一种热流传感器焊接装置

技术领域

本发明涉及工装夹具技术领域，尤其涉及一种热流传感器焊接装置。

背景技术

差示扫描量热法是在程序控温和一定气氛下测量流入、流出样品和参比物的热流或输给试样和参比物的加热功率与温度或时间关系的一种技术，采用该方法进行测量的仪器称为差示扫描量热仪(Differential Scanning Calorimeter, 缩写为DSC)。

热流传感器是热流型差示扫描量热仪中用于控温和测温的核心部件。如图1和图2所示，热流传感器的基底101为腰圆形，基底101中部设有中心通孔102，圆形通孔102的上下两端分别固定有正面热电偶丝105；基底101左右两侧对称设有两个分别用来放置样品和参比物的圆柱形基座103，每个圆柱形基座103的下端面设有向内的凹槽104，凹槽104的底面焊接有薄片使样品和参比物在加热时受热均匀，每个薄片下端都焊接有背面热电偶丝106。四根热电偶丝中，一根正面热电偶丝与两根背面热电偶丝采用同一材料，另一根正面热电偶丝采用另一材料，从而使采用相同材料的三根热电偶丝与采用其他材料的热电偶丝分别组合可建立3组热电偶，分别用于测量样品、参比物和炉体的温度。

由于热流传感器的热电偶丝和薄片具有对称性，焊接的质量会直接决定热流传感器的质量；同时由于热电偶的原理是塞贝克效应，焊接时为异种材料，增加了激光焊接的难度；热流传感器体积小，但对焊接的位置有较高要求，确保每次焊接的位置均一致因此需要进行定位；由于激光焊接属于非接触焊机，因此对焊接位置均需要设计夹具进行夹紧，确保焊接可靠。因此，亟需一种热流传感器焊接装置，确保热流传感器上焊接薄片和热电偶丝的一致性、对称性和可靠性。

发明内容

本发明提出一种热流传感器焊接装置以解决上述技术问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种热流传感器焊接装置，包括热流传感器夹紧固定机构、激光焊接机和控制机构，所述激光焊接机在控制机构的控制下对固定在热流传感器夹紧固定机构上的热流传感器进行焊接；所述热流传感器夹紧固定机构包括底板和设于底板上的正面元件焊接基台、背面元件焊接基台；所述正面元件焊接基台的上表面设有U型槽和用于将热流传感器基底压紧限位于U型槽内的正面元件压紧组件，所述U型槽设有与热流传感器中心通孔相匹配的U槽通孔，所述正面元件压紧组件设有可插入U槽通孔的插接部；所述背面元件焊接基台包括支架、设于支架下方的电磁铁以及设于支架上方用于将翻转后的热流传感器基底压紧于支架上的背面元件压紧组件，所述背面元件压紧组件为顺磁材料，所述电磁铁通电后所述背面元件压紧组件与电磁铁磁吸附连接。

作为优选，所述正面元件压紧组件包括对称设置的两个导杆、对称设置的两个用于热流传感器基底压紧的基底压台和弹性压台，所述两个导杆对称设于U型槽两侧的正面元件焊接基台上表面，所述两个基底压台侧边用于与热流传感器圆柱形基座抵触链接，两个基底压台的底面均设有正面偶丝定位结构，所述弹性压台设有旋转端、卡接端以及连接两端的弹性片，弹性压台的旋转端可绕其中一个导杆旋转，弹性压台的卡接端卡接在另一个导杆上时弹性片将基底压台压紧在U型槽内，弹性压台上设有两个第一焊接通孔。

作为优选，所述基底压台为内端面、两个向内凹的弧形面、两个侧端面和外端面围成的凸字形结构，外端面长于内端面，内端面设有半圆槽，弧形面与热流传感器圆柱形基座相匹配，基底压台设有与第一焊接通孔对应连通的第二焊接通孔，基座压台的底面设有与第二焊接通孔连通的正面偶丝容纳槽，内端面的底部延伸有插接部，插接部设有与偶丝容纳槽连通的正面偶丝活动孔，两个基底压台的内端面拼合后两个半圆槽围成与热流传感器中心通孔相匹配的圆形孔。

作为优选，所述U型槽底部设有与热流传感器基底相适配的腰圆槽，所述U槽通孔位于腰圆槽的中心。

作为优选，所述支架包括设于电磁铁上方的支架顶板和设于电磁铁两侧的支架侧板，所述支架顶板上设有中心圆槽和对称分布于中心圆槽两侧的两个基座槽，所述中心圆槽与热流传感器的中心圆孔孔径相一致，所述基座槽用于放置热流传感器的圆柱形基座。

作为优选，所述背面元件压紧组件包括两个与基座槽对应的薄片压台和卡接在两个薄片压台间的薄片压台定位件，所述薄片压台包括环状柱体，所述环状柱体的下端外周均匀分布有若干个呈长条状的锥形凸起，相邻锥形凸起间形成连接槽，所述薄片压台定位件包括连接块、贯穿固定于连接块中心的定位杆和固定于连接块两侧的定位块，所述定位块与所述连接槽相适配，所述定位杆与所述中心圆槽相适配。

作为优选，所述定位块设有用于对薄片激光焊接的第三焊接通孔。

作为优选，所述背面元件压紧组件包括两个与基座槽对应的背面偶丝压台，所述背面偶丝压台为环形，背面偶丝压台上端面设有贯通下端面的背面偶丝穿孔，背面偶丝压台底部设有背面偶丝容纳槽。

与现有技术相比较，本发明可以实现热流传感器焊接时正面热电偶丝、薄片和背面热电偶丝的定位和压紧，确保热流传感器上焊接薄片和热电偶丝的一致性、对称性和可靠性。

附图说明

图1为热流传感器的立体结构示意图；

图2为热流传感器的俯视结构示意图；

图3为本发明一种热流传感器焊接装置的一种结构示意图；

图4为本发明一种热流传感器焊接装置中正面元件焊接基台的一种结构示意图；

图5为本发明一种热流传感器焊接装置中弹性压台的一种结构示意图；

图6为本发明一种热流传感器焊接装置中基底压台的一种结构示意图；

图7为本发明一种热流传感器焊接装置中基底压台另一视角的结构示意图；

图8为本发明一种热流传感器焊接装置中支架的一种结构示意图；

图9为本发明一种热流传感器焊接装置中薄片压台的一种结构示意图；

图10为本发明一种热流传感器焊接装置中薄片压台定位件的一种结构示意图；

图11为本发明一种热流传感器焊接装置另一实施例的一种结构示意图；

图12为本发明一种热流传感器焊接装置中背面偶丝压台的一种结构示意图。

图中，1-底板，2-正面元件焊接基台，3-背面元件焊接基台，21-U型槽，22-正面元件压紧组件，23-导杆孔，31-支架，32-电磁铁，33-薄片压台，34-薄片压台定位件，35-背面偶丝压台，11-固定孔，100-热流传感器，101-基底，102-中心通孔，103-圆柱形基座，104-凹槽，105-正面热电偶丝，106-背面热电偶丝，110-热流传感器夹紧固定机构，120-激光焊接机，130-控制机构130221-导杆，222-基底压台，223-弹性压台，311-支架顶板，312-支架侧板，331-环状柱体，332-锥形凸起，333-连接槽，341-连接块，342-定位杆，343-定位块，351-背面偶丝穿孔，352-背面偶丝容纳槽，2221-内端面，2222-弧形面，2223-侧端面，2224-外端面，2225-半圆槽，2226-第二焊接通孔，2227-正面偶丝容纳槽，2228-插接部，2229-正面偶丝活动孔，2231-第一焊接通孔，2232-旋转端，2233-卡接端，2234-弹性片，3111-中心圆槽，3112-基座槽，344-第三焊接通孔。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

本发明用于如图1和图2所示的热流传感器100焊接时的固定装置。热流传感器100的基底101为腰圆形，基底101中部设有中心通孔102，圆形通孔102的上下两端分别固定有正面热电偶丝105，正面热电偶丝105呈弯折状，正面热电偶丝105的上段焊接于中心通孔102的上下两侧的基底100表面，正面热电偶丝105的下段穿过中心通孔102；基底101左右两侧对称设有两个分别用来放置样品和参比物的圆柱形基座103，每个圆柱形基座103的下端面设有向内的凹槽104，凹槽104的底面焊接有薄片使样品和参比物在加热时受热均匀，每个薄片下端都焊接有背面热电偶丝106。

如图3所示，一种热流传感器焊接装置，包括热流传感器夹紧固定机构110、激光焊接机120和控制机构130，所述激光焊接机120在控制机构130的控制下对固定在热流传感器夹紧固定机构110上的热流传感器100进行焊接；所述热流传感器夹紧固定机构110包括底板1和设于底板1上的正面元件焊接基台2、背面元件焊接基台3；所述底板1上设有若干个固定孔11，通过固定孔11可固定安装在工作台上。激光焊接机120通过非接触的激光焊接方式对热流传感器100的薄片、正面热电偶丝105、背面热电偶丝106进行焊接操作。控制机构130可以为工控机或任何可执行激光焊接操作程序的设备，对激光焊接机120的焊接位置、焊接强度等进行控制。

如图3和图4所示，所述正面元件焊接基台2的上表面设有U型槽21和用于将热流传感器基底101压紧限位于U型槽21内的正面元件压紧组件22，所述U型槽21设有与热流传感器中心通孔102相匹配的U槽通孔211，所述正面元件压紧组件设有可插入U槽通孔211的插接部；其中，U型槽21底部可设有与热流传感器基底100相适配的腰圆槽212，所述U槽通孔211位于腰圆槽212的中心。所述正面元件压紧组件22包括对称设置的两个导杆221、对称设置的两个用于热流传感器基底101压紧的基底压台222和弹性压台223，所述两个导杆221通过导杆孔23对称设于U型槽21两侧的正面元件焊接基台2上表面，所述两个基底压台222侧边用于与热流传感器圆柱形基座103抵触链接，两个基底压台222的底面均设有正面偶丝定位结构。

如图5所示，所述弹性压台223设有旋转端2232、卡接端2233以及连接两端的弹性片2234，弹性压台223的旋转端2232可绕其中一个导杆221旋转，弹性压台223的卡接端2233卡接在另一个导杆222上时弹性片2234将基底压台222压紧在U型槽21内，弹性压台223上设有两个第一焊接通孔2231。

如图6和图7所示，所述基底压台222为内端面2221、两个向内凹的弧形面2222、两个侧端面2223和外端面2224围成的凸字形结构，外端面2224长于内端面2221，内端面2221设有半圆槽2225，弧形面2222与热流传感器圆柱形基座103外形相匹配，基底压台222上表面设有贯通下表面且与第一焊接通孔2231对应连通的第二焊接通孔2226，基座压台222的底面设有与第二焊接通孔2226连通的正面偶丝容纳槽2227，内端面2221的底部延伸有插接部2228，插接部2228设有与偶丝容纳槽2227连通的正面偶丝活动孔2229，两个内端面2221拼合后两个半圆槽2225围成与热流传感器中心通孔102相匹配的圆形孔，两个外端面2224分别用于与U型槽21两侧壁紧密贴合。

正面元件焊接基台2用于完成热流传感器100上两根正面热电偶丝105的焊接。焊接操作时，将热流传感器100的基底100放入U型槽21底部的腰圆槽212内，然后将两根正面热电偶丝105放置于基底100上，正面热电偶丝105的下端穿过中心通孔102；将两个基底压台222拼接后卡接在基底100上方、两个圆柱形基座103之间，插接部2228穿过中心通孔102插接到U槽通孔211，通过偶丝容纳槽2227将两个正面热电偶丝105的上端分别限位于中心通孔102的上下两侧；弹性压台223的旋转端2232绕其中一个导杆221旋转，弹性压台223的卡接端2233卡接在另一个导杆222上，弹性片2234将基底压台222压紧在U型槽21内，并使第二焊接通孔2226与第一焊接通孔2231对齐；启动激光焊接机120，通过第二焊接通孔2226，将两个正面热电偶丝105的上端分别焊接于中心通孔102的上下两侧。

如图3所示，所述背面元件焊接基台3包括支架31、设于支架31下方的电磁铁32以及设于支架31上方用于将翻转后的热流传感器基底101压紧于支架31上的背面元件压紧组件，所述背面元件压紧组件为顺磁材料，所述电磁铁32通电后所述背面元件压紧组件与电磁铁32磁吸附连接。

如图8所示，所述支架31包括设于电磁铁32上方的支架顶板311和设于电磁铁32两侧的支架侧板312，所述支架顶板311上设有中心圆槽3111和对称分布于中心圆槽3111两侧的两个基座槽3112，所述中心圆槽3111与热流传感器100的中心圆孔102孔径相一致，所述基座槽3112用于放置热流传感器100的圆柱形基座103。支架顶板311和支架侧板312之间为可拆卸连接或一体成型。

本发明的一实施方式，所述背面元件压紧组件包括两个与基座槽3112对应的薄片压台33和卡接在两个薄片压台33间的薄片压台定位件34。如图9所示，所述薄片压台33包括环状柱体331，所述环状柱体331的下端外周均匀分布有若干个呈长条状的锥形凸起332，相邻锥形凸起332间形成连接槽333。如图10所示，所述薄片压台定位件34包括连接块341、贯穿固定于连接块341中心的定位杆342和固定于连接块341两侧的定位块343，所述定位块343与所述连接槽333相适配，所述定位杆343与所述中心圆槽3111相适配。定位块343上可设有用于对薄片激光焊接的第三焊接通孔344。若热流传感器100已焊接有正面热点偶丝105，环状柱体331的中心缺口可用于正面热点偶丝105的穿行。

此时，背面元件焊接基台3用于完成热流传感器100上两个薄片的焊接。焊接操作时，将热流传感器100的基底101底面朝上放置到支架顶板311上，圆柱形基座103放入基座槽3112中；将2个薄片分别放置在热流传感器100的两个凹槽104内，接着将2个薄片压台33放入凹槽104内，薄片压台33的锥形凸起332与凹槽104内壁抵接；将薄片压台定位件34卡到2个薄片压台33中间，薄片压台定位件34的定位块343卡接在薄片压台33的连接槽333中，薄片压台定位件34的定位杆342穿过热流传感器100的中心圆孔102插接在支架顶板311的中心圆槽3111内；启动电磁铁32，薄片压台33和薄片压台定位件34均采用顺磁材料，被电磁铁32吸引后产生下压力，从而将薄片压紧；启动激光焊接机120，通过空置的连接槽333和定位块343上的第三焊接通孔344，将两个薄片分别焊接于两个凹槽104的底部；焊接完成后将电磁铁32断电。

本发明的另一实施方式，如图11所示，所述背面元件压紧组件包括两个与基座槽3112对应的背面偶丝压台35。如图12所示，所述背面偶丝压台35为环形，背面偶丝压台35上端面设有贯通下端面的背面偶丝穿孔351，背面偶丝压台35底部设有背面偶丝容纳槽352。

此时，背面元件焊接基台3用于完成热流传感器100上两个背面热点偶丝106与薄片间的焊接。焊接操作时，将热流传感器100的基底101底面朝上放置到支架顶板311上，圆柱形基座103放入基座槽3112中，热流传感器100的两个凹槽104内已分别焊接有薄片；将2个背面热点偶丝106放入凹槽104内薄片上；将背面偶丝压台35压入凹槽104内，背面偶丝压台35的外壁与凹槽104内壁抵接，背面偶丝穿孔351用于背面热点偶丝106竖直部分的穿插连接，背面偶丝压台35底部的背面偶丝容纳槽352对背面热点偶丝106需焊接部分限位于薄片上；启动电磁铁32，背面偶丝压台35采用顺磁材料，被电磁铁32吸引后产生下压力，从而将薄片和背面热点偶丝106压紧；启动激光焊接机120，通过环状背面偶丝压台35的中心缺口，将两根背面热点偶丝106分别焊接到两个薄片上；焊接完成后将电磁铁32断电。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由本申请的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。