專利名稱：銅鋁柱電阻焊機(jī)及其焊接控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電阻焊機(jī)，特別涉及一種銅鋁柱專用電阻焊機(jī)及其加電焊接控制方法。
背景技術(shù)：
目前需大電流大容量用電的數(shù)碼相機(jī)、攝影機(jī)、手機(jī)、筆記本電腦、電動(dòng)玩具、電動(dòng)汽車等產(chǎn)品快速融入現(xiàn)代生活中，隨著人們對(duì)綠色能源需求的日益擴(kuò)大，而現(xiàn)有電極材料資源的日益枯竭，新的能源及其方法的研究顯得尤為迫切和至關(guān)重要。其核心動(dòng)力需具有安全、穩(wěn)定性高、比容量高、環(huán)保、價(jià)格便宜等優(yōu)良的性能，同時(shí)也必須具有導(dǎo)電性好、振密度高等優(yōu)點(diǎn)，而其中電極基片與銅鋁柱之間的精密焊接技術(shù)的研發(fā)，有助于進(jìn)一步提高產(chǎn)品的可靠性、降低生產(chǎn)成本。
如圖13所示，所述電極基片7截面可為U型、C型或E型等，但均具有一底部基面供銅鋁柱6固接，其材質(zhì)為銅或鋁或鋁合金，所述銅鋁柱6有兩根或兩根以上，為銅、鋁、鋁合金或銅鋁復(fù)合體材質(zhì)，固定在同一個(gè)電極基片7的底面。根據(jù)該類產(chǎn)品的關(guān)鍵零部件的形狀及材質(zhì)特性，如采用鑄造、鍛造或機(jī)加工等手段將兩者固定，那么產(chǎn)品的制作成本會(huì)大幅度的增長(zhǎng)，且無(wú)法實(shí)現(xiàn)銅鋁銅鋁柱6的加工。如采用焊接方法，則需要將工件焊接部位加熱到塑性狀態(tài)，以形成熔核，由于銅鋁柱6和電極基片7的形狀和材質(zhì)特性，焊接時(shí)需要較大的焊接電流；另一方面，如果焊件或焊接成品用人手拿放，會(huì)導(dǎo)致工件表面氧化，造成焊接質(zhì)量不穩(wěn)定。因?yàn)槿耸謺?huì)出汗，人的汗液是一種無(wú)色透明或淡黃色帶有咸味呈弱酸性的液體，它的pH值為5 6，除含有鈉、鉀、鈣、鎂鹽外，還含有少量尿素、乳酸、檸檬酸等有機(jī)酸。當(dāng)汗液與金屬接觸時(shí)，會(huì)在金屬表面形成一層汗液膜，汗液膜會(huì)對(duì)金屬引起電化學(xué)作用，腐蝕金屬；焊接時(shí)需要很大的熱量，焊后工件仍有較大的熱量，會(huì)對(duì)操作者造成傷害，若利用工具取放，又會(huì)影響焊接效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能提供焊接大電流，焊接過(guò)程全自動(dòng)化的銅鋁柱電阻焊機(jī)及其焊接控制方法。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案設(shè)計(jì)一種銅鋁柱電阻焊機(jī)，用于將銅鋁柱焊接至一電極基片上，包括焊件及焊接成品送料傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、焊接機(jī)構(gòu)、焊接電源和焊接控制系統(tǒng)，其特征在于所述焊接電源由多個(gè)中高頻變壓器并聯(lián)組成的中頻逆變電路所提供，所述焊接電源分別連接上電極和下電極，所述下電極經(jīng)導(dǎo)電電極座和錐度抱緊電極，再通過(guò)銅鋁柱及電極基片和上電極形成焊接回路。所述焊接控制系統(tǒng)包括
人機(jī)交互界面，用于根據(jù)待焊接銅鋁柱和電極基片的材料特性和尺寸大小向系統(tǒng)輸入焊接參數(shù)以及顯示焊機(jī)焊接過(guò)程的狀態(tài)信息；
狀態(tài)檢測(cè)單元，包括安裝在所述焊接機(jī)構(gòu)上的壓力傳感器和安裝在所述焊件送料傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上的多個(gè)位置傳感器，用于檢測(cè)所述銅鋁柱和電極基片在所述焊件送料傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中所處的位置狀態(tài)信息以及所述銅鋁柱與電極基片之間的焊接端面的壓力狀態(tài)信息；
中頻焊接控制器，用于控制所述多個(gè)中高頻變壓器給所述電極基片和銅鋁柱加電焊接的放電時(shí)間和焊接電流；
可編程邏輯控制器，用于根據(jù)所述人機(jī)交互界面輸出的焊接參數(shù)和狀態(tài)檢測(cè)單元輸出的狀態(tài)信息向所述焊件送料傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和焊接機(jī)構(gòu)各機(jī)械手和所述中頻焊接控制器發(fā)出操作指令。所述人機(jī)交互界面為觸摸顯示屏，通過(guò)人機(jī)交互界面輸入的焊接參數(shù)包括所述銅鋁柱的直徑大小、壓力參數(shù)、焊接時(shí)間和焊接電流。 所述狀態(tài)檢測(cè)單元的壓力傳感器安裝在下電極驅(qū)動(dòng)氣缸動(dòng)力輸出組件上，所述多個(gè)位置傳感器分別被安裝在焊件取料工位和焊接工位上的適當(dāng)位置。所述中頻焊接控制器控制所述多個(gè)中高頻變壓器給所述電極基片和銅鋁柱加電焊接的焊接時(shí)間為80 m s 250 m s，焊接電流為50 K A 150 K A。所述焊接機(jī)構(gòu)包括焊接工裝組件、上電極和下電極以及驅(qū)動(dòng)所述上電極和下電極上下移動(dòng)的上電極驅(qū)動(dòng)氣缸和下電極驅(qū)動(dòng)氣缸，所述導(dǎo)電電極座和錐度抱緊電極可活動(dòng)地安裝在焊接工裝組件中。所述焊件及焊接成品送料傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括銅鋁柱送料裝置、電極基板送料裝置和焊接成品卸料裝置，所述銅鋁柱送料裝置、電極基板送料裝置和焊接成品卸料裝置各自設(shè) 置獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)傳輸裝置并且它們的機(jī)械手機(jī)構(gòu)單元的動(dòng)作均受所述可編程邏輯控制器控制。所述焊接工裝組件的基座、導(dǎo)電電極座以及構(gòu)成焊接電源的多個(gè)中高頻變壓器均設(shè)置有用于降低工作溫度的冷卻水循環(huán)通道。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案還包括銅鋁柱電阻焊機(jī)的焊接控制方法，包括如下步驟
焊件及焊接成品送料傳動(dòng)機(jī)構(gòu)把待焊接銅鋁柱和電極基片運(yùn)送并放進(jìn)焊接工裝組
件內(nèi)，
Ii 把所述焊接工裝組件移送至焊接位置；iii .上電極驅(qū)動(dòng)氣缸推動(dòng)上電極下移并壓在電極基片上，同時(shí)下電極驅(qū)動(dòng)氣缸推動(dòng)
下電極向上運(yùn)動(dòng)，該下電極頂推導(dǎo)電電極座向上滑動(dòng)，所述導(dǎo)電電極座帶動(dòng)錐度抱緊電極上移至銅鋁柱頂端與電極基片相抵觸；
Lv 所述上電極驅(qū)動(dòng)氣缸和下電極驅(qū)動(dòng)氣缸分別持續(xù)向所述上電極和下電極施加壓
力，該壓力通過(guò)導(dǎo)電電極座和錐度抱緊電極轉(zhuǎn)化成銅鋁柱和電極基片之間焊接端面從小到大持續(xù)的壓力；
當(dāng)所述銅鋁柱和電極基片之間焊接端面的壓力達(dá)到預(yù)先設(shè)置的閾值時(shí)，啟動(dòng)中頻焊接控制器對(duì)所述銅鋁柱和電極基片加電焊接。在所述銅鋁柱端面熔核的面積為50_2的情況下，當(dāng)步驟V所述的壓力達(dá)到
600 1500 Kgf/ cm2時(shí)，所述中頻焊接控制器控制加電焊接的焊接時(shí)間為80 m s 250 m s，焊接電流為50 K A 150 K A。本發(fā)明的銅鋁柱電阻焊機(jī)及其焊接控制方法能實(shí)現(xiàn)滿足焊接要求的大電流輸出，而且焊接過(guò)程全部自動(dòng)化，能確保精確可靠的焊接質(zhì)量。


圖I是本發(fā)明所涉及銅鋁柱電阻焊機(jī)從正面看的整體結(jié)構(gòu)示意 圖2是本發(fā)明所涉及銅鋁柱電阻焊機(jī)從側(cè)面看的整體結(jié)構(gòu)示意 圖3是本發(fā)明所涉及焊機(jī)的銅鋁柱輸送和夾料裝置I的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是本發(fā)明所涉及焊機(jī)的電極基板輸送和取料裝置的結(jié)構(gòu)示意 圖5是本發(fā)明所涉及焊機(jī)的焊接成品卸料裝置4的結(jié)構(gòu)示意 圖6是本發(fā)明所涉及焊機(jī)的焊接工裝組件300部分的放大 圖7是所述焊接工裝組件300的剖面結(jié)構(gòu)示意 圖8是所述焊接工裝組件300的結(jié)構(gòu)示意 圖9是所述焊接工裝組件300去掉基板312和夾板313后的結(jié)構(gòu)示意 圖10是所述導(dǎo)電電極座321及其銅鋁柱安裝孔328內(nèi)結(jié)構(gòu)的局剖 圖11是所述錐度抱緊電極323從斜上方看的結(jié)構(gòu)示意 圖12是所述錐度抱緊電極323從底部看的結(jié)構(gòu)示意 圖13是所述電極基片7和銅鋁柱6焊接在一起的結(jié)構(gòu)示意 圖14是所述上電極301及其上部動(dòng)力裝置302的結(jié)構(gòu)示意 圖15是所述下電極351及其下部動(dòng)力裝置352的結(jié)構(gòu)示意 圖16是本發(fā)明銅鋁柱電阻焊機(jī)的主電路 圖17是本發(fā)明銅鋁柱電阻焊機(jī)焊接原理示意 圖18是本發(fā)明銅鋁柱電阻焊機(jī)焊接流程 圖19是本發(fā)明銅鋁柱電阻焊機(jī)焊接控制原理示意 圖20是適合E形電極基板的上電極301及其上部動(dòng)力裝置302的結(jié)構(gòu)示意 圖21是圖20中的上電極301的局部放大圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。如圖13所示，本發(fā)明所涉及的銅鋁柱電阻焊機(jī)專門用于將兩根或兩根以上的銅鋁柱6焊接到一電極基片7的底面上。所述銅鋁柱6為銅、鋁、鋁合金或銅鋁復(fù)合材料等，所述電極基片7的材料可采用銅、鋁或鋁合金等，其橫截面可呈U型、C型、E型等，但不管什么形狀，其底面均具為一用于焊接銅鋁柱6的平面。本實(shí)施例中，以兩根銅鋁柱6焊接到一U型截面的電極基片7為例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
本發(fā)明的銅鋁柱電阻焊機(jī)包括焊件及焊接成品送料傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、焊接機(jī)構(gòu)、焊接電源和焊接控制系統(tǒng)。如圖16和圖17所示，本發(fā)明的焊接電源由多個(gè)中高頻變壓器并聯(lián)組成的中頻逆變電路所提供，所述焊接電源分別連接上電極301和下電極組35。如圖I和圖2所示，所述焊接機(jī)構(gòu)和焊件及焊接成品送料傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在機(jī)架10上，該焊件及焊接成品送料傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括銅鋁柱送料裝置I、電極基板送料裝置2和焊接成品卸料裝置4，所述銅鋁柱送料裝置I、電極基板送料裝置2和焊接成品卸料裝置4各自設(shè)置獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)傳輸裝置并且它們的機(jī)械手機(jī)構(gòu)單元的動(dòng)作均受所述可編程邏輯控制器53控制。所述銅鋁柱送料裝置I用于將批量的銅鋁柱6放入銅鋁柱自動(dòng)選料盤101后按指定要求排列成固定的兩列，然后可控制地輸送至焊機(jī)的銅鋁柱待焊接工位上，其結(jié)構(gòu)如圖I和圖3所示，包括銅鋁柱自動(dòng)選料盤101，輸送裝置，夾爪109，氣爪108，控制所述氣爪108和夾爪109執(zhí)行夾取、放松和上下移動(dòng)操作的活塞組件103，設(shè)置在安裝座105上用于控制夾爪109前后移動(dòng)的活塞組件102，定接料塊106，動(dòng)接料塊107以及控制所述動(dòng)接料塊107 前后移動(dòng)的活塞組件104。輸送裝置將兩個(gè)銅鋁柱6輸送至定接料塊106處，活塞組件104控制動(dòng)接料塊107移動(dòng)至接收銅鋁柱6的位置，每次接收兩個(gè)銅鋁柱6后，活塞組件104再推動(dòng)接料塊107移動(dòng)一設(shè)定距離使被接收的兩銅鋁柱6與定接料塊106處的銅鋁柱6位置錯(cuò)開(kāi)，以防止夾爪109執(zhí)行夾取操作時(shí)損壞后面的銅鋁柱，然后活塞組件103驅(qū)動(dòng)氣爪108和夾爪109下移夾取被接收的兩銅鋁柱6后再上移，再由活塞組件102和103驅(qū)動(dòng)氣爪108和夾爪109將夾取的兩個(gè)銅鋁柱6移動(dòng)并放置于待焊接位置上。所述電極基板送料裝置2用于將批量的電極基板7放入電極基片自動(dòng)選料盤201后按要求排列成固定的單列并可控制地輸送至焊機(jī)的待焊工位上，其結(jié)構(gòu)如圖2和圖4所示，包括電極基片自動(dòng)選料盤201，輸送裝置，取片爪206，氣爪205，驅(qū)動(dòng)所述取片爪206和氣爪205開(kāi)合和上下移動(dòng)的活塞組件204，安裝在安裝座202上用于驅(qū)動(dòng)所述取片爪206和氣爪205前后移動(dòng)的活塞組件203，接料座207以及電極基板到位檢測(cè)器208。輸送裝置將電極基板7輸送至接料座207，所述檢測(cè)器208檢測(cè)到電極基板7到位后，所述活塞組件204驅(qū)動(dòng)取片爪206和氣爪205上下移動(dòng)并張開(kāi)取出電極基板7，所述活塞組件203和204再驅(qū)動(dòng)取片爪206和氣爪205將取出的電極基板7移動(dòng)并放置于待焊接位置上。所述焊接成品卸料裝置4用于將焊接好的工件取出，其結(jié)構(gòu)如圖I和圖5所示，包括氣爪404、取片爪405、驅(qū)動(dòng)所述氣爪404和取片爪405上下移動(dòng)的活塞組件403，以及安裝在安裝座401上控制氣爪404和取片爪405前后移動(dòng)的活塞組件402。工件焊接完成后，活塞組件402和403控制氣爪404和取片爪405取出焊接好的工件并移動(dòng)至卸料位置。如圖19所示，所述焊接控制系統(tǒng)包括如下模塊
人機(jī)交互界面51，用于根據(jù)待焊接銅鋁柱6和電極基片7的材料特性和尺寸大小向系統(tǒng)輸入焊接參數(shù)以及顯示焊機(jī)的工作狀態(tài)以及顯示焊機(jī)焊接過(guò)程的狀態(tài)信息；本發(fā)明的人機(jī)交互界面51采用觸摸顯示屏，通過(guò)觸摸顯示屏輸入的焊接參數(shù)包括所述銅鋁柱6的直徑大小、壓力參數(shù)、焊接時(shí)間和焊接電流。狀態(tài)檢測(cè)單元52，包括安裝在下電極驅(qū)動(dòng)氣缸動(dòng)力輸出組件上的壓力傳感器和安裝在安裝在焊件取料工位和焊接工位上的適當(dāng)位置的多個(gè)位置傳感器，用于檢測(cè)所述銅鋁柱6和電極基片7在所述焊件送料傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中所處的位置狀態(tài)信息以及所述銅鋁柱6與電極基片7之間的焊接端面的壓力狀態(tài)信息；各機(jī)械手和焊接機(jī)構(gòu)各執(zhí)行元件的狀態(tài)信息。中頻焊接控制器53，用于控制所述多個(gè)中高頻變壓器給所述電極基片7和銅鋁柱6加電焊接的放電時(shí)間和焊接電流；當(dāng)所述銅鋁柱6端面熔核的面積為50 mm2時(shí)，而且所述銅鋁柱6與電極基片7之間的焊接端面的壓力達(dá)到600 1500 Kgf/ cm2時(shí)，所述中頻焊接控制器53控制加電焊接的焊接時(shí)間為80 m s 250 m s，焊接電流為50 K A 150 K A?？删幊踢壿嬁刂破?4，用于根據(jù)所述人機(jī)交互界面51輸出的焊接參數(shù)和狀態(tài)檢測(cè)單元52輸出的狀態(tài)信息向所述焊件送料傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和焊接機(jī)構(gòu)各機(jī)械手和所述中頻焊接控制器53發(fā)出操作指令。所述焊接機(jī)構(gòu)包括用于定位和抱緊待焊接銅鋁柱6和電極基片7的焊接工裝組件300、上電極301和下電極351以及驅(qū)動(dòng)所述上電極301和下電極351上下移動(dòng)的上電極驅(qū)動(dòng)氣缸302和下電極驅(qū)動(dòng)氣缸352，所述導(dǎo)電電極座321和錐度抱緊電極323可活動(dòng)地安裝在焊接工裝組件300中。因此，圖17中的下電極組35包括下電極351、導(dǎo)電電極座321 和錐度抱緊電極323，所述下電極351經(jīng)導(dǎo)電電極座321和錐度抱緊電極323，再通過(guò)銅鋁柱6及電極基片7和上電極301形成焊接回路，如圖2、圖6、圖14和圖15所示。如圖14所示，所述上電極301安裝在上電極座303的底部，所述上電極座303安裝在上銅模305下方，該上銅模305通過(guò)螺栓固定在上電極驅(qū)動(dòng)氣缸302的活塞304上。所述上銅模305上設(shè)有軌道，可根據(jù)需要調(diào)節(jié)所述上電極座303的位置。所述上銅模305與活塞304之間裝有絕緣墊306，所述螺栓與活塞304之間也裝有絕緣墊307。如圖15所示，所述下電極351安裝在下電極座353頂部，該下電極座353又安裝在下銅模356頂部。所述下電極驅(qū)動(dòng)氣缸352頂部的活塞354與下銅模356之間安裝有用于檢測(cè)所述銅鋁柱6與電極基片7之間壓力的壓力傳感器355，所述下銅模356上設(shè)有軌道357，可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)下電極座353的位置。所述焊接工裝組件300安裝在所述上電極301和下電極351之間，如圖7、圖8和圖9所示，其包括基座310、上下滑動(dòng)地安裝在所述基座310上的導(dǎo)電電極座321、設(shè)置在所述導(dǎo)電電極座321頂部用于容納待焊銅鋁柱6的銅鋁柱安裝孔328以及安裝在所述銅鋁柱安裝孔328內(nèi)的錐度抱緊電極323。如圖7和圖8所示，所述基座310設(shè)有用于安裝所述導(dǎo)電電極座321的凹位314，所述基座310的上部固設(shè)一基板312，該基板312開(kāi)設(shè)有可讓下面的銅鋁柱6穿越的通孔，所述基板312的左右側(cè)各疊置一個(gè)夾板313，所述基板312及其兩側(cè)的夾板313圍成待焊電極基片7的夾持凹槽，上電極301具有可與所述待焊電極基片7內(nèi)壁配合的形狀，因此，所述夾持凹槽與所述上電極301 —起構(gòu)成所述待焊電極基片7的定位和抱緊結(jié)構(gòu)。例如，對(duì)于具有U形橫截面的電極基片7,上電極301為一長(zhǎng)方體,如圖14所不。對(duì)于具有E形橫截面的電極基片7，所述上電極301包括活動(dòng)安裝在電極座3011的兩個(gè)上電極單元3012，如圖20和圖21所示，所述上電極單元3012與所述電極座3011滑動(dòng)配合的上部外側(cè)面被加工成一定的角度，并在兩個(gè)上電極單元3012之間和與上電極座3011貼合的垂直方向均安裝彈簧，使得上電極單元3012的原始狀態(tài)在彈簧力的作用下保持在張開(kāi)狀態(tài)，焊接工作時(shí)上焊接氣缸帶動(dòng)焊接電極機(jī)構(gòu)下降，直至頂?shù)焦ぜ⒊掷m(xù)施加下壓壓力，使得所述兩上電極單元3012在受壓力情況下沿與之角度貼合的電極座3011的位置開(kāi)始收縮，從而夾緊E形電極基片7中間的豎板并導(dǎo)電。所述基座310的凹位314底面在與所述銅鋁柱安裝孔328對(duì)應(yīng)的位置處開(kāi)有可供所述下電極351伸入的開(kāi)孔。如圖10所示，所述導(dǎo)電電極座321設(shè)置有上段帶錐形內(nèi)壁面3221的銅鋁柱安裝孔328，用于容納和夾持所述銅鋁柱6的錐度抱緊電極323的外壁面與所述銅鋁柱安裝孔328的內(nèi)壁面相適配。所述安裝孔328的中上部是突出所述矩形導(dǎo)電電極座321的圓筒形凸起322，該圓筒形凸起322上部外螺紋連接一個(gè)限位螺母325，周邊設(shè)有一圈凹臺(tái)3234，所述限位螺母325頂部的內(nèi)沿正好卡在所述錐度抱緊電極323頂部的凹臺(tái)3234處，使得錐度抱緊電極323不能脫離所述導(dǎo)電電極座321。所述限位螺母325下方還可以設(shè)置有一個(gè)與圓筒形凸起322外壁螺紋連接的限位互鎖螺母326，用于調(diào)節(jié)限位螺母325的鎖定高度從而調(diào)節(jié)錐度抱緊電極323的高度，使被所述錐度抱緊電極323夾持的銅鋁柱6的頂端略高于(即預(yù)留焊接所需的熔融段)所述限位螺母325的頂端面。
所述基座310上并行設(shè)置兩個(gè)互相獨(dú)立的導(dǎo)電電極座321及其銅鋁柱安裝孔328內(nèi)的錐度抱緊電極323，所述銅鋁柱安裝孔328底部安裝有對(duì)所述錐度抱緊電極323產(chǎn)生向上作用力的彈性件一 324，彈性件一 324為一壓縮彈簧。所述基座310固設(shè)有垂直導(dǎo)柱317,所述垂直導(dǎo)柱317與所述導(dǎo)電電極座321上的垂直通孔329滑動(dòng)配合，使得所述導(dǎo)電電極座321只能沿所述垂直導(dǎo)柱317相對(duì)基座310上下滑動(dòng)。所述基座310設(shè)有四根垂直導(dǎo)柱317，每?jī)筛怪睂?dǎo)柱317安裝一個(gè)導(dǎo)電電極座321，在每根垂直導(dǎo)柱317的上部都套接彈性件二 318 (本發(fā)明實(shí)施例采用壓縮彈簧)，該彈性件二 318頂部與所述基板312相抵，其底部與所述導(dǎo)電電極座321頂面相抵，由此，在無(wú)外力作用下，導(dǎo)電電極座321會(huì)被下推至與基座310的凹位314底部相貼合的位置，即所述彈性件二 318對(duì)所述導(dǎo)電電極座321產(chǎn)生一個(gè)向下的推力，使所述銅鋁柱6與電極基片7在焊接前的保持分離狀態(tài)。如圖I所示，所述基座310底部、導(dǎo)電電極座321底部和錐度抱緊電極323底部開(kāi)設(shè)有與所述銅鋁柱安裝孔328相通的頂料孔327，用于焊接完成后將焊接成品頂出，所述頂料孔327的直徑小于所述銅鋁柱6的直徑。所述錐度抱緊電極是本發(fā)明的最關(guān)鍵的部件，其形狀結(jié)構(gòu)如圖11和圖12所示，所述錐度抱緊電極323上部具有與所述倒錐形內(nèi)壁面3221配合的倒錐形外壁3235，其其孔腔正好可容納并承托所述待焊銅鋁柱6。所述錐度抱緊電極323的夾壁開(kāi)設(shè)有多條軸向的部分切斷槽，使得當(dāng)所述錐度抱緊電極323有切斷部分的外壁面受到擠壓時(shí)，其夾持所述銅鋁柱6的夾壁向內(nèi)收攏，當(dāng)所述錐度抱緊電極323外壁面所受到的擠壓力撤銷時(shí)，其夾持所述銅鋁柱6的夾壁恢復(fù)原狀。在本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施例中，所述錐度抱緊電極323的夾壁上的部分切斷槽有六條，其中三條上切斷槽3232從錐度抱緊電極323夾壁的頂部開(kāi)始向下延伸至中下部，另三條下切斷槽3233從錐度抱緊電極323夾壁的底部開(kāi)始向上延伸至中上部，所述三條上切斷槽3232與所述三條下切斷槽3233的位置相互錯(cuò)開(kāi)。該結(jié)構(gòu)使得所述錐度抱緊電極323的上部錐度外壁3235被擠壓時(shí)，上部錐度部分的夾壁向內(nèi)收攏，但由于受到向內(nèi)收攏的上部錐度部分的夾壁的牽引作用，所述錐度抱緊電極323的下部的夾壁反而略向外張開(kāi)，使得焊接時(shí)錐度抱緊電極323僅抱緊所述銅鋁柱6接近焊接端的部分，從而能節(jié)省焊接所需熱量以及降低焊接工件的變形程度。當(dāng)所述上電極驅(qū)動(dòng)氣缸302向下推動(dòng)上電極301壓在所述電極基片7上面，同時(shí)所述下電極驅(qū)動(dòng)氣缸352向上推動(dòng)所述下電極351時(shí)，所述下電極351推動(dòng)所述導(dǎo)電電極座321向上滑動(dòng)至所述銅鋁柱6頂端與所述電極基片7的底面相抵觸，此時(shí)所述下電極351繼續(xù)向上移動(dòng)等于對(duì)所述銅鋁柱6施加一個(gè)向下的壓力，導(dǎo)致所述錐度抱緊電極323相對(duì)所述導(dǎo)電電極座321發(fā)生相向運(yùn)動(dòng)，所述倒錐形內(nèi)壁面3221壓迫錐度抱緊電極323有錐度部分的外壁面使其夾持所述銅鋁柱6的夾壁向內(nèi)收攏從而抱緊并定位所述銅鋁柱6。當(dāng)所述上電極驅(qū)動(dòng)氣缸302帶動(dòng)所述上電極301向上運(yùn)動(dòng)以及下電極驅(qū)動(dòng)氣缸352帶動(dòng)所述下電極351向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，所述錐度抱緊電極323外壁面所受到的壓力撤銷，在所述彈性件一 324和彈性件二 318的作用下，所述導(dǎo)電電極座321和錐度抱緊電極323恢復(fù)原來(lái)的位置。
如圖6和圖8所示，所述基座310上沿所述待焊電極基片7的長(zhǎng)度方向開(kāi)設(shè)有水平導(dǎo)孔315，該水平導(dǎo)孔315與安裝在焊機(jī)機(jī)架上的水平導(dǎo)桿316滑動(dòng)配合，使得所述基座310可沿所述水平導(dǎo)桿316來(lái)回滑動(dòng)。焊接時(shí)，通過(guò)雙行程氣缸控制所述焊接工裝組件300中平行分布的兩根銅鋁柱6分兩次送達(dá)焊接位置。所述下電極驅(qū)動(dòng)氣缸352的動(dòng)力輸出組件上設(shè)置有用于檢測(cè)所述銅鋁柱6與電極基片7之間焊接端面壓力的壓力傳感器355。所述基座310和導(dǎo)電電極座321的本體內(nèi)設(shè)置有用于降低所述焊接工裝組件300工作溫度的冷卻水循環(huán)通道331。圖18是本發(fā)明銅鋁柱電阻焊機(jī)的焊接流程圖，下面結(jié)合圖18詳細(xì)敘本發(fā)明焊機(jī)的焊接過(guò)程。步驟一將銅鋁柱6(也即通常說(shuō)的銅鋁釘)散放進(jìn)所述銅鋁柱自動(dòng)選料盤101中，銅鋁柱輸送料裝置I即可按指定要求將銅鋁柱6自動(dòng)排列成固定的兩列并可控制地輸送至取料工位，等待取料。步驟二 在檢測(cè)到銅鋁柱6到位后，焊機(jī)即啟動(dòng)偏位移料氣缸，一次將兩個(gè)銅鋁柱6偏移出滑料道，到位信號(hào)檢測(cè)后，自動(dòng)啟動(dòng)氣缸103帶動(dòng)氣爪108和夾爪109同時(shí)夾取兩個(gè)銅鋁釘并提起。提起和夾取信號(hào)檢測(cè)到位后，氣缸102自動(dòng)啟動(dòng)，將氣爪108和夾爪109移動(dòng)至工裝部位，信號(hào)檢測(cè)到位，氣缸103和氣爪108和夾爪109自動(dòng)啟動(dòng)，先后動(dòng)作，將兩個(gè)銅鋁柱6放進(jìn)焊接工裝組件300內(nèi)。步驟三將電極基片7自由放進(jìn)電極基片自動(dòng)選料盤201中，電極基板輸送料組件2即可按指定要求將電極基片7排列成固定的單列并可控制輸送至接料座207，等待取料。此動(dòng)作與上述銅鋁柱6的輸送動(dòng)作同時(shí)進(jìn)行。步驟四在檢測(cè)到銅鋁柱6和電極基片7到位后，通過(guò)氣缸組件102和103將兩銅鋁柱6移放至焊接工裝組件300的兩個(gè)銅鋁柱安裝孔328內(nèi)，再通過(guò)氣缸組件203和204帶動(dòng)取片爪206將電極基片7取出接料座207移放至焊接工裝組件300的兩夾板313圍成的電極基片夾槽中。步驟五利用雙行程氣缸360將焊接工裝組件300移動(dòng)到第一焊接位置，上部氣缸組件302啟動(dòng)使上電極301與U型電極基片7的凹槽表面接觸但不受力(氣缸的伸出行程可限制調(diào)整)。檢測(cè)信號(hào)到位后自動(dòng)啟動(dòng)下電極驅(qū)動(dòng)氣缸352帶動(dòng)下電極351克服彈性件二 318的彈力從底部頂起導(dǎo)電電極座321向電極基片7方向移動(dòng)，迫使銅鋁柱6壓向電極基片7頂在已接觸但不施加壓力的上電極301上并持續(xù)增加下電極驅(qū)動(dòng)氣缸352的氣體使上電極驅(qū)動(dòng)氣缸302的活塞304和下電極驅(qū)動(dòng)氣缸352的活塞354之間產(chǎn)生一個(gè)逐漸增加的軸向壓力(通過(guò)氣路設(shè)計(jì)和氣缸直徑的差異使的從動(dòng)焊接氣缸所能發(fā)出的最大壓力始終小于主焊接氣缸)，并通過(guò)設(shè)在下電極驅(qū)動(dòng)氣缸352上的壓力傳感器355來(lái)檢測(cè)產(chǎn)生的壓力。一旦到達(dá)預(yù)設(shè)定的壓力即發(fā)出一個(gè)信號(hào)給到焊接控制器，開(kāi)始放電焊接，此時(shí)，錐度抱緊電極323的倒錐形外壁3235與銅鋁柱安裝孔328的倒錐形內(nèi)壁面3221配合，在沿工件中心軸線方向受壓縮力的情況下，會(huì)自動(dòng)向中心將銅鋁柱6抱緊。以減少焊接電流損耗及焊接過(guò)程中零件因受熱受而產(chǎn)生的變形。焊接完成后上下電極驅(qū)動(dòng)氣缸各回原始狀態(tài)，滑動(dòng)套接在垂直導(dǎo)柱317上的彈性件二 318迫使導(dǎo)電電極座321下移至與基座310的凹位314底面相貼合，同時(shí)彈性件一 324將錐度抱緊電極323向上頂并外張復(fù)位從而放松銅鋁柱6。
步驟六所述雙行程氣缸360將所述焊接工裝組件300再移動(dòng)到第二焊接工位，重復(fù)步驟五。步驟七完成兩次焊接后，所述雙行程氣缸360全部伸出將焊接工裝組件300推至原始接料工位，頂料氣缸上行將焊接成品從所述錐度抱緊電極323的內(nèi)腔頂出，然后由焊 接成品卸料裝置4的取片爪405夾持取出焊接成品料，完成一個(gè)成品的焊接加工，即而又可以開(kāi)始放置工件重復(fù)焊接動(dòng)作。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種銅鋁柱電阻焊機(jī)，用于將銅鋁柱(6)焊接至一電極基片(7)上，包括焊件及焊接成品送料傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、焊接機(jī)構(gòu)、焊接電源和焊接控制系統(tǒng)，其特征在于所述焊接電源由多個(gè)中高頻變壓器并聯(lián)組成的中頻逆變電路所提供，所述焊接電源分別連接上電極(301)和下電極(351)，所述下電極(351)經(jīng)導(dǎo)電電極座(321)和錐度抱緊電極(323)，再通過(guò)銅鋁柱(6)及電極基片(7)和上電極(301)形成焊接回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的銅鋁柱電阻焊機(jī)，其特征在于所述焊接控制系統(tǒng)包括 人機(jī)交互界面(51)，用于根據(jù)待焊接銅鋁柱(6)和電極基片(7)的材料特性和尺寸大小向系統(tǒng)輸入焊接參數(shù)以及顯示焊機(jī)焊接過(guò)程的狀態(tài)信息； 狀態(tài)檢測(cè)單元(52)，包括安裝在所述焊接機(jī)構(gòu)上的壓力傳感器和安裝在所述焊件送料傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上的多個(gè)位置傳感器，用于檢測(cè)所述銅鋁柱(6)和電極基片(7)在所述焊件送料傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中所處的位置信息以及所述銅鋁柱(6)與電極基片(7)之間的焊接端面的壓力狀態(tài)息; 中頻焊接控制器(53 )，用于控制所述多個(gè)中高頻變壓器給所述電極基片(7 )和銅鋁柱(6)加電焊接的放電時(shí)間和焊接電流； 可編程邏輯控制器(54)，用于根據(jù)所述人機(jī)交互界面(51)輸出的焊接參數(shù)和狀態(tài)檢測(cè)單元(52)輸出的狀態(tài)信息向所述焊件送料傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和焊接機(jī)構(gòu)各機(jī)械手和所述中頻焊接控制器(53)發(fā)出操作指令。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的銅鋁柱電阻焊機(jī)，其特征在于所述人機(jī)交互界面(51)為觸摸顯示屏，通過(guò)人機(jī)交互界面(51)輸入的焊接參數(shù)包括所述銅鋁柱(6 )的直徑大小、壓力參數(shù)、焊接時(shí)間和焊接電流。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的銅鋁柱電阻焊機(jī)，其特征在于所述狀態(tài)檢測(cè)單元(52)的壓力傳感器安裝在下電極驅(qū)動(dòng)氣缸動(dòng)力輸出組件上，所述多個(gè)位置傳感器分別被安裝在焊件取料工位和焊接工位上的適當(dāng)位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的銅鋁柱電阻焊機(jī)，其特征在于所述中頻焊接控制器(53)控制所述多個(gè)中高頻變壓器給所述電極基片(7)和銅鋁柱(6)加電焊接的焊接時(shí)間為80 ms 250 m s，焊接電流為50 K A 150 K A。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5任一權(quán)利要求所述的銅鋁柱電阻焊機(jī)，其特征在于所述焊接機(jī)構(gòu)包括焊接工裝組件(300)、上電極(301)和下電極(351)以及驅(qū)動(dòng)所述上電極(301)和下電極(351)上下移動(dòng)的上電極驅(qū)動(dòng)氣缸(302 )和下電極驅(qū)動(dòng)氣缸(352 )，所述導(dǎo)電電極座(321)和錐度抱緊電極(323)可活動(dòng)地安裝在焊接工裝組件(300)中。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至5任一權(quán)利要求所述的銅鋁柱電阻焊機(jī)，其特征在于所述焊件及焊接成品送料傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括銅鋁柱送料裝置(I)、電極基板送料裝置(2)和焊接成品卸料裝置(4 )，所述銅鋁柱送料裝置(I)、電極基板送料裝置(2 )和焊接成品卸料裝置(4 )各自設(shè)置獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)傳輸裝置并且它們的機(jī)械手機(jī)構(gòu)單元的動(dòng)作均受所述可編程邏輯控制器(53)控制。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至5任一權(quán)利要求所述的銅鋁柱電阻焊機(jī)，其特征在于所述焊接工裝組件(300)的基座(310)、導(dǎo)電電極座(321)以及構(gòu)成焊接電源的多個(gè)中高頻變壓器均設(shè)置有用于降低工作溫度的冷卻水循環(huán)通道(331)。
9.一種銅鋁柱電阻焊機(jī)的焊接控制方法，其特征在于包括如下步驟I ·焊件及焊接成品送料傳動(dòng)機(jī)構(gòu)把待焊接銅鋁柱(6)和電極基片(7)運(yùn)送并放進(jìn)焊接工裝組件(300)內(nèi)， ii .把所述焊接工裝組件(300)移送至焊接位置； m 上電極驅(qū)動(dòng)氣缸(302 )推動(dòng)上電極(301)下移并壓在電極基片(7 )上，同時(shí)下電極驅(qū)動(dòng)氣缸(352)推動(dòng)下電極(351)向上運(yùn)動(dòng)，該下電極(351)頂推導(dǎo)電電極座(321)向上滑動(dòng)，所述導(dǎo)電電極座(321)帶動(dòng)錐度抱緊電極(323 )上移至銅鋁柱(6 )頂端與電極基片(7 )相抵觸； w .所述上電極驅(qū)動(dòng)氣缸(302)和下電極驅(qū)動(dòng)氣缸(352)分別持續(xù)向所述上電極(301)和下電極(351)施加壓力，該壓力通過(guò)導(dǎo)電電極座(321)和錐度抱緊電極(323 )轉(zhuǎn)化成銅鋁柱(6)和電極基片(7)之間焊接端面從小到大持續(xù)的壓力； V.當(dāng)所述銅鋁柱(6)和電極基片(7)之間焊接端面的壓力達(dá)到預(yù)先設(shè)置的閾值時(shí)，啟動(dòng)中頻焊接控制器(53 )對(duì)所述銅鋁柱(6 )和電極基片(7 )加電焊接。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的焊接控制方法，其特征在于在所述銅鋁柱(6)端面熔核的面積為50mm2的情況下，當(dāng)步驟V所述的壓力達(dá)到600 1500 Kgf / cm2時(shí),所述中頻焊接控制器(53)控制加電焊接的焊接時(shí)間為80 m s 250 m s，焊接電流為50 K A 150K A。
全文摘要
一種銅鋁柱電阻焊機(jī)及其焊接控制方法，用于將銅鋁柱焊接至一電極基片上，所述焊接電源由多個(gè)中高頻變壓器并聯(lián)組成的中頻逆變電路所提供，所述焊接電源分別連接上電極和下電極，下電極經(jīng)導(dǎo)電電極座和錐度抱緊電極，再通過(guò)銅鋁柱及電極基片和上電極形成焊接回路。當(dāng)所述銅鋁柱和電極基片之間焊接端面熔核的面積為50mm2且端面的壓力達(dá)到達(dá)到600～1500Kgf/cm2時(shí)，所述中頻焊接控制器控制加電焊接的焊接時(shí)間為80ms～250ms，焊接電流為50KA～150KA。本發(fā)明能的電阻焊機(jī)能實(shí)現(xiàn)滿足焊接要求的大電流輸出，而且是在對(duì)待焊接工件進(jìn)行精確定位抱緊和施加的條件下進(jìn)行全自動(dòng)焊接，因此能確保精確可靠的焊接質(zhì)量。
文檔編號(hào)B23K11/00GK102825372SQ20111015758
公開(kāi)日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2011年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月14日
發(fā)明者劉興偉 申請(qǐng)人:深圳市鵬煜威科技有限公司