專利名稱：在焊接夾臂上設(shè)置力傳感器的裝置以及安裝該力傳感器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于安裝在焊接夾臂上的力傳感器的裝置，以及安裝該力傳感器的方法。
目前的汽車主要由一些電焊接點組裝。當(dāng)組裝車身時，如今所使用的組裝的質(zhì)量控制方式是對該焊接裝置的焊接參數(shù)的控制，伴隨由在生產(chǎn)線上的手動測試或者由在生產(chǎn)線之外的統(tǒng)計破壞檢測進(jìn)行的控制。
總體上對金屬部件的堆疊的電阻焊和用兩個電極并且導(dǎo)致電焊接點的電阻焊根據(jù)下述原理進(jìn)行工作根據(jù)該原理使用至少一個與該待焊接的堆疊接觸的加熱的電極，通過該電極在所述待焊接的部件上施加力并且在該電極中通過電流，所述電流因此通過所述待焊接的部件。根據(jù)所選擇的焊接類型，使用一個在所述待焊接部件上應(yīng)用的移動電極，另一個電極由與該移動電極最遠(yuǎn)間隔的金屬部件的電極構(gòu)成。根據(jù)另一種焊接，使用了兩個移動電極，將力通過電極施加在待焊接的部件上從而將所述部件夾在該電極之間并且使電流穿過所述待焊接的部件。
這樣的點焊接要求對于每種待焊接的部件類型來說根據(jù)該待焊接的部件的性質(zhì)和厚度確定必須怎樣隨著時間改變某些焊接參數(shù)以便獲得最小的焊接期限。然后根據(jù)確定的參數(shù)控制焊接工位。
這樣的工作方式使得進(jìn)行焊接點所必須的時間總是與用于給定的部件類型所必須的時間相同。然而，在非常大批量生產(chǎn)中，正如在汽車工業(yè)中的情況一樣，在一個汽車上可能具有數(shù)千個焊接點。因此存在這樣的確定的興趣確保對選擇用于一直評價該焊接質(zhì)量的焊接參數(shù)的跟蹤檢查是可靠的并且不會由構(gòu)成焊接工位的一個或者另一個元件導(dǎo)致的作用而出差錯。事實上，一直觀察的并且其隨時間的變化允許對焊接點的質(zhì)量得出結(jié)論的焊接參數(shù)中的一個是通過待焊接的夾子在所述待焊接的部件上施加的夾持力。因此，例如根據(jù)在文件FR-A-2631866中描述的每個焊接操作的期限的優(yōu)化方法，通過根據(jù)待焊接部件的類型的預(yù)先的試驗建立了所述夾持力的一些閥值，在焊接周期期間測量夾持力并且在所測量的夾持力超過相應(yīng)的閥值時控制一些焊接操作。更具體地說，在力增加階段建立第一閥值并且在該測量的力超過所述第一閥值時使電流通過該電極。還建立了表示該焊接的滿意質(zhì)量的第二閥值，并且在通電流時驗證該夾持力是否超過該第二閥值。最后，在該力減少階段建立第三閥值，將移動該焊接機器人的命令賦予該第三閥值以便在打開該電極之后盡可能早地進(jìn)行移動。在該測量的力超過該第三閥值時將給出所述移動命令。在焊接操作進(jìn)展期間監(jiān)測該焊接質(zhì)量的前面的例子表明了實時測量的值的可靠性的重要性以便在焊接時正確利用由固定在該夾臂上的力傳感器發(fā)射的信號。
為了評價由所述焊接臂施加的力，利用被在該夾臂上固定的壓電傳感器發(fā)射的信號。通常，焊接點的體積膨脹反映了在該夾臂上的附加力。換句話說，對于由焊接夾的機構(gòu)施加在待焊接的部件上的相同的力來說，由壓電傳感器發(fā)射的信號可以根據(jù)體積膨脹現(xiàn)象改變。
本發(fā)明的目的是提出一些固定力傳感器到焊接夾臂上的固定裝置，其能夠在焊接操作時增加被該力傳感器發(fā)射的電信號的可靠性。
本發(fā)明的目的通過一種設(shè)置在一夾臂上的力傳感器的裝置實現(xiàn)，根據(jù)該裝置，一中間部件設(shè)置在該夾臂和該力傳感器之間。所述解決方案依靠下面的想法。
在其上安裝了一力傳感器的夾臂部分一般是用銅制成的并且因此相對較軟。與上述不同的是，該力傳感器的盒是用比銅更加硬的材料制成的。另外，該傳感器盒一般設(shè)有多個支撐接頭。正如當(dāng)夾臂變形時該傳感器施加在該臂上一定的力那樣，該傳感器可能在該臂中略微凹陷，從而破壞了該測量結(jié)果。
為了避免該現(xiàn)象，或者至少為了減少其沖擊，使用了其硬度小于該傳感器的盒的硬度的中間部件，該部件的硬度大于該焊接臂的銅的硬度，該中間部件的寬度足夠用來穩(wěn)定所述測量。該中間部件并沒有與該傳感器的支架機械連接。
最好，該中間部件的硬度為350-450Hv0.3，最好大約400Hv0.3。
正如在本發(fā)明的實施例的描述中更詳細(xì)地描述那樣，該傳感器不必須通過螺紋固定在該焊接臂上，而是僅僅通過夾緊固定在該焊接臂上。所述夾緊是借助于一種支架而獲得的，該支架具有這樣的整體形狀同時圍繞該焊接臂和該傳感器的箍的形狀。
為了獲得在該焊接臂上最好地支撐該傳感器，所述中間部件是一種具有兩個相對的安裝表面的扁平元件，該第一個安裝表面用于接觸所述焊接臂，該第二個安裝表面用于接觸該傳感器。所述兩個安裝表面中的每一個都具有相對該焊接臂和該傳感器的形狀的互補形狀以便在需要時實現(xiàn)在該焊接臂和該傳感器之間的形狀調(diào)整。事實上，該傳感器的盒具有大致扁平的支撐表面，支撐接頭的大約為0.5mm的小厚度并不很大地影響其性能。與此不同，其上安裝了該傳感器的夾臂部分可以是圓的，從而對應(yīng)于具有圓截面的焊接臂；或者是略微扁平的，從而對應(yīng)于具有平坦部分的焊接臂。因此，該中間部件的第二安裝表面是平面的或者是凹陷的，其彎曲半徑等于該夾臂的彎曲半徑。
根據(jù)該支架的特定實施例，該支架遵循這樣的方式允許該傳感器和該中間部件在安裝時取向。該中間部件特別符合每個夾臂的直徑，或者適合于多個夾臂的直徑。
本發(fā)明的目的還通過在一夾臂上安裝一力傳感器的安裝方法而實現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明，該方法包括至少下述步驟在傳感器的安裝部位制備該夾臂的表面，將一中間部件設(shè)置在該安裝部位上，將該傳感器設(shè)置在該中間部件上，借助固定元件固定所述中間部件和該傳感器到該夾臂上。該固定元件最好是箍形支架，該支架可以僅僅通過支撐就將該傳感器和該中間部件固定在所述夾臂上。
本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將來自下面的本發(fā)明的一個實施例的描述中，該描述參照了附圖，附圖包括

圖1是具有在一些夾臂之一上的力傳感器的焊接工位的部分簡示圖；圖2示出了在一個夾臂上的力傳感器的布置簡示圖；圖3和圖4示出了圖2的布置的軸向視圖，用于兩個不同的焊接臂類型；圖5示出了用于將一傳感器固定在一夾臂上的支架的側(cè)視圖，該夾臂具有平面部分；圖6示出了沿圖5的VI-VI的橫截面圖；圖7和8示出了用于固定一傳感器到一圓截面夾臂上的軸向視圖和立體視圖；和圖9和10示出了安裝在一夾臂上的圖6和圖7的相應(yīng)支架。
在電阻焊接方法中，待焊接的金屬部件之間形成了堆疊1(圖1)，并且夾在兩個電極2a，2b之間，由千斤頂4致動的夾3在兩個電極上施加了夾持力F。該焊接夾3包括彼此通過鉸鏈點33樞轉(zhuǎn)連接的兩個臂31，32。通過輸出可根據(jù)時間t變化并且可通過電壓表5測量的電壓V(t)的端子B1，B2示出的電壓源連接在電極2a，2b上。
該電壓V(t)最好以導(dǎo)致出現(xiàn)可根據(jù)時間t變化并且可通過安培表測量的強度I(t)的焊接電流的周期脈沖系列的形式施加。根據(jù)該控制裝置從安裝在該焊接夾3的臂31，32上的力傳感器8的收到的輸入信號，該電壓V(t)的施加受到控制裝置控制。在圖1示出的方案中，該傳感器8固定在該臂31上。
通過最好在通入電流之前，期間和之后測量表示該夾持力F例如，該夾3的臂31受到的應(yīng)力，的力參數(shù)Cf(t)實現(xiàn)對該夾持力F的監(jiān)測。隨后通入電流I(t)期間所述力參數(shù)Cf(t)與第一閥值CFi比較。該力參數(shù)Cf(t)在該焊接方法的不同階段中改變。在稱為對接階段并且其間將電極2a，2b移動直到緊緊夾緊待焊接部件的堆疊的第一期間t1中，該參數(shù)Cf(t)以增加和快速的方式改變。
該對接階段t1隨后是略微長的夾緊階段t2，在該夾緊階段期間該力參數(shù)Cf(t)是恒定的。該夾緊階段的期限被確定為使得該對接階段和該夾緊階段的總期限至少等于這樣的時間間隔在該時間間隔該千斤頂4最慢地施加對應(yīng)于對接閥值CFo的力，從而獲得穩(wěn)定的夾緊。從該夾緊力F穩(wěn)定起，該電壓V(t)施加在所述電極2a，2b之間。該電流I(t)然后開始通過焦耳效應(yīng)加熱該堆疊1的金屬部件。
該電流I(t)取決于在給定時刻該待焊接部件堆疊1具有的總電阻Ro(t)。該總電阻主要包括表示由于該堆疊1的部件的不完全的相互接觸導(dǎo)致的電阻的分量Rc(t)，和表示該待焊接部件的組成材料的內(nèi)在電阻的分量Rt(t)。該分量Rt(t)取決于該堆疊1的溫度。它隨著所述部件的溫度而增加并且因此隨著從第一施加電壓V(t)時刻起經(jīng)過的時間而增加。該分量僅僅在結(jié)束施加電壓V(t)之后而減小。
該總電阻Ro(t)的減小導(dǎo)致電流I(t)的增加，從而增加了消散的電能，導(dǎo)致了待焊接部件的堆疊1的溫度的突然升高。將電壓V(t)施加到電極2a，2b上并且稱為該金屬部件的堆疊1的體積膨脹階段的時間間隔的特征在于金屬部件的堆疊的突然膨脹，從而導(dǎo)致增加夾緊力F，因此還增加力參數(shù)Cf(t)。通常，一旦該力參數(shù)Cf(t)已經(jīng)超過大于對應(yīng)于對接力的閥值CFo的最小閥值CF1則切斷電壓V(t)。
所導(dǎo)致的并且以連接階段t4為特征的焊接點的冷卻導(dǎo)致金屬部件的堆疊1的收縮，從而在該收縮階段導(dǎo)致夾緊力F減小，因此還導(dǎo)致力參數(shù)Cf(t)減小。
在該連接階段t4結(jié)束時，即在待焊接部件的堆疊1的完全連接之后，該夾緊力被放松以便允許所述電極2a，2b向在該待焊接部件的堆疊上的另一個位置移動。
為了用于安裝在該焊接夾3的臂31上的該力傳感器8能夠可靠地產(chǎn)生表示最小的力改變的電信號，在所述實施例中裝備有兩個支撐接頭9的傳感器8設(shè)置在本身位于該夾臂31上的中間部件10上，正如圖2所示出的。
為了理解在該傳感器必須安裝的部位處該夾臂31的特定形狀，中間部件10具有兩個安裝表面，其中第一安裝表面11與該傳感器8接觸，第二安裝表面12或者13用于接觸該焊接臂31。附圖標(biāo)記12表示中間部件101的第二安裝表面，該中間部件101是所述中間部件10的變形，特別用于將該傳感器8固定在具有圓橫截面的夾臂31上，正如圖3所示。
該中間部件10的另一個變形實施例102包括用于接觸在一部分長度上設(shè)有至少一個平面部分33的焊接臂31的第二安裝表面13。該變形在圖4中示出并且還可以借助后面描述的圖5理解。
根據(jù)圖5示出的布置，設(shè)有纜線8A的傳感器8安裝在一夾臂31上，通過所述纜線該傳感器由支架20連接到上述的控制裝置上，該夾臂31在其一部分長度上包括平面部分33。該支架20具有兩個部分的L形箍的整體形狀，其中的用于容納傳感器8和該中間部件102的上部分21成形為用于相對夾臂31的縱軸從所述臂的側(cè)面支撐在夾臂31上，下部分22用于相對該夾臂31的縱軸從另一側(cè)面支撐在該夾臂31上。所述支架20的兩個部分21，22彼此連接并且由向該部分21的方向插入到所述部分22中的螺絲23夾緊在該夾臂31上，在這里螺絲接合到相應(yīng)的螺紋孔24中。所述部分21和22的圓周尺寸選擇為使得確保在所述兩個部分圍繞一個夾臂31螺紋連接在一起時在所述兩個部分的相對表面之間保持一距離e并且因此避免了由于兩個部分21，22中的一個支撐在另一個上導(dǎo)致的不充足的夾緊。
該支架20的L型構(gòu)思選擇用于下面的原因。在該傳感器和其支架處，該臂表現(xiàn)為嵌入在所述兩個支撐部分之間的接觸區(qū)域處的梁。如果僅僅有一個鑲嵌點，正如本發(fā)明的裝置那樣，則變形相對較大并且便于測量。
如果相反選擇T型構(gòu)思，則將有兩個鑲嵌點，該臂的變形很小，因為這將形成在該傳感器的兩個端部之間的橋。一部分應(yīng)力因此平行恢復(fù)以便安裝并且將同樣減小該裝置的靈敏度。
該支架20還包括與實施在該支架20的上部分21中的螺紋孔26接合或者配合的螺紋緊固桿25。該緊固桿25包括兩個相對的端部，一個端部最好設(shè)有六角頭部27以便簡化借助合適的工具通過旋緊而進(jìn)行的軸向移動。緊固桿25支撐在該傳感器8的盒上以便通過所述中間部件102將該傳感器8支撐在該夾臂31上。
正如在圖6特別表示的那樣，該緊固桿25在具有兩個相對端部并且位于該支架20的第一部分21內(nèi)部的桿上設(shè)有銷釘29或者環(huán)，通過所述環(huán)該桿25在將傳感器8安裝在該夾臂31上時支撐在該傳感器8上。當(dāng)該傳感器8被確定地安裝時，該桿25的位置因為支撐在所述支架20的第一部分21上的對應(yīng)的螺母28被固定。為該桿25裝備代替例如剛性扁平頭部或者球形端部的銷釘或者環(huán)29的作法允許了該傳感器8在安裝時取向并且因此補償在該夾臂31上傳感器8的可能的定位困難，不管出于什么困難原因。該部件29因此簡單地為一個中間部件，用于補償在該桿25和傳感器8之間的可能的不對齊。
另外，代替固定部件的銷釘29的應(yīng)用確保了在安裝傳感器時該桿25的旋轉(zhuǎn)運動和直接接觸該傳感器8的桿25的端部之間的一定的斷開。所述斷開同時構(gòu)成了一種保護(hù)，保護(hù)該傳感器8的盒不會因為該桿25旋轉(zhuǎn)地進(jìn)入到該傳感器8上而破壞所述盒。
圖7和8分別以軸向視圖(圖7)和立體視圖(圖8)示出了使用中間部件101的安裝支架，正如圖3所示和參照該圖的描述那樣。
該支架20A不同于圖5和6示出的安裝支架20，主要在于存在代替該中間部件102的中間部件101。事實上，該安裝支架20A用于將傳感器8安裝在夾臂31上，該夾臂31具有圓截面，所述中間部件特別符合所述圓截面。
支架20A的其他元件對應(yīng)于支架20的元件，圖7再次使用與對應(yīng)于圖6的部件相同的標(biāo)記。
圖9和10以立體視圖并且以在一夾臂31上安裝的狀態(tài)示出了相應(yīng)于圖8和圖5的支架20A和20。每個附圖再次使用了與所述支架的相同元件一樣的標(biāo)記。在圖10中將特別注意到一種用于在操作時賦予該傳感器不會出問題的法蘭盤。
權(quán)利要求
1.將力傳感器(8)設(shè)置在夾臂(3)上的裝置，其特征在于，在該夾臂(3)和該力傳感器(8)之間設(shè)置中間部件(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，該中間部件(10)用這樣一種材料實施該材料的硬度在該夾臂(3)的硬度和該傳感器(8)的硬度之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，該中間部件(10)用這樣一種材料實施該材料的硬度為350-450HV0.3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的裝置，其特征在于，該中間部件(10)是基本上扁平的元件，具有兩個相對的安裝表面(11，12或者13)，其中第一表面(11)用于接觸該傳感器(8)，第二表面(12或者13)用于接觸該焊接臂(31)，所述兩個安裝表面(11，12或者13)中的每一個都具有相對該焊接臂(31)和該傳感器(8)的相應(yīng)的形狀互補的形狀，從而實現(xiàn)在該臂(31)和該傳感器(8)之間的形狀調(diào)整。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的裝置，其特征在于，該中間部件(10)用這樣的材料實施該材料的硬度大約是400HV0.3。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的裝置，其特征在于，該傳感器(8)借助安裝支架(20)固定在所述夾臂(31)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，該安裝支架(20)成形為允許該傳感器(8)在安裝時取向。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的裝置，其特征在于，該安裝支架(20)具有這樣的整體形狀具有兩個部分(21，22)的將該夾臂(31)夾緊的L型箍，所述兩個部分(21，22)中的上部分(21)成行為相對縱軸在該夾臂(31)的側(cè)面支撐在該臂上，下部分(22)用于相對縱軸在另一側(cè)面支撐在該夾臂(31)上。
9.根據(jù)權(quán)利要求6-8中任一項所述的裝置，其特征在于該支架(20)包括一個螺紋緊固桿(25)，其與實施在該支架(20)的上部分(21)中的螺紋孔(26)接合或者配合，該緊固桿(25)支撐在該傳感器(8)的盒上，以便將該盒擠壓到該夾臂(31)上，并且該緊固桿(25)由對應(yīng)的螺母(28)固定到位。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項所述的裝置，其特征在于，該中間部件(10)成形為特別用于每個夾臂的直徑。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項所述的裝置，其特征在于，該中間部件(10)適合于該夾臂的多個直徑。
12.一種將力傳感器安裝在夾臂上的方法，其特征在于，該方法包括下述步驟-制備具有傳感器安裝部位的夾臂的表面；-將一中間部件設(shè)置在該安裝部位上；-將該傳感器設(shè)置在該中間部件上；-借助固定元件將該中間部件與該傳感器固定在該夾臂上。
全文摘要
在焊接夾具的一個臂上安裝力傳感器(8)的裝置，其中在該夾具的臂(3)和該力傳感器(8)之間設(shè)置一個插件(10)。還提供一種安裝所述力傳感器的方法。本發(fā)明涉及用于安裝在焊接夾臂(31)上的力傳感器(8)的裝置，根據(jù)該裝置中間元件(10)設(shè)置在該夾臂(31)和該力傳感器(8)之間。本發(fā)明還涉及一種安裝上述力傳感器的方法。
文檔編號G01B5/00GK1997480SQ200580021568
公開日2007年7月11日 申請日期2005年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月28日
發(fā)明者帕特里斯·奧熱 申請人:標(biāo)致·雪鐵龍汽車公司