[发明专利]振动焊接设备的对准和磨损的自动监测

说明书

技术领域

本发明涉及振动焊接设备的对准和磨损的自动监测。

背景技术

振动焊接是在具体频率范围内将振动能量应用到夹紧工件的技术。频率范围通常是超声波的范围。被夹紧工件的相邻振动表面之间的表面摩擦产生热量，这最终使得工件的相邻表面软化和连结。

在振动焊接系统中，焊接角(weld horn)或超声焊极直接连接到一个或多个焊垫。焊垫(一个或多个)可以具有带突起的表面，所述表面在工件被焊接时与工件实体地接触。工件被静止的焊接砧支撑。

振动焊接在工业上得到应用，例如在结构和装置的制造期间将各种部件连接，例如但不限于汽车、飞机、水运工具、容积容器、电子装置等行业。振动焊接是能很好控制的工艺过程，其使用正确发挥功能的焊接设备，所述焊接设备通常产生具有非常一致且可重复实现的焊接质量的焊接部。然而，尽管存在各种方法来确保振动焊接工艺的控制，但是这种方法对于即将进行的振动焊接设备的维护状态或其他状态条件的监测的目的来说不是最佳的。

发明内容

因而，本文提供一种用于监测振动焊接设备的状态条件的系统和方法。振动焊接系统包括振动焊接设备、检查站、焊接机器人、至少一个位移传感器、和主机，所述主机至少与焊接设备、至少一个位移传感器和焊接机器人通信。

振动焊接设备包括焊接角和焊接砧。振动焊接设备配置为在夹持在焊接角和焊接砧之间的工件上形成焊接部。

焊接机器人可以是振动焊接系统的组成部分。焊接机器人可以包括机器人臂，焊接角和焊接砧设置在该臂上。焊接机器人配置为经由机器人臂选择性地将焊接角和焊接砧在工作站和检查站之间移动。焊接机器人将焊接角和焊接砧移动到检查站，以确定临界事件触发时振动焊接设备的状态条件。焊接机器人将焊接角和焊接砧返回到工作工作站，以重新起动焊接应用。

至少一个位移传感器配置为在多个评估点测量多个距离，包括在第一评估点测量的第一距离和在第二评估点测量的第二距离。

主机与至少一个位移传感器通信，且包括处理器和有形非瞬时存储器，在所述存储器上记录了用于监测振动焊接设备以确定状态条件的指令。监测状态条件可以是焊接角相对于焊接砧的对准情况和设置在其上的焊接角和焊垫的磨损或退化情况中的一种。

主机配置为(即编程和以硬件配备为)执行来自存储器的一组记录指令，从而执行记录指令使得处理器执行本方法的步骤。在记录指令执行过程中，处理器将首先确定代表自从状态条件的评估完成以来所逝去的时间量的第一时间段，和确定自从状态条件的评估完成以来所执行的焊接部的数量。处理器随后将第一时间段与预定临界时间段反复比较，和将执行的焊接部数量与预定临界焊接部数量反复比较。在进行重复的比较时，处理器将确定是否满足临界状态，即第一时间段是否超过预定临界时间段或焊接部数量是否超过预定临界焊接部数量。

如果临界状态满足，则处理器发出信号表明焊接设备需要被监测或检查，且命令焊接机器人将焊接设备移动到检查站，以用于监测和评估。

在监测过程中，主机处理器接收来自至少一个位移传感器的代表第一距离的第一信号，和接收来自至少一个位移传感器的代表第二距离的第二信号。

处理器将随后计算第一距离和第二距离之间的差，并通过将第一距离和第二距离之间的差与代表预定运行临界值(用于第一距离和第二距离之间的差)的多个查找表中的一个比较而评估第一距离和第二距离之间的差。

如果状态条件是振动焊接设备的对准情况，则第一和第二距离之间的差被限定为未对准值。如果未对准值超过多个查找表中的一个所限定的相应预定临界运行值，则处理器将控制信号输出或传递到外部装置，以将振动焊接设备的状态指示为未对准，且暂时停止振动焊接过程，直到焊接设备通过操作者重新对准。

如果状态条件为振动焊接设备的磨损或退化情况，则第一和第二距离之间的差将被限定为焊垫的厚度。如果相应焊垫的焊垫厚度低于由多个查找表中的一个限定的预定临界运行值，则处理器可以将控制信号输出或传递到外部装置，以将振动焊接设备的状态指示为磨损且需要更换，且暂时停止振动焊接过程，直到焊接角被操作者更换。