專利名稱：：一種焊槍降溫裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及電弧螺柱焊槍的
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種焊槍的降溫裝置。技術(shù)背景焊槍在螺柱焊接過程中出現(xiàn)的問題主要是溫升過高。焊槍是夾持焊釘(螺柱)，并將其焊接在工件上的手持工具，是電弧螺柱焊機(jī)的重要組成部分。焊槍內(nèi)裝電磁鐵，用以提升焊釘，電磁鐵的激磁線圈用直流電源單獨(dú)供電，所需要的電壓(50—80v)、電流(3—6A)等參數(shù)，由焊槍的結(jié)構(gòu)和焊釘?shù)拇笮Q定。焊槍是按己設(shè)定的程序進(jìn)行工作提升焊釘、引燃電弧、電磁鐵釋放、將焊釘壓入熔池。一般連續(xù)使用1小時(shí)后，其表面溫度可達(dá)到8010(TC。悍槍由于密封防塵，散熱條件差，所以降溫一直是焊槍設(shè)計(jì)、制造面臨的重要技術(shù)難題。焊槍溫升過高可引起以下問題1、容易引起燙傷,對(duì)操作者的安全構(gòu)成威脅；2、激磁線圈變形或燒毀，焊槍芯軸卡住不動(dòng)，損壞焊槍；3、線圈電阻增加，導(dǎo)致激磁電流減小，使焊槍的提升力大幅度較低，以至于提不起焊釘，這在大直徑或超長焊釘焊接時(shí)尤其明顯。在現(xiàn)有技術(shù)中，還沒有査到電弧螺柱焊焊槍降溫裝置的有關(guān)資料，其他焊接方法使用的焊槍、焊鉗和焊炬的降溫裝置倒有一些，如采用水冷降溫，此種降溫方式不但耗費(fèi)能源，而且使用不方便，不利于提高生產(chǎn)力；還有的把熔化極氣體保護(hù)焊焊槍內(nèi)部制成螺旋管，在槍管的管腔內(nèi)壁設(shè)置有螺旋通氣槽，讓焊接保護(hù)氣體均勻地通過槍管，達(dá)到散熱效果，提高焊槍的壽命，但是該設(shè)置要過多地安裝相關(guān)部件，成本較高，使用范圍也相當(dāng)有限。以上這些方法都不適用于電弧螺柱焊焊槍，因?yàn)檫@種焊槍內(nèi)部裝有電磁鐵，激磁線圈要產(chǎn)生熱量。通過技術(shù)分析得出，引起焊槍溫度過高的主要熱源有激磁線圈產(chǎn)生的熱量、焊接時(shí)的熱輻射和飛濺、焊釘夾頭和焊接電纜的熱傳導(dǎo)等，其中最主要的熱源來自激磁線圈產(chǎn)生的熱量，按/^公式可計(jì)算出激磁線圈的功率，再乘以通電時(shí)間，則是其消耗的能量，并可折算成熱能，焦耳。因此,要想降低焊槍的溫升，可以從激磁電流入手，找出減小其能量消耗的辦法，才能降低悍槍的溫升，但該技術(shù)資料在國內(nèi)外還未曾看到相關(guān)的文獻(xiàn)公開
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是如何提供一種悍槍降溫裝置，該裝置能解決上述問題，根據(jù)焊槍提升焊釘和維持其高度不變所需要的電磁吸引力的差異，把恒定的激磁電流改為階梯形電流，從而破解了焊槍溫升過高的難題，同時(shí)也解決了焊槍散熱條件差等固有缺陷。該降溫裝置結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、成本低、節(jié)能環(huán)保。本發(fā)明所提出的技術(shù)問題是這樣解決的提供一種焊槍降溫裝置，其特征在于，包括激磁線圈電源和連接在該電源與焊槍之間的控制電路；所述控制電路用以降低輸出電流，產(chǎn)生階梯波直流電流；所述控制電路主要包括時(shí)間信號(hào)控制單元和用以改變電流的電子元器件。按照本發(fā)明所提供的焊槍降溫裝置，其特征在于，所述電子元器件可以是固態(tài)繼電器、普通繼電器、限流電阻、晶閘管、開關(guān)功率器件IGBT或MOSFET中的一種或幾種。按照本發(fā)明所提供的焊槍降溫裝置，其特征在于，控制電路包括限流電阻和繼電器，所述限流電阻和繼電器并聯(lián)，所述繼電器與時(shí)間信號(hào)控制單元的時(shí)間信號(hào)控制端連接，所述時(shí)間信號(hào)控制單元已預(yù)先設(shè)有時(shí)間控制/士口按照本發(fā)明所提供的焊槍降溫裝置，其特征在于，制電路包括兩個(gè)繼電器和時(shí)間信號(hào)控制單元；激磁線圈電源包括降壓變壓器和整流橋；在所述降壓變壓器的次級(jí)增加一個(gè)抽頭，其中抽頭電壓為次級(jí)額定電壓的2/5，所述抽頭連接其中一個(gè)繼電器，降壓變壓器的高電壓輸出端與另一個(gè)繼電器的一端相連，兩個(gè)繼電器的另一端相連，并連接到整流橋，兩個(gè)繼電器分別連接一個(gè)時(shí)間信號(hào)控制單元的信號(hào)控制端，降壓變壓器的另-一輸出端連接整流橋，電路的正負(fù)輸出端與焊槍連接。按照本發(fā)明所提供的焊槍降溫裝置，其特征在于，控制電路包括兩個(gè)繼電器和時(shí)間信號(hào)控制單元；激磁線圈電源包括降壓變壓器和兩個(gè)整流橋，在所述降壓變壓器的次級(jí)增加一個(gè)抽頭，其中抽頭電壓為次級(jí)額定電壓的2/5，所述抽頭和降壓變壓器的兩個(gè)輸出端分別連接到兩個(gè)串聯(lián)的整流橋，一個(gè)繼電器的一端與兩個(gè)整流橋的公共端連接，另一繼電器的一端與兩個(gè)串聯(lián)的整流橋的正極連接；兩個(gè)繼電器的另一端相連，作為正極輸出；兩個(gè)繼電器分別連接一個(gè)時(shí)間信號(hào)控制單元的信號(hào)控制端，電路的正負(fù)輸出端與焊槍連接。按照本發(fā)明所提供的焊槍降溫裝置，其特征在于，所述激磁線圈電源為兩個(gè)直流電源，所述控制電路包括兩個(gè)繼電器和時(shí)間信號(hào)控制單元，所述兩個(gè)直流電源串聯(lián)，在處于高電壓的那一個(gè)電源的正負(fù)兩端分別連接一個(gè)繼電器，兩個(gè)繼電器的另一端相連作為輸出端，兩個(gè)繼電器分別連接一個(gè)時(shí)間信號(hào)控制單元的信號(hào)控制端，電路的正負(fù)輸出端與焊槍連接。按照本發(fā)明所提供的焊槍降溫裝置，其特征在于，控制電路包括晶閘管和時(shí)間信號(hào)控制單元，激磁線圈電源包括降壓變壓器和整流器；降壓變壓器的輸出端經(jīng)整流器的可控整流后連接焊槍；所述時(shí)間信號(hào)控制單元的信號(hào)控制端連接所述整流器中的晶閘管，整流器可以是全控橋或半控橋，通過晶閘管的可控整流，提供可改變大小的激磁電流。按照本發(fā)明所提供的焊槍降溫裝置，其特征在于，控制電路包含開關(guān)電源的功率器件和時(shí)間信號(hào)控制單元，時(shí)間信號(hào)控制單元的信號(hào)控制端與開關(guān)電源的功率器件相連接，所述開關(guān)電源的功率器件可以是IGBT或者M(jìn)OSFET，逆變器可以采用全控橋或者半控橋電路，通過調(diào)節(jié)脈寬或頻率來改變激磁電流的大小。本發(fā)明的焊槍降溫裝置的基本理論為電磁場，直流電磁鐵吸引力的計(jì)算公式F=4MSxl04(1)F:電磁鐵的吸引力(kg)B:磁感應(yīng)強(qiáng)度(^/2)S:磁路的截面積(W)H:磁場強(qiáng)度(A/m),":材料的導(dǎo)磁率(H/m)I:激磁電流(A)N:激磁線圈的匝數(shù)L:磁路的平均長度(m)從公式(2)可知，在鐵芯材料和尺寸形狀一定的情況下，電磁鐵的吸引力與線圈的安匝數(shù)(IN)的平方成正比，與磁路的平均長度(L)的平方成反比。所以電流越大，安匝數(shù)也大，電磁鐵的吸引力也大，焊槍的溫升自然也高，顯然，提高吸引力與降低線圈溫升是相互矛盾的，但必須保持焊槍有足夠的提升力，以克服焊釘和芯軸的重力、壓縮彈簧和壓彎焊接電纜的力、芯軸運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的摩擦力等，才能靈活地提升焊釘，順利地進(jìn)行焊接。所以激磁電流不能減小，必須保持額定值。焊槍開始提升焊釘時(shí)，所需要的提升力最大，而此時(shí)電磁鐵的吸引力卻最小，因?yàn)榇藭r(shí)的磁路最長(動(dòng)、靜鐵芯之間的間隙可達(dá)10mm)，磁阻最大；焊釘一旦提升到位，其磁路最短(動(dòng)、靜鐵芯之間的間隙"隱)，磁阻最小，電磁鐵的吸引力達(dá)到最大值，但此時(shí)所需要的提升力卻最小，只要維持各個(gè)力之間的平衡，焊釘不掉落即可。過大的電磁吸引力是多余的，顯然是浪費(fèi)。若此時(shí)減小激磁電流，降低電磁吸引力，既能保持焊槍的基本功能，又能減小線圈所消耗的能量，自然就能降低焊槍的溫升，焊槍的提升力與溫升之間的矛盾就迎刃而解，這就是焊槍降溫裝置的基本原理。根據(jù)焊槍提升焊釘和維持其高度不變所需要的電磁吸引力的差異，把恒定的激磁電流改為階梯形電流，從而破解了焊槍溫升過高的難題。綜上所述，本發(fā)明所提供的焊槍降溫裝置，主要從激磁電流入手，找出了減小焊槍能量消耗的新辦法，克服了通常借助外設(shè)機(jī)構(gòu)降溫的技術(shù)偏見，在節(jié)能和提高焊槍的可靠性及保護(hù)焊工的安全等方面取得了顯著的效果。圖1是本發(fā)明所提供的焊槍降溫裝置安裝前、后的激磁電流的波形圖；圖2是本發(fā)明所提供的焊槍降溫裝置的第一實(shí)施例的電原理圖；圖3是本發(fā)明所提供的焊槍降溫裝置的第二實(shí)施例的電原理圖；圖4是本發(fā)明所提供的悍槍降溫裝置的第三實(shí)施例的電原理圖；圖5是本發(fā)明所提供的焊槍降溫裝置的第四實(shí)施例的電原理圖；圖6是本發(fā)明所提供的焊槍降溫裝置的第五實(shí)施例的電原理圖；圖7是本發(fā)明所提供的焊槍降溫裝置的第六實(shí)施例的電原理圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明所提供的焊槍降溫裝置作詳細(xì)描述。圖1是本發(fā)明所提供的焊槍降溫裝置的激磁電流的波形圖，圖la是沒有安裝焊槍降溫裝置的恒定激磁電流，圖lb是安裝有焊槍降溫裝置的階梯形激磁電流。其中，〔、額定激磁電流，乙、維持電流，^、提升時(shí)間，t、焊接時(shí)間。其中/,是保證焊槍達(dá)到額定提升力所需要的激磁電流。對(duì)于普通的焊槍，/,在焊接的整個(gè)過程中始終保持不變；而裝有降溫裝置的焊槍，當(dāng)焊釘提升到位后，/、就降為維持電流乙,，直至焊接結(jié)束。/J又為原/,的40%左右。由于提升時(shí)間d艮短，約5080ms，而焊接時(shí)間較長，約23s.因此，可以認(rèn)為激磁電流基本上就是乙,，這樣，把激磁線圈的能量消耗降到最低，從而大幅度減少了焊槍的溫升。舉一實(shí)例說明降溫裝置的效果n型焊槍<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>不加降溫裝置時(shí)，線圈所消耗的能量<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>加降溫裝置后，線圈所消耗的能量<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>式中R為激磁線圈的電阻。這就是說，焊槍裝上了降溫裝置后，其激磁電流所產(chǎn)生的熱量僅為普通焊槍的18%。顯然，這樣少的熱量將使焊槍的溫度大幅度降低，而且連續(xù)焊接時(shí)間越長，其效果也越明顯，這樣就從根本上解決了焊槍溫升過高的難題。通、過試驗(yàn)也證實(shí)了上述計(jì)算結(jié)果，焊槍裝與不裝降溫裝置的溫升對(duì)比試驗(yàn)見下表<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>降溫裝置的原理比較簡單，制造也不復(fù)雜，并且能裝在任何結(jié)構(gòu)的焊槍上，其降溫效果又特別明顯。毫無疑問，降溫裝置確實(shí)是焊槍制造技術(shù)的重大創(chuàng)新。原則上，凡是能達(dá)到焊槍額定提升力所需要的激磁電流，又能產(chǎn)生階梯波電流的直流電源，都可作為焊槍的降溫裝置，最常用的有以下幾種類型1、JR型降溫裝置圖2是本發(fā)明所提供的焊槍降溫裝置的第一實(shí)施例的電原理圖，其中，R:限流電阻尺=^，K:固態(tài)繼電器或普通繼電器的觸頭或晶閘管，S:時(shí)間控制信號(hào)單元的控制信號(hào)端。該電路的工作原理為繼電器K和限流電阻并聯(lián)，并與時(shí)間信號(hào)控制單元的信號(hào)控制端S連接，所述時(shí)間信號(hào)控制單元已預(yù)先設(shè)有時(shí)間控制信號(hào)，--般t為5080ms，即焊槍從開始提升到提升結(jié)束所持續(xù)的時(shí)間。焊槍開始提升時(shí)，控制信號(hào)使繼電器K的觸頭閉合，R被短路，通過的激磁電流為/、，持續(xù)^之后，K的觸頭斷開，電流通過R，電流由/,降為"，直至焊接結(jié)束。此降溫裝置最簡單，適用于已制造及銷售的電弧螺柱焊設(shè)備加裝降溫裝置，此方案具有省事、方便等優(yōu)點(diǎn)。2、JT型降溫裝置圖3是本發(fā)明所提供的焊槍降溫裝置的第二實(shí)施例的電原理圖，圖4是本發(fā)明所提供的焊槍降溫裝置的第三實(shí)施例的電原理圖。其中，T、降壓變壓器，t/一、變壓器次級(jí)電壓，t/,_、變壓器次級(jí)抽頭電壓，f/"=2/5c《和A，固態(tài)繼電器或普通繼電器觸頭或晶閘管，《、時(shí)間信號(hào)控制單元的兩個(gè)信號(hào)控制端，KC,、FC2、^為整流橋。第二實(shí)施例的激磁線圈電源由中間抽頭的降壓變壓器T和整流橋^組成，控制電路包括兩個(gè)繼電器K,、/^和時(shí)間信號(hào)控制單元的兩個(gè)時(shí)間信號(hào)控制端&和&。整流橋K的正負(fù)輸出端與焊槍連接。當(dāng)焊接開始時(shí)，K,觸頭閉合，^觸頭斷開，直流電源提供激磁電流/、.，持續(xù)^后，K，觸頭斷開，^觸頭閉合，激磁電流降為々，直至t時(shí)結(jié)束。第三實(shí)施例的工作原理與第二實(shí)施例的工作原理相同，只是電路結(jié)構(gòu)稍有不同增加一個(gè)整流橋，并將兩個(gè)繼電器&和A移至整流橋的輸出端。當(dāng)焊接開始時(shí)，/^觸頭閉合，^觸頭斷開，直流電源提供激磁電流/、，持續(xù),、后，《觸頭斷開，/^觸頭閉合，激磁電流降為乙，直至t時(shí)結(jié)束。此兩種降溫裝置也很簡單，適用于正在生產(chǎn)的電弧螺柱焊設(shè)備，而不必對(duì)電路和機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行大的改動(dòng)。3、JD型降溫裝置圖5是本發(fā)明所提供的焊槍降溫裝置的第四實(shí)施例的電原理圖，直流電源l、2:開關(guān)電源或普通的直流電源，&、固態(tài)繼電器或普通繼電器觸頭或晶閘管，《、時(shí)間信號(hào)控制單元的兩個(gè)信號(hào)控制端。該電路的工作原理如下此降溫裝置是由兩臺(tái)直流電源疊加而成，直流電源1的輸出電壓應(yīng)大于直流電源2的輸出電壓，以保證乙=0.4/、條件。焊接開始時(shí)，K,觸頭閉合，^觸頭斷開，兩臺(tái)串聯(lián)電源能提供激磁電流/、。持續(xù)《后，^觸頭斷開，^觸頭閉合，電流由/5降為乙，直至焊接結(jié)束。此降溫裝置適用于新設(shè)計(jì)或改型的電弧螺柱焊設(shè)備，而又有已經(jīng)成熟的符合要求的直流電源或開關(guān)電源，使電磁鐵激磁線圈電源的體積和重量大大減小。4、JS型降溫裝置圖6是本發(fā)明所提供的焊槍降溫裝置的第五實(shí)施例的電原理圖，T:降壓變壓器，Ke:晶閘管可控整流器(全控橋或半控橋)，S:時(shí)間信號(hào)控制單元的時(shí)間信號(hào)控制端。降壓變壓器輸出端與可控整流器^相連，F(xiàn)e的正負(fù)輸出端連接焊槍。時(shí)間信號(hào)控制單元的信號(hào)控制端S連接^中的晶閘管，可控整流器可以是全控橋或半控橋。開始時(shí)該裝置提供激磁電流/、，持續(xù)^后，減小晶閘管的導(dǎo)通角，使電流降為乙，直至焊接結(jié)束。此降溫裝置適用于新設(shè)計(jì)的電弧螺柱焊設(shè)備，當(dāng)采用微機(jī)控制時(shí)，調(diào)節(jié)、控制非常方便。5、JK型降溫裝置圖7是本發(fā)明所提供的焊槍降溫裝置的第六實(shí)施例的電原理圖，該控制電路包含開關(guān)電源和時(shí)間信號(hào)控制單元，時(shí)間信號(hào)控制單元的信號(hào)控制端與開關(guān)電源相連接，開關(guān)電源的功率器件可以是IGBT或者M(jìn)0SFET，逆變器可以采用全控橋或者半控橋電路，通過調(diào)節(jié)脈寬或頻率來改變激磁電流的大小。此降溫裝置適用于新設(shè)計(jì)的電弧螺柱焊設(shè)備，當(dāng)采用微機(jī)控制時(shí)，凸顯本方案反應(yīng)速度塊、控制精確、調(diào)節(jié)方便、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)。權(quán)利要求1、一種焊槍降溫裝置，其特征在于，包括激磁線圈電源和連接在該電源與焊槍之間的控制電路；所述控制電路用以降低輸出電流，產(chǎn)生階梯波直流電流；所述控制電路主要包括時(shí)間信號(hào)控制單元和用以改變電流的電子元器件。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊槍降溫裝置，其特征在于，所述電子元器件可以是固態(tài)繼電器、普通繼電器、限流電阻、晶閘管、開關(guān)功率器件IGBT或M0SFET中的一種或幾種。3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的焊槍降溫裝置，其特征在于，控制電路包括限流電阻和繼電器，所述限流電阻和繼電器并聯(lián)，所述繼電器與時(shí)間信號(hào)控制單元的時(shí)間信號(hào)控制端連接，所述時(shí)間信號(hào)控制單元已預(yù)先設(shè)有時(shí)間控制信號(hào)。4、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的焊槍降溫裝置，其特征在于，控制電路包括兩個(gè)繼電器和時(shí)間信號(hào)控制單元；激磁線圈電源包括降壓變壓器和整流橋；在所述降壓變壓器的次級(jí)增加一個(gè)抽頭，其中抽頭電壓為次級(jí)額定電壓的2/5，所述抽頭連接其中一個(gè)繼電器，降壓變壓器的高電壓輸出端與另一個(gè)繼電器的一端相連，兩個(gè)繼電器的另一端相連，并連接到整流橋，兩個(gè)繼電器分別連接一個(gè)時(shí)間信號(hào)控制單元的信號(hào)控制端，降壓變壓器的另一輸出端連接整流橋，電路的正負(fù)輸出端與焊槍連接。5、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的焊槍降溫裝置，其特征在于，控制電路包括兩個(gè)繼電器和時(shí)間信號(hào)控制單元；激磁線圈電源包括降壓變壓器和兩個(gè)整流橋，在所述降壓變壓器的次級(jí)增加一個(gè)抽頭，其中抽頭電壓為次級(jí)額定電壓的2/5，所述抽頭和降壓變壓器的兩個(gè)輸出端分別連接到兩個(gè)串聯(lián)的整流橋，一個(gè)繼電器的一端與兩個(gè)整流橋的公共端連接，另一繼電器的一端與兩個(gè)串聯(lián)的整流橋的正極連接；兩個(gè)繼電器的另一端相連，作為正極輸出；兩個(gè)繼電器分別連接一個(gè)時(shí)間信號(hào)控制單元的信號(hào)控制端，電路的正負(fù)輸出端與焊槍連接。6、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的焊槍降溫裝置，其特征在于，所述激磁線圈電源為兩個(gè)直流電源，所述控制電路包括兩個(gè)繼電器和時(shí)間信號(hào)控制單元；所述兩個(gè)直流電源串聯(lián)，在處于高電壓的那一個(gè)電源的正負(fù)兩端分別連接一個(gè)繼電器，兩個(gè)繼電器的另一端相連作為輸出端，兩個(gè)繼電器分別連接一個(gè)時(shí)間信號(hào)控制單元的信號(hào)控制端，電路的正負(fù)輸出端與焊槍連接。7、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的焊槍降溫裝置，其特征在于，控制電路包括晶閘管和時(shí)間信號(hào)控制單元，激磁線圈電源包括降壓變壓器和整流器；降壓變壓器的輸出端經(jīng)整流器的可控整流后連接焊槍；所述時(shí)間信號(hào)控制單元的信號(hào)控制端連接所述整流器中的晶閘管，整流器可以是全控橋或半控橋，通過晶閘管的可控整流，提供可改變大小的激磁電流。8、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的焊槍降溫裝置，其特征在于，控制電路包含開關(guān)電源的功率器件和時(shí)間信號(hào)控制單元，時(shí)間信號(hào)控制單元的信號(hào)控制端與開關(guān)電源的功率器件相連接，所述開關(guān)電源的功率器件可以是IGBT或者M(jìn)OSFET，逆變器可以采用全控橋或者半控橋電路，通過調(diào)節(jié)脈寬或頻率來改變激磁電流的大小。全文摘要本發(fā)明公開了一種焊槍降溫裝置，其特征在于，包括激磁線圈電源和連接在該電源與焊槍之間的控制電路；所述控制電路用以降低輸出電流，產(chǎn)生階梯波直流電流；控制電路主要包括時(shí)間信號(hào)控制單元和用以改變電流的電子元器件。該裝置根據(jù)焊槍提升焊釘和維持其高度不變所需要的電磁吸引力的差異，把恒定的激磁電流改為階梯形電流，減小激磁電流產(chǎn)生的熱量，從而破解了焊槍溫升過高的難題。該降溫裝置結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、成本低、節(jié)能環(huán)保。文檔編號(hào)B23K9/20GK101121217SQ20061002155公開日2008年2月13日申請(qǐng)日期2006年8月8日優(yōu)先權(quán)日2006年8月8日發(fā)明者張瑞昌,黃賢聰申請(qǐng)人:黃賢聰