CN1008612B - 电阻缝焊机 - Google Patents

Abstract

一种电阻缝焊机，特别是用于金属壳体纵向缝焊的焊机，其中，在次级回路(16)中，供线和回线是按双线(18，28)特制的，其次级回路的供线和回线在焊接变压器和下臂之间平行，而在摆动式辊轮头处为同轴形式。由于供线和回线的这种结构，在焊接变压器(14)和焊接位置(8，10)之间的次级回路(16)中的电压损失和由于焊机的邻近次级回路部分中的能量损失而产生的热量可大大降低。

Description

本发明涉及一种电阻缝焊机，特别是用于金属壳体（如罐身，即罐头体，下同）的纵向缝焊机，包括：焊接变压器和带摆动式辊轮头的进线和回线所组成的次级回路，所述辊轮头中安装有携带上电极滚轮的摆臂用以转动;携带下电极滚轮的下臂;从焊接变压器通向摆动式辊轮头的第一导电极;从焊接变压器通向下臂的第二导电极。

上述类型的电阻缝焊机已为人所知（“Energieumsatz von der Schweiss-stelle bis zum Netzbeim Widerstandsschweissen”，W.Glage，Widerstandsschweissen Ⅲ，Vortrage der 6 Stuttgarter Sondertagung Widerstands-Schweisstechnik 1965，Deutscher Verlag fur Schweisstechnik（DVS）GmbH，Dusseldorf，1965，第53-69页，特别是第57页）。由于这种缝焊机次级线路中的电流强度高，电感和欧姆电阻-即使很小-非常重要，因为它们的阻抗值很低，通常用微欧姆表示，所以乘以焊接电流后可使有功电压和无功电压损失很大。次级回路的几何形状对焊接电流I₂的大小起决定作用。次级回路的几何形状决定其电感，并且电感与欧姆电阻一起组成阻抗Z。乘以焊接电流I₂得出其电压降（△U＝ZI₂），该电压降可能很大，使次级端电压加在被焊工件上的剩余电压部分最大只有端电压的四分之一到六分之一。为了减小电压损失，下面给出关于已知设备的最重要的措施。（上述先有技术 第57页和58页）

1.使次级回路尽可能地小;

2.尽可能使用导电性好的材料;

3.通过固定，清洁和充分大的接触面尽可能使次级接触电阻减小;

4.不产生任何变形;

5.注意电流量;

6.在次级磁场内尽可能使用弱磁材料;

7.避免电流在工作和设备上的损失（短路）。

举例说明已知的电阻缝焊机（上述先有技术，图6），缝焊机的感抗靠改变进线到上接缝的设置可减少50%。然而，如前所述，由于在电阻焊接期间出现高电流密度的交流电，还需注意电流量（以及涡流）。一方面，为使次级回路具有满意的几何形状，进线和回线应尽量靠近，另一方面，由于两条线磁场的叠加，其间距应尽量大。两个矛盾的要求之间有一定范围，其中在增加电阻和减小电感之间有一最佳值。如果电流的供线和回线相隔很远，使两线的磁场相互间不会有显著的影响，则次级回路将很大。如果供线和回线之间距离较短，会产生单向电流，这也叫做邻近效应，是由供线和回线的场强叠加而产生。

这种电阻缝焊机还有一个问题，焊机的导电部分不全是次级回路。这部分在围绕供线和回线周围的磁场内由于涡流而产生大量的热。如果焊接电流的频率为500HZ，涡流所产生的热量就相当可观，其结果，良导电体的金属部分可在很短时间，如1分钟内超过100℃。要消除由于能量损失而产生的这种热量就涉及到冷却问题。 然而，次级回路中有的部分不能冷却，例如将金属壳体传送到电极滚轮之间的焊接位置的带有传动爪的链条。为了不使这些问题在这第一工作区出现，在已知的用于金属壳体纵向缝焊的电阻缝焊机中，第一导电板和下臂以较大距离设置，可使所述传输装置发热不显著，而焊机的必须置于第一导电板磁场中的部分可被有效地内冷却。然而随之而产生一缺点，不再能使次级回路尽量小了。

本发明的一个目的是在开头所述的这类电阻缝焊机中用简单的方式大大减小次级回路中的电压损失和围绕该回路部分的热量。

根据本发明，前述的这类电阻缝焊机的问题可以这样解决：使次级回路的供线和回线在焊接变压器和下臂之间平行，而在摆动式辊轮头处为同轴形式。

由于这种同轴形结构，根据本发明的电阻缝焊机因两线间距很小而使次级回路很小，另外，使用同轴线可使磁场大部分存在于内部，对外部（即使相距较近）也几乎没有影响。根据本发明的次级回路的形状，仅减小了次级回路的阻抗，而且还减少了次级回路外的热量损失而不必使用复杂的设备。纵向缝焊期间传输爪等移动部分也不会明显发热，次级回路周围也同样只有很少的热量。摆动式辊轮头处的结构越接近同轴线，发热就越少。

下面结合附图详细说明的实验表明次级回路中电压损失可从7-7.8v/m减少到2.6-2.9v/m，也就是说本发明比已知的金属壳体纵向缝焊机减少50%以上。

在本发明的    实施例中，即：1.使第一导电板和摆动式辊轮头围绕在摆臂的整个长度上。2.使第一导电板和摆动式辊轮头通过环绕在摆臂圆周上的电线而互相连接，3.使第一导板在围绕摆臂的 整个部分横截面为U型，U型臂的端部被封闭。由于第一导电板的同轴结构和其中的可移动摆臂，次级回路中的电压损失在一特殊的临界点上显著减少。由于电流从第一导电板到摆动式辊轮头的传导是在360°圆周上，不仅第一导电板和摆动式辊轮头之间以及摆臂是同轴密封设置，而且电流从摆动式辊轮头经水银流向摆臂与单侧或断续的电流流向摆动式辊轮头相比，可大大增加使用寿命，这是因为避免了单侧电流造成的温度集中在水银和摆臂之间。温度在这一点上集中也会带来缺点，即水银会与周围的铜形成化合物（汞齐作用），其结果阻碍电流传导。

在本发明    的实施例中，即：使在下臂和焊接变压器之间的两块导电板的截面为扁平的、宽的矩形，两块导电板水平设置，截面的宽边相互邻接，然后导电板垂直地引入焊接变压器，导电板的垂直安装部分的相互间隙与导电板水平安装部分的相互间隙相等。该实施例中用两个非常平直的导体分别作为第一和第二导电板，该导电板彼此相隔很近。由于这种方式中次级回路附近的损失很小，所以焊接变压器可设置在距控制盘一定距离处，以便不妨碍金属壳体等的传送和其纵向缝焊。

在本发明    的实施例中，即：1.下臂的截面    为圆形而上下为平的，第一导电板在下臂处分为两纵向条，在离下臂很近处按同心圆方式设置在下臂周围，并且在下电极滚轮之前与第一导电板再次相接，2.使第一导电板至少分成两纵向条，相对于下臂垂直的纵向中心面对称设置，3.使纵向条与下臂平截面之一平行设置;4.纵向条截面相邻于下臂的一侧的形状与该臂的截面形状相符合，5.纵向条设置成平行于下臂圆形截面的两条切线，该切线以90° 正交。将第一导电板分成多数个纵向条不仅可以以同轴方式在较短的间距内排列第一导电板和下臂，而且可把传输爪等置于基本上无磁场的区域。因此，不仅可满足需要小的次级窗口和窄导线的要求，而且也可使邻近counter-conductor的区域尽可能大。

下面参照附图对本发明的实施例加以详细描述。

图1表示根据本发明的一种电阻缝焊机，用以对金属壳体进行纵向缝焊。

图2表示用于图1中所示的电阻缝焊机的带次级回路的焊接变压器。

图3表示图2中所示的次级回路部分的放大图。

图4表示图2中所示的次级回路部分的纵剖图。

图5表示下臂和与下臂平行的第一导电板按已知方式和按本发明的方式设置的例子。

图1为用于焊接金属壳体4的电阻缝焊机2的总体图。把待加工的金属壳体坯料经由弯曲和矫直台6送入，经过导向夹板（未示出）加工成圆筒形，由Z型导轨（也未示出）在需纵向缝焊处形成一重叠区域，然后由带传送爪的传送链条（也未示出）将其送至上电极滚轮8和下电极滚轮10之间进行纵向缝焊。这些都是已知的，例如，见本申请人的DE-A-2559671发明，这里就不再详述了。焊机由控制板12来控制，如果必要，控制板可水平移动。

图2详细表示图1所示电阻缝焊机2的焊接变压器14和次级回路16，次级回路由供线和回线所组成。供线，即通过由第一导电板18、摆动式辊轮头20和摆臂24所组成的上电极滚轮8的导线， 辊轮头通过柔性的导线22以下面将详细说明的方式与第一导电板18的相邻部分18c实现电气连接，摆臂24一端可旋转地安装在摆动式辊轮头20上，另一端带有上电极滚轮8。回线，即由下电极滚轮10返回到焊接变压器14的导线，由一端带有下电极滚轮10，另一端与通向焊接变压器14的第二导电板28相连的下臂26组成。第一导电极18和第二导电极28以平行线方式（因而称双线）设置在焊接变压器14和下臂26之间的次级回路区域内，并且有如图2所示的矩形截面。次级回路的其它部分    以大致同轴的方式设置，下面还要详细说明。

图3更详细地表示摆动式辊轮头20和通过导线22与辊轮头连接的第一导电板18的部分18c，特别是摆动式辊轮头的摆动轴承装置21，该装置在图2中为了清楚而被省略了。早期的电阻缝焊机，如开头所述的那种，带有上电极滚轮的端部很重且惯性很大，因此焊点凹凸不平且不尽人意，特别是在焊缝起始处。为了避免这一缺点，使用了根据平衡原理构成的摆动式辊轮头，其中摆动轴承装置21承受全部重量，而上电极滚轮8靠在下电极滚轮10上，几乎没有任何重量。为了调整特定的接触压力，弹簧30（见图1）从上在上电极滚轮的轴32上加压。轴32固定到枢轴安装的镫形件34端部，该镫形件沿焊接方向垂直地引导上电极滚轮8。摆臂24制成中空轴（见图4），该轴有一安装凸缘33，以便一端与电极滚轮8相连，另一端通过滚珠轴承36安装在摆动式辊轮头20中以便旋转。摆臂24的这个另一端是带齿外缘38，通过它链条40可带动摆臂24，进而带动上电极滚轮8旋转。根据图3，在上电极滚轮8上导 向的是截面为矩形的扁线电极42，同样的扁线电极43在下电极滚轮10上导向。根据图2所示，扁线电极43从左端通到下电极滚轮10，再从滚轮上向右绕过辅助滚轮48，然后在下部再返回左端。这种扁线电极是用来防止电极滚轮与被焊接工件的金属（例如锡，如果焊接锡板的金属壳体）形成的化合物所污染，正如从上述本申请人的DE-A-2559671和DE-C-351639）发明中所知的那样，这里就不再进一步说明了。

摆动式辊轮头20由两半所构成，即一半为图4中右边所示的装有滚动轴承36用以安装摆臂24的20a，另一半为图4中左边所示的在两个密封环44之间有一环形腔46的20b，该环形腔中充有液态的水银用以把电流从摆动式辊轮头20传送到摆臂24。

根据图3和图4以及图2中的剖视图所示，与摆动式辊轮头20相邻的第一导电板18的一部分18c由18c′和18c″所组成。18c′的截面为U型，并且在其底部用与18c′同样材料的板18c″将其长度的大部分封闭。第一导电板18的一部分18c′和摆动式辊轮头20和环绕摆臂24的整个周边上由导线22电气连接。因而摆臂在其整个长度的周围被第一导电板和摆动式辊轮头所包围。只有上电极滚轮8从U型截面的部分18c′中伸出。当摆臂24绕摆动轴承装置21运动时，柔性导线22受压弯曲，因此摆臂可相对于第一导电板18的固定部分18c围绕着摆动轴承装置21的轴不受阻碍地自由运动。因此，18c部分和摆臂24相互同轴设置，其中供给上电极滚轮8的焊接电流沿图4中的18c部分向右流到环形腔46中的水银，通过水银流进摆臂24并朝着上电极滚轮8的方向流入该摆臂（图4中未示出）。因此，电流反相流入同轴线结构。

在下臂26和焊接变压器14之间，第一和第二导电板分别有扁平的、宽的横截面，两块导电板水平设置，其截面的宽边相互邻接。如图2中所示，它们的右端向上弯成直角并垂直地引入焊接变压器14。导电板的垂直设置的部分18″、28″之间的间隙与导电板水平设置的部分之间的间隙相等，因此，焊接变压器14和下臂26之间处处都符合导电板18、28之间为小间隙的要求，焊接电流通过该小间隙反相流动。

根据图2和图3所示，下臂26的横截面为圆形，但上下制成平的。从焊接变压器14下端引出的第一导电板18首先水平地向左（图2），然后垂直向下弯成直角，第二导电板28的这一段也是如此，不同之处只是其垂直延伸部分28′平行于下臂26的纵轴1，而对应的垂直于第一导电板18延伸的部分18′与下臂的纵轴成直角。在下臂26的以下区域，第一导电板18沿摆臂24的方向分成两纵向条18a，18b，该纵向条在离下臂很近处按同心圆方式设置在下臂周围，并在下电极滚轮之前再次相互连接形成第一导电板18的其余部分，该连接部分为围绕摆臂24的18c，如前所述。两个纵向条18a、18b相对于下臂26的垂直纵向中心面B-B对称设置。在图2所示的实施例中，纵向条18a、18b平行于下臂26截面中的上平面排列，并且纵向条18a，18b的截面形状与下臂26的截面在相邻侧形状相符合，从图2中圈出的截面图中很容易看出。

如图5中所示，由于不同的电压损失，与下臂26相邻的第一导电板18有几种设置方式，在图5的右边给出了每种实施例形式的每米电压损失值。图5a和5b表示已知的两种用于早期电阻缝焊机的 设置方式。在这种已知的结构中，第一导电板18距下臂26有较大距离，因此电压损失达7.8或7V/m。图5c表示与根据本发明的结构等同的结构，其不同之处在于纵向条18a、18b的截面为正方形而不是矩形，并与下臂26的截面而不相适应。尽管如此，这种结构已把电压损失降至4.8V/m。根据图5d的结构，纵向条18a、18b设置成平行于下臂26圆形截面的两条切线T，该切线以90°正交。根据图5e的结构，又加了第三条纵向条18e，它设置在下臂26垂直的纵向中心面B-B的中间，其它两条纵向条18a、18b对称于纵向中心面设置，并与下臂26圆形截面的两条切线平行，该切线以90°正交，如图5d中所示。图5d和5e表示电压损失分别降到2.9和2.6V/m。根据图2所示的实施例，电压损失可达到根据图5d所示的数量级。

在图2中纵向条18a、18b和下臂26的截面处可看到的孔是用于电极滚轮8、10、辅助滚轮48和摆动式辊轮头20的冷却水环路的一部分，这里不再详细说明。

Claims (10)

1、一种电阻缝焊机，特别是用于金属壳体(如：罐身，即罐头体，下同)纵向缝焊的焊机，包括：

焊接变压器(14)，

由部分平行地设置着的供线和回线组成的次级回路(16)，带有摆动式辊轮头(20)，所述辊轮头中安装有携带上电极滚轮(8)的摆臂(24)，用以转动，

携带下电极滚轮的下臂(26)，

从焊接变压器(14)通向摆动式辊轮头(20)的第一导电板(18)，

从焊接变压器(14)通向下臂(26)的第二导电板(28)，

其特征在于：第一导电板(18)的第一部分平行于第二导电板(28)，并且它们都与下臂(26)垂直，摆动式辊轮头(20)以及和该辊轮头(20)电联接着的第一导电板(18)的一部分(18c)围绕在摆臂(24)的全长上。

2、根据权利要求1所述的电阻缝焊机，其特征在于，所述的第一导电板（18）的一部分（18c）和摆动式辊轮头（20）通过围绕在摆臂（24）圆周上的导线（22）而相互连接。

3、根据权利要求1或2所述的电阻缝焊机，其特征在于：第一导电板（18）在围绕摆臂的整个部分（18c′）横截面为U型，U型臂的端部被封闭。

4、根据权利要求1所述的电阻缝焊机，其特征在于：在下臂（26）和焊接变压器之间的两块导电板（18、28）的截面为扁平的、宽的矩形，两块导电板水平设置，截面的宽边相互邻接，然后导电板垂直地引入焊接变压器（14），导电板（18，28）的垂直安装部分（18″、28″）的相互间隙与导电板水平安装部分的相互间隙相等。

5、根据权利要求1所述的电阻缝焊机，其特征在于：下臂（26）的截面为圆形而顶部及底部为平的，第一导电板（18）在下臂（26）处分为两纵向条（18a、18b），在离下臂很近处按同心圆方式设置在下臂（26）周围，并且在下电极滚轮（10）之前再次相接。

6、根据权利要求5所述的电阻缝焊机，其特征在于：第一导电板（18）至少分成两纵向条（18a、18b），相对于下臂（26）垂直的纵向中心面对称设置。

7、根据权利要求6所述的电阻缝焊机，其特征在于：纵向条（18a、18b）与下臂（26）平截面之一平行设置。

8、根据权利要求7所述的电阻缝焊机，其特征在于：纵向条（18a、18b）截面相邻于下臂（26）的一侧的形状要与该臂的截面形状相符合。

9、根据权利要求6所述的电阻缝焊机，其特征在于：纵向条（18a、18b）设置成平行于下臂（26）圆形截面的两条切线（T），该切线以90°正交。

10、根据权利要求6所述的电阻缝焊机，其特征在于：第一导电板（18）分成三条纵向条（18a、18b、18e），其中一条位于下臂（26）垂直的纵向中心面内，其它两条与纵向中心面对称设置，并平行于下臂（26）圆形截面的两条切线（T），该切线以90°正交。

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