CN104148836B - 确保强迫对流流场均匀的蜂窝板的多点点焊机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种确保强迫对流流场均匀的蜂窝板的多点点焊机，焊头设在焊头驱动机构上；蜂窝板由半蜂窝状钢带焊接构成，焊件定位机构设有定位机构导杆和定位机构导套，定位机构导杆与定位机构导套为滑动配合；焊头驱动机构设有驱动机构导杆和驱动机构导套，驱动机构导杆和驱动机构导套为滑动配合；定位机构导杆和驱动机构导杆互相垂直。采用上述技术方案，利用两套直线轴承滑动系统和一套手动滑板系统，完成对半蜂窝状钢带间的多点点焊连接；设备生产效率高，焊点位置均匀美观；解决了小间距、大密度焊点负极支撑的易变形问题；解决了焊点均匀性问题；通过调整点焊头伸出长度，可以微调焊点预压力。

Description

确保强迫对流流场均匀的蜂窝板的多点点焊机

技术领域

本发明属于机械产品加工工艺的技术领域，涉及机械产品加工设备，更具体的说，本发明涉及一种确保强迫对流流场均匀的蜂窝板的多点点焊机。

背景技术

近年来，随着国内外对于高速风洞的建设需求，具有风阻小、流场均匀，且由金属蜂窝状结构组成的通风窗口应用越来越多。这种蜂窝状通风窗被称为蜂窝窗。

如图6、图7和图8所示，蜂窝窗由外框30和蜂窝板31组成。

根据需要，这些窗口由尺寸不同的六角蜂窝状网格组成，网格材料为约0.1mm左右厚，13mm左右宽的软磁钢带或特殊的不锈钢带。网格尺寸的精度直接影响蜂窝板的产品质量。工装中的剪切、成形，焊接准确度，切割工序中出现的毛刺、缝隙、焊接飞溅等都将决定产品的性能。由于蜂窝板产品的精度要求高，因此必须使用专用高精度设备。

蜂窝板生产的工艺顺序为：

将软磁钢带剪切成标准宽度的窄钢带；

将窄钢带滚压成半蜂窝状的齿条；

将齿条整形并定长度切断；

将半蜂窝状齿条焊接成蜂窝板；

将蜂窝板切割到尺寸；

将蜂窝板装入边框并与其焊接。

蜂窝板的系列生产设备主要分为：钢带剪切、半蜂窝滚齿成型、半蜂窝齿条整形切断、蜂窝板焊接、蜂窝板切割和观察窗焊接成型等设备。

由于蜂窝板生产工艺的特殊性，国内国外均无此类产品生产设备的介绍。

确保强迫对流流场均匀的蜂窝板是由一片片半蜂窝状钢带依次焊接而成型的。鉴于蜂窝板对六角蜂窝孔的形状和尺寸要求较高，焊接方式采用焊接变形较小的点焊。按要求在每个六角边的波谷面上点焊两个点，即第一次焊点28和第二次焊点29。如图1和图2所示，为两片半蜂窝状钢带焊点位置示意图。其中，每波谷面上两焊点的距离约6～7mm，焊点直径约1mm；两波谷之间的第一次焊点28和第二次焊点29交错分布；两波谷之间的焊点的间距约5～6mm。

通常的点焊设备的工作原理为：用两个焊头将被焊接的两片金属材料夹在中间，以两焊头为正负极瞬时输入低电压的大电流使两片金属材料的局部融合。

确保强迫对流流场均匀的蜂窝板定位支撑也就是负极输出点焊头，它是插入一排六角孔中的梳状结构，尺寸较小。加之其材料为黄铜，虽然导电性能好，但是刚性不足，在遇侧向大负载时易变形。这样就给点焊头的设计提出了难度。因为点焊的前提是利用侧向力将两片半蜂窝状钢带挤紧后融接。因此，侧向力大小的控制将成为关键。

自动点焊机的焊接方法是点焊头在半蜂窝状钢带的第一个波谷处上下点焊两点后再移至第二波谷重复点焊，以此类推。在这过程中，点焊头需要重复完成前进、缩回，上下移动，左右移动等动作。这种焊接方式具有焊点定位准确、劳动强度低等优点。但是，尽管是在自动控制最省时间的情况下，由于其动作复杂造成耗时很长、生产效率不高。提高焊接效率的唯一办法是一次动作可以完成多点焊接。

综合以上要求，在应用精确的焊接定位机构基础上，需要用特殊的点焊机构来完成整个多点同时焊接过程。这种特殊的焊接设备在目前的市场上还没有成熟产品，也没有任何相应的技术公开。

发明内容

本发明提供一种确保强迫对流流场均匀的蜂窝板的多点点焊机，其目的是在保证质量的基础上，大大提高蜂窝板产品生产效率。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

本发明的确保强迫对流流场均匀的蜂窝板的多点点焊机，包括焊件定位机构和焊头驱动机构，焊头设在所述的焊头驱动机构上；所述的蜂窝板由半蜂窝状钢带焊接构成，所述的焊件定位机构设有定位机构导杆和定位机构导套，所述的定位机构导杆与定位机构导套为滑动配合；所述的焊头驱动机构设有驱动机构导杆和驱动机构导套，所述的驱动机构导杆和驱动机构导套为滑动配合；所述的定位机构导杆和驱动机构导杆互相垂直。

所述的焊件定位机构设有手动定位结构，所述的手动定位结构包括手动定位销、手动定位块和手动定位座，所述的手动定位座设在固定的机座上；所述的手动定位块设在焊件定位机构的运动体上，在焊接的状态下，所述的手动定位销插入手动定位块和手动定位座的定位孔中。

所述的焊头的数量为两个或两以上，安装在滑动焊头块中，通过螺钉将焊头紧固在滑动焊头块上。

所述的滑动焊头块设有焊头伸出量的调节结构。

所述的焊头驱动机构设置焊头组件，所述焊头组件的结构为：在每个滑动焊头块前后分别镶入前导向杆和后导向杆，在每个后导向杆上套装压簧；将前导向杆分别插入前导向板对应的孔中、后导向杆分别插入后导向板对应的孔中；用两个焊头定位板将前导向板和后导向板连接装配。

所述的焊头驱动机构设置横向驱动机构，所述横向驱动机构的结构为：所述的焊头组件用螺钉装在横向滑板上，并在横向滑板上设置手柄；在所述的纵向滑板上设置限位销，在纵向滑板的反面装入两个驱动机构滑块，同时压入四个驱动机构导套；将横向滑板上的腰形孔套入纵向滑板上的限位销，再在纵向滑板的前后端各安装一个滑动挡块；然后，在纵向滑板的背面装入连接块，将手动夹钳与连接块连接；最后，在驱动机构导套孔内套入两根驱动机构导杆，在驱动机构导杆的两端装入四个驱动机构导杆支撑座；将驱动机构导杆支撑座和手动夹钳用螺钉安装在工作台面上。

本发明采用上述技术方案的焊接定位机构，利用两套直线轴承滑动系统和一套手动滑板系统，完成对半蜂窝状钢带间的多点点焊连接；设备生产效率高，焊点位置均匀美观；采用弹性点焊头设计，解决了小间距、大密度焊点负极支撑的易变形问题；采取多焊头独立供电，解决了焊点均匀性问题；通过调整点焊头伸出长度，可以微调焊点预压力。

附图说明

附图所示内容及图中标记的简要说明如下：

图1为半蜂窝状钢带焊接后的结构示意图

图2为图1所示结构的俯视示意图(焊点位置)；

图3为本发明的结构示意图；

图4为图3所示结构的左视图；

图5为图2所示结构的俯视图；

图6为蜂窝窗的正面视图；

图7为图6所示结构的俯视图；

图8为蜂窝结构局部放大的视图。

图中标记为：

1、焊件定位机构，2、焊头，3、前导向板，4、滑动焊头块，5、正极输入线，6、压簧，7、后导向板，8、限位销，9、手柄，10、横向滑板，11、纵向滑板，12、定位机构导杆，13、定位机构导杆支撑座，14、手动定位销，15、手动定位块，16、手动定位座，17、驱动机构导杆支撑座，18、驱动机构导杆，19、驱动机构导套，20、驱动机构滑块，21、连接块，22、手动夹钳，23、滑动挡块，24、焊头定位板，25、定位机构导套固定座，26、定位机构导套，27、半蜂窝状钢带，28、第一次焊点，29、第二次焊点，30、外框，31、蜂窝板。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

通过对现有技术的分析，提出本发明的改进应具有以下特点和要求：

1、在对两片半蜂窝状钢带27精确定位的基础上，同时在两片重合的多个波谷上进行点焊以提高生产效率；

2、不能由于焊接时的挤压造成梳状定位指的变形；每个焊头2应具有侧向大阻力缩回功能，同时保证每个焊头2之间相互绝缘；

3、焊点直径约为1mm；焊点均匀，不能有焊接飞溅；

4、点焊头作为易损件可以方便更换。

多点焊接的基本思路是按焊点分布要求，将焊头2排成两排，两排之间的间距正好是谷面上两焊点的距离。两排焊头同时到位、同时焊接。

为了达到上述要求，要解决的技术问题是：

其一，为了保证多点同时焊接焊点的均匀性，就必须给每个点焊头单独供电。由于低电压大电流的点焊原理，决定了每个点焊头的供电线截面较大。这样多点同时焊接合在一起的供电线将是很大体积，造成多点组合焊头的长距离移动是不可能的。在这种情况下只有选择焊接定位机构作长距离移动，多点组合焊头只做短距离小范围移动。

另外，蜂窝板的焊接如图1和图2所示，焊点密间距小。在保证每个焊头具有侧向大阻力缩回功能的前提下，同时保证每个焊头之间的相互绝缘将是设计重点。

其二，由于两波谷之间的间距只有5～6mm，在如此狭小的距离内设计焊头，还需要扣除焊头间的绝缘间隙，很难保证焊接时足够的输入功率。解决这一难题的方法是让每排焊头间隔波谷点焊，上下焊头错位(如图2)。如图1和图2所示：每个波谷上的两焊点分别是第一次焊点28、第二次焊点29。

即：上面一排焊头顺序对应的是1、3、5、7、9、……号波谷，下面一排焊头顺序对应的是2、4、6、8、10……号波谷。这样，当第一次点焊完成后，将整个焊头组件平移一个波谷位置进行第二次点焊，就会将焊点布满。

其三，在每个焊头后部增加弹性机构，可以保证焊头既能夹紧两片半蜂窝状钢带焊接，又不至于使定位支撑受力变形。

综合以上的设计思想，得出以下发明构思：

1、设计一个焊头组件，将多个(本发明为20个)焊头分两排排列；每排焊头间隔波谷点焊，上下焊头错位；

2、将焊头组件设计在一个点焊滑台上，点焊滑台在两套直线轴承系统上前后滑动，完成点焊与松开动作；

3、在焊头组件的点焊滑台上再设计一个重叠的横向错位滑台，滑动距离为半蜂窝状钢带27的两波谷的间距；错位滑台左右移动到位，配合点焊滑台工作，通过两次焊接可以将波谷上的焊点焊满；

4、在整个焊接定位机构的底部设计两套直线轴承系统，使其可以长距离横向移动；在每一组焊点换位位置设置定位点，通过手动定位销定位，完成每组焊点换位。

5、为每个焊头设计弹性缩回机构，吸收多余侧向负载。

如图3至图5所示的结构，是本发明的确保强迫对流流场均匀的蜂窝板的多点点焊机，包括焊件定位机构1和焊头驱动机构，焊头2设在所述的焊头驱动机构上；所述的蜂窝板31由半蜂窝状钢带27焊接构成。

为了解决现有技术存在的问题并克服其缺陷，实现在保证质量的基础上，大大提高蜂窝板产品生产效率的发明目的，本发明采取的技术方案为：

如图3至图5所示，本发明的确保强迫对流流场均匀的蜂窝板的多点点焊机，其中的焊件定位机构1设有定位机构导杆12和定位机构导套26，所述的定位机构导杆12与定位机构导套26为滑动配合；所述的焊头驱动机构设有驱动机构导杆18和驱动机构导套19，所述的驱动机构导杆18和驱动机构导套19为滑动配合；所述的定位机构导杆12和驱动机构导杆18互相垂直。

本发明采用焊接定位机构，利用两套直线轴承滑动系统和一套手动滑板系统，完成了对半蜂窝状钢带27之间的多点点焊连接；设备生产效率高，焊点位置均匀美观。

所述的焊件定位机构1设有手动定位结构，所述的手动定位结构包括手动定位销14、手动定位块15和手动定位座16，所述的手动定位座16设在固定的机座上；所述的手动定位块15设在焊件定位机构1的运动体上，在焊接的状态下，所述的手动定位销14插入手动定位块15和手动定位座16的定位孔中。

所述的焊头2的数量为两个或两以上，安装在滑动焊头块4中，通过螺钉将焊头2紧固在滑动焊头块4上。

滑动焊头块4的材料为黄铜，保证了它前端锁定的焊头和它后端锁紧的正极输入线5的良好导通。

所述的滑动焊头块4设有焊头伸出量的调节结构。通过调整点焊头伸出长度，可以微调焊点预压力。

所述的焊头驱动机构设置焊头组件，所述焊头组件的结构为：

在每个滑动焊头块4前后分别镶入前导向杆和后导向杆，在每个后导向杆上套装压簧6；将前导向杆分别插入前导向板3对应的孔中、后导向杆分别插入后导向板7对应的孔中；用两个焊头定位板24将前导向板3和后导向板7连接装配。

在滑动焊头块4前端铆接了一根钢制的导向杆，后端铆接了两根钢制导向杆。在二十个滑动焊头块4后端导向销上分别套上压簧6后，分两排分别套入前导向板3和后导向板7对应的导向孔中，再一左一右用两个焊头定位板24将前导向板3和后导向板7连接起来。

弹性点焊头设计，解决了小间距、大密度焊点负极支撑的易变形问题。

前导向板3和后导向板7的材料为绝缘材料，只是在每个导向孔处镶了钢套，这样既保证了每个滑动焊头块4之间的绝缘性能，又保证了其来回动作的滑动性能。

多焊头独立供电，解决了焊点均匀性问题。

上下两排滑动焊头块4的交错装配，既避免了上下焊头的干涉，又让出了正极输入线5的装配空间。

所述的焊头驱动机构设置横向驱动机构，所述横向驱动机构的结构为：所述的焊头组件用螺钉装在横向滑板10上，并在横向滑板10上设置手柄9；在所述的纵向滑板11上设置限位销8，在纵向滑板11的反面装入两个驱动机构滑块20，同时压入四个驱动机构导套19；将横向滑板10上的腰形孔套入纵向滑板11上的限位销8，再在纵向滑板11的前后端各安装一个滑动挡块23；然后，在纵向滑板11的背面装入连接块21，将手动夹钳22与连接块21连接；最后，在驱动机构导套19孔内套入两根驱动机构导杆18，在驱动机构导杆18的两端装入四个驱动机构导杆支撑座17；将驱动机构导杆支撑座17和手动夹钳22用螺钉安装在工作台面上。

焊头组件的X方向运动机构设计为错位滑台。横向滑板10在前后两个滑动挡块23的限制下，只能在纵向滑板11的平面上做X方向运动。

而限位销8的限位决定了横向滑板10最大运动距离。该距离正好是半蜂窝状钢带两波谷之间的距离。

下面具体介绍本发明的装配、调整方法及工作原理：

本发明的装配过程：

在焊接定位机构1底部装入四个定位机构导套固定座25并分别压入定位机构导套26；

在定位机构导套26内分别套入两根定位机构导杆12，再在其两端分别套装定位机构导杆支撑座13；

将四个定位机构导杆支撑座13装入工作台面，组成可横向来回滑动的焊接定位机构；

将二十根焊头2分别装入滑动焊头块4，调整焊头2的伸出长度后用螺钉将焊头2锁死；

在每个滑动焊头块4后部镶入的两根导向杆上套入一个压簧6后，将前导向杆分别插入前导向板3对应的孔中、后导向杆分别插入后导向板7对应的孔中；

用两个焊头定位板24将前导向板3和后导向板7连接装配，至此，完成焊头组件装配；

将组装好的焊头组件用螺钉装入横向滑板10，并在横向滑板10上装入手柄9；

在纵向滑板11上装入限位销8，再在其反面装入两个驱动机构滑块20，同时压入四个驱动机构导套19；

将横向滑板10上的腰形孔套入纵向滑板11上的限位销8，再在纵向滑板11的前后端各安装一个滑动挡块23；

然后，在纵向滑板11的背面装入连接块21，将手动夹钳22与连接块21连接；

在驱动机构导套19孔内套入两根驱动机构导杆18，在驱动机构导杆18的两端装入四个驱动机构导杆支撑座17；

将驱动机构支撑座17和手动夹钳22用螺钉安装在工作台面上；

在焊接定位机构1的左前端装入手动定位块15，在工作台面上装入四个手动定位座16；

将焊接定位机构1滑移至原始位置，在手动定位块15中插入手动定位销14；

最后，在二十个滑动焊头块4上分别装入正极输入线5，装配完成。

本发明的调整方法：

拧松任何一个滑动焊头块4上的锁紧螺钉，可以更换焊头2，也可以调整焊头2的伸出长度。焊头2的伸出长度大，将增加点焊时焊头2对两片半蜂窝状钢带27的挤压力；焊头2伸出长度小，将减少点焊时焊头2对两片半蜂窝状钢带27的挤压力。点焊时，焊头2对两片半蜂窝状钢带27挤压力的大小，决定了焊点的融接程度及美观。

点焊挤压力调整原则是：在焊点达到要求的前提下，尽量减小挤压力。理论上每个焊头的挤压力不要大于2牛顿。

本发明的工作原理：

本发明设计了焊接定位机构、焊头组件三个方向的运动机构。

图3显示的是X、Z方向；图4显示的是Y、Z方向；图5显示的是X、Y方向。

其中，焊接定位机构的运动方向是水平X方向。其特点是运动距离长，可以运动整个最宽蜂窝板距离。焊头组件可以有X、Y两个运动方向，Y方向为点焊动作方向，X方向是错位波谷移动方向。

本发明的操作方法是：

首先，将被焊接的半蜂窝状钢带27在焊接定位机构中定位、固定。左手握手柄9，将焊头组件拉至左边极限位置；右手握手动夹钳22手柄，向前推动焊头组件至挤紧位置；脚踩脚踏开关，进行第一组焊接；

然后，右手握手动夹钳22手柄向后拉动焊头组件至完全松开位置；

再将左手的手柄9向右推至极限位置，让焊头组件形成波谷错位；

再用右手握手动夹钳22手柄向前推动焊头组件至挤紧位置；

脚踩脚踏开关，完成第二组焊接；

松开脚踏开关，将动焊头组件拉动回位，至此，二十个波谷的四十个焊点全部焊接完成；

最后，拔出手动定位销14，用手从左至右拖动焊接定位机构到第二定位点，插入手动定位销14；

重复以上动作，可以对第二批四十个焊点进行焊接。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.确保强迫对流流场均匀的蜂窝板的多点点焊机，包括焊件定位机构（1）和焊头驱动机构，焊头（2）设在所述的焊头驱动机构上；所述的蜂窝板（31）由半蜂窝状钢带（27）焊接构成；

其特征在于：

所述的焊件定位机构（1）设有定位机构导杆（12）和定位机构导套（26），所述的定位机构导杆（12）与定位机构导套（26）为滑动配合；所述的焊头驱动机构设有驱动机构导杆（18）和驱动机构导套（19），所述的驱动机构导杆（18）和驱动机构导套（19）为滑动配合；所述的定位机构导杆（12）和驱动机构导杆（18）互相垂直；

所述的焊件定位机构（1）设有手动定位结构，所述的手动定位结构包括手动定位销（14）、手动定位块（15）和手动定位座（16），所述的手动定位座（16）设在固定的机座上；所述的手动定位块（15）设在焊件定位机构（1）的运动体上，在焊接的状态下，所述的手动定位销（14）插入手动定位块（15）和手动定位座（16）的定位孔中。

2.按照权利要求1所述的确保强迫对流流场均匀的蜂窝板的多点点焊机，其特征在于：所述的焊头（2）的数量为两个以上，安装在滑动焊头块（4）中，通过螺钉将焊头（2）紧固在滑动焊头块（4）上。

3.按照权利要求2所述的确保强迫对流流场均匀的蜂窝板的多点点焊机，其特征在于：所述的滑动焊头块（4）设有焊头伸出量的调节结构。

4.按照权利要求2所述的确保强迫对流流场均匀的蜂窝板的多点点焊机，其特征在于：所述的焊头驱动机构设置焊头组件，所述焊头组件的结构为：在每个滑动焊头块（4）前后分别镶入前导向杆和后导向杆，在每个后导向杆上套装压簧（6）；将前导向杆分别插入前导向板（3）对应的孔中、后导向杆分别插入后导向板（7）对应的孔中；用两个焊头定位板（24）将前导向板（3）和后导向板（7）连接装配。

5.按照权利要求4所述的确保强迫对流流场均匀的蜂窝板的多点点焊机，其特征在于：所述的焊头驱动机构设置横向驱动机构，所述横向驱动机构的结构为：所述的焊头组件用螺钉装在横向滑板（10）上，并在横向滑板（10）上设置手柄（9）；横向滑板（10）设在纵向滑板（11）上；在所述的纵向滑板（11）上设置限位销（8），在纵向滑板（11）的反面装入两个驱动机构滑块（20），同时压入四个驱动机构导套（19）；将横向滑板（10）上的腰形孔套入纵向滑板（11）上的限位销（8），再在纵向滑板（11）的前后端各安装一个滑动挡块（23）；然后，在纵向滑板（11）的背面装入连接块（21），将手动夹钳（22）与连接块（21）连接；最后，在驱动机构导套（19）孔内套入两根驱动机构导杆（18），在驱动机构导杆（18）的两端装入四个驱动机构导杆支撑座（17）；将驱动机构导杆支撑座（17）和手动夹钳（22）用螺钉安装在工作台面上。