阻焊过程中力的测量

        随着竞争的不断加剧，汽车制造企业不得不在阻焊中寻求更短的循环时间，以及更可靠的能够用特定工艺参数来表现的焊接操作。无论是气动还是电动电极，夹紧力都是一个重要的参数，因此为了得到更加可靠的产品，人们必须关注整个点焊过程精确的电极夹紧力。

        对于现代机器人控制系统中作为第七轴由伺服电机驱动的电极夹，在线（on-line）电极力的测量不仅用于监测，而且用于控制。阻焊中如果不能及时监控电极夹紧力，将导致生产浪费或次品增加。为弥补此缺陷，通常人们要进行不定期的检查。随着动态电极力测量技术的发展，通过定期检测点焊机器人和在线测量监测点焊过程，来消除次品和节省成本变得越来越普及，尤其是在电极夹的电驱动系统中。焊接机器人力测量系统如图1所示。

图1  焊接机器人力测量系统举例

过程参数

        焊接过程中重要的参数是时间、电流和焊接力。为优化点焊效果，在电流打开时达到要求的焊接力被理解成电极夹紧力。如果电流开启过早，如在力值达到其最优值的90%之前开启，则焊溅（Welding Spatter）和电极磨损（Electrode Wear）就可能产生；另一方面，电流必须尽早开启以使循环时间减少。

        通过经验可以得知，电焊力每次都不同，主要原因是电极磨损导致电极夹紧力逐渐减少。过大的偏差可能由多种原因引起，如板材进给不正确、厚度不对、变形以及部件相互放置不齐等。

直接或间接（Indirect）测力非常适合于监测，也可用于控制和调节电焊力，具体方式为：

1、通过用一个力传感器或一个装有力传感器的实验台进行定期的直接测量（离线）。

2、焊接时，间接在线测量焊接力，如将应变传感器装于机架或电极适配器上。

3、点焊时，直接在线测量焊接力，如将传感器装在机构上或装在驱动马达上。

离线监控

1、定期标定

        焊接机器人或机器上的焊接力可以定期标定、数据存档，奇石乐公司（KISTLER）生产的9831A/B电焊力标定变送器可用于该用途。与点焊力监控器5825A2一同使用，9831A/B 可以记录电流开启时的力值和点焊时的其他特征值（如图2所示），并可直接检验夹紧力在电流开启时是否达到理想水平（通常为最大力值的90%）。这里最重要的是使被测力的电极间隙尽可能小（如实际电焊时一样）。在这方面，9831A/B具有极大的优越性，该传感器可测到最小间隙为3.5mm的电极力。

图2  带5825A电焊监控器的焊接力标定变送器9831A/B

       变送器由两个钢片中夹一个传感器构成。电极适配器可用于对不同型号的电极作用力作用进行优化。

2、定期监控

        另外一种可能是在生产过程中定期监控点焊力。为此，可以将奇石乐公司9833A变送器装在一个固定测试位置（如焊接头的加工台上）。在车身制造时，通常400～500 个点焊后，电极需要打磨，这时需要中断生产，同时检查电极夹。在碾磨台电极电流和电极力得到了检测（如图3所示）。联到带过程参数的系统，通过测量点焊力，以下的过程参数都可得到核实：

[1]    [2]