专利名称：焊接枪系统的制作方法
技术领域：
本实用新型总体上涉及用于将焊接螺母电阻焊接到金属物体上的焊接枪系统。更 具体地，本实用新型涉及一种用于在焊接之前探测焊接螺母相对于其将要焊接的金属组件 定位的焊接枪系统。
背景技术：
通过焊接工艺将螺母直接固定到钣金件上是一种常见的生产实践。在当今的机 动车辆制造中，存在差不多数百种对这种“焊接螺母”的应用，包括各种形式的托架、气囊支 承、门部件和许多其它应用。一般而言，焊接螺母由焊接枪电阻焊接到金属组件上。焊接螺母装载到下电极 (lower electrode)上。移动上电极(upper electrode)接触焊接螺母。向电极施加非常 高的电流，并且将焊接螺母焊接到金属组件上。各种焊接总成已经用于焊接螺母的生产。一种最常见的总成使用上、下焊接单元 和可伸缩钢定位销。例如，参见专利号为2，731，535的格雷(Grey)的美国专利。如格雷所 讨论的，在操作中，将具有预制孔的钣金件装载到下焊接单元的上方，使得孔直接对准凹入 下焊接单元的定位销的上方。然后，延长定位销穿过钣金件的孔以捕捉焊接螺母供给装置 供应的螺母，该焊接螺母供给装置位于定位销上方，并在定位销的一侧。接着，通过重力的 作用使螺母在孔的上方以定位销为中心。再在螺母的上方下降上焊接单元，并在上、下焊接 单元之间施加电压差以使螺母熔化到钣金件上。最后，撤回上焊接单元，缩回定位销到下焊 接单元中，并从焊接总成中移走钣金件。明显地，本领域技术人员知晓这种传统类型的焊接总成存在关于焊接螺母定位 (orientation)的问题。偶尔地，当焊接螺母从供给装置释放到其要连接的组件上时，焊接 螺母面朝上掉落，使得焊接凸部背朝焊接螺母要焊接的组件，导致焊接螺母的错误定位。在 这种情况下，焊接螺母就不能恰当地连接到组件上。对于偶尔不正确定位问题作出的回应，已经研发了一种光纤传感系统，其测量螺 母焊接脚移动的距离。将该距离与预编程的设定值(pre-programmed set point values) 进行比较。如果所测量的距离与预编程的设定值相一致，则进行焊接。如果所测量的距离 与预编程的设定值不一致，则不进行焊接。尽管公知的光纤系统代表了关于焊接螺母定位的技术发展水平的改进，然而其质 量差，购买和维护成本高。在众多组件装配技术领域中，存在焊接螺母定位探测系统的领域的空间，其将帮 助避免公知设计中的一些限制。
实用新型内容本实用新型提供一种焊接枪系统，用于确认焊接螺母相对于该焊接螺母要焊接的 组件的定位，其中，该系统包含下电极；与所述下电极连接的焊接螺母定位销；上电极；与所述上电极流体连接的流体供应；以及与所述上电极流体连接的压力开关。 进一步地，所述系统还包括配备在所述压力开关和所述上电极的中央圆形槽之间
的流体线路。 进一步地，所述上电极具有用于接触焊接螺母的下表面。本实用新型提供一种焊接枪系统，用于在焊接之前探测焊接螺母相对于其要焊接 的金属组件的定位，以避免公知的定位探测系统的问题。该系统包括具有焊接定位销的下 电极，具有形成在其中的中央圆形槽的上电极，与上电极的中央圆形槽流体连接的流体供 应，以及同样与上电极的中央圆形槽流体连接的压力开关。流体供应和压力开关都可以直 接配备到上电极或者都可以通过流体线路远程连接到上电极。下电极具有上表面，在使用时该上表面接触焊接螺母要焊接的金属组件。上电极 具有下表面，在使用时该下表面接触外侧(没有焊接凸部的一侧)。在操作时，下电极的焊接螺母定位销穿过组件的开口配备到焊接螺母要连接的物 体上。之后，焊接螺母自动放置到焊接螺母定位销上，使得焊接螺母的中央孔正好配合在焊 接螺母定位销上方。之后，上电极的底面靠在焊接螺母上。预定量的调节气体从空气供应传送到上电 极的中央圆形槽。在该阶段，有两种可能的结果。如果上电极的底面确实接触焊接螺母凸部较少的 外侧，则会形成密封，使得没有或很少气体允许从其中穿过，而是气体被挤压到压力开关。 感应存在预定量气体的开关关闭，因此使得焊接发生。这是恰当地对准焊接螺母的情况。相反地，如果上电极的底面改为移动到接触焊接螺母的内侧(凸部侧)，则由空气 供应生成的压缩气体仅仅在凸部、上电极的底面和焊接螺母的内侧之间穿过。在这种情况 下，即使压力开关感应到任何气体压力，也将非常少。开关不关闭，不发生焊接。本实用新型的系统是有效的、便宜的、耐用的，恰当且几乎连续的操作需要很少的 维护。通过阅读对优选实施例的详细描述并结合附图和权利要求书，本实用新型的其它 优点和特征将变得显而易见。
为了更加完整地理解本实用新型，现在参考附图中详细表示并在以下以本实用新 型的例子的形式加以说明的实施例，其中图1是在下电极的焊接脚上焊接螺母处于恰当定位的金属组件的局部截面图；图2是图1的布置的局部截面图，其另外表示本实用新型的上电极处于其焊接位 置；图3是类似于图2的视图，但其表示加压气体从流体供应流入上电极的中央圆形 槽并流到压力开关；图4是在下电极的焊接脚上焊接螺母处于不恰当定位的金属组件的局部截面图；图5是图4的布置的局部截面图，其另外表示本实用新型的上电极处于其焊接位 置；以及图6是类似于图5的视图，但其表示加压气体从流体供应流入上电极的中央圆形
4槽并在上电极和反转的焊接螺母之间排出。
具体实施方式
附图中，相同的附图标记将用来表示相同的组件。在下面的说明中，不同的操作参 数以及组件用来描述不同构建的实施例。这些具体的参数和组件仅作为例子包括在说明书 中，而并不意味着是对说明书的限制。参照图1，其表示传统的焊接螺母10。焊接螺母10包括焊接螺母主体12和中央 孔14。焊接螺母10还包括外表面16和内表面18。在焊接螺母内表面18上形成多个焊接凸部。如本领域所公知的，焊接螺母凸部通 常围绕焊接螺母的中央孔以阵列的形式在焊接螺母的内表面上形成。焊接螺母凸部的形 状、放置和数量都是可改变的。因此，仅为了示例性目的表示焊接螺母10，而并不用作为限 制。如图1所示，其表示两个焊接螺母凸部20和20’，但应该理解的是，在不脱离本实用新 型的意图和目的的前提下，凸部的放置、数量和形状都可以改变。向焊接螺母10要焊接的物体提供金属组件22。金属组件22可以是任意的多个组 件，包括托架、面板和支承。本实用新型可应用于任意的广泛的各种应用中，并可以用在焊 接螺母需要焊接到金属组件上的地方。金属组件22包括开口 24。焊接枪下电极26提供有平坦上表面28。如本领域所 公知的，为了使本实用新型的系统有效，平坦上表面28的至少一部分必须直接接触金属组 件22的至少一部分。连接到下电极26的是焊接螺母定位销30。焊接螺母定位销30通常是等径的圆 柱结构。焊接螺母定位销30穿过金属组件22的开口 24，并延伸超出金属组件22。如图所示，金属组件22的开口 24比焊接螺母定位销30的直径大许多，而焊接螺 母10的中央孔14仅比焊接螺母定位销30的直径略大，因此，在中央孔14和焊接螺母定位 销30之间形成相对紧密的密封。参照图2，其表示如图1所示的焊接螺母10与下电极26的相对关系。一俟焊接 螺母10在焊接螺母定位销30上处于适当的位置，支承焊接枪上电极34的焊接枪上适配器 (upper adapter) 32就移动到相对于焊接螺母10的位置。上电极34包括中央圆形槽36， 该中央圆形槽36足够大以容易地容纳焊接螺母定位销30的至少一部分。上电极34包括 平坦底面38。提供流体供应40，其与上电极34的中央圆形槽36流体连接。流体供应本身最好 为气体，如空气。可以提供流体供应线路42以将流体从流体供应40传送到中央圆形槽36。 流体供应40的压力可以是任意的各种值，但是流体最好调节在约40PSI。提供压力开关46，其同样与上电极34的中央圆形槽36流体连接。可以提供压力 开关流体线路44以将流体从中央圆形槽36传送到压力开关46。压力开关46的压力可以 是任意的各种值，但是开关最好设置为在20PSI时关闭。如图2所示，当上电极34在恰当定位的焊接螺母10上处于合适的位置时，平坦底 面38通常紧靠地压在焊接螺母10的外表面16上。随着上电极34处于该位置，大量流体， 通常是空气，从流体供应40释放并通过流体供应线路42进入到中央圆形槽36。由于在上 电极34的平坦底面38和焊接螺母10的外表面16之间形成的密封，因此加压流体被迫通过中央圆形槽36，进入并通过流体线路44，并且流到压力开关46。如本领域所公知的，如 果压力开关46接收到需要的压力量，则开关46关闭并且焊接螺母10与组件22的焊接发生。因此，图1至图3表示如果焊接螺母10处于恰当定位时本实用新型的装置和方法 如何运作。图4至图6表示如果焊接螺母10反转或未处于其恰当定位时本实用新型的装 置和方法如何运作。除了焊接螺母10表示在其反转位置以外(焊接螺母10错误放置的结果)，图4表 示与图1相同的布置。在这种情况下，焊接凸部20和20’向上延伸。图5表示上电极34相对于焊接螺母10的放置。上电极34的平坦底面38接触焊 接凸部20和20’的末端。结果，如图6所示，当加压流体从流体供应40通过流体线路42 流到中央圆形槽36时，流体凭借从焊接凸部20和20’、平坦底面38和焊接螺母外表面16 之间流过，从而从中央圆形槽36中排出。因此即使压力开关46接收到任何流体，也将非常 少。所以，压力开关46不关闭，不发生焊接。本实用新型的其它实施例可以包括多个流体供应、多个压力开关、流体供应和压 力开关的替代性放置，以及中央圆形槽的替代性构造。上述讨论公开并说明了本实用新型的示例性实施例。本领域技术人员通过这些讨 论以及附图和权利要求将容易地认识到，在不脱离权利要求所限定的本实用新型的主旨和 公平的范围内，可以对本实用新型作出各种改变、修饰和变化。
权利要求一种焊接枪系统，用于确认焊接螺母相对于该焊接螺母要焊接的组件的定位，其特征在于，该系统包含下电极；与所述下电极连接的焊接螺母定位销；上电极；与所述上电极流体连接的流体供应；以及与所述上电极流体连接的压力开关。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述上电极包括中央圆形槽以接收所述 焊接螺母定位销的至少一部分。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述流体供应与所述上电极的所述中央 圆形槽流体连接。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，还包括配备在所述流体供应和所述上电 极的所述中央圆形槽之间的流体线路。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述压力开关与所述上电极的中央圆形 槽流体连接。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，还包括配备在所述压力开关和所述上电 极的中央圆形槽之间的流体线路。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述上电极具有用于接触焊接螺母的下表面。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述下电极具有用于接触组件的上表面。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述流体供应是气体供应。
专利摘要本实用新型公开了一种焊接枪系统，用于在焊接之前探测焊接螺母相对于其要焊接的金属组件的定位。该系统包括具有焊接定位销的下电极、具有在其中形成的中央圆形槽的上电极、与上电极的中央圆形槽流体连接的流体供应，以及同样与上电极的中央圆形槽流体连接的压力开关。一俟在电极之间捕捉到焊接螺母，流体就从流体供应流入上电极的中央圆形槽。如果焊接螺母处于恰当的定位，则流体继续流向压力开关，并且发生焊接。如果焊接螺母未处于恰当的定位，则流体不会流到压力开关，而是从中央圆形槽中排出，并且不会发生焊接。
文档编号B23K11/36GK201760699SQ201020195629
公开日2011年3月16日 申请日期2010年5月14日 优先权日2009年5月18日
发明者格雷迪·吉普森, 约瑟夫·库臣梅斯特 申请人:福特全球技术公司