CN111246958A - 焊接装置和焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于将焊接螺柱焊接至基底的装置，具有：焊枪，其包括壳体和用于焊接螺柱的螺柱夹持器；焊接单元；第一电缆，其用于将焊接电流从焊接单元引导至焊枪；第二电缆，其用于将焊接电流从基底引导至焊接单元；气体容器；以及气体管线，其用于将气体从气体容器引导至螺柱夹持器，其特征在于气体容器由焊接单元承载。

Description

焊接装置和焊接方法

技术领域

本发明总体上涉及一种用于将螺柱紧固到基底上的装置和方法，以及这种螺柱。

背景技术

目前已知多种装置和方法，可以在不同应用场景下将各种螺柱紧固到基底上。例如，使螺柱与基底接触，并向其施加电流。电流一旦在螺柱和基底之间流动，就会使螺柱从基底上提升，形成电弧。进而，所释放的能量会导致螺柱和基底的材料出现部分液化。然后切断电流，并将螺柱浸入被液化的材料中直到该材料冷却并变成固体。然后，以整体粘合的方式将螺柱连接至基底。

为了提供在足够短的时间内使螺柱和基底的材料液化所需要的能量，已知的装置会产生强度非常高的电流，并使用具有相应额定值的电缆将其馈送到螺柱中。为了避免液化的材料发生氧化，众所周知，使用惰性气体包围螺柱和基底之间的接触区域。

例如，在建筑物构造或船舶建造的应用场景中，使用各种尺寸的螺纹螺柱，使用各种尺寸的拧紧物体的螺纹螺柱以将物体紧固到基底上。这种紧固方法的一些参数(诸如，例如电流的持续时间和电功率)将由用户在装置上设置，以适配所使用的螺柱。由于用户最终借助于目视检查，对螺柱和基底之间的连接质量进行评估。因此，该连接质量还取决于用户的经验和能力。

发明内容

本发明的目的是提供一种装置和/或方法，利用该装置和/或方法能够更容易地完成和/或改进螺柱到基底的紧固。

该目的在以下将焊接螺柱焊接至基底的装置的情况下得到实现，该装置具有：焊枪，其包括用于焊接螺柱的螺柱夹持器；焊接单元；气体容器；气体管线，其用于将气体从气体容器引导至螺柱夹持器；阀门，其布置在气体管线中；以及控制装置，其用于控制阀门，该控制装置用于打开阀门预定时间段，以便使用来自气体容器的气体冲洗气体管线。在一些情况下，自动冲洗气体管线将会减少焊接操作之前的等待时间和/或气体消耗。

一个有利的实施例的特征在于，该控制装置用于在预定时间段已过去时开始焊接操作。一个替代实施例的特征在于，该控制装置用于在预定时间段已过去时，向该装置的用户发送信号通知该装置已准备好焊接操作。

另一个有利的实施例的特征在于，该气体容器由焊接装置、气体管线和/或焊枪承载。

另一个有利的实施例的特征在于，该装置包括气体流量控制装置，其用于控制通过气体管线的气体流量，该气体流量控制装置包括阀门。

另一个有利的实施例的特征在于，该装置包括：第一电缆，其用于将焊接电流从焊接装置引导至焊枪；以及第二电缆，其用于将焊接电流从基底引导至焊接装置。

该目的同样在以下将焊接螺柱焊接至基底的方法的情况下得到实现。在该方法中，提供了一种装置，该装置具有：焊枪，其包括用于焊接螺柱的螺柱夹持器；焊接单元；气体容器；气体管线，其用于将气体从气体容器引导至螺柱夹持器；以及阀门，其布置在气体管线中。将该阀门打开预定时间段，以便使用来自气体容器的气体冲洗气体管线，并且在来自气体容器的气体在焊接螺柱周围流动的同时，将焊接螺柱焊接至基底上。

一个有利的实施例的特征在于，在预定时间段已过去时，开始将焊接螺柱焊接至基底上。一个替代实施例的特征在于，在预定时间段已过去时，向装置的用户发送信号通知该装置已准备好焊接操作。

附图说明

下面结合附图，根据示例性实施例对本发明进行更详细的说明，其中：

图1示意性地示出了焊接装置。

具体实施方式

图1示意性地示出了用于将焊接螺柱20焊接至基底30的焊接装置10。焊接螺柱20的材料和基底30的材料均具有导电性，特别地均为金属的。焊接装置10包括：焊枪40，其具有形成为按钮开关的触发开关41；焊接单元50，其具有壳体51；第一电缆61；第二电缆62，其具有连接端子63；供电电缆64，例如，其形成为电力电缆；电气通信线路65；气体容器70，其形成为气体罐或气体瓶；以及气体管线72，其形成为气体软管。

第一电缆61用于通过焊接单元50为焊接螺柱20供应电流。第二电缆62用于在将连接端子63夹紧到基底30上时，将基底30电连接至焊接单元50。当焊接螺柱20与基底30接触时，电路闭合，从而能够通过焊接单元50将例如形成为直流(DC)电流或交流(AC)电流的焊接电流施加到焊接螺柱20。为此目的，焊枪40包括在图1中未示出的焊接电流接触元件。焊接单元50包括未示出的用于将来自供电电缆64的电流转换成焊接电流的装置，该装置包括例如电容器、晶闸管、具有绝缘栅电极的双极晶体管或来自电力电子器件的其他部件，并且还包括具有微处理器的相关联的控制单元，以便提供所需电压和电流强度的焊接电流。

焊接单元50具有：输入装置51，其具有致动元件52；以及输出装置53，其具有视觉显示元件54和无线传输单元。输入装置51用于由焊接装置10的用户输入使用焊接装置10执行的焊接方法的参数，诸如，例如焊接电流的电压、电流强度、功率和持续时间，螺柱的位置和速度等。输出装置53用于向用户输出信息，诸如，例如关于焊接方法的参数的信息、关于焊接方法的检测到的排放或其他变量的信息、关于焊接操作的质量的信息、关于改进焊接操作的措施的信息、关于检测到的焊接螺柱的特性的信息、或从上述变量中得出的信息、和/或清洁和/或维护焊接装置10(特别是焊枪40)的建议或指令。

通信线路65用于焊枪40(特别是图1中未示出的焊枪40的控制装置)与焊接单元50(特别是控制单元和/或输入装置51和/或输出装置53)之间的通信。借助于这种通信，例如，完成了关于焊接操作的参数的信息交换，以便例如实现或促进焊接电流与焊接螺柱20的运动的同步。在未示出的示例性实施例的情况下，以无线的方式(如通过无线电)或借助于承载焊接电流的第一电缆，进行焊枪与焊接单元之间的通信。

焊枪40具有带有开口46的壳体42，带有触发开关41的手柄43从该壳体中伸出。焊枪40还具有螺柱夹持器44，焊接螺柱20在焊接操作期间被夹持在该螺柱夹持器44上。为此目的，螺柱夹持器包括例如两个、三个、四个或更多个未详细示出的弹性臂，焊接螺柱20借助于夹紧配合插入并夹持在弹性臂之间。焊枪40还具有用于将焊接电流施加到焊接螺柱20的焊接电流接触元件，该焊接电流接触元件例如以一个或多个弹性臂的形式集成在螺柱夹持器44中。

焊枪40还具有控制装置99，其用于控制焊枪和焊接单元50的各个部件和装置。控制装置99用于控制焊接操作的一个或多个参数。为此目的，控制装置99包括各种电子部件，诸如，例如一个或多个微处理器、一个或多个临时或永久数据存储器等。

焊枪40还具有形成为第一提升磁体的螺柱提升装置。当致动螺柱提升装置时，该螺柱提升装置以远离开口46的力向后(在图1中向上)作用在螺柱夹持器44上。经由未示出的信号线，控制装置99与螺柱提升装置通信，以便控制螺柱提升装置，特别是致动螺柱提升装置和停止螺柱提升装置活动。

焊枪40还具有形成为弹簧元件或第二提升磁体的螺柱沉浸装置。当致动螺柱沉浸装置时，该螺柱沉浸装置以朝向开口46的力向前(在图1中向下)作用在螺柱夹持器44上。经由未示出的信号线，控制装置99与螺柱沉浸装置通信，以便控制螺柱沉浸装置，特别是致动螺柱沉浸装置和停止螺柱沉浸装置活动。如果螺柱沉浸装置形成为弹簧元件，则在通过螺柱提升装置向后移动螺柱夹持器时，该弹簧元件优选地被张紧。因此，只要停止螺柱提升装置活动，弹簧元件就会向前移动螺柱夹持器。

气体管线72用于为焊接螺柱20和基底30之间的接触区域供应来自气体容器70的惰性气体，以避免接触区域在焊接操作期间被来自周围区域的氧气氧化。气体管线72将惰性气体引导至螺柱夹持器44。

焊接装置50具有气体容器容纳部73，该气体容器容纳部73布置在壳体51中并且气体容器70可替换地收纳在其中，从而通过焊接单元50承载气体容器70。在未示出的实施例的情况下，气体容器附接至(特别地，紧固至)焊接单元外部，例如附接至焊接单元的壳体上。气体管线72具有气体连接元件74，该气体连接元件74布置在气体容器容纳部73上，用于将气体容器70连接至气体管线72。此外，焊接装置10(特别是焊接单元50)具有形成为阀门(特别地，电磁阀)的气体流量控制装置75，用于控制通过气体管线72的气体流量。例如，通过设置的气体流量控制装置75的横截面面积，或者通过设置的气体流量控制装置75的一个或多个开相的持续时间或频率，对气流进行控制。优选地，气流控制与焊接操作的其他参数和/或气体管线72中的气体量相匹配。

气体流量控制装置75完全布置在壳体51中，由焊接单元50承载，并且用于控制流向焊接螺柱20与基底30之间的接触区域的气流。气体流量控制装置75包括可控阀门，该可控阀门例如由控制装置99控制。此外，控制装置99用于将阀门打开预定时间段，以便使用来自气体容器的气体冲洗气体管线72，并且在预定时间段已过去时开始焊接操作或者向焊接装置10的用户发送信号通知焊接装置10已准备好焊接操作。在一些情况下，自动冲洗气体管线72减少了焊接操作之前的等待时间和/或气体消耗。

此外，焊接装置10(特别是焊接单元50)具有用于气体容器70的填充水平检测装置76。优选地，填充水平检测装置76完全布置在壳体51中并且由焊接单元50承载。填充水平检测装置76包括：压力传感器，其布置在气体管线72中，例如布置在气体连接元件74上，用于测量气体容器的内部压力；以及数据处理装置，其对已经进行的焊接数量进行检测。在未示出的示例性实施例的情况下，填充水平检测装置包括传感器，该传感器特别用于测量气体容器的重量或惰性、在气流控制期间的压力或温度梯度、气体容器的声学响应等。附加地或另选地，填充水平检测装置76包括：存储介质，其附接至气体容器70；和数据处理装置，其由焊接单元承载，并且适合于将关于气体容器70的填充水平的信息存储在存储介质上，和/或适合于从存储器中读取此类信息，和/或适合于借助于输出装置53(例如，其显示元件54)输出此类信息。

在利用焊接装置10的焊接方法的情况下，首先提供基底30和螺柱20。在进一步的步骤中，用户经由输入装置输入例如关于后续焊接操作的所需的参数的信息。在进一步的步骤中，借助于第一电缆61和第二电缆62，通过焊接单元50将焊接螺柱20与基底30之间的焊接电流施加到焊接螺柱20上。在进一步的步骤中，在保持焊接电流在焊接螺柱20与基底30之间流动的同时，借助于螺柱提升装置将焊接螺柱20从基底提升，从而在焊接螺柱20与基底30之间形成电弧。特别地，电弧产生的热量使焊接螺柱20和/或基底30的材料之后发生部分液化。在进一步的步骤中，借助于螺柱沉浸装置，将焊接螺柱20浸入到焊接螺柱20或基底30的被液化的材料中。然后，焊接螺柱20或基底30的被液化材料固化，从而使焊接螺柱20以整体粘合的方式连接至基底30。

为了使用来自气体容器70的气体对气体管线72进行冲洗，将气体流量控制装置75的阀门打开预定时间段，并且在来自气体容器70的气体在焊接螺柱20周围流动的同时，将焊接螺柱20焊接至基底30。在预定时间段已过去时，开始将焊接螺柱20焊接至基底30。另选地，预定时间段已过去时，向焊接装置10的用户发送信号通知该装置已准备好进行焊接操作。优选地，这种对气体管线的自动冲洗始终在(特别是只在)接通焊接装置10时、和/或长时间静止后、和/或更换部分气体管线72之后进行。

各个方法步骤通过控制装置99进行控制，该控制装置还特别对焊接方法的参数(诸如，例如焊接电流的电压、电流强度和持续时间、或螺柱运动的时间点和速度、或螺柱位置、或通过气体管线72的气体流量进行控制。此外，对气体容器70的填充水平和已经执行的焊接数量进行检测、存储和输出。

已经根据用于将第一物体紧固至第二物体的装置和用于这种装置的生产方法的示例，对本发明进行了描述。还可以在单个紧固装置或单个生产方法的范围内，根据需要将所描述的实施例的特征彼此组合。应当指出，根据本发明的装置和根据本发明的方法还适用于其他目的。

Claims (9)

1.一种用于将焊接螺柱焊接至基底的装置，所述装置具有：焊枪，其包括用于所述焊接螺柱的螺柱夹持器；焊接单元；气体容器；气体管线，其用于将气体从所述气体容器引导至所述螺柱夹持器；阀门，其布置在所述气体管线中；以及控制装置，其用于控制所述阀门，所述控制装置用于将所述阀门打开预定时间段，以便使用来自所述气体容器的气体冲洗所述气体管线。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制装置用于在所述预定时间段已过去时，开始焊接操作。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制装置用于在所述预定时间段已过去时，向所述装置的用户发送信号通知所述装置已准备好焊接操作。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，所述气体容器由所述焊接单元、所述气体管线和/或所述焊枪承载。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，进一步包括：气体流量控制装置，其用于控制通过所述气体管线的气体流量，所述气体流量控制装置包括所述阀门。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，进一步包括：第一电缆，其用于将焊接电流从所述焊接单元引导至所述焊枪；和第二电缆，其用于将所述焊接电流从所述基底引导至所述焊接单元。

7.一种用于将焊接螺柱焊接至基底的方法，所述方法具有如下步骤：

a)提供一种装置，所述装置具有：焊枪，其包括用于所述焊接螺柱的螺柱夹持器；焊接单元；气体容器；气体管线，其用于将气体从所述气体容器引导至所述螺柱夹持器；以及阀门，其布置在所述气体管线中，

b)将所述阀门打开预定时间段，以便使用来自所述气体容器的气体冲洗所述气体管线，以及

c)在来自所述气体容器的气体在所述焊接螺柱周围流动的同时，将所述焊接螺柱焊接至所述基底。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，步骤c)在所述预定时间段已过去时开始。

9.根据权利要求7所述的方法，其中，在所述预定时间段已过去时，向所述装置的用户发送信号通知所述装置已准备好焊接操作。

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