DE102023004535A1

DE102023004535A1 - Method for determining the position of the welding gun relative to the welding object and its device

Info

Publication number: DE102023004535A1
Application number: DE102023004535.7A
Authority: DE
Inventors: Abhishek Fasge; Chinmaynanda Dash; Utsav Tank
Original assignee: Mercedes Benz Group AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2022-11-18
Filing date: 2023-11-09
Publication date: 2024-05-23

Abstract

Die vorliegende Offenbarung offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erfassen der Position einer Schweißpistole relativ zu einem Schweißobjekt. Die Vorrichtung (100) umfasst eine Energiequelle, die in einem Gehäuse (10) der Vorrichtung (100) untergebracht ist, eine Vielzahl von Sensoren (11), die kommunikativ mit der Stromquelle verbunden und an dem Gehäuse (10) angebracht sind. Jeder Sensor der Mehrzahl von Sensoren (11) ist konfiguriert, um Lichtstrahlen (11c) auf ein Schweißobjekt (22) zu projizieren. Die Vorrichtung umfasst ferner eine Steuereinheit, die kommunikativ mit der Vielzahl von Sensoren (11) verbunden ist, so dass die Steuereinheit konfiguriert ist, um den Abstand (X, Y) zwischen der Vielzahl von Sensoren (11) und dem Schweißobjekt (22) zu bestimmen und dadurch die Position der Schweißzange (20) relativ zum Schweißobjekt (22) zu erfassen. Die Vorrichtung eliminiert die Notwendigkeit einer manuellen Beurteilung oder eines Fehlers in der Position der Schweißzange in Bezug auf das Schweißobjekt.

The present disclosure discloses a method and apparatus for detecting the position of a welding gun relative to a welding object. The apparatus (100) includes a power source housed in a housing (10) of the apparatus (100), a plurality of sensors (11) communicatively connected to the power source and mounted to the housing (10). Each sensor of the plurality of sensors (11) is configured to project light beams (11c) onto a welding object (22). The apparatus further includes a control unit communicatively connected to the plurality of sensors (11) such that the control unit is configured to determine the distance (X, Y) between the plurality of sensors (11) and the welding object (22) and thereby detect the position of the welding gun (20) relative to the welding object (22). The apparatus eliminates the need for manual judgment or error in the position of the welding gun with respect to the welding object.

Description

Die folgende Beschreibung beschreibt insbesondere die Erfindung und die Art und Weise, in der sie ausgeführt werden soll.The following description particularly describes the invention and the manner in which it is to be carried out.

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf das Gebiet der Geräteherstellung und des Schweißens. Insbesondere, aber nicht ausschließlich, bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf ein Verfahren zum Erfassen der Position einer Schweißzange relativ zu einem Schweißobjekt. Ferner offenbaren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung eine Vorrichtung, die konfiguriert ist, um die Position der Schweißpistole relativ zu dem Schweißobjekt für die Fahrzeugherstellung zu erfassen.The present disclosure generally relates to the field of equipment manufacturing and welding. More particularly, but not exclusively, the present disclosure relates to a method for detecting the position of a welding gun relative to a welding object. Further, embodiments of the present disclosure disclose an apparatus configured to detect the position of the welding gun relative to the welding object for vehicle manufacturing.

Im Allgemeinen werden für das Verbinden von zwei Objekten oder Platten, wie z. B. Stahlplatten, verschiedene Schweißtechniken verwendet. Insbesondere zum Verbinden von Platten wird die Punktschweißtechnik verwendet, bei der ein Paar Schweißelektroden verwendet wird, um die Platten einzuspannen und Druck auf sie auszuüben, einen hohen Strom zwischen den Schweißelektroden für eine vorbestimmte Zeit anzulegen, und dann die Temperatur an einem Verbindungsabschnitt auf eine im Wesentlichen eine Schmelztemperatur zu erhöhen, um ein Nugget zu bilden. Die Punktschweißtechnik wird auch in Automobilwerken zur Herstellung der Fahrzeuge eingesetzt. Jedes Fahrzeug weist mehrere Schweißpunkte und eine Punktschweißverbindung auf.Generally, for joining two objects or plates such as steel plates, various welding techniques are used. In particular, for joining plates, the spot welding technique is used, which involves using a pair of welding electrodes to clamp and apply pressure to the plates, applying a high current between the welding electrodes for a predetermined time, and then raising the temperature at a joint portion to substantially a melting temperature to form a nugget. The spot welding technique is also used in automobile factories to manufacture the vehicles. Each vehicle has several welding points and a spot weld joint.

Beim Schweißen eines Schweißobjekts oder einer Schweißplatte muss die Haltung einer Elektrode, die mit einem Schweißgerät verbunden ist, in Bezug auf das Schweißobjekt korrekt sein, um ein gleichmäßiges und konsistentes Schweißen an dem Schweißobjekt durchzuführen. Konkret üben bei der Punktschweißtechnik die Schweißelektroden Druck auf die Platten aus, was wiederum zur Bildung des Nuggets in einer Punktschweißverbindung führt. Aufgrund des von den Elektroden ausgeübten Drucks kann der Klemmfehler der Elektrode relativ zum Schweißobjekt auftreten, z. B. eine Nichtrechtwinkligkeit der Elektrode und der Oberfläche des Schweißobjekts oder Werkstücks. Die Nichtrechtwinkligkeit der Elektrode kann den Kontaktzustand der Spitze der Elektrode und die Oberfläche des Schweißobjekts beeinflussen und dadurch die Verteilung des Schweißstroms und die Wärmeableitungswirkung der Elektrode auf einen Schweißpunkt beeinflussen. Dies kann dazu führen, dass das Wachstum des Nuggets im Inneren des Schweißpunktes beeinträchtigt wird und sich negativ auf die Schweißqualität auswirkt. Daher ist es erforderlich, die Haltung oder Position der Elektrode relativ zum Schweißobjekt zu überprüfen, bevor der Schweißvorgang eingeleitet wird.When welding a welding object or welding plate, the posture of an electrode connected to a welding machine with respect to the welding object must be correct in order to perform uniform and consistent welding on the welding object. Specifically, in spot welding technology, the welding electrodes apply pressure to the plates, which in turn leads to the formation of the nugget in a spot weld joint. Due to the pressure exerted by the electrodes, the clamping error of the electrode relative to the welding object may occur, such as non-perpendicularity of the electrode and the surface of the welding object or workpiece. The non-perpendicularity of the electrode may affect the contact state of the tip of the electrode and the surface of the welding object, thereby affecting the distribution of the welding current and the heat dissipation effect of the electrode on a welding point. This may cause the growth of the nugget inside the welding point to be affected and have a negative impact on the welding quality. Therefore, it is necessary to check the posture or position of the electrode relative to the welding object before initiating the welding process.

Konventionell wird die Position der Elektrode relativ zum Schweißobjekt manuell mit Hilfe von Lehren oder Rechtwinkligkeitswerkzeugen bestimmt, z. B. mit rechten Winkeln usw. Die Inspektion der Position der Elektrode relativ zum Schweißobjekt muss für jeden einzelnen Schweißpunkt in der Einrichtungsphase der Fertigungs- oder Produktionslinie manuell durchgeführt werden, was zu einer Erhöhung der Zeit für das Anlernen des Schweißvorgangs / die Konfiguration der Schweißzange führt. Darüber hinaus wird es zu einer mühsamen Aufgabe, die komplexe Form einer Karosserie oder eines Schweißobjekts im Allgemeinen zu überprüfen oder zu inspizieren. Außerdem ist es schwierig, manuell auf die Schweißzelle zuzugreifen, um das Werkzeug oder die Schweißpistole manuell zu platzieren.Conventionally, the position of the electrode relative to the welding object is determined manually using gauges or perpendicularity tools, such as right angles, etc. The inspection of the position of the electrode relative to the welding object must be done manually for each individual welding point in the setup phase of the manufacturing or production line, which leads to an increase in the time for welding process teaching/welding gun configuration. In addition, it becomes a tedious task to check or inspect the complex shape of a car body or welding object in general. In addition, it is difficult to manually access the welding cell to manually place the tool or welding gun.

Ein Teil des bestehenden Verfahrens zum Erfassen der Haltung der Elektrode oder Schweißpistole ist im CN-Patent CN110587096B [im Folgenden als '096-Patent bezeichnet] offenbart.Part of the existing method for detecting the position of the electrode or welding gun is described in the CN patent CN110587096B [hereinafter referred to as the '096 patent].

Das Patent '096 offenbart eine Online-Überwachungsvorrichtung und ein Überwachungsverfahren für die Arbeitshaltung einer Widerstandspunktschweißelektrode. Die Vorrichtung umfasst ein Spannfutter, eine Steuerung und mindestens drei Laserentfernungssensoren, so dass die Steuerung und drei Laserentfernungssensoren elektrisch verbunden sind. Das Spannfutter wird auf einen Elektrodenstab eines Punktschweißgeräts aufgesteckt. Die Elektroden der Punktschweißgeräte werden auf dem Spannfutter fixiert. Der Controller wird verwendet, um die Entfernung basierend auf der Entfernung zu messen, die von jedem Laser-Entfernungssensor und der Arbeitsebene gemessen wird. Die im Patent '096 offenbarte Steuerung wird zur Überwachung des Punktschweißens basierend auf dem Winkel zwischen der Normal- und Mittelachse des Elektrodenstabs der Punktschweißanlage verwendet.The '096 patent discloses an online monitoring device and method for the working posture of a resistance spot welding electrode. The device includes a chuck, a controller, and at least three laser distance sensors such that the controller and three laser distance sensors are electrically connected. The chuck is fitted onto an electrode rod of a spot welder. The electrodes of the spot welders are fixed on the chuck. The controller is used to measure the distance based on the distance measured by each laser distance sensor and the working plane. The controller disclosed in the '096 patent is used to monitor spot welding based on the angle between the normal and central axes of the electrode rod of the spot welder.

Die vorliegende Offenbarung ist darauf gerichtet, eine oder mehrere oben genannte Einschränkungen oder andere Beschränkungen, die mit dem Stand der Technik verbunden sind, zu überwinden.The present disclosure is directed to overcoming one or more of the above limitations or other limitations associated with the prior art.

Ein oder mehrere Unzulänglichkeiten herkömmlicher Systeme werden überwunden, und zusätzliche Vorteile werden durch ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erfassen der Position einer Schweißzange relativ zu einem Schweißobjekt, wie in der vorliegenden Offenbarung beansprucht, bereitgestellt.One or more deficiencies of conventional systems are overcome and additional advantages are provided by a method and apparatus for sensing the position of a welding gun relative to a welding object as claimed in the present disclosure.

Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erfassen der Position einer Schweißzange relativ zu einem Schweißobjekt. Das Verfahren sieht Schritte zum Erkennen der Position der Schweißpistole relativ zum Schweißobjekt vor, bevor der Schweißvorgang eingeleitet wird. Der Schweißvorgang kann als ein Punktschweißvorgang definiert werden, bei dem die Schweißpistole so konfiguriert ist, dass sie senkrecht zum Schweißobjekt ausgerichtet oder positioniert wird, bevor der Schweißvorgang eingeleitet wird. Das Verfahren umfasst Schritte des Anschließens einer Vorrichtung an die Schweißpistole; Bestimmen des Abstandes des Schweißobjekts relativ zum jeweiligen Sensor mehrerer an der Vorrichtung angebrachter Sensoren. Der Abstand wird von einem Steuergerät bestimmt, das dem Gerät zugeordnet ist. Das Verfahren umfasst ferner einen Schritt des Berechnens einer Differenz zwischen dem Abstand des Schweißobjekts und entsprechenden Sensoren, um die Position der Schweißpistole relativ zu dem Schweißobjekt zu erfassen.The present disclosure relates to a method and apparatus for detecting the position tion of a welding gun relative to a welding object. The method provides steps of detecting the position of the welding gun relative to the welding object before initiating the welding operation. The welding operation may be defined as a spot welding operation in which the welding gun is configured to be aligned or positioned perpendicular to the welding object before initiating the welding operation. The method includes steps of connecting a device to the welding gun; determining the distance of the welding object relative to the respective one of a plurality of sensors attached to the device. The distance is determined by a controller associated with the device. The method further includes a step of calculating a difference between the distance of the welding object and corresponding sensors to detect the position of the welding gun relative to the welding object.

Zusätzliche Merkmale und Vorteile werden durch die Techniken der vorliegenden Offenbarung realisiert. Andere Ausführungsformen und Aspekte der Offenbarung sind hierin ausführlich beschrieben und werden als Teil der beanspruchten Offenbarung betrachtet.Additional features and advantages are realized by the techniques of the present disclosure. Other embodiments and aspects of the disclosure are described in detail herein and are considered part of the claimed disclosure.

In einer nicht einschränkenden Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren zum Erfassen der Position einer Schweißpistole relativ zu einem Schweißobjekt offenbart. Das Verfahren umfasst die Schritte: (a) Verbinden einer Vorrichtung mit der Schweißpistole. Die Vorrichtung umfasst eine Vielzahl von Sensoren, die konfiguriert sind, um entsprechende Signale an eine Steuereinheit zu übertragen. Im nächsten Schritt (b) wird durch die Steuereinheit der Abstand des Schweißobjekts relativ zum jeweiligen Sensor anhand der von der Mehrzahl von Sensoren übertragenen Signale ermittelt. Dann besteht der nächste Schritt darin, (c) durch die Steuereinheit eine Differenz zwischen dem Abstand des Schweißobjekts und den jeweiligen Sensoren zu berechnen, um die Position der Schweißpistole relativ zum Schweißobjekt zu erfassen.In a non-limiting embodiment of the present disclosure, a method for detecting the position of a welding gun relative to a welding object is disclosed. The method comprises the steps of: (a) connecting a device to the welding gun. The device comprises a plurality of sensors configured to transmit corresponding signals to a control unit. In the next step (b), the control unit determines the distance of the welding object relative to the respective sensor based on the signals transmitted from the plurality of sensors. Then, the next step is (c) calculating by the control unit a difference between the distance of the welding object and the respective sensors to detect the position of the welding gun relative to the welding object.

In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner die Schritte: (d) Vergleichen der in Schritt (c) berechneten Differenz durch die Steuereinheit mit einem vordefinierten Toleranzwert und (e) Beleuchten eines Indikators von mindestens zwei an der Vorrichtung montierten Anzeigen basierend auf dem Vergleich in Schritt (d).In one embodiment, the method further comprises the steps of: (d) comparing the difference calculated in step (c) by the control unit with a predefined tolerance value and (e) illuminating an indicator of at least two displays mounted on the device based on the comparison in step (d).

In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner den Schritt (f) des Übertragens des von der Steuereinheit in Schritt (b) bestimmten Abstands zu einem Anzeigemodul durch die Steuereinheit.In one embodiment, the method further comprises the step (f) of transmitting the distance determined by the control unit in step (b) to a display module by the control unit.

Nach einer Ausführungsform ist die Steuereinheit so konfiguriert, dass sie eine grüne Anzeige aufleuchten lässt, wenn die in Schritt (c) berechnete Differenz kleiner ist als der vordefinierte Toleranzwert, der anzeigt, dass die Schweißpistole im Wesentlichen senkrecht zu dem Schweißobjekt steht.According to one embodiment, the control unit is configured to illuminate a green indicator when the difference calculated in step (c) is smaller than the predefined tolerance value indicating that the welding gun is substantially perpendicular to the welding object.

In einer anderen, nicht einschränkenden Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist eine Vorrichtung zum Erfassen der Position einer Schweißpistole relativ zu einem Schweißobjekt offenbart. Die Vorrichtung umfasst eine Stromquelle, die in einem Gehäuse der Vorrichtung untergebracht ist. Die Vorrichtung umfasst ferner eine Vielzahl von Sensoren, die kommunikativ mit der Stromquelle verbunden und an dem Gehäuse angebracht sind, so dass jeder Sensor der Vielzahl von Sensoren konfiguriert ist, um Lichtstrahlen auf ein Schweißobjekt zu projizieren. Die Vorrichtung umfasst eine Steuereinheit, die kommunikativ mit der Vielzahl von Sensoren verbunden ist, so dass die Steuereinheit dazu konfiguriert ist, den Abstand zwischen der Vielzahl von Sensoren und dem Schweißobjekt zu bestimmen.In another non-limiting embodiment of the present disclosure, an apparatus for sensing the position of a welding gun relative to a welding object is disclosed. The apparatus includes a power source housed in a housing of the apparatus. The apparatus further includes a plurality of sensors communicatively connected to the power source and attached to the housing such that each sensor of the plurality of sensors is configured to project light beams onto a welding object. The apparatus includes a controller communicatively connected to the plurality of sensors such that the controller is configured to determine the distance between the plurality of sensors and the welding object.

In einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung mindestens einen Magneten mit Presspassadapter, der am Gehäuse zur formschlüssigen Verriegelung angebracht ist. Der mindestens eine Magnet ist so konfiguriert, dass er die Vorrichtung lösbar mit der Schweißpistole verbindet.In one embodiment, the device comprises at least one magnet with a press-fit adapter attached to the housing for positive locking. The at least one magnet is configured to releasably connect the device to the welding gun.

In einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung mindestens zwei Anzeiger, die kommunikativ mit der Stromquelle und der Steuereinheit verbunden sind. Die Steuereinheit ist so konfiguriert, dass sie einen der mindestens beiden Indikatoren basierend auf der Position der Schweißzange relativ zum Schweißobjekt beleuchtet.In one embodiment, the device comprises at least two indicators communicatively connected to the power source and the control unit. The control unit is configured to illuminate one of the at least two indicators based on the position of the welding gun relative to the object to be welded.

In einer Ausführungsform ist das Gehäuse mit einem Mittelausschnitt definiert, der zur Aufnahme eines Schaftabschnitts der Schweißpistole ausgebildet ist.In one embodiment, the housing is defined with a central cutout configured to receive a shaft portion of the welding gun.

In einer Ausführungsform ist die Vorrichtung kommunikativ mit einer tragbaren Handvorrichtung verbunden, um die Echtzeitposition der Schweißpistole relativ zu dem Schweißobjekt zu übertragen.In one embodiment, the device is communicatively coupled to a portable handheld device to transmit the real-time position of the welding gun relative to the object to be welded.

In einer Ausführungsform ist die Steuereinheit konfiguriert, um eine Differenz zwischen dem Abstand des Schweißobjekts und entsprechenden Sensoren zu berechnen, um die Position der Schweißpistole relativ zu dem Schweißobjekt zu erfassen.In one embodiment, the control unit is configured to calculate a difference between the distance of the welding object and corresponding sensors to detect the position of the welding gun relative to the welding object.

Es versteht sich, dass die oben beschriebenen Aspekte und Ausführungsformen der Offenbarung in beliebiger Kombination miteinander verwendet werden können. Mehrere der Aspekte und Ausführungsformen können miteinander kombiniert werden, um eine weitere Ausführungsform der Offenbarung zu bilden.It is understood that the aspects and embodiments of the disclosure described above may be used in any combination with one another. Several of the aspects and embodiments may be combined with one another to form another embodiment of the disclosure.

Die vorstehende Zusammenfassung dient nur der Veranschaulichung und soll in keiner Weise einschränkend sein. Neben den oben beschriebenen erläuternden Aspekten und Merkmalen werden weitere Aspekte und Merkmale durch Bezugnahme auf die Zeichnungen und die nachfolgende detaillierte Beschreibung ersichtlich.The foregoing summary is for illustrative purposes only and is not intended to be limiting in any way. In addition to the illustrative aspects and features described above, other aspects and features will become apparent by reference to the drawings and the detailed description below.

Die neuen Merkmale und Merkmale der Offenbarung sind in den beigefügten Ansprüchen dargelegt. Die Offenbarung selbst sowie eine Art der Verwendung, weitere Ziele und Vorteile davon werden jedoch am besten unter Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung einer Ausführungsform verstanden, wenn sie in Verbindung mit der Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gelesen wird, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente darstellen und in denen:

1 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht einer Schweißpistole, die mit einer Vorrichtung zum Erfassen der Position der Schweißpistole relativ zu einem Schweißobjekt gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung montiert ist;
2 veranschaulicht eine vergrößerte Seitenansicht der Schweißpistole von 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
3 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung von 1 in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
4 veranschaulicht eine Seitenansicht der Vorrichtung von 3 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
5 eine Vorderansicht der Vorrichtung von 3 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt; und
6 zeigt eine vergrößerte Vorderansicht der Vorrichtung von 3 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.

The novel features and characteristics of the disclosure are set forth in the appended claims. However, the disclosure itself, as well as a manner of use, further objects and advantages thereof, will best be understood by reference to the following detailed description of an embodiment when read in conjunction with reference to the accompanying drawings, wherein like reference characters represent like elements, and in which:

1 illustrates a perspective view of a welding gun mounted with a device for detecting the position of the welding gun relative to a welding object according to an embodiment of the present disclosure;
2 illustrates an enlarged side view of the welding gun of 1 according to an embodiment of the present disclosure;
3 illustrates a perspective view of the device of 1 in accordance with another embodiment of the present disclosure;
4 illustrates a side view of the device of 3 according to an embodiment of the present disclosure;
5 is a front view of the device of 3 according to an embodiment of the present disclosure; and
6 shows an enlarged front view of the device of 3 according to an embodiment of the present disclosure.

Die Figuren stellen Ausführungsformen der Offenbarung nur zu Zwecken der Veranschaulichung dar. Ein Fachmann wird aus der folgenden Beschreibung leicht erkennen, dass alternative Ausführungsformen der hierin dargestellten Strukturen und Verfahren verwendet werden können, ohne von dem hierin beschriebenen Ziel der Offenbarung abzuweichen.The figures depict embodiments of the disclosure for purposes of illustration only. One skilled in the art will readily appreciate from the following description that alternative embodiments of the structures and methods depicted herein may be utilized without departing from the scope of the disclosure described herein.

Während die Ausführungsformen in der Offenbarung verschiedenen Modifikationen und alternativen Formen unterliegen, wurden spezifische Ausführungsformen davon beispielhaft in den Figuren gezeigt und werden im Folgenden beschrieben. Es sollte jedoch verstanden werden, dass es nicht beabsichtigt ist, die Offenbarung auf die einzelnen offenbarten Formen zu beschränken, sondern dass die Offenbarung im Gegenteil alle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen abdecken soll, die in den Schutzbereich der Offenbarung fallen.While the embodiments in the disclosure are subject to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof have been shown by way of example in the figures and are described below. It should be understood, however, that it is not intended to limit the disclosure to the particular forms disclosed, but on the contrary, the disclosure is intended to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the scope of the disclosure.

Es ist anzumerken, dass ein Fachmann durch die vorliegende Offenbarung motiviert wäre und die Konstruktion einer Vorrichtung zum Erfassen der Position einer Schweißpistole relativ zu einem Schweißobjekt modifizieren würde, die für verschiedene Herstellungsunternehmen unterschiedlich sein kann. Solche Änderungen sollten jedoch im Rahmen der Offenbarung ausgelegt werden. Dementsprechend zeigen die Zeichnungen nur die spezifischen Details, die für das Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung relevant sind, um die Offenbarung nicht durch Details zu verdecken, die für den Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet, der die hierin enthaltene Beschreibung nutzt, leicht erkennbar sind. In den Zeichnungen sind der Einfachheit halber weder die komplette Schweißvorrichtung noch alle in der Schweißvorrichtung angeordneten Komponenten dargestellt.It should be noted that one skilled in the art would be motivated by the present disclosure and would modify the design of an apparatus for detecting the position of a welding gun relative to a welding object, which may vary for different manufacturing companies. However, such changes should be construed within the scope of the disclosure. Accordingly, the drawings show only the specific details relevant to an understanding of the embodiments of the present disclosure, so as not to obscure the disclosure with details that would be readily apparent to one of ordinary skill in the art having the benefit of the description contained herein. For simplicity, the drawings do not show the entire welding apparatus, nor all of the components arranged in the welding apparatus.

Die Begriffe „umfasst“, „umfassend“ oder andere Variationen davon, die in der Offenbarung verwendet werden, sollen nicht-exklusive Einschlüsse abdecken, so dass eine Vorrichtung und ein Verfahren, die eine Liste von Komponenten umfassen, nicht nur diese Komponenten umfasst, sondern auch andere Komponenten umfassen kann, die nicht ausdrücklich aufgeführt oder einem solchen System, Verfahren oder einer solchen Anordnung oder Vorrichtung inhärent sind. Mit anderen Worten, ein oder mehrere Elemente in einem System oder einer Vorrichtung, die von „umfasst ... a“ schließt ohne weitere Einschränkungen das Vorhandensein anderer Elemente oder zusätzlicher Elemente in dem System oder der Vorrichtung nicht aus.The terms "comprises," "comprising," or other variations thereof used in the disclosure are intended to cover non-exclusive inclusions, such that an apparatus and method comprising a list of components does not only include those components, but may also include other components not expressly listed or inherent in such system, method, assembly, or device. In other words, one or more elements in a system or device identified by "comprising...a" does not exclude, without further limitation, the presence of other elements or additional elements in the system or device.

Dementsprechend bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erfassen der Position einer Schweißpistole relativ zu einem Schweißobjekt. Die Schweißzange ist mit einem Schweißgerät verbunden. In einer Ausführungsform ist die Schweißpistole an einem Roboterarm der Schweißvorrichtung montiert. Der Roboterarm ist so konfiguriert, dass er sich sowohl entlang einer vertikalen als auch einer horizontalen Achse multidirektional bewegen kann. Der Roboterarm erleichtert die Steuerung des automatischen Schweißvorgangs des Schweißobjekts, das auf einer Werkbank des Schweißgeräts platziert ist. Der Roboterarm ist in ein Computerprogramm eingebettet, das mit Algorithmen definiert ist, um die automatisierte Bewegung des Roboterarms in eine vordefinierte Richtung zu steuern und dadurch die Schweißzeit des Schweißobjekts zu reduzieren. Die Schweißzange, die mit dem Roboterarm des Schweißgeräts verbunden ist, kann zum Schweißen von Blechen, Platten und dergleichen verwendet werden. In einer Ausführungsform ist die Schweißzange konfiguriert, um Schweißen an dem Schweißobjekt durchzuführen, das mit Fahrzeugkarosserierahmen- oder Blech-In-Trim-Teilen verbunden ist, aber nicht darauf beschränkt ist.Accordingly, the present disclosure relates to a method and apparatus for detecting the position of a welding gun relative to a welding object. The welding gun is connected to a welding device. In one embodiment, the welding gun is mounted on a robotic arm of the welding device. The robotic arm is configured to move multidirectionally along both a vertical and a horizontal axis. The robotic arm facilitates the control of the automatic welding process of the welding object placed on a workbench of the welding device. The robotic arm is embedded in a computer program defined with algorithms to control the automated movement of the robotic arm in a predefined direction and thereby reduce the welding time of the welding object. The welding gun connected to the robotic arm of the welding device can be used for welding sheet metal, plates, and the like. In one embodiment, the welding gun is configured to perform welding on the welding object connected to, but not limited to, vehicle body frame or sheet metal in-trim parts.

Die Schweißzange ist schwenkbar mit dem Roboterarm des Schweißgerätes verbunden. Die Schweißzange ist mit einer Elektrode ausgestattet, um den Schweißvorgang an dem auf der Werkbank platzierten Schweißobjekt zu erleichtern. Die automatisierte Bewegung der Schweißzange in die vordefinierte Richtung wird durch den Roboterarm gesteuert. Der Roboterarm kann aus einer Vielzahl von Aktuatoren bestehen, die eine Bewegung des Roboterarms in mehrere Richtungen erleichtern. Die Betätigung der jeweiligen Aktuatoren kann durch das in eine Steuerung des Roboterarms eingebettete Computerprogramm gesteuert werden. Der Benutzer kann ein Computerprogramm umschreiben oder modifizieren, um Schweißvorgänge an verschiedenen Schweißobjekten durchzuführen. Die Vorrichtung, die abnehmbar mit der Schweißzange verbunden ist, ist so konfiguriert, dass sie die Position oder Ausrichtung der Schweißzange relativ zum Schweißobjekt erkennt. Die Vorrichtung überträgt ein Echtzeitsignal oder eine Information über die Position der Schweißpistole relativ zum Schweißobjekt an ein tragbares Handgerät des Benutzers. Alternativ kann die Vorrichtung in elektrischer Kommunikation mit einem Anzeigemodul stehen, um Echtzeitinformationen bezüglich der Position der Schweißpistole relativ zu dem Schweißobjekt an das Anzeigemodul zu übertragen. Die Vorrichtung kann als eine tragbare Vorrichtung definiert werden, derart, dass, sobald die Position einer Schweißpistole erfasst ist, die Vorrichtung von der Schweißpistole entfernt werden kann und für eine andere Schweißpistole in einer Fertigungsanlage oder -einheit verwendet werden kann.The welding gun is pivotally connected to the robot arm of the welding machine. The welding gun is equipped with an electrode to facilitate the welding process on the welding object placed on the workbench. The automated movement of the welding gun in the predefined direction is controlled by the robot arm. The robot arm can consist of a plurality of actuators that facilitate movement of the robot arm in multiple directions. The actuation of the respective actuators can be controlled by the computer program embedded in a controller of the robot arm. The user can rewrite or modify a computer program to perform welding operations on different welding objects. The device, which is detachably connected to the welding gun, is configured to detect the position or orientation of the welding gun relative to the welding object. The device transmits a real-time signal or information about the position of the welding gun relative to the welding object to a portable handheld device of the user. Alternatively, the device can be in electrical communication with a display module to transmit real-time information regarding the position of the welding gun relative to the welding object to the display module. The device may be defined as a portable device such that once the position of a welding gun is detected, the device can be removed from the welding gun and used for another welding gun in a manufacturing plant or unit.

In einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine Energiequelle, die in einem Gehäuse der Vorrichtung platziert ist. Die Energiequelle kann als eine Batterie definiert werden, die konfiguriert ist, um den erforderlichen elektrischen Strom für elektronische Komponenten der Vorrichtung bereitzustellen. Die Vorrichtung umfasst ferner eine Vielzahl von Sensoren, die kommunikativ mit der Stromquelle verbunden und an dem Gehäuse angebracht sind. Jeder Sensor der Vielzahl von Sensoren ist so konfiguriert, dass er Lichtstrahlen auf das Schweißobjekt projiziert. Die Vorrichtung umfasst eine Steuereinheit, die kommunikativ mit der Vielzahl von Sensoren verbunden ist, so dass die Steuereinheit dazu konfiguriert ist, den Abstand zwischen der Vielzahl von Sensoren und dem Schweißobjekt zu bestimmen. Das Gehäuse schützt die Stromquelle, eine Vielzahl von Sensoren und die Steuereinheit vor Fremdkörpern, z. B. Staub, Feuchtigkeit und dergleichen. Die Mehrzahl von Sensoren ist so konfiguriert, dass sie entsprechende Signale an die Steuereinheit übertragen.In one embodiment, the device comprises a power source placed in a housing of the device. The power source may be defined as a battery configured to provide the required electrical power for electronic components of the device. The device further comprises a plurality of sensors communicatively connected to the power source and attached to the housing. Each sensor of the plurality of sensors is configured to project light beams onto the welding object. The device comprises a control unit communicatively connected to the plurality of sensors such that the control unit is configured to determine the distance between the plurality of sensors and the welding object. The housing protects the power source, a plurality of sensors and the control unit from foreign objects, e.g. dust, moisture and the like. The plurality of sensors are configured to transmit corresponding signals to the control unit.

Die Steuereinheit ist dazu ausgebildet, den Abstand des Schweißobjekts relativ zu dem jeweiligen Sensor auf der Grundlage der von der Vielzahl von Sensoren übertragenen Signale zu bestimmen. Die Steuereinheit ist auch so konfiguriert, dass sie die Differenz zwischen dem Abstand des Schweißobjekts und den entsprechenden Sensoren berechnet, um die Position der Schweißzange relativ zum Schweißobjekt zu erkennen. In einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung mindestens zwei Anzeiger, die kommunikativ mit der Stromquelle und der Steuereinheit verbunden sind. Die Steuereinheit ist so konfiguriert, dass sie einen der mindestens beiden Indikatoren basierend auf der Position der Schweißzange relativ zum Schweißobjekt beleuchtet. Die Vorrichtung kann als tragbare Vorrichtung definiert werden, da alle Komponenten der Vorrichtung in dem Gehäuse der Vorrichtung untergebracht sind, einschließlich - Stromquelle, Steuereinheit, Vielzahl von Sensoren und dergleichen.The control unit is configured to determine the distance of the welding object relative to the respective sensor based on the signals transmitted from the plurality of sensors. The control unit is also configured to calculate the difference between the distance of the welding object and the corresponding sensors to detect the position of the welding gun relative to the welding object. In one embodiment, the device comprises at least two indicators communicatively connected to the power source and the control unit. The control unit is configured to illuminate one of the at least two indicators based on the position of the welding gun relative to the welding object. The device can be defined as a portable device since all components of the device are housed in the housing of the device, including - power source, control unit, plurality of sensors and the like.

Die folgenden Absätze beschreiben die vorliegende Offenbarung unter Bezugnahme auf die 1 bis 5. In den Figuren werden das gleiche Element oder die gleichen Elemente, die ähnliche Funktionen haben, durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.The following paragraphs describe the present disclosure with reference to the 1 to 5 . In the figures, the same element or elements having similar functions are identified by the same reference numerals.

Unter Bezugnahme auf 1 ist eine frontale Struktur eines Abschnitts einer Schweißvorrichtung (200) dargestellt. Die Schweißvorrichtung (200) weist eine Schweißpistole (20) auf, die mit einem beweglichen Roboterarm (21) verbunden ist. Die Schweißvorrichtung (200) weist ferner eine Werkbank auf, auf der ein Schweißobjekt (22) eingespannt ist. Alternativ kann das Schweißobjekt (22) zwischen zwei Elektroden der Schweißvorrichtung (200) aufgenommen werden. Das Schweißobjekt (22) kann definiert sein als jedes metallische Blech, jede Platte oder jeder andere Gegenstand, an dem ein Schweißvorgang erforderlich ist. Die Schweißvorrichtung (200) ist konfiguriert, um Schweißen an dem Schweißobjekt (22) durchzuführen, vorzugsweise ein automatisiertes Schweißen an dem Schweißobjekt (22). Die Schweißpistole (20) umfasst eine Elektrode (20a), die dazu eingerichtet ist, die Temperatur des Schweißobjekts (22) zu erhöhen, um einen Schweißvorgang durchzuführen. In einer beispielhaften Ausführungsform kann die Schweißvorrichtung (200) als eine Punktschweißvorrichtung definiert sein, die konfiguriert ist, um Punktschweißen an dem Schweißobjekt (22) durchzuführen.Referring to Fig. 1, a frontal structure of a portion of a welding device (200) is shown. The welding device (200) comprises a welding gun (20) connected to a movable robot arm (21). The welding device (200) further comprises a workbench on which a welding object (22) is clamped. Alternatively, the welding object (22) can be received between two electrodes of the welding device (200). The welding object (22) can be defined as any metallic sheet, plate or other object on which a welding operation is required. The welding device (200) is configured to perform welding on the welding object (22), preferably automated welding on the welding object (22). The welding gun (20) comprises an electrode (20a) configured to increase the temperature of the welding object (22) to perform a welding operation. In a exemplary embodiment, the welding device (200) may be defined as a spot welding device configured to perform spot welding on the welding object (22).

Die Schweißvorrichtung (200) ist mit einer Energiequelle verbunden, um die erforderliche Wärme an der Elektrode (20a) der Schweißzange (20) zu erzeugen. Der Roboterarm (21) umfasst eine Steuerung, eine Vielzahl von Kabeln, die mit der Steuerung verbunden sind, und eine Vielzahl von Aktuatoren (nicht in den Fig. Die Vielzahl von Aktuatoren ist so konfiguriert, dass sie eine Bewegung des Roboterarms (21) in mehrere Richtungen vorsieht, um einen automatisierten Schweißvorgang zu erleichtern. Die Betätigung der Vielzahl von Aktuatoren wird durch ein Computerprogramm gesteuert, das in die Steuerung des Roboterarms (21) eingebettet ist. Die Mehrfachrichtungsbewegung des Roboterarms (21) erleichtert die Mehrrichtungsbewegung der Schweißzange (20). Die Schweißpistole (20) ist so konfiguriert, dass sie während des Schweißvorgangs senkrecht zum Schweißobjekt (22) positioniert ist, um ein gleichmäßiges und effektives Schweißen am Schweißobjekt (22) durchzuführen. Um die Position der Schweißzange (20) relativ zum Schweißobjekt (22) zu erfassen, ist eine Vorrichtung (100) lösbar mit der Schweißzange (20) verbunden. Alternativ kann die Vorrichtung (100) lösbar mit einem Kopfabschnitt des Roboterarms (21) verbunden sein. Die Vorrichtung (100) ist konfiguriert, um eine Position, vorzugsweise eine Echtzeitposition der Schweißzange (20) relativ zum Schweißobjekt (22) zu erfassen. Das Schweißobjekt (22) ist zwischen Elektroden (20a) des Schweißgerätes (200) positioniert, wie in 2 dargestellt. Eine obere Oberfläche des Schweißobjekts (22) steht in Kontakt mit einer Spitze (20b) der Elektrode (20a), um einen Schweißvorgang durchzuführen.The welding device (200) is connected to an energy source to generate the required heat at the electrode (20a) of the welding gun (20). The robot arm (21) includes a controller, a plurality of cables connected to the controller, and a plurality of actuators (not shown in the figures). The plurality of actuators are configured to provide movement of the robot arm (21) in multiple directions to facilitate an automated welding operation. The actuation of the plurality of actuators is controlled by a computer program embedded in the controller of the robot arm (21). The multi-directional movement of the robot arm (21) facilitates multi-directional movement of the welding gun (20). The welding gun (20) is configured to be positioned perpendicular to the welding object (22) during the welding operation to perform uniform and effective welding on the welding object (22). To sense the position of the welding gun (20) relative to the welding object (22), a device (100) is releasably connected to the welding gun (20). Alternatively, the device (100) may be releasably connected to a head portion of the robot arm (21). The device (100) is configured to detect a position, preferably a real-time position, of the welding gun (20) relative to the welding object (22). The welding object (22) is positioned between electrodes (20a) of the welding device (200), as in 2 An upper surface of the welding object (22) is in contact with a tip (20b) of the electrode (20a) to perform a welding operation.

Unter Bezugnahme auf die 3 bis 5 umfasst die Vorrichtung (100) eine Energiequelle (nicht in den 3 bis 5 dargestellt), die in einem Gehäuse (10) untergebracht ist, eine Vielzahl von Sensoren (11), eine Steuereinheit (nicht in den 3 bis 5 gezeigt) und mindestens zwei Anzeigen (12), die kommunikativ mit der Stromquelle verbunden sind. Das Gehäuse (10) ist mit einem Mittelausschnitt (10a) definiert, der zur Aufnahme eines Schaftabschnitts der Schweißpistole (20) ausgebildet ist. Die Energiequelle kann definiert sein als eine Batterie, vorzugsweise eine wiederaufladbare Batterie, die konfiguriert ist, um elektrische Energie an die Vielzahl von Sensoren (11), mindestens zwei Anzeigen (12) und an die Steuereinheit zu liefern. Die Mehrzahl von Sensoren (11) ist an einer Unterseite des Gehäuses (10) angebracht und die mindestens zwei Anzeiger (12) sind an einer Oberseite des Gehäuses (10) angebracht, sind aber nicht auf diese beschränkt. Alternativ können die mindestens zwei Indikatoren (12) an der Umfangswand des Gehäuses (10) angeordnet sein. Das Gehäuse (10) ist zur Aufnahme der Steuereinheit und der Stromquelle ausgebildet und sieht auch Vorkehrungen für die Montage der Mehrzahl von Sensoren (11) und der mindestens zwei Anzeigen (12) vor. Die Steuereinheit kann als ein Mikrocontroller oder eine Leiterplatte definiert sein, die mit einer Vielzahl von elektronischen Komponenten bestückt ist, um den Fluss von elektrischem Strom von der Stromquelle zu den mehreren Sensoren (11) und den mindestens zwei Anzeigen (12) zu erleichtern. Die mindestens zwei Indikatoren (12) können als LEDs mit vorzugsweise roten und grün gefärbten LEDs definiert werden, sind jedoch nicht darauf beschränkt. Die Steuereinheit ist kommunikativ mit der Vielzahl von Sensoren (11) verbunden, um den Abstand (X, Y) zwischen dem Schweißobjekt (22) und der Vielzahl von Sensoren (11) zu bestimmen.With reference to Figures 3 to 5, the device (100) comprises a power source (not shown in the 3 to 5 shown) which is housed in a housing (10), a plurality of sensors (11), a control unit (not shown in the 3 to 5 shown) and at least two indicators (12) communicatively connected to the power source. The housing (10) is defined with a central cutout (10a) configured to receive a shaft portion of the welding gun (20). The power source may be defined as a battery, preferably a rechargeable battery, configured to supply electrical power to the plurality of sensors (11), at least two indicators (12), and to the control unit. The plurality of sensors (11) are mounted to a bottom of the housing (10), and the at least two indicators (12) are mounted to a top of the housing (10), but are not limited to these. Alternatively, the at least two indicators (12) may be disposed on the peripheral wall of the housing (10). The housing (10) is configured to receive the control unit and the power source, and also provides provisions for mounting the plurality of sensors (11) and the at least two indicators (12). The control unit may be defined as a microcontroller or a circuit board populated with a plurality of electronic components to facilitate the flow of electrical current from the power source to the plurality of sensors (11) and the at least two indicators (12). The at least two indicators (12) may be defined as, but are not limited to, LEDs, preferably with red and green colored LEDs. The control unit is communicatively connected to the plurality of sensors (11) to determine the distance (X, Y) between the welding object (22) and the plurality of sensors (11).

Die Vorrichtung (100) weist ferner mindestens einen Magneten (13) auf, der an dem Gehäuse (10), vorzugsweise an der Oberseite des Gehäuses (10), angebracht ist. Der mindestens eine Magnet (13) weist einen am Gehäuse (10) montierten Presspassadapter zur formschlüssigen Verriegelung oder Verbindung der Vorrichtung (100) mit der Schweißzange (20) auf. Der mindestens eine Magnet (13) ist dazu ausgebildet, die Vorrichtung (100) lösbar mit der Schweißzange (20) zu verbinden. Der Magnet (13) kann als Permanentmagnet definiert sein, ist aber nicht darauf beschränkt. Alternativ kann ein Elektromagnet verwendet werden, um die Vorrichtung (100) lösbar mit der Schweißpistole (20) der Schweißvorrichtung (200) zu verbinden. Der Magnet (13) ist so definiert, dass er eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche aufweist, so dass die erste Oberfläche an der Oberseite des Gehäuses (10) der Vorrichtung (100) haftet und die zweite Oberfläche so konfiguriert ist, dass sie an einer metallischen Oberfläche der Schweißpistole (20) oder dem Kopfabschnitt des Roboterarms (21) anliegt. Der Benutzer kann eine bestimmte Zugkraft auf die Vorrichtung (100) ausüben, um die Magnetkraft zwischen dem Magneten (13) und der Schweißzange (20) zu überwinden und dadurch die Vorrichtung (100) leicht von der Schweißzange (20) des Schweißgeräts (200) zu lösen.The device (100) further comprises at least one magnet (13) which is attached to the housing (10), preferably to the top of the housing (10). The at least one magnet (13) comprises a press-fit adapter mounted on the housing (10) for positively locking or connecting the device (100) to the welding gun (20). The at least one magnet (13) is designed to detachably connect the device (100) to the welding gun (20). The magnet (13) can be defined as a permanent magnet, but is not limited thereto. Alternatively, an electromagnet can be used to detachably connect the device (100) to the welding gun (20) of the welding device (200). The magnet (13) is defined to have a first surface and a second surface such that the first surface adheres to the top of the housing (10) of the device (100) and the second surface is configured to abut against a metallic surface of the welding gun (20) or the head portion of the robot arm (21). The user can apply a certain pulling force to the device (100) to overcome the magnetic force between the magnet (13) and the welding gun (20) and thereby easily release the device (100) from the welding gun (20) of the welding machine (200).

Die Vorrichtung (100) kann als tragbare Vorrichtung (100) zum Erfassen der Position der Schweißpistole (20) relativ zum Schweißobjekt (22) definiert sein. Alle Komponenten/Unterkomponenten der Vorrichtung (100) sind entweder im Inneren des Gehäuses (10) untergebracht oder auf dem Gehäuse (10) montiert, wodurch die Vorrichtung zu einer tragbaren Vorrichtung wird. Ferner ist die Vorrichtung (100) lösbar mit der Schweißzange (20) verbunden, um die Position der Schweißzange (20) relativ zum Schweißobjekt (22) zu überprüfen oder zu inspizieren. In einer Ausführungsform ist die Vorrichtung (100) konfiguriert, um die Rechtwinkligkeit der Schweißpistole (20) relativ zum Schweißobjekt (22) zu erfassen. Die Vorrichtung (100) weist auch einen Anschluss (in den Fig. nicht gezeigt) auf, um das Programm der Steuereinheit der Vorrichtung (100) zuzuführen. Das Programm kann eine Vielzahl von Anweisungen enthalten, um die Vorrichtung (100) oder die Steuereinheit zu steuern, um bestimmte Funktionen auszuführen. Die Vorrichtung (100) ist kommunikativ mit einem tragbaren Handgerät (nicht in den Fig. gezeigt) verbunden, um die Echtzeitposition der Schweißzange (20) relativ zum Schweißobjekt (22) zu übertragen. In einer anderen Ausführungsform ist die Vorrichtung (100) mit der tragbaren Handheld-Vorrichtung über drahtlose Verbindungsmittel verbunden, zum Beispiel WiFi, Bluetooth und dergleichen. In einer anderen Ausführungsform ist die Vorrichtung (100) mit einem Anzeigemodul verbunden, um die Echtzeitposition der Schweißzange (20) relativ zum Schweißobjekt (22) anzuzeigen.The device (100) can be defined as a portable device (100) for detecting the position of the welding gun (20) relative to the welding object (22). All components/subcomponents of the device (100) are either housed inside the housing (10) or mounted on the housing (10), making the device a portable device. Furthermore, the device (100) is detachably connected to the welding gun (20) in order to check or to determine the position of the welding gun (20) relative to the welding object (22). inspect. In one embodiment, the device (100) is configured to detect the squareness of the welding gun (20) relative to the welding object (22). The device (100) also includes a port (not shown in the figures) to supply the program to the control unit of the device (100). The program may include a variety of instructions to control the device (100) or the control unit to perform certain functions. The device (100) is communicatively connected to a portable handheld device (not shown in the figures) to transmit the real-time position of the welding gun (20) relative to the welding object (22). In another embodiment, the device (100) is connected to the portable handheld device via wireless connection means, for example WiFi, Bluetooth, and the like. In another embodiment, the device (100) is connected to a display module to display the real-time position of the welding gun (20) relative to the welding object (22).

In einer Ausführungsform sind die mehreren Sensoren (11) kommunikativ mit der Stromquelle verbunden und an dem Gehäuse (10) montiert, um eine kompakte Vorrichtung (100) zu bilden. Jeder Sensor der Mehrzahl von Sensoren (11) ist so konfiguriert, dass er Lichtstrahlen (11c) auf das Schweißobjekt (22) projiziert. In einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung (100) vier Sensoren (11), die in gleichem Abstand voneinander angeordnet sind. Die Sensoren (11) sind so konfiguriert, dass sie Lichtstrahlen (11c), vorzugsweise Laserstrahlen (11c), auf das Schweißobjekt (22) projizieren. Die Sensoren (11) sind vorgesehen, um den Abstand (X, Y) zwischen dem Schweißobjekt (22) und dem jeweiligen Sensor der Vielzahl von Sensoren (11) mittels der Steuereinheit zu bestimmen. Die Vielzahl von Sensoren (11) kann definiert sein als Infrarotsensoren oder Laserprojektoren oder Infrarotstrahl-Lichtschranken, die konfiguriert sind, um Lichtstrahlen (11c) auf das Schweißobjekt (22) zu emittieren. Alternativ können die Ultraschallsensoren, die so konfiguriert sind, dass sie Schallwellen auf das Schweißobjekt (22) ausstoßen, auch verwendet werden, um den Abstand (X, Y) des Schweißobjekts (22) relativ zu der Vielzahl von Sensoren (11) zu bestimmen. Die Vorrichtung (100) umfasst die mindestens zwei Anzeiger (12), die kommunikativ mit der Stromquelle und der Steuereinheit verbunden sind. Die Steuereinheit ist so konfiguriert, dass sie eine Anzeige der mindestens zwei Anzeigen (12) basierend auf der Position der Schweißzange (20) relativ zum Schweißobjekt (22) aufleuchten lässt.In one embodiment, the plurality of sensors (11) are communicatively connected to the power source and mounted on the housing (10) to form a compact device (100). Each sensor of the plurality of sensors (11) is configured to project light beams (11c) onto the welding object (22). In one embodiment, the device (100) comprises four sensors (11) arranged at an equal distance from one another. The sensors (11) are configured to project light beams (11c), preferably laser beams (11c), onto the welding object (22). The sensors (11) are provided to determine the distance (X, Y) between the welding object (22) and the respective sensor of the plurality of sensors (11) by means of the control unit. The plurality of sensors (11) can be defined as infrared sensors or laser projectors or infrared beam light barriers configured to emit light beams (11c) onto the welding object (22). Alternatively, the ultrasonic sensors configured to emit sound waves toward the welding object (22) may also be used to determine the distance (X, Y) of the welding object (22) relative to the plurality of sensors (11). The apparatus (100) includes the at least two indicators (12) communicatively coupled to the power source and the control unit. The control unit is configured to illuminate an indication of the at least two indicators (12) based on the position of the welding gun (20) relative to the welding object (22).

In einer Ausführungsform ist ein Verfahren zum Erfassen der Position der Schweißzange (20) relativ zum Schweißobjekt (22) offenbart. Das Verfahren umfasst Schritte des Verbindens der Vorrichtung (100) mit der Schweißzange (20), so dass die Vielzahl von Sensoren (11) an der Vorrichtung (100) konfiguriert ist, um entsprechende Signale an die Steuereinheit zu übertragen. Die Signale können als Parameter definiert werden, die bei der Bestimmung des Abstands (X, Y) zwischen jedem Sensor der Vielzahl von Sensoren (11) und dem Schweißobjekt (22) helfen. Die Mehrzahl von Sensoren (11) kann definiert sein als Infrarotsensoren oder Laserprojektoren oder Infrarotstrahl-Lichtschranken, die konfiguriert sind, um Licht oder Laserstrahlen (11c) auf das Schweißobjekt (22) zu emittieren. Die Steuereinheit ist dazu ausgebildet, den Abstand (X, Y) des Schweißobjekts (22) relativ zu dem jeweiligen Sensor auf der Grundlage der von der Mehrzahl von Sensoren (11) übertragenen Signale zu bestimmen. Die Steuereinheit ist ferner konfiguriert, um die Differenz zwischen dem Abstand (X, Y) des Schweißobjekts (22) und den jeweiligen Sensoren zu berechnen, um die Position der Schweißzange (20) relativ zum Schweißobjekt (22) zu erfassen. Die Steuereinheit ist so konfiguriert, dass sie die berechnete Differenz zwischen mit einem vordefinierten Toleranzwert vergleicht und dann eine Anzeige der mindestens zwei an der Vorrichtung (100) angebrachten Anzeigen (12) basierend auf dem Vergleich aufleuchtet.In one embodiment, a method for detecting the position of the welding gun (20) relative to the welding object (22) is disclosed. The method comprises steps of connecting the device (100) to the welding gun (20) such that the plurality of sensors (11) on the device (100) are configured to transmit corresponding signals to the control unit. The signals may be defined as parameters that help determine the distance (X, Y) between each sensor of the plurality of sensors (11) and the welding object (22). The plurality of sensors (11) may be defined as infrared sensors or laser projectors or infrared beam light barriers configured to emit light or laser beams (11c) onto the welding object (22). The control unit is configured to determine the distance (X, Y) of the welding object (22) relative to the respective sensor based on the signals transmitted by the plurality of sensors (11). The control unit is further configured to calculate the difference between the distance (X, Y) of the welding object (22) and the respective sensors to detect the position of the welding gun (20) relative to the welding object (22). The control unit is configured to compare the calculated difference between with a predefined tolerance value and then illuminate a display of the at least two displays (12) attached to the device (100) based on the comparison.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel besteht die Vorrichtung (100) aus vier Sensoren (11), von denen zwei Sensoren, die an einer ersten Hälfte der unteren Oberfläche des Gehäuses (10) positioniert sind, als ein erster Satz von Sensoren (11a) definiert werden können, und zwei Sensoren, die an der verbleibenden Hälfte der unteren Oberfläche des Gehäuses (10) positioniert sind, als ein zweiter Satz von Sensoren (11 b) definiert sein können. Der erste Satz von Sensoren (11a) ist konfiguriert, um erste Signale an die Steuereinheit zu übertragen, und der zweite Satz von Sensoren (11 b) ist konfiguriert, um zweite Signale an die Steuereinheit zu übertragen. Die Steuereinheit ist so konfiguriert, dass sie einen ersten Abstand (X) zwischen dem ersten Satz von Sensoren (11a) und dem Schweißobjekt (22) auf der Grundlage der ersten Signale bestimmt. Ferner ist die Steuereinheit konfiguriert, um einen zweiten Abstand (Y) zwischen dem zweiten Satz von Sensoren (11b) und dem Schweißobjekt (22) basierend auf den zweiten Signalen zu bestimmen. Die Steuereinheit ist weiter konfiguriert, um die Differenz zwischen dem ersten Abstand (X) und dem zweiten Abstand (Y) zu berechnen. Das Steuergerät ist so konfiguriert, dass es einen vordefinierten Toleranzwert speichert. Die Steuereinheit vergleicht die berechnete Differenz mit dem vordefinierten Toleranzwert und ist dann so konfiguriert, dass sie einen der mindestens zwei an der Vorrichtung (100) angebrachten Anzeigen (12) basierend auf dem Vergleich aufleuchten lässt. In einer beispielhaften Ausführungsform ist die Steuereinheit so konfiguriert, dass sie eine grüne Anzeige oder die grün gefärbte LED aufleuchten lässt, wenn die berechnete Differenz kleiner als der vordefinierte Toleranzwert ist, was anzeigt, dass die Schweißzange (20) im Wesentlichen senkrecht zum Schweißobjekt (22) steht, vorzugsweise senkrecht zum Schweißobjekt (22). Ferner ist die Steuereinheit so konfiguriert, dass sie eine andere Anzeige/rote Anzeige oder die rot gefärbte LED aufleuchten lässt, wenn die berechnete Differenz größer als der vordefinierte Toleranzwert ist, was darauf hinweist, dass die Schweißzange (20) nicht innerhalb der zulässigen Toleranzgrenze liegt, vorzugsweise die Schweißzange (20) nicht senkrecht zum Schweißobjekt (22) positioniert ist. Die Steuereinheit ist auch dazu ausgebildet, Echtzeitabstände (X, Y) zwischen den jeweiligen Sensoren der Vielzahl von Sensoren (11) und dem Schweißobjekt (22) an das Anzeigemodul oder das tragbare Handgerät zu übertragen.According to the embodiment, the device (100) consists of four sensors (11), of which two sensors positioned on a first half of the lower surface of the housing (10) can be defined as a first set of sensors (11a), and two sensors positioned on the remaining half of the lower surface of the housing (10) can be defined as a second set of sensors (11b). The first set of sensors (11a) is configured to transmit first signals to the control unit, and the second set of sensors (11b) is configured to transmit second signals to the control unit. The control unit is configured to determine a first distance (X) between the first set of sensors (11a) and the welding object (22) based on the first signals. Further, the control unit is configured to determine a second distance (Y) between the second set of sensors (11b) and the welding object (22) based on the second signals. The control unit is further configured to calculate the difference between the first distance (X) and the second distance (Y). The controller is configured to store a predefined tolerance value. The control unit compares the calculated difference with the predefined tolerance value and is then configured to illuminate one of the at least two indicators (12) attached to the device (100) based on the comparison. In an exemplary embodiment, the control unit is configured to illuminate a green indicator or the green colored LED when the calculated difference is smaller than the predefined tolerance value, indicating that the welding gun (20) is substantially perpendicular to the welding object (22), preferably perpendicular to the welding object (22). Furthermore, the control unit is configured to illuminate another indicator/red indicator or the red colored LED when the calculated difference is greater than the predefined tolerance value, indicating that the welding gun (20) is not within the allowable tolerance limit, preferably the welding gun (20) is not positioned perpendicular to the welding object (22). The control unit is also configured to transmit real-time distances (X, Y) between the respective sensors of the plurality of sensors (11) and the welding object (22) to the display module or the portable handheld device.

In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eliminiert die Vorrichtung das Erfordernis einer manuellen Beurteilung oder eines Fehlers in der Schweißzangenposition relativ zu dem Schweißobjekt.In one embodiment of the present disclosure, the apparatus eliminates the need for manual judgment or error in the welding gun position relative to the welding object.

In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist die Vorrichtung konfiguriert, um eine Online- und Echtzeit-Verifizierung der Rechtwinkligkeit der Schweißpistole bereitzustellen.In one embodiment of the present disclosure, the device is configured to provide online and real-time verification of the squareness of the welding gun.

In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung reduziert die Vorrichtung den manuellen Aufwand sowie die Zeit für das Erfassen der Position, vorzugsweise der Rechtwinkligkeit der Schweißpistole relativ zum Schweißobjekt.In one embodiment of the present disclosure, the device reduces the manual effort and time for detecting the position, preferably the perpendicularity, of the welding gun relative to the welding object.

In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung leistet die Vorrichtung einen direkten Beitrag zur Verkürzung der Installationseinrichtungszeit und reduziert dadurch die Gesamtherstellungs- oder Produktionszeit eines Gegenstandes.In one embodiment of the present disclosure, the device directly contributes to reducing installation setup time, thereby reducing the overall manufacturing or production time of an article.

Es versteht sich, dass ein Durchschnittsfachmann eine Vorrichtung zum Erfassen der Position der Schweißpistole relativ zu dem Schweißobjekt ähnlicher Konfiguration entwickeln kann, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Solche Modifikationen und Variationen können vorgenommen werden, ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Daher ist beabsichtigt, dass die vorliegende Offenbarung solche Modifikationen und Variationen abdeckt, sofern sie in den Bereich der beigefügten Ansprüche und ihrer Äquivalene fallen.It will be understood that one of ordinary skill in the art can devise a device for detecting the position of the welding gun relative to the welding object of similar configuration without departing from the scope of the present disclosure. Such modifications and variations may be made without departing from the spirit and scope of the present disclosure. Therefore, it is intended that the present disclosure cover such modifications and variations provided they come within the scope of the appended claims and their equivalents.

In Bezug auf die Verwendung von im Wesentlichen beliebigen Plural- und/oder Singular-Begriffen hierin können diejenigen, die auf dem Gebiet der Technik sind, vom Plural in den Singular und/oder vom Singular in den Plural übersetzen, wie es dem Kontext und/oder der Anwendung angemessen ist. Die verschiedenen Singular/Plural-Permutationen können hier aus Gründen der Klarheit ausdrücklich dargelegt werden.With respect to the use of substantially arbitrary plural and/or singular terms herein, those skilled in the art may translate from the plural to the singular and/or from the singular to the plural as appropriate to the context and/or application. The various singular/plural permutations may be expressly set forth herein for clarity.

Es wird von Fachleuten verstanden, dass im Allgemeinen Begriffe, die hierin und insbesondere in den beigefügten Ansprüchen (z. B. Hauptteile der angehängten Ansprüche) verwendet werden, im Allgemeinen als „offene“ Begriffe gedacht sind (z. B. sollte der Begriff „einschließlich“ als „einschließlich, aber nicht beschränkt auf“ interpretiert werden, der Begriff „haben“ sollte als „mindestens" Der Begriff „umfasst“ sollte als „umfasst, ist aber nicht beschränkt auf“ interpretiert werden usw.). Es wird von Fachleuten ferner verstanden, dass, wenn eine bestimmte Zahl einer eingeführten Anspruchsrezitation beabsichtigt ist, eine solche Absicht ausdrücklich in dem Anspruch angegeben wird, und in Ermangelung einer solchen Nennung ist eine solche Absicht nicht vorhanden. Zum Beispiel können die folgenden angehängten Ansprüche als Verständnishilfe die Verwendung der einleitenden Phrasen „mindestens einer“ und „einer oder mehrere“ enthalten, um Anspruchsrezitationen einzuleiten. Die Verwendung solcher Formulierungen sollte jedoch nicht so ausgelegt werden, dass die Einführung einer Anspruchsaufzählung durch die unbestimmten Artikel „a“ oder „ein“ einen bestimmten Anspruch, der eine solche eingeführte Anspruchswiedergabe enthält, auf Erfindungen beschränkt, die nur eine solche Nennung enthalten, selbst wenn derselbe Anspruch die einleitenden Sätze „einer oder mehrere“ oder „mindestens einen“ und unbestimmte Artikel wie „ein“ oder „ein“ (z. B. „a“ und/oder „an“ sollten in der Regel so interpretiert werden, dass sie „mindestens einen“ oder „einen oder mehrere“ bedeuten); Das Gleiche gilt für die Verwendung bestimmter Artikel, die zur Einleitung von Anspruchsrezitationen verwendet werden. Selbst wenn eine bestimmte Zahl einer eingeführten Anspruchsrezitation explizit zitiert wird, wird der Fachmann erkennen, dass eine solche Rezitation typischerweise so interpretiert werden sollte, dass sie zumindest die angeführteZahl bedeutet (z. B. bedeutet die bloße Rezitation von „zwei Rezitationen“ ohne andere Modifikatoren typischerweise mindestens zwei Rezitationen oder zwei oder mehr Rezitationen). Darüber hinaus ist in den Fällen, in denen eine Konvention analog zu „mindestens eines von A, B und C usw.“ verwendet wird, im Allgemeinen eine solche Konstruktion in dem Sinne beabsichtigt, dass jemand, der auf dem Gebiet der Technik ist, die Konvention verstehen würde (z. B. würde „ein System mit mindestens einem von A, B und C“ Systeme einschließen, die nur A haben, aber nicht darauf beschränkt sein, B allein, C allein, A und B zusammen, A und C zusammen, B und C zusammen und/oder A, B und C zusammen usw.). In den Fällen, in denen eine Konvention analog zu „mindestens eines von A, B oder C usw.“ verwendet wird, ist eine solche Konstruktion im Allgemeinen in dem Sinne beabsichtigt, dass jemand, der auf dem Gebiet ist, die Konvention verstehen würde (z. B. würde „ein System mit mindestens einem von A, B oder C“ Systeme einschließen, die A allein haben, aber nicht darauf beschränkt sein, B allein, C allein, A und B zusammen, A und C zusammen, B und C zusammen und/oder A, B und C zusammen usw.). Es wird von Fachleuten ferner verstanden, dass praktisch jedes disjunktive Wort und/oder jeder Satz, der zwei oder mehr alternative Begriffe darstellt, sei es in der Beschreibung, in den Ansprüchen oder in den Zeichnungen, so verstanden werden sollte, dass es die Möglichkeiten in Betracht zieht, einen der Begriffe, einen der Begriffe, einen der Begriffe oder beide Begriffe aufzunehmen. Zum Beispiel wird der Ausdruck „A oder B“ so verstanden, dass er die Möglichkeiten von „A“ oder „B“ oder „A und B“ einschließt. Während verschiedene Aspekte und Ausführungsformen hierin offenbart wurden, werden andere Aspekte und Ausführungsformen für den Fachmann offensichtlich sein. Die verschiedenen Aspekte und Ausführungsformen, die hierin offenbart sind, dienen der Veranschaulichung und sollen nicht einschränkend sein, wobei der wahre Umfang durch die folgenden Ansprüche angegeben wird.It will be understood by those skilled in the art that, in general, terms used herein and particularly in the appended claims (e.g., body portions of the appended claims) are generally intended to be "open-ended" terms (e.g., the term "including" should be interpreted as "including, but not limited to," the term "having" should be interpreted as "at least," the term "comprising" should be interpreted as "comprising, but not limited to," etc.). It will be further understood by those skilled in the art that if a specific number of an introduced claim recitation is intended, such intent will be expressly stated in the claim, and in the absence of such a reciting, such intent is nonexistent. For example, as an aid to understanding, the following appended claims may include the use of the introductory phrases "at least one" and "one or more" to introduce claim recitations. However, the use of such language should not be construed to mean that the introduction of a claim recitation by the indefinite articles "a" or "an" precludes a specific claim that introduces such an claim recitation is limited to inventions containing only such a recitation, even if the same claim contains the introductory phrases "one or more" or "at least one" and indefinite articles such as "a" or "an" (e.g., "a" and/or "an" should generally be interpreted to mean "at least one" or "one or more"). The same applies to the use of definite articles used to introduce claim recitations. Even if a specific number of an introduced claim recitation is explicitly cited, one skilled in the art will recognize that such recitation should typically be interpreted to mean at least the number recited (e.g., the mere recitation of "two recitations" without other modifiers typically means at least two recitations or two or more recitations). Furthermore, in cases where a convention is used analogously to "at least one of A, B, and C, etc.", such a construction is generally intended in the sense that someone skilled in the art would understand the convention (e.g., "a system having at least one of A, B, and C" would include, but not be limited to, systems having only A, B alone, C alone, A and B together, A and C together, B and C together, and/or A, B, and C together, etc.). In cases where a convention is used analogously to "at least one of A, B, or C, etc.", such a construction is generally intended in the sense that someone skilled in the art would understand the convention (e.g., "a system having at least one of A, B, and C" would include, but not be limited to, systems having only A, B alone, C alone, A and B together, A and C together, B and C together, and/or A, B, and C together, etc.). intended that someone skilled in the art would understand the convention (e.g., "a system having at least one of A, B, or C" would include, but not be limited to, systems having A alone, B alone, C alone, A and B together, A and C together, B and C together, and/or A, B, and C together, etc.). It will be further understood by those skilled in the art that virtually any disjunctive word and/or phrase representing two or more alternative terms, whether in the description, claims, or drawings, should be understood to contemplate the possibilities of including either of the terms, either of the terms, either of the terms, or both of the terms. For example, the phrase "A or B" is understood to include the possibilities of "A" or "B" or "A and B." While various aspects and embodiments have been disclosed herein, other aspects and embodiments will be apparent to those skilled in the art. The various aspects and embodiments disclosed herein are intended to be illustrative and not limiting, with a true scope being indicated by the following claims.

Liste der Referenzzeichen:List of reference characters:

200200: SchweißgeräteWelding machines
2020: SchweißpistoleWelding gun
20a20a: Elektrodeelectrode
20b20b: Spitze der Elektrode Nr.Tip of electrode no.
2121: Roboter-ArmRobot arm
2222: Objekt schweißenWelding object
100100: GerätDevice
1010: GehäuseHousing
10a10a: Ausschnitt in der MitteCutout in the middle
1111: Vielzahl von SensorenVariety of sensors
11a11a: Erster Satz von SensorenFirst set of sensors
11b11b: Zweiter Satz von SensorenSecond set of sensors
11c11c: LichtstrahlenLight rays
1212: Mindestens zwei IndikatorenAt least two indicators
1313: Magnetmagnet
XX: Erste DistanzFirst distance
YY: Zweite DistanzSecond distance

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

CN 110587096 B [0006]

Claims

Method for detecting the position of a welding gun (20) relative to a welding object (22), the method comprising the following steps: a) connecting a device (100) to the welding gun (20), the device (100) comprising a plurality of sensors (11) configured to transmit corresponding signals to a control unit; (b) determining the distance (X, Y) of the welding object (22) relative to the respective sensor by the control unit based on the signals transmitted by the plurality of sensors (11); and (c) calculating a difference between the distance (X, Y) of the welding object (22) by the control unit and the respective sensors to detect the position of the welding gun (20) relative to the welding object (22).

Procedure according to Claim 1 , the method comprises further steps of: d) comparing the difference calculated in step c) by the control unit with a predefined tolerance value; and e) illuminating one of at least two indicators (12) mounted on the device (100) on the basis of the comparison in step (d).

Procedure according to Claim 1 , the method comprising a further step: (f) transmitting the distance (X,Y) determined by the control unit in step (b) to a display module by the control unit.

Procedure according to Claim 2 , characterized in that the control unit is configured to illuminate an indicator when the difference calculated in step (c) is smaller than the predefined tolerance value indicating that the welding gun (20) is substantially perpendicular to the welding object (22).

Device (100) for detecting the position of a welding gun (20) relative to a welding object (22), the device (100) comprising: a power source located in a housing (10) of the device (100); a plurality of sensors (11) communicatively connected to the power source and attached to the housing (10), each sensor of the plurality of sensors (11) configured to project light beams (11c) onto a welding object (22); and a controller communicatively connected to the plurality of sensors (11), the controller configured to determine the distance (X, Y) between the plurality of sensors (11) and the welding object (22).

Device (100) according to Claim 5 , wherein the device (100) comprises at least one magnet (13) which is attached to the housing (10), wherein the at least one magnet (13) is designed to detachably connect the device (100) to the welding tongs (20).

Device (100) according to Claim 5 , wherein the device (100) comprises at least two indicators (12) communicatively connected to the power source and the control unit, the control unit configured to illuminate a display of the at least two indicators (12) based on the position of the welding gun (20) relative to the welding object (22).

Device (100) according to Claim 5 , wherein the housing (10) is defined with a central cutout (10a) which is designed to receive a shaft portion of the welding gun (20).

Device (100) according to Claim 5 , wherein the device (100) is communicatively connected to a portable handheld device to transmit the real-time position of the welding gun (20) relative to the welding object (22).

Device (100) according to Claim 5 , wherein the control unit is configured to calculate a difference between the distance (X, Y) of the welding object (22) and corresponding sensors for detecting the position of the welding gun (20) relative to the welding object (22).