位置P2比預(yù)期的要更進(jìn)一步地位于電極36內(nèi)部。該不正確位置的檢測可用來阻止焊接并在緊固件由于電焊接