CN1007302B - 插口式灯头销钉固定方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于生产插口式灯头时固定销钉的方法及专用设备。能连续自动地把灯头销钉点焊于灯头壳体上。设备上装有焊接前先将金属丝切断成销钉的切丝机构和夹持销钉的机械手，其电极与销钉接触处为一电极轮。其电气控制系统中采用霍尔开关等。本发明从根本上解决了有关灯头外观及销钉连接强度的质量问题，降低了电极消耗，且省电、省金属丝，提高了劳动生产率。并提高了通用点焊机的直观性、可靠性和自动化程度。

Description

本发明涉及一种生产插口式灯头时固定灯头销钉的方法及设备。

长期以来，国内外灯头制造业对插口式灯头销钉与灯头壳体的连接，通常采用铆接方法。用国产灯头销钉铆接机生产的插口式灯头普遍存在销钉容易松动、脱落，外观质量差，成品率低的问题。为了解决这一难题，十余年间，不少人设想用焊接销钉方法代替铆接销钉方法，国内一些灯头厂先后多次进行过实验，甚至试制过样机，均未获得成功。通过对国内外十几年来的专利及非专利文献的检索，国外目前也未发现有关插口式灯头的销钉与灯头壳体的焊接方法及其设备的报导。我国自1983年以来，已引进的匈牙利、奥地利（包括曾洽谈的英国、日本）的插口式灯头制造设备，也全是采用铆接销钉的传统方式。国内灯头制造业关于焊接销钉方法的实验和样机失败的原因在于：（1）采用了长丝焊接，焊后再切断的工艺，此工艺存在多工序、单工位、工效提不高，焊接压力处于失控状态等问题。（2）不能解决在超厚度比条件下，保证点焊质量稳定性的问题。（3）电极在焊接过程中直接与灯头销钉接触，因高温烧损和电腐蚀影响，电极消耗太大，不但更换麻烦而且产品成本高。此外，现有技术中通用点焊机也存在不少缺陷，没有质量监测装置，直观性差，若用于专用焊接设备中，其自动化水平和工作可靠性都达不到要求。

针对上述生产插口式灯头时固定销钉工作中存在的问题，本发明的目的在于，提供一种能连续自动地把灯头销钉焊接在灯头壳体上的方法及设备;在被焊接对象的实际厚度比超过一般允许界限时，有效提高长时间连续施焊的质量稳定性;在连续焊接生产中，有效降低电极材料的 消耗;用简便方法制得符合焊接要求的销钉，並对之可靠夹持;提高设备的直观性、自动化水平及可靠性。

现将本发明构思及其技术解决方案叙述如下：

首先提供一种生产插口式灯头时固定销钉的方法，其特征在于采用焊接方式来完成，其工艺路线为先将长金属丝切断为销钉，然后与壳体进行串连式双面双点焊，送丝、切丝与焊接同步运行，销钉现切现焊，利用多槽马氏机构使装壳、焊接、卸壳各工序在多个工位上同时进行。

其次提供一种在插口式灯头上固定销钉方法的专用设备。该设备包括：电机，次级整流点焊电源，机械传动系统，以KD-7改型控制器为主体的电气控制系统，点焊电极，灯头壳体自动排列，上、下料装置等，其特征在于：

1、提供一种可作间歇运动的多工位转盘机构，多工位转盘机构上均布安装着多个导电垫块，导电垫块用钨铁镍合金材料制成。间歇运动由多槽马氏机构来实现。

2、提供一种在焊接前将金属丝切断成销钉的切丝机构，送丝、切丝与焊接同步运行，销钉现切现用，保证了前后端面具有足够新鲜的未氧化切断表面，从而将各接触电阻的阻值控制在最小的误差范围内，在点焊电路电阻不变的条件下，焊接电流将稳定不变。切丝机构由顶杆、摇臂、活动切刀、固定切刀、导座和弹簧组成。利用活动切刀和固定切刀的相对位移，将金属丝切断成销钉。送丝机构中，在三钢球压力送丝机上增加了一个可防止钢球脱出的垫圈。

3、提供一种能够完成“夹紧-送进-松开-后退”在两个垂直方向上连续往复动作的夹持销钉机械手，夹持销钉机械手由一对手臂，一对手指片，前滑块，楔形滑块，销柱，微型滚动轴承，手臂后压 板及拉簧组成。一对手指片中，一片用钨铁镍合金材料制成，另一片用铬锆铜合金材料制成。

4、提供一种双侧对称的电极总成，由电极体，电极轮，拉簧，摇杆，滚子等组成，电极轮依靠电极轴安装在电极体上，电极轮在连续频繁焊接过程中可以转动，有效改善电极的散热条件，提高电极使用寿命。

5、在机械传动系统中，电机所输出的动力，通过两级减速后，带动拨轮，偏心轴，凸轮轴，卸壳机械手轴同步旋转。凸轮轴上装有导柱凸轮，电极凸轮，切丝凸轮，机械手摇杆凸轮及缺齿齿轮，从而可准确地控制送丝、切丝、装壳、卸壳、电极和夹持机械手动作的时间顺序，满足焊接各工序间的自动协调配合。

6、在电气控制系统中，（1）采用霍尔开关作为机械位置的传感器，保证了电气控制系统与机械部分严格同步，並消除了触点式开关的抖动噪音和电火花等致使弱点，提高了动作的可靠性。（2）增加了由灯光源，光电管，晶体管开关电路，延时继电器等组成的自动停机单元，当连续出现三个“空壳”现象时，光电管接收到的信号发生变化，使主电机自动停止工作，避免了“空焊”而造成的损失和浪费。（3）增加了线性集成运算放大器和输出放大管，与现有的KD-7改型控制器中的触发脉冲同步电路配合，稳定触发移相脉冲，使焊接电流更稳定，並具有过载保护作用。（4）采用了5位电子计数器，使焊机具有产品自动计数功能。

下面再结合附图作进一步的说明

图1    本发明专用设备的整体示意图

其中：「1」齿轮    「2」链轮    「3」链轮    「4」拨轮    「5」偏心轴    「6」凸轮轴    「7」卸壳机械手轴    「8」多槽马氏机构    「9」多角转盘    「10」上料机构    「11」卸壳机械手    「12」切丝机构    「13」夹持销钉机械手    「14」电极    「15」摇杆    「16」摇杆    「17」摇 杆    「18」送丝机构    「19」缺齿齿轮间歇机构    「20」伞齿轮    「21」霍尔开关    「22」小磁铁    「23」导电垫块64〕灯头壳体自动排列装置

电机D所输出的动力通过皮带轮和摆线针轮减速器减速后，由齿轮「1」、链轮「2」、「3」，带动拨轮「4」、偏心轴「5」、凸轮轴「6」和卸壳机械手轴「7」作同步旋转，拨轮「4」拨动多槽马氏机构「8」並使多角转盘「9」作间歇运动，起输送灯头壳体的作用。当多角转盘「9」处于静止状态时，偏心轴「5」带动拨叉滑块式上料机构「10」把待焊的灯头壳体安装在相应的导电垫块「23」上，这时已由多角转盘送至焊接工位的灯头壳体正完成销钉焊接过程，与此同时，卸壳机械手轴「7」带动卸壳机械手「11」将卸壳工位上已焊好销钉的灯头壳体拔下。切丝机构摇臂「43」旋转、夹持销钉机械手「13」水平移动，电极「14」垂直运动都是由凸轮轴「6」上相应的凸轮推动摇杆「15」、「16」、「17」来实现的，送丝机构「18」也通过缺齿齿轮间歇机构「19」和伞齿轮「20」受凸轮轴「6」的控制。合理设计凸轮轮廓及安装时调整好各转动轴间的相位关系，就可以准确控制送丝、切丝、装壳、卸壳、电极和夹持机械手动作的时间顺序，满足各工序间自动协调配合。

图2    电极总成结构的正视图

其中：「24」电极轮    「25」电极轴    「26」电极体    「27」手指片    「28」销钉    「29」灯头壳体    「17」摇杆    「31」弹簧    「32」月牙形槽    「33」滚子    「34」拉簧

电极轮「24」依靠电极轴「25」连接于电极体「26」上，当手指片「27」夹持销钉「28」与灯头壳体「29」接触后，摇杆「17」克服弹簧「31」的张力将双侧电极同时压下，电极体「26」由于其上的月牙形槽「32」受滚子「33」的限制，一面下移，一面受拉簧「34」的作用，向 中间合拢，由于电极轮「24」与手指片「27」后平面间摩擦力的影响，电极轮「24」即在电极轴「25」上转动，当电极整个下移到适当位置通电焊接后，摇杆「17」的压力释放，双侧电极在弹簧「31」的作用下，重新上移並分开。在另一次焊接循环中，电极轮「24」再次下移时又会转动一定角度，则电极轮「24」与销钉「28」的接触点不是固定的，而是不断地变换位置，改善了电极的散热条件，因而增加了电极的使用寿命。

图3    夹持销钉机械手结构正视图

图4    夹持销钉机械手结构俯视图

图5    夹持销钉机械手结构左视图

其中：「35」手臂    「36」前滑块    「37」销柱    「38」微型滚动轴承    「39」拉簧    「40」楔形滑块    「42」阻尼元件    「28」销钉    「44」手臂后压板

机械手的两只手臂「35」安装在同一个前滑块「36」上，每个手臂均可围绕各自的销柱「37」自由转动，两手臂的后段各对称安装一个微型滚动轴承「38」，依靠拉簧「39」将两只手臂的轴承压紧在楔形滑块「40」的楔形斜面上，楔形滑块「40」与前滑块「36」安装在同一个燕尾槽中，均可前后自由滑动，但前滑块「36」底部有一个阻尼元件「42」，使楔形滑块「40」前移时，前滑块「36」暂不动，手臂「35」在楔形斜面的作用下，先各自围绕销柱「37」旋转，后段张开，前段合拢，使手指片「27」将销钉「28」夹紧，当夹紧力达到一定程度，手臂不再转动，对机械手来说成为一对内力，楔形滑块「40」继续前移时，则手臂「35」带动前滑块「36」一同送进，送至销钉「28」与灯头壳体「29」接触为止。当焊接完成后，楔形滑块「40」在凸轮摇杆机构作用下先行后退，因其与手臂后压板「44」间具有一定的空行程，故此时前滑块「36」暂 不后退，手臂「35」在拉簧「39」的作用下，使微型滚动轴承「38」仍紧压在楔形斜面上，形成手臂「35」再次反向旋转，后段合拢，前段张开，此时手指片先松开，越过空行程后，楔形滑块「40」接触手臂后压板「44」，即带动手臂「35」与前滑块「36」一起后移，如此完成一个工作循环。由于每次楔形滑块「40」前移时，只有当手指片「27」把销钉「28」夹紧后，前滑块「36」才能前移，所以机械手对销钉的夹持是牢固的，並且对手指片「27」因焊接高温引起的烧损有自动补偿的作用。

图6    切丝机构主视图

图7    切丝机构左视图

其中：「30」切丝凸轮    「41」顶杆    「43」摇臂    「45」活动切刀    「46」固定切刀    「47」导座    「48」拉簧    「49」小圆孔

在切丝凸轮「30」的作用下，顶杆「41」在导座「47」中滑动並顶动摇臂「43」，摇臂「43」带动活动切刀「45」旋转一定角度，将预先穿入固定切刀「46」和活动切刀「45」上小圆孔「49」内的金属丝切断，当切丝凸轮「30」转到小半径时，在拉簧「48」的作用下，摇臂「43」复位，被切断的销钉，储存在活动切刀的小圆孔「49」中，供下个焊接循环时使用。活动切刀上开有若干个小圆孔，使小圆孔在磨损后，可更换使用其他小圆孔，以提高活动切刀「45」的使用寿命。

图8    送丝机剖面图

其中：「50」垫圈    「51」锥形套    「52」钢球    「53」小偏心轴    「54」滑动套

图9    灯头壳体的上料装置侧视图

其中：「55」拨叉    「56」弹簧    「57」滑块    「58」受料器    「9」多角转盘    「23」导电垫块    「5」偏心轴

图10灯头壳体的上料装置背视图

图11    卸壳机械手侧视图

其中：「11」卸壳机械手    「59」沉头螺钉    「60」单齿齿轮    「61」齿条滑块    「62」弹簧    「7」卸壳机械手轴    「9」多角转盘    「23」导电垫块    「29」灯头壳体（已焊好销钉）    「63」导轨座

本发明样机试制成功后，经过工业实验，整机性能得到了全面的考验，並对各项电气指标进行了测量，产品按国标进行了质量检验，其结果例举如下：

1、技术性能达到或优于设计任务书规定指标

规定指标    实际值

焊接次数    60次/分    67.5次/分

成品率    90%    93%以上

电极轮、手指片更换次数    每班换一次    2-3班换一次

2、该机的产品质量较国产灯头销钉铆接机有明显提高

本发明    国产灯头销钉铆接机

灯头外观质量    销钉平直光滑    销钉    粗，易歪斜

壳体无变形    壳体均变形

电镀后销钉    不生锈    易产生锈痕

连接处

销钉连接强度    根本上消除了松动    易松动

（国标规定：7kg    压剪力试验超过14    压剪力试验，10kg

压剪力试验，销    kg而不掉的可达    时不合格品约占20%

钉应不变形，不    90%以上

脱落）

3、其他方面的比较

本发明    国产灯头销钉铆接机    引进匈牙利设备

重量    轻    笨重    轻

体积    小    大    更小

有无自动计数    有    无    无

整机结构    简单紧凑    结构复杂    简单紧凑

易调整    难调整

工作方式    焊接    铆接    铆接

铁丝耗量    ＜1.4kg/万只    2.8kg/万只    3.4kg/万只

传动功率    0.79KW    1.7-2.4KW    1KW

总的来看，本发明的各项指标都优于现有技术。

本发明的方法及设备，从根本上解决了生产插口式灯头的销钉焊接问题，有效地提高了长时间连续施焊的质量稳定性，降低了电极材料的消耗;与引进灯头设备相比，工艺先进，整机造价低，铁丝耗量低一倍以上;与通用点焊机相比，提高了设备的直观性，可靠性及自动化水平。此外，根据经济效益估算，若国内普遍推广应用，每年可增利税100万元以上。

Claims (7)

1、一种生产插口式灯头时，固定销钉的方法，其特征在于采用焊接方式来完成，其工艺路线为先将长金属丝切断为销钉，然后与壳体进行串连式双面双点焊，送丝、切丝与焊接同步运行，销钉现切现焊，利用多槽马氏机构使装壳、焊接、卸壳各工序在多个工位上同时进行。

2、一种按照权利要求1中所述的生产插口式灯头时固定销钉方法的专用设备，具有：

（1）、次级整流点焊电源，电机;

（2）、机械传动系统;

（3）、电气控制系统;

（4）、点焊电极;

（5）、灯头壳体自动排列，上、下料装置;

（6）、送丝机构;

其特征在于：

（2·1）机械传动系统中的凸轮轴上装有导柱凸轮、电极凸轮、切丝凸轮、机械手摇杆凸轮及缺齿齿轮;

（3·1）电气控制系统中具有焊接电流指示、过载保护、产品计数和事故自动停机单元;

（4·1）点焊电极为双侧对称的电极总成，由电极体、电极轮、拉簧、滚子、摇杆构成，电极轮依靠电极轴安装在电极体上;

（5·1）灯头壳体的上料装置为一拨叉滑块式机构，下料装置为一由齿轮齿条驱动的卸壳机械手;

（6·1）送丝机构中，在三钢球压力送丝机上增加了一个可防止钢球脱出的垫圈;

（7）、提供一种可作间歇运动的多工位转盘机构，多工位转盘机构上均布安装着多个导电垫块，导电垫块用钨铁镍合金材料制成;

（8）、提供一种在焊接前将金属丝切断成销钉的切丝机构;

（9）、提供一种夹持销钉的机械手。

3、根据权利要求2中所述的生产插口式灯头时固定销钉方法所需的专用设备，其特征在于：

（4·1·1）点焊电极总成的双侧对称电极体之间与一对拉簧相连;

（4·1·2）点焊电极总成的一对电极体内侧开有月牙形槽，槽底和侧面与一个用坚硬光滑的绝缘材料制成的滚子相接触。

4、根据权利要求2中所述的生产插口式灯头时固定销钉方法所需的专用设备，其特征在于：

（7·1）多工位转盘机构的间歇运动由多槽马氏机构来实现。

5、根据权利要求2中所述的生产插口式灯头时固定销钉方法所需的专用设备，其特征在于：

（8·1）切丝机构由顶杆、摇臂、固定切刀、活动切刀、导座、拉簧构成;

（8·2）活动切刀与固定切刀的相对位移依靠切丝凸轮、顶杆、摇臂来进行;

（8·2·1）活动切刀上开有若干个穿入金属丝的小圆孔;

（8·3）切丝机构对称布置。

6、根据权利要求2中所述的生产插口式灯头时固定销钉方法所需的专用设备，其特征在于：

（9·1）夹持销钉机械手由一对手臂，一对手指片，前滑块、楔形滑块、销柱、微型滚动轴承，手臂后压板，拉簧构成。

7、根据权利要求6中所述的生产插口式灯头时固定销钉方法所需的专用设备，其特征在于：

（9·1·1）夹持销钉机械手的一对手臂对称安装在前滑块的两个销柱上，並可绕各自的销柱自由转动，两手臂后段各对称安装一个微型滚动轴承，依靠拉簧将两手臂的微型滚动轴承压紧在楔形滑块的楔形斜面上，楔形斜面前窄后宽;

（9·1·2）夹持销钉机械手的楔形滑块与前滑块安装在同一燕尾槽中，且前滑块底部有一阻尼元件;

（9·1·3）夹持销钉机械手的楔形滑块与凸轮摇杆机构连接，且与手臂后压板间有一段空行程;

（9·1·4）夹持销钉机械手手指片厚度较灯头销钉长度稍小，一对手指片中，一片用钨铁镍合金材料制成，另一片用铬锆铜合金材料制成;

（9·1·5）夹持机械手在多工位转盘两侧对称布置。

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