DE19524486A1

DE19524486A1 - Resistance welding equipment - with electrodes mounting sensors for elastic deformation supplying signals to measuring and evaluation equipment for detection of loss of weld quality

Info

Publication number: DE19524486A1
Application number: DE1995124486
Authority: DE
Inventors: Wulf Prof Dr Beslein; Michael Drasch
Original assignee: Schlattl Werner Bavaria Tech
Current assignee: Schlattl Werner Bavaria Tech
Priority date: 1995-07-05
Filing date: 1995-07-05
Publication date: 1997-01-09

Abstract

Spot or resistance welds are made using welding equipment with at least two electrode members (3,5;4,6) each with an electrode (7,8). An actuating member (9) applies pressure to or removes the electrodes from the welded material (10,11). At least one sensor (12) is provided on each electrode to determine the elastic deformation of the respective electrode while it is being pressed against the welded material. Signals from the two sensors are supplied to a measuring and evaluating equipment (15). Pref. a further sensor detects the movement of the actuating member and supplies a signal to the measuring and evaluation equipment.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schweißeinrichtung gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 oder 3.The invention relates to a welding device according to the preamble of claim 1 Or 3.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schweißeinrichtung, insbesondere in Form einer Schweiß zange aufzuzeigen, bei der die beim Schweißen auftretenden Bewegungen zwischen den Elek trodenelementen zuverlässig erfaßt und auch die Möglichkeit besteht, diese Bewegungen zu deuten, insbesondere auch hinsichtlich einer relativen Verschiebung der Schweißelektroden in der Schweißebene, die (Verschiebung) beispielsweise aus Alterungserscheinungen der Elektro denelemente und/oder aus Verschleißerscheinungen von Funktionselementen, beispielsweise Lager der Schweißzange usw. resultiert und eine Verschlechterung der Qualität des jeweils her gestellten Schweißpunktes bedeutet.The object of the invention is a welding device, in particular in the form of a weld pliers in which the movements occurring during welding between the elec Trodenelemente reliably detected and there is also the possibility of these movements indicate, especially with regard to a relative displacement of the welding electrodes in the welding plane, which (shift) for example from signs of aging of the electrical denelemente and / or from signs of wear of functional elements, for example Bearing of the welding gun etc. results and a deterioration in the quality of each set welding point means.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Schweißeinrichtung entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 oder 3 ausgebildet.To solve this problem is a welding device according to the characteristic Part of claim 1 or 3 formed.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Developments of the invention are the subject of the dependent claims.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figur, die in vereinfachter schematischer Darstel lung eine Schweißeinrichtung gemäß der Erfindung zeigt, näher erläutert.The invention is described below with reference to the figure, which is a simplified schematic representation shows a welding device according to the invention, explained in more detail.

In der Figur ist 1 eine Schweißzange, die zwei über ein Gelenk 2 gelenkig miteinander verbun dene Arme 3 und 4 aufweist, an denen jeweils das eine Ende einer Pinole 5 bzw. 6 befestigt ist, die an ihrem anderen Ende bei 5′ bzw. 6′ abgewinkelt und an dem dortigen, freien Ende die eigentliche, von einer Polkappe 7 bzw. 8 gebildete Elektrode aufweist. Zum Öffnen und Schlie ßen der Schweißzange 1 dient eine pneumatische oder hydraulische Kolben-Zylinder- Anordnung 9, deren Kolbenstange bei der dargestellten Ausführungsform dem oberen Arm 3 und deren Zylinder an dem unteren Arm 4 angreifen. Beim Schließen der Schweißzange 1 wer den die beiden Polkappen 7 und 8 von unten bzw. von oben her gegen das beispielsweise von den miteinander zu verschweißenden Blechen 10 und 11 gebildete Schweißgut angedrückt, und zwar mit einer durch die Kolben-Zylinder-Anordnung 9 bestimmten Kraft.In the figure, 1 is a welding gun that has two articulated arms 3 and 4 connected to each other via a joint 2 , to each of which one end of a quill 5 or 6 is fastened, which at its other end at 5 'or 6 'Angled and at the free end there, the actual, formed by a pole cap 7 and 8 electrode. To open and close the welding gun 1 is a pneumatic or hydraulic piston-cylinder arrangement 9 , the piston rod in the illustrated embodiment, the upper arm 3 and the cylinder on the lower arm 4 attack. When the welding gun 1 is closed, the two pole caps 7 and 8 are pressed from below or from above against the weld metal formed, for example, by the sheets 10 and 11 to be welded to one another, with a force determined by the piston-cylinder arrangement 9 .

Mit 12 sind zwei bei der dargestellten Ausführungsform identische Sensoren bezeichnet, mit denen die elastische Biegung bzw. Verformung der beiden Pinolen 5 und 6 bei geschlossener Schweißzange 1, d. h. bei gegen die Bleche 10 und 11 angepreßten Polkappen 7 und 8 erfaßt wird, und zwar als Maß für die an den Polkappen 7 und 8 wirkende Elektrodenkraft. Die beiden Sensoren 12 sind dabei so orientiert, daß sie zumindest im wesentlichen solche Verformungen der Pinolen 5 und 6 erfassen, die in der gemeinsamen Ebene der Längserstreckungen dieser Pinolen erfolgen.With 12 two identical sensors are designated in the illustrated embodiment, with which the elastic bending or deformation of the two quill 5 and 6 with the welding gun 1 closed, that is to say when the pole caps 7 and 8 are pressed against the sheets 10 and 11, is detected as Measure of the electrode force acting on the polar caps 7 and 8 . The two sensors 12 are oriented such that they at least essentially detect deformations of the quills 5 and 6 that occur in the common plane of the longitudinal dimensions of these quills.

Die Sensoren 12 sind bei der dargestellten Ausführungsform Lichtsensoren, d. h. Sensoren, die jeweils über wenigstens zwei Lichtleiter 13 und 14 mit einer Meß- und Auswerteinrichtung 15 verbunden sind. Über die Lichtleiter 13 wird jedem Sensor 12 Licht zugeführt. Über den Licht leiter 14 wird Licht von den jeweiligen Sensor an die Meß- und Auswerteinrichtung bzw. an einen dortigen opto-elektrischen Empfänger zurückgeleitet, der ein der rückgeführten Licht menge proportionales elektrisches Signal erzeugt. Die über den jeweiligen Lichtleiter 14 rück geführte Lichtmenge ist weiterhin abhängig von der Größe der elastischen Verformung der je weiligen Pinole 5 und 6. Die Sensoren 12 sind an diesen Pinolen vorgesehen.In the embodiment shown, the sensors 12 are light sensors, ie sensors which are each connected to a measuring and evaluation device 15 via at least two light guides 13 and 14 . Light is supplied to each sensor 12 via the light guide 13 . About the light conductor 14 , light is returned from the respective sensor to the measuring and evaluation device or to an opto-electrical receiver there, which generates an electrical signal proportional to the amount of light returned. The amount of light fed back via the respective light guide 14 is further dependent on the size of the elastic deformation of the respective quill 5 and 6 . The sensors 12 are provided on these quills.

Ein weiterer, ebenfalls optischen Sensor 16, der über wenigstens zwei Lichtleiter 17 und 18 mit der Meß- und Auswerteinrichtung 15 verbunden ist, ist an der Kolben-Zylinder-Anordnung 9 vorgesehen. Dieser Sensor 16, dem Licht über den Lichtleiter 17 zugeführt wird, liefert am Lichtleiter 18 ein Lichtsignal, bei dem die Lichtmenge abhängig ist von der Stellbewegung der Kolben-Zylinder-Einheit 9, und zwar insbesondere auch nach dem Schließen der Schweißzange 1 aufgrund des Schweißprozesses.Another, also optical sensor 16 , which is connected to the measuring and evaluation device 15 via at least two light guides 17 and 18 , is provided on the piston-cylinder arrangement 9 . This sensor 16 , to which light is supplied via the light guide 17 , delivers a light signal on the light guide 18 , in which the amount of light is dependent on the actuating movement of the piston-cylinder unit 9 , in particular even after the welding gun 1 has been closed due to the welding process .

Unter Berücksichtigung der von den Sensoren 12 und 16 gelieferten Signalen erzeugt die Meß- und Auswerteinrichtung 15 ein Ausgangssignal, mit welchem der jeweilige Schweißvorgang gesteuert und/oder kontrolliert und der erzeugte Schweißpunkt hinsichtlich seiner Qualität beur teilt werden kann. Taking into account the signals supplied by the sensors 12 and 16 , the measuring and evaluation device 15 generates an output signal with which the respective welding process can be controlled and / or checked and the quality of the weld spot generated can be assessed.

Durch die beiden Sensoren 12 bzw. durch Vergleich der von diesen Sensoren gelieferten Signa le werden nicht nur die Elektrodenkraft ermittelt, sondern zugleich auch Verschleißerscheinun gen, beispielsweise Alterungen der Pinolen 5 und 6, Verschleiß im Gelenk bzw. Lager 2, Ver schleiß an den die Kolben-Zylinder-Einheit mit den Armen 3 und 4 verbindenden Gelenken erfaßt, und zwar insbesondere bei einer deutlichen Differenz der von den beiden Sensoren 12 gelieferten Signale. Mit Hilfe der beiden Sensoren 12 werden insbesondere auch Verschiebun gen der Polkappen 7 und 8 relativ zueinander in der Schweißebene, d. h. in der Ebene der Bleche 10 und 11 ermittelt, die in der Figur mit dem Doppelpfeil V angedeutet sind und die beispiels weise aus einer stärkeren Alterung einer der beiden Pinolen 5 oder 6 und/oder aus einem Ver schleiß des Gelenkes bzw. Lagers 2 resultieren und die bedeuten, daß der gewünschte möglichst runde Schweißpunkt nicht erhalten wird.By the two sensors 12 or by comparing the signals supplied by these sensors, not only the electrode force is determined, but also signs of wear, for example aging of the quill 5 and 6 , wear in the joint or bearing 2 , wear to the United Piston-cylinder unit with the arms 3 and 4 connecting joints detected, in particular when there is a clear difference in the signals supplied by the two sensors 12 . With the help of the two sensors 12 , in particular, displacements of the pole caps 7 and 8 are determined relative to one another in the welding plane, ie in the plane of the sheets 10 and 11 , which are indicated in the figure by the double arrow V and which, for example, consist of a stronger one Aging of one of the two quill 5 or 6 and / or result from wear and tear of the joint or bearing 2 , which means that the desired round weld spot is not obtained.

Mit dem Sensor 16 werden Bewegungen erfaßt, die die Kolben-Zylinder-Einheit 9 und damit auch die Elektroden bzw. Polkappen 7 und 8 noch nach dem Schließen der Schweißzange 1 und insbesondere auch nach dem Einschalten des Schweißstromes ausführen und die für die Beurtei lung der Größe und/oder Qualität des jeweils hergestellten Schweißpunktes von Bedeutung sind.With the sensor 16 movements are detected, the piston-cylinder unit 9 and thus also the electrodes or pole caps 7 and 8 still run after the closing of the welding gun 1 and in particular also after switching on the welding current and for the assessment of the Size and / or quality of the weld spot produced in each case are important.

Der Meß- und Auswerteinrichtung 15, die beispielsweise eine von einem Mikroprozessor ge stützte Elektronik mit entsprechendem Programm- und Datenspeicher aufweist, werden weitere Signale zugeführt, beispielsweise über die Leitung 19 ein das Ein- und Ausschalten des Schweißstromes dokumentierendes Signal.The measuring and evaluating device 15 , which has, for example, ge supported by a microprocessor electronics with appropriate program and data memory, additional signals are supplied, for example via line 19 a documenting the switching on and off of the welding current signal.

Der optische Sensor 16 kann auch ein digitaler Weggeber sein, der beim Bewegen der Kolben- Zylinder-Einheit 9 über den Lichtleiter 18 Lichtimpulse liefert, wobei die Anzahl dieser Impul se dann proportional zur jeweiligen Wegstrecke ist. Weiterhin kann dieser Sensors 16 auch ein induktiver Weggeber sein.The optical sensor 16 can also be a digital displacement sensor, which delivers 18 light pulses when the piston-cylinder unit 9 is moved via the light guide, the number of these pulses then being proportional to the respective path. Furthermore, this sensor 16 can also be an inductive displacement sensor.

BezugszeichenlisteReference list

1 Schweißzange
2 Gelenk
3, 4 Arm
5, 6 Pinole
5′, 6′ Ende
7, 8 Polkappe
9 Kolben-Zylinder-Einheit
10, 11 Blech
12 Sensor
13, 14 Lichtleiter
15 Meß- und Auswerteinrichtung
16 Sensor
17, 18 Lichtleiter
19 Signalleitung 1 welding gun
2 joint
3 , 4 arm
5 , 6 quill
5 ′ , 6 ′ end
7 , 8 pole cap
9 piston-cylinder unit
10 , 11 sheet
12 sensor
13 , 14 light guide
15 measuring and evaluation device
16 sensor
17 , 18 light guides
19 signal line

Claims

1. Welding device for spot or resistance welding, with at least two electrode elements ( 3 , 5 ; 4 , 6 ) each having an electrode ( 7 , 8 ), which are pressed by at least one actuating element ( 9 ) for pressing and removing the electrodes ( 7 , 8 ) can be moved towards and away from a weld metal ( 10 , 11 ), characterized by at least one sensor ( 12 ) provided on each electrode element ( 5 , 6 ) for detecting the electrodes ( 7 , 8 ) pressed against the weld metal ( 10 , 11 ) occur the elastic deformation of the respective electrode element ( 5 , 6 ) and by a measuring and evaluation device ( 15 ) to which the signals of both sensors ( 12 ) are fed.

2. Welding device according to claim 1, characterized by at least one further sensor ( 16 ) detecting the movement of the actuating device ( 9 ), the signal of which is also fed to the measuring and evaluating device ( 15 ).

3. Welding device for spot or resistance welding, with at least two electrode elements ( 3 , 5 ; 4 , 6 ) each having an electrode ( 7 , 8 ), which by at least one actuating element ( 9 ) for pressing and removing the electrodes ( 7 , 8 ) can be moved towards and away from a weld metal ( 10 , 11 ), characterized by at least one sensor ( 16 ) detecting the movement of the actuating device ( 9 ), the signal of which is fed to a measuring and evaluation device ( 15 ).

4. Welding device according to claim 3, characterized by at least one on each of the electrode element ( 5 , 6 ) provided sensor ( 12 ) for detecting the elastic deformation of the respective occurring when pressing the electrodes ( 7 , 8 ) against the weld metal ( 10 , 11 ) Electrode element ( 5 , 6 ), the signals from both sensors ( 12 ) being fed to the measuring and evaluation device ( 15 ).

5. Welding device according to one of claims 1-4, characterized in that the sen sensors are optical sensors which on at least one, the output of the sensor forming light guide ( 14 , 18 ) one of the deformation of the electrode element ( 5 , 6 ) and / or lie on the path of the actuating element ( 9 ) in its light intensity dependent light signal.

6. Welding device according to one of claims 1-5, characterized in that the sensor ( 16 ) provided on the actuating element ( 9 ) is an inductive sensor.

7. Welding device according to one of claims 1-6, characterized in that the sensor ( 16 ) interacting with the actuating device ( 9 ) is an optical sensor for generating an optical digital path signal.

8. Welding device according to one of the preceding claims, characterized in that the electrode elements ( 5 , 6 ) are part of a welding gun.