CZ300747B6 - Svarovací hlava na svorníky - Google Patents

Abstract

Vynález se týká svarovací hlavy na svorníky s lineárním pohonem (5), svarovací osou (11), spojenou s lineárním pohonem (5), a elektromagnetickým systémem (7) merení délek, který urcuje polohu svarovací osy (11) ve svarovací hlave na svorníky, pricemž elektromagnetický systém (7) merení délek má množinu permanentních magnetu usporádaných lineárne ve smeru pohybu svarovací osy (11) a magnetické cidlo (33).

Description

Oblast techniky

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

Dosavadní stav techniky

Zařízení na přivařování svorníků se kupříkladu v automobilovém oboru používají k tomu, aby se na karoserii při vařily 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. Optoelektronické systémy měření délek jsou však náchylné na nečistoty. Protože v oblasti svařovací hlavy vzniká mnoho svařovacího postřiku a okolí je Často velmi prašné, jsou dosud používané optoelektronické systémy měření dráhy umístěny ve svařovací hlavě utěsněné, což způsobuje vysoké náklady.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje svařovací hlava na svorníky s lineárním pohonem, svařovací osou spojenou s lineárním pohonem a elektromagnetickým systémem měření délek, který určuje polohu svařovací osy ve svařovací hlavě na svorníky. Jeho podstata spočívá v tom, že elektromagnetický systém měření délek má množinu permanentních magnetů, lineárně uspořádaných ve směru pohybu svařovací osy, a magnetické čidlo.

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 měření délek dosáhnout í ve svařovacích hlavách rozlišovací schopnosti, která je znatelně vyšší než je rozlišovací schopnost optoelektronických systémů měření délek.

Podle jednoho výhodného provedení se používá inkrementální elektromagnetický systém měření délek.

Podle výhodného provedení jsou permanentní magnety uspořádány na pásu nebo v něm a tvoří magnetický pás.

Je rovněž výhodné, jestliže permanentní magnety nebo magnetický pás jsou upevněny 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 přizpůsobovat okolnostem a požadavkům. Alternativně je také použitelný indukční systém měření délek.

U jednoho výhodného provedení je uspořádán lineární pohon, který pracuje na principu ponorných cívek. Ten 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 io 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 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.

Přehled obrázků na výkresech

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.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je stylizovaně znázorněna svařovací hlava na svorníky, která má kryt 3, v krytu 3 uspořádaný elektromagnetický, axiálně působící lineární pohon 5, a elektromagnetický systém 7 měření délek nebo dráhy. Lineární pohon 5 sestává z více válcových cívek 9, 9J, viz, obr. 2, upevněných na krytu 3, a svařovací osy 11, rozprostírající se dovnitř cívek 9, 9\ avšak z nich vyčnívající. Svařovací osa JJ. zase sestává z více úseků, totiž zadního úseku J3 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 J7 svorníku je zastrčen a uchycen svorník 19 určený k přivaření.

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

Svařovací hlava na svorníky se přistaví ke zde neznázoměnému polotovaru, kupříkladu plechu vozidla. Během postavování svařovací hlavy, která je upevněna na ramenu robota, může být svařovací osa JJ. v základní poloze, znázorněné na obr. 1. Jestliže robot přivede svařovací hlavu blízko k polotovaru, tak se svařovací osa 11 pohybuje ve vysouvacím směru V, až špička privarovaného svorníku 19 zkontaktuje povrch polotovaru. V této poloze se může zjistit poloha polotovaru.

Potom co byl povrch polotovaru zkontaktován, tak se přiloží svařovací napětí a svařovací osa _U se za řízení dráhy nebo rychlosti posune o definovaný úsek ve směru R do požadované polohy nebo mezi polohy, takže se pomocí zdvihového zapálení generuje elektrický oblouk. Pro vytvoření vysokého standardu kvality při svařování je žádoucí, aby byl odstup polotovaru k přivařova45 nému svorníku 19 udržován co možná přesně, což je jednoduše dosažitelné pomocí inkrementálního systému měření délky s velkou rozlišovací schopností, spojeného se zvláštním lineárním pohonem 5. Proto se lineami 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 9, 9/ $ rozdílnými směry vinutí, takže vzniknou .7.

dva elektromagnety s opačným směrem magnetického toku, jak je to kupříkladu popsáno ve spisu US 5 321226. Permanentní magnet na zadním úseku 13 zasahuje do obou cívek 9, 9\ a pomocí cívek 9,2 je posunutelný do obou směrů V nebo R.

Elektromagnetický systém 7 měření délek je k tomu, aby určoval polohu hnací osy 1 h a je spojen s řídicí jednotkou 23, která pak také řídí svařovací proud a cívky 9,9.

Elektromagnetický systém 7 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. io 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 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 33 a magnetický pás 31 relativně vůči sobě pohybují, tak magnetické čidlo vytváří zvlněný signál. Tento signál se vyhodnocuje zde blíže neznázoměnou vyhodnocovací jednotkou, která může být kupříkladu integro25 vána do řídicí jednotky 23, a z toho se určuje změna polohy nebo absolutní poloha svařovací osy H· Kupříkladu může být signál magnetického Čidla 33 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 J_l·

Jestliže se svařovací osa JI pohybuje ovládáním lineárního pohonu 5 ve vysouvacím směru V, probíhá tento pohyb výhodně regulovaně, tedy zde pomocí uzavřené zpětnovazební smyčky dosed Ioop feedback. Svorník J9 se noří do taveniny a upevňuje na polotovaru.

Samozřejmě by bylo rovněž možné řízení pohybu bez regulace.

Průmyslová využitelnost

Zařízení podle vynálezu je použitelné výhodně všude tam, kde je prováděno svařování polo40 tovarů.

Claims (6)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

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

   50 uspořádaných ve směru pohybu svařovací osy (11), a magnetické čidlo (33).
2. 2* Svařovací hlava na svorníky podle nároku 1, vyznačující se tím, že obsahuje inkrementální elektromagnetický systém (7) měření délek.

   -3CZ 300747 B6
3. 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. 5 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 (H)·

   5. Svařovací hlava na svorníky podle některého z předcházejících nároků, vyznačující w se tím, že elektromagnetický systém měření délek je systém s měnitelnou rozlišovací schopností.
5. 6. Svařovací hlava na svorníky podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se t í m , že obsahuje lineární pohon (5), pracující na principu ponorných cívek.
6. 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).