CN103894746A - 用于对铝进行焊接的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于对铝进行焊接的方法，其中至少一个力传感器测量两个焊接电极间的作用于有待焊接的铝制元件的力并将其测量值传输给焊接调节机构，该机构直至额定焊接时间结束前相应地在能预先给定的部分时间间隔里并且/或者在能预先给定的部分时间间隔结束后计算所测量的力的至少一个绝对值和/或至少一个斜率并相应地加以保存，并且焊接调节机构将所测量的力的所测量的绝对值和/或斜率与参考值和/或参考曲线比较并算出从比较中产生的调节差，在额定焊接时间结束后焊接调节机构设置并设立用于在紧接在额定焊接时间后的焊接延长时间里根据在额定焊接时间结束的时刻并且/或者在额定焊接时间里测量的调节差的大小向焊接电极加载恒定高度的电流。

Description

用于对铝进行焊接的方法

技术领域

本发明涉及一种按权利要求1的前序部分所述的用于对铝进行焊接的焊接方法，其中至少一个力传感器测量两个焊接电极之间的作用于有待焊接的铝制元件的力并且将其测量值传输给焊接调节机构。在此所述焊接调节机构直至额定焊接时间结束之前相应地在能够预先给定的部分时间间隔里并且/或者在能够预先给定的部分时间间隔结束之后计算所测量的力的至少一个绝对值和/或至少一个斜率并且相应地加以保存，其中所述焊接调节机构将所测量的力的所测量的绝对值和/或斜率与参考值和/或参考曲线进行比较并且算出从所述比较中产生的调节差。

背景技术

所述类型的焊接方法对于钢的焊接来说已经为人所知。在这样的焊接方法中，焊接调节机构因此比如可以对若干焊接参数进行监控并且尤其对输送给所述焊接电极的电流进行调节。但是，这样的已经熟知的焊接方法不能运用到对铝的焊接的特殊的要求上。与钢相比，铝显示出巨大的物理的和化学的差别。比如铝和钢的区别在于相应的熔化温度，所述熔化温度对于钢来说大约为1500℃并且对于铝来说大约为660℃。同样必须考虑到高熔点的氧化层（熔化温度大约为2040℃），所述氧化层包裹着有待焊接在一起的铝制件并且阻碍焊接。除此以外，与钢相比，铝具有大约提高了四倍的导热能力。由于提高的导热能力，尤其在有待焊接的位置也就是焊接位置上出现特别快的散热现象，由此比如可能在所述焊接位置处或者焊接位置的区域中出现结构上的裂纹和/或气塞。换句话说，这样的为钢的焊接设置的运用到铝的焊接上的焊接方法导致具有较低质量的焊接点并且就此而言比如具有太低的强度和/或结构上的损伤。

发明内容

有待解决的任务是，说明一种用于对铝进行焊接的焊接方法，该焊接方法能够在避免上面提到的问题的情况下特别容易并且成本低廉地对铝进行焊接。

现在为了说明一种用于对铝进行焊接的能够特别容易并且成本低廉地实现对铝的焊接的焊接方法，本发明尤其利用这样的构思，即所述焊接调节机构设置并且设立用于在额定焊接时间结束之后在紧接在所述额定焊接时间之后的焊接延长时间里根据在所述额定焊接时间结束的时刻和/或在所述额定焊接时间里测量的调节差的大小来向所述焊接电极加载具有额定的数值的电流。

在此“额定焊接时间”表明相应的焊接时间间隔，该焊接时间间隔相当于钢的能够预先给定的焊接时间比如最小焊接时间或者理想焊接时间。

借助于紧接在所述额定焊接时间之后的焊接延长时间的采用，来额外地对在所述额定焊接时间结束之后还没有符合特定的质量的焊接点进行补充焊接。在此可以在两个焊接电极之间在由所述力传感器测量的力上测量所述焊接点的质量。这样的焊接延长时间因此比如引起增厚现象，也就是焊接位置的强化。在此，所述调节差的大小，也就是说比如所测量的力的绝对值的比如偏离参考值的偏差的大小是用于所述焊接延长时间的长度的尺度，其中所测量的力的绝对值是用于相应的焊接点的质量的标志，并且其中所述参考值可以优选被视为理想值。尤其可以适用这样的准则，即这样的调节差越大，所述焊接延长时间就越长。就这一点而言，通过这样的补充焊接相应地在所述额定焊接时间结束之后提高并且优化相应的焊接位置的质量也就是说对其进行精整。因此，利用这样的焊接方法通过这里要求权利的焊接调节机构能够特别容易并且成本低廉地对铝进行焊接。

按照至少一种实施方式，所述用于对铝进行焊接的焊接方法包括至少一个力传感器，该力传感器测量两个焊接电极之间的作用于有待焊接的铝制元件的力并且将其测量值传输给焊接调节机构，其中所述焊接调节机构直至额定焊接时间结束之前相应地在能够预先给定的部分时间间隔里并且/或者在能够预先给定的部分时间间隔结束之后计算所测量的力的至少一个绝对值和/或至少一个斜率并且相应地加以保存。在此所述焊接调节机构将所测量的力的所测量的绝对值和/或斜率相应地与参考值和/或参考曲线进行比较并且算出从所述比较中产生的调节差。在此所述焊接调节机构设置并且设立用于在所述额定焊接时间结束之后在紧接在所述额定焊接时间之后的焊接延长时间里根据在所述额定焊接时间结束的时刻并且/或者在所述额定焊接时间里测量的调节差的大小来向所述焊接电极加载恒定高度的电流。

按照至少一种实施方式，在所述额定焊接时间里所述焊接调节机构根据所述调节差的大小来向所述两个焊接电极加载不同的电流值，其中在所述部分时间间隔里将所述电流值保持恒定。就此而言，在所述额定焊接时间之内的焊接过程中就已经可以通过所述焊接调节机构比如连续地对所述焊接位置进行监控。在偏离理想值时，也就是说在调节差大于零时，所述焊接调节机构可以向所述焊接电极比如加载更高的电流值，用于在额定焊接时间里就已经更大程度地对焊接位置进行加热或者将所述焊接位置增厚。因此，通过在这样的部分时间间隔里将所述电流值保持恒定的做法，所述焊接调节机构可以特别容易地计算并且保存所测量的力的所测量的绝对值和/或斜率，由此可以通过所述焊接调节机构进行特别快的并且及时的调节。

按照至少一种实施方式，由所述焊接调节机构将在额定焊接过程中所述力的由所述焊接调节机构所保存的时间上的实际曲线与保存在所述焊接调节机构的额定曲线进行比较，并且根据从中产生的调节差由所述焊接调节机构调节并且确定所述焊接延长时间的长度和/或在所述焊接延长时间里所使用的电流值。这样的额定曲线可以相当于已经保存在所述焊接调节机构中的参考曲线。比如而后就涉及额定曲线，也就是说所述参考曲线就是力-时间-曲线和/或力-电流-曲线。现在所述实际曲线的偏离所述额定曲线的偏差越大，焊接延长时间就可以设计得越长。

按照至少一种实施方式，所述力传感器布置在焊接钳或者焊接钳的驱动装置上并且连接在所述焊接调节机构的模拟的输入端上。因此，这样的至少布置在所述焊接钳的区域中的力传感器可以尽可能直接地并且比如在没有使用额外的传输元件的情况下测量所述两个焊接电极之间的力并且将其传输给所述焊接调节机构的模拟的输入端。

按照至少一种实施方式，所述在焊接延长时间里的电流的电流值至少是在所述额定焊接时间结束的时刻加载在所述焊接电极上的电流值的0.7倍并且最高1.3倍优选至少0.8倍并且最高1.2倍。尤其所述在焊接延长时间里的电流值可以是在所述额定焊接时间结束的时刻加载在所述焊接电极上的电流值。就此而言，在所述焊接延长时间里需要通过所述焊接调节机构进行的调节的开销尽可能地小，因为对于这样的焊接延长时间来说必需的调节参数对于所述焊接调节机构来说在所述额定焊接时间里已经知悉。因此，在所述焊接延长时间里，比如通过所述电流值的保持以尽可能小的开销来延长焊接时间，而在这种情况下比如不必以麻烦的方式方法在所述焊接延长时间里仍然调整电流值。

按照至少一种实施方式，所述部分时间间隔具有至少700ms并且最高1300ms优选至少800ms并且最高1200ms的持续时间。尤其所述部分时间间隔的持续时间可以刚好为1ms。通过这样的持续时间，一方面保证，通过所述焊接调节机构来有效地也就是说连续地比如调节所述电流值并且另一方面通过所述焊接调节机构可以以尽可能小的开销来实施对于焊接点的监控。尤其所述焊接调节机构可以在至少350ms到期之后测量所述焊接电极上的力。事实表明，这样设计的测量周期对于所述焊接调节机构来说在开销和成本方面特别实用。

按照至少一种实施方式，在所述额定焊接时间里实施飞溅物检测，其中在至少700ms并且最高1300ms优选至少800ms并且最高1200ms的部分时间间隔中借助于检查机构来检查，是否出现了焊接飞溅物。尤其可以每1000ms检查一次。比如焊接飞溅物在具有太高的热的位置上或者在通过所述焊接电极用太大的力加载的位置上产生。如果现在通过所述检查机构检测到这样的焊接飞溅物，那么这就比如可以通过所述焊接调节机构的操控来提高焊接电流并且延长焊接时间，用于对比如通过焊接飞溅物引起的能量损失进行补偿。尤其第一和/或紧随其后的焊接飞溅物的时刻和/或大小和/或影响可以是用于所述焊接延长时间的长度的尺度。比如可以适用这一点，即出现的焊接飞溅物越多，所述焊接延长时间的持续时间就越长。因此，这样的连续的对可能的焊接飞溅物的监测代表着一种额外的特别容易的并且成本低廉的对相应的焊接位置的质量进行监控和检查的可行方案。

按照至少一种实施方式，在探测焊接飞溅物时，所述检查机构设立并且设置用于用对于这样的探测来说表征的电流调节序列来继续所述焊接过程。比如这样的电流调节序列包括焊接电流的提高。换句话说， “表征的”因此意味着，这样的电流调节序列与所述第一和/或紧随其后的焊接飞溅物的时刻和/或大小和/或影响相匹配并且/或者取决于所述第一和/或紧随其后的焊接飞溅物的时刻和/或大小和/或影响。

按照至少一种实施方式，所述焊接调节机构的调节功能和/或所述检查机构的探测功能能够借助于操作元件来设定和/或激活。尤其所述操作元件可以是输入屏比如是触摸屏或者电脑。就此而言，借助于所述操作元件根据铝上的焊接位置的所期望的质量按照比如车身制造中的要求不仅可以调节所述焊接调节机构而且可以设定所述探测功能。

除此以外，说明一种用于对铝进行焊接的焊接装置。比如可以借助于这里所说明的方法来操作这里所说明的如结合上面提到的实施方式中的一种或者数种实施方式所描述的一样的焊接装置。也就是说，为这里所说明的方法所列举的特征也为这里所说明的焊接装置而公开并且反之亦可。

按照至少一种实施方式，所述用于对铝进行焊接的焊接装置包括至少一个力传感器，借助于所述力传感器能够测量两个焊接电极之间的作用于有待焊接的铝制元件的力并且借助于所述力传感器能够将所测量的力测量值传输给焊接调节机构，其中借助于所述焊接调节机构直至额定焊接时间结束之前相应地在能够预先给定的部分时间间隔里并且/或者在能够预先给定的部分时间间隔结束之后能够计算并且能够保存所测量的力的至少一个绝对值和/或至少一个斜率，并且其中借助于所述焊接调节机构能够将所测量的力的所测量的绝对值或者斜率分别与参考值和/或参考曲线进行比较并且能够算出从所述比较中产生的调节差。所述焊接调节机构设置并且设立用于在所述额定焊接时间结束之后在紧接在所述额定焊接时间之后的焊接延长时间里根据在所述额定焊接时间结束的时刻并且/或者在所述额定焊接时间里测量的调节差的大小来向所述焊接电极加载恒定高度的电流。

在此，所述在这里要求权利的用于对铝进行焊接的焊接装置具有已经结合所述焊接方法所提到的优点和特性。

附图说明

下面借助于实施例和所属的附图对这里所说明的焊接方法以及这里所说明的焊接装置进行详细解释。其中：

图1是这里所说明的焊接装置的以及这里用在该附图中所描绘的焊接装置来实施的这里所说明的焊接方法的示意图；并且

图2是这里所说明的焊接调节机构的一种实施例的示意图。

具体实施方式

在图1中示出的用于对铝进行焊接的焊接装置1000包括力传感器1，借助于该力传感器能够测量两个焊接电极2a、2b之间的作用于有待焊接的铝制元件2的力并且借助于该力传感器能够将所测量的力测量值传输给焊接调节机构5。

此外，借助于所述焊接调节机构5直至额定焊接时间结束前相应地在能够预先给定的部分时间间隔里并且/或者在能够预先给定的部分时间间隔结束之后计算所测量的力的至少一个绝对值和/或至少一个斜率并且相应地加以保存，其中借助于所述焊接调节机构5能够将所测量的力的所测量的绝对值和/或斜率分别与参考值和/或参考曲线进行比较并且能够算出从所述比较中产生的调节差。

尤其所述焊接调节机构设置并且设立用于在额定焊接时间结束之后在紧接在所述额定焊接时间之后的焊接延长时间里根据在所述额定焊接时间结束的时刻和/或在所述额定焊接时间里测量的调节差的大小来向所述焊接电极加载具有额定的数值的电流。尤其在按图1的实施例中，所述力传感器1布置在焊接钳9上，其中所述力传感器1连接在所述焊接调节机构5的模拟的输入端51上并且将其测量值4传输给所述模拟的输入端51。可以视所连接的传感器的情况通过操作元件7来给所述接头51设定参数。

通过这样的操作元件7来激活所述焊接调节机构5的调节功能，其中通过这样的操作元件可以通过对于运行模式版本的设定来为材料铝实施所述焊接调节机构5的调节功能。将这样的运行模式版本调节到数值“铝”。

除此以外，在所述焊接调节机构5与所述焊接电极2a、2b之间串联地中间布置了用于进行电压变换的变压器10。所述变压器10通过所述焊接调节机构5的电压接头53和54来操控或者说通过这些电压接头来加载能够预先给定的电压。此外，电流传感器11将其测量值12传输给所述焊接调节机构5的测量输入端55。

在焊接过程中也就是说在额定焊接时间里，在每个半波（500μs）里通过所述模拟的接口51来测量力信号。对所测量的力值进行定标、求平均值并且将其保存在所述焊接调节机构5中。

在当前的实施例中，每个部分时间间隔的长度都刚好为一毫秒。在每个部分时间间隔里或者每个部分时间间隔的结束的时刻，为能够预先给定的时段计算所述力的绝对值和所述力的曲线的斜率。根据所述焊接装置1000处于所述焊接过程的哪个时段里来调节到所述绝对值、所述斜率或者这二者的组合。为此，将实际值与来自同样保存在所述焊接调节机构5和/或所述焊接装置1000中的参考曲线的相应的数值进行比较，并且从中确定所述调节差。从这个差别中计算电流值变化，将所述电流值变化转交给下级的调节器。就参数设定的极限（最小值、最大值）对所计算的电流值变化进行监控并且在所述额定电流时间里作为新的电流值予以提供。

此外，通过所述焊接装置1000在所述焊接方法100中借助于检查机构8来实施飞溅物检测，其中在这种情况下所述检查机构8也在刚好一毫秒的时间间隔里检查，是否出现了焊接飞溅物。如果是这种情况，那就中断上面所描述的调节功能并且实施对于焊接飞溅物的这样的探测来说表征的电流调节序列，其中在所述电流调节序列结束之后再次进行焊接过程。为此，在所述操作元件7中同样存在着使用者可以利用的参数。如果在所述焊接方法之内达到了能够预先给定的参数化的额定焊接时间，那就如上面已经提到的那样实施用于确定焊接延长时间的功能。为此，首先在所述额定焊接时间结束之前将力信号的以往的实际曲线与所述参考曲线的曲线进行比较。从所述差别中计算延长时间，将所述延长时间附加到所述额定焊接时间上。在此，所述焊接延长时间直接跟随在所述额定焊接时间后面。在这个延长时间里，将最后使用的焊接电流保持恒定，其中就至少一个参数化的极限（最小值、最大值）对所计算的延长时间进行监控。借助于所述操作元件7不仅能够设定并且能够激活所述焊接调节机构5的调节功能而且能够设定并且能够激活所述检查机构8。

在图2中更为清楚地示出了在图1中示出的焊接调节机构5。尤其图2示出了将力信号连接在所述焊接调节机构5上的情况；也就是比如将所述力信号连接到所述连接插头X9上，用于能够在控制机构中对所述力信号进行测量。能够看出，所述焊接调节机构5具有子接头52.1到位52.5，所述子接头的功能显然可以从插图中获知。此外能够看出，将由所述力传感器1测量的力-实际值传输给所述模拟的输入端51以及尤其所述子接头51.4。通过所述子接头51.1使所述力传感器1继续发挥其功能能力。因而在总体上借助于所述子接头51.1到51.6将所述力传感器1连接在所述焊接调节机构5上。

本发明没有受到借助于所述实施例所作的说明的限制。更确切地说，本发明包括每个新的特征以及特征的每种组合，这尤其包括权利要求中的特征的每种组合，即使这种特征或者这种组合本身没有明确地在权利要求和实施例中得到说明。

附图标记列表：

1                       力传感器

2a                      焊接电极

2b                     焊接电极

3                       铝制元件

4                       测量值

5                       焊接调节机构

6                       电流传感器的测量值

7                       操作元件

8                       检查机构

9                       焊接钳

10                      变压器

11                      电流传感器

51                      模拟的输入端

51.1到51.6      子接头

52                      接头

52.1到52.5      子接头

53、54              电压接头

55                      测量输入端

100                    焊接方法

1000               焊接装置

Claims (10)

1.用于对铝进行焊接的焊接方法，其中至少一个力传感器（1）测量两个焊接电极（2a、2b）之间的作用于有待焊接的铝制元件（3）的力并且将其测量值（4）传输给焊接调节机构（5），其中所述焊接调节机构（5）直至额定焊接时间结束之前相应地在能够预先给定的部分时间间隔里和/或能够预先给定的部分时间间隔结束之后计算所测量的力的至少一个绝对值和/或至少一个斜率并且相应地加以保存，并且其中所述焊接调节机构（5）将所测量的力的所测量的绝对值和/或斜率分别与参考值（7）和/或参考曲线（71）进行比较并且算出从所述比较中产生的调节差，

其特征在于，

所述焊接调节机构（5）设置并且设立用于在所述额定焊接时间结束之后在紧接在所述额定焊接时间之后的焊接延长时间里根据在所述额定焊接时间（6）结束的时刻并且/或者在所述额定焊接时间（6）里测量的调节差的大小来向所述焊接电极（2a、2b）加载恒定高度的电流。

2.按前述权利要求中任一项所述的焊接方法，

其特征在于，

在所述额定焊接时间里，所述焊接调节机构（5）根据所述调节差的大小向所述两个焊接电极（2a、2b）加载不同的电流值，其中在所述部分时间间隔里将所述电流值保持恒定。

3.按前述权利要求中任一项所述的焊接方法，

其特征在于，

由所述焊接调节机构（5）将在所述额定焊接时间里所述力的由所述焊接调节机构（5）所保存的时间上的实际曲线与保存在所述焊接调节机构（5）中的时间上的额定曲线进行比较，并且由所述焊接调节机构（5）根据从中产生的调节差来调节并且确定所述焊接延长时间的长度和/或所述焊接延长时间里的电流值。

4.按前述权利要求中任一项所述的焊接方法，

其特征在于，

所述力传感器（1）布置在焊接钳或者焊接钳（10）的驱动装置上并且连接在所述焊接调节机构（5）的模拟的输入端（51）上。

5.按前述权利要求中任一项所述的焊接方法，

其特征在于，

在所述焊接延长时间里的电流的电流值至少是在所述额定焊接时间结束的时候加载在所述焊接电极（2a、2b）上的电流值的0.7倍并且最高1.3倍优选至少0.8倍并且最高1.2倍。

6.按前述权利要求中任一项所述的焊接方法，

其特征在于，

所述部分时间间隔具有至少700ms并且最高1300ms优选至少800ms并且最高1200ms的持续时间。

7.按前述权利要求中任一项所述的焊接方法，

其特征在于，

在所述额定焊接时间里实施飞溅物检测，其中在至少700ms并且最高1300ms优选至少800ms并且最高1200ms的部分时间间隔中借助于检查机构（6）来检查是否出现了焊接飞溅物。

8.按前述权利要求中任一项所述的焊接方法，

其特征在于，

在探测焊接飞溅物时，所述检查机构（8）设立并且设置用于用对于这样的探测来说表征的电流调节序列来继续所述焊接过程。

9.按前述权利要求中任一项所述的焊接方法，

其特征在于，

所述焊接调节机构的调节功能和/或所述检查机构（8）的探测功能能够借助于操作元件（7）来设定和/或激活。

10.用于对铝进行焊接的焊接装置（1000），包括至少一个力传感器（1），借助于所述力传感器能够测量两个焊接电极（2a、2b）之间的作用于有待焊接的铝制元件（3）的力并且借助于所述力传感器能够将所测量的力测量值传输给焊接调节机构（5），其中

借助于所述焊接调节机构（5）直至额定焊接时间结束前相应地在能够预先给定的部分时间间隔里并且/或者在能够预先给定的时间间隔结束之后能够计算并且能够保存所测量的力的至少一个绝对值和/或至少一个斜率，并且其中借助于所述焊接调节机构（5）能够将所测量的力的所测量的绝对值和/或斜率分别与参考值和/或参考曲线进行比较并且能够算出从所述比较中产生的调节差，

其特征在于，

所述焊接调节机构（5）设置并且设立用于在所述额定焊接时间结束之后在紧接在所述额定焊接时间之后的焊接延长时间里根据在所述额定焊接时间结束的时刻并且/或者在所述额定焊接时间里测量的调节差的大小来向所述焊接电极（2a、2b）加载恒定高度的电流。

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