CN102873441B - 直线电机驱动拉弧螺柱焊枪及其焊接方法 - Google Patents

Abstract

一种直线电机驱动拉弧螺柱焊枪及其焊接方法，包括固定组件、活动组件、直线电机、感应距离的光栅、和光栅接收器；其中，所述固定组件包括焊接按钮、接气座、本体组件，和防飞溅组件；所述感应距离的光栅和光栅接收器固定在接气座上，用于将距离信号传送到直线电机的控制器，实现对拉弧距离的感应控制。

Description

直线电机驱动拉弧螺柱焊枪及其焊接方法

技术领域

本发明涉及本发明涉及拉弧螺柱焊枪和焊接方法，尤其是一种采用直线电机驱动的拉弧螺柱焊枪和焊接方法。

背景技术

螺柱焊枪的焊接技术广泛应用于汽车、造船、航空、机车以及其它钣金各行业，目前采用拉弧螺柱焊接的方法主要有：2008201466511，公开了一种拉弧式螺柱焊枪，包括外壳，手柄，导电端组，导电夹头，绝缘座，电磁铁，控制线和电缆线，绝缘座固定在外壳的前部，电磁铁固定在外壳中，导电夹头固定在导电端组的前端，导电端组的前部由安装在绝缘座中的滑动轴承支承；导电端组的后端由安装在电磁铁中的滑动轴承支承；导电端组的后部装有电磁铁的衔铁，衔铁与电磁铁之间装有非导磁材料的间隔垫。本发明的导电端组在电磁铁通电后被提起，带动导电夹头里面的焊钉离开焊接板材，在板材和焊钉之间产生电弧，形成熔池，当电磁铁断电时，非导磁材料的间隔垫减小了电磁铁剩磁对衔铁的吸力，导电端组能够在压簧的压力作用下迅速将焊钉压入熔池，从而保证了焊钉的焊接质量。通过电磁铁的吸合带动活动组件在焊接钣金件与螺柱之间产生电弧，这种焊接方法存在的缺点是电磁铁吸合距离不能调节，也不能根据焊接螺柱直径的大小自动调节放电量与拉弧距离，从而影响了螺柱焊接的质量。

发明内容

本发明的目的是针对现有拉弧螺柱焊枪普遍存在的不能根据焊接螺柱直径的大小调节放电量与拉弧距离的缺陷，提供一种结构简单合理，制造成本较低，适用范围较广,焊接螺柱质量稳定可靠，可以调节放电量与拉弧距离的直线电机驱动拉弧螺柱焊枪和焊接方法。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种直线电机驱动拉弧螺柱焊枪，其特征在于，包括固定组件、活动组件、直线电机、感应距离的光栅、和光栅接收器；其中，所述固定组件包括焊接按钮（2）、接气座（4）、本体组件，和防飞溅组件；所述感应距离的光栅（5）和光栅接收器（22）固定在接气座（4）上，用于将距离信号传送到直线电机的控制器，实现对拉弧距离的感应控制。

所述本体组件包括枪筒（18），固定枪筒的锁环（3）、手柄（23），绝缘内套（13）；

所述活动组件安装在所述固定组件的内腔中，并由所述固定组件支撑；所述活动组件包括用以提供动力的气缸（14）、活塞（12）、和用以夹持螺柱及导电的导电夹（6）；其中，所述绝缘内套（13）固定在枪筒里；所述气缸安装在绝缘内套（13）里并可以滑动，气缸与枪体是绝缘的，气缸前端与接收器（11）连接，接收器通过螺母与导电夹（6）连接，整体气缸和活塞通过连接头（24）与直线电机连接，所述气缸的前端装有所述防飞溅组件。

所述防飞溅套组件包括防飞溅套（7），锁紧螺母（8），支撑架（9），导向杆（10），所述防飞溅套（7）通过锁紧螺母（8）固定在支撑架（9）的前端，所述支撑架通过两个导向杆与所述本体组件连接；

所述接气座（4）用于向螺柱焊钉输送焊接电流，安装于所述气缸（14）的后部，输送焊接电流的电缆线连接在所述接气座上；

所述导电夹（6）安装于所述活动组件的前端；所述气缸（14）为双作用气缸，后部装有接气座（4），接气座(4)的气孔与气缸（14）的两个气道相通，接气座(4)通过两个气管与送料机的气路相连，用于实现活塞（12）的的往复运动；

所述直线电机固定于所述枪筒里，所述直线电机包括连接头（24），端盖（25），滑动轴承（26），移动组件（27），线圈（28），磁芯（29），压缩弹簧（30），电机外壳（31），其中，所述压缩弹簧用于在所述固定组件和活动组件之间产生推力，通过所述直线电机的压缩弹簧将所述活动组件推向前方；所述移动组件（27）通过螺钉（15）与气缸连接；所述直线电机通过电机外壳与枪筒（18）连接在一起，气缸通过连接头与直线电机连接，与导电夹一起组成的活动组件带动螺柱移动。

焊接电缆线直接装在接气座上，再通过与接气座（4）连接的气缸，接收器（11），导电夹将焊接电流传导到螺柱焊钉；当直线电机通电时，直线电机移动组件带动气缸移动，使活动组件拉向后方，且在焊接钣金件与螺柱之间产生电弧,使螺柱和钣金件同时融化，通过感应长度的光栅（5）与控制器的程序设定调整电弧大小和拉弧距离。

所述绝缘内套（13）、的材料为塑胶绝缘材料，绝缘内套的外壁与枪筒紧配合，绝缘内套的内孔与气缸滑动配合。

所述螺柱焊钉接收器（11）的内腔是圆弧形的送钉滑道，导电夹通过螺母安装在螺柱接收器的前端，导电夹头的内孔与螺柱接收器弧形送钉滑道前端的出钉口连通，弧形送钉滑道的进钉口从螺柱接收器的下方通往枪外。

所述直线电机的连接头（24）是绝缘材料，连接头装在气缸后部的孔里再通过紧钉螺钉（15）与气缸连接，直线电机与枪筒用绝缘套1（16），绝缘套2（19），绝缘套3（20）隔开，用多个螺钉从端面固定在枪筒上。

所述直线电机的移动组件（27）在滑动轴承（26）里移动，磁芯（29）有两个，中间用不锈钢垫片（30）隔开，用磁芯固定杆（33）铆接在电机外壳里，磁芯固定杆的中心有弹簧（31）通过，电磁铁断电后，弹簧将移动组件复位。

一种直线电机驱动拉弧螺柱焊接方法，包括如下步骤：在接气座（4）上固定安装感应距离的光栅（5）和光栅接收器（22）；用于将距离信号传送到直线电机的控制器，实现对拉弧距离的感应控制，焊接电缆线直接装在接气座上，再通过与接气座（4）连接的气缸，接收器（11），导电夹将焊接电流传导到螺柱焊钉；当直线电机通电时，直线电机移动组件带动气缸移动，使活动组件拉向后方，且在焊接钣金件与螺柱之间产生电弧,使螺柱和钣金件同时融化，通过感应长度的光栅（5）与控制器的程序设定调整电弧大小和拉弧距离。

所述螺柱焊钉和钣金件之间的距离根据螺柱焊钉的直径大小，由控制器电脑程序向直线电机发指令实现自动控制。

上述直线电机驱动拉弧螺柱焊接方法，还可以包括如下步骤：当直线电机线圈通电后，在电磁力的作用下，直线电机的移动组件开始向后移动，并将所述活动组件拉向后方，移动组件的移动距离由与直线电机连接的控制器的程序控制，当移动到设定距离后线圈断电，移动组件在复位压缩弹簧的作用下复回原位，直线电机通过电机外壳与枪筒用螺钉连接在一起，气缸通过连接头与直线电机连接，与导电夹一起组成的活动组件带动螺柱移动，产生拉弧距离，完成焊接动作。

本发明带来的有益效果在于：第一、克服了现有拉弧螺柱焊枪普遍存在的不能根据焊接螺柱直径的大小调节放电量与拉弧距离的缺陷。第二、直线电机造价低，成本低，且镶嵌深入到枪筒内与枪筒绝缘，使得整个焊枪的结构紧凑。第三、设计的接收距离信号的光栅可将距离信号有效的传送到与直线电机连接的控制器里，从而精确的控制直线电机的运动距离。

而且，以上所述直线电机驱动拉弧螺柱焊枪在与自动送料机设备以及焊接主机连接后可以实现焊接螺柱的自动送料和装料，极大地提高了焊接速度，焊接速度可以做到每分钟焊接60个螺柱，通过更换接收器组件，导电夹头，活塞组件与送料组件，可以实现多种螺柱的焊接。

附图说明

图1为本发明的外观结构示意图。

图2为本发明的整体结构示意图。

图3为本发明的整体剖面示意图

图4为本发明的直线电机的结构示意图。

图中，1、直线电机驱动拉弧螺柱焊枪，2、焊接按扭；3、锁环；4、接气座；5、光栅；6、导电夹；7、防飞溅套；8、锁紧螺母；9、支撑架；10、导向杆；11、接收器；12、活塞组件；13、绝缘内套；14、气缸；15、紧钉螺钉；16、绝缘套1；17、焊枪挂钩；18、枪筒；19、绝缘套2；20、绝缘套3；21、螺钉；22、光栅接收器；23、手柄；24、连接头；25、端盖；26、滑动轴承；27、移动组件；28、线圈；29、磁芯；30、不锈钢垫片；31、压缩弹簧；32、电机外壳；33、磁芯固定杆.

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明：如图1、图2、图3、和图4所示，一种直线电机驱动拉弧螺柱焊枪，包括固定组件、活动组件、直线电机、感应距离的光栅、和光栅接收器；其中，所述固定组件包括焊接按钮（2）、接气座（4）、本体组件，和防飞溅组件；所述感应距离的光栅（5）和光栅接收器（22）固定在接气座（4）上，用于将距离信号传送到直线电机的控制器，实现对拉弧距离的感应控制。

所述本体组件包括枪筒（18），固定枪筒的锁环（3）、手柄（23），绝缘内套（13）；

所述活动组件安装在所述固定组件的内腔中，并由所述固定组件支撑；所述活动组件包括用以提供动力的气缸（14）、活塞（12）、和用以夹持螺柱及导电的导电夹（6）；其中，所述绝缘内套（13）固定在枪筒里；所述气缸安装在绝缘内套（13）里并可以滑动，气缸与枪体是绝缘的，气缸前端与接收器（11）连接，接收器通过螺母与导电夹（6）连接，整体气缸和活塞通过连接头（24）与直线电机连接，所述气缸的前端装有所述防飞溅组件。

所述防飞溅套组件包括防飞溅套（7），锁紧螺母（8），支撑架（9），导向杆（10），所述防飞溅套（7）通过锁紧螺母（8）固定在支撑架（9）的前端，所述支撑架通过两个导向杆与所述本体组件连接；

所述接气座（4）用于向螺柱焊钉输送焊接电流，安装于所述气缸（14）的后部，输送焊接电流的电缆线连接在所述接气座上；

所述导电夹（6）安装于所述活动组件的前端；所述气缸（14）为双作用气缸，后部装有接气座（4），接气座(4)的气孔与气缸（14）的两个气道相通，接气座(4)通过两个气管与送料机的气路相连，用于实现活塞（12）的的往复运动；

所述直线电机固定于所述枪筒里，所述直线电机包括连接头（24），端盖（25），滑动轴承（26），移动组件（27），线圈（28），磁芯（29），不锈钢垫片（30），压缩弹簧（31），电机外壳（32），磁芯固定杆（33），其中，所述压缩弹簧用于在所述固定组件和活动组件之间产生推力，通过所述直线电机的压缩弹簧将所述活动组件推向前方；所述移动组件（27）通过螺钉（15）与气缸连接；所述直线电机通过电机外壳与枪筒（18）连接在一起，气缸通过连接头与直线电机连接，与导电夹一起组成的活动组件带动螺柱移动。

焊接电缆线直接装在接气座上，再通过与接气座（4）连接的气缸，接收器（11），导电夹将焊接电流传导到螺柱焊钉；当直线电机通电时，直线电机移动组件带动气缸移动，使活动组件拉向后方，且在焊接钣金件与螺柱之间产生电弧,使螺柱和钣金件同时融化，通过感应长度的光栅（5）与控制器的程序设定调整电弧大小和拉弧距离。

所述绝缘内套（13）、的材料为塑胶绝缘材料，绝缘内套的外壁与枪筒紧配合，绝缘内套的内孔与气缸滑动配合。

所述螺柱焊钉接收器（11）的内腔是圆弧形的送钉滑道，导电夹通过螺母安装在螺柱接收器的前端，导电夹头的内孔与螺柱接收器弧形送钉滑道前端的出钉口连通，弧形送钉滑道的进钉口从螺柱接收器的下方通往枪外。当螺柱由送料机构送入滑道时，活塞组件向前快速移动，将螺柱送入导电夹并推到要焊接的工件上。

所述直线电机的连接头（24）是绝缘材料，连接头装在气缸后部的孔里再通过紧钉螺钉（15）与气缸连接，直线电机与枪筒用绝缘套1（16），绝缘套2（19），绝缘套3（20）隔开，用多个螺钉从端面固定在枪筒上。

所述直线电机的移动组件（27）在滑动轴承（26）里移动，磁芯（29）有两个，中间用不锈钢垫片（30）隔开，用磁芯固定杆（33）铆接在电机外壳里，磁芯固定杆的中心有弹簧（31）通过，电磁铁断电后，弹簧将移动组件复位。

当直线电机线圈通电后，在电磁力的作用下移动组件开始向右移动，移动组件的移动距离由与直线电机连接的控制器的程序控制，当移动到设定距离后线圈断电，移动组件在复位压缩弹簧的作用下复回原位，直线电机通过电机外壳与枪筒用螺钉连接在一起，气缸通过连接头与直线电机连接，与导电夹一起组成的活动组件带动螺柱移动，产生拉弧距离，完成焊接动作。

为了在固定组件和活动组件之间产生推力，在直线电机里装有压缩弹簧（31），当直线电机不通电时压缩弹簧将直线电机的移动组件推到最左边，当直线电机通电时直线电机的移动组件在电磁力的作用下向右移动，移动到设定距离后断电，完成焊接循环。

为了向螺柱焊钉输送焊接电流，气缸（14）的后部装有接气座（4），输送焊接电流的电缆线接在接气座上。

气缸（14）为双作用气缸，后部装有接气座（4），接气座(4)的气孔与气缸（14）的两个气道相通，接气座(4)通过两个气管与送料机的气路相连，实现活塞组件（12）的的往复运动。

一种直线电机驱动拉弧螺柱焊接方法，包括如下步骤：在接气座（4）上固定安装感应距离的光栅（5）和光栅接收器（22）；用于将距离信号传送到直线电机的控制器，实现对拉弧距离的感应控制，焊接电缆线直接装在接气座上，再通过与接气座（4）连接的气缸，接收器（11），导电夹将焊接电流传导到螺柱焊钉；当直线电机通电时，直线电机移动组件带动气缸移动，使活动组件拉向后方，且在焊接钣金件与螺柱之间产生电弧,使螺柱和钣金件同时融化，通过感应长度的光栅（5）与控制器的程序设定调整电弧大小和拉弧距离。

所述螺柱焊钉和钣金件之间的距离根据螺柱焊钉的直径大小，由控制器电脑程序向直线电机发指令实现自动控制。

上述直线电机驱动拉弧螺柱焊接方法，还可以包括如下步骤：当直线电机线圈通电后，在电磁力的作用下，直线电机的移动组件开始向后移动，并将所述活动组件拉向后方，移动组件的移动距离由与直线电机连接的控制器的程序控制，当移动到设定距离后线圈断电，移动组件在复位压缩弹簧的作用下复回原位，直线电机通过电机外壳与枪筒用螺钉连接在一起，气缸通过连接头与直线电机连接，与导电夹一起组成的活动组件带动螺柱移动，产生拉弧距离，完成焊接动作。

本发明连接自动送料机和焊接控制电源就可以实现螺柱的自动化焊接，螺柱焊钉在自动送料设备里被送到送料管里，然后在高压气体的作用下被送到接收器，然后气缸里的活塞组件在气压的作用下向前移动，活塞杆将螺柱焊钉顶出到导电夹头合适的位置，自动送料过程完成。

同时在连接焊接控制电源设备后可以实现螺柱的焊接，其动作过程是，螺柱焊钉接触需要焊接的钣金件，向下压焊枪，防飞溅套接触钣金件，然后直线电机通电，在电磁力的作用下气缸活塞组件连同接收器组件、导电夹、螺柱焊钉一起被提起一段小的距离（该距离根据螺柱焊钉的直径大小由控制器电脑程序向直线电机发指令实现自动控制），因为产生了距离，所以在螺柱焊钉和钣金件之间形成了电弧，该距离大小也决定了螺柱焊钉和钣金件之间形成的电弧大小，电弧持续一段时间后，直线电机断电,气缸活塞组件连同接收器组件、导电夹、螺柱焊钉在压缩弹簧的压力下下落，螺柱焊钉压入熔池，焊接完成。

Claims (9)

1.一种直线电机驱动拉弧螺柱焊枪，其特征在于，包括固定组件、活动组件、直线电机、感应距离的光栅、和光栅接收器；其中，所述固定组件包括焊接按钮(2)、接气座(4)、本体组件，和防飞溅组件；所述感应距离的光栅(5)和光栅接收器(22)固定在接气座(4)上，用于将距离信号传送到直线电机的控制器，实现对拉弧距离的感应控制；

所述本体组件包括枪筒(18)，固定枪筒的锁环(3)、手柄(23)，绝缘内套(13)；

所述活动组件安装在所述固定组件的内腔中，并由所述固定组件支撑；所述活动组件包括用以提供动力的气缸(14)、活塞(12)、和用以夹持螺柱及导电的导电夹(6)；其中，所述绝缘内套(13)固定在枪筒里；所述气缸安装在绝缘内套(13)里并可以滑动，气缸与枪体是绝缘的，气缸前端与接收器(11)连接，接收器通过螺母与导电夹(6)连接，整体气缸和活塞通过连接头(24)与直线电机连接，所述气缸的前端装有所述防飞溅组件。

2.根据权利要求1所述的直线电机驱动拉弧螺柱焊枪，其特征在于，所述防飞溅套组件包括防飞溅套(7)，锁紧螺母(8)，支撑架(9)，导向杆(10)，所述防飞溅套(7)通过锁紧螺母(8)固定在支撑架(9)的前端，所述支撑架通过两个导向杆与所述本体组件连接；

所述接气座(4)用于向螺柱焊钉输送焊接电流，安装于所述气缸(14)的后部，输送焊接电流的电缆线连接在所述接气座上；

所述导电夹(6)安装于所述活动组件的前端；所述气缸(14)为双作用气缸，后部装有接气座(4)，接气座(4)的气孔与气缸(14)的两个气道相通，接气座(4)通过两个气管与送料机的气路相连，用于实现活塞(12)的的往复运动；

所述直线电机固定于所述枪筒里，所述直线电机包括连接头(24)，端盖(25)，滑动轴承(26)，移动组件(27)，线圈(28)，磁芯(29)，压缩弹簧(31)，电机外壳(32)，其中，所述压缩弹簧用于在所述固定组件和活动组件之间产生推力，通过所述直线电机的压缩弹簧将所述活动组件推向前方；所述移动组件(27)通过螺钉(15)与气缸连接；所述直线电机通过电机外壳与枪筒(18)连接在一起，气缸通过连接头与直线电机连接，与导电夹一起组成的活动组件带动螺柱移动。

3.根据权利要求1所述的直线电机驱动拉弧螺柱焊枪，其特征在于：所述绝缘内套(13)、的材料为塑胶绝缘材料，绝缘内套的外壁与枪筒紧配合，绝缘内套的内孔与气缸滑动配合。

4.根据权利要求1所述的直线电机驱动拉弧螺柱焊枪，其特征在于，所述螺柱焊钉接收器(11)的内腔是圆弧形的送钉滑道，导电夹通过螺母安装在螺柱接收器的前端，导电夹头的内孔与螺柱接收器弧形送钉滑道前端的出钉口连通，弧形送钉滑道的进钉口从螺柱接收器的下方通往枪外。

5.根据权利要求2所述的直线电机驱动拉弧螺柱焊枪，其特征在于，所述直线电机的连接头(24)是绝缘材料，连接头装在气缸后部的孔里再通过紧钉螺钉(15)与气缸连接，直线电机与枪筒用绝缘套1(16)，绝缘套2(19)，绝缘套3(20)隔开，用五个均布的螺钉(21)从端面固定在枪筒上。

6.根据权利要求2所述的直线电机驱动拉弧螺柱焊枪，其特征在于，所述直线电机的移动组件(27)在滑动轴承(26)里移动，磁芯(29)有两个，中间用不锈钢垫片(30)隔开，用磁芯固定杆(33)铆接在电机外壳里，磁芯固定杆的中心有弹簧(31)通过，电磁铁断电后，弹簧将移动组件复位。

7.一种直线电机驱动拉弧螺柱焊接方法，包括如下步骤：在接气座(4)上固定安装感应距离的光栅(5)和光栅接收器(22)；用于将距离信号传送到直线电机的控制器，实现对拉弧距离的感应控制，焊接电缆线直接装在接气座上，再通过与接气座(4)连接的气缸，接收器(11)，导电夹将焊接电流传导到螺柱焊钉；当直线电机通电时，直线电机移动组件带动气缸移动，使活动组件拉向后方，且在焊接钣金件与螺柱之间产生电弧,使螺柱和钣金件同时融化，通过感应长度的光栅(5)与控制器的程序设定调整电弧大小和拉弧距离。

8.根据权利要求7所述的直线电机驱动拉弧螺柱焊接方法，其特征在于，所述螺柱焊钉和钣金件之间的距离根据螺柱焊钉的直径大小，由控制器电脑程序向直线电机发指令实现自动控制。

9.根据权利要求7或8所述的直线电机驱动拉弧螺柱焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：当直线电机线圈通电后，在电磁力的作用下，直线电机的移动组件开始向后移动，并将所述活动组件拉向后方，移动组件的移动距离由与直线电机连接的控制器的程序控制，当移动到设定距离后线圈断电，移动组件在复位压缩弹簧的作用下复回原位，直线电机通过电机外壳与枪筒用螺钉连接在一起，气缸通过连接头与直线电机连接，与导电夹一起组成的活动组件带动螺柱移动，产生拉弧距离，完成焊接动作。