CN112975095B - 一种压力电阻焊用浮动焊枪装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于焊接技术领域，特别涉及一种压力电阻焊用浮动焊枪装置。包括壳体、浮动连接座Ⅰ、枪体、浮动连接座Ⅱ及直线驱动机构，其中浮动连接座Ⅰ和浮动连接座Ⅱ可沿水平方向移动地设置于壳体内，直线驱动机构连接在浮动连接座Ⅰ和浮动连接座Ⅱ之间，用于调整浮动连接座Ⅰ和浮动连接座Ⅱ之间的间距，枪体设置于壳体的外侧、且与浮动连接座Ⅰ和浮动连接座Ⅱ连接，从而使枪体沿水平方向可浮动。本发明中枪体零件分别于两个浮动座连接，电极夹紧时，焊枪可沿着电极触点轴线方向浮动，克服位置精度误差，消除垂直工件表面的力。

Description

一种压力电阻焊用浮动焊枪装置

技术领域

本发明属于焊接技术领域，特别涉及一种压力电阻焊用浮动焊枪装置。

背景技术

电阻焊接作为一种全新的焊接方法，发明于十九世纪末，经过几十年的应用发展，在二十世纪二十年代，电阻焊成为一种薄板搭接连接的高效、高质量的焊接连接方法，并在汽车、航空、原子能、家用电器等许多领域获得广泛应用。

近代工业的迅猛发展、新材料、新结构的应用，对电阻焊方法也提出了更高的要求：能量输入更精确、压力大小更精确、焊点质量更高、结构焊接变形更小，传统的电阻焊设备明显无法满足精密结构件的焊接要求，尤其是在薄壁、精密管板束结构件的电阻焊焊接领域，传统的电阻焊焊枪既无法精确控制焊点压紧力的大小，而且也无法消除由于工件装配精度误差、焊枪位置控制精度的误差产生的垂直薄板方向的附加作用力，会发生精密结构件的焊接变形，会造成产品结构尺寸超差而报废。

综上所述，现有电阻焊焊枪在精密薄板件焊接领域的缺点归纳如下：

1)薄板焊点夹持力无法精确调节、控制；

2)由于存在焊点位置误差、焊接位置控制误差，焊枪夹紧时会产生垂直薄板方向的作用力，这个力的作用会使工件发生焊接变形；

3)管板束机构复杂、空间狭小，传统焊枪无法深入结构内部完成焊接操作。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种压力电阻焊用浮动焊枪装置。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种压力电阻焊用浮动焊枪装置，包括壳体、浮动连接座Ⅰ、枪体、浮动连接座Ⅱ及直线驱动机构，其中浮动连接座Ⅰ和浮动连接座Ⅱ可沿水平方向移动地设置于壳体内，所述直线驱动机构连接在浮动连接座Ⅰ和浮动连接座Ⅱ之间，用于调整浮动连接座Ⅰ和浮动连接座Ⅱ之间的间距，所述枪体设置于所述壳体的外侧、且与浮动连接座Ⅰ和浮动连接座Ⅱ连接，从而使所述枪体沿水平方向可浮动。

所述枪体包括外枪体、内枪体及电极触点，其中外枪体的一端与浮动连接座Ⅱ连接，内枪体与外枪体滑动配合，且一端与浮动连接座Ⅰ连接，所述外枪体和所述内枪体的另一端相对应的设有电极触点。

所述外枪体的内壁设有绝缘层。

所述内枪体的一端设有内枪体连接座，所述内枪体连接座与所述浮动连接座Ⅰ连接。

所述直线驱动机构设置于所述浮动连接座Ⅱ上、且输出端与所述浮动连接座Ⅰ连接。

所述浮动连接座Ⅰ上设有与所述直线驱动机构连接的压力传感器。

所述直线驱动机构包括气缸，所述气缸的输出端通过压力传感器连接杆与所述压力传感器连接。

所述气缸通过气缸快速插头与供气管路连接，所述供气管路上设有比例控制阀。

所述壳体内沿水平方向设有浮动导向轴，所述浮动连接座Ⅰ和所述浮动连接座Ⅱ通过直线轴承与所述浮动导向轴连接。

所述浮动导向轴上设有位于所述浮动连接座Ⅰ和所述浮动连接座Ⅱ之间的浮动座定位板。

本发明的优点及有益效果是：

针对传统结构电阻焊焊枪在精密结构件点焊方面存在的不足，本发明的浮动电阻焊枪从三个方面改变结构设计，以解决目前电阻焊枪的缺点。

1)本发明在气缸的气体管路中串联比例控制阀和压力传感器，可以接受PLC控制，精确无极调节气体输出压力大小，即可以精确调节电极触点压力大小；

2)本发明中枪体零件分别于浮动座连接，电极夹紧时，焊枪可沿着电极触点轴线方向浮动，克服位置精度误差，消除垂直工件表面的力；

3)本发明采用内外套管绝缘的伸缩枪体结构，大大优化了焊枪结构、减小枪体大小，适合上述结构件的精密电阻焊操作。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中浮动底座的结构示意图；

图3为本发明中气缸机构的结构示意图；

图4为本发明中枪体的结构示意图；

图5为本发明的工作状态示意图。

图中：1为壳体，2为浮动连接座Ⅰ，3为枪体，301为外枪体，302为内枪体，303为绝缘层，304为内枪体连接座，305为电极触点，4为浮动连接座Ⅱ，5为气缸，6为浮动导向轴，7为压力传感器，8为浮动座定位板，9为直线轴承，10为气缸快速插头，11为压力传感器连接杆，12为骨架产品装夹平台，13为电阻焊接用浮动焊枪，14为骨架产品。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

如图1所示，本发明提供的一种压力电阻焊用浮动焊枪装置，包括壳体1、浮动连接座Ⅰ2、枪体3、浮动连接座Ⅱ4及直线驱动机构，其中浮动连接座Ⅰ2和浮动连接座Ⅱ4可沿水平方向移动地设置于壳体1内，直线驱动机构连接在浮动连接座Ⅰ2和浮动连接座Ⅱ4之间，用于调整浮动连接座Ⅰ2和浮动连接座Ⅱ4之间的间距，枪体3设置于壳体1的外侧、且与浮动连接座Ⅰ2和浮动连接座Ⅱ4连接，从而使枪体3沿水平方向可浮动。

进一步地，壳体1内沿水平方向设有浮动导向轴6，浮动导向轴6的两端装配到壳体1上的安装孔中，前端用连接板和螺钉与壳体1连接固定。

浮动连接座Ⅰ2和浮动连接座Ⅱ4通过内置的直线轴承9装配到浮动导向轴6上，如图2所示。

进一步地，浮动导向轴6上设有位于浮动连接座Ⅰ2和浮动连接座Ⅱ4之间的浮动座定位板8，浮动座定位板8用于浮动连接座Ⅰ2和浮动连接座Ⅱ4靠近时的限位。

进一步地，直线驱动机构设置于浮动连接座Ⅱ4上、且输出端与浮动连接座Ⅰ2连接。

进一步地，浮动连接座Ⅰ2上设有与直线驱动机构连接的压力传感器7，压力传感器7实时反馈电极触点压力值大小，进而可以实现焊点力的大小的调节及力大小的恒定控制，如图2所示。

本发明的实施例中，直线驱动机构包括气缸5，气缸5的输出端通过压力传感器连接杆11与压力传感器7连接，如图3所示。

气缸5也可设置于浮动连接座Ⅰ2上，输出端与浮动连接座Ⅱ4连接，只要实现浮动连接座Ⅰ2和浮动连接座Ⅱ4之间具有相对运动即可。

进一步地，气缸5通过气缸快速插头10与供气管路连接，供气管路上设有比例控制阀。

进一步地浮动座定位板8通过螺钉与壳体1连接固定，当气缸缸杆缩回时，浮动连接座Ⅰ2和浮动连接座Ⅱ4夹紧浮动座定位板8，此时焊枪处于位置锁定状态，不能浮动；当气缸缸杆伸出时，浮动连接座Ⅰ2和浮动连接座Ⅱ4分离，与浮动座定位板8处于非夹紧状体，此时焊枪处于沿着浮动导向轴6的轴线方向浮动状态。

如图4所示，枪体3包括外枪体301、内枪体302及电极触点305，其中外枪体301的一端与浮动连接座Ⅱ4连接；内枪体302与外枪体301滑动配合，且一端与浮动连接座Ⅰ2连接，外枪体301和内枪体302的另一端相对应地设有电极触点305。

进一步地，外枪体301的内壁设有绝缘层303。

本发明的实施例中，外枪体301的内孔涂覆1mm厚树脂绝缘材料，形成绝缘层303。内枪体302插入外枪体301的绝缘层孔内，外枪体连接座或外枪体本身通过螺钉固定连接到浮动连接座Ⅱ4上。内枪体302的一端设有内枪体连接座304，内枪体连接座304通过螺钉固定连接到浮动连接座Ⅰ2上，电极触点5通过螺钉分别连接到内枪体302和外枪体301的端部。

壳体1的材质，优选为铝合金壳体。

本发明的电阻焊用浮动焊枪的应用背景是某栅元管束结构产品的电阻点焊，该产品制造过程中，十余个相同尺寸结构的栅元产品按一定的距离排成整齐一排，二十余根薄壁管按一定的位置分布图穿入栅元对应的孔中，栅元孔两侧有伸出的舌片，与薄壁管圆柱面贴合，产品要求利用电阻点焊的方法在管子圆柱面与舌片间形成牢固的焊点。

栅元是由厚度为0.5-0.8mm的薄板条拼焊完成的，且管子的壁厚为0.5-0.7mm，该产品有一定的结构强度，但结构的整体刚度小，产品的装夹、焊接过程中的受力等都可能引起产品整体的结构变形，且产品结构尺寸要求的精度严格，焊点质量要求高。

图5为某型号密集管束骨架产品管板压力电阻焊接结构件，如图5所示，在骨架产品装夹平台12上设置有某型号骨架产品14，该产品的18根管子在边长240mm的正方形格架内，按一定的位置关系排列分布，管子与管子横向、纵向中心距30mm左右，如此密集排布的管束，传统电阻焊枪根本无法伸入到管束内部进行焊接操作。

本发明的电阻焊接用浮动焊枪13在机器人的控制下，可以平稳准确运动18根管子与任何格架舌片接触的位置，开始执行电阻点焊程序：焊点夹紧-瞬间通电-停止供电-保持夹持压力-形成焊点-释放焊枪电极，完成一个电阻焊焊接程序循环。

焊接质量检测：经检测，焊点质量合格，试样几何尺寸合格。

本发明的电阻焊用浮动焊枪对骨架产品共有550对焊点，完成所有焊点焊接作业的时间约为120分钟左右，实践证明本发明中涉及的浮动焊枪在实际生产中可以高质量、高效率完成产品压力电阻焊焊接作业。

电阻焊焊点质量与电极触点压力、焊接电流大小、焊接通电时间长短等因素有直接关系，其中电极触点压力大小对焊点质量有重要影响，电极压力大会夹扁薄壁管工件，电极压力小不会使管子与舌片接触紧密贴合，影响焊点处电流大小和电流分布形态，最终影响焊点的焊接质量。本发明的电极触点对工件的夹紧力大小可控，且控制精度高，有利于获得质量良好的电阻焊焊点。

本发明的电阻焊用浮动焊枪与传统焊枪的明显区别是压缩气体采用比例阀控制和采用高精度压力传感器实时反馈电极触点压力值大小。这样在实际的焊接操作中可以在0到400N力的范围内任意设置力大小，力的大小控制精度可以达到±2N，具体压力值由压力传感器反馈给系统控制器，进而可以实现焊点力的大小的调节及力大小的恒定控制。传统焊枪压缩空气直接作用气缸，力的大小不可变化，且管道内的气体压力存在大范围波动变化，对焊点质量产生不利的影响

电极触点夹紧后，焊枪处于垂直与工件表面的一定范围内(0-3mm)浮动状态，电极触点对工件不产生力的作用，有利于减小工件整体结构的变形。

综上所述，本发明的电阻焊用浮动焊枪可精确设置、调整、控制电极触点压力大小，有利于提高点焊焊点的质量，焊枪具有正反1.5毫米的浮动范围，消除位置误差对产品结构产生的作用力，有利于减小和控制产品的焊接变形，焊枪结构紧凑，适合于密集管束结构产品的电阻焊焊接。另外，本发明焊枪设计有机器人连接接口，适合机器人焊接操作，可以打幅度提高产品的焊接作业效率。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种压力电阻焊用浮动焊枪装置，其特征在于，包括壳体（1）、浮动连接座Ⅰ（2）、枪体（3）、浮动连接座Ⅱ（4）及直线驱动机构，其中浮动连接座Ⅰ（2）和浮动连接座Ⅱ（4）可沿水平方向移动地设置于壳体（1）内，所述直线驱动机构连接在浮动连接座Ⅰ（2）和浮动连接座Ⅱ（4）之间，用于调整浮动连接座Ⅰ（2）和浮动连接座Ⅱ（4）之间的间距，所述枪体（3）设置于所述壳体（1）的外侧、且与浮动连接座Ⅰ（2）和浮动连接座Ⅱ（4）连接，从而使所述枪体（3）沿水平方向可浮动；

所述枪体（3）包括外枪体（301）、内枪体（302）及电极触点（305），其中外枪体（301）的一端与浮动连接座Ⅱ（4）连接，内枪体（302）与外枪体（301）滑动配合，且一端与浮动连接座Ⅰ（2）连接，所述外枪体（301）和所述内枪体（302）的另一端相对应的设有电极触点（305）；

所述外枪体（301）的内壁设有绝缘层（303）；

所述壳体（1）内沿水平方向设有浮动导向轴（6），所述浮动连接座Ⅰ（2）和所述浮动连接座Ⅱ（4）通过直线轴承（9）与所述浮动导向轴（6）连接；

所述内枪体（302）的一端设有内枪体连接座（304），所述内枪体连接座（304）与所述浮动连接座Ⅰ（2）连接；

所述直线驱动机构设置于所述浮动连接座Ⅱ（4）上、且输出端与所述浮动连接座Ⅰ（2）连接；

所述浮动导向轴（6）上设有位于所述浮动连接座Ⅰ（2）和所述浮动连接座Ⅱ（4）之间的浮动座定位板（8），浮动座定位板（8）通过螺钉与所述壳体（1）固定连接。

2.根据权利要求1所述的压力电阻焊用浮动焊枪装置，其特征在于，所述浮动连接座Ⅰ（2）上设有与所述直线驱动机构连接的压力传感器（7）。

3.根据权利要求2所述的压力电阻焊用浮动焊枪装置，其特征在于，所述直线驱动机构包括气缸（5），所述气缸（5）的输出端通过压力传感器连接杆（11）与所述压力传感器（7）连接。

4.根据权利要求3所述的压力电阻焊用浮动焊枪装置，其特征在于，所述气缸（5）通过气缸快速插头（10）与供气管路连接，所述供气管路上设有比例控制阀。

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