专利名称：铜铝柱电阻焊机及其焊接控制方法
技术领域：
本发明涉及一种电阻焊机，特别涉及一种铜铝柱专用电阻焊机及其加电焊接控制方法。
背景技术：
目前需大电流大容量用电的数码相机、摄影机、手机、笔记本电脑、电动玩具、电动汽车等产品快速融入现代生活中，随着人们对绿色能源需求的日益扩大，而现有电极材料资源的日益枯竭，新的能源及其方法的研究显得尤为迫切和至关重要。其核心动力需具有安全、稳定性高、比容量高、环保、价格便宜等优良的性能，同时也必须具有导电性好、振密度高等优点，而其中电极基片与铜铝柱之间的精密焊接技术的研发，有助于进一步提高产品的可靠性、降低生产成本。
如图13所示，所述电极基片7截面可为U型、C型或E型等，但均具有一底部基面供铜铝柱6固接，其材质为铜或铝或铝合金，所述铜铝柱6有两根或两根以上，为铜、铝、铝合金或铜铝复合体材质，固定在同一个电极基片7的底面。根据该类产品的关键零部件的形状及材质特性，如采用铸造、锻造或机加工等手段将两者固定，那么产品的制作成本会大幅度的增长，且无法实现铜铝铜铝柱6的加工。如采用焊接方法，则需要将工件焊接部位加热到塑性状态，以形成熔核，由于铜铝柱6和电极基片7的形状和材质特性，焊接时需要较大的焊接电流；另一方面，如果焊件或焊接成品用人手拿放，会导致工件表面氧化，造成焊接质量不稳定。因为人手会出汗，人的汗液是一种无色透明或淡黄色带有咸味呈弱酸性的液体，它的pH值为5 6，除含有钠、钾、钙、镁盐外，还含有少量尿素、乳酸、柠檬酸等有机酸。当汗液与金属接触时，会在金属表面形成一层汗液膜，汗液膜会对金属引起电化学作用，腐蚀金属；焊接时需要很大的热量，焊后工件仍有较大的热量，会对操作者造成伤害，若利用工具取放，又会影响焊接效率。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能提供焊接大电流，焊接过程全自动化的铜铝柱电阻焊机及其焊接控制方法。本发明采用如下技术方案设计一种铜铝柱电阻焊机，用于将铜铝柱焊接至一电极基片上，包括焊件及焊接成品送料传动机构、焊接机构、焊接电源和焊接控制系统，其特征在于所述焊接电源由多个中高频变压器并联组成的中频逆变电路所提供，所述焊接电源分别连接上电极和下电极，所述下电极经导电电极座和锥度抱紧电极，再通过铜铝柱及电极基片和上电极形成焊接回路。所述焊接控制系统包括
人机交互界面，用于根据待焊接铜铝柱和电极基片的材料特性和尺寸大小向系统输入焊接参数以及显示焊机焊接过程的状态信息；
状态检测单元，包括安装在所述焊接机构上的压力传感器和安装在所述焊件送料传动机构上的多个位置传感器，用于检测所述铜铝柱和电极基片在所述焊件送料传动机构中所处的位置状态信息以及所述铜铝柱与电极基片之间的焊接端面的压力状态信息；
中频焊接控制器，用于控制所述多个中高频变压器给所述电极基片和铜铝柱加电焊接的放电时间和焊接电流；
可编程逻辑控制器，用于根据所述人机交互界面输出的焊接参数和状态检测单元输出的状态信息向所述焊件送料传动机构和焊接机构各机械手和所述中频焊接控制器发出操作指令。所述人机交互界面为触摸显示屏，通过人机交互界面输入的焊接参数包括所述铜铝柱的直径大小、压力参数、焊接时间和焊接电流。 所述状态检测单元的压力传感器安装在下电极驱动气缸动力输出组件上，所述多个位置传感器分别被安装在焊件取料工位和焊接工位上的适当位置。所述中频焊接控制器控制所述多个中高频变压器给所述电极基片和铜铝柱加电焊接的焊接时间为80 m s 250 m s，焊接电流为50 K A 150 K A。所述焊接机构包括焊接工装组件、上电极和下电极以及驱动所述上电极和下电极上下移动的上电极驱动气缸和下电极驱动气缸，所述导电电极座和锥度抱紧电极可活动地安装在焊接工装组件中。所述焊件及焊接成品送料传动机构包括铜铝柱送料装置、电极基板送料装置和焊接成品卸料装置，所述铜铝柱送料装置、电极基板送料装置和焊接成品卸料装置各自设 置独立的驱动传输装置并且它们的机械手机构单元的动作均受所述可编程逻辑控制器控制。所述焊接工装组件的基座、导电电极座以及构成焊接电源的多个中高频变压器均设置有用于降低工作温度的冷却水循环通道。本发明所采用的技术方案还包括铜铝柱电阻焊机的焊接控制方法，包括如下步骤
焊件及焊接成品送料传动机构把待焊接铜铝柱和电极基片运送并放进焊接工装组
件内，
Ii 把所述焊接工装组件移送至焊接位置；iii .上电极驱动气缸推动上电极下移并压在电极基片上，同时下电极驱动气缸推动
下电极向上运动，该下电极顶推导电电极座向上滑动，所述导电电极座带动锥度抱紧电极上移至铜铝柱顶端与电极基片相抵触；
Lv 所述上电极驱动气缸和下电极驱动气缸分别持续向所述上电极和下电极施加压
力，该压力通过导电电极座和锥度抱紧电极转化成铜铝柱和电极基片之间焊接端面从小到大持续的压力；
当所述铜铝柱和电极基片之间焊接端面的压力达到预先设置的阈值时，启动中频焊接控制器对所述铜铝柱和电极基片加电焊接。在所述铜铝柱端面熔核的面积为50_2的情况下，当步骤V所述的压力达到
600 1500 Kgf/ cm2时，所述中频焊接控制器控制加电焊接的焊接时间为80 m s 250 m s，焊接电流为50 K A 150 K A。本发明的铜铝柱电阻焊机及其焊接控制方法能实现满足焊接要求的大电流输出，而且焊接过程全部自动化，能确保精确可靠的焊接质量。
图I是本发明所涉及铜铝柱电阻焊机从正面看的整体结构示意 图2是本发明所涉及铜铝柱电阻焊机从侧面看的整体结构示意 图3是本发明所涉及焊机的铜铝柱输送和夹料装置I的结构示意图；
图4是本发明所涉及焊机的电极基板输送和取料装置的结构示意 图5是本发明所涉及焊机的焊接成品卸料装置4的结构示意 图6是本发明所涉及焊机的焊接工装组件300部分的放大 图7是所述焊接工装组件300的剖面结构示意 图8是所述焊接工装组件300的结构示意 图9是所述焊接工装组件300去掉基板312和夹板313后的结构示意 图10是所述导电电极座321及其铜铝柱安装孔328内结构的局剖 图11是所述锥度抱紧电极323从斜上方看的结构示意 图12是所述锥度抱紧电极323从底部看的结构示意 图13是所述电极基片7和铜铝柱6焊接在一起的结构示意 图14是所述上电极301及其上部动力装置302的结构示意 图15是所述下电极351及其下部动力装置352的结构示意 图16是本发明铜铝柱电阻焊机的主电路 图17是本发明铜铝柱电阻焊机焊接原理示意 图18是本发明铜铝柱电阻焊机焊接流程 图19是本发明铜铝柱电阻焊机焊接控制原理示意 图20是适合E形电极基板的上电极301及其上部动力装置302的结构示意 图21是图20中的上电极301的局部放大图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明作进一步详细说明。如图13所示，本发明所涉及的铜铝柱电阻焊机专门用于将两根或两根以上的铜铝柱6焊接到一电极基片7的底面上。所述铜铝柱6为铜、铝、铝合金或铜铝复合材料等，所述电极基片7的材料可采用铜、铝或铝合金等，其横截面可呈U型、C型、E型等，但不管什么形状，其底面均具为一用于焊接铜铝柱6的平面。本实施例中，以两根铜铝柱6焊接到一U型截面的电极基片7为例对本发明进行详细说明。
本发明的铜铝柱电阻焊机包括焊件及焊接成品送料传动机构、焊接机构、焊接电源和焊接控制系统。如图16和图17所示，本发明的焊接电源由多个中高频变压器并联组成的中频逆变电路所提供，所述焊接电源分别连接上电极301和下电极组35。如图I和图2所示，所述焊接机构和焊件及焊接成品送料传动机构安装在机架10上，该焊件及焊接成品送料传动机构包括铜铝柱送料装置I、电极基板送料装置2和焊接成品卸料装置4，所述铜铝柱送料装置I、电极基板送料装置2和焊接成品卸料装置4各自设置独立的驱动传输装置并且它们的机械手机构单元的动作均受所述可编程逻辑控制器53控制。所述铜铝柱送料装置I用于将批量的铜铝柱6放入铜铝柱自动选料盘101后按指定要求排列成固定的两列，然后可控制地输送至焊机的铜铝柱待焊接工位上，其结构如图I和图3所示，包括铜铝柱自动选料盘101，输送装置，夹爪109，气爪108，控制所述气爪108和夹爪109执行夹取、放松和上下移动操作的活塞组件103，设置在安装座105上用于控制夹爪109前后移动的活塞组件102，定接料块106，动接料块107以及控制所述动接料块107 前后移动的活塞组件104。输送装置将两个铜铝柱6输送至定接料块106处，活塞组件104控制动接料块107移动至接收铜铝柱6的位置，每次接收两个铜铝柱6后，活塞组件104再推动接料块107移动一设定距离使被接收的两铜铝柱6与定接料块106处的铜铝柱6位置错开，以防止夹爪109执行夹取操作时损坏后面的铜铝柱，然后活塞组件103驱动气爪108和夹爪109下移夹取被接收的两铜铝柱6后再上移，再由活塞组件102和103驱动气爪108和夹爪109将夹取的两个铜铝柱6移动并放置于待焊接位置上。所述电极基板送料装置2用于将批量的电极基板7放入电极基片自动选料盘201后按要求排列成固定的单列并可控制地输送至焊机的待焊工位上，其结构如图2和图4所示，包括电极基片自动选料盘201，输送装置，取片爪206，气爪205，驱动所述取片爪206和气爪205开合和上下移动的活塞组件204，安装在安装座202上用于驱动所述取片爪206和气爪205前后移动的活塞组件203，接料座207以及电极基板到位检测器208。输送装置将电极基板7输送至接料座207，所述检测器208检测到电极基板7到位后，所述活塞组件204驱动取片爪206和气爪205上下移动并张开取出电极基板7，所述活塞组件203和204再驱动取片爪206和气爪205将取出的电极基板7移动并放置于待焊接位置上。所述焊接成品卸料装置4用于将焊接好的工件取出，其结构如图I和图5所示，包括气爪404、取片爪405、驱动所述气爪404和取片爪405上下移动的活塞组件403，以及安装在安装座401上控制气爪404和取片爪405前后移动的活塞组件402。工件焊接完成后，活塞组件402和403控制气爪404和取片爪405取出焊接好的工件并移动至卸料位置。如图19所示，所述焊接控制系统包括如下模块
人机交互界面51，用于根据待焊接铜铝柱6和电极基片7的材料特性和尺寸大小向系统输入焊接参数以及显示焊机的工作状态以及显示焊机焊接过程的状态信息；本发明的人机交互界面51采用触摸显示屏，通过触摸显示屏输入的焊接参数包括所述铜铝柱6的直径大小、压力参数、焊接时间和焊接电流。状态检测单元52，包括安装在下电极驱动气缸动力输出组件上的压力传感器和安装在安装在焊件取料工位和焊接工位上的适当位置的多个位置传感器，用于检测所述铜铝柱6和电极基片7在所述焊件送料传动机构中所处的位置状态信息以及所述铜铝柱6与电极基片7之间的焊接端面的压力状态信息；各机械手和焊接机构各执行元件的状态信息。中频焊接控制器53，用于控制所述多个中高频变压器给所述电极基片7和铜铝柱6加电焊接的放电时间和焊接电流；当所述铜铝柱6端面熔核的面积为50 mm2时，而且所述铜铝柱6与电极基片7之间的焊接端面的压力达到600 1500 Kgf/ cm2时，所述中频焊接控制器53控制加电焊接的焊接时间为80 m s 250 m s，焊接电流为50 K A 150 K A。可编程逻辑控制器54，用于根据所述人机交互界面51输出的焊接参数和状态检测单元52输出的状态信息向所述焊件送料传动机构和焊接机构各机械手和所述中频焊接控制器53发出操作指令。所述焊接机构包括用于定位和抱紧待焊接铜铝柱6和电极基片7的焊接工装组件300、上电极301和下电极351以及驱动所述上电极301和下电极351上下移动的上电极驱动气缸302和下电极驱动气缸352，所述导电电极座321和锥度抱紧电极323可活动地安装在焊接工装组件300中。因此，图17中的下电极组35包括下电极351、导电电极座321 和锥度抱紧电极323，所述下电极351经导电电极座321和锥度抱紧电极323，再通过铜铝柱6及电极基片7和上电极301形成焊接回路，如图2、图6、图14和图15所示。如图14所示，所述上电极301安装在上电极座303的底部，所述上电极座303安装在上铜模305下方，该上铜模305通过螺栓固定在上电极驱动气缸302的活塞304上。所述上铜模305上设有轨道，可根据需要调节所述上电极座303的位置。所述上铜模305与活塞304之间装有绝缘垫306，所述螺栓与活塞304之间也装有绝缘垫307。如图15所示，所述下电极351安装在下电极座353顶部，该下电极座353又安装在下铜模356顶部。所述下电极驱动气缸352顶部的活塞354与下铜模356之间安装有用于检测所述铜铝柱6与电极基片7之间压力的压力传感器355，所述下铜模356上设有轨道357，可以根据需要调节下电极座353的位置。所述焊接工装组件300安装在所述上电极301和下电极351之间，如图7、图8和图9所示，其包括基座310、上下滑动地安装在所述基座310上的导电电极座321、设置在所述导电电极座321顶部用于容纳待焊铜铝柱6的铜铝柱安装孔328以及安装在所述铜铝柱安装孔328内的锥度抱紧电极323。如图7和图8所示，所述基座310设有用于安装所述导电电极座321的凹位314，所述基座310的上部固设一基板312，该基板312开设有可让下面的铜铝柱6穿越的通孔，所述基板312的左右侧各叠置一个夹板313，所述基板312及其两侧的夹板313围成待焊电极基片7的夹持凹槽，上电极301具有可与所述待焊电极基片7内壁配合的形状，因此，所述夹持凹槽与所述上电极301 —起构成所述待焊电极基片7的定位和抱紧结构。例如，对于具有U形横截面的电极基片7,上电极301为一长方体,如图14所不。对于具有E形横截面的电极基片7，所述上电极301包括活动安装在电极座3011的两个上电极单元3012，如图20和图21所示，所述上电极单元3012与所述电极座3011滑动配合的上部外侧面被加工成一定的角度，并在两个上电极单元3012之间和与上电极座3011贴合的垂直方向均安装弹簧，使得上电极单元3012的原始状态在弹簧力的作用下保持在张开状态，焊接工作时上焊接气缸带动焊接电极机构下降，直至顶到工件并持续施加下压压力，使得所述两上电极单元3012在受压力情况下沿与之角度贴合的电极座3011的位置开始收缩，从而夹紧E形电极基片7中间的竖板并导电。所述基座310的凹位314底面在与所述铜铝柱安装孔328对应的位置处开有可供所述下电极351伸入的开孔。如图10所示，所述导电电极座321设置有上段带锥形内壁面3221的铜铝柱安装孔328，用于容纳和夹持所述铜铝柱6的锥度抱紧电极323的外壁面与所述铜铝柱安装孔328的内壁面相适配。所述安装孔328的中上部是突出所述矩形导电电极座321的圆筒形凸起322，该圆筒形凸起322上部外螺纹连接一个限位螺母325，周边设有一圈凹台3234，所述限位螺母325顶部的内沿正好卡在所述锥度抱紧电极323顶部的凹台3234处，使得锥度抱紧电极323不能脱离所述导电电极座321。所述限位螺母325下方还可以设置有一个与圆筒形凸起322外壁螺纹连接的限位互锁螺母326，用于调节限位螺母325的锁定高度从而调节锥度抱紧电极323的高度，使被所述锥度抱紧电极323夹持的铜铝柱6的顶端略高于(即预留焊接所需的熔融段)所述限位螺母325的顶端面。
所述基座310上并行设置两个互相独立的导电电极座321及其铜铝柱安装孔328内的锥度抱紧电极323，所述铜铝柱安装孔328底部安装有对所述锥度抱紧电极323产生向上作用力的弹性件一 324，弹性件一 324为一压缩弹簧。所述基座310固设有垂直导柱317,所述垂直导柱317与所述导电电极座321上的垂直通孔329滑动配合，使得所述导电电极座321只能沿所述垂直导柱317相对基座310上下滑动。所述基座310设有四根垂直导柱317，每两根垂直导柱317安装一个导电电极座321，在每根垂直导柱317的上部都套接弹性件二 318 (本发明实施例采用压缩弹簧)，该弹性件二 318顶部与所述基板312相抵，其底部与所述导电电极座321顶面相抵，由此，在无外力作用下，导电电极座321会被下推至与基座310的凹位314底部相贴合的位置，即所述弹性件二 318对所述导电电极座321产生一个向下的推力，使所述铜铝柱6与电极基片7在焊接前的保持分离状态。如图I所示，所述基座310底部、导电电极座321底部和锥度抱紧电极323底部开设有与所述铜铝柱安装孔328相通的顶料孔327，用于焊接完成后将焊接成品顶出，所述顶料孔327的直径小于所述铜铝柱6的直径。所述锥度抱紧电极是本发明的最关键的部件，其形状结构如图11和图12所示，所述锥度抱紧电极323上部具有与所述倒锥形内壁面3221配合的倒锥形外壁3235，其其孔腔正好可容纳并承托所述待焊铜铝柱6。所述锥度抱紧电极323的夹壁开设有多条轴向的部分切断槽，使得当所述锥度抱紧电极323有切断部分的外壁面受到挤压时，其夹持所述铜铝柱6的夹壁向内收拢，当所述锥度抱紧电极323外壁面所受到的挤压力撤销时，其夹持所述铜铝柱6的夹壁恢复原状。在本发明的一个最佳实施例中，所述锥度抱紧电极323的夹壁上的部分切断槽有六条，其中三条上切断槽3232从锥度抱紧电极323夹壁的顶部开始向下延伸至中下部，另三条下切断槽3233从锥度抱紧电极323夹壁的底部开始向上延伸至中上部，所述三条上切断槽3232与所述三条下切断槽3233的位置相互错开。该结构使得所述锥度抱紧电极323的上部锥度外壁3235被挤压时，上部锥度部分的夹壁向内收拢，但由于受到向内收拢的上部锥度部分的夹壁的牵引作用，所述锥度抱紧电极323的下部的夹壁反而略向外张开，使得焊接时锥度抱紧电极323仅抱紧所述铜铝柱6接近焊接端的部分，从而能节省焊接所需热量以及降低焊接工件的变形程度。当所述上电极驱动气缸302向下推动上电极301压在所述电极基片7上面，同时所述下电极驱动气缸352向上推动所述下电极351时，所述下电极351推动所述导电电极座321向上滑动至所述铜铝柱6顶端与所述电极基片7的底面相抵触，此时所述下电极351继续向上移动等于对所述铜铝柱6施加一个向下的压力，导致所述锥度抱紧电极323相对所述导电电极座321发生相向运动，所述倒锥形内壁面3221压迫锥度抱紧电极323有锥度部分的外壁面使其夹持所述铜铝柱6的夹壁向内收拢从而抱紧并定位所述铜铝柱6。当所述上电极驱动气缸302带动所述上电极301向上运动以及下电极驱动气缸352带动所述下电极351向下运动时，所述锥度抱紧电极323外壁面所受到的压力撤销，在所述弹性件一 324和弹性件二 318的作用下，所述导电电极座321和锥度抱紧电极323恢复原来的位置。
如图6和图8所示，所述基座310上沿所述待焊电极基片7的长度方向开设有水平导孔315，该水平导孔315与安装在焊机机架上的水平导杆316滑动配合，使得所述基座310可沿所述水平导杆316来回滑动。焊接时，通过双行程气缸控制所述焊接工装组件300中平行分布的两根铜铝柱6分两次送达焊接位置。所述下电极驱动气缸352的动力输出组件上设置有用于检测所述铜铝柱6与电极基片7之间焊接端面压力的压力传感器355。所述基座310和导电电极座321的本体内设置有用于降低所述焊接工装组件300工作温度的冷却水循环通道331。图18是本发明铜铝柱电阻焊机的焊接流程图，下面结合图18详细叙本发明焊机的焊接过程。步骤一将铜铝柱6(也即通常说的铜铝钉)散放进所述铜铝柱自动选料盘101中，铜铝柱输送料装置I即可按指定要求将铜铝柱6自动排列成固定的两列并可控制地输送至取料工位，等待取料。步骤二 在检测到铜铝柱6到位后，焊机即启动偏位移料气缸，一次将两个铜铝柱6偏移出滑料道，到位信号检测后，自动启动气缸103带动气爪108和夹爪109同时夹取两个铜铝钉并提起。提起和夹取信号检测到位后，气缸102自动启动，将气爪108和夹爪109移动至工装部位，信号检测到位，气缸103和气爪108和夹爪109自动启动，先后动作，将两个铜铝柱6放进焊接工装组件300内。步骤三将电极基片7自由放进电极基片自动选料盘201中，电极基板输送料组件2即可按指定要求将电极基片7排列成固定的单列并可控制输送至接料座207，等待取料。此动作与上述铜铝柱6的输送动作同时进行。步骤四在检测到铜铝柱6和电极基片7到位后，通过气缸组件102和103将两铜铝柱6移放至焊接工装组件300的两个铜铝柱安装孔328内，再通过气缸组件203和204带动取片爪206将电极基片7取出接料座207移放至焊接工装组件300的两夹板313围成的电极基片夹槽中。步骤五利用双行程气缸360将焊接工装组件300移动到第一焊接位置，上部气缸组件302启动使上电极301与U型电极基片7的凹槽表面接触但不受力(气缸的伸出行程可限制调整)。检测信号到位后自动启动下电极驱动气缸352带动下电极351克服弹性件二 318的弹力从底部顶起导电电极座321向电极基片7方向移动，迫使铜铝柱6压向电极基片7顶在已接触但不施加压力的上电极301上并持续增加下电极驱动气缸352的气体使上电极驱动气缸302的活塞304和下电极驱动气缸352的活塞354之间产生一个逐渐增加的轴向压力(通过气路设计和气缸直径的差异使的从动焊接气缸所能发出的最大压力始终小于主焊接气缸)，并通过设在下电极驱动气缸352上的压力传感器355来检测产生的压力。一旦到达预设定的压力即发出一个信号给到焊接控制器，开始放电焊接，此时，锥度抱紧电极323的倒锥形外壁3235与铜铝柱安装孔328的倒锥形内壁面3221配合，在沿工件中心轴线方向受压缩力的情况下，会自动向中心将铜铝柱6抱紧。以减少焊接电流损耗及焊接过程中零件因受热受而产生的变形。焊接完成后上下电极驱动气缸各回原始状态，滑动套接在垂直导柱317上的弹性件二 318迫使导电电极座321下移至与基座310的凹位314底面相贴合，同时弹性件一 324将锥度抱紧电极323向上顶并外张复位从而放松铜铝柱6。
步骤六所述双行程气缸360将所述焊接工装组件300再移动到第二焊接工位，重复步骤五。步骤七完成两次焊接后，所述双行程气缸360全部伸出将焊接工装组件300推至原始接料工位，顶料气缸上行将焊接成品从所述锥度抱紧电极323的内腔顶出，然后由焊 接成品卸料装置4的取片爪405夹持取出焊接成品料，完成一个成品的焊接加工，即而又可以开始放置工件重复焊接动作。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种铜铝柱电阻焊机，用于将铜铝柱(6)焊接至一电极基片(7)上，包括焊件及焊接成品送料传动机构、焊接机构、焊接电源和焊接控制系统，其特征在于所述焊接电源由多个中高频变压器并联组成的中频逆变电路所提供，所述焊接电源分别连接上电极(301)和下电极(351)，所述下电极(351)经导电电极座(321)和锥度抱紧电极(323)，再通过铜铝柱(6)及电极基片(7)和上电极(301)形成焊接回路。
2.根据权利要求I所述的铜铝柱电阻焊机，其特征在于所述焊接控制系统包括 人机交互界面(51)，用于根据待焊接铜铝柱(6)和电极基片(7)的材料特性和尺寸大小向系统输入焊接参数以及显示焊机焊接过程的状态信息； 状态检测单元(52)，包括安装在所述焊接机构上的压力传感器和安装在所述焊件送料传动机构上的多个位置传感器，用于检测所述铜铝柱(6)和电极基片(7)在所述焊件送料传动机构中所处的位置信息以及所述铜铝柱(6)与电极基片(7)之间的焊接端面的压力状态息; 中频焊接控制器(53 )，用于控制所述多个中高频变压器给所述电极基片(7 )和铜铝柱(6)加电焊接的放电时间和焊接电流； 可编程逻辑控制器(54)，用于根据所述人机交互界面(51)输出的焊接参数和状态检测单元(52)输出的状态信息向所述焊件送料传动机构和焊接机构各机械手和所述中频焊接控制器(53)发出操作指令。
3.根据权利要求2所述的铜铝柱电阻焊机，其特征在于所述人机交互界面(51)为触摸显示屏，通过人机交互界面(51)输入的焊接参数包括所述铜铝柱(6 )的直径大小、压力参数、焊接时间和焊接电流。
4.根据权利要求3所述的铜铝柱电阻焊机，其特征在于所述状态检测单元(52)的压力传感器安装在下电极驱动气缸动力输出组件上，所述多个位置传感器分别被安装在焊件取料工位和焊接工位上的适当位置。
5.根据权利要求4所述的铜铝柱电阻焊机，其特征在于所述中频焊接控制器(53)控制所述多个中高频变压器给所述电极基片(7)和铜铝柱(6)加电焊接的焊接时间为80 ms 250 m s，焊接电流为50 K A 150 K A。
6.根据权利要求I至5任一权利要求所述的铜铝柱电阻焊机，其特征在于所述焊接机构包括焊接工装组件(300)、上电极(301)和下电极(351)以及驱动所述上电极(301)和下电极(351)上下移动的上电极驱动气缸(302 )和下电极驱动气缸(352 )，所述导电电极座(321)和锥度抱紧电极(323)可活动地安装在焊接工装组件(300)中。
7.根据权利要求I至5任一权利要求所述的铜铝柱电阻焊机，其特征在于所述焊件及焊接成品送料传动机构包括铜铝柱送料装置(I)、电极基板送料装置(2)和焊接成品卸料装置(4 )，所述铜铝柱送料装置(I)、电极基板送料装置(2 )和焊接成品卸料装置(4 )各自设置独立的驱动传输装置并且它们的机械手机构单元的动作均受所述可编程逻辑控制器(53)控制。
8.根据权利要求I至5任一权利要求所述的铜铝柱电阻焊机，其特征在于所述焊接工装组件(300)的基座(310)、导电电极座(321)以及构成焊接电源的多个中高频变压器均设置有用于降低工作温度的冷却水循环通道(331)。
9.一种铜铝柱电阻焊机的焊接控制方法，其特征在于包括如下步骤I ·焊件及焊接成品送料传动机构把待焊接铜铝柱(6)和电极基片(7)运送并放进焊接工装组件(300)内， ii .把所述焊接工装组件(300)移送至焊接位置； m 上电极驱动气缸(302 )推动上电极(301)下移并压在电极基片(7 )上，同时下电极驱动气缸(352)推动下电极(351)向上运动，该下电极(351)顶推导电电极座(321)向上滑动，所述导电电极座(321)带动锥度抱紧电极(323 )上移至铜铝柱(6 )顶端与电极基片(7 )相抵触； w .所述上电极驱动气缸(302)和下电极驱动气缸(352)分别持续向所述上电极(301)和下电极(351)施加压力，该压力通过导电电极座(321)和锥度抱紧电极(323 )转化成铜铝柱(6)和电极基片(7)之间焊接端面从小到大持续的压力； V.当所述铜铝柱(6)和电极基片(7)之间焊接端面的压力达到预先设置的阈值时，启动中频焊接控制器(53 )对所述铜铝柱(6 )和电极基片(7 )加电焊接。
10.根据权利要求9所述的焊接控制方法，其特征在于在所述铜铝柱(6)端面熔核的面积为50mm2的情况下，当步骤V所述的压力达到600 1500 Kgf / cm2时,所述中频焊接控制器(53)控制加电焊接的焊接时间为80 m s 250 m s，焊接电流为50 K A 150K A。
全文摘要
一种铜铝柱电阻焊机及其焊接控制方法，用于将铜铝柱焊接至一电极基片上，所述焊接电源由多个中高频变压器并联组成的中频逆变电路所提供，所述焊接电源分别连接上电极和下电极，下电极经导电电极座和锥度抱紧电极，再通过铜铝柱及电极基片和上电极形成焊接回路。当所述铜铝柱和电极基片之间焊接端面熔核的面积为50mm2且端面的压力达到达到600～1500Kgf/cm2时，所述中频焊接控制器控制加电焊接的焊接时间为80ms～250ms，焊接电流为50KA～150KA。本发明能的电阻焊机能实现满足焊接要求的大电流输出，而且是在对待焊接工件进行精确定位抱紧和施加的条件下进行全自动焊接，因此能确保精确可靠的焊接质量。
文档编号B23K11/00GK102825372SQ20111015758
公开日2012年12月19日 申请日期2011年6月14日 优先权日2011年6月14日
发明者刘兴伟 申请人:深圳市鹏煜威科技有限公司