一种内嵌超声波传感器的电极臂结构

1.本发明属于智能电焊技术领域，具体涉及一种内嵌超声波传感器的电极臂结构。


背景技术：

2.焊接工艺在汽车生产中应用极广，而电阻焊因具有自动化程度高、成本低及焊接速度快等优点，使其成为白车身焊接应用最广泛的一种工艺。为获得良好的车身焊接强度，必须确保焊缝中无气孔、烧穿等缺陷，目前车企多采用对抽检样品进行破坏实验的方式来检测焊缝质量，不仅效率低且存在严重的工件浪费，已无法满足智能生产线的自动检测需求，而电阻焊超声原位检测系统可在不影响电阻焊焊接生产节拍的情况下，实现焊点的焊接质量监控和问题溯源。传统的电阻焊电极臂无法兼容超声波探头0302，无法满足探头的安装、冷却及信号线引出等需求。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提出一种内嵌超声波传感器的电极臂结构，解决现有技术中存在的抽检样品不仅效率低且存在严重的工件浪费的问题；通过内嵌超声波传感器的电极臂结构实现电阻焊超声原位检测，从而实现焊点的焊接质量监控和问题追溯，有效提升智能制造产线上焊接质量的在线保障和生产效能。
4.为实现上述目的，本发明的一种内嵌超声波传感器的电极臂结构包括：
5.电极臂外壳01，所述电极臂外壳01包括电极杆、和所述电极杆一端连接的电极帽0101、和所述电极杆另一端连接的电极大臂0108以及设置在所述电极杆侧壁的信号线导出及密封结构；
6.设置在所述电极杆内部的超声波测量组件03，所述超声波测量组件03包括探头固定架0301以及超声波探头0302，所述超声波探头0302同轴固定在所述探头固定架0301上，所述探头固定架0301和所述电极杆的内环面配合，所述超声波探头0302的信号线穿过所述电极杆并通过信号线导出及密封结构实现导出和密封；
7.以及设置在所述电极臂外壳01内部的冷却水管道02，通过所述冷却水管道02对所述电极帽0101进行循环水冷却。
8.所述冷却水管道02包括：
9.设置在所述电极杆内的半圆管0201，所述半圆管0201的圆弧面和所述电极杆的内表面接触，所述半圆管0201的一端和所述探头固定架0301一侧接触并和电极帽0101内部连通；
10.和所述半圆管0201末端连通的进水管0202，所述进水管0202位于所述电极大臂0108内，所述进水管0202的外部尺寸小于电极大臂0108内部容纳进水管0202的容纳孔的内径。
11.所述半圆管0201包括：
12.管体，所述管体一端和所述探头固定架0301一侧接触并和电极帽0101内部连通；
13.和所述管体另一端固定密封连接的密封固定块020103；
14.连接管020101，所述连接管020101的第一个出口穿过所述管体侧壁和所述管体内部连通，所述连接管020101的第二个出口和所述进水管0202的一端连接；
15.以及盖帽020102，所述盖帽020102和所述连接管020101的第三出口固定密封连接。
16.所述进水管0202为铜质软管。
17.所述电极臂结构还包括探头位置调节体04，所述探头位置调节体04包括第一隔套0401、第二隔套0402以及第三隔套0403，所述第一隔套0401设置在所述探头固定架0301和电极杆端部内凸台之间或冷却水管道02的半圆管0201末端和电极杆末端内部凸起之间；所述第二隔套0402设置在所述探头固定架0301和电极杆端部内凸台之间或冷却水管道02的半圆管0201末端和电极杆末端内部凸起之间；所述第三隔套0403设置在所述探头固定架0301和电极杆端部内凸台之间或冷却水管道02的半圆管0201末端和电极杆末端内部凸起之间。
18.所述电极杆包括螺纹连接的前半段管0102和后半段管0107，所述后半段管0107上设置有径向的通孔，所述前半段管0102的另一端和所述电极帽0101连接，所述后半段管0107的另一端和所述电极大臂0108螺纹连接，所述信号线导出及密封结构位于所述后半段管0107上。
19.所述信号线导出及密封结构包括：
20.密封件0106，所述密封件0106一端和电极杆的所述后半段管0107上的通孔固定连接，所述密封件0106为内部设置有阶梯通孔，所述阶梯通孔内径较小的孔的一端和后半段管0107连接；
21.设置在所述阶梯通孔内径较大一段的孔的孔底的橡胶弹垫0105；
22.设置在所述阶梯通孔内径较大一段的孔内的酚醛树脂垫0104，所述酚醛树脂垫0104一端和所述橡胶弹垫0105接触，另一端从阶梯孔端部伸出；
23.以及六角螺栓扣0103，所述六角螺栓扣0103和所述密封件0106另一端螺纹连接挤压酚醛树脂垫0104和橡胶弹垫0105，所述超声波探头0302的信号线依次穿过密封件0106的阶梯孔、橡胶弹垫0105、酚醛树脂垫0104以及六角螺栓扣0103。
24.本发明的有益效果为：本发明的一种内嵌超声波传感器的电极臂结构，可以兼容安装超声波探头0302，实现电阻焊的无损检测。通过设计一种特殊的半圆管0201，在兼容超声波探头0302的情况下，不影响原有冷却水通道，保证冷却水的正常循环；半圆管0201后端与进水管0202相连，冷却水经过半圆管0201到达电极帽0101处，使电极帽0101降温并成为超声波探头0302的耦合剂，保证超声信号通过电极帽0101顺利传导出去；冷却水通过电极杆内部空隙经由电极大臂0108完成回流。半圆管0201、第一隔套0401、第二隔套0402、第三隔套0403、探头固定架0301在电极臂内部集成，超声波探头0302从探头固定架0301中间穿出，由探头固定架0301固定位置，同时通过第一隔套0401、第二隔套0402、第三隔套0403设置的不同位置调整电极臂内部各组件位置，进而实现调节超声波探头0302与电极帽0101之间的距离，保证检测结果精准，设计了一种密封件0106，保证了电极臂密封性的条件下，超声波探头0302的信号线能够顺利从电极臂中穿出，输出检测信号，可以辅助实现电阻焊超声原位检测系统对焊点的焊接质量监控和问题追溯，能够有效提升智能制造产线上焊接质
量的在线保障和生产效能。
附图说明
25.图1为本发明的一种内嵌超声波传感器的电极臂结构示意图；
26.图2为本发明的一种内嵌超声波传感器的电极臂结构的回水示意图；
27.图3为本发明的一种内嵌超声波传感器的电极臂结构的电极臂外壳01示意图；
28.图4为本发明的一种内嵌超声波传感器的电极臂结构的冷却水管道02示意图；
29.图5为本发明的一种内嵌超声波传感器的电极臂结构的超声波测量组件03示意图；
30.其中：01、电极臂外壳；0101、电极帽；0102、前半段管；0103、六角螺栓扣；0104、酚醛树脂垫；0105、橡胶弹垫；0106、密封件；0107、后半段管；0108、电极大臂；02、冷却水管道；0201、半圆管；020101、连接管；020102、盖帽；020103、密封固定块；0202、进水管；03、超声波测量组件；0301、探头固定架；0302、超声波探头；04、探头位置调节体，0401、第一隔套；0402、第二隔套；0403、第三隔套。
具体实施方式
31.下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
32.由于电极臂在工作过程中，电极帽0101会产生大量热量，故电极臂内需保持冷却水循环，引入超声探头不应影响电极帽0101的冷却。此外超声波探头0302信号需要通过信号线传输，信号线从电极臂中穿出不应引起冷却水泄漏问题。此外，超声波探测结果往往受探头与电极帽0101之间距离的影响，从而对检测的效率和质量产生干扰，能够实现不同情况下，有针对性的调节超声波探头0302在电极臂中的位置，才能保证焊点的检测效率与质量。因此，本发明的一种能够内嵌超声波传感器的电极臂结构，对辅助实现电阻焊超声原位检测系统，从而实现焊点的焊接质量监控和问题追溯，有效提升智能制造产线上焊接质量的在线保障和生产效能具有重大意义。
33.参见附图1和附图5，本发明的一种内嵌超声波传感器的电极臂结构包括：
34.电极臂外壳01，所述电极臂外壳01包括电极杆、和所述电极杆一端连接的电极帽0101、和所述电极杆另一端连接的电极大臂0108以及设置在所述电极杆侧壁的信号线导出及密封结构；
35.设置在所述电极杆内部的超声波测量组件03，所述超声波测量组件03包括探头固定架0301以及超声波探头0302，所述超声波探头0302同轴固定在所述探头固定架0301上，所述探头固定架0301和所述电极杆的内环面配合，所述超声波探头0302的信号线穿过所述电极杆并通过信号线导出及密封结构实现导出和密封；
36.以及设置在所述电极臂外壳01内部的冷却水管道02，通过所述冷却水管道02对所述电极帽0101进行循环水冷却。
37.参见附图4，所述冷却水管道02包括：
38.设置在所述电极杆内的半圆管0201，所述半圆管0201的圆弧面和所述电极杆的内表面接触，所述半圆管0201的一端和所述探头固定架0301一侧接触并和电极帽0101内部连通；
39.和所述半圆管0201末端连通的进水管0202，所述进水管0202位于所述电极大臂0108内，所述进水管0202的外部尺寸小于电极大臂0108内部容纳进水管0202的容纳孔的内径。
40.所述半圆管0201包括：
41.管体，所述管体一端和所述探头固定架0301一侧接触并和电极帽0101内部连通；
42.和所述管体另一端固定密封连接的密封固定块020103，本实施例中采用的是焊接连接形式；
43.连接管020101，所述连接管020101的第一个出口穿过所述管体侧壁和所述管体内部连通，所述连接管020101的第二个出口和所述进水管0202的一端连接；
44.以及盖帽020102，所述盖帽020102和所述连接管020101的第三出口固定密封连接，本实施例中采用的是焊接连接形式，防止半圆管0201漏水。
45.所述第一出口和所述第三出口同轴相对设置。
46.本实施例中，半圆管0201上端的第三出口与右侧底部的这两个开口都是因为半圆管加工工艺原因而设置的。
47.所述进水管0202为铜质软管，从半圆管0201后端一直延伸至电极大臂0108尾部，
48.参见附图2，所述冷却水管道02通过特殊设计的半圆管0201，可以在兼容超声波探头0302的情况下不影响原有冷却水通道，保证冷却水的正常循环。半圆管0201后端与进水管0202相连，冷却水由进水管0202进入，经由半圆管0201到达电极帽0101处，使电极帽0101降温，同时冷却水充当超声波探头0302的耦合剂，保证超声信号传到出去，最后冷却水通过探头固定架0301与半圆管0201之间的空隙流进电极杆内部空部腔体，经由电极大臂0108完成回流。
49.所述电极臂结构还包括探头位置调节体04，所述探头位置调节体04包括第一隔套0401、第二隔套0402以及第三隔套0403，所述第一隔套0401设置在所述探头固定架0301和电极杆端部内凸台之间或冷却水管道02的半圆管0201末端和电极杆末端内部凸起之间；所述第二隔套0402设置在所述探头固定架0301和电极杆端部内凸台之间或冷却水管道02的半圆管0201末端和电极杆末端内部凸起之间；所述第三隔套0403设置在所述探头固定架0301和电极杆端部内凸台之间或冷却水管道02的半圆管0201末端和电极杆末端内部凸起之间。
50.参见附图3，所述电极杆包括螺纹连接的前半段管0102和后半段管0107，所述后半段管0107上设置有径向的通孔，所述前半段管0102的另一端和所述电极帽0101连接，所述后半段管0107的另一端和所述电极大臂0108螺纹连接，所述信号线导出及密封结构位于所述后半段管0107上。
51.所述信号线导出及密封结构包括：
52.密封件0106，所述密封件0106一端和电极杆的所述后半段管0107上的通孔固定连接，本实施例中采用焊接的连接形式，所述密封件0106为内部设置有阶梯通孔，所述阶梯通孔内径较小的孔的一端和后半段管0107连接；
53.设置在所述阶梯通孔内径较大一段的孔的孔底的橡胶弹垫0105；
54.设置在所述阶梯通孔内径较大一段的孔内的酚醛树脂垫0104，所述酚醛树脂垫0104一端和所述橡胶弹垫0105接触，另一端从阶梯孔端部伸出；
55.以及六角螺栓扣0103，所述六角螺栓扣0103和所述密封件0106另一端螺纹连接挤压酚醛树脂垫0104和橡胶弹垫0105，所述超声波探头0302的信号线依次穿过密封件0106的阶梯孔、橡胶弹垫0105、酚醛树脂垫0104以及六角螺栓扣0103。六角头螺扣挤压酚醛树脂垫0104，从而使橡胶弹垫0105发生弹性形变与密封件0106紧密接触，添堵缝隙，防止电极杆漏水。超声波探头0302通过探头固定架0301固定位置，使用橡胶弹垫0105固定信号线的位置，并使其从电极臂中引出。
56.本发明的超声波测量组件03的超声波探头0302从探头固定架0301中间穿出，由探头固定架0301固定位置，所述超声波探头0302的信号线通过橡胶弹垫0105从电极杆中穿出，输出检测信号，电极帽0101与超声波探头0302之间的冷却水同时起到超声波探头0302的耦合剂的作用，保证超声信号通过电极帽0101顺利传导出去。探头固定架0301、半圆管0201、第一隔套0401、第二隔套0402、第三隔套0403的轴向长度之和等于电极杆内部长度，使得各部件在电极杆内部集成，从而固定各组件位置。通过、第一隔套0401、第二隔套0402、第三隔套0403不同的位置设置调整电极杆内部各组件位置，进而实现调节超声波探头0302与电极帽0101之间的距离，保证检测结果精准。