CN109570720B - 用于铝合金电阻点焊焊枪的压力监控系统及监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于铝合金电阻点焊焊枪的压力监控系统及监控方法，其中，方法包括以下步骤：在铝合金电阻点焊焊枪通过电极臂对铝合金板施加压力时，实时获取电极臂的应变信号；将应变信号进行信号放大处理；将放大处理后的应变信号转换为铝合金电阻点焊焊枪对铝合金板施加的压力信号；根据压力信号对铝合金电阻点焊焊枪的压力输出进行控制。本发明通过变式压力传感器实时获取铝合金电阻点焊焊枪的应变信号，并通过应变信号控制铝合金电阻点焊焊枪的输出压力，确保对于整个铝合金电阻点焊焊接过程的精确监控，避免凝固过程中会产生收缩裂纹以及氢化现象，进而保证整个铝合金电阻点焊焊接过程的质量，可广泛应用于焊接控制技术领域。

Description

用于铝合金电阻点焊焊枪的压力监控系统及监控方法

技术领域

本发明涉及焊接控制技术领域，尤其涉及一种用于铝合金电阻点焊焊枪的压力监控系统及监控方法。

背景技术

在传统的汽车车身的制造上，各种各样的钢材被应用于车身的制造。使用钢材作为汽车车身材料固然有不少好处，但是由于钢材本身密度较大，导致了传统汽车的能耗以及相应的环境污染比较严重。特别是随着全球性的能源短缺以及日益严重的环境污染，汽车车身的轻量化是其中非常重要的一个既能够减少能耗同时减少环境污染的重要途径。纵观所有的材料，铝合金材料是实现汽车车身轻量化的性价比高的材料。由于铝合金的密度是普通钢材的1/3,采用铝合金材料制造汽车车身，在保证具有与钢同样强度和刚度的前提下，车身重量可减少30％到50％，同时可以减少相应的燃油消耗和环境污染。

目前，在汽车行业，铝合金板材已经开始应用于车身板件。铝合金的电阻点焊也开始应用。在铝合金电阻点焊过程中，铝合金熔融之后，由于焊枪的压力有波动，凝固过程中会产生收缩裂纹以及氢化现象。在两个现象影响下，铝合金电阻点焊最终形成的焊点的强度会有比较大的影响，产生强度不够的情况。为了避免以上的情况，电阻点焊焊枪的压力需要准确并且稳定的保持。实际生产过程，因为工厂外部环境的变化，铝合金电阻点焊焊枪的焊接压力会出现波动，为了最小化的降低波动影响。我们需要采用对铝合金电阻点焊焊枪的压力进行实时监控，确保压力稳定进而确保铝合金电阻点焊焊点的最终质量，但现在尚没有一种用于监控铝合金电阻点焊焊枪的压力的系统。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种监控铝合金电阻点焊焊枪的压力的系统

本发明的另一目的是提供一种监控铝合金电阻点焊焊枪的压力的方法。

本发明所采用的技术方案是：

用于铝合金电阻点焊焊枪的压力监控系统，包括应变式压力传感器、信号放大器、信号处理器和焊接控制器，所述应变式压力传感器安装在铝合金电阻点焊焊枪的电极臂上，所述应变式压力传感器通过信号放大器与信号处理器连接，所述信号处理器与焊接控制器连接；

所述应变式压力传感器用于采集电极臂的应变信号；

所述信号处理器用于将接收到的应变信号转换为铝合金电阻点焊焊枪对铝合金板施加的压力信号，并将压力信号发送至焊接控制器；

所述焊接控制器用于根据压力信号对铝合金电阻点焊焊枪的压力输出进行控制。

进一步，所述应变式压力传感器采用高精度绝缘的应变式压力传感器。

进一步，所述应变式压力传感器安装在电极臂的中部位置。

进一步，还包括信号电缆，所述应变式压力传感器与信号放大器通过信号电缆进行连接。

进一步，所述铝合金电阻点焊焊枪内设有变压器，所述变压器与焊接控制器连接。

本发明所采用的另一技术方案是：

用于铝合金电阻点焊焊枪的压力监控方法，包括以下步骤：

S1、在铝合金电阻点焊焊枪通过电极臂对铝合金板施加压力时，实时获取电极臂的应变信号；

S2、将应变信号进行信号放大处理；

S3、将放大处理后的应变信号转换为铝合金电阻点焊焊枪对铝合金板施加的压力信号；

S4、根据压力信号对铝合金电阻点焊焊枪的压力输出进行控制。

进一步，所述步骤S4，具体为：

判断压力信号是否符合要求，若符合要求，则继续保持铝合金电阻点焊焊枪的压力输出，直到焊接完成；反之，根据压力信号调整铝合金电阻点焊焊枪的压力输出，直到压力信号符合要求后，保持铝合金电阻点焊焊枪的压力输出，直到焊接完成。

进一步，在步骤S1前还包括以下步骤：

控制铝合金电阻点焊焊枪移动至焊接位置后，对铝合金板施加压力；

控制铝合金电阻点焊焊枪对铝合金板进行通电，以使铝合金板进入熔融状态；

控制铝合金电阻点焊焊枪停止通电，并通过电极臂对铝合金板保持施加压力，以使铝合金板冷却并凝固形成焊点焊核。

进一步，所述控制铝合金电阻点焊焊枪对铝合金板进行通电的步骤，具体为：

控制铝合金电阻点焊焊枪中的变压器对铝合金板输出电流，以使铝合金板产生热量。

进一步，还包括对变式压力传感器的进行预处理的步骤，具体为：

安装变式压力传感器后，判断铝合金电阻点焊焊枪产生的高电流是否影响变式压力传感器的检测精度，并在判定影响检测精度时，更换变式压力传感器的安装位置，直到变式压力传感器的检测精度不受高电流影响。

本发明的有益效果是：本发明通过变式压力传感器实时获取铝合金电阻点焊焊枪的应变信号，并通过应变信号控制铝合金电阻点焊焊枪的输出压力，确保对于整个铝合金电阻点焊焊接过程的精确监控，避免凝固过程中会产生收缩裂纹以及氢化现象，进而保证整个铝合金电阻点焊焊接过程的质量。

附图说明

图1是本发明用于铝合金电阻点焊焊枪的压力监控系统的结构框图；

图2是电极臂的局部图；

图3是本发明用于铝合金电阻点焊焊枪的压力监控方法的步骤流程图。

具体实施方式

实施例一

如图1所示，用于铝合金电阻点焊焊枪的压力监控系统，包括应变式压力传感器、信号放大器、信号处理器和焊接控制器，所述应变式压力传感器安装在铝合金电阻点焊焊枪的电极臂上，所述应变式压力传感器通过信号放大器与信号处理器连接，所述信号处理器与焊接控制器连接；

所述应变式压力传感器用于采集电极臂的应变信号；

所述信号处理器用于将接收到的应变信号转换为铝合金电阻点焊焊枪对铝合金板施加的压力信号，并将压力信号发送至焊接控制器；

所述焊接控制器用于根据压力信号对铝合金电阻点焊焊枪的压力输出进行控制。

上述系统的工作原理为：当铝合金板进入熔融状态后，进入冷却时，铝合金电阻点焊焊枪需要对铝合金板施加一个稳定的压力，避免凝固过程中会产生收缩裂纹以及氢化现象。由于铝合金电阻点焊焊枪工作时，产生高电流和高温，所以采用一般的压力传感器根本实现不了铝合金电阻点焊焊枪的压力监控。本方案，采用应变式压力传感器设置在电极臂上，并采集电极臂上的应变信号，并根据应变信号获得铝合金电阻点焊焊枪对铝合金板施加的压力信号，从而实现对铝合金电阻点焊焊枪的输出压力进行精确控制，保证整个铝合金电阻点焊焊接过程的质量。

进一步作为优选的实施方式，所述应变式压力传感器采用高精度绝缘的应变式压力传感器。由于铝合金电阻点焊焊枪的工作时会产生高电流，故采用高精度绝缘的应变式压力传感器避免高电流对传感器的影响。

参照图2，进一步作为优选的实施方式，所述应变式压力传感器1安装在电极臂2的中部位置。感应电极臂2上的应变信号，需要挑选一个比较合适的位置，这样才能得到一个合理的应变量。在本实施例中，将应变式压力传感器1安装在电极臂2的中部位置，因为中部位置的应变量更加大，提高的感应的灵敏度。

进一步作为优选的实施方式，还包括信号电缆，所述应变式压力传感器与信号放大器通过信号电缆进行连接。

所述应变式压力传感器与信号放大器可以采用多种连接方式，比如采用无线连接；本实施例中，应变式压力传感器与信号放大器采用信号电缆进行连接，如此可以避免高电流对信号传输的影响。

进一步作为优选的实施方式，所述铝合金电阻点焊焊枪内设有变压器，所述变压器与焊接控制器连接。焊接控制器通过控制变压器输出高电流。

通过上述系统确保对于整个铝合金电阻点焊焊接过程的精确监控，避免凝固过程中会产生收缩裂纹以及氢化现象，进而保证整个铝合金电阻点焊焊接过程的质量。而且该系统成本低且易于实现，适合大多铝合金电阻点焊焊接的控制。

实施例二

如图3所示，用于铝合金电阻点焊焊枪的压力监控方法，包括以下步骤：

A1、控制铝合金电阻点焊焊枪移动至焊接位置后，对铝合金板施加压力。

A2、控制铝合金电阻点焊焊枪对铝合金板进行通电，以使铝合金板进入熔融状态。

A3、控制铝合金电阻点焊焊枪停止通电，并通过电极臂对铝合金板保持施加压力，以使铝合金板冷却并凝固形成焊点焊核。

A4、在铝合金电阻点焊焊枪通过电极臂对铝合金板施加压力时，实时获取电极臂的应变信号。

A5、将应变信号进行信号放大处理。

A6、将放大处理后的应变信号转换为铝合金电阻点焊焊枪对铝合金板施加的压力信号。

A7、根据压力信号对铝合金电阻点焊焊枪的压力输出进行控制。

其中，步骤A7具体为：判断压力信号是否符合要求，若符合要求，则继续保持铝合金电阻点焊焊枪的压力输出，直到焊接完成；反之，根据压力信号调整铝合金电阻点焊焊枪的压力输出，直到压力信号符合要求后，保持铝合金电阻点焊焊枪的压力输出，直到焊接完成。

上述方法的工作原理为：首先，铝合金电阻点焊焊接开始，铝合金电阻点焊焊枪运行到焊接位置，动电极运行到位。第二步，铝合金电阻点焊焊枪开始进行压力加压。第三步，焊接控制器进行控制通电，焊接控制通过控制铝合金电阻点焊焊枪中的变压器进行通电过程。第四步，在焊接电流通过板材以及焦耳定律的作用下，铝合金板材进入熔融状态。第五步，焊接控制器停止通电操作。第六步，铝合金板材开始冷却，进而板材凝固形成焊点焊核。第七步，在第六步进行的过程中，铝合金电阻点焊焊枪一直保持焊接压力加压。在这个加压压力作用下，铝合金电阻点焊焊枪电极臂2产生应变。第八步，在铝合金电阻点焊焊枪电极臂2产生应变的时候，高精度绝缘应变式压力传感器1产生应变信号。该应变信号通过信号电缆传导至信号放大器。第九步，信号放大器对该应变信号进行放大处理，之后传导给信号处理器。第十步，信号处理器对经过放大后的应变信号进行处理，产生对应的压力信号，之后将这个压力信号传导给焊接控制器。第十一步，焊接控制器对收到的压力信号进行处理、检测以及监控判断，确认压力信号是否准确和稳定。如果信号准确并且稳定，焊接进行至最终结束。如果该信号不准确或者不稳定，存在波动会影响铝合金电阻点焊焊点最终的形成质量。那么，就会传导一个控制信号给铝合金电阻点焊焊枪。第十二步，铝合金电阻点焊焊枪调节并且稳定焊接压力。直至焊接控制器判断过程是合格的。直至铝合金电阻点焊焊接完成。之后，开始下一个焊点的焊接工作流程。

通过上述方法确保对于整个铝合金电阻点焊焊接过程的精确监控，避免凝固过程中会产生收缩裂纹以及氢化现象，进而保证整个铝合金电阻点焊焊接过程的质量。而且本方法控制简单，适用于大多铝合金电阻点焊焊接的控制。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (6)

1.用于铝合金电阻点焊焊枪的压力监控系统，其特征在于，包括应变式压力传感器、信号放大器、信号处理器和焊接控制器，所述应变式压力传感器安装在铝合金电阻点焊焊枪的电极臂上，所述应变式压力传感器通过信号放大器与信号处理器连接，所述信号处理器与焊接控制器连接；

所述应变式压力传感器用于采集电极臂的应变信号；

所述信号处理器用于将接收到的应变信号转换为铝合金电阻点焊焊枪对铝合金板施加的压力信号，并将压力信号发送至焊接控制器；

所述焊接控制器用于根据压力信号对铝合金电阻点焊焊枪的压力输出进行控制；

还包括信号电缆，所述应变式压力传感器与信号放大器通过信号电缆进行连接；

所述铝合金电阻点焊焊枪内设有变压器。

2.根据权利要求1所述的用于铝合金电阻点焊焊枪的压力监控系统，其特征在于，所述应变式压力传感器采用高精度绝缘的应变式压力传感器。

3.根据权利要求2所述的用于铝合金电阻点焊焊枪的压力监控系统，其特征在于，所述应变式压力传感器安装在电极臂的中部位置。

4.用于铝合金电阻点焊焊枪的压力监控方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在铝合金电阻点焊焊枪通过电极臂对铝合金板施加压力时，实时获取电极臂的应变信号；

S2、将应变信号进行信号放大处理；

S3、将放大处理后的应变信号转换为铝合金电阻点焊焊枪对铝合金板施加的压力信号；

S4、根据压力信号对铝合金电阻点焊焊枪的压力输出进行控制；

所述步骤S4，具体为：

判断压力信号是否符合要求，若符合要求，则继续保持铝合金电阻点焊焊枪的压力输出，直到焊接完成；反之，根据压力信号调整铝合金电阻点焊焊枪的压力输出，直到压力信号符合要求后，保持铝合金电阻点焊焊枪的压力输出，直到焊接完成。

5.根据权利要求4所述的用于铝合金电阻点焊焊枪的压力监控方法，其特征在于，在步骤S1前还包括以下步骤：

控制铝合金电阻点焊焊枪移动至焊接位置后，对铝合金板施加压力；

控制铝合金电阻点焊焊枪对铝合金板进行通电，以使铝合金板进入熔融状态；

控制铝合金电阻点焊焊枪停止通电，并通过电极臂对铝合金板保持施加压力，以使铝合金板冷却并凝固形成焊点焊核。

6.根据权利要求5所述的用于铝合金电阻点焊焊枪的压力监控方法，其特征在于，所述控制铝合金电阻点焊焊枪对铝合金板进行通电的步骤，具体为：

控制铝合金电阻点焊焊枪中的变压器对铝合金板输出电流，以使铝合金板产生热量。