[發(fā)明專利]振動焊接設(shè)備的對準(zhǔn)和磨損的自動監(jiān)測

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410768226.6
• 申請日: 2014-12-12
• 公開（公告）號: CN104907686A
• 公開（公告）日: 2015-09-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: J.P.斯派塞;W.W.蔡;D.查克雷博蒂;K.明克
• 申請（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: B23K20/10
• 分類號: B23K20/10;B23K20/26
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 陳茜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及振動焊接設(shè)備的對準(zhǔn)和磨損的自動監(jiān)測。

背景技術(shù)

振動焊接是在具體頻率范圍內(nèi)將振動能量應(yīng)用到夾緊工件的技術(shù)。頻率范圍通常是超聲波的范圍。被夾緊工件的相鄰振動表面之間的表面摩擦產(chǎn)生熱量，這最終使得工件的相鄰表面軟化和連結(jié)。

在振動焊接系統(tǒng)中，焊接角(weld?horn)或超聲焊極直接連接到一個或多個焊墊。焊墊(一個或多個)可以具有帶突起的表面，所述表面在工件被焊接時與工件實體地接觸。工件被靜止的焊接砧支撐。

振動焊接在工業(yè)上得到應(yīng)用，例如在結(jié)構(gòu)和裝置的制造期間將各種部件連接，例如但不限于汽車、飛機(jī)、水運(yùn)工具、容積容器、電子裝置等行業(yè)。振動焊接是能很好控制的工藝過程，其使用正確發(fā)揮功能的焊接設(shè)備，所述焊接設(shè)備通常產(chǎn)生具有非常一致且可重復(fù)實現(xiàn)的焊接質(zhì)量的焊接部。然而，盡管存在各種方法來確保振動焊接工藝的控制，但是這種方法對于即將進(jìn)行的振動焊接設(shè)備的維護(hù)狀態(tài)或其他狀態(tài)條件的監(jiān)測的目的來說不是最佳的。

發(fā)明內(nèi)容

因而，本文提供一種用于監(jiān)測振動焊接設(shè)備的狀態(tài)條件的系統(tǒng)和方法。振動焊接系統(tǒng)包括振動焊接設(shè)備、檢查站、焊接機(jī)器人、至少一個位移傳感器、和主機(jī)，所述主機(jī)至少與焊接設(shè)備、至少一個位移傳感器和焊接機(jī)器人通信。

振動焊接設(shè)備包括焊接角和焊接砧。振動焊接設(shè)備配置為在夾持在焊接角和焊接砧之間的工件上形成焊接部。

焊接機(jī)器人可以是振動焊接系統(tǒng)的組成部分。焊接機(jī)器人可以包括機(jī)器人臂，焊接角和焊接砧設(shè)置在該臂上。焊接機(jī)器人配置為經(jīng)由機(jī)器人臂選擇性地將焊接角和焊接砧在工作站和檢查站之間移動。焊接機(jī)器人將焊接角和焊接砧移動到檢查站，以確定臨界事件觸發(fā)時振動焊接設(shè)備的狀態(tài)條件。焊接機(jī)器人將焊接角和焊接砧返回到工作工作站，以重新起動焊接應(yīng)用。

至少一個位移傳感器配置為在多個評估點(diǎn)測量多個距離，包括在第一評估點(diǎn)測量的第一距離和在第二評估點(diǎn)測量的第二距離。

主機(jī)與至少一個位移傳感器通信，且包括處理器和有形非瞬時存儲器，在所述存儲器上記錄了用于監(jiān)測振動焊接設(shè)備以確定狀態(tài)條件的指令。監(jiān)測狀態(tài)條件可以是焊接角相對于焊接砧的對準(zhǔn)情況和設(shè)置在其上的焊接角和焊墊的磨損或退化情況中的一種。

主機(jī)配置為(即編程和以硬件配備為)執(zhí)行來自存儲器的一組記錄指令，從而執(zhí)行記錄指令使得處理器執(zhí)行本方法的步驟。在記錄指令執(zhí)行過程中，處理器將首先確定代表自從狀態(tài)條件的評估完成以來所逝去的時間量的第一時間段，和確定自從狀態(tài)條件的評估完成以來所執(zhí)行的焊接部的數(shù)量。處理器隨后將第一時間段與預(yù)定臨界時間段反復(fù)比較，和將執(zhí)行的焊接部數(shù)量與預(yù)定臨界焊接部數(shù)量反復(fù)比較。在進(jìn)行重復(fù)的比較時，處理器將確定是否滿足臨界狀態(tài)，即第一時間段是否超過預(yù)定臨界時間段或焊接部數(shù)量是否超過預(yù)定臨界焊接部數(shù)量。

如果臨界狀態(tài)滿足，則處理器發(fā)出信號表明焊接設(shè)備需要被監(jiān)測或檢查，且命令焊接機(jī)器人將焊接設(shè)備移動到檢查站，以用于監(jiān)測和評估。

在監(jiān)測過程中，主機(jī)處理器接收來自至少一個位移傳感器的代表第一距離的第一信號，和接收來自至少一個位移傳感器的代表第二距離的第二信號。

處理器將隨后計算第一距離和第二距離之間的差，并通過將第一距離和第二距離之間的差與代表預(yù)定運(yùn)行臨界值(用于第一距離和第二距離之間的差)的多個查找表中的一個比較而評估第一距離和第二距離之間的差。

如果狀態(tài)條件是振動焊接設(shè)備的對準(zhǔn)情況，則第一和第二距離之間的差被限定為未對準(zhǔn)值。如果未對準(zhǔn)值超過多個查找表中的一個所限定的相應(yīng)預(yù)定臨界運(yùn)行值，則處理器將控制信號輸出或傳遞到外部裝置，以將振動焊接設(shè)備的狀態(tài)指示為未對準(zhǔn)，且暫時停止振動焊接過程，直到焊接設(shè)備通過操作者重新對準(zhǔn)。

如果狀態(tài)條件為振動焊接設(shè)備的磨損或退化情況，則第一和第二距離之間的差將被限定為焊墊的厚度。如果相應(yīng)焊墊的焊墊厚度低于由多個查找表中的一個限定的預(yù)定臨界運(yùn)行值，則處理器可以將控制信號輸出或傳遞到外部裝置，以將振動焊接設(shè)備的狀態(tài)指示為磨損且需要更換，且暫時停止振動焊接過程，直到焊接角被操作者更換。