振動焊接設備的自動監測的製作方法

2023-04-22 18:36:51 1

振動焊接設備的自動監測的製作方法
【專利摘要】一種振動焊接系統，包括具有焊炬和砧的振動焊接設備、主機裝置、檢查工作站、機器人。機器人讓焊炬和砧經由手臂運動到檢查工作站。傳感器，例如溫度傳感器，相對於焊接設備定位。額外的傳感器相對於檢查工作站定位，包括壓敏元件陣列。在焊炬主動形成焊接部時，主機裝置監測焊接設備的狀態，且經由傳感器測量信號，所述傳感器相對於焊接設備定位。機器人讓焊炬和砧以運動到檢查工作站，在檢查工作站啟動檢查工作站傳感器，且通過處理接收的信號確定焊接設備的狀態。可以使用聲音、力、溫度、位移、幅度和/或姿態/陀螺傳感器。
【專利說明】振動焊接設備的自動監測【技術領域】
[0001]本發明涉及振動焊接設備的自動監測。
【背景技術】
[0002]振動焊接是在具體頻率範圍內將振動能量應用到夾緊工件的技術。頻率範圍通常是超聲波範圍。夾緊工件的相鄰振動表面之間的表面摩擦產生熱量，這最終使得工件的鄰近表面軟化和連結。使用正確發揮功能的焊接設備並以良好控制工藝進行的振動焊接通常產生具有非常一致的焊接部且產生可重複的焊接質量。然而，儘管存在各種方法確保振動焊接工藝的控制，但是這種方法對于振動焊接設備的維護狀態或其他狀態條件的即將進行的監測或來說不是最佳的。

【發明內容】

[0003]本文公開一種振動焊接系統和方法，用於自動地監測超聲波或其他振動焊接設備套件的狀態條件。本發明的系統和方法可以用在生產環境中以快速驗證和量化焊接設備、進行維護和實時診斷。作為本系統的一部分，各種傳感器相對于振動焊接設備定位且與主機裝置通信，即具有必需硬體和用於所記錄的執行實施本方法的計算機可讀指令所需的軟體的一個或多個計算機/計算裝置，如在下文詳細描述的。一些傳感器可以定位在焊接處理工線附近，例如在附近的檢查工作站，從而焊接機器人可容易地讓一些焊接設備(例如焊炬和砧)運動到檢查工作站且周期性地執行脫機狀態監測步驟。其他步驟可以在焊接部形成的同時在線執行。
[0004]主機裝置以規定間隔執行方法的步驟以確保振動焊接設備保持期望的性能一致性，且最終確保經由焊接設備形成的任何焊接部具有一致且可重複的質量水平。通過執行實施本方法的各種步驟，主機裝置可快速診斷潛在的焊接工藝/設備問題。不同於常規的閉環過程控制方法，本系統和方法可以用於準確地識別造成這樣的問題的根源。與現有的焊接過程控制技術關聯地實時進行的能力可以有助於針對焊接設備做出迅速矯正動作。
`[0005]具體說，本文公開的振動焊接系統具有振動焊接設備，所述振動焊接設備至少包括焊炬和焊砧。系統還包括主機裝置、檢查工作站、機器人，所述機器人具有連接到焊炬和砧的手臂。機器人以規定間隔讓焊炬和砧旋轉或以其他方式運動到檢查工作站，例如每次變換時通過從處理輸送器樞轉到檢查工作站。另外，系統包括第一和第二多個傳感器。第一多個傳感器相對于振動焊接設備定位。可以相對於檢查工作站定位的第二多個傳感器可以包括壓敏元件陣列和/或載荷單元。
[0006]與第一和第二多個傳感器通信的主機裝置具有處理器和實體的非瞬時存儲器，在所述存儲器上記錄用於監測如上所述的振動焊接設備狀態條件的指令。主機裝置配置為，在焊炬主動在工件上形成焊接部時，即在焊炬在形成焊接部的過程中接合時，執行從存儲器而來的指令，以由此從第一多個傳感器接收第一組信號。
[0007]指令的執行使得機器人以規定的間隔讓焊炬和砧運動到檢查工作站，以在焊炬和砧兩者定位在檢查工作站時啟動第二多個傳感器，且經由第二多個傳感器接收第二組信號。主機裝置隨後例如根據第一和第二組信號確定焊接設備的狀態條件。
[0008]第一多個傳感器可以包括連接在焊接設備附近的溫度傳感器(一個或多個)。在另一實施例中，振動焊接設備可以包括例如連接到焊炬的壓電堆疊結構的換能器。換能器使得焊炬振動。在該例子中，第一多個傳感器可以包括連接到壓電堆疊結構的熱電偶或電熱調節器形式的溫度傳感器。另一溫度傳感器可以用於測量焊接控制器的溫度。所有三個元件(即焊炬、換能器、控制器)的溫度可以影響焊接頻率，且由此影響最終的焊接質量，且由此在本文被用作控制參數，以確定焊接設備的狀態條件。
[0009]第一多個傳感器也可以包括聲音傳感器。主機裝置可以配置為傳遞預記錄的基本聲音信號到聲音傳感器，例如經由麥克風，且經由聲音傳感器記錄所傳遞的預記錄基本聲音信號。主機裝置也可以將記錄的信號與預記錄基本信號比較，以確定相比較信號之間的信號變化。還有，三軸陀螺儀可以可選地連接到焊炬的焊頭且用於測量焊頭的傾斜、偏斜和轉動，以作為第一組信號的一部分。位移傳感器可以連接到焊頭且用於測量工件和焊頭之間分離的距離，也作為第一組信號的一部分，且確保焊接部相對於工件正確定位。
[0010]主機裝置可以可選地包括記錄的圖像處理指令或代碼/計算機視覺邏輯。在該例子中，主機裝置可以配置為經由選擇性執行圖像處理代碼而檢測和量化焊炬上的壓印圖案。如本領域已知的，存在用於識別圖案或圖像的各種軟體方法，包括神經網絡處理或與已知的好/壞壓印圖案的資料庫進行圖像比較。這種壓印圖案可用於各種診斷目的，包括清潔度、對準度、工具磨損等。
[0011]用於確定振動焊接設備狀態條件的方法包括，在工件上經由振動焊接設備形成焊接部，且在主動在工件上形成焊接部時從第一多個傳感器接收第一組信號，包括接收振動焊接設備的至少一個溫度。方法還包括命令焊接機器人讓焊炬和焊砧運動到檢查工作站，且在焊炬和焊砧到達檢查工作站時選擇性地啟動第二多個傳感器，其包括壓敏元件陣列，
[0012]另外，方法包括從相對於檢查工作站定位的第二多個傳感器接收第二組信號，包括至少從壓敏元件陣列接收測量的焊接力。第一和第二組信號經由處理器處理，以由此確定振動焊接設備的狀態。
[0013]在下文結合附圖進行的對實施本發明的較佳模式做出的詳盡描述中能容易地理解上述的本發明的特徵和優點以及其他的特徵和優點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是可以如本文所述地被監測的振動焊接設備的示例性套件的示意圖。
[0015]圖2是多單元電池組部分形式的示例性工件的示意性透視圖，其可以使用圖1所示的振動焊接設備焊接。
[0016]圖3是監測圖1所示的振動焊接設備的狀態的系統的示意圖。
[0017]圖4A是可以用於測量圖1所示振動焊接設備的狀態的示例性壓敏元件陣列的示意圖。
[0018]圖4B是圖4A的壓敏元件陣列的輸出的一部分的示意圖。
[0019]圖4C和4D是用於確定焊接設備對準的可選計量工具的不意圖。
[0020]圖5是用於監測圖1所示振動焊接設備狀態的示例性方法的流程圖。【具體實施方式】
[0021]參見附圖，其中幾幅圖中相同的附圖標記指示相同部件，振動焊接設備10的套件在圖1中示意性地示出。振動焊接設備10例如可以用於在工件製造過程中形成焊接部，圖2所示的示例性工件130是多單元電池組的一部分的形式。儘管其他類型的工件可以被超聲焊接而不脫離本發明的範圍，但是圖2的示例性工件是必須以可重複過程形成高質量/耐久焊接部的典型的一類被焊系統。
[0022]主機裝置40與振動焊接設備10通信且與相對于振動焊接設備10定位的傳感器25通信。每一個傳感器25具有不同功能，在下文參考圖3詳細描述一組示例性傳感器25B-K。主機裝置40，即計算機，還包括處理器42和實體的非瞬時存儲器44，在其上記錄了實施本方法100的指令，其例子顯示在圖5中。主機裝置40經由處理器42周期性地執行指令，以由此監測振動焊接設備10的維護狀態或其他狀態條件。作為該過程的一部分，振動焊接設備10可以在附近的檢查工作站54被測試，參考圖3、4A、4B在下文進一步詳細描述這樣的測試。
[0023]圖1的示例性振動焊接設備10可以包括焊接裝置12，其具有超聲波發生器/焊炬14和焊砧16，焊接裝置12為焊炬14和焊砧16提供支持結構和支撐。振動焊接設備10也可以包括焊接控制器20。焊炬14通常連接到換能器24,例如壓電堆疊結構(piezoelectricstack)。從焊接控制器20而來的信號使得換能器24以校準頻率振動，這又使得焊炬14以同一頻率振動，該振動可能地被增幅器22放大。
[0024].如本領域技術人員所理解的，這類用于振動焊接的焊接控制器/動力供應(例如圖1的焊接控制器20)可以電連接到合適的能量源，通常是5060Hz牆壁插座。.焊接控制器20可以包括例如震蕩器或計時器38以及電壓整流器、變壓器、功率逆變器、和/或無論其形式如何將來源功率最終轉變為振動控制信號的其他硬體。控制信號最終命令預定波形特性(一個或多個)，例如具有大約20kHz到大約40kHz或更大頻率的周期信號，或取決於具體的焊接應用有更大頻率。
[0025]圖1所示的焊炬14通常包括焊頭21,其具有帶紋理的隆起圖案(knurl pattern),例如突起和/或突脊，其適用於抓持和保持夾緊在焊炬14和砧16之間的工件。砧16的砧頭23通常包括相似的隆起圖案。振動焊接設備10還可以包括增幅器22，即機械放大器，其按照需要增加從換能器24而來的任何命令的機械振動的幅度。
[0026]圖1的主機裝置40從每一個傳感器25接收信號且隨後在方法100的執行過程中處理接收的信號。各種信號在圖1中作顯示為清潔度信號(Q)、對準度、工具磨損、焊接力信號(β，且可選地是Y)、幅度信號O)、位移信號(σ)、聲音信號(O)。額外信號可以包括焊接高度信號(V)、焊頭姿態信號U )(即傾斜、偏斜和轉動)、焊炬溫度(H)、換能器溫度(ε )和可能地焊接控制器20的控制器溫度(τ )和/或其他溫度，取決於應用情況。用於測量上述各種信號(例如位移信號(σ))的任何傳感器的溫度也可以被測量，因為傳感器25中的一些或所有的校準會會受到變化溫度的影響。主機裝置40也可以傳遞聲音測試信號(箭頭11)，作為方法100的一部分，且還可以將控制信號輸出(箭頭13)到外部裝置17，例如質量指示器。這些信號中的一些從如下參考圖3和4Α所述的檢查工作站54接收，所有這些信號和其相應的傳感器25在下文參考圖3進一步詳細描述。[0027]圖1的主機裝置40如上所述可以包括處理器42和存儲器44。存儲器44可以包括任何所需的只讀存儲器(ROM)、快閃記憶體、光學和/或其他非瞬時存儲器。主機裝置40也可以包括瞬時存儲器，例如任何所需的隨機訪問存儲器(RAM)、電可編程只讀存儲器(EEPROM)等。主機裝置40也可以包括額外電路器件，例如高速時鐘(未示出)、模擬-數字電路、數字-模擬電路、數位訊號處理器和必要的輸入/輸出裝置和其他信號調節和/或緩衝電路。主機裝置40由此提供執行處理指令(實施本方法100)需要的必要的硬體部件。
[0028]參見圖2，在非限制性的示例性實施例中，工件130被顯示為是多單元電池的一部分，上述多單元電池具有細長導電互連構件45。整個電池模塊可以包括並排的布置為多排的很大的一系列互連構件45。.每一個互連構件45將鄰近電池單元的相反電荷的電池單元接片34、134連接，電池單元接片34、134形成給定電池單元的各電極延伸部。.每一個電池單元接片34、134在互連板29下方內部焊接到構成該具體電池單元的各陰極或陽極，如本領域技術人員所理解的。電池單元接片34、134可以使用圖1的振動焊接設備10而被焊接到給定互連構件45的縱向側壁49，在每一個互連構件45處形成基本上相同的焊接部43。
[0029]參見圖3，在示例性振動焊接過程33中，圖1的振動焊接設備10可以用於在一組工件30沿箭頭A的方向沿輸送器32運動時在一組工件30上形成焊接部。焊接機器人50可以在輸送器32和檢查工作站54之間運動，如箭頭R示出的。圖1的振動焊接設備10的一些部件可以設置在機器人50的手臂53上，至少包括如上所述的焊炬14和砧16。在正常的操作中，機器人50可被用於在工件30於輸送器32上運動時或替換地在機器人50相對於工件30運動時在工件30上形成焊接部。周期性地，例如每次換位一次地或每校準次數焊接一次地，機器人50可以朝向檢查工作站54旋轉且執行一定的狀態監測步驟。測量信號隨後傳遞到圖1的主機裝置40。
[0030]在檢查工作站54測量的信號可以包括可經由壓敏元件陣列25B測量的焊炬清潔度信號(α)，且對準度、工具磨損和焊接力信號(β)也經由壓敏元件陣列25Β測量，替換的焊接力信號(Y)可選地經由載荷單元25C測量。對準度也可從兩個或更多載荷單元25C的構造確定，所述載荷單元布置為通過夾緊載荷(即圖4Α的靜態夾緊力F。)中的不平衡識別未對準的情況。幅度傳感器2?可以實施為非接觸雷射幹涉型傳感器，其測量幅度信號(δ )，即在焊炬14震蕩時焊炬14的運動/振動幅度。在焊炬14的自由端/遠端處沿焊炬14的縱向軸線方向測量所述幅度。這種傳感器可以以遠超過振動頻率的取樣率(例如至少快5倍)來測量焊炬14的端部上的單個點。在具體實施例中，對於20kH的振動頻率，可以使用IMHz的取樣率來測量O到0.1mm的正弦位移，傳感器2?被置於距傳感器25D的5cm到IOcm範圍。
[0031]這些信號中，焊炬清潔度信號(α )表示焊炬14的大致清潔程度。在單獨的清潔工作站(未示出)，焊接設備10可以在一塊裸露的銅上被促動，以除去任何累積在焊炬14的隆起部中的鋁。具有過多積累物(其填充在焊炬14的任何隆起部分的谷部中)會造成工具打滑、冷焊接、凸出的焊接部、信號形態變化和高可疑率。由此，壓敏元件陣列25Β可以用於經由自動檢查對從以前的離線清潔處理獲得的工具清潔度進行量化，例如使用圖像處理步驟。例如，圖1的主機裝置40可以經由處理器42執行從存儲器而來的圖像處理代碼47，以檢測和量化壓印圖案(imprint pattern)。如果焊炬14仍然髒,如從壓印圖案確定,貝U可以在繼續焊接之前重複清潔處理作為維護步驟。[0032]儘管出於簡單的目的顯示了一個信號(β)，但是如上所述的對準度、工具磨損和焊接力信號可以實施為單獨的信號β「β3。信號^表示焊炬14和砧16相對於彼此的對準度，其值可選地經由圖4C和4D所示且如下所述的計量工具36檢測，而信號β 2可以表示工具磨損且信號β3可以表示焊接力。如上所述，信號以經由壓敏元件陣列25Β測量，其可生產校準顏色圖像作為輸出。本文使用的其他傳感器可以生產單個數據點作為輸出，例如溫度或時間序列信號。
[0033]在具體實施例中，壓敏元件陣列25Β可以是小的基於納米聚合物的觸覺表面傳感器，其具有壓電/壓阻傳感性能，其可記錄和表示兩個接觸或配合表面之間的壓力分布和壓力量。如在本文使用的，「小」在一個實施例中是指大約5cmX5cm。在這樣的實施例中，壓敏元件陣列25B可以限定32 X 32矩陣，具有總共1024個傳感點，被校準為O到150psig，如圖4B所示。
[0034]簡短地參照圖4A和4B，圖4A示出了用於壓敏元件陣列25B的示例性構造。焊炬14和砧16可以在圖3的檢查工作站54處通過箭頭Fc示出的夾緊力而被夾緊在一起。壓敏元件陣列25B可以實施為連接到固體框架28的一對壓敏傳感器陣列25B1、25B2，或實施為其他設計，如所示的提供結實且平坦的支持表面，該表面提供適用於測量的基部，從而壓敏元件陣列25B通過夾緊力擠壓(箭頭Fc)。圖4B顯示了焊炬14側面的壓敏元件陣列25B，三個不同區域58顯示了焊炬14上隆起部的具體位置，所述隆起部在三個不同焊接部的軌跡處接觸傳感器陣列。這種實施例可以用於在圖2的示例性工件130中形成焊接部，其中三個不同焊接部通常同時形成。其他設計可以具有更少或更多的隆起區域。
[0035]再次參見圖3，信號β (即^和β2，分別代表工具對準度和工具磨損)也可以使用先進的圖像處理技術以量化工具磨損水平。不均勻的磨損會造成焊接能量的不均勻的分配，這會改變信號形態且導致冷焊接，尤其在圖2的單元凸片34之間。通常通過在更換之前將給定工具的使用限制到一定的循環次數，從而應對磨損問題。本方法直接地測量工具磨損，以由此延長工具壽命。
[0036]工具對準度信號，即信號β 1，可包括與被接觸表面垂直的多個力測量結果，這些測量結果用於獲取點雲估計(point cloud estimate)。如本領域已知的,「點雲」是指三維坐標系(例如笛卡爾X、Y、Z坐標系)中的一組點，其代表物體的外部表面，在該情況下是焊炬14和砧16的表面。使用這樣的測量，主機裝置40可檢測焊炬14和砧16的邊緣、它們的接觸區域和/或它們的取向，以便確定正確的對準。
[0037]在圖4C和4D所示的另一實施例中，例如具有兩個焊接墊21的焊炬14上，主機裝置40可以被程控為讓焊炬14運動且將焊炬14夾持到定製的計量工具36，例如硬化鋼的T形部件。圖4C和4D不是按比例繪製的。實際上，計量工具36可以相對小，例如具有40mm高X4mm寬X2 -4mm厚的最大尺寸。按照需要焊炬14以儘量大的壓力夾緊到計量工具36的相對自由的端部46上，以獲得精確讀數。通常，用於夾持計量工具36的夾緊壓力應該小於用於焊接的完全夾緊壓力，以保護計量工具36或焊炬14/砧16。傳感器25C測量用於每一個的位移信號(Yn)。主機裝置40計算未對準值作為第一測量結果(η=1)和第二測量結果(η=2)之間的差。主機裝置40可在計算的未對準值超過閾值時執行針對焊接設備10的控制動作。
[0038]在其他實施例中，焊炬14可僅具有一個焊接墊21，或其可以具有兩個或更多，或夾緊可以發生在與焊接墊21分開的焊炬14的平滑表面上，以避開焊炬的隆起圖案部分。在所有實施例中，焊炬14應該相對於工件和砧16正確對準。如果沒有，則焊接可能在焊炬14的一部分處相對於另一部分不同地進行。如果存在兩個焊接墊，例如焊炬14的每一側上有一個，則一個焊接墊21可焊接而另一個可不焊接，假定後者由於未對準而未以足夠的力接觸工件的話。另一實施例可以包括在一個位置取得多個位移讀數且經由主機裝置40使其平均，或在多個位置取得多個讀數且執行最小二乘回歸操作，以確定的未對準量。
[0039]如圖4D所示，計量工具36的自由端部46應該垂直於墊21、23，在所述墊之間定位計量工具36。可以使用用於實現這一點的各種器件，包括固定結構或允許計量工具36在夾緊力(箭頭Fc)存在時旋轉直到自由端部46垂直於焊接墊21、23 (如圖4C所示)的旋轉裝置。使用距離差，主機裝置40還可計算角度未對準量。如果對準值超過校準閾值或可允許公差，則焊炬14需要再次對準以保證焊接質量。
[0040]再次參考圖3，工具磨損信號(即信號β2)可用於檢測未正確加工或工藝條件。由此，主機裝置40可在工具被磨損壞時做出預測，且在此之前可安排工具更換。用於測量焊接力β3的圖1的傳感器25可以是圖4Α和4Β所示的壓敏元件陣列25Β的一部分，或其可以嵌入焊炬14的材料中，例如作為微型擠壓載荷單元，在焊炬14的每一個焊接墊21的中心有一個傳感器25。焊接壓力的統計估計可以從獲得的點雲執行。替換地，圖3的可選載荷傳感器25C可以定位在同一位置且用於執行閾值力測量。從這樣的載荷單元25C而來的直接測量結果(經統計方法過濾)可與上下閾值比較，以例如通過動態調整焊接壓力以維持目標壓力而以閉環方式獲得一致的焊接壓力。
[0041]仍然參見圖3，幅度信號(δ)可以經由高速/高頻位移傳感器測量，即傳感器25C，其相對於圖1的焊炬14定位。幅度信號(δ )表示焊炬14的直線運動，且可以每經過一些(η個)焊接循環就從固定參考位置測量。幅度信號(S)可與上下極限相比較。同樣，位移信號(σ)表示焊炬14和被焊接的表面之間的距離。位移信號(σ)的目的是準確地監測上的圖1的焊頭21在工件(例如圖2的工件130)的位置，且確保焊頭21相對於工件處在正確高度。這種測量可以對所形成的每個焊接部發生一次。作為可能的控制步驟，該信息可用於在位移信號(σ)表示焊接位置漂移的太低或太高時停止焊接過程。相同的返回信息可被反饋到圖3的機器人50，從而調整可被實時地做出，和/或反饋到任何過程監測系統作為感興趣特徵，以改善監測系統性能。
[0042]聲音信號(ο )可以經由聲音傳感器25F測量，例如通常用於在作為過程監測方法一部分的焊接過程期間檢測聲音信號的一類麥克風。周期性地，聲音傳感器25F可以饋送通過主機裝置40校準的聲音信號(箭頭11)，例如經由揚聲器(未示出)，這可以在圖3的機器人50定位在檢查工作站54時發生。聲音傳感器25F記錄傳遞的聲音信號(箭頭11)。主機裝置40可以隨後將記錄信號與聲音信號(箭頭11)進行比較。這種方法可以周期性地檢測失效的麥克風、線纜等，且由此消除假數據被實時地用於圖1的焊接設備10的監測和控制的可能性。
[0043]額外信號可以包括焊接高度信號(Ψ)、焊炬姿態信號(ζ )(即傾斜、偏斜和轉動)、焊炬溫度(H)，換能器溫度(ε)和控制器溫度(τ)。焊接高度信號(V)可以經由傳感器25G測量，例如雷射深度傳感器，其可以安裝到圖1的焊接裝置12。雷射測量可以饋送到主機裝置40且用於證實焊接裝置12相對於形成的每一個焊接部被定位在正確的高度。三軸陀螺儀的形式的另一傳感器25H可以安裝到圖1的焊頭21，且用於測量圖1的焊頭21的姿態。測量的姿態信號⑴表示圖1的焊頭21的傾斜、偏斜和轉動且可以被反饋到主機裝置40。而且，主機裝置40可以傳遞控制信號(箭頭19)到圖3的機器人50，以命令焊頭21針對每一個焊接部正確對準和/或命令機器人50的其他定位和/或用於過程監測。
[0044]對於焊炬溫度(η)、換能器溫度(ε )、和控制器溫度(τ )，這些信號可以分別通過溫度傳感器251、25J和25K測量。溫度傳感器251可以安裝在焊炬14中或相對於焊炬14遠離，例如安裝到焊接裝置12，而溫度傳感器25J和25K可以安裝到圖1的焊接控制器20和相應換能器24。替換地，溫度傳感器251可以實施為非接觸類型，例如配置為遠程地經由雷射或通過其他遠距感測技術來感測焊炬14的溫度的傳感器。焊炬14溫度的增加可造成換能器24和焊炬14頻率的減少，這可以造成可疑焊接部增加。
[0045]這種影響可以被精確地表達為
【權利要求】
1.一致振動焊接系統，包括: 振動焊接設備，包括焊炬和焊砧，所述振動焊接設備配置為在焊炬和焊砧之間夾緊的工件上形成焊接部； 檢查工作站； 焊接機器人，具有設置了焊炬和焊砧的手臂，其中焊接機器人配置為選擇性地讓焊炬和焊砧運動到檢查工作站，以確定振動焊接設備的狀態條件； 第一多個傳感器，其在工件被夾緊在焊炬和焊砧之間時相對于振動焊接設備定位； 第二多個傳感器，其相對於檢查工作站定位，其中第二多個傳感器包括壓敏元件陣列；和 主機裝置，與第一和第二多個傳感器通信，其中主機裝置包括處理器和實體的非瞬時存儲器，在所述存儲器上記錄用於監測振動焊接設備以確定所述狀態條件的指令； 其中主機裝置配置為經由處理器執行從存儲器而來的指令，以由此: 在焊炬主動在工件上形成焊接部時從第一多個傳感器接收第一組信號； 選擇性地命令機器人讓焊炬和砧運動到檢查工作站； 在焊炬和焊砧到達 檢查工作站時啟動第二多個傳感器，以由此從第二多個傳感器接收第二組信號，其中第二組信號包括來自壓敏元件陣列的測量力；和 經由處理器處理第一和第二組信號，以由此確定振動焊接設備的狀態條件。
2.如權利要求1所述的振動焊接系統，其中第一多個傳感器包括相對于振動焊接設備定位的至少一個溫度傳感器，所述至少一個溫度傳感器配置為測量振動焊接設備的溫度。
3.如權利要求2所述的系統，其中至少一個溫度傳感器包括定位在焊炬附近且配置為測量焊炬溫度以作為第一組信號一部分的溫度傳感器。
4.如權利要求2所述的系統，其中振動焊接設備包括連接到焊炬且配置為讓焊炬振動的換能器，且其中至少一個溫度傳感器連接到換能器且配置為測量換能器的溫度以作為第一組信號的一部分。
5.如權利要求1所述的系統，其中振動焊接設備包括具有計時器的焊接控制器，且其中第一多個傳感器包括連接到計時器且配置為測量計時器溫度以作為第一組信號一部分的溫度傳感器。
6.如權利要求1所述的系統，其中第一多個傳感器包括聲音傳感器，且其中主機裝置配置為傳遞預記錄的基本聲音信號到聲音傳感器、經由聲音傳感器記錄被傳遞的預記錄基本聲音信號，且將記錄的信號與預記錄基本聲音信號比較，以確定作為第一組信號一部分的信號變化。
7.如權利要求1所述的系統，其中第一多個傳感器包括連接到焊炬的焊頭的三軸陀螺儀，且其中三軸陀螺儀配置為測量焊頭的傾斜、偏斜和轉動以作為第一組信號的一部分。
8.如權利要求1所述的系統，其中第一多個傳感器包括連接到焊炬的焊頭的位移傳感器，其中位移傳感器配置為測量工件和焊頭之間的分離距離以作為第一組信號的一部分。
9.如權利要求1所述的系統，其中壓敏傳感器陣列可操作為輸出壓印圖案的圖像作為第二組信號的一部分，以確定焊炬的性能，且主機裝置配置為使用處理器檢測和量化壓印圖案，以確定狀態條件。
10.如權利要求1所述的系統，其中壓敏元件陣列是基於納米聚合物的觸覺表面傳感器，其可操作為輸出測量的 力以作為焊炬和焊砧之間的壓力分布模式和壓力分布量。
【文檔編號】B23K20/10GK103817427SQ201310576341
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年11月18日 優先權日:2012年11月16日
【發明者】J.P.斯派塞, D.查克拉波蒂, M.A.溫塞克, H.王, J.A.埃布爾, J.布拉西 申請人:通用汽車環球科技運作有限責任公司