專(zhuān)利名稱(chēng)：熔接作業(yè)方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于利用焦耳熱和施加的壓力將各工件連接在一起的熔接技術(shù)。
熔接(熱壓連接)作業(yè)迄今已用于將直流電動(dòng)機(jī)電樞繞組和換向器連接在一起。在普通介質(zhì)或大尺寸的直流電動(dòng)機(jī)的情況下，電樞繞組由進(jìn)行多種絕緣覆蓋作業(yè)的線圈組成，線圈的主要部分容納在電樞鐵芯的槽中，線圈引線和由槽中伸出的部分連接到相關(guān)的換向片(commutator bar)上。換向器具有與線圈數(shù)量相對(duì)應(yīng)的數(shù)量(N)的換向片。換向片沿圓周方向排列形成一圓柱體。因此，線圈引線端部和換向片的連接(熔接作業(yè))要重復(fù)N次，才形成沿?fù)Q向器圓周的一圈，完成電樞繞組。
按這種常規(guī)的熔接作業(yè)方法，對(duì)于每個(gè)作業(yè)點(diǎn)的各種作業(yè)條件(熔接時(shí)間，電流值等)的設(shè)定值利用一作業(yè)表(schedule)管理。由于這一原因，在工件例如上述具有多個(gè)作業(yè)點(diǎn)的電樞的情況下需要大量的作業(yè)表，導(dǎo)致用戶的作業(yè)表管理十分麻煩，另外用戶(操作員)需使用的作業(yè)表數(shù)量經(jīng)常超過(guò)裝置中可能設(shè)置的作業(yè)表數(shù)量的最大值。
在某些加工車(chē)間，一臺(tái)熔接機(jī)必須得處理多種工件。在這種情況下，用戶需使用(設(shè)置)的作業(yè)表數(shù)量增加到很大規(guī)模，上述缺點(diǎn)變得更明顯。
本發(fā)明正是根據(jù)上述問(wèn)題提出來(lái)的。因此，本發(fā)明的目的是提供一種熔接作業(yè)方法和裝置，其能夠提高在多個(gè)或多種作業(yè)點(diǎn)上熔接作業(yè)的作業(yè)表管理的效率，因此提高作業(yè)能力或生產(chǎn)率。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種熔接作業(yè)方法，用于順序地對(duì)在工件上的一組作業(yè)點(diǎn)進(jìn)行熔接作業(yè)，所述熔接作業(yè)方法包含步驟設(shè)定一個(gè)或多個(gè)作業(yè)表，用于集中管理在該組作業(yè)點(diǎn)上的熔接作業(yè)的作業(yè)條件；對(duì)于根據(jù)逐個(gè)所述作業(yè)表的所述一組作業(yè)點(diǎn)中的每一組，設(shè)定所述熔接作業(yè)條件的所需值；將對(duì)于每一設(shè)定作業(yè)表的作業(yè)條件的設(shè)定值存儲(chǔ)在一存儲(chǔ)器中；對(duì)于指定工件上的一組作業(yè)點(diǎn)從所述作業(yè)表中選擇所需的一個(gè)；以及從存儲(chǔ)器中讀出與所選擇的作業(yè)表相對(duì)應(yīng)的所述作業(yè)條件的設(shè)定值，以便根據(jù)與之相應(yīng)的所述作業(yè)條件的設(shè)定值，在指定工件上的所述每一組作業(yè)點(diǎn)上進(jìn)行熔接作業(yè)。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種熔接作業(yè)裝置，用于順序地對(duì)在工件上的一組作業(yè)點(diǎn)進(jìn)行熔接作業(yè)，該熔接作業(yè)裝置包含作業(yè)表設(shè)定裝置，用于設(shè)定一個(gè)或多個(gè)作業(yè)表，用于集中管理在預(yù)定一組作業(yè)點(diǎn)上熔接作業(yè)的作業(yè)條件；條件設(shè)定裝置，用于對(duì)于根據(jù)逐個(gè)所述作業(yè)表的該組作業(yè)點(diǎn)中的每一組，設(shè)定所述熔接作業(yè)的所需值；存儲(chǔ)裝置，用于存儲(chǔ)對(duì)于每一組作業(yè)表的所述作業(yè)條件的設(shè)定值；輸入裝置，用于輸入該用于對(duì)在指定工件上的一組作業(yè)點(diǎn)上選擇所需其中一個(gè)作業(yè)表的作業(yè)表選擇信號(hào)，以及熔接裝置，用于從存儲(chǔ)裝置中讀出與所選擇的作業(yè)表相對(duì)應(yīng)的作業(yè)條件的設(shè)定值，以便根據(jù)與之相應(yīng)的作業(yè)條件的設(shè)定值，在所述指定工件上的每一組作業(yè)點(diǎn)上進(jìn)行熔接作業(yè)。
在本發(fā)明的熔接作業(yè)裝置中，條件設(shè)定裝置最好包含第一條件設(shè)定單元，用于相對(duì)于預(yù)定的第一作業(yè)條件設(shè)定一在該組作業(yè)點(diǎn)的公用值；以及第二條件設(shè)定單元，用于相對(duì)于預(yù)定的第二作業(yè)條件設(shè)定一在該組作業(yè)點(diǎn)的分選(separate)值。
按照一種優(yōu)選方式，條件設(shè)定裝置可以包含區(qū)限定單元，用于將該組作業(yè)點(diǎn)按任選的數(shù)目分成為多個(gè)區(qū)；以及區(qū)條件設(shè)定單元，用于相對(duì)于預(yù)定的作業(yè)條件對(duì)于每一區(qū)設(shè)定一個(gè)數(shù)值。
最好，熔接裝置包含一對(duì)電極，在熔接作業(yè)期間至少其中之一與配置在其各對(duì)應(yīng)作業(yè)點(diǎn)的各金屬元件形成壓接觸；整流電路，用于將工業(yè)頻率的交流電壓整流為直流電壓；逆變器(inverter)，用于在為熔接作業(yè)每一次提供電流的時(shí)間期間將從整流電路輸出的直流電壓變換為高頻脈沖電壓；逆變器控制裝置，用于將所述提供電流的時(shí)間分成為多個(gè)單元(unit)電流提供周期，使得在奇數(shù)單元電流提供周期期間按照一種極性輸出高頻脈沖，在偶數(shù)單元電流提供周期期間按照另一種極性輸出高頻脈沖；變壓器，其初級(jí)繞組電連接到所述逆變器的輸出端，次級(jí)繞組電連接到所述一對(duì)電極，該變壓器用于使二次電流在奇數(shù)單元電流提供周期期間按照一種極性流過(guò)所述電極到所述金屬元件，所述變壓器用于在偶數(shù)單元電流提供周期期間按照另一種極性流過(guò)所述電極到所述金屬元件。
根據(jù)結(jié)合附圖的如下的詳細(xì)介紹，使本發(fā)明的上述和其它目的、方面和特征將變得更明顯，其中

圖1A和1B分別是直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的透視圖及換向片和與之相關(guān)的線圈引線端部的放大透視圖；圖2是表示熔接作業(yè)方法的示意立面?zhèn)纫晥D，該方法用于將圖1A和1B中所示直流電動(dòng)機(jī)的換向片和電樞的線圈引線端部相連接；圖3A和3B分別是表示熔接作業(yè)方法的局部放大示意的正立面?zhèn)纫晥D；圖4是表示熔接作業(yè)方法的正立面?zhèn)纫晥D；圖5是表示根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的熔接作業(yè)裝置的主要部分的方塊示意圖；圖6是表示該實(shí)施例的熔接作業(yè)裝置中的編程(Program)單元的正立面?zhèn)纫晥D；圖7是表示利用該實(shí)施例的熔接作業(yè)裝置進(jìn)行的單一熔接作業(yè)的基本順序的波形示意圖；圖8A和8B是表示該實(shí)施例的以交流逆變器為基礎(chǔ)的電流提供方法的波形示意圖；圖9是表示在該實(shí)施例的“作業(yè)表”屏幕上的顯示內(nèi)容(起始值)的示意圖；圖10是表示在該實(shí)施例的的熔接作業(yè)裝置上進(jìn)行的設(shè)定值輸入作業(yè)的流程圖；圖11是表示在該實(shí)施例的“作業(yè)表”屏幕上的一設(shè)定實(shí)例的示意圖；圖12是表示在該實(shí)施例的“作業(yè)表”屏幕上的另一設(shè)定實(shí)例的示意圖；圖13是以舉例方式表示在該實(shí)施例的“作業(yè)表”屏幕上的顯示內(nèi)容(起始值)的示意圖；圖14是表示在該實(shí)施例的“分級(jí)設(shè)定(stepper set)”屏幕上的設(shè)定實(shí)例的示意圖；圖15是以曲線圖的形式表示圖14中所示的設(shè)定實(shí)例；圖16是表示在該實(shí)施例中的對(duì)于在單一工件上熔接作業(yè)由控制單元進(jìn)行的作業(yè)的操作流程圖；以及圖17是表示在該實(shí)施例的單一熔接作業(yè)由控制單元進(jìn)行的作業(yè)的操作流程圖。
下面參照附圖介紹本發(fā)明，這些附圖以非限定方式表示目前的優(yōu)選實(shí)施例。
首先參照?qǐng)D1到4，對(duì)在直流電動(dòng)機(jī)的電樞組件中實(shí)施的熔接作業(yè)方法進(jìn)行介紹。
圖1A表示直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的一個(gè)實(shí)例。鐵芯(電樞鐵芯)12和換向器14牢固地固定在電動(dòng)機(jī)軸10上，鐵芯12具有多個(gè)適于容納進(jìn)行多個(gè)絕緣覆蓋的線圈的槽，它們排列在鼓形繞組中，以構(gòu)成電樞繞組。如在圖1B中所示，換向器14包含多個(gè)由銅或銅合金制成的換向片18，每個(gè)包含一軸向上延伸的電刷接觸部分20和沿徑向從電刷接觸部分20的底端伸出的端接部分22。端接部分22在其末端具有適于容納線圈引線端部16i(一個(gè)在另一個(gè)之上)的槽22a，線圈引線端部16i由鐵芯12的槽中伸出朝向換向器14。與換向片18相關(guān)的線圈架(former)繞制的線圈具有槽22a，以及另一預(yù)定線圈架繞制的線圈16的線圈引線端部16i。
為了組裝這樣構(gòu)成的電樞，對(duì)容納在每個(gè)換向片18中的兩個(gè)線圈引線端部16i和16i進(jìn)行熔接作業(yè)，因此將兩個(gè)線圈引線端部16i和16j連接到端接部分22。
更具體地說(shuō)，如圖2所示，例如由鎢制成的高發(fā)熱電極按照預(yù)定施加的壓力F24對(duì)容納在每個(gè)換向片18的端接部分22的槽22a中的兩個(gè)線圈引線端部16i和16j加壓。同時(shí)，例如由鉻銅制成的低發(fā)熱電極26貼靠電刷接觸部分20，以便在兩個(gè)電極和之間施加適當(dāng)?shù)碾妷?，使電流I流過(guò)作業(yè)點(diǎn)W(16I，16j，22)。由于覆蓋線圈引線端部16i和16j的絕緣薄膜的存在，在開(kāi)始提供電流后電流不能從中直接流過(guò)，但是將代之以電流I圍繞端接部分22中的槽22a繞道。于是，電極24和端接部分22由于焦耳效應(yīng)放出熱能，導(dǎo)致線圈引線端部16i和16j的絕緣薄膜熔化，線圈導(dǎo)體裸露。此后，來(lái)自電極24的電流可以流過(guò)線圈引線端部16i和16j中的導(dǎo)體同時(shí)由于受到由電極24施加的壓力F作用，線圈引線端部16i和16j由于它們自身的焦耳熱和電極24與端接部分22的焦耳熱而發(fā)熱，使得它們以結(jié)合方式連接到端接部分22，如圖3A和3B所示。
對(duì)于每一個(gè)換向片18實(shí)行這種熔接作業(yè)。因此，如果換向器14包含總數(shù)為N(例如36)個(gè)換向片18，則按照預(yù)定的機(jī)加工熔接周期時(shí)間，同時(shí)圍繞如圖4所示的電樞，上述熔接作業(yè)重復(fù)進(jìn)行N(例如36)次。
圖5表示根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的熔接作業(yè)裝置的主要部分的結(jié)構(gòu)。該熔接作業(yè)裝置具有以包含逆變器36的交流電源形式的供電單元30。
逆變器36包含4個(gè)晶體管開(kāi)關(guān)元件38、40、42和44，它們例如包含GTR(大型晶體管)或IGBT(絕緣柵雙極晶體管)。
在4個(gè)晶體管開(kāi)關(guān)元件38、40、42和44中，第一組(正側(cè))開(kāi)關(guān)元件38和42同時(shí)響應(yīng)于來(lái)自驅(qū)動(dòng)電路46的第一逆變器控制信號(hào)Ga受到按照預(yù)定的逆變器頻率的開(kāi)關(guān)(導(dǎo)通/關(guān)斷)控制，而同時(shí)第二組(負(fù)側(cè))開(kāi)關(guān)元件38和42同時(shí)響應(yīng)于來(lái)自驅(qū)動(dòng)電路46的第二逆變器控制信號(hào)Gb受到按照預(yù)定的逆變器頻率的開(kāi)關(guān)(導(dǎo)通/關(guān)斷)控制。
逆變器36設(shè)有電連接到整流電路32的輸出端的輸入端(La和Lb)，并設(shè)有電連接到降壓變壓器48的初級(jí)線圈的反(極性)端的輸出端。一對(duì)電極例如圖2和3中所示的電極24和26僅經(jīng)過(guò)二次側(cè)導(dǎo)線沒(méi)有任何整流電路的介入電連接到降壓變壓器48的次級(jí)線圈的反(極性)端。需不可分熔接在一起的作業(yè)點(diǎn)W(161，16j，22)位于在2個(gè)電極24和26之間。
整流電路32是例如由6個(gè)二極管組成的三相整流電路，6個(gè)二極管彼此連接為三相橋式電路。整流電路32將來(lái)自三相交流電源端(U、V、W)的工業(yè)頻率(50或60赫)的三相交流電壓變成為直流電壓。由整流電路32輸出的直流電壓經(jīng)過(guò)濾波電容34提供到逆變器36。
電流傳感器50例如由電流互感器組成，其安裝到逆變器36的輸出端Ma和變壓器48的初級(jí)線圈。在為熔接作業(yè)提供電流期間，電流傳感器50輸出代表的初級(jí)電流i1瞬時(shí)值的電流檢測(cè)信號(hào)<I1>，其波形類(lèi)似于流過(guò)次級(jí)電路的次級(jí)電流i2(熔接電流I)的波形。對(duì)于逆變器的每個(gè)開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換周期，電流測(cè)量電路52根據(jù)來(lái)自電流傳感器50的電流檢測(cè)信號(hào)<I1>確定或測(cè)量電流i1的有效值、平均值或峰值作為電流測(cè)量值[I1]并將因此得到的電流測(cè)量值[I1]輸送到控制單元54。
在變壓器48的二次側(cè)配置一電壓測(cè)量電路56用于測(cè)量例如2個(gè)電極24和26之間的有效值電壓V。來(lái)自電壓測(cè)量電路56的極間電壓測(cè)量值[V]也輸送到控制單元54。
控制單元54包含一微計(jì)算機(jī)，該微計(jì)算機(jī)包含CPU(中央處理單無(wú))ROM(程序存儲(chǔ)器)、RAM(數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器)、時(shí)鐘電路和接口電路?？刂茊卧?4提供在該裝置內(nèi)部進(jìn)行的所有的控制，例如壓力控制、電流控制和它們?cè)谌劢幼鳂I(yè)時(shí)的順序控制、對(duì)設(shè)定值輸入和與各種條件的設(shè)定值相關(guān)的登記進(jìn)行管理，以及進(jìn)行計(jì)算并輸出測(cè)量值和判別值等。在這一實(shí)施例中，響應(yīng)于來(lái)自未表示的外部裝置的起動(dòng)信號(hào)ST進(jìn)行單一熔接作業(yè)。
輸入單元57包含例如為鍵盤(pán)和鼠標(biāo)的輸入裝置，在輸入熔接作業(yè)的各種條件的設(shè)定值時(shí)使用。顯示單元58包含LCD或LED，用于顯示設(shè)定值、測(cè)量值和判別值等。
在這一實(shí)施例中，輸入單元57和顯示單元58包含在圖6中示意表示的編程單元60中由圖6可以看出，編程單元60包含一顯示器，例如為顯示單元58中的液晶顯示器62，其配置在編程單元60的正面中央；以及配置在液晶顯示器62下方的功能鍵(按鍵)64到74。在這一實(shí)施例中，功能鍵(按鍵)包含光標(biāo)鍵64a到64d、加號(hào)(+)鍵66、減號(hào)(-)鍵68、輸入鍵70、菜單鍵72和復(fù)位按鍵74。
光標(biāo)鍵64a到64d是用于在屏幕上沿豎直和水平方向移動(dòng)光標(biāo)的鍵。當(dāng)按下光標(biāo)鍵64a到64d的其中一個(gè)鍵時(shí)，光標(biāo)按由鍵指示的箭頭沿豎直和水平方向移動(dòng)光標(biāo)。
加號(hào)(+)鍵66和減號(hào)(-)鍵68是當(dāng)用戶在“作業(yè)表”屏幕上或在“分級(jí)設(shè)定”屏幕上對(duì)于各種工作條件設(shè)定所需值時(shí)使用的數(shù)字輸入鍵，下面將詳細(xì)介紹。
輸入鍵70是用于將在光標(biāo)位置時(shí)的顯示數(shù)據(jù)作為限定的設(shè)定數(shù)據(jù)存入一存儲(chǔ)器的屏幕。菜單鍵72是用于選擇屏幕模式的屏幕。復(fù)位鍵74用于取消當(dāng)發(fā)生任何異常時(shí)出現(xiàn)在顯示器62上未表示的“出錯(cuò)信息”屏幕。
編程單元60配置在于利用電纜或光纜與在未顯示的主機(jī)中的控制單元54交換信號(hào)或數(shù)據(jù)?？梢园凑樟硗獾姆绞脚渲茫c這種編程單元60的輸入和顯示功能等效的控制盤(pán)綜合到主機(jī)中。
在這里，參照?qǐng)D7、8A和8B介紹在這一實(shí)施例中的熔接作業(yè)的基本順序。
由圖7可以看出，這一實(shí)施例中的熔接作業(yè)的順序是這樣的，加壓裝置78在控制單元54的控制下在熔接期間始終連續(xù)地在工件W上施加預(yù)定的壓力F，同時(shí)在加壓時(shí)間內(nèi)的預(yù)先設(shè)定的熔接時(shí)間WE期間，供電單元30使熔接電流I(i2)在2個(gè)電極24和26之間流過(guò)。
更具體地說(shuō)，在加壓時(shí)間期間，對(duì)擠壓延遲時(shí)間[SQD]、擠壓時(shí)間[SQZ]、第一熔接時(shí)間[WE1]、冷卻時(shí)間[COOL]、第二熔接時(shí)間[WE2]、保持時(shí)間[HOLD]和解除時(shí)間[關(guān)斷]順序進(jìn)行選擇。
在擠壓時(shí)間[SQZ]內(nèi)，由電極(特別是在這一實(shí)施例的情況下的電極24)施加的壓力F呈現(xiàn)穩(wěn)定，以便在作業(yè)點(diǎn)W處的金屬材料上具有更好的固著特性。擠壓延遲時(shí)間[SQD]調(diào)節(jié)擠壓時(shí)間[SQZ]的長(zhǎng)度。在第一熔接時(shí)間[WE1]內(nèi)，在作業(yè)點(diǎn)W處的絕緣薄膜(在這一實(shí)施例的情況下為線圈引線端部16i和16j的絕緣薄膜)基本熔化以便除去。冷卻時(shí)間[COOL]是為了實(shí)現(xiàn)更好的熔接作業(yè)的空閑時(shí)間。在第二熔接時(shí)間[WE2]內(nèi)，在作業(yè)點(diǎn)W處的金屬材料基本上被加熱并熔化。這一實(shí)施例的脈動(dòng)模式使伴隨著冷卻時(shí)間[COOL]的第二熔接時(shí)間[WE2]按任選的次數(shù)(n次)重復(fù)。保持時(shí)間[HOLD]為這樣的時(shí)間，在終止提供電流后在該期間在作業(yè)點(diǎn)W處的金屬材料逐漸固化同時(shí)將電極的壓力保持在一定數(shù)值之下。解除時(shí)間[關(guān)斷]為這樣的時(shí)間，在單一熔接作業(yè)時(shí)在該期間電極短時(shí)由作業(yè)點(diǎn)W解除。
由圖7可明顯看出，這一實(shí)施例中的每一熔接時(shí)間[WE]使具有矩形波形(更精確地說(shuō)，為梯形波形)的交流二次電流i2(I)按設(shè)定的循環(huán)次數(shù)和預(yù)定的二次側(cè)交流頻率(例如工業(yè)頻率)流過(guò)。在一次側(cè)，在提供電流期間，正如下面將介紹的，正側(cè)開(kāi)關(guān)元件38、42以及負(fù)側(cè)開(kāi)關(guān)元件40、44在控制單元54的控制下按照逆變器頻率根據(jù)半周期進(jìn)行交替轉(zhuǎn)換(導(dǎo)通/關(guān)斷)操作。
圖8A和8B是表示按該實(shí)施例的以交流逆變器為基礎(chǔ)的焊接電流提供方法。在該方法中，按照二次側(cè)交流頻率(例如工業(yè)頻率)的周期數(shù)限定單一連續(xù)熔接時(shí)間WE。即按照與二次側(cè)交流頻率的半周期相對(duì)應(yīng)的熔接周期TA的整數(shù)倍限定熔接時(shí)間WE。
在每一熔接時(shí)間WE內(nèi)，控制單元54使正側(cè)開(kāi)關(guān)元件38和42按照逆變器頻率進(jìn)行連續(xù)的開(kāi)關(guān)操作，同時(shí)在構(gòu)成熔接時(shí)間WE的多個(gè)熔接周期TA中的奇數(shù)熔接周期TAO內(nèi)維持負(fù)側(cè)開(kāi)關(guān)元件40和44關(guān)斷，另一方面卻使負(fù)側(cè)開(kāi)關(guān)元件40和44按照逆變器頻率進(jìn)行連續(xù)的開(kāi)關(guān)操作，同時(shí)在偶數(shù)熔接周期TAE內(nèi)維持負(fù)側(cè)開(kāi)關(guān)元件38和42關(guān)斷。
這就使二次電流i2即具有基本上為梯形的電流波形的熔接電流I在奇數(shù)熔接周期TAO內(nèi)通過(guò)電源(供電)裝置的二次回路沿正方向流動(dòng)，但在偶數(shù)熔接周期TAE內(nèi)沿負(fù)方向流動(dòng)。利用來(lái)自電流測(cè)量電路52的作為反饋信號(hào)的電流測(cè)量值[I1]，控制單元54最好利用PWM(脈寬調(diào)制)控制提供按照逆變器頻率的開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換脈沖的可變脈寬控制，以使梯形電流波形的上側(cè)的電流值與設(shè)定值IC一致。代之以，控制單元54可以利用來(lái)自電壓測(cè)量電路56的作為反饋信號(hào)的電壓測(cè)量值[V]，以便提供相似的PWM控制。
按照這種方式，按照交流逆變器方法，具有梯形的電流波形的熔接電流I在每個(gè)熔接周期TA內(nèi)可以在電極24和26之間流過(guò)，因此實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的熔接質(zhì)量和提高熱效率。
下面參照?qǐng)D9，對(duì)作為這一實(shí)施例的主要特征的作業(yè)條件的作業(yè)表管理功能進(jìn)行介紹。
在圖上未表示的“菜單”屏幕作為在編程單元60中的顯示器62的初始屏幕出現(xiàn)。當(dāng)選擇性地指定在“菜單”屏幕上的“作業(yè)表”時(shí)，屏幕切換到“作業(yè)表”屏幕(起始值)，如圖9中所示。在圖9中，為了易于理解，在屏幕上用虛線包圍能夠設(shè)定和輸入的項(xiàng)目部分，盡管實(shí)際的屏幕并沒(méi)有顯示這些虛線。下面的圖11到14加有相似的指示。
在圖9中所示的這一實(shí)施例中“作業(yè)表”屏幕上進(jìn)行選擇，按照對(duì)于一組作業(yè)點(diǎn)的可設(shè)定的作業(yè)條件，選擇擠壓延遲時(shí)間[SQD]、擠壓時(shí)間[SQZ]、第一熔接時(shí)間[WE1]、冷卻時(shí)間[COOL]、第二熔接時(shí)間[WE2]、保持時(shí)間[HOLD]和解除時(shí)間[關(guān)斷]以及第二熔接時(shí)間[WE2]的重復(fù)次數(shù)[PULSATION](它們的全體構(gòu)成上述序列)(參閱圖7)以及在第一和第二熔接時(shí)間WE1和WE2內(nèi)的電流值[HEAT]，加壓系統(tǒng)等。這些各種各樣的作業(yè)條件集中由作業(yè)表號(hào)或代碼[SCHDULE#]管理。
圖9中所示的“作業(yè)表”屏幕上的[UPSLOPE]和[DOWNSLOPE]是對(duì)于熔接電流的上升和下降時(shí)間設(shè)定項(xiàng)目。上升時(shí)間是當(dāng)?shù)谝蝗劢訒r(shí)間[WE1]內(nèi)電流I逐漸上升時(shí)所需的時(shí)間，下降時(shí)間是當(dāng)?shù)诙劢訒r(shí)間[WE2]內(nèi)電流I逐漸下降時(shí)所需的時(shí)間。
在這一實(shí)施例中，僅這些作業(yè)條件的電流值[HEAT]對(duì)每一區(qū)單獨(dú)地設(shè)定(下面將介紹)，以及所有的其它條件對(duì)一組(所有區(qū))作業(yè)點(diǎn)都指定為一公用值。
用戶操作編程單元60中的光標(biāo)鍵，以便移動(dòng)光標(biāo)到能夠設(shè)定和輸入的每個(gè)條件項(xiàng)目。然后，用戶操作加號(hào)(+)鍵66和減號(hào)(-)鍵68，以便設(shè)定所需數(shù)據(jù)的數(shù)值并按下輸入鍵70。在圖10中所示的操作流程中，控制單元54響應(yīng)于用戶的按鍵操作(步驟A2)，進(jìn)行輸入顯示作業(yè)(步驟A3和步驟A4)并進(jìn)行作業(yè)(步驟A5)，然后將輸入的設(shè)定值數(shù)據(jù)根據(jù)作業(yè)表存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。
圖11和12表示在“作業(yè)表”屏幕上對(duì)于在圖1A中所示的電樞上的熔接作業(yè)設(shè)定的實(shí)例。
在圖11中所示的實(shí)例中，作業(yè)表號(hào)[SCHDULE#]設(shè)定為“03”，擠壓延遲時(shí)間[SQD]設(shè)定為“0”毫秒，擠壓時(shí)間[SQZ]設(shè)定為“400”毫秒，第一熔接時(shí)間[WE1]設(shè)定為“5”周期，冷卻時(shí)間[COOL]設(shè)定為“4”周期，第二熔接時(shí)間[WE2]設(shè)定為“5”周期，保持時(shí)間[HOLD]設(shè)定為“200”毫秒，解除時(shí)間[關(guān)斷]設(shè)定為“0”毫秒，上升時(shí)間[UPSLOPE]設(shè)定為“0”周期，和下降時(shí)間[DOWNSLOPE]設(shè)定為“0”周期，第一熔接時(shí)間[WE1]的電流參考值[HEAT]設(shè)定為“3.5”千安，第二熔接時(shí)間[WE2]的電流參考值[HEAT]設(shè)定為“3.5”千安，第二熔接時(shí)間[WE2]的重復(fù)次數(shù)[PULSATION]設(shè)定為“3”次，加壓系統(tǒng)[VALVE]設(shè)定為“1”。
在圖12中所示的實(shí)例中，作業(yè)表號(hào)[SCHDULE#]設(shè)定為“06”，擠壓延遲時(shí)間[SQD]設(shè)定為“0”毫秒，擠壓時(shí)間[SQZ]設(shè)定為“400”毫秒，第一熔接時(shí)間[WE1]設(shè)定為“4”周期，冷卻時(shí)間[COOL]設(shè)定為“4”周期，第二熔接時(shí)間[WE2]設(shè)定為“8”周期，保持時(shí)間[HOLD]設(shè)定為“200”毫秒，解除時(shí)間[關(guān)斷]設(shè)定為“0”毫秒，上升時(shí)間[UPSLOPE]設(shè)定為“0”周期，和下降時(shí)間[DOWNSLOPE]設(shè)定為“0”周期，第一熔接時(shí)間[WE1]的電流參考值[HEAT]設(shè)定為“2.5”千安，第二熔接時(shí)間[WE2]的電流參考值[HEAT]設(shè)定為“2.5”千安，第二熔接時(shí)間[WE2]的重復(fù)次數(shù)[PULSATION]設(shè)定為“3”次，加壓系統(tǒng)[VALVE]設(shè)定為“1”。
圖13表示這一實(shí)施例“分級(jí)設(shè)定”(起始值)?！胺旨?jí)設(shè)定”屏幕還可以由“菜單”屏幕切換而來(lái)。在“分級(jí)設(shè)定”屏幕上，按照與參考值的比限定在一組作業(yè)點(diǎn)上的可變作業(yè)條件(這一實(shí)施例中為電流)。
通常，若在多個(gè)作業(yè)點(diǎn)上進(jìn)行相似的熔接作業(yè)，最好使可能對(duì)作業(yè)質(zhì)量有很大影響的作業(yè)條件的數(shù)值(特別是電流)對(duì)于作業(yè)點(diǎn)適當(dāng)?shù)膮^(qū)而不是對(duì)于作業(yè)點(diǎn)是可以變化的，以便不僅減輕用戶的作業(yè)表管理的負(fù)擔(dān)而且不會(huì)給實(shí)際應(yīng)用帶來(lái)不便。
在這一實(shí)施例中，用于熔接作業(yè)的電極24是由高發(fā)熱量金屬例如鎢制成的，以便相應(yīng)地隨著熔接作業(yè)的進(jìn)行積聚更多的熱能，保證利用較小的電功率所需的卡路里值。由于這一原因，在圖1A所示電樞的情況下，最好通過(guò)控制使得在開(kāi)始一圈之后能立即流過(guò)最大值電流，隨著熔接作業(yè)的進(jìn)行電流數(shù)值逐步下降。
輸入到在圖13中所示“分級(jí)設(shè)定”屏幕上的作業(yè)表號(hào)[SCHDULE#]等于與“分級(jí)設(shè)定”屏幕相應(yīng)的作業(yè)表號(hào)[SCHDULE#]。[STEP1]，[STEP2]，[STEP3]，…，[STEP9]是加到對(duì)于作業(yè)點(diǎn)的預(yù)定組的區(qū)的識(shí)別碼?！癛ATIO”列以相對(duì)于參考值的相對(duì)值的形式(％值)表示在每個(gè)區(qū)中的熔接時(shí)間WR期間的電流的設(shè)定和輸入數(shù)值。[COUNT]列表示在每個(gè)區(qū)中包含的作業(yè)點(diǎn)W的設(shè)定和輸入計(jì)數(shù)值。應(yīng)注意，對(duì)于使用當(dāng)中的區(qū)[STEP]的[COUNT]設(shè)定為其起始值(0)。
同樣響應(yīng)于在“分級(jí)設(shè)定”屏幕上的鍵操作，控制單元54按照與圖10中所示相同的操作流程進(jìn)行輸入顯示過(guò)程和輸入執(zhí)行過(guò)程，將每個(gè)輸入的設(shè)定值數(shù)據(jù)作為其中一個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到屬于該存儲(chǔ)器中的作業(yè)表中。
圖14表示在圖1中所示的電樞上對(duì)于熔接作業(yè)的“分級(jí)設(shè)定”屏幕上的設(shè)定實(shí)例。這一設(shè)定實(shí)例對(duì)應(yīng)于在圖11中所示的“作業(yè)表”屏幕，因此，具有設(shè)定為“03”的作業(yè)表號(hào)[SCHDULE#]。然后，提供第一到第五區(qū)[STEP1]到[STEP5]，36作業(yè)點(diǎn)。
將頭4個(gè)(第一到第四)作業(yè)點(diǎn)W分配到相對(duì)電流值為100％的第一[STEP1]。由于作業(yè)表號(hào)“03”的電流參考值為3.5千安(見(jiàn)圖11)，相對(duì)電流值100％形成3.5千安。后續(xù)的6個(gè)(第五到第十)作業(yè)點(diǎn)W分配到相對(duì)電流值為91％的第二[STEP2](約3.2千安)。后續(xù)的6個(gè)(第十一到第十六)作業(yè)點(diǎn)W分配到相對(duì)電流值為87％的第三[STEP3](約3.0千安)。后續(xù)的8個(gè)(第十七到第二十四)作業(yè)點(diǎn)W分配到相對(duì)電流值為85％的第四[STEP4](約3.0千安)。后續(xù)的(最后)12個(gè)(第二十五到第三十六)作業(yè)點(diǎn)W分配到相對(duì)電流值為81％的第五[STEP5](約2.8千安)。圖14中所示的實(shí)例概念上可以由圖14中所示的示意圖(曲線圖)替代。
在一般熔接作業(yè)中共同的是，在開(kāi)始作業(yè)之后立即將最大值電流加到第一區(qū)[STEP1]，因此，這樣一種設(shè)定方法也是可行的，其中在“作業(yè)表”屏幕上電流參考值[HEAT]與開(kāi)始作業(yè)之后立即出現(xiàn)的最大電流值一致，在第一區(qū)[STEP1]中的相對(duì)電流值始終設(shè)定為100％。
圖16表示在這一實(shí)施例中的單一工件上的熔接作業(yè)由控制單元54進(jìn)行的處理操作流程。
在圖16中，控制單元54利用編程單元60或任何外部裝置首先輸入用戶對(duì)于指定工件(例如圖1中所示的電樞)所需的作業(yè)表號(hào)(代碼)(步驟B1)。
然后，控制單元54識(shí)別因此輸入的作業(yè)表號(hào)以便由存儲(chǔ)器中讀出由作業(yè)表號(hào)管理的各種作業(yè)條件的設(shè)定值，并將它們?cè)O(shè)置在預(yù)定的寄存器中(步驟B2和B3)。特別是，相對(duì)于各作業(yè)區(qū)[STEP]，設(shè)定對(duì)于第一區(qū)[STEP1]的電流設(shè)定值和作業(yè)點(diǎn)計(jì)數(shù)值。
然后人工利用移動(dòng)的或定位的外部裝置設(shè)定第一作業(yè)點(diǎn)W。在圖1中所示電樞的情況下，將第一作業(yè)點(diǎn)W(16i，16j，22)定位在兩個(gè)電極24和26之間。
然后，控制單元54等待由外部裝置或由操作人員操作形成的輸入起動(dòng)信號(hào)ST(步驟B5)，當(dāng)接收到信號(hào)ST時(shí)，進(jìn)行單一的熔接作業(yè)(步驟B6)。
在完成該單一的熔接作業(yè)之后，控制單元54將區(qū)作業(yè)點(diǎn)計(jì)數(shù)器遞增1(步驟B7)。然后，直到達(dá)到設(shè)定在分級(jí)設(shè)定”屏幕上的區(qū)[STEP]的計(jì)數(shù)值(NCOUNT)，在順序的作業(yè)點(diǎn)(16i，16j，22)按照與上述相同的作業(yè)條件重復(fù)進(jìn)行熔接作業(yè)(步驟B8→B4到步驟B7→B8)。
當(dāng)因此在屬于第一區(qū)[STEP1]的預(yù)定計(jì)數(shù)值的作業(yè)點(diǎn)W(16i，16j，22)上完成熔接作業(yè)時(shí)，控制單元54使之切換到下一(第二)區(qū)[STEP2]并限定電流設(shè)定值和在第二區(qū)[STEP2]中的作業(yè)點(diǎn)的計(jì)數(shù)值(步驟B9，B2，B3)。除了改變電流設(shè)定值以外，在包含第二區(qū)中的作業(yè)點(diǎn)W(16i，16j，22)進(jìn)行與第一區(qū)中的作業(yè)點(diǎn)W(16i，16j，22)相同的熔接作業(yè)。
在按照與上述的相同方式改變電流設(shè)定值之后還對(duì)順序的區(qū)[STEP3]，[STEP4]，…進(jìn)行與上述相同的熔接作業(yè)。
圖17是表示在單一熔接作業(yè)時(shí)由控制單元54進(jìn)行的處理的操作流程圖(步驟B6)。這一操作流程的順序?qū)?yīng)于圖7中所示的操作順序。更具體地說(shuō)，控制單元54首先使加壓裝置78在作業(yè)點(diǎn)W(16i，16j，22)上開(kāi)始施和壓力(步驟C1)，然后，利用它們的各自對(duì)應(yīng)的設(shè)定次數(shù)對(duì)擠壓延遲時(shí)間[SQD]、擠壓時(shí)間[SQZ]、第一熔接時(shí)間[WE1]、冷卻時(shí)間[COOL]、第二熔接時(shí)間[WE2]、保持時(shí)間[HOLD]和解除時(shí)間[關(guān)斷]以及第二熔接時(shí)間[WE2]按照所述的順序進(jìn)行時(shí)鐘控制(步驟C2到C11)。
在第一熔接時(shí)間[WE1]和第二熔接時(shí)間[WE2]期間，控制單元54進(jìn)行如圖8A和8B中所示的焊接電流控制，以便流過(guò)具有逆變器交流波形的熔接電流I[i2]同時(shí)使該電流值與該區(qū)[STEP]的設(shè)定值相一致(步驟C4，C6)。按照設(shè)定的重復(fù)次數(shù)(nPAL)重復(fù)冷卻時(shí)間[COOL]和第二熔接時(shí)間[WE2](步驟C5到C8)。
在這一實(shí)施例中的熔接作業(yè)裝置中，如上所述，利用單一的作業(yè)表管理一組(多個(gè))作業(yè)點(diǎn)的熔接作業(yè)的各種作業(yè)條件，與作業(yè)點(diǎn)的計(jì)數(shù)值無(wú)關(guān)。特別是，將指定工件W上的一組作業(yè)點(diǎn)分成為所需數(shù)目的區(qū)，以便設(shè)定熔接時(shí)間期間對(duì)于每一區(qū)需輸送的電流，以及利用單一的作業(yè)表管理所有區(qū)的電流設(shè)定值。因此，例如，即使希望具有單一種類(lèi)的工件的作業(yè)質(zhì)量的多樣性，或即使希望對(duì)于實(shí)驗(yàn)作業(yè)改變某些作業(yè)條件，例如，即使倘若利用單一裝置對(duì)各種工件進(jìn)行不同的熔接作業(yè)，也不需要很多的作業(yè)表，可以減輕作業(yè)表管理的負(fù)擔(dān)。
在上述實(shí)施例中，對(duì)于每一區(qū)的作業(yè)點(diǎn)需單獨(dú)設(shè)定的作業(yè)條件僅是電流值。然而可以設(shè)定任何其它作業(yè)條件，例如根據(jù)逐個(gè)區(qū)的熔接時(shí)間WE。每一區(qū)的設(shè)定值并不局限于如在上述實(shí)施例中的相對(duì)于參考值的相對(duì)值(％值)，而是可以利用設(shè)定值本身的單位進(jìn)行設(shè)定和輸入(例如在電流值的情況下為千安)。
上述實(shí)施例中的熔接作業(yè)裝置為交流逆變器型并且能夠防止Peltier(帕爾帖)效應(yīng)和電極的磨損，提高熱效率，保證穩(wěn)定高質(zhì)量的熔接作業(yè)。然而，本發(fā)明可以按照直流逆變器或單相交流熔接作業(yè)裝置實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的熔接作業(yè)可適用于各種不同于上述直流電動(dòng)機(jī)電樞的工件。
根據(jù)本發(fā)明，如上所述，能夠提高用于在多個(gè)或多種作業(yè)點(diǎn)上熔接作業(yè)的作業(yè)表管理的效率，因此，提高了加工能力和生產(chǎn)率。
在詳細(xì)介紹了本發(fā)明的說(shuō)明性的和目前的優(yōu)選實(shí)施例的同時(shí)，應(yīng)理解，本發(fā)明的構(gòu)思可以按另外的方式體現(xiàn)和采用，所提出的權(quán)利要求意在構(gòu)成包含不受現(xiàn)有技術(shù)限制的一些變更方案。
權(quán)利要求
1．一種熔接作業(yè)方法，用于順序地對(duì)在工件上的一組作業(yè)點(diǎn)進(jìn)行熔接作業(yè)，所述熔接作業(yè)方法包含步驟設(shè)定一個(gè)或多個(gè)作業(yè)表，用于集中管理一組作業(yè)點(diǎn)關(guān)于所述一組熔接作業(yè)的作業(yè)條件；對(duì)于根據(jù)逐個(gè)所述作業(yè)表的所述一組作業(yè)點(diǎn)中的每一組，設(shè)定所述熔接作業(yè)條件的所需值；將對(duì)于每一組作業(yè)表的所述作業(yè)條件的設(shè)定值存儲(chǔ)在一存儲(chǔ)器中；對(duì)于指定工件上的一組作業(yè)點(diǎn)從各所述作業(yè)表中選擇所需的一個(gè)；以及從存儲(chǔ)器中讀出與所選擇的作業(yè)表相對(duì)應(yīng)的所述作業(yè)條件的設(shè)定值，以便根據(jù)與之相應(yīng)的所述作業(yè)條件的設(shè)定值，在指定工件上的所述每一組作業(yè)點(diǎn)上進(jìn)行熔接作業(yè)。
2．一種熔接作業(yè)裝置，用于順序地對(duì)在工件上的一組作業(yè)點(diǎn)進(jìn)行熔接作業(yè)，所述熔接作業(yè)裝置包含作業(yè)表設(shè)定裝置，用于設(shè)定一個(gè)或多個(gè)作業(yè)表，以便集中管理在預(yù)定一組作業(yè)點(diǎn)上所述熔接作業(yè)的作業(yè)條件；條件設(shè)定裝置，用于對(duì)于根據(jù)逐個(gè)所述作業(yè)表的所述一組作業(yè)點(diǎn)中的每一組，設(shè)定所述熔接作業(yè)條件的所需值；存儲(chǔ)裝置，用于存儲(chǔ)對(duì)于所述每一組作業(yè)表的所述作業(yè)條件的設(shè)定值；輸入裝置，用于輸入用于對(duì)在指定工件上的一組作業(yè)點(diǎn)上選擇所需其中一個(gè)作業(yè)表的作業(yè)表選擇信號(hào)，以及熔接裝置，用于從存儲(chǔ)裝置中讀出與所選擇的所述作業(yè)表相對(duì)應(yīng)的所述作業(yè)條件的設(shè)定值，以便根據(jù)與之相應(yīng)的所述作業(yè)條件的設(shè)定值，在所述指定工件上的所述每一組作業(yè)點(diǎn)上進(jìn)行熔接作業(yè)。
3．根據(jù)權(quán)利要求2所述的熔接作業(yè)裝置，其中所述條件設(shè)定裝置，包含第一條件設(shè)定單元，用于相對(duì)于預(yù)定的第一作業(yè)條件設(shè)定一在所述一組作業(yè)點(diǎn)的公用值；以及第二條件設(shè)定單元，用于相對(duì)于預(yù)定的第二作業(yè)條件設(shè)定一在所述一組作業(yè)點(diǎn)的分選值。
4．根據(jù)權(quán)利要求2所述的熔接作業(yè)裝置，其中所述條件設(shè)定裝置，包含區(qū)限定單元，用于將所述一組作業(yè)點(diǎn)按任選的數(shù)目分成為多個(gè)區(qū)；區(qū)條件設(shè)定單元，用于對(duì)于所述每一區(qū)根據(jù)預(yù)定的作業(yè)條件設(shè)定一公用值。
5．根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的熔接作業(yè)裝置，其中所述熔接裝置包含一對(duì)電極，在熔接作業(yè)期間至少其中之一與配置在其各對(duì)應(yīng)作業(yè)點(diǎn)的各金屬元件形成壓接觸；整流電路，用于將工業(yè)頻率的交流電壓整流為直流電壓；逆變器，用于在為熔接作業(yè)每一次提供電流的時(shí)間期間將從整流電路輸出的直流電壓變換為高頻脈沖電壓；逆變器控制裝置，用于將所述提供電流的時(shí)間分成為多個(gè)單元熔接周期，使得在奇數(shù)單元電流提供周期期間按照一種極性輸出高頻脈沖，在偶數(shù)單元電流提供周期期間按照另一種極性輸出高頻脈沖；變壓器，其初級(jí)繞組電連接到所述逆變器的輸出端，次級(jí)繞組電連接到所述一對(duì)電極，所述變壓器用于使二次電流在奇數(shù)單元電流提供周期期間按照一種極性流過(guò)所述電極到所述金屬元件，所述變壓器用于在偶數(shù)單元電流提供周期期間按照另一種極性流過(guò)所述電極到所述金屬元件。
全文摘要
一種控制單元首先輸入用戶所需的指定作業(yè)的作業(yè)表號(hào)?？刂茊卧R(shí)別輸入的作業(yè)表號(hào),從存儲(chǔ)器中讀出由作業(yè)表號(hào)管理的各種作業(yè)條件的設(shè)定值,將它們?cè)O(shè)置在預(yù)定的寄存器中。特殊地設(shè)定在相關(guān)作業(yè)區(qū)中的作業(yè)條件的設(shè)定值。響應(yīng)于外部的起動(dòng)信號(hào)或由用戶輸入的起動(dòng)信號(hào),控制單元執(zhí)行單一熔接作業(yè)。完成作業(yè)后,控制單元將該區(qū)作業(yè)點(diǎn)計(jì)數(shù)器遞增1。直到達(dá)到作業(yè)點(diǎn)的設(shè)定計(jì)數(shù)值,控制單元后續(xù)的作業(yè)完全按照相同的作業(yè)條件重復(fù)熔接作業(yè)。
文檔編號(hào)H01R43/02GK1285254SQ0012268
公開(kāi)日2001年2月28日 申請(qǐng)日期2000年8月16日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月18日
發(fā)明者向井, 阿部正行 申請(qǐng)人:宮地技術(shù)株式會(huì)社