DE202005001659U1 - Welding tongs with two hinged arms with electrodes at their free ends and deformation sensors, useful for welding sheets in automobile production - Google Patents
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Abstract
Description
Die
Erfindung betrifft eine Schweißzange und
ein insbesondere mit dieser verwendbares Sensorbauteil. Eine entsprechende
Schweißzange
dient zum Verschweißen
von beispielsweise zwei Blechen bei der Automobilherstellung. Die
Schweißzange weist
zwei relativ zueinander bewegliche Schweißzangenarme auf. Solche Schweißzangen
können
als X- oder auch C-Schweißzangen
ausgebildet sein. Jeder der Schweißzangenarme weist an seinem
freien Ende eine Schweißelektrode
auf, die zum Setzen eines Schweißpunktes aneinander heranführbar sind. Dabei
sind die entsprechenden Bleche zwischen den Schweißelektroden
angeordnet und in der Regel wird sowohl das Kontaktieren des entsprechenden
Bleches durch die Schweißelektroden
als auch der anschließende
Druckaufbau durch Pressen der Schweißelektroden auf die Bleche
gesteuert und kontrolliert. Dazu können den entsprechenden Schweißelektroden
Drucksensoren oder auch dem entsprechenden Stellantrieb der Schweißzangen Sensoren
zugeordnet sein, siehe beispielsweise
Die Schweißzangenarme selbst werden bisher in keiner Weise eingesetzt, um beispielsweise die Schweißzangenarme selbst zu überprüfen oder über diese den entsprechenden Kontakt mit den zu verschweißenden Blechen oder auch gegebenenfalls den Druckaufbau bis zum Setzen des entsprechenden Schweißpunktes zu messen und zu steuern.The Welding gun arms themselves are not used in any way, for example the welding gun arms check yourself or about this the appropriate contact with the sheets to be welded or possibly also the Pressure build-up until the appropriate welding point is set to measure and control.
Aufgabe vorliegender Erfindung ist, eine Schweißzange der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass zusätzlich oder auch alternativ zu bisher verwendeten Sensoren eine Erfassung einer Verformung eines Schweißzangenarmes feststellbar ist und diese Verformung bestimmten Zuständen der Schweißzange beziehungsweise der Schweißzangenarme zugeordnet werden kann.task present invention, a welding gun of the aforementioned Art to improve that in addition or alternatively to previously used sensors detecting a deformation of a Welding arm can be detected and this deformation is certain states of the welding gun, respectively the welding gun arms can be assigned.
Diese Aufgabe wird zusammen mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass direkt an wenigstens einem der Schweißzangenarme insbesondere beabstandet zur jeweiligen Schweißelektrode ein Deformationssensor angeordnet ist.These Task is together with the features of the preamble of the claim 1 solved by in particular spaced directly on at least one of the welding gun arms to the respective welding electrode a deformation sensor is arranged.
Durch diesen Deformationssensor wird jede Verformung oder Deformation des entsprechenden Schweißzangenarms erfasst. Solche Deformationen können beispielsweise beim Kontaktieren des Schweißzangenarms mit dem zu verschweißenden Blech auftreten. Die Deformation wird sich entsprechend während des Druckaufbaus bis zum Setzen eines entsprechenden Schweißpunkts verändern, und ist ebenfalls durch den entsprechenden Deformationssensor erfassbar. Durch den Deformationssensor, der direkt dem Schweißzangenarm zugeordnet ist, ergibt sich somit eine zusätzliche Messmöglichkeit im Vergleich zu weiteren Sensoren, die direkt den Schweißelektroden oder auch der Antriebseinrichtung der Schweißzange zugeordnet sind. Dabei kann der entsprechende Deformationssensor als redundanter Sensor zu den obengenannten Sensoren oder auch alternativ zu diesen eingesetzt werden.By this deformation sensor will be any deformation or deformation the corresponding welding gun arm detected. Such deformations can for example, when contacting the Schweißzangenarms with the sheet to be welded occur. The deformation will change accordingly during the Pressure build-up until a corresponding welding point is set change, and is also detectable by the corresponding deformation sensor. Through the deformation sensor, directly to the welding gun arm is assigned, thus resulting in an additional measurement option compared to other sensors that are directly connected to the welding electrodes or the drive device associated with the welding gun. there can the corresponding deformation sensor as a redundant sensor used for the above-mentioned sensors or alternatively to these become.
Da der Deformationssensor direkt dem entsprechenden Schweißzangenarmen zugeordnet ist, besteht ebenfalls die Möglichkeit, Eigenschaften des Schweißzangenarms direkt zu messen, wie beispielsweise Schwingungen oder Biegebeanspruchungen des Schweißzangenarms insbesondere an der Stelle, an der der Deformationssensor angeordnet ist. Sollte eine entsprechende Biegebeanspruchung sich bestimmten zulässigen Grenzen nähern, kann dies beispielsweise mittels des Deformationssensors erkannt und zu einer Notabschaltung oder dergleichen der Schweißzange dienen.There the deformation sensor directly to the corresponding welding gun arms is assigned, there is also the possibility of properties of the welding gun arm directly to measure, such as vibrations or bending stresses of the welding gun arm in particular at the point at which the deformation sensor is arranged is. Should a corresponding bending stress be determined permissible Can approach borders this is detected, for example, by means of the deformation sensor and to serve an emergency shutdown or the like of the welding gun.
Um
die Schweißzangenarme
durch eine entsprechende Bauhöhe
des Deformationssensors nicht in ihren Einsatzmöglichkeiten einzuschränken, kann dieser
vorzugsweise als Sensorfolie mit wenigstens einer eine Vielzahl
von piezoelektrischen Fasern, Stäbchen
oder Röhrchen
aufweisenden Faserschicht und einer zugeordneten Abtastelektrodenschicht ausgebildet
sein. Die Faserschicht enthält
die entsprechenden piezoelektrischen Materialien in Faser-, Stäbchen- oder
Röhrchenform
in einer Polymermatrix. Eine entsprechende Abtastelektrodenschicht
ist in der Regel beidseitig zur Faserschicht auf dieser angeordnet,
wobei zwischen beiden Schichten noch strukturverstärkende Kunststoffschichten
angeordnet sein können.
Jede der Abtastelektrodenschicht umfasst ein Elektrodenmuster, das
die entsprechenden piezoelektrischen Fasern, Stäbchen oder Röhrchen kontaktiert
und die unter Einwirkung einer mechanischen Beanspruchung des piezoelektrischen
Materials erzeugten elektrischen Ladungen ableitet. Für Aktuatoren
ist ein entsprechender Aufbau beispielsweise aus der
Um ein entsprechend ausreichend starkes elektrisches Signal bei der mechanischen Beanspruchung der piezoelektrischen Materialien zu erhalten, können eine Vielzahl solcher piezoelektrischen Fasern, Röhrchen oder Stäbchen parallel zueinander in einer Deformationsrichtung angeordnet sein.Around a correspondingly strong enough electrical signal at the mechanical stress on the piezoelectric materials too can receive a variety of such piezoelectric fibers, tubes or rod be arranged parallel to each other in a deformation direction.
Es bestehen verschiedene Möglichkeiten, in welcher Weise die Deformationsrichtung in Relation zur Längsrichtung des entsprechenden Schweißzangenarms steht. Bei einer Möglichkeit ist die Deformationsrichtung parallel zur Längsrichtung des Schweißzangenarms. Bei einer solchen Ausrichtung kann beispielsweise der Kontakt der entsprechenden Schweißelektrode mit dem zu verschweißenden Blech beziehungsweise der anschließende Druckaufbau günstigerweise überwacht werden.There are various possibilities in which way the deformation direction is related to the longitudinal direction of the corresponding welding gun arm. In one possibility, the deformation direction is parallel to the longitudinal direction of the Schweißzangenarms. In such an orientation, for example, the contact of the corresponding welding electrode with the sheet to be welded or the subsequent pressure build-up can be conveniently monitored.
Es besteht ebenfalls die Möglichkeit, dass die Deformationsrichtung quer zur Längsrichtung ausgerichtet ist. Dadurch ist insbesondere feststellbar, ob am Schweißzangenarm Kräfte quer zur Längsrichtung auftreten. Solche Kräfte können beispielsweise auftreten, wenn die Schweißelektroden der aufeinander zubewegbaren Schweißzangenarme nicht korrekt zueinander ausrichtet sind oder auch die an den Schweißelektroden angeordneten Schweißkappen verschlissen sind.It there is also the possibility that the deformation direction is aligned transversely to the longitudinal direction. This is particularly noticeable whether at the welding gun arm personnel transverse to the longitudinal direction occur. Such forces can For example, when the welding electrodes of each other occur Movable welding gun arms are not aligned correctly with each other or even at the welding electrodes arranged welding caps worn out.
Es besteht natürlich ebenfalls die Möglichkeit, dass entsprechende Kräfte in den Schweißzangenarmen, entweder in Längs- oder in Querrichtung, durch unbeabsichtigten Kontakt mit Hindernissen bei der Bewegung des Schweißzangenarms beziehungsweise der Schweißzange auftreten, wobei eine solche Bewegung beispielsweise durch einen Schweißrobotor oder dergleichen erfolgt. Auch solche durch ein Hindernis oder dergleichen verursachten Kräfte im Schweißzangenarm sind erfassbar.It of course exists also the possibility that appropriate forces in the welding gun arms, either in longitudinal or in the transverse direction, by unintentional contact with obstacles during the movement of the welding gun arm or the welding gun occur, such a movement, for example, by a welding robot or the like takes place. Even those by an obstacle or the like caused forces in the welding gun arm are detectable.
Weiterhin besteht die Möglichkeit, Torsionnen innerhalb des Schweißzangenarms zu erfassen, wenn beispielsweise Deformationsrichtung und Längsrichtung des Schweißzangenarms einen Winkel miteinander einschließen. Ein solcher Winkel kann im Bereich von 20 bis 70, vorzugsweise im Bereich von 30 bis 60° liegen und insbesondere 45° betragen.Farther it is possible, Torsion within the welding gun arm to detect, for example, when deformation direction and longitudinal direction of the welding gun arm enclose an angle with each other. Such an angle can in the range of 20 to 70, preferably in the range of 30 to 60 ° and in particular 45 °.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung kann es als günstig angesehen werden, wenn durch nur einen Deformationssensor unterschiedlich gerichtete, auf den Schweißzangenarm ausgeübte Kräfte ermittelt werden können. Dies kann dadurch erfolgen, dass der Deformationssensor mehrere Faserschichten und zugeordnete Abtastelektronenschichten aufweist, wobei die Fasern, Röhrchen oder Stäbchen der Faserschichten jeweils unterschiedliche Orientierungen aufweisen. Die entsprechenden Abtastelektroden sind dabei den unterschiedlich orientierten Fasern oder dergleichen entsprechend zugeordnet.at a further embodiment The invention may be considered favorable be viewed when different by only one deformation sensor directed, exerted on the welding gun arm forces determined can be. This can be done by the deformation sensor several Having fibrous layers and associated scanning electron layers, taking the fibers, tubes or chopsticks the fiber layers each have different orientations. The corresponding scanning electrodes are different associated fibers or the like.
Es besteht ebenfalls die Möglichkeit, sowohl zur Verstärkung des entsprechenden Signals als auch zur redundanten Messung beispielsweise einen Deformationssensor auf einer Oberseite und einen Deformationssensor auf einer Unterseite des entsprechenden Schweißzangenarms anzuordnen. Die entsprechende Deformationsrichtung kann bei beiden dieser Deformationssensoren identisch sein. Allerdings ist es ebenso möglich, dass die Orientierungen der entsprechenden Deformationsrichtungen bei diesen Deformationssensoren unterschiedlich sind, siehe die obigen Ausführungen.It there is also the possibility both for reinforcement the corresponding signal as well as for redundant measurement, for example a deformation sensor on an upper side and a deformation sensor to be arranged on a lower side of the corresponding welding gun arm. The corresponding Deformation direction can in both of these deformation sensors be identical. However, it is equally possible that the orientations the corresponding deformation directions in these deformation sensors are different, see the above statements.
Um den Deformationssensor in einfacher Weise in der Schweißzange zu integrieren, kann dieser beispielsweise direkt mit der Steuerung der Schweißzange verbunden sein. Die Steuerung ist in diesem Zusammenhang softwaremäßig auch zur Erfassung und Auswertung der Signale des Deformationssensors ausgelegt. Der Anschluss des Deformationssensors kann durch an sich bekannte Einrichtungen erfolgen, wie beispielsweise Steckverbinder, drahtlos oder dergleichen.Around the deformation sensor in a simple manner in the welding gun For example, this can be integrated directly with the controller the welding gun be connected. The controller is software-related in this context for detecting and evaluating the signals of the deformation sensor designed. The connection of the deformation sensor can by itself known devices are made, such as connectors, wireless or similar.
Um direkt an der Schweißzange eine den Signale des Deformationssensors entsprechende Information zu erhalten, können diese entsprechend ausgewertet an einer An zeigeeinrichtung als Deformationsinformation der Schweißzange darstellbar sein. Die Anzeigeeinrichtung kann ein zur Schweißzange gehöriges Display oder auch ein externes Anzeigegerät sein, an das die entsprechende Deformationsinformation übertragen wird.Around directly at the welding gun an information corresponding to the signals of the deformation sensor to receive this evaluated accordingly on a display device as deformation information the welding gun be representable. The display device may be associated with a welding tongs display or an external display device to which the corresponding Transfer deformation information becomes.
Wie bereits ausgeführt, kann das elektrische Signal des Deformationssensors zur Erfassung zumindest des Kontakts der Schweißelektrode des entsprechenden Schweißzangenarms mit dem zu verschweißenden Material und/oder zur Erfassung des daran anschließenden Druckaufbaus auswertbar sein.As already executed, can the electrical signal of the deformation sensor for detection at least the contact of the welding electrode of the corresponding Schweißzangenarms with the to be welded Material and / or to capture the subsequent pressure build-up be evaluable.
Um zusätzlich zu den bereits bei einer Schweißzange verwendeten Sensoren einen entsprechenden Deformationssensor in einfacher Weise nachrüsten zu können, kann der Deformationssensor mit zugehöriger Auswerteelektronik als separates Sensorbauteil ausgebildet sein. Dabei wird die Sensorfolie direkt an einer entsprechenden Stelle des Schweißzangenarms befestigt und die Auswerteelektronik mit der Steuerung der Schweißzange oder beispielsweise auch einem externen Computer verbunden. Auf diese Weise kann das Sensorbauteil einfach angebaut und gegebenenfalls auch schnell wieder entfernt werden.Around additionally to those already at a welding tongs sensors used a corresponding deformation sensor in easy to retrofit to be able to can the deformation sensor with associated evaluation as be formed separate sensor component. This is the sensor film attached directly to a corresponding point of the welding gun arm and the Evaluation with the control of the welding gun or example also connected to an external computer. That way that can Sensor component simply attached and possibly also quickly again be removed.
Erfindungsgemäß kann ein entsprechendes Sensorbauteil wenigstens einen vorangehend beschriebenen Deformationssensor aufweisen. Selbstverständlich können auch mehrere solcher Deformationssensoren, wobei ein solcher Deformationssensor auch mehrere Faserschichten aufweisen kann, verwendet werden, wobei ebenfalls unterschiedliche Orientierungen der entsprechenden piezoelektrischen Fasern, Stäbchen oder Röhrchen möglich sind. Auswerteelektronik und Deformationssensoren können über eine elektrische Kabelverbindung oder auch drahtlos miteinander verbunden sein. Bei einer elektrischen Kabelverbindung besteht die Möglichkeit, dass diese einfach lösbar ist, indem beispielsweise eine elektrische Steckverbindung verwendet wird. Weiterhin kann die Auswerteelektronik mit einer Anzeigeeinrichtung und/oder einem Computer verbindbar sein, wobei diese Verbindung über eine USB, serielle oder andere Verbindung erfolgen kann.According to the invention, a corresponding sensor component may have at least one deformation sensor described above. Of course, a plurality of such deformation sensors, wherein such a deformation sensor may also have a plurality of fiber layers, can be used, whereby also different orientations of the corresponding piezoelectric fibers, rods or tubes are possible. Evaluation electronics and deformation sensors can be connected to each other via an electrical cable connection or wirelessly. With an electrical cable connection is possible ability that this is easily solvable, for example, by using an electrical connector. Furthermore, the transmitter can be connected to a display device and / or a computer, wherein this connection can be made via a USB, serial or other connection.
Im Folgenden werden vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.in the Following are advantageous embodiments of the invention with reference to the attached figures explained in more detail.
Es zeigen:It demonstrate:
In
Jeder
der Schweißzangenarme
Bei
der X-Form der Schweißzangenarme
Direkt
auf dem Schweißzangenarm
In
In
Ober-
und unterhalb der Faserschicht
Die
entsprechenden Abtastelektrodenschichten
Bei
einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung, siehe
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel gemäß Erfindung können die entsprechenden piezoelektrischen Fasern so relativ zum Schweißzangenarm ausgerichtet sein, dass die zugehörige Deformationsrichtung nicht parallel, sondern quer zur Längsrichtung des entsprechenden Schweißzangenarms gerichtet ist. Auf diese Weise sind beispielsweise Deformationen senkrecht zur Längsrichtung in horizontaler Richtung in einfacher Weise erfassbar.at a further embodiment according to the invention can the corresponding piezoelectric fibers so relative to the welding gun arm be aligned that the associated deformation direction is not parallel, but transverse to the longitudinal direction directed to the corresponding welding gun arm is. In this way, for example, deformations are perpendicular to the longitudinal direction can be detected in a horizontal direction in a simple manner.
Es besteht ebenfalls die Möglichkeit, dass auf einem Schweißzangenarm mehrere Sensorfolien mit unterschiedlichen Deformationsrichtungen angeordnet sind, um so beispielsweise Deformationen in vertikaler und horizontaler Richtung des entsprechenden Schweißzangenarms zu erfassen.It there is also the possibility that on a welding gun arm several sensor foils with different deformation directions are arranged so as to deform for example in vertical and horizontal direction of the corresponding welding gun arm capture.
In
Durch
die entsprechende winklige Anordnung von Deformationsrichtung und
Längsrichtung sind
insbesondere Torsionnen des Schweißarms erfassbar, die beispielsweise
dann auftreten können, wenn
die entsprechenden Schweißelektroden
Bei
den dargestellten Ausführungsbeispielen weisen
die Schweißzangenarme
Erfindungsgemäß besteht
ebenfalls die Möglichkeit,
dass innerhalb einer Sensorfolie
Abschließend sei
noch darauf hingewiesen, dass prinzipiell das erfindungsgemäße Sensorbauteil
Claims (13)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200520001659 DE202005001659U1 (en) | 2005-02-02 | 2005-02-02 | Welding tongs with two hinged arms with electrodes at their free ends and deformation sensors, useful for welding sheets in automobile production |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200520001659 DE202005001659U1 (en) | 2005-02-02 | 2005-02-02 | Welding tongs with two hinged arms with electrodes at their free ends and deformation sensors, useful for welding sheets in automobile production |
Publications (1)
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---|---|
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ID=36599759
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE200520001659 Expired - Lifetime DE202005001659U1 (en) | 2005-02-02 | 2005-02-02 | Welding tongs with two hinged arms with electrodes at their free ends and deformation sensors, useful for welding sheets in automobile production |
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-
2005
- 2005-02-02 DE DE200520001659 patent/DE202005001659U1/en not_active Expired - Lifetime
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R207 | Utility model specification |
Effective date: 20060713 |
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R150 | Term of protection extended to 6 years |
Effective date: 20071218 |
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R151 | Term of protection extended to 8 years |
Effective date: 20110406 |
|
R152 | Term of protection extended to 10 years | ||
R152 | Term of protection extended to 10 years |
Effective date: 20130318 |
|
R071 | Expiry of right |