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

Welding tongs (1) have two hinged arms (2,3) with electrodes (6,7) at their free ends and deformation sensors (8,9) on the arms close to the hinge. The sensors can be in the form of films with a number of piezoelectric fibers or tubes and can be connected to a computer. An independent claim is included for a sensor component including deformation sensors.

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 DE 103 28 593 oder DE 203 142 294 .The invention relates to a welding gun and a sensor component which can be used in particular with this. A corresponding welding gun is used for welding, for example, two sheets in the automotive production. The welding gun has two relatively movable welding gun arms. Such welding tongs can be designed as X or C welding tongs. Each of the welding gun arms has at its free end a welding electrode which can be brought to each other for setting a welding point. The corresponding metal sheets are arranged between the welding electrodes and, as a rule, both the contacting of the corresponding metal sheet by the welding electrodes and the subsequent pressure build-up are controlled and controlled by pressing the welding electrodes onto the metal sheets. For this purpose, the corresponding welding electrodes pressure sensors or the corresponding actuator of the welding guns sensors can be assigned, see for example DE 103 28 593 or DE 203 142 294 ,

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 US 6,629,349 bekannt. Die entsprechenden Fasern, Stäbchen oder Röhrchen haben in der Regel einen Durchmesser geringer als einige 100μm und deren Länge kann bis zu 200 oder auch mehr mm betragen.In order not to restrict the welding gun arms by a corresponding height of the deformation sensor in its applications, this may preferably be formed as a sensor film with at least one of a plurality of piezoelectric fibers, rods or tubes having fiber layer and an associated Abtastelektrodenschicht. The fibrous layer contains the corresponding piezoelectric materials in fiber, rod or tube form in a polymer matrix. A corresponding scanning electrode layer is generally arranged on both sides of the fiber layer on this, wherein between the two layers still structurally reinforcing plastic layers can be arranged. Each of the scanning electrode layers includes an electrode pattern that contacts the respective piezoelectric fibers, rods, or tubes and dissipates electrical charges generated upon application of mechanical stress to the piezoelectric material. For actuators, a corresponding structure, for example, from US 6,629,349 known. The corresponding fibers, rods or tubes usually have a diameter less than a few 100 microns and their length can be up to 200 or more mm.

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:

1 eine Prinzipdarstellung einer X-Schweißzange mit Deformationssensoren auf Schweißzangenarmen; 1 a schematic representation of an X-welding gun with deformation sensors on welding gun arms;

2 eine Darstellung analog zu 1 bei einer teilweise dargestellten C-Schweißzange; 2 a representation analogous to 1 in a partially illustrated C-welding tongs;

3 eine vergrößerte Darstellung eines Deformationssensors, und 3 an enlarged view of a deformation sensor, and

4 eine vergrößerte Darstellung einer Faserschicht eines Deformationssensors. 4 an enlarged view of a fiber layer of a deformation sensor.

In 1 ist eine Seitenansicht einer im Prinzip dargestellten Schweißzange 1 mit Schweißzangenarmen 2 und 3 dargestellt. Die Schweißzangenarme 2 und 3 sind im Wesentlichen X-förmig so angeordnet, wobei in 2 zumindest teilweise eine C-förmige Anordnung entsprechender Schweißzangenarme 2 und 3 einer Schweißzange 1 dargestellt ist.In 1 is a side view of a welding gun shown in principle 1 with welding gun arms 2 and 3 shown. The welding gun arms 2 and 3 are arranged substantially X-shaped so, in 2 at least partially a C-shaped arrangement of corresponding welding gun arms 2 and 3 a welding gun 1 is shown.

Jeder der Schweißzangenarme 2, 3 weist an seinem freien Ende 4, 5 eine Schweißelektrode 6, 7 auf. Werden die entsprechenden Schweißzangenarme 2, 3 relativ zueinander so bewegt, dass sich die Schweißelektroden 6, 7 annähern, so können beispielsweise zwei zwischen den Schweißelektroden angeordnete Bleche unter Setzen eines Schweißpunktes miteinander verschweißt werden.Each of the welding gun arms 2 . 3 indicates at its free end 4 . 5 a welding electrode 6 . 7 on. Be the corresponding welding gun arms 2 . 3 moved relative to each other so that the welding electrodes 6 . 7 For example, two sheets arranged between the welding electrodes can be welded together by setting a spot weld.

Bei der X-Form der Schweißzangenarme 2, 3 nach 1 erfolgt dabei eine Bewegung zumindest eines Schweißzangenarmes in Bewegungsrichtung 22, das heißt, ein Schweißzangenarm wird um ein Lager verschwenkt, während in 2 ein Schweißzangenarm in Bewegungsrichtung 2 im Wesentlichen in Längsrichtung 14 des Schweißzangenarms verstellbar ist.In the X-shape of the welding gun arms 2 . 3 to 1 a movement of at least one welding gun arm takes place in the direction of movement 22 that is, a welding gun arm is pivoted about a bearing while in 2 a welding gun arm in the direction of movement 2 essentially in the longitudinal direction 14 the welding gun arm is adjustable.

Direkt auf dem Schweißzangenarm 2 und/oder 3 ist ein Deformationssensor 8 beziehungsweise 9 angeordnet. Der entsprechende Deformationssensor 8 oder 9 ist beabstandet zum freien Ende 4, 5 und damit zur Schweißelektrode 6, 7 direkt auf einer Außenseite des entsprechenden Schweißzangenarms 2, 3 aufgebracht.Directly on the welding gun arm 2 and or 3 is a deformation sensor 8th respectively 9 arranged. The corresponding deformation sensor 8th or 9 is spaced to the free end 4 . 5 and thus to the welding electrode 6 . 7 directly on an outside of the corresponding welding gun arm 2 . 3 applied.

In 1 ist außerdem eine Steuerung 16 mit gegebenenfalls einer Anzeigeeinrichtung 17 zur Steuerung der Schweißzange 1 dargestellt. Die Steuerung 16 kann vor Ort direkt der Schweißzange 1 zugeordnet sein, oder ist an einem zur Schweißzange 1 entfernten Ort angeordnet sein.In 1 is also a controller 16 optionally with a display device 17 for controlling the welding gun 1 shown. The control 16 Can directly on site the welding gun 1 be assigned, or is at a welding tongs 1 be arranged remote place.

In 3 ist im Prinzip ein Deformationssensor 8 beziehungsweise 9 vergrößert dargestellt. Der entsprechende Deformationssensor ist durch eine Sensorfolie 10 gebildet, die einen Schichtaufbau aufweist. Eine der Schichten der Sensorfolie 10 ist eine Faserschicht 21. In dieser sind eine Vielzahl von piezoelektrischen Fasern, Stäbchen oder Röhrchen in beispielsweise einer Polymermatrix enthalten. Die entsprechenden Fasern, Stäbchen oder Röhrchen sind alle parallel zueinander angeordnet. In dem Ausführungsbeispiel nach 3 ergibt sich durch die entsprechende Anordnung dieser Fasern oder dergleichen eine Deformationsrichtung 13. Diese kann parallel zur Längsrichtung 14 der entsprechenden Schweißzangenarme 2 oder 3 ausgerichtet werden.In 3 is in principle a deformation sensor 8th respectively 9 shown enlarged. The corresponding deformation sensor is through a sensor film 10 formed, which has a layer structure. One of the layers of the sensor film 10 is a fiber layer 21 , In this are a plurality of piezoelectric fibers, rods or tubes contained in, for example, a polymer matrix. The corresponding fibers, rods or tubes are all arranged parallel to each other. In the embodiment according to 3 results from the appropriate arrangement of these fibers or the like a deformation direction 13 , This can be parallel to the longitudinal direction 14 the corresponding welding gun arms 2 or 3 be aligned.

Ober- und unterhalb der Faserschicht 21 ist jeweils eine Abtastelektrodenschicht 12 angeordnet. Zwischen jeder der Abtastelektrodenschichten 12 und der Faserschicht 21 kann weiterhin eine nicht dargestellte Kunststoffschicht aus beispielsweise Expoxiharz angeordnet sein, die die Verbindung zwischen den verschiedenen Schichten herstellt und gleichzeitig verhindern kann, dass sich Brüche oder dergleichen in den einzelnen Fasern entlang der Fasern fortsetzen können.Above and below the fiber layer 21 each is a scanning electrode layer 12 arranged. Between each of the scanning electrode layers 12 and the fiber layer 21 Furthermore, an unillustrated plastic layer of, for example, epoxy resin can be arranged, which establishes the connection between the different layers and at the same time can prevent fractures or the like in the individual fibers from continuing along the fibers.

Die entsprechenden Abtastelektrodenschichten 12 sind elektrisch mit einer Auswerteelektronik 18 verbunden, wobei diese elektrische Verbindung auch direkt mit der Steuerung 16 der Schweißzange 1 nach 1 erfolgen kann. Durch die entsprechende Auswerteelektronik 18 beziehungsweise Steuerung 16 erfolgt eine Erfassung von elektrischen Signalen der Abtastelektrodenschichten 12, die durch eine mechanische Bean spruchung der piezoelektrischen Fasern erzeugten Ladungen entsprechen. Diese Signale zeigen abgebildet auf einer entsprechenden Zeitachse das Auftreten einer Deformation des zugehörigen Schweißzangenarms. Eine solche Deformation ergibt sich beispielsweise, wenn der zugehörige Schweißzangenarm mit seiner Schweißelektrode die zu verschweißenden Materialien kontaktiert. Weitere Signale ergeben sich, wenn anschließend an diese Kontaktierung eine zum Setzen eines entsprechenden Schweißpunkts erforderliche Andruckkraft zwischen den beiden Schweißelektroden der Schweißzangenarme 2 und 3 aufgebaut wird.The corresponding scanning electrode layers 12 are electrically with an evaluation 18 connected, this electrical connection also directly with the controller 16 the welding gun 1 to 1 can be done. Through the appropriate evaluation electronics 18 or control 16 there is a detection of electrical signals of the scanning electrode layers 12 that correspond to charges generated by a mechanical stress of the piezoelectric fibers. These signals show on a corresponding time axis the occurrence of a deformation of the associated welding gun arm. Such a deformation results, for example, when the associated welding gun arm contacts the welding materials with its welding electrode. Further signals result when, subsequent to this contacting, a pressing force required for setting a corresponding welding point between the two welding electrodes of the welding gun arms 2 and 3 is built.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, siehe 3, bilden Sensorfolie 10 mit zugehöriger Auswerteelektronik 18 ein Sensorbauteil 19, das unabhängig von der Schweißzange 1 handhabbar und einsetzbar ist. Im Zusammenhang mit der Schweißzange 1 wird das Sensorbauteil 19 so eingesetzt, dass die entsprechende Sensorfolie 10 außen auf einen Schweißzangenarm 2 oder 3 aufgebracht wird und dann über die Auswerteelektronik 18 mit gegebenenfalls angeschlossener Anzeigeeinrichtung 17 die erfassten Signale in eine entsprechende darstellbare Deformationsinformation des Schweißzangenarms umgesetzt werden. Die Verbindung der elektrischen Leitungen zwischen Sensorfolie 10 und Auswerteelektronik 18 beziehungsweise Steuerung 16 kann über Steckverbinder 20 erfolgen, siehe auch 3. Es ist auch denkbar, dass die Übertragung der elektrischen Signale drahtlos erfolgt. Entsprechende Steckverbinder können USB oder serielle Steckverbinder sein. Die Anzeigeeinrichtung 17 ist beispielsweise ein dem Sensorbauteil 19 zugeordnetes Display oder auch ein Display eines separaten Computers oder ein Display der Schweißzange 1 nach 1 beziehungsweise 2.In one embodiment of the invention, see 3 , form sensor film 10 with associated evaluation electronics 18 a sensor component 19 . regardless of the welding tongs 1 is manageable and usable. In connection with the welding gun 1 becomes the sensor component 19 so used that the corresponding sensor foil 10 outside on a welding gun arm 2 or 3 is applied and then on the transmitter 18 with optionally connected display device 17 the detected signals are converted into a corresponding representable deformation information of the welding gun arm. The connection of the electrical cables between the sensor foil 10 and evaluation electronics 18 or control 16 can via connectors 20 done, see also 3 , It is also conceivable that the transmission of the electrical signals takes place wirelessly. Corresponding connectors may be USB or serial connectors. The display device 17 is for example a sensor component 19 associated display or a display of a separate computer or a display of the welding gun 1 to 1 respectively 2 ,

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 4 ist bei einem noch weiteren Ausführungsbeispiel die entsprechende Deformationsrichtung 13 der piezoelektrischen Materialien so ausgebildet, dass zwischen Deformationsrichtung 13 und Längsrichtung 14 des entsprechenden Schweißzangenarms ein Winkel 15 gebildet ist, der größer als 0° und kleiner als 90° ist, wobei ein solcher Winkel beispielsweise im Bereich von 20 bis 70°, im Bereich von 30 bis 60° liegen kann oder auch 45° beträgt.In 4 is in a still further embodiment, the corresponding deformation direction 13 the piezoelectric materials are formed so that between the deformation direction 13 and longitudinal direction 14 the corresponding welding gun arm an angle 15 is formed, which is greater than 0 ° and smaller than 90 °, wherein such an angle may for example be in the range of 20 to 70 °, in the range of 30 to 60 ° or 45 °.

Durch die entsprechende winklige Anordnung von Deformationsrichtung und Längsrichtung sind insbesondere Torsionnen des Schweißarms erfassbar, die beispielsweise dann auftreten können, wenn die entsprechenden Schweißelektroden 6, 7 der Schweißarme 2, 3 nicht korrekt zueinander ausgerichtet sind.By the corresponding angular arrangement of deformation direction and longitudinal direction torsion of the welding arm can be detected in particular, which can occur, for example, when the corresponding welding electrodes 6 . 7 the welding arms 2 . 3 not aligned correctly with each other.

Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen weisen die Schweißzangenarme 2, 3 im Wesentlichen einen kreisförmigen Querschnitt auf. Erfindungsgemäß sind die entsprechenden Deformationssensoren ebenso einsetzbar, wenn die Querschnitte oval oder mehreckig, beispielsweise viereckig, sind.In the illustrated embodiments, the welding gun arms 2 . 3 essentially a circular cross section. According to the invention, the corresponding deformation sensors can also be used if the cross sections are oval or polygonal, for example quadrangular.

Erfindungsgemäß besteht ebenfalls die Möglichkeit, dass innerhalb einer Sensorfolie 10 mehrere Faserschichten 11 insbesondere mit unterschiedlichen Orientierungen der entsprechenden piezoelektrischen Fasern, Stäbchen oder Röhrchen angeordnet sind, wobei jeder dieser Faserschichten entsprechende Abtastelektrodenschichten zugeordnet sind. Auf diese Weise können im Wesentlichen durch nur eine Sensorfolie 10 Deformationen in unterschiedlichen Richtungen, siehe die obigen Ausführungen, erfasst werden. Ebenso besteht die Möglichkeit, dass die entsprechend unterschiedlich orientierten piezoelektrischen Materialien in unterschiedlichen Sensorfolien 10 enthalten sind.According to the invention, there is also the possibility that within a sensor film 10 several fiber layers 11 especially with different orientations of the respective piezoelectric fibers, rods or tubes are arranged, each of these fiber layers are assigned corresponding scanning electrode layers. In this way, essentially only one sensor foil can be used 10 Deformations in different directions, see the above statements, are recorded. It is also possible that the correspondingly differently oriented piezoelectric materials in different sensor films 10 are included.

Abschließend sei noch darauf hingewiesen, dass prinzipiell das erfindungsgemäße Sensorbauteil 19 nicht nur bei Schweißzangen und entsprechenden Schweißzangenarmen einsetzbar ist, sonder im Wesentlichen bei allen deformierbaren Gegenständen, falls diese sich analog zu den Schweißzangenarmen bei Auftreten entsprechender Kräfte nur in geringem Maße deformieren.Finally, it should be pointed out that, in principle, the sensor component according to the invention 19 not only in welding tongs and corresponding welding gun arms is used, but essentially in all deformable objects, if they deform analogously to the welding gun arms when appropriate forces occur only to a small extent.

Claims (13)

Schweißzange (1) mit zwei relativ zueinander beweglichen Schweißzangenarmen (2, 3), welche im Wesentlichen an ihren freien Enden (4, 5) Schweißelektroden (6, 7) aufweisen, die zum Setzen eines Schweißpunktes aneinander heranführbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass direkt an wenigstens einem der Schweißzangenarme (2, 3) insbesondere beabstandet zur jeweiligen Schweißelektrode (6, 7) ein Deformationssensor (8, 9) angeordnet ist.Welding tongs ( 1 ) with two relatively movable welding gun arms ( 2 . 3 ), which essentially at their free ends ( 4 . 5 ) Welding electrodes ( 6 . 7 ), which can be brought to each other for setting a welding point, characterized in that directly on at least one of the welding gun arms ( 2 . 3 ) in particular spaced from the respective welding electrode ( 6 . 7 ) a deformation sensor ( 8th . 9 ) is arranged. Schweißzange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Deformationssensor (8, 9) als Sensorfolie (10) mit wenigstens einer eine Vielzahl von piezoelektrischen Fasern oder Röhrchen (11) aufweisenden Faserschicht (21) und einer zugeordneten Abtastelektrodenschicht (12) ausgebildet ist.Welding tongs according to claim 1, characterized in that the deformation sensor ( 8th . 9 ) as a sensor film ( 10 ) with at least one of a plurality of piezoelectric fibers or tubes ( 11 ) having fiber layer ( 21 ) and an associated scanning electrode layer ( 12 ) is trained. Schweißzange nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die piezoelektrischen Fasern oder Röhrchen (11) parallel zueinander entlang einer Deformationsrichtung (13) ausgerichtet sind.Welding tongs according to claim 2, characterized in that the piezoelectric fibers or tubes ( 11 ) parallel to each other along a deformation direction ( 13 ) are aligned. Schweißzange nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Deformationsrichtung (13) parallel zur Längsrichtung (14) des Schweißzangenarms (2, 3) ist.Welding tongs according to claim 3, characterized in that the deformation direction ( 13 ) parallel to the longitudinal direction ( 14 ) of the welding gun arm ( 2 . 3 ). Schweißzange nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Deformationsrichtung (13) quer zur Längsrichtung (14) des Schweißzangenarms (2, 3) gerichtet ist.Welding tongs according to claim 3, characterized ge indicates that the deformation direction ( 13 ) transverse to the longitudinal direction ( 14 ) of the welding gun arm ( 2 . 3 ). Schweißzange nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Deformationsrichtung (13) und Längsrichtung (14) des Schweißzangenarms (2, 3) einen Winkel (5) zwischen 20 und 70, vorzugsweise 30 und 60 und insbesondere 45° einschließen.Welding tongs according to claim 3, characterized in that the deformation direction ( 13 ) and longitudinal direction ( 14 ) of the welding gun arm ( 2 . 3 ) an angle ( 5 ) between 20 and 70, preferably 30 and 60 and in particular 45 °. Schweißzange nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Deformationssensor (8, 9) mehrere Faserschichten (21) und zugeordnete Abtastelektrodenschichten (12) aufweist, wobei die Fasern beziehungsweise Röhrchen (11) der Faserschichten (21) jeweils unterschiedliche Orientierungen aufweisen.Welding tongs according to one of the preceding claims, characterized in that the deformation sensor ( 8th . 9 ) several fiber layers ( 21 ) and associated scanning electrode layers ( 12 ), wherein the fibers or tubes ( 11 ) of the fiber layers ( 21 ) each have different orientations. Schweißzange nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Deformationssensor (8, 9) auf einer Oberseite und ein Deformationssensor (8, 9) auf einer Unterseite des Schweißzangenarms (2, 3) angeordnet ist.Welding tongs according to one of the preceding claims, characterized in that a deformation sensor ( 8th . 9 ) on an upper side and a deformation sensor ( 8th . 9 ) on an underside of the welding gun arm ( 2 . 3 ) is arranged. Schweißzange nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Deformationssensor (8, 9) mit der Steuerung (16) der Schweißzange (1) verbunden ist.Welding tongs according to one of the preceding claims, characterized in that the deformation sensor ( 8th . 9 ) with the controller ( 16 ) of the welding tongs ( 1 ) connected is. Schweißzange nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass elektrische Signale des Deformationssensors (8, 9) auf einer Anzeigeeinrichtung (17) als Deformationsinformation des Schweißzangenarms (2, 3) darstellbar sind.Welding tongs according to one of the preceding claims, characterized in that electrical signals of the deformation sensor ( 8th . 9 ) on a display device ( 17 ) as deformation information of the welding gun arm ( 2 . 3 ) are representable. Schweißzange nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Signal des Deformationssensors (8, 9) zur Erfassung zumindest des Kontakts des Schweißzangenarms (2, 3) mit dem zu verschweißenden Material und/oder zur Erfassung des daran anschließenden Druckaufbaus auswertbar sind.Welding tongs according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical signal of the deformation sensor ( 8th . 9 ) for detecting at least the contact of the welding gun arm ( 2 . 3 ) are evaluable with the material to be welded and / or for detecting the subsequent pressure build-up. Schweißzange nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Deformationssensor (8, 9) mit zugehöriger Auswerteelektronik (18) als separates Sensorbauteil (19) ausgebildet ist.Welding tongs according to one of the preceding claims, characterized in that the deformation sensor ( 8th . 9 ) with associated evaluation electronics ( 18 ) as a separate sensor component ( 19 ) is trained. Sensorbauteil mit wenigstens einem Deformationssensor (8, 9) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei Auswerteelektronik (18) und Deformationssensor (8, 9) mittels insbesondere eines Steckverbinders (20) miteinander und die Auswerteelektronik (18) mit einer Anzeigeeinrichtung (17) und/oder einem Computer verbindbar sind.Sensor component with at least one deformation sensor ( 8th . 9 ) according to one of the preceding claims, wherein evaluation electronics ( 18 ) and deformation sensor ( 8th . 9 ) by means of in particular a connector ( 20 ) and the evaluation electronics ( 18 ) with a display device ( 17 ) and / or a computer are connectable.
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