CN107322156A - 一种新型的单面双点点焊设备 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是提供一种新型的单面双点点焊设备，设备主体为六自由度并联结构，包括：静平台、电极运动控制装置、动平台、电极间距控制装置、电极、焊接二次回路、机架、工件、工作台与导流铜背板，电极运动控制装置包括伺服电机、电动缸、同步带机构、滚珠丝杠、滚珠丝杠螺母与电动缸输出主轴，电极间距控制装置包括连杆机构、伺服电机、滑块与滑槽，电极包括电极臂、电极座、电极接杆与电极帽，其特征在于：所述电极运动控制装置设置在所述工件的正上方，所述工件设置在所述工作台上，所述静平台设置在所述动平台的上端。本发明能够提供良好的焊接质量，电极移动速度快，生产效率高，电极间距无级可调，可以满足各种点距的焊接要求。
Description
技术领域
本发明涉及汽车焊接技术领域，尤其涉及一种新型的单面双点点焊设备。
背景技术
目前，点焊是一种高速、经济的连接方法。它适于制造可以采用搭接、接头不要求气密、厚度小的冲压、轧制的薄板构件，可以把焊件在接头处接触面上的个别点焊接起来。点焊通常分为双面点焊和单面点焊两大类。双面点焊时，电极由工件的两侧向焊接处馈电。典型的双面点焊方式，工件的两侧均有电极压痕，大焊接面积的导电板做下电极，这样可以消除或减轻下面工件的压痕，常用于装饰性面板的点焊。单面点焊时，电极由工件的同一侧向焊接处馈电，单面点焊方式分为单面单点点焊与单面双点点焊，单面单点点焊，不形成焊点的电极采用大直径和大接触面以减小电流密度。单面双点点焊，电流不经过焊接区，在大量生产中，单面多点点焊获得广泛应用。这时可采用由一个变压器供电，各对电极轮流压住工件的型式,也可采用各对电极均由单独的变压器供电，全部电极同时压住工件的型式，应用较为广泛。
目前现有的传统焊接系统采用气缸气动加压，对工件冲击大，气缸行程固定，而且采用气缸调整电极间距，可调距离固定，每次焊接后需要等待气缸回位后，电极才能开始向下一工作位置运动，而且传统的焊接系统采用串联式机器人移动电极。串联式机器人的刚性较差，焊接时焊接反作用力容易造成电极反向位移，造成焊接压力不稳定，影响焊点的质量。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种新型的单面双点点焊设备，本发明提高了柔性单面双点点焊系统的工作效率和焊接质量，本发明的可根据实际工作需要减少不需要的自由度，并获得更高的结构刚度，本发明的结构具有很高的结构刚度，抗焊接压力反作用力能力强，焊接时电极位置稳定，能够提供良好的焊接质量，电极移动速度快，生产效率高，电极间距无级可调，可以满足各种点距的焊接要求。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种新型的单面双点点焊设备，设备主体为六自由度并联结构，包括：静平台、电极运动控制装置、动平台、电极间距控制装置、电极、焊接二次回路、机架、工件、工作台与导流铜背板，电极运动控制装置包括伺服电机、电动缸、同步带机构、滚珠丝杠、滚珠丝杠螺母与电动缸输出主轴，电极间距控制装置包括连杆机构、伺服电机、滑块与滑槽，电极包括电极臂、电极座、电极接杆与电极帽，其特征在于：所述电极运动控制装置设置在所述工件的正上方，所述工件设置在所述工作台上，所述静平台设置在所述动平台的上端，所述电动缸设置在所述静平台与动平台之间，所述动平台通过所述电动缸与所述静平台相互连接，所述电动缸由伺服电机驱动，所述伺服电机通过所述同步带机构与所述滚珠丝杠相互连接，所述滚珠丝杠螺母与所述电动缸输出主轴相互连接，所述滚珠丝杠将伺服电机的回转运动转换为输出主轴的折返直线运动，通过滚珠丝杠传递运动并将伺服电机输出转矩转换为动平台输出压力，所述机架设置在所述动平台的下端，所述静平台、动平台和电动缸形成并联连杆机构，所述电极、焊接变压器、电极间距控制装置与二次导体均安装在所述机架上，所述机架与动平台之间为刚性连接，所述电极由两套电极臂、电极座、电极接杆与电极帽组成，所述滑块设置在滑槽内，所述滑块在滑槽内可做折返直线运动，所述电动缸的外壳固定安装在机架上，在电动缸的驱动下，滑块可带动一套电极运动。
进一步，所述电极设置有两套，一套电极固定安装在所述机架上，另一套电极安装在所述滑块上。
进一步，所述两套电极分别与所述焊接变压器的两个次级端子连接，两套电极的轴线彼此平行。
进一步，所述滑块与电动缸之间设置有连杆机构，滑块通过连杆机构与所述电动缸的输出轴相互连接。
进一步，所述电动缸设置有六组。
进一步，每套电动缸的输出主轴端部都与动平台通过球铰连接。
进一步，所述电动缸为平行折返式结构。
进一步，所述工件与工作台之间设置有用于传递焊接电流的导流铜背板，导流铜背板的材质为铬锆铜板。
本发明的优点在于：本发明采用伺服系统加压，控制更加精确，与工件可以实现软接触，冲击小。焊接完成后可直接向下一工作位置移动，缩短工作时间。取消气动系统后，节省了气动系统所需的设备、元器件和管路，简化了设备结构也避免了可能的泄露故障等。本系统电极移动机构采用并联式结构，并由并联机构直接施加焊接压力。整机结构刚性很高，可以承受很大的焊接反作用力，电极位置稳定。此外因系统直接加压降低了运动机构的负载，使得系统的运动稳定性更高，也可以获得更大的运动速度。本发明的主体为六自由度并联结构，静平台与固定钢结构框架连接，动平台通过六组电动缸与静平台连接。每组电动缸由一台伺服电机驱动，通过滚珠丝杠传递运动并将电机输出转矩转换为静平台输出压力，两组电极分别与变压器的两个次级端子连接。两组电极的轴线彼此平行，一组电极由伺服电机驱动，与另一电极的间距可进行调整，该套点焊设备与特制的产品工装夹具配合使用，工件需要焊接的部位下方设置有高强度的铬锆铜板，用于传递焊接电流并承受焊接压力。工装夹具可设计有变位机构。工作时，机构带动电极移动到工作位置，然后直接压紧工件，通电完成焊接工作，移动到下一点时以弧线路径运动，节约移动时间。本发明中的工作台固定在地面上，可根据实际需要设置变位机构，用于工件尺寸大于电极运动范围时调整工件位置，使焊点位置可达，本发明具有很高的柔性，在机构运动范围内实现电极的不同姿态，满足复杂焊点位置的焊接要求，本发明采用伺服驱动电极间距调整，可在极限范围内做无级调整。适应多种焊点点距要求。本发明采用并联连杆机构，直接施加焊接压力，提高了柔性单面双点点焊系统的工作效率和焊接质量。根据不同的实际工作需要，并联连杆结构的自由度可以适当减少，如焊点位置比较集中，电极姿态均为垂直于地面的情况，本发明的可根据实际工作需要减少不需要的自由度，并获得更高的强度，本发明的结构具有很高的强度，抗焊接压力反作用力能力强，焊接时电极位置稳定，能够提供良好的焊接质量，电极移动速度快，生产效率高，电极间距无级可调，可以满足各种点距的焊接要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的局部放大结构示意图。
图3为电动缸的连接结构示意图。
图4为电极运动控制装置的结构示意图。
图5为电极的结构示意图。
其中：
1-电极运动控制装置； 2-电极间距控制装置； 3-电极；
4-焊接二次回路； 5-工件； 6-导流铜背板；
7-工作台； 8-静平台； 9-动平台；
10-电动缸； 11-伺服电机； 12-同步带机构；
13-滚珠丝杠； 14-滚珠丝杠螺母； 15-电动缸输出主轴；
16-焊接变压器； 17-二次导体； 18-机架；
19-电极臂； 20-电极座； 21-电极接杆；
22-电极帽； 23-滑块； 24-滑槽；
25-连杆机构
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
图1为本发明的结构示意图，图2为本发明的局部放大结构示意图，图3为电动缸的连接结构示意图，图4为电极运动控制装置的结构示意图，图5为电极的结构示意图，如图1，图2，图3，图4与图5所示的.一种新型的单面双点点焊设备，设备主体为六自由度并联结构，包括：静平台8、电极运动控制装置2、动平台9、电极间距控制装置2、电极3、焊接二次回路4、机架18、工件5、工作台7与导流铜背板6，电极运动控制装置1包括伺服电机11、电动缸10、同步带机构12、滚珠丝杠13、滚珠丝杠螺母14与电动缸输出主轴15，电极间距控制装置2包括连杆机构25、伺服电机11、滑块23与滑槽24，电极3包括电极臂19、电极座20、电极接杆21与电极帽22，其特征在于：所述电极运动控制装置1设置在所述工件5的正上方，所述工件5设置在所述工作台7上，所述电极运动控制装置1由所述静平台8、动平台9与电动缸10组成，所述静平台8设置在所述动平台9的上端，所述电动缸10设置在所述静平台8与动平台9之间，所述动平台9通过所述电动缸10与所述静平台8相互连接，所述电动缸10由伺服电机11驱动，所述伺服电机11设置通过所述同步带机构12与所述滚珠丝杠13相互连接，所述滚珠丝杠螺母14与所述电动缸输出主轴15相互连接，所述滚珠丝杠13将伺服电机11的回转运动转换为输出主轴的折返直线运动，通过滚珠丝杠13传递运动并将伺服电机11输出转矩转换为静平台8输出压力，所述机架18设置在所述动平台9的下端，所述静平台8、动平台9和电动缸10形成并联连杆机构，所述电极3、焊接变压器16、电极间距控制装置2与二次导体17均安装在所述机架18上，所述机架18与动平台9之间为刚性连接，所述电极3由电极臂19、电极座20、电极接杆21与电极帽22组成，所述滑块23设置在滑槽24内，所述滑块23在滑槽24内可做折返直线运动，所述电动缸10的外壳固定安装在机架18上，在电动缸10的驱动下，滑23块可带动电极3运动。
工作方式:本发明整套系统分为控制系统与执行机构两大部分，控制系统负责伺服电机的控制以及焊接时序的控制，输出焊接所需的电流。执行机构结构如图所示，分为电极运动控制1、电极间距控制2、电极3、焊接二次回路4、工件5、导流铜背板6以及工作台7等部分。电极运动控制部分结构由一个静平台8、一个动平台9、六组电动缸10组成。静平台与钢结构框架刚性连接，支承整套执行机构。电动缸10组件为平行折返式结构，伺服电机11通过同步带机构12与滚珠丝杠13连接，滚珠丝杠螺母14与电动缸输出主轴15连接。滚珠丝杠副将伺服电机的回转运动转换为输出主轴的折返直线运动。每套电动缸10的输出主轴端部都与动平台9通过球铰连接,电动缸10的外壳通过球铰与静平台8连接,静平台8、动平台9和电动缸10形成并联连杆机构,电极3、焊接变压器16、二次导体17、电极间距控制装置2都安装在一个钢制机架18上，机架18与动平台9刚性连接。每套电极3都是由电极臂19、电极座20、电极接杆21和电极帽22组成，内部加工冷却水回路，一套电极3固定安装在机架上，另一套电极3安装在一个滑块23上，滑块23在一个滑槽24内可以做一定距离的折返直线运动，滑块23通过一套连杆机构25与一个电动缸10的输出轴相连，电动缸10的外壳固定安装在机架18上，这样在电动缸10的驱动下，滑块23带动活动电极3运动，两个电极3的间距可以无级调整，二次导体17连接了变压器的次级输出端与两个焊接电极，工件与工作台之间设置有铬锆铜铜板，用于传递焊接电流，工作台固定在地面上，可根据实际需要设置变位机构，用于工件尺寸大于电极运动范围时调整工件位置，使焊点位置可达，工作时，变位机构带动电极移动到工作位置，然后直接压紧工件，通电完成焊接工作，移动到下一点时以弧线路径运动，节约移动时间，系统工作时按照预先设定好的程序运动，六组电动缸按照不同的速度伸出或缩回，将动平台上的所有组件移动到预设位置，使电极对准需要焊接的位置。在运动过程中，电极间距调整电动缸带动活动电极平移，使两个电极之间的距离达到预设值。当电极接触工件时，电极的运动速度降低为零。然后六组电动缸开始增大输出转矩，使得电极对工件施加压力将其压紧在导流铜背板上。当电极的加压力达到预设值后，控制系统按照预设流程输出焊接电流。电流从变压器的正极流出经过一侧电极、工件、导流铜背板和另一侧电极后返回负极，一次完成两个焊点的焊接。焊接完成后，六组电动缸减小输出转矩，然后将电极反向带离工件。按照预设的最短路径移动至下一工作位置。如此循环，直至工件上的所有焊点都完成后，系统返回等待位置，操作者更换下一工件再开始新的焊接工作。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (8)
1.一种新型的单面双点点焊设备，设备主体为六自由度并联结构，包括：静平台、电极运动控制装置、动平台、电极间距控制装置、电极、焊接二次回路、机架、工件、工作台与导流铜背板，电极运动控制装置包括伺服电机、电动缸、同步带机构、滚珠丝杠、滚珠丝杠螺母与电动缸输出主轴，电极间距控制装置包括连杆机构、伺服电机、滑块与滑槽，电极包括电极臂、电极座、电极接杆与电极帽，其特征在于：所述电极运动控制装置设置在所述工件的正上方，所述工件设置在所述工作台上，所述静平台设置在所述动平台的上端，所述电动缸设置在所述静平台与动平台之间，所述动平台通过所述电动缸与所述静平台相互连接，所述电动缸由伺服电机驱动，所述伺服电机通过所述同步带机构与所述滚珠丝杠相互连接，所述滚珠丝杠螺母与所述电动缸输出主轴相互连接，所述滚珠丝杠将伺服电机的回转运动转换为输出主轴的折返直线运动，通过滚珠丝杠传递运动并将伺服电机输出转矩转换为动平台输出压力，所述机架设置在所述动平台的下端，所述静平台、动平台和电动缸形成并联连杆机构，所述电极、焊接变压器、电极间距控制装置与二次导体均安装在所述机架上，所述机架与动平台之间为刚性连接，所述电极由两套电极臂、电极座、电极接杆与电极帽组成，所述滑块设置在滑槽内，所述滑块在滑槽内可做折返直线运动，所述电动缸的外壳固定安装在机架上，在电动缸的驱动下，滑块可带动一套电极运动。
2.根据权利要求1所述的一种新型的单面双点点焊设备，其特征在于：所述电极设置有两套，一套电极固定安装在所述机架上，另一套电极安装在所述滑块上。
3.根据权利要求2所述的一种新型的单面双点点焊设备，其特征在于：所述两套电极分别与所述焊接变压器的两个次级端子连接，两套电极的轴线彼此平行。
4.根据权利要求1所述的一种新型的单面双点点焊设备，其特征在于：所述滑块与电动缸之间设置有连杆机构，滑块通过连杆机构与所述电动缸的输出轴相互连接。
5.根据权利要求1所述的一种新型的单面双点点焊设备，其特征在于：所述电动缸设置有六组。
6.根据权利要求5所述的一种新型的单面双点点焊设备，其特征在于：每套电动缸的输出主轴端部都与动平台通过球铰连接。
7.根据权利要求1所述的一种新型的单面双点点焊设备，其特征在于：所述电动缸为平行折返式结构。
8.根据权利要求1所述的一种新型的单面双点点焊设备，其特征在于：所述工件与工作台之间设置有用于传递焊接电流的导流铜背板，导流铜背板的材质为铬锆铜板。
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