CN101309772A - 带有基于计算机的传感器系统的焊接装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于焊接工件的焊接装置(01)，其中所述焊接装置(01)的特征在于，至少一个加热元件(06)、至少两个加热电流供应电线(07、08)和至少一个传感器(05、06、07、08、09、10、11、13)，其中通过加热电流供应电线(07、08)对加热元件供应加热电流，其中所述焊接装置(01)的特征是计算机单元(12)，且其中传感器(05、06、07、08、09、10、11、13)连接到计算机单元(12)。

Description

带有基于计算机的传感器系统的焊接装置

技术领域

本发明涉及如主权利要求前序部分所述的用于焊接工件的焊接装置。

背景技术

一般类型的焊接装置通常难于控制其加热功率。其中一个问题在于借助于多个传感器来确定所有的环境条件，因为常常不能得到确定所有环境条件的简单选项。即使可以得到这些选项，也常会遇到要寻找将传感器的连接引出焊接装置而连接到控制单元的简单方案的问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种新颖的焊接装置。

根据本发明，该目的用主权利要求的特征来实现。

本发明有利的实施例形成了从属权利要求的目的。

实现本发明的目的在于提供一种用来焊接工件的焊接装置，其特征是：至少一个加热元件、至少两个加热电流供应导线和至少一个传感器，其中，可通过加热电流供应电线对加热元件供应加热电流；以及焊接装置的特征是计算机单元，其中传感器连接到计算机单元。

焊接装置基本上能够以任意形式实现。它可由设计成连接到控制单元的焊接烙铁组成，或者由独立手持的焊接烙铁组成。

加热元件基本上也能够以任意形式实现。加热元件用来加热焊接头，并通过两个加热电流供应导线对加热元件供应电流。

焊接装置的特征还在于至少一个传感器。该传感器可以测量任何的物理参数，特别是温度。特别有利地是，根据这些测量值来控制输入到加热元件的加热电流。

然而，通常根据单个传感器的测量值来控制加热电流是不够的。例如焊接装置内不同位置的温度是较为有利的。例如，可测量焊接头处温度、加热元件的温度甚或甚至焊接装置手柄区域内的温度。甚至能够提供呈识别传感器形式的传感器，其向焊接装置提供独特的识别特征。

通常通过位于焊接装置之外或之内的控制装置进行传感器的读取。如果传感器局部地与控制装置间隔开很大距离，则在传感器和控制装置之间需要多根连接线(倘若设置多个传感器)。

还为公知的是，为每个传感器分配变换器部件并根据单线原理(One Wireprinciple)束绑通向传感器的供应电线。然而，这不仅需要多个变换器部件，而且相应地需要特殊的传感器或致动器。这些特殊传感器或致动器具有的缺点在于，对于其功能来说它们非常不灵活，而对于其制造和采购来说也很昂贵。

本发明的焊接装置的特征在于计算机单元，其中，单个或多个传感器连接到计算机单元。这意味着传感器的供应电线可实施为相对较短。在计算机单元和控制单元之间形成与控制单元的其它连接。该连接通常通过可管理数量的仅少数的供应电线来实现。

传感器间接地由计算机单元读取。如果需要这样做的话，则可使计算机形成与某一传感器的连接。然后，计算机单元可进行测量，而确定的测量值可以转送到例如控制单元，其中，也可例如将传感器连接到从计算机单元引向控制单元的连接线。

这意味着用最少量的连接线就可得到多个测量值。这提供了最大的灵活性且只需最少量的布线成本。

还可通过添加另外的传感器用最少的安装费用来扩展焊接装置的传感器布置。在此情形中，只需将附加的传感器连接到计算机单元。

例如还可在总线系统内容易地实现若干个焊接装置的数字连接。

此外，例如组合地将传感器信息从计算机单元传送到控制单元对计算机单元和控制单元之间的连接电线的直径和重量具有有利的影响。焊接装置的手柄区域和插头型连接器的大小也可实现为更加小的形式。此外，由于传感器连接线之间的电磁相互作用减小，所以数据传输不易产生误差。

计算机单元基本上能够以任意方式实现。在一特定的实施例中，计算机单元实施为微控制器的形式。这提供了计算机单元灵活适用性的优点，计算机单元在此情形中也能够进行计算。

该实施例还提供了这样的优点，即，可以大大地消除捆绑传感器数据的分离的变换器部件。该系统变得成本更加经济，对于设计、实现和扩展方面来说更具灵活性。

与计算机单元的通讯型式基本上能够以任意方式实现。然而，如果计算机单元连接到至少两个计算机单元的供应电线上，则就特别地有利，其中，至少一个计算机单元的供应电线与至少一个加热电流的供应电线相同，其中，与计算机单元的通讯可通过计算机单元供应电线来实现。在此情形中，例如，可外部访问焊接装置内的计算机单元。在此情形中，可通过例如加热电流供应电线之一和仅另一供应电线来实现焊接装置与控制单元的连接。在此情形中，并不需要附加的供应电线。例如，将焊接装置连接到控制装置的连接线可具有非常小的直径。这对这种电线的柔性也是有利的。连接线的连接器也可实现为较小的尺寸。由于有附加的计算机单元供应电线，所以加热元件和计算机单元的电压还可以解耦。

还可证明将计算机单元连接到两个分开的计算机单元供应电线是有利的，所述计算机单元供应电线分别与加热电流供应电线之一不同。例如，在此情形中可避免加热元件和计算机单元之间的其它干扰。

然而，也有可能使计算机单元供应电线和加热电流供应电线成对相同。在此情形中，只需加热电流供应电线来实现加热元件和计算机单元的外部连接。

基本上能以任意方式实现通过计算机单元供应电线与计算机单元的通讯。与数字传输协议的通讯特别地有利。这种传输通常以串联方式发生。在此情形中，有关某一传感器的质询最先送到计算机单元，然后，计算机单元确保对所需传感器的问讯。

例如，问讯可这样实现：计算机单元将测得的值输送到外部单元或仅确保所需的传感器可通过计算机单元供应电线访问。

在另一有利的实施例中，根据单线原理，计算机单元连接到计算机单元供应电线。在此情形中，计算机单元供应电线不仅用作计算机单元的电压供应，而且用作与计算机单元的双向通讯。在此实施例中，通讯连线和通向计算机单元的供应电线彼此组合在一起。

在另一有利的实施例中，焊接装置的计算机单元供应电线可连接到控制单元，其中控制单元可通过计算机单元供应电线与焊接装置的计算机单元通讯。

在此实施例中，控制单元不仅负责对焊接装置供应加热电流，而且负责控制加热电流，以便保护焊接装置的部件。为了通过控制单元确保实现可靠的控制，该控制单元依赖于焊接装置内的传感器的数据。

在所提出的借助于计算机单元供应电线实现的连接中，控制单元将问讯指令送到焊接装置中的计算机单元，由此促使计算机单元寻址对应的传感器。控制单元响应地接受测得的传感器值或被允许访问传感器。

在另一有利的实施例中，至少一个热元件形成在加热元件和加热电流供应电线之间，其中，至少一个热电压可分接到所述热元件上。

然而，该组合的特征不仅在本发明中是有效的。单是基于该组合特征实现的加热元件就提供了相同的优点。该组合的特征并不一定要结合焊接装置来实现。表征这些特征的加热元件也证明是有利的。该类型的加热元件例如可用于咖啡机中和注塑模制工具中。

这种加热元件在焊接装置中也可以是有利的。例如，焊接装置包括用于焊接工件的焊接装置，其中，焊接装置的特征在于至少一个加热元件和至少两个加热电流供应电线，其中，可通过加热电流供应电线对加热元件供应加热电流，且其中，至少一个热元件形成在加热元件和加热电流供应电线之间，至少一个热电压可分接在所述热元件上。

可根据热电压效应来确定形成热元件的那些元件的温度。热元件由如本申请中所提出的加热元件和加热电流供应电线形成。加热元件和加热电流供应电线特别需要保护。例如，现代的焊接装置加热元件变得越来越小且功率变大。如果焊接装置不准确地操作，或如果失去被加热的质量(例如当焊接头被移去时)，则加热元件可能变得过热且随后会损坏。因此，特别重要的是要监视加热元件的温度。然而，由于加热元件的温度不一定对应于焊接头中的温度，所以，加热元件的温度应直接根据加热元件本身表面或甚至最好其本身内部来予以确定。一个实现这一点的特别合适的选择是热效应。

例如，如果焊接装置的焊接头在焊接装置操作过程中被移去，则加热元件的能量可不再向外释放。在此情形中，存在着加热元件可能烧毁和因此毁坏的危险。加热元件的温度上升。然而，由加热元件和加热电流供应电线形成的热元件上的热电压也随着温升而增加。例如，在借助于控制装置进行加热电流的控制中，因此有可能确定加热元件的温度并且如果加热元件温度上升则可相应地减小加热电流。

然而，该温度测量首先用于仅确定加热元件的温度。实际焊接头的温度通常通过单独的温度传感器予以确定。

可以看出加热元件和加热电流供应电线之间形成热元件的另一优点在于不需花费成本的额外安装。在此情形中，只需制造这样的元件，它们形成合适金属材料的热元件的一部分。

基本上能够以任意形式实现加热元件和加热电流供应电线。在一特别有利的实施例中，加热元件由第一金属材料组成，第一加热电流供应电线由第二金属材料组成，而第二加热电流供应电线由第三金属材料组成。这允许制造特别地灵活且可使热元件的翻新变得简单。

如果只有形成加热元件的加热螺旋端部设有形成热元件部分的金属材料，那么，可用甚至更加简单的方式来实现同样的效果。

加热元件本身或仅是形成加热元件的加热螺旋形的端部可由镍铬合金组成。例如，在此情形中，第一加热电流供应电线可由镍丝组成，而第二加热电流供应电线可由铁丝组成。

例如，还可使用铂、铂-铑、铜镍合金和/或铜和/或其它合金的组合，或适于形成热元件的金属材料。

起作温度传感器作用的该热元件基本上可用类似方式操作。这需要在加热丝之间进行电压测量。该电压测量例如可在焊接装置内发生，但也可借助于控制单元来实现，焊接装置用其加热电流供应电线连接到所述控制单元。

在另一有利的实施例中，热元件可以传感器形式连接到计算机单元。这对于测量加热元件的温度提供了一种简单的选择而无需明显地增加安装费用。在此情形中，计算机单元例如确定加热电流供应电线之间的电压，或能用控制装置测量加热电流供应电线之间的电压。

在另一有利的实施例中，焊接装置特征在于用来探测焊接装置使用和/或运动的传感器。

然而，该特征不仅能有效地与本发明结合，而且在自发性发明中产生其效果。

该类型的传感器能够探测焊接装置的使用和/或运动，或探测该焊接装置是否处于不工作状态。例如，该传感器输出可用来探测焊接装置的使用。这之所以成为可能是因为焊接装置在焊接过程中通常位移，特别是当焊接装置朝向焊接点移动或移离焊接点之时。在焊接装置不工作期间，当焊接装置不移动时，例如加热电流供应可以中断。然后焊接装置切换到备用模式。

尤其是，这不仅保护诸如加热元件和焊接头之类的参与工作的部件，而且减小了能耗。此外，该种类型的对焊接装置运动或使用的探测是无需维护且无接触式的。迄今所知的解决方案皆依赖于附加的机械和/或电气的或电磁的附件。例如，这可以是在焊接装置和固定位置之间实现为电气连接的形式。对于电线的布线、用来容纳传感器和致动器的机械装置，以及对它们的控制和评价诸方面，这些方案还要求高的费用。由于该系统配置，功能的可靠性也往往局限于该类型的方案之中。

用来探测焊接装置使用和/或运动的传感器基本上能够以任意方式实现。然而，在一特别优选的实施例中，传感器实施为加速度传感器的形式。这使得探测焊接装置的运动或使用变得简单和成本便宜。该类型的传感器可以附件形式廉价购得，并且还可容易地进行评估。

在另一有利的实施例中，传感器实施为接近传感器的形式。例如，如果人的手接近焊接装置，则它通常可假定焊接装置的使用即将临近，其中，以任何可能方式移去人的手都表示焊接烙铁已放下。

所建议的运动探测不一定依赖于连接到本发明的基于计算机的传感器系统，但也可在焊接装置内实施为类似的独立解决方案。在这种情形中，可直接访问运动传感器。

然而，也可考虑将运动传感器连接到计算机单元。在此情形中，实现了上述有利的效果。

探测焊接装置使用和/或运动的传感器的测量数据基本上可以任意地评估。有利地是，在虚拟的坐标系中记录下焊接装置的运动。这可根据探测焊接装置使用和/或运动的传感器的数据来实现。

该类型的焊接装置通常也用于自动机械系统中。在此情形中，可记录下二维或三维的运动曲线以便复制焊接头的运动路径。

在另一有利的实施例中，为了存档和控制的目的，记录下运动曲线以及运动曲线个别点处确定的焊接头对应的温度和相关的时间。

待附连到焊接装置的焊接头应较佳地在其形状和质量方面适于加热元件的几何形状以保护焊接装置并确保其无故障的操作。尤其是，加热元件和焊接头之间应达到最佳的热偶联，以保护加热元件。

焊接头的内直径和内部几何形，以及其外直径、外部几何形状和总长应理想地适合于加热元件的几何形和长度。

附图说明

附图中示出本发明的一实施例，并在下面以示例的形式予以描述。

在附图中，

图1示出焊接装置的示意图，其实现为手持的焊接烙铁的形式。

具体实施方式

图1示出手持式的焊接烙铁，其具有功能部分02和手柄部分03。焊接头04正向地配装在功能部分02上。该正向配装形成功能部分02和焊接头04之间最佳的热偶联。

功能部分02的特征还在于焊接头的温度传感器05。焊接头的温度传感器05确定焊接头处温度。

功能部分02的特征还在于加热元件06。该加热元件06实现为由镍铬(NiCr)合金组成的双股加热丝的形式。

焊接头的温度传感器05和加热元件06的两相应连接均延伸入手柄部分03内。

位于手柄部分03内的两个加热电流供应电线07、08连接到加热元件06的一相应端上。第一加热电流供应电线07由镍丝组成，而第二加热电流供应电线08由铁丝组成。加热电流供应电线的第二端分别延伸出手持焊接烙铁01外。由于第一加热电流供应电线07和第二加热电流供应电线08的加热元件06是三种不同的金属材料组成，所以，热元件是由加热元件和两个加热电流供应电线所形成。这使得能够根据热效应来确定加热丝本身的温度。

手柄部分03还包括识别传感器09。该识别传感器09代表独特的识别特征，该特征能够识别出手持焊接烙铁01。

手柄部分03还包括IO变换器部件13，根据常规原理，借助于该部件13另外的传感器和/或致动器可以连接起来。

此外，手柄部分03还包括使用传感器10。该使用传感器10能够探测手持焊接烙铁01的运动。当焊接烙铁不使用时，可通过加热电流供应电线07、08断开加热电流的供应。

此外，手柄部分03还包括手柄部分温度传感器11。该手柄部分温度传感器11能确定手柄部分03内的温度。例如，这能够防止操作者受伤。

传感器05、06、07、08、09、10、11和13的连接线沿着可能的最短的路线连接到集成在手持焊接烙铁01内的计算机单元12的输入侧。在此情形中，计算机单元12实现为微控制器的形式。计算机单元12的输出侧又连接到计算机单元供应电线14和15。例如，这能够使外部控制单元与计算机单元12通讯。

在此实施例中，加热电流供应电线08和计算机单元供应电线15是相同的。因此，手持焊接烙铁01外的布线的花费局限于两个加热电流供应电线07和08以及附加的计算机供应电线14。

然而，计算机单元供应电线可独立地分别相应延伸出焊接装置外，不必等同于加热电流供应电线之一。已经在上面作了描述这样产生的优点。

因此，手持焊接烙铁01和另一装置之间的完全连接线可以特别简单且不复杂的形式实现。

Claims (12)

1.一种用来焊接工件的焊接装置(01)，其中，所述焊接装置(01)的特点有：至少一个加热元件(06)、至少两个加热电流供应电线(07、08)和至少一个传感器(05、06、07、08、09、10、11、13)，且其中通过所述加热电流供应电线(07、08)对所述加热元件供应加热电流，

其特征在于，所述焊接装置(01)的特点是计算机单元(12)，其中所述传感器(05、06、07、08、09、10、11、13)连接到所述计算机单元(12)。

2.如权利要求1所述的焊接装置，其特征在于，所述计算机单元(12)实施为微控制器的形式。

3.如权利要求1或2所述的焊接装置，其特征在于，所述计算机单元(12)连接到至少两个计算机单元的供应电线(14、15)上，其中至少一个计算机单元供应电线(15)与至少一个加热电流的供应电线(08)相同，且其中通过所述计算机单元供应电线(14、15)来实现与所述计算机单元(12)的通讯。

4.如权利要求1至3中任一项所述的焊接装置，其特征在于，根据单线原理将所述计算机单元(12)连接到所述计算机单元供应电线(14、15)，其中所述计算机单元供应电线(14、15)用作所述计算机单元(12)的电源供应，且其中所述计算机单元供应电线(14、15)还用于与所述计算机单元(12)的双向通讯。

5.如权利要求1至4中任一项所述的焊接装置，其特征在于，所述焊接装置(01)的所述计算机单元供应电线(14、15)可连接到控制单元，其中所述控制单元能通过所述计算机单元供应电线(14、15)与所述焊接装置(01)的所述计算机单元(12)通讯。

6.如权利要求1至5中任一项所述的焊接装置，其特征在于，在所述加热元件(06)和所述加热电流供应电线(07、08)之间形成至少一个热元件，至少一个热电压可分接在所述至少一个热元件上。

7.如权利要求1至6中任一项所述的焊接装置，其特征在于，所述加热元件(06)由第一金属材料组成，所述第一加热电流供应电线(07)由第二金属材料组成，而所述第二加热电流供应电线(08)由第三金属材料组成。

8.如权利要求6或7所述的焊接装置，其特征在于，所述加热元件可以传感器形式连接到计算机单元(12)。

9.如权利要求1至8中任一项所述的焊接装置，其特征在于，所述焊接装置(01)的特点是用来探测所述焊接装置(01)使用和/或运动情况的传感器(10)。

10.如权利要求9所述的焊接装置，其特征在于，用来探测所述焊接装置(01)使用和/或运动情况的所述传感器(10)实现为加速度传感器的形式。

11.如权利要求9或10所述的焊接装置，其特征在于，多维运动曲线至少由用来探测所述焊接装置(01)的使用和/或运动情况的所述传感器(10)确定。

12.如权利要求9至11中任一项所述的焊接装置，其特征在于，运动曲线与相关的温度和相关的时间一同被记录。

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