專利名稱：銅鋁柱電阻焊機(jī)的雙行程焊接裝置及其焊接控制方法
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有兩個(gè)或兩個(gè)以上，為銅、鋁、鋁合金或銅鋁復(fù)合體材質(zhì)，固定于電極基片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，且無法實(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，由于銅鋁及其合金具有導(dǎo)熱性好，且鋁的組織松散，不容易形成優(yōu)質(zhì)的熔核的的焊接特性，如采用把兩根或更多根銅鋁柱6同時(shí)焊接到電極基片7上的焊接方案，焊機(jī)就需要非常大的電源功率。制造大功率焊機(jī)無疑需要增加焊機(jī)的制造成本和使用成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種能節(jié)省焊接電流的銅鋁柱電阻焊機(jī)的雙行程焊接裝置及其焊接控制方法。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種銅鋁柱電阻焊機(jī)的雙行程焊接裝置，用于將兩根銅鋁柱焊接至一塊電極基片上，包括焊接工裝組件，所述焊接工裝組件包括基座、并列安裝在所述基座的兩套導(dǎo)電電極座和錐度抱緊電極，每一個(gè)錐度抱緊電極用于夾持一根銅鋁柱，所述錐度抱緊電極的外壁面與所述導(dǎo)電電極座的銅鋁柱安裝孔的內(nèi)壁面上下滑動(dòng)配合，所述基座的上部設(shè)置有電極基片的夾持凹槽，該夾持凹槽底部設(shè)置有兩個(gè)正對(duì)兩導(dǎo)電電極座的銅鋁柱安裝孔的通孔，所述基座開設(shè)有水平導(dǎo)孔，該水平導(dǎo)孔與安裝在焊機(jī)機(jī)架上的水平導(dǎo)桿滑動(dòng)配合。所述焊接工裝組件位于上電極和下電極之間，所述上電極向下運(yùn)動(dòng)時(shí)與所述夾持凹槽配合構(gòu)成電極基片的抱緊結(jié)構(gòu)；所述下電極向上運(yùn)動(dòng)時(shí)推動(dòng)所述導(dǎo)電電極座和錐度抱緊電極相互配合抱緊所述銅鋁柱。所述焊接工裝組件受雙行程氣缸驅(qū)動(dòng)作水平平移運(yùn)動(dòng)，所述焊接工裝組件按時(shí)間順序分別在裝卸料工位、左焊接工位、右焊接工位停留，最后從右焊接工位返回裝卸料工位，然后又開始下一個(gè)循環(huán)。把兩根銅鋁柱和電極基片運(yùn)送到所述焊接工裝組件的模腔以及將焊接成品從錐度抱緊電極的電極腔頂出在所述裝卸料工位完成，把左側(cè)的銅鋁柱焊接到電極基片上在所述左焊接工位完成，把右側(cè)的銅鋁柱焊接到電極基片上在所述右焊接工位完成。所述水平導(dǎo)桿平行設(shè)置兩根，該兩根水平導(dǎo)桿固定在所述焊接工裝組件右側(cè)的立板上，所述基座有兩水平導(dǎo)孔分別與所述兩根水平導(dǎo)桿滑動(dòng)配合，所述雙行程氣缸固定在所述立板的右側(cè)，其活塞桿自由穿越所述立板中間的通孔后與所述焊接工裝組件的基座固定連接。所述上電極和下電極分別由上電極驅(qū)動(dòng)氣缸和下電極驅(qū)動(dòng)氣缸所驅(qū)動(dòng)；所述下電極驅(qū)動(dòng)氣缸的動(dòng)力輸出組件上設(shè)置有用于檢測(cè)所述銅鋁柱與電極基片之間壓力的壓力傳感器；所述上電極具有與所述待焊電極基片內(nèi)壁配合的形狀； 當(dāng)所述焊接工裝組件處于左焊接工位時(shí)，所述下電極正對(duì)左側(cè)的導(dǎo)電電極座，當(dāng)所述焊接工裝組件處于右焊接工位時(shí)，所述下電極正對(duì)右側(cè)的導(dǎo)電電極座。所述基座固設(shè)有四根對(duì)稱分布的垂直導(dǎo)柱，每兩根垂直導(dǎo)柱與一個(gè)導(dǎo)電電極座上的垂直通孔滑動(dòng)配合，在每一根垂直導(dǎo)柱的上部套接一彈性件二，所述彈性件二對(duì)所述導(dǎo)電電極座產(chǎn)生一個(gè)向下的推力；所述基座底部設(shè)置有左右兩個(gè)頂料孔，左邊的頂料孔與左邊的導(dǎo)電電極座的銅鋁柱安裝孔及其錐度抱緊電極底部的通孔共軸線，右邊的頂料孔與右邊的導(dǎo)電電極座的銅鋁柱安裝孔及其錐度抱緊電極底部的通孔共軸線，所述頂料孔的直徑小于所述銅鋁柱的直徑。所述導(dǎo)電電極座的銅鋁柱安裝孔的底部放置有對(duì)所述錐度抱緊電極產(chǎn)生向上作用力的彈性件一，其上部設(shè)置有錐度抱緊電極的限位螺母。所述錐度抱緊電極的夾壁設(shè)置有多數(shù)條部分切斷槽，其中一半為從錐度抱緊電極夾壁頂部開始延伸至中下部的上切斷槽，另一半為從錐度抱緊電極夾壁底部開始延伸至中上部的下切斷槽，所述上切斷槽與所述下切斷槽的位置相互錯(cuò)開。所述雙行程氣缸驅(qū)動(dòng)所述焊接工裝組件中平行分布的兩根銅鋁柱分兩次送達(dá)焊接位置，所述焊接工裝組件先到達(dá)左焊接工位，左側(cè)導(dǎo)電電極座內(nèi)的銅鋁柱先被焊接到電極基片上；然后所述焊接工裝組件到達(dá)右焊接工位，右側(cè)的導(dǎo)電電極座的銅鋁柱后被焊接到電極基片上。所述雙行程焊接裝置的焊接過程由焊接控制系統(tǒng)控制，該焊接控制系統(tǒng)包括順序雙向連接的人機(jī)交互界面、可編程邏輯控制器、中頻焊接控制器以及與所述可編程邏輯控制器的信號(hào)輸入端連接的狀態(tài)檢測(cè)單元；所述狀態(tài)檢測(cè)單元包括安裝在所述下電極驅(qū)動(dòng)氣缸動(dòng)力輸出組件上的壓力傳感器和安裝在所述焊件送料傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上的多個(gè)位置傳感器。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案還包括銅鋁柱電阻焊機(jī)的雙行程焊接裝置的焊接控制方法，包括如下步驟
I.焊件及焊接成品送料傳動(dòng)機(jī)構(gòu)先后把兩根銅鋁柱和一塊電極基片運(yùn)送并放進(jìn)處于裝卸料工位的焊接工裝組件的模腔內(nèi)；
ii ·雙行程氣缸驅(qū)動(dòng)所述焊接工裝組件平移一個(gè)行程至左焊接工位；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)，該下電極頂推左邊的導(dǎo)電電極座向上滑動(dòng)，所述左邊的導(dǎo)電電極座帶動(dòng)其中的錐度抱緊電極上移至左側(cè)的銅鋁柱頂端與電極基片相抵觸；
Iv ·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，該壓力通過左邊的導(dǎo)電電極座及其錐度抱緊電極轉(zhuǎn)化成左側(cè)銅鋁柱和電極基片之間焊接端面從小到大持續(xù)的壓力；
Y.當(dāng)所述左側(cè)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)所述左側(cè)銅鋁柱和電極基片加電焊接；
I .所述雙行程氣缸驅(qū)動(dòng)所述焊接工裝組件再平移一個(gè)行程至右焊接工位； vii .針對(duì)右側(cè)銅鋁柱和電極基片重復(fù)步驟iii步至步驟的焊接過程完成右側(cè)銅鋁
柱的加電焊接完成整個(gè)焊接過程；
Viii .所述雙行程氣缸驅(qū)動(dòng)所述焊接工裝組件返回至裝卸料工位的初始位置，頂料
氣缸上行將焊接成品從所述錐度抱緊電極的內(nèi)腔頂出，然后由焊接成品卸料裝置取出焊接成品，完成一個(gè)成品的焊接加工過程。所述步驟V的加電焊接條件為當(dāng)所述壓力達(dá)到600 1500 K g f / 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)的雙行程焊接裝置及其焊接控制方法由于采用一個(gè)行程焊接一根銅鋁柱的技術(shù)方案，能節(jié)省焊接電流，在確保精確可靠的焊接質(zhì)量的前提下實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保和降低焊機(jī)的制造成本。


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；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； 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，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。 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。所述基座310開設(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。如圖6所示，所述焊接工裝組件300受一雙行程氣缸316驅(qū)動(dòng)作水平平移運(yùn)動(dòng)，所述焊接工裝組件300按時(shí)間順序可分別在裝卸料工位、左焊接工位、右焊接工位停留，最后從右焊接工位返回裝卸料工位，然后又開始下一個(gè)循環(huán)；把兩根銅鋁柱6和電極基片7運(yùn)送到所述焊接工裝組件300的模腔以及將焊接成品從錐度抱緊電極323的電極腔頂出在所述裝卸料工位完成，把左側(cè)的銅鋁柱6焊接到電極基片7上在所述左焊接工位完成，把右側(cè)的銅鋁柱6焊接到電極基片7上在所述右焊接工位完成。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)的位置處開有可供所述下電極351伸入的開孔。
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，每兩根垂直導(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7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。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，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的長度方向開設(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來回滑動(dòng)。焊接時(shí)，通過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。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。圖18是本發(fā)明銅鋁柱電阻焊機(jī)的雙行程焊接裝置的焊接流程圖，下面結(jié)合圖18詳細(xì)敘本發(fā)明焊機(jī)的焊接過程。步驟一將銅鋁柱6(也即通常說的銅鋁釘)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裝卸料工位，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)到左焊接工位的位置，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)，并通過設(shè)在下電極驅(qū)動(dòng)氣缸352上的壓力傳感器355來檢測(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)到右焊接工位，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推至原始的裝卸料工位，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)人員來說，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)的雙行程焊接裝置，用于將兩根銅鋁柱(6)焊接至一塊電極基片(7)上，包括焊接工裝組件(300)，其特征在于 所述焊接工裝組件(300)包括基座(310)、并列安裝在所述基座(310)的兩套導(dǎo)電電極座(321)和錐度抱緊電極(323 )，每一個(gè)錐度抱緊電極(323 )用于夾持一根銅鋁柱(6 )，所述錐度抱緊電極(323)的外壁面與所述導(dǎo)電電極座(321)的銅鋁柱安裝孔(328)的內(nèi)壁面上下滑動(dòng)配合，所述基座(310)的上部設(shè)置有電極基片(7)的夾持凹槽(311)，該夾持凹槽(311)底部設(shè)置有兩個(gè)正對(duì)兩導(dǎo)電電極座(321)的銅鋁柱安裝孔(328)的通孔，所述基座(310)開設(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； 所述焊接工裝組件(300)位于上電極(301)和下電極(351)之間，所述上電極(301)向下運(yùn)動(dòng)時(shí)與所述夾持凹槽(311)配合構(gòu)成電極基片(7)的抱緊結(jié)構(gòu)；所述下電極(351)向上運(yùn)動(dòng)時(shí)推動(dòng)所述導(dǎo)電電極座(321)和錐度抱緊電極(323 )相互配合抱緊所述銅鋁柱(6 ); 所述焊接工裝組件(300)受雙行程氣缸(316)驅(qū)動(dòng)作水平平移運(yùn)動(dòng)，所述焊接工裝組件(300 )按時(shí)間順序分別在裝卸料工位、左焊接工位、右焊接工位停留，最后從右焊接工位返回裝卸料工位，然后又開始下一個(gè)循環(huán)； 把兩根銅鋁柱(6)和電極基片(7)運(yùn)送到所述焊接工裝組件(300)的模腔以及將焊接成品從錐度抱緊電極(323)的電極腔頂出在所述裝卸料工位完成，把左側(cè)的銅鋁柱(6)焊接到電極基片(7 )上在所述左焊接工位完成，把右側(cè)的銅鋁柱(6 )焊接到電極基片(7 )上在所述右焊接工位完成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的銅鋁柱電阻焊機(jī)的雙行程焊接裝置，其特征在于所述水平導(dǎo)桿(316 )平行設(shè)置兩根，該兩根水平導(dǎo)桿(316 )固定在所述焊接工裝組件(300 )右側(cè)的立板(319)上，所述基座(310)有兩水平導(dǎo)孔(315)分別與所述兩根水平導(dǎo)桿(316)滑動(dòng)配合，所述雙行程氣缸(316 )固定在所述立板(319 )的右側(cè)，其活塞桿自由穿越所述立板(319 )中間的通孔后與所述焊接工裝組件(300)的基座(310)固定連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的銅鋁柱電阻焊機(jī)的雙行程焊接裝置，其特征在于所述上電極(301)和下電極(351)分別由上電極驅(qū)動(dòng)氣缸(302)和下電極驅(qū)動(dòng)氣缸(352)所驅(qū)動(dòng)；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)之間壓力的壓力傳感器(355);所述上電極(301)具有與所述待焊電極基片(7)內(nèi)壁配合的形狀； 當(dāng)所述焊接工裝組件(300)處于左焊接工位時(shí)，所述下電極(351)正對(duì)左側(cè)的導(dǎo)電電極座(321)，當(dāng)所述焊接工裝組件(300)處于右焊接工位時(shí)，所述下電極(351)正對(duì)右側(cè)的導(dǎo)電電極座(321)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的銅鋁柱電阻焊機(jī)的雙行程焊接裝置，其特征在于所述基座(310)固設(shè)有四根對(duì)稱分布的垂直導(dǎo)柱(317),每兩根垂直導(dǎo)柱(317)與一個(gè)導(dǎo)電電極座(321)上的垂直通孔(329)滑動(dòng)配合，在每一根垂直導(dǎo)柱(317)的上部套接一彈性件二(318)，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；所述基座(310)底部設(shè)置有左右兩個(gè)頂料孔(327)，左邊的頂料孔(327)與左邊的導(dǎo)電電極座(321)的銅鋁柱安裝孔(328 )及其錐度抱緊電極(323 )底部的通孔共軸線，右邊的頂料孔(327 )與右邊的導(dǎo)電電極座(321)的銅鋁柱安裝孔(328 )及其錐度抱緊電極(323 )底部的通孔共軸線，所述頂料孔(327)的直徑小于所述銅鋁柱(6)的直徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的銅鋁柱電阻焊機(jī)的雙行程焊接裝置，其特征在于所述導(dǎo)電電極座(321)的銅鋁柱安裝孔(328)的底部放置有對(duì)所述錐度抱緊電極(323)產(chǎn)生向上作用力的彈性件一(324)，其上部設(shè)置有錐度抱緊電極的限位螺母(3281)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的銅鋁柱電阻焊機(jī)的雙行程焊接裝置，其特征在于所述錐度抱緊電極(323)的夾壁設(shè)置有多數(shù)條部分切斷槽，其中一半為從錐度抱緊電極(323)夾壁頂部開始延伸至中下部的上切斷槽(3232)，另一半為從錐度抱緊電極(323)夾壁底部開始延伸至中上部的下切斷槽(3233)，所述上切斷槽(3232)與所述下切斷槽(3233)的位置相互錯(cuò)開。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的銅鋁柱電阻焊機(jī)的雙行程焊接裝置，其特征在于所述雙行程氣缸(316)驅(qū)動(dòng)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，所述焊接工裝組件(300)先到達(dá)左焊接工位，左側(cè)導(dǎo)電電極座(321)內(nèi)的銅鋁柱(6)先被焊接到電極基片(7)上；然后所述焊接工裝組件(300)到達(dá)右焊接工位，右側(cè)的導(dǎo)電電極座(321)的銅鋁柱(6)后被焊接到電極基片(7)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至7任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的銅鋁柱電阻焊機(jī)的雙行程焊接裝置，其特征在于所述雙行程焊接裝置的焊接過程由焊接控制系統(tǒng)控制，該焊接控制系統(tǒng)包括順序雙向連接的人機(jī)交互界面(51)、可編程邏輯控制器(54)、中頻焊接控制器(53)以及與所述可編程邏輯控制器(54)的信號(hào)輸入端連接的狀態(tài)檢測(cè)單元(52);所述狀態(tài)檢測(cè)單元(52)包括安裝在所述下電極驅(qū)動(dòng)氣缸(352)動(dòng)力輸出組件上的壓力傳感器(355)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。
9.一種銅鋁柱電阻焊機(jī)的雙行程焊接裝置的焊接控制方法，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)先后把兩根銅鋁柱(6)和一塊電極基片(7)運(yùn)送并放進(jìn)處于裝卸料工位的焊接工裝組件(300)的模腔內(nèi)； ii ·雙行程氣缸(316)驅(qū)動(dòng)所述焊接工裝組件(300)平移一個(gè)行程至左焊接工位； IU 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)頂推左邊的導(dǎo)電電極座(321)向上滑動(dòng)，所述左邊的導(dǎo)電電極座(321)帶動(dòng)其中的錐度抱緊電極(323)上移至左側(cè)的銅鋁柱(6)頂端與電極基片(7)相抵觸； if ·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，該壓力通過左邊的導(dǎo)電電極座(321)及其錐度抱緊電極(323)轉(zhuǎn)化成左側(cè)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)所述左側(cè)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)所述左側(cè)銅鋁柱(6 )和電極基片(7 )加電焊接； V1 .所述雙行程氣缸(316)驅(qū)動(dòng)所述焊接工裝組件(300)再平移一個(gè)行程至右焊接工位； Π .針對(duì)右側(cè)銅鋁柱(6)和電極基片(7)重復(fù)步驟 步至步驟V的焊接過程完成右側(cè)銅鋁柱(6)的加電焊接完成整個(gè)焊接過程；Wii .所述雙行程氣缸(316)驅(qū)動(dòng)所述焊接工裝組件(300)返回至裝卸料工位的初始位置，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 )取出焊接成品，完成一個(gè)成品的焊接加工過程。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的焊接控制方法，其特征在于所述步驟^的加電焊接條件為當(dāng)所述壓力達(dá)到600 1500 Kg f / 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。
全文摘要
一種銅鋁柱電阻焊機(jī)的雙行程焊接裝置及其焊接控制方法，用于將兩跟銅鋁柱同時(shí)焊接至一電極基片上，所述焊接工裝組件(300)受雙行程氣缸(316)驅(qū)動(dòng)作水平平移運(yùn)動(dòng)，所述焊接工裝組件(300)按時(shí)間順序依次在裝卸料工位、左焊接工位、右焊接工位停留，所述左焊接工位完成把左側(cè)的銅鋁柱(6)焊接到電極基片(7)上，所述右焊接工位完成把右側(cè)的銅鋁柱(6)焊接到電極基片(7)上。本發(fā)明的銅鋁柱電阻焊機(jī)的雙行程焊接裝置及其焊接控制方法由于采用一個(gè)行程焊接一根銅鋁柱的技術(shù)方案，能節(jié)省焊接電流，在確保精確可靠的焊接質(zhì)量的前提下實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保和降低焊機(jī)的制造成本。
文檔編號(hào)B23K11/18GK102825374SQ201110157878
公開日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