CN106041287B - 焊枪对准检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种焊枪对准检测装置。该装置包括上块体、下块体、壳体和侧面压力传感器。上块体包括具有向上开口的上焊嘴插入孔的中心部。下块体设置在上块体的下方并具有带有向下开口的下焊嘴插入孔的中心部。壳体包括设置在其中的上块体和下块体并包括各自面向上块体的外侧面和下块体的外侧面的内侧面。侧面压力传感器配置成检测由于上块体和下块体的移动而传递到壳体的内侧面的力。

Description

焊枪对准检测装置

技术领域

本发明涉及一种能够检测在点焊枪中对直的一对上焊嘴和下焊嘴是否匹配的焊枪对准检测装置。

背景技术

一种称为点焊的电阻焊接技术涉及一种用于通过在将两个或三个金属板折叠而插入在焊嘴之间时首先对一对上焊嘴和下焊嘴加压然后施加电流到所加压的焊嘴以在接触表面处产生电阻加热来焊接金属板的技术。在点焊期间，在金属构件中流动的电流的分布和加压力对焊接质量具有显著影响。此外，接触金属板的上焊嘴和下焊嘴的形状和对准也是影响焊接质量的因素。配置成包括具有约0.05mm的重复位置误差的工业用的有关节的焊接机器人、点焊枪、焊嘴修整器(tip dresser)和其他外围装置的机器人系统用于生产焊接产品。

在开始焊接操作之后，具有点焊枪的焊接机器人将焊嘴的焊接部件传递到焊嘴修整器。该焊嘴修整器去除可由加压和加热引起的任何变形和来自所述焊嘴的焊接部件的氧化膜。该焊嘴修整器也处理焊嘴的焊接部件，以恢复焊嘴的原始形状。焊嘴的中心轴线匹配设置在焊接机器人中的焊嘴的对准参考线X-X，以调整焊嘴的移动位置。然而，焊嘴的长度可由于连续的使用而随时间减小，在这点处所述焊嘴需要用新的焊嘴替换。在替换过程中，点焊枪的夹持器部件可弯曲，并且由于在焊接期间的压力和高热，上焊嘴和下焊嘴可变得不匹配。当点焊枪的上焊嘴和下焊嘴不匹配对准参考线X-X时，焊接操作是不可能的，并且当焊嘴修整器同时修整上焊嘴和下焊嘴时，不能正常切割焊接部件的形状，从而导致焊接缺陷。

点焊枪的上焊嘴和下焊嘴被设置成彼此大幅度分开。工作人员因此无法在视觉上确认与对准参考线X-X相比，所述焊嘴的中心轴线是否不匹配。因此，所述误对准可引起只能够在已经完成焊接操作之后工作人员检查产品的焊接状态时可发现的焊接缺陷。只有在已经焊接产品之后发现焊接缺陷可引起问题、时间浪费以及经济损失。

在本部分中公开的上述信息仅是帮助理解本发明的背景并且不应该理解为以任何方式限制所公开的在本文提供的主题。

发明内容

本发明提供一种焊枪对准检测装置，其配置成检测焊枪的上焊嘴和下焊嘴的对准并校正所述对准以减少焊接缺陷并改进车辆的生产成本和质量。

示例性实施例提供一种焊枪对准检测装置，其可包括上块体、下块体、壳体和侧面压力传感器。上块体可包括具有向上开口的上焊嘴插入孔的中心部。下块体可设置在上块体的下方并且可包括具有向下开口的下焊嘴插入孔的中心部。壳体可包括设置在其中的上块体和下块体，并且可具有各自面向上块体的外侧面和下块体的外侧面的内侧面。侧面压力传感器可配置成检测由于上块体和下块体的移动而传递到壳体的内侧面的力。焊枪对准检测装置也可包括上盖和下盖，所述上盖和下盖配置成分别覆盖壳体的上部和下部，以向上露出上焊嘴插入孔并向下露出下焊嘴插入孔。侧面压力传感器还可包括配置成对应于上块体的侧面的上传感器和配置成对应于下块体的侧面的下传感器。

可形成穿过上焊嘴插入孔的中心和下焊嘴插入孔的中心的参考线。此外，至少两个径向轴线可径向地与参考线垂直地形成，并且外侧面可各自与径向轴线垂直地形成。焊枪对准检测装置可额外包括设置在上块体的外侧面和壳体的内侧面之间以传递压力的压力传递部件。压力传递部件还可包括压力传递凸部和旋转构件(swivel member)，所述压力传递凸部从上块体的外侧面，所述旋转构件配置成介于压力传递凸部和壳体的内侧面之间。旋转构件可以使用球和球槽可旋转地设置在多轴线方向上。

所述球可以形成在压力传递凸部，并且所述球槽可以形成在旋转构件。压力传递凸部可以以所述球插入所述球槽的结构与旋转构件紧固。径向轴线可包括至少两个径向轴线，并且外侧面和内侧面可包括至少两个外侧面和至少两个内侧面。径向轴线也可各自以约相等的角度设置。

焊枪对准检测装置可额外包括计算器和输出单元，所述计算器配置成使用侧面压力传感器基于从外侧面朝向内侧面施加的压力计算上块体和下块体的移动方向和移动量(例如，水平移动、垂直移动、角位移等的方向和大小)，所述输出单元配置成输出由计算器计算的输出结果。输出单元可配置成在显示器上显示插入上焊嘴插入孔的上焊嘴和插入下焊嘴插入孔的下焊嘴的对准，并且用数值显示。

另一个示例性实施例提供可包括上块体、下块体、壳体、侧面压力传感器和计算器的焊枪对准检测装置。上块体可包括具有向上开口的上焊嘴插入孔的中心部。下块体可设置在上块体的下方并且可包括具有向下开口的下焊嘴插入孔的中心部。壳体可包括设置在其中的上块体和下块体并具有面向上块体的外侧面的外侧面的内侧面和面向下块体的外侧面的内侧面。侧面压力传感器可配置成检测由于上块体和下块体而传递到壳体的内侧面的力。计算器可配置成利用侧面压力传感器计算从上块体和下块体传递的压力值。计算器也可配置成基于压力值计算上块体和下块体的移动方向和移动量(例如，水平移动、垂直移动、角位移等的方向和大小)。焊枪对准检测装置还可包括输出单元，其配置成输出由计算器计算的压力值以及上块体和下块体的移动方向和移动量。根据本发明的示例性实施例，检测插入到上焊嘴的上块体的移动和插入到下焊嘴的下块体的移动的压力传感器安装在壳体中，以检测上块体和下块体的移动量和移动方向，从而容易检测上焊嘴和下焊嘴的倾斜方向和倾斜量。

附图说明

附图是在描述本发明的示例性实施例中用作参考，因此其不应该理解为本发明的技术精神限于附图。

图1是根据本发明的示例性实施例的焊接单元的侧视图；

图2是示出施加到根据本发明的示例性实施例的焊枪的焊枪对准检测装置的局部截面图；

图3是根据本发明的示例性实施例的焊枪对准检测装置的局部截面图；

图4是根据本发明的示例性实施例的焊枪对准检测装置的局部截面图；

图5A至图5D是示出基于根据本发明的示例性实施例的焊枪的对准而应用的焊枪对准检测装置的侧截面图；以及

图6是根据本发明的示例性实施例的焊枪对准检测系统的配置图。

附图标记

100：焊接单元

105：上焊嘴

110：下焊嘴

111：不匹配

200：检测装置

210：上盖

215：上块体

220：下盖

225：壳体

230：侧面压力传感器

232：上传感器

234：下传感器

240：压力传递部件

242：压力传递凸部

244：旋转构件

245：上焊嘴插入孔

300：下块体

400：球

405：球槽

600：计算器

610：输出单元

620：参考线

625：第一径向轴线

630：第二径向轴线

635：第一压力传递表面

640：第二压力传递表面

具体实施方式

本文所用的术语仅是为了描述特定实施例的目的并且不意在限制本发明。如本文所用，单数形式“一”、“一个”和“该”意在也包括复数心室，除非上下文明确指出。将进一步理解，术语“包括(comprises)”和/或“包括(comprising)”在本说明书中使用时，指定所阐述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组的存在或添加。如本文所用，术语“和/或”包括所关联的列出项中的一个或多个的任何及所有组合。

尽管将示例性实施例描述为使用多个单元执行示例性过程，但应当理解的是，示例性过程也可以由一个或多个模块执行。此外，应当理解，术语控制器/控制单元是指包括存储器和处理器的硬件装置。存储器配置成存储模块，并且处理器经具体地配置执行所述模块，以执行在下面进一步描述的一个或多个过程。

除非具体地阐述或从上下文显而易见，如本文所用，术语“约”理解为在本领域中的正常公差的范围内，例如在该平均值的2个标准偏差内。“约”可以理解为在所阐述的值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.005％或0.001％内。除非从上下文明确的，本文提供的所有数值均由术语“约”修饰。

本发明的示例性实施例将参照附图在下文详细描述。

图1是根据本发明的示例性实施例的焊枪的侧视图。参照图1，焊接单元100可包括上焊嘴105和下焊嘴110。上焊嘴105和下焊嘴110具有这种结构：上焊嘴105和下焊嘴110可配置成在竖直方向上往复地移动。为了便于说明，示例性实施例描述“上”焊嘴105和“下”焊嘴110。然而，上焊嘴105可设置在下部，下焊嘴110可设置在上部，和/或上焊嘴105和下焊嘴110也可设置在水平方向上。至少两个基底金属可设置在上焊嘴105和下焊嘴110之间。上焊嘴105和下焊嘴110可连接到(例如，邻接)基底金属的上表面和下表面。电力可供给至上焊嘴105和下焊嘴110，使得两个基底金属具有点焊结构。另一方面，上焊嘴105和下焊嘴110可能由于各种原因变成误对准，造成不匹配111，这可在焊接部件中引起缺陷。

根据图2所示的示例性实施例，焊枪对准检测装置200可包括上盖210、上块体215、壳体225、下盖220、侧面压力传感器230和压力传递部件240。上块体215可具有包括可对应于上焊嘴105的上焊嘴插入孔245的上表面的中心部。下块体300可具有包括对应于下焊嘴110的下焊嘴插入孔(未示出)的下表面的中心部。上块体215的外侧面和下块体300的外侧面可具有六个表面。参照图6，六个表面可配置成垂直地围绕径向方向上形成的径向轴线并且可配置成与在上焊嘴105和下焊嘴110之间延伸的垂直参考线620垂直地对准。

上块体215和下块体300可以可滑动地彼此连接。上块体215和下块体300可包括壳体225，所述壳体225具有对应于上块体215的外侧面的内侧面和对应于下块体300的外侧面的内侧面。壳体225可设置成(例如，放置、取向等)围绕上块体215的外侧面和下块体300的外侧面。上块体215和下块体300的外侧面与壳体225的内侧面可以以预定间隔彼此隔开。压力传递部件240可介于上块体215和下块体300的外侧面与壳体225的内侧面之间。

侧面压力传感器230可以在对应于压力传递部件240的位置设置在壳体225中。侧面压力传感器230可包括对应于上块体215的上传感器232和对应于下块体300的下传感器234。上传感器232和下传感器234可配置成响应于所施加的力弹性地收缩或膨胀，并且其结构是指在本领域中众所周知的技术且因此将省略其详细描述。当壳体225向上和/或向下(例如，在向上和/或向下方向上)开口时，覆盖壳体225的上部和下部的上盖210和下盖220可各自应用到(例如，接触等)壳体225。上盖210的中心部和下盖220的中心部可具有对应于上焊嘴插入孔245和下焊嘴插入孔的开口结构。上盖210和下盖220可因此配置成防止上块体215和下块体300与壳体225分离。

图3是根据本发明的示例性实施例的焊枪对准检测装置的截面透视图。图2、图3和图4之间的类似部分的描述将不在本文重复。侧面压力传感器230可包括上传感器232和下传感器234，其中上传感器232可各自设置在壳体225的上部并对应于上块体215的侧面。下传感器234可各自设置在壳体225的下部，以对应于下块体300的侧面。压力传递部件240可包括压力传递凸部242和旋转构件244，其中压力传递凸部242一体地从上块体215的侧面和下块体300的侧面凸出。旋转构件244可以与压力传递凸部242紧固，并且可配置成将压力传递凸部242的力传递到上传感器232和下传感器234。

根据图4所示的示例性实施例，压力传递凸部242的前端的中心可包括球400，并且旋转构件244可包括可安置球400的球槽405。球400可以与球槽405紧固并且可将压力传递凸部242与旋转构件244耦接(联接)。因此，旋转构件244可以基于球400可旋转地设置在多轴线方向上并且可配置成将上块体215的移动和下块体300的移动传递到侧面压力传感器230。本发明的示例性实施例描述了旋转构件244包括球槽405，并且压力传递凸部242包括球400。不过也可以是，压力传递凸部242包括球槽405，并且旋转构件244包括球400。

图5A至图5D是示出基于根据本发明的示例性实施例的焊枪的对准来应用的焊枪对准检测装置的侧截面图。参照图5A，当上焊嘴105和下焊嘴110在一个轴线上对准时，上焊嘴105可插入上块体215的上焊嘴插入孔245并且下焊嘴110可插入下块体300的下焊嘴插入孔。上焊嘴105和下焊嘴110可设置在一个参考线上，来防止上块体215和下块体300移动。因此，压力不能传递到上传感器232和下传感器234。

参照图5B，当上焊嘴105倾斜(例如，成角度、倾斜、弯曲等)到参考线的右侧且下焊嘴110匹配参考线时，上焊嘴105可插入到上块体215的上焊嘴插入孔245，并且下焊嘴110可插入到下块体300的下焊嘴插入孔。上焊嘴105可倾斜到右侧，因此上块体215可配置成向右移动以满足上焊嘴105的位置。上块体215可配置成使用压力传递部件240施加压力到上传感器232的侧面并压缩上传感器232。由上传感器232检测的上焊嘴105倾斜的压力或量(例如，倾斜的量)可以传递到单独的计算器600，所述计算器600配置成基于所检测的值计算上焊嘴105的倾斜量并由处理器的输出单元610输出所计算的倾斜量。特别是，该计算器可由具有存储器和处理器的控制器操作。上块体215和下块体300可被配置成使得所述块体215、230不能水平地移动。因此，所述压力不能传递到上传感器232和下传感器234。

参照图5C，当上焊嘴105基于参考线倾斜到右侧且下焊嘴110以小于上焊嘴105的程度从参考线倾斜到右侧时，上焊嘴105可插入到上块体215的上焊嘴插入孔245，并且下焊嘴110可插入到下块体300的下焊嘴插入孔245。上焊嘴105可倾斜到右侧，并且响应于此，上块体215可配置成基于上焊嘴105的位置向右移动。下焊嘴110可以小于上焊嘴105的程度倾斜到右侧，并且响应于此，下块体300可配置成基于下焊嘴110的位置以与下焊嘴110相似的较小程度移动到右侧。上块体215可配置成使用压力传递部件240施加压力到上传感器232并压缩上传感器232。下块体300可配置成使用压力传递部件240施加压力到下传感器234并压缩下传感器234。由上传感器232和下传感器234检测的压力或倾斜量可传递到单独的计算器600，所述计算器600配置成基于所检测值计算上焊嘴105和下焊嘴110的倾斜量并使用处理器的输出单元610输出所计算的倾斜量。

参照图5D，当上焊嘴105基于参考线倾斜到右侧且下焊嘴110基于参考线倾斜到左侧时，上焊嘴105可插入到上块体215的上焊嘴插入孔245，并且下焊嘴110可插入到下块体300的下焊嘴插入孔。上焊嘴105可倾斜到右侧，并且响应于此，上块体215可配置成基于上焊嘴105的位置向右移动。下焊嘴110可倾斜到左侧，并且响应于此，下块体300可配置成基于下焊嘴110的位置移动到左侧。上块体215可配置成使用压力传递部件240施加压力到上传感器232并压缩上传感器232。下块体300可配置成使用压力传递部件240施加压力到下传感器234,并压缩下传感器234。由上传感器232和下传感器234检测的压力或倾斜量可配置成传递到单独的计算器600，所述计算器600配置成基于所检测的值计算上焊嘴105和下焊嘴110的倾斜量并且使用处理器的输出单元610输出所计算的倾斜量。

根据图6所示的示例性实施例，焊枪对准检测系统可包括检测装置200、计算器600和输出单元610。检测装置200、计算器600和/或输出单元610可由控制器操作。检测装置200可包括可基于垂直参考线620设置(例如，放置、取向等)的上块体215和下块体300。检测装置200可包括可垂直地穿过垂直参考线620且可径向地形成的第一径向轴线625和第二径向轴线630。第一径向轴线625和第二径向轴线630可以以约60°的示例性角度形成，并且如图所示，可形成六个径向轴线。

因此，上块体215和下块体300可包括可以垂直于径向轴线625和630的第一压力传递表面635和第二压力传递表面640。压力传递表面635、640可形成有六个表面，并且六个侧面压力传感器230可各自布置在壳体620内并且对应于六个传递表面。响应于确定沿第一径向轴线625传递压力和沿第二径向轴线630传递压力，可确定，力基本上以沿第一径向轴线625和第二径向轴线300之间的一条线A传递。相应地，计算器600可配置成基于从侧面压力传感器230传递来的压力信号更精确地分别计算上块体215和下块体300的移动方向和移动量。计算器600也可配置成基于所计算的移动方向和移动量来数字化(例如，转换、改变等成数字形式，如以数值的形式)上焊嘴105或下焊嘴110的倾斜量。处理器的输出单元610可配置成在屏幕和/或其他显示装置上显示可以由计算器600计算的上焊嘴105和下焊嘴110的对准、倾斜量、倾斜方向等。

虽然本发明已结合对示例性实施例的参考进行了描述，但是应当理解的是，本发明不限于所公开的示例性实施例。相反，它意在涵盖所附权利要求的精神和范围内包括的各种修改和等同布置。

Claims (15)

1.一种焊枪对准检测装置，包括：

上块体，其包括具有向上开口的上焊嘴插入孔的中心部；

下块体，其设置在所述上块体的下方并包括具有向下开口的下焊嘴插入孔的中心部；

壳体，其中设置有所述上块体和所述下块体并包括各自面向所述上块体的外侧面和所述下块体的外侧面的内侧面；和

侧面压力传感器，其配置成检测由于所述上块体和所述下块体的移动而传递到所述壳体的所述内侧面的力。

2.如权利要求1所述的焊枪对准检测装置，还包括：

上盖和下盖，其配置成分别覆盖所述壳体的上部和下部，以向上和向下分别露出所述上焊嘴插入孔和所述下焊嘴插入孔。

3.如权利要求1所述的焊枪对准检测装置，其中所述侧面压力传感器包括：

对应于所述上块体的侧面的上传感器；和

对应于所述下块体的侧面的下传感器。

4.如权利要求1所述的焊枪对准检测装置，其中：

参考线穿过所述上焊嘴插入孔的中心和所述下焊嘴插入孔的中心，至少两个径向轴线从所述参考线垂直地径向地形成，并且

所述上块体的外侧面和所述下块体的外侧面各自与所述径向轴线垂直地形成。

5.如权利要求1所述的焊枪对准检测装置，还包括：

压力传递部件，其设置在所述上块体的外侧面和所述壳体的内侧面之间且配置成传递压力。

6.如权利要求5所述的焊枪对准检测装置，其中所述压力传递部件包括：

压力传递凸部，其从所述上块体的外侧面凸出；和

旋转构件，其介于所述压力传递凸部和所述壳体的内侧面之间并由球和球槽可旋转地设置在多轴线方向上。

7.如权利要求6所述的焊枪对准检测装置，其中：

所述球形成在所述压力传递凸部，

所述球槽形成在所述旋转构件，并且

所述压力传递凸部与所述旋转构件紧固，以将所述球插入所述球槽。

8.如权利要求4所述的焊枪对准检测装置，其中：

所述外侧面包括至少两个外侧面并且所述内侧面包括至少两个内侧面，并且

所述径向轴线各自以相等的角度设置。

9.如权利要求4所述的焊枪对准检测装置，还包括：

计算器，其配置成使用所述侧面压力传感器基于从所述外侧面朝向所述内侧面施加的压力来计算所述上块体和所述下块体的移动方向和移动量；以及

处理器，其配置成输出由所述计算器计算的结果。

10.如权利要求9所述的焊枪对准检测装置，其中：

所述处理器配置成关于插入所述上焊嘴插入孔的上焊嘴和插入所述下焊嘴插入孔的下焊嘴的对准，在显示器上由数值进行显示。

11.一种焊枪对准检测装置，包括：

上块体，其包括具有向上开口的上焊嘴插入孔的中心部；

下块体，其设置在所述上块体的下方并包括具有向下开口的下焊嘴插入孔的中心部；

壳体，其中设置有所述上块体和所述下块体并包括各自面向所述上块体的外侧面和所述下块体的外侧面的内侧面；

侧面压力传感器，其配置成检测由于所述上块体和所述下块体的移动而传递到所述壳体的所述内侧面的力；和

计算器，其配置成使用所述侧面压力传感器计算从所述上块体和所述下块体传递来的压力值。

12.如权利要求11所述的焊枪对准检测装置，其中：

所述计算器配置成基于所述压力值计算所述上块体和所述下块体的移动方向和移动量。

13.如权利要求11所述的焊枪对准检测装置，还包括：

处理器，其配置成输出由所述计算器计算的所述压力值以及所述上块体和所述下块体的移动方向和移动量。

14.一种确定焊枪与上焊嘴和下焊嘴的对准的方法，包括以下步骤：

将所述上焊嘴插入到壳体内的上块体上的上焊嘴插入孔；

将所述下焊嘴插入到所述壳体内的设置在所述上块体的下方的下块体上的下焊嘴插入孔；

检测由于所述上块体和所述下块体的移动而传递到所述壳体的内侧面的力；以及

计算从所述上块体和所述下块体传递来的压力值。

15.如权利要求14所述的方法，还包括以下步骤：

输出所述压力值以及所述上块体和所述下块体的移动方向和移动量。