焊接电极单元和具有焊接电极单元和机器人臂的设备的制作方法

本技术涉及一种焊接电极单元，其包括：基体；构成为可相对于基体运动的焊接电极；接地电极；和重定位装置，其中焊接电极与重定位装置在运动学方面有效连接，其中重定位装置包括蓄力机构，所述蓄力机构与力源有效连接，并且构成用于储存由力源提供的力并且以该力在焊接电极的作用方向上作用于所述焊接电极。本技术还涉及一种具有焊接电极单元的设备。

背景技术：

1、从ep 2 525 937 b1中已知上述的焊接电极单元和设备。通过其能够实现良好的焊接结果。然而，使用范围是受限的。

技术实现思路

1、在此背景下，本实用新型的目的是提供一种改进的焊接电极单元以及一种改进的设备，所述设备尤其在更灵活的使用范围方面得到改进。此外，借助于焊接电极单元或所述设备的焊接连接的可实现的质量应至少是相当好的。

2、为了实现该目的，提出一种根据本实用新型的焊接电极单元以及一种根据本实用新型的具有焊接电极单元和机器人臂的设备。本实用新型的其他有利的设计方案在本文中示出。

3、所提出的解决方案提出一种焊接电极单元，所述焊接电极单元包括：基体，尤其壳体；焊接电极，所述焊接电极构成为可相对于基体运动，尤其构成为可相对于基体线性运动；接地电极；和重定位装置。焊接电极与重定位装置在运动学方面有效连接，重定位装置具有蓄力机构，所述蓄力机构与力源有效连接并且构成用于储存由力源提供的力，尤其所提供的预定的力，并且以所述力在焊接电极的作用方向上作用于所述焊接电极。有利的是，接地电极同样构成为可相对于基体运动。有利的是，接地电极因此能够相对于焊接电极适当地定位在不同的位置上。由此有利地提高灵活性从而提高焊接电极单元的使用范围。通过重定位装置，在焊接过程中受系统制约而出现的板材材料的在焊接点的区域中的熔化和伴随其出现的材料塌陷有利地通过重定位运动来补偿。尤其提出，焊接电极单元构成用于焊接车辆车身的或者说车辆车身元件的翻边的车身板材。

4、有利的是，接地电极构成为在焊接电极单元的作用方向上可相对于基体运动。优选的是，焊接电极单元为此包括进给单元，通过所述进给单元可在作用方向上调整接地电极从而尤其朝向待接合的构件调整接地电极。此外有利的是，接地电极构成为可横向于作用方向运动。优选的是，焊接电极单元为此包括移动单元，通过所述移动单元，接地电极能够在至少一个另外的方向上运动。优选的是，接地电极可被操控为，使得该接地电极关于笛卡尔坐标系可在x、y和z方向上调整。

5、根据另一有利的设计方案，在焊接电极被压向焊接点之前，蓄力机构预紧。尤其提出，蓄力机构以在80n和120n(n：牛顿)之间的力预紧。这样的预紧引起尤其好的焊接结果。

6、另一设计方案提出，处于预紧状态中的蓄力机构可经由操纵元件与力源有效脱耦，使得蓄力机构不再由力源被加载力，尤其通过如下方式：进行力或者说压力方面的分离。通过蓄力机构尤其预紧的蓄力机构与力源的脱耦，实现如下焊接过程，在所述焊接过程的整个焊接持续期间，焊接电极以基本恒定的力或者说基本上恒定的压力作用到相应的焊接点上，其中偏差有利地小于或等于待设定的期望值的百分之五。

7、此外有利的是，蓄力机构至少局部地具有线性的力/位移变化曲线。有利的是，由此进一步减小关于力或者说压力方面的偏差。尤其提出，蓄力机构包括至少一个碟形弹簧、螺旋弹簧、弹性体、液压蓄能器或气动蓄能器。此外有利的是，蓄力机构构成为碟形弹簧组、螺旋弹簧或构成为弹性体蓄能器、液压蓄能器或气动蓄能器或其组合。

8、根据另一有利的设计方案，力源包括泵和/或压缩机。尤其提出，力源由泵或压缩机构成。这样的设计方案已被证明是尤其有利的。

9、另一有利的设计方案提出，焊接电极单元包括与蓄力机构在力方面串联连接的复位装置。有利的是，复位装置可经由力源被加载压力，尤其使得可通过对复位装置的压力加载反向于朝向焊接点的作用方向对蓄力机构加载压力，以至于焊接电极可以有利地从伸出的焊接位置转移到缩回的基本位置中。优选地，复位装置设置在重定位装置和焊接电极之前。

10、根据另一有利的设计方案，焊接电极单元包括与蓄力机构在力方面串联连接的、构成为活塞缸单元的张紧装置，其中张紧装置可有利地经由力源被加载压力，尤其使得通过对张紧装置的压力加载沿着朝向焊接点的作用方向对张紧装置加载压力，以至于蓄力机构可有利地朝向用作为支座的、在焊接点中抵靠板材支撑的焊接电极预紧。尤其有利的是，在作用方向上观察，张紧装置串联连接在重定位装置的上游。

11、此外尤其有利的是，焊接电极单元设置在机器人或机械人臂上。有利的是，焊接电极单元因此可更灵活地操作。

12、焊接电极单元的另一有利的设计方案变型形式包括重定位装置和与重定位装置在运动学方面有效连接的焊接电极，其中重定位装置构成为，使得焊接电极可线性运动，尤其相对于紧固部位或者说相对于内部集成有重定位装置的壳体线性运动，经由所述紧固部位，焊接电极单元可紧固在载体装置上。借助于重定位装置的蓄力机构，在焊接运行期间或者说在与相应的焊接点接触期间，焊接电极可有利地被加载预定的力或者说预定的压力，其中所述力或者说压力有利地是恒定的并且此外有利地是可设定的。在此，蓄力机构能够有利地经由操纵元件与力源或者说压力源有效地脱耦，所述操纵元件尤其也能够称为分离或耦联元件。因此，能够有利地实现在焊接过程期间的补偿，即焊接电极的重定位运动，而不存在朝向和/或来自力源的反馈由于相应的振动而作用于蓄力机构从而作用于压紧的焊接电极。优选地，在焊接过程期间的实际的重定位运动仅通过蓄力机构引起。

13、另一有利的设计方案提出，焊接电极单元通过设置在壳体中的重定位装置形成，尤其呈弹簧蓄力器的形式。有利的是，重定位装置经由与其串联连接的活塞缸单元，尤其液压或气动缸单元，为活塞杆以及与其连接的焊接电极在作用方向上，即朝向焊接点，加载相应的弹簧力。有利的是，蓄力机构在安装时已经预紧地设置在壳体中，使得由于所述预紧实现在焊接过程期间在焊接电极和焊接点即待接合连接的构件之间的所期望的接触压力。

14、此外，经由从作用方向上观察设置在蓄力器下游的活塞缸单元能够有利地使在活塞缸单元的缸体中可运动地引导的活塞克服预紧的蓄力器的弹簧力运动，并且使与活塞杆连接的焊接电极反向于作用方向，即远离焊接点，运动回到限定的初始位置中。活塞缸单元在此能够有利地经由外部的力源或者说压力源被加载压力，所述力源或压力源尤其呈气动或液压源的形式，此外尤其呈压缩机或液压泵的形式。

15、此外，例如构成为碟形弹簧组的蓄力机构在预紧方面能够通过作用在碟形弹簧组上的调节螺钉可变地预设定和/或微调。通过这种方式，在焊接位置中施加到焊接点上的焊接力通过蓄力机构的在安装时已经设定的预紧力、通过活塞缸单元的活塞的剩余行程以及通过调节螺钉的位置来确定。通过锁定活塞，所述锁定优选机械地进行，或维持经由外部的力源产生的作用到活塞上的压力，蓄力器能够保持在加载压力的状态，从而使焊接电极保持在其初始位置中。

16、有利的是，具有位于初始位置中的焊接电极的焊接电极单元以焊接电极的尖端距离所期望的焊接点限定的距离定位在预先限定的基本位置中，使得焊接点优选能够通过焊接电极的唯一线性运动接触，尤其是正交地碰撞到焊接点上。进入这个预先限定的基本位置中的运动尤其能够经由机器人臂来进行。通过活塞缸单元的压力释放，活塞从而焊接电极能够从缩回的初始位置转移到焊接部位中，在所述焊接部位中上，焊接电极伸出并且接触焊接点。通过无压力地切换活塞缸单元能够实现作用于焊接电极的蓄力机构和在初始位置中为系统供应压力的力源之间的脱耦。因此，在焊接部位中作用于焊接点的预紧，也称为焊接预紧，基本上通过蓄力机构的在安装侧已经预紧的并且有利地经由调节螺钉微调的预紧引起。

17、在焊接电极单元的根据不同的工作原理构造和工作的另一设计方案中，蓄力机构同样通过弹簧元件形成。在此，弹簧元件设置在压力腔室中被加载有可设定的压力的、可自由运动地引导的活塞和与焊接电极或者说与其支架耦联的活塞杆之间。根据该设计方案和作用方式，在壳体内实现多腔室压力系统，其具有至少有两个可在不同的壳体部分中运动的分离活塞。这两个壳体部分在此有利地经由可受控地封闭的连接通道在压力方面耦联或脱耦。在第一(上部的)壳体部分中，第一分离活塞在此有利地可自由运动地设置，并且可经由(外部的)力源，尤其呈压缩机形式的力源，被加载可设定的压力。在第二(下部的)壳体部分中，所述第二壳体部分在作用方向上观察设置在第一壳体部分的下游并且与该第一壳体部分经由可受控地封闭的连接通道液压地有效连接，第二分离活塞有利地可自由运动地设置，并且从其背离第一分离活塞的活塞侧同样可经由力源或者说压力源被加载压力。在这两个壳体部分中设置在连接通道两侧的分离活塞在其之间围成耦联压力腔，所述压力腔在连接通道打开时有利地将这两个分离活塞有效连接。在此，有利的是，在这两个分离活塞之间形成的压力腔中设有具有起耦联作用的不可压缩的压力介质(液压介质)，使得通过经由液压介质和第二分离活塞对第一分离活塞加载压力，可设定设置在第二活塞和与焊接电极连接的活塞杆之间的蓄力机构的预紧。

18、在功能方面来看，该实施方式与前述实施方式的不同之处在于，焊接电极单元或者说其蓄力机构仅当焊接电极单元从限定的基本位置运动到焊接位置中时才以限定的方式预紧，在所述基本位置中焊接电极尖端距焊接点限定的距离定位，在所述焊接位置中焊接电极单元通过其焊接电极尖端在预定的焊接点接触用作为用于预紧过程的支座的构件。与此相反，根据上述实施方式的焊接电极单元为了提供预定的焊接或者说接触压力，在没有外部的单独的情况下已经受设计所决定地在安装期间相应地预紧到壳体中。在焊接电极单元运行时，通过对活塞缸单元加载压力，蓄力机构能够再次被压缩限定的路程，从而将焊接电极转移到限定的缩回的初始位置中，使得在解锁活塞缸单元后，焊接电极被转移到焊接位置中并且在该处在维持限定的压力的情况下接触焊接点。

19、此外为了实现上述目的所提出的设备包括焊接电极单元和机器人臂，其中焊接电极单元设置在机器人臂上。焊接电极单元在此有利地构成为根据本实用新型的焊接电极单元，其尤其单独地或者组合地具有上述特征。尤其地，焊接电极单元包括：基体，尤其壳体或具有壳体的基体；线性可运动地设置的焊接电极；接地电极；电源，借助所述电源，焊接电极相对于基体运动并且能够以力压向焊接点，尤其压向待接合的构件；以及重定位装置。焊接电极与重定位装置在运动学方面有效连接，其中重定位装置包括蓄力机构，所述蓄力机构构成为，当焊接电极借助于力源被压向焊接点，尤其压向待接合的构件时，对焊接电极加载力，尤其预定的力。有利的是，接地电极同样构成为可相对于基体运动。有利的是，接地电极因此能够相对于焊接电极适当地定位在不同的位置上。此外有利的是，所述设备构成用于在边缘侧材料配合地连接板材，尤其机动车车身的车身板材。