CN1090070C - 在一种滚缝焊机中产生焊接压力的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

在一滚子缝焊机中，焊接滚(6)由一带有两个弹簧件(10、14)的焊接力可调节装置控制。当焊接滚发生初始偏移时弹簧(10)就已起作用。仅当达到一定的偏移(D)后，另一弹簧(14)开始起作用。通过这种方法焊接质量可明显的改善，尤其是在焊缝的初始阶段。

Description

在一种滚缝焊机中产生焊接压力的方法和装置
本发明涉及一种在带电极滚子的焊机中产生焊接压力的方法。本发明也涉及一种实现这一目的的装置。
在一带电极滚子的焊机中，其中有效电极可以是绕过所述滚子的焊丝电极形式，有时碰巧在具有对接或搭接焊缝的工件，尤其对于推到所述滚子之间的罐状体的初始焊接点处存在未充分熔合。这一问题在现在所能达到的高速传输中特别容易发生。由于焊接滚的惰性，特别是在焊接罐状体时，较大的外部滚子的惰性在一开始时能引起超额的焊接压力，以致于搭接焊缝处的电阻太小，这就导致未熔合。此外在通过这一过程生产罐状体时，甚至当这种罐状体的初始焊接点处于焊道区域时，可能导致形成罐状体上的微小泄漏(尤其是喷雾剂瓶)。可是在焊缝的剩余的区域焊接压力必须达到一足够高的值以便保证在工件插入所述滚子之间时，焊接滚能可靠地通过焊接区并防止焊接滚的过度振动。
所以本发明的根本目的是去除或至少减少在初始焊接点存在的这一问题，同时保证能够沿焊缝正确地进行焊接。
为实现上述目的，本发明提供一种在带有电极滚子的焊机中产生焊接压力的方法，其中，为至少一个电极滚子，安装一弹簧结构，该弹簧结构给所述滚子施加一随滚子的偏移而非均匀变化的力，当偏移量达到一预定值时，力的增长率改变，所述的预定值是可调节的，其特征在于，使弹簧结构的弹簧元件起作用，使得当所述滚子在其偏移行程的第一部分直至到达该预定偏移量之前，第一较软的弹簧元件作为唯一的弹簧装置作用在所述滚子上，当所述偏移量已被超过时，第二较大刚性的弹簧元件附加作用在所述滚子上，所述偏移量的设置应该使得稳定状态的滚焊在进行时两个弹簧元件一起作用在所述滚子上，对工件施加要求的焊接压力。
根据本发明，还提供一种在带有电极滚子的焊机中产生焊接压力的装置，为至少一个电极滚子安装一弹簧结构，该弹簧结构给所述的滚子施加一随滚子的偏移而非均匀变化的力，所述弹簧结构包括多个弹簧元件，其特征在于，所述弹簧元件配置成随着滚子偏移的增加而依次对滚子开始起作用，所述弹簧结构包括一连续作用在滚子上的用于在预定的偏移量之前设定焊接力的第一弹簧件，以及一只在所述滚子已达到一预定的偏移量后而作用在所述滚子上的第二弹簧件，所述的偏移量是可调节的，使得在预定的偏移量以上时两个弹簧元件一起确定用于待焊接工件的要求的焊接力。这就使得当工件的前端到达焊接滚子并开始将所述滚子推开时可以在焊接操作的开始设置一低的焊接压力；如果需要的话，甚至可以能在开始施加的弹簧压力为零，以致有效的焊接压力仅仅是通过与由工件驱使的偏移有关的滚子的惰性来施加的。一旦将工件进一步推进到所述滚子之间，从而使这些滚子发生较大的偏移，焊接力就能增加到其正常水平。结果，一开始时的焊接力小，所以在起始点具有很好的熔合，接着产生一较高的焊接力，此焊接力等于正常施加的焊接力。况且，已经发现当发生一定的偏移后焊接力的增加对于滚子的振动性能具有有益的影响，这又进一步提高了焊缝的质量。
焊接力的变化最好发生在当滚子的偏移达到一预定值时，这一预定值是可以调节的。
最好在搭接焊时，即，被送进到所述滚子之间的工件具有两倍于金属板材厚度的厚度，从低焊接力到高焊接力的转换发生在偏移大约相当于单张金属板材厚度时。
本发明的典型的实施例将参考附图作详细描述，其中：
图1是滚子缝焊机的焊接滚的示意图；
图2是图1所示的弹簧装置的位移/力曲线图。
图1表示呈一罐状体形状的工件插入滚子缝焊机中的焊接滚之间的示意图。滚子缝焊机的结构和操作方式为已知技术，在这里就不作详细描述。在一滚子缝焊机中，焊缝是在两个电极滚之间形成的，在各种情况下，所用有效电极通常是绕过所述滚子的导线。
图1表示焊接罐状体1的装置，该焊接罐状体1是由一厚度为A的薄金属板材形成的一个圆柱体，并且在其焊接区域内，形成一在未焊接情况下厚度为2A的搭接缝3。该滚子缝焊机有两个焊接滚子4和6，下焊接滚子4被设置在下臂5上。下臂5的安装方式是已知的，且在图中没有表示出来。下臂5通常是被弹性安装的，因此焊接滚子4被压向上焊接滚子6。在已知的焊机中，上焊接滚6以一可调节的恒定力压紧在下焊接滚4上。这一调节通常是借助于焊接力弹簧而进行的，所述焊接力弹簧的压力可按需要增加或减小。
图1所示的本发明的实施例也装配一给焊接滚6施加力的弹簧10。这一弹簧10被安装在固定于焊机上的套筒8中，所以该弹簧10被支撑和固定在相应的焊机的上端。上焊接滚6的安装件包括一纵向可移动推杆7，该推杆7带动支撑于弹簧10底端的弹簧板9。焊接滚6的纵向移动引起所述板9的纵向移动，从而压缩或放松弹簧10。这样弹簧10在给滚子6(和工件)施加一焊接力，可通过调节板9或套筒8来改变弹簧10的初始压力，对该焊接力进行设置。
在所示的实施例中，固定于焊机上的一壳体12被安装在套筒8的上方。放置于壳体12内的弹簧件14可同样沿所述推杆7的纵轴方向施加一竖直的力。在所示实施例中，弹簧件14的底端被固定在一缓冲板13中，当弹簧件处于静止状态时所述缓冲板被支撑在壳体12的壁上。所述弹簧件14的上端顶住调节螺钉15，在这一所示的实施例中，通过该调节螺钉15可改变弹簧件的初始压紧力。弹簧件14可以是一象弹簧10一样的螺旋弹簧，也可以例如是一由压缩空气提供弹性作用力的气动弹簧件。当然这也适合于弹簧10，它可同样采用除所描述的螺旋弹簧件以外的一些其它形式的弹性件。
为了纵向调节，可在焊机上安装壳体12以便当焊接滚处于静止状态时，即当上焊接滚6放置在下焊接滚4上且工件还没有插入到所述滚子之间时，可在推杆7的上端和盘13的相对面之间预置一间隙D。壳体12可安装一导向装置，该装置在图中没有表示出来，它允许例如借助一螺钉来纵向调节所述壳体。
当安装有所述弹簧装置的滚子缝焊机工作时，按照本发明，可获得这样的效果，即随着滚子位移的焊接力的非均匀变化。这可以参考图1来作解释，假定图1所示的罐状体被推于焊接滚4和6之间以便可焊接搭接缝3。当这种情况发生时，焊接滚4和6被推开，焊接滚6被纵向向上移动。当发生这一运动时，弹簧10开始作用，并且弹簧10与惯性力的共同作用，初始是焊接滚6本身的惰性，它在罐状体的开始施加一焊接力。一旦上焊接滚6偏移到间隙D已被推杆7占据的位置，且上焊接滚6仍向上运动，推杆7碰到板13。随着进一步的偏移，弹簧件14被压缩，并给推杆7施加一额外的力因此给焊接滚6也施加一额外的力。
这样，一旦焊接滚6的偏移超过数值D，弹簧件10和14的合力开始起作用；然而一开始，只要焊接滚的偏移还没有达到数值D，则仅是弹簧10的力起作用。这就解决了初始焊接点的问题；因为弹簧10可被设计成一很弱的弹簧，仅仅在所述罐状体的初始端施加一小的力，这一力正好能是以保证在焊接操作的初始阶段所述罐状体可靠地在焊接滚之间传输。当通过边缘后焊接滚6的位移变大时，通常是一相对比较刚性的弹簧件的第二弹簧件14开始起作用，且它的弹力和在弹簧件10的弹力上，从而达到其工件所需的焊接力，在所述的实施例中所涉及的工件是搭接缝3。
弹簧件10可被调节到一很小的力，例如大约30daN。当焊接罐状体上的搭接缝时，间隙D最好大约等于单张金属板材的厚度A。这一间隙D例如可在数值A的50-150％的范围内变化或在数值A的70-130％的范围内变化，但在数值A的80-120％的范围更好，数值A的90-110％的范围是最好的。对于其它类型的焊接，例如对于容器体的对焊，间隙值D可采用其它的数值，例如间隙值D可等于金属板材厚度A的一半。
图2是实施例所述的两弹簧系统的弹簧力K相对于偏移W的曲线示意图。当偏移值为A时，在所述实施例中等于间隙D时，弹力按照弹簧件10的弹性系数沿曲线段17增加。当偏移量达到A＝D时，第二弹簧件14的力开始起作用，结果沿线段18增加，在该线段上两个弹簧件10和14的弹力合在一起。在前端后沿焊缝焊接期间，对搭接缝的滚压形成例如1.5A的偏移，对应于构成所需焊接力的总弹力K2。假如直到现在是这种情况，即弹力是由单个弹簧产生的，弹力与偏移的关系曲线将是图2虚线所示的曲线19。从这里可看出在0-A的偏移范围内，单个弹簧在罐状体的前端施加一相对较高的焊接力，这明显地增加了初始点焊接的困难。因此，按照本发明，利用随着偏移的非均匀的变化的弹力很容易地避免了焊接起始点存在的问题。
代之以图1所示的双弹簧的特殊结构，当然也可选择其它的双弹簧结构。例如，可以是一个弹簧放在另一弹簧之内的弹簧结构。也可以用另一种方法，采用具有单一弹簧的这种结构，其中该弹簧具有可变化的螺矩，能产生相同的效果，且弹力非均匀增加。当然也可以提供多于两弹簧，且在它们之间设置间隙。一典型的实施例为，通过省去弹簧10，从而使偏移D时仅仅是弹簧14起作用。弹簧结构仅包括一弹簧14，初始焊接力仅由滚子6和推杆7的惯性力提供，直至偏移量的增加使得弹簧14起作用为止。
已经发现弹力的非均匀变化对于包括弹簧安装的焊接滚6和弹簧安装的焊接滚4的整个系统的振动方式具有有益的影响。通过焊接力随偏移的非均匀变化可使得焊接滚6的过调节和焊接滚4的从动保持较小，而且它对焊缝的焊接质量也具有有益的影响。这是因为在范围A到2A内的弹簧特性曲线18比普通的弹簧特性曲线19陡。
所描述的实施例，滚子6受到随着位移而不均匀变化的弹力作用，也可代之以将滚子4以类似方式支承在弹簧上。但最好是滚子6采用这种支承在弹簧上的方式，因为它更结实一些。两个滚子都承受随位移而非均匀变化的力的情况也是可以的。

Claims (5)

1、一种在带有电极滚子(4，6)的焊机中产生焊接压力的方法，其中，为至少一个电极滚子(6)，安装一弹簧结构(10，14)，该弹簧结构给所述滚子(6)施加一随滚子的偏移而非均匀变化的力，当偏移量(D)达到一预定值时，力的增长率改变，所述的预定值是可调节的，其特征在于，使弹簧结构的弹簧元件(10，14)起作用，使得当所述滚子(6)在其偏移行程的第一部分直至到达该预定偏移量之前，第一较软的弹簧元件(10)作为唯一的弹簧装置作用在所述滚子(6)上，当所述偏移量已被超过时，第二较大刚性的弹簧元件(14)附加作用在所述滚子上，所述偏移量的设置应该使得稳定状态的滚焊在进行时两个弹簧元件(10，14)一起作用在所述滚子上，对工件施加要求的焊接压力。
2、按照权利要求1所述的方法，其特征在于，当焊接一搭接焊缝(3)时，当偏移量(D)大约相当于金属板材的单层厚度(A)之后；力的增长率改变。
3、按照权利要求2所述的方法，其特征在于，力的增长率根据偏移量(D)变化，该偏移量处于金属板材厚度的50％到150％范围内，更好是在金属板材厚度的70％到130％范围内，最好是在金属板材厚度的80％到120％或90％到110％范围内。
4、一种在带有电极滚子(4，6)的焊机中产生焊接压力的装置，为至少一个电极滚子(6)安装一弹簧结构(10，14)，该弹簧结构给所述的滚子(6)施加一随滚子的偏移而非均匀变化的力，所述弹簧结构包括多个弹簧元件(10，14)，其特征在于，所述弹簧元件(10，14)配置成随着滚子偏移的增加而依次对滚子(6)开始起作用，所述弹簧结构包括一连续作用在滚子(6)上的用于在预定的偏移量(D)之前设定焊接力的第一弹簧件(10)，以及一只在所述滚子已达到一预定的偏移量(D)后而作用在所述滚子(6)上的第二弹簧件(14)，所述的偏移量是可调节的，使得在预定的偏移量以上时两个弹簧元件一起确定用于待焊接工件的要求的焊接力。
5、按照权利要求4所述的装置，其特征在于，所述弹簧结构包括一螺旋弹簧(10)和一气动弹簧(14)。
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