CN100534694C - 单气缸双作用式点焊机焊机头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单气缸双作用式点焊机焊机头，包括垫板、气缸、电极座、与电极座相联的电极带、设置在电极座上的电极和压力位移装置，压力位移装置由导杆滑块和齿轮齿条机构构成，导杆滑块机构上还设置有包括定位螺杆和微调螺母的位移控制装置，本发明能精确定位电极之间的距离，能够达到对两个电极同时同步驱动，两个电极压力相同，位移距离同一，通过PLC以及阀门的控制，对工艺进行精确控制，在较低成本下实现电阻焊机焊接头双电极的精确位移和夹持力可调，为电阻焊变量的耦合提供一种性价比高的焊接头装置，从而使焊接点质量稳定和工件无变形，本发明结构简单，构件加工成本低，便于操作。

Description

单气缸双作用式点焊机焊机头

技术领域

本发明涉及一种点焊机焊机头，特别涉及一种单气缸双作用式点焊机焊机头。

背景技术

点焊机是通过对焊件组合后通过电极施加压力，利用电流通过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热进行焊接的一种装置。这种焊接方式称为电阻焊，电阻焊具有生产效率高、低成本、节省材料、易于自动化控制等特点，因此广泛应用于航空、航天、能源、电子、汽车、轻工等各工业部门，是重要的焊接工艺之一。电阻焊焊接质量的高低一般由以下三个变量决定：(1)焊接电流或电压、功率；(2)焊接时间；(3)压力。另外其他决定焊接质量的因素有：(1)焊接材料的形状；(2)焊接材料的尺寸；(3)焊接材料的表面电镀层材料及厚度；(4)电极的材料及形状；(5)理想的焊接电源及焊接头装置的选定。

所有普通的电阻焊接机都必须有焊接头装置，焊接头装置都是在两个电极之间施加一定的力来夹持工件，然后在两电极间通过一定的电流，从而实现对工件的焊接。现有技术中，电阻焊焊接设备的焊接头分为三类：1.人工通过机械装置移动电极来夹持工件；2.利用气缸驱动机械装置移动电极来夹持工件；3.利用伺服电机驱动机械装置移动电极来夹持工件。

现有技术的电阻焊接设备的焊接头装置存在以下缺点：

1、人工通过机械装置移动电极(一般为脚踏式)来夹持工件的缺点第一是工作效率低下，第二是人力装置的力度因人、因时而异，导致电极间夹持力度不一致，从而使焊接质量不稳定。

2、一般的利用气缸驱动电极的焊接头的缺点是夹持工件定位不够准确：采用一个气缸驱动一个电极、另一个电极固定的方式夹持工件的，当焊接时焊接部位受热软化变形时，容易造成工件变形，这对于很多被焊接工件来说，都是不允许的，例如大功率三极管管脚的焊接；采用双气缸分别驱动两个电极的，由于两个气缸动作不易实现一致，容易造成两个电极力度不一、位移距离不一，从而导致焊接点质量波动和工件变形。

3、利用伺服电机驱动电极的焊接头主要缺点是造价昂贵。此外，夹持工件需要的是静力矩，所谓静力矩就是电机在额定静态电流作用下，电机不作旋转运动时，电机转轴的锁定力矩。由于电机的动态力矩取决于电机运行时的平均电流，而静力矩主要取决于电机的体积和形状。一旦选定了电机，其静力矩就不能变化。所以，采用伺服电机驱动电极的焊接头其两电极间的夹持力是不可调整的，也就是不能适应焊接不同工件时夹持力参数变化的。

因此，需要一种点焊机焊机头，能够达到对两个电极同时同步驱动，两个电极力压力相同，位移距离同一，并且结构简单，制造成本低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种单气缸双作用式点焊机焊机头，能够达到对两个电极同时同步驱动，两个电极压力相同，位移距离同一，在较低成本下实现电阻焊机焊接头双电极的精确位移和夹持力可调，为电阻焊三个变量(焊接电流、焊接时间、压力)的耦合提供一种性价比高的焊接头装置，从而使焊接点质量稳定和工件无变形。

本发明的单气缸双作用式点焊机焊机头，包括垫板、固定在垫板上的气缸、电极座、与电极座相联的电极带、设置在电极座上的电极和压力位移装置，压力位移装置包括固定设置在垫板上的左导杆和右导杆、设置在左导杆和右导杆之间的左滑块和右滑块；左导杆和右导杆与气缸活塞杆平行设置有滑道，左滑块和右滑块通过滑道与左导杆和右导杆滑动配合，左滑块和右滑块分别固定设置有齿条，左滑块齿条和右滑块齿条以齿相对的方式与气缸活塞杆平行设置，通过齿轮啮合，齿轮可围绕固定设置在垫板)上的齿轮轴转动；

气缸活塞杆间隙配合穿过左导杆或右导杆与对应的左滑块或右滑块固定连接，左滑块或右滑块设置有位移控制装置，所述位移控制装置包括定位螺杆和微调螺母，定位螺杆间隙配合穿过左导杆或右导杆固定设置在对应的左滑块或右滑块上，另一端加工有与微调螺母配合的螺纹，微调螺母设置在左导杆或右导杆外侧旋在定位螺杆上；微调螺母径向尺寸大于左导杆或右导杆上的定位螺杆穿过孔；

所述电极座分为左电极座和右电极座，左电极座和右电极座分别固定设置在左滑块和右滑块上，左电极座和右电极座上设置有相对的左电极和右电极。

进一步，所述左滑块或右滑块上设置有位移传感器，在左电极座或右电极座与其电极之间设置有压力传感器，位移传感器和压力传感器与PLC自动控制系统相联，由PLC自动控制系统将位移或压力信号传到焊接电源的控制器中；气缸进气端接有三位五通电磁阀，三位五通电磁阀由PLC自动控制系统进行控制；

进一步，所述气缸进气总管道上安装有调压阀，在气缸的进出口管道分别安装有调速阀；

进一步，所述齿轮、左滑块齿条和右滑块齿条的模数为1～2.5；

进一步，所述左滑块或右滑块与左导杆和右导杆之间通过直线滚动轴承配合，齿轮与齿轮轴之间通过径向滚动轴承配合；

进一步，所述垫板上固定设置有滑块座，左滑块或右滑块设置在滑块座上；

进一步，所述左导杆和右导杆滑道以及左滑块和右滑块向上一侧设置有防尘盖，齿轮和齿条机构上设置有防尘板；

进一步，所述左滑块与气缸活塞杆通过螺纹固定连接，所述右导杆)通过螺纹固定设置有与气缸活塞杆平行的限位套，定位螺杆间隙配合穿过限位套通过螺纹与右滑块固定连接；

进一步，所述左导杆和右导杆两端分别通过两个导杆座与垫板固定连接；

进一步，所述垫板上固定设置有左固定块和右固定块，左固定块设置在左导杆左侧，右固定块设置在右导杆右侧，气缸通过螺杆固定设置在左固定块上，限位套通过螺纹固定设置在右固定块上，气缸活塞杆间隙配合穿过左固定块与左滑块固定连接。

本发明的有益效果是：本发明的单气缸双作用式点焊机焊机头，采用齿轮齿条机构，使两个电极同步相向运动，通过位移控制装置，精确定位电极之间的距离，能够达到对两个电极同时同步驱动，两个电极压力相同，位移距离同一，通过PLC自动控制系统以及一系列阀门的控制，对夹持力、焊接时间和电极移动速度进行精确控制，在较低成本下实现电阻焊机焊接头双电极的精确位移和夹持力可调，为电阻焊三个变量(焊接电流、焊接时间、压力)的耦合提供一种性价比高的焊接头装置，从而使焊接点质量稳定和工件无变形，本发明结构简单，构件加工成本低，便于操作。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1沿A-A向剖面图；

图3为本发明的压力、速度以及时间控制原理图；

图4为本发明自动控制原理方框图。

具体实施方式

图1为本发明的结构示意图，图2为图1沿A-A向剖面图，如图所示：本实施例的单气缸双作用式点焊机焊机头，包括垫板19、固定在垫板上的气缸18、电极座16、与电极座相联的电极带13、设置在电极座上的电极14和压力位移装置，压力位移装置包括通过螺钉固定设置在垫板19上的左导杆2和右导杆2a、设置在左导杆2和右导杆2a之间的左滑块4和右滑块4a，垫板19上通过螺钉固定设置有滑块座10，左滑块4或右滑块4a设置在滑块座10上。

左导杆2和右导杆2a与气缸活塞杆平行设置有滑道，左滑块4和右滑块4a通过设置在滑道内的直线滚动轴承3与左导杆2和右导杆2a滑动配合，左导杆2和右导杆2a的滑道以及左滑块4和右滑块4a向上一侧设置有防尘盖20，左滑块4和右滑块4a分别固定设置有模数为1.5的齿条，左滑块齿条6和右滑块齿条6a以齿相对的方式与气缸活塞杆平行设置，通过相同模数的齿轮8啮合，齿轮8通过径向滚动轴承7与齿轮轴9配合，齿轮轴9通过键与垫板19固定配合，齿轮和齿条机构上设置有防尘板22，防止焊接时焊渣进入机构，影响位移和压力的精确度；垫板19上通过螺钉固定设置有左固定块1和右固定块1a，左固定块1设置在左导杆2左侧，右固定块1a设置在右导杆2a右侧。左导杆2和右导杆2a两端分别通过两个导杆座211和2a1与垫板19固定连接。

气缸活塞杆17间隙配合穿过左固定块1和左导杆2，与左滑块4通过螺纹固定连接，右滑块4a设置有位移控制装置，位移控制装置包括定位螺杆11、微调螺母12和限位套21，限位套21与气缸活塞杆17平行穿过右固定块1a和右导杆2a，通过螺纹与之固定配合，定位螺杆11间隙配合穿过限位套21与右滑块4a通过螺纹固定连接，另一端通过细牙螺纹与设置在右固定块1a右侧的微调螺母12配合，微调螺母12径向尺寸大于限位套21直径；通过调节微调螺母12与限位套21的距离，便可以限制右滑块4a运动的行程。右滑块行程被限制，迫使左滑块4也只能在右滑块4a限定的行程内运动，因而可以决定左右电极之间的距离。

在左滑块4设置有位移传感器5，在左电极座16和左电极14之间设置有压力传感器15，位移传感器5和压力传感器15与PLC自动控制系统26相联，由PLC自动控制系统26将位移或压力信号传到焊接电源的控制器27中，根据不同的压力和位移范围，发出焊接或不焊接的指令；气缸18进气端接有三位五通电磁阀24，三位五通电磁阀24由PLC自动控制系统26进行控制，用于对焊接时间的控制；气缸18进气总管道上安装有调压阀25，调节焊接压力的大小，在气缸18的进出口管道分别安装有调速阀23，调节两电极的相对运动速度。

电极座分为左电极座16和右电极座16a，左电极座16和右电极座16a分别通过螺钉固定设置在左滑块4和右滑块4a上，左电极座16和右电极座16a上设置有相对的左电极14和右电极14a。

当然，本发明并不局限于实施例中介绍的结构，如连接方式可以不局限于螺纹和螺钉，可以是铆接的连接方式；活塞杆也不局限于和左滑块连接，也可以和右滑块连接，都能达到本发明的目的；齿轮和齿条的模数也不局限于1.5，也可以是1或2.5以及之间的任何数值，都能达到本发明的目的。

图3为本发明的压力、速度以及时间控制原理图，如图所示：本发明在气缸供气气路中设有调压阀25，可以控制进入气缸18的气体压力大小；调节气压导致气缸活塞压力改变，从而改变电极对工件夹持力的大小。一次调定后在焊接同一种工件时不必再调整，直到焊接不同的工件时根据焊接工艺参数的变化再重新调整。同时，电极对工件夹持力由压力传感器15检测，并将压力信号送往PLC自动控制系统，根据工艺条件发出指令焊接或不焊接。

焊接电源控制器对焊接头焊接时间长短的控制是根据焊接工艺的要求设定的。焊接电源焊接时间确定后，就需要气缸对工件夹持持续时间与焊接时间的长短相适应。否则，夹持时间太短，不能保证焊接工艺的要求；夹持时间太长，会导致无效时间增加，降低工作效率。本发明对气缸夹持时间的控制由PLC自动控制系统设定，通过PLC自动控制系统向气缸的三位五通电磁阀24发出指令，可以保证夹持时间与焊接控制器设定时间相适应。

电极位移速度由气缸上的调速阀23控制，可以调大或调小向气缸供气的气体流量，改变气缸运动的速度，从而使电极相对运动速度变化。

图4为本发明自动控制原理方框图，如图所示：固定在滑块上的位移传感器5，可以检测滑块移动的距离，并将位移信号通过PLC自动控制系统26传送到焊接电源的微处理器27中。当位移距离在设定范围内时，微处理器对焊接控制器发出焊接指令，当位移距离超出设定范围时，控制器将不予焊接，从而保证焊接的合格率；

设置在左电极座16和左电极14之间的压力传感器15将压力信号送往PLC自动控制系统，由PLC自动控制系统26根据工艺条件发出指令焊接或不焊接；

通过PLC自动控制系统26向气缸的三位五通电磁阀24发出指令，可以保证夹持时间与焊接控制器设定时间相适应。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种单气缸双作用式点焊机焊机头，包括垫板(19)、固定在垫板上的气缸(18)、电极座(16)、与电极座相联的电极带(13)、设置在电极座上的电极(14)和压力位移装置，其特征在于：压力位移装置包括固定设置在垫板(19)上的左导杆(2)和右导杆(2a)、设置在左导杆(2)和右导杆(2a)之间的左滑块(4)和右滑块(4a)；左导杆(2)和右导杆(2a)与气缸活塞杆平行设置有滑道，左滑块(4)和右滑块(4a)通过滑道与左导杆(2)和右导杆(2a)滑动配合，左滑块(4)和右滑块(4a)分别固定设置有齿条，左滑块齿条(6)和右滑块齿条(6a)以齿相对的方式与气缸活塞杆平行设置，通过齿轮(8)啮合，齿轮(8)可围绕固定设置在垫板(19)上的齿轮轴(9)转动；

气缸活塞杆(17)间隙配合穿过左导杆(2)或右导杆(2a)与对应的左滑块(4)或右滑块(4a)固定连接，左滑块(4)或右滑块(4a)设置有位移控制装置，所述位移控制装置包括定位螺杆(11)和微调螺母(12)，定位螺杆(11)间隙配合穿过左导杆(2)或右导杆(2a)固定设置在对应的左滑块(4)或右滑块(4a)上，另一端加工有与微调螺母(12)配合的螺纹，微调螺母(12)设置在左导杆(2)或右导杆(2a)外侧旋在定位螺杆(11)上；微调螺母(12)径向尺寸大于左导杆(2)或右导杆(2a)上的定位螺杆(11)穿过孔；

所述电极座分为左电极座(16)和右电极座(16a)，左电极座(16)和右电极座(16a)分别固定设置在左滑块(4)和右滑块(4a)上，左电极座(16)和右电极座(16a)上设置有相对的左电极(14)和右电极(14a)。

2.根据权利要求1所述的单气缸双作用式点焊机焊机头，其特征在于：所述左滑块(4)或右滑块(4a)上设置有位移传感器(5)，在左电极座(16)或右电极座(16a)与其电极之间设置有压力传感器(15)，位移传感器(5)和压力传感器(15)与PLC自动控制系统(26)相联，由PLC自动控制系统(26)将位移或压力信号传到焊接电源的控制器(27)中；气缸(18)进气端接有三位五通电磁阀(24)，三位五通电磁阀(24)由PLC自动控制系统(26)进行控制。

3.根据权利要求1或2所述的单气缸双作用式点焊机焊机头，其特征在于：所述气缸(18)进气总管道上安装有调压阀(25)，在气缸(18)的进出口管道分别安装有调速阀(23)。

4.根据权利要求3所述的单气缸双作用式点焊机焊机头，其特征在于：所述齿轮(8)、左滑块齿条(6)和右滑块齿条(6a)的模数为1～2.5。

5.根据权利要求4所述的单气缸双作用式点焊机焊机头，其特征在于：所述左滑块(4)或右滑块(4a)与左导杆(2)和右导杆(2a)之间通过直线滚动轴承(3)配合，齿轮(8)与齿轮轴(9)之间通过径向滚动轴承(7)配合。

6.根据权利要求5所述的单气缸双作用式点焊机焊机头，其特征在于：所述垫板(19)上固定设置有滑块座(10)，左滑块(4)或右滑块(4a)设置在滑块座(10)上。

7.根据权利要求6所述的单气缸双作用式点焊机焊机头，其特征在于：所述左导杆(2)和右导杆(2a)滑道以及左滑块(4)和右滑块(4a)向上一侧设置有防尘盖(20)，齿轮和齿条机构上设置有防尘板(22)。

8.根据权利要求7所述的单气缸双作用式点焊机焊机头，其特征在于：所述左滑块(4)与气缸活塞杆(17)通过螺纹固定连接，所述右导杆(2a)通过螺纹固定设置有与气缸活塞杆(17)平行的限位套(21)，定位螺杆(11)间隙配合穿过限位套(21)通过螺纹与右滑块(4a)固定连接。

9.根据权利要求8所述的单气缸双作用式点焊机焊机头，其特征在于：所述左导杆(2)和右导杆(2a)两端分别通过两个导杆座与垫板(19)固定连接。

10.根据权利要求9所述的单气缸双作用式点焊机焊机头，其特征在于：所述垫板(19)上固定设置有左固定块(1)和右固定块(1a)，左固定块(1)设置在左导杆(2)左侧，右固定块(1a)设置在右导杆(2a)右侧，气缸(18)通过螺杆固定设置在左固定块(1)上，限位套(21)通过螺纹固定设置在右固定块(1a)上，气缸活塞杆(17)间隙配合穿过左固定块(1)与左滑块(4)固定连接。

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