CN105478987A - 一种焊接定位装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种焊接定位装置。包括底座，所述底座上设有至少两个用于对待焊接带材进行定位的定位部，定位部之间形成焊接操作空间；所述底座上对应所述定位部的位置设有真空腔，所述真空腔通过多个吸附孔与所述定位部连通。本发明的焊接定位装置，可以在焊接薄带时对薄带进行定位而不需要操作人员用手定位，从而避免了人手对带材表面的污染。并且，本发明的焊接定位装置定位简单方便而准确，利用本发明的焊接定位装置焊接出的带材焊点直而细、紧密而均匀、强度高。

Description

一种焊接定位装置

技术领域

本发明涉及一种焊接技术，尤其是适用于焊接薄带的焊接定位装置。

背景技术

高温超导材料在电力、新能源、医疗设备、国防装备等领域都有着广泛的应用前景。国内外都有不少公司致力于高温超导带材产业化开发及应用展示，高温超导带材正在形成一个新兴的产业。高温超导带材是表面镀有金属氧化物薄膜的薄金属带，其厚度一般在50~100μm之间，宽度在4mm~20mm之间，长度则可长可短，短至几厘米，长至几公里。将两根超导带材连接起来，需要使用到焊接技术。

为满足上述薄金属带的焊接，可使用点焊机进行焊接。点焊机采用了双面双点过流焊接的原理，工作的时候两个电极加压工件使两层金属在两个电极的压力下形成一定的接触电阻，与此同时焊接电流从一电极流经另一电极并在接触电阻点处形成瞬间的热熔接，而焊接电流瞬间从一电极沿两工件接触处流至此另一电极形成回路，不会伤及被焊工件的内部结构。实验室焊接超导带材一般使用微型手持式点焊机，这种点焊机体积小、重量轻、价格便宜，方便运输和使用。

焊接超导带材时，用点焊机在焊接点的周围点焊上一圈。通常一个焊接点质量的好坏，其影响因素有以下几点：焊接点越密集，其强度越高，越不容易在实验过程中断开；焊接点越直越细，其在实验中对传动系统的影响越小；焊接点受到的污染越小，镀膜效果越好。目前使用点焊机进行焊接的具体方法是由操作者用手将两根超导带材对准并直接进行焊接，这种焊接方法的缺点在于，由于是纯手工焊接的，稳定性较差导致焊接点容易焊歪，且焊接点较粗，并且人的手容易污染到超导带材的镀膜表面。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种焊接定位装置，可以方便地将带材焊接在一起，并且焊接时对位准确，焊点密度高且均匀，焊接强度高，且不会对带材造成污染。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种焊接定位装置，包括底座，所述底座上设有至少两个用于对待焊接带材进行定位的定位部，定位部之间形成焊接操作空间；所述底座上对应所述定位部的位置设有真空腔，所述真空腔通过多个吸附孔与所述定位部连通。

进一步地，所述定位部为设置在所述底座上的凹槽，所述凹槽的宽度大于待焊接带材。

进一步地，所述凹槽至少一侧设有用于调节所述凹槽宽度的调整件。

进一步地，所述调整件包括两个板，两个板的边部相接构成L形，其中一个板与所述底座的上表面相接触，另一个板伸入所述凹槽中并与所述凹槽的底面相接触。

进一步地，所述调整件与所述凹槽的底面相接触的位置形成有倾斜面。

进一步地，所述真空腔设置于所述底座内部，所述真空腔的一端通过真空管路与真空源连接；所述真空管路上设有阀门。

进一步地，连通真空腔与定位部的吸附孔中，远离所述真空管路的吸附孔的直径大于靠近所述真空管路的吸附孔的直径。

进一步地，每个定位部分别对应设有独立的真空腔，各真空腔分别通过真空管路连接同一真空源；每个真空腔对应的真空管路上分别设置有所述阀门。

进一步地，所述定位部呈台阶形。

进一步地，每个所述定位部对应设有多个平行的真空腔，各真空腔分别通过真空管路连接到真空源，每个真空腔对应的真空管路上分别设置有阀门。

本发明的焊接定位装置，可以在焊接薄带时对薄带进行定位而不需要操作人员用手定位，从而避免了人手对带材表面的污染。并且，本发明的焊接定位装置定位简单方便而准确，利用本发明的焊接定位装置焊接出的带材焊点直而细、紧密而均匀、强度高。

附图说明

图1是本发明的焊接定位装置一实施例的结构示意图。

图2是图1所示实施例在使用状态的俯视图。

图3是增加了调整件的实施例的结构示意图。

图4是调整件的放大结构图。

图5是本发明的焊接定位装置另一实施例的结构示意图。

图6为利用传统手工焊接方式和采用本发明进行焊接时的焊接点对比示意图。

图中：1.底座，2.凹槽，3.真空接口，4.真空腔，5.吸附孔，6.操作空间开口，7.真空管路，8.阀门，9.真空源，10.三通，11.带材，12.重叠部分，13.调整件，14.条形孔，15.倾斜面，16.台阶形定位部16。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

如图1所示，本发明的焊接定位装置，包括底座1，底座1上设有至少两个用于对待焊接的带材11进行定位的定位部，定位部之间形成焊接操作空间；底座1上对应定位部的位置设有真空腔4，真空腔4通过多个吸附孔5与定位部连通，真空腔4连接到真空源9。在图1所示实施例中，定位部为设置在底座1上的凹槽2且有两个，两个定位部之间具有开口6，该开口形成焊接操作空间，凹槽2的宽度大于待焊接带材11。一般情况下，凹槽2的宽度略大于带材11宽度即可，凹槽2的宽度比薄金属带的宽度一般不大于0.5mm，最好不大于0.1mm。通过凹槽2即可实现对带材11的定位。

如图2所示，焊接带材11时，将两个带材11的端部分别置于两个凹槽2内并覆盖住连通凹槽2与真空腔4的吸附孔5的开口，并使两个带材11的端部在操作空间开口6处重叠一部分。开启真空源9，使真空腔4内形成负压。由于真空腔4是通过一些吸附孔5与凹槽2连通的，这些吸附孔5内也会形成负压，因此，外部的大气与吸附孔5内负压的压差形成的压力将带材11紧紧压在凹槽2底部实现固定。此时操作人员即可使用焊接器在开口处对带材11的重叠部分12进行焊接操作，焊接器优选使用微型点焊机。

优选的方式是，打开真空源9后，只打开一个阀门8至连通的状态，此时位于焊接操作空间开口6两侧的凹槽2表面上的吸附孔5中只有一组是有吸力的，将所要焊接的一根超导带材11镀膜面朝上放置于该有吸力的凹槽2内，带材11被吸附孔5吸附住；接着把需要焊接的另一根带材11的镀膜面朝上放置于另一段没有吸力的凹槽2内，并使两根带材11在焊接操作空间开口6处重叠一部分（重叠部分12长度一般1mm-5mm）并对准，然后把两个阀门8都打开至连通的状态，如此两根带材11就都被吸附孔5吸附住。然后使用微型手持式点焊机对此重叠部分12进行焊接；焊接完成后关闭真空源，取下焊接好的超导带材11。

利用本发明的装置进行焊接，焊接过程操作人员无须用手接触带材11，因此不会污染带材11。并且由于本发明的装置将两带材11同时固定，操作人员也不需要一只手持焊接器，另一只手要同时照顾两个带材11端部的位置，其稳定性和精准性远超过手工焊接，缩短了焊接点的尺寸。本发明的焊接定位装置适用于各种带材11的焊接，特别适用于薄带的焊接，尤其适用于高温超导薄金属带材11的焊接。

作为优选，本实施例中凹槽2的深度约为4mm，这一深度远大于一般薄金属带的厚度（一般为50~500μm），保证了焊接过程中薄金属带一旦放置于槽内被吸附住，将很难跑到槽外；槽宽度为12.1mm，比现有超导薄金属带的宽度12mm大0.1mm左右，该0.1mm的宽度余量设置是为了在允许薄金属带宽度有一定误差的同时对焊接的精准性的影响很小。

本实施例中，所述焊接操作空间的开口宽度为16mm，比微型手持式点焊机的焊极宽度大10mm左右，设置宽度余量为10mm左右的原因是在保证焊接过程中焊极有足够的空间工作的情况下，宽度余量越小，焊接时的稳定性越高。

本实施例中，真空腔4设置于底座1内部，真空腔4的一端通过真空管路7与真空源9连接；真空管路7上设有阀门8。真空腔4设置于底座1内部，在加工时可以通过直接在底座1上打孔来实现，即先从底座1一侧打一个与凹槽2平行的孔形成真空腔4，再从凹槽2底部分别向真空腔4打多个吸附孔5并与真空腔4连通。该方案生产工艺简单、成本低、密封效果好。当然，在其它实施例中，也可以将真空腔独立设置于底座1之外。

优选地，每个定位部分别对应设有独立的真空腔4。在本实施例中，位于焊接操作空间开口6两侧的凹槽2对应各有一个真空腔4，这两个真空腔4是非连通的，因此与两个真空腔4相对应的两组吸附孔5也是非连通相互独立的，这样就可以单独地控制每一组吸附孔5吸力的开启与关闭。

各真空腔4分别通过真空管路7连接同一真空源9，每个真空腔4对应的真空管路7上分别设置有阀门8。本实施例中，可以将1/4的卡套管焊在底座1侧壁上对应真空腔4的位置形成真空接口3，用于连接真空管路7，且每个真空腔4分别设置一个真空接口3。真空管路7可以采用外径为8mm的软塑料管，这是因为软塑料管价格便宜、使用灵活并且密封性足够。两个真空腔4分别通过各自的真空管路7引出，并各自与一个阀门8连接，然后这两路真空管路7通过一个三通接头10并为一路，与真空源9连接。使用阀门8的目的是为了可单独控制每一组吸附孔5吸力的开启与关闭；使用三通接头10的目的是为了把两路并一路，这样只需配备一个真空源9即可，节省成本。

优选地，阀门8为球阀，这种球阀开关方便，并且具有很高的密封性。球阀上可以带有1/4卡套接头，便于连接真空管路7。三通接头10为8mm快插式三通接头10，这种三通接头10正好可与前述8mm的软塑料管的真空管路7配套使用，且使用方便、价格便宜并且密封性足够。

当对密封性的要求不高时，真空管路7与阀门8、真空泵、真空接口3之间的连接可以采用软硬连接的方式，即软塑料管直接套在1/4卡套管和真空泵的抽气口上，这种连接方式并不会影响装置的正常使用。

其中的真空源9可以使用真空泵，优选使用无油微型隔膜真空泵。这种真空泵开关方便、体积小、噪音低、无污染，并且有足够的吸力来吸附超导带材11。

在满足一些条件的情况下，例如当带材11贴合到定位部并且覆盖住吸附孔5后密封足够好，则无须持续运转的真空泵来提供真空源，而是采用例如弹性皮囊来提供真空源9。具体地，将真空腔4通过真空管路7连接到弹性皮囊，弹性皮囊上同时设置有一排气口，排气口上设置单向阀。使用时，将带材11贴合到定位部并且覆盖住吸附孔5后，挤压弹性皮囊将弹性皮囊内的空气从排气口排出，然后松开弹性皮囊，弹性皮囊回弹。由于排气口上设置的是单向阀，只允许空气从弹性皮囊中排出而不允许外界空间进入，所以弹性皮囊回弹时会将底座1上真空腔4内的空气引入弹性皮囊，从而在真空腔4内形成负压，将带材11吸附住。由于带材11与吸附孔5的密封足够好，因此不会泄压，可保证固定的可靠。焊接完毕后，再次挤压弹性皮囊，将空气送回真空腔4即可。当然，也可以在真空管路7上或弹性皮囊上设置泄压阀。

另外，弹性皮囊上也可以不设置单独的排气阀，而是在使用时，先打开真空管路7上的阀门8，挤压弹性皮囊，将弹性皮囊内的空气经真空管路7、真空腔4、吸附孔5的通道排出，关闭真空管路7上的阀门8再松开弹性皮囊，这时由于阀门8的密封作用弹性皮囊并不能回弹。将带材11贴合到定位部并且覆盖住吸附孔5后，再次打开真空管路7上的阀门8，弹性皮囊回弹，将真空腔4内的空气引入弹性皮囊，从而在真空腔4内形成负压，将带材11吸附住。当然，也可以在挤压弹性皮囊将弹性皮囊内的空气排出后，不关闭真空管路7上的阀门8，而是直接将带材11贴合到定位部并且覆盖住吸附孔5后再松开弹性皮囊。前一操作方案的优点是，将一带材11端部贴合到定位部后，即打开相应的阀门8将带材11吸附住，然后再操作另一侧，操作起来更为简单方便。

在图1所示实施例中，吸附孔5在焊接操作空间开口6两侧的凹槽2表面上各有相互对称的一组，每组有三列三行，列间距为10mm，行间距为薄金属带宽度的1/4，吸附孔5与焊接操作空间开口6的最小距离为2mm，吸附孔5的吸附孔5径为1mm，这一吸附孔5设置方式既简单便于加工，又可确保焊接时薄金属带能够稳定地被吸附于所述槽表面上。在其它实施例中，可以根据需要调整相应参数和设置方式。

当带材11与吸附孔5的密封不足够好，有微小漏气时，需要真空泵提供持续的吸力，吸附孔5和真空腔4内会产生微小气流。此时，根据流体力学原理，靠近真空管路7的吸附孔5产生的气流更大，产生的吸附力也就更大。因此，可以将远离真空管路7的吸附孔5的直径设置为大于靠近真空管路7的吸附孔5的直径，减少远离真空管路7的吸附孔5的阻力，从而使各吸附孔5产生相对均匀的吸附力。

如图3所示，为了使凹槽2可以适应不同宽度的带材11，可以在凹槽2的至少一侧设有用于调节凹槽2宽度的调整件13。在图3所示实施例中，在凹槽2的两侧均设有调整件13。如图4所示，该调整件13包括两个板，两个板的边部相接构成L形，其中一个板与底座1的上表面相接触，另一个板伸入凹槽2中并与凹槽2的底面相接触。与底座1的上表面接触的板通过螺栓或螺钉等固定在底座1上，并可改变调整件13与底座1的相对位置。例如可以在调整件13的板上开与凹槽2方向垂直的条形孔14，螺栓穿过该条形孔14将调整件13固定在底座1上。通过改变调整件13与底座1的相对位置，可以改变槽的宽度。

调整件13伸入凹槽2中的板与凹槽2的底面的板形成用于对带材11进行定位的边，当带材11非常薄时，要求板与凹槽2底面不能有缝隙，以免带材11嵌入到缝隙时造成定位偏差。为了降低对生产工艺的要求，可以在调整件13与凹槽2的底面相接触的位置形成倾斜面15，将面接触改为线接触，同等工艺条件下提高了接触的紧密度，降低了产生缝隙的可能性。

如图5所示，在本发明的另一实施例中，定位部呈台阶形。台阶形定位部16在对带材11进行定位时，将带材11的一条边贴合台阶形定位部16的侧面底部即可。

优选地，每个台阶形定位部16对应设有多个平行的真空腔4，各真空腔4分别通过真空管路7连接到真空源9，每个真空腔4对应的真空管路7上分别设置有阀门8。这样，根据不同带度的带材11，可以开启不同数量的真空腔4。例如，当带材11的带度只能覆盖一个真空腔4上的吸附孔5时，则只开启该真空腔4对应真空管路7上的阀门8；当带材11的带度可以覆盖两个真空腔4上的吸附孔5时，则同时打开该两个真空腔4对应真空管路7上的阀门8，从而可以吸附定位不同宽度的带材11。本领域技术人员可以得知的，在图1所示实施例的方案中，也可以采用多个平行真空腔4的方式来适应不同宽度的带材11。

本发明的焊接定位装置可用于焊接薄金属带，其稳定性和精准性远超过手工焊接，缩短了焊接点的尺寸，同时可使薄金属带的一侧表面免受污染，提高焊接薄金属带时的工作效率；同时，本发明的焊接定位装置体积小、安装方便，成本低且维修方便。

图6为利用传统手工焊接方式和采用本发明进行焊接时的焊接点对比示意图。其中，图6a为利用传统手工焊接方式焊接的薄金属带，其焊点宽度d1在10mm左右，并且焊点不均匀；图6b为采用本发明的焊接定位装置进行焊接的薄金属带，其焊点宽度d2只有1-2mm，并且焊点均匀而细密。可见，采用本发明的焊接定位装置进行焊接时的焊接点明显更精细，也更准直。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。比如，阀门无论是采用球阀或是一般的通断阀门，真空管路无论是采用软塑料管、硬塑料管或卡套管，其密封无论是直接软硬连接、焊接还是紧配合连接，真空接口无论是在底座的侧面还是背面，吸附孔无论有几排几列，都属于本发明范围。最后本发明所举实施例是为了超导带材的焊接，但是其他应用领域中薄金属带或其它带材的焊接也应该被视为本发明的范围。

Claims (10)

1.一种焊接定位装置，其特征在于，包括底座，所述底座上设有至少两个用于对待焊接带材进行定位的定位部，定位部之间形成焊接操作空间；所述底座上对应所述定位部的位置设有真空腔，所述真空腔通过多个吸附孔与所述定位部连通。

2.如权利要求1所述的焊接定位装置，其特征在于，所述定位部为设置在所述底座上的凹槽，所述凹槽的宽度大于待焊接带材。

3.如权利要求2所述的焊接定位装置，其特征在于，所述凹槽至少一侧设有用于调节所述凹槽宽度的调整件。

4.如权利要求3所述的焊接定位装置，其特征在于，所述调整件包括两个板，两个板的边部相接构成L形，其中一个板与所述底座的上表面相接触，另一个板伸入所述凹槽中并与所述凹槽的底面相接触。

5.如权利要求4所述的焊接定位装置，其特征在于，所述调整件与所述凹槽的底面相接触的位置形成有倾斜面。

6.如权利要求1所述的焊接定位装置，其特征在于，所述真空腔设置于所述底座内部，所述真空腔的一端通过真空管路与真空源连接；所述真空管路上设有阀门。

7.如权利要求6所述的焊接定位装置，其特征在于，连通真空腔与定位部的吸附孔中，远离所述真空管路的吸附孔的直径大于靠近所述真空管路的吸附孔的直径。

8.如权利要求6所述的焊接定位装置，其特征在于，每个定位部分别对应设有独立的真空腔，各真空腔分别通过真空管路连接同一真空源；每个真空腔对应的真空管路上分别设置有所述阀门。

9.如权利要求1所述的焊接定位装置，其特征在于，所述定位部呈台阶形。

10.如权利要求2或9所述的焊接定位装置，其特征在于，每个所述定位部对应设有多个平行的真空腔，各真空腔分别通过真空管路连接到真空源，每个真空腔对应的真空管路上分别设置有阀门。