CN110193654A - 密封垫片点焊焊极夹持器及其测量和补偿方法 - Google Patents
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Abstract
密封垫片点焊焊极夹持器，包括伺服电机，伺服电机的输出端设置有滚珠丝杠螺母副，滚珠丝杠螺母副的前端固定连接推板，推板的上下两端固定设置直线轴承，直线轴承与圆柱轴配合使用，圆周轴的另一端设置电机固定板，电机固定板的另一侧固定设置直线导轨副，推板上下两端还各固定安装有第一安装块，第一安装块上铰接设置连杆，连杆的另一端铰接在第二安装块上，第二安装块被限制在直线导轨副内上下滑动，第二安装块还固定连接焊接座，焊接座上设置焊极。本发明具有以下有益效果：可精确的调节握紧力度，针对不同片数组合的密封垫片，可以通过设定参数准确调节夹持器的焊接力度，保证产品点焊之后的外观质量。
Description
技术领域
本发明属于密封垫片领域，具体涉及密封垫片点焊焊极夹持器及其测量和补偿方法。
背景技术
汽车发动机密封性能的优劣已成为衡量汽车质量的重要标志之一。现有的密封垫片都是通过气缸握紧装置夹紧，人工在做得时候往往会出现多片少片，有时候粘在一起肉眼也很难分辨，最后往往通过检验人员发现产品有多片少片情况，虽然发现了但是因为无法返修也只能报废。
而且金属垫片比较软，多张焊接在一起，首先需要一个力量将他们紧紧靠在一起，再施加电流达到可靠的焊接效果，在人工焊接中，使用气缸的握紧装置，会随着气压的大小而变化握紧力，如果电极帽安装的不好甚至根本碰不到产品，又产生了很多的废品。
另外电极帽是需要定期打磨的，打磨就会导致电极帽的磨损，使其不断变短，如果用气缸握紧装置就无法再夹紧金属垫片。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明提供密封垫片点焊焊极夹持器及其测量和补偿方法，来解决现有的气缸握紧装置会随着气压大小而变化握紧力，会生产夹紧力过大或者碰不到产品的问题。
本发明通过以下技术方案实现。
密封垫片点焊焊极夹持器，包括伺服电机，伺服电机的输出端设置有滚珠丝杠螺母副，滚珠丝杠螺母副的前端固定连接推板，推板的上下两端固定设置直线轴承，直线轴承与圆柱轴配合使用，圆周轴的另一端设置电机固定板，电机固定板的另一侧固定设置直线导轨副，推板上下两端还各固定安装有第一安装块，第一安装块上铰接设置连杆，连杆的另一端铰接在第二安装块上，第二安装块被限制在直线导轨副内上下滑动，第二安装块还固定连接焊接座，焊接座上设置焊极。该设备的动作稳定可靠，重复精度高，不仅代替了人的繁重体力劳动，而且提高了焊接质量，这正是保证产品高质量稳定生产的关键。该点焊机的核心装置是一套精密点焊焊极夹持器，该装置有以下三大优点。1、可智能的测量电极帽之间距离，防止焊接厚度异常现象的出现，遏制了废品的产生，节省了企业的成本；2、可精确的调节握紧力度，针对不同片数组合的密封垫片，可以通过设定参数准确调节夹持器的焊接力度，保证产品点焊之后的外观质量；3、可智能修正由电极帽损耗导致的握紧距离变大，由于被焊密封垫片是薄板件组成的冲压件，刚性差，极易产生不规则的变形，导致工件在夹具中位置不稳定，变化较大。为了获得满意的焊接效果，在夹持器的设计中设计了独特的具有自动补偿功能的智能浮动机构，以弥补电极磨损的自动调整。即伺服电机可根据程序可以灵活多变的控制滚珠丝杠螺母副的输出长度，从而柔性调整夹持器的加紧程度，从而弥补电极磨损后的焊极之间的距离不足的问题。该设计新颖，结构巧妙，性能可靠，完全可以满足发动机密封垫片点焊操作的各种要求。并且动作灵活，故障率低，使用维修方便。
作为优选，第二安装块设置有凸起，直线导轨副上设置有滑槽，凸起限制在滑槽内。
作为优选，焊接座和第二安装块之间还设置有联动板，焊接座、第二安装块和联动板之间通过螺栓固定。
作为优选，伺服电机壳体外设置电机座，滚珠丝杠螺母副设置在电机座内。
密封垫片点焊焊极夹持器的测量方法，包括上下两个连杆，两个连杆包括两个左侧的圆心和两个右侧的圆心，其特征在于，设定一个连杆的左侧圆心和右侧圆心之间的长度为a，设定一个连杆的左侧圆心到右侧圆心的横向直线距离为变量b，变量b是通过伺服电机控制的，随着推板4向右移动，变量b减小；设定一个连杆的右侧圆心到左侧圆形的纵向直线距离为变量c，设定两个连杆的左侧圆心之间的距离为d，设定两个连杆的右侧圆心之间的距离为e，包括以下三个步骤：第一步标定基准三角形：
按照设计时候上下电极帽之间的距离0，来标定一个确定的三角形，这个时候距离d为103.1mm，边长b为68.98mm，边长c通过以下公式计算
c= =79.16mm
第二步标定上下电极0距离时数据：通过第一步标定的三角形来计算出标定状态下，这里需要再引入一个变量k，k为边长b的增量，标定状态下增量k为0，上下焊极的距离公式
第三步确认最终算法，上下电极距离和伺服位置的关系：这里需要增加一个变量m，m为伺服等分变量，当在第一步和第二步标定的时候，等分变量等于0，同时需要引入条件1）伺服系统精度，按照一圈100000等分计算，条件2）丝杆螺距5mm，，最终公式为
上下焊极距离=
密封垫片点焊焊极夹持器的补偿方法，上下电极的夹紧是有2个速度，高速V1和低速V2，焊极先以V1速度相互夹紧到位置1，然后以V2速度行进到设定伺服电机1的设定扭矩，每次打磨后，需要不断通过伺服电机1调整位置1，引入一个定量q，q是上下电极高速夹持停止后为了防止碰撞而设定的安全距离，假定产品的厚度是y，那么高速夹持停止后，上下电极帽的距离应该是q+y。q+y是一个定值，通过每次打磨后空的夹持器的夹持来计算每次打磨掉的距离，假定第一次打磨后空的夹持距离为amm，第二次打磨后夹持距离为a-bmm，每个电极帽磨损了b/2mm，那么原来高速V1行进的位置1到q+y+a，打磨后则位置1行进到q+y+a-b处。
与现有技术相比：可精确的调节握紧力度，针对不同片数组合的密封垫片，可以通过设定参数准确调节夹持器的焊接力度，保证产品点焊之后的外观质量。
附图说明
图1为本发明的结构示意图之一。
图2为本发明的结构示意图之二。
图3为本发明的测量方法的示意图。
图4为本发明的补偿方法的示意图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式，对本发明做进一步描述。
密封垫片点焊焊极夹持器，包括伺服电机1，所述的伺服电机1的输出端设置有滚珠丝杠螺母副3，所述的滚珠丝杠螺母副3的前端固定连接推板4，所述的推板4的上下两端固定设置直线轴承，所述的直线轴承与圆柱轴5配合使用，所述的圆周轴5的另一端设置电机固定板7，所述的电机固定板7的另一侧固定设置直线导轨副8，所述的推板4上下两端还各固定安装有第一安装块，所述的第一安装块上铰接设置连杆6，所述的连杆6的另一端铰接在第二安装块11上，所述的第二安装块11被限制在直线导轨副8内上下滑动，所述的第二安装块11还固定连接焊接座9，所述的焊接座9上设置焊极10，所述的第二安装块11设置有凸起，所述的直线导轨副8上设置有滑槽，所述的凸起限制在滑槽内，所述的焊接座9和第二安装块11之间还设置有联动板，所述的焊接座9、第二安装块11和联动板之间通过螺栓固定，所述的伺服电机1壳体外设置电机座2，所述的滚珠丝杠螺母副3设置在电机座2内。
在使用过程中，伺服电机1带动滚珠丝杠螺母副3转动，滚珠丝杠螺母副3上设置有螺母，与螺母配合的是推板4，所以把旋转运动变为直线运动，推板4向前，与推板4连接的第一安装块向前移动。
在向前移动过程中，为了保持一定的直线度，直线轴承与圆柱轴5配合使用，第一安装块向前移动的过程中，铰接的连杆6发生相对旋转和相对向前运动，由于连杆6的另一端铰接第二安装块11，第二安装块11在连杆的作用下，向下移动，上下两个第二安装块11相互靠近，第二安装块通过联动板与焊接座9固定连接，此时焊接座9和焊极10做垂直运动，两个焊极10相互靠近。
同样的当伺服电机1带动滚珠丝杠螺母副3反方向转动时，在连杆6的向左移动和旋转过程中，带动上下两个第二安装块11相互远离，就会使得两个焊极相互远离。
第二安装块11在直线导轨副8内上下滑动，由于第二安装块11的凸起，在滑槽内滑动，因此现在了第二安装块11的运动轨迹。
金属垫片比较软，多张焊接在一起，首先需要一个力量将他们紧紧靠在一起，再施加电流达到可靠的焊接效果，在人工焊接中，使用气缸的握紧装置，会随着气压的大小而变化握紧力，如果电极帽安装的不好甚至根本碰不到产品，所以必须要能直接体现两个电极帽之间实际受力状态才能有更可靠的焊接条件，我们对于伺服1进行直接的监控，通过5毫秒一次的当前扭矩反馈，来直观的体现电极帽的受力大小，再通过换算得到相应的握紧力，而且可以根据产品的不同，来设定不同的握紧力。
金属垫片比较软，多张焊接在一起，首先需要一个力量将他们紧紧靠在一起，再施加电流达到可靠的焊接效果，在人工焊接中，使用气缸的握紧装置，会随着气压的大小而变化握紧力，如果电极帽安装的不好甚至根本碰不到产品，所以必须要能直接体现两个电极帽之间实际受力状态才能有更可靠的焊接条件，我们对于伺服1进行直接的监控，通过5毫秒一次的当前扭矩反馈，来直观的体现电极帽的受力大小，再通过换算得到相应的握紧力，而且可以根据产品的不同，来设定不同的握紧力。
密封垫片点焊焊极夹持器的测量方法，包括上下两个连杆6，两个连杆6包括两个左侧的圆心和两个右侧的圆心，其特征在于，设定一个连杆的左侧圆心和右侧圆心之间的长度为a，设定一个连杆的左侧圆心到右侧圆心的横向直线距离为变量b，变量b是通过伺服电机1控制的，随着推板4向右移动，变量b减小；设定一个连杆的右侧圆心到左侧圆形的纵向直线距离为变量c，设定两个连杆的左侧圆心之间的距离为d，设定两个连杆的右侧圆心之间的距离为e，包括以下三个步骤：第一步标定基准三角形：
按照设计时候上下电极帽之间的距离0，来标定一个确定的三角形，这个时候距离d为103.1mm，边长b为68.98mm，边长c通过以下公式计算
c==79.16mm
第二步标定上下电极0距离时数据：通过第一步标定的三角形来计算出标定状态下，这里需要再引入一个变量k，k为边长b的增量，标定状态下增量k为0，上下焊极的距离公式
第三步确认最终算法，上下电极距离和伺服位置的关系：这里需要增加一个变量m，m为伺服等分变量，当在第一步和第二步标定的时候，等分变量等于0，同时需要引入条件1）伺服系统精度，按照一圈100000等分计算，条件2）丝杆螺距5mm，，最终公式为
上下焊极距离=
标定需要在设备出厂时候完成，由于伺服电机为绝对值编码器具有断电保持功能，所以只需标定一次，在设备开机时候会做一个上下电极帽夹紧动作，以确认在上下电极之间没有任何物体时对应的距离，正常工作时候，以这个距离为基础来计算上下电极帽支架的产品厚度。
人工在做得时候往往会出现多片少片，有时候粘在一起肉眼也很难分辨，最后往往通过检验人员发现产品有多片少片情况，虽然发现了但是因为无法返修也只能报废，通过机械结构和算法，我们做到了在焊接之前就知道产品厚度是不是有异常。
焊极10被伺服电机1所带动，伺服电机1先将2个焊极10并拢得到在电极间无任何物品时的伺服位置，通过内部换算把当前位置作为0距离状态。然后以后每次焊接中间有材料时候根据之后的夹紧位置来计算夹紧厚度，从而可以在放电焊接之间就检测出是否存在多片少片的情况。
密封垫片点焊焊极夹持器的补偿方法，上下电极的夹紧是有2个速度，高速V1和低速V2，焊极先以V1速度相互夹紧到位置1，然后以V2速度行进到设定伺服电机1的设定扭矩，每次打磨后，需要不断通过伺服电机1调整位置1，引入一个定量q， q是上下电极高速夹持停止后为了防止碰撞而设定的安全距离，假定产品的厚度是y，那么高速夹持停止后，上下电极帽的距离应该是q+y。q+y是一个定值，通过每次打磨后空的夹持器的夹持来计算每次打磨掉的距离，假定第一次打磨后空的夹持距离为amm，第二次打磨后夹持距离为a-bmm，每个电极帽磨损了b/2mm，那么原来高速V1行进的位置1到q+y+a，打磨后则位置1行进到q+y+a-b处。
电极帽是需要定期打磨的，打磨就会导致电极帽的磨损，使其不断变短，那么每次打磨后测量厚度的数值就会变得不准，在这里引进了一个动作和算法，当电极帽被打磨后，设备会自动重新在无焊接物料情况下握紧焊极并且修正其位置1。
本发明的保护范围包括但不限于以上实施方式，本发明的保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本发明的保护范围。
Claims (6)
1.密封垫片点焊焊极夹持器，其特征在于，包括伺服电机（1），所述的伺服电机（1）的输出端设置有滚珠丝杠螺母副（3），所述的滚珠丝杠螺母副（3）的前端固定连接推板（4），所述的推板（4）的上下两端固定设置直线轴承，所述的直线轴承与圆柱轴（5）配合使用，所述的圆周轴（5）的另一端设置电机固定板（7），所述的电机固定板（7）的另一侧固定设置直线导轨副（8），所述的推板（4）上下两端还各固定安装有第一安装块，所述的第一安装块上铰接设置连杆（6），所述的连杆（6）的另一端铰接在第二安装块（11）上，所述的第二安装块（11）被限制在直线导轨副（8）内上下滑动，所述的第二安装块（11）还固定连接焊接座（9），所述的焊接座（9）上设置焊极（10）。
2.根据权利要求 1 所述的密封垫片点焊焊极夹持器，其特征在于，所述的第二安装块（11）设置有凸起，所述的直线导轨副（8）上设置有滑槽，所述的凸起限制在滑槽内。
3.根据权利要求1 所述的密封垫片点焊焊极夹持器，其特征在于，所述的焊接座（9）和第二安装块（11）之间还设置有联动板，所述的焊接座（9）、第二安装块（11）和联动板之间通过螺栓固定。
4.根据权利要求1 所述的密封垫片点焊焊极夹持器，其特征在于，所述的伺服电机（1）壳体外设置电机座（2），所述的滚珠丝杠螺母副（3）设置在电机座（2）内。
5.根据权利要求1所述的密封垫片点焊焊极夹持器的测量方法，其特征在于，包括上下两个连杆（6），两个连杆（6）包括两个左侧的圆心和两个右侧的圆心，其特征在于，设定一个连杆的左侧圆心和右侧圆心之间的长度为a，设定一个连杆的左侧圆心到右侧圆心的横向直线距离为变量b，变量b是通过伺服电机（1）控制的，随着推板4向右移动，变量b减小；设定一个连杆的右侧圆心到左侧圆形的纵向直线距离为变量c，设定两个连杆的左侧圆心之间的距离为d，设定两个连杆的右侧圆心之间的距离为e，包括以下三个步骤：第一步标定基准三角形：
按照设计时候上下电极帽之间的距离0，来标定一个确定的三角形，这个时候距离d为103.1mm，边长b为68.98mm，边长c通过以下公式计算
c= =79.16mm
第二步标定上下电极0距离时数据：通过第一步标定的三角形来计算出标定状态下，这里需要再引入一个变量k，k为边长b的增量，标定状态下增量k为0，上下焊极的距离公式
第三步确认最终算法，上下电极距离和伺服位置的关系：这里需要增加一个变量m，m为伺服等分变量，当在第一步和第二步标定的时候，等分变量等于0，同时需要引入条件1）伺服系统精度，按照一圈100000等分计算，条件2）丝杆螺距5mm，，最终公式为
上下焊极距离=
。
6.根据权利要求1所述的密封垫片点焊焊极夹持器的补偿方法，其特征在于，上下电极的夹紧是有2个速度，高速V1和低速V2，焊极先以V1速度相互夹紧到位置1，然后以V2速度行进到设定伺服电机1的设定扭矩，每次打磨后，需要不断通过伺服电机1调整位置1，引入一个定量q，q是上下电极高速夹持停止后为了防止碰撞而设定的安全距离，假定产品的厚度是y，那么高速夹持停止后，上下电极帽的距离应该是q+y，q+y是一个定值，通过每次打磨后空的夹持器的夹持来计算每次打磨掉的距离，假定第一次打磨后空的夹持距离为amm，第二次打磨后夹持距离为a-bmm，每个电极帽磨损了b/2mm，那么原来高速V1行进的位置1到q+y+a，打磨后则位置1行进到q+y+a-b处。
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