CN114160942B - 一种用于铅酸蓄电池穿壁焊的焊接系统 - Google Patents

一种用于铅酸蓄电池穿壁焊的焊接系统 Download PDF

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Abstract

一种用于铅酸蓄电池穿壁焊的焊接系统，包括机架，所述机架上部等间距竖直设置有三组用于夹持焊钳的穿壁焊装夹机构，所述穿壁焊装夹机构位于所述链式传送带正上方，且与对应的所述夹紧机构纵向对应设置；所述机架上部朝向所述链式传送带的进料端一侧架设有中频直流逆变式焊接电源；所述机架上部位于所述定位机构一侧设置有导电铜排机构，所述导电铜排机构采用同一个中频焊接变压器并联输出三处接电端，每一个接电端与对应的所述焊钳电连接，所述中频焊接变压器与所述中频直流逆变式焊接电源电连接。本发明的中频焊接电源系统，焊接质量更可靠、更稳定，采用一拖三结构，从而节省了两套焊接电源、两套焊接变压器，更加节能。

Description

一种用于铅酸蓄电池穿壁焊的焊接系统
技术领域
本发明属于铅酸蓄电池加工技术领域，特别涉及一种用于铅酸蓄电池穿壁焊的焊接系统。
背景技术
穿壁焊又称对焊，实质就是电阻焊，是铅酸蓄电池装配过程中必不可少的关键设备，其基本原理是通过两个电极在两相邻极群的汇流排偏极耳上施加压力并瞬间通过电流，利用偏极耳电阻及接触电阻在通过电流时产生的热量，将两组极群的偏极耳熔接在一起的过程。在此过程中，容易产生的产品缺陷主要有冷焊和喷铅。众所周知，焊接电流对焊接质量的影响尤为显著，电流过大容易喷铅，电流过小容易假焊。所以在整个焊接过程如何控制焊接电流的稳定性、准确性成为控制穿壁焊效果的关键。
经验总结，影响焊接电流主要有两个方面：
第一：焊接控制器及变压器方面。为了节省成本，市面上很多穿壁焊厂家都是采用工频变压器，工频交流焊接控制器，这种配置可以满足一般的电阻焊，但对精度、强度要求高的场合就没办法保证焊接质量了。比如卡车铅酸蓄电池，因为电池偏大，容量大，且对焊件偏厚，生产上需要高达2万安的瞬间电流才能焊接成功，一般的焊接系统控制精度及瞬间输出的能量是远远不够的，而且效率低、损耗大，无法保证持续生产的稳定性。这款电池主要是开发给卡车驻车空调使用，需要长期过大电流，如果电池内部对焊点焊接不良好，虚假焊、脱焊，那空调就无法正常工作，必然满足不了客户要求。
第二：变压器和焊钳之间的连接质量。一般情况，变压器与焊钳的距离越小，焊接电流越不容易发生变化。市面上有两种连接方式：①.将变压器设计在焊钳上部，这样是可以缩短距离，但这样会造成机构臃肿，对设备的外观设计、运行动作及后续的人员调试工作都造成很大的不方便。②.将变压器安装在机架上，通过铜编织带与焊钳连接。这样的连接方式，无法缩短连接距离，且对铜编织带要求也比较高，如果铜编织带因持续生产而老化、因持续高温被氧化，势必会造成输出电流不稳定，这也是影响穿壁焊质量的重要因素。
针对上述两个方面的因素，我们设计了一种用于铅酸蓄电池穿壁焊的焊接系统，主要解决目前穿壁焊的焊接缺陷问题。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，提供了一种用于铅酸蓄电池穿壁焊的焊接系统，具体技术方案如下：
一种用于铅酸蓄电池穿壁焊的焊接系统，包括机架，所述机架中部水平设置有链式传送带，所述链式传送带沿其传动方向一侧等间距水平设置有三组定位机构，另一侧等间距水平设置有三组夹紧机构，所述夹紧机构与所述定位机构相对设置，所述链式传送带的出料端朝向所述夹紧机构一侧对接设置有不良品放置台，并且与所述不良品放置台相对的一侧设置有推出机构；
所述机架上部等间距竖直设置有三组用于夹持焊钳的穿壁焊装夹机构，所述穿壁焊装夹机构位于所述链式传送带正上方，且与对应的所述夹紧机构纵向对应设置；所述机架上部朝向所述链式传送带的进料端一侧架设有中频直流逆变式焊接电源；所述机架上部位于所述定位机构一侧设置有导电铜排机构，所述导电铜排机构采用同一个中频焊接变压器并联输出三处接电端，每一个接电端与对应的所述焊钳电连接，所述中频焊接变压器与所述中频直流逆变式焊接电源电连接。
进一步地，所述导电铜排机构包括平行错位设置的变压器输出负端铜排和变压器输出正端铜排，且两者顶面竖直架设有所述中频焊接变压器，所述变压器输出负端铜排与所述中频焊接变压器的负极输出端电连接，所述变压器输出正端铜排与所述中频焊接变压器的正极输出端电连接，所述变压器输出负端铜排和变压器输出正端铜排均由多个长条形结构的导电铜板叠加组成，并且导电铜板之间通过三组纵向排列的间隔板彼此分隔，每组所述间隔板下方的导电铜板底面分别贴接有导电连接铜块，每组所述间隔板与其对应的导电铜板以及导电连接铜块之间铆接串联，所述导电连接铜块的侧面分别对称铆接有第一连接端，所述第一连接端上插接有连接线，所述连接线的末端插接有第二连接端，所述第二连接端与对应的所述焊钳正负极电连接；所述变压器输出负端铜排和变压器输出正端铜排的底部均卡接有至少两个以上U形结构的电木支撑块，所述电木支撑块与所述机架固定连接。
进一步地，所述穿壁焊装夹机构包括竖直向下设置的伺服电机，所述伺服电机的动力输出端连接有行星减速器，所述行星减速器的输出端轴向连接有联轴器，所述联轴器的输出端轴向连接有丝杆，所述丝杆上传动连接有加强杠杆夹头，所述加强杠杆夹头用于夹持所述焊钳。
进一步地，所述定位机构包括第一安装板，所述第一安装板的顶面横向水平设置有电机，所述电机的动力输出端轴向连接有第一传动杆，所述第一传动杆上传动连接有第一导板，所述第一导板的底面两侧分别与横向水平设置于所述第一安装板上的第一导轨滑动连接，所述第一导板的顶面一侧纵向水平架设有定位杆，且所述定位杆朝向所述链式传送带一侧，所述定位杆通过安装于所述第一导板上的第一气缸反向驱动而保持纵向定位伸缩移动。
进一步地，所述夹紧机构包括第二安装板，所述第二安装板的顶面中部纵向水平架设有第二传动杆，所述第二传动杆上传动连接有第二导板，所述第二导板的底面两侧分别与纵向水平设置于所述第二安装板上的第二导轨滑动连接，所述第二传动杆的端部通过齿轮与外部的传动电机啮合连接；所述第二导板的顶面中部纵向水平设置有第二气缸，所述第二气缸的伸缩端横向垂直连接有夹板，且所述夹板朝向所述链式传送带一侧，所述夹板的两端部分别通过纵向水平设置于所述第二导板上的第一导向杆件滑动导向连接。
进一步地，所述推出机构包括第三安装板，所述第三安装板的顶面中部纵向水平设置有第三气缸，所述第三气缸的伸缩端垂直连接有推板，且所述推板朝向所述链式传送带一侧，所述推板的两端部分别通过纵向水平设置于所述第三安装板上的第二导向杆件滑动导向连接。
本发明的有益效果是：
1、本发明选用中频直流逆变式焊接电源，以及中频焊接变压器组成的中频焊接电源系统，从电流控制精度、瞬间大电流输出、持续生产的稳定性等方面上，都比普通的工频焊接系统提升了很大的档次，焊接质量更可靠、更稳定。
2、本发明通过导电铜排机构组成的负载输出，比传统的铜编织带输出，导电性能更好，电流更稳定，而且离焊钳的距离可以做到最短，损耗更少。
3、本发明设置的导电铜排机构采用一拖三结构，即采用同一个中频焊接变压器并联输出三处接电端，从而节省了两套焊接电源、两套焊接变压器，更加节能。
附图说明
图1示出了本发明焊接系统的结构俯视图；
图2示出了本发明焊接系统的结构主视图；
图3示出了本发明焊接系统的结构侧视图；
图4示出了本发明中导电铜排机构的立体结构示意图；
图5示出了本发明中三组穿壁焊装夹机构装配后的立体结构示意图；
图6示出了本发明中定位机构的立体结构示意图；
图7示出了本发明中夹紧机构的立体结构示意图；
图8示出了本发明中推出机构的立体结构示意图；
图9示出了本发明中导电铜排机构的三个工位的位置示意图。
图中所示：1、机架；2、链式传送带；3、中频直流逆变式焊接电源；4、穿壁焊装夹机构；41、伺服电机；42、行星减速器；43、联轴器；44、丝杆；45、加强杠杆夹头；46、焊钳；5、导电铜排机构；51、中频焊接变压器；52、变压器输出负端铜排；53、变压器输出正端铜排；54、间隔板；55、电木支撑块；56、导电连接铜块；57、第一连接端；58、连接线；59、第二连接端；6、定位机构；61、第一安装板；62、电机；63、第一传动杆；64、第一导板；65、第一导轨；66、定位杆；67、第一气缸；7、夹紧机构；71、第二安装板；72、第二传动杆；73、第二导轨；74、第二导板；75、第二气缸；76、夹板；77、第一导向杆件；8、不良品放置台；9、推出机构；91、第三安装板；92、第三气缸；93、推板；94、第二导向杆件。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1～3所示，一种用于铅酸蓄电池穿壁焊的焊接系统，包括机架1，所述机架1中部水平设置有链式传送带2，所述链式传送带2沿其传动方向一侧等间距水平设置有三组定位机构6，另一侧等间距水平设置有三组夹紧机构7，所述夹紧机构7与所述定位机构6相对设置，所述链式传送带2的出料端朝向所述夹紧机构7一侧对接设置有不良品放置台8，并且与所述不良品放置台8相对的一侧设置有推出机构9；
所述机架1上部等间距竖直设置有三组用于夹持焊钳46的穿壁焊装夹机构4，所述穿壁焊装夹机构4位于所述链式传送带2正上方，且与对应的所述夹紧机构7纵向对应设置；所述机架1上部朝向所述链式传送带2的进料端一侧架设有中频直流逆变式焊接电源3；所述机架1上部位于所述定位机构6一侧设置有导电铜排机构5，所述导电铜排机构5采用同一个中频焊接变压器51并联输出三处接电端，每一个接电端与对应的所述焊钳46电连接，所述中频焊接变压器51与所述中频直流逆变式焊接电源3电连接。
通过上述技术方案，该系统选用中频直流逆变式焊接电源3，以及中频焊接变压器51组成的中频焊接电源系统，从电流控制精度、瞬间大电流输出、持续生产的稳定性等方面上，都比普通的工频焊接系统提升了很大的档次，焊接质量更可靠、更稳定；通过导电铜排机构5组成的负载输出，比传统的铜编织带输出，导电性能更好，电流更稳定，而且离焊钳46的距离可以做到最短，损耗更少；设置的导电铜排机构5采用一拖三结构，即采用同一个中频焊接变压器51并联输出三处接电端，从而节省了两套焊接电源、两套焊接变压器，更加节能。
如图4和9所示，所述导电铜排机构5包括平行错位设置的变压器输出负端铜排52和变压器输出正端铜排53，且两者顶面竖直架设有所述中频焊接变压器51，所述变压器输出负端铜排52与所述中频焊接变压器51的负极输出端电连接，所述变压器输出正端铜排53与所述中频焊接变压器51的正极输出端电连接，所述变压器输出负端铜排52和变压器输出正端铜排53均由多个长条形结构的导电铜板叠加组成，并且导电铜板之间通过三组纵向排列的间隔板54彼此分隔，每组所述间隔板54下方的导电铜板底面分别贴接有导电连接铜块56，每组所述间隔板54与其对应的导电铜板以及导电连接铜块56之间铆接串联，所述导电连接铜块56的侧面分别对称铆接有第一连接端57，所述第一连接端57上插接有连接线58，所述连接线58的末端插接有第二连接端59，所述第二连接端59与对应的所述焊钳46正负极电连接；所述变压器输出负端铜排52和变压器输出正端铜排53的底部均卡接有至少两个以上U形结构的电木支撑块55，所述电木支撑块55与所述机架1固定连接。
通过上述技术方案，导电铜排机构5采用一拖三的焊接结构，即同一个中频焊接变压器通过铜排并联输出，用PLC控制先后焊接顺序，对三个工位进行互锁保护，分别对三个工位进行单独焊接，每次只允许一个焊头工作，这样既可以实现用高端焊接系统保证焊接质量，又可以节省设备制造成本。将中频焊接变压器51安装在机架1上，用导电铜板代替铜编织带，并联连至三个工位的焊钳附近位置，通过极短的连接线与焊钳46接通。首先，导电铜板之间可以紧密结合，导电性能非常好，且导电铜板内部不会被氧化，没有铜编织带老化、氧化等导电不良的问题，这样就可以实现缩短中频焊接变压器51与焊钳46之间的连接距离，把影响焊接电流的因素降到最低。
如图5所示，所述穿壁焊装夹机构4包括竖直向下设置的伺服电机41，所述伺服电机41的动力输出端连接有行星减速器42，所述行星减速器42的输出端轴向连接有联轴器43，所述联轴器43的输出端轴向连接有丝杆44，所述丝杆44上传动连接有加强杠杆夹头45，所述加强杠杆夹头45用于夹持所述焊钳46。
通过上述技术方案，采用伺服电机41+行星减速器42+联轴器43+丝杆44+加强杠杆夹头45+焊钳46等组合形成的穿壁焊伺服焊钳，实现即能继承液压的传动平稳、压力高、稳定的特点，又能对焊钳46进行多点精准定位控制的功能，从而实现不同的加工工艺流程。
如图6所示，所述定位机构6包括第一安装板61，所述第一安装板61的顶面横向水平设置有电机62，所述电机62的动力输出端轴向连接有第一传动杆63，所述第一传动杆63上传动连接有第一导板64，所述第一导板64的底面两侧分别与横向水平设置于所述第一安装板61上的第一导轨65滑动连接，所述第一导板64的顶面一侧纵向水平架设有定位杆66，且所述定位杆66朝向所述链式传送带2一侧，所述定位杆66通过安装于所述第一导板64上的第一气缸67反向驱动而保持纵向定位伸缩移动。
通过上述技术方案，电机62通过第一传动杆63驱动第一导板64横向定位移动，并通过第一气缸67反向驱动定位杆66保持纵向定位伸缩移动，这样可以定位出铅酸蓄电池所需焊接位置。
如图7所示，所述夹紧机构7包括第二安装板71，所述第二安装板71的顶面中部纵向水平架设有第二传动杆72，所述第二传动杆72上传动连接有第二导板74，所述第二导板74的底面两侧分别与纵向水平设置于所述第二安装板71上的第二导轨73滑动连接，所述第二传动杆72的端部通过齿轮与外部的传动电机啮合连接；所述第二导板74的顶面中部纵向水平设置有第二气缸75，所述第二气缸75的伸缩端横向垂直连接有夹板76，且所述夹板76朝向所述链式传送带2一侧，所述夹板76的两端部分别通过纵向水平设置于所述第二导板74上的第一导向杆件77滑动导向连接。
通过上述技术方案，外部的传动电机通过齿轮带动第二传动杆72周向转动以驱动第二导板74纵向定位移动，第二气缸75推动夹板76与定位杆66共同夹持住铅酸蓄电池。
如图8所示，所述推出机构9包括第三安装板91，所述第三安装板91的顶面中部纵向水平设置有第三气缸92，所述第三气缸92的伸缩端垂直连接有推板93，且所述推板93朝向所述链式传送带2一侧，所述推板93的两端部分别通过纵向水平设置于所述第三安装板91上的第二导向杆件94滑动导向连接。
通过上述技术方案，第三气缸92伸缩带动推板93将链式传送带2传输过来的焊接不良品推至不良品放置台8，其中，焊接不良品采用对射光电技术探查确定。
如图9所示，本发明的工作原理是：
1、选用中频直流逆变式焊接电源，以及中频焊接变压器组成的中频焊接电源系统，保证每次焊接的质量。
2、变压器输出负端铜排和变压器输出正端铜排组成的负载输出端，分别安装至每个焊接工位焊钳的附近，通过连接端实现铜排与三个工位焊钳的连接。
3、通过PLC程序控制，三个工位分别对应三个焊接条件，可根据三个工位不同工况来设定不同的焊接参数，以弥补三个工位在结构上引起的差异。
4、通过PLC程序控制，三个工位进行互锁保护，根据先进先出原则，每次只能进行一个工位焊接，比如1工位在焊接状态中，那么2、3工位必须在停止状态，且焊钳不能夹紧，不能闭路，确保变压器输出的电流全部通过1工位焊头，以此类推，分别完成三个工位的焊接。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于铅酸蓄电池穿壁焊的焊接系统，其特征在于：包括机架(1)，所述机架(1)中部水平设置有链式传送带(2)，所述链式传送带(2)沿其传动方向一侧等间距水平设置有三组定位机构(6)，另一侧等间距水平设置有三组夹紧机构(7)，所述夹紧机构(7)与所述定位机构(6)相对设置，所述链式传送带(2)的出料端朝向所述夹紧机构(7)一侧对接设置有不良品放置台(8)，并且与所述不良品放置台(8)相对的一侧设置有推出机构(9)；
所述机架(1)上部等间距竖直设置有三组用于夹持焊钳(46)的穿壁焊装夹机构(4)，所述穿壁焊装夹机构(4)位于所述链式传送带(2)正上方，且与对应的所述夹紧机构(7)纵向对应设置；所述机架(1)上部朝向所述链式传送带(2)的进料端一侧架设有中频直流逆变式焊接电源(3)；所述机架(1)上部位于所述定位机构(6)一侧设置有导电铜排机构(5)，所述导电铜排机构(5)采用同一个中频焊接变压器(51)并联输出三处接电端，每一个接电端与对应的所述焊钳(46)电连接，所述中频焊接变压器(51)与所述中频直流逆变式焊接电源(3)电连接；
所述导电铜排机构(5)包括平行错位设置的变压器输出负端铜排(52)和变压器输出正端铜排(53)，且两者顶面竖直架设有所述中频焊接变压器(51)，所述变压器输出负端铜排(52)与所述中频焊接变压器(51)的负极输出端电连接，所述变压器输出正端铜排(53)与所述中频焊接变压器(51)的正极输出端电连接，所述变压器输出负端铜排(52)和变压器输出正端铜排(53)均由多个长条形结构的导电铜板叠加组成，并且导电铜板之间通过三组纵向排列的间隔板(54)彼此分隔，每组所述间隔板(54)下方的导电铜板底面分别贴接有导电连接铜块(56)，每组所述间隔板(54)与其对应的导电铜板以及导电连接铜块(56)之间铆接串联，所述导电连接铜块(56)的侧面分别对称铆接有第一连接端(57)，所述第一连接端(57)上插接有连接线(58)，所述连接线(58)的末端插接有第二连接端(59)，所述第二连接端(59)与对应的所述焊钳(46)正负极电连接；所述变压器输出负端铜排(52)和变压器输出正端铜排(53)的底部均卡接有至少两个以上U形结构的电木支撑块(55)，所述电木支撑块(55)与所述机架(1)固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于铅酸蓄电池穿壁焊的焊接系统，其特征在于：所述穿壁焊装夹机构(4)包括竖直向下设置的伺服电机(41)，所述伺服电机(41)的动力输出端连接有行星减速器(42)，所述行星减速器(42)的输出端轴向连接有联轴器(43)，所述联轴器(43)的输出端轴向连接有丝杆(44)，所述丝杆(44)上传动连接有加强杠杆夹头(45)，所述加强杠杆夹头(45)用于夹持所述焊钳(46)。
3.根据权利要求1所述的一种用于铅酸蓄电池穿壁焊的焊接系统，其特征在于：所述定位机构(6)包括第一安装板(61)，所述第一安装板(61)的顶面横向水平设置有电机(62)，所述电机(62)的动力输出端轴向连接有第一传动杆(63)，所述第一传动杆(63)上传动连接有第一导板(64)，所述第一导板(64)的底面两侧分别与横向水平设置于所述第一安装板(61)上的第一导轨(65)滑动连接，所述第一导板(64)的顶面一侧纵向水平架设有定位杆(66)，且所述定位杆(66)朝向所述链式传送带(2)一侧，所述定位杆(66)通过安装于所述第一导板(64)上的第一气缸(67)反向驱动而保持纵向定位伸缩移动。
4.根据权利要求1所述的一种用于铅酸蓄电池穿壁焊的焊接系统，其特征在于：所述夹紧机构(7)包括第二安装板(71)，所述第二安装板(71)的顶面中部纵向水平架设有第二传动杆(72)，所述第二传动杆(72)上传动连接有第二导板(74)，所述第二导板(74)的底面两侧分别与纵向水平设置于所述第二安装板(71)上的第二导轨(73)滑动连接，所述第二传动杆(72)的端部通过齿轮与外部的传动电机啮合连接；所述第二导板(74)的顶面中部纵向水平设置有第二气缸(75)，所述第二气缸(75)的伸缩端横向垂直连接有夹板(76)，且所述夹板(76)朝向所述链式传送带(2)一侧，所述夹板(76)的两端部分别通过纵向水平设置于所述第二导板(74)上的第一导向杆件(77)滑动导向连接。
5.根据权利要求1所述的一种用于铅酸蓄电池穿壁焊的焊接系统，其特征在于：所述推出机构(9)包括第三安装板(91)，所述第三安装板(91)的顶面中部纵向水平设置有第三气缸(92)，所述第三气缸(92)的伸缩端垂直连接有推板(93)，且所述推板(93)朝向所述链式传送带(2)一侧，所述推板(93)的两端部分别通过纵向水平设置于所述第三安装板(91)上的第二导向杆件(94)滑动导向连接。
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