用于檢測焊槍電極的質(zhì)量的光學(xué)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于檢測點焊電極的狀態(tài)的光學(xué)傳感器裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，在點焊設(shè)備中，焊槍的電極隨著使用而磨損、變形并且受到金屬殘余物和氧化物沉積的污染。因此，必須常常糾正電極，以重新獲得干凈且合適的表面。眾所周知，需要去除形成在電極表面上的一定厚度的污染物。污染物沉積的厚度影響電極的總體導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。此外，電極的形狀和尺寸對于焊接的所謂“透鏡”的尺寸具有決定性影響。如果電極端太寬，則在待焊接在一起的兩個金屬片的表面之間的界面處不能實現(xiàn)充分熔接。
[0003]通常，在電極超過某個尺寸時，操作人員通過增大穿過電極的電流的強度來補償。增大的電流造成多個不利的因素。首先，電流增大造成冷卻液過熱以及焊接的電極端隨后放大。過熱造成電極硬度減小及其機械特征退化。與此同時，發(fā)生“迅速增長”的現(xiàn)象，即，電極的直徑增大，并且與此同時，污染物的沉積也增多。
[0004]在本技術(shù)領(lǐng)域中，需要對沉積在電極上的材料的去除進行優(yōu)化。迄今為止，根據(jù)與修整階段的持續(xù)時間以及焊槍關(guān)閉其在修整單元上的電極的夾緊力有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)化參數(shù)，定期執(zhí)行修整工藝。在時間和力方面，標(biāo)準(zhǔn)的參數(shù)表示在大部分情況下合適的折中方案。然而，在沒有了解應(yīng)去除的電極的表面層的精確厚度的情況下進行材料的去除。
[0005]另外，迄今為止，通過無差別的方式對陽極和陰極進行修整。由于在陰極上發(fā)生污染物的較大沉積，所以為了優(yōu)化電極持續(xù)時間和操作，與陽極相比，應(yīng)更大的程度地從陰極中去除沉積物。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]因此，本發(fā)明的一個主要目標(biāo)在于知曉待去除的表面層的厚度，以便通過優(yōu)化的方式執(zhí)行修整，即，使用預(yù)定的壓力(例如，150daN)調(diào)節(jié)修整時間(例如，3毫秒)，從而僅去除氧化物沉積，并且保留依然不受污染的電極的材料。
[0007]修整優(yōu)化延長了電極的使用壽命。因此，這涉及減少停止生產(chǎn)線以便更換磨損的電極所需要的閑置時間。生產(chǎn)線的停止涉及經(jīng)濟損失，如果實際上不需要重新調(diào)整或更換電極，則有時甚至可以不需要停止生產(chǎn)線。
[0008]還需要保持焊接參數(shù)恒定，尤其是保持所應(yīng)用的電流的強度以及焊槍的關(guān)閉和焊接時間恒定，使得這些參數(shù)始終正確并且符合優(yōu)化的標(biāo)準(zhǔn)。首先，應(yīng)避免電流強度或者電流應(yīng)用的持續(xù)時間的不適當(dāng)?shù)淖兓斐扇毕莺附拥娘L(fēng)險。因此，本發(fā)明的另一個目標(biāo)在于防止或者減少維修的需要，以便設(shè)定正確的焊接參數(shù)(電流、時間)。
[0009]人工操作量的減少也是有利的，這是因為其降低了發(fā)生事故的風(fēng)險。因此，本發(fā)明的另一目標(biāo)在于提高在焊接線路上工作的人員的安全性。
[0010]本發(fā)明的另一目標(biāo)在于減少焊接線路的功耗并且減少CO2排放。
[0011]本發(fā)明的另一個目標(biāo)在于保證焊接質(zhì)量。目前，現(xiàn)代焊接系統(tǒng)的質(zhì)量控制僅能夠保證產(chǎn)生符合某些參數(shù)(電流強度、關(guān)閉焊槍的時間、和力或壓力)的焊接。但不能檢測由正常磨損和污染造成的電極狀態(tài)的變化。電極狀態(tài)是影響焊接質(zhì)量的一個主要因素，因此，必須頻繁地執(zhí)行焊接的破壞性試驗。本發(fā)明能夠監(jiān)控和修復(fù)電極形狀以及表面狀態(tài)，能夠允許機動車輛的制造商保證可以影響焊接質(zhì)量的所有主要工藝參數(shù)。這在焊接工藝的可靠性上提供了更大的置信度，并且能夠減少破壞性試驗的頻率。
[0012]本發(fā)明的另一目標(biāo)在于提供一種有用的工具以保證根據(jù)某些焊接參數(shù)(所應(yīng)用的電流的強度、電流的應(yīng)用時間、由焊槍應(yīng)用的夾緊力或壓力)并且使用具有最佳幾何圖形的電極來應(yīng)用焊點。由于保證了焊接，所以質(zhì)量認證可以減少應(yīng)用于規(guī)定的焊接組件中的焊點總數(shù)。目前，電動車輛的生產(chǎn)需要5000到6000個焊點。由于不保證焊點，所以出于安全原因，需要相當(dāng)高百分比的額外焊點。
[0013]本發(fā)明的再另一目標(biāo)在于減少焊點的數(shù)量以及所需要的時間和成本。
[0014]本發(fā)明的另一個目標(biāo)在于允許根據(jù)電極的退化的水平來選擇最合適的修整工具，即，或多或少有侵略性的工具。
[0015]根據(jù)本發(fā)明，通過具有在所附權(quán)利要求中限定的特征的傳感器裝置實現(xiàn)了上述和其他目標(biāo)及優(yōu)點，這將在后文中更好理解?？傊瑐鞲衅餮b置基于光學(xué)反射系統(tǒng)，該系統(tǒng)照亮了電極的尖端面，并且測量了尖端面的反射率以及面積/形狀。通過這種方式，評估作為確定焊接的質(zhì)量的兩個關(guān)鍵因素的尖端面直徑和材料狀態(tài)。傳感器裝置通過CPU生成質(zhì)量電極的數(shù)量測度，優(yōu)選地為百分比形式的在完全干凈且所需要的尖端面直徑與深色的或磨損的或過量直徑(這是不能滿足焊接質(zhì)量要求的狀態(tài))之間的比例。這個信息可能中繼給控制系統(tǒng)并且由控制系統(tǒng)使用，以用于控制尖端調(diào)整計劃。相同的信息還可以用于評估研磨工具的退化或磨損速率?？梢愿鶕?jù)退化狀態(tài)來選擇一種合適類型的工具?？梢韵鄳?yīng)地選擇一種或多或少有侵略性的工具(銑刀)。傳感器裝置可以方便地位于修整器單元附近。傳感器裝置緊接在修整之后或者甚至在修整之前評估電極尖端修整的質(zhì)量。
【附圖說明】
[0016]從本發(fā)明的一些優(yōu)選的非限制的實施方式的下文詳細描述中，使得本發(fā)明的特征和優(yōu)點顯而易見，附圖中:
[0017]圖1是示意性示出光學(xué)傳感器裝置的殼體的立體圖；
[0018]圖2是圖1的殼體的立體圖，其中，為了說明的目的而去除了一些部件；
[0019]圖3是傳感器裝置的一些內(nèi)部部件的立體圖，尤其示出了具有光學(xué)元件的支撐板，該光學(xué)元件用于發(fā)光并獲得一對電極的正面的圖像；
[0020]圖4是示意性示出傳感器裝置的其他內(nèi)部部件的立體圖，尤其示出了具有光學(xué)元件的支撐板，該光學(xué)元件用于發(fā)光并獲得一個電極的側(cè)視圖；
[0021]圖5是示意性示出一對光束的光路的平面圖，其照亮一對電極的正面或尖端；
[0022]圖6是沿著圖5的線V1-VI截取的示意性豎直截面圖，其示出了光路的豎直部分以用于照亮電極的正面；
[0023]圖7是示出電極的正面的圖像的光路的示意圖；
[0024]圖8是沿著圖7的線VII1-VIII截取的示意性截面圖，其示出了由電極的正面的圖像遵循的光路的豎直部分；
[0025]圖9是照亮一個電極的側(cè)面的光束的路徑的示意性平面圖；
[0026]圖10是由攝像頭拍攝的電極的正面或尖端的圖片；
[0027]圖11是由攝像頭拍攝的示出電極的側(cè)視圖的圖片；
[0028]圖12是根據(jù)本發(fā)明的一個替換的實施方式的能夠獲得一對電極的正面的圖像的光學(xué)系統(tǒng)的示意性平面圖；
[0029]圖13是示出用于拍攝電極的正面或尖端的圖像的工作原理的立體圖；
[0030]圖14是示出用于拍攝電極的側(cè)面的圖像的工作原理的立體圖；以及
[0031]圖15是示出用于拍攝電極的正面和尖端的圖像的工作原理的立體圖。
【具體實施方式】
[0032]首先，參照圖1和圖2，標(biāo)號10總體上表示根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的光學(xué)傳感器裝置的殼體。光學(xué)傳感器裝置被設(shè)計為檢測由焊槍攜帶的一對點焊電極的圖像。焊槍是眾所周知的，因此不進行描述或說明。
[0033]殼體10具有一對開口 11、11a，在這個實例中，這一對開口形成在殼體的兩個不同側(cè)面上。由焊槍(未示出)攜帶的兩個電極E1、E2通過開口 11而被引入到裝置中。在圖1和圖2中可見僅一個開口 11;相似的開口 Ila形成在殼體的與側(cè)面12相反的側(cè)面。
[0034]為了防止光、灰塵以及其他雜質(zhì)進入殼體10內(nèi)，開口 IUlla裝有刷條13。在圖2中，僅為了說明的目的而去除了刷條13。
[0035]彼此間隔開的一對座部或測