带有包括弯曲连接元件的补偿单元的点焊钳

摘要

本发明涉及带有钳补偿件的点焊钳(1)，包括钳基体(4)、两条钳臂(6、7)和补偿单元(17)，所述补偿单元活动连接其中一条钳臂(6、7)和所述钳基体(4)，设计成将旋转运动转换为线性运动。所述补偿单元(17)包括驱动单元(18)和连接元件(19)，且所述连接元件(19)具有偏心件，其活动固定到偏心盘(23)，该偏心盘固定到所述驱动单元(18)。根据本发明，这种带有补偿单元(17)的焊钳(1)，为了简单地将旋转运动转换为线性运动，可以通过将所述连接元件(19)设计成带有弯曲的端部区域来实现。

说明书

技术领域

本发明涉及带有钳补偿件的点焊钳，包括钳基体、两条钳臂和补偿单元，该补偿单元活动连接其中一条钳臂与钳基体并设计成将旋转运动转换为线性运动，其中所述补偿单元包括驱动单元和连接元件，且所述连接元件偏心地活动紧固到偏心盘上，而该偏心盘紧固到所述驱动单元。

背景技术

这种类型的点焊钳例如从WO02/078892A1中已知，其中经由驱动单元通过将该驱动单元的旋转运动转换为连接元件的纵向运动来实现补偿运动，所述驱动单元经由偏心推杆与连接元件连接。

从DE10344056A1中也可以获知带有补偿单元的点焊钳，其中补偿驱动件经由偏心驱动件与焊钳的铰接杠杆连接。通过以简单机械装置取代补偿驱动件，该点焊钳还设计成可以省略单独的补偿驱动件。

现有技术中已知存在通过螺纹将旋转运动转换为线性运动的补偿单元。从DE20214970U1中，例如已知存在包括补偿设备的机器人焊钳，其中用电动马达驱动心轴，且由此而来的线性运动用于焊钳钳臂的平衡运动。由于在这种情况下心轴自锁，所以补偿单元设计成包括类似弹簧的弹性元件，从而能中止该补偿运动。

但是，不利的是，补偿单元的这种设计要求额外的弹性元件来中止补偿运动。这样带来结构费用和维护费用升高。而且，这种心轴驱动件引起许多热量问题，这些问题是由心轴驱动件导致的高度摩擦损耗引起的。

发明内容

本发明的目的在于提供带有钳补偿件的点焊钳，其中所述补偿单元以简单的方式将电动马达的旋转运动转换为钳臂的线性运动，即补偿运动。这样将避免现有技术中的缺陷，或者至少缓解这些缺陷。

本发明的目的这样实现：连接元件设计成在端部区域弯曲。补偿单元连接元件的这种设计保证了驱动单元旋转运动向线性运动的优化转换。提供的优势在于，通过曲柄构造实现旋转运动向线性运动转换。另一优势在于，以简单且不复杂的方式实现了这种结构，因此容易维护。

以具有优势的方式，如权利要求2至6所限定的本发明补偿单元的配置防止补偿单元自锁动作，使得不再需要带有弹性作用的额外元件。

以有利的方式将驱动单元布置在钳基体或其中一条钳臂上的方案提供了驱动单元或补偿单元分别灵活布置的可能性。

以具有优势的方式，设置在连接元件上的测量元件保证实现了精确的、与力有关的控制用于精确限定的补偿力。

附图说明

借助附图，将更为详细地解释本发明。其中：

图1是根据本发明包括补偿单元的点焊钳处于起始位置时的简化示意图；

图2是图1所示点焊钳定位在工件处；

图3示出了图1所示的点焊钳的钳臂接触工件；

图4示出了图1所示的点焊钳处于执行电阻焊接过程中；

图5示意性地图示了本发明补偿单元的结构；

图6描绘了图5所示补偿单元位于补偿运动中的一个位置；和

图7描绘了图5所示补偿单元位于补偿运动中的另一个位置。

具体实施方式

图1描绘了用于工件2电阻焊接的点焊钳1，其中点焊钳1优选由机器人操纵。经由机器人法兰盘3来实现该点焊钳的固定，所述机器人法兰盘连接到钳基体4端部。钳基体4另一端配置成让销轴5形成整个点焊钳1的旋转轴，钳臂6和另一条钳臂7分别经由枢转臂8和9围绕该轴旋转安装在销轴5上。钳臂6、7经由主驱动件10彼此连接在销轴5和机器人法兰盘3之间。因此，形成所谓X点焊钳1。在钳臂6、7前部区域，特别是在它们前端，电极保持件11、12各自布置成分别保持电极13、14。

在焊接过程中，待焊接工件2定位在电极13与电极14之间，所述工件例如由部件15和部件16构成。为实施焊接程序，点焊钳1必须首先由机器人定位。为此，点焊钳1位于如图1的张开状态，即在起始位置或原始位置。在图2至4中，图示了点焊钳1直到实现电阻焊操作为止的各个操作步骤。

在机器人能将点焊钳1定位在预固定部件15、16处的焊接位置之前，钳臂6、7必须充分张开。这通过主驱动件10来进行，该主驱动件以基本上径向相对的方式移动钳臂6、7。在张开钳臂6、7的同时考虑部件15、16形状、部件15、16的公差以及机器人的定位精度。

在张开过程中，同样要考虑机器人需要起始点或参考点以便于钳臂6、7以非接触方式进入工件2的焊接位置。参考点例如限定在电极14与部件16接触的平面上。为了让电极14的接触平面实际上包括参考点，则其上安装电极14的钳臂7经由补偿单元17与钳基体4连接。通过适当激活补偿单元17，这通过点焊钳1的控制器来进行，钳臂7或电极14的接触表面被保持在参考点上。从而保证点焊钳1在任何可能的焊接位置将保持在相同的地方。

因此，特别是在机器人定位程序过程中，补偿单元17导致点焊钳1或钳臂6、7恒定地保持在相同位置。因此，机器人容易地，特别是非接触地将点焊钳1和钳臂6、7定位在部件15、16希望焊接的位置。

在定位程序中，参考点或电极14的接触表面定位在部件15、16焊接位置以下限定的距离处，例如2cm处，如从图2所显见。在焊接的地方，电极13、14以这种方式定位，从而基本上正交于待焊接部件15、16延伸。定位完成后，机器人向钳控制器发送信息，接着允许进行电阻焊接。为在部件15、16的焊接地点处实施电阻焊接操作，钳臂6、7彼此相向移动。于是，对于控制补偿单元17存在各种选择。

根据图3，电阻焊接例如这样实施：补偿单元17将钳臂7和电极14向部件16移动，直到电极14以预定力接触部件16为止，所述力经由力传感器确定或通过估算补偿单元17的马达电流来确定。通过适当控制补偿单元17，钳臂7保持在该位置，直到焊接程序结束。此后，主驱动件10向部件15移动钳臂6和电极13，直到在电极13、14之间的部件15、16上施加必要的预定压力为止，如从图4所显见。接着，从焊接装置供应的限定电流经由电极13、14传导，用来实施部件15、16的电阻焊接。

同样可以让电阻焊接操作以这样的方式进行：由主驱动件10将钳臂6移向部件15，直至基本上相应于电极14和部件16之间的距离，即例如2cm。接着，优选在点焊钳1预定闭合角度使补偿单元17不起作用或者例如切换成无电流。因而钳臂6、7居中于工件2上，使主驱动件10施加必要的预定压力来实施电阻焊接。借助这种移动，通过补偿单元17的间隙，可以实现被补偿单元17啮合的钳臂6或7自由移动，从而保证电极13、14自动靠接在部件15、16上。

在执行电阻焊接的进一步变型方案中，以这样的方式控制补偿单元17，以使例如补偿单元由预定电流提供动力。该电流水平经过选择，以使点焊钳1保持在其位置上，同时可以在受限范围内移动。这样能让补偿运动中止，从而防止工件2或者部件15、16的任何变形。如上所述，钳臂6、7仍然居中于工件2上，主驱动件10施加必要的预定压力来执行电阻焊接。

完成电阻焊接操作之后，点焊钳1或钳臂6、7返回到其起始位置，如图2所示。还可以将点焊钳1返回到其原始位置，如图1所示。而且，在返回到如图1或2所示的位置之后，点焊钳1可以移动到部件15、16的下一个焊接位置。

根据本发明，用来执行所述电阻焊接的变型方案中的补偿单元17设计成使得补偿单元17包括驱动单元18和偏心布置在驱动单元18上的连接元件19。连接元件19因此致使驱动单元18的旋转运动转换为钳臂6、7的线性运动。通过适当控制驱动单元18，使补偿单元17的补偿运动实现必要的中止。因此提供了结构简单的补偿单元17，使得维护费用最少。

根据本发明的补偿单元17的配置显见于图5。图6和7描绘了用于补偿运动的补偿单元17处于不同位置。

补偿单元17的驱动单元18基本上包括电动马达20和齿轮21，优选为行星齿轮。驱动单元18特别是电动马达20经由轴22进行旋转运动，该旋转运动经由连接元件19转换为线性运动。为此，偏心盘23紧固安装到轴22上，偏心盘23经由设置于其中部的凹部24借助例如由螺丝和盘形成的紧固装置25以旋转固紧的方式紧固到轴22上。偏心盘23因此相应于轴22旋转。而且，杠杆26布置在偏心盘23上，该杠杆包括用来紧固连接元件19的孔27。孔27偏心布置在偏心盘23上，致使偏心盘23的旋转运动经由紧固到孔27中的连接元件19转换为线性运动，即补偿运动。

如图6和7中显见，偏心盘23在旋转范围28，例如90°的旋转范围的旋转以及杠杆26将基本上进行这种补偿运动。在优选方式中，旋转范围28位于杠杆26的270°位置和杠杆26的360°度位置之间，所述270°位置即垂直位于凹部24以下的下端位置29，而所述360°度位置即凹部24水平方向的上端位置30。为了能让连接元件19将旋转运动转换为线性运动，连接元件相应进行塑形。因此，连接元件19包括两个形状。紧固到杠杆26的端部区域弯曲成基本上相应于偏心盘23，其上设置孔31。所述孔31经由销32将连接元件19旋转紧固到杠杆26的孔27中。为此，连接元件19弯曲的端部区域包括凹部，该凹部相应于杠杆26配置。因此，连接元件19弯曲的端部区域包围杆26。在连接元件19上与该弯曲的端部区域相对的端部区域设计成腹板33。腹板33例如用来活动连接到钳基体4。在优选方式中，借助有眼螺栓或例如通过螺纹可拆卸地连接到腹板33的连杆来实现腹板33的活动连接。利用所述螺纹，还易于进行距离调节。为了将有眼螺栓34紧固到腹板33，后者包括内螺纹，其中另外采用螺母35用作所谓埋头螺母固定。补偿单元17的这种配置允许将驱动单元18以及紧固到轴22的偏心盘23的旋转运动经由旋转安装并紧固到杠杆26的连接元件19而转换为线性运动。为此，驱动单元18例如安装到钳臂7，并且与连接元件19的腹板33相连接的有眼螺栓34紧固到钳基体4。同样，驱动单元18可以紧固到钳臂6，或者有眼螺栓34可以紧固到其中一条钳臂6、7，而驱动单元18以相应方式紧固到钳基体4。这样将保证所需补偿运动与补偿单元17的布置无关。

通过提升或降低驱动单元18来进行钳臂7的补偿运动，该驱动单元安装在钳臂7的纵向轴线上。因此，有眼螺栓34构成用于补偿单元17的静止但是可旋转的枢轴。

为使电动马达20以尽可能低的力输出通过补偿单元17来提升和降低钳臂6、7，需要对补偿单元17进行调节。基本上在旋转范围28内提供电动马达20的最小力输出。因此，具有优势的是电动马达20和杠杆26用于补偿运动的旋转运动，即从参考点直到接触部件16的运动，发生于旋转范围28内。

机器人需要参考点来定位点焊钳1，所述参考点已知例如构成电极14的接触平面。从参考点获得钳臂7的位置，驱动单元18经由角撑架36紧固到该位置，该角撑架包括几个部件。由此获得连接元件19的长度，该长度分别经由有眼螺栓34和设置于腹板33中的内螺纹调节。在连接元件19弯曲的端部区域可以紧固到杠杆26上，位于杠杆26上端位置30区域中的时候，已经调节好正确的长度。为了将孔31紧固到孔27，偏心盘23相应固定到轴22，或通过适当控制电动马达20来定位。对于参考点来说，杠杆26的位置例如靠近上端位置30，正如图6所显见。对于参考点来说，同样可以让杠杆26的位置位于旋转范围28的中部区域。

补偿运动完成之后，即电极14的接触表面接触部件16时，因此实现了杠杆26的位置处于旋转范围28的中部区域，如图7所示。对于参考点来说，作为杠杆26的位置的函数，补偿运动之后，还可能导致杠杆26的位置靠近旋转范围28的下端位置29。

调节补偿单元17之后，即杠杆26在旋转范围28内移动时，可以进行电阻焊接。借助这种调节，也可以限定参考点并使之为机器人控制器所知。机器人控制器依次与点焊钳1和补偿单元17的控制器(即钳控制器)以及焊接装置的控制器相关联。

因此，该机器人可以将点焊钳1定位在电阻焊接部件15、16的焊接位置。此后，开始控制驱动单元18和电动马达20，使得其杠杆26在旋转范围28内向着下端位置29方向移动，如图7所显见，从而进行所述补偿运动。因此将钳臂7和电极14移动到部件16，正如参照图3所述，原因在于连接元件19的腹板33经由有眼螺栓34静止紧固连接到钳基体4而驱动单元18安装到钳臂7。如图3所示的补偿运动还可以这样进行：在部件16处向钳臂7施加预定的力。为此，力测量传感器或者应变计例如设置在腹板33区域中。然后，一旦达到预定的力，它将向钳控制器发射信号。还可以以这样的方式执行这种补偿运动：连接元件19弯曲的端部区域靠接偏心盘23。这是通过在补偿运动过程中连接元件19向偏心盘23移动来实现的。为了让连接元件19靠接偏心盘23的情况以限定的方式发生，例如螺钉设置在杠杆26上，或者相应设置在连接元件19上。转动该螺钉将允许调节这种靠接，因此允许调节电极14的位置。因此，可以由闭合钳臂6、7的主驱动件10以预定焊接力实施电阻焊接。部件15、16的电阻焊接操作完成之后，正如借助图4所述，由主驱动件10打开钳臂7。此后，通过适当控制驱动单元18，将杠杆26以及电极14的接触表面再次定位并保持在参考点上。因此该机器人可以将点焊钳1定位在下一个焊接位置处，从而实施各个电阻焊接操作。

补偿单元17的这种配置及其在点焊钳1上的定位或调节致使在旋转范围28内较短的距离用于补偿运动。因此，驱动单元1 8力输出最小。

通过使用齿轮21，另外可以使电动马达20的力输出最小。在这种情况下，驱动单元18配置成使得电动马达20的旋转运动相应地由齿轮21传递，而偏心盘23将被齿轮21相应地旋转。

而且，减小用来执行补偿运动的电动马达20的力输出还保证了电动马达20上的热载荷最小。因此，也延长了电动马达20以及整个驱动单元18的使用寿命。

根据本发明用于点焊钳1的补偿单元17可以与任何配置的点焊钳1一起使用。因此，例如也用于C形点焊钳1或C点焊钳。为了让补偿单元17能与不同点焊钳实施例一起使用，可以相应适配连接元件19的形状。例如连接元件19为腹板形，且偏心盘23的形状相应适配。