【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及应变计，特别地涉及用于对焊枪上的力进行确定的应变计，该焊枪用于在自动组装线中进行点焊。
技术介绍
1、在诸如车身等之类的尺寸产品的工业生产中，接触点焊被用于将金属零部件彼此紧固并且使用焊接工具来实现。更常见的是，工具是焊枪，该焊枪包括至少一个或两个可移动电极，该可移动电极是由至少一个电致动器驱动的。从专利文献fr2872073a1(2005年12月30日公布，b23k11/255)已知的是，焊枪对要被焊接的工件的夹持力是经常观察到的焊接参数之一，焊接参数随时间的变化允许得出与焊接质量有关的结论。由于电极所产生的力是与焊接时在焊枪的臂部上发生的变形成正比的，因此应变计被用于对上述参数进行测量。专利文献fr2872073a1描述了用于将应变计安置在焊枪的臂部上的实施方式中的一个实施方式。通常，焊枪被安装在工业操纵器(在下文中称为机器人)上，该工业操纵器使焊枪在焊点之间的空间中移动。为了对车身进行焊接，焊枪将车身的一部分压紧，然后数万安培、例如50千安的焊接电流流过焊枪的电极。当电流流动时，产生了电磁场，该电磁场可能干扰电子装置——对输入信号和输出信号的感应和传导干扰，例如对布置在焊枪上的力传感器的信号的感应和传导干扰。对工业机器人进行驱动的马达和焊枪的电驱动装置也形成额外的干扰。此外，对车身进行组装的一个焊接单元可以包括多个这种机器人和焊枪。焊枪的数量取决于车身的尺寸、焊点的数量和焊接单元所需的性能，这些通常尽量最大化。因此，具有自动组装线的车间包括许多装置，在对车身进行焊接时，这些装置形成高强度磁场。
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3、当使用电路和软件滤波工具来将有用信号和噪声分离时，进入放大器且然后进入所述滤波器的信号的质量是非常重要的，这是因为实际的值与测量的值之间的延迟时间取决于信号质量。特别地，用于处理的噪声信号越多，将有用信号和噪声分离所需的时间将会越多，并且因此，测量时实际发生作用的力与作为测量结果被记录的值之间的延迟将会越大。延迟时间直接影响反馈系统的操作速度。在焊接之前，电极朝向工件移动(或者一个电极移动，这取决于焊枪的移动电极的数量)并且以预定的力对工件进行压紧。为了以最少时间执行焊接循环，需要使电极至工件的运动时间最小化。为了在电极触及工件中的一个工件的表面之后使电极的移动速度快速降低，需要快速地确定接触位置。作为示例，这是根据力传感器信号的变化来执行的。如果电极太晚地减速，则电极将以高速度撞击工件并且损坏工件，从而产生缺陷，需要重建工件或将工件丢弃掉。因此，延迟影响了焊接循环的持续时间以及焊接单元的整体性能。应当指出的是，如果没有提供电极之间的在所需公差内的力，则焊点的质量降低——当对工件的夹持力过高时，工件与电极之间的电阻会变得过低，并且焊接电流不会充分地对金属进行加热，由此焊接熔核变得与其应该的大小相比更小。当对工件的夹持力过低时，相反地，工件与电极之间的电阻将会过高，从而将导致材料过热、材料在工件之间飞溅以及工件的可能燃烧。上面列出的所有都是有缺点的产品。为了确认焊点的质量，在线上执行选择性的破坏性或非破坏性焊点质量控制，这降低了焊接单元和生产线的性能。因此，重要的是改进从应变计接收到的信号质量(减少噪声出现)，以确保焊接单元的高性能。
4、当进行焊接时，在焊接电流流过工件的同时，需要保持对工件的夹持力在一定公差内或将对工件的夹持力改变成处于一定公差内。为此，对工件的夹持力是通过焊枪电极的机电驱动装置的控制系统、例如使用变频器来调节的。在形成焊点的焊接熔核的区域中对工件的金属进行加热和膨胀的步骤中，工件的金属的刚性降低，从而导致：电极对工件的夹持力降低、工件与电极之间的电阻增加、对工件的材料的加热增加、工件之间出现间隙以及工件材料通过间隙飞溅，而这些使焊点的强度降低。为了防止焊接质量劣化，根据是否需要增加或减少对工件的夹持力，通过使电极沿一个方向或另一方向移动来将夹持力保持处于恒定水平。实际力与测量力之间的延迟越长，控制系统将电极位置改变就越晚，并且焊接不良的风险就越大。因此，重要的是，确保应变计的正确操作以提供对夹持力的及时调节，从而提高焊接质量并减少对夹持力的控制量。
5、在所考虑的条件下，使用下述应变计是合理的：该应变计具有数据输出数字接口以及焊枪上的实际夹持力参数与测得的夹持力参数之间的最小时间延迟。此外，该应变计应当具有小的尺寸、生产技术先进且具有最低成本。从专利文献ep3489647b1(2019年5月29日公开，g01l1/2218)中已知一种应变计，该应变计被设计成在高力下使用而不会降低该应变计的测量精度。
6、特别地，专利文献ep3489647b1公开了一种力传感器布置结构，其中，应变计和用于将在应变计引线处测得的电压转换成数字信号的板被布置在一个容积部中，这允许减小力传感器的尺寸。这种传感器可以被安装在焊枪的臂部上以对力进行测量。然而，已知的解决方案具有对由在用于组装车身的车间中进行操作的设备所产生的噪声的抵抗力降低的缺点，这是由于这样的事实：将应变计和转换板覆盖的壳体是未与作为传感器的可变形本体并且具有与应变测量对象紧固的紧固元件的壳体部分电连接的。此外，力传感器的壳体与焊枪的臂部之间缺乏隔离导致抗噪声能力下降，而这在焊接电流流过这些枪的臂部时会导致对转换板的输入信号以及转换板的转换电路的元件的拾取。
7、应该指出的是，存在基于压电效应的力传感器。为了在焊枪上进行操作，这种传感器具有与焊枪隔离的壳体。然而，这种要求是由于这种力传感器的设计特征而产生的。在压电传感器中，当对石英板件施加压力时，通常，负电位被发送至测量电路，并且正电位被发送至壳体，因此，为了避免电荷泄漏，需要将传感器壳体与测量对象隔离。
8、从专利文献ep0319176b1(1989年6月7日公开，g01g3/14)中已知一种具有数字信号输出的重量测量传感器。该传感器具有大的尺寸，并且桥接电路将模拟信号供应至前置放大器(图上的位置92)，并且然后以单端模式被供应至模拟滤波器(非对称形式的信号传输)。在这种接通中，模拟信号对共模和串扰干扰暴露是最敏感的。因此，为了在反馈系统中获得操作所需的精度，需要额外的软件滤波，这又增加了焊枪上的实际力与作为测量结果而被记录的值之间的延迟，从而导致操作速度慢并且因此导致性能降低，使得不可能在自动化生产中使用该传感器来对点焊工艺过程中的力参数进行控制。
9、从专利文献us5088330a(1992年2月本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于焊枪的应变计，所述应变计包括：
2.根据权利要求1所述的应变计，其中，所述力数据输出装置(4)的所述接地线是经由铁氧体珠状件而被连接至公共接地总线。
3.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的应变计，其中，所述感测元件(5)包括一个电阻式应变传感器，或者，所述感测元件(5)包括组合成应变计桥接件的至少两个电阻式应变传感器。
4.根据权利要求1或3所述的应变计，其中，所述感测元件(5)具有附加的屏蔽件，所述附加的屏蔽件被构造为薄的铜板件(12)，所述铜板件(12)在所述减薄部(8)的上方附接至所述壳体(1)的内表面使得所述铜板件(12)和所述减薄部(8)在所述壳体(1)的所述屏蔽空间内形成单独的屏蔽空间。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的应变计，所述应变计还包括金属管，所述金属管用于对所述应变计的线缆入口进行屏蔽，所述金属管用作波导并且防止感应干扰通过所述线缆入口传播。
6.根据权利要求1所述的应变计，其中，将所述感测元件(5)与所述力数据输出装置(4)连接的所述通信线(6)具有被构造为金属编织件的单独的屏
7.根据权利要求1所述的应变计，其中，所述通信线(6)包括位于所述感测元件(5)与所述力数据输出装置(4)之间的阻尼弯曲部(15)，其中，所述阻尼弯曲部(15)防止在所述通信线(6)中产生的机械应力对所述感测元件(5)产生影响。
8.根据权利要求1所述的应变计，其中，所述壳体(1)的在内部上安装有所述感测元件(5)的所述部分(2、3)具有用于对所述壳体支撑件(7)进行安装的位于外部的槽(19)，其中，在所述应变计在压缩状态下进行操作的情况下，所述壳体支撑件(7)抵靠所述槽(9)的内端部面(10)，以及在所述应变计在拉伸状态下进行操作的情况下，所述壳体支撑件(7)抵靠所述槽(9)的外端部面(11)，其中，所述槽(9)的所述内端部面(10)是被布置成更靠近所述应变计的中部的端部面。
9.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的应变计，其中，所述壳体支撑件(7)的高度取决于以下两项：布置在所述应变计的操作范围附近的产生干扰的设备的数量；以及所产生的电磁干扰的强度。
10.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的应变计，其中，所述壳体(1)的所述部分(2、3)是通过交叠部进行连接的，从而允许对所述壳体(1)的所述内部屏蔽空间进行密封。
11.根据前述权利要求1至8中的一项或更多项所述的应变计，其中，所述壳体(1)的所述部分(2、3)是通过两对螺纹件(24、25)来紧固的，使得所述两对螺纹件(24、25)的旋紧扭矩是相同的，从而将所述壳体(1)的所述部分(2、3)彼此刚性地固定。
12.根据权利要求1至10中的一项或更多项所述的应变计，其中，所述壳体(1)的所述部分(2、3)是通过两对螺纹件(24、25)来紧固的，使得所述两对螺纹件(24、25)的旋紧扭矩是不同的，并且第一对螺纹件(25)的旋紧扭矩将所述壳体(1)的所述部分(2、3)相对于彼此的运动刚性地固定，其中，第二对螺纹件(24)的旋紧扭矩是较低的并且在所述应变计变形时允许所述壳体(1)的所述部分(2、3)相对于彼此移动，以及在所述壳体(1)与所述第二对螺纹件(24)中的螺纹件的头部之间安装有弹性件，所述弹性件产生将所述壳体(1)的所述部分(2)向所述部分(3)按压的受控按压力并且确保在所述壳体(1)的所述部分(2)与所述部分(3)之间没有间隙。
13.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的应变计，其中，所述力数据输出装置(4)是借助于支撑件(17)和两对螺纹件(16、16a)而被刚性地固定至所述壳体(1)的所述部分中的一个部分的。
14.根据权利要求1至12中的一项或更多项所述的应变计，其中，所述力数据输出装置(4)是借助于支撑件(17)和第一对螺纹件(16)而被刚性地固定至所述壳体(1)的所述部分中的一个部分的，同时在所述支撑件(17)与第二对螺纹件(16a)之间安置有弹性件，所述弹性件提供将所述力数据输出装置(4)向所述支撑件(17)按压的受控按压力，并且所述壳体(1)的变形的所述部分(2)能够相对于所述力数据输出装置(4)移动。
15.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的应变计，其中，所述壳体支撑件(7)的所述非导电材料是具有高刚性的材料，比如，所述壳体支撑件(7)的所述非导电材料是陶瓷。
...【技术特征摘要】
1.一种用于焊枪的应变计，所述应变计包括：
2.根据权利要求1所述的应变计，其中，所述力数据输出装置(4)的所述接地线是经由铁氧体珠状件而被连接至公共接地总线。
3.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的应变计，其中，所述感测元件(5)包括一个电阻式应变传感器，或者，所述感测元件(5)包括组合成应变计桥接件的至少两个电阻式应变传感器。
4.根据权利要求1或3所述的应变计，其中，所述感测元件(5)具有附加的屏蔽件，所述附加的屏蔽件被构造为薄的铜板件(12)，所述铜板件(12)在所述减薄部(8)的上方附接至所述壳体(1)的内表面使得所述铜板件(12)和所述减薄部(8)在所述壳体(1)的所述屏蔽空间内形成单独的屏蔽空间。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的应变计，所述应变计还包括金属管，所述金属管用于对所述应变计的线缆入口进行屏蔽，所述金属管用作波导并且防止感应干扰通过所述线缆入口传播。
6.根据权利要求1所述的应变计，其中，将所述感测元件(5)与所述力数据输出装置(4)连接的所述通信线(6)具有被构造为金属编织件的单独的屏蔽件。
7.根据权利要求1所述的应变计，其中，所述通信线(6)包括位于所述感测元件(5)与所述力数据输出装置(4)之间的阻尼弯曲部(15)，其中，所述阻尼弯曲部(15)防止在所述通信线(6)中产生的机械应力对所述感测元件(5)产生影响。
8.根据权利要求1所述的应变计，其中，所述壳体(1)的在内部上安装有所述感测元件(5)的所述部分(2、3)具有用于对所述壳体支撑件(7)进行安装的位于外部的槽(19)，其中，在所述应变计在压缩状态下进行操作的情况下，所述壳体支撑件(7)抵靠所述槽(9)的内端部面(10)，以及在所述应变计在拉伸状态下进行操作的情况下，所述壳体支撑件(7)抵靠所述槽(9)的外端部面(11)，其中，所述槽(9)的所述内端部面(10)是被布置成更靠近所述应变计的中部的端部面。
9.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的应变计，其中，所述壳体支撑件(7)的高度取决于以下两项：布置在所述应变计的操作范围附近的产生干扰的设备的数量；以及所产生的电磁干扰的...
【专利技术属性】
技术研发人员：米哈伊尔·费多索夫斯基，弗拉迪米尔·德米特里耶维奇·阿加尔科夫，
申请(专利权)人：迪亚孔特责任有限公司，
类型：发明
国别省市：
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