TW201924833A - 焊接設備和方法 - Google Patents

Abstract

本發明關於一種用於將焊接栓焊接到基礎上的設備和方法。焊接栓被施加在焊接栓和基礎之間的焊接電流，由此使焊接栓和基礎的材料部分液化。然後將焊接栓浸入焊接栓或基礎的可固化的材料中，以便實現焊接栓和基礎之間的材料結合連接。

Description

焊接設備和方法

本發明一般關於用於將栓固定在基礎上的設備和方法以及這種栓。

已知有多種設備和方法，藉助這些設備和方法使不同的栓在不同的應用情況下固定在基礎上。例如栓與基礎形成接觸且被施加電流。一旦電流在栓和基礎之間流過，在形成電弧的情況下使栓從基礎上升起。由於釋放的能量使得栓和基礎的材料部分地液化。隨後，在材料變冷且固住之前使栓進入液化的材料中。最後使栓與基礎材料結合地連接。

為了在足夠短的時間之內為栓和基礎的材料的液化提供所需能量，已知這種設備，即，該設備產生電流強度非常高的電流且經由相應尺寸的電纜輸送給栓。為了避免液化材料氧化，已知用惰性氣體吹掃在栓和基礎之間的接觸部位。

在例如應用在建築或造船中，使用具有螺紋的不同尺寸的栓，物體旋擰到螺紋上，以便將物體固定在基礎上。固定方法的若干參數，例如電流的持續時間和電功率藉由使用者在設備上設定且與使用的栓匹配。使用者藉助目測最終判斷栓和基礎之間的連接品質。由此連接品 質也取決於使用者的經驗和能力。

本發明的目的是提供一種設備和/或方法，藉助它們可簡化和/或改進栓在基礎上的固定。

本發明的物件是用於將焊接栓焊接到基礎上的設備。設備包括栓保持件，用於給焊接栓施加焊接電流以便使焊接栓和/或基礎的材料部分液化的焊接電流接觸元件和用於在焊接栓和/或基礎由於焊接電流而部分液化時將焊接栓浸入焊接栓和/或基礎的液化的材料中的栓浸入裝置。較佳地，該設備還包括用於在保持焊接栓和基礎之間流過焊接電流的情況下，特別較佳在焊接栓和基礎之間形成電弧的情況下使焊接栓從基礎上升起的栓升起裝置。同樣較佳地，栓保持件包括焊接電流接觸元件。

根據本發明的一種方案，該設備包括控制裝置，控制裝置用於確定引入焊接栓和/或基礎的材料中的熱能和/或表徵熱能的變數，且在引入焊接栓和/或基礎的材料中的熱能或表徵熱能的變數已經達到預定值時用於切斷焊接電流。

根據一種有利的構造方案，設備包括檢測裝置，檢測裝置用於檢測對焊接栓和/或基礎的材料載入的熱功率和/或焊接過程的表徵熱功率的一個或多個參數，其中，控制裝置適合用於由檢測到的熱功率或表徵熱功率的參數計算出熱能或表徵熱能的變數。較佳地，控制裝置適合用於在一段時間上對檢測到的熱功率或表徵熱功率的參 數求和。特別較佳地，控制裝置適合用於使檢測到的熱功率或表徵熱功率的參數在求和之前與加權係數相乘，該加權係數在焊接過程期間隨時間變化。同樣較佳的，焊接過程的表徵熱功率的參數包括焊接電流的電流強度和/或電壓。

根據一種有利的構造方案，設備包括輸入裝置，藉助輸入裝置，預定值能夠藉由使用者設定。

根據另一有利的構造方案，設備適合用於基於影響引入焊接栓和/或基礎的材料中的期望的熱能的一個或多個變數設定預定值。較佳地，影響引入焊接栓和/或基礎的材料中的期望的熱能的變數包括環境溫度、焊接栓和/或基礎的尺寸和/或材料。

根據一種有利的構造方案，設備適合用於記錄對焊接栓和/或基礎的材料載入的熱功率或表徵熱功率的參數的時間上的變化曲線。較佳地，控制裝置適合用於在記錄的熱功率的或表徵熱功率的參數的變化曲線與預定的變化曲線不同時推斷出不正確地運行的焊接過程。同樣較佳地，控制裝置適合用於在記錄的熱功率的或表徵熱功率的參數的變化曲線與預定的變化曲線不同時，在同一焊接過程或隨後的焊接過程期間再調整一個或多個焊接參數。特別較佳地，可再調整的焊接參數包括焊接電流的電流強度和/或電壓、和/或焊接栓的速度和/或位置和/或運動方向。

根據本發明的一個方面，該設備包括用於在 焊接栓浸入焊接栓和/或基礎的液化的材料中時影響由栓浸入裝置引起的焊接栓速度的裝置。這允許焊接栓的受控運動，從而使焊接過程穩定。

一種有利的設計方案在於，用於影響焊接栓速度的裝置具有第一致動器和第二致動器。較佳地，第一致動器包括第一行程磁體。同樣較佳地，第二致動器包括第二行程磁體。

一種有利的設計方案在於，第二致動器相對於第一致動器以相反方向起作用。在可替代的設計方案中第二致動器以與第一致動器相同的方向起作用。

一種有利的設計方案在於，可控制第二致動器對藉由栓浸入裝置引起的焊接栓速度的影響。在可替代的設計方案中，預先規定第二致動器對藉由栓浸入裝置引起的焊接栓速度的影響。

一種有利的設計方案在於，該設備包括用於控制栓升起裝置和/或栓浸入裝置和/或用於影響焊接栓速度的裝置的控制裝置。

一種有利的設計方案在於，用於影響焊接栓速度的裝置包括將栓升起裝置和/或栓浸入裝置的運動傳遞到栓保持件的運動中的直線或非直線傳動裝置，較佳連桿傳動裝置或曲柄槓桿傳動裝置。

一種有利的設計方案在於，用於影響焊接栓速度的裝置設置成，使由栓浸入裝置引起的焊接栓運動減速和/或回轉，這較佳多次進行。

根據本發明的一個方面，該設備包括用於檢測在焊接過程，較佳在焊接栓浸入焊接栓和/或基礎的液化的材料中期間產生的輻射的探測裝置。這允許根據客觀條件評定在焊接栓和基礎之間的焊接連接的品質。

一種有利的設計方案在於，探測裝置設置用於檢測聲輻射、電輻射、磁輻射和/或光輻射。

一種有利的設計方案在於，該設備包括用於根據檢測到的輻射控制焊接過程的一個或多個參數的控制裝置。較佳地，控制裝置設置用於控制焊接電流的電流強度和/或電壓、和/或焊接栓的速度和/或位置和/或運動方向。

一種有利的設計方案在於，該設備具有用於輸出關於檢測到的輻射的資訊和/或由檢測到的輻射推導出的資訊的輸出裝置。較佳地，輸出裝置包括可視的顯示器。

一種有利的設計方案在於，可由輸出裝置輸出的資訊包括關於焊接過程的品質和/或關於改進焊接過程的措施的資訊。

另一有利的設計方案在於，輸出裝置包括無線傳輸裝置。

根據本發明的另一方案，該設備包括用於檢測焊接栓的一個或多個栓特性的識別裝置和用於根據檢測到的栓特性控制焊接過程的一個或多個參數的控制裝置。由此設備的使用者可能無需自己設置焊接過程的所述參 數。

一種有利的設計方案在於，設有用於檢測焊接栓的長度和/或寬度和/或直徑和/或材料和/或在工廠安裝在焊接栓上的識別元件的識別裝置。如果檢測到這種識別元件，可為焊接栓分配一種或多種所述變數和/或材料。

另一有利的設計方案在於，設有用於分別基於檢測到的焊接栓的栓特性來控制焊接電流的電流強度和/或電壓、和/或焊接栓的速度和/或位置和/或運動方向的控制裝置。

另一有利的設計方案在於，該設備具有用於輸出關於檢測到的栓特性的資訊和/或由檢測到的栓特性推導出的資訊的輸出裝置。較佳地，輸出裝置包括無線傳輸裝置。

根據本發明的另一方面，該設備包括用於檢測焊接過程的一個或多個參數的檢測裝置、用於儲存由檢測裝置檢測到的參數的資料記憶體和控制裝置，控制裝置適用於使藉由檢測裝置在當前焊接過程期間檢測到的參數與儲存在資料記憶體中的參數相比較。由此可發現在設備運行過程中發生的變化，例如藉由磨損和/或污染發生的變化。

一種有利的設計方案在於，該設備還包括輸出裝置，其中，控制裝置設置成藉助輸出裝置輸出在當前焊接過程期間藉由檢測裝置檢測出的參數和儲存在資料記憶體中的參數之間的差和/或由該差推導出的資訊。較佳 地，推導出的資訊包括用於清潔和/或維護設備的建議。

另一有利的設計方案在於，輸出裝置包括可視的顯示器。另一有利的設計方案在於，輸出裝置包括無線傳輸裝置。

另一有利的設計方案在於，由檢測裝置檢測到的焊接過程參數包括焊接電流的電流強度和/或電壓、和/或焊接栓的速度和/或位置和/或運動方向和/或已進行的焊接過程的數量。

另一有利的設計方案在於，控制裝置適用於取決於在前述焊接過程期間藉由檢測裝置檢測到的參數控制後續焊接過程的一個或多個參數。由此可補償發現的焊接過程參數的變化。

根據本發明的另一方面，該設備適用於將焊接栓焊接在基礎的預定部位上，並且包括用於發現預定部位的裝置。

另一有利的設計方案在於，用於發現預定部位的裝置包括用於識別預定部位相對於基礎其餘表面表現出的變數的識別裝置。

較佳地，預定部位相對於基礎的其餘表面表現出的變數包括在設備和基礎之間和/或在栓和基礎之間的接觸電阻。同樣較佳地，預定部位相對於基礎的其餘表面表現出的變數包括在預定部位和基礎的其餘表面之間的高度差。特別較佳地，識別裝置包括用於識別設備和基礎的與栓和/或栓保持件相對區域之間的間距的光學感測 器。可替代地或額外地，特別較佳，識別裝置設置成檢測焊接栓和/或栓保持件相對於設備其餘部分的位置，以便識別在預定部位和基礎的其餘表面之間的高度差。

另一有利的設計方案在於，用於發現預定部位的裝置包括用於投影一個或多個輔助線的投影裝置。另一有利的設計方案在於，該設備具有一個或多個顯示元件。

根據本發明的另一方面，該設備包括用於確定一個或多個由栓浸入裝置引起的焊接栓進入焊接栓和/或基礎的液化的材料中的浸入運動的特徵性變數的確定裝置。由此可能允許客觀地評定在焊接栓和基礎之間的焊接連接的品質。

一種有利的設計方案在於，確定裝置適用於確定浸入運動的持續時間和/或焊接栓在浸入運動期間的速度和/或焊接栓在升起運動之前和/或浸入運動之後的位置。

另一有利的設計方案在於，該設備還包括用於控制栓升起裝置和/或栓浸入裝置和/或焊接電流的電流強度和/或電壓的控制裝置。

另一有利的設計方案在於，該設備還包括用於取決於確定的變數控制焊接過程的一個或多個參數的控制裝置。較佳地，控制裝置設置用於控制焊接電流的電流強度和/或電壓、和/或焊接栓的速度和/或位置和/或運動方向。

另一有利的設計方案在於，該設備還包括用 於輸出關於確定的變數的資訊和/或由確定的變數推導出的資訊的輸出裝置。較佳地，輸出裝置包括可視的顯示器和/或無線傳輸裝置。

另一有利的設計方案在於，可由輸出裝置輸出的資訊包括關於焊接過程的品質的資訊和/或關於改進焊接過程的措施的資訊。

本發明的物件同樣是一種用於將焊接栓焊接到基礎上的方法，在該方法中提供焊接栓並且在焊接栓和基礎之間施加焊接電流，使焊接栓和/或基礎的材料部分液化並且使其固化並且在固化之前將焊接栓浸入焊接栓或基礎的液化的材料中。較佳地，在保持焊接栓和基礎之間流過焊接電流的情況下、特別較佳在焊接栓和基礎之間形成電弧的情況下將焊接栓從基礎上升起。

根據本發明的一個方面，在該方法中確定引入焊接栓和/或基礎的材料中的熱能和/或表徵熱能的變數並且在引入焊接栓和/或基礎的材料中的熱能和/或表徵熱能的變數已經達到預定值時切斷焊接電流。

根據一種有利的構造方案，檢測對焊接栓和/或基礎的材料載入的熱功率和/或焊接過程的表徵熱功率的一個或多個參數，其中，由檢測到的熱功率或表徵熱功率的參數計算出熱能或表徵熱能的變數。較佳地，在一段時間上對檢測到的熱功率或表徵熱功率的參數求和。特別較佳地，使檢測到的熱功率或表徵熱功率的參數在求和之前與加權係數相乘，該加權係數在焊接過程期間隨時間變 化。同樣較佳的，焊接過程的表徵熱功率的參數包括焊接電流的電流強度和/或電壓。

根據一種有利的構造方案，預定值藉由使用者設定。

根據另一有利的構造方案，影響引入焊接栓和/或基礎的材料中的期望的熱能的一個或多個變數被檢測和/或藉由使用者提供，其中，預定值基於該變數設定。較佳地，影響引入焊接栓和/或基礎的材料中的期望的熱能的變數包括環境溫度、焊接栓和/或基礎的尺寸和/或材料。

根據一種有利的構造方案，記錄對焊接栓和/或基礎的材料載入的熱功率或表徵熱功率的參數的時間上的變化曲線(Verlauf)。較佳地，在熱功率的或表徵熱功率的參數的記錄的變化曲線與預定的變化曲線不同時推斷出不正確地運行的焊接過程。同樣較佳地，在熱功率的或表徵熱功率的參數的記錄的變化曲線與預定的變化曲線不同時，在同一焊接過程或隨後的焊接過程期間再調整一個或多個焊接參數。

根據本發明的另一個方面，在該方法中，在焊接栓浸入焊接栓或基礎的液化的材料中時影響焊接栓的速度。

一種有利的設計方案在於，為了影響焊接栓的速度啟動較佳包括第一行程磁體的第一致動器和較佳包括第二行程磁體的第二致動器。較佳地，第二致動器相對於第一致動器以相反的方向起作用。

一種有利的設計方案在於，控制第二致動器對由栓浸入裝置引起的焊接栓速度的影響。可替代的設計方案在於，預先規定第二致動器對由栓浸入裝置引起的焊接栓速度的影響。

另一有利的設計方案在於，第一致動器和第二致動器交替地和/或同時地運行。

另一有利的設計方案在於，使焊接栓在浸入焊接栓或基礎的液化的材料中期間的運動尤其多次地減速和/或回轉。

根據本發明的另一方面，在該方法中檢測在焊接過程產生的輻射，較佳在焊接栓浸入焊接栓和/或基礎的液化的材料中期間進行檢測。

另一有利的設計方案在於，檢測到的輻射是聲輻射、電輻射、磁輻射和/或光輻射。

另一有利的設計方案在於，取決於檢測到的輻射控制焊接過程的一個或多個參數。

另一有利的設計方案在於，參數是焊接電流的電流強度和/或電壓、和/或焊接栓的速度和/或位置和/或運動方向。

另一有利的設計方案在於，輸出關於檢測到的輻射的資訊和/或由檢測到的輻射推導出的資訊。較佳地，輸出關於焊接過程品質和/或關於改進焊接過程的措施的資訊。

另一有利的設計方案在於，在實施焊接過程 之後允許使用者輸入對焊接過程品質的評定，並且其中使用者的輸入用於評定未來焊接過程的品質。

根據本發明的另一方面，檢測焊接栓的一個或多個栓特性並且根據檢測到的栓特性控制焊接過程的一個或多個參數。

一種有利的設計方案在於，作為栓特性檢測焊接栓的長度和/或寬度和/或直徑和/或材料和/或在工廠安裝在焊接栓上的識別元件。

另一有利的設計方案在於，作為焊接過程的參數，焊接電流的電流強度和/或電壓、和/或焊接栓的速度和/或位置和/或運動方向被控制。

另一有利的設計方案在於，輸出關於檢測到的栓特性的資訊和/或由檢測到的栓特性推導出的資訊。

較佳地，無線地傳輸關於檢測到的栓特性的資訊或由檢測到的栓特性推導出的資訊。

根據本發明的另一方面，在該方法中，檢測和儲存焊接過程的一個或多個參數。將在當前焊接過程期間由檢測裝置檢測到的參數與儲存在資料記憶體中的參數相比較。

一種有利的設計方案在於，輸出在當前的焊接過程期間藉由檢測裝置檢測到的參數和儲存在資料記憶體中的參數之間的差和/或由差推導出的資訊。較佳地，推導出的資訊包括用於清潔和/或維護設備的建議和/或需求。

一種有利的設計方案在於，可視地輸出在當前的焊接過程期間藉由檢測裝置檢測到的參數和儲存在資料記憶體中的參數之間的差或由該差推導出的資訊。另一有利的設計方案在於，無線地傳輸在當前的焊接過程期間藉由檢測裝置檢測到的參數和儲存在資料記憶體中的參數之間的差或由該差推導出的資訊。

另一有利的設計方案在於，焊接過程的檢測到的參數包括焊接電流的電流強度和/或電壓、和/或焊接栓的速度和/或位置和/或運動方向和/或已進行的焊接過程的數量。

另一有利的設計方案在於，根據在前述焊接過程期間檢測到的參數控制後續焊接過程的一個或多個參數。

根據本發明的另一方面，在該方法中確定由栓浸入裝置引起的使焊接栓進入焊接栓和/或基礎的液化的材料中的浸入運動的一個或多個特徵性變數。

一種有利的設計方案在於，取決於確定的變數控制一個或多個焊接過程參數。較佳地，控制的參數為焊接電流的電流強度和/或電壓、和/或焊接栓的速度和/或位置和/或運動方向。

另一有利的設計方案在於，輸出關於確定的變數的資訊和/或由確定的變數推導出的資訊。較佳地，這些資訊是關於焊接過程品質和/或關於改進焊接過程的措施的資訊。

另一有利的設計方案在於，在執行焊接過程之後允許使用者輸入對焊接過程品質的評定，並且其中使用者的輸入用於評定未來焊接過程的品質。

10‧‧‧焊接設備

20‧‧‧焊接栓

30‧‧‧基礎

40‧‧‧焊槍

41‧‧‧觸發開關

42‧‧‧殼體

43‧‧‧手柄

44‧‧‧栓保持件

45‧‧‧焊接電流接觸元件

46‧‧‧開口

50‧‧‧焊接器具

51‧‧‧輸入裝置

52‧‧‧操作元件

53‧‧‧輸出裝置

54‧‧‧顯示元件

61‧‧‧第一電纜

62‧‧‧第二電纜

63‧‧‧連接夾

64‧‧‧電力供給電纜

65‧‧‧電通訊線路

70‧‧‧氣體貯存器

71‧‧‧氣體供給管路

72‧‧‧氣體軟管

80‧‧‧栓升起裝置

90‧‧‧栓浸入裝置

100‧‧‧影響裝置

151‧‧‧輸入裝置

152‧‧‧操作元件

153‧‧‧輸出裝置

200‧‧‧控制裝置

210‧‧‧探測裝置

220‧‧‧識別裝置

231‧‧‧電壓檢測裝置

232‧‧‧電流強度檢測裝置

240‧‧‧識別裝置

250‧‧‧位置檢測裝置

260‧‧‧確定裝置

270‧‧‧栓保持件識別裝置

280‧‧‧投影裝置

290‧‧‧取向識別裝置

310‧‧‧輔助線

320‧‧‧焊接部位

410‧‧‧標記

500‧‧‧方法

501~519‧‧‧步驟

下面根據實施例參考圖式詳細闡述本發明。

圖1示意性地示出了焊接設備。

圖2示意性地示出了焊槍。

圖3示出了基礎。

圖4示出了焊槍。

圖5示出了焊接方法的流程圖。

在圖1中示意性地示出了用於將焊接栓20焊接在基礎30上的焊接設備10。焊接栓20的材料和基礎30的材料可導電尤其是金屬的。焊接設備10包括具有形成為按鍵開關的觸發開關41的焊槍40、焊接器具50、第一電纜61、具有連接夾63的第二電纜62，例如形成為電源線的電力供給電纜64、電通訊線路65、形成為貯氣瓶的氣體貯存器70、軟管形的氣體供給管路71和氣體軟管72。

第一電纜61用於藉由焊接器具50為焊接栓20供給電流。第二電纜62用於在連接夾63夾到基礎30上時使基礎30與焊接器具50電連接。在焊接栓20與基礎30接觸時接通電流回路，使得可藉由焊接器具50為焊接栓20載入焊接電流，該焊接電流例如為直流電或交流電。焊槍40為此包括在圖1中未示出的焊接電流接觸元件。焊接器具50包括 未示出的用於將來自電力供給電纜64的電流轉變成焊接電流的裝置，該裝置例如包括電容器、晶閘管、具有絕緣的柵電極的雙極電晶體或其他電力電子元件以及具有微處理器的相關控制器件，以便以期望的電壓和電流強度提供焊接電流。

氣體供給管路71和氣體軟管72用於為焊接栓20和基礎30之間的接觸區域供給來自氣體貯存器70的保護氣體，以便在焊接過程期間保護接觸區域以防由於環境的氧氣引起的氧化。為了控制氣體流至接觸區域，氣體貯存器70、氣體供給管路71、焊接器具50、氣體軟管72或焊槍40包括未示出的尤其可調節的閥。

焊接器具50具有包括操作元件52的輸入裝置51以及包括可視的顯示元件54和無線傳輸單元的輸出裝置53。輸入裝置51用於藉由焊接設備10的使用者輸入藉助焊接設備10執行的焊接製程的參數，例如焊接電流的電壓、電流強度、功率和持續時間、栓的位置和速度等。輸出裝置53用於給使用者輸出資訊，例如關於焊接製程的參數的資訊、關於檢測的焊接製程輻射或其他變數的資訊、關於焊接過程品質的資訊、關於用於改善焊接過程的措施的資訊、關於檢測的焊接栓特性的資訊或從前述變數中推導出的資訊、和/或用於清潔和/或維護焊接設備10尤其焊槍40的建議或指導。

電通訊線路65用於在焊槍40，尤其在圖1中未示出的焊槍40的控制裝置和焊接器具50，尤其控制器件和/ 或輸入裝置51和/或輸出裝置53之間的通訊。藉由該通訊例如實現關於焊接過程的參數的資訊交換，以便例如實現焊接電流與焊接栓20的運動的同步或使其簡化。在未示出的實施例中無線地藉由無線電或藉助引導焊接電流的第一電纜進行在焊槍和焊接器具之間的通訊。

在圖2中詳細示出了焊槍40與用於固定在基礎30上的焊接栓20。焊槍40具有包括開口46的殼體42，具有觸發開關41的手柄43從殼體中伸出。同樣示出第一電纜61、具有夾在基礎30上的連接夾63的第二電纜62、電通訊線路65和氣體軟管72。

焊槍40還具有栓保持件44，焊接栓20在焊接過程期間保持在該栓保持件上。對此，栓保持件包括例如兩個、三個、四個或更多個未詳細示出的彈性臂，在彈性臂之間插入焊接栓20並且藉助夾緊配合保持住。焊槍40還具有用於給焊接栓20施加焊接電流的焊接電流接觸元件45，焊接電流接觸元件集成在栓保持件44中，例如以一個或多個彈性臂形式集成在栓保持件中。

焊槍40還具有用於控制焊槍和焊接器具50的不同部件和裝置的控制裝置200。控制裝置200用於控制焊接過程的一個或多個參數。控制裝置200為此包括不同的電子構件，例如一個或多個微型處理器、一個或多個臨時或永久的資料記憶體等。

焊槍40還具有構造成第一行程磁體的栓升起裝置80，在栓升起裝置80被啟動時，栓升起裝置對栓保持 件44載入從開口46向後離開(在圖2中向上)的力。經由未示出的訊號線路，使得控制裝置200與栓升起裝置80通訊，以便控制尤其啟動和停用栓升起裝置80。

焊槍40還具有構造成第二行程磁體的栓浸入裝置90，在栓浸入裝置90被啟動時，栓浸入裝置為栓保持件44載入朝開口46向前(在圖2中向下)的力。經由未示出的訊號線路使得控制裝置200與栓浸入裝置90通訊，以便控制尤其啟動以及停用栓浸入裝置90。在未示出的實施例中，栓浸入裝置構造成彈簧元件，該彈簧元件在栓保持件藉由栓升起裝置向後運動時張緊，並且一旦栓升起裝置停用，彈簧元件使栓保持件向前運動。

焊槍40還具有用於影響由栓浸入裝置90引起的焊接栓速度的影響裝置100。影響裝置100包括構造成第一行程磁體的栓升起裝置80作為第一致動器和構造成第二行程磁體的栓浸入裝置90作為第二致動器。在這種情況下，第二致動器相對於第一致動器以相反方向作用。在未示出的實施例中，第二致動器以與第一致動器相同的方向起作用。在兩種情況下藉由以下方式影響焊接栓的速度，即，藉由控制裝置200交替地和/或同時地啟動或停用栓升起裝置80和栓浸入裝置90。由此可使藉由栓浸入裝置90引起的焊接栓20的運動多次減速和/或回轉。

焊槍40還具有用於檢測在焊接過程中產生的輻射的探測裝置210。探測裝置210包括例如用於檢測聲輻射、電輻射、磁輻射和/或光輻射的振動感測器、麥克風、 溫度感測器、輻射感測器、攝像機等。經由未示出的訊號線路使控制裝置200與探測裝置210通訊，以便接收代表檢測到的輻射的訊號並且相應地控制焊接過程。

焊槍40還具有用於檢測焊接栓20的一個或多個栓特性的識別裝置220。識別裝置220適合用於檢測栓幾何特性，例如焊接栓20的長度和/或寬度和/或直徑。在未示出的實施例中識別裝置適合用於檢測焊接栓的材料或焊接栓的在工廠安裝在焊接栓上的識別元件的材料。焊槍40還具有栓保持件識別裝置270，栓保持件識別裝置設置成用於檢測安裝在栓保持件44上的識別元件。在每種栓類型對應一種栓保持件類型時，這允許間接地檢測栓特性。例如栓保持件44僅適用於保持特定直徑的栓，從而可藉由對栓保持件44的檢測得出焊接栓20的直徑。經由未示出的訊號線路使控制裝置200與識別裝置通訊，以便接收代表檢測到的栓特性的訊號且相應地控制焊接過程。在未示出的實施例中，識別元件安裝在焊接栓的包裝上並且例如藉由QR-Code(矩陣二維)編碼或RFID讀取，尤其藉助行動電話或類似設備讀取。

焊槍40還包括用於檢測在焊接過程期間施加在焊接栓20和基礎30之間的電壓的電壓檢測裝置231和用於檢測在焊接過程期間在焊接栓20和基礎30之間流過的電流強度的電流強度檢測裝置232。電壓檢測裝置231為此包括例如安裝在開口46上的用於截取基礎30的電勢的測量觸頭。經由未示出的訊號線路使控制裝置200與電壓檢測裝置 231和電流強度檢測裝置232通訊，以便接收代表電壓或電流強度的訊號、將訊號儲存在其資料記憶體中且取決於在前述焊接過程期間藉由電壓檢測裝置231、電流強度檢測裝置232檢測到的參數控制後續焊接過程的一個或多個參數。

檢測到的電壓和/或電流強度用作表徵對焊接栓和/或基礎的材料載入的熱功率的參數。對此，熱功率是電壓和電流強度的乘積。在電流強度恆定的情況下該電壓就足以表徵熱功率。控制裝置200適合用於由檢測到的熱功率或表徵熱功率的參數、例如藉由在一段時間上對的電壓和電流強度的乘積求和或僅對電壓求和計算出引入焊接栓20和/或基礎30的材料中的熱能或表徵熱能的變數。

尤其控制裝置200適合用於使檢測到的熱功率或表徵熱功率的參數在求和之前與加權係數相乘，該加權係數在焊接過程期間隨時間變化。此外，在引入焊接栓和/或基礎的材料中的熱能或表徵熱能的變數已經達到用於需要引入的焊接能的預定值時，控制裝置200適合用於切斷焊接電流。可在先前藉由焊槍40的使用者輸入預定值或能夠基於影響引入焊接栓和/或基礎的材料中的期望的熱能的一個或多個變數如環境溫度、焊接栓和/或基礎的尺寸和/或材料或者諸如此類設定。

此外，控制裝置200適合用於記錄對焊接栓和/或基礎的材料載入的熱功率或表徵熱功率的參數的時間上的變化曲線並且在熱功率的或表徵熱功率的參數的記錄的變化曲線與預定的變化曲線不同時推斷出不正確地運行 的焊接過程。在這種情況下控制裝置200在同一焊接過程或隨後的焊接過程期間調整一個或多個焊接參數，例如焊接電流的電流強度和/或電壓、焊接栓的速度、位置或運動方向。

焊槍40還包括用於確定在焊接栓20的浸入運動期間的浸入運動的持續時間和焊接栓的速度的確定裝置260。位置檢測裝置250適用於確定焊接栓在升起運動之前和浸入運動之後的位置，並且控制裝置200適用於確定兩個位置之間的差並且評定在焊接栓20和基礎30之間的焊接連接的品質。

焊槍40還具有包括操作元件152的輸入裝置151以及包括可視的顯示元件和無線傳輸單元的輸出裝置153。輸入裝置151用於由焊槍40的使用者輸入需要藉由焊槍40進行的焊接方法的參數，例如焊接電流的電壓、電流強度、功率和持續時間、栓的位置和速度、要引入焊接栓和/或基礎的材料中的焊接能等。輸出裝置153用於將資訊，例如關於焊接方法的參數的資訊、關於檢測到的焊接製程輻射或其他變數的資訊、關於焊接過程品質的資訊、關於用於改進焊接過程的措施的資訊、關於檢測到的焊接栓特性的資訊或從前述變數中推導出的資訊和/或用於清潔和/或維護焊槍40的建議或指導方針輸出給使用者。經由未示出的訊號線路使控制裝置200與輸入裝置151和輸出裝置153通訊，以便接收藉助輸入裝置151輸入的資訊或將應輸出的資訊發送給輸出裝置153。

焊槍40還具有用於識別焊槍40關於重力方向的取向的取向識別裝置290。取向識別裝置290識別例如在焊接過程期間焊槍40是向下、朝側面或向上定向。取向識別裝置290例如藉由評價栓保持件在行程運動期間的加速度或藉由評價焊接電流的電壓隨時間的變化確定焊槍40的取向。關於焊槍40的取向的資訊用於更好地控制焊接過程的參數。

作為用於發現為焊接栓預定的焊接部位的裝置的一部分，焊槍40還包括用於識別在焊槍40，尤其開口46或栓保持件44和基礎30之間和/或在焊接栓20和基礎30之間的接觸電阻的識別裝置240。此外，用於發現為焊接栓預定的焊接部位的裝置包括用於檢測焊接栓20和栓保持件44相對於焊槍40的其餘部分的位置的位置檢測裝置250，以便識別出在預定部位和基礎的其餘表面之間的高度差。經由未示出的訊號線路使控制裝置200與識別裝置240和位置檢測裝置250通訊，以便接收和處理代表焊接栓20和栓保持件44的接觸電阻或位置的訊號。

作為用於發現為焊接栓20預定的焊接部位的裝置的另外部分，焊槍包括用於將一個或多個輔助線投影在基礎30上的投影裝置280。投影裝置280為此具有例如雷射器，雷射器將輔助線透射到基礎30上。輔助線為焊槍40的使用者將在焊槍40的相應位置中的焊接栓20的焊接部位顯示在基礎30上。

圖3示出了輔助線310，輔助線藉由投影裝置280投射到基礎30上。使用者在焊接過程之前在焊接栓20的 期望的焊接部位320上繪出十字線。然後使用者將焊槍40拿在手中，使輔助線310與繪出的十字線形成重合並且在焊接過程期間保持由此獲得的焊槍40的位置。

作為用於發現為焊接栓20預定的焊接部位的裝置的另外一部分，圖4示出了線形的標記410，標記在外部設置在焊槍40的殼體42上。由此使用者可使標記410與在預定的焊接部位上繪出的十字線對齊，以便使焊槍40可靠地進入期望位置中。較佳地，殼體42具有四個標記410，標記以相等的90°的角間距安裝在殼體42的周邊上。

圖5示意性地示出了用於將焊接栓焊接到基礎上、例如將焊接栓20焊接到基礎30上的方法500。在第一步驟501中提供基礎。在另一步驟502中提供具有控制裝置的焊接設備。在另一步驟503中提供焊接栓。

在另一步驟504中使用者經由輸入裝置輸入例如關於下述焊接過程的期望參數的資訊。在另一步驟505中藉助識別裝置檢測焊接栓的一個或多個栓特性，例如焊接栓的長度和/或寬度和/或直徑和/或材料和/或在工廠安裝在焊接栓或其包裝上的識別元件。在另一步驟506中經由輸出裝置輸出關於檢測到的栓特性的資訊和/或由檢測到的栓特性推導出的資訊。

在另一步驟507中為焊接栓在焊接栓和基礎之間施加焊接電流。在另一步驟508中藉助栓升起裝置在保持焊接栓和基礎之間流過的焊接電流的情況下將焊接栓從基礎上升起，其中，在焊接栓和基礎之間形成電弧。在另一步 驟509中，尤其基於由電弧產生的熱，使焊接栓和/或基礎的材料部分地液化。

在另一步驟510中，焊接栓藉助栓浸入裝置浸入焊接栓或基礎的液化的材料中。在另一步驟511中，控制作為焊接過程的參數的焊接電流的電流強度和/或電壓、和/或焊接栓的速度和/或位置和/或運動方向。為了影響焊接栓的速度，在焊接栓浸入焊接栓或基礎的液化的材料中期間，藉由控制裝置啟動第一致動器和第二致動器，其中，第二致動器相對於第一致動器以相反的方向起作用。焊接栓在浸入焊接栓或基礎的液化的材料中期間的運動在此回轉多圈，以便液化的材料的一致性可得到平衡。

在另一步驟512中藉助探測裝置檢測在焊接過程中產生的輻射。在另一步驟513中藉助確定裝置確定焊接電流的電流強度和/或電壓、和/或焊接栓的速度和/或位置和/或運動方向。

在另一步驟514中焊接栓和/或基礎的液化的材料固化，從而焊接栓材料結合地與基礎連接。在另一步驟中檢測和儲存焊接過程的一個或多個參數。

在另一步驟515中比較在當前焊接過程期間藉由檢測裝置檢測到的參數與儲存在資料記憶體中的參數。在另一步驟516中輸出在當前焊接過程期間藉由檢測裝置檢測到的參數和儲存在資料記憶體中的參數之間的差和/或從該差中推導出的資訊。較佳地，推導出的資訊包括用於清潔和/或維護設備的建議和/或需求。焊接過程的檢測參數包括焊 接電流的電流強度和/或電壓、和/或焊接栓的速度和/或位置和/或運動方向和/或已進行的焊接過程的數量。

檢測到的電壓和/或電流強度用作表徵對焊接栓和/或基礎的材料載入的熱功率的參數。對此，熱功率是電壓和電流強度的乘積。在電流強度恆定的情況下該電壓就足以表徵熱功率。藉由在一段時間上對的電壓和電流強度的乘積求和或僅對電壓求和，由檢測到的熱功率或表徵熱功率的參數中計算出引入焊接栓20和/或基礎30的材料中的熱能或表徵熱能的變數。尤其使檢測到的熱功率或表徵熱功率的參數在求和之前與加權係數相乘，該加權係數在焊接過程期間隨時間變化。

在引入焊接栓和/或基礎的材料中的熱能或表徵(特徵化)熱能的變數已經達到用於要引入的焊接能的預定值時，切斷焊接電流。由此確保，將期望的焊接能引入焊接連接中，尤其在電功率發生變化的情況下引入焊接連接中。

預定值在先前例如在步驟504中藉由焊槍40的使用者輸入或基於影響引入焊接栓和/或基礎的材料中的期望的熱能的一個或多個變數如環境溫度、焊接栓和/或基礎的尺寸和/或材料等設定。例如在步驟504中影響引入的熱能的變數部分地被檢測並且部分地由使用者提供。

此外，記錄對焊接栓和/或基礎的材料載入的熱功率或表徵熱功率的參數的時間上的變化曲線。在熱功率的或表徵熱功率的參數的記錄的變化曲線與預定的變化曲線不同(偏離)時推斷出不正確地運行的焊接過程並且在同一焊 接過程或隨後的焊接過程期間再調整一個或多個焊接參數，例如焊接電流的電流強度和/或電壓、焊接栓的速度、位置或運動方向。

在另一步驟516中取決於在前面焊接過程期間檢測到的參數控制後續焊接過程的一個或多個參數。

在另一步驟517中經由輸出裝置輸出資訊。輸出的資訊例如是關於檢測到的輻射的資訊和/或從檢測到的輻射推導出的資訊，例如關於焊接過程品質和/或關於改進焊接過程的措施的資訊或關於由確定裝置確定的變數的資訊和/或從確定的變數中推導出的資訊。

在另一步驟518中，使用者在執行焊接過程之後輸入對焊接過程的品質的評定。在另一步驟519中將使用者的輸入用於評定未來焊接過程的品質。

根據用於將焊接栓焊接到基礎上的設備和方法的示例描述本發明。所述實施方式的特徵在此也可在唯一的焊接設備或唯一的焊接方法之內任意彼此結合。需要指出，根據本發明的設備和根據本發明的方法也適用於其他目的。

Claims (15)

1. 一種用於將焊接栓焊接到基礎上的設備，前述設備具有：栓保持器件；焊接電流接觸元件，用於給前述焊接栓載入焊接電流以使前述焊接栓和/或前述基礎的材料部分液化；栓浸入裝置，用於在前述焊接栓和/或前述基礎由於前述焊接電流而部分液化時使前述焊接栓浸入前述焊接栓和/或前述基礎的液化的材料中；和控制裝置，用於確定引入前述焊接栓和/或前述基礎的材料中的熱能和/或表徵前述熱能的變數，且在引入前述焊接栓和/或前述基礎的材料中的熱能或表徵前述熱能的變數已經達到預定值時用於切斷前述焊接電流。
2. 如請求項1所記載之設備，其中前述設備進一步具有檢測裝置，前述檢測裝置用於檢測對前述焊接栓和/或前述基礎的材料載入的熱功率和/或焊接過程的表徵前述熱功率的一個或多個參數，其中，前述控制裝置適合用於由檢測到的熱功率或表徵前述熱功率的參數計算出熱能或表徵前述熱能的變數。
3. 如請求項2所記載之設備，其中前述控制裝置適合用於在一段時間上對檢測到的熱功率或表徵前述熱功率的參數求和，其中，前述控制裝置尤其適合用於使檢測到的熱功率或表徵前述熱功率的參數在求和之前與加權係數相乘，前述加權係數在前述焊接過程期間隨時間變化。
4. 如前述請求項中任一項所記載之設備，其中前述設備還包括輸入裝置，藉助前述輸入裝置，前述預定值能夠藉由使用者設定。
5. 如前述請求項中任一項所記載之設備，其中前述控制裝置適合用於基於影響引入前述焊接栓和/或前述基礎的材料中的期望的熱能的一個或多個變數設定前述預定值。
6. 如前述請求項中任一項所記載之設備，其中前述控制裝置適合用於記錄對前述焊接栓和/或前述基礎的材料載入的熱功率或表徵前述熱功率的參數的時間上的變化曲線。
7. 如請求項6所記載之設備，其中前述控制裝置適合用於在前述熱功率或表徵前述熱功率的參數的記錄的變化曲線與預定的變化曲線不同時，推斷出不正確地運行的焊接過程和/或在同一焊接過程或隨後的焊接過程期間再調整一個或多個焊接參數。
8. 一種用於將焊接栓焊接到基礎上的方法，其具有以下步驟：a)提供焊接栓；b)對前述焊接栓載入在前述焊接栓和前述基礎之間的焊接電流；c)使前述焊接栓和/或前述基礎的材料部分地液化；d)使前述焊接栓和/或前述基礎的液化的材料固 化；e)在前述固化之前將前述焊接栓浸入前述焊接栓或前述基礎的液化的材料中；f)確定在步驟b)期間引入前述焊接栓和/或前述基礎的材料中的熱能和/或表徵前述熱能的變數；及g)在引入前述焊接栓和/或前述基礎的材料中的熱能或表徵前述熱能的變數已經達到預定值時切斷前述焊接電流。
9. 如請求項8所記載之方法，其中在步驟b)和/或步驟c)期間檢測對前述焊接栓和/或前述基礎的材料載入的熱功率和/或前述焊接過程的表徵前述熱功率的一個或多個參數，並且在步驟f)中由檢測到的熱功率或表徵前述熱功率的參數計算出前述熱能或表徵前述熱能的變數。
10. 如請求項9所記載之方法，其中在一段時間上檢測到的熱功率或表徵前述熱功率的參數求和，並且尤其在前述求和之前與加權係數相乘，前述加權係數在前述焊接過程期間隨時間變化。
11. 如請求項8至10中任一項所記載之方法，其中前述預定值藉由使用者設定。
12. 如請求項8至11中任一項所記載之方法，其中影響引入前述焊接栓和/或前述基礎的材料中的期望的熱能的一個或多個變數被檢測和/或由使用者提供，並且前述預定值基於前述變數設定。
13. 如請求項8至12中任一項所記載之方法，其中記錄對前述焊接栓和/或前述基礎的材料載入的熱功率或表徵前述熱功率的參數的時間上的變化曲線。
14. 如請求項13所記載之方法，其中在前述熱功率或表徵前述熱功率的參數的記錄的變化曲線與預定的變化曲線不同時，推斷出不正確地運行的焊接過程。
15. 如請求項13或14所記載之方法，其中在前述熱功率或表徵前述熱功率的參數的記錄的變化曲線與預定的變化曲線不同時，在同一焊接過程或隨後的焊接過程期間再調整一個或多個焊接參數。