CN101934423B - 缝焊设备和缝焊方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种缝焊设备和缝焊方法，其通过防止由上、下旋转电极形成的焊接轨迹偏离在工件的凸缘段上确定的焊接基准线，在具有凸缘段的各种形状的工件进行接缝工艺。缝焊设备(10)包括：两个旋转电极(14)，用于在接缝焊接凸缘段(16)时在其间夹持凸缘段(16)；支撑件(28)，用于使所述两个旋转电极(14)在凸缘段(16)的宽度方向上的运动相互同步；转动机构(34)，用于将所述两个旋转电极(14)中的至少一个压向工件本体(18)；滚筒(80)，抵靠在凸缘段(16)的端面上；和滚筒调节装置(82)，用于调节滚筒(80)的位置。

Description

缝焊设备和缝焊方法

技术领域

本发明涉及用于在一对电极滚轮之间进给工件的同时焊接工件的缝焊设备和缝焊方法。

背景技术

用于用在机动车辆等上的燃料箱例如通过将已经被压成给定形状的两个构件的外周末端叠置并且随后焊接被叠置的外周末端而制成。焊接好的外周末端可以具有二维或三维的弯曲形状。

一种根据相关技术的缝焊方法采用自动仿形设备，如在日本特许专利公开No.04294871中披露的那样。自动仿形设备包括沿水平方向可旋转地支撑的旋转工作台(table)、支撑在旋转工作台上用于在其上固定工件的工件托(rest)、安装在旋转工作台的下表面上的网状仿形凸轮、以及用于在电极压迫中心线上的上、下旋转电极下面的位置处抓住仿形凸轮两侧上的一对引导滚筒，其中仿形凸轮靠近固定至工件托的工件的凸缘段(包括直边凸缘和拐角凸缘)的焊接基准线。当旋转工作台旋转时，上、下旋转电极的压迫点沿着凸缘段的焊接基准线相对移动。

根据在日本专利公开No.04294871中披露的缝焊方法，当焊接条件改变时，如，当焊接速率(旋转工作台的旋转速度)增加时，由上、下旋转电极的实际压迫点跟随的轨迹，即，焊接轨迹，趋向于改变。结果，上、下旋转电极可能从工件上移位(脱轨)，或者可能咬入工件的主体，这极大地损害了产品质量。

上述问题的一种解决方案将会使使焊接轨迹与焊接基准线一致。然而，这种解决方案耗时且要求消耗大量工件在试验基础上，因为必须重复在CAD数据的基础上确定焊接基准线的过程、基于确定的焊接基准线制造仿形凸轮的过程和用于在不同的焊接条件下执行缝焊的过程。

在其中在工件被六轴机器人沿确定的路径移动的接缝焊接工件的缝焊工艺中，以及采用仿形凸轮的缝焊工艺中，也经历上述困难。

发明内容

本发明的目标是提供一种用于在具有凸缘段的各种形状的工件上进行高质量的接缝工艺的缝焊设备和缝焊方法，这是通过防止由上、下旋转电极形成的焊接轨迹从在凸缘段上确定的焊接基准线移位来实现的。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于焊接围绕工件的工件本体延伸的凸缘段的缝焊设备，包括：两个旋转电极，用于在接缝焊接所述凸缘段时在其间夹持所述凸缘段；支撑件，用于使所述两个旋转电极在所述凸缘段的宽度方向上的运动相互同步；电极压迫装置，用于将所述两个旋转电极中的至少一个压向所述工件本体；滚筒，抵靠在所述凸缘段的端面上；和滚筒调节装置，用来调节所述滚筒的位置。

由于所述支撑件使两个旋转电极沿凸缘段宽度方向的运动相互同步，因为一个旋转电极和凸缘段之间的接触点以及另一个旋转电极和凸缘段之间的接触点保持为相互对齐。因此，可以在凸缘段被旋转电极稳固地夹持时可靠地焊接凸缘段。

而且，由于电极压迫装置将两个电极滚轮中的至少一个压向工件本体，则由两个电极滚轮形成的焊接轨迹不会从预设的焊接基准线上偏离。或者表述为，焊接轨迹不会从焊接基准线朝向凸缘段的端面移开，且焊接轨迹不会从凸缘段上移位(脱轨)。

而且，由于滚筒抵靠凸缘段的端面并且滚筒调节装置调节滚筒的位置，则根据凸缘段的形状，例如根据凸缘段的凸缘段的端面平直延伸的平直部分和凸缘段的所述端面弯曲的角部，使从凸缘段的端面至焊接轨迹的距离基本恒定。可替换地，可以使从凸缘段的端面至焊接轨迹的距离基本恒定，而不管凸缘段的平直部分和角部。这种根据凸缘段的情况而基本恒定的距离指的是，从凸缘段的端面至焊接轨迹的距离(其基本上与平直部分的预设距离一致)，以及从凸缘段的端面至焊接轨迹的距离(其基本上与角部的预设距离一致)。由于旋转电极中的至少一个被压向工件本体，则凸缘段的端面相对地保持为一直抵靠在滚筒上。因此，可以容易地识别滚筒的当前位置，或者换句话说，可以容易地将滚筒的当前位置认定为凸缘段的端面的位置。因此容易用滚筒调节装置调节滚筒的位置。还防止电极滚轮咬入工件本体。

因此，根据本发明的第一方面，根据或不管凸缘段的形状，可以使由两个旋转电极形成的焊接轨迹基本上恒定，并且可以可靠地沿着预设的焊接基准线来接缝焊接凸缘段。因此，没有必要在仅仅为了使焊接轨迹与焊接基准线对准的目的而进行的试验基础上接缝焊接大量工件。更确切地说，可以基于例如已经由三维CAD系统在几何上确定的教导数据，简单地接缝焊接工件。

在上述缝焊设备中，所述电极压迫装置可以压迫所述旋转电极，以相对于旋转电极在所述凸缘段行进所沿的方向，使所述旋转电极的前端更靠近所述工件本体，由此使所述旋转电极行进所沿的方向相对于焊接所述凸缘段所沿的方向倾斜。电极压迫装置可以使旋转电极绕垂直于凸缘段的旋转电极接触凸缘段的部分的线旋转。因此，电极压迫装置可以由简单的机构构成。

焊接所述凸缘段所沿的方向和所述旋转电极行进所沿的方向优选以大于0°但等于或小于10°的角度(θ)成角度地相互间隔开。如果所述角度太大，则阻止了电极滚轮旋转，并且电极滚轮倾向于在凸缘段上行进时在其上滑动，导致焊接质量降低。

滚筒调节装置可以包括安装在所述支撑件上的活动轴，所述滚筒安装在所述活动轴的远端上，以及用于控制所述活动轴伸出或缩回的距离的控制器。通过控制活动轴伸出或缩回的距离，可以根据或不管凸缘段的形状，使从凸缘段的端面至焊接轨迹的距离基本上恒定。活动轴优选包括气动缸、液体压力汽缸(包括液压缸)、丝杠机构等等。

可替换地，滚筒调节装置可以包括：活动轴，由弹性构件安装在所述支撑件上并且沿着所述两个旋转电极排列所沿的方向可移动，所述滚筒安装在所述活动轴的远端上；和控制器，用于控制所述活动轴伸出或缩回的距离。采用这种结构，即使凸缘段具有垂直弯曲形状，在接缝焊接凸缘段时，滚筒可以顺着凸缘段的垂直弯曲形状。因此，可以令人满意地接缝焊接可能属于复杂形状的凸缘段。

可替换地，滚筒调节装置可以包括：活动轴，支撑在位于所述两个旋转电极中的至少一个和所述支撑件之间的臂构件上，所述滚筒安装在所述活动轴的远端上；和控制器，用于控制所述活动轴(84)伸出或缩回的距离。采用这种结构，可以使活动轴的最大行程变小，而不管从旋转电极至支撑件的长度。因此，可以减小滚筒调节装置的尺寸。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于在围绕工件的工件本体延伸的凸缘段夹在两个旋转电极之间时焊接所述凸缘段的缝焊方法，该方法包括下述步骤：使所述两个旋转电极在所述凸缘段的宽度方向上的运动彼此同步；以及在将所述两个旋转电极中的至少一个压向所述工件本体并将滚筒保持为抵靠在所述凸缘段的端面上时，接缝焊接所述凸缘段。

该缝焊方法还可以包括下述步骤：压迫所述旋转电极，以相对于所述旋转电极在所述凸缘段上行进所沿的方向使所述旋转电极的前端更靠近所述工件本体，由此使所述旋转电极行进所沿的方向相对于焊接所述凸缘段所沿的方向倾斜。

焊接所述凸缘段所沿的方向和所述旋转电极行进所沿的方向优选应当以大于0°但等于或小于10°的角度(θ)成角度地相互间隔开。

如上所述，通过防止由上、下旋转电极形成的焊接轨迹偏离在工件的凸缘段上确定的焊接基准线，根据本发明的缝焊设备和缝焊方法使得能够在具有凸缘段的各种形状的工件上进行高质量的接缝工艺。

根据接下来的描述同时结合其中以说明性例子的方式示出本发明的优选实施方式的附图，本发明的上述和其它目标、特征和优点将变得明显。

附图说明

图1为根据本发明一实施方式的缝焊设备的前视图；

图2为由图1中示出的缝焊设备焊接的工件的例子的透视图；

图3为示出转动机构启动以使电极滚轮和支撑台转动通过预定角度的方式的俯视图；

图4为示出在由机器人保持的工件被接缝焊接的同时在电极滚轮之间进给该工件的片段透视图；

图5A为示出工件被接缝焊接的同时电极滚轮沿与焊接基准线的方向对齐的方向行进的片段俯视图；

图5B为示出工件被接缝焊接的同时电极滚轮沿倾斜于焊接基准线的方向的方向行进的片段俯视图；

图6为示出工件被焊接的同时工件的凸缘段被夹在电极滚轮之间的前视图，其中为了图示而省略了一部分；

图7为用于控制滚筒的位置的滚筒控制装置的方块图；

图8为示出凸缘段的第一平直部、角部和第二平直部被连续接缝焊接的示意性俯视图；

图9为用于控制滚筒的速度的滚筒控制装置的方块示意图；

图10为用于控制滚筒的转矩的滚筒控制装置的方块示意图；

图11为示出用于保持活动轴的机构的第一变型的前视图，其中为了图示省略了一部分；以及

图12为示出用于保持活动轴的机构的第二变型的前视图，其中为了图示省略了一部分。

具体实施方式

以下将参照图1至12详细描述根据本发明优选实施方式的缝焊设备和缝焊方法。

图1以前视图示出根据本发明实施方式的缝焊设备10。缝焊设备10用来对工件12进行电阻焊，其包括两个叠置的压制构件(金属构件)，同时工件12在一对电极滚轮之间进给，即，上电极滚轮14a和下电极滚轮14b(旋转电极)。

以下将描述由缝焊设备10焊接的工件12的例子。

如图2所示，工件12用作摩托车燃料箱，并且包括具有各自的凸缘段16的两个工件本体18，凸缘段16绕其延伸并相互叠置。叠置的凸缘段16也可以集体称为凸缘段16，从而结合的工件本体18可以集体称为工件本体18。相当于接缝焊接凸缘段16的基准的焊接基准线A(参见点划线)在凸缘段16上建立。关于焊接基准线A的信息和关于凸缘段16端面的信息借助于三维CAD系统确定。更具体地，关于凸缘段16端面的大量顶点数据和关于焊接基准线A的大量顶点数据彼此相关，并且这些顶点数据被排列为地图信息，其存储在存储器(未示出)中。将要由缝焊设备10焊接的工件12可选择地包括在诸如四轮机动车之类的其它车辆上使用的燃料箱。工件还可以包括罐、电气装置或任何一种工业制品。

如图1所示，缝焊设备10包括由多个框架构造的主体22，安装在主体22的工作台24上并分别包括上电极滚轮(旋转电极)14a和下电极滚轮(旋转电极)14b的上、下电极机构26a、26b，支撑件28(上、下电极机构26a、26b通过其支撑在工作台24上)，用于控制上、下电极机构26a、26b等的电极控制器30，以及用于沿着水平面围绕支柱32在约90度的角度范围内转动主体22的转动机构34(电极压迫装置；参见图3)。

上电极机构26a包括用于根据来自电极控制器30的命令而垂直移动和旋转上电极滚轮14a的上电极驱动单元36a、第一臂构件38a(上电极滚轮14a通过其以悬臂方式支撑在上电极驱动单元36a上)、和第一驱动轴40a，该驱动轴轴向中心地安装在第一臂构件38a上并用于将来自上电极驱动单元36a的驱动功率传递到上电极滚轮14a。

类似地，下电极机构26b包括用于根据来自电极控制器30的命令垂直移动和旋转下电极滚轮14b的下电极驱动单元36b、第二臂构件38b(下电极滚轮14b通过其以悬臂方式支撑在下电极驱动单元36b上)、和第二驱动轴40b，该驱动轴轴向中心地安装在第二臂构件38b上并用于将来自下电极驱动单元36b的驱动功率传递至下电极滚轮14b。

当上电极滚轮14a和下电极滚轮14b启动以相向移动时，它们压迫工件12的凸缘段16，使得凸缘段16被上电极滚轮14a和下电极滚轮14b夹紧。由上电极滚轮14a和下电极滚轮14b施加至凸缘段16的压力可以由来自电极控制器30的命令调节。特别地，由于上电极机构26a和下电极机构26b由支撑件28支撑在工作台24上，上电极机构26a和下电极机构26b可以相对于工件12的凸缘段16彼此同时移动，如，沿凸缘段16的宽度方向，或者沿从凸缘段16的端面向工件本体18的方向。上电极驱动单元36a和下电极驱动单元36b可以包括各自的致动器，每个致动器具有汽缸和活塞。可替换地，上电极驱动单元36a和下电极驱动单元36b可以包括各自的致动器，每个致动器具有用于垂直移动上电极滚轮14a和下电极驱动单元36b的压电装置，并且还可以包括各自的马达(诸如伺服马达之类)用于旋转上电极滚轮14a和下电极驱动单元36b。上电极机构26a包括用于检测上电极滚轮14a的角位移的角辨向器42，以便检测凸缘段16进给的距离。

缝焊设备10还包括用于在上电极滚轮14a和下电极滚轮14b之间保持并进给工件12的机械手50，以及用作用于全面控制包括机械手50的设备的控制器的控制装置52。在下文将示出上电极滚轮14a和下电极滚轮14b，并将其共同描述为电极滚轮14。

转动机构34包括在其上支撑主体22的支撑板54、旋转地安装在支撑板54上的支柱32、向下与支撑板54隔开并支撑支柱32的基座56、用于围绕支柱32的轴线(其称为转动中心轴线O)使支撑板54水平旋转预定角度的转动组件58、和旋转地安装在支撑板54的底部上并在由转动组件58旋转支撑板54时在基座56上进行滚动运动的多个滚筒60。

转动组件58包括固定地安装在支撑板54上的旋转马达62、与旋转马达62结合的减速器64、连接至旋转马达62的电机轴的小齿轮66、以及固定至基座56并与小齿轮66啮合的弓形支架68。旋转马达62例如可以包括伺服马达。

当旋转马达62由电连接至其上的电源(未示出)供电时，小齿轮66围绕它的轴线沿某一方向旋转，由此使小齿轮66和支架68保持啮合，以沿着水平面在约90度的角度范围内绕支柱32转动支撑板54(参见图3)。转动中心轴线O延伸通过工件12的凸缘段16上的焊接点Pw(压迫点)，该工件12进给在电极滚轮14之间。因此，上电极滚轮14a和下电极滚轮14b与支撑板54绕焊接点Pw在约90度的角度范围内一致地有角度地移动(参见图1和3)。夹在电极滚轮14之间并由此被焊接的工件12的凸缘段16上的焊接点Pw，保持与支柱32的转动中心轴线O垂直对齐(参见图1)。

图4以片段透视图示出了工件12进给在电极滚轮14之间的同时，在工件12由机械手50保持时被接缝焊接的方式。

如图1和4所示，机械手50包括熟知的工业多关节机械手，其是可编程操作的。机械手50可以用安装在在臂70的顶端的工件保持夹具72来保持工件12，并且可以将工件12移至期望位置和期望姿势。工件保持夹具72连接至臂70顶端的凸缘74，测压元件(load cell)76夹在它们之间。

测压元件76包括熟知的六轴(六分力)测压元件，包括固定至直的中空圆筒形容器(未示出)中的承载构件的多个应变计。测压元件76可以检测沿着三个轴的力，包括作为正交坐标系统的测压元件坐标系统C1的X1轴、Y1轴和Z1轴，以及检测围绕这三个轴的力矩(所述力和力矩也称为″六轴数据″)(参见图4)。

在图4中，还示出了形成另一个正交坐标系统的参考坐标系统C，具有Z轴，沿所述Z轴电极滚轮14在其上的焊接点Pw处压迫工件12(Z方向)、机械手50在其上的焊接点Pw处进给工件12所沿的X轴(X方向)、以及垂直于Z轴和X轴延伸的Y轴(Y方向)。

在控制装置52的控制下，根据预设教导数据，机械手50操作为在所有时间在焊接点Pw处沿X方向进给工件12。当机械手50操作时，参考坐标系统C被固定，而测压元件坐标系统C1根据机械手50的臂70的操作角度而旋转。因此，在缝焊设备10进行正常焊接操作时，参考坐标系统C和测压元件坐标系统C1的各个轴相互移位(参见图4)。

为了在工件12的凸缘段16上进行缝焊工艺，如图5A所示，机械手50在焊接点Pw处进给工件12所沿的X方向上保持与旋转的电极滚轮14进给工件12所沿的Xe方向对准。在这种情况中，作为力沿Y方向施加的Y方向载荷Fy为0(参见图5A中的虚线箭头)。凸缘段16的已经由电极滚轮14焊接的部分称为焊接轨迹B。为了改善焊接质量，优选的是从凸缘段16的端面16a至焊接轨迹B的距离L基本上恒定。

根据本实施方式，如图5B所示，机械手50在焊接点Pw处进给工件12所沿的X方向和旋转的电极滚轮14进给工件12所沿的Xe方向，被有意且明确地保持为相互不对准。也就是说，电极滚轮14压向工件本体18，以使(旋转的电极滚轮14进给工件12所沿的)Xe方向相对于(机械手50在焊接点Pw处进给工件12所沿的)X方向倾斜。更具体地，如图1和4所示，转动机构34围绕支柱32旋转主体22，以将X方向和Xe方向保持为相互有角度地隔开角度θ，该角度大于0°但等于或小于10°。电极滚轮14被压迫为使得其前端相对于电极滚轮14行进所沿的Xc方向(参考图5B中的点划线)移位到更靠近工件本体18处。因此，电极滚轮14行进所沿的Xc方向相对于凸缘段16焊接所沿的方向(焊接基准线A的方向)倾斜。在这种情况中，转动机构34围绕支柱32转动主体22，以使焊接基准线A方向和Xc方向之间的角度θ大于0°但等于或小于10°。

为了使该角度θ大于0°但等于或小于10°，如图5B所示，Xc方向倾斜于焊接基准线A，以使电极滚轮14的前端更靠近工件本体18。此时，Y方向载荷Fy被检测为正载荷，如，+0.2kN。由于Y方向载荷Fy根据该角度θ改变，因此预设Y方向载荷Fy的范围(容许范围)，以满足该角度θ，该角度θ大于0°但等于或小于10°，并且控制转动机构34以将由测压元件76检测的Y方向载荷Fy保持在容许范围内。如果角度θ太大，则阻止了电极滚轮14的旋转，并且电极滚轮14倾向于在凸缘段16上行进时在其上滑动，导致焊接质量降低。

根据本实施方式，如图1和6所示，缝焊设备10还包括滚筒80和用于调节滚筒80的位置的滚筒调节装置82，滚筒80抵靠在工件12的凸缘段16的端面16a上。

滚筒80为绕线筒形状，其通常为圆筒形。滚筒80具有圆周面，其沿着它的轴线在其轴向相对端面之间平滑地凹入，具有比轴向相对端面的直径小的轴向中间直径。因此，工件12的凸缘段16的端面16a容易保持为抵靠在滚筒80的轴向中间区域上。

滚筒调节装置82包括活动轴84和设置在电极控制器30上的滚筒控制装置86(控制器)，活动轴84具有安装在支撑件28上的近端和其上旋转地安装滚筒80的远端，滚筒控制装置86(控制器)用于控制活动轴84轴向移动的距离，即，活动轴84延伸或缩回的距离。活动轴84优选包括气动缸、液体压力缸(包括液压缸)、丝杠机构等。当活动轴84轴向移动时，活动轴84可以沿活动轴84的轴向方向使凸缘段16的端面16a移位，由此改变从凸缘段16的端面16a至焊接轨迹B的距离L。换句话说，通过控制活动轴84伸或缩的距离，从凸缘段16的端面16a至焊接轨迹B的距离L可以保持为基本恒定。这种基本恒定的距离指的是在3σ条件下偏离预定距离1.5或更小范围的距离。

滚筒控制装置86可以进行位置控制过程(参见图7)、速度控制过程(参见图9)和转矩控制过程(参见图10)。

为了使用滚筒控制装置86进行位置控制过程，如果活动轴84包括丝杠机构，则如图7所示，滚筒控制装置86包括与活动轴84结合的用于检测丝杠机构的马达90的角位移的角辨向器92、基于来自角辨向器92的信号用于计算活动轴84伸或缩的距离的伸出/收缩距离计算器94、用于计算凸缘段16进给的恒定距离的进给距离计算器96、用于存储包含关于活动轴84伸或缩距离的教导数据(对于凸缘段16进给的每个恒定距离设定和配置所述教导数据)的存储器100、用于针对凸缘段16进给的每个恒定距离从存储器100中的第一信息表98中读取教导数据的数据读取器102、以及马达控制器104，该马达控制器用于基于由数据读取器102读出的教导数据和由伸展/收缩距离计算器94计算的关于活动轴84伸出或缩回的距离而控制马达90。

基于来自结合在上电极机构26a中的角辨向器42(参见图1)的被检测到的信号，进给距离计算器96计算凸缘段16进给的恒定距离。进给距离计算器96在每次计算恒定距离时输出脉冲信号。基于从进给距离计算器96输出的脉冲信号，数据读取器102从第一信息表98周期性地(顺序地)读出教导数据。马达控制器104控制马达90，以伸展或收缩活动轴84，从而使从第一信息表98读出的教导数据和由伸展/收缩距离计算器94计算出的距离相等。以这种方式，可以使从凸缘段16的端面16a至实际焊接轨迹B的距离L基本恒定。

例如，如图8所示，假设凸缘段16的端面16a的沿直线方向延伸的第一平直部Z1、凸缘段16的端面16a弯曲的角部Z2和凸缘段16的端面16a的沿直线方向延伸的第二平直部Z3被顺序接缝焊接。在第一平直部Z1上，电极滚轮14行进所沿的Xc方向倾斜于第一平直部Z1被焊接所沿的方向，即，在第一平直部Z1上建立的直的焊接基准线A1的方向。同时，基于为第一平直部Z1确定的教导数据，控制活动轴84伸或缩的距离(参见图6)，以使从端面16a至凸缘段16的第一平直部Z1中的实际焊接轨迹B(参见图5B)的距离L基本上与为第一平直部Z1预设的给定距离一致。与为第一平直部Z1预设的距离基本一致的距离L指的是在3σ条件下偏离预定距离1.5或更小范围的距离。这种定义应当适用于下文将描述的其中使距离L基本与任何预设距离一致的内容。

在角部Z2上，电极滚轮14行进所沿的Xc方向相对于角部Z2焊接所沿的方向，即相对于与在角部Z2上建立的弯曲焊接基准线A2相切的方向Xd，倾斜。同时，基于为角部Z2确定的教导数据，控制活动轴84伸或缩的距离，以使从端面16a至凸缘段16的角部Z2中的实际焊接轨迹B的距离L基本上与为角部Z2预设的给定距离一致。

在第二平直部Z3上，与第一平直部Z1一样，电极滚轮14行进所沿的Xc方向倾斜于第二平直部Z3被焊接所沿的方向，即，在第二平直部Z3上建立的直的焊接基准线A3的方向。同时，基于为第二平直部Z3确定的教导数据，控制活动轴84伸或缩的距离，以使从端面16a至凸缘段16的第二平直部Z3中的实际焊接轨迹B的距离L基本上与为第二平直部Z3预设的给定距离一致。

在上述实施方式中，从凸缘段16的端面16a至实际焊接轨迹B的距离L保持为基本上与取决于凸缘段16的形状的预设距离一致。然而，所述距离L也可以保持为基本与恒定距离一致，而不管凸缘段16的形状。

如图9所述，为了用滚筒控制装置86进行速度控制过程，滚筒控制装置86包括与活动轴84结合的用于检测丝杠机构的马达90的角位移的角辨向器92、用于基于来自角辨向器92的检测到的信号而计算活动轴84伸或缩的距离的伸展/收缩距离计算器94、用于计数参考时钟信号并为每个恒定进给时间输出脉冲信号的定时器110、用于储存第二信息表112(其中包含关于每个恒定进给时间活动轴84伸或缩距离的教导数据(为每个恒定进给时间设定和配置所述教导数据)的存储存储器100、用于为每个恒定进给时间从存储器100中的第二信息表112读取教导数据的数据读取器102、以及用于基于由数据读取器102读取的教导数据和由伸展/收缩距离计算器94计算的关于活动轴84伸或缩距离的信息，而控制马达90的马达控制器104。

基于从定时器110输出的脉冲信号，数据读取器102从第二信息表112周期性地(顺序地)读出教导数据。马达控制器104控制马达90，以伸展或收缩活动轴84，从而使伸展/收缩距离计算器94计算的距离和从第二信息表112读出的教导数据相等。以这种方式，可以使从凸缘段16的端面16a至实际焊接轨迹B的距离L基本恒定。

为了采用滚筒控制装置86进行转矩控制过程，如图10所示，滚筒控制装置86包括位于活动轴84和支撑件28之间的用于检测轴向施加至活动轴84的压力的压力传感器114、用于基于来自压力传感器114的检测到的信号(即表示施加至活动轴84的当前压力的信号)和预设恒定压力(即存储在寄存器116中的压力信息)来确定活动轴84伸展或收缩所沿的方向的伸展/收缩方向计算器118、以及用于基于来自压力传感器114的检测到的信号、来自寄存器116的压力信息和由伸展/收缩方向计算器118确定的与活动轴84伸或缩所沿的方向相关的信息，而控制马达90的马达控制器104。

马达控制器104给马达90通电，以沿一个或另一方向，基于来自伸展/收缩方向计算器118的表示活动轴84伸或缩方向的方向信息，使旋转轴旋转。马达控制器104控制马达90，以伸展或收缩活动轴84，从而使由来自压力传感器114的由检测到的信号表示的压力与预设恒定压力相等。以这种方式，可以使从凸缘段16的端面16a至实际焊接轨迹B的距离L基本恒定。

如上文描述的那样构造了主要根据本实施方式的缝焊设备10。接下来，下文将描述缝焊设备10的操作和优点。

在焊接过程中，工件12最初由机械手50的包括工件保持夹具72的臂70保持。

当臂70启动时，在工件12沿着电极滚轮14之间的焊接基准线A进给时，由此保持的工件12可以容易地移位至期望姿态(参见图1和4)。在控制装置52的控制下，由分别由上电极机构26a和下电极机构26b旋转的上电极滚轮14a和下电极滚轮14进给的工件12的运动，与由臂70进给的工件12的运动同步。上电极机构26a和下电极机构26b的旋转速度由例如从控制装置52输出的马达控制信号控制。控制装置52被预先提供对应于焊接基准线A等的期望的数值控制信息。机械手50被控制为基于从机械手控制器输出的机械手控制信号而进行各种动作。

随后，臂70操作为使工件12的凸缘段16夹在上电极滚轮14a和下电极滚轮14b之间(参见图6)。

上电极滚轮14a和下电极滚轮14b被上电极机构26a和下电极机构26b彼此隔开给定距离。基于来自电极控制器30的命令，上电极驱动单元36a和下电极驱动单元36b使第一臂构件38a和第二臂构件38b朝向彼此移位，由此将工件12的凸缘段16(焊接起始位置)夹在上电极滚轮14a和下电极滚轮14b之间。上电极驱动单元36a和下电极驱动单元36b压迫上电极滚轮14a和下电极滚轮14b朝向彼此，以在凸缘段16上施加一定的压力。所述压力沿图4中的Z轴方向，即，沿与转动中心轴线O对齐的方向施加。

随后，控制装置52控制电源装置(未示出)，以向已经夹住工件12的凸缘段16的上电极滚轮14a和下电极滚轮14b供应电流。同时，上电极滚轮14a和下电极滚轮14b被旋转，以沿着焊接基准线A接缝焊接工件12的凸缘段16(参见图6)。

因此，当工件12被接缝焊接时，电极滚轮14被压迫以相对于电极滚轮14行进所沿的方向使电极滚轮14的前端更靠近工件本体18，由此使由旋转电极滚轮14进给的工件12所沿的方向相对于由机械手50进给工件12所沿的方向倾斜。更具体地，如图5B所示，转动机构34围绕支柱32旋转主体22，以保持机械手50进给工件12所沿的X方向和旋转的电极滚轮14进给工件12所沿的Xe方向，彼此以大于0°但等于或小于10°的角度θ成角度地间隔开。此外，滚筒控制装置86伸展或收缩活动轴84，以沿活动轴84的轴向方向移位凸缘段16的端面16a(滚筒80保持为与该端面抵靠)。因此，通过简单地伸展或收缩活动轴84，可以容易地改变从凸缘段16的端面16a至实际焊接轨迹B的距离L。换句话说，通过控制活动轴84伸或缩的距离，可以使从凸缘段16的端面16a至实际焊接轨迹B的距离L基本恒定。

采用根据本实施方式的缝焊设备10，由于上电极滚轮14a和下电极滚轮14b沿凸缘段16宽度方向的运动被支撑件28相互同步，因此上电极滚轮14a和凸缘段16之间的接触点以及下电极滚轮14b和凸缘段16之间的接触点保持为相互对准。因此，在凸缘段16被上电极滚轮14a和下电极滚轮14b牢固地夹持时，可以可靠地焊接凸缘段16。

由于转动机构34将电极滚轮14压向工件本体18，则由上电极滚轮14a和下电极滚轮14b形成的焊接轨迹B不从预设的焊接基准线A上偏离。具体地，焊接轨迹B不会从焊接基准线A移开且不移向凸缘段16的端面16a。焊接轨迹B也不从凸缘段16上移位(脱轨)。

滚筒80保持为抵靠在凸缘段16的端面16a上，并且滚筒80由滚筒调节装置82调节位置。因此，可以使从凸缘段16的端面16a至焊接轨迹B的距离L基本上恒定。特别地，由于电极滚轮14被压向工件本体18，则凸缘段16的端面16a保持为一直抵靠在滚筒80上。因此，可以容易地识别滚筒80的当前位置，或者换句话说，可以容易地将滚筒80的当前位置认定为凸缘段16的端面16a的位置。因此容易用滚筒调节装置82调节滚筒80的位置。还防止电极滚轮14咬入工件本体18。

采用根据本实施方式的缝焊设备10，如上所述，根据凸缘段16的其中端面16a平直延伸的平直部分和凸缘段16的其中端面16a弯曲的角部，可以使由电极滚轮14形成的从凸缘段16的端面16a至焊接轨迹B的距离L基本恒定。不需要在仅仅为了使焊接轨迹B与焊接基准线A对准的试验基础上接缝焊接大量工件。而是，可以基于例如已经由三维CAD系统在几何上确定的教导数据，简单地接缝焊接工件12。

在上述实施方式中，构成滚筒调节装置82的组件的活动轴84的近端安装在支撑件28上。图11示出了第一变型，其中活动轴84由弹性构件120支撑在支撑件28上，并且活动轴84具有可垂直移动的近端。图12示出了第二变型，其中活动轴84被支撑在位于电极滚轮14中的至少一个(如，上电极滚轮14a)和支撑件28之间的臂构件上。

更具体地，根据图11中示出的第一变型，两个水平板构件，即，第一板构件122a和第二板构件122b安装在支撑件28的面向电极滚轮14的表面上。而且，垂直导轨124安装在支撑件28的同一表面上，位于第一板构件122a和第二板构件122b之间。活动轴84的近端可滑动地安装在导轨124上。用作弹性构件120的弹簧126连接在第一板构件122a和活动轴84之间，以及第二板构件122b和活动轴84之间。

根据第一变型，即使凸缘段16具有垂直曲折形状，在接缝焊接凸缘段16时，滚筒80可以顺着凸缘段16的垂直曲折形状。因此，可以令人满意地接缝焊接可能属于复杂形状的凸缘段16。

根据图12中示出的第二变型，向下延伸板128连接至上电极机构26a的第一臂构件38a的面向第二臂构件38b的下表面。而且，活动轴84的近端连接至板128的面向电极滚轮14的表面。

根据第二变型，可以使活动轴84的最大行程变小，而不管上电极机构26a的从上电极滚轮14a至支撑件28的长度。因此，可以减小滚筒调节装置82的尺寸。

使电极滚轮14旋转的转动机构34不限于图1和3中示出的结构细节，而是可以为任何结构，只要转动机构34能够使电极滚轮14围绕焊接点Pw旋转。

在上述实施方式中，测压元件76用来检测Y方向载荷。然而，可以使用能够检测Y方向载荷的任何配置或任何类型的检测器。代替位于机械手50的工件保持夹具72和凸缘74之间，测压元件76可以位于能够适合检测和计算Y方向载荷的任何位置上。

虽然已经示出并详细描述了本发明的某些优选实施方式，但应当理解，在不悖离本发明的由随后的权利要求提出的保护范围的前提下可以对所述实施方式进行各种改变和修改。

Claims (7)

1.一种用于焊接围绕工件(12)的工件本体(18)延伸的凸缘段(16)的缝焊设备，包括：

两个旋转电极(14)，用于在缝焊所述凸缘段(16)时在其间夹持所述凸缘段(16)；

支撑件(28)，用于使所述两个旋转电极(14)在所述凸缘段(16)的宽度方向上的运动彼此同步；

电极压迫装置(34)，用于将所述两个旋转电极(14)中的至少一个压向所述工件本体(18)；

滚筒(80)，抵靠在所述凸缘段(16)的端面上；和

滚筒调节装置(82)，用于调节所述滚筒(80)的位置，

其中所述电极压迫装置(34)压迫所述旋转电极(14)，以相对于旋转电极(14)在所述凸缘段(16)上行进的方向使所述旋转电极(14)的前端更靠近所述工件本体(18)，由此使所述旋转电极(14)行进的方向相对于焊接所述凸缘段(16)的方向倾斜，以及

所述旋转电极(14)行进的方向倾斜，以相对于旋转电极(14)在所述凸缘段(16)上行进的方向使所述旋转电极(14)的前端更靠近所述工件本体(18)。

2.根据权利要求1所述的缝焊设备，其中焊接所述凸缘段(16)的方向和所述旋转电极(14)行进的方向以大于0°但等于或小于10°的角度(θ)成角度地相互间隔开。

3.根据权利要求1所述的缝焊设备，其中所述滚筒调节装置(82)包括：

安装在所述支撑件(28)上的活动轴(84)，所述滚筒(80)安装在所述活动轴(84)的远端上；和

控制器(86)，用于控制所述活动轴(84)伸出或缩回的距离。

4.根据权利要求1所述的缝焊设备，其中所述滚筒调节装置(82)包括：

活动轴(84)，其由弹性构件(126)安装在所述支撑件(28)上并且在所述两个旋转电极(14)排列的方向上可移动，所述滚筒(80)安装在所述活动轴(84)的远端上；和

控制器(86)，用于控制所述活动轴(84)伸出或缩回的距离。

5.根据权利要求1所述的缝焊设备，其中所述滚筒调节装置(82)包括：

活动轴(84)，支撑在位于所述两个旋转电极(14)中的至少一个和所述支撑件(28)之间的臂构件(38a)上，所述滚筒(80)安装在所述活动轴(84)的远端上；和

控制器(86)，用于控制所述活动轴(84)伸出或缩回的距离。

6.一种用于在围绕工件(12)的工件本体(18)延伸的凸缘段(16)夹在两个旋转电极(14)之间时焊接所述凸缘段(16)的缝焊方法，该方法包括下述步骤：

使所述两个旋转电极(14)在所述凸缘段(16)的宽度方向上的运动彼此同步；

在将所述两个旋转电极(14)中的至少一个压向所述工件本体(18)并将滚筒(80)保持为抵靠在所述凸缘段(16)的端面上时，缝焊所述凸缘段(16)；以及

压迫所述旋转电极(14)，以相对于所述旋转电极(14)在所述凸缘段(16)上行进的方向使所述旋转电极(14)的前端更靠近所述工件本体(18)，由此使所述旋转电极(14)行进的方向相对于焊接所述凸缘段(16)的方向倾斜，以及

所述旋转电极(14)行进的方向倾斜，以相对于旋转电极(14)在所述凸缘段(16)上行进的方向使所述旋转电极(14)的前端更靠近所述工件本体(18)。

7.根据权利要求6所述的缝焊方法，其中焊接所述凸缘段(16)的方向和所述旋转电极(14)行进的方向以大于0°但等于或小于10°的角度(θ)成角度地相互间隔开。

Images