CN108500436B - 一种智能电动式电阻焊机施焊机构及其控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能电动式电阻焊机施焊机构及其控制系统，包括安装平台、与安装平台固定连接的施焊组件，所述施焊组件包括固定机架、垂直动作施焊端、控制电路板，所述垂直动作施焊端包括电机、通过电机带动进行上下动作的点焊结构，所述电机通过线路与控制电路板连接，传动方式简便以及调整简便，所用设备较少，所需空间较小，降低设备采购成本、运行成本及维护费用，焊接时可精准并随时控制焊接压力、焊接速度、行程大小，特别适用于需精准控制的锂电池焊接。

Description

一种智能电动式电阻焊机施焊机构及其控制系统

技术领域

本发明涉及一种智能电动式电阻焊机施焊机构及其控制系统。

背景技术

施焊机构对锂电池以及连接于锂电池上的连接片进行焊接，锂电池上的连接片较多并较脆，现有技术中的施焊机构采用气动或液压配合弹簧方式的焊机施焊机构较多，该种施焊机构的焊机参数调节弊端较多同时需要空气压缩机和气源动力配合，设备所需投入资金较多，而气动或液压配合弹簧无法精准控制及调节其焊接速度、行程大小以及焊接压力，焊接效果较差。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种智能电动式电阻焊机施焊机构及其控制系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种智能电动式电阻焊机施焊机构，包括安装平台、与安装平台固定连接的施焊组件，其中：所述施焊组件包括固定机架、垂直动作施焊端、控制电路板，所述垂直动作施焊端包括电机、通过电机带动进行上下动作的点焊结构，所述电机通过线路与控制电路板连接。

其中：所述控制电路板设有可通过检测电机功率信号进行控制点焊压力的微处理器MCU，所述点焊结构包括与电机固定连接的连接体、对连接体移动进行导向的导向轴、与连接体连接的焊头，所述焊头上固定设置焊针，所述导向轴固定设置于固定机架内并与电机连接。

其中：所述焊头一端固定连接焊头连接杆，所述连接体内设有与焊头连接杆相对应的连接孔，所述点焊结构还包括调节焊针平衡度的焊针平衡调节组件。

其中：所述连接体内还设有第二弹簧、设置于第二弹簧末端的限位球，所述焊头连接杆设有与限位球相对应的凹槽。

其中：所述焊针平衡调节组件包括与连接体丝接的焊针平衡调节器、防冲击缓冲器、套于焊头连接杆外表面的第一弹簧，所述防冲击缓冲器与焊针平衡调节器、焊头连接杆均抵触，所述第一弹簧与连接体抵触。

其中：所述电机末端固定设置螺杆，所述固定机架上固定设置与螺杆相配合的螺母。

其中：所述施焊组件还包括检测垂直动作施焊端移动位置的位置检测单元，所述位置检测单元包括与控制电路板连接的位置霍尔传感器、设置于点焊结构上的感应磁片。

其中：所述导向轴包括两端与固定机架固定连接的直线光轴、套于直线光轴外表并与电机固定连接的直线轴承。

一种智能电动式电阻焊机施焊机构控制系统，其中：包括以下控制工艺，微处理器MCU接收来自各个元件的信号，并控制电机反转或正转进行控制点焊结构上下动作进行点焊操作，所述微处理器MCU接收来自各个元件的信号，进行信号处理后，微处理器MCU发送信号到焊接速度调节器、压力调节器，焊接速度调节器、压力调节器传输信号至电机正反转换向器，电机正反转换向器传输信号并控制电机、螺杆，调节防冲击缓冲器后，信号传输至点焊结构并对焊件进行焊接工作，所述微处理器MCU对电机功率进行检测并对电机进行对应控制。

本发明的有益效果是：所述施焊组件包括固定机架、垂直动作施焊端、控制电路板，所述垂直动作施焊端包括电机、通过电机带动进行上下动作的点焊结构，所述控制电路板设有可通过检测电机功率信号进行控制点焊压力的微处理器MCU，传动方式简便以及调整简便，所用设备较少，所需空间较小，降低设备采购成本、运行成本及维护费用，焊接时可精准并随时控制焊接压力、焊接速度、行程大小，特别适用于需精准控制的锂电池焊接。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明施焊组件剖视结构示意图；

图3是本发明施焊组件另一剖视结构示意图；

图4是本发明的设备工艺流程图；

图5是本发明的工作原理示意图。

具体实施方式

参照图1至图5，一种智能电动式电阻焊机施焊机构，包括安装平台1、与安装平台1固定连接的施焊组件，所述施焊组件包括固定机架3、垂直动作施焊端、控制电路板5，所述垂直动作施焊端包括电机6、通过电机6带动进行上下动作的点焊结构7，所述控制电路板5设有可通过检测电机6功率信号进行控制点焊压力的微处理器MCU，所述电机6通过线路与控制电路板5连接。所述控制电路板5设有焊接速度调节器、焊压调节器、报警蜂鸣器、界面显示器、输入设置键盘、检测电机6电流的电流检测模块。其中固定机架3连接控制器塑料面板，所述界面显示器、输入设置键盘设置于控制器塑料面板上。所述微处理器MCU连接脚踏控制器。

所述点焊结构7包括与电机6固定连接的连接体71、对连接体71移动进行导向的导向轴72、与连接体71连接的焊头73，所述焊头73上固定设置焊针74，所述导向轴72固定设置于固定机架3内并与电机6连接。其中电机6设有正反转换向器。所述施焊组件连接电阻焊机焊接脉冲电源，其中电阻焊机焊接脉冲电源接收来自微处理器MCU信号以及对焊头73输送电流。

所述焊头73一端固定连接焊头连接杆75，所述连接体71内设有与焊头连接杆75相对应的连接孔711，所述点焊结构7还包括调节焊针74平衡度的焊针平衡调节组件76。

所述连接体71内还设有第二弹簧712、设置于第二弹簧712末端的限位球713，所述焊头连接杆75设有与限位球713相对应的凹槽751。

所述焊针平衡调节组件76包括与连接体71丝接的焊针平衡调节器761、防冲击缓冲器762、套于焊头连接杆75外表面的第一弹簧763，所述防冲击缓冲器762与焊针平衡调节器761、焊头连接杆75均抵触，所述第一弹簧763与连接体71抵触。

所述电机6末端固定设置螺杆61，所述固定机架3上固定设置与螺杆61相配合的螺母62。

所述施焊组件还包括检测垂直动作施焊端移动位置的位置检测单元8，所述位置检测单元8包括与控制电路板5连接的位置霍尔传感器81、设置于点焊结构7上的感应磁片82。其中感应磁片82设置于连接体71外表面。所述固定机架3内设有间隔板，所述间隔板上设有与位置检测单元8相对应的第一通孔、第二通孔。所述第一通孔、第二通孔分别与设置于上下端的位置霍尔传感器81相对应设置。

所述导向轴72包括两端与固定机架3固定连接的直线光轴721、套于直线光轴721外表并与电机6固定连接的直线轴承722。

一种智能电动式电阻焊机施焊机构控制系统，包括以下控制工艺，微处理器MCU接收来自各个元件的信号，并控制电机6反转或正转进行控制点焊结构7上下动作进行点焊操作。

所述微处理器MCU接收来自各个元件的信号，进行信号处理后，微处理器MCU发送信号到焊接速度调节器、压力调节器，焊接速度调节器、压力调节器传输信号至电机正反转换向器，电机正反转换向器传输信号并控制电机6、螺杆61，调节防冲击缓冲器762后，信号传输至点焊结构7并对焊件进行焊接工作，所述微处理器MCU对电机6功率进行检测并对电机6进行对应控制。

该施焊机构使用方式为：

1、起始启动，微处理器MCU通电后通过位置检测单元8对焊针74位置作出检测后发控制信号至电机6正反转换向器使电机6反转，将电机6以及焊针74上升至顶端原点位置，通过位置霍尔传感器81检测，最终使焊针74停止在顶端作为预备焊接状态。

2、点动焊接，微处理器MCU在收到脚踏控制器电动信号后，输出信号至焊接速度调节器、焊压调节器，经与设定值运算后给电机6送出相对应驱动电流，电机6运动组件带动焊头73、焊针74下降，下降过程中微处理器MCU同步接受电机6功率检测信号并计算其变量及幅度以此作焊针74触碰焊件的压力变化，当检测到信号变量达到相应大小值时认为焊针74到达焊件位置上，此时微处理器MCU继续控制压力调节器电路，使电机6以一个与设置值相等的功率恒定值给予相对的恒定扭矩，最终在焊针74与焊件上产生稳定的压力，经信号反馈微处理器MCU在收到稳压信号后作焊前稳压延时，延时结束后，微处理器MCU输出焊接放点信号至电阻焊机焊接脉冲电源，焊接电流被触发同时经焊头73到焊针74再到焊件，产生脉冲焊接熔池，此放电过程及焊点熔池产生过程中，焊针74对焊件的压力继续处于保压状态，脉冲放电结束后，焊头73、焊针74组件作未放保压延时，使熔池在保压、稳压条件下成为可靠焊点，此后，微处理器MCU停止焊头73的加压、保压控制，使电机6进入断电自由状态，焊针74压力缓慢释放，由此便于焊点金属晶粒结构形成和消除焊点过大的应力变化，防止焊点变脆；在经过电机6自由过程后，微处理器MCU再发信号到电机6进行换向，使焊头73上升回归预备焊接位置，等待下一运动指令，此为单对焊点工作程序。当微处理器MCU执行一次单焊程序后再作第二次单焊程序，便为双对焊点方式程序。

3、无焊件或错位检测，为防止焊针74下降到机构形成的最底端时仍无法触碰到焊件，在控制电路板5对应连接体71的最低极限位置和最高极限位置均设有位置霍尔传感器81，而在连接体71最前面安装感应磁片82组成运动极限检测对应；高极限位置霍尔传感器81使连接体71在上升归预备焊接位置时实现定点准确，当连接体71下降同时微处理器MCU检测电机6功率变量无法达到检测焊件时，连接体71上的感应磁片82达到与最低极限位位置霍尔传感器81时水平位差为零，位置霍尔传感器81发出到位极限信号到微处理器MCU中，由此判断为无焊件，微处理器MCU控制电机6断电并换向，让连接体71带动焊针74迅速上升，同时报警蜂鸣提示，界面显示器显示“Err”。

4、自动焊接模式，该模式与上述第3点的点动焊接模式微处理器MCU每接收一次脚踏控制器信号产生一次或两次连接体71周期不同，在设置自动焊接模式后，当微处理器MCU接收到控制信号，判断该模式启动，连接体71带动焊针74焊接周期继续控制，从第二周期开始转由焊件自动传送带同步信号及焊件位置对准传感器，向微处理器MCU通信而控制连接体71动作，循环执行焊接指令，直至脚踏控制器再次动作为止。

5、虚焊检测报警，在微处理器MCU和控制焊头73组件作稳压和保压过程中间微处理器MCU应能检测到焊针74和焊件之间的焊接电流，否则，可能由于焊针74的严重不平衡或焊件表面氧化、杂质等导致不导电形成虚焊，微处理器MCU因此而发出信号至蜂鸣器及界面显示器，在自动焊接模式下，虚焊报警会中断循环焊接动作。

6、焊针速度调节，通过改变微处理器MCU设置，控制焊接速度调节器输出到电机6电压，实现焊针74速度变化调节。

7、焊针位置校准模式，对于新焊件施焊工艺尚未确定情况下，需要把焊件与焊接夹具在配合好后调整位置和高度，因而需焊头73和焊针74下行对准位置，此为焊位校准，该模式下连接体71速度为慢速动作，同时微处理器MCU封闭焊接脉冲电源输出，校准模式控制也是由脚踏控制器触控。

在本发明中：所述施焊组件包括固定机架3、垂直动作施焊端、控制电路板5，所述垂直动作施焊端包括电机6、通过电机6带动进行上下动作的点焊结构7，所述控制电路板5设有可通过检测电机6功率信号进行控制点焊压力的微处理器MCU，抛弃目前气动焊机施焊机构的机械式焊接参数调节弊端，更无需空气压缩机和气源动力的配合，传动方式简便以及调整简便，所用设备较少，所需空间较小，降低设备采购成本、运行成本及维护费用。

进一步的：其通过智能设置实现施焊速度、焊接压力、焊接次数的数字调节，获得更精准焊接效果，减轻操作员劳动强度，焊接时可精准并随时控制焊接压力、焊接速度、行程大小，特别适用于需精准控制的锂电池焊接；同时，通过单片机智能控制，实现自动进行焊接动作，有效降低人力资源成本。

Claims (7)

1.一种智能电动式电阻焊机施焊机构，包括安装平台（1）、与安装平台（1）固定连接的施焊组件，其特征在于：所述施焊组件包括固定机架（3）、垂直动作施焊端、控制电路板（5），所述垂直动作施焊端包括电机（6）、通过电机（6）带动进行上下动作的点焊结构（7），所述电机（6）通过线路与控制电路板（5）连接，所述控制电路板（5）设有可通过检测电机（6）功率信号进行控制点焊压力的微处理器MCU，所述点焊结构（7）包括与电机（6）固定连接的连接体（71）、对连接体（71）移动进行导向的导向轴（72）、与连接体（71）连接的焊头（73），所述焊头（73）上固定设置焊针（74），所述导向轴（72）固定设置于固定机架（3）内并与电机（6）连接，所述电机（6）末端固定设置螺杆（61），所述固定机架（3）上固定设置与螺杆（61）相配合的螺母（62）。

2.根据权利要求1所述一种智能电动式电阻焊机施焊机构，其特征在于：所述焊头（73）一端固定连接焊头连接杆（75），所述连接体（71）内设有与焊头连接杆（75）相对应的连接孔（711），所述点焊结构（7）还包括调节焊针（74）平衡度的焊针平衡调节组件（76）。

3.根据权利要求2所述一种智能电动式电阻焊机施焊机构，其特征在于：所述连接体（71）内还设有第二弹簧（712）、设置于第二弹簧（712）末端的限位球（713），所述焊头连接杆（75）设有与限位球（713）相对应的凹槽（751）。

4.根据权利要求2所述一种智能电动式电阻焊机施焊机构，其特征在于：所述焊针平衡调节组件（76）包括与连接体（71）丝接的焊针平衡调节器（761）、防冲击缓冲器（762）、套于焊头连接杆（75）外表面的第一弹簧（763），所述防冲击缓冲器（762）与焊针平衡调节器（761）、焊头连接杆（75）均抵触，所述第一弹簧（763）与连接体（71）抵触。

5.根据权利要求1所述一种智能电动式电阻焊机施焊机构，其特征在于：所述施焊组件还包括检测垂直动作施焊端移动位置的位置检测单元（8），所述位置检测单元（8）包括与控制电路板（5）连接的位置霍尔传感器（81）、设置于点焊结构（7）上的感应磁片（82）。

6.根据权利要求1所述一种智能电动式电阻焊机施焊机构，其特征在于：所述导向轴（72）包括两端与固定机架（3）固定连接的直线光轴（721）、套于直线光轴（721）外表并与电机（6）固定连接的直线轴承（722）。

7.一种基于权利要求4所述智能电动式电阻焊机施焊机构的控制系统，其特征在于：包括以下控制工艺，微处理器MCU接收来自各个元件的信号，并控制电机（6）反转或正转进行控制点焊结构（7）上下动作进行点焊操作，所述微处理器MCU接收来自各个元件的信号，进行信号处理后，微处理器MCU发送信号到焊接速度调节器、压力调节器，焊接速度调节器、压力调节器传输信号至电机正反转换向器，电机正反转换向器传输信号并控制电机（6）、螺杆（61），调节防冲击缓冲器（762）后，信号传输至点焊结构（7）并对焊件进行焊接工作，所述微处理器MCU对电机（6）功率进行检测并对电机（6）进行对应控制。

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