TWI806911B - 焊槍和焊接方法 - Google Patents

Abstract

本發明關於一種用於使焊接栓在焊接方向上與基礎焊接的焊槍，所述焊槍包括用於在焊接過程期間保持焊接栓的保持裝置，其中，所述焊接栓具有接觸面，接觸面設置用於在焊接過程之前和/或在焊接過程期間接觸基礎；所述焊槍還包括用於逆著焊接方向將保持裝置輸送直至浸入起始位置的栓升起裝置；所述焊槍還包括用於將保持裝置從浸入起始位置沿著焊接方向輸送的栓浸入裝置；所述焊槍還包括支承元件，所述支承元件具有用於使焊槍支承在基礎上的支承面；以及所述焊槍還包括用於相對於支承面在焊接方向上自動地調節浸入起始位置的裝置。

Description

焊槍和焊接方法

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。對此，栓藉由能導電的栓保持件保持。

一旦在栓和基礎之間流過電流，栓在形成電弧的情況下從基礎上升起。由於釋放的能量使栓和基礎的材料部分地液化。然後切斷電流並且將栓浸入液化的材料中，而該材料冷卻並且固定。然後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。

該目的在用於使焊接栓在焊接方向上與基礎焊接的焊槍中實現，焊槍包括用於在焊接過程期間保持焊接栓的保持裝置，其中，焊接栓具有接觸面，所述接觸面設置用於在焊接過程之前和/或在焊接過程期間接觸基礎；焊槍還包括用於逆著焊接方向將保持裝置輸送直至浸入起始位置的栓升起裝置；焊槍還包括用於將保持裝置從浸入起始位置沿著焊接方向輸送的栓浸入裝置；焊槍還包括支承元件，所述支承元件具有用於使焊槍支承在基礎上的支承面；以及焊槍還包括用於相對於支承面在焊接方向上較佳自動地調節浸入起始位置的裝置。浸入起始位置如在已知的焊槍中那樣與支承元件在焊接方向上的位置無關，而與接觸面的位置相關。由此在基礎不平整的情況下也確保期望的浸入起始位置，例如在基礎具有拱曲部、凹陷部、髒污或先前已移除的表面層時也確保期望的浸入起始位置。較佳地，用於自動調節浸入起始位置的裝置設置用於使栓升起裝置相對於支承面在焊接方向上移動，即，用於自動地調節焊接方向上栓升起裝置和支承面之間的間距。

一種有利的實施方式的特徵在於，焊槍包括鎖止元件，鎖止元件用於將栓升起裝置鎖止在相對於支承面的兩個或多個不同的位置中。

一種有利的實施方式的特徵在於，焊槍包括攜動元件，攜動元件可在攜動位置和釋放位置之間移動，其中，攜動元件在攜動位置中將保持裝置逆著焊接方向的運動傳遞到栓升起裝置上，並且攜動元件在釋放位置中釋放保持裝置逆著焊接方向相對於栓升起裝置的運動。

一種有利的實施方式的特徵在於，焊槍包括相對於栓升起裝置在焊接方向上載入(偏壓)保持裝置的保持彈簧。另一有利的實施方式的特徵在於，焊槍具有相對於支承元件在焊接方向上載入栓升起裝置的攜動彈簧。較佳地，攜動彈簧的彈簧硬度大於保持彈簧的彈簧硬度。

一種有利的實施方式的特徵在於，栓升起裝置適用於在保持裝置被朝向浸入起始位置輸送時，使攜動元件從攜動位置中移入到釋放位置中。

該目的同樣在用於應用這種焊槍的方法中實現，在所述方法中，將焊接栓保持在保持裝置上，將帶有焊接栓的焊槍貼靠到基礎上，直至接觸面接觸基礎，將焊槍按壓到基礎上，直至保持裝置貼靠在攜動元件上，其中在此較佳地，保持彈簧變張緊，進一步將焊槍按壓到基礎上，直至支承面貼靠在基礎上，其中在此較佳地，攜動彈簧變張緊，鎖止栓升起裝置，攜動元件較佳藉由栓升起裝置移入釋放位置中，將保持裝置逆著焊接方向輸送直至浸 入起始位置並且從浸入起始位置沿著焊接方向輸送。

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

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

99‧‧‧控制裝置

110‧‧‧焊接方向

120‧‧‧焊接栓

125‧‧‧接觸面

130‧‧‧基礎

140‧‧‧焊槍

144‧‧‧保持裝置

145‧‧‧保持彈簧

146‧‧‧栓容納部

150‧‧‧栓升起裝置

155‧‧‧行程磁體

156‧‧‧承載件

160‧‧‧栓浸入裝置

170‧‧‧支承元件

175‧‧‧支承面

180‧‧‧攜動彈簧

190‧‧‧鎖止元件

200‧‧‧攜動元件

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以部分縱向剖視圖示出焊槍。

圖3以部分縱向剖視圖示出圖2中的焊槍。

圖4以部分縱向剖視圖示出圖2至圖3中的焊槍。

圖5以部分縱向剖視圖示出圖2至圖4中的焊槍。

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。

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。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***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，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/內置在栓保持件中。

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99。控制裝置99用於控制焊接過程的一個或多個參數。控制裝置99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，在栓升起裝置被啟動時，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99與栓升起裝置通訊，以便控制尤其啟動和停用栓升起裝置。

焊槍40此外具有構造成彈簧元件或者第二行程磁體的栓浸入裝置，在栓浸入裝置被啟動時，栓浸入裝置用朝向開口46向前(在圖1中向下)的力載入栓保持件44。經由未示出的訊號線路，控制裝置99與栓浸入裝置通訊，以便控制尤其啟動以及停用栓浸入裝置。如果栓浸入裝置構造成彈簧元件，該彈簧元件較佳在栓保持件藉由栓升起裝置向後運動時變張緊，從而一旦栓升起裝置停用，彈簧元件使栓保持件向前運動。

在用焊接設備10的焊接方法中，首先提供基礎30和焊接栓20。在另一步驟中，由使用者藉由輸入裝置輸入例如關於下面的焊接過程的期望的參數的資訊。在另一步驟中，藉由焊接器具50藉助於第一電纜61和第二電纜62為焊接栓20施加焊接栓20和基礎30之間的焊接電流。在另一步驟中，焊接栓20藉助於栓升起裝置在保持焊接栓20和基礎30之間流過的焊接電流的情況下從基礎升起，其中，在焊接栓20和基礎30之間形成電弧。尤其由於由電弧產生的熱，然後焊接栓20和/或基礎30的材料部分地液化。在另一步驟中，焊接栓20藉助於栓浸入裝置浸入到焊接栓20或基礎30的液化的材料中。然後，焊接栓20或基礎30的液化的材料固化，從而焊接栓20與基礎30材料結合地連接。

在圖2至圖5中以縱向剖視圖示出了用於使焊接栓120以接觸面125在焊接方向110上與基礎130焊接的焊槍140。焊槍140包括構造成栓保持件的保持裝置144，所述保持裝置用於在焊接過程期間保持焊接栓120。對此，保持 裝置144具有栓容納部146。焊槍還包括用於反向於焊接方向110將保持裝置144輸送直至浸入起始位置的栓升起裝置150，其中，栓升起裝置150包括行程磁體155和承載件156，其中，行程磁體155固定在承載件156上。

焊槍140包括用於將保持裝置144從浸入起始位置沿著焊接方向110輸送的栓浸入裝置160。栓浸入裝置160包括相對於栓升起裝置150在焊接方向110上載入保持裝置144的保持彈簧145和保持裝置144。焊槍140還包括帶有支承面175的支承元件170，用於使焊槍140支承在基礎130上。焊槍140還包括相對於支承元件170在焊接方向110上載入栓升起裝置150的攜動彈簧180，所述攜動彈簧的彈簧硬度大於保持彈簧145的彈簧硬度。

焊槍140還包括未設有元件符號的用於相對於支承面175在焊接方向110上自動調節浸入起始位置的裝置。該調節裝置包括保持裝置144、承載件156、攜動彈簧180、鎖止元件190和攜動元件200，鎖止元件用於將栓升起裝置150鎖止在相對於支承面175的兩個或多個不同的位置上。攜動元件200可在圖2至圖4示出的攜動位置和根據圖5的釋放位置之間移動。

按如下方式使用焊槍140。首先將焊接栓120保持在保持裝置144上，在所述保持裝置中將焊接栓容納到栓容納部146中，例如藉由***(圖2)。然後將帶有焊接栓120的焊槍140安置到基礎130上，從而使接觸面125接觸基礎。然後，將焊槍140沿著焊接方向110按壓到基礎130上， 直至保持裝置144貼靠在攜動元件200上(圖3)。在此，保持彈簧145變張緊。然後將焊槍140進一步按壓到基礎130上，直至支承面175貼靠在基礎130上(圖4)。在此，攜動彈簧200變張緊並且藉由以下方式使帶有承載件156的栓升起裝置150相對於支承元件170逆著焊接方向110移動：攜動元件200在攜動位置中將保持裝置144的逆著焊接方向110的運動傳遞到栓升起裝置150上。然後藉助鎖止元件190鎖止帶有承載件156的栓升起裝置150並且使攜動元件200移入釋放位置中(圖5)，在所述釋放位置中攜動元件布置在繪圖平面之外，從而攜動元件在圖5中不可見。在此，鎖止元件190藉助摩擦鎖合鎖止承載件156。在未示出的實施例中，鎖止元件藉助形狀鎖合鎖止栓升起裝置並且為此直線地滑移和/或擺動。

現在，焊槍140準備好焊接過程，在焊接過程期間將保持裝置144藉由栓升起裝置150逆著焊接方向110輸送直至浸入起始位置並且藉由栓浸入裝置160從浸入起始位置沿焊接方向110輸送。為此，攜動元件200在釋放位置中釋放保持裝置144逆著焊接方向110相對於栓升起裝置150的運動。較佳地，攜動元件200藉由栓升起裝置150，較佳行程磁體155以如下方式從攜動位置移動到釋放位置中：啟動用於將保持裝置144輸送至浸入起始位置的行程磁體155。較佳地，攜動元件200然後被彈簧載入到攜動位置上。攜動元件200從攜動位置直線運動至釋放位置。在未示出的實施例中，攜動元件從攜動位置擺動至釋放位置。在 其他的未示出的實施例中，攜動元件和鎖止元件藉由共同的致動器運動。在其他的未示出的實施例中，攜動元件、鎖止元件和保持裝置藉由共同的致動器或藉由三個彼此獨立的致動器運動。

浸入起始位置現在與接觸面125的位置有關並且僅還藉由行程磁體155的升程預先給定。由此，在基礎不平整的情況下也確保期望的浸入起始位置並且不受支承面175和接觸面125之間在焊接方向110上的位置差異影響。

較佳地，焊槍140的保持裝置144也用作焊接電流接觸元件，從而確保穩定的焊接電流。此外，在某些情況下能降低保持裝置144的磨損。

根據焊槍的示例及應用其的方法描述本發明。所述實施方式的特徵在此也可在唯一的焊槍或唯一的焊接方法之內任意相互組合。需要指出的是，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。

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

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

99‧‧‧控制裝置

Claims (11)

1. 一種用於使焊接栓在焊接方向上與基礎焊接的焊槍，前述焊槍包括用於在焊接過程期間保持前述焊接栓的保持裝置，其中，前述焊接栓具有接觸面，前述接觸面設置用於在前述焊接過程之前和/或在前述焊接過程期間接觸前述基礎；前述焊槍還包括用於逆著前述焊接方向將前述保持裝置輸送直至浸入起始位置的栓升起裝置；前述焊槍還包括用於將前述保持裝置從前述浸入起始位置沿著前述焊接方向輸送的栓浸入裝置；前述焊槍還包括支承元件，前述支承元件具有用於使前述焊槍支承在前述基礎上的支承面；以及前述焊槍還包括用於相對於前述支承面在前述焊接方向上自動地調節前述浸入起始位置的裝置；其中，前述焊槍包括鎖止元件，前述鎖止元件用於將前述栓升起裝置鎖止在相對於前述支承面的兩個或多個不同的位置中。
2. 如請求項1所記載之焊槍，其中，用於自動地調節前述浸入起始位置的裝置設置用於使前述栓升起裝置相對於前述支承面在前述焊接方向上移動。
3. 如請求項1所記載之焊槍，其中，前述焊槍包括攜動元件，前述攜動元件能在攜動位置和釋放位置之間移動，其中，前述攜動元件在前述攜動位置中將前述保持裝置逆著前述焊接方向的運動傳遞到前述栓升起裝置上，並且前述攜動元件在前述釋放位置中釋放前 述保持裝置逆著前述焊接方向相對於前述栓升起裝置的運動。
4. 如請求項1所記載之焊槍，其中，前述焊槍包括相對於前述栓升起裝置在前述焊接方向上載入前述保持裝置的保持彈簧。
5. 如請求項1所記載之焊槍，其中，前述焊槍具有相對於前述支承元件在前述焊接方向上載入前述栓升起裝置的攜動彈簧。
6. 如請求項5所記載之焊槍，其中，前述攜動彈簧的彈簧硬度大於前述保持彈簧的彈簧硬度。
7. 如請求項3所記載之焊槍，其中，前述栓升起裝置適用於在前述保持裝置被朝向前述浸入起始位置輸送時使前述攜動元件從前述攜動位置移入到前述釋放位置中。
8. 一種用於應用如請求項1至7中任一項所記載之焊槍的方法，其具有以下步驟：a)將前述焊接栓保持在前述保持裝置上；b)將帶有前述焊接栓的前述焊槍安置到前述基礎上，直至前述接觸面接觸前述基礎；c)將前述焊槍按壓到前述基礎上，直至前述保持裝置貼靠在前述攜動元件上；d)進一步將前述焊槍按壓到前述基礎上，直至前述支承面貼靠在前述基礎上；e)鎖止前述栓升起裝置； f)使前述攜動元件移動到前述釋放位置中；g)將前述保持裝置逆著前述焊接方向輸送直至前述浸入起始位置；及h)從前述浸入起始位置沿著前述焊接方向輸送前述保持裝置。
9. 如請求項8所記載之方法，其中，在步驟c)期間保持彈簧變張緊。
10. 如請求項8或9所記載之方法，其中，在步驟d)期間攜動彈簧變張緊。
11. 如請求項8所記載之方法，其中，在步驟f)期間藉由前述栓升起裝置使前述攜動元件移動。

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