[發(fā)明專利]在振動(dòng)焊接過(guò)程中實(shí)時(shí)地檢測(cè)和預(yù)測(cè)焊接質(zhì)量

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210418341.1
• 申請(qǐng)日: 2012-10-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103071909A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J.P.斯派塞;J.A.埃布爾;M.A.溫西克;D.查克拉博蒂;J.布雷塞;H.王;P.W.塔沃拉;J.S.戴維斯;D.C.哈欽森;R.L.里爾登;S.烏特茲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): B23K20/10
• 分類號(hào): B23K20/10;B23K20/26
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 賀紫秋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及在振動(dòng)焊接過(guò)程中顯示焊接質(zhì)量狀態(tài)。

背景技術(shù)

振動(dòng)焊接過(guò)程涉及對(duì)夾緊的工件的高頻率振動(dòng)能量的受控應(yīng)用。在焊接界面產(chǎn)生表面摩擦，其最終將界面處的鄰近工件表面軟化和連結(jié)。經(jīng)振動(dòng)焊接的組件的效率、一致性和長(zhǎng)期可靠性/耐久性主要地取決于用于形成各種焊接部的焊接工具和控制方法。

各種基于閉環(huán)參數(shù)的控制技術(shù)通常在振動(dòng)焊接過(guò)程期間應(yīng)用，以將一定的焊接參數(shù)保持在校準(zhǔn)極限中。該方法可生產(chǎn)隨時(shí)間的相當(dāng)?shù)匾恢碌暮附訁?shù)。然而，穩(wěn)定的焊接過(guò)程參數(shù)仍難以生產(chǎn)一致高質(zhì)量的焊接部。此外，例如材料質(zhì)量這樣的外部因素也會(huì)影響焊接質(zhì)量。而且，一個(gè)焊接部的過(guò)早失效會(huì)影響被焊接系統(tǒng)的性能。因此共同的做法是通過(guò)對(duì)一個(gè)焊接部的視覺(jué)檢查來(lái)確定完整性，隨后是稱為抽檢這樣的艱苦的強(qiáng)度大的過(guò)程，其中在實(shí)體上通過(guò)操作者使用抽檢工具而測(cè)試形成的每一個(gè)焊接部。

發(fā)明內(nèi)容

本文公開(kāi)一種振動(dòng)焊接監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和方法，其可與振動(dòng)焊接過(guò)程關(guān)聯(lián)使用。可以通過(guò)本方法增強(qiáng)制造過(guò)程的工件是多電芯電池模塊，其具有一系列焊接的電池電芯接片。這種電池模塊可以配置為用作功率源，例如用于電動(dòng)車、混合動(dòng)力電動(dòng)車或增程式電動(dòng)車上的牽引電動(dòng)機(jī)。盡管本方法并不限于電池電芯接片的焊接過(guò)程監(jiān)測(cè)，但是本文所述的電池模塊是本發(fā)明可以應(yīng)用的這類系統(tǒng)的代表。因此，在本說(shuō)明書的其余部分都使用示例性電池模塊用于說(shuō)明。

具體說(shuō)，本文公開(kāi)的系統(tǒng)包括主機(jī)和狀態(tài)投射器。主機(jī)與傳感器的集合電通信，所述傳感器集合產(chǎn)生描述焊接過(guò)程各個(gè)方面的一個(gè)或多個(gè)感測(cè)信號(hào)，且焊接控制器產(chǎn)生用于控制焊接焊頭的控制信號(hào)。主機(jī)處理感測(cè)信號(hào)和控制信號(hào)，以預(yù)測(cè)焊接部的質(zhì)量狀態(tài)，所述焊接部使用焊接焊頭形成，可能包括識(shí)別任何可疑焊接部。主機(jī)隨后啟動(dòng)狀態(tài)投射器，以在焊接部上或附接顯示的預(yù)測(cè)的質(zhì)量狀態(tài)。

本文還公開(kāi)一種方法，其包括在工件上或中的一個(gè)或多個(gè)焊接部形成期間從傳感器（一個(gè)或多個(gè)）接收一組感測(cè)信號(hào)。方法還包括從振動(dòng)焊接系統(tǒng)的焊接控制器接收控制信號(hào)，控制信號(hào)使得焊接焊頭以校準(zhǔn)的頻率振動(dòng)。主機(jī)預(yù)測(cè)被形成的各種焊接部的質(zhì)量狀態(tài)。預(yù)測(cè)質(zhì)量狀態(tài)隨后被使用狀態(tài)投射器顯示在工件的表面上。

公開(kāi)另一系統(tǒng)其還包括焊接焊頭，焊接控制器和傳感器的集合。

在下文結(jié)合附圖進(jìn)行的對(duì)實(shí)施本發(fā)明的較佳模式做出的詳盡描述中能容易地理解上述的本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)以及其他的特征和優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1是如本文公開(kāi)地配置的用于振動(dòng)焊接的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的示意圖。

圖2是示例性多電芯電池模塊的一部分的示意性透視圖，所述模塊的焊接質(zhì)量可以經(jīng)由圖1所示的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)地被監(jiān)視和預(yù)測(cè)。

圖3是圖1所示的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的另一示意圖。

圖4是在多個(gè)維度中映射的一組提取特征的示例性圖。

圖5是用于監(jiān)視和顯示振動(dòng)焊接過(guò)程中的焊接質(zhì)量的示例性方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

參見(jiàn)附圖，其中幾幅圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同部件，振動(dòng)焊接系統(tǒng)11示意性地顯示在圖1中。振動(dòng)焊接系統(tǒng)11包括焊接組件12和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)13。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)13與焊接組件12通信。使用監(jiān)測(cè)系統(tǒng)13目的是通過(guò)基本上消除振動(dòng)焊接過(guò)程期間虛假情況和通過(guò)減少在完成組件中對(duì)每個(gè)焊接部直接手動(dòng)檢查或抽檢而改善生產(chǎn)效率。

圖1所示的焊接組件12包括超聲波發(fā)生器/焊頭4和砧16，以及如下所述的其他工具和部件。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)13配置為監(jiān)測(cè)通過(guò)功率供應(yīng)/焊接控制器20提供的和/或通過(guò)傳感器25的集合而測(cè)量的各種控制信號(hào)，所述傳感器相對(duì)于焊接設(shè)備12定位。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)13聯(lián)機(jī)實(shí)時(shí)地預(yù)測(cè)焊接組件12是否已經(jīng)產(chǎn)生客觀上通過(guò)/好的焊接部或可疑焊接部。可疑焊接部隨后經(jīng)歷直接的生產(chǎn)線終點(diǎn)檢查，例如手動(dòng)抽查或其他間接的焊接部測(cè)試，以查證任何不能令人滿意的/壞的焊接部的存在和將其隔離。經(jīng)證實(shí)的壞的焊接部被標(biāo)記且被成像，如下文參考圖3所述的。

圖1的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)13可以包括狀態(tài)投射器50和可選顯示器59(見(jiàn)圖3)。狀態(tài)投射器50通過(guò)對(duì)可疑焊接部照亮而與主機(jī)40和工件30相互作用。狀態(tài)投射器50可以可選地使得好的焊接部高亮。這種高亮可以在焊接部形成時(shí)直接地在焊接部本身上執(zhí)行或在工件30的另一表面上執(zhí)行，例如鄰近焊接部。狀態(tài)投射器50的結(jié)構(gòu)和功能在下文參考圖3詳細(xì)描述。