CN104289803B - 机械联动式热电偶点焊机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及热电偶点焊机，特别是机械联动式热电偶点焊机，包括焊机底座、用于通断相应的充电电路的充电开关和用于通断相应的焊接电路的焊接开关，所述焊接开关包括放电执行部件，所述放电执行部件包括沿设定的开合方向往复运动的热电偶安装部；所述充电开关包括动触头，所述动触头具有断开工位、中间工位和闭合工位；所述热电偶安装部与动触头之间通过联动机构传动连接，所述热电偶安装部在所述联动机构的作用下具有与动触头的断开工位对应的导通工位，以及与动触头的中间工位和断开工位对应的分离工位。上述机械联动式热电偶点焊机结构简单，控制可靠，能够大大降低现有热电偶点焊机的成本，提高系统可靠性。

Description

机械联动式热电偶点焊机

技术领域

本发明涉及机械联动式热电偶点焊机。

背景技术

目前，对金属试样进行热学-力学性能测试时，例如在Gleeble热力物理模拟试验机等热力物理模拟实验机上进行上述性能测试时，往往需要在金属试样上焊接热电偶，以便在是试验过程中实时测量金属试样的温度。

现有的热电偶点焊机包括焊机底座、热电偶夹持结构、试样夹持机构、电源、储能装置和相应的单片机控制系统，单片机控制系统能够实现焊接电压调节的功能和焊接控制开关的功能。其中焊接控制开关功能包括两方面，一方面是通断相应的充电电路，控制电源向储能装置充电，相当于充电开关；另一方面是通断相应的焊接电路，控制储能装置释放电能以实现焊接，相当于焊接开关。进行焊接操作时，首先把热电偶和金属试样分别夹持到对应的夹持机构上，然后调节焊接电压，按下焊接控制开关，就可以根据程序设定依次完成电源向储能装置的充电和储能装置的放电，利用储能装置放电时大电流穿过小积点时产生的热效应熔接热电偶和金属试样，完成焊接。但是，由于需要使用单片机进行控制，现有的热电偶点焊机系统复杂，价格昂贵，而且相应电子器件的数值容易会发生漂移，致使系统不稳定甚至失灵。

另外，现有的热电偶点焊机均是直接将热电偶与试验材料焊接，试验材料通常为钢、铝、铜等金属材料，然而由于铝、铜等散热系数较大的金属焊接时散热较快，导致焊接面温度较低，焊接应力大、润湿状况差，造成焊接困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种机械联动式热电偶点焊机，以解决现有热电偶点焊机使用单片机进行控制存在的系统复杂、价格贵、系统不稳定的问题。

本发明采用的技术方案是：机械联动式热电偶点焊机，包括焊机底座、用于通断相应的充电电路的充电开关和用于通断相应的焊接电路的焊接开关，所述焊接开关包括放电执行部件，所述放电执行部件包括沿设定的开合方向往复运动的热电偶安装部；所述充电开关包括动触头，所述动触头具有断开工位、中间工位和闭合工位；所述热电偶安装部与动触头之间通过联动机构传动连接，所述热电偶安装部在所述联动机构的作用下具有与动触头的断开工位对应的导通工位，以及与动触头的中间工位和闭合工位对应的分离工位。

所述动触头为摆动式触头，所述联动机构包括用于将所述热电偶安装部由导通工位起升至分离工位的开闸控制件。

所述开闸控制件包括往复移动设于焊机底座上的挂钩，所述焊机底座上铰接有摆臂，所述动触头固定在摆臂上，所述挂钩与所述摆臂以正弦机构的形式传动连接。

所述摆臂包括导套和导向移动装配在导套内的导杆，所述导套的上端铰接在所述挂钩上，所述导杆的下端铰接在焊机底座上。

所述挂钩是通过直线轴承往复移动设置在焊机底座上。

所述挂钩与焊机底座之间设有用于使挂钩保持在与所述动触头的中间工位对应的中间位置的复位弹簧。

所述放电执行部件是悬臂式结构且悬伸的一端为可俯仰运动的俯仰端，所述热电偶安装部设置在所述俯仰端上。

所述放电执行部件为一端固定在焊机底座上另一端悬伸的弹簧钢片。

所述焊机底座上设有试样预热台，所述试样预热台上设有加热元件和用于支撑金属试样的试样支撑台。

所述试样预热台导向移动装配在焊机底座上，所述焊机底座上设有与试样预热台传动连接而带动试样预热台往复运动的调节装置。

本发明采用上述技术方案，所述焊接开关的放电执行部件包括沿设定的开合方向往复运动的热电偶安装部，所述充电开关包括动触头，所述动触头具有闭合工位、断开工位和中间工位，由于所述热电偶安装部在所述联动机构的作用下具有与动触头的断开工位对应的导通工位，以及与动触头的中间工位和闭合工位对应的分离工位，因此，在动触头处于闭合工位，即充电开关闭合时，相应电源能够对储能装置充电，此时热电偶安装部是在分离工位，焊接电路断开；充电完成后，在动触头处于断开工位，即充电开关断开时，热电偶安装部能够运动到导通工位，使热电偶与金属试样接触，实现焊接电路的导通，进而实现焊接，整个过程仅需控制充电开关或焊接开关即可依靠联动机构实现断开充电电路和打开焊接开关的协调动作，与现有技术中使用单片机进行控制相比，结构简单，控制可靠，能够大大降低现有热电偶点焊机的成本，提高系统可靠性。

附图说明

图1是本发明机械联动式热电偶点焊机的一个实施例的主视图；

图2是图1的侧视图；

图3是图1中联动机构的立体结构示意图；

图4是机械联动式热电偶点焊机的焊接电路原理图；

图5是机械联动式热电偶点焊机中试样预热台的立体结构示意图；

图6是图5中试样预热台的主视图；

图7是图6的俯视图。

具体实施方式

本发明机械联动式热电偶点焊机的一个实施例如图1~图7所示，包括焊机底座1、焊接电路控制器2、充电开关3和试样预热台4。

焊机底座1包括底板101、固定在底板101上的立板102和设置在立板102上的调整板103，立板102上设有竖直导向长孔1021，调整板103通过调节螺栓104装配在竖直导向长孔1021内并可沿竖直导向长孔1021上下移动，实现固定位置的调整，适应金属试样5的不同尺寸。底板101上设有与底板101平行的导向杆10，导向杆10上导向移动装配有预热台底座61，预热台底座61上固定有支撑台62，支撑台62上设有供试样预热台4支撑放置的V形卡槽621，V形卡槽621的槽壁上设有隔热绝缘片622，用于避免热量散失和在支撑台62与试样预热台4之间起到绝缘作用。底板101上还装配有螺杆63，作为调节装置，螺杆63末端与预热台底座61传动连接，旋动螺杆63即可带动预热台底座61、支撑台62和试样预热台4沿导向杆10前后移动，使热电偶7与金属试样5在前后方向上对正。

调整板103上悬伸固定有两片弹簧钢片105，两片弹簧钢片105之间于远离立板102的一端固定有热电偶夹具106，构成用于装夹丝状的热电偶7的热电偶安装部。热电偶夹具106的结构与现有技术相同，此处不再具体说明。由于弹簧钢片105为弹性件，其固定有热电偶夹具106的一端形成俯仰端，能够在热电偶夹具106和热电偶7自重的作用下向下运动，或者受到向上的作用力时向上运动。调整板103左右方向的中部设有长孔，长孔内通过直线轴承8导向移动装配有挂钩12；处于上方的弹簧钢片105上设有与挂钩12的往复运动行程对应的开孔，使挂钩12的钩部能够伸到该弹簧钢片105的下方。

充电开关3设置在焊机底座1的右侧，对应于图中的开关S，包括动触头（对应图中的K）和静触头（对应图中的S₁）；该侧的底板101上铰接有摆臂9，动触头与摆臂9成L形固定，形成摆动式触头。所述摆臂9包括导套91和导向移动装配在导套91内的导杆92，摆臂9通过导杆92铰接在底座上，挂钩12上固定有连杆93，所述导套91的上端与连杆93铰接，从而与挂钩12形成正弦机构。该正弦机构将热电偶安装部与动触头传动连接起来，作为联动机构，当挂钩12沿直线轴承8前后往复移动时，摆臂9能够绕底部的铰接点前后摆动，同时带动动触头动作与静触头导通或断开。

动触头在其由前向后的摆动行程上依次具有与相应的静触头导通的闭合工位a、与静触头分离一段设定距离的中间工位b和继续移动一段设定距离后的断开工位c。挂钩12构成开闸控制件，当动触头处于闭合工位而使充电电路接通时，挂钩12的钩部能够在联动机构的作用下运动到弹簧钢片105上开孔的前端，并向上钩住弹簧钢片105，使热电偶夹具106上的热电偶7与试样预热台4上的金属试样5分离，处于分离工位；当动触头处于中间工位时，充电电路断开，挂钩12运动到中间位置，仍向上钩住弹簧钢片105，热电偶夹具106仍处于分离工位；当动触头处于断开工位时，挂钩12的钩部释放弹簧钢片105，弹簧钢片105在热电偶夹具106和热电偶7自重的作用下，其俯仰端向下运动，热电偶7接触到下方的金属试样5，此时热电偶夹具106处于导通工位。

上述热电偶安装部、弹簧钢片105构成放电执行部件，作为焊接开关的一部分，与金属试样5配合实现焊接电路的接通与断开。为便于操作，所述挂钩12与焊机底座1之间设有用于使挂钩12保持在与所述动触头的中间工位对应的中间位置的复位弹簧11。

试样预热台4为台阶状回转体结构，外径较小部分的外周面上绕设有电热丝41，外径较大的部分设有半圆形定位槽42，构成试样支撑台。电热丝41与预热温度控制器43连接，用于精确地将预热温度控制在设定值；相应的金属试样5放置到该半圆形定位槽42中，能够获得更均匀的加热效果；另外，试样预热台4上设有贯穿轴线的通孔44，能够起到更好的散热效果。

使用时，分别将金属试样5和丝状的热电偶7安装到试样预热台4和热电偶夹具106上，挂钩12在复位弹簧11的作用下处于中间位置，限制弹簧钢片105下落；动触头在联动机构作用下处于中间工位，与静触头分离。调整螺杆63，使热电偶7处于金属试样5焊点的正上方并与金属试样5分离，在预热温度控制器43上设定预热温度，并打开加热开关，金属试样5被快速加热到所需温度。然后，将挂钩12向弹簧钢片105前方推动，在联动机构作用下，摆臂9向前摆动，动触头与静触头结合，相应的充电电路接通，电源（图4中的DC）向作为储能装置的电容（图4中的C）充电1~3秒，此时挂钩12仍限制弹簧钢片105下落；完成充电后，快速将挂钩12向弹簧钢片105后方推动，动触头与静触头分离，断开充电电路，挂钩12将弹簧钢片105释放，弹簧钢片105前端的热电偶安装部在热电偶夹具106和热电偶7自重的作用下向下运动，热电偶7与试样接触瞬间焊接电路接通，电容释放电能，利用大电流穿过小积点时产生的热效应熔接热电偶7和已预热的金属试样5，实现焊接，能够有效提高热电偶7与铜、铝等散热系数较大的合金的焊接性能。电容中的剩余电量能够通过图4中右侧的并联电阻R放掉。

在上述实施例中，动触头为摆动式触头，联动机构为正弦机构的形式，在本发明的其他实施例中，动触头也可以替换成其他形式，例如采用插接形式的动触头，只要在动触头由断开工位向闭合工位的运动行程中设置处于断开状态的中间工位即可，此时可将静触头设置在挂钩12的前方，将动触头与挂钩12固定，对应的联动机构即动触头与挂钩12之间的固定结构。另外，上述实施例中作为开闸控制件的挂钩12也可以替换成其他形式，例如在弹簧钢片105下方设置与摆动式触头联动的凸轮，依靠凸轮的顶升和释放实现弹簧钢片105的俯仰；而弹簧钢片105也可以替换成其他结构形式，例如后端铰接在焊机底座1上的刚性杆，同样能够与对应的开闸控制件配合实现对热电偶安装部的控制。再者，在其他实施例中，试样预热台4也可以替换成现有的不带预热功能的试样台，带有预热功能时，其加热形式可以采用其他形式，例如非接触式的辐射加热，而其上的试样支撑台也可以是半圆形定位槽42之外的其他形式，例如根据试样的形状设置成矩形定位槽或者平板结构的支撑台。

Claims (9)

1.机械联动式热电偶点焊机，包括焊机底座、用于通断相应的充电电路的充电开关和用于通断相应的焊接电路的焊接开关，其特征在于：所述焊接开关包括放电执行部件，所述放电执行部件包括沿设定的开合方向往复运动的热电偶安装部，所述放电执行部件是悬臂式结构且悬伸的一端为可俯仰运动的俯仰端，所述热电偶安装部设置在所述俯仰端上；所述充电开关包括动触头，所述动触头具有断开工位、中间工位和闭合工位；所述热电偶安装部与动触头之间通过联动机构传动连接，所述热电偶安装部在所述联动机构的作用下具有与动触头的断开工位对应的导通工位，以及与动触头的中间工位和闭合工位对应的分离工位。

2.根据权利要求1所述的机械联动式热电偶点焊机，其特征在于：所述动触头为摆动式触头，所述联动机构包括用于将所述热电偶安装部由导通工位起升至分离工位的开闸控制件。

3.根据权利要求2所述的机械联动式热电偶点焊机，其特征在于：所述开闸控制件包括往复移动设于焊机底座上的挂钩，所述焊机底座上铰接有摆臂，所述动触头固定在摆臂上，所述挂钩与所述摆臂以正弦机构的形式传动连接。

4.根据权利要求3所述的机械联动式热电偶点焊机，其特征在于：所述摆臂包括导套和导向移动装配在导套内的导杆，所述导套的上端铰接在所述挂钩上，所述导杆的下端铰接在焊机底座上。

5.根据权利要求3或4所述的机械联动式热电偶点焊机，其特征在于：所述挂钩是通过直线轴承往复移动设置在焊机底座上。

6.根据权利要求3或4所述的机械联动式热电偶点焊机，其特征在于：所述挂钩与焊机底座之间设有用于使挂钩保持在与所述动触头的中间工位对应的中间位置的复位弹簧。

7.根据权利要求1—4中的任意一项所述的机械联动式热电偶点焊机，其特征在于：所述放电执行部件为一端固定在焊机底座上另一端悬伸的弹簧钢片。

8.根据权利要求1—4中的任意一项所述的机械联动式热电偶点焊机，其特征在于：所述焊机底座上设有试样预热台，所述试样预热台上设有加热元件和用于支撑金属试样的试样支撑台。

9.根据权利要求8所述的机械联动式热电偶点焊机，其特征在于：所述试样预热台导向移动装配在焊机底座上，所述焊机底座上设有与试样预热台传动连接而带动试样预热台往复运动的调节装置。