具有位于固定电极上的致动器的焊枪制造技术

本发明专利技术涉及一种焊枪，包括：第一电极；具有朝向彼此移动的固定部件和可移动部件的第二电极；第一电极的机电线性致动器，包括第一力传感器，第一电极的机电线性致动器的杆连接至第一电极；以及第二电极的可移动部件的机电线性致动器，包括壳体、电动马达、反转滚柱螺杆传动装置、位置传感器、以及锥齿轮。反转滚柱螺杆传动装置的轴线与第二电极的可移动部件的机电线性致动器的杆的轴线重合并相对于电动马达的轴线成角度。第二电极的可移动部件的机电线性致动器的一部分固定地附接在第二电极的固定部件上。第二电极的可移动部件的机电线性致动器的杆连接至第二电极的可移动部件。焊枪还包括第二力传感器，配置成测量第二电极上的力。力。力。

【技术实现步骤摘要】
具有位于固定电极上的致动器的焊枪


[0001]本专利技术涉及用于电阻点焊的焊枪。

技术介绍

[0002]焊枪用于电阻点焊。电阻点焊在工业中变得普遍使用。例如，点焊在车辆制造中用于连接金属车身部件。焊枪通常具有由机电线性致动器(以下称为EMA)驱动的第一可移动电极、以及相对于焊枪保持静止的第二电极。焊枪位于由机器人的控制器控制的工业操纵器(以下称为机器人)的臂上。在构造期间，例如通过在电极与板之间没有间隙的情况下将电极带至板并记录电流坐标来确定焊枪的固定电极的端部的空间坐标。在焊接之前，机器人接受了培训——操作员使用控制单元将焊枪带到焊接点，使得第二电极接触待焊接的部件中的一个部件。在焊接期间，机器人将焊枪移动到固定在设备中的两个或多个待焊接的部件，使得焊枪的第二电极以与该待焊接的部件的表面成直角的方式接触待焊接的部件中的一个部件。然后，响应于来自控制系统例如机器人的命令，EMA以较高的速度——优选地以最大速度——将第一电极带到待焊接的部件，然后将该电极的移动速度降低到接触速度。在可移动电极接触待焊接的部件中的一个部件之后，焊枪将待焊接的部件夹持在电极之间，然后电流通过电极，特别地，电流流过电极的与待焊接的部件接触的端部上的覆盖件并流过待焊接的部件，这导致局部加热、将被夹持区域中的金属融化并形成焊核。不再提供焊接电流之后，金属冷却并硬化，部件在焊核处接合，焊枪打开。具有用于焊接车辆部件的焊枪的多个机器人被接合到焊接工作单元中。重要的是，通过减少焊接周期持续时间来促进车身线上焊接工作单元容量的增加，这直接受到焊枪的电极的移动速度的影响。
[0003]为了避免第二电极与待焊接的部件碰撞并损坏待焊接的部件或电极，因为机器人具有较高的惯性，因此需要将焊枪以较低的速度带到待焊接的部件。因此，将电极平稳地运送到待焊接的部件需要时间，并且因此，增加了焊接持续时间，这也包括机器人移动焊枪的时间。
[0004]此外，当焊枪压缩时，电极在力的作用下弹性弯曲，其中电极中的每个电极弯曲到不同程度，这使电极与待焊接的部件之间的接触点移位。由于在电极之间存在固定在设备中的待焊接的部件，因此，电极接触点的位移导致待焊接的部件的不期望的挠曲和损坏。设备中的待焊接的部件以一定的公差布置，即，待焊接的部件可以沿着焊枪的电极的轴线位于不同位置。在这种情况下，机器人将焊枪相对于待焊接的部件放置在固定电极接触待焊接的部件中的一个部件的位置，而不是放置在固定电极有效地接触待焊接的部件中的一个部件的位置。在反复循环的焊接期间，电极端部上的覆盖件会被磨损。两个电极上的覆盖件的不均匀磨损增加了电极与待焊接的部件之间实际接触点与预期接触点的位移。用这个位置的覆盖件来压缩焊枪也会导致待焊接的部件的弯曲和损坏。为了避免损坏待焊接的部件，使用各种方法和装置来平衡两个电极上的力，即所谓的均衡。不均衡的焊接会导致两个电极上的力不均匀以及待焊接的部件的弯曲。应考虑的是，太弱的力将导致熔化的金属从焊点中心在电极下方的待焊接的板之间溢出，因此，焊点将不太牢固。相反，施加过强的力
会增加金属板的接触面积并降低焊点中的电阻，从而减少焊点中金属的加热并减少焊点熔核。因此，电极上的不均匀力会降低焊接质量。
[0005]在US7738996B2中公开了一种均衡方法，该方法包括：当待焊接的部件被夹持时，通过机器人使焊枪在空间中移动一段距离来避免部件变形，该距离等于焊枪的弹性变形，该弹性变形对应于预定力。由此，考虑了电极与待焊接的部件之间的实际接触点相对于参考接触点的位移。焊枪的移动方向与电极的纵向轴线重合。然而，这种变相均衡增加了焊接过程的持续时间，因为如上所述，机器人具有较高的惯性，因此需要较长的时间来加速及减速，这阻止机器人实现焊枪的移动速度与第一电极的移动速度的相等。这可能导致下述情况：机器人仍在将焊枪移动至目标坐标，而第一电极已经停止，并且待焊接的部件的焊接可能已经被执行。
[0006]焊枪的包括第二EMA的构型是已知的，第二EMA例如位于焊枪基部与焊枪框架的一部分之间，焊枪通过该焊枪基部附接至机器人，第一电极和第二(固定)电极紧固在焊枪框架的该部分上。这种C型和X型焊枪从专利文献US5988486A中是已知的。在这种焊枪构型中，所述EMA可以移动焊枪的一部分，直到第二电极比机器人更快地接触待焊接的部件。为了均衡，所述EMA将焊枪的一部分移动了等于电极的弹性变形量的距离。然而，由于连接至EMA杆的焊枪部件的重量较大，因此EMA的加速度和速度会降低。同样重要的是，当EMA如此定位时，在机器人构造(训练)时，如果焊枪与障碍物碰撞，则EMA容易受到损坏。例如，操作员可以利用机器人的控制器的控制单元来设置机器人的沿着具有障碍物的路径的移动，该障碍物呈用于待焊接的部件的设备或另一焊枪的形式。在这种情况下，与被EMA移动的框架部件发生碰撞将撞击EMA，从而导致EMA断裂。可以为EMA添加各种加强件，例如，作为引导件的EMA的杆的径向支撑件将承受该撞击，但这不会防止沿着EMA杆的轴线的撞击造成的损坏，并且还会增加焊枪的重量和机器人的惯性。
[0007]此外，从JP3319086B2中已知一种焊枪结构，其中每个电极——第一电极24和第二电极25——驱动单独的EMA，这允许执行均衡，即，当焊接期间待焊接的部件被焊枪夹持时，电极中的每个电极上实现相等的力。然而，当焊枪与障碍物碰撞时，这种结构趋于损坏第二电极25的EMA。应当指出，由于使EMA移动的第二电极25的明显长度，较大的弯曲力矩被施加至EMA杆，这是由该电极在焊枪被压缩时的弯曲引起的。此外，为了打开焊枪，使电极25移动的EMA杆必须延伸，这进一步增加了存在弯曲力矩的杆。此外，在这种结构中，EMA使明显具有实质长度和重量的第二电极25移动，这增加了第二电极的加速时间，并因此增加了焊接周期持续时间。该焊枪的刚性小于没有使第二电极25移动的EMA的焊枪，从而需要安装EMA杆引导件以用于减小焊枪弯曲。这增加了焊枪的重量。在没有引导件的情况下，由于较低的刚性，驱动第二电极25的EMA杆的行程必须增加，这也由于EMA的重量增加而增加了焊枪的重量。增加焊枪的重量会增加焊枪惯性，从而降低加速度，进而降低安装有焊枪的机器人所能达到的速度。
[0008]DE102012112547B4公开了一种焊枪结构，该焊枪结构具有附接有电极的两个电磁体，电极在焊枪中夹持待焊接的部件。为了使焊枪能够更多地打开(即，为了使焊枪的电极中的至少一个电极能够行进更大的行程)，必须通过线性致动器来移动电磁体中的一个电磁体，在该线性致动器的杆上附接有电磁体。这增加了这些焊枪的重量和尺寸，并由于更多的部件而不便于制造。此外，这种结构需要更多的电子部件来控制每个致动器和电磁体。基
于由来自力传感器的反馈确定的目标力来确定由电磁体消耗的电流。由电磁体消耗的电流根据电磁体的热率而变化，这改变了电流与电磁体产生的力的比，因此，增加了电磁体在设定电流处产生的力的误差。力的增加的误差使得必须对电磁铁的电流进行额外调节，直到达到目标力为止。调节电流的过程也需要时间。记录和评估电磁体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种焊枪，包括：第一电极(2)；第二电极，所述第二电极具有固定部件(3)和可移动部件(4)，其中，所述第二电极的所述可移动部件(4)和所述第一电极(2)能够朝向彼此移动；所述第一电极的机电线性致动器(8)，其中，所述第一电极(2)的所述机电线性致动器(8)包括第一力传感器，其中，所述第一电极的所述机电线性致动器(8)的杆(9)连接至所述第一电极(2)；以及所述第二电极的所述可移动部件(4)的机电线性致动器(10)，所述可移动部件(4)的所述机电线性致动器(10)包括：
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壳体(15、16)；
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电动马达；
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反转滚柱螺杆传动装置，所述反转滚柱螺杆传动装置用于将所述电动马达的旋转运动转换成所述第二电极的所述可移动部件(4)的所述机电线性致动器(10)的所述杆(11)的平移运动；
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锥齿轮(27、28)，所述锥齿轮(27、28)用于将所述电动马达的旋转传递至所述反转滚柱螺杆传动装置；
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其中，所述反转滚柱螺杆传动装置的轴线与所述第二电极的所述可移动部件(4)的所述机电线性致动器(10)的所述杆(11)的轴线重合，以及其中，所述反转滚柱螺杆传动装置的所述轴线相对于所述电动马达的轴线是成角度的；以及
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位置传感器(17)，所述位置传感器(17)用于确定所述第二电极的所述可移动部件(4)的位置；其中，所述第二电极的所述可移动部件(4)的所述机电线性致动器(10)通过所述第二电极的所述可移动部件(4)的所述机电线性致动器(10)的所述壳体的定位有所述电动马达的一部分来固定地附接在所述第二电极的所述固定部件(3)上；所述第二电极的所述可移动部件(4)的所述机电线性致动器(10)的所述杆(11)连接至所述第二电极的所述可移动部件(4)；以及所述焊枪还包括第二力传感器(37)，所述第二力传感器(37)配置成对所述第二电极上的力进行测量。2.根据权利要求1所述的焊枪，其中，所述反转滚柱螺杆传动装置的所述轴线与所述电动马达的所述轴线之间的角度是直角、钝角或锐角。3.根据权利要求1或2所述的焊枪，其中，所述第二电极的所述可移动部件(4)的所述机电线性致动器(10)的所述杆(11)相对于所述第二电极的所述可移动部件(4)是同轴或平行的。4.根据权利要求1或2所述的焊枪，其中，所述第二电极的所述可移动部...

【专利技术属性】
技术研发人员：费多索夫斯基，
申请(专利权)人：迪亚孔特责任有限公司，
类型：发明
国别省市：