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1、10申请公布号CN102019499A43申请公布日20110420CN102019499ACN102019499A21申请号201010600663922申请日20101222B23K11/3620060171申请人天津大学地址300072天津市南开区卫津路92号天津大学72发明人罗震刘伟孟繁亮左迪74专利代理机构天津市北洋有限责任专利代理事务所12201代理人李素兰54发明名称点焊电极保护装置57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。
2、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。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图4页CN102019513A1/1页21一种点焊电极保护装置，由两组结构相同且分别固定上。
3、、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。
4、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。
5、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14。
6、3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0512毫米。权利要求书CN102019499ACN102019513A1/4页3点焊电极保护装置技术领域0001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0002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。0。
7、003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50006000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。0004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。
8、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。0005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11、图12和图13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。
9、。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0006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。0007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。
10、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说明书CN102019499ACN102019513A2/4页4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。0008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。
11、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。0009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。
12、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0512毫米。0010与现有技术相比，本发明的有益效果是0011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。
13、的结构简单，体积小，易实施。附图说明0012图11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；0013图12是从图11后部看到的装置与上电极相连部分的装配示意图；0014图13是图11中所示装置与下电极相连部分的装配示意图；0015图21是本发明点焊电极保护装置中一保护单元的主视剖视图；0016图22是图11所示保护单元的俯视图；0017图23是图11所示保护单元的左视图；0018图24是图11所示保护单元上移动支架位于低点时的右视图；0019图25是图11所示保护单元与上电极及金属片相连的装配示意图；0020图31是本发明中棘轮组中一级棘轮的轮廓示意图；0021图32是本发明中。
14、棘轮组中一种二级棘轮的廓示意图；0022图33是本发明中棘轮组中另一种二级棘轮的轮廓示意图；0023图34是本发明中棘轮组中三级棘轮的轮廓示意图。0024图中主要附图标记的说明说明书CN102019499ACN102019513A3/4页50025101移动支架102压力弹簧103支架体0026104棘爪105框架106防倒棘爪0027107一对齿轮171齿条108弹簧片0028109主轴191限位结构110夹圈0029111拉簧112紧固螺栓114底座0030141一级棘轮142二级棘轮143三级棘轮0031120金属片130上、下电极具体实施方式0032下面结合附图和具体实施方式对本发明作。
15、进一步详细地描述。0033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。0034如图23和图24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21所示，所述移动支架101上设有通孔，使其插装到所述支架体10。
16、3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21和图22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。0035如图24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0512。
17、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21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。
18、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。0036所述棘轮组采用三级棘轮141、142、143，如图31、图32、图33和图34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32或10图33，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上齿形较深说明书CN102019499ACN102019513A4/4页6的轮齿时，三级棘爪才与三级棘轮143接触拨动三级。
19、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。0037本发明点焊电极保护装置中保护单元的运动过程是0038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。0039首先结合图24和图25，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，。
20、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。0040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。
21、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。0041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31、图33、图34所示，棘轮组由三级棘轮构成，0042一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。
22、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。0043当图31和图33所示的一级棘轮、二级棘轮与图34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31、图32和图34所示的三个棘轮构成的棘轮组，当0一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。
23、才移动一个较小的距离。0044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。说明书CN102019499ACN102019513A1/4页7图11图12图13说明书附图CN102019499ACN102019513A2/4页8图21图22说明书附图CN102019499ACN102019513A3/4页9图23图24说明书附图CN102019499ACN102019513A4/4页10图25图31图32图33图34说明书附图CN102019499A。