CZ20022735A3 - Svařovací hlava na svorníky - Google Patents

Description

Svařovací hlava na svorníky ·· ·'' z'··-'' ·· ,9 9 9 9 9 9

9 9 9 9 9 9 9 ····

9 9 9 9 99 9 9 9

9 99 9 9 9 9 999 · · • · · · · · 9 9 9

Λ 9 9 9 9 9 9 · 9 9 9 9 99 9 9

Vynález se týká svařovací hlavy na svorníky s lineárním pohonem, svařovací osou, spojenou s lineárním pohonem, a se systémem měření délek, který určuje polohu svařovací osy ve svařovací hlavě na svorníky.

Zařízení na přivařování svorníků se kupříkladu v automobilovém oboru používají k tomu, aby se na karoserii přivařily svorníky. Svařování probíhá tak, že se mezi svorník, uchycený ve svařovací hlavě, a polotovar, přiloží vysoké napětí a dojde k vytvoření elektrického oblouku.

Nastavení polohy přivařovaného svorníku, totiž zvednutí přivařovaného svorníku a vytvoření elektrického oblouku, jakož i navazující vnoření svorníku do taveniny, by mělo probíhat za řízení dráhy, aby se dosáhlo vždy stálé vysoké kvality svařování. Dosud se výlučně používaly optoelektronické systémy měření délek nebo dráhy. Ty jsou necitlivé proti vysokým svařovacím proudům a s nimi spojeným magnetickým polím. Silná magnetická pole se mohou ve svařovacích hlavách na svorníky vytvářet také v oblasti lineárního pohonu, neboť lineární pohony pracují často na principu ponorných cívek, to znamená, že mají proudem protékané cívky a permanentní magnety. Optoelektronícké systémy měření délek jsou však náchylné na nečistoty.

Protože v oblasti svařovací hlavy vzniká mnoho svařovacího • · • · ♦ · · · · ♦ · • · · · · ·· • ····· · · · • · · · · · • · · ·· ·· ·· postřiku Ά okolí je často velmi prašné, jsou dosud používané optoelektronické systémy měření dráhy umístěny ve svařovací hlavě utěsněné, což způsobuje vysoké náklady.

Vynález vytváří svařovací hlavu na svorníky, která se vyznačuje jednoduchou konstrukcí a jejíž systém měřeni délek poskytuje ještě lepší rozlišovací schopnost než dosud používané systémy měření délek.

Té se u svařovací hlavy na svorníky výše uvedeného druhu dosáhne tím, že je systém měření délek elektromagnetickým systémem měření délek. V praxi se ukázalo, že elektromagnetické systémy měření délek, které jsou z principu na nečistoty necitlivé, jsou ve svařovacích hlavách na svorníky schopné funkce. To je pro odborníka zcela překvapující, protože právě ve svařovacích hlavách na svorníky tečou extrémně vysoké svařovací proudy a v důsledku toho se vytvářejí silná elektromagnetická pole. Jak se ukázalo, dá se pomocí elektromagnetických systémů měřeni délek dosáhnout i ve svařovacích hlavách rozlišovací schopnosti, která je znatelně vyšší než je rozlišovací schopnost optoelektronických systémů měření délek.

Podle jednoho výhodného příkladu provedení se používá inkrementální systém měření délek s magnetickým pásem a magnetickým čidlem, přičemž je magnetický pás upevněn na svařovací ose. Použitím magnetického pásu jsou náklady pro upevnění na svařovací ose nízké.

Nadto může mít systém měření délek nastavitelnou rozlišovací schopnost, aby se mohl při způsobovat okolnostem • · • · a požadavkům.

Alternativně je také použitelný indukční systém měřeni déle k.

• · · ···· · · ··

U jednoho výhodného příkladu provedení je uspořádán lineární pohon, který pracuje na principu ponorných cívek, a má více za sebou zapojených cívek, do kterých zasahuje alespoň jeden permanentní magnet, který je spojen se svařovací osou. Takovýto lineární pohon má tu výhodu, že může dosáhnout exaktního nastavení polohy a ideálně se doplňuje s elektromagnetickým systémem měření délek, který má vysokou rozlišovací schopnost. Protože takovýto lineární pohon vytváří rovněž extrémně silná magnetická pole, je o to více pozoruhodnější, že elektromagnetický systém měření délek nebo dráhy, zejména za použití magnetického pásu a indukčního čidla, -funguje vysoce přesně a navíc ještě po dlouhý čas stabilně.

Další znaky a přednosti vynálezu vyplývají z následujícího popisu a přiložených výkresů, které znázorňují na obr. 1 pohled na podélný řez svařovací hlavou na svorníky podle vynálezu, a na obr. 2 principiální skicu lineárního pohonu svařovací hlavy na svorníky podle obr. 1.

Na obr. i je stylizovaně znázorněna svařovací hlava na svorníky, která má kryt 3, v krytu 3 uspořádaný elektromagnetický, axiálně působící lineární pohon 3,

4· 4444 ·· ·· ·· • 444 4 4 4 4 • · 4 4 4 44

44444 44 4

4 4 4 4 4 • 444 44 44 · 4 a elektromagnetický systém Z měření délek nebo dráhy. Lineární pohon 5. sestává z více válcových cívek 5L 2.'» viz. obr. 2, upevněných na krytu 2.? a svařovací osy 11 , rozprostírající se dovnitř cívek 2? 2' , avšak z nich vyčnívající. Svařovací osa 11 zase sestává z více úseků, totiž zadního úseku 15 ve tvaru jednoho nebo více za sebou uspořádaných permanentních magnetů, a podélného, na něj navazujícího válcovitého úseku 15., který má přední konec, jenž je vytvořen jako držák svorníku. V držáku 17 svorníku je zastrčen a uchycen svorník 19 určený k při vaření.

Svařovací hlava na svorníky, znázorněná na obr. 1, pracuje následovně:

Svařovací hlava na svorníky se přistaví ke zde neznázorněnému polotovaru, kupříkladu plechu vozidla. Během při stavování svařovací hlavy, která je upevněna na ramenu robota, může být svařovací osa 11 v základní poloze, znázorněné na obr. 1. Jestliže robot přivede svařovací hlavu blízko k polotovaru, tak se svařovací osa 11 pohybuje ve vysouvacím směru 2, až špička přivařovaného svorníku 12.

zkontaktuje povrch polotovaru. V této poloze se může zjistit poloha polotovaru.

Potom co byl povrch polotovaru zkontaktován, tak se přiloží svařovací napětí a hnací osa 11 se za řízení dráhy nebo rychlosti posune o definovaný úsek ve směru B. do požadované polohy nebo inezipolohy, takže se pomocí zdvihového zapálení generuje elektrický oblouk. Pro vytvoření vysokého standardu kvality při svařování je žádoucí, aby byl odstup polotovaru k přivařovanému svorníku udržován co možná přesně, což je jednoduše dosažitelné pomocí inkrementálního systému měření délky s velkou fl · fl · • · ·· ···· rozlišovací schopností, spojeného se zvláštním lineárním pohonem 5> Proto se lineární pohon 5 a systém měření délek popisují v následujícím podrobněji.

Lineární pohon 5., který pracuje na principu ponorných cívek, může mít, tak jak ukazuje obr. 2, více cívek, kupříkladu dvě v sérii zapojené cívky 2., 2' s rozdílnými směry vinutí, takže vzniknou dva elektromagnety s opačným směrem magnetického toku, jak je to kupříkladu popsáno ve spisu US 5 321 226. Permanentní magnet na zadním úseku 13 zasahuje do obou cívek 2, 2', a pomocí cívek 2, 2' je posunutelný do obou směrů.

Systém Z měření délek je k tomu, aby určoval polohu hnací osy 11 , a je spojen s řídicí jednotkou 23., která pak také řídí svařovací proud a cívky 2, 2'.

Elektromagnetický systém Z měření délek sestává z magnetického pásu 31, který je upevněn na svařovací ose 11 , kupříkladu pomocí lepidla, a z magnetického čidla 33, upevněného na krytu 3. Pomocí otočného kódovacího přepínače 35 se dá nastavit rozlišení systému měření délek kupříkladu v rozsahu 1 mm až 0,005 mm.

Magnetický pás 31 zahrnuje množinu lineárně uspořádaných permanentních magnetů, například ve tvaru tyčových magnetů, které jsou kupříkladu svou osou orientovány napříč k podélné ose magnetického pásu. Permanentní magnety mohou být zapuštěny do plastu, kupříkladu zastříknuty. Jestliže je to žádoucí, může být také provedeno zesílení magnetického pásu pomocí kovových proužků nebo drátů. V podélném směru magnetického pásu 31 jsou permanentní magnety výhodně uspořádány v ekvidistantním ό

• ·· • · » · • · · · • ··· · ·

odstupu. Kupříkladu může odstup mezi dvěma permanentními magnety činit cca 2 mm.

Magnetické čidlo (pod tímto pojmem se rozumí každý druh čidla pro detekci magnetického pole) může být vytvořeno jako indukční čidlo. Jestliže se magnetické čidlo 55 a magnetický pás 51 relativně vůči sobě pohybují, tak magnetické čidlo vytváří zvlněný signál. Tento signál se vyhodnocuje zde blíže neznázorněnou vyhodnocovací jednotkou, která může být kupříkladu integrována do řídicí jednotky S> a 2 toho se určuje změna polohy nebo absolutní poloha svařovací osy H«

Kupříkladu může být signál magnetického čidla ekvidistantně vzorkován a z informace o odstupu dvou extrémů signálu, který je v korelaci s odstupem dvou permanentních magnetů v podélném směru magnetického pásu, a z hodnoty signálu ve vzorkovacím bodě, vztaženo na hodnotu extrému, se vysoce přesně stanovuje poloha svařovací osy.

Jestliže se hnací osa 11 pohybuje ovládáním lineárního pohonu 5 ve vysouvacím směru 2, probíhá tento pohyb výhodně regulovaně (dosed loop feedback). Svorník 12 se noří do taveniny a upevňuje na polotovaru. Samozřejmě by bylo rovněž možné řízení pohybu bez regulace.

<·· 00 • · 0 <

6 6 *· *0 0* ** ···· «0««

0 «0 0 0 0 006 06 *6 · * · * * a 0 0000 ·*·

000* 66 0* 60 ·· 0000

Claims (7)

1. Svařovací hlava na svorníky s lineárním pohonem (5), svařovací osou (11), spojenou s lineárním pohonem (5), a systémem (7) měření délek, který určuje polohu svařovací osy (11) ve svařovací hlavě na svorníky, vyznačující se tím, že systémem (7) měření délek je elektromagnetický systém měření délek, který má množinu permanentních magnetů, lineárně uspořádaných ve směru pohybu svařovací osy (11), a magnetické? čidlo (33) .

2. Svařovací hlava na svorníky podle nároku 1, vyznačující se tím, že je uspořádán inkrementální systém měření délek.

3. Svařovací hlava na svorníky podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že permanentní magnety jsou uspořádány na pásu nebo v něm, a tvoří magnetický pás (31).

4. Svařovací hlava na svorníky podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že permanentní magnety nebo magnetický pás (31) jsou upevněny na svařovací ose (11).

5. Svařovací hlava na svorníky podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že systém měření délek má měnitelnou rozlišovací schopnost.

6. Svařovací . hlava na svorníky podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že je změněný list uspořádán lineární pohon (5) ·· ···· ···· ·· ·· ·· pracující na principu ponorných cívek.

7. Svařovací hlava na svorníky podle nároku 6, vyznačující se tím, že lineární pohon (5) má více za sebou zapojených cívek (9, 9'), do kterých zasahuje alespoň jeden permanentní magnet, který je spojen se svařovací osou (11).

změněný list