專利名稱:電阻點(diǎn)焊中電極振幅的監(jiān)測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及的是一種電阻焊接技術(shù)領(lǐng)域的裝置,具體是一種電阻點(diǎn)焊中電極振幅 的監(jiān)測(cè)裝置。
背景技術(shù):
交流電阻點(diǎn)焊因高效率、低成本、高自動(dòng)化程度等優(yōu)點(diǎn)在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛,但 同時(shí)因?yàn)楹更c(diǎn)形成過程的不可觀測(cè)性和瞬時(shí)性使焊接質(zhì)量難以監(jiān)控。在現(xiàn)有的電阻點(diǎn)焊監(jiān) 控參數(shù)中,電極位移因能較直觀地反應(yīng)熔核在形成過程中熱膨脹位移的變化,而被認(rèn)為是 反映焊點(diǎn)熔核質(zhì)量的理想?yún)?shù)之一。經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn),中國專利公開號(hào)CN1730220,名稱為電阻點(diǎn)焊 質(zhì)量控制裝置及方法,該裝置是采用GS6100/7100系列光柵位移傳感器進(jìn)行電極位移測(cè) 量,該傳感器由電極位移傳感器探頭和電極位移傳感器裝置組成,傳感器探頭置于上下電 極臂上,測(cè)量焊點(diǎn)熔核的熱膨脹量即電極位移量,傳感器裝置將傳感器探頭的電極位移信 號(hào)進(jìn)行放大、整形、倍頻辨向、計(jì)數(shù),最后轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出,并送入單片機(jī)控制系統(tǒng)。中國 專利公開號(hào)CN101323047,名稱為基于電極位移的電阻點(diǎn)焊質(zhì)量控制裝置與方法,該裝置 是采用德國海德漢公司的HEIDENHAIN-SPECTO系列長(zhǎng)度計(jì)進(jìn)行電極位移的檢測(cè),該位移傳 感裝置固定在下電極,其位移觸頭與固定上電極的擋塊接觸,用來測(cè)量電極間的位移量,其 信號(hào)輸出線與點(diǎn)焊質(zhì)量控制器的數(shù)據(jù)采集端口相連。但是上述兩個(gè)技術(shù)中的電極位移測(cè)量 裝置都必須安裝在上下電極之間,當(dāng)焊接工件較大時(shí),容易發(fā)生干涉,妨礙該方法在工業(yè)生 產(chǎn)中的應(yīng)用,且電極位移傳感器精度要求高,價(jià)格昂貴。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足,提供一種電阻點(diǎn)焊中電極振幅的監(jiān) 測(cè)裝置。本發(fā)明通過在上電極安裝加速度傳感器來達(dá)到測(cè)量電極振幅的目的,防止產(chǎn)生干 涉,能實(shí)時(shí)判斷飛濺的發(fā)生,且裝置簡(jiǎn)單,成本低,易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明包括加速度傳感測(cè)量裝置、信號(hào)調(diào)理器、數(shù)據(jù)采集卡和工業(yè)控制計(jì)算機(jī), 其中加速度傳感測(cè)量裝置固定在點(diǎn)焊機(jī)的上電極上,加速度傳感測(cè)量裝置與信號(hào)調(diào)理器 相連傳輸加速度模擬信號(hào),信號(hào)調(diào)理器與數(shù)據(jù)采集卡相連傳輸調(diào)理后的加速度模擬信號(hào), 數(shù)據(jù)采集卡與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)相連傳輸加速度數(shù)字信號(hào),工業(yè)控制計(jì)算機(jī)輸出上電極振幅信號(hào)。所述的加速度傳感測(cè)量裝置包括加速度傳感器、磁力安裝座和上緊固件,其中 上緊固件固定在點(diǎn)焊機(jī)的上電極上,磁力安裝座吸附在上緊固件的上端面,加速度傳感器 與信號(hào)調(diào)理器相連傳輸加速度模擬信號(hào)。磁力安裝座與加速度傳感器分別安裝在安裝螺釘?shù)膬啥?。所述的加速度傳感器是?nèi)裝IC(集成電路)壓電加速度傳感器。
所述的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)對(duì)加速度數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,獲得上電極振幅信號(hào), 包括低通濾波單元、第一次積分單元、第二次積分單元、帶通濾波單元和峰值提取單元,其 中低通濾波單元與數(shù)據(jù)采集卡相連傳輸加速度數(shù)字信號(hào),第一次積分單元與低通濾波單 元相連傳輸?shù)屯V波后的加速度信號(hào),第二次積分單元與第一次積分單元相連傳輸一次積 分后的信號(hào),帶通濾波單元與第二次積分單元相連傳輸兩次積分后的信號(hào),峰值提取單元 與帶通濾波單元相連傳輸帶通濾波后的信號(hào),峰值提取單元輸出上電極振幅信號(hào)。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的有益效果是根據(jù)電極振幅能實(shí)時(shí)判斷飛濺的發(fā)生,電 極振幅的加速度傳感測(cè)量裝置不需橫跨上下電極之間,不會(huì)產(chǎn)生干涉,使基于電極振動(dòng)的 電阻點(diǎn)焊質(zhì)量監(jiān)測(cè)易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用;加速度傳感器的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于電極位移傳感器, 從而使得整個(gè)裝置的成本大大降低。
圖1是實(shí)施例中焊接電流為8. lkA時(shí)的加速度信號(hào)曲線示意圖;圖2是實(shí)施例中焊接電流為8. lkA時(shí)得到的上電極振幅曲線示意圖;圖3是實(shí)施例中焊接電流為10. 4kA時(shí)的加速度信號(hào)曲線示意圖;圖4是實(shí)施例中焊接電流為10. 4kA時(shí)得到的上電極振幅曲線示意圖。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明,本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行 實(shí)施,給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程,但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施 例。實(shí)施例本實(shí)施例以1mm厚的低碳鋼為例,在固定式交流點(diǎn)焊機(jī)上進(jìn)行搭接電阻焊,焊接 條件為錐臺(tái)型電極,電極頭端面直徑為5. 2mm,電極壓力為225kg,焊接時(shí)間為10周波。本實(shí)施例包括加速度傳感測(cè)量裝置、信號(hào)調(diào)理器、數(shù)據(jù)采集卡和工業(yè)控制計(jì)算 機(jī),其中加速度傳感測(cè)量裝置固定在固定式交流點(diǎn)焊機(jī)的上電極上,加速度傳感測(cè)量裝置 與信號(hào)調(diào)理器相連傳輸加速度模擬信號(hào),信號(hào)調(diào)理器與數(shù)據(jù)采集卡相連傳輸調(diào)理后的加速 度模擬信號(hào),數(shù)據(jù)采集卡與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)相連傳輸加速度數(shù)字信號(hào),工業(yè)控制計(jì)算機(jī)輸 出上電極振幅信號(hào)。所述的加速度傳感測(cè)量裝置包括加速度傳感器、M5安裝螺釘、磁力安裝座和上 緊固件,其中上緊固件固定在固定式交流點(diǎn)焊機(jī)的上電極上,磁力安裝座吸附在上緊固件 的上端面,M5安裝螺釘?shù)囊欢伺c磁力安裝座相連,M5安裝螺釘?shù)牧硪欢伺c加速度傳感器相 連,加速度傳感器與信號(hào)調(diào)理器相連傳輸加速度模擬信號(hào)。所述的加速度傳感器采用型號(hào)為L(zhǎng)C0108T的內(nèi)裝IC壓電加速度傳感器,其頻率范 圍為0. 35-5000HZ,分辨率為0. 00004g,靈敏度為500mV/g,滿足電極振幅監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)性要求。所述的信號(hào)調(diào)理器的型號(hào)為L(zhǎng)C0201-2,其輸入通道信號(hào)線與加速度傳感器的信號(hào) 輸出線相連,向加速度傳感器提供24VDC、4mA恒流供電,且將加速度傳感器輸出的與振動(dòng) 加速度成正比的疊加在輸出偏壓上的交流信號(hào),并隔掉輸出偏壓,使其變成通常意義上的
4以地為參考點(diǎn)的交流信號(hào);信號(hào)調(diào)理器的輸出通道信號(hào)線與數(shù)據(jù)采集卡的模擬輸入端子連 接,將調(diào)理后的加速度信號(hào)提供給數(shù)據(jù)采集卡。所述的數(shù)據(jù)采集卡對(duì)信號(hào)調(diào)理器提供的模擬信號(hào)進(jìn)行A/D (模/數(shù))轉(zhuǎn)換,獲得加 速度的數(shù)字信號(hào)提供給工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。所述的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)對(duì)加速度數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,獲得上電極振幅信號(hào), 包括低通濾波單元、第一次積分單元、第二次積分單元、帶通濾波單元和峰值提取單元,其 中低通濾波單元與數(shù)據(jù)采集卡相連傳輸加速度數(shù)字信號(hào),第一次積分單元與低通濾波單 元相連傳輸?shù)屯V波后的加速度信號(hào),第二次積分單元與第一次積分單元相連傳輸一次積 分后的信號(hào),帶通濾波單元與第二次積分單元相連傳輸兩次積分后的信號(hào),峰值提取單元 與帶通濾波單元相連傳輸帶通濾波后的信號(hào),峰值提取單元輸出上電極振幅信號(hào)。所述的低通濾波單元的下截至頻率為400Hz。所述的帶通濾波單元的下截至頻率為75Hz,上截至頻率為125Hz,以獲取信號(hào)中 的100Hz的振動(dòng)信號(hào)。所述的峰值提取單元提取100Hz的振動(dòng)信號(hào)曲線的正向峰值,即電極振幅。本實(shí)施例的工作過程當(dāng)固定式交流點(diǎn)焊機(jī)在設(shè)定的焊接條件下開始進(jìn)行點(diǎn)焊 時(shí),加速度傳感器實(shí)時(shí)采集其加速度信號(hào),并將該信號(hào)傳給信號(hào)調(diào)理器,信號(hào)調(diào)理器將調(diào)理 后的加速度信號(hào)傳至數(shù)據(jù)采集卡,數(shù)據(jù)采集卡對(duì)信號(hào)調(diào)理器提供的模擬信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn) 換,獲得加速度的數(shù)字信號(hào)提供給工業(yè)控制計(jì)算機(jī),最后由工業(yè)控制計(jì)算機(jī)輸出上電極振 幅信號(hào)。當(dāng)焊接電流為8. lkA時(shí),得到的加速度信號(hào)曲線示意圖如圖1所示,由該圖可知, 在焊接階段,加速度信號(hào)值較大,而焊接結(jié)束后加速度信號(hào)值立馬衰減。在此條件下得到的 上電極振幅曲線示意圖如圖2所示,由該圖可知,除第一個(gè)半波的振幅值因受濾波影響而 變小外,其余半波的上電極振幅曲線分為三個(gè)階段,即初始下降階段、上升階段和第二次 下降階段,這說明通過加速度傳感測(cè)量裝置也能獲取電極振幅曲線,能替代位移傳感器獲 取電極振幅的功能,而同時(shí)克服位移傳感器安裝在上下電極之間從而引起干擾的問題,且 同時(shí)克服了位移傳感器成本比較高的問題。當(dāng)焊接電流為10. 4kA時(shí),得到的加速度信號(hào)曲線示意圖如圖3所示,由該圖可知, 在第5周波時(shí),加速度值發(fā)生大的跳變,即焊點(diǎn)發(fā)生飛濺。在此條件下得到的上電極振幅曲 線示意圖如圖4所示,由該圖可知,在第10半周波時(shí),上電極振幅發(fā)生很大的跳變,然后迅 速下降,說明飛濺發(fā)生時(shí)引起上電極發(fā)生劇烈振動(dòng),因此可利用加速度值或上電極位移振 幅值的跳變實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)飛濺的發(fā)生。
權(quán)利要求
一種電阻點(diǎn)焊中電極振幅的監(jiān)測(cè)裝置,包括信號(hào)調(diào)理器、數(shù)據(jù)采集卡和工業(yè)控制計(jì)算機(jī),其特征在于,還包括加速度傳感測(cè)量裝置,其中加速度傳感測(cè)量裝置固定在點(diǎn)焊機(jī)的上電極上,加速度傳感測(cè)量裝置與信號(hào)調(diào)理器相連傳輸加速度模擬信號(hào),信號(hào)調(diào)理器與數(shù)據(jù)采集卡相連傳輸調(diào)理后的加速度模擬信號(hào),數(shù)據(jù)采集卡與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)相連傳輸加速度數(shù)字信號(hào),工業(yè)控制計(jì)算機(jī)輸出上電極振幅信號(hào);所述的加速度傳感測(cè)量裝置包括加速度傳感器、磁力安裝座和上緊固件,其中上緊固件固定在點(diǎn)焊機(jī)的上電極上,磁力安裝座吸附在上緊固件的上端面,加速度傳感器與信號(hào)調(diào)理器相連傳輸加速度模擬信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電阻點(diǎn)焊中電極振幅的監(jiān)測(cè)裝置,其特征是,磁力安裝座與 加速度傳感器分別安裝在安裝螺釘?shù)膬啥恕?br>
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的電阻點(diǎn)焊中電極振幅的監(jiān)測(cè)裝置,其特征是,所述的加 速度傳感器是內(nèi)裝IC壓電加速度傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或者3所述的電阻點(diǎn)焊中電極振幅的監(jiān)測(cè)裝置,其特征是,所述的 加速度傳感器,其頻率范圍為0. 35-5000HZ,分辨率為0. 00004g,靈敏度為500mV/g。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電阻點(diǎn)焊中電極振幅的監(jiān)測(cè)裝置,其特征是,所述的工業(yè)控 制計(jì)算機(jī)對(duì)加速度數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,獲得上電極振幅信號(hào),包括低通濾波單元、第 一次積分單元、第二次積分單元、帶通濾波單元和峰值提取單元,其中低通濾波單元與數(shù) 據(jù)采集卡相連傳輸加速度數(shù)字信號(hào),第一次積分單元與低通濾波單元相連傳輸?shù)屯V波后 的加速度信號(hào),第二次積分單元與第一次積分單元相連傳輸一次積分后的信號(hào),帶通濾波 單元與第二次積分單元相連傳輸兩次積分后的信號(hào),峰值提取單元與帶通濾波單元相連傳 輸帶通濾波后的信號(hào),峰值提取單元輸出上電極振幅信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電阻點(diǎn)焊中電極振幅的監(jiān)測(cè)裝置,其特征是,所述的低通濾 波單元的下截至頻率為400Hz。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電阻點(diǎn)焊中電極振幅的監(jiān)測(cè)裝置,其特征是,所述的帶通濾 波單元的下截至頻率為75Hz,上截至頻率為125Hz。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電阻點(diǎn)焊中電極振幅的監(jiān)測(cè)裝置,其特征是,所述的峰值提 取單元提取100Hz的振動(dòng)信號(hào)曲線的電極振幅。
全文摘要
一種電阻焊接技術(shù)領(lǐng)域的電阻點(diǎn)焊中電極振幅的監(jiān)測(cè)裝置,包括加速度傳感測(cè)量裝置、信號(hào)調(diào)理器、數(shù)據(jù)采集卡和工業(yè)控制計(jì)算機(jī),其中加速度傳感測(cè)量裝置固定在點(diǎn)焊機(jī)的上電極上,加速度傳感測(cè)量裝置與信號(hào)調(diào)理器相連傳輸加速度模擬信號(hào),信號(hào)調(diào)理器與數(shù)據(jù)采集卡相連傳輸調(diào)理后的加速度模擬信號(hào),數(shù)據(jù)采集卡與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)相連傳輸加速度數(shù)字信號(hào),工業(yè)控制計(jì)算機(jī)輸出上電極振幅信號(hào)。本發(fā)明根據(jù)電極振幅能實(shí)時(shí)判斷飛濺的發(fā)生,電極振幅的加速度傳感測(cè)量裝置不需橫跨上下電極之間,不會(huì)產(chǎn)生干涉,使基于電極振動(dòng)的電阻點(diǎn)焊質(zhì)量監(jiān)測(cè)易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用;加速度傳感器的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于電極位移傳感器,從而使得整個(gè)裝置的成本大大降低。
文檔編號(hào)B23K11/36GK101862889SQ20101017158
公開日2010年10月20日 申請(qǐng)日期2010年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月13日
發(fā)明者馮正進(jìn), 孟國香, 李永兵, 王先鋒, 謝文華 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)