CN100528463C - 实现接合、分离或表面处理工艺，特别是焊接工艺的设备 - Google Patents
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Abstract
一种用来实现接合、分离或表面处理工艺、特别是焊接工艺的设备，配有一个工作头(4)以作用于被加工的工件，特别是配有一个工作头向被焊接工件释放焊接能量。根据本发明，传感器设备用来探测工作头(4)的以及/或一个基准点在空间中相对于工作头(4)的一个基准位置和/或相对于被加工，特别是被焊工件的位置和/或位置变化，这样，根据被探测的位置和/或位置变化，至少可以对接合、分离或表面处理工艺，特别是焊接工艺的一个特征参数进行影响。
Description
技术领域
本发明涉及一种在权利要求1的前序部分中所述那种类型的用来实现接合、分离或表面处理工艺，特别是焊接工艺的设备。
背景技术
这种类型的设备例如以焊接设备的形式为大家所公知，用来实现例如电弧焊接工艺。
如果利用例如电弧焊接工艺实施一项焊接任务，该焊接任务是，在制作例如一个容器的过程中在不中断电弧的情况下形成一道连在一起的焊缝，焊缝包括一段水平焊缝段(平焊位置)，与水平焊缝段相连的一段垂直焊缝段(向上立焊位置)，然后又是一段水平焊缝段(仰焊位置)，最后又是一段垂直焊缝段(向下立焊位置)，它与开始形成的水平焊缝段相联接，这就要求操纵焊接设备的焊工在焊接过程中相对于被焊工件不断改变焊头的位置。
为此，要求焊接工艺参数的期望值或要求值必须与焊头的实际位置相匹配。例如，焊枪在仰焊位置时，要求减小焊接电流的电流强度，以防被焊工件或焊条的液态材料滴落。另外，例如在立焊位置和俯焊位置时，考虑到这样的实际情况，即在立焊位置和俯焊位置时，焊头相对于被焊工件的运动速度多半比平焊位置时要低，因此同样也要求减小焊接电流的电流强度。
为了达到上述目的，已知经过一个预设在焊接设备上的操作装置可以选择不同的焊接程序，在不同的焊接程序中给焊接工艺的特征参数，例如焊接电流的幅度分配一个预先规定的数值。
这种已知焊接设备的缺点在于，必须由焊工选择应对的焊接程序，这在实践中造成的后果是，焊工为了节省时间和方便起见，对一项焊接任务的各个部分尽可能使用同一种焊接程序，以避免在不同的焊接程序之间进行转换。因为一个焊接程序仅对焊接任务的某一部分适用，例如可能是针对平焊位置的焊接优化的，因此在实践中造成的结果是，与使用针对每一种焊缝段优化的焊接程序所形成的焊缝相比，使用同一个焊接程序的焊缝质量变坏。
发明内容
本发明的基本任务是，提供一种在权利要求1的前序部分中所述的那种类型的设备，它没有已知设备的缺点，改进了实现接合、分离或表面处理工艺所得的工作结果，例如提高了焊接工艺中所得焊接连接的质量，而且可以简单和舒适地进行操作。
本发明的上述任务是通过权利要求1中提出的办法解决的。
本发明办法涉及到一种焊接设备的基本思路比如说特别在于，通过传感器设备探测焊头的位置和/或焊头相对于焊接设备工作头基准位置和/或相对于空间内基准点和/或相对于被焊工件的位置变化。用这种方法可以影响焊接工艺的特征参数，或根据被探测位置和/或位置变化的量值至少影响这类特征参数之一。特别是，可以给焊接工艺的特征参数分配与具体焊接任务相匹配的数值。根据本发明，分配数值根据被探测的焊头位置和/或根据执行焊接任务中发生的位置变化进行。
用这种方法例如大大简化了对被设计成焊接设备的设备的操作，并显著提高了用本发明设备所得焊接连接的质量，亦即例如焊点和焊缝的质量。按照本发明，可以根据被探测的焊头的位置变化例如产生发光或声响信号，以指示焊工选择另一个焊接程序。然后，当在平焊位置形成一道焊缝后焊头转动约90。时，便产生一个信号，指示焊工选择一个为适应立焊位置的焊接而优化的焊接程序。
根据本发明，特别和优选的是对于相关工艺的影响，例如对于焊接工艺的特征参数量值的影响，也可以自动进行。例如，对控制设备可以进行预设，让控制设备根据传感器设备的输出信号，识别焊接设备工作头的位置和工作头的位置变化，并根据所识别的位置和位置变化影响工艺特征参数的量值。用这种方法大大简化了本发明设备的操作，并例如显著提高了使用本发明焊接设备所产生的焊接连接的质量。
根据本发明，对于工作头应当理解为本发明焊接设备的一个部件，在加工过程中经过该部件作用于被加工的工件，就是说，例如在焊接过程中，焊接能量经过工作头作用于被相互焊接在一起的工件。例如在电阻焊工艺中，可以用焊钳形成焊头，而在电弧焊工艺中则可以用一个引导焊条的焊枪形成焊头。
根据本发明，对于焊接过程应当理解为形成焊接连接的过程，也就是例如形成一个焊点或一道焊缝的过程。
根据本发明预设的传感器设备可以根据实际需要，检测工作头相对于某一基准位置和/或空间中的某一基准点的位置和/或位置变化，其中，位置变化既可以平移的，也可以是转动变化的，以及可以是平移和转动变化两者的组合。
同时，也有可能检测工作头作用于一个和同一个工件时的位置变化。也有可能检测一次位置变化后作用于另一工件时的位置变化。如果利用例如一个焊接设备执行一次涉及第一工件的焊接任务，则可以利用本发明的传感器设备，例如检测向另一工件的转换，并使焊接工艺的至少一个特征参数的数值与对该工件所实施的焊接任务相匹配，必要时与焊工对在该工件上实施焊接任务的焊接设备进行手工干预相结合。
但是，根据本发明也有可能根据传感器设备的输出信号，对于在一次位置改变之后又加工一个新的工件进行自动识别，然后，当按照例如预先规定的顺序对不同的、在空间上相互分离的工件进行加工时，例如按照预先规定的在垂直方向上相隔一定间距的被焊工件的顺序进行焊接时，自动进行由此而得的焊接过程特征参数的数值匹配。
根据本发明的焊接设备能特别好地适合于实现任意的焊接工艺。特别是，焊接工艺可以比如说是电阻焊接工艺，射束焊接工艺，气熔焊接工艺或电弧焊接工艺，特别是保护气体电弧焊接工艺。
就其他的接合、分离或表面处理工艺而言，本发明办法的基本思路在于，根据焊接时焊接设备实际工作头的位置和位置变化影响接合、分离或表面处理工艺的特征参数。相应地，本发明的设备也可以设计成其它任意的接合、分离或表面处理工艺设备。例如，本发明的设备可以设计成例如实现激光切割工艺的切割设备。本发明的设备也可以设计成例如实现粘接工艺的粘接设备，其中，设备的工作头可以被设计成粘接剂喷枪。另外，本发明的设备例如还可以设计成色料喷涂设备，其中，工作头可设计成色料喷枪或类似的喷枪。在这种情况下，根据本发明，当喷射射束的方向朝上时，亦即色料喷枪在头顶上工作时，可以提高喷涂色料的压力。
根据本发明办法的另一个优选的进一步设计规定，设有与传感器设备相连接的控制设备，用以根据通过传感器设备探测所得的工作头位置和/或位置变化自动控制和/或调整接合、分离或表面处理工艺的至少一个特征参数，特别是焊接工艺的特征参数。在这样的实施方式上，可以做到根据通过传感器设备探测所得的工作头位置和位置变化控制和/或调整接合、分离或表面处理工艺的至少一个特征参数，特别是焊接工艺的特征参数，从而使本发明设备的操纵变得特别简单，并例如进一步提高焊接连接的质量。
根据本发明设备的另一个优选的进一步设计规定，设备被设计成实现一种焊接工艺的焊接设备，工作头被设计成将焊接能量释放到被焊工件的焊头。
在上述实施方式上，可以用任何适当的方法影响接合、分离或表面处理工艺特征参数的数值，特别是焊接工艺特征参数的数值。另一个优选的进一步设计规定，为了控制焊接能源，控制设备与一个向焊头供给焊接能量的焊接能源相连接，以便能在焊接能源上根据通过传感器设备探测所得的工作头位置和位置变化控制和/或调整至少一个焊接工艺特征参数。在这一个实施方式上，是在焊接能源上控制和/或调整焊接工艺特征参数。这种情况下，控制元件可以集成在焊接能源的一个控制器中或形成一个单独的控制器，在其输入端与传感器设备相连接，在其输出端与焊接能源的一个控制器相连接。
传感器设备中传感器的数量、布置和结构造型有广阔的选择余地。根据本发明办法的另一个优选的进一步设计规定，传感器设备至少有一个传感器用来探测工作头的转动位置和/或转动位置变化。在这一个实施方式上，可以例如通过传感器确定工作头是否转动，以便例如让焊接设备从在平焊位置上焊接过渡到在向上立焊位置上焊接。
本发明办法的另一个进一步设计规定，传感器设备至少有一个传感器用来探测工作头的平移位置变化。在这一个实施方式上，可以例如通过一个传感器探测工作头是否正在进行平移，以形成一道焊缝。为了探测工作头的平移位置变化，例如可以使用任何适当的传感器和传感器布置。例如，可以在工作头上布置一个发射超声波的超声传感器，由一个位置固定的超声波接收器接收它所发射的超声波。根据超声波从离开超声波发射器以及从离开工作头到达超声波接收器所经历的时间，可以测定工作头至超声波发射器的距离。用与此相应的方法，可以用两个在空间彼此相隔一定距离布置的超声波接收器接收超声波，以便能根据工作头至其中每一个超声波接收器的距离的变化测定工作头的平移位置变化。为了确切地检测工作头在三维空间的位置变化，可以用与此相应的方法预设三个在空间彼此相隔一定距离布置的超声波接收器，以便能根据工作头至其中每一个超声波接收器的实际距离，确切地测定工作头在三维空间中的位置和位置变化。特别是，也可以例如用光学传感器设备检测平移位置变化。工作头至基准点的距离可以例如利用一个激光干涉仪测定。用与此相应的方法，可以经过两个相互独立的激光干涉仪测定工作头的平移位置变化，用三个相互独立的激光干涉仪测定工作头在三维空间中的位置变化。
上述实施方式的另一进一步设计规定，用传感器探测工作头的平移和/或转动的速度和/或加速度。用这种方法还可以对焊接工艺的特征参数进行进一步的影响。例如，在一个焊接设备上，根据焊头在形成焊接连接的过程中经过相互焊接在一起的工件移动时的速度，可以影响焊接电流的幅度。为了例如使所谓的区段能量(也就是在被焊工件上每单位长度的焊缝所投入的焊接能量)保持稳定不变，在以较低的焊头相对于被焊工件的移动速度进行焊接时，可以选择一个预先规定的焊接电流幅度，当提高运动速度时，焊接电流的幅度随之提高。为了探测工作头的加速度，可以使用多个传感器，例如使用美国公司Freescale Semiconductor，Inc.Alma School Road Chandler，Arizona，(www.freescale.com)所经销的牌号为MMA 6260Q，MMA6261Q，MMA 6262Q和MMA 6263Q的传感器。
根据实际情况的具体要求，在加工过程中，工作头可以用手或用一种操作设备，特别是可以用一种焊接机器人进行操纵。
在设备被设计成实现焊接工艺的焊接设备的实施方式上，焊接工艺可以是电阻焊接工艺，射束焊接工艺，气熔焊接工艺，电弧焊接工艺，保护气体焊接工艺，螺柱焊接工艺或激光束焊接工艺。
为了实现经过焊接电流或电压提供焊接能量的焊接工艺，本发明办法的另一进一步设计规定，可根据通过传感器设备探测的工作头位置和/或位置变化，影响的焊接工艺的特征参数至少包括焊接电流和/或焊接电压的
-幅度和/或
-信号形式，特别是脉冲形式，
以及/或者
-脉冲频率和/或
-脉冲调制
这几个参数。
如果使用本发明的焊接设备实现电阻焊工艺，本发明焊接设备的另一个优选的进一步设计规定，可根据通过传感器设备探测所得的工作头位置和/或位置变化，影响的焊接工艺的特征参数至少还包括焊头上的焊条在被焊工件上的接触压力。
根据本发明用来实现电弧焊接工艺的焊接设备的另一个优选的进一步设计规定，由于电弧焊接工艺采用焊条形式的添加材料，可根据通过传感器设备探测所得的工作头位置和/或位置变化影响的焊接工艺的特征参数至少还包括焊条输送到焊头上的送进速度。
根据本发明办法的另一个优选的进一步设计规定，设备是一个焊枪。
根据本发明办法的另一个优选的进一步设计规定，设备是一个色料喷涂设备，特别是一种色料喷枪，或者是一个粘接设备，特别是粘接剂喷枪，例如加热粘接剂喷枪。
只要确保始终能够用必要的方法检测工作头的位置和位置变化，传感器设备的一个或数个传感器相对于工作头的位置，可以用任意适当的方法选择。为了能特别准确地检测工作头的位置和位置变化，并同时获得简单的结构，根据本发明办法的另一个进一步设计规定，传感器设备的至少一个传感器布置在工作头上，特别是集成在工作头中。
但是，根据本发明，也有可能把传感器设备的至少一个传感器可放在使用设备的焊工的身体上，特别是可放在焊工的手或手臂上，如根据本发明办法的另一个进一步设计所规定的那样。
工作头的基准位置可以是在制造本发明的设备时已由工厂方面预先确定的。例如，基准位置可以是这样的一个位置，在该位置上布置了一个焊头，可以在平焊位置上在形成一道基本为水平走向的焊缝的情况下进行焊接。但是，根据本发明办法的另一个优选的进一步设计规定，工作头的基准位置和/或在空间的基准点可由焊工和/或用控制设备选择。在这样的一个实施方式上，特别有可能让基准位置与具体焊接任务的现实情况以及使用焊接设备的焊工相匹配。
上述实施方式的另一个进一步设计规定，控制设备根据选定的基准位置和/或用传感器设备探测的工作头位置和/或位置变化，给焊接工艺的特征参数分配预先规定的数值。在这样一个实施方式上，可以根据例如一根特性曲线给焊接工艺的特征参数分配数值。例如，在焊接给定厚度的钢板时，可以在平焊位置上的焊接，在向上立焊位置上的焊接，在仰焊位置上的焊接以及在向下立焊位置上的焊接分别分配一组特征参数数值。但是，也可以根据一个特性曲线族给焊接工艺的特特征参数分配数值。这样，就可以根据例如被相互焊接在一起的工件的材料和/或厚度给特征参数分配数值。根据本发明办法的另一个优选的进一步设计规定，控制设备在焊接过程中自动控制或调整焊接工艺的特征参数。对特征参数的控制或调整在时间上和空间上，可以针对例如一道焊缝连续地或间断地进行。
根据本发明办法的另一个优选的进一步设计方案规定，有一个显示装置，以显示由控制设备根据传感器设备的输出信号选择的设备的运行方式。在这样一个实施方式上，设备的运行方式例如可以是一个用控制设备选择的焊接程序，通过显示装置显示出来，以便于焊工了解他当时正在用哪一个焊接程序进行焊接。除此以外，显示当时的运行方式还有可能使焊工检查传感器设备和控制设备的工作方式的合理性，并据此辨别可能的故障。
原则上特别有利的是，为利用控制设备自动影响接合、分离或表面处理工艺的特征参数，以致于不需要焊工的手工干预，同时保证设备始终处在合适的运行方式下，例如在焊接设备上，利用一个与焊头相关的工作位置相匹配的焊接程序进行焊接。在除了利用控制设备自动影响接合、分离或表面处理工艺的特征参数以外，还允许焊工进行手工干预的情况下，本发明办法的另一个优选的进一步设计规定有一个操作装置，以便人工选择设备的运行方式。这种实施方式对于下述情况也是特别有利的，即对需要影响的特征参数不是用控制设备进行全自动影响，而是根据传感器设备的输出信号向焊工显示，需要选择设备的另一种运行方式，例如在焊接设备上需要选择另一焊接程序，这样的选择将会影响工艺的特征参数，但运行方式的选择要由焊工手工进行。
根据本发明办法的另一优选的进一步设计规定，控制设备要这样影响一个或多个特征参数，即工艺过程不能中断进行。在这样一种实施方式上，例如对于电弧焊接工艺来说，需要以一种在不中断电弧的情况下能够继续进行焊接的方式，对特征参数进行影响和与此相关的选择合适的运行方式。在这种情况下重要的是，要快速影响特征参数的数值，以便焊接设备在由平焊位置向着向上立焊位置过渡时，总是使用与相关的焊接位置相匹配的特征参数数值进行工作。
在上述这种实施方式上，控制设备可以在时间上连续地或在时间上不连续地影响一个或几个特征参数，如本发明的另一些的进一步设计规定的那样。
根据本发明，如果传感器设备沿着一条轴线(即一维)或在一个平面上(即二维)，探测工作头的位置和/或位置变化就足够了。但是，根据本发明办法的另一个优选的进一步设计规定，传感器设备检测工作头在三维空间的空间位置和空间位置变化。在这样的一个实施方式上，可以特别精确地检测工作头的位置和/或位置变化，以便在影响特征参数方面获得特别多样的可能性。
根据本发明办法的另一个进一步设计规定，要根据用传感器设备探测的工作头的位置，给传感器设备分配实际的特征参数的数值，给工作头的不同位置分配至少一个特征参数的不同数值。
根据本发明办法的另一个进一步设计规定，给工作头的至少一个第一位置分配至少一个特征参数的第一数值，并且给工作头的至少一个第二位置分配一个或多个特征参数的第二数值，当传感器设备的输出信号显示工作头处在第一位置时，控制设备给特征参数分配第一数值，当传感器设备的输出信号显示工作头处在第二位置时，控制设备给特征参数分配第二数值。
附图说明
下面，根据附图对本发明作进一步说明，图中所示为根据本发明的焊接设备的实施方式。其中，所有被描述的或在图中示出的诸项特征本身或其任意的相互组合，构成了本发明的对象，与它们在权利要求中的总结或对它们的引用无关，与它们在说明书或图中的表达或描述无关。
说明如下：
图1所示为本发明设备第一实施方式示意简图，本发明设备取为实现电弧焊接工艺的焊接设备的形式，
图2所示为与图1的示意图相同的本发明焊接设备的第二实施方式，
图3所示为一传感器实施方式的示意图，传感器用来检测图1的焊接设备的焊头的转动位置和/或转动位置变化，
图4所示为一传感器的第二实施方式的示意图，传感器用来检测焊头的转动位置和/或转动位置变化，
图5所示为在平焊位置上焊接时处于第一转动位置的焊头，
图6所示为与图5的示意图相同的在平焊位置上焊接时处于第二转动位置的焊头，
图7所示为在立焊位置上焊接时处于第一转动位置的焊头，
图8所示为在立焊位置上焊接时处于第二转动位置的焊头，
图9所示为在仰焊位置上焊接时的焊头，
图10所示为特性曲线族，用来给特征参数分配数值，以及
图11所示为由多块相互连接起来的钢板构成的容器的示意图，用来阐明本发明的工艺。
以上附图中相同的或相应的构件采用相同的附图标记。
具体实施方式
在图1中示出了本发明设备的第一实施方式，本发明设备取焊接设备2的形式，它在本实施方式中被设计成用来实现电弧焊接工艺，它有一个被设计成焊枪的焊头4，用来释放焊接能量给被焊工件。为了向焊头4供给焊接能量，预设了一个焊接能源(电源)6，它向焊头4输送焊接电流。焊接电流流向在图1中用虚线8表示的焊条，焊条在焊接过程中被连续输送到焊头4，在电弧焊接工艺中焊条构成电极，在形成焊接连接时，例如形成焊缝时，在焊条8与被焊工件之间产生电弧。焊接电流经过一条电缆线10输送到焊头4。为了控制从焊头4输送到电源6的信号，预设了一条控制线12。
根据本发明，焊接设备2配有传感器设备，用来探测焊头4相对于焊头4的一个基准位置和/或相对于被焊工件的位置和/或位置变化，这样可以根据被探测的位置和/或位置变化，影响焊接工艺中至少一个特征参数。在本实施方式中，传感器设备配有一个第一传感器14，用来探测焊头4的转动位置和/或转动位置变化，将在下面根据图3和4作进一步说明。
此外，在本实施方式中，传感器设备还配有一个第二传感器16，用来探测焊头4的平移运动以及焊头4平移运动的速度和/或加速度。
在本实施方式中，传感器14、16集成在焊头4中。根据本发明，焊接设备2还配有与传感器14、16相连接的控制设备，以根据由传感器14、16探测的焊头4的位置和/或位置变化自动控制和/或调整焊接工艺的至少一个特征参数。在本实施方式中，控制设备配有一个控制单元18，传感器14、16的输出信号构成了控制单元18的输入信号，控制单元18的输出信号被传送给集成在电源6中的一个控制器20，该控制器20根据控制单元18的输出信号控制或调整焊接工艺的特征参数，特别是由电源6向焊头4供给的焊接电流的幅度。
图2中示出了本发明焊接设备2的第二实施方式，它与图1所示实施方式的区别在于，控制器20不是集成在电源6中，而是被设计成一个单独的控制器。
在图3中用示意图示出了第一传感器14的功能原理。第一传感器14配有一个被设计成空心体的外壳22，在本实施方式中它基本上呈规则八面体的形式，在它的内部装有少量的汞24。在八面体的每一个尖角26、28、30、32、34、36的区域内布置了一对电触头，在图3中只有一对触头，用附图标记38、40表示。如果汞24集中在例如外壳22的尖角36的区域内，则在触头38与40之间形成导电连接，因此，比如说控制电流可以在触头38与40之间流过，控制单元18据此判断汞24已集中在尖角36的区域内。控制单元可用这种方法确定外壳24处在图1所示的转动位置上。由于第一传感器14以抗扭转的方式布置在焊头4上，据此可以判断，焊头4处在图1所示的位置上。
如果焊头4从这一位置出发绕一根垂直于图1中图面平面的轴沿着顺时针方向转动90°，则汞24就会集中到尖角30的区域内，于是该尖角30所配置的触头之间形成导电连接，以致控制电流可在两触头之间流过。以这种方式利用控制单元18可以确定，外壳22以及焊头4处在相对于图1或图3顺时针方向转动90°的转动位置上。用与此相应的方法可以判断外壳22以及焊头4绕空间中所有三根轴转动的任意转动位置的变化。
在外壳22的尖角26、28、30、32、34、36内布置成对的触头38、40仅仅是示例性的。为了更准确地判断位置变化，可以附加预设更多成对的触头38、40。
此外，在保持图3中所示第一传感器14的基本原理不变的情况下，其外壳22可以设计成其它式样，例如设计成球形42，如图4中所示。通过相应地选择成对电触头38、40的数量和布置，可以特别准确地判断第一传感器14的外壳22以及焊头4的转动位置的变化。
下面，根据图5至图9进一步说明本发明设备的功能原理。
为了举例说明，下面将说明四块板44、46、48、50与第五块板52的焊接，四块板在图5中垂直于图面平面延伸，第五块板处在图5中的图面平面上。
为了焊接板44与板52，焊头4在图5中要向左在箭头54的方向上沿着板44、52的对接区移动，同时，在图5中没有示出的焊条与相互焊接的板44、52之间形成电弧，电弧导致形成一道焊缝形式的焊接连接。电源6此时向焊头4输送幅度为例如150A的焊接电流。在焊接过程中，第一传感器14探测焊头4相对于图5和图6中所示基准位置的转动位置，而第二传感器16则探测焊头4在箭头54方向上运动的速度。
如果根据第二传感器16的输出信号确定，焊工提高了焊头4沿着箭头54的方向移动的速度，相应的信号则由控制单元18传送到电源6的控制器，后者为了保持区段能量稳定不变而随之提高焊接电流的幅度。如果与此相反根据第二传感器16的输出信号确定，焊头4沿着箭头54的方向运动的速度降低了，则由控制单元18传送一个相应的信号给控制器20，后者于是减小由电源6输送的焊接电流的幅度。用这种方法保证在焊接过程中区段能量保持稳定不变。
如果焊头4的转动位置例如绕一根垂直于图面平面的轴变化，如图6中所示，则由第一传感器14检测转动位置的这一变化，并通过控制单元18传送相应的信号给控制器20。控制器20随之可以影响焊接工艺的至少一个特征参数，例如重新影响焊接电流的幅度，以获得最佳的焊接结果。
如果焊头重新绕一根垂直于图面平面的轴转动，以便在板46与板52之间形成一道焊缝，并相应地在立焊位置上焊接，则由第一传感器14检测转动位置的变化，控制单元18将一个相应的信号传送给电源6的控制器20。因为在立焊位置上焊接时的焊接速度低于在平焊位置上焊接时的焊接速度，所以控制器20随之减小焊接电流，例如此时的焊接电流可为90A。如果根据第二传感器的输出信号确定，焊头4不是以基本稳定不变的速度沿着正在形成的焊缝移动，而是间或停止和时而加速的断断续续地移动，则控制器20可能这样来控制电流，即当焊头4以相对较高的速度移动时，让它使用相对较高的焊接电流，当焊头4以相对较低的速度运动时，特别是停止运动时，让它使用相对较低的焊接电流。
如果焊头4重新绕一根垂直于图面平面的轴转动，如图8中所示，则控制器20可以根据传感器14、16的输出信号以及由此产生的控制单元18的输出信号重新影响焊接工艺的至少一个特征参数，例如影响焊接电流的幅度，比如说提高焊接电流的幅度。
如果根据第一传感器14的输出信号确定，焊头4重新绕一根垂直于图面平面的轴转动，并占据了图6中所示的转动位置，在该转动位置上焊头4相对于图5中所示的基准位置转动了180°，则由此推断，焊头4正被用来在仰焊位置上进行焊接。根据第一传感器14的一个相应的输出信号以及由此产生的控制单元18的输出信号，电源6的控制器20随之减小焊接电流的幅度，减小的程度是这样的，即相互焊接的板48、52的材料融化能满足构成一道焊缝的需要，但又能同时防止融化的材料往下滴。例如，在仰焊位置上焊接时，焊接电流的幅度可以减小到80A。
当根据第一传感器14的输出信号确定，焊头4重新转动，以便在向下立焊位置上在板50与板52之间焊成一道焊缝，可用与此相应的方法重新提高焊接电流。
这样便可以在不中断电弧的情况下，将板44、46、48、50连接起来形成需要的焊缝，其间，在所述焊接电流的实施方式中，由控制单元18和控制器20根据传感器设备的传感器14、16的输出信号，自动进行对焊接工艺特征参数的影响，无须焊工为此进行人工干预。为此，控制器20可以预先进行程序设置，以便根据焊头4当时的位置和/或位置变化优化焊接结果。
由于对焊接工艺特征参数的影响是自动进行的，所以原则上不需要焊工的人工干预。为了让焊工能进行人工干预，必要时可以预设一个操纵装置56(参见图1)，比如说一定的焊接程序供人工选择，而且每次选择的焊接程序可以经过一个显示装置58显示出来。
图10所示为一特性曲线族，其中Al到An表示不同的焊接任务，Pl到Pn表示不同的焊头位置。在这一特性曲线族中，可以根据当时的焊接任务和根据当时的焊头位置分配特征参数的数值，其中，例如焊接任务可以在相互焊接工件的厚度和/或材料方面加以区别。
在图11中示出了一个容器的示意图，容器是用焊接的板一起构成的。
在用图11中没有示出的本发明的焊接设备2实施焊接过程之前，首先将焊接设备移动到基准点P0。在焊接设备2的一个学习程序的框架内，事先确定并在一个存储器中保存，从点P1开始实施第一个焊接任务，即在平焊位置上在底板60与垂直边板62之间形成一道焊缝，从点P2开始实施第二个焊接任务，即在垂直边板64与垂直边板66之间形成一道焊缝作为向上立焊焊缝，以及从点P3开始实施第三个焊接任务，即在垂直边板66与顶板68之间形成一道焊缝作为仰焊焊缝。
为此，首先将本发明的焊接设备2移动到基准点P0，并通过操作例如操纵装置56上的一个按钮向控制设备显示到达基准点P0。如果从基准点P0开始移动焊接设备2，则传感器设备检测焊接设备在三维空间的位置和/或位置变化。如果焊接设备例如沿着例如x轴移动，则通过传感器设备检测该项运动。当到达点P1时，控制设备给焊接工艺的特征参数分配数值，与在该处实施的焊接任务实现最佳匹配，即与在平焊位置上的焊接实现最佳匹配。因此，焊工可以在垂直边板62与底板60之间生成焊缝。
如果焊接设备紧接着向点P2的方向移动，则传感器设备重新探测焊接设备2的工作头在三维空间中的位置和/或位置变化。通过传感器设备相应的输出信号向控制设备显示到达点P2，然后，控制设备随之给焊接工艺的特征参数分配数值，与从点P2开始实施的焊接任务，即在板64、68之间形成一道焊缝作为立焊焊缝，实现最佳匹配。然后，焊工可以形成相应的焊缝。
如果焊接设备2紧接着向点P3的方向移动，则传感器设备重新探测焊接设备2的焊头4在三维空间中的位置和/或位置变化。如果传感器设备的输出信号向控制设备显示，焊接设备2的焊头4处在点P3的位置上，则控制设备随之给焊接工艺的特征参数分配数值，与接着实施的焊接任务，即形成一道仰焊位置上的焊缝，实现最佳匹配。然后，焊工可以形成相应的焊缝。
用这种方法实现了相对于焊接设备2的焊头4位置的全自动位置识别，以及焊接工艺特征参数的数值与每次实施的焊接任务的全自动匹配。用这种方法可以考虑和影响焊接工艺的任何特征参数。这样，就有可能比如说在影响特征参数中不仅收集焊头4相关的位置，而且计及例如相互焊接的板的厚度。对于在不同位置上实施的，但涉及到例如在平焊位置上焊接的两项类似的焊接任务，在实施第一项焊接任务时可以用与相互焊接较厚的板相匹配的焊接电流工作，而在实施第二项焊接任务时可以用与相互焊接较薄的板相匹配的焊接电流工作。用这种方法在影响特征参数方面有特别高的灵活性。
Claims (36)
1.实现接合、分离或表面处理工艺的设备，配有一个工作头作用于被加工的工件，其特征在于，用传感器设备以探测工作头(4)的以及/或一个基准点在空间中相对于工作头(4)的一个基准位置和/或相对于被加工的工件的位置和/或位置变化，这样，根据被探测的位置和/或位置变化，至少可以对接合、分离或表面处理工艺的一个特征参数进行影响。
2.根据权利要求1的所述设备，其特征在于，与传感器设备相结合的控制设备(18)，用以根据通过传感器设备探测所得的工作头(4)位置和位置变化，自动控制和/或调整接合、分离或表面处理工艺的至少一个特征参数。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，设备被设计成实现焊接工艺的焊接设备，工作头被设计成将焊接能量释放给被焊工件的工作头。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，为了控制焊接能源，控制设备(18)与一个向工作头(4)供给焊接能量的焊接能源(6)相连接，这样，根据传感器设备探测所得的工作头(4)位置和/或位置变化，可在焊接能源(6)上控制和/或调整至少一个焊接工艺的特征参数。
5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，传感器设备至少配有一个传感器(14)，用来探测工作头(4)的转动位置和/或转动位置变化。
6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，传感器设备至少配有一个传感器(16)，用来探测工作头(4)的平移位置变化。
7.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，传感器(16)探测工作头(4)的运动的速度和/或加速度。
8.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，传感器(16)探测工作头(4)的运动的速度和/或加速度。
9.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，在加工过程中，工作头(4)可以用手或用一种操作设备进行操纵。
10.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，焊接工艺是一种射束焊接工艺。
11.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，焊接工艺是一种气熔焊接工艺。
12.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，焊接工艺是一种电弧焊接工艺。
13.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，焊接工艺是一种保护气体电弧焊接工艺。
14.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，焊接工艺是一种螺柱焊接工艺。
15.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，焊接工艺是一种激光束焊接工艺。
16.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，根据传感器设备探测所得的工作头(4)位置和/或位置变化之一可影响的焊接工艺特征参数至少包括焊接电流和/或焊接电压的
-幅度和/或
-信号形式，
以及/或者
-脉冲频率和/或
-脉冲调制
这几个参数。
17.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，根据传感器设备探测所得的工作头(4)位置和/或位置变化之一可影响的焊接工艺特征参数至少包括焊接电流和/或焊接电压的
-幅度和/或
-信号形式，
以及/或者
-脉冲频率和/或
-脉冲调制
这几个参数。
18.根据权利要求14所述的设备，其特征在于，根据传感器设备探测所得的工作头(4)位置和/或位置变化之一可影响的焊接工艺特征参数至少包括焊接电流和/或焊接电压的
-幅度和/或
-信号形式，
以及/或者
-脉冲频率和/或
-脉冲调制
这几个参数。
19.根据权利要求15所述的设备，其特征在于，根据用传感器设备探测所得的工作头(4)的位置和/或位置变化可影响的焊接工艺的特征参数至少包括工作头的一根焊条在被焊工件上的接触压力。
20.根据权利要求19所述的设备，其特征在于，根据传感器设备探测所得的工作头(4)位置和/或位置变化，可影响的焊接工艺特征参数至少包括一根焊条(8)被输送到工作头(4)上的送进速度。
21.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，设备是一种焊枪。
22.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，设备是一种色料喷涂设备。
23.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，设备是一种粘接设备。
24.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，传感器设备中的至少一个传感器(14，16)布置在工作头(4)上或集成在工作头(4)中。
25.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，传感器设备中的至少一个传感器布置在使用设备(2)的焊工的身体上。
26.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，工作头(4)基准点和/或空间中的一个基准点，可由焊工和/或用控制设备(18)选择。
27.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，控制设备根据选定的基准位置和/或用传感器设备探测所得的工作头位置和/或位置变化，给焊接工艺的特征参数分配预先规定的数值。
28.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，在加工过程中，控制设备自动控制和/或调整工艺的特征参数。
29.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，有一个显示装置(58)，用来显示由控制设备根据传感器设备的输出信号选择的设备的运行方式之一。
30.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，有一个操纵装置(56)，用于人工选择设备的一种运行方式。
31.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，控制设备这样影响一个或多个特征参数，即工艺过程不能中断进行。
32.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，控制设备在时间上连续地影响一个或多个特征参数。
33.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，控制设备在时间上不连续地影响一个或多个特征参数。
34.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，传感器设备检测工作头(4)的空间位置和/或工作头(4)在三维空间中的位置变化。
35.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，根据工作头(4)的不同位置，给接合、分离或表面加工工艺的至少一个特征参数分配不同的数值，控制设备根据用传感器设备探测所得的工作头(4)的位置给指定的特征参数分配一个预先规定的数值。
36.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，给工作头(4)的至少一个第一位置分配至少一个特征参数的第一数值，并且给工作头(4)的至少一个第二位置分配一个或多个特征参数的第二数值，当传感器设备的输出信号显示工作头(4)处在第一位置时，控制设备给特征参数分配第一数值，当传感器设备的输出信号显示工作头(4)处在第二位置时，控制设备给特征参数分配第二数值。
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