CN102794554B - 一种与螺柱焊机配套的气动储能焊枪及其焊接方法 - Google Patents

Abstract

一种与螺柱焊机配套的气动储能焊枪及其焊接方法，包括焊枪主体、导钉装置、送钉装置、压力调节装置、滑动板及滑台汽缸；其中，所述焊枪主体通过滑动板安装于滑台汽缸上，用于执行焊接动作；所述导钉装置安装于焊枪主体正面，用于导入需焊接的焊钉；所述送钉装置安装于焊枪主体下方，用于完成焊钉的自动输送和装夹；所述压力调节装置安装于焊枪主体上方，用于根据工件的厚度及焊钉大小要求调节所述送钉装置的压力，焊钉通过外部的送料管送达焊枪并自动装夹到导电夹上，滑台汽缸推动焊枪至焊接点。

Description

一种与螺柱焊机配套的气动储能焊枪及其焊接方法

技术领域

本发明涉及电弧螺柱焊接装置及焊接方法，特别涉及一种与螺柱焊机配套的气动储能自动焊枪及其焊接方法。

背景技术

电弧螺柱焊是一种高效、高质量的螺柱焊接方法。焊接电源、焊接控制器和电弧螺柱焊枪是完整的电弧螺柱焊系统所必须具备的。其中电弧螺柱焊枪是焊接过程的直接执行机构，起着调节部分焊接参数、完成焊接过程的作用，焊枪性能的优劣对于焊接质量有很大的影响。通过不断的改进和创新，电弧螺柱焊设备也几经更新换代，在性能及外观方面也得到了很大的改善。但是焊枪的主要结构保持了原有的设计原理，电磁式电弧螺柱焊枪仍旧是工程应用中的主流产品，其焊接过程的实现主要是由线圈的通断电和弹簧的压缩和伸展来完成的。

专利号为200710017701.6的文献公开了一种电弧螺柱焊枪及其焊接方法，一种电弧螺柱焊枪，包括一个螺柱夹具、竖直安装板，安装板一面上部固定一个电机，中部设置一个转动机构，该转动机构与电机的转轴相连接，所述转动机构与安装板下部之间设有一个直线运动机构，其特征是，所述转动机构通过一个设有电阻应变片的压力传感器与螺柱夹具连接，所述螺柱夹具与压力传感器连接处设有绝缘块，所述电阻应变片韵压力信号输出至计算机的数据采集单元；所述电机与一个运动控制器电连接，运动控制器与主计算机的运动控制单元信号连接。

上述方案中，所述的压力传感器包括一个与转动机构连接的压盖和屏蔽外壳，屏蔽外壳内设置有一个应变体，应变体的上端焊接固定在压盖上，应变体的下端通过所述绝缘块与螺柱夹具连接，电阻应变片安装在应变体的水平悬臂上、下两侧并靠近应变体上端与水平悬臂连接处的位置；该电阻应变片为惠斯通应变桥。

一种采用上述电弧螺柱焊枪的焊接方法，包括下述顺序的步骤：预压送进过程，提升引弧过程，定时保持过程，焊接送进过程；其特征是，所述预压送进和提升引弧过程中，当螺柱运动到与工件接触，接触力通过一个压力传感器中的电阻应变片传到主控计算机中的数据采集卡，该压力传感器连接在焊枪的转动机构与螺柱夹具之间，当压力传感器检测到螺柱与工件的接触力达到预先设定的预压力时，接通连接螺柱夹具的焊接电流，与电机电连接的运动控制器反转电机，并按照预先设置的提升速度提升螺柱实现电弧引燃；所述最后焊接送进过程中，先关闭焊接电流，运动控制器驱动电机转动，使螺柱按一定的送进速度向工件作送进运动，其运动控制过程与所述预压送进过程基本一致，当压力传感器检测到螺柱与工件的送进压力为预先设定的焊接顶锻力时，停止电机转动。

上述方案中的储能螺柱焊接采用接触式焊接（即螺柱与工件接触后，焊机才发出焊接信号），对于手动装钉，焊接效果不错。但对于自动装钉，因活动部分质量较大，致使焊接时焊钉插入速度不够，严重影响焊接质量。

发明内容

本发明的目的在于克服现有焊枪及焊接方式的不足，提供一种非接触式的焊接方法，以减少对工件的热影响，并改善焊接质量。

本发明的第二个发明目的是提供一种采用非接触式焊接方法的焊枪。

为实现上述的目的，本发明采用如下的技术方案：一种与螺柱焊机配套的气动储能焊枪，其特征在于，包括焊枪主体、导钉装置、送钉装置、压力调节装置、滑动板及滑台汽缸；其中，所述焊枪主体通过滑动板安装于滑台汽缸上，用于执行焊接动作；所述导钉装置安装于焊枪主体正面，用于导入需焊接的焊钉；所述送钉装置安装于焊枪主体下方，用于完成焊钉的自动输送和装夹；所述压力调节装置安装于焊枪主体上方，用于根据工件的厚度及焊钉大小要求调节所述送钉装置的压力，焊钉通过外部的送料管送达焊枪并自动装夹到导电夹上，滑台汽缸推动焊枪至焊接点。

所述焊枪主体包括本体、过渡板、轴承套、滑动轴承、绝缘垫、定位套、接线座、盖板、电缆接头、航空插座、凹形气接头及凸形气接头，其中，所述轴承套采用绝缘材料；且，所述电缆接头、航空插座及气接头集中安置于所述接线座上，盖板方便维修。

所述导钉装置包括微动开关座、压座、导钉管、螺母及压盖，其中，所述导钉管通过螺母与送料管连接。

所述送钉装置可以沿焊枪主体轴线滑动。

所述送钉装置采用滑动轴承导向。

所述送钉装置包括绝缘套、导向块、汽缸体、活塞、接收器、导电夹以及锁紧螺母；其中，所述导向块用于防止汽缸体转动，所述汽缸体上有两个接气口用气管与气接头联通，还有一个接口用软铜线与电缆接头联通。

所述压力调节装置包括弹簧、调节螺母、螺杆、后座及旋帽，且，所述压力调节装置始终给予所述送钉装置一个可以调节的压力。弹簧压力调节范围4-6KG。

所述焊枪与外部连接的送料管、焊接电缆、控制电缆及气管均采用快速连接件。

一种与螺柱焊机配套的气动储能自动焊枪的焊接方法，包括如下步骤：送钉和装钉步骤，当滑台汽缸处于顶端位置时，发出送钉指令，活塞退回到汽缸体的顶部，焊钉通过导钉管，进入接收器，再到达导电夹，活塞向下推进，把焊钉推进至导电夹的前端，完成焊钉的自动输送和装夹；焊接步骤，送钉和装钉步骤完成后，发出焊枪下落信号并打开焊接信号，滑台汽缸快速下滑，当焊钉即将接近工件的瞬间，电容放电开始，焊钉快速插入，焊接在几毫秒内完成，此时滑台汽缸继续下滑至终点，送钉装置相对焊枪主体轴线滑动，延时0.3秒后，滑台汽缸自动提升至顶部，一个焊接周期完成。

所述送钉装置可相对焊枪主体轴线滑动，避免焊枪的整体下落惯性重力通过焊钉作用于工件上。

本发明的有益效果在于：第一，由于创造性的采用了非接触式焊接方法，即螺柱即将接触工件的瞬间就开始放电焊接，同时螺柱快速插入，对铜材及铝材的焊接质量有非常明显的改善，同时对工件的热影响明显减小。

第二、本发明的焊枪推进采用滑台汽缸，使焊钉的插入速度大于60米每分钟，以前采用的传动方法和设备难以达到这个速度。

第三、由于送钉装置可相对焊枪主体轴线滑动，避免焊枪的整体下落惯性通过焊钉作用于工件上。在焊接时只有送钉装置的惯性力作用于工件上，而且放电爆炸力会抵消一部分惯性力，因此不会对工件造成明显损伤。实例证明，在1.5mm铝板上焊接M8铝钉，其背面铁氟龙涂层看不到任何损伤。

附图说明

图1是本发明的整体结构外形图；

图2是本发明的整体结构爆炸图；

图3是焊钉的外形图；

图4是接触式焊接示意图；

图5是非接触式焊接示意图。

具体实施方式

以下结合附图与具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细阐述。

如图1至图5所示，气动储能焊枪包括焊枪主体、导钉装置、送钉装置、压力调节装置、滑动板10及滑台汽缸9；

焊枪主体包括本体8、过渡板11、轴承套12、滑动轴承13、绝缘垫14、定位套15、接线座21、盖板22、电缆接头23、航空插座24、凹形气接头（）25及凸形气接头26；

导钉装置包括微动开关座27、压座28、导钉管29、螺母30及压盖31；

送钉装置包括绝缘套7、导向块6、汽缸体5、活塞4、接收器3、导电夹2及锁紧螺母1；

压力调节装置包括弹簧20、调节螺母19、螺杆18、后座17及旋帽16。

当滑台汽缸9处于顶端位置时，系统发出送钉指令，活塞4退回到汽缸体5的顶部，焊钉通过导钉管29，进入接收器3，再到达导电夹2，活塞4向下推进，把焊钉推进至导电夹2的前端，完成焊钉的自动输送和装夹；装钉完成后，系统发出焊接信号，滑台汽缸9快速下滑，当焊钉即将接近工件的瞬间，电容放电开始，焊钉快速插入，焊接在几毫秒内完成，此时滑台汽缸9继续下滑至终点，送钉装置沿着焊枪主体轴线滑动，延时零点几秒后，滑台汽缸9自动提升至顶部，一个焊接周期完成。

由于送钉装置相对焊枪主体轴线可滑动，在焊接时只有送钉装置的惯性力作用于工件上，而且放电爆炸力会抵消一部分惯性力，因此不会对工件造成明显损伤。

压力调节装置可根据工件的厚度及焊钉大小要求进行调节，调节范围4-6KG。

滑台汽缸9下滑时，应确保排气管路非常畅通。

大部分零件采用铝合金材料制作，目的是减轻重量，减少惯性力对设备的冲击。

因此，本实施例的优点是：焊枪整体外形美观；重量轻；采用汽缸推进，自动化装钉，焊接效率大大提高；采用非接触式焊接方式，焊接质量提高，工件的热影响减小，特别适合铜铝材的焊接。

Claims (7)

1.一种与螺柱焊机配套的气动储能焊枪，其特征在于，包括焊枪主体、导钉装置、送钉装置、压力调节装置、滑动板及滑台汽缸；其中，所述焊枪主体通过滑动板安装于滑台汽缸上，用于执行焊接动作；

所述导钉装置安装于焊枪主体正面，用于导入需焊接的焊钉；

所述送钉装置安装于焊枪主体下方，用于完成焊钉的自动输送和装夹；

所述压力调节装置安装于焊枪主体上方，用于根据工件的厚度及焊钉大小要求调节所述送钉装置的压力，焊钉通过外部的送料管送达焊枪并自动装夹到导电夹上，滑台汽缸推动焊枪至焊接点；

所述送钉装置采用滑动轴承导向；

所述送钉装置包括绝缘套、导向块、汽缸体、活塞、接收器、导电夹以及锁紧螺母；其中，所述导向块用于防止汽缸体转动，所述汽缸体上有两个接气口用气管与气接头联通，还有一个接口用软铜线与电缆接头联通。

2.根据权利要求1所述的与螺柱焊机配套的气动储能焊枪，其特征在于，所述焊枪主体包括本体、过渡板、轴承套、滑动轴承、绝缘垫、定位套、接线座、盖板、电缆接头、航空插座、凹形气接头及凸形气接头，其中，所述轴承套采用绝缘材料；且，所述电缆接头、航空插座及气接头集中安置于所述接线座上，盖板方便维修。

3.根据权利要求1所述的与螺柱焊机配套的气动储能焊枪，其特征在于，所述导钉装置包括微动开关座、压座、导钉管、螺母及压盖，其中，所述导钉管通过螺母与送料管连接。

4.根据权利要求1所述的与螺柱焊机配套的气动储能焊枪，其特征在于，所述压力调节装置包括弹簧、调节螺母、螺杆、后座及旋帽，且，所述压力调节装置始终给予所述送钉装置一个可以调节的压力。

5.根据权利要求1所述的与螺柱焊机配套的气动储能焊枪，其特征在于，所述焊枪与外部连接的送料管、焊接电缆、控制电缆及气管均采用快速连接件。

6.一种采用权利要求1所述的与螺柱焊机配套的气动储能焊枪的焊接方法，包括如下步骤：送钉和装钉步骤，当滑台汽缸处于顶端位置时，发出送钉指令，活塞退回到汽缸体的顶部，焊钉通过导钉管，进入接收器，再到达导电夹，活塞向下推进，把焊钉推进至导电夹的前端，完成焊钉的自动输送和装夹；焊接步骤，送钉和装钉步骤完成后，发出焊枪下落信号并打开焊接信号，滑台汽缸快速下滑，当焊钉即将接近工件的瞬间，电容放电开始，焊钉快速插入，焊接在几毫秒内完成，此时滑台汽缸继续下滑至终点，送钉装置相对焊枪主体轴线滑动，延时0.3秒后，滑台汽缸自动提升至顶部，一个焊接周期完成。

7.据权利要求6所述的焊接方法，其特征在于：所述送钉装置能够沿着焊枪主体轴线滑动，避免焊枪的整体下落惯性重力通过焊钉作用于工件上。

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