CN107009016A - 焊接帽冷却水控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种焊接帽冷却水控制系统。该焊接帽冷却水控制系统具有冷却水管道，该冷却水管道具有引入焊接帽(10)的方向中的冷却水入流(12)和引导远离焊接帽(10)引导的冷却水回流(14)，其中放置了流量传感器(20)和控制阀(22)。在入流或回流侧，冷却水流由流量控制阀(16)控制，该流量控制阀也用于在压力损失的情况下的紧急切断。

Description

焊接帽冷却水控制系统

技术领域

本发明涉及一种焊接帽冷却水控制系统，其包括冷却水管道，该冷却水管道具有引导沿着至少一个焊接帽的方向的冷却水入流和引导远离焊接帽的冷却水回流，其中在冷却水回流中，提供用于在盖帽更换期间关闭冷却水回流的可切换控制阀和至少一个流量传感器。

背景技术

机器人点焊系统特别地在汽车工业中使用并且必须满足对质量的高要求。高达100％的高可用性要求所有组件的最大可靠性。焊接帽受到高热负荷和磨损，并且通过冷却水被永久冷却。在移除焊接帽时，在现有技术中设置在入流中的2-2通阀被切换为关闭，并且同时也将流出中的控制阀切换为关闭。还打开了水接收装置，例如被动扩大扩张空间，使得来自控制阀之间的管道部分的水在入流和回流中接收。因此，由于冷却水管道中的立即压力降低，导致在高压下的冷却剂不能排出。

发明内容

本发明的目的是改进冷却水控制系统，而不需要提及任何额外的财务支出。

在如上所述的焊接帽冷却水控制系统中，这是通过将电控制的流量控制阀放置在冷却水入流或回流中来实现的。该流量控制阀控制流向一个或多个焊接帽的冷却水量。电控制的流量控制阀取代了先前放置在入流中的控制阀，并且能够减少水消耗，因为实际上仅泵送通过其中的冷却水量，这是最佳冷却所必需的。循环泵性能也可以降低，同时维护费用降低。此外，避免了在冷却水回路中迄今为止必须和发生的所谓的水锤。由于冷却水管道中的控制阀的突然切换操作而发生的这些冲击还可能导致焊接帽丢失，这通过根据本发明的焊接帽冷却水控制系统来避免。由于流量控制阀，尽管管道阻力和/或系统压力恒定改变，但是从一开始，对于通过冷却管道冷却的一个焊接帽或者多个焊接帽，确切的冷却水量必需是可用的。特别是当焊接帽放置在与柔性冷却软管联接的机器人上或者例如其它系统被接通或关闭时的情况。在机器人的运动期间这些冷却软管被弯曲，可能翻倒，使得冷却水管道在操作期间具有不同的阻力。由流量控制阀立即补偿这些阻力。

由于平均较低的泵性能，可以安装较便宜的泵，并且在连续操作中可以减少功率消耗。由于可再现地供应冷却功率，焊接质量也可以持续地改善并且永久地保持在高水平。

优选地，提供了控制单元，其与至少一个流量传感器、控制阀和流量控制阀联接，并且控制至少一个流量传感器、控制阀和流量控制阀或从至少一个流量传感器、控制阀和流量控制阀拾取数据。因此可能的是，无论如何提供的流量传感器用于流量控制阀的控制，从而在这里也不需要额外的费用。

如上所述，流量传感器特别地放置在返回管线中并且可以检测流速、水温和/或压力。通过流量传感器，也可以立即检测压力或通流的变化，这也可以指示冷却水管道中的泄漏。控制系统被编程为使得当压力或通流下降到预定值以下时，其推断出这种泄漏并且因此触发报警。已经检测并指示这种泄漏的之前提供的附加装置现在是多余的，因为在根据本发明的冷却水控制系统中这种报警系统在技术上容易实现。

此外，应当存在可切换的水接收装置，其在帽更换期间可电致动并且接受从流量控制阀和控制阀之间的管道部分的冷却水。如上所述，这用于能够实现冷却水管道中的立即减压。

水接收装置包括具有可移动壁的扩张空间，对于管道部分中的水压的可调节反压力特别可以施加在该可移动壁上。在最简单的情况下，扩张空间是活塞-缸体单元的一部分，其中扩张空间位于活塞的一侧，并且反压力建立在活塞的另一侧的空间中。例如，这可以通过液压或气动管路通向该空间来实现，其中优选地也可以提供可调节的节流阀和/或辅助阀。由此可以容易地调节反压力。

作为替代，也可以联接主动式水接收装置，其包括电机驱动的活塞或可通过负压移动的活塞或液压或气动驱动的活塞。当发生泄漏时，该活塞主动地移动，使得其从冷却水管道吸取冷却水。

控制单元优选地形成和编程为使得在帽更换和/或冷却水管道中泄漏期间在入流侧仅电切换流量控制阀，以便停止冷却水的流入。因此附加的控制阀是多余的。流量控制阀简单地切换为关闭。

根据本发明的冷却水控制系统形成为使得其还冷却多个焊接帽，逐个地流动通过该多个焊接帽。因此，冷却剂沿着或穿过多个焊接帽流动。

流量控制阀控制在冷却水管道中提供的所有焊接帽的冷却水量，即，仅提供根据本发明的优选方面的一个流量控制阀。该流量控制阀应布置在第一焊接帽之前。

当流量控制阀布置在回流中时，截止阀应位于入流中，其在焊接帽更换期间像流量控制阀那样关闭。

可以提供一个或多个流量传感器，例如总共只有一个流量传感器，其布置在最后的焊接帽之后放置的控制阀之前，或者在流量控制阀和控制阀之间可以存在多个流量传感器。例如，单独的流量传感器也可以用于每个焊接帽，然而这通常是不必要的。

控制单元形成为使得在由流量传感器检测的压降低于预定值的情况下，其主动地致动和关闭控制阀。因此，流量传感器具有多个功能。它用于确定冷却水的通流以用于适应流速。此外，它是显示泄漏的报警系统的一部分。

在本发明的冷却水控制系统中，当添加其他的消耗装置、消耗装置(焊接机器人)被停用或者由于机器人的运动冷却水管道具有其它阻力时，冷却水量也被自动控制到最佳值。

流量控制阀可以无级地打开和关闭，也可能完全关闭。

附图说明

另外的特征和优点可以从以下描述和参考的以下附图获得。

图1示出了根据本发明的焊接帽冷却水控制系统的电路图。

图2示出了在根据本发明的焊接帽冷却水控制系统中使用的流量控制阀的截面图，以及

图3至图5示出了在根据图2的流量控制阀从打开到部分打开并最终进入关闭位置的移动期间的连续阶段。

具体实施方式

图1示出了用于放置在一个焊接机器人或多个焊接机器人上的一个或多个焊接帽10的焊接帽冷却水控制系统。通过示例，示出了焊接帽的串联和并联布置。冷却水管道被配置为回路，并且包括通向焊接帽10的冷却水入流12以及离开焊接帽10的冷却水回流14。

当存在通过焊接帽冷却水控制系统冷却的多个焊接帽10时，在从技术角度讲,优选地获得焊接帽10在冷却水管道中的串联连接。

在冷却水入流12中，放置可电致动且可控制的流量控制阀16，即在第一焊接帽10之前。在第一焊接帽10和流量控制阀16之间，通向水接收装置18的管道(终端管道)从冷却水入流分支出来。可选地，流量控制阀16可以放置在回流14中，如虚线所示的箭头所表示。在入流12中的流量控制阀16的位置处布置有截止阀。

在最后的焊接帽10之后，流量传感器20布置在冷却水回流管道14中，并且在流量传感器之后布置电可切换的控制阀22，这里为2-2通阀。该控制阀是加载弹簧的，即进入关闭位置。当然，在电源故障的情况下也可以提供打开位置。

在控制侧，所谓的PLC(也称为SPS)与下游PID控制器联接。优选地，PLC在系统侧提供，即由系统操作者提供，而PID与冷却水控制系统的控制单元24联接或形成其一部分。

流量控制阀16、水接收装置18、流量传感器20和控制阀22都与控制单元24电联接，并且发送数据或从控制单元24接收控制数据。相应的管道路由在图1中示出。

例如控制单元24控制液压或气动阀26，其继而驱动流量控制阀16。

另外，控制水接收装置18。在所示的示例性实施例中，水接收装置18包括缸体30，其中可移动活塞32设置为可移动壁。在缸体30中由活塞32分隔开的右侧空间与冷却水入流12联接，并且相对空间与其中放置节流阀36的管道34联接。管道34通向先导控制阀38，该先导控制阀38使管道34通向环境或将其与环境分离。管道34被加压或排气。

根据由流量传感器20提供的数据，控制单元24致动流量控制阀16，以便成比例地打开或关闭流量控制阀16。

流量控制阀16可以无级地打开和关闭，也可以完全关闭。

根据冷却水管道中的阻力、待冷却的焊接帽10的数量以及冷却水温度(特别是在返回管道中)，在流量控制阀16中设定冷却水的最佳通流。

未示出的泵(然而其还经由控制单元24致动)可以另外地或强或弱地无级地操作，以便使冷却水流过冷却水管道。

可能的温度传感器未在该连接中示出，其可能布置在流量传感器20中或其附近，使得不仅检测冷却水的流速而且检测冷却水的温度，并且不仅将冷却水的流速而且将冷却水的温度考虑在控制单元24中以用于设定流量控制阀16。

当由于例如在流量传感器20中的通流的突然减小而检测到泄漏时，控制单元24立即致动流量控制阀16，流量控制阀负责、优选地仅负责阻止冷却剂流到焊接帽10。相应地，控制阀22也被切换到关闭。

在压力下降的情况下，先导控制阀38进一步被致动，其将在活塞32的左侧的空间与环境联接，使得流量控制阀16和控制阀22之间的管道部分中的超压导致活塞32被向左推动的事实。因此，压力峰值立即降低。

存在于缸体30中的左侧空间中的压力路径是可调节的，即通过节流阀36，也可以通过控制阀作为先导控制阀38。

当连接更多的焊接帽10时，在该点上经由流量传感器20或者经由多个传感器检测到必须提供更多的冷却能力，并且控制单元24相应地致动控制阀16以及可能的泵以便供应更多的冷却水。

图2-5示出了处于各种运动阶段的流量控制阀16。

流量控制阀16是电控制阀，其包括可控电驱动器100，其能够无级地使可直线移动的心轴101轴向移动。

心轴101在阀壳体102中移动，阀壳体102在这里被象征性地表示为块，其被流动通道103、104穿过。在心轴101上安装有关闭元件120，其或多或少地清除或关闭过渡到彼此中的流动通道103和104之间的流量连接。这在没有级段的情况下，即无级地实现。

阀包括所谓的控制开口105，关闭元件120可在该控制开口中移动。在边缘上，更精确地在控制开口105的一种肩部上形成阀座106。

在关闭元件120上安装密封元件122，这里以O形环的形式。此外，形成所谓的控制锥123，其朝向关闭元件120的尖端成锥形地逐渐变细。控制锥123具有提供特征性流动路径的特殊形状。因此，控制锥123被设计和优化用于由控制开口105中的关闭元件120的轴向运动产生的某些流动特性。

在所示的示例性实施例中，所谓的控制质量朝向小流速优化。在图4中，这样小的通流是可能的。这通过如下事实示出：清除的流动截面在阀打开时仅缓慢增加。只有当控制锥123仍浸入控制开口105中大约其轴向长度的30-50％时，自由流动截面才明显变化。当阀关闭时，如图5所示，密封元件122抵靠阀座106并且以流体密封的方式分离流动通道103和104。

驱动器100是电动或气动驱动器。焊接帽冷却水控制系统能够连续补偿冷却水系统中的通常波动，从而总是获得最佳焊接结果。利用所示的流量控制阀16，可以根据焊接参数(电流强度、板厚度、板层数量、材料、焊接质量等)最优地连续地调节冷却系统。此外，通过主动控制通流，可以进行冷却水系统的诊断。还可以经由关闭元件120的位置或通过流量控制阀的设定点规范来诊断焊接帽的磨损。

Claims (15)

1.一种焊接帽冷却水控制系统，其包括冷却水管道，所述冷却水管道包括引入至少一个焊接帽(10)的方向中的冷却水入流(12)和引导远离所述至少一个焊接帽(10)的方向的冷却水回流(14)，其中，用于在帽更换期间关闭所述冷却水回流(14)的可切换控制阀(22)和至少一个流量传感器(20)设置在所述冷却水回流(14)中，其特征在于，电子控制的流量控制阀(16)安设在所述冷却水入流(12)或冷却水流出(14)中。

2.根据权利要求1所述的焊接帽冷却水控制系统，其特征在于，设置有控制单元(24)，所述控制单元与所述流量传感器(20)、所述控制阀(22)和所述流量控制阀(16)三者联接并且控制所述流量传感器(20)、所述控制阀(22)和所述流量控制阀(16)或从所述流量传感器(20)、所述控制阀(22)和所述流量控制阀(16)拾取数据。

3.根据权利要求2所述的焊接帽冷却水控制系统，其特征在于，所述控制单元(24)包括PID控制器。

4.根据权利要求1所述的焊接帽冷却水控制系统，其特征在于，存在可切换的水接收装置(18)，所述水接收装置在帽更换期间能够被电致动，并且接受所述流量控制阀(16)和所述控制阀(22)之间的管道部分的冷却水。

5.根据权利要求4所述的焊接帽冷却水控制系统，其特征在于，所述水接收装置(18)包括具有可移动壁的扩张空间。

6.根据权利要求5所述的焊接帽冷却水控制系统，其特征在于，与所述管道部分中的所述冷却水的水压相关的可调节反压力能够施加在所述可移动壁上。

7.根据权利要求4所述的焊接帽冷却水控制系统，其特征在于，所述水接收装置(18)设置有先导控制阀(38)。

8.根据权利要求2所述的焊接帽冷却水控制系统，其特征在于，所述控制单元(24)形成和编程为使得在帽更换和/或所述冷却水管道中泄漏的情况下在入流侧仅电动地切换所述流量控制阀，以便停止冷却水流入至少一个焊接帽。

9.根据权利要求1所述的焊接帽冷却水控制系统，其特征在于，所述冷却水管道沿着多个焊接帽(10)逐个地延伸，以便对所述多个焊接帽进行冷却。

10.根据权利要求9所述的焊接帽冷却水控制系统，其特征在于，仅存在一个流量控制阀(16)。

11.根据权利要求10所述的焊接帽冷却水控制系统，其特征在于，所述流量控制阀(16)布置在第一焊接帽(10)的入流中。

12.根据权利要求1所述的焊接帽冷却水控制系统，其特征在于，经由所述冷却水管道冷却多个焊接帽(10)，并且总共只存在一个单独流量传感器或存在多个流量传感器。

13.根据权利要求1所述的焊接帽冷却水控制系统，其特征在于，相关的流量传感器(20)设置在至少一个焊接帽(10)的下游。

14.根据权利要求2所述的焊接帽冷却水控制系统，其特征在于，所述控制单元(24)形成为使得在由所述至少一个流量传感器(20)检测到的压降低于预定压力的情况下，关闭所述流量控制阀(16)。

15.根据权利要求1所述的焊接帽冷却水控制系统，其特征在于，所述流量控制阀具有能够无级变化的流动截面。