凸焊是一种允许两个重叠金属薄板间以焊接形式固定的已知技 术。在凸焊中，薄板之一具有一从其上横向伸出的小凸出，凸出的尖 端与另一个重叠的薄板保持接触。焊枪的电极被压至与另一个薄板接 触，通常与凸出对齐，力和电流的组合作用在电极上以在由凸出限定 的接触区域把两块薄板焊接在一起，并使凸出坍陷以产生用于把重叠 的薄板固定在一起的焊点。
在已知的凸焊技术中，在单凸出焊接操作过程中，传统的方法是 在相当长的时间内向接触电极施加交流电，由此向电极施加几个周期 的交流电以允许完成单凸出焊接。该长的电流作用时间，获得希望的 接触力的困难及被加热的电极的破坏常常导致不利因素，使凸焊不能 达到用于薄金属板的要求。例如，困难常常会出现在薄板表面出现痕 迹或给薄板表面去色方面，如果薄板是有涂层的，则常常会对涂层造 成破坏。由于这些原因和其它原因，凸焊以前没有被高度接受用于薄 金属板方面，尽管最近获得了较大的接受。
在这方面，如由本申请的受让人拥有的美国专利No.4 417 122 涉及一种改进的凸焊装置，其中提供了用于与两个重叠轻型金属薄板 接触并在其间进行凸焊的低惯性快响应焊枪。通过前述专利的装置， 不但提供了具有低惯性从而快响应电极的焊枪，而且更重要的是电流 在电极上仅作用极短的持续时间，该持续时间仅为通常交流电波周期 一半的一部分。这样，时间非常短的能量非常高的电流脉冲传送到移 动的焊头上，并且作用在重叠薄板间的凸出接触区域上以将薄板快速 有效地焊接在一起。该’122专利的系统能够在重叠薄板间提供理想的 焊点，而不会造成任何明显的热影响区域，并且不会造成薄板的过度 去色和出现痕迹。从而，该前述专利的装置在最近几年更加被接受用 于凸焊，特别用于如传统上用于固定如与汽车和类似物相关的薄板的 卷边形式凸焊。
参见图1-3，其中展示了一种用于产生凸卷边焊的已知装置，该 装置中结合了的改进的凸焊装置，特别是结合了前述’122专利的改进 的焊头。该焊接装置10特别适用于重叠布置的薄板形金属构件的凸 焊，典型的轻型金属薄板通常厚度在0.020到0.050英寸范围内。要 被焊接的薄工件或薄板表示为11和12，薄板具有如图1中所示的直 接重叠的部分，在卷边焊过程中薄板之一11还具有折边或卷边部分 13，该部分被向上弯曲以重叠在另一块薄板12的远侧，从而使薄板 12被夹在薄板11和其卷边部分13之间。中间的薄板12还具有一个 在其上形成的焊珠或凸出14，该凸出14从板12上横向伸出以使凸出 的尖端与卷边部分13的内表面(即下表面)接触。在该卷边形式的装 置中，在薄板12和卷边部分13间的凸出14周围直接产生凸焊。
在该已知凸焊装置10中，重叠的薄板(即工件)通常放在一个支 撑物或支撑模具15上，可移动的焊头组件17位于模具15附近以与重 叠的薄板合作以允许产生凸焊。可移动的焊头组件17包括一中空外壳 或主体18，电极19可移动地支撑在主体18中并向外伸出以在凸出附 近与重叠的薄板接触，弹簧21(通常是螺旋弹簧)封闭在外壳中并顶 在电极19的内表面上以把电极19向外推向伸出的位置，在该伸出的 位置电极贴靠在在外壳上形成的内挡块表面上。可移动的焊头组件17 电连接在固定的变压器22上。变压器22的电力供应，从而供应给焊 头组件的焊接电流又由适当的控制单元23控制。变压器22具有连接 到适当的电引线或导线25和26上的初级线圈24，连接在该导线上的 电力供应通常为传统的460伏、单相、60赫兹。变压器的次级线圈27 又连接在适当的导线28和29上，导线之一连接在焊头组件17上，另 一个连接夹在中间的工件的下游侧，如通过或者连接在模具15上或者 如图1中所示在卷边焊过程中连接在电接触枪31上。该接触枪31包 括例如象传统双活塞双作用压力缸，通常为空气气缸的支撑32，传统 的电极33可移动地支撑在支撑32上，电极定位在与中间薄板12的部 分34接合，与电极33接合的部分34与薄板的重叠部分或夹住的部分 间隔开并且还与薄板11间隔开。导线28和29的结构通常为传统的可 弯曲的迭片结构以允许焊头组件17和接触头组件31相对变压器22 移动。
该焊接装置还包括一用于使焊头组件17产生运动的驱动装置 36。该驱动装置通常构成一气压缸，气压缸具有通常固定安装的外壳 37，并且备有可伸出和缩回的活塞杆38，活塞杆38又连接在焊头组 件17的外壳18上，以在要进行凸焊操作时，控制组件17移动到与薄 板接合。
在典型的焊接操作中，驱动36被接通并且向下移动头组件17以 使电极19在凸出附近或大体与凸出对齐处与薄板件13接合，该向下 运动足以向内压下电极19，从而压缩弹簧21。然后控制单元23向电 极19供应持续时间非常短的、单极的、高能电流脉冲，该电流脉冲加 热凸出14和紧靠凸出附近的薄板13。这与弹簧21施加在电极上的压 力相结合，使被加热的凸出坍陷，以大体如图3中所示在薄板件12和 13间产生焊珠或焊核35。
进行卷边焊操作时通常用于把外汽车体薄板11点焊到内支撑薄 板12上，薄板11和12的重叠边缘部分通常具有在其间提供的粘合 剂，但在经受如在漆烘干炉中经历的高温前该粘合剂不能有效地把薄 板11和12牢固地固定在一起。从而，提供了凸焊以至少临时把薄板 11和12牢固地连接在一起，以在随后的处理和操作过程中保持空间 稳定性，当完成的汽车零件最终上漆并放到热烘干炉中时，粘合剂39 被活化以将薄板11和12牢固地固定在一起。
对于凸焊的产生并参见图4，在很多已知的凸焊技术中，作用在 电极上的焊接电流构成如图4中41处所示的正弦交流电波形，并且最 典型的是几个周期的电流波形作用在电极上以产生单凸出焊接。然 而，在使用如前述’122专利中公开的和如图1所描绘的改进的焊头和 凸焊装置中，电极仅经受持续时间非常短的、单极的、高强度电流脉 冲42以进行凸焊操作。而且，控制单元23最好包括适当的开关电路 或开关软件以使随后的焊接操作是极性相反的，例如第一焊接为如图4 中所示的单极脉冲42，下一个或第二焊接为如42’处指示的相似但具 有相反极性的脉冲。用于每个凸焊的焊接脉冲的持续时间只发生在交 流电波形的单个半周期内，电流脉冲如脉冲42的持续时间少于半个波 形的持续时间。
如上简要总结的焊接装置10的结构和操作细节较详细地描述在 前述’122专利中，这里不必对其进一步的详细描述。
尽管利用前述形式的脉冲形焊头的凸焊特别是卷边型凸焊被证明 是相当成功的并且获得了商业上的承认，但是发现这种装置仍未达到 最佳性能。例如，通过这种型式的焊头，当电极完全伸出时偏压电极 的弹簧通常处于或者未压缩或者最小压缩状态，从而由于这种弹簧中 弹簧刚度特性的明显变化，发现当受到预定量的向内电极压入和弹簧 压缩时，每个焊头导致明显变化的弹簧力，这又不利地影响了被制造 的凸焊的可重复性和可靠性。而且，通过这种装置，电极通常必须被 压入很大的距离，通常在四分之三英寸量级内，从而造成相应的大循 环冲程或大弹簧压缩，这又降低了弹簧的寿命。在某些情况下，当不 存在金属薄板时，还发现这种长冲程导致电极被弹簧向外推出以接触 并损坏铜支撑板，这又可能要求修理或更换铜支撑板。还发现，当实 际开始加热和压缩操作以进行焊接前，在正常载荷或压缩条件下，弹 簧压缩力的可变性也不利地影响正在形成的焊点的质量，因为最佳的 焊点是通过结合由弹簧施加在电极上的压缩力控制和调整电流峰值的 大小形成的，所有这些又是结合金属薄板的厚度和凸出的大小确定 的，这样以最佳地加热、压缩和使凸出坍陷以产生希望的焊点。
因此，本发明的一个目的是提供一种焊接装置，特别是提供一种 卷边形式的焊接装置，该卷边形式的焊接装置中结合了改进的焊头， 该焊头被认为是代表了对先前装置的改进，特别是对上述不便之处和 不规则性的改进。
更具体说，在本发明的改进的焊接装置中，特别是对于改进的焊 头，偏压电极的弹簧最开始预加载荷以始终向电极施加较大的偏压 力，以维持其顶在挡块上以限定电极的正常完全伸出的位置。此外， 焊头的弹簧最开始被预校准使得当电极被向内压入以通过预定距离压 缩弹簧时，向电极施加精确的预定偏压力，该预定距离通常非常小以 使弹簧的磨损最小并使电极移动的反应性最佳。这样，当焊头与重叠 的薄板结合，使得电极与凸出对齐地与薄板接合时，电极被压入预定 的距离，从而均匀的预定偏压力始终作用在电极上，从而作用在凸焊 区域。
为获得如上简要总结的本发明的改进焊枪，电极最开始被压入所 述预定距离以压缩弹簧并被维持在该预定压缩状态上。然后沿焊枪轴 向调整与弹簧一端接合的挡块或支撑的表面以或者增加或者减少弹簧 压缩的大小，直到作用在被压入电极上的弹簧压缩力等于预定值为 止。然后把可调整的支撑表面固定在该位置上，从而只要电极被压入 所述预定距离时，焊枪就会在具有所述预定力的弹簧中重复地产生电 极偏压力。这样，可简单地校准多个焊枪以提供相同的凸焊。
本发明的另一个目的是提供一种改进的凸焊过程，该过程的步骤 包括预校准焊枪的弹簧力，以当电极被压入预定距离时始终提供作用 在电极上的预定力，然后把焊枪整体向薄板之一移动以使电极大体与 第二薄板上形成的凸出对齐地开始接触薄板，继续使焊头向金属薄板 移动以使电极被压入预定距离，该压缩由合作的挡块限制，一个挡块 固定不动，另一个与焊头外壳相连并与之一起移动。这样，在凸出处 预校准的相同的力始终作用在重叠的薄板上，在刚开始向电极作用电 流前电极始终被大体压入所述预定距离。
通过阅读下面的说明书并观察附图，本发明的其它目标和目的对 于熟悉该一般形式的结构和过程的人将变得更明显。
附图简单描述
图1简要地表示了先前技术的凸焊装置，特别是卷边型式的焊接 装置。
图2放大地表示了产生凸焊前的已知卷边型式凸焊装置。
图3是与图2相应的视图，但其所示为产生凸焊后的装置。
图4表示的是与传统低能多周期焊接脉冲相比较的典型高能焊接 脉冲，二者都是已知的。
图5是一透视图，其表示了根据本发明的改进的焊枪或焊头，该 焊枪特别适合于向凸焊结构，如图2中所示的结构，作用持续时间短、 高能、单极焊接脉冲。
图6是本发明的改进焊枪的纵向剖面视图，该焊枪的电极处于其 完全伸出的位置。
图7是与图6相应的视图，但其所示电极处于被压入预定距离的 位置，电极被预先校准，使得只要电极被压入所述预定距离，就在弹 簧中产生预定力。
图8是放大的局部视图，其表示了如图6中所示的在焊枪上端提 供的指示器结构。
图9简要地表示了当焊枪中所用形式的弹簧被压入预定距离时通 常存在的力的变化，并且特别表示了在本发明的焊枪中如何控制该变 化以使电极被压入预定距离时，弹簧在电极上施加预定相同的力。
图10示意地表示了本发明的驱动装置和焊枪装置，并且逐步地表 示了凸焊过程中与其零件相关的位置关系，通过标记为A到D的位置 简要顺序地表示了这些各种过程位置关系。
图11是与图1装置相关的接触枪的放大前正视图。
图12是图11中所示接触枪的侧面正视图。
图13是大体沿图12中线13-13获取的放大局部剖视图。
下面描述中将使用的某些术语仅仅是为了标记的方便，而不是限 制性的。例如，词“向上”、“向下”、“向右”和“向左”是指附 图中标记所指的方向。词“向内”和“向外”分别指接近或远离装置 和指定零件的几何中心的方向。所述术语包括特别提及的词及其派生 词和意义相同的词。 详细描述
参见图5-8，其中表示了根据本发明的改进的焊头组件17’。该 焊头组件17’包括可移动地支撑在外壳18’上的电极组件19’，该焊头 组件特别适用于在两个重叠金属薄板间产生凸焊，尤其适用于与如图1 中所示的焊接装置10结合使用，以允许产生图2和3所示形式的凸 焊，焊头组件特别适用于施加持续时间非常短的单极电流脉冲，电流 脉冲的产生大体如上所述并详细描述在前述’122专利中。
更特别的是，本发明的并且如图6-7中所示的改进的焊头组件 17具有中空外壳18’，该外壳由整体细长的套筒或套管51限定，如52 处所示，该套筒或套管最好外面开有螺纹。孔或开口53在套筒51的 整个长度上延伸，沿套筒纵向中心轴62大体同轴布置。套筒51的孔 53在其上端在54处内部同轴开有螺纹以允许可调整的挡块或端块元 件56用螺纹接合在其中。该端块元件56外端备有一驱动凸缘57，凸 缘57向上与套筒51的端部间隔开，最好在其上限定一整体平面的端 部表面58，该表面58与纵轴线62垂直。端块元件56还具有在其整 个长度上同轴延伸的整体圆柱形开口59，一套筒状环形衬套61位于 端块元件56的该开口中。
套筒孔或开口53的下端在63处也内部开有螺纹，其中安装了一 下挡块或端块元件64，该元件与下部螺纹63啮合。该下端块元件64 在其外端具有端部凸缘66，其径向向外伸出并在其上限定了一内表面 或上表面67，该表面67适于固定贴靠在限定在套筒51下端的端部表 面68上，以允许把下端块元件64固定在套筒51中相对套筒51的预 定位置上。
下端块元件64也具有在其长度上同轴延伸的圆柱形开口69，套 筒形衬套71也固定地位于该开口69中，从而下衬套71与上衬套61 同轴。下端块元件64在其上还限定了一整体平面的上止动表面72， 该表面整体位于中空套筒51的内部。
电极组件19’包括一在中空外壳51中同轴布置的细长杆或轴73， 轴的相对端部可滑动地支撑在衬套61和71上。该轴73在这里称为电 极支撑轴，其下部杆件74定位为从外壳51的一端轴向向外伸出，即 伸到下端块元件64的外面。在该伸出的杆件74上固定地安装了一导 电连接装置块76，该块通过传统的中间绝缘材料与轴73适当地电绝 缘。该连接装置块75又具有一从其上向下伸出的同轴开口，一细长杆 状电极76的上部位于该开口中并牢固地固定，如通过可拆螺栓。电极 76由坚固但导电性好的材料制成，如常用的铜或铜合金。电极76终 止在下端77，下端77为电极的接触表面。连接装置块75固定地位于 包围之的导电对开夹78中，对开夹78又与可弯曲导电迭片结构28B 的一端连接，迭片结构28B在其另一端与安装在滑块93上的导电元件 28A连接，元件28A与滑块93电绝缘。该导电元件28A又与导线28 连接，导线28连接在变压器的次级线圈上。这样，电脉冲如供应给电 极76的电脉冲通过夹子和连接装置块直接供应到电极上，焊头组件的 外壳51与供应给电极的电流绝缘开。
止动环80在电极支撑轴73两端之间的位置包围电极支撑轴73 并牢固地固定在轴上，止动环80以任何适当的方式不可旋转地并且牢 固地固定在轴上，如通过横向伸出的固定销81。该销81又径向向外 伸出以限制于在套筒51壁上形成的轴向细长凹槽82中，以防止电极 组件19’相对套筒51旋转，同时允许电极组件19’相对套筒进行有限 的轴向移动。止动环80位于套筒或外壳的下端附近，使得止动环80 的下表面或底表面适合于贴靠地接触在下端块元件64上限定的上止 动表面72，如图6中所示。
弹簧21，特别是螺旋弹簧，位于套筒51的内部，大体与电极支 撑轴73同轴并且包围该轴，弹簧21的下端位于由止动环80上表面限 定的接合表面83上。弹簧21的另一端或上端位于另一个接合表面84 上，接合表面84限定在适当的包围电极轴73的支承板或支承垫圈85 的下侧。支承垫圈85又被推向与上端块元件56的下表面接触。当电 极76没有受到要将其压入或使其向内运动的外力时，弹簧21通常把 电极组件19’维持在大体如图6所示的完全伸出的位置。
本发明的和如图6和7中所示的焊头组件17’还具有与其远离电 极的端部相连的可视指示器装置，以提供电极位置即图6的非操作伸 出位置，或图7的缩回的操作位置的可视指示。如图8中所详细表示 的，该指示器包括一可视指示器元件86，其大体由细长杆构成并且同 轴地用螺纹拧到电极支撑轴73上端形成的合适的带螺纹开口中。指示 器杆86的大小做成能向上伸出到轴73的外面，最好向上至少超过可 调整挡块元件或端块元件56的上平面58一定距离。指示器杆86上具 有多个可视标记89，在所示实施例中可视标记为多个整体平行的线， 平行线沿焊头的轴线间隔布置以使这些线可整体与平端面58共面，以 提供电极组件相对外壳的轴向位置的可视指示。可视指示器杆86的位 置还可在最开始根据需要调整，为此提供了锁紧螺母88，锁紧螺母88 用螺纹接合在带螺纹的指示器元件下部87上。下部带螺纹部分87可 拧入轴73上的带螺纹的开口或从中拧出以允许指示器根据需要轴向 定位，然后把锁紧螺母88向下拧到下部带螺纹的杆部分87上以贴靠 在轴73的上端，从而把指示器牢固地固定在需要的位置上。
如图6和7及在图5中所示的焊头组件17可移动地支撑在适当的 固定的支架91上，压力缸36的外壳37又安装在支架91上。适当的 头部元件或滑动元件93又可滑动地支撑该支架91上，滑动元件93 连接在与驱动装置36相连的可伸出并可缩回的活塞杆38上，图5中 所示的活塞杆38被封闭在适当的可弯曲波纹管中。支撑板94又安装 在该可滑动头部93上，支撑板94具有开口95，开口95大体与活塞 杆38运动方向平行地穿过支撑板94。如图6中所示，焊头组件17’ 的外壳或套筒51容纳在该开口95中。在套筒51上最好安装一对锁紧 螺母96和97，锁紧螺母用螺纹与套筒51的外螺纹接合，并且位于板 94的相对侧上。这样焊头组件17的套筒51的位置可容易地相对板94 垂直调整，然后通过沿套筒拧锁紧螺母96和97以使其紧紧夹住板94 的两侧来将其相对板固定。
如图5所示的焊头装置和驱动装置还提供用于控制焊头组件运动 的协作挡块。为此，第一挡块101固定在可移动的头部93上，另一个 挡块102相对支架91固定定位，但挡块102的位置可根据需要调整， 如通过任何传统调整结构，如薄垫片103。如图5所示的挡块101和 102，特别是其接合的位置在后面有更详细的描述。
现在考虑接触头组件31的细节并特别参见如图11-13中所示的 其改进的结构，该接触头组件包括一固定在杆状件(即一活塞杆)下 端的细长杆状电极111，杆状件可滑动地支撑在传统液压缸，如双活 塞双作用气动缸的外壳32上并从其向外伸出。电极件或电极杆111 下部自由端具有一固定在其上的软垫元件或弹性元件112。该软垫元 件112包括一支撑板113，弹性材料或橡胶材料块114固定在支撑板 113的下侧。该弹性材料或橡胶材料块114最好是有点硬但可屈服的 弹性体，如聚亚胺酯。如115处所指示的，块的下部平行边角最好圆 化。
软垫元件112通过螺纹紧固零件，如螺钉116固定在电极件111 的下端，螺钉116位于沿电极杆件向下垂直伸出的阶梯孔117中。该 螺钉116的下端用螺纹啮合在支撑板113上形成的合适的螺纹开口 中，以把软垫元件牢固地固定在电极杆上。
除导电杆件111外，电极组件还包括导电可弯曲衬带121，如由 编织网或金属网构成的衬带，最好是铜编织的网。如图13中所示，该 可弯曲衬带121被延长到环绕弹性元件112的底部和相对侧并与之紧 密接合，衬带的上部还靠在电极杆件111的相对侧面122上并与之接 合。在其自由端附近，衬带121的上部通过合适的夹板123固定在侧 面122上，一个或多个合适的紧固零件，如螺栓124，牢固地但可拆 除地把电极衬带121固定在电极件111上，提供了合适的弹性元件112 以允许由衬带121和电极杆件111限定的底部接触区域间的弹性软 垫。
图11-13的改进的电接触头装置是同时提交的共同未决的专利 申请的主题。
现在将结合图9和10来进行解释当结合如图6-8所示本发明改 进焊头组件时用于允许凸焊的焊接装置的操作，以及与预校准焊头组 件相关的过程和凸焊技术的完成。
为提供具有希望的特性的凸焊并且允许本发明的焊头组件，特别 是在一装置上提供多个这种焊头以允许同时完成多个凸焊时，为提供 可重复的并且均匀的凸焊，希望能够更精确地控制和预定焊接循环开 始时作用在凸焊上的力。与先前焊头相比，本发明的焊头能够获得该 极度想要的特性。
如图1和6所示，当本发明的焊头组件处于完全装配完但非操作 位置时(即电极完全伸出时)，弹簧21维持在压缩状态下，由于弹簧 被限制在支撑表面83和84之间，所以弹簧保持相当大的预载力F1(图 6)，由于止动环80贴靠在内止动表面72上，该预载力F1把电极组 件19’维持在完全伸出的位置。然而，由于螺旋弹簧中存在的明显的变 化，既有尺寸变化也有弹簧刚度随之产生的变化，尽管在所有这种组 件中表面83和84间存在相同的间距关系和尺寸关系，但从焊头组件 到焊头组件，力F1的大小将会变化。该预载力F1的变化数量可能很 大，其示意性地表示在图9中。
除如上所述任何预载力F1中的变化外，当电极被压入预定距离进 入外壳中时，弹簧刚度的变化也会使弹簧力(在图6中标记为F2)在 正常条件下发生变化，图7中该预定距离标记为D。在正常条件下， 预载力F1和压缩力F2都会发生明显的变化，并且在各种焊头组件中 不易重复，这样就在由不同焊头装置产生的凸焊中带入了不希望的变 化。
然而，在本发明的改进的焊头组件中，上端块元件56可相对外壳 51适宜地调整使得允许调整弹簧力，事实上它以一种方式调整以允许 相当精确地设定力F2，而与整体公差和变化无关，并且更特别的是与 弹簧的公差和变化无关。在本发明的焊头装置中，弹簧21最开始受到 上端块元件和下端块元件之间的预压缩，然后电极组件19’被向外壳内 移动预定距离D。如图7所示，电极组件被维持在该预定向内移动的 状态，然后通过将上端块元件56拧入或拧出套筒51来适宜地调整上 端块元件56以改变作用在弹簧21上的压缩力，直到作用在弹簧21 上的压缩力等于预定的并且希望的大小F2为止。为此，该预校准是在 适合于检测作用在弹簧上的压缩力的设备上进行的。在端块元件56被 调整到希望的位置以代表希望的弹簧力F2后，如果希望，可在端块元 件56和套筒51间重叠的螺纹区域上加上适当的指示装置，如漆条或 类似物，以指示其合适的位置。指示器86还可用螺纹调整到需要的位 置，如通过把线89中的一条(例如从顶面数第三条线)与表面58对 齐，因为这样就会提供电极组件被向内移动预定距离D的可视表示。 然后从电极上移去外部载荷，弹簧21使电极组件返回到如图6中所示 的完全伸出位置，在该位置上弹簧力下降到数值F1，由于弹簧特性该 数值本身是可变的，该变化反映在图9中。然而，如图7中所示，当 电极被压缩所述预定距离D时，关键的并且可重复的力是力F2，因为 当电流作用在焊接凸出区域时存在的是后面的情况。
现在参见图10，位置A表示的是凸焊顺序开始前的设置。在位置 (A)，焊头布置为电极76完全伸出，但向上与重叠薄板间隔开。在 该布置中，运动挡块101也向上与固定挡块102间隔开。
为启动凸焊顺序，接通驱动装置36，使活塞杆38伸出并从而使 焊头组件17’整体向下移动，直到到达位置(B)，在该位置上电极76 的下部自由端接触上面的薄板13，薄板13与凸出14接合。然而，在 最开始接触时，电极76还没有受到任何明显的移动或压缩，运动挡块 101更靠近固定挡块102但仍与其有间隔。
然后驱动装置36继续使活塞38向下伸出，这使焊头组件17’的 外壳18’向下移动所述距离D，此时挡块101接触挡块102并防止焊头 组件外壳18’进一步向下移动。然而，在向下移动该距离D的过程中， 电极76已经静止地与工件薄板接合，从而不能移动，这样就被有效地 向上向焊头外壳18’中收缩或压缩距离D。如图10的位置(C)所示， 焊头组件的位置大体与图7中所示相同，即电极组件向外壳内伸入距 离D，这样电极76在重叠的工件，及凸出上作用预校准的而且预定的 力F2。
达到图10中所示的位置(C)后，通过适当的传感器使控制单元 23启动，这样焊接电流，如单个持续时间短单极焊接脉冲(如图4中 的脉冲42)供应给电极76，于是电流通过上薄板13传递到凸出14。 因为在卷边焊接操作中，如图1中所示，接触枪31与薄板12的部分 34接合，所述电流及产生的热可有效地与下薄板11隔绝。电流脉冲 特别立即局部加热凸出14，并且与预定力F2结合，使凸出14立即坍 陷以在零件13和12间产生焊点。在凸出的坍陷过程中，弹簧21和作 用在电极76上的较高的力F2使电极立即响应并跟随凸出的坍陷以使 电极的端部接触表面与薄板13保持接触，这样在坍陷的凸出14附近 将薄板12和13压在一起。当电极向外伸出时，超过预载荷F1的相当 高的压缩力仍作用在电极上，这辅助了电极的继续运动以压缩凸出， 特别是因为在很多情况下不一定需要完全压缩凸出，所以作用在电极 上的弹簧力维持在坍陷的凸出区域，直到焊头组件被再次收缩回如图 10中所示的位置(A)。
通过本发明的改进的装置，最好在半个波形交流电周期的一部 分，约半个波形的40％到60％内施加电流脉冲，这样电流脉冲将通常 具有约三毫秒到六毫秒间的短持续时间。
尽管本发明的焊头装置特别适合于与凸焊结合使用，该凸焊使用 源于半个交流电波形的持续时间短单极电流脉冲，但应理解为，本发 明的焊头组件还被认为高度适合于应用在这些情况，其中焊接电流可 能包括使用两个或多个持续时间短的焊接脉冲，该焊接脉冲可能是极 性相反的。而且，该改进的焊头组件还被认为高度适合于应用在这样 一种凸焊中，其中焊接电流可能包括在较长时间内使用交流电，如超 过单个波形的时间内使用电流。
通过如上所总结的改进的装置和过程，将适宜地调整固定挡块 102的位置以使其定位在大体如图10位置(C)所示，当电极被向焊 头外壳内压入或移入所述预定距离D时，与运动挡块101接合，从而 保证在开始实际焊接操作时(即施加电焊接脉冲时)始终存在预校准 或预设置的力F2，并从而允许预校准多个焊头组件以获得可高度重复 并且可靠的凸焊。而且，通过该改进的装置，与传统的凸焊头相比， 该压缩距离D本身可做得非常小，事实上距离D最好在1/8到3/16 英寸范围内(与很多焊头组件中通常的3/4英寸冲程相比)。
该从其完全伸出位置测量的非常短的电极位移从而明显改进了实 际的凸出坍陷中电极的快速响应，通过不仅允许预校准预定的开始焊 接力F2，而且还保证在整个电极的向外伸出过程中焊接力保持在相对 高的水平或大小，因为该焊接力绝不会变得小于也是非常大的开始预 载力F1，该位移本身提供了更均匀的凸焊。事实上，可取的是该预压 缩力或预载力F1通常至少为预校准的焊接力F2的50％，最好至少是 预校准的焊接力F2的70％到80％。
尽管为描述目的详细公开了本发明的特定优选实施例，但应认识 到，该公开装置的变型或改变，包括零件的重组，都包含在本发明的 范围内。