专利名称：点焊电极保护装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于提高点焊电极寿命的装置，尤其涉及一种点焊电极保护装置。
背景技术：
目前，在现代航空、汽车和家电等行业中，防锈能力较好、使用寿命高的镀锌 钢板和铝合金板的应用日益增多。由于大量采用薄板结构，焊接时一般采用点焊工艺来 获得良好的焊接质量。
在点焊过程中，点焊电极的主要功能是传输电流、加压和散热，点焊时的焊接 电流可高达数千至数万安，电极压力可达几百兆帕，电极头部直径将随电极使用时间的 增加而增加，从而会导致点焊时电流密度下降而使形成的焊点直径减小、强度下降，如 在大量使用电阻点焊的汽车行业，一般情况下汽车车身需焊接5000-6000点，但现有的 点焊电极一次只能焊500点左右，频繁的整修和更换电极降低了生产效率，提高了生产 成本，因此，电极寿命成为衡量其点焊质量和焊接性的重要指标。所以迫切需要进行关 于延长电极寿命方面的研究。
人们主要从以下三方面提高点焊电极的寿命。一是研究新型的点焊电极材料； 二是选择焊接性好的焊接材料；三是改进点焊工艺和设备。目前对电极的研究都是从电 极本身着手，都是提高电极材料本身的寿命，并未从根本上解决电极损耗的问题。
公开号为CN101081456，其
公开日为2007年12月5日的中国发明专利中公开 了一种电阻点焊电极延寿装置，如图1-1、图1-2和图1-3所示，该装置包括上移动支架 6，上支架5，上移动支架6与上支架5之间为活动连接；下支架16和下移动支架12，它 们之间也为活动连接；上主轴3和下主轴18，分别装在上、下主轴3、18与上、下支架 5、16之间的弹簧；弧形上飞轮9和下飞轮19;上棘轮机构1和下棘轮机构13 ；分别位 于上、下飞轮9、19上的铜片；上连杆机构和下连杆机构；上挂钩机构和下挂钩机构。 上述电阻点焊电极延寿装置存在结构复杂、体积大，细部设计不尽合理，例如步进计 数装置不精确，由此造成无法将其安装到相应的设备中。发明内容
针对上述现有技术，本发明提供一种点焊电极保护装置，可以减少电极合金 化、磨损，坑蚀和热疲劳等，提高电极寿命，从而实现保护电极的目的。
为了解决上述技术问题，本发明点焊电极保护装置予以实现的技术方案是该 点焊电极保护装置由两组结构相同且分别固定上、下电极的保护单元构成，所述保护单 元包括支架体，所述支架体的一端设置有一与电极固定连接的且可上下移动的移动支 架；所述支架体的下部为“门”字框架，所述“门”字框架内设置有可上下移动的内支 架，所述“门”字框架的底部设置底座，所述底座的底面涂覆有绝缘涂层；所述内支架 内设有一横轴，所述横轴上固连有一对齿轮，有可更换的金属片，其两侧均为与所述一3对齿轮配合的齿条；所述一对齿轮上设有棘轮棘爪机构，所述棘轮棘爪机构中的棘爪通 过拉簧与所述支架体连接，拉簧的拉力使棘爪时刻压在棘轮的轮齿上；所述棘轮棘爪机 构带动两个齿轮转动，所述两个齿轮带动金属片移动。
本发明点焊电极保护装置，其中，所述支架体的上方为叉架结构，所述移动支 架上设有通孔，使其插装到所述支架体上，所述移动支架的上下移动是通过设置在支架 体上部中间的主轴及套装在所述主轴上的压力弹簧和设置在所述主轴上的限位结构来实 现的；所述移动支架上设有用来固定电极的装夹结构。
本发明点焊电极保护装置，其中，所述棘轮棘爪机构包括具有三级调整功能的 棘轮组，所述棘轮组包括三个棘轮及分别与三级棘轮对应的三级棘爪，将该棘轮组设为 有可调换的二级棘轮，从而形成不同的组配，则可实现在点焊过程中电极在金属片同一 位置处打点数的任意可调。所述棘轮组采用三级棘轮，一级棘轮齿数为，其中包括一 个齿形较深的轮齿；二级棘轮的齿数为8或10，其中包括两个对称分布的齿形较深的轮 齿；三级棘轮的齿数为10;当一级棘爪伸入到一级棘轮上齿形较深的轮齿，与此同时， 二级棘爪才与二级棘轮接触，拨动二级棘轮转动；当二级棘爪伸入到二级棘轮上齿形较 深的轮齿时，三级棘爪才与三级棘轮接触拨动三级棘轮转动，由于三级棘轮与所述一对 齿轮之间为固连，三级棘轮带动一对齿轮同步转动，进而带动金属片移动一个步长。所 述金属片为紫铜片，所述紫铜片厚度为0.5-1.2毫米。
与现有技术相比，本发明的有益效果是
由于本发明点焊电极保护装置中，在电极与工件之间加入一片金属片，以金属 片的消耗来代替电极的损耗。经实验表明，电极头除了对铜片有少许物理摩擦时产生 的划痕和实验最后阶段铜片被焊穿时电极粘上了少许的铝以外，电极几乎没有损坏的情 况，尤以采用紫铜的焊接质量比较好，且不与电极反应，因此，能使电极几乎完全不受 损耗，电极零损耗，从而解决了保护电极的技术问题。本发明装置的结构简单，体积 小，易实施。
图1-1是现有技术中一种电极延寿装置与上电极相连部分的装配示意图1-2是从图1-1后部看到的装置与上电极相连部分的装配示意图1-3是图1-1中所示装置与下电极相连部分的装配示意图2-1是本发明点焊电极保护装置中一保护单元的主视剖视图2-2是图1-1所示保护单元的俯视图2-3是图1-1所示保护单元的左视图2-4是图1-1所示保护单元上移动支架位于低点时的右视图2-5是图1-1所示保护单元与上电极及金属片相连的装配示意图3-1是本发明中棘轮组中一级棘轮的轮廓示意图3-2是本发明中棘轮组中一种二级棘轮的廓示意图3-3是本发明中棘轮组中另一种二级棘轮的轮廓示意图3-4是本发明中棘轮组中三级棘轮的轮廓示意图。
图中主要附图标记的说明4
101——移动支架
104——棘爪
107——一对齿轮
109-主轴
111——拉簧
141——一级棘轮
120——金属片102——压力弹簧 105——框架171——齿条 191——限位结构 112——紧固螺栓 142——二级棘轮 130——上、下电极103——支架体 106——防倒棘爪108-1 ΙΟΙ 14--弹簧片 -夹圈-底座143-级棘轮具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细地描述。
本发明点焊电极保护装置，由两组结构相同且分别固定上、下电极的保护单元 构成。下面以其中一个保护单元为例进行详细说明。
如图2-3和图2-4所示，所述保护单元包括支架体103，所述支架体103的上方 为叉架结构，所述支架体103的一端设置有一与电极130固定连接的且可上下移动的移动 支架101;所述支架体103的下部为“门”字框架105，所述“门”字框架105内设置 有可上下移动的内支架113，所述“门”字框架105的底部设置底座114，所述底座114 的底面涂覆有绝缘涂层；所述内支架113内设有一横轴116，如图2-1所示，所述移动支 架101上设有通孔，使其插装到所述支架体103上，所述移动支架101的上下移动是通过 设置在支架体103上部中间的主轴109及套装在所述主轴109上的压力弹簧102和设置在 所述主轴109上的限位结构191来实现的，限位结构限定了移动支架101上极限位置，如 图2-1和图2-2所示，所述移动支架101上设有用来固定电极103的装夹结构，该装夹结 构包括移动支架101上的带有开口的夹圈110和用来紧固该夹圈的紧固螺栓部件112。
如图2-4所示，在所述支架体103下部的所述“门”字框架103内设置有一横 轴113，所述横轴113上固连有一对齿轮107，并在一对齿轮107之间设有可更换的金属 片120，所述金属片120为紫铜片，所述紫铜片厚度为0.5-1.2毫米。沿该金属片120长 度的两侧上为带有与上述齿轮齿形一致的齿条171，上述一对齿轮107带动金属片120移 动；为了防止齿轮倒转设置有防倒棘爪106和弹片108，如图2-1所示；为了控制金属 片120的移动特征，在其中一齿轮的外侧设有棘轮棘爪机构，所述棘轮棘爪机构中的棘 爪104通过拉簧111与所述支架体103连接，拉簧111的拉力使棘爪时刻压在棘轮141 的轮齿上；所述棘轮棘爪机构带动所述一对齿轮107转动，所述一对齿轮再带动金属片 120移动。所述棘轮棘爪机构包括具有三级调整功能的棘轮组，所述棘轮组包括三个棘 轮141、142、143及分别与三级棘轮对应的三级棘爪，将该棘轮组设为有可调换的二级 棘轮，从而形成不同的组配，则可实现在点焊过程中电极在金属片同一位置处打点数的 任意可调。
所述棘轮组采用三级棘轮141、142、143，如图3_1、图3_2、图3_3和图3_4 所示，一级棘轮141齿数为10，其中包括一个齿形较深的轮齿；二级棘轮142的齿数为 8 (图3- 或10 (图3- ，其中包括两个对称分布的齿形较深的轮齿；三级棘轮143的齿 数为10;当一级棘爪伸入到一级棘轮141上齿形较深的轮齿，与此同时，二级棘爪才与 二级棘轮142接触，拨动二级棘轮142转动；当二级棘爪伸入到二级棘轮142上齿形较深的轮齿时，三级棘爪才与三级棘轮143接触拨动三级棘轮143转动，由于三级棘轮143与 所述一对齿轮107之间为固连，三级棘轮143带动一对齿轮107同步转动，进而带动金属 片120移动一个步长。
本发明点焊电极保护装置中保护单元的运动过程是
将两个保护单元呈上下对称布置，并将上、下电极分别固定与各自的夹圈110 中夹紧，并保证上、下电极的中心轴线重合及两个保护单元中的主轴中心线重合，分别 在两保护单元中插入金属片。
首先结合图2-4和图2-5，并以上电极运动为例进行描述当上电极130向下运 动时，带动移动支架101向下运动，这时主轴109上的的压力弹簧102处于压缩状态，并 推动内支架113向下运动。内支架113带动其上的棘轮组向下运动，迫使一级棘爪从原 始随机插入的轮齿中移出。当主轴109的向下运动停止时(即当内支架底部与底座114 接触时)，此时，一级棘爪正好移动到一级棘轮的下一个齿轮的缝隙里，而当电极打完点 后回收时，上主轴109由压力弹簧102的弹力向上运动，上棘轮机构也向上运动，一级棘 爪正好卡在一级棘轮141的下一个轮齿缝隙里，所以一级棘爪将推动一级棘轮141沿圆周 方向转动一个轮齿所对应的角度，此时，无论是内支架还是棘轮组均回到原始高度。
同理，下电极部分在运动时和上电极部分相似，只是这时下电极是不动的，下 主轴做先向下而后向上的运动，其向下的力是由上电极向下运动时带来的，当上电极与 上部保护单元中的金属片接触，使上保护单元的底座接触到工件后并继续推动工件向下 运动；下保护单元的支架体受力后会带动下主轴向下运动，进而带动下保护单元中的棘 轮棘爪机构运动，而向上运动时和上保护单元中的移动支架的运动相同。运动过程中棘 轮棘爪机构的运动和上保护单元中的相同，不再赘述。
在上面的棘轮棘爪机构中已明确了可以打若干种不同的点数，这里以50点为 例，如图3-1、图3-3、图3-4所示，棘轮组由三级棘轮构成，
一级棘轮和二级棘轮上均有较深的轮齿，只有当一级棘爪中较长的爪遇到深齿 时，二级棘爪中较短的齿才能伸进二级棘轮的轮齿中，并带动二级棘轮沿圆周运动，而 当二级棘爪中较短的爪伸进二级棘轮较深的齿间隙中时，最短的三级棘爪才能伸进三级 棘轮的轮齿中，并带动所述的一对齿轮107转动，也就是说棘轮组中不同的一级棘轮与 二级棘轮及三级棘轮配合会变化出不同的打点数。
当图3-1和图3-3所示的一级棘轮、二级棘轮与图3-4所示的三级棘轮组合时， 当一级棘轮每转动一周时，带动二级棘轮转动一个齿，而当二级棘轮每转动5次才能带 动三级棘轮转动一个齿，因此，在电极打点时体现为电极每打50点与一对齿轮107啮合 的金属片才移动一个较小的距离；由图3-1、图3-2和图3-4所示的三个棘轮构成的棘轮 组，当0—级棘轮每转动一周时带动二级棘轮转动一个齿，而当二级棘轮每转动4次才能 带动三级棘轮转动一个齿，因此，在电极打点时体现为电极每打40点，与所述的一对齿 轮啮合的金属片才移动一个较小的距离。
尽管上面结合图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施 方式，上述的具体实施方式
仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员 在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以作出很多变形，这些均属于 本发明的保护之内。
权利要求
1.一种点焊电极保护装置，由两组结构相同且分别固定上、下电极的保护单元构 成，其特征在于所述保护单元包括支架体(103)，所述支架体(103)的一端设置有一与电极(130)固 定连接的且可上下移动的移动支架(101)；所述支架体(103)的下部为“门”字框架(105)，所述“门”字框架(105)内设置有 可上下移动的内支架(113)，所述“门”字框架(105)的底部设置底座(114)，所述底座 (114)的底面涂覆有绝缘涂层；所述内支架(113)内设有一横轴(116)，所述横轴(116) 上固连有一对齿轮(107)，有可更换的金属片(120)，其两侧均为与所述一对齿轮(107) 配合的齿条(171)；所述一对齿轮(107)上设有棘轮棘爪机构，所述棘轮棘爪机构中的棘 爪(104)通过拉簧(111)与所述支架体(103)连接，拉簧(111)的拉力使棘爪时刻压在棘 轮的轮齿上；所述棘轮棘爪机构带动两个齿轮转动，所述两个齿轮带动金属片(120)移 动。
2.根据权利要求1所述的一种点焊电极保护装置，其特征在于，所述支架体(103)的 上方为叉架结构，所述移动支架(101)上设有通孔，使其插装到所述支架体(103)上，所 述移动支架(101)的上下移动是通过设置在支架体(103)上部中间的主轴(109)及套装在 所述主轴(109)上的压力弹簧(102)和设置在所述主轴(109)上的限位结构来实现的；所 述移动支架(101)上设有用来固定电极的装夹结构。
3.根据权利要求1所述的一种点焊电极保护装置，其特征在于，所述棘轮棘爪机构包 括具有三级调整功能的棘轮组，所述棘轮组包括三个棘轮(141、142、143)及分别与三 级棘轮对应的三级棘爪，将该棘轮组设为有可调换的二级棘轮，从而形成不同的组配， 则可实现在点焊过程中电极在金属片同一位置处打点数的任意可调。
4.根据权利要求3所述的一种点焊电极保护装置，其特征在于，所述棘轮组采用三级 棘轮(141、142、143)，一级棘轮141齿数为10，其中包括一个齿形较深的轮齿；二级棘 轮(142)的齿数为8或10，其中包括两个对称分布的齿形较深的轮齿；三级棘轮(143)的 齿数为10 ；当一级棘爪伸入到一级棘轮(141)上齿形较深的轮齿，与此同时，二级棘爪 才与二级棘轮(142)接触，拨动二级棘轮(142)转动；当二级棘爪伸入到二级棘轮(142) 上齿形较深的轮齿时，三级棘爪才与三级棘轮(143)接触拨动三级棘轮(143)转动，由于 三级棘轮(143)与所述一对齿轮(107)之间为固连，三级棘轮(143)带动一对齿轮(107) 同步转动，进而带动金属片(120)移动一个步长。
5.根据权利要求1所述的一种点焊电极保护装置，其特征在于，所述金属片(120)为 紫铜片，所述紫铜片厚度为0.5-1.2毫米。
全文摘要
本发明公开了一种点焊电极保护装置，由两组结构相同且分别固定上、下电极的保护单元构成，保护单元包括支架体，支架体的一端设置有一与电极固定连接的且可上下移动的移动支架；支架体的下部为门字框架，门字框架内设置有可上下移动的内支架，门字框架的底部设置底座，底座的底面涂覆有绝缘涂层；内支架内设有一横轴，横轴上固连有一对齿轮，有可更换的金属片，其两侧均为与一对齿轮配合的齿条；一对齿轮上设有棘轮棘爪机构，棘轮棘爪机构中的棘爪通过拉簧与支架体连接，拉簧的拉力使棘爪时刻压在棘轮的轮齿上；棘轮棘爪机构带动两个齿轮转动，两个齿轮带动金属片移动。本发明可以减少电极合金化、磨损，坑蚀和热疲劳等，提高电极寿命，从而实现保护电极的目的。
文档编号B23K11/36GK102019499SQ20101060066
公开日2011年4月20日 申请日期2010年12月22日 优先权日2010年12月22日
发明者刘伟, 孟繁亮, 左迪, 罗震 申请人:天津大学