CN109773320A - 电极轮换焊接装置及电阻点焊设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电极轮换焊接装置及电阻点焊设备，该电极轮换焊接装置具有可靠近或远离金属焊接工件组的接头的第一电极臂与第二电极臂，第一电极臂设有一第一电极，电极轮换焊接装置还包含一电极轮换模块，其设置于第二电极臂并具有一转动单元及多个第二电极，转动单元可驱动多个第二电极使各第二电极轮换至一工作位置；第一电极臂与第二电极臂可相互靠近，使第一电极与位于工作位置的第二电极分别接触并加压接头表面并对第一电极与位于工作位置的第二电极导通电流进行电阻焊接；本发明可延缓电极沾粘问题的发生，使焊接过程中固定周期内完成焊点数目增加，降低电阻点焊设备停机更换或清洁电极的频率，从而减少操作人力成本，并能大幅提高产能。

Description

电极轮换焊接装置及电阻点焊设备

技术领域

本发明是有关于一种焊接装置及电阻点焊设备，尤其是指一种电极轮换焊接装置及电阻点焊设备。

背景技术

电阻点焊(Resistance Spot Welding, RSW)适合应用于汽车车身焊装，包括车架，地板，侧围，车门及车身总成结合等的装配焊接，在装焊生产过程中大量采用了电阻点焊工艺。据统计每辆汽车车身上，大约有3000〜4000个电阻点焊焊点。在汽车车身装焊工艺中，点焊工艺仍处于主导地位，电阻点焊技术的应用实现了汽车车身制造的量产化与自动化。

请参照图1及图2A～图2E所示。一般金属焊件(W1、W2)组合成接头J后，通过已知电阻点焊设备1上的两个不同位置的电极(11、12)对该接头J施加压力F，利用电流通过接头J的接触面及邻近区域产生的电阻热，使接头J处的金属焊件(W1、W2)产生熔融M，进而形成焊点WN，遂行焊接的方法称为电阻焊。一般电阻焊接可加工于铝对铝、铝对钢等板材的接合，然而，铝合金是属于焊接困难较高的金属，其主因为由于铝材在某些性质上异于钢材所致，因此影响铝合金焊接性的各项性质主要有表面覆有致密氧化膜、热传导系数约为钢材的3～4倍、合金元素易熔融挥发、熔融的铝极易吸附氢气、铝合金于高温下其强度较低、比重小、热膨胀系数约为钢材的两倍。因此传统电阻点焊加工铝合金的过程中，其电阻点焊设备的电极沾粘特别明显，一但电极产生沾粘，则该机台必须停机更换电极头，这将严重影响连续生产进程，造成较大的损失。

目前有厂商针对容易沾粘的电极的表面进行处理，例如美国US 20080078749 A1专利文献，该专利对电极端面制成同心圆形脊或凹槽的造形，以进一步改良电极端面与工件的接触性，该造形设计也是一种纹理图案，可以在因电极沾粘重新修整以进行连续焊接操作时，非常快速地恢复电极表面。但此造形设计在本质上，仍是同一电极对工件连续点焊，因此虽有造形电极端面，仍只能稍稍延缓电极沾粘速度。

发明内容

本发明目的在于应用一具有电极轮换模块的电极轮换焊接装置，使多个电极在焊接过程中不断变换，以延长在批次连续电阻点焊过程中（即在电极沾粘至需要更换前），可进行更多的焊点加工。本发明的又一目的在于提供具有电极轮换焊接装置的电阻点焊设备。

为达成上述电极轮换焊接装置的目的，本发明提供的技术手段为一种电极轮换焊接装置，其结构包含：一第一电极，是可启闭地电性耦接至一电流；一电极轮换模块，是具有一转动单元，该转动单元设有多个电极握持部，且每个电极握持部可经由该转动单元的驱动而轮换至一工作位置；多个第二电极，是分别对应设置于每个电极握持部上，且在该工作位置的电极握持部的该第二电极是可启闭地电性耦接至该电流；第一电极臂与第二电极臂相互靠近时，该第一电极与该第二电极可分别接触并加压于金属焊接工件组的接头的表面，继而导通该第一、二电极电流后，使该电流通过该接头，并在其接触面及邻近区域产生电阻热以进行该接头的焊接。

在一实施形态中，该转动单元包含一个以一枢轴枢设于该第二电极臂的转盘，该转盘以该枢轴中心向外呈放射状设置多个该电极握持部，当该转盘转动一角度时，可使每个电极握持部轮流对应转至该工作位置。

在一实施形态中，该第一电极与该第二电极为柱状电极。

在一实施形态中，该第一电极是通过组装于该第一电极臂的一电极握持部设置于该第一电极臂，且该第一电极是通过该电极握持部连接该电流；该些第二电极是通过该些电极握持部连接该电流。

在一实施形态中，该转盘的该些电极握持部是全周均等角度分布。

在一实施形态中，各该第二电极的柱状电极接触该接头的电极端面直径为4～7mm，且误差值在±10％之内；该第一电极与位于该工作位置的该第二电极是分别接触并加压于该接头的上下表面，且该第一电极的轴心的轴向延长线与位于该工作位置的该第二电极的轴心的轴向延长线平行且两条轴心的轴向延长线之间的距离小于0.5mm；位于该工作位置的该第二电极轴心的轴向延长线与第二电极的柱状电极接触并加压的该接头表面的垂直线之间的倾斜角度不超过5度。

为达成上述电阻点焊设备的目的，本发明提供的技术手段为一种包含前述的电极轮换焊接装置的电阻点焊设备。

本发明的特点在于：本发明架构于传统电阻点焊焊接装置上，仅改变电极部位形成电极轮换模块，与目前解决轻量化金属接合的方案相比较，无论在体积与机构方面，均可提供更简便的设计，降低设备投资成本，达成功效相同的效益；本发明利用电极轮换模块，克服铝合金焊接过程中，延缓电极容易沾粘的问题，使焊接过程中固定周期的可完成的焊点数目得以增加，有助于降低电阻点焊设备停机更换或清洁电极沾粘的频率，电阻焊接节省生产时间与成本，制程施工过程中时间平均为2～3秒/点，接合速度快速，如配合自动化产线，除可减少操作人力成本外，也能大幅提高产能。

附图说明

图1为已知技术的电阻焊接设备侧面示意图；

图2A～2E为已知技术的电阻焊接流程状态示意图；

图3为本发明一实施例的具有电极轮换焊接装置的电阻焊接设备的侧面示意图；

图4为本发明一实施例的电极轮换焊接装置的前视示意图；

图5为本发明一实施例的电极轮换焊接装置的第二电极与接头表面的接触面积范围示意图；

图6为本发明一实施例的电极轮换焊接装置的第二电极与第一电极的轴心的轴向延长线不共线的示意图；

图7为本发明一实施例的电极轮换焊接装置的第二电极与接头表面的垂直线之间的倾斜角度范围示意图。

附图中的符号说明：

1 已知电阻点焊设备；11、12 电极；2 电阻点焊设备；21 电极轮换焊接装置；211 第一电极；2111 电极握持部；212 电极轮换模块；2121 转动单元；21211 转盘；21212 枢轴；2122 第二电极；2123 工作位置；2124 电极握持部；3 金属焊接工件组；A1 第一电极臂；A2第二电极臂；D 直径；E 电流；F 压力；I 倾斜角度；M 熔融；J 接头；O 距离；W1、W2 金属焊件；WN 焊点；X1 第一电极轴心；X2、X2’ 第二电极轴心。

具体实施方式

现配合图式将本发明实施例详细说明如下，其所附图式主要为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此在该些图式中仅标示与本发明有关的组件，且所显示的组件并非以实施时的数目、形状、尺寸比例等加以绘制，其实际实施时的规格尺寸实为一种选择性的设计，且其组件布局形态有可能更为复杂。

首先请参照图3、图4所示。图3、图4的实施例中的电极轮换焊接装置21是可应用于电阻点焊设备2，该电极轮换焊接装置21具有可靠近和远离待接合的金属焊接工件组3的接头J的第一电极臂A1与第二电极臂A2，该第一电极臂A1设有一第一电极211，其是可启闭地电性耦接至一电流E（该第一电极211可通过组装于该第一电极臂A1的一电极握持部2111设置于该第一电极臂A1之上，以便于拆换），该金属焊接工件组3是由至少两个金属焊件(W1、W2)组成。该电极轮换焊接装置21包含一电极轮换模块212，其是设置于该第二电极臂A2，其具有一转动单元2121及多个第二电极2122，该转动单元2121可驱动该多个第二电极2122而使各第二电极2122轮换至一工作位置2123；该第一电极臂A1与该第二电极臂A2可相互靠近，使该第一电极211与位于该工作位置2123的该第二电极2122分别接触并加压于该接头J的表面。

请再参照图4所示，上述实施例的该转动单元2121可包含一转盘21211，该转盘21211以一枢轴21212枢设于该第二电极臂A2，并以该枢轴21212中心点向外呈放射状设置多个用以固定该些第二电极2122的电极握持部2124，以便于拆换该些第二电极2122。

依上述构件，当该第一电极臂A1与该第二电极臂A2相互靠近时，该第一电极211与位于该工作位置2123的该第二电极2122可分别接触并加压于该接头J的表面，继而导通该第一电极211与位于该工作位置2123的该第二电极2122电流后，使该电流E通过该接头J，并在其接触面及邻近区域产生电阻热在两个金属焊件(W1、W2)的该接头J形成一焊点后，该第一电极臂A1与该第二电极臂A2相互远离，并以该转动单元2121转动该转盘21211，以使该转盘21211上的下个第二电极2122进到该工作位置2123，进行下个焊点的点焊作业。

再请参照图3及图4所示，在一实施例中，该转动单元2121包含一转盘21211，该转盘21211以一枢轴21212枢设于该第二电极臂A2，并以该枢轴21212中心向外呈放射状设置多个该第二电极2122，当该转盘21211转动一特定角度（该特定角度即是对应于该转盘21211上的两个第二电极之间的夹角角度）时，可使每个电极握持部2124轮流对应转至该工作位置2123，进行点焊。在一实施例中，该转盘21211的该些第二电极2122是以该转盘21211的全周均等角度分布。

当然，上述该转盘21211转动一特定角度的驱动结构，可应用诸如齿轮组及伺服马达组等本发明技术领域熟悉的机构设计，在此自不赘述。

在一实施例中，上述的该第一电极211与该些第二电极2122较佳为柱状电极，但不以此为限。

在一实施例中，该第二电极2122是通过该些电极握持部2124连接该电流E。

如图5所示，在一实施例中，该第二电极2122的柱状电极的接触该接头J（由金属焊件W1、W2所组成的搭接接头）的电极端面直径D为4～7mm，且误差值在±10％之内。

如图6所示，在一实施例中，该第一电极211与位于工作位置2123的该第二电极2122是分别接触并加压于该接头J（由金属焊件W1、W2所组成的搭接的接头J）的相异位置（如上、下表面），且该第一电极轴心X1的轴向延长线与位于工作位置的该第二电极轴心X2的轴向延长线平行且两条轴心的轴向延长线之间的距离小于0.5mm。

如图7所示，在一实施例中，该第二电极轴心X2与其接触并加压的该接头J（由金属焊件W1、W2所组成的搭接接头）的表面保持垂直或倾斜的该第二电极轴心X2’的轴向延长线与该接头J的表面的垂直线之间的倾斜角度I不超过5度的范围。

另外，如图3所示，本发明另一实施例为包含前述的电极轮换焊接装置21的电阻点焊设备2。

上述实施形态仅例示性说明本发明的原理、特点及其功效，并非用以限制本发明的可实施范畴，任何熟知此项技艺的人士均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施形态进行修饰与改变。任何运用本发明所揭示内容而完成的等效改变及修饰，均仍应为所附的申请专利范围所涵盖。因此，本发明的权利保护范围，应如申请专利范围所列。

Claims (10)

1.一种电极轮换焊接装置，具有靠近或远离金属焊接工件组的接头的第一电极臂与第二电极臂，所述第一电极臂设有一第一电极，其特征在于，所述电极轮换焊接装置包含：

一电极轮换模块，设置于所述第二电极臂，所述电极轮换模块具有一转动单元及多个第二电极，所述转动单元驱动所述多个第二电极而使各第二电极轮换至一工作位置；所述第一电极臂与所述第二电极臂相互靠近，使所述第一电极与位于所述工作位置的所述第二电极分别接触并加压于所述接头的表面。

2.如权利要求1所述的电极轮换焊接装置，其特征在于，其中，所述转动单元包含一转盘，所述转盘以一枢轴枢设于所述第二电极臂，并以所述枢轴中心向外呈放射状设置多个用以固定所述多个第二电极的电极握持部。

3.如权利要求1所述的电极轮换焊接装置，其特征在于，其中，所述第一电极与所述多个第二电极为柱状电极。

4.如权利要求1所述的电极轮换焊接装置，其特征在于，其中，所述第一电极是通过组装于所述第一电极臂的一电极握持部设置于所述第一电极臂。

5.如权利要求2所述的电极轮换焊接装置，其特征在于，其中，所述多个第二电极是通过所述多个电极握持部连接电流。

6.如权利要求2所述的电极轮换焊接装置，其特征在于，其中，所述转盘的所述多个第二电极是全周均等角度分布。

7.如权利要求3所述的电极轮换焊接装置，其特征在于，其中，各所述第二电极的柱状电极接触所述接头的电极端面直径为4～7mm。

8.如权利要求3所述的电极轮换焊接装置，其特征在于，其中，所述第一电极与位于所述工作位置的所述第二电极是分别接触并加压于所述接头的相异位置的表面，且所述第一电极的轴心的轴向延长线与位于所述工作位置的所述第二电极的轴心的轴向延长线平行且两条轴心的轴向延长线之间的距离小于0.5mm。

9.如权利要求3所述的电极轮换焊接装置，其特征在于，其中，位于所述工作位置的所述第二电极轴心的轴向延长线与第二电极的柱状电极接触并加压的所述接头表面的垂直线之间的倾斜角度不超过5度。

10.一种包含如权利要求1所述的电极轮换焊接装置的电阻点焊设备。