一种高性能助焊剂的自动涂覆装置以及控制方法与流程

本发明涉及助焊剂领域，具体为一种高性能助焊剂的自动涂覆装置以及控制方法。

背景技术：

助焊剂通常是以松香为主要成分的易挥发性混合物，是保证焊接过程顺利进行的辅助材料，助焊剂的主要作用是清除焊接件表面的氧化物，使被焊接面达到必要的清洁度，降低焊接表面张力，提高焊接性能，目前电池片焊接机使用助焊剂有两种方式：一种是在焊带铺设前浸润助焊剂；一种是在待焊接件主栅线上直接喷涂助焊剂。浸润助焊剂方法简单，成本低廉，对设备控制要求极低。但是，由于助焊剂极易挥发，易结晶析出，浸润后的焊带所经过的区域会有大量结晶，助焊剂成分中的表面活性物质，也会腐蚀设备的零部件，造成设备稳定性下降，若维护不到位甚至会造成设备零部件报废。喷涂助焊剂成本较高，对设备自动化程序要求较高。由于助焊剂直接喷涂在待焊接件的焊接区域，挥发少，几乎没有结晶物析出，设备维护周期长。因此，越来越多的焊接机设备厂家和使用厂家都采用喷涂助焊剂的方案。

由于人们对环保的意识越来越强烈，助焊剂喷涂方案在一定程度上会将助焊剂分散成小分子元素，容易挥发至空气中，影响工作环境，因此近年来比较推进助焊剂涂覆球的开发，助焊剂涂覆球可预先在焊接件表面覆盖助焊剂，制作简单，控制方便，但是目前利用涂覆球进行助焊剂涂布的方式还存在以下缺陷：

(1)助焊剂在使用的时候长期裸露在空气中，容易生成结晶导致涂覆球堵塞，长时间使用后无法进行正常的涂覆工作；

(2)助焊剂的涂覆厚度不可调，可就是说不能控制助焊剂的流速，从而对不同助焊剂需求的焊接件只能按照统一的涂覆厚度标准进行涂覆，使用范围低，并且使用操作不便；

(3)一般只具有一种涂覆运动方式，适应能力差，使用不便。

技术实现要素：

为了克服现有技术方案的不足,本发明提供一种高性能助焊剂的自动涂覆装置以及控制方法，能有效的解决背景技术提出的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种高性能助焊剂的自动涂覆装置，包括涂覆流程平台、安装在涂覆流程平台上的动态输送机构，以及设置在涂覆流程平台上方的上下移位涂覆机构，所述上下移位涂覆机构包括安装在涂覆流程平台上表面的密封箱，以及设置在密封箱上端的控位箱，所述控位箱内设有移动定位机构，所述移动定位机构上固定安装有助焊涂覆头，所述助焊涂覆头包括助焊剂储料管，以及安装在助焊剂储料管下端的出料口，所述出料口包括安装在助焊剂储料管内部的子弹头，以及设置在子弹头内部的出料细孔，所述出料细孔的孔径从上到下逐渐缩小，所述子弹头的底部设有切割球形孔槽，所述切割球形孔槽的内部设有转动涂覆球，并且所述切割球形孔槽的上端设有物料流动口，所述物料流动口的内部设有i字形控流件，所述i字形控流件的下端设有与转动涂覆球同心的上推施力弧面，所述i字形控流件的上端设有圆形封闭板。

进一步地，所述助焊剂储料管的上端设有双层透明密封盖，所述双层透明密封盖的内部固定设有填料缓冲圆台空腔，所述填料缓冲圆台空腔的上下两端均连接有穿过双层透明密封盖的过渡空心管，所述双层透明密封盖上还设有通气管。

进一步地，所述移动定位机构包括安装在控位箱内前后两侧的伺服电机，所述伺服电机的下方设有与所述伺服电机的输出轴平行的平行连杆，所述伺服电机的输出轴上设有主动齿轮，所述平行连杆上通过轴承活动安装有被动齿轮，所述主动齿轮与被动齿轮之间设有传动链条，所述控位箱内前后两侧的传动链条之间设有横向桁架，并且在所述传动链条的两侧均设有定位卡板，所述定位卡板通过定位穿孔固定安装在伺服电机的输出轴和平行连杆上。

进一步地，所述助焊剂储料管的外表面设有保温外壳，所述保温外壳的下端设有用于固定子弹头的子弹套筒，所述保温外壳的上端设有用于固定双层透明密封盖的定位卡环，所述保温外壳的内壁上安装有若干均匀分布的加热电阻圈，所述助焊剂储料管上设有温度传感器，并且在所述保温外壳的外表面还设有安装滑块。

进一步地，所述安装滑块内部的上下两个面均设有滑动尖角凹槽，所述横向桁架的上下两端均设有塔型限位槽，所述塔型限位槽对应安装在滑动尖角凹槽内，并且所述塔型限位槽上还设有用以增大摩擦力的橡胶垫片。

进一步地，所述控位箱内还设有水平推动机构，所述水平推动机构包括设置在控位箱内左右两端的活动板，所述控位箱的内壁上设有c字限位导向板，所述活动板安装在c字限位导向板内，所述伺服电机和平行连杆的两端分别固定安装在活动板上，所述伺服电机的输出轴通过轴承活动安装在活动板上，所述控位箱的外侧设有推动气缸，所述推动气缸的作用杆穿过控位箱与活动板固定安装在一起。

进一步地，所述密封箱上还设有涂覆测距机构，所述涂覆测距机构包括设置在密封箱外表面的中空箱板，以及安装在中空箱板内的处理系统，所述保温外壳的底部设有红外测距发射器和红外接收器，所述处理系统的输入端通过定时器与红外测距发射器连接，所述处理系统的输入端还通过计时器与红外接收器连接，所述伺服电机与处理系统的输出端连接。

进一步地，所述温度传感器与所述处理系统的输入端连接，所述加热电阻圈根据交叉排列分为两组电阻环单元，所述电阻环单元与所述处理系统的输出端连接。

另外本发明还提供一种高性能助焊剂自动涂覆装置的控制方法，具体包括如下步骤：

步骤100、焊接板移动至助焊密封箱时，传动链条带动助焊涂覆头下移；

步骤200、利用红外测距方式确定助焊涂覆头的涂覆厚度，焊接板临时停靠在助焊涂覆头正下方，进行涂覆初操作；

步骤300、焊接板继续传送工作，助焊涂覆头即完成涂覆操作；

步骤400、将助焊涂覆头反向提升，重复上述步骤。

进一步地，在步骤中，红外测距方式确定助焊涂覆头的涂覆深度的具体步骤为：

步骤301、利用红外探测技术确定助焊涂覆头正常涂覆工作阈值；

步骤302、伺服电机正向工作，控制焊接板停靠在助焊涂覆头正下方时，转动涂覆球到焊接板的实际距离处于正常涂覆的阈值。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明的涂覆机构在不使用时，可自动封闭涂覆口，使得助焊剂的出料口始终处于封闭的状态，从而避免助焊剂溢出造成资源浪费，防止助焊剂裸露在空气挥发而影响助焊性能；

(2)本发明控制原理简单，使用方便，可对焊接件进行不同方向的助焊剂涂覆操作，同时不用对焊接件的放置做特定的要求，任意尺寸和任意位置的焊接件均可进行正常稳定的涂覆操作，从而提高整个涂覆装置的使用便捷性，减少控制组件，降低涂覆成本；

(3)本发明可控制助焊剂在涂覆时的厚度，增加使用范围，从而使得助焊剂的涂覆操作可控，可根据不同的涂覆要求调节涂覆厚度。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的助焊涂覆头示意图；

图3为本发明的移动定位机构侧剖结构示意图；

图4为本发明的伺服电机俯视结构示意图；

图5为本发明的保温外壳结构示意图；

图6为本发明的横向桁架侧切结构示意图；

图7为本发明的红外测距发射器安装示意图；

图8为本发明的红外测距系统结构示意图；

图9为本发明的涂覆控制方法流程示意图。

图中标号：

1-涂覆流程平台；2-上下移位涂覆机构；3-移动定位机构；4-助焊涂覆头；5-水平推动机构；6-双层透明密封盖；7-涂覆测距机构；8-缓冲圆台空腔；9-过渡空心管；10-通气管；11-保温外壳；12-子弹套筒；13-定位卡环；14-加热电阻圈；15-温度传感器；16-安装滑块；17-滑动尖角凹槽；18-塔型限位槽；19-橡胶垫片；

201-密封箱；202-控位箱；

301-伺服电机；302-平行连杆；303-主动齿轮；304-被动齿轮；305-传动链条；306-横向桁架；307-定位卡板；308-定位穿孔；

401-助焊剂储料管；402-子弹头；403-出料细孔；404-切割球形孔槽；405-转动涂覆球；406-物料流动口；407-i字形控流件；408-上推施力弧面；409-圆形封闭板；

501-活动板；502-c字限位导向板；503-推动气缸；

701-中空箱板；702-处理系统；703-红外测距发射器；704-红外接收器；705-定时器；706-计时器；

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供了一种高性能助焊剂的自动涂覆装置，包括涂覆流程平台1、安装在涂覆流程平台1上的动态输送机构，以及设置在涂覆流程平台1上方的上下移位涂覆机构2，在本实施方式中，动态输送机构可以为滚筒、传动链条或者输送带等传送机构，其主要作用将待焊接件输送至上下移位涂覆机构2处进行助焊剂涂覆操作，并且将涂覆完成的焊接件进行转移，进行下一步焊接操作。

在现有技术中，已有成熟的输送机构可以使用，例如申请号为201720862670.3的一种输送机构即可在本实施方式中使用，所以在本实施方式中没有加以叙述。

所述上下移位涂覆机构2包括安装在涂覆流程平台1上表面的密封箱201，以及设置在密封箱201上端的控位箱202，这里的密封箱201在左右两侧设有开关门，在不工作的时候可关闭，减少助焊剂的挥发，控位箱202的上端也设有开关门，便于后期对涂覆机构的维护，由于助焊剂在使用时有强烈的气味，为了改善助焊剂涂覆过程中的环境，将涂覆操作设置在密封箱201形成在空间内，可降低涂覆时空气中助焊剂的气味。

如图4所示，所述控位箱202内设有移动定位机构3，所述移动定位机构3上固定安装有助焊涂覆头4，移动定位机构3主要的作用是带动助焊涂覆头4向下移动，从而将助焊涂覆头4与焊接板接触进行助焊剂涂覆操作，移动定位机构3的具体工作方式和工作原理将在下文中细述。

如图2所示，所述助焊涂覆头4包括助焊剂储料管401，以及安装在助焊剂储料管401下端的出料口，所述出料口包括安装在助焊剂储料管401内部的子弹头402，以及设置在子弹头402内部的出料细孔403，所述出料细孔403的孔径从上到下逐渐缩小，助焊剂储料管401内的助焊剂将通过出料细孔403流至子弹头402内，“上大下小”的出料细孔403可增加助焊剂的储量，所述子弹头402的底部设有切割球形孔槽404，所述切割球形孔槽404的内部设有转动涂覆球405，转动涂覆球405可在切割球形孔槽404内转动。

本实施方式的创新点在于，切割球形孔槽404的球直径略大于转动涂覆球405的直径，所以在正常情况下，转动涂覆球405受重力影响，会下移至切割球形孔槽404的切口处，所以可自行堵住切口，使得助焊剂储料管401内的助焊剂不会从切割球形孔槽404的切口处流出。

另外进一步说明的是，在正常情况下，切割球形孔槽404的切口至转动涂覆球405最下端的距离略大于切割球形孔槽404的最上端至转动涂覆球405最上端的距离，所以即使转动涂覆球405受外力作用上移时，转动涂覆球405仍有部分露出切割球形孔槽404的切口，并可沿着切割球形孔槽404转动，从而提高在涂覆过程中的流动性。

所述切割球形孔槽404的上端设有物料流动口406，所述物料流动口406的内部设有i字形控流件407，所述i字形控流件407的下端设有与转动涂覆球406同心的上推施力弧面408，所述i字形控流件407的上端设有圆形封闭板409，在正常情况下，i字形控流件407受自身重力影响，竖向稳定处于转动涂覆球405的表面，此时上推施力弧面408处于切割球形孔槽404的最上端至转动涂覆球405最上端的空间内，圆形封闭板409将出料细孔403完全封闭，从而进一步保证在不工作的时候，助焊剂储料管401内的助焊剂不会从切割球形孔槽404的切口处流出，减少资源浪费。

转动涂覆球405在涂覆工作时，转动涂覆球405与焊接件之间产生接触，焊接件推动转动涂覆球405上移，转动涂覆球405进而推动上推施力弧面408上移，由于出料细孔403的孔径从下到上逐渐增大，则圆形封闭板409与出料细孔403之间产生一定的空隙，助焊剂则从空隙流至物料流动口406，并且从转动涂覆球405以及切割球形孔槽404的切口中溢出，实现助焊剂的涂覆操作。

根据上述，本实施方式中助焊剂的流动量，主要依靠圆形封闭板409与出料细孔403之间的缝隙，以及转动涂覆球405与切割球形孔槽404的切口之间的空隙，所以转动涂覆球405与焊接件之间接触的力度，可决定助焊剂涂覆的厚度，转动涂覆球405与焊接件接触的力度越大，则助焊剂涂覆的厚度越大，转动涂覆球405与焊接件接触的力度越小，则助焊剂涂覆的厚度越小，从而使得助焊剂的涂覆操作可控，可根据不同的焊接条件调节涂覆厚度。

为了便于及时补充助焊剂量，或者进一步控制助焊剂在涂覆时的流动量，所述助焊剂储料管401的上端设有双层透明密封盖6，所述双层透明密封盖6的内部固定设有填料缓冲圆台空腔8，所述填料缓冲圆台空腔8的上下两端均连接有穿过双层透明密封盖6的过渡空心管9，所述填料缓冲圆台空腔8上端的过渡空心管9主要用于向助焊剂储料管401内添加助焊剂，填料缓冲圆台空腔8便于具体的添加操作，起到缓冲作用。

所述双层透明密封盖6上还设有通气管10，所述通气管10可连接有抽气机或者吸气机，主要用于控制助焊剂储料管401内的压强大小，从而进一步控制助焊剂在涂覆时的流量，其具体的工作原理如下：转动涂覆球405与焊接件之间接触的力度相同时，根据助焊剂储料管401内外大气压差可控制助焊剂流量，比如通过通气管10向助焊剂储料管401充气时，助焊剂储料管401内部的大气压大于外气压，则圆形封闭板409受力下移，圆形封闭板409与出料细孔403之间的缝隙减小，助焊剂的流动量变小；通过通气管10向助焊剂储料管401抽气时，助焊剂储料管401内部的大气压小于外气压，则圆形封闭板409受力上移，圆形封闭板409与出料细孔403之间的缝隙增大，助焊剂的流动量变大。

另外通气管10也可在一定程度上改变助焊剂填料时的速度，其具体的工作原理可参照上述。

在上文中，转动涂覆球405与焊接件之间产生接触，也就是说转动涂覆球405需要进行上下竖向移动，这个过程主要是依靠移动定位机构3的驱动，如图3和图4所示，所述移动定位机构3包括安装在控位箱202内前后两侧的伺服电机301，所述伺服电机301的下方设有与所述伺服电机301的输出轴平行的平行连杆302，所述伺服电机301的输出轴上设有主动齿轮303，所述平行连杆302上通过轴承活动安装有被动齿轮304，所述主动齿轮303与被动齿轮304之间设有传动链条305，所述控位箱202内前后两侧的传动链条305之间设有横向桁架306，两个伺服电机301同步正向或者反向旋转，传动链条305通过齿条啮合也进行正反旋转，横向桁架306随之上下移动，从而将助焊涂覆头4对准焊接件并沿着运动方向进行助焊剂涂覆操作。

在所述传动链条305的两侧均设有定位卡板307，所述定位卡板307通过定位穿孔308固定安装在伺服电机301的输出轴和平行连杆302上，定位卡板307可限制传动链条305在其他方向发生移位，从而提高传动链条305在传送时的稳定性。

移动定位机构3主要是控制助焊涂覆头4上下移动，为了提高助焊涂覆头4在涂覆操作时的适应性，还需要在控位箱202内增设左右移动方式，所述控位箱202内还设有水平推动机构5，所述水平推动机构5包括设置在控位箱202内左右两端的活动板501，所述控位箱202的内壁上设有c字限位导向板502，所述活动板501安装在c字限位导向板502内，并且活动板501可在c字限位导向板502内滑动。

所述伺服电机301和平行连杆302的两端分别固定安装在活动板501上，所述伺服电机301的输出轴通过轴承活动安装在活动板501上，所述控位箱202的外侧设有推动气缸503，所述推动气缸503的作用杆穿过控位箱202与活动板501固定安装在一起，推动气缸503推动活动板501左右移动，进而控制横向桁架306在上下移动的同时进行左右移动，从而将助焊涂覆头4对准焊接件沿着垂直运动方向进行助焊剂涂覆操作。

为了提高助焊涂覆头4下移距离的精确性，所述密封箱201上还设有涂覆测距机构7，涂覆测距机构7主要利用红外探测的原理，实时监控助焊涂覆头4的转动涂覆球405离焊接件的距离，从而控制助焊剂的流量，涂覆测距机构7的具体结构和工作原理如下。

如图5和图6所示，所述助焊剂储料管401的外表面设有保温外壳11，所述保温外壳11的下端设有用于固定子弹头402的子弹套筒12，所述保温外壳11的上端设有用于固定双层透明密封盖6的定位卡环13，所述保温外壳11的内壁上安装有若干均匀分布的加热电阻圈14，所述助焊剂储料管401上设有温度传感器15，并且在所述保温外壳11的外表面还设有安装滑块16，子弹套筒12和定位卡环13的使用，可使得子弹头402和助焊剂储料管401不会在其他方向发生晃动，从而提高在助焊剂在涂覆过程中的稳定性，另外定位卡环13留有双层透明密封盖6的填料和换气操作空间，使用便利。

加热电阻圈14主要是为助焊剂提供保温效果，增加其流动性，防止发生结晶堵塞，同时也可提高助焊剂的工作效率，最大化的提高助焊效果，并且本实施方式中的保温外壳11也便于与横向桁架306安装在一起，对助焊剂储料管401和其内部的助焊剂起到保护作用。

所述安装滑块16内部的上下两个面均设有滑动尖角凹槽17，所述横向桁架306的上下两端均设有塔型限位槽18，所述塔型限位槽18对应安装在滑动尖角凹槽17内，并且所述塔型限位槽18上还设有用以增大摩擦力的橡胶垫片19，安装滑块16可通过滑动尖角凹槽17沿着横向桁架306的塔型限位槽18移动，从而调节助焊涂覆头4的位置，可对不同尺寸、不同焊接位置需求的焊接件进行涂覆操作。

需要补充说明的是，本实施方式在使用时，处于焊接件正上方的助焊涂覆头4在下移接触到焊接件时，可以进行正常的涂覆工作，而处于其他位置的助焊涂覆头4则没有接触到焊接件，始终处于封闭的状态，不会产生助焊剂浪费的情况，并且不用增加其他的控制结构，控制原理简单，使用更加方便，同时不要求焊接件一定放置在特定的位置，放在动态输送机构的任意位置均可进行正常稳定的涂覆操作，从而提高整个涂覆装置的使用便捷性，减少控制组件，降低涂覆成本。

为了提高控制助焊剂涂覆厚度的精确性，在保温外壳11上设置位置检测器，如图1、图7和图8所示，所述涂覆测距机构7包括设置在密封箱201外表面的中空箱板701，以及安装在中空箱板701内的处理系统702，所述保温外壳11的底部设有红外测距发射器703和红外接收器704，所述处理系统702的输入端通过定时器705与红外测距发射器703连接，所述处理系统702的输入端还通过计时器706与红外接收器704连接，所述伺服电机301与处理系统702的输出端连接。

红外测距发射器703用于发射红外线，红外线发出红外线，碰到焊接件被反射回来，被红外接收器704接受到，根据红外线从发出到被接受到的时间及红外线的传播速度就可以算出保温外壳11的底部到焊接件的距离。

处理系统702定时高频控制红外测距发射器703发射红外线进行测距实验，计时器706主要记录从红外测距发射器703发射红外线，到红外接收器704接收红外线之间的时间，其中定时器705的工作频率高，近似于对助焊涂覆头4进行实时位置检测，当红外测距发射器703和红外接收器704检测到保温外壳11到焊接件之间的距离为阈值最大值时，此时转动涂覆球405刚接触到焊接件，当伺服电机301持续工作，助焊涂覆头4继续下移时，即进行助焊剂涂覆操作。

作为本实施方式的优选，所述温度传感器15与所述处理系统702的输入端连接，所述加热电阻圈14根据交叉排列分为两组电阻环单元，所述电阻环单元与所述处理系统702的输出端连接，处理系统702控制加热温度保持在稳定的阈值内，当温度传感器15检测到温度过高时，处理系统702自动控制加热电阻圈14的加热功率降低，当温度传感器15检测到温度过低时，处理系统702自动控制加热电阻圈14的加热功率升高。

为了辅助说明本发明的自动涂覆过程，如图9所示，本发明还提供一种高性能助焊剂自动涂覆装置的控制方法，具体包括如下步骤：

步骤一、焊接板移动至助焊密封箱时，传动链条带动助焊涂覆头下移，也就是说在密封箱内设置红外感应器，当红外感应器接收到焊接件进入助焊密封箱时，触发伺服电机工作，带动助焊涂覆头从初始位置下移，此时伺服电机的电机速度为速度一。

步骤二、利用红外测距方式确定助焊涂覆头的涂覆厚度，焊接板停靠在助焊涂覆头正下方进行涂覆初操作，当红外测距方式检测到助焊涂覆头位置处于细调位置时，伺服电机减速工作，当横向桁架上的红外感应器接收到焊接件处于助焊涂覆头正下方时，动态输送机构通知工作，助焊涂覆头降速下移，直至助焊涂覆头下压接触到焊接板，进行涂覆操作。

步骤三、焊接板继续传送工作，助焊涂覆头即完成涂覆操作，当助焊涂覆头下压接触到焊接板时，焊接板继续传送，即可完成涂覆工作。

步骤四、将助焊涂覆头反向提升，重复步骤一、步骤二和步骤三，伺服电机反向工作，助焊涂覆头移动至稍高位置，当下一个焊接件进入密封箱进行助焊剂涂覆时，即可进行正常涂覆操作。

在步骤四需要另外说明的是，如果对同一类型和厚度的焊接件进行助焊剂涂覆时，助焊涂覆头在完成步骤三的涂覆操作时，可停在原位置不动，避免伺服电机不断的正反向工作,提高涂覆均匀性。

在步骤三中，红外测距方式确定助焊涂覆头的涂覆深度的具体步骤为：

首先，利用红外探测技术确定助焊涂覆头正常涂覆工作阈值，正常涂覆工作是指助焊涂覆头的转动涂覆球刚接触焊接件，直至转动涂覆球受力完全上推到切割球形孔槽最上端，在这个过程中，处理系统可计算正常涂覆工作的阈值，其中转动涂覆球刚接触到焊接件时，此时处理系统得到正常涂覆工作的最大距离值，转动涂覆球接触到切割球形孔槽最上端时，此时处理系统得到正常涂覆工作的最小距离值，在此过程中可控制涂覆厚度；

最后，伺服电机正向工作，控制焊接板停靠在助焊涂覆头正下方时，转动涂覆球到焊接板的实际距离处于正常涂覆的阈值，在此步骤中，焊接板处于助焊涂覆头正下方时，动态输送机构临时停止工作，直至转动涂覆球与焊接板接触，并根据红外测距方式确定正常涂覆厚度，而后动态输送机构正常工作，在焊接板输送的过程中即可完成助焊剂涂覆操作。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。