一种高速复合焊接不锈钢与异种金属的自动化设备

技术领域

本发明属于滑触线导体制备技术领域，特别涉及一种高速复合焊接不锈钢与异种金属的自动化设备。

背景技术

滑触线作为一种移动供电装置，在施工升降机上有着广泛的应用。其由滑触线导轨和集电器两部分组成，滑触线导轨内具有导体，导体与电源相连，由集电器在导轨内的导体上移动将电引出以实现取电。导体一般是由铜导体或者铝导体制成，铜导体安全滑触线就是由纯铜材料制作，其导电性能最好，但价格昂贵，并且在海边等环境下长期使用会出现锈蚀问题；而铝导体虽然价格便宜，但其滑接导电性能和耐磨性能则远不如铜导体，因此一般需要在铝导体上镶嵌不锈钢带，不锈钢带起到提高滑接导电和耐磨的作用。

铝导体和不锈钢的材料成份不同，两者之间并没有很好的相容性，因此将两者之间焊接到一起具有较大的难度，现有的焊接设备还存在如下不足：1）焊出的铝导体和不锈钢复合材料两者之间的结合力不高，使用一段时间后两者容易出现分离的现象；2）在焊接时还会出现不锈钢带鼓包的问题，焊接良率难以控制；3）收放线距离较长，设备整体占用空间较大等；基于上述不足，本申请提出一种自动化焊接设备。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高速复合焊接不锈钢与异种金属的自动化设备，从而克服上述现有技术中的缺陷。

为了实现上述目的，本发明提供了一种高速复合焊接不锈钢与异种金属的自动化设备，包括：金属带放线机构、不锈钢带放线机构、超声波焊接机构和收线机构，所述金属带放线机构、不锈钢带放线机构分别将金属带、不锈钢带共同放线至超声波焊接机构焊接，所述超声波焊接机构包括支撑辊和焊接辊，所述支撑辊和焊接辊上分别均匀的设有若干凸起结构，所述焊接辊还连接有升降气缸，升降气缸用于控制焊接辊下压焊接动作。

优选地，所述自动化设备还包括视觉检测机构和超声波补焊机构，所述超声波焊接机构、视觉检测机构、超声波补焊机构和收线机构依次排布。

优选地，所述金属带放线机构和超声波焊接机构之间还设有金属带整形机构。

优选地，所述金属带整形机构包括表面整形组件和侧面整形组件。

优选地，所述不锈钢带放线机构和超声波焊接机构之间还设有不锈钢带整形机构。

优选地，所述超声波焊接机构工位后还设有复合材料整形机构。

优选地，所述自动化设备还设有金属带替换线盘，所述金属带替换线盘连接有驱使金属带替换线盘转动及轴向移动的第一电机。

优选地，所述收线机构连接有驱使收线机构转动及轴向移动的第二电机。

优选地，所述金属带放线机构、不锈钢带放线机构、超声波焊接机构、视觉检测机构、超声波补焊机构和收线机构呈回旋结构分布。

优选地，所述超声波焊接机构、超声波补焊机构均设有保护罩。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

通过超声波焊接机构的支撑辊和焊接辊上的凸起结构，在金属带及不锈钢带上压出凹凸结构，焊接时凹凸结构可以增强两者之间的结合力，降低产品使用过程中出现金属带和不锈钢带分离的现象；

采用超声波焊接结合多道整形、补焊的工序，可以降低焊接时出现鼓包、边缘不齐等缺陷，可以提高产品的焊接品质；

收放线的线盘可以轴向移动，在收放线时无需保持收放线在一条直线上，可以缩短牵引距离，从而缩短设备的长度；

多个工位采用回旋结构分布，可以节约设备占用空间。

附图说明

图1为本发明的一种高速复合焊接不锈钢与异种金属的自动化设备的示意图；

图2为本发明的一种高速复合焊接不锈钢与异种金属的自动化设备的机架内部结构示意图；

图3、图4、图5为本发明的超声波焊接机构的放大示意图；

图6为本发明的视觉检测机构和超声波补焊机构布置放大示意图；

图7为本发明的金属带整形机构和不锈钢带整形机构的放大示意图；

图8、图9为本发明的金属带整形机构的部分结构放大示意图；

图10为本发明的不锈钢带整形机构的部分结构放大示意图；

图11为本发明的一种高速复合焊接不锈钢与异种金属的自动化设备的后视图；

附图说明：1-机架、101-开关门、2-金属带放线机构、201-金属带、3-不锈钢带放线机构、301-不锈钢带、4-超声波焊接机构、401-支撑辊、402-焊接辊、403-凸起结构、404-升降气缸、405-焊接座、406-复合材料夹具、407-压盖、408-焊接区、409-制冷设备接头、410-保护罩、5-收线机构、6-视觉检测支架、601-视觉检测支架、7-超声波补焊机构、8-金属带整形机构、801-表面整形组件、8011-整形槽A、8012-上整形辊、8013-下整形辊、8014-整形槽B、8015-上整形夹具、8016-下整形夹具、802-侧面整形组件、8021-整形槽C、8022-侧向整形辊组、9-不锈钢整形机构、10-复合材料整形机构、11-金属带替换线盘、12-第一电机、13-第二电机、14-控制器。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。

实施例

本发明提供一种高速复合焊接不锈钢与异种金属的自动化设备，如图1、图2所示，该设备包括机架1，设置在机架1内的金属带放线机构2、不锈钢带放线机构3、超声波焊接机构4和收线机构5，所述金属带放线机构2、不锈钢带放线机构3分别将金属带201、不锈钢带301共同放线至超声波焊接机构4焊接，所述超声波焊接机构4包括支撑辊401和焊接辊402，所述支撑辊401和焊接辊402上分别均匀的设有若干凸起结构403，所述焊接辊402还连接有升降气缸404，升降气缸404用于控制焊接辊402下压焊接动作。

在本实施例中，更为具体的，如图3-5所示，超声波焊接机构4还包括焊接座405，焊接座405上设有一对复合材料夹具406，支撑辊401位于一对复合材料夹具406的中间，一对复合材料夹具406上分别设有一块压盖407，两块压盖407之间的区域为焊接区408，焊接区408将支撑辊401露出，焊接辊402位于支撑辊401的正上方，焊接辊402下压到复合材料上时进行焊接动作，焊接辊402还具有制冷设备接头409，制冷设备接头409用于连接恒温制冷设备，恒温制冷设备用于控制焊接辊402在特定温度范围内工作；在本实施例中，焊接温度控制在-20℃-20℃；焊接座405、复合材料夹具406可以确保焊接时材料平整，从而可以提高焊接成本的品质。

待焊接的金属带以及不锈钢带共同进入到超声波焊接机构4时，两者共同位于一对复合材料夹具406上，并由压盖407从不锈钢带上方压住复合材料夹具406，使得材料在焊接区408的两边均能得到定位，升降气缸404带动焊接辊402下压，支撑辊401和焊接辊402上的凸起结构403分别在金属带以及不锈钢带上压出凹凸结构，同时焊接辊402产生超声波振动，在超声波振动以及下压作用下，使得金属带和不锈钢带焊接为一体的复合材料，其中凹凸结构能够提高两者的接触面积，从而增强两者之间的结合力。

在本实施例中，超声波焊接机构4还设有保护罩410，保护罩对支撑辊401及焊接辊402起到保护作用。

在另一个优选的实施例中，如图2、图6所示，所述自动化设备还包括视觉检测机构6和超声波补焊机构7，所述超声波焊接机构4、视觉检测机构6、超声波补焊机构7和收线机构5依次排布。

更为具体的，视觉检测机构6包括视觉检测支架601，视觉检测支架601上安装视觉相机601，材料经过超声波焊接机构4焊接后视觉检测机构6实时获取焊接材料的图像，再由图像分析软件分析判断焊接是否合格，焊接不合格的材料进入到超声波焊接机构4时进行补焊，焊接合格的到该工位后则不再补焊；获取图像、根据获取的图像分析焊接情况属于视觉检测的常用场合，属于现有技术，这里就不再过多赘述具体的分析方法了；此外超声波补焊机构7的结构与超声波焊接机构4的结构一致，工作原理也相同。

在另一个优选的实施例中，如图2、图7-10所示，所述金属带放线机构2和超声波焊接机构4之间还设有金属带整形机构8。

更具体的，金属带整形机构8包括表面整形组件801和侧面整形组件802，表面整形组件801包括若干带有整形槽A8011的上整形辊8012和下整形辊8013，其中上整形辊8012或者下整形辊8013带有微型气缸，以便于调整两者之间的间隙，还包括若干带有整形槽B8014的上整形夹具8015和下整形夹具8016，上整形夹具8015或者下整形夹具8016上也带有下压微型气缸，同样也是便于调整两者之间的间隙；同样，侧面整形组件802包括若干带整形槽C8021的侧向整形辊组8022，侧向整形辊组8022也带有微型气缸，用于调整侧向整形辊组8022的通过间隙；整形时，金属带由金属带整形机构8放线后到达表面整形组件801时，金属带位于整形槽A8011内时，微型气缸带动下整形辊8013下压到金属带上，对金属带表面进行压平整形动作，同样，金属带位于整形槽B8014内时，微型气缸带动上整形夹具8015下压到金属带上，对金属带表面进行压平整形动作；当金属带到达整形槽C8021时，侧向整形辊组8022从侧面对金属带进行压平整形，经过上述一系列的压平整形后再进入到超声波焊接机构4进行焊接，这样可以确保焊接前金属带的平整性。

在本实施例中，作为更优选的方案，在所述不锈钢带放线机构3和超声波焊接机构4之间还设有不锈钢带整形机构9；不锈钢整形机构9的具体结构与金属带整形机构8的表面整形组件801类似，所不同的是在机架1内布置的位置不同，不锈钢带由不锈钢带放线机构3放线后由不锈钢整形机构9整形后和金属带贴合共同进入到超声波焊接机构4进行焊接。

在本实施例中，作为更优选的方案，如图2所示，在所述超声波焊接机构4工位后还设有复合材料整形机构10；该整形机构由多组带上下压合辊轮的结构组成，主要起到对焊接后的复合材料起到压平、牵引的作用。

在本实施例中，作为更优选的方案，在收线机构5和超声波补焊机构7之间也设有复合材料整形机构10，该整形机构与上述整形机构结构一致。

在另一个优选的实施例中，如图2、图11所示，所述自动化设备还设有金属带替换线盘11，所述金属带替换线盘11连接有驱使金属带替换线盘11转动及轴向移动的第一电机12；所述收线机构5为收线盘结构，该结构上连接有驱使收线机构5转动及轴向移动的第二电机13；这样在收放线时，金属带以及复合后的材料在牵引移动时无需保持在一条恒定的直线上，而如果收放线需要保持在一条恒定的直线上时则需要很大的张力来牵引线材，那么就需要一定的牵引长度才能确保牵引张力，而在本实施例中无需保证牵引张力，这样可以缩短设备的长度，节省设备占用空间。

在本实施例中，如图2所示，所述金属带放线机构2、不锈钢带放线机构3、超声波焊接机构4、视觉检测机构6、超声波补焊机构7和收线机构5呈回旋结构分布；这样整体上各部件的布置更紧密，可以缩短设备的长度，节省设备的占用空间。

在上述实施例中，如图1所示，机架1设有若干开关门101，在开关门101上嵌入控制器14，控制器14用于控制机架1内各工位的自动化工作，该自动化技术属于常见技术，这里就不再过多赘述。

在上述实施例中，机架1的底部还设有万向轮，使得整体设备可以移动，以便于在不同的场合应用。

本发明的工作原理如下：

待焊接的金属带缠绕在金属带替换线盘11上，由金属带放线机构2牵引到金属带整形机构8的表面整形组件801和侧面整形组件802处经过正面和侧面的整形后进入到超声波焊接机构4处，与此同时不锈钢带缠绕在不锈钢带放线机构3上，经过不锈钢整形机构9整形后和金属带贴合共同进入到超声波焊接机构4，升降气缸404带动焊接辊402下压，同时焊接辊402产生超声波振动，使得不锈钢带和金属带焊接为一体，焊接完成后的复合材料经过视觉检测机构6检测，若焊接不合格，则经过复合材料整形机构10整形后再由若干牵引轮牵引到超声波补焊机构7处进行一次补焊后由复合材料整形机构10再次整形后由收线机构5收线，若视觉检测机构6检测到焊接合格的，则复合材料进入到超声波补焊机构7时不再补焊。

上述超声波焊接机构4以及超声波补焊机构7的工作温度控制在-20℃-20℃，可以通过外接制冷设备实现。

本申请主要用于将不锈钢带与其他金属带进行焊接，更为优选的，用于将不锈钢带和铝带进行焊接，形成不锈钢和铝带的复合导体，作为滑触线的导体材料。

本发明通过超声波焊接机构的支撑辊和焊接辊上的凸起结构，在金属带及不锈钢带上压出凹凸结构，焊接时凹凸结构可以增强两者之间的结合力，降低产品使用过程中出现金属带和不锈钢带分离的现象；同时采用超声波焊接结合多道整形、补焊的工序，可以降低焊接时出现鼓包、边缘不齐等缺陷，可以提高产品的焊接品质；除此之外，收放线的线盘可以轴向移动，在收放线时无需保持收放线在一条直线上，可以缩短牵引距离，从而缩短设备的长度；多个工位采用回旋结构分布，可以节约设备占用空间。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。