[发明专利]栓柱焊接装置和栓柱焊接方法

说明书

用于将焊接栓柱焊接至基底材料的装置和方法。向焊接栓柱施加该焊接栓柱与该基底材料之间的焊接电流，由此使得该焊接栓柱和该基底材料的材料部分液化。然后将该焊接栓柱沉降到该焊接栓柱或该基底材料的正在凝固的材料中以便在该焊接栓柱与该基底材料之间产生结合。

技术领域

本发明总体上涉及一种将栓柱紧固到基底材料的装置和方法、并且还涉及此类栓柱。

背景技术

存在多种已知装置和方法，在不同的应用中，通过这些装置和方法将多种不同栓柱紧固到基底材料上。例如，使得栓柱与基底材料接触并且向其施加电流。一旦电流在栓柱与基底材料之间流动，就将栓柱从基底材料提升以形成电弧。释放出的能量使得栓柱和基底材料的材料部分液化。然后将栓柱沉降到液化的材料中，而后此材料冷却并且变成固体。栓柱最终结合到基底材料上。

为了提供使栓柱和基底材料的材料在足够短的时间内液化所必需的能量，存在已知装置，这些装置产生非常高强度的电流并且使用相应规制的电缆将该电流馈送至栓柱。为了避免液化的材料氧化，已知的是，用惰性气体包围栓柱与基底材料之间的接触面积。

例如在建筑或造船应用的情况下，使用了用于将物体拧紧到其上的多种不同尺寸的螺柱，以便将物体紧固到基底材料上。紧固方法的一些参数(例如持续时间和电流的电功率)由使用者在装置上设定并且使得其与所使用的栓柱相适配。使用者最后借助于视觉检查来评估栓柱与基底材料之间的连接品质。因此，连接品质还取决于使用者的经验和能力。

发明内容

本发明的目的是提供一种使得将栓柱紧固到基底材料更容易和/或有所改进的装置和/或方法。

本申请的主题是一种用于将焊接栓柱焊接至基底材料的装置。该装置包括：栓柱固持器；焊接电流接触元件，该焊接电流接触元件用于向该焊接栓柱施加焊接电流以便使该焊接栓柱和/或该基底材料的材料部分液化；以及栓柱沉降装置，该栓柱沉降装置用于当该焊接栓柱和/或该基底材料由于该焊接电流而部分液化时将该焊接栓柱沉降到该焊接栓柱和/或该基底材料的液化的材料中。此外，该装置优选地包括栓柱提升装置，该栓柱提升装置用于将焊接栓柱从基底材料提升，同时维持在焊接栓柱与基底材料之间流动的焊接电流，特别优选地在焊接栓柱与基底材料之间形成电弧。栓柱固持器同样优选地包括焊接电流接触元件。

根据本申请的一方面，该装置包括控制装置，该控制装置用于确定被引入该焊接栓柱和/或该基底材料的材料中的热能和/或表征该热能的变量、并且当被引入该焊接栓柱和/或该基底材料的材料中的热能或表征该热能的变量已经达到预定值时断开该焊接电流。

根据有利的配置，该装置包括检测装置，该检测装置用于检测作用于该焊接栓柱和/或该基底材料的材料上的热输出和/或该焊接操作的表征该热输出的一个或多个参数，其中，该控制装置适于根据检测到的热输出或表征该热输出的该参数来计算该热能或表征该热能的该变量。该控制装置优选地适于将检测到的热输出或表征热输出的参数随时间求和。该控制装置特别优选地适于在求和之前将检测到的热输出或表征热输出的参数与权重因数相乘，该权重因数在焊接操作期间随时间而改变。焊接操作的表征热输出的参数同样优选地包括焊接电流的电压和/或电流强度。

根据有利的配置，该装置包括输入装置，使用者能够利用该输出装置来设定该预定值。

根据另一个有利的配置，该装置适于基于一个或多个变量来设定该预定值，这些变量影响被引入该焊接栓柱和/或该基底材料的材料中的期望的热能。影响被引入焊接栓柱和/或基底材料的材料中的期望的热能的变量优选地包括环境温度、尺寸和/或焊接栓柱和/或基底材料的材料。