CN107030366A - 固定焊接装置的元件供给装置、固定焊接装置以及机械热固定焊接工艺形式的连接方法 - Google Patents

Abstract

本发明描述了一种固定焊接装置的元件供给装置，该元件供给装置用于带有头部和杆身的螺栓状焊接辅助接合件。此元件供给装置包括两个剪刀状设置的夹钳杆，这两个剪刀状设置的夹钳杆限定了带有窝状端部的盲孔通道，该盲孔通道用于容纳焊接辅助接合件。进一步的，元件供给装置包括第一促动器和第二促动器，通过该第一促动器和第二促动器，可以相对于电极冲头适宜地定位该窝状端部。

Description

固定焊接装置的元件供给装置、固定焊接装置以及机械热固 定焊接工艺形式的连接方法

相关申请的交叉引用

本申请要求递交于2016年1月28日的德国专利申请DE102016101557.1和递交于2016年2月1日的德国专利申请DE102016101755.8的优先权。这些优先权申请的全部内容在此通过引用而并入本文。

技术领域

本发明涉及一种固定焊接装置的元件供给装置，该元件供给装置用于具有头部和杆身的螺栓状焊接辅助接合件，其中可通过电极冲头和电极对置支座来执行相对接合移动，以产生固定焊接连接。进一步的，本发明涉及一种相应的固定焊接装置以及一种使用上述螺栓状焊接辅助接合件和固定焊接装置的机械热固定焊接工艺形式的连接方法。

背景技术

在现有技术中，已知不同的加工辅助接合件的连接方法。在这些连接方法中有纯机械连接方法，例如冲压铆合或螺栓固定。在这种装置中，接合件通过例如由加压气体驱动的异型管(profiled tube)或其他元件供给布置来供给至固定装置的接合通道。在该接合通道内，固定装置的冲头在直线的运动线上作为接合移动的一部分朝向例如模具进行移动以产生连接。

类似的纯机械接合方法通过钉合装置来实现，多个钉子可自动地供给至该钉合装置。为此，根据US 5,492,262，在钉盒里卷绕的钉条在供给装置内展开，以将单独的钉子转移到该结合装置。由于这些钉子首先通过钉条彼此连接，钉子的分离极其复杂且其无法被自动地转移到其他的连接措施上。

DE 102010060141A1描述了将辅助接合件定位和供给到摩擦焊接装置。用于该摩擦焊接元件的供给装置提供了夹钳装置，该夹钳装置形成用于摩擦焊接元件的供给通道的端部。供给通道的端部位置直接设置在摩擦焊接装置的旋转冲头下方。相对于驱动元件的长度具有不同厚度部分的可轴向移动的调节元件设置在两个夹钳之间，使得驱动元件的轴向位移导致该夹钳不同宽度的开口。相应地，驱动元件的厚度部分及由此的夹钳的特定距离被分配到摩擦焊接元件的供给，同时提供驱动元件的较大厚度部分及由此的更宽的夹钳开口，使得旋转冲头在通过两个夹钳时占据定位在那里的接合元件，并将该接合元件供给至接合位置。由于侧向可移动的夹钳和轴向位移的驱动元件在旋转冲头的直接邻近处的结合是复杂且占用空间的结构，其特别地适用于将纯机械扭矩负载供给至接合元件。

然而，在其他的摩擦焊接装置中，有利的是将摩擦焊接元件直接供给至摩擦焊接装置的接合通道。这在DE102004039398A1中有描述。

与上述供给结构和接合元件的供给原理相比，在电阻焊接中实现了其他的结构，因为在机械负载之外，电负载也被应用到接合元件。例如，DE 4318908C1描述了一种焊接辅助接合件到接合位置的间接供给。这些焊接辅助接合件首先通过供给通道被供给至可枢转的传送装置。该传送装置通过磁体保持住该焊接辅助接合件。而后，利用该焊接辅助接合件进行用于将焊接辅助接合件从供给通道移出的组合线性移动和杆臂的枢转运动。该移动将焊接辅助接合件定位在焊接装置的一个焊接电极的下方。在进行有效焊接之前，焊接辅助接合件通过保持装置设置在焊接电极内。这确保了在焊接处理开始之前已经可以从焊接装置的电极移去杆臂并因此而移去供给装置。由于焊接辅助接合件仅被夹持在电极中，这导致焊接辅助接合件在其接合位置上的定位无法精确。此外，在此所使用的供给装置由于需要执行各种运动并相对彼此协调，因此其在结构上也是复杂的。

DE 102013207284 A1描述了一种固定焊接装置，通过该固定焊接装置，焊接辅助接合件在组合的机械和电负载下被设置为至少两个部件。在本文中使用了这有利的发现，从电阻焊接方法中已知的电负载能够支持机械接合过程，并进一步实现与机械接合过程相协调的焊接工艺。类似于已知的固定装置，将此处的焊接辅助接合件供给至冲头下方的接合通道。在将焊接辅助接合件保持在中间位置的同时，焊接固定装置的冲头使焊接辅助接合件向着待彼此接合的部件移动。这种类型的元件供给并不总能确保焊接辅助接合件在待彼此接合的部件处能有足够精确的定位。这可能会不利于连接质量和/或连接强度。

因此，本发明的目的在于提供一种固定焊接装置以及一种用于此种固定焊接装置的元件供给装置，固定焊接工艺可以通过该固定焊接装置来改进，尤其是和现有技术相比时，该装置可以通过更简单和更具成本效益的方式来实现。相对于焊接辅助接合件的供给的可能精确度以及焊接辅助接合件的定位，这适用于制备至少两个部件的连接。因此，本发明的目的还在于提供一种通过固定焊接装置的改进的连接方法。

发明内容

上述目的的解决是通过根据独立权利要求1的元件供给装置、根据独立权利要求6的固定焊接装置以及根据独立权利要求10的连接方法。本发明的发展与优选实施例起于以下的阐述说明、附图以及所附权利要求。

本发明的用于具有头部和杆身的螺栓状焊接辅助接合件的固定焊接装置的元件供给装置，其中沿第一直线运动线的相对接合移动可以通过电极冲头和电极对置支座来执行，以产生固定焊接连接，其具有以下特征：两个剪刀状设置的夹钳杆，其中至少一个夹钳杆可枢转地设置，并且两个夹钳杆一起形成盲孔通道，该盲孔通道可以在具有窝状端部位置一侧暂时性地关闭，其中焊接辅助接合件可被容纳在端部位置；第一促动器，通过该第一促动器，盲孔通道可沿着第一运动线之外的另一条运动线进行移动，使得盲孔通道的窝状端部位置得以被设置于电极冲头和电极对置支座之间；以及第二促动器，通过该第二促动器，盲孔通道可以以力控制和/或距离控制的方式平行于第一运动线进行移动，使得被把持在盲孔通道窝状端部位置处的焊接辅助接合件可以以压配合的方式定位在邻近电极冲头处。

本发明的元件供给装置可实现为固定焊接装置的一体化部分或模块化部件。这种模块化部件可以与已知的固定装置、焊接装置或者固定焊接装置进行结合从而进行翻新改造。这个元件供给装置特征在于通过所界定的带有窝状端部位置的盲孔通道能够首先将焊接辅助接合件单独地供给至固定焊接装置。因此，元件供给装置不仅提供了用于连接方法的单个焊接辅助接合件，其还在至少两个部件的连接之前将这些焊接辅助接合件分开。除了带有窝状端部位置的盲孔通道之外，元件供给装置设置有两个不同的促动器，这两个促动器将窝状端部位置及因此的焊接辅助接合件放置于固定焊接装置的冲头和对置支座之间的期望布置中。优选地，固定焊接装置的冲头和对置支座设置为电极冲头和电极对置支座，以使其能够在至少两个部件通过焊接辅助接合件进行连接期间以单独或组合的方式在接合区域创建机械和电负载。元件供给装置的两个促动器使得设置在窝状端部位置内的单个焊接辅助接合件能够设置得极其接近冲头或对置支座或者设置在冲头和对置支座之间的中间位置，并保持在那里。根据本发明的一个优选实施例，在冲头处创建并保持焊接辅助接合件的压配合。本文中的压配合意为焊接辅助接合件与冲头或冲头邻近处相接触，从而避免了冲头和焊接辅助接合件之间可能存在的中间区或可能存在的间隙。为此，焊接辅助接合件优选地移动至抵接冲头，直至达到预设力。随后，如下面所详细解释的，保持住作用在冲头和焊接辅助接合件之间的预设力，直到冲头通过焊接辅助接合件针对对置支座预张紧(pre-tension)材料层。此外，这两个促动器或仅其中选中的那一个使得在窝状端部位置中的焊接辅助接合件能够与固定焊接装置的冲头或冲头和对置支座的组合一起进行特定的移动。为了能够以可控的方式执行这个焊接辅助接合件的特定定位，优选地为靠近于冲头或对置支座，可以专门地捕获和评估端部位置覆盖的距离、和/或作用在端部位置的力及从而作用在焊接辅助接合件上的力(因为该焊接辅助接合件抵接在冲头或对置支座)。为此，优选地将所捕获的距离和/或力数据传输到元件供给装置的控制器单元、或传输到元件供给装置和固定焊接装置的共同控制器单元、或传输至元件供给装置和固定焊接装置的控制器单元。基于该附加信息，连接方法(参见下文)和元件供给是相协调的。

根据元件供给装置的一个优选实施例，第一促动器包括线性促动器，通过该线性促动器，盲孔通道的端部位置可以垂直于第一运动线线性移动。为了能够通过固定焊接装置将至少两个部件彼此连接起来，电极冲头和电极对置支座在沿着第一直线运动线的接合移动中相对于彼此移动。为了创建连接，因此有必要的是将待供给的焊接辅助接合件沿着电极冲头和电极对置支座之间的这个第一直线运动线特别地进行定位。这确保了待由电极冲头和电极对置支座施加的机械或电负载可以被最佳地引入到焊接辅助接合件中。因此，优选地，元件供给装置包括两个促动器，其中一个促动器实现沿着第一运动线的移动，而第二促动器则实现垂直于第一运动线的线性移动。在此基础上，可以将焊接辅助接合件设置在电极冲头和电极对置支座之间的任意位置，并且可以在选定的时间里集成到电极冲头和电极对置支座的接合运动中。这还确保了焊接辅助接合件可以设置成极其抵接电极冲头或位于电极对置支座上的部件。这种特定的布置方式可以优选地通过力和/或距离控制的方式来实现，使得不使用用于固定部件的下夹持器或预夹紧装置的连接方法成为可能。这还分别具有积极的结果，即，可以不需要下保持器、以更简单的方式构造出与优选的元件供给装置结合的固定焊接装置。此外，如果基于元件供给装置的使用而实现了该连接方法，则优选下保持器相关的控制概念可有可无。任选地，还可以设想的是用下保持器与元件供给装置进行结合。

根据本发明元件供给装置另一优选的实施例，盲孔通道包括棘爪，该棘爪可枢转并仅可通过焊接辅助接合件在端部位置的方向上克服或制服。这个优选的杆状成形的棘爪可由滑入盲孔通道的焊接辅助接合件来克服，同时这个棘爪防止焊接辅助接合件脱离该盲孔通道。根据本发明，该棘爪优选地成形为杆状。该杆具有平行于盲孔通道的路线进行设置的纵向延伸部。为了实现上述功能，该棘爪包括处于背离端部位置的端部的旋转中心。

根据元件供给装置的另一优选实施例，盲孔通道的夹钳杆在内侧形成为槽状，使得焊接辅助接合件的头部可以被引导在该槽状中，并且可以在其中以适形配合的方式保持为可移动状态。这种焊接辅助接合件头部和盲孔通道之间的适形配合，确保即使分别在固定焊接装置或元件供给装置的架空运行中，焊接辅助接合件也不会从盲孔通道脱落。

本发明的另一优选实施例提供了元件供给装置，该元件供给装置包括控制器单元，通过该控制器单元可以对所捕获的元件供给装置的运行数据进行评估，并且可以生成针对于至少一个连接的部件的至少一个指令，并将该指令传送至该连接的部件，该连接的部件优选为固定焊接装置的中央控制器。首先，控制器单元确保了元件供给装置可以模块化地使用并且可以独立地运行。为此，控制器单元优选为监控自己的运行模式并基于评估的数据确定元件供给装置接下来的步骤。另外优选地，控制器单元设计成使其与固定焊接装置的中央控制器协作。这可以实现为，控制器单元作为主要部件(参见下文)指定用于作为从属部件的固定焊接装置的中央控制器是否和/或何时和/或哪个接下来的步骤必须由固定焊接装置来执行。因此，优选地，元件供给装置的控制器针对焊接辅助接合件是否在冲头和对置支座之间得到充分的机械预张紧进行评估。如果还捕获到元件供给装置已被从焊接辅助接合件移除，则其允许中央控制器或使其能够通过冲头开始焊接辅助接合件的固定移动。此外，优选地，控制器单元指定中央控制器何时和/或如何快速地执行冲头移动或类似步骤。

本发明还包括用于焊接辅助接合件的固定焊接装置，该焊接辅助接合件包括电极冲头和电极对置支座，通过该电极冲头和电极对置支座可以执行沿着第一直线运动线的相对接合移动，以产生固定焊接连接；并且本发明包括根据上述实施例的元件供给装置。

这样的固定焊接装置在DE 102013207284 A1中有描述，在此将其通过引用的方式并入本申请中。这种固定焊接装置特征在于，焊接辅助接合件可在机械和电负载(单独或组合)下连接到至少两个部件。因此，这种固定焊接装置实现了将已知的机械接合方法和电阻焊接方法进行结合，以将至少第一和第二材料层彼此连接。在这种情况下，将螺栓状焊接辅助接合件设置到至少一个第一材料层中，并在导电材料的第二材料层或在第二材料层的导电部分处进行机械/热地变形，并且通过焊接工艺以材料配合的方式将其连接到接触部分。还优选的是，第一材料层中的焊接辅助接合件在使用组合的机械和电负载的情况下进行设置。

关于待彼此连接的材料层的材料设计以及在使用固定焊接装置时的电负载和机械负载的结合，还参考了DE 102013207284，其中这些细节已广泛公开。这些细节以相同的方式适用于这里所描述的固定焊接装置和固定焊接装置的使用。因此，固定焊接装置包括上述过的冲头和与冲头反向设置的对置支座。冲头和对置支座可以在焊接辅助接合件中创建机械负载以及电负载，其中冲头和对置支座提供为电极冲头和电极对置支座。冲头的移动以及因此而来的施加到焊接辅助接合件上的力通过驱动装置引起。该驱动装置根据气动、电动或液压固定焊接装置的不同优选实施例来实现。此外，该驱动装置通过控制装置和/或调解装置来控制或驱动。

供给至冲头和对置支座的可调电流一方面用于执行焊接处理(参见下文)。优选地，螺栓状焊接辅助接合件已经焊接到可焊接材料的第二材料层或该材料层中的可焊接材料部分。这种不是在焊接辅助接合件固定到第二材料层中之前的焊接，优选地通过电阻焊接在第二材料层的表面上进行。为此，优选地，将电极冲头与负电位连接，并将电极对置支座与固定焊接装置中的正电位连接，以支持焊接处理(参见下文)。作为该实施例的备选，还优选将元件供给装置布置在固定焊接装置中的正电极。相对于固定焊接装置，正电位因此存在于冲头处。此外，所供给的电流优选地用于加热焊接辅助接合件和材料层的邻接部分以使彼此连接。因此，将固定焊接装置用作加热装置，以至少在焊接辅助接合件中产生特定的加热电流。

根据本发明的另一优选实施例，将元件供给装置紧固在固定焊接装置处，使其可以在冲头移动期间与冲头一起移动。这意味着，元件供给装置优选地紧固在冲头本身上。根据另一实施例，将元件供给装置紧固在固定焊接装置的构造元件处，其通过焊接固定装置的驱动与冲头一起移动。这样的结构确保了优选地在冲头沿着对置支座的方向移动时，元件供给装置必须仅在其位置中保持住适当定位在冲头处的焊接辅助接合件。因此，不需要冲头的驱动装置和元件供给装置的促动器的协作运动。

进一步优选地提供带有中央控制器的固定焊接装置，该中央控制器优选地作为从属部件与配置为主要部件的元件供给装置的控制器单元交换数据和/或指令。

本发明还包括机械热固定焊接工艺形式的连接方法，其通过用于至少一个第一材料层的螺栓状焊接辅助接合件，而不将该至少一个第一材料层预先冲压到至少一个可焊接材料的第二材料层或具有可焊接材料部分的第二材料层。此种连接方法包括以下步骤：将所述至少一个第一材料层和所述至少一个第二材料层定位于电极冲头和电极对置支座之间，并将它们适配于执行沿着第一直线运动线的相对接合移动；将焊接辅助接合件定位于电极冲头和电极对置支座之间；以力控制和/或距离控制的方式移动焊接辅助接合件至抵接电极冲头；在上述步骤之后共同移动电极冲头和焊接辅助接合件，直至抵接到电极对置支座所支承的材料层处，并因此机械预张紧材料层；以及通过机械负载和热负载将焊接辅助接合件和材料层连接起来。

机械热连接方法通过电极冲头和电极对置支座之间的焊接辅助接合件的特定定位来进行优化。特别地，尤其是设置在与电极冲头邻接的盲孔通道的窝状端部位置内的焊接辅助接合件的力控制和/或距离控制移动实现了通常现有技术中已知的连接方法的新开端。因为焊接辅助接合件在电极冲头处的这种邻接首先确保了电极冲头和焊接辅助接合件之间的精确定位。通过优选地焊接辅助接合件和电极冲头彼此永久邻接之后的共同移动，这样限定的组合可进一步与待连接的材料层和对置支座进行结合。电极冲头和焊接辅助接合件的这种组合首先排除了电极冲头和焊接辅助接合件之间的固定过程。此外，电极冲头的机械负载通过焊接辅助接合件直接转移到对置支座所支撑的材料层。因此，电极冲头和焊接辅助接合件的这种共同移动提供了一种优选的在对置支座处的材料层的预张紧。尽管元件供给装置确保了焊接辅助接合件在电极冲头邻接处的稳定定位，但是电极冲头和焊接辅助接合件的结合移动通过预张紧对置支座处的材料层来实现了下保持器的功能。因此，由于本发明的元件供给装置，在固定焊接装置中的下保持器就是不必要的了。

根据本发明连接方法的另一优选实施例，将焊接辅助接合件以优选地具有至少预设力的压配合(参见上文)的方式抵靠在电极冲头处。此外，优选地，如上所述，在没有下保持器的情况下将材料层预张紧。

根据本发明，还优选的是，在焊接辅助接合件和电极冲头与电极对置支座之间的材料层已被预张紧之后，通过元件供给装置释放焊接辅助接合件。如果焊接辅助接合件在没有下保持器的情况下被供给，或者焊接辅助接合件被供给到周围的供给通道，则首先有必要通过电极冲头施加在焊接辅助接合件上的机械预应力，及由此通过待连接材料层而施加到电极对置支座上的预应力，来固定焊接辅助接合件。只有这样，焊接辅助接合件才处于电极冲头和电极对置支座之间的限定的固定位置，使得元件供给装置可以释放焊接辅助接合件。

根据本发明连接方法的另一优选实施例，通过力感应器捕获由焊接辅助接合件施加到电极冲头上的力和/或捕获通过焊接辅助接合件的元件供给装置朝向电极冲头所覆盖的距离。所捕获的这些数据优选地通过元件供给装置的控制器单元或固定焊接装置的控制器单元或此两者的控制器单元组合进行处理，形成用于焊接辅助接合件的限定定位的基础。在这种情况下，优选地，元件供给装置的控制器(主要部件)和固定焊接装置的中央控制器(从属部件)以主从结合的方式互相连接。这意味着，元件供给装置的控制器监控电极冲头和电极对置支座之间的焊接辅助接合件的限定定位。一旦元件供给装置的控制器单元确认了焊接辅助接合件对于固定焊接装置的中央控制器的正确定位，就通过固定焊接装置开始至少两个材料层的特定连接。在这方面，优选地，元件供给装置的控制器单元用作主要部件，而固定焊接装置的控制器单元则跟随这些预设定。也优选的是，上述过程仅通过一个控制器来监控，因此是用于固定焊接装置和元件供给装置的共同控制。

进一步优选的，本发明的连接方法还包括以下步骤：将所捕获的力和/或距离传递到控制器单元，并在达到预设力和/或预设距离之后，开始使焊接辅助接合件和电极冲头一起沿着电极对置支座的方向前进。在该程序的另一优选实施例中，将所捕获的力和/或距离传递到元件供给装置的控制器单元，该控制器单元优选地作为主要控制器。元件供给装置的控制器单元在评估所接收的数据和其有效度的极可能积极的内部确认之后，元件供给装置的控制器单元允许固定焊接装置的中央控制器(优选地作为从属部件)继续执行所述连接方法。还优选的是，元件供给装置的控制器为中央控制器预设继续执行所述具有特定步骤的连接方法。此外，优选地执行以下步骤：在材料层中压入并焊接焊接辅助接合件；优选地通过利用电极冲头施加力来压紧和牢牢顶住所述材料层和焊接辅助接合件的连接；以及从连接的材料层释放电极冲头和电极对置支座。

附图说明

本发明的优选实施例将参考附图进行详细的阐述。附图示出：

图1为根据本发明的具有优选元件供给装置的固定焊接装置的优选实施例的剖面透视图；

图2为根据图1的冲头和元件供给装置的放大图；

图3为图1的元件供给装置的优选实施例的分解图；

图4为形成盲孔通道的优选夹钳的分解图；

图5为根据图1的优选元件供给装置的部分剖面图；

图6.1到6.9为可利用具有元件供给装置的固定焊接装置来实现的优选连接方法的不同顺序；

图7为根据本发明的优选连接方法中优选的力路径和优选的电流路径随时间变化的示意图；

图8为在优选的连接方法中优选的电负载和/或机械负载的示意图；和

图9是连接方法的优选实施例的流程图。

具体实施方式

图1示出固定焊接装置1的优选实施例。其基本结构和运作方法对应于DE102013207284 A1的固定焊接装置。此外，图1的固定焊接装置1用于通过DE 102013207284A1中描述的机械热负载下的焊接辅助接合件E，来连接至少一个第一材料层A和至少一个第二材料层B。因此，请参考DE 102013207284 A1以限定固定焊接装置1的结构和功能，以及限定待彼此连接和焊接辅助接合件E的材料层A、B。

根据图1所示的固定焊接装置1包括在已知的C框架3处彼此相对设置的对置支座5和冲头4。冲头4通过驱动单元2沿着接合方向R_F移动。因此，冲头4和对置支座5实现了沿着直线运动线B₁的相对于彼此的相对运动。此外，固定焊接装置包括供电单元或焊接模块6，使得电负载(例如，足够高的加热电流或焊接电流)可以被施加到待彼此连接的材料层A、B上，且通过冲头4和对置支座5到达辅助焊接接合件E。相应地，冲头4和对置支座5优选地构造为电极冲头和电极对置支座，通过该电极冲头和电极对置支座还可以执行焊接处理。换句话说，将根据本发明的优选实施例的冲头4和对置支座5设计成导电的。为了能够更好地控制焊接期间电极冲头4和电极对置支座5的磨损，冲头4和对置支座5提供有可更换的和/或可加工的焊接帽K₄和K₅。

图2中示出优选的元件供给装置10的放大图。元件供给装置10包括优选的平行于接合方向R_F设置并纵向可调节的促动器14。提供此线性作用的促动器14，以使元件供给装置10或至少供给的焊接辅助接合件E相对于直线运动线B₁进行位移，并且定位在其中。这形成了优选地抵接冲头4的焊接辅助接合件E能够与冲头4一起在接合方向R_F上位移的基础(参见下文)。当驱动单元2使冲头4和促动器14以共同协作的方式优选地在具有焊接辅助接合件E的端部位置内移动时，设置在对置支座5上的材料层A、B可以因此而被预先施加应力(尤指机械的方式)。进一步优选地，将元件供给装置10与固定焊接装置1的冲头侧连接，使得驱动单元2驱动冲头4和元件供给装置10一起位移。

焊接辅助接合件E优选地通过借助于加压气体的异型管12或供给通道供给至元件供给装置10。从异型管12开始，其通过封闭壳体16内的到达路径30抵达盲孔通道20。盲孔通道20优选地通过两个剪刀状设置的夹钳杆18、19来限定。夹钳杆18中的至少一个固定地设置在桥接件24处。而另一个夹钳杆19则优选地设置为可绕着轴线枢转，并通过弹簧26在夹钳杆18的方向上弹性预张紧。优选地，夹钳杆18、19在彼此相对的侧面形成槽状。该槽状布置方式优选地用于以适形配合的方式接纳和引导焊接辅助接合件E的头部。以此方式，还确保了在固定焊接装置1的架空运行中，焊接辅助接合件不会从盲孔通道20中脱落。

在盲孔通道20背离异型管12的端部处，限定了窝状端部位置22，该窝状端部位置22用于接纳和保持所供给的焊接辅助接合件E。在窝状端部位置22的部分中，至少一个夹钳19形成钳状，而另一个则优选地直线延伸。这样的形状确保了所供给的焊接辅助接合件E首先能够被保持在端部位置22。因此，盲孔通道20在一侧暂时性地闭合。随着夹钳19克服弹簧力的作用而枢转，或者夹钳杆18、19两者都优选地设置为可枢转，盲孔通道20可以被特异性打开。因此，便从端部位置22处释放焊接辅助接合件E。

根据本发明优选的，元件供给装置10包括另一个促动器28。该促动器28优选地执行垂直于接合方向R_F或运动线B₁的直线移动。还优选的是在此提供可以在任意方向上枢转或移动的促动器28。此项待由促动器28实现的功能优选为，焊接辅助接合件E定位在冲头4下方，优选地在运动线B₁上。这确保了可以通过冲头4和元件供给装置10的共同移动在对置支座5处将焊接辅助接合件E夹持住。结果，设置在对置支座5上材料层A、B的预张紧得以实现。此外，优选地，夹持力高到足以通过促动器28从冲头4将夹钳杆18、19移除，使得焊接辅助接合件E得以从端部位置22被释放出来。尽管这个释放仅通过促动器28来确保(因此，被动地)，还优选的是主动地开启夹钳18、19。这可以通过接入促动元件或电机驱动(未示出)来进行。

可移动的夹钳18、19被保持在壳体16中。优选地可通过挡板34来关闭。挡板34防止了盲孔通道20的端部位置22的可能性污染，例如通过焊接喷溅等。

根据本发明的优选实施例，元件供给装置10设置在固定焊接装置1的负电极或接地电极。参照图1的固定焊接装置1，负电位或接地电位存在于冲头4处，而正电位存在于对面的对置支座5上。优选地，由可焊接材料构成的材料层B与连接到正电位的对置支座5紧紧挨着。通过对置支座5(正)和冲头4(负)的电极性，优选地由于电子“从负到正”(因此从冲头4到对置支座5)的移动而在该阳性加载的对置支座5处产生电子的电极轰击。这种电极轰击在对置支座5处产生了局部的电子过量，对置支座5如其在负极电极(因此冲头4)的情况下一样释放出更多焦耳热。由此，在正电极处(因此在阳性加载的对置支座5处)产生温度超高，其中可焊接材料的材料层B或具有可焊接材料部分的材料层B抵接该对置支座5且须创建有焊接镜片。

作为该实施例的备选，但是较少有效，也优选将元件供给装置布置在固定焊接装置的正电极。参照固定焊接装置，正电位因此存在于冲头处。

此外，元件供给装置10优选地设置有单独的控制器。该控制器(未示出)通过感应器和/或促动器14、28的信息捕获在相对于冲头4和/或对置支座5的窝状端部位置内的焊接辅助接合件E的位置。此外，元件供给装置10的控制器优选地捕获使焊接辅助接合件E压紧在冲头4或对置支座5上或夹紧在其上的力。如果促动器14提供为步进电动机，则这个力优选地衍生自促动器14的电动机电流。以相同的方式，优选地通过固定焊接装置1的力传感器来确定该力。

此外，可对促动器14、28的步进电动机的旋转角度进行评估，以确定促动器14、28的绝对前进距离。根据所捕获的促动器14、28的电信息，优选地，元件供给装置的控制器可以确定例如在冲头4处或在对置支座5处的焊接辅助接合件E的绝对位置和抵接力。相反，优选地，该控制器还可以预设焊接辅助接合件E的精确位置和/或抵接力。

根据本发明的优选实施例，元件供给装置10的控制器设置成主要部件。相应地，在焊接辅助接合件E适当定位时，元件供给装置10的控制器指定了固定焊接装置1的中央控制器，并且可以开始连接过程。还优选地，将元件供给装置10的控制器集成到该中央控制器内以减少基于仪器的尝试。然而，如果元件供给装置10设置成模块，则模块自身的控制器对于元件供给装置10与固定焊接装置1的组合的运行来说是必要的。

基于上述结构，元件供给装置10可独立于固定焊接装置1移动，或者可与其控制器平行于运动线B₁协同移动(因此沿着电极上升方向)。以此方式，元件供应装置10的，尤其是在端部位置22的焊接辅助接合件E的起始位置、部分上升和不同工作位置在控制中是可灵活调节和可编程的。如果在若干个焊接处理之后，以已知方式铣削或斜切一个或两个焊接帽或电极帽K₄、K₅以提供加工安全的表面，则优选地通过元件供给装置10的控制器对设置在端部位置22中的焊接辅助接合件E的改变了的起始位置进行校正和指定。根据一个优选实施例，其将被存储在控制器中，通过该控制器起始位置的绝对值随着电极帽K₄、K₅的斜切过程而变化。相应地，在已通知完成斜切处理之后，控制器对此信息进行利用。还优选地，固定焊接装置1的中央控制器将该信息传递至元件供给装置10的控制器。根据另一优选实施例，优选地，将元件供给装置10移动至经斜切的电极帽K₄、K₅以检测电极帽K₄、K₅的新起始位置或端部位置。

参照图6，描述了具有焊接辅助接合件E的一体化供给的连接方法。首先，根据图6.1，将焊接辅助接合件E供给至端部位置22(步骤S1)。为此，图6.1示出了没有焊接辅助接合件E设置在材料层A、B上面的材料层A、B。元件供给装置10的端部位置22还没有设置在冲头4和对置支座5之间。

现在，促动器28将焊接辅助接合件E移动至冲头4下方(步骤S2)。冲头4在之后的焊接处理中形成了电极，优选为负电极或接地电极。为此目的，打开挡板34并使夹钳杆18、19移动焊接辅助接合件E至冲头4下方，优选移动至运动线B₁上。同时，优选地利用该移动，解锁夹钳杆19以使其能够在之后释放焊接辅助接合件E。或者，但是较少有效，也优选将冲头4连接至正电极，并将对置支座5连接至接地电极或负电极。

在接下来的步骤中(S3，参见图6.3)，元件供给装置10通过促动器14与接合方向R_F相反地移动，直到焊接辅助接合件E将其头部抵接在电极冲头4处。这优选地在固定地预设距离点上以距离控制的方式进行。根据在此之前执行的对于帽K₄、K₅的斜切处理，调整该距离点。进一步优选的是在元件供给装置10的促动器14的伺服电机驱动中，通过电流阈值控制的力控制来获得焊接辅助接合件的位置。再一个优选的实施例是，通过驱动装置2将冲头4推进到定位在运动线B₁上的焊接辅助接合件E上。可以基于固定焊接装置1中的力传感器或基于固定焊接装置1的驱动装置2上捕获的电流值来监测焊接辅助接合件E和冲头4之间的充分抵接。进一步优选的是使用叠加的力控制/距离控制。这允许额外地控制焊接辅助接合件E是否确实已经定位在冲头4和对置支座5之间，并且优选其所具有的长度。此外，优选地通过促动器14、28的水平垂直叠加移动来实现上述步骤S2和S3。因此，定位在端部位置22中的焊接辅助接合件E也能通过弯曲的方式移动至与冲头4抵接。

图7描述了优选地在连接方法执行期间作用的机械和电负载。此处，F表示冲头4处的力。在力曲线(图7中的实线)和电流曲线(图7中的虚线)的截面之上，分别示出连接方法的步骤S。如果在步骤S3中，焊接辅助接合件E对着冲头4位移，则该过程可以作为力值(也参见图6.3)被检测到。

在焊接辅助接合件E已被定位在冲头4处之后，优选地，作为主要部件的元件供应装置10的控制器发送适当的信号至固定焊接装置1的中央控制器(从属部件)，使得冲头4与所抵接的焊接辅助接合件E沿着接合方向R_F一起位移。如优选地那样，元件供给装置10被紧固到固定焊接装置1处的冲头侧面上，元件供给装置10与冲头4一起移动。也优选地，促动器14随冲头4及其驱动装置2的位移运动一起延伸。

在优选的从属控制器中接收到上述的信号之后，固定焊接装置1使冲头4朝向对置支座5的方向移动，直到焊接辅助接合件E抵接于侧面，该侧面背离最上方的接合配件上的头部(因此抵接材料层A)。此外，达到了冲头4的预设夹紧力时，冲头4的位移路径便受到限制。通过该预设夹紧力，焊接辅助接合件E压入到冲头4和对置支座5之间的材料层A上(参见步骤S4)。根据优选实施例进行距离控制，或者根据另一优选实施例进行力和距离控制，以实现焊接辅助接合件的这个夹紧位置的控制。以此方式，可以监测焊接辅助接合件E是否存在、焊接辅助接合件具有什么样的长度、所期望的材料层A是否存在和/或其基于焊接辅助接合件E长度的厚度。当然还优选的是仅从上述参数中选择一个进行检查。参见图7，必须强调的是，步骤S4中的力F根据上述步骤而增加，以实现对焊接辅助接合件分别的夹紧。

在冲头4、焊接辅助接合件E以及对置支座之间的材料层A、B的夹紧已经实现并被检测到之后，固定焊接装置1的中央控制器发送相应的信号至元件供给装置10的控制器。还优选地，为了夹紧，焊接辅助接合件E的尖端以压纹的方式压入面向尖端的材料层A。这稳定了夹紧的焊接辅助接合件E，并因此优选地不会对之后的连接产生负面影响。

随后，在步骤S5中，解除元件供给装置10，并释放焊接辅助接合件E。为了释放，打开夹钳杆18、19(参见上文)或只是简单地从夹紧的焊接辅助接合件E移除(参见图6.5)。因此，在步骤S5中的力优选为小的(参见图7)。在夹钳杆18、19已被移入到壳体16中后，可以进行端部位置22的新加载。

在接收到焊接辅助接合件E已经到达其夹紧起始位置的信号之后，通过中央控制器开始将焊接辅助接合件机械推进到材料层中。这个步骤S6-1优选地由可如图7所示的电流来支持。由于在焊接辅助接合件E推入到材料层B中时的材料发热，使电流优选地减少了材料层A的硬度。

为了冷却焊接辅助接合件E和材料层A、B，优选地，如图7中(参见S6-2)所示引入了时间和/或距离控制的无电流阶段。之后，在步骤S6-3中，进行材料层B到焊接辅助接合件E的焊接。这个焊接处理的时间优选地由时间区间来确定。根据本发明另一优选实施例，在焊接期间捕获冲头4的路径。如果这超过了焊接辅助接合件E的下降值阈值，并因此超过了冲头4的下降值阈值，则终止焊接处理。

随后，在步骤S7中无电流地冷却该连接，其中结合位置进一步机械地支撑在冲头4和对置支座5之间。接下来，在步骤S8-9中，解除冲头4和对置支座5，并且如图6.8和6.9所示去除连接。

作为焊接辅助接合件E的上述实施例的备选，焊接辅助接合件E’(未示出)在其头部优选具有功能性端部，该功能性端部背离焊接辅助接合件E’的杆身突出。该功能性端部包括紧固结构，例如螺纹腹板(web)、螺纹套管、球头或锁定结构或设计元件。相对于焊接辅助接合件E’的纵轴，与杆身共轴布置该功能性端部。优选地，环形圆周径向突出物在杆身和功能性端部之间的过渡部分延伸。该环形圆周径向突出物关于接合方向R_F形成底切横断面，并且承担上述焊接辅助接合件E的头部的功能。优选地，冲头4’(未示出)适用焊接辅助接合件E’包括具有环形接界或压力面的中央开口。一旦元件供给装置按上述方式开始紧靠冲头4’，焊接辅助接合件E’的功能性端部就接纳在冲头4’的中央开口内，直到环形接界面紧靠在焊接辅助接合件E’的环形圆周径向突出物。如果焊接辅助接合件E’通过冲头4’接合和/或焊接，机械和/或电负载通过环形接界面和环形圆周径向突出物从冲头4’传递至焊接辅助接合件E’和待连接的组件。焊接辅助接合件E’的供给和连接的形成以如上所述的相同方式进行，不管冲头4’和具有功能性端部的焊接辅助接合件E’的结构差异。

附图标记列表

1. 固定焊接装置

2. 驱动单元

3. C-框架

4，4’. 冲头

5. 对置支座

6. 电源单元/焊接模块

10. 元件供给单元

12. 异型管

14. 促动器

16 壳体

18、19 夹钳杆

20. 盲孔通道

22. 窝状端部位置

24. 桥接件

26. 腹板(web)弹簧

28. 促动器

30 到达路径

32 棘爪

34 挡板

B₁ 第一运动线

R_F 接合方向

E,E’ 焊接辅助接合件

K₄、K₅ 焊接帽

Claims (18)

1.一种固定焊接装置的元件供给装置，该元件供给装置用于具有头部和杆身的螺栓状焊接辅助接合件，其中可以由电极冲头和电极对置支座来执行沿着第一直线运动线的相对接合移动以产生固定焊接连接，其中所述元件供给装置具有以下特征：

a.两个剪刀状设置的夹钳杆，其中至少一个夹钳杆可枢转地设置，并且两个夹钳杆一起形成盲孔通道，所述盲孔通道在具有窝状端部位置的一侧可以暂时性地闭合，其中焊接辅助接合件可被容纳在所述端部位置；

b.第一促动器，通过所述第一促动器，所述盲孔通道可沿着所述第一运动线之外的另一条运动线进行移动，使得所述盲孔通道的窝状端部位置可以被定位在所述电极冲头和所述电极对置支座之间；以及

c.第二促动器，通过所述第二促动器，所述盲孔通道可以以力控制和/或距离控制的方式平行于所述第一运动线进行移动，使得被保持在所述盲孔通道的所述窝状端部位置处的焊接辅助接合件可以以压配合的方式定位在抵靠所述电极冲头处。

2.根据权利要求1所述的元件供给装置，其中所述第一促动器包括线性促动器，通过所述线性促动器，所述盲孔通道的所述端部位置可以线性地垂直于所述第一运动线进行移动。

3.根据前述权利要求中任一项所述的元件供给装置，其中所述盲孔通道包括棘爪，所述棘爪仅在所述端部位置的方向上可枢转且可由焊接辅助接合件克服。

4.根据前述权利要求中任一项所述的元件供给装置，其中所述盲孔通道的所述夹钳杆在内侧形成为槽状，使得所述焊接辅助接合件的头部可以被引导在其中，并且能够在其中以适形配合的方式保持为可移动状态。

5.根据前述权利要求中任一项所述的元件供给装置，其包括控制器单元，通过所述控制器单元，可以对捕获的所述元件供给装置的运行数据进行评估，并且可以生成针对至少一个连接的部件的至少一个指令，并将该指令传送至所述连接的部件；所述连接的部件优选为固定焊接装置的中央控制器。

6.一种用于焊接辅助接合件的固定焊接装置，包括电极冲头和电极对置支座；通过所述电极冲头和所述电极对置支座，可以执行沿着第一直线运动线的相对接合移动，以产生固定焊接连接；并且所述固定焊接装置包括根据前述权利要求中任一项所述的元件供给装置。

7.根据权利要求6所述的固定焊接装置，其中所述元件供给装置紧固在所述固定焊接装置处，使得在冲头移动期间其能够与所述冲头一起移动。

8.根据权利要求6或7所述的固定焊接装置，包括中央控制器，所述中央控制器优选地作为从属部件与被配置为主要部件的元件供给装置的控制器单元交换数据和/或命令。

9.根据权利要求6、7或8所述的固定焊接装置，其中所述电极冲头连接到负电位，而所述电极对置支座连接到正电位，以支持焊接处理。

10.一种机械热固定焊接工艺的连接方法，其通过用于至少一个第一材料层的螺栓状焊接辅助接合件，而不用将所述至少一个第一材料层预冲压到至少一个可焊接材料的第二材料层或至少一个具有可焊接材料部分的第二材料层，包括以下步骤：

a.将所述至少一个第一材料层和所述至少一个第二材料层定位于电极冲头和电极对置支座之间，所述电极冲头和所述电极对置支座适配于执行沿着第一直线运动线的相对接合移动；

b.将所述焊接辅助接合件定位于所述电极冲头和所述电极对置支座之间；

c.以力控制和/或距离控制的方式，将所述焊接辅助接合件移动到抵接所述电极冲头；

d.在步骤c之后，共同移动电极冲头和焊接辅助接合件直至抵接到所述电极对置支座所支承的所述材料层处，并因此机械预张紧所述材料层；以及

e.通过机械负载和/或热负载，将所述焊接辅助接合件和所述材料层连接起来。

11.根据权利要求10所述的连接方法，其中所述焊接辅助接合件以压配合的方式被保持为抵接所述电极冲头，优选带有至少预设力的压配合。

12.根据权利要求10或11所述的连接方法，其中所述材料层通过所述冲头和所述焊接辅助接合件来预张紧，而不需要使用下保持器。

13.根据权利要求10到12中任一项所述的连接方法，其中所述焊接辅助接合件在所述连接方法过程中通过元件供给装置来进行供给和保持，尤其是根据权利要求1到5中任一项所述的元件供给装置。

14.根据权利要求13所述的连接方法，还包括以下步骤：

在所述焊接辅助接合件和所述电极冲头和所述电极对置支座之间的所述材料层已被预张紧之后，通过所述元件供给装置来释放所述焊接辅助接合件。

15.根据权利要求10到14中任一项所述的连接方法，还包括以下步骤：

捕获由所述焊接辅助接合件通过力感应器施加到所述电极冲头的力，和/或捕获所述焊接辅助接合件在通过元件供给装置覆盖的所述电极冲头的方向上的距离。

16.根据权利要求15所述的连接方法，还包括以下步骤：

将所捕获的力和/或距离传送到控制器单元，和

在达到预设力和/或预设距离之后，开始使所述焊接辅助接合件和所述电极冲头一起在所述电极对置支座的方向上前进。

17.根据权利要求16所述的连接方法，其中所捕获的力和/或距离被传送到所述元件供给装置的控制器单元，并且所述元件供给装置的所述控制器单元允许固定焊接装置1的中央控制器因此继续使用所述连接方法，或预设为继续进行具有特定步骤的连接方法。

18.根据权利要求10到17中任一项所述的连接方法，还包括以下步骤：

压入并焊接所述材料层中的所述焊接辅助接合件；

优选地通过用所述电极冲头施加力来压紧和顶住所述材料层和焊接辅助接合件的连接；以及

从连接的所述材料层释放所述电极冲头和所述电极对置支座。