CN203231741U - 电阻点焊中电极位移的监测装置及电阻点焊设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种电极位移的监测装置，包括上工装臂、下工装臂、两个位移传感装置和控制器；其中，所述上工装臂的一端固定于上电极的固持部，其另一端延伸至焊接设备基体；所述下工装臂的一端固定于下电极的固持部，其另一端延伸至焊接设备基体；沿工装臂的长度方向，两个所述位移传感装置间隔设置于所述上工装臂和/或所述下工装臂的另一端部，以获得另一端的所述上工装臂和下工装臂相应位置处的高度位移量；所述控制器接收两个所述位移传感装置采集的高度位移量，并获得电极位移变化量。本实用新型可有效提升电极位移的检测精度及其便利性。在此基础上，本实用新型还提供一种应用该监测装置的电阻点焊设备。

Description

电阻点焊中电极位移的监测装置及电阻点焊设备

技术领域

本实用新型涉及焊接技术领域的焊接参数检测技术，特别涉及一种电阻点焊中电极位移的监测装置及电阻点焊设备。

背景技术

众所周知，在电阻点焊工艺中，电极位移是指熔核在形成过程中发生热膨胀位移时引起的上下电极相离的位移变化量，其值被界定为是电阻点焊监测参数中反映焊点熔核质量的理想参数之一。显然，获取精准的电极位移变化量直接影响到焊点熔核质量的评价。

传统的热膨胀位移监测方法是只检测上电极的运动位移，即气缸动作的位移。该监测方法能够有效避免位移传感装置与被焊工件之间的干涉，但是该方法没有考虑点焊过程中下电极的位移运动，即电极臂的变形引起的下电极的位移，故检测出的电极位移并非真实的上下电极之间的相对位移。

此外，有研究者将单个位移传感器安装在工装臂的一端，通过延长工装臂后其另一端与焊钳上下电极相连接，并通过标尺事先校正设定电极力下传感器检测值与真实值（标尺）之间的关系。然而，该电极位移监测方法同样能避免位移传感装置与被焊工件之间的干涉，但是该方法没有考虑点焊过程中电极力的动态变化引起的焊钳变形，从而存在检测误差；且当焊机或电极力设置改变时，电极位移的检测值需重新采用标尺校正，不适合于电极力发生变化的实际情况。

有鉴于此，亟待另辟蹊径研制开发出一种电阻点焊中电极位移的检测技术，在规避位移传感装置与被焊工件干涉的基础上，可有效克服因电极力的动态变化引起的检测误差，同时大大提高电极位移检测的便利性。

实用新型内容

针对上述缺陷，本实用新型解决的技术问题在于，提供一种电阻点焊中电极位移的监测装置，以提升电极位移的检测精度及其便利性。在此基础上，本实用新型还提供一种应用该监测装置的电阻点焊设备。

本实用新型提供的电阻点焊中电极位移的监测装置，包括上工装臂、下工装臂、两个位移传感装置和控制器；其中，所述上工装臂的一端固定于上电极的固持部，其另一端延伸至焊接设备基体；所述下工装臂的一端固定于下电极的固持部，其另一端延伸至焊接设备基体；沿工装臂的长度方向，两个所述位移传感装置间隔设置于所述上工装臂和/或所述下工装臂的另一端部，以获得另一端的所述上工装臂和下工装臂相应位置处的高度位移量；所述控制器接收两个所述位移传感装置采集的高度位移量，并获得电极位移变化量。

优选地，两个位移传感装置具体为两个激光位移传感器和一激光反射挡板；其中，沿工装臂的长度方向，两个所述激光位移传感器间隔设置于所述下工装臂的另一端部；所述激光反射挡板设置于两个所述激光位移传感器上方的所述上工装臂的另一端部。

优选地，两个位移传感装置具体为两个激光位移传感器和一激光反射挡板；其中，沿工装臂的长度方向，两个所述激光位移传感器间隔设置于所述上工装臂的另一端部；所述激光反射挡板设置于两个所述激光位移传感器下方的所述下工装臂的另一端部。

优选地，两个位移传感装置均采用磁致伸缩式位移传感器或者光电式位移传感器或者接触式光栅位移传感器。

优选地，所述上工装臂和所述下工装臂平行设置，且与电极所在方向垂直。

本实用新型提供的电阻点焊设备，包括基体及设置于所述基体上的上、下电极；还包括如前所述的电阻点焊中电极位移的监测装置。

实际应用时，随着焊接前上电极的压下，固定于其固持部的上工装臂一并下移。焊接过程中，熔核长大发生热膨胀位移时，上、下电极及其相应的上、下工装臂相离，上、下电极之间的距离则发生变化，与此同时，两个激光位移传感器的所获取的第一高度位移量Δd₁和第二高度位移量Δd₂也相应发生变化；控制器接收两个所述位移传感装置采集的高度位移量，即可获得电极位移变化量。

与传统的检测技术相比，本方案的位移传感装置与被焊工件同样不会在焊接过程中发生干涉，并且其电极位移变化量基于基体侧两个激光位移传感器所获取高度位移量而确定，也就是说，本实用新型考虑了电极力的动态变化引起的焊接设备基体变形，有效控制了电极力的动态变化可能引起的测量误差。此外，采用控制器获得确定该电极位移变化量的过程中，无需事先标定测量值与真实值之间的换算关系，具有较高的便利性。

附图说明

图1是具体实施方式中所述电阻点焊中电极位移监测装置的示意图；

图2是具体实施方式中所述梯形关系测量电极位移的原理图。

图1－图2中：

C型焊钳10、上电极11、下电极12、上工装臂21、下工装臂22、控制器23、第一激光位移传感器24、第二激光位移传感器25、激光反射挡板26。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种电极位移的监测装置，以便在电阻点焊过程中精确检测电极位移的变化量，确保准确评价焊点熔核质量。

不失一般性，下面结合说明书附图以C型焊钳为例具体说明本实施方式，即，以C型焊钳10作为焊接设备基体进行详细说明；与现有技术相同，其上电极11和下电极12分别通过固持部与C型焊钳的开口侧相连，以便施焊。

请参见图1，该图为本实施方式所述电极位移监测装置与电阻点焊设备的装配关系示意图。

如图所示，该监测装置主要由两个工装臂、两个位移传感器和控制器构成。其中，上工装臂21的一端固定于上电极11的固持部，其另一端延伸至焊接设备基体；下工装臂22的一端固定于下电极12的固持部，其另一端也延伸至焊接设备基体。其中，两个位移传感装置沿工装臂的长度方向间隔设置于上工装臂21和下工装臂22的另一端部，以获得另一端的上工装臂和下工装臂相应位置处的高度位移量，也就是说，通过上工装臂21和下工装臂22建立基体侧与电极侧之间高度方向位移关系。两个位移传感装置采集的高度位移量输出至控制器23，从而获得施焊过程中的精确电极位移变化量。

需要说明是，为便于清楚简要的说明其工作原理，本方案中以两个电极上、下相对设置作为优选方案，理论上，根据具体工艺需要也可以将两个电极设置为在一水平面内相对设置。应当理解，本文当中所应用的“上”、“下”等方位词并不构成对技术方案的限制。

显然，上、下工装臂与相应电极的连接关系当中，其固定位置越接近相应电极检测结果越精确；上工装臂21和下工装臂22平行设置，且与电极所在方向垂直，同样可进一步提高检测结果的精度。随着焊接前上电极11的压下，固定于其固持部的上工装臂21一并下移，电极力加载后，焊钳发生变形，两个位移传感装置所测得的上工装臂21和下工装臂22另一端之间的距离分别为：d₁和d₂、上电极11和下电极12之间的距离d₀构成梯形关系，请一并参见图2，该关系式(1)如下：

$d_0=\frac{{\mathrm{bd}}_1+{\mathrm{ad}}_1-{\mathrm{ad}}_2}{b}...\left(1\right)$

其中，d₀为上、下电极之间的距离，d₁为第一位移传感装置的测量值，d₂为第二位移传感装置的测量值，a为第一位移传感装置与下电极22之间的距离，b为第二位移传感装置与第一位移传感装置之间的距离。

焊接过程中，熔核长大发生热膨胀位移时，上、下电极及其相应的上、下工装臂相离，上、下电极之间的距离d₀则发生变化。同时，实际的电极力发生变化，焊钳发生相应的动态变形，引起两个位移传感装置测量值d₁和d₂也发生变化，此时根据下述关系式（2）可获得上下电极之间的距离d₀的变化值，即真实的电极位移变化量；

${\mathrm{\Δd}}_0=\frac{{\mathrm{b\Δd}}_1+{\mathrm{a\Δd}}_1-{\mathrm{a\Δd}}_2}{b}...\left(2\right)$

其中，Δd₀，Δd₁，Δd₂分别为d₀，d₁，d₂的变化量。

显然，实际使用时，本方案的位移传感装置与被焊工件同样不会在焊接过程中发生干涉，既能实时克服因电极力的动态变化引起的测量误差，与现有技术相比，还能省去单个位移传感器测量时需事先标定测量值与真实值之间的换算关系。

另外，为了检测上工装臂21和下工装臂22的延伸端焊接过程中的高度位移的变化，可以采用不同形式的位移传感器。如图所示，本方案中两个位移传感装置包括第一激光位移传感器24、第二激光位移传感器25和激光反射挡板26，其中，第一激光位移传感器24和第二激光位移传感器25，沿工装臂的长度方向间隔设置于下工装臂22的延伸至焊接设备基体的另一端部；激光反射挡板26设置于两个激光位移传感器24、25上方的上工装臂21的延伸至焊接设备基体的另一端部。

工作过程中，第一激光位移传感器24、第二激光位移传感器25分别发射光束至激光反射挡板26，并接收反射光束，进而通过模拟和数字电路处理及微处理器分析确定实时的高度位移变化。该激光位移传感器的工作原理与现有技术相同，可以基于市售产品进行配置，故本文不再赘述。

当然，两个激光位移传感器的设置方式也可以反向配置。即，两个激光位移传感器沿工装臂的长度方向间隔设置于上工装臂21的另一端部，相应地，激光反射挡板设置于两个激光位移传感器下方的下工装臂22的另一端部，同样可以进行上、下工装臂的高度位移变化。

特别说明的是，用于检测上工装臂21和下工装臂22的延伸端焊接过程中的高度位移的两个位移传感装置，还可以采用磁致伸缩式位移传感器或者光电式位移传感器。同样地，这两种传感器的工作原理与现有技术相同，也可以基于市售产品进行配置，本文不再赘述。

除前述电阻点焊中电极位移的监测装置外，本实施方式还提供一种电阻点焊设备，具体请参见一并参见图1。该电阻点焊设备的主要构成及连接关系与现有技术相同，包括基体及设置于基体上的上、下电极；区别在于，本实施方式提供的电阻点焊设备配置有如前所述的电极位移监测装置。

此外，本实施方式还提供一种应用前述电极位移监测装置的监测方法，包括下述步骤：

A.根据所述监测装置，确定两个位移传感装置之间的第一距离b，以及近电极侧的位移传感器装置至电极之间的第二距离a；

B.通过两个位移传感装置实时采集上工装臂21和下工装臂22相应位置处的高度位移量：第一位移传感装置24获得的第一高度位移量Δd₁和第二位移传感装置25获得的第二高度位移量Δd₂；

C.按下述公式确定所述电极位移的变化量Δd₀，并输出：

${\mathrm{\Δd}}_0=\frac{{\mathrm{b\Δd}}_1+{\mathrm{a\Δd}}_1-{\mathrm{a\Δd}}_2}{b}.$

本方案中，该电极位移的变化量Δd₀采用显示器输出，直观显示；也可以直接输出至焊点熔核质量的判断单元，进而自动获得有关焊点熔核质量的评价。

显然，该第二距离a和第一距离b均为沿垂直电极所在方向形成，可获得相对精准的检测结果。

综上可知，本方案检测获得的电极位移变化量基于基体侧两个激光位移传感器所获取高度位移量而确定，充分考虑了电极力的动态变化引起的焊接设备基体变形，有效控制了电极力的动态变化可能引起的测量误差。+此外，采用控制器获得确定该电极位移变化量的过程中，无需事先标定测量值与真实值之间的换算关系，具有较高的便利性。

以上所述仅为本实用新型的优选实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的权利要求保护范围之内。

Claims (6)

1.电阻点焊中电极位移的监测装置，其特征在于，包括： 

上工装臂，其一端固定于上电极的固持部，其另一端延伸至焊接设备基体； 

下工装臂，其一端固定于下电极的固持部，其另一端延伸至焊接设备基体； 

两个位移传感装置，沿工装臂的长度方向间隔设置于所述上工装臂和/或所述下工装臂的另一端部，以获得另一端的所述上工装臂和下工装臂相应位置处的高度位移量；和 

控制器，接收两个所述位移传感装置采集的高度位移量，并获得电极位移变化量。 

2.根据权利要求1所述的电阻点焊中电极位移的监测装置，其特征在于，两个位移传感装置具体为： 

两个激光位移传感器，沿工装臂的长度方向间隔设置于所述下工装臂的另一端部；和 

一激光反射挡板，设置于两个所述激光位移传感器上方的所述上工装臂的另一端部。 

3.根据权利要求1所述的电阻点焊中电极位移的监测装置，其特征在于，两个位移传感装置具体为： 

两个激光位移传感器，沿工装臂的长度方向间隔设置于所述上工装臂的另一端部；和 

一激光反射挡板，设置于两个所述激光位移传感器下方的所述下工装臂的另一端部。 

4.根据权利要求1所述的电阻点焊中电极位移的监测装置，其特征在于，两个位移传感装置均采用磁致伸缩式位移传感器或者光电式位移传感器或者接触式光栅位移传感器。 

5.根据权利要求1至4中任一项所述的电阻点焊中电极位移的监测装置，其特征在于，所述上工装臂和所述下工装臂平行设置，且与电极所在方向垂直。 

6.电阻点焊设备，包括基体及设置于所述基体上的上、下电极；其特征在于，还包括如权利要求1至5中任一项所述的电阻点焊中电极位移的监测装置。