CN107921571A - 具高循环率金属片的低电阻焊接装置及方法 - Google Patents

具高循环率金属片的低电阻焊接装置及方法 Download PDF

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Abstract

一种具有高循环率的金属片的低电阻焊接的装置和方法,具有下列特征:a)以U形方式形成的主要本体(1),在主要本体(1)的两个水平固定脚中配置有彼此相对设置的下举升驱动组件(2)和上举升驱动组件(7),其中在作用力方向中,下电极固定装置(3)跟随所述下举升驱动组件(2),而且上电极固定装置(6)跟随所述上举升驱动组件(7),b)通过所述下电极固定装置(3)固定的下焊接电极(11)和通过所述上电极固定装置(6)固定的上焊接电极(5),其中所述下焊接电极(11)承载在每一个情况下居中配置且渐缩至点的下压印头(10),而且所述上焊接电极(5)承载上压印头(8),c)接合配件馈送装置(4),将要被焊接的接合配件(9)运送到所述两个压印头(10、8)之间的中间空间,d)电源,其供应适用至所述接合配件(9)的焊接电流。

Description

具高循环率金属片的低电阻焊接装置及方法
技术领域
本发明涉及具高循环率金属片的低电阻焊接装置及方法。
背景技术
关于背景技术,从德国公开说明书1902569的专利文献中可知涂布金属片的电阻焊接及电阻熔接或电弧焊接的方法及机器。
根据权利要求1的前言部分,所述文件从一种金属片和金属本体的电阻焊接或电阻熔接方法开始。
根据权利要求1的特征部分,所述方法的特征在于,在装饰片的方向中,在要被焊接的金属片(举例而言,其在两侧上被完全涂布)上形成指向延伸部(例如通过冲压、压印、研磨之类的方法),所述延伸部通过预加热电流而加热,所述预加热电流先通过要被焊接的(上)金属片,因此装饰片的内部涂层会熔化(或被破坏),指向延伸部成为与装饰片的金属接触,而且通过自动控制或其他电路与控制装置,利用优化焊接数据(其排除了对装饰层的损坏),焊接电流经由接触点通过装饰片,从而焊接金属片。
此外,从较近的DE 20 2004 020 166 U1中可知一种具有焊接部件的焊接装置。
该文件从背景技术开始,其中已知一种利用作用在要被焊接的组件上的压力的脉冲式焊接。就此而言,传统电容器放电焊接方法与相关的焊接装置一起被考虑作为示例。在这种脉冲式焊接方法中,被加压在一起的工件具有流经它们的脉冲电流,其中它们在接触区中变成为糊状并且接合在一起。为了实现够高的电流浓度,其中进一步主张工件的接触点会尽可能保持为小,举例而言,其中存在有点接触或线性接触。在金属片的情况中,为此目的,在组件准备期间,在一个或两个金属片上施加凸起或一体形成凸起。这需要额外的努力。
此外,关于背景技术,DE 40 38 016 A1和DE 19 44 614 A1也被提及。
在DE 20 2004 020 166 U1中,所提到的目的在于根据上述背景技术指出改进的焊接技术。
发明内容
为了实现该目的,权利要求1从用于工件(3、4)的脉冲式焊接的焊接装置开始,所述焊接装置具有焊接电流来源(10)、至少两个电极(12、13)以及电极接触-压力装置(11)。
所述焊接装置的特征在于,至少一个电极(12)具有冲头(14),以馈电方向(15)从电极前壁凸出,用于使在焊接点(7)经受的工件(3)变形。
本发明是根据说明允许以高循环率安全焊接金属片的装置和方法的目的。在这种情况下,在焊接点处的接触电阻应该尽可能低,亦即低电阻。在这种情况下,工具的使用寿命和整个制程可靠性应该满足高要求。
这个目的是通过如权利要求1所述的装置而实现:
一种具有高循环率的金属片的低电阻焊接的装置,具有下列特征:
a)以U形方式形成的主要本体(1),在所述主要本体(1)的两个水平固定脚中配置有彼此相对设置的下举升驱动组件(2)和上举升驱动组件(7),其中在作用力方向中,下电极固定装置(3)跟随所述下举升驱动组件(2),而且上电极固定装置(6)跟随所述上举升驱动组件(7),
b)通过所述下电极固定装置(3)固定的下焊接电极(11)和通过所述上电极固定装置(6)固定的上焊接电极(5),其中所述下焊接电极(11)承载在每一个情况下居中配置且渐缩至点的下压印头(10),而且所述上焊接电极(5)承载上压印头(8),
c)接合配件馈送装置(4),所述接合配件馈送装置(4)将要被焊接的接合配件(9)运送到所述两个压印头(10、8)之间的中间空间,
d)电源,所述电源供应适用至所述接合配件(9)的焊接电流。
此外,还主张了
所述两个压印头(10、8)的每一者具有预负载组件(15),所述预负载组件(15)的预负载可通过至少一个设定组件(12)而设定,其中所述预负载可通过力测量传感器(13)而测量;以及还主张了举升驱动组件(2、7)在每一个情况中作用于每一个特定电极固定装置(3、6)的压力可利用力测量传感器(14)测量。进一步还主张压印头(10、8)是由陶瓷或某些其他硬质、非传导性材料制成。
而且也通过权利要求5中所主张的方法而实现:
一种具有高循环率的金属片的低电阻焊接的方法,具有下列特征:
a)要被焊接的接合配件是通过接合配件馈送装置(4)运送到下焊接电极(11)和上焊接电极(5)之间,在该处它们通过具有特定、可设定的预负载的一个和/或两个压印头(10、8)而固定,
b)所述下焊接电极(11)和所述上焊接电极(5)从两侧被压至所述两个接合配件上,其中电极压力在每一个情况中被测量,
c)适合各自接合配件的焊接电流流过且焊接所述接合配件,
d)所述两个焊接电极与它们各自的压印头(19、8)通过对应的举升驱动组件(2、7)而撤回,而且所述接合配件馈送装置(4)将焊接结果传送至暂时存储区;而且在制程期间,压印头(10、8)可关于所述接合配件通过设定组件(12)而设定,所述设定与特定的焊接电极(11、5)和所述电极压力无关。
进一步还主张压印头(10、8)可根据材料对增加或降低特定接合配件上的压力,或可整体从焊接区取回,与电极在压印操作之后的位置无关。同时也主张一种计算器程序,具有用于在该程序于计算器上运行时实施所述的方法步骤的程序代码;以及一种机械可读取载体,具有计算器程序的程序代码,所述程序代码用于在该程序于计算器上运行时实施所述方法。
附图说明
在下述文字中详细描述了根据本发明的装置。
特别地:
图1示出通过根据本发明的装置的截面图。
图2示出了在压印头的区域中的截面图。
图3示出了在焊接操作的区域中的两个截面图。
图4示出了焊接部的直接截面图。
具体实施方式
图1示出了通过根据本发明的装置的截面图。焊接装置的螯形主要本体1实质上具有下举升驱动组件2与上举升驱动组件7,在两者之间通过接合配件馈送装置4以精确定位方式馈送要实施焊接操作的两个接合配件9。从截面来看,在此处所示出的这两个要被焊接的接合配件9是由例如伸长片材金属条所组成,它们要被焊接至不同的、另一片材金属条,其弯曲为U形并且夹住该伸长片材金属条。
在这个焊接操作中直接涉及的是两个压印头,在此处被描述为压力钉,特别是下压印头10和上压印头8。这两个压印头10和8直接连接至对应的下焊接电极11及上焊接电极5。
这两个焊接电极11和5接着各自通过相对应的下电极固定装置3和上电极固定装置6固定。
在这种情况中,下电极固定装置3和上电极固定装置6两者中每一者具有各自的力测量装置,它们彼此独立作用。
这两个电极固定装置是通过下举升驱动组件2和上举升驱动组件7而致动。
图2示出了在压印头区域中的截面图。从由图1所示的上焊接电极5以及具有力测量装置的上电极固定装置6开始,除了上压印头8之外,做为例示在此处还可见上压印头8(具有其预负载组件15)的柄部16。经由上压印头的柄部16,描述了关于力方面为串联连接的两个设定组件12,利用它们的辅助可设定预负载组件15的预负载,例如设定为弹性预负载。作为设定组件12,可使用例如压电组件。为了测量这个预负载,可利用力测量传感器13。通过另一个力测量传感器14,可测量上举升驱动组件7作用在上焊接电极6的电极压力。在图2的下部中,下压印冲模的对应柄部是以17来标示。其他的组件(未示出),例如设定组件12、力测量传感器13、预负载组件15和电极压力的力测量传感器14也对应于图2的上部中所描述的配置。
图3示出了在焊接操作区域中的两个截面图。
如左边图3a所示,作为要被焊接的金属片的示例为由金属结构材料19所制得的片材,其作为第一接合配件;而且以U形方式夹住片材19的金属围绕部18是作为另一个、第二接合配件。此图对应于图1所示情况,仅横向颠倒。
在右边图3b中,示出了图3a中所示接合配件在压印头的机械作用之后的截面图。
在此通过示例而示出以金属结构材料19制成的金属片,其特征在于,如其名称已经教示的,它实质上是由其间具有空隙的格栅状金属结构所组成。相比于由正常金属所制成的对应金属片,这种金属片在其本质上较不能抵抗通过指向压印头所施加的压力负载。这可见于图3b,其中金属结构材料19在两个压印头10和8的柄部17和16的力作用下在中间呈现高度变形,而金属围绕部18显示出较多的正常变形行为。在此示例中,下焊接电极11和上焊接电极5仍是无电流的。
图4示出了焊接部的直接截面图。此图与图3b的不同处在于,在焊接电流流过之后,在金属结构材料19和金属围绕部18的机械接触表面处已经形成了紧密的焊接部20。
所述焊接制程是通过设定组件12而一次控制,设定组件12决定特定压印头作用于对应的接合配件上的预负载,其中所述预负载是通过对应的力测量传感器13而测量。
此外,焊接电极通过对应的举升驱动组件而对接合配件施加压力,所述压力是通过对应的力测量传感器14而测量。
焊接电流的控制和类型是根据各自接合配件的类型和型态而定,其中接合配件的馈送装置的循环率决定焊接装置的循环率。在这种情况中,可达到每小时至少1200次焊接操作的循环率。
焊接电流的水平被保持在低水平,其中注意要确保焊接电极并未涂布接合配件的材料,以避免接合配件对焊接电极的任何黏着。因此,可实现高可靠度和高循环率。
在处理过程期间,压印头的压力可与焊接电极和接合配件上的电极压力无关地通过设定组件而设定。
每一个特定压印头在接合配件中产生了点火尖端部,后续的焊缝即延其而延伸。在这种方式中,可实现良好的焊接传导性。压印头可由陶瓷或某些其他硬质、不良传导性材料制成。压印尖端部防止在焊接期间的任何接合配件位移,这在可实现的高循环率上是重要的。根据材料对,压印头可增加或减少对接合配件的压力,或可在压印操作之后完全从焊接区中取出,其与电极无关。
在焊接操作中会涉及具有其压印头的焊接电极以及对应的举升驱动组件两者,但也可能是一个焊接电极与它的压印头保持实质上静止而不涉及于压印头与举升驱动组件的焊接操作中。当然这并不会影响焊接电极的电性功能。
此外,在一种特别的设计(未示出)中,可在实际焊接操作被实施之前另外提供测量奥姆电阻的功能。在这种方式中,由于压印头的尖端部与接合配件在实际焊接操作之前即已接触,可以估算完成焊接时将具有的奥姆电阻。如果这种电阻测量值与期望值不一致,则在焊接操作之前,仍然可以通过对接合配件增加额外的压力来影响焊接的结果。在特定情况下,通过相应的测量系列可获得相应估算的参考值。
因此,整个设备的可靠度可以被实质提升。
接合配件优选地是例如在内部具有孔隙的结构金属(例如金属发泡体)。
然而,当然也可以使用其他材料作为接合配件。
所述动作顺序的复杂控制需要一种特别的控制程序。
附图标记
1 焊接装置的主要本体
2 下举升驱动组件
3 具有力测量装置的下电极固定装置
4 接合配件馈送装置
5 上焊接电极
6 具有力测量装置的上电极固定装置
7 上举升驱动组件
8 上压印头
9 接合配件
10 下压印头
11 下焊接电极
12 上压印冲模的设定组件
13 压印冲模的力测量传感器
14 电极压力的力测量传感器
15 预负载组件(弹性组件)
16 上压印冲模的柄部
17 下压印冲模的柄部
18 金属围绕部(接触片)
19 金属结构材料
20 焊接部

Claims (9)

1.一种具有高循环率的金属片的低电阻焊接的装置,具有下列特征:
e)以U形方式形成的主要本体(1),在所述主要本体(1)的两个水平固定脚中配置有彼此相对设置的下举升驱动组件(2)和上举升驱动组件(7),其中在作用力方向中,下电极固定装置(3)跟随所述下举升驱动组件(2),而且上电极固定装置(6)跟随所述上举升驱动组件(7),
f)通过所述下电极固定装置(3)固定的下焊接电极(11)和通过所述上电极固定装置(6)固定的上焊接电极(5),其中所述下焊接电极(11)承载在每一个情况下居中配置且渐缩至点的下压印头(10),而且所述上焊接电极(5)承载上压印头(8),
g)接合配件馈送装置(4),所述接合配件馈送装置(4)将要被焊接的接合配件(9)运送到所述两个压印头(10、8)之间的中间空间,
h)电源,所述电源供应适用至所述接合配件(9)的焊接电流。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于:
所述两个压印头(10、8)的每一者具有预负载组件(15),所述预负载组件(15)的预负载可通过至少一个设定组件(12)而设定,其中所述预负载可通过力测量传感器(13)而测量。
3.根据权利要求1或2所述的装置,其特征在于:
举升驱动组件(2、7)在每一个情况中作用于每一个特定电极固定装置(3、6)的压力可利用力测量传感器(14)测量。
4.根据前述权利要求书其中一项所述的装置,其特征在于:
压印头(10、8)是由陶瓷或某些其他硬质、非传导性材料制成。
5.一种具有高循环率的金属片的低电阻焊接的方法,具有下列特征:
e)要被焊接的接合配件是通过接合配件馈送装置(4)运送到下焊接电极(11)和上焊接电极(5)之间,在该处它们通过具有特定、可设定的预负载的一个和/或两个压印头(10、8)而固定,
f)所述下焊接电极(11)和所述上焊接电极(5)从两侧被压至所述两个接合配件上,其中电极压力在每一个情况中被测量,
g)适合各自接合配件的焊接电流流过且焊接所述接合配件,
h)所述两个焊接电极与它们各自的压印头(19、8)通过对应的举升驱动组件(2、7)而撤回,而且所述接合配件馈送装置(4)将焊接结果传送至暂时存储区。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于:
在制程期间,压印头(10、8)可关于所述接合配件通过设定组件(12)而设定,所述设定与特定焊接电极(11、5)和所述电极压力无关。
7.根据权利要求5或6所述的方法,其特征在于:
根据材料对,压印头(10、8)可增加或降低特定接合配件上的压力,或可整体从焊接区取回,与电极在压印操作之后的位置无关。
8.一种计算器程序,具有用于在该程序于计算器上运行时实施根据权利要求5至7中其中一项所述的方法步骤的程序代码。
9.一种机械可读取载体,具有计算器程序的程序代码,所述程序代码用于在该程序于计算器上运行时实施根据权利要求5至7中其中一项所述的方法。
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