CN108136533A - 用于自动焊接设备的，尤其是机器人焊钳的测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种的对应于权利要求1的用于自动焊接的测量装置(1),尤其是用于机器人焊钳的测量装置。它具有壳体(18)和位于壳体(18)内部并与壳体(18)用第一绝缘环(2)绝缘的支架(19)；具有底面(23)和固定装置(24)的容纳腔(22)；具有位于壳体内并与底面(23)相对的测力单元(17)，其通过周边的第二绝缘环(5)和与底面(23)相邻的端面的绝缘盘部件(7,21)与壳体(18)绝缘。

Description

用于自动焊接设备的，尤其是机器人焊钳的测量装置

描述

根据权利要求1，本发明涉及一种测量装置。

焊钳，尤其是电阻点焊，在汽车车身焊接中受到高度重视，使用这种焊钳(机器人焊钳)使得焊接工作变得简单而灵活。

然而，使用此类焊钳的问题是，在焊接钳上没有及时检测到的错误或在焊过程中不正确的工艺参数会导致生产废料或有缺陷的零件。

为了能及早发现这样的故障，使用一种力测量设备，通过它可以在焊接过程中确定焊钳的电极之间的力。

专利DE101 27 112 A1涉及一个带有进给轴和电极的焊接头，电极是通过一个活塞产生运动。通过压力传感器来获取各种参数。

专利DE 102 24 402 A1涉及带有两个的电极的焊钳的电阻焊接，测量力的数值的力传感器位于两个电极之间，。通过该传感器的布置，可以避免干涉边缘。力传感器安装在其中一个电极臂的支架上。

专利DE 696 14 429 T2涉及电阻焊传感器结构，用于监测电阻焊过程中的参数。

专利GB 2 134 267 A涉及在两个金属膜片之间装有一个线圈的测力量单元，线圈与金属膜片是相互绝缘的。两个膜片的凸端伸向线圈端部的中心孔。线圈的两头的端面是用绝缘材料隔开的，当负荷施加到膜片上时，凸端沿着线圈孔的轴向相互移动。

因此，本发明的任务是创建一个用于机器人焊钳的测量装置，与目前的测量设备相比，具有使用简单和安全的优势。

这项任务的解决办法通过权利要求1的特征得以实现。

附属权利要求进一步说明了本发明的优势。

本发明的测量装置有一个壳体/电子部件壳体，该壳体一方面用于对焊接钳的电极进行临时固定，另一方面包含测力单元。将焊钳的第二电极移动到其上面，便可以立即对焊钳电极的力进行测量。

本发明的优势还在于测量装置可在焊接钳的启动过程中或在服务间隔期间使用。由于测量装置用一个支架可以临时固定在两个电极中的一个上，所以在实际测量过程中不需要操作员用手持的方法将第二电极移到力测量单元上，这对一个操作者来说更容易和更安全方便。

本发明的优势还在于测量装置的壳体除了用于支撑电极和保护测力量单元外，壳体的内部还间隔出一个电子隔间，用于放置测量信号放大处理电子板。放大处理后的信号可以通过一个电缆与外界连接。

这个间隔出来的电子隔间不仅可以放置电路板，而且也可以当做延长的手柄，这个手柄和支架连接在一起，向壳体的纵向延伸，其内部装有电路板。这样的手柄也可以作为可更换的部件提供，这样就可以方便地更换电路板以适应不同的使用条件。所以如果需要调换电子板，只要调整更换手柄即可。

测量装置的进一步优势在于，电子线路板带有无线传输设备，并能有效连接。该无线传输设备既可以发射也可以接收。这一无线发射接收电子线路可以装在电子隔间内也就是手柄里。尤其是，这种类型的印刷电路板设备，或者带有线路输出的电子电路板设备，都可以通过在该测量装置内部集成的供电来源获取能源。例如，该供电来源可以是蓄电池装置或者干电池装置。

此外，可以把力测量单元与负荷钮进行各种组合。这种负荷扭是由一个顶端承载片和一个带有外螺纹的销杆构成的，可以将它拧进测力单元的内螺纹上。这样可以将不同表面轮廓的装置表面安装到测力单元中。这种装置表面可以是平的，凹的或凸的，根据在负荷纽上对应的电极的形状而定。这种搭配是非常有意义的，因为焊钳的电极在其操作期间可能因为损耗而变形，因此测力单元的装置表面与相应的电极的形状的搭配保证了测力的精确性。

负荷钮与测力单元组合的的好处还在于，测量装置本身结构不必改变，仅通过替换负荷钮这一简单方式来搭配最优形状，从而支持每个电极。

本发明的进一步细节、优点和特点，将通过实施方式的以下说明并结合图示来介绍。

图1本发明的测量装置的实施方式的略微简化的示意图；

图2测量装置图1的侧视图；

图3 A,B本发明的测量装置图2的A-A剖面图；

图4测量装置图1的俯视图；

图5测量装置图4的B-B剖面图；

图6根据本发明的测量装置的另一种外形的示意图；

图7 A到图7C是各种负荷钮的简化示意图。它们可以和测量装置进行任意的组合。

图1到图5展示了本发明用于机器人焊钳的测量装置的结构和功能，但是机器人焊钳在此没有展示。

图3上清楚展示，测量装置1有一个壳体/电子部件壳体18。在壳体18中有一个形状类似锅的支架19，绝缘环2使壳体18和支架19绝缘。绝缘环2的外形是阶梯状的，这是因为支架19的外轮廓24′是阶梯状的，如图3所示。

支架19有一个容纳腔22和底面23。容纳腔22用于容纳机器人焊钳的电极，在容纳腔22中的焊钳通过固紧装置24随时箍紧以便测量得以进行。

从图3可以看到，在壳体18的底部，也就是支架19的另一侧装有一个力测量单元17。力测量单元17在壳体18中是用螺钉或类似的固定方法固定在底面23的另一侧的，测力量单元的外围用第二绝缘环5，底面用绝缘盘7和21与壳体18绝缘。

如图3A和3B所示，由于测力量单元17的外轮廓27是阶梯状的，所以相应的第二绝缘环5的轮廓也是阶梯状的围在17的外表面27上，从而使得力测量单元17的外围和壳体18电绝缘。

在绝缘部件当中可以看到第一绝缘盘7的前面对着底面23，而且沉到测力量单元17的环槽28里面。这样，第一绝缘垫圈7完全盖住了测力量单元内部空间29。当测力单元17本身带有具有自绝缘体时，就不必用绝缘盘7了。

在绝缘部件当中进一步可以看到第二圆环形式的绝缘盘21，它位于底面23和第一绝缘盘7之间。它与绝缘盘7的背面和底面23的表面30接触，如图所示3A和3B中详细阐明。第一绝缘环2的端面和第二绝缘盘5的端面之间的间隙36说明，这两个绝缘环不能彼此紧紧贴在一起，因为电极作用力作用到绝缘盘21上。

固定装置24有一个内腔22，在其内表面25上有一个带有切口的夹环6，如图1所示。

夹环6的外表面紧贴着一个锁紧件4，它与螺栓20共同作用成为夹紧装置。螺栓20的端面紧贴锁紧件4。夹紧装置除螺栓20外还有一个手柄尤其是星型手柄11与其相连接。从图3可以清楚的看到在手柄11和螺栓之间有一个凹槽14，在凹槽14中拧入紧固螺丝或销轴便可以把螺栓20和手柄11紧固而使其没有相对转动。螺栓20末端的外螺纹拧入支架19的内部螺纹37并且通锁紧件4挤压带槽的夹环6，由于槽的存在，夹环6被挤压变形从而及时夹紧处在内腔22的电极。

在图3A和3B中还可以看到一个拧到夹环6上的内六角螺丝15和一个和这个螺丝配套的垫圈16。内六角螺丝15协助定位，以确保夹环6的开口缝位于夹紧装置90°的位置上。此外，六角螺丝15也保证了在盖子31内的夹环6不会丢失，这一点将在下面更详细地描述。

如整体图1、剖视图3A、3B和图4所示，外形上有着极大优势的支架19通过环形的带螺纹的法兰3与壳体18连接，这个连接使用了四个内六角螺丝12来实现，如4所示。

整体图1、剖视图3A、3B和图5还表明，支架19上面盖有环形盖31，并在其上面用一个不可缺少的螺钉32固定，以确保支架19不会掉下来。

借助于这一结构，扭转手柄11和螺栓20可以使支架19在壳体18内旋转。

图3A和图3B之间的区别在于力测力量单元17的受力面轮廓的不同。在图3A上受力面38是凸面，即向测力量单元的外侧凸出。

在图3B上受力面39是凹面，即向测力量单元的内侧凹进。

从原理上讲，这个面还可以是平面。

从7A到7C可以更进一步的看清。图7A展示了一个负荷钮40，它有外螺纹41和平坦的底面50。

图7B展示了一个负荷钮42，它有外螺纹43而底面44是凹形的。

图7C展示了一个负荷钮45，它有外螺纹46而底面47是凸形的。每个外螺纹销41,43以及46都可以可以拧在力测量单元17的内螺纹上，这个内螺纹在图5上用虚线和48表示。如果系统表面用负荷钮表示，则相当于测力量单元17的受力面是平的，在图5中的第二条虚线49表示这个平面。

从原理上讲，可以不用负荷钮而是在必要时直接将测力量单元的受力面做成与工具面相适应的平面，凹面或凸面。

图4和5进一步说明，壳体/电子部件壳体18提供了电子隔间33，这个隔间在支架19的旁边。在电子隔间33里面装有电路板，在一般情况下有8,9和10三个板排列在里面，他们将测力量单元17的测量信号输入进来并通过电缆34将放大处理后的信号再输出给数据处理单元。

电子隔间33可以用盖板35封闭，优点是随时可以打开。

图6给出了与图1相对应的测量装置的另外一种外形示例，图中的标号也都与图1的标号相对应。

与图1不同的是电子隔间33还是一个手柄，在这里电路板放在手柄的里面。比较图1和图6可以清楚的看到，电子隔间33是一个狭长的手柄。

为了使用本发明的测量装置1进行测量，如前面所说，需要将一个机器人焊钳的电极引入到容纳腔22，接着用固定装置24将其临时固定。将机器人的焊钳固定到测量装置1的目的是不需要操作员操纵测量装置。固定过程进行之后，第二电极被引入到测力单元17，测量和记录两个电极的力，从而实现监测，调整，排除故障或错识别。

除上述本发明的书面说明外，图1到图7C通过带标号的示意图给出了本发明的详细补充说明。

附图标记列表

1 测量装置

2 绝缘环

3 旋紧法兰

4 夹紧件

5 绝缘环

6 夹环

7 绝缘盘

8-10 电路板

11 手柄/星形手柄

12 内六角螺钉

13 埋头螺钉

14 夹紧套筒

15 内六角螺钉

16 垫圈

17 测力单元

18 壳体/电子部件壳体

19 支架

20 螺纹螺栓

21 绝缘盘

22 内腔

23 底面

24 固定装置

24′ 外轮廓

25 内圆周表面

26 端面

27 外轮廓

28 凹槽

29 测力单元的内部空间

30 外表面

31 盖子

32 固定螺钉

33 电子隔间

34 输出电缆

35 盖子

36 缝隙

37 内螺纹

38,39,44,47,49,50 装置表面

40,42,45 负荷钮

41,43,46 外螺纹销

48 内螺纹

L 壳体18

Claims (19)

1.自动焊接设备的测量装置(1)，尤其是用于机器人焊钳的测量装置，包括：

壳体(18)；

支架(19)，其装在壳体(18)里并且与壳体(18)之间用第一绝缘环(2)绝缘，并且其具有带有底面(23)和固定装置(24)的容纳腔(22)；

测力单元(17)，其装在壳体(18)里与底面(23)相对，并且其通过周边的第二绝缘环(5)和与底面(23)相邻的端面的绝缘盘部件(7,21)与壳体(18)绝缘。

2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所诉第一绝缘环(2)具有相应与支架(19)的阶梯状的外轮廓(24′)的阶梯形状。

3.根据权利要求1和2所述的测量装置，其特征在于，所述固定装置(24)具有在容纳腔(22)内并与内表面(25)接触的夹环(6)，该夹环(6)通过其外侧接触着的夹紧件(4)以及夹紧螺栓(11,20)共同作用，该夹紧螺栓部件(11,20)通过螺纹螺栓(20)的端面(26)与夹紧件(4)相邻。

4.根据权利要求3所述的测量装置，其特征在于，所诉夹紧螺栓部件具有手柄(11)，尤其是星形手柄，该手柄(11)与螺纹螺栓(20)相连。

5.根据权利要求3或者4所述的测量装置，其特征在于，所诉夹环(6)带有开口槽。

6.根据权利要求1至5所述的测量装置，其特征在于，所诉支架(19)通过法兰部件(3,12)固定在壳体(18)上。

7.根据权利要求1至6所述的测量装置，其特征在于，所诉第二绝缘环(5)具有相应与测量单元(17)的阶梯状的外轮廓(27)的阶梯形状。

8.根据权利要求1至7所述的测量装置，其特征在于，所诉绝缘盘部件包括：

第一绝缘盘(7)嵌入在测力单元(17)的端面的环形凹槽(28)内，该环形凹槽(28)对着底面(23)，第一绝缘盘(7)盖住测力单元的内部空间(9)；

第二绝缘盘(21)为盘状环，位于底面(23)和第一绝缘盘(7)之间，接触第一绝缘盘(7)或者底面(23)的外表面边缘。

9.根据权利要求1至8所述的测量装置，其特征在于，所诉支架(19)位于在壳体(18)内并可以转动。

10.根据权利要求3至9所述的测量装置，其特征在于，在支架(19)上，环形盖(31)通过在盖子(31)上固定的防丢固定螺钉(32)以可拆卸的方式固定。

11.根据权利要求1至10所述的测量装置，其特征在于，所诉壳体(18)有邻近支架(19)的电子隔间(33)。

12.根据权利要11所述的测量装置，其特征在于，所诉电子隔间(33)具有手柄形状，并在壳体(18)的长度方向(L)延伸。

13.根据权利要11或12所述的测量装置，其特征在于，所诉电子隔间(33)包含电路板部件(8,9,10)。

14.根据权利要11或12所述的测量装置，其特征在于，所诉电子隔间(33)有线路输出(34)。

15.根据权利要求11至14所述的测量装置，其特征在于，所诉电子隔间(33)通过可拆卸的盖子(35)密封。

16.根据权利要求12至15所述的测量装置，其特征在于，所诉测力单元(17)与电路板部件(8,9,10)有信号连接。

17.根据权利要13,15或16所述的测量装置，其特征在于，所诉电路板部件(8,9,10)与无线传输设备有有效连接。

18.根据权利要求13,15,16或17其中之一所述的测量装置，其特征在于，所诉壳体(18)内有给电路板(8,9,10)的集成自给供电。

19.根据权利要求1至18其中之一所述的测量装置，其特征在于，所诉测力单元(17)的装置表面(38,39,44,47,49)与应用情况向适应，可以是平的，凹的或者凸的。