CN114669847B - 一种内置超声波传感器的焊钳电极臂结构 - Google Patents

Abstract

一种内置超声波传感器的焊钳电极臂结构属于电阻点焊焊接质量检测技术领域，目的在于解决现有技术存在的不能快速高效检测车身制造中的焊点质量以及自动化程度较低、对检测人员要求较高的问题。本发明包括：电极动臂；和电极动臂一端配合的电极帽；同轴设置在电极动臂内的导流管；同轴设置在导流管内的探头固定件；设置在探头固定件内的超声波传感器探头；和探头固定件螺纹连接的尾顶丝，通过尾顶丝对超声波传感器探头的另一端进行定位；一端沿径向设置在电极动臂上的出线接头，超声波传感器探头的线依次穿过导流管、电极动臂以及出线接头伸出；和出线接头另一端端部配合的压紧螺母；以及冷却系统，通过冷却系统对电极帽进行冷却。

Description

一种内置超声波传感器的焊钳电极臂结构

技术领域

本发明属于电阻点焊焊接质量检测技术领域，具体涉及一种内置超声波传感器的焊钳电极臂结构。

背景技术

汽车车身的制造过程中，焊接是主要的连接工艺方法，尤其是电阻点焊。一辆成品汽车车身上的焊点个数多达几千个，这些焊点的质量直接影响着车身质量及整车性能，保证点焊的质量是提高汽车安全性能的主要方法之一，因此电阻点焊的质量检测具有重要意义。

随着点焊质量在线监测以及焊后无损检测方法的迅猛发展，目前，国内整车厂对焊点质量的控制主要通过目视检验、破坏性抽样检测以及焊后无损检测；对于目视检验和破坏性抽样检测，其不能快速高效检测车身制造中的焊点质量；对于焊后无损检测现有技术中一般依靠操作人员手持探头对焊点进行定位，再通过超声检测仪直接评估焊点质量，其自动化程度较低、对检测人员要求较高。

公开号为CN107478721A的中国专利公开了一项名称为一种点焊质量实时超声无损检测装置及方法的技术方案，该装置包括超声探头、与超声探头连接的超声检测仪、计算机、点焊机和点焊电极；其检测方法为在对金属薄板进行电阻点焊过程中，内嵌在点焊电极内的超声探头发射一系列超声脉冲，并同时收集反射信号，通过超声检测仪转换为超声反射波形图，并实时传输到计算机中。其仅仅说明了采用超声探头进行无损检测，使用超声探头对点焊质量进行无损检测属于现有公知技术，该装置及方法的技术内容在于信号的采集、传输、后期的处理以及质量的判断，并没有记载实现的机械结构。

发明内容

本发明的目的在于提出一种内置超声波传感器的焊钳电极臂结构，解决现有技术存在的不能快速高效检测车身制造中的焊点质量以及自动化程度较低、对检测人员要求较高的问题；实现在焊接过程中的实时原位无损检测。

为实现上述目的，本发明的一种内置超声波传感器的焊钳电极臂结构包括：

电极动臂；

和所述电极动臂一端配合的电极帽；

同轴设置在所述电极动臂内的导流管；

同轴设置在所述导流管内的探头固定件；

设置在所述探头固定件内的超声波传感器探头，超声波传感器探头一端与探头固定件内的定位圆凸台接触定位；

和所述探头固定件螺纹连接的尾顶丝，通过所述尾顶丝对所述超声波传感器探头的另一端进行定位；

一端沿径向设置在所述电极动臂上的出线接头，所述超声波传感器探头的线依次穿过导流管、电极动臂以及出线接头伸出；

和所述出线接头另一端端部配合的压紧螺母，通过所述压紧螺母压紧密封超声波传感器探头的线；

设置在所述电极动臂另一端对所述导流管和探头固定件进行轴向压紧定位的调节定位单元；

以及冷却系统，通过所述冷却系统对所述电极帽进行冷却。

所述电极臂结构还包括隔套，所述隔套设置在所述导流管端部内表面的定位凸台和超声波传感器探头一端之间。

所述调节定位单元包括：

位于电极动臂内并和所述导流管远离电极帽一端端部插接的分水件；

和所述电极动臂远离电极帽一端端部轴孔配合的导流接头；

以及设置在所述分水件和流接头之间的压缩弹簧。

所述分水件包括：

分水圆筒；

圆周均布在所述分水圆筒一端的多个弧形片体，相邻两个片体之间形成定位缝隙。

所述冷却系统为：所述导流管和所述探头固定件之间形成进水腔，所述电极动臂和所述导流管之间形成出水腔，所述进水腔和所述出水腔通过电极帽内的空间连通；冷却系统的进水管由调节定位单元的外端深入到进水腔内。

所述电极动臂为内部中空由一端延伸至另一端的一体式结构，所述电极动臂由一端至另一端依次包括：

动臂前端，所述动臂前端外表面为锥面；

一端和所述动臂前端的锥面的大尺寸端连接的动臂中段；

一端和所述动臂中段另一端连接的动臂后段，所述动臂后段外表面为正六面体，和所述动臂中段通过弧形过度连接；

和所述动臂后段另一端连接的动臂末端，所述动臂末端设置有外螺纹；

沿径向设置的第一定位孔，所述第一定位孔贯穿电极动臂的侧壁，所述出线接头下端和所述电极动臂的第一定位孔密封固定连接；

以及圆周均布在所述电极动臂内壁的多个轴向的动臂棱台，每个所述动臂棱台靠近电极帽一端设置有半圆形的动臂凸台。

所述导流管为空心圆柱体，包括：

圆周均布在所述导流管内壁的多个轴向的定位棱台，每个所述定位棱台靠近电极帽一端设置有半圆形的定位凸台；

圆周均布在所述空心圆柱体外圆柱面靠近电极帽一端的多个半圆形的第一定位凹陷，多个所述第一定位凹陷和所述电极动臂的多个动臂凸台一一配合；

以及沿径向设置的第二定位孔，所述第二定位孔贯穿导流管，所述第二定位孔和电极动臂的第一定位孔相对设置。

所述探头固定件为一体式结构，包括：

定位圆筒，所述定位圆筒靠近电极帽一端外表面圆周均布多个半圆形的第二定位凹陷，所述定位圆筒远离电极帽一端内表面设置有内螺纹；多个所述第二定位凹陷和所述导流管的定位凸台一一配合，所述定位圆筒远离电极帽一端内表面的内螺纹和所述尾顶丝螺纹配合；

以及定位半圆筒，所述定位半圆筒一端和所述定位圆筒远离电极帽一端同轴设置，另一端和所述分水件通过压缩弹簧压紧实现接触定位。

所述出线接头为一体式结构，由上至下依次包括大圆柱体、六角螺母以及小圆柱体；

所述六角螺母和小圆柱体相对的中间位置设置有第二通孔；所述大圆柱体外表面设置由外螺纹，内部设置有和第二通孔连通的第一通孔，所述第一通孔的内径大于第二通孔内径，所述大圆柱体和所述压紧螺母螺纹连接，所述小圆柱体和所述电极动臂的第一定位孔密封固定连接。

所述出线接头的第一通孔内设置有橡胶体和聚酯纤维，所述橡胶体和聚酯纤维的一端和第一通孔的孔底接触，另一端从第一通孔的上端伸出。

本发明的有益效果为：本发明的一种内置超声波传感器的焊钳电极臂结构整体很好的实现了将超声传感器内置于电极动臂的功能，在焊接过程中进行实时检测，保证了所有的焊点均实时检测，避免了对焊点进行抽样检测造成的破坏，提高了检测的准确性；实现实时原位无损检测，有效控制车身制造中的焊点质量，自动化程度较高、对检测人员要求较低。通过冷却系统实现良好的冷却，通电；通过在探头固定件内部加隔套，调节尾顶丝的方式实现探头距离的控制；出线接头与电极动臂进行焊接，出线接头内部设置有防水所用的橡胶体和聚酯纤维，通过拧压紧螺母达到让聚酯纤维向下压缩橡胶体，挤住线，实现密封功能；通过压缩弹簧实现无级调节保证轴向定位的功能，保证当前动臂与后动臂通过螺纹连接后，弹簧可以压紧，实现可靠的轴向定位。本发明的技术方案考虑了各零部件加工制造工艺的简单实现性，在保证焊接过程中电极帽充分冷却的前提下，焊钳电极臂结构紧凑、整体尺寸较小，超声波传感器更换较为方便，电极臂可重复使用。

附图说明

图1为本发明的一种内置超声波传感器的焊钳电极臂结构整体结构示意图；

图2为本发明的一种内置超声波传感器的焊钳电极臂结构整体结构剖视图；

图3为本发明的一种内置超声波传感器的焊钳电极臂结构中电极动臂结构示意图；

图4为本发明的一种内置超声波传感器的焊钳电极臂结构中电极动臂结构主视图；

图5为本发明的一种内置超声波传感器的焊钳电极臂结构中电极动臂结构剖视图；

图6为本发明的一种内置超声波传感器的焊钳电极臂结构中导流管结构示意图；

图7为本发明的一种内置超声波传感器的焊钳电极臂结构中导流管结构剖视图；

图8为本发明的一种内置超声波传感器的焊钳电极臂结构中探头固定件结构示意图；

图9为本发明的一种内置超声波传感器的焊钳电极臂结构中出线接头结构示意图；

图10为本发明的一种内置超声波传感器的焊钳臂电极结构中出线接头结构剖视图；

图11为本发明的一种内置超声波传感器的焊钳电极臂结构中分水件结构示意图；

图12为本发明的一种内置超声波传感器的焊钳电极臂结构中导流接头结构示意图；

其中：1、尾顶丝，2、电极动臂，201、动臂前端，202、动臂中段，203、动臂后段，204、动臂末端，205、第一定位孔，206、动臂棱台，207、动臂凸台，3、超声波传感器探头，4、电极帽，5、探头固定件，501、定位圆筒，502、定位半圆筒，503、第二定位凹陷，6、导流管，601、定位棱台，602、定位凸台，603、第一定位凹陷，604、第二定位孔，7、出线接头，701、大圆柱体，702、六角螺母，703、小圆柱体，704、第一通孔，705、第二通孔，8、压紧螺母，9、分水件，901、分水圆筒，902、弧形片体，10、导流接头，11、压缩弹簧，12、进水管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

参见附图1和附图2，本发明的一种内置超声波传感器的焊钳电极臂结构包括：

电极动臂2；

和所述电极动臂2一端配合的电极帽4；

同轴设置在所述电极动臂2内的导流管6；

同轴设置在所述导流管6内的探头固定件5；

设置在所述探头固定件5内的超声波传感器探头3，超声波传感器探头3一端与探头固定件5内的定位圆凸台接触定位；

和所述探头固定件5螺纹连接的尾顶丝1，通过所述尾顶丝1对所述超声波传感器探头3的另一端进行定位；

一端沿径向设置在所述电极动臂2上的出线接头7，所述超声波传感器探头3的线依次穿过导流管6、电极动臂2以及出线接头7伸出；

和所述出线接头7另一端端部配合的压紧螺母8，通过所述压紧螺母8压紧密封超声波传感器探头3的线；

设置在所述电极动臂2另一端对所述导流管6和探头固定件5进行调节和定位的调节定位单元；

以及冷却系统，通过所述冷却系统对所述电极帽4进行冷却。

所述电极臂结构还包括隔套，所述隔套设置在所述导流管6端部内表面的定位凸台602和超声波传感器探头3一端之间。通过更换不同长度的隔套以及调整尾顶丝1相对探头固定件5的位置控制探头距离。

所述调节定位单元包括：

位于电极动臂2内并和所述导流管6远离电极帽4一端端部插接的分水件9；

和所述电极动臂2远离电极帽4一端端部轴孔配合的导流接头10；

以及设置在所述分水件9和导流接头10之间的压缩弹簧11。

所述压缩弹簧11一端和所述分水件9端部接触配合，另一端和导流接头10的端部接触配合，参见附图12，所述导流接头10大尺寸端位于所述电极动臂2外部，当前动臂与后动臂通过螺纹连接后，通过后动臂对所述导流接头外端的端部进行定位，弹簧可以压紧，实现可靠的轴向定位，弹簧可以实现无级调节保证轴向定位的功能。

参见附图11，所述分水件9包括：

分水圆筒901；

圆周均布在所述分水圆筒901一端的多个弧形片体902，相邻两个片体之间形成定位缝隙。多个弧形片体902形成的多个缝隙与导流管6内表面的定位棱台601插接配合。本实施例中弧形片体902的数量为四个。

所述冷却系统为：所述导流管6和所述探头固定件5之间形成进水腔，所述电极动臂2和所述导流管6之间形成出水腔，所述进水腔和所述出水腔通过电极帽4内的空间连通；冷却系统的进水管12由调节定位单元的外端深入到进水腔内。

参见附图3-5，所述电极动臂2为内部中空由一端延伸至另一端的一体式结构，所述电极动臂2由一端至另一端依次包括：

动臂前端201，所述动臂前端201外表面为锥面；

一端和所述动臂前端201的锥面的大尺寸端连接的动臂中段202；

一端和所述动臂中段202另一端连接的动臂后段203，所述动臂后段203外表面为正六面体，和所述动臂中段202通过弧形过度连接；

和所述动臂后段203另一端连接的动臂末端204，所述动臂末端204设置有外螺纹；当前动臂的动臂末端204设置的外螺纹与后动臂连接；

沿径向设置的第一定位孔205，所述第一定位孔205贯穿电极动臂2的侧壁，所述出线接头7下端和所述电极动臂2的第一定位孔205密封固定连接；本实施例中出线接头7下端和所述电极动臂2的第一定位孔205焊接；

以及圆周均布在所述电极动臂2内壁的多个轴向的动臂棱台206，每个所述动臂棱台206靠近电极帽4一端设置有半圆形的动臂凸台207。本实施例中动臂棱台206设置有四个。

电极动臂2结构的动臂后段203是方便扳手拆卸的加工带有弧度的正六面体，动臂末端204的外螺纹为与后部分电极动臂连接，动臂棱台206最前端有四个半圆形动臂凸台207为了约束导流管6的径向定位。

参见附图6和附图7，所述导流管6为空心圆柱体，包括：

圆周均布在所述导流管6内壁的多个轴向的定位棱台601，每个所述定位棱台601靠近电极帽4一端设置有半圆形的定位凸台602；本实施例中定位棱台601的数量为四个；导流管后端定位棱台与分水件的定位缝隙进行插接；

圆周均布在所述空心圆柱体外圆柱面靠近电极帽4一端的多个半圆形的第一定位凹陷603，多个所述第一定位凹陷603和所述电极动臂2的多个动臂凸台207一一配合；本实施例中第一定位凹陷603的数量为四个；

以及沿径向设置的第二定位孔604，所述第二定位孔604贯穿导流管6，所述第二定位孔604和电极动臂2的第一定位孔205相对设置。超声波传感器探头3的线依次从所述第二定位孔604、第一定位孔205穿出。

导流管6的结构形状与电极动臂2内部构造类似。整体为空心圆柱，有凸出的四个相隔90°类似长方体定位棱台601，定位棱台601最前端有四个半圆形凸起的定位凸台602，为了约束探头固定件5的径向定位，前端有与电极动臂2配合的半圆柱第一定位凹陷603。

参见附图8，所述探头固定件5为一体式结构，包括：

定位圆筒501，所述定位圆筒501靠近电极帽4一端外表面圆周均布多个半圆形的第二定位凹陷503，所述定位圆筒501远离电极帽4一端内表面设置有内螺纹；多个所述第二定位凹陷503和所述导流管6的定位凸台602一一配合，所述定位圆筒501远离电极帽4一端内表面的内螺纹和所述尾顶丝1螺纹配合；本实施例中第二定位凹陷503的数量为四个；

以及定位半圆筒502，所述定位半圆筒502一端和所述定位圆筒501远离电极帽4一端同轴设置，另一端和所述分水件9通过压缩弹簧11压紧实现接触定位。

参见附图9和附图10，所述出线接头7为一体式结构，由上至下依次包括大圆柱体701、六角螺母702以及小圆柱体703；

所述六角螺母702和小圆柱体703相对的中间位置设置有第二通孔705；所述大圆柱体701外表面设置由外螺纹，内部设置有和第二通孔705连通的第一通孔704，所述第一通孔704的内径大于第二通孔705内径，所述大圆柱体701和所述压紧螺母8螺纹连接，所述小圆柱体703和所述电极动臂2的第一定位孔205焊接。

所述出线接头7的第一通孔704内设置有橡胶体和聚酯纤维，所述橡胶体和聚酯纤维的一端和第一通孔704的孔底接触，另一端从第一通孔704的上端伸出。压紧螺母8相对出线接头7的大圆柱体701拧紧时，聚酯纤维向下压缩橡胶体，挤住线，实现密封功能。

本发明的连接过程：先将超声波传感器探头3置于探头固定件5内部，探头采用尾部出线方式，再用尾顶丝1对超声波传感器探头3进行固定；将探头固定件5根据前端四个第二定位凹陷503与导流管6的定位凸台602进行配合连接，出线，将分水件9前端插入导流管6，再将整体通过导流管6与电极动臂2前端四个动臂凸台207配合装入电极动臂2内部，然后在末端装上压缩弹簧11和导流接头10，前端安上电极帽4即可。

水流通过进水管12流经探头固定件5和导流管6之间的空腔进行对电极帽4的降温，水流再通过导流管6与电极动臂2之间的环形空腔进行回水。

Claims (8)

1.一种内置超声波传感器的焊钳电极臂结构，包括：

电极动臂（2）；

和所述电极动臂（2）一端配合的电极帽（4）；

其特征在于，还包括：

同轴设置在所述电极动臂（2）内的导流管（6）；

同轴设置在所述导流管（6）内的探头固定件（5）；

设置在所述探头固定件（5）内的超声波传感器探头（3），超声波传感器探头（3）一端通过探头固定件（5）内的定位圆凸台进行定位；

和所述探头固定件（5）螺纹连接的尾顶丝（1），通过所述尾顶丝（1）对所述超声波传感器探头（3）的另一端进行定位；

一端沿径向设置在所述电极动臂（2）上的出线接头（7），所述超声波传感器探头（3）的线依次穿过导流管（6）、电极动臂（2）以及出线接头（7）伸出；

和所述出线接头（7）另一端端部配合的压紧螺母（8），通过所述压紧螺母（8）压紧密封超声波传感器探头（3）的线；

设置在所述电极动臂（2）另一端对所述导流管（6）和探头固定件（5）进行调节和定位的调节定位单元；

以及冷却系统，通过所述冷却系统对所述电极帽（4）进行冷却；

所述调节定位单元包括：

位于电极动臂（2）内并和所述导流管（6）远离电极帽（4）一端端部插接的分水件（9）；

和所述电极动臂（2）远离电极帽（4）一端端部轴孔配合的导流接头（10）；

以及设置在所述分水件（9）和导流接头（10）之间的压缩弹簧（11）；

所述冷却系统为：所述导流管（6）和所述探头固定件（5）之间形成进水腔，所述电极动臂（2）和所述导流管（6）之间形成出水腔，所述进水腔和所述出水腔通过电极帽（4）内的空间连通；冷却系统的进水管（12）由调节定位单元的外端深入到进水腔内。

2.根据权利要求1所述的一种内置超声波传感器的焊钳电极臂结构，其特征在于，所述电极臂结构还包括隔套，所述隔套设置在所述导流管（6）端部内表面的定位凸台（602）和超声波传感器探头（3）一端之间。

3.根据权利要求1所述的一种内置超声波传感器的焊钳电极臂结构，其特征在于，所述分水件（9）包括：

分水圆筒（901）；

圆周均布在所述分水圆筒（901）一端的多个弧形片体（902），相邻两个片体之间形成定位缝隙。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的一种内置超声波传感器的焊钳电极臂结构，其特征在于，所述电极动臂（2）为内部中空由一端延伸至另一端的一体式结构，所述电极动臂（2）由一端至另一端依次包括：

动臂前端（201），所述动臂前端（201）外表面为锥面；

一端和所述动臂前端（201）的锥面的大尺寸端连接的动臂中段（202）；

一端和所述动臂中段（202）另一端连接的动臂后段（203），所述动臂后段（203）外表面为正六面体，和所述动臂中段（202）通过弧形过度连接；

和所述动臂后段（203）另一端连接的动臂末端（204），所述动臂末端（204）设置有外螺纹；

沿径向设置的第一定位孔（205），所述第一定位孔（205）贯穿电极动臂（2）的侧壁，所述出线接头（7）下端和所述电极动臂（2）的第一定位孔（205）密封固定连接；

以及圆周均布在所述电极动臂（2）内壁的多个轴向的动臂棱台（206），每个所述动臂棱台（206）靠近电极帽（4）一端设置有半圆形的动臂凸台（207）。

5.根据权利要求1-3中任意一项所述的一种内置超声波传感器的焊钳电极臂结构，其特征在于，所述导流管（6）为空心圆柱体，包括：

圆周均布在所述导流管（6）内壁的多个轴向的定位棱台（601），每个所述定位棱台（601）靠近电极帽（4）一端设置有半圆形的定位凸台（602）；

圆周均布在所述空心圆柱体外圆柱面靠近电极帽（4）一端的多个半圆形的第一定位凹陷（603），多个所述第一定位凹陷（603）和所述电极动臂（2）的多个动臂凸台（207）一一配合；

以及沿径向设置的第二定位孔（604），所述第二定位孔（604）贯穿导流管（6），所述第二定位孔（604）和电极动臂（2）的第一定位孔（205）相对设置。

6.根据权利要求1-3中任意一项所述的一种内置超声波传感器的焊钳电极臂结构，其特征在于，所述探头固定件（5）为一体式结构，包括：

定位圆筒（501），所述定位圆筒（501）靠近电极帽（4）一端外表面圆周均布多个半圆形的第二定位凹陷（503），所述定位圆筒（501）远离电极帽（4）一端内表面设置有内螺纹；多个所述第二定位凹陷（503）和所述导流管（6）的定位凸台（602）一一配合，所述定位圆筒（501）远离电极帽（4）一端内表面的内螺纹和所述尾顶丝（1）螺纹配合；

以及定位半圆筒（502），所述定位半圆筒（502）一端和所述定位圆筒（501）远离电极帽（4）一端同轴设置，另一端和所述分水件（9）通过压缩弹簧（11）压紧实现接触定位。

7.根据权利要求1-3中任意一项所述的一种内置超声波传感器的焊钳电极臂结构，其特征在于，所述出线接头（7）为一体式结构，由上至下依次包括大圆柱体（701）、六角螺母（702）以及小圆柱体（703）；

所述六角螺母（702）和小圆柱体（703）相对的中间位置设置有第二通孔（705）；所述大圆柱体（701）外表面设置由外螺纹，内部设置有和第二通孔（705）连通的第一通孔（704），所述第一通孔（704）的内径大于第二通孔（705）内径，所述大圆柱体（701）和所述压紧螺母（8）螺纹连接，所述小圆柱体（703）和所述电极动臂（2）的第一定位孔（205）密封固定连接。

8.根据权利要求7所述的一种内置超声波传感器的焊钳电极臂结构，其特征在于，所述出线接头（7）的第一通孔（704）内设置有橡胶体和聚酯纤维，所述橡胶体和聚酯纤维的一端和第一通孔（704）的孔底接触，另一端从第一通孔（704）的上端伸出。

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