CZ290121B6 - Elektrický drľák elektrody - Google Patents

Abstract

Elektrick² dr k elektrody je proveden s alespo jednou elist (20, 21), s dr kem (20', 21') nebo podobn²m prvkem pro uchycen sva°ovac elektrody, kter² je pro sva°ov n prost°ednictv m ovlada e (25) p°itla iteln² sva°ovac elektrodou ke sva°ovan mu materi lu, s alespo jedn m idlem (3) p°ipojen²m k elektrick mu obvodu (11), kter je provedeno s alespo jednou st prvku (4) idla ke zji ov n nebo m °en p° tla n s ly elektrody na prvku pro uchycen sva°ovac elektrody, p°i em prvek (4) idla je na prvku pro uchycen sva°ovac elektrody upevn n tak, e st prvku (4) idla sleduje pru nou deformaci odpov daj c p° tla n s le elektrody, zejm na ohyb prvku pro uchycen sva°ovac elektrody. Na sti prvku (4) idla, tvo°en nap° klad nosnou deskou (5), je upravena optick dr ha, kter je prost°ednictv m uspo° d n vodi (8, 9) sv tla spojena s elektrick²m obvodem (11) a je vytvo°ena tak, e do optick dr hy se prost°ednictv m uspo° d n vodi (8, 9) sv tla p°iv d sv tlo alespo jednoho zdroje sv tla elektrick ho obvodu (11) a mno stv sv tla p°en en zp t prost°ednictv m uspo° d n vodi (8, 9) sv tla do elektrick ho obvodu (11) nebo mno stv sv tla absorbovan v optick dr ze je funkc deformace sti prvku (4) idla, obsahuj c optickou dr hu.\

Description

Elektrický držák elektrody

Oblast techniky

Vynález se týká elektrického držáku elektrody a zejména elektrického držáku elektrody pro bodové svařování.

Dosavadní stav techniky

Držáky svařovacích elektrod pro bodové svařování jsou v průmyslu široce užívány, specielně v automobilovém průmyslu, při výrobě automobilových karosérií apod., a zejména pak také u svařovacích robotů. Ovládacím zařízením, které je opatřeno například pneumatickým nebo hydraulickým válcem, používajícím i vody jako pracovního média, jako činným prvkem, jsou elektrody umístěné v držáku elektrod, přisouvány k sobě nebo odsouvány od sebe, a to zejména mezi polohou při zahájení činnosti, ve které jsou elektrody ve větší vzdálenosti od sebe a svařovací polohou (blíže k držáku elektrody), ve které se elektrody nacházejí přitlačeny k materiálu, který má být svářen a který je obvykle tvořen plechy. Elektrody jsou vystaveny síle, která je také označována jako přítlačná síla elektrod. Za tímto účelem jsou elektrody neseny prvky držáků elektrod, tj. obvykle jsou neseny u jednoho konce tzv. čelisti, například s pólovými nástavci. Čelisti jsou vůči sobě pohyblivé nebo výkyvné. Tyto čelisti jsou obvykle vybaveny na jednom konci držákem. Dva držáky čelistí jsou vzájemně spojeny kloubem.

Kvalita bodového sváru u bodového svařování je určena třemi svařovacími parametry, a to svařovacím proudem, dobou svařování a přítlačnou silou elektrod. Svařovací proud a stejně tak i doba svařování mohou být řízeny a/nebo sledovány tradičními prostředky. Co se však týká držáků elektrod, při bodovém svařování do současnosti známých, není možné u nich zjistit ani skutečnou přítlačnou sílu elektrod během doby svařovacího procesu, tj. zejména během času po sevření držáků elektrod až do jejich opětného rozevření, ani není možné řízení svařovacího procesu v závislosti na měřené přítlačné síle elektrod, zejména z hlediska skutečnosti, že skutečná použitá přítlačná síla elektrody je ovlivňována řadou nepřesností u mechanismu předmětného držáku elektrod, například jsou vadné držáky čelistí, zastaralé čelisti, opotřebovaná ložiska držáků čelistí, opotřebované ovládací zařízení atd. Je-li přítlačná síla elektrod příliš velká během skutečné svařovací fáze, pak to může způsobit, že materiál svářeného kovu je vytlačován do mezery mezi svářenými materiály, a proto se vytvoří příliš malé svařované body a příliš velké mezery mezi svařovanými materiály. Pevnost takto svařeného místa je nedostatečná. Svařovaný materiál je nesprávně deformován elektrodami a rovněž dochází k silnému opotřebení elektrod.

Pokud naopak přítlačná síla elektrod není dostatečná, dochází k vnitřnímu rozstřikování roztaveného svařovaného materiálu, tj. když je roztavený svařovaný materiál pod velkým tlakem rozstřikován do mezery mezi svařovanými materiály. Hrudka materiálu, vytvořená v místě bodového svaru se liší od požadovaného kulatého tvaru. Svarový kov a elektrody se legují, svarový kov se zabarví a svařovací proud není soustředěn do svařovaného místa, ale protéká mimo toto místo. Celkově vzato, příliš nízká přítlačná síla elektrod rovněž způsobí snížení kvality svařovaného místa a rovněž silné opotřebení elektrod.

Ačkoliv výše uvedené podmínky jsou pracovníkům zdaného oboru známy po desetiletí, nebyly zde až do současnosti známy držáky elektrod, u kterých by byla zjišťována během svařovacího procesu přítlačná síla elektrod a její změny v průběhu tohoto procesu, například pro řízení kvality svařovaného místa a/nebo pro řízení svařovacího procesu.

Je znám držák elektrod (DE-OS 38 33 287), který má kleštím podobný svěrací prostředek, který sestává ze dvou svěracích ramen, která jsou vzájemně otočně spojena a mohou se vůči sobě

- 1 CZ 290121 B6 vyklápět pomocí ovládacího zařízení a která mají dvě ramena pro elektrody, každé žních nese elektrodu, které jsou výkyvné navzájem spojeny, se stejnou osou otáčení jako dvě svěrací ramena. Mezi každým svěracím ramenem a ramenem pro elektrodu je umístěna tlačná pružina tak, že při svařování, resp. při sevření držáku elektrod ovládacími prostředky, nejdříve obě svěrací ramena především sevřou mezi sebe svařovaný materiál silou, která je dána tlačnými pružinami, které působí v oblasti konců elektrodových ramen, která jsou odlehlá od elektrod, a která jsou vzájemně otočně spojena. Je zde požadováno, aby přítlačná síla elektrod byla co možná konstantní, aby byla určena tlakem pružin a nezávislá na ovládacím zařízení po přiblížení elektrod a přitlačení svěracích ramen ke svařovanému materiálu. V místech působení tlačných pružin, která jsou umístěna v oblastech konců elektrodových ramen, navzájem otočně spojených a která jsou na opačných koncích než elektrody, jsou umístěny piezoelektrické tlakové měrky, kterými je měřena síla, vyvinutá tlačnými pružinami, a která je v podstatě během svařování konstantní.

Přesné stanovení přítlačné síly elektrod a zejména její časové změny v průběhu svařovacího procesu, není možné pomocí tohoto známého držáku elektrod. Tohoto držáku lze použít jen pro přibližné ovládání přítlačné síly elektrod v závislosti na naměřených hodnotách.

Je rovněž známé svařovací zařízení, pro odporové bodové svařování (DE-PS-32 41897), u kterého uspořádání držáku elektrod, který nese elektrody, sestává ze spodního pevného držáku elektrody a horního pohyblivého držáku elektrody, přičemž elektrody jsou připojeny k jednomu kanci držáků elektrod. Píst vnějšího ovládacího zařízení působí na homí pohyblivý držák elektrod přes tlačnou pružinu, aby tak vyvodil přítlačnou sílu pro elektrody. Mezi pružinou a pístem je umístěn tensometr, kterým je měřena síla pružin, a tím síla vyvinutá na svařovaný materiál.

Konečně je také známé svařovací zařízení pro odporové bodové svařování, u kterého je spodní držák elektrody pevně uchycen na rámu přípravku, přičemž homí držák elektrody je vytvořen na nosném rameni, které je spojeno s rámem přípravku pružnými nosníky. Uvedená známá svařovací zařízení mají nevýhody, a to především ty, že držáky elektrod jsou uchyceny v dané poloze na rámu stroje a pouze jeden držák elektrody je pohyblivý ve svislé rovině vzhledem k druhému držáku elektrody. Tato svařovací zařízení proto nemohou být použita u svařovacích robotů, a to zejména v automobilovém průmyslu pro svařování karosérií.

Všechny dosud známé držáky elektrod a všechna známá svařovací zařízení mají nevýhodu, že piezoelektrické senzory, tlakové snímače nebo tenzometry musí být instalovány ve značné vzdálenosti od místa svařování a také musí být umístěny mimo dráhu elektrického svařovacího proudu, aby se zamezilo ovlivňování uvedených senzorů elektromagnetickými poli. Uspořádáním uvedených senzorů v určité vzdálenosti od místa svařování dochází ke značným chybám měření. Zejména nemohou být zaznamenány dynamické změny přítlačné síly elektrod během svařovacího procesu. Všechny známé držáky elektrod a svařovací zařízení mají také nevýhodu v tom, zeje zde nutná přídavná pružnost ve formě tlačných pružin nebo pružných nosníků, což znamená zhoršení výsledků měření a rovněž přídavné finanční výdaje.

U dosud známých držáků elektrod pro bodové svařování existuje rovněž nebezpečí odbočení elektrického svařovacího proudu v místě styku, protože část svařovacího proudu protéká mimo svařované místo. Z tohoto důvodu pak svařované body nejsou řádně provařeny a svařovaná místa mají sníženou pevnost, což může vést k riziku s ohledem na kvalitu celého vozidla a navíc ke skřípavým zvukům při provozu vozidla, což již nemůže být později odstraněno.

-2CZ 290121 B6

Podstata vynálezu

Úkolem předloženého vynálezu je vytvořit držáky elektrod, u kterých by bylo možné určovat plynule skutečně přítomnou přítlačnou sílu elektrod v kterémkoliv čase svařovacího procesu, a to zejména také během skutečné svařovací fáze nebo svařovacího času.

Uvedený úkol splňuje elektrický držák elektrody s alespoň jednou čelistí, s držákem nebo podobným prvkem pro uchycení svařovací elektrody, který je pro svařování prostřednictvím ovladače přitlačitelný svařovací elektrodou ke svařovanému materiálu, s alespoň jedním čidlem připojeným k elektrickému obvodu, které je provedeno s alespoň jednou částí prvku čidla ke zjišťování nebo měření přítlačné síly elektrody na prvku pro uchycení svařovací elektrody, přičemž prvek čidla je na prvku pro uchyceni svařovací elektrody upevněn tak, že část prvku čidla sleduje pružnou deformaci odpovídající přítlačné síle elektrody, zejména ohyb prvku pro uchycení svařovací elektrody, podle vynálezu, jehož podstatou je, že na části prvku čidla je upravena optická dráha, která je prostřednictvím uspořádání vodičů světla spojena s elektrickým obvodem a je vytvořena tak, že do optické dráhy se prostřednictvím uspořádání vodičů světla přivádí světlo alespoň jednoho zdroje světla elektrického obvodu a množství světla přenášené zpět prostřednictvím uspořádání vodičů světla do elektrického obvodu nebo množství světla absorbované v optické dráze je funkcí deformace části prvku čidla, obsahující optickou dráhu.

U držáku elektrody podle vynálezu lze přítlačnou sílu elektrod měřit přesně v kterémkoliv časovém okamžiku svařovacího procesu, přičemž svařovací proces může být sledován a/nebo řízen na základě výsledků tohoto měření. Navíc je rovněž možné, na základě měření přítlačné síly elektrod, hodnotit daný svařovaný bod a/nebo jeho kvalitu a na základě tohoto hodnocení rozhodnout, zda je nutný další přilehlý svařovaný bod a/nebo zda jeden nebo více předchozích svařovaných bodů lze postrádat. Toto hodnocení kvality svařovaného bodu založené na měření přítlačné síly elektrod a další rozhodování a řízení, vyplývající z tohoto hodnocení jsou s výhodou prováděny v elektronickém řídicím zařízení v souladu s předem stanoveným programem. Navíc je rovněž možné zaznamenat pro každý svařovaný bod průběh přítlačné síly elektrod pro následující vyhodnocování, ověřování atd.

Pro zjištění přítlačné síly elektrod je použito optické čidlo, jehož činnost je založena na skutečnosti, že množství světla, vyslaného prostřednictvím vytvořené dráhy pro toto světlo do optického čidla, je funkcí mechanických změn nebo deformací optického čidla nebo částí prvků tohoto čidla kudy prochází optická dráha, přičemž spojení mezi čidlem nebo prvky čidla a optoelektronickou jednotkou, která tvoří elektrický obvod, a která je prostorově od nich oddělena, je provedeno netradičně prostřednictvím alespoň dvou vodičů světla. Je zde dosahováno vysoké přesnosti a citlivosti prováděného měření, to znamená, že je zde možnost zjišťování dokonce malých mechanických změn a vzhledem k vysokému meznímu kmitočtu nejsou prvky čidla citlivé na vnější rušivé vlivy nebo zejména na elektrická napěťová a magnetická pole, na elektromagnetická pole a vlny, na vysoké teploty atd. Navíc prvky čidla mohou být robustní konstrukce, takže zde nedojde k poškození dokonce ani v případě několika nárazů či úderů.

Vynález zejména poskytuje možnost přesného měření přítlačné síly elektrod, dokonce za podmínek, když svářecí proud protéká, nemá požadovanou hodnotu nebo nabývá nulové hodnoty při periodických změnách svářecího proudu. Měření přítlačné síly elektrod při průtoku svářecího proudu je podstatné, protože přítlačná síla elektrod se liší mezi stavem, kdy svářecí proužek protéká a kdy ne, přičemž přítlačná síla elektrod při průtoku svářecího proudu je důležitá pro sledování a/nebo řízení svařovacího procesu.

Podle předmětného vynálezu je přítlačná síla elektrod zjišťována přímo na držáku elektrody, využití jeho pružných deformací během svařovacího procesu, přičemž zde není nutnost využívat pro měření žádnou přídavnou pružnost, například ve formě pružin, pružných nosníků atd. Navíc může být snímací prvek umístěn přímo v místě svařování nebo v místech průchodu elektrického

-3 CZ 290121 B6 svařovacího proudu, tj. na částech držáku elektrod, které vedou svařovací proud. Není zde potřeba brát v úvahu elektromagnetické pole. Rovněž není pro měření přítlačné síly elektrod nutná žádná speciální konstrukce čelisti nebo držáku čelisti.

Vzhledem ktomu, že podle vynálezu je možné provádět dynamické měření přítlačné síly elektrod, tj. měření změn této síly v závislosti na čase, je možné na základě tohoto měření především zaujmout stanovisko ke kvalitě bodového svaru. V důsledku vysoké přesnosti a citlivosti měření a rovněž v důsledku vysoké mezní frekvence, která leží například kolem 10 kHz mohou být přesně určeny časové změny přítlačné síly elektrod během pěchovacího rázu po sevření držáku elektrod. V této souvislosti také může být zejména stanoveno, zda tento pěchovací ráz byl ukončen v předem stanovené časové prodlevě, a zda mechanizmus držáku elektrod je nastaven za správných podmínek. Navíc mohou být měřeny během ustavovacího času změny přítlačné síly elektrod a mohou být sledovány, a to zvláště s ohledem na dosažení stanovené hodnoty přítlačné síly elektrod, při které je skutečně svařovací proud zapojen. Během vlastní svařovací fáze procesu resp. svařovacího času, je možné provádět měření přítlačné síly elektrod a v důsledku vysoké citlivosti a přesnosti měření může být určeno během této svařovací fáze, zvýšení přítlačné síly elektrod v důsledku tepelných změn objemu při svařování. V této fázi svařování mohou být rovněž určeny objemové změny v důsledku tzv. dokování v době po ukončení svařování. Z tohoto je možné hodnotit nejen kvalitu z hlediska provedeného sváru podle vynálezu, ale také provádět optimální řízení svařovacího času, takže lze dosáhnout, mezi jiným, zvýšení spolehlivosti procesu a rovněž optimalizace rychlosti svařování.

U jednoho provedení vynálezu je alespoň jedna čelist, nebo držák čelisti, odizolována, a to alespoň v oblasti, ve které je možný jeho dotyk se svařovaným materiálem. Izolace sestává z izolačního povlaku, který je odolný vůči otěru a poškrábání svého vnějšího povrchu. Tento povlak sestává například ze speciální oceli, kryté dalším povlakem z izolačního materiálu. Povlak odolný vůči otěru je výhodně vytvořen z keramických materiálů nebo keramické vaty.

V takovém případě může být povlak také tvořen samostatnou vrstvou, tj. keramický materiál může současně tvořit elektrickou izolaci.

V důsledku toho, že izolace sestává alespoň z jedné vrstvy a elektrický izolující povlak je odolný poškrábání a otěru na svém vnějším povrchu, a tudíž odolává dokonce ostrým hranám tabulí plechu, lze očekávat, že izolace bude mít dlouhou životnost.

U jiného provedení vynálezu je izolace vytvořena alespoň ze dvou vrstev a sestává z povlaku izolačního materiálu a povlaku odolného proti otěru, který je na izolačním povlaku aje s ním v trvalém styku. Povlak z izolačního materiálu je vytvořen při tomto uspořádání výhodně z pásku ze skleněných vláken, napuštěných epoxidovou pryskyřicí, například Betabrace, avšak může být také vytvořen z uhlíkových vláken nebo podobných materiálů, které zajistí dobrou elektrickou izolaci. Povlaky odolné proti otěru jsou vytvořeny ze speciální oceli, mají příčné zvlnění a jsou nasunuty na čelisti. Po nasunutí na čelisti se povlaky samy přizpůsobí zakřivení čelistí, takže mohou být použity pro nejrůznější tvary čelistí. Stálé spojení mezi páskem ze skleněných vláken nebo Betabrace a povlakem ze speciální oceli je zajištěno tak, že epoxidové pryskyřičné lepicí činidlo, kterým je pásek napuštěn, pronikne k povlaku ze speciální oceli a vytvrdí se při teplotě asi 150 °C.

Místo povlaku ze speciální oceli může se zde použít jako povlak odolný proti otěru speciální ocelová objímka, která je s výhodou rozříznuta nebo speciální ocelový pásek, který je navinut. Použití takovýchto objímek ze speciální oceli nebo speciálních ocelových pásků je však omezeno pouze na rovné nebo slabě zakřivené čelisti.

U řešení podle vynálezu je však možno použít i dalších srovnatelných, vysoce kvalitních, otěru odolávajících povlaků. Například je zde vhodný pro tento účel materiál s názvem Mehanite,

-4CZ 290121 B6 který je nepropustný pro magnetická pole, a s nímž lze dosáhnout větší účinnosti svařování, protože není spotřebovávána žádná energie na vytvoření rozptylového magnetického pole.

U výhodného provedení je izolace, respektive povlak, vytvořena na čelisti nebo držáku čelisti alespoň v části oblasti nebo alespoň v jedné vrstvě z keramiky nebo minerální vaty. U tohoto provedení keramika nebo minerální vata výhodně vytváří vnější povrch, který je odolný proti poškrábání a otěru.

Izolace, použitá na čelisti nebo držáku čelisti, může být upravena zvláště jednoduchým způsobem do tvaru odpovídajícímu čelisti nebo držáku čelisti anebo rovněž do tvaru vyhovujícímu tvaru kovových tabulí, které mají být svařeny.

Řešením podle vynálezu lze dosáhnout dlouhé životnosti. V důsledku skutečnosti, že izolace podle vynálezu je v určitém rozsahu pružná, je zde její dobrá přizpůsobivost k různým tvarům čelistí. V důsledku použití takovéto izolace, jsou defekty bodových svarů sníženy, takže mohou být odstraněny přídavné bezpečnostní bodové sváry, a celkově může být tudíž dosaženo snížení výrobních časů a v souladu s tím i snížení nákladů. Navíc může být snížená bezpečná vzdálenost mezi čelistmi a tabulemi plechů, které mají být svařeny, a tím může být dosaženo i zmenšení volných prostorů, svařovacího proudu, zmenšení držáků elektrod a lepší uspořádání v důsledku nižší váhy.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude dále vysvětlen podrobněji na základě provedení zobrazených na výkresech, na nichž obr. 1 znázorňuje ve zjednodušeném zobrazení schematicky jedno provedení čidla podle vynálezu spolu s optoelektronickou jednotkou, obr. 2 ve zjednodušeném pohledu snímací prvek čidla z obr. 1 u držáku elektrod pro bodové svařování, obr. 3 modifikované provedení ve zjednodušeném půdorysném pohledu, obr. 4 ve zjednodušeném zobrazení snímací prvek z obr. 3 v bokorysu a jeho připevnění na trubkovitý měřicí předmět, obr. 5 další modifikované provedení snímacího prvku ve zjednodušeném perspektivním pohledu, obr. 6 zjednodušeně podélný řez snímacím prvkem podle obr. 5, obr. 7 řez snímacím prvkem z obr. 5 podél čáry I-I z obr. 6, obr. 8 graf závislosti elektrické síly na čase, obr. 9 zjednodušené půdorysné uspořádání svářecího pracoviště, obr. 10 boční pohled na držák elektrod pro bodové svařování, obr. 11 řez čelistí podél čáry A-A z obr. 10, obr. 12 řez čelistí podél čáry B-B z obr. 10,

-5CZ 290121 B6 obr. 13 je řezem podobným řezům z obr. 11 nebo 12 v případě dalšího výhodného provedení vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Obr. 2 znázorňuje elektrický držák 1 elektrod pro bodové svařování dvou plechů 18 a 19. Elektrický držák 1 elektrod sestává ze dvou čelistí 20 a 21 připevněných ke koncům držáků 20' a 21. Tyto držáky 20' a 2Γ jsou spojeny prostřednictvím kloubu 22 a ramen 23 a 24. Ramena 23 a 24 jsou uchycena mezi dva konce odpovídajících držáků 20' a 21'. U jednoho konce držáků 20' a 21' je u zobrazeného provedení umístěn ovladač 25, zde zobrazený jako pneumatický válec, který působí mezi držáky 20' a 21'. Na volných zakřivených koncích držáků 20' a 21' jsou upraveny čelisti 20, 21 opatřené elektrodami neboli pólovými nástavci 26 a 27, které v případě bodového svařování drží mezi sebou dva plechy 18 a 19 a jsou tlačeny proti plechům 18 a 19 předem stanovenou silou vyvozenou ovladačem 25. Svářecí proud je dodáván a odváděn prostřednictvím držáků 20' a 21', které jsou provedeny jako vodiče elektrického proudu a rovněž prostřednictvím čelistí 20 a 21 a s nimi elektricky propojených pólových nástavců 26 a 27.

Za účelem dosažení spolehlivého a kvalitního bodového svaru musí být dodrženy nejrůznější svařovací parametry, jako například daný přítlak pro elektrody neboli pólové nástavce 26 a 27, přitlačující tyto proti plechům 18 a 19. Pro sledování a/nebo řízení těchto parametrů je, na obr. 2 na spodním, držáku 21' uchyceno čidlo 3 nebo prvky 4, 4', 4 čidla, nebo je čidlo 3 nebo jeho prvky 4, 4', 4 uchyceno na vnějším povrchu 2 tak, že tímto čidlem 3 je možno snímat pružný ohyb držáku 2Γ. který vzniká při přítlaku pólových nástavců 26, 27 na plechy 18 a 19, a z toho zjišťovat přítlačnou sílu, která se například v regulačním obvodu jako požadovaná hodnota porovná s předem stanovenou skutečnou hodnotou, aby tak bylo možno řídit nebo regulovat ovladač 15.

Zvláště je možné měřit přítlačnou sílu elektrod neboli pólových nástavců 26, 27, která se zvyšuje s přibližováním se držáků 20', 2T, a po dosažení předem stanovené hodnoty zapojit svářecí proud, tj. provést zapojení svářecího proudu, který je závislý na skutečně změřené přítlačné síle elektrod.

U provedení podle obr. 1 mají zde zobrazené prvky čidla 4 nosnou desku 5, která je upevněna svou plochou na vnější povrch 2 letováním, lepením nebo jiným vhodným způsobem, a rovněž tak pouzdro 6, které je drženo na povrchu, přivráceném ke spodnímu držáku 21' nosné desky 5, která má například pravoúhlý obrys. U tohoto uspořádání jsou mechanické deformace přenášeny na nosnou desku 5 a také na pouzdro 6.

Pouzdro 6 má průchozí otvor 7, tvořící směrem ven uzavřený prostor, a u znázorněného uspořádání je opatřeno alespoň na vnitřním povrchu tohoto průchozího otvoru 7 absorbentem světla, například odpovídajícím zabarvením nebo začeměním nebo odpovídající strukturou povrchu.

Čidlo 3 sestává dále ze dvou vodičů 8 a 9 světla, z nichž každý má alespoň jedno skleněné vlákno 8, 9 vytvářející světlovodivý element a s výhodou vícevrstvou izolaci nebo plášť 8', 9'. Oba dva vodiče 8 a 9 světla procházejí svými skleněnými vlákny 8 a 9 průchozím otvorem 2 pouzdra 6 z každého jeho konce, takovým způsobem, že konce 8' a 9' obou vodičů leží přibližně ve středu průchozího otvoru 7 pouzdra 6 proti sobě v axiálním směru, vzdáleny o předem stanovenou vzdálenost, takže optická dráha, neboli dráha světla mezi vodiči 8 a 9 světla, je tvořena prostorem mezi konci 8' a 9' vodičů světla, vyplněným vzduchem nebo plynem. Vnější průměr skleněných vláken 8 a 9 je, alespoň na jejich části umístěné v pouzdru 6, o trochu menší než průměr průchozího otvoru 7 pouzdra 6, což umožňuje pohyb vodičů 8' a 9 světla a skleněných vláken 8 a 9 v průchozím otvoru 7. Vodiče 8 a 9 světla jsou drženy na nosné desce 5 uchycením nebo povlakem 10, který je tvořen například ze syntetické pryskyřice, například

-6CZ 290121 B6 epoxidové pryskyřice a také obklopuje pouzdro 6 a drží nosnou desku 5 na rohu nebo alespoň přispívá k držení pouzdra 6 na nosné desce 5.

Oba vodiče 8 a 9 světla a jejich skleněná vlákna 8 a 9 jsou vhodným způsobem drženy v pouzdru 6 a spojují čidlo 3 s elektrickým obvodem 11, který je proveden například ve formě optoelektronické jednotky, a který spolu s čidlem 3 tak tvoří snímací zařízení. Elektrický obvod 11 má zdroj 12 světla, z něhož vychází vodič 8 světla a dále má detektor 13 světla, ke kterému je připojen vodič 9 světla. Světlo ze zdroje 12 světlaje vedeno vodičem 8 světla k čidlu 3, přičemž světlo prochází jako měřicí signál vodičem 9 světla k detektoru 13 světla, který dodává elektrický signál, závislý na intenzitě vráceného světla. Tento signál je v zesilovači 14 zesílen pro další použití. Zdroj 12 světla, což může být s výhodou světelná dioda, detektor 13 světla, což může být například fotodioda nebo fototranzistor a rovněž zesilovač 14, s výhodou ve formě integrovaného obvodu, jsou částmi elektrického obvodu H. U znázorněného provedení má tento elektrický obvod 11 dále vyhodnocovací jednotku 15 a paměť 16. Vyhodnocovací jednotka 15 a paměť 16 však mohou být součástí oddělené jednotky například počítače.

Do čidla 3 je dodáván dobře definovaný světelný tok prostřednictvím vodiče 8 světla. Tento světelný tok vstupuje u konce 8' vodiče 8 světla do průchozího otvoru 7 nebo do světelné dráhy ležící mezi oběma konci 8' a 9' vodičů 8 a 9 světla. Alespoň část světelného toku vstupuje koncem 9' do vodiče 9 světla a je jím vedena do detektoru 13 světla, takže na výstupu detektoru 13 světla je přítomen signál, který je závislý na intenzitě vráceného světelného toku, a který se pak vede k výstupnímu signálu přítomnému na výstupu elektrického obvodu 11 nebo na výstupu vyhodnocovací jednotky 15.

Jakékoliv ohnutí, prodloužení, stlačení nebo další změna a u vnějšího povrchu 2 je přenesena prostřednictvím nosné desky 5 na spoj vodičů 8 a 9 světla s nosnou deskou 5 a pouzdrem 6 a způsobí změnu ve vzájemné poloze konců 8' a 9', a tudíž také změnu v intenzitě světelného toku dodávaného zpět prostřednictvím vodiče 9 světla a rovněž změnu elektrického signálu na výstupu detektoru 13 světla. Světelný tok vedený zpět prostřednictvím vodiče 9 světlaje rozdílný od světelného toku vedeného vodičem 8 světla o ztráty vzniklé rozptýlením světla, které nastanou v průchozím otvoru 7 pouzdra 6 nebo absorpčním prostoru, vytvořeném zde zejména změnami ve vzájemných polohách konců 8' a 9', které jsou způsobeny například skutečností, že jako funkce vzájemných poloh konců 8' a 9' je zde různá velikost příčného průřezu světelného toku vycházejícího z konce 8' a přicházejícího ke konci 9' vodiče světla.

Pokud je zde požadavek na určité charakteristiky čidla 3 nebo závislost mezi deformací čelisti 21 držáku 2Γ na vnějším povrchu 2 a velikostí vratného světelného toku ve vodiči 9 světla, může být konec 8' a/nebo konec 9' různě tvarován, například pro dosažení čočkového efektu může být konec zakřiven.

V elektrickém obvodu 11 je signál z detektoru 13 světla, zesílený zesilovačem 14, vyhodnocen, a to vyhodnocovací jednotkou 15 na základě kalibrační křivky, která je určena, například jednotlivě, po výrobě, pro každé čidlo 3 nebo každý prvek 4 čidla a je uchována například v paměti 16 vyhodnocovací jednotky 15, což zajistí zvláště přesná měření čidlem 3 nebo snímacím ústrojím majícím toto čidlo 3. Vyhodnocovací jednotka 15 je s výhodou vytvořena tak, že analogový signál dodávaný zesilovačem 14 je převeden v analogově digitálním převodníku na digitální signál, který je potom dále zpracován a/nebo vyhodnocen ve vyhodnocovací jednotce 15, která s výhodou je opatřena mikroprocesorem. V tomto případě je kalibrační křivka s výhodou uložena jako záznam dat v paměti 16 vyhodnocovací jednotky 15.

Sledování a/nebo řízení svařovacího procesu čidlem 3 není narušováno ani vysokými svařovacími proudy nebo jimi vytvářenými magnetickými poli, ani teplotami, které způsobují. Vyhodnocovací jednotka 15 může být instalována v místě, které je dostatečně daleko od svařovací oblasti.

-7 CZ 290121 B6

V podstatě je také možné vytvořit prvek 4 čidla takovým způsobem, že jak vodič 8 světla, tak vodič 9 světla, jsou vyvedeny z jedné strany prvku 4 čidla, přičemž v tomto případě je světelný tok vedený vodičem 8 světla odkloněn prostřednictvím alespoň jednoho optického vychylovacího prvku, např. prvku 4 čidla. Tento optický vychylovací prvek je součástí dráhy paprsku světla nebo je uspořádán mimo tuto dráhu.

Jedno provedení prvku 4 čidla pro elektrický držák 1 elektrody má vychylovací prvek mimo dráhu paprsku světla a je znázorněno na obr. 3. Vychylovací prvek sestává v tomto případě ze zakřivené délky 28 jednoho ze dvou vodičů 8 a 9 světla, a to vodiče 8 světla.

U tohoto provedení je pouzdro 6 slabě zakřiveno, tj. osa rohu leží na kružnici většího průměru, přičemž osa této kružnice (osa zakřivení) je kolmá na povrchy nosné desky. Toto uspořádání má také výhodu, že dokonce malé mechanické změny nebo výchylky spodního držáku 21' mohou být zaznamenány, tj. toto uspořádání vede k jasné změně intenzity vratného světelného toku nebo charakteristiky prvku 4' čidla (závislost intenzity vratného světelného toku na mechanické změně) a má také lineární průběh v širokém rozsahu.

Obr. 4 znázorňuje spodní držák 21 elektrického držáku 1 elektrody a prvek 4' čidla v bokorysu. Nosná deska 5' je opatřena na své spodní straně, odvrácené od pouzdra 6, celkem třemi nožkami 29, které jsou uspořádány tak, že jedna z těchto nožek 29 je v oblasti jedné úzké strany, pravoúhlé nosné desky 5', tj. ve středu nosné desky 5, zatímco ostatní dvě jsou uspořádány na dalším konci nosné desky 5 v axiálním směru, na kolmici k podélnému směru této nosné desky 5. Nožkami 29, které se kuželovité sbíhají dolu směrem k jejich volným koncům, spočívá nosná deska 5' na spodním držáku 21' nebo na válcovém vnějším povrchu 2.

Jak je naznačeno na obr. 3, dvě z nožek 29 jsou vytvořeny na straně, na které vodiče 8 a 9 světla jsou odváděny od nosné desky 5 a v některých případech na obou stranách vodičů 8 a 9 světla.

V oblasti zakřivené části délky 28 je umístěna jedna nožka 29.

Prvek 4' čidla nebo nosná deska 5' je uchycena proti předmětu, který je měřen dvěma ůchytnými prvky 30 ve tvaru pásků, z nichž každý má pružinu 31, přičemž konce těchto pásků jsou upevněny k čepům 32, které také slouží také pro uchycení nožek 29 a vyčnívají nad horní stranu nosné desky 5. Uchytné prvky 30 obepínají měřený předmět.

Jak je znázorněno na obr. 4, nosná deska 5' je opatřena v místě, kde je v pouzdru 6 mezi konci 8' a 9' vytvořena dráha pro světlo, oblastí 33 se zmenšenou tloušťkou, procházející kolmo na podélný směr nosné desky 5'. U znázorněného provedení je tato oblast 33 vytvořena pouze na spodní straně, takže nosná deska 5' vytváří plochý dosedací povrch pro pouzdro 6, čímž deformace nosné desky 5', vyvolané mechanickými změnami u měřeného předmětu, jsou koncentrovány v podstatě v oblasti dráhy světla.

Pomocí nožek 29 je možné spolehlivé a snadné usazení prvků 4' čidla na spodním držáku 21', bez ohledu na to, jak je vnější strana tohoto držáku 21' tvarována. Vhodnou volbou délky nožek 29, tj. vhodnou volbou vzdálenosti mezi přidržovacími adosedacími oblastmi, tvořenými těmito nožkami 29, od optické dráhy, popřípadě její roviny, je možno měnit nebo nastavit na požadovanou hodnotu citlivost prvku 4' čidla, a tudíž čidla 3.

Na obr. 5 je ve zjednodušeném perspektivním pohledu a na obr. 6 v podélně vedeném řezu znázorněno další provedení vynálezu. Držák 21' elektrického držáku 1 elektrody je opatřen prvky 4 čidla, které jsou charakterizovány zvláště jednoduchou a odolnou konstrukcí, vysokou citlivostí a zejména vysokou dynamikou. Prvky 4 čidla, zde sestávají z nosné desky 5, která odpovídá přibližně nosné desce 5' a je vyrobena například z titanu nebo z vlákny zesílené plastické hmoty. Výroba nosné desky 5 z titanu nebo výhodně z vlákny zesílené plastické hmoty má výhody ve vysoké necitlivosti takovéto desky k rušivým vlivům, zejména k oteplování také

-8CZ 290121 B6 v důsledku magnetických polí, která vznikají během svařovacího procesu kolem čelisti 21 nebo držáku 21'. Nosná deska 5 je uložena na třech kuželovitých čepech nebo nožkách 29, které jsou vyrobeny z tvrdého kovu a zařezávají se do držáku 2Γ. Připevnění je opět uskutečněno prostřednictvím úchytných prvků 30 znázorněných na obr. 4.

Na horní straně nosné desky 5 pravoúhlého obrysu, která je na opačné straně než jsou nožky 29, jsou vytvořeny dva bloky nebo blokům podobné prvky 34, 35, tj. v každém případě jeden prvek 34 nebo 35, na každém konci, respektive na každé úzké straně uvedené nosné desky 5. U znázorněného provedení jsou prvky 34 a 35 ve formě bloků a jsou připevněny na horní část nosné desky 5 tak, že koncové stěny 36 a 37 obou prvků 34 a 35 ve tvaru bloků, které jsou protilehlé a jsou v podstatě kolmé k horní části nosné desky 5 a rovněž k jejímu podélnému směru, jsou umístěny odděleně.

Dva vodiče 8 a 9 světla jsou drženy nebo připevněny v oblasti svých konců 8' a 9' v prvku 34 takovým způsobem, že tyto vodiče 8 a 9 světla leží v oblasti svých konců 8' a 9' s osami v rovině, která je rovnoběžná s horní částí nosné desky 5 a je mimo tuto horní část. Osy svírají ostrý úhel, jehož vrchol leží v oblasti zrcadla 38, vytvořeného na straně 37 prvku 35, alespoň v době, kdy držák 21' nebo prvky čidla 4 nejsou zatíženy, tj. když nepůsobí žádný ohybový moment na nosnou desku 5. Zrcadlo 38 je usazeno v drážce 39 vytvořené v koncové straně 37 a jeho podélný směr probíhá rovnoběžně s vrchní částí nosné desky 5. Zrcadlo 38 je na své ploše protilehlé ke koncové straně 36 konkávně zakřiveno kolem osy, která leží v rovině El optické dráhy nebo je s ní rovnoběžná. Tímto způsobem je dosaženo, že dokonce i malé odchylky zrcadla 38 způsobí velké změny v množství světla přenášeného k vodiči 8 světla. Citlivost nebo měřicí rozsah čidla lze nastavit úpravou poloměru zakřivení zrcadla 38. Koncová strana 36 prvku 34 je opatřena drážkou 40, která odpovídá drážce 39 a která leží v podélném směru nosné desky 5 a rovnoběžně k rovině E 1 drážky 39. Na dně drážky 40 jsou umístěny dva konce 8' a 9', vodičů 8 a 9 světla, pro výstup a opětný vstup světla.

Mezi prvky 34 a 35 je nosná deska 5 opatřena jak na své horní straně tak své spodní straně, oblastmi 33, které zeslabují tloušťku nosné desky 5. Tyto oblasti 33 leží nad sebou a mají osu 41, která je rovnoběžná s rovinou El a kolmá k podélnému směru nosné desky 5. Tyto oblasti 33 leží v místě nosné desky 5, které je výhodně ohýbáno, jestliže je držák 21 vystaven ohybovému namáhání.

Drážky 39 a 40 a rovněž prostor, vytvořený mezi prvky 34 a 35, jsou uzavřeny z vnější strany, aby se alespoň zabránilo průniku prachu a světla, pouzdrem 42 nebo jiným zakrytím.

V důsledku toho, že oba konce 8' a 9' a rovněž zrcadlo 38 jsou upraveny u dna drážek 40 nebo 39, tj. posunuty dovnitř koncových stran 36 a 37, je vliv rozptylového světla velmi snížen.

Pokud není držák 21' mechanicky zatížen, pak světelný tok vystupující z konce 8' vodiče 8 světla je odrážen zrcadlem 38 tak, že tento světelný tok vstupuje nezeslabený nebo téměř nezeslabený do konce 9' vodiče 9 světla. Jestliže po sevření držáku elektrod, je držák 21' deformován, v důsledku přítlačné síly EK elektrod, kterou drží pólové nástavce 26 a 27 plechy 18 a 19 proti sobě, dojde k ohnutí nosné desky 5, a to v oblasti osy 41. Funkcí této deformace, a tudíž funkcí přítlačné síly EK elektrody elektrického držáku 1 elektrody, je, že jenom část z celkového světla, vycházejícího z konce 8' se odrazí zrcadlem 38 do konce 9', aby vstoupilo do vodiče 9 světla. Tato ztráta světla a toto zředění jsou funkcí ohnutí držáku 21', a tudíž přítlačnou silou elektrod působící na pólových nástavcích 26 a 27.

Jak je dále znázorněno na obr. 5, oba vodiče 8 a 9 světla jsou konstruovány tak, že je možné jejich oddělení u prvku 4 čidla nebo na straně prvku 34 protilehlé straně od prvku 35. Pro tento účel jsou zde zásuvky 43 pro vodiče světla nebo světlovodivé kabely. Prostřednictvím zásuvek

-9CZ 290121 B6 je možné odpojit odpovídající prvek 4 čidla často a výhodně od odpovídajícího elektrického držáku 1 elektrody a čelisti 21.

Jak bude dále vysvětleno v dalších podrobnostech, vodiče 8 a 9 světla vedou od odpovídajícího elektrického držáku 1 elektrody k elektrickému obvodu 11, který je oddělen v prostoru od elektrického držáku 1 elektrody nebo od robotu, majícího takový elektrický držák 1 elektrody. Aby bylo možné také sejmout elektrický držák 1 elektrody jako celek z robotu a/nebo sejmout a/nebo oddělit robot od ovládací jednotky, která také zahrnuje elektrický obvod 11, jsou vodiče 8 a 9 světla opatřeny s výhodou alespoň dvěma dalšími zásuvkovými spoji.

Prvek 4 čidla má vysokou měřící citlivost, tj. mohou být jím zaznamenány odchylky až 1/10 000 mm. Navíc má prvek 4 čidla vysokou dynamickou citlivost, tj. mezní kmitočet je řádově o velikosti 10 kHz. To je zvláště důležité pro schopnost detekovat pěchování, nastávající při začátku svařovacího procesu v důsledku svírání se elektrického držáku 1 elektrody, a také proto, aby bylo možno určit, kdy pěchování nebo odpovídající pěchovací ráz skončil. Vytvoření světelného signálu, závislého na mechanickém napětí v čelisti 21 a přenos tohoto signálu do elektrického obvodu 11 se uskutečňuje rychlostí světla.

Na držáku 21' je umístěn detektor 44 teploty pro měření teploty tohoto držáku 2Γ. Detektor 44 teploty dodává elektrický signál, závislý na teplotě držáku 2Γ. například do vyhodnocovací jednotky 15. Tímto signálem může být prováděna kalibrace nebo nové nastavení tím způsobem, že deformace, vzniklé v důsledku ohřevu nosné desky 5 a držáku 21' stejně tak jako změny v množství přenášeného světla, které mohou z těchto důvodů nastat, neovlivní výsledek měření dodávaný elektrickým obvodem 11. Prvek 4 čidla je samozřejmě opět uchycen na vnitřní konkávní nebo vnější konvexní straně držáku 21' tak, že pružné deformace držáku 21', které závisí na přítlačné resp. svářecí síle, vedou k ohýbání nosné desky 5, a to v oblasti osy 44.

Bodové svařování je určeno v podstatě třemi parametry, jedním z nich, vedle svářecího proudu a svářecího času, je přítlačná síla elektrody EK, tj. síla, kterou jsou elektrody nebo pólové nástavce 26 a 27 tlačeny proti plechům 18 a 19. které mají být spolu svařeny. Svářecí proud může být měřen tradičními prostředky. Svářecí čas je řízen. Přítlačná síla elektrody může být měřena prvkem čidla 4 a příslušným elektrickým obvodem 11 tak, že je možné průběžné velmi přesné měření nebo ověřování této síly v průběhu svařování. Přítlačná síla elektrody má rozhodující důležitost pro kvalitu bodového svaru, jak bude dále vysvětleno.

Obr. 8 znázorňuje ve formě grafu průběh přítlačné síly elektrody EK v závislosti na čase. Je zde předpokládáno, že v čase tj. jsou svařovací kleště j uzavřeny, tj. elektrody nebo pólové nástavce 26 a 27 jsou umístěny na pleších 18 a 19. Zpočátku nastává zvyšování přítlačné síly elektrody a potom, v určitém čase, změna této přítlačné síly elektrody, která je způsobena procesem pěchování nebo tzv. pěchovacím rázem, který je na jedné straně způsoben vlastní pružností plechů 18 a 19 a na druhé straně, mezi dalšími vlivy, zvláště také pružností elektrického držáku 1 elektrod samotného a v této souvislosti zvláště pružností držáku 20' a 21', čelisti 20 a 21, přičemž tyto periodické změny síly také závisí i na jiných podmínkách nebo stárnutí materiálu čelistí 20 a 21 a čepu 22.

Pokud se jedná o neporušený elektrický držák 1 elektrody, pak tento pěchovací ráz je ukončen v čase t 2. Průměrná hodnota může být určena empiricky, z doby Tpr trvání tohoto odpružení po pěchování.

Na obr. 8 je předpokládáno, že čas t2, při kterém je pěchovací ráz skutečně ukončen, je dosažen ještě před uplynutím doby Tprmax.

Od času t2 se především zvyšuje přítlačná síla EK elektrod, což odpovídá průběhu křivky 46, až do dosažení své maximální hodnoty. Jeli dosažena hodnota, která odpovídá přibližně 90 % maxi

- 10CZ 290121 B6 mální přítlačné síly elektrod, tj. v čase t3, je svařovací proud zapnut. Během svařovacího procesu je přítlačná síla držena v podstatě na konstantní hodnotě, jak je naznačeno průběhem 47 křivky na obr. 8, jsou zde však určité změny v důsledku svařovacího procesu. Doba mezi časy t2 a t3 je známa jako přípravná doba Tv. V průběhu tohoto času může již protékat určitý proud pro přípravu svařovacího procesu. V čase t4 je svařovací doba Ts ukončena, tj. když - v důsledku zejména změn ve struktuře materiálu plechů 18 a 19, které jsou svařovány - nastane pokles přítlačné síly elektrod, jak je naznačeno průběhem 48 na obr. 8. Přítlačná síla je potom dále držena na konstantní hodnotě po dobu Tn, tj. do času t5. Potom se rozevře elektrický držák 1 elektrod.

Prvkem 4 čidla je zjišťován průběh přítlačné síly EK elektrod během pěchovacího rázu, po sevření elektrického držáku 1 elektrody, a je stanoveno, v jakém čase je tento pěchovací ráz ukončen.

Pokud toto není možné v předem stanovené časové prodlevě, to jest době Tprmax, pak je řídicím zařízením zjištěno, že jsou zde mechanické poruchy, například vadné nebo nevhodné elektrody, porouchaný ovladač, poškozené uchycení atd. Nelze zde dosáhnout provedení bodového svaru.

Přítlačná síla elektrod je dále sledována prvkem 4 čidla, také během doby Tv, během svařovací doby Ts a během doby Tn proto, aby bylo zjištěno, zda leží v předem stanoveném tolerančním poli, vymezeném horní a spodní hranicí zobrazenými obalovými křivkami 50 a 51.

Takto lze zjistit prvkem 4 čidla, zda přítlačná síla elektrod je příliš velká, tj. převyšuje-li hodnoty dané obalovou křivkou 51.

Sledování a řízení může být prováděno jemněji, například tak, že po ukončení předem stanovené časové periody nebo předem stanovené časové prodlevy pro předpřípravnou dobu Tv je kontrolováno prostřednictvím prvku 4 čidla, zda byla dosažena maximální přítlačná síla elektrod, a to alespoň hodnotou odpovídající hodnotě ležící v předem stanoveném tolerančním poli daným obalovými křivkami 50 a 51. Je-li tomu tak, pak je zapnut svářecí proud. Jestliže však není požadované přítlačné síly elektrod dosaženo, svářecí proud není zapnut. Je-li dodávaný signál nesprávný, což může způsobit například ložisko elektrického držáku 1 elektrody svařovacího robotu, pak spíše než by se zařízení pokusilo opět provést další bodový svar v nějakém posunutém místě, naznačuje obsluze nebo pracovníkům provádějícím údržbu, že elektrický držák 1 elektrody vyžaduje údržbu nebo opravu.

Prostřednictvím prvků 4 čidla je také možné kontrolovat během přípravné doby Tv. zdaje, když měřená síla odpovídá 90 % hodnoty maximální přítlačné síly elektrody nebo odpovídající, ještě vyhovující hodnotě, ležící v tolerančním rozsahu, zapnut svařovací proud. Takže pokud elektrický držák l elektrody správně plní svoji funkci, přípravná doba Tv skutečně probíhá jenom do doby, až je dosaženo potřebné přítlačné síly, a proto zde není třeba zahrnovat žádné přídavné bezpečnostní časové prodlevy, což má za následek, že svařovací čas může být značně snížen, a tudíž může být podstatně zvýšen výkon svařovacího robotu, tj. počet bodových svarů provedených za jednotku času.

Také v případě tohoto řízení procesu není svařovací proud zapojen, pokud není v předem stanoveném časovém úseku dosaženo 90 % hodnoty přítlačné síly elektrod a je vytvářen odchylkový signál, který naopak způsobí, aby se robot mající elektrický držák 1 elektrody pokusil provést další bodový svar v dalším místě a/nebo naznačí obsluhujícímu nebo opravárenskému personálu nutnost údržby nebo opravy elektrického držáku 1 elektrod nebo svářecího robotu.

Během svařovací doby Ts je naopak sledováno v nejjednodušším případě, zda přítlačná síla elektrod leží v předem daných tolerancích, které jsou dány obalovými křivkami 50 a 51. Jestliže ano, pak je bodový svar pokládán za řádně provedený. Jestliže ne, pak je svařovací robot řízen,

-11 CZ 290121 B6 například prostřednictvím odchylkového signálu, tak, že je proveden další bodový svar navíc v jiném místě a/nebo je oznámena nutnost údržby nebo opravy elektrického držáku 1 elektrody nebo příslušného svářecího robotu, obsluhujícímu nebo opravárenskému personálu. Sledováním přítlačné síly elektrod během svařovací doby Ts je však rovněž zaznamenáno, že dochází ke změnám objemu, způsobeným přechodem od alfa mřížky ke gama mřížce, a rovněž jsou zaznamenány změny objemu v důsledku tzv. dokování v době Tn. Takto může být bodový svar posouzen, přičemž je možné učinit jednoznačný závěr, zda byl proveden vyhovující svar.

Mimoto je také možné stanovit klesající průběh křivky 48 odpovídající klesající přítlačné síle elektrod, během svařovací doby Ts a z tohoto průběhu odvodit kriterium pro odpojení svařovacího proudu a počátek doby Tn sevření elektrod po svařování. To pak znamená, že svařovací doba Ts je pouze tak dlouhá, jak je nutné pro provedení odpovídajícího bodového svaru, a tudíž svařovací čas nevyžaduje žádné přídavné bezpečnostní časové prodlevy. To pak také vede k optimalizaci a snížení celkového svařovacího času.

Obr. 9 schematicky znázorňuje svařovací robot 52, opatřený elektrickým držákem 1 elektrod a rovněž odpovídajícím ovládáním, které je zabudováno ve spínací skříni 53. Spínací skříň 53 a svařovací robot 52 jsou propojeny pružným propojením 54. Toto pružné propojení 54 rovněž obsahuje vodiče 8 a 9 světla, tzn. elektrický obvod 11 je umístěn ve spínací skříni 53, která je v dostatečné vzdálenosti od svařovacího robotu 52, a tudíž chráněna zejména před vnějšími rušivými vlivy, zejména před magnetickými poli atd. Uvnitř spínací skříně 53 jsou rovněž umístěny ostatní řídicí prvky pro svařovací robot 52 a pro elektrický držák 1 elektrody, včetně elektronických prostředků pro vyhodnocení signálů dodávaných čidlem 3 nebo prvkem 4 čidla.

Popsané prvky 4, 4', 4 čidla mají, kromě jiných, také výhodu vtom, že změny v množství emitovaného světla, které nastávají v důsledku odpovídajících mechanických změn držáku 21' jsou daleko větší než tyto změny v množství světla v důsledku samotného ohýbání vodičů 8 a 9 světla. Ohýbání těchto vodičů 8 a 9 světla a pružného propojení 54 v důsledku pohybu svařovacího robotu 52 a/nebo elektrického držáku 1 tudíž nevede k žádnému znehodnocení nebo ke zvětšování chyby výsledků měření provedeného čidlem.

Prvek 4 čidla má v důsledku své speciální konstrukce, vedle výše uvedených výhod také výhodu vtom, že prvky 34 a 35 ve tvaru bloků, mohou být také vyrobeny z jednoho kusu společně s nosnou deskou 5, stejně tak jako drážky 39 a 40, vytvořené v těchto prvcích 34 a 35, přičemž kanály, vytvořené na prvku 34 pro uchycení vodičů 8 a 9 světla v oblasti jejich konců 8' a 9' jsou vyrobeny s takovým stupněm přesnosti, že prvek 4 čidla může být vyroben s nízkými finančními náklady.

Na obr. 9 je znázorněno zařízení 55 pro měření tlaku, resp. síly, které netvoří součást svařovacího robotu a je od něho odděleno. Je umístěno v prostoru pohybu elektrického držáku 1 elektrody takovým způsobem, že během cejchování toto zařízení 55 pro měření tlaku může být uchopeno elektrickým držákem 1 elektrody a umístěno mezi pólové nástavce 26 a 27. Pomocí ovladače 25, jsou pak tyto pólové nástavce 26 a 27 tlačeny při vypnutém svařovacím proudu proti zařízení 55 pro měření tlaku. Signál, generovaný zařízením 55 pro měření tlaku, je pak dodáván do ovládacího zařízení, například do elektrického obvodu 11 umístěného ve spínací skříni 53, a je zde porovnáván se signálem generovaným prvkem 4' čidla během tohoto cejchování. Je-li to nutné, pak se cejchovací zařízení uspořádané v elektrickém obvodu 11 může dodatečně nastavit tak, aby měřicí signál odvozený od prvku 4 čidla odpovídal měřené hodnotě, zjištěné zařízením 55 pro měření tlaku. V nejjednodušším případě je cejchovací zařízení tvořeno zesilovačem s proměnným stupněm zesílení.

Také u tohoto způsobu provádění cejchování, které je periodicky opakováno po předem daném počtu svařovacích cyklů nebo provedení bodových svarů, je vytvářen signál, který oznamuje nutnost údržby nebo opravy, pokud je zde rozdíl mezi hodnotou naměřenou prvkem 4 čidla

- 12CZ 290121 B6 a hodnotou naměřenou zařízením 55 pro měření tlaku, ležící mimo předem stanovený toleranční rozsah.

Vynález byl výše popsán na základě určitých provedení. Je však samozřejmé, že jsou zde možné změny a modifikace, aniž by bylo vybočeno z podstaty vynálezu. Tak například je možné umístit prvek 4, 4' nebo 4 čidla také na čelist 21 nebo na další prvek elektrického držáku 1 elektrody, který se pružně deformuje v závislosti na přítlačné síle elektrod.

U výše popsaných provedení bylo předpokládáno, že zdroj 12 světla dodává v podstatě konstantní světelný tok, předem stanovené intenzity. V podstatě však je také možné použít zdroj 12 světla, který dodává světelný tok, jehož intenzita se mění podle předem stanoveného programu, například jako pulzující světelný tok nebo světelný tok, který mění např. pulzně svoji intenzitu. Tímto způsobem zde vzniká možnost, v důsledku vyhodnocování měřeného signálu, eliminování vnějších rušivých vlivů v elektrickém obvodu 11 pomocí speciálních filtrů a/nebo programů.

U jednoho možného provedení jsou vytvořeny alespoň dvě měřicí místa, resp. dvě dráhy pro světlo v oddělených pouzdrech 6 nebo ve společném pouzdru, mezi konci 8' a 9' vodičů 8 a 9 světla na nosné desce 5 nebo 5'. Tyto dvě dráhy pro světelný paprsek jsou vytvořeny v různých axiálních směrech, výhodně v axiálních směrech, které jsou na sebe kolmé. Tímto způsobem je možné zjistit mechanické změny v měřeném objektu, tj. elektrického držáku 1 elektrody v různých osách.

Ukazuje se jako výhodné vytvořit vodiče 9 a 9a světla a rovněž detektor 13 světla zdvojené tak, že při tomto uspořádání má elektrický obvod 11 k dispozici dva signály, závislé na přítlačné síle elektrod, přičemž pak vhodným zpracováním nebo vyhodnocením těchto signálů mohou být odstraněny rušící vlivy, například změny ve svítivosti zdroje 12 světla, vlivy působící na vodiče 8, 9 světla atd., které působí na přenosový faktor. Tyto vlivy jsou zde automaticky kompenzovány. Vodiče 8 a 9 a 9a světla, použité v tomto případě, jsou výhodně sloučeny, aby tak vytvořily jeden optický kabel, přičemž pak vnější vlivy, například ohyb, působí stejným směrem na všechny vodiče světla.

U výhodného provedení, po nové instalaci elektrického držáku 1, tj. například při uvádění nového elektrického držáku 1 nebo opraveného elektrického držáku 1 do provozu, je provedeno především několik zkušebních bodových svarů. Změna přítlačné síly elektrod je v každém případě u těchto svařovacích zkoušek měřena a zaznamenána. Jestliže poslední svařovací zkouška vede například k bodovému sváru požadované kvality, potom změna přítlačné síly elektrod, zaznamenaná v průběhu zkoušky, je použita k vytvoření požadované referenční křivky, pro kterou jsou pak určeny obalové křivky 50 a 5L

Na základě po sobě jdoucích svářecích operacích (bodové svary) je určena referenční křivka a obalové křivky 50 a 51, které jsou použity pro řízení a/nebo hodnocení svařovacího procesu. Pokud je elektrický držák 1 elektrody rozevřen, automaticky se opraví nebo nastaví nulová hodnota měřicího signálu.

Na obr. 10 jsou znázorněny dvě čelisti 101 a 102 elektrického držáku elektrody provedeného jako svařovací kleště. Tyto čelisti 101, 102 jsou spolu otočně spojeny pomocí otočného bodu 103 a otočných ramen, která mohou rovněž tvořit držáky 104 a 105 těchto čelistí 101 a 102, a pomocí ovladače 106, například pneumatického válce, spojeného s konci čelistí 101 a 102 elektrického držáku 1 elektrod. Čelisti 101 a 102 jsou u provedení podle obr. 10 konstruovány jako zakřivené, na tomto obrázku jsou znázorněny horní čelist 101 a spodní čelist 102 s rozdílným zakřivením, což však neznamená, že by vynález byl omezen na toto řešení. Na přilehlých koncích čelistí 101 a 102 jsou upraveny pólové nástavce 107 a 108, které tvoří svařovací elektrody, mezi které jsou vkládány plechy, které mají být svařeny bodovým svarem, a které jsou s nimi v elektrickém

-13 CZ 290121 B6 kontaktu. Na čelisti 101 svařovacích kleští je izolační povlak 110, viz řez A-A, a na čelisti 102 pak izolační povlak 111, viz řez B-B.

Obr. 11 znázorňuje v řezu izolační povlak 110, kde je znázorněna čelist 101, pásek 113 ze skleněných vláken, který přímo obaluje čelist 101, a speciální ocelová příčně zvlněná tkanina 114, která je trvale uchycena, například pomocí epoxidového lepidla, k pásku 113 ze skleněných vláken.

Z řezu znázorněného na obr. 12 vyplývá, že čelist 102 je obalena páskem 115 ze skleněných vláken, který je napuštěn epoxidovou pryskyřicí, přičemž na svém vnějším povrchu nese pouzdro 116 z ušlechtilé oceli, opatřené zářezem.

Obr. 13, v zobrazení podobném zobrazení z obr. 11 a 12, znázorňuje další provedení, u kterého je výhodně použit izolační povlak 112 místo izolačních povlaků 110 a 111.

Izolační povlak 112 sestává z obalu 117, který obklopuje čelist 101 nebo 102, a je vytvořen z jedné nebo více vrstev keramické tkaniny nebo keramické vaty. Izolační povlak 112 má výhodu v tom, že keramický materiál vytváří na izolačním povlaku 112 povrch, zejména odolný proti poškrábání a otěru a mající vysokou odolnost vůči ostrým hranám plechů 109 a 109'.

Izolační povlak 112 může být vyroben zvláště jednoduchým způsobem. Kromě toho se použitím izolačního povlaku 112 lze rovněž vyhnout nerovnostem na jeho vnějším povrchu, dokonce po celou dobu jeho používání, které by vytvářely nebezpečí zranění ostrými nebo jehlovitými útvary, které by vyčnívaly z izolace.

Claims (18)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Elektrický držák elektrody s alespoň jednou čelistí (20, 21), s držákem (20', 2Γ) nebo podobným prvkem pro uchycení svařovací elektrody, který je pro svařování prostřednictvím ovladače (25) přitlačitelný svařovací elektrodou ke svařovanému materiálu, s alespoň jedním čidlem (3) připojeným k elektrickému obvodu (11), které je provedeno s alespoň jednou částí prvku (4, 4', 4) čidla ke zjišťování nebo měření přítlačné síly (EK) elektrody na prvku pro uchycení svařovací elektrody, přičemž prvek (4, 4', 4) čidla je na prvku pro uchycení svařovací elektrody upevněn tak, že část prvku (4, 4', 4) čidla sleduje pružnou deformaci odpovídající přítlačné síle elektrody, zejména ohyb prvku pro uchycení svařovací elektrody, vyznačující se t í ni, že na části prvku (4, 4', 4) čidla je upravena optická dráha, která je prostřednictvím uspořádání vodičů (8, 9) světla spojena s elektrickým obvodem (11) a je vytvořena tak, že do optické dráhy se prostřednictvím uspořádání vodičů (8, 9) světla přivádí světlo alespoň jednoho zdroje světla elektrického obvodu (11) a množství světla přenášené zpět prostřednictvím uspořádání vodičů (8, 9) světla do elektrického obvodu (11) nebo množství světla absorbované v optické dráze je funkcí deformace části prvku (4, 4', 4) čidla, obsahující optickou dráhu.
2. 2. Elektrický držák elektrody podle nároku 1, vyznačující se tím, že část prvku (4, 4', 4) čidla, v níž je vytvořena optická dráha, je prostřednictvím alespoň dvou přidržovacích nebo dosedacích oblastí, které jsou od sebe a rovněž od roviny optické dráhy prostorově vzdáleny, spojena s prvkem pro uchycení elektrody.
3. 3. Elektrický držák elektrody podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že optická dráha je upravena mezi alespoň dvěma vodiči (8, 9) světla, tvořícími uspořádání vodičů (8, 9) světla.
4. 4. Elektrický držák elektrody podle nároku 3,vyznačující se tím, že optická dráha je vytvořena mezi prvním koncem (8') prvního vodiče (8) světla, tvořícím výstup světla, a koncem (9') druhého vodiče (9) světla, tvořícím vstup světla.
5. 5. Elektrický držák elektrody podle jednoho z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že obsahuje prostředky pro zapnutí a/nebo vypnutí svařovacího proudu v závislosti na měřicím signálu zjištěném elektrickým obvodem (11).
6. 6. Elektrický držák elektrody podle jednoho z nároků laž 5, vyznačující se tím, že obsahuje prostředky pro monitorování, zobrazení a/nebo porovnání přítlačné síly (EK) elektrody zjištěné prvkem (4, 4', 4) čidla s předem stanovenými hodnotami.
7. 7. Elektrický držák elektrody podle jednoho z nároků 2 až 6, vyznačující se tím, že přidržovací nebo dosedací oblasti jsou tvořeny vždy nožkami (29), které se zejména kuželovité zužují ke svému volnému konci, přičemž tyto nožky (29) jsou upraveny na části prvku (4, 4', 4) čidla.
8. 8. Elektrický držák elektrody podle jednoho z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že optická dráha je vytvořena ve směrem ven uzavřeném prostoru prvku (4,4', 4) čidla.
9. 9. Elektrický držák elektrody podle nároku 7 nebo 8, vyznač u j ící se tí m , že oba konce (8', 9') vodičů (8, 9) světla jsou uspořádány navzájem axiálně protilehle.

   -15CZ 290121 B6
10. 10. Elektrický držák elektrody podle jednoho z nároků laž 9, vyznačující se tím, že optická dráha obsahuje v dráze světla mezi vodiči (8, 9) světla nebo jejich konci (8', 9') alespoň jeden prvek odrážející světlo, zejména zrcadlo (38).
11. 11. Elektrický držák elektrody podle jednoho z nároků lažlO, vyznačující se tím, že konce (8', 9') vodičů (8, 9) světla a/nebo prvek odrážející světlo jsou uspořádány na navzájem protilehlých výstupcích nebo prvcích (34, 35) na části prvku (4) čidla, zejména na jedné straně nosné desky (5).
12. 12. Elektrický držák elektrody podle jednoho z nároků lažll,vyznačující se tím, že konce (8', 9') vodičů (8, 9) světla a/nebo prvek odrážející světlo jsou uspořádány v drážkách (39,40) na navzájem protilehlých plochách.
13. 13. Elektrický držák elektrody podle jednoho z nároků 1 až 12, vyznačující se tím, že prvek (4,4', 4) čidla má alespoň dvě optické dráhy, uspořádané v různých osových směrech.
14. 14. Elektrický držák elektrody podle jednoho z nároků lažl3, vyznačující se tím, že světlo přiváděné prostřednictvím prvního vodiče (8) světlaje konstantním světelným tokem nebo světelným tokem proměnným podle předem stanoveného vzoru.
15. 15. Elektrický držák elektrody podle jednoho z nároků 1 až 14, vy z n a č uj í c í se tím, že elektrický obvod (11) je vytvořen jako optoelektronická jednotka, která obsahuje zdroj (12) světla spolupracující s prvním vodičem (8) světla a detektor (13) světla spolupracující s druhým vodičem (9) světla.
16. 16. Elektrický držák elektrody podle jednoho z nároků 1 až 15, vyznačující se tím, že je opatřen elektronickým vyhodnocovačem nebo vyhodnocovací jednotkou (15) pro vytvoření měřicího signálu podle předem stanovené cejchovací křivky.
17. 17. Elektrický držák elektrody podle jednoho z nároků lažló,vyznačující se tím, že na alespoň jedné čelisti nebo jejím držáku (104, 105) je v oblasti, která se může dostat při svařování do kontaktu se svarovým kovem, uspořádán izolační povlak (110, 111, 112), který má vnější plochu odolnou proti otěru a poškrábání, přičemž tato vnější plocha je tvořena povlakem z ušlechtilé oceli, zejména vnější plochou pláště (117) z keramické tkaniny a/nebo keramické vaty.
18. 18. Elektrický držák elektrody podle jednoho z nároků lažl7,vyznačující se tím, že obsahuje prostředky pro kalibrování měřicího signálu vyslaného elektrickým obvodem (11).