CN101961815A - 多焊枪系统 - Google Patents

Abstract

一种多焊枪系统，包括被安装到焊接机器人的机械手、同时地实施焊接操作的多个焊枪，和节距改变装置，该节距改变装置作为设置在多个焊枪之间的间距调节装置。节距改变装置被构造用于改变枪节距，以通过相对于另外一个焊枪旋转其中一个焊枪而调节焊枪之间的间距，从而移动焊枪使其彼此更靠近或者彼此远离。

Description

多焊枪系统

技术领域

本发明涉及一种多焊枪系统，该多焊枪系统能够通过利用安装在作为可移动安装构件的单个焊接机器人(welding robot)的机械手(robot arm)上的多(多个)焊枪来同时在多个要被焊接的部分上焊接工件。

背景技术

在传统的自动焊接设备中，通过利用安装在作为安装焊枪的安装构件的单个焊接机器人的机械手上的单个焊枪来一个点一个点地焊接工件。

此外，为了减少响应时间和装置成本，诸如专利文献1(日本实用新型平开公报第HEI5-88773)提供一种多焊枪系统(双头焊枪)，该多焊枪系统通过利用安装在单个焊接机器人的机械手上的两个焊枪来同时在两点(两个点)焊接部分上对工件实施点焊接。

此外，已知一种多焊枪系统(例如，包括至少两个焊枪)，该多焊枪系统配备有节距改变(间距调节)装置，在该装置中，其中一个焊枪可以平行于另一个而移动(滑动)从而改变焊枪的焊接节距(枪与枪的间距)。

但是，平行地移动焊枪的节距改变装置具有复杂的结构，而且，为了设定焊接节距具有大的可变范围，有必要增大焊枪的平行移动距离，从而导致焊接系统的尺寸和重量增大。

此外，采用节距改变装置，在焊枪的平行移动距离增大的情况下，作用在多焊枪系统的力矩同样会增大，这样有必要增大包括节距改变装置的多焊枪系统的刚性。鉴于这一点，不可避免地会增大多焊枪系统的尺寸和重量。

发明内容

本发明考虑到上述情况，其目的在于提供一种具有减小的尺寸、大小和重量的多焊枪系统。

根据本发明所提供的多焊枪系统能够获得上述和其他的目的，在一个优选的方面中，多焊枪系统包括：多个焊枪；焊接机器人，该焊接机器人包括机械手，焊枪被安装到该机械手以同时实施枪的焊接操作；和节距改变装置，该节距改变装置被设置在多个焊枪之间，以改变枪节距并且通过相对于其他的焊枪而旋转其中一个焊枪来调节焊枪之间的距离，以使得焊枪彼此更靠近或者彼此远离。

在以上方面的优选实例中，更优选的是，多个焊枪包括固定到焊接机器人的机械手的固定焊枪和通过节距改变装置相对于固定焊枪而旋转的可动焊枪，并且节距改变装置被固定到焊接机器人的机械手，并且所有的多个焊枪被构造成通过节距改变装置旋转从而彼此更靠近或者彼此远离。

期望的是，多个焊枪中的每一个都是点焊枪，在该点焊枪中，在固定枪侧上的焊接电极和在可动枪侧上的焊接电极被操作以打开或者闭合，并且节距改变装置包括旋转轴，该旋转轴联接到焊枪以能够与焊枪一起旋转，从而在与焊接电极的打开和闭合的方向平行的方向上延伸。

节距改变装置可能进一步包括电动机，该电动机将旋转力直接或者经由传输机构作用到旋转轴。

优选的是，多个焊枪包括两个焊枪，节距改变装置设置在该两个焊枪之间。

根据具有上述优选实施例的本发明，通过定位作为间距调节装置的节距改变装置，从而通过相对于其他的焊枪而旋转其中一个焊枪来移动焊枪使它们彼此靠近或者远离，能够实现并且提供一种小且轻的多焊枪系统。与通过平行地移动多个焊枪而改变枪与枪的间距的传统装置相比，节距改变装置能够被构造成只需要简单的构造和较小的刚性。

从参考附图所做出的以下说明中，本发明的本质和其他的特征将变得更加明显。

附图说明

在附图中：

图1是描述代表根据本发明的多焊枪系统的第一实施例的双枪系统的正视图；

图2是图1所示的双枪系统的平面图；

图3是图1所示的双枪系统的侧视图；

图4A和4B是显示如何通过利用图1所示的双枪系统实施焊接操作的侧视图；

图5是显示如何通过利用图1所示的双枪系统实施焊接操作的平面图；

图6是描述代表根据本发明的多焊枪系统的第二实施例的双枪系统的正视图；

图7是描述代表根据本发明的多焊枪系统的第三实施例的双枪系统的部分截面的正视图；

图8是图7所示的双枪系统的平面图；

图9是图7所示的双枪系统的侧视图；和

图10A和10B是显示图7所示的双枪系统的操作的平面图，图10A显示旋转伺服电动机旋转-10度的状态，并且图10B显示旋转伺服电动机旋转+5度的状态。

具体实施方式

参考附图，将说明实施本发明的最优方式。另外，应该注意，在参考附图的说明中或者在系统的实际使用状态中使用“上”、“下”“右”、“左”等术语。

[第一实施例(图1到5)]。

图1是根据本发明的多焊枪系统的第一实施例的双枪系统的正视图。

图1到3所示的双枪系统10包括安装在焊接机器人的机械手13上的第一焊枪11和第二焊枪12，该机械手13作为安装有焊接枪的可动安装构件(具有200kg或者小于200kg的载荷能力)。

双枪系统10是具有能够同时实施焊接操作的多个(例如，两个)焊枪的多焊枪系统的实例。第一焊枪11经由框架14被固定到机械手13，起到固定焊枪的作用。如下所述，第二焊枪12是可动焊枪，该第二焊枪12通过节距改变装置(可以被称为间距调节装置)15相对于第一焊枪11而绕着旋转轴16沿着箭头“A”(图2)的方向旋转。

另外，图2中的参考标号33表示机械手安装位置。

如图3所示，第一焊枪11和第二焊枪12是X型点焊枪，在第一焊枪11和第二焊枪12中，电极20和21被分别安装在固定枪臂17和可动枪臂18的顶部，并且当可动枪臂18相对于固定枪臂17而绕着枢轴19摆动时，电极20和21被闭合或者打开。

固定枪臂17被安装在框架14上，焊接变压器22和滚珠螺杆机构23被装配在框架14上。焊接变压器22将焊接能量供应到焊接电极20和21，并且滚珠螺杆机构23经由图2所示的皮带轮机构27被连接到加压伺服电动机28，皮带轮机构27是由环绕驱动皮带轮24和从动皮带轮25的同步齿形带(timing belt)26组成。

驱动皮带轮24被安装在加压伺服电动机28的驱动轴上，能够与驱动轴一起旋转，并且滚珠螺杆机构23的滚珠螺杆29被联接到从动皮带轮25，能够与从动皮带轮25一起旋转。

另外，驱动螺母30被螺合到滚珠螺杆29上，并且可动枪臂18经由连杆31被联接到驱动螺母30。另外，如图3所示，固定枪臂17的基端由滚珠螺杆机构23的壳体32支撑。

因而，当启动加压伺服电动机28时，滚珠螺杆机构23的滚珠螺杆29经由皮带轮机构27的驱动皮带轮24、同步齿形带26和从动皮带轮25而旋转，驱动螺母30沿着滚珠螺杆29的轴向移动，可动枪臂18相对于固定枪臂17绕着枢轴19摆动，并且可动枪臂18上的焊接电极21相对于固定枪臂17上的焊接电极20而被打开或者闭合。

当可动枪臂18上的焊接电极21相对于固定枪臂17上的焊接电极20打开时(图4A)，焊接电极20和23不相对于要被焊接的机件(工件)34实施任何的点焊接。另一方面，当可动枪臂18上的焊接电极21相对于固定枪臂17上的焊接电极20闭合时(图4B)，焊接电极20和21对工件34的焊接部分35实施点焊接。

如图1和2所示，置于第一焊枪11和第二焊枪12之间的节距改变装置15相对于第一焊枪11在箭头“A”的方向上旋转第二焊枪12。根据这种运动，第二焊枪12的顶部被移动以更靠近或者远离(更远)第一焊枪11的顶部，从而改变第一焊枪11和第二焊枪12的顶部之间的枪节距(枪与枪的间距或者焊接节距)P。

节距改变装置(间距调节装置)15包括旋转轴16、用作驱动电动机的旋转伺服电动机36，和传输机构37。

旋转伺服电动机36经由竖立在框架14上的安装支架38和支撑臂39而由第一焊枪11的框架14支撑。传输机构37包括驱动皮带轮40，该驱动皮带轮40被联接到旋转伺服电动机36的旋转轴，可以与旋转轴一起旋转；从动皮带轮41，该从动皮带轮41被联接到旋转轴16的端部，可以与旋转轴16一起旋转；和同步齿形带42，该同步齿形带42环绕驱动皮带轮40和从动皮带轮41。

旋转轴16沿着第二焊枪12的焊接电极20和21的打开/闭合方向(图1中箭头“B”的方向)竖直延伸，可以穿透支撑臂39，并且被联接到从第二焊枪12的框架14水平延伸(直立)的上支架43和下支架44，从而能够与上和下支架43和44一起旋转。诸如推力轴承45的轴承构件被安装成绕着位于从动皮带轮41和支撑臂39之间的旋转轴16。

旋转轴16和从动皮带轮41被设置成经由推力轴承45相对于支撑臂39旋转。第二焊枪12的负荷经由上支架43、下支架44、旋转轴16、从动皮带轮41和推力轴承45而由支撑臂39支撑。

如图5所示，工件34的部分或者区域35不被设置成具有相等的距离或者间隔，这取决于工件34的形状等而不同。从而，节距改变装置15的旋转伺服电动机36被操作，并且旋转伺服电动机36的旋转力经由传输机构37的驱动皮带轮40、同步齿形带42和从动皮带轮41而被作用到旋转轴16，从而相对于第一焊枪11在箭头“A”的方向上绕着旋转轴16旋转第二焊枪12，以改变和调节第一焊枪11和第二焊枪12之间的枪节距或者焊接节距(枪与枪的间隔)“P”，从而使第一焊枪12和第二焊枪11的各个焊接电极20和21与工件34上的焊接位置35之间的间距一致。此外，第一焊枪11和第二焊枪12的各个焊接电极20和21通过移动机械手13而定位于工件34上的焊接位置35上。在这种状态下，通过利用第一焊枪11和第二焊枪12，双枪系统10同时在工件34上的两个焊接位置35上实施点焊接。

根据上述的结构和特征的第一实施例，获得以下有利效果(1)至(3)。

(1)由于片改变装置(chip changing device)15相对于第一焊枪11旋转第二焊枪12，所以焊枪11和12的顶部彼此靠近或者彼此远离，从而改变第一焊枪11和第二焊枪12的顶部之间的枪节距(枪与枪的间隔)P。因而，与通过平行地移动多个焊枪而改变枪与枪间隔(枪节距或者焊接节距)的传统的顶端改变装置或者间距调节装置相比，由于不需要双枪系统10增大焊枪的平行移动距离，并且因为不具有明显的力矩改变，所以本实施例只需要简单的结构和较小的刚性。从而，本发明的实施例能够提供一种小且轻的双枪系统10，该双枪系统10能够在焊接机器人的载荷能力的范围之内被安装在焊接机器人的机械手13上，并且能够增大枪与枪间距P的调节范围。

(2)当第二焊枪12通过节距改变装置15旋转时，第二焊枪12靠近工件34的角度被改变。这样能够防止第二焊枪12妨碍工件34，从而即使要被焊接的部分35位于工件34的开口的角落中，也可以适当地实施点焊接。

(3)通过相对于从动皮带轮41而改变传输机构37的驱动皮带轮40的直径，节距改变装置15能够调节第一焊枪11和第二焊枪12之间的枪与枪间距P的改变速度。

[第二实施例(图6)]

图6是描述代表根据本发明的多焊枪系统的第二实施例的双枪系统的正视图。在第二实施例中，将相似的参考标号加到对应于第一实施例的构件或部分上，并且这里简化或者省略对其的重复的说明。

根据本实施例的多焊枪系统的双枪系统50与根据第一实施例的双枪系统10的不同之处在于节距改变装置51的旋转伺服电动机36直接被连接到旋转轴16，而不会干扰传输机构37。即，旋转轴16被直接地连接到旋转伺服电动机36的电机轴，并且旋转伺服电动机36的旋转力经由旋转轴16、上支架43和下支架44而被传输到第二焊枪12。

从而，本实施例提供除了第一实施例的有利效果(1)和(2)之外的以下有利效果(4)。

(4)由于节距改变装置51的旋转伺服电动机36被直接地连接到旋转轴16，不需要设置传输机构37，从而进一步简化双枪系统50的结构。

[第三实施例(图7到10)]。

图7是描述代表根据本发明的多焊枪系统的第三实施例的双枪系统的正视图和部分截面图。在第三实施例中，类似的参考标号加到对应于第一实施例的构件或部分上，并且这里简化或者省略对其的重复的说明。

根据本实施例的多焊枪系统的双枪系统60与根据第一实施例的双枪系统10的不同之处在于节距改变(例如，间距调节)装置61被固定到焊接机器人的机械手13，并且第一焊枪11和第二焊枪12两者被安装为能够经由节距改变装置61而旋转，允许第一焊枪11和第二焊枪12的顶部移动而彼此靠近或者彼此分离，以改变第一焊枪11和第二焊枪12的顶部之间的枪节距(枪与枪的间距)P。

具体地，节距改变装置61包括安装在盒形外壳62中的旋转伺服电动机36和固定到旋转伺服电动机36的侧壁的安装支架63。焊接机器人的机械手13被固定到外壳62的顶表面上。

第一旋转轴64被联接到旋转伺服电动机36的电动机轴，可以与电动机轴一起旋转。第一旋转轴64沿着第一焊枪11的固定和可动枪臂17和18上的各个焊接电极20和21的打开/闭合的方向(图7中箭头“B”的方向)延伸，并且第一旋转轴64同样被联接到从第一焊枪11的框架14水平直立的上支架66和下支架67，从而能够与上和下支架66和67一起旋转。因而，当旋转伺服电动机36被操作时，第一焊枪11在图8中的箭头“C”的方向上绕着第一旋转轴64旋转。

第二旋转轴65被设置成穿透安装支架63从而能够旋转并且具有固定在其的一端的支撑盘68。第二旋转轴65沿着第二焊枪12的固定枪臂17和可动枪臂18上的各个焊接电极20和21的打开/闭合方向(图7中箭头“B”的方向)延伸，并且被联接到水平直立在第二焊枪12的框架14上的上支架69和下支架70，能够与上和下支架69和70一起旋转。

诸如推力轴承71的轴承构件被安装成绕着由支撑盘68和安装支架63所围绕的第二旋转轴65的部分。第二旋转轴65和支撑盘68被安装成能够经由推力轴承71而相对于安装支架63旋转。另外，第二焊枪12的负荷经由上支架69、下支架70、第二旋转轴65、支撑盘68和推力轴承71而由安装支架63支撑。此外，第一旋转轴64和第二旋转轴65的下端经由诸如径向轴承74的轴承构件而由定位板75支撑。定位板75保持第一旋转轴64和第二旋转轴65之间的间隔恒定。

此外，驱动齿轮72被安装在第一旋转轴64上，从而能够与第一旋转轴64一起旋转，并且从动齿轮73被安装在第二旋转轴65上，从而同样能够与第二旋转轴65一起旋转。驱动齿轮72和从动齿轮73彼此啮合，并且旋转伺服电动机36的旋转力被传输，使得当第一旋转轴64旋转时，第二旋转轴65同样在相反的方向上旋转。因此，当旋转伺服电动机36被操作时，在驱动齿轮72和从动齿轮73的作用下，第一焊枪11在箭头“C”的方向上(图8)绕着第一旋转轴64旋转，并且第二焊枪12在箭头“D”的方向上(图8)，即在与第一焊枪11的旋转方向相对的方向上绕着旋转轴65旋转。

如图10A，当旋转伺服电动机36旋转时，例如，旋转-10度时，第一焊枪11绕着第一旋转轴64旋转并且第二焊枪12同样在彼此相对的方向上绕着第二旋转轴65旋转。因而，第一和第二焊枪11和12的顶部移动以彼此靠近，从而减小第一和第二焊枪11和12的顶部之间的枪与枪的间距(枪节距)P。

另一方面，如图10B，当旋转伺服电动机36旋转时，例如，旋转+5度时，第一焊枪11绕着第一旋转轴64旋转并且第二焊枪12在彼此相对的方向上绕着第二旋转轴65旋转。因而，第一和第二焊枪11和12的顶部移动以彼此分离，从而增大第一和第二焊枪11和12的顶部之间的枪与枪的间距P。

在上述方式中，通过改变第一焊枪11和第二焊枪12的顶部之间的枪与枪的间距P，并且通过利用机械手13来调节它们的位置，第一焊枪11和第二焊枪12的各个焊接电极20和21移动，从而与工件34的要被焊接的部分35重合，然后同时在焊接位置35上实施点焊接。

如上所述，根据第三实施例，能够获得除了第一实施例的有利效果(2)之外的以下有利效果。

(5)在根据本实施例的双枪系统60中，节距改变装置61旋转第一焊枪11和第二焊枪12，以移动第一和第二焊枪11和12的顶部以彼此靠近或者彼此分离，从而改变第一焊枪11和第二焊枪12的顶部之间的枪与枪的间距(枪节距)P。简化了双枪系统60的结构并且允许双枪系统60的刚性减小，从而减小装置和系统的尺寸和重量。

因而，本发明的双枪系统60能够被安装在作为安装构件的焊接机器人的机械手13上，并且能够增大枪节距P的调节范围，其中，焊枪在焊接机器人的机械手13的载荷能力内被安装到焊接机器人。

应该注意，虽然以上参考优选的实施例说明了本发明，但是本发明不限于这些实施例，并且在不背离附加权利要求的范围内可以进行许多其他的改变和修改。

例如，虽然具有第一焊枪11和第二焊枪12的双枪系统10、50和60被描述为以上的优选实施例，但是本发明同样能够被应用到具有三个或者更多个焊枪的多焊枪系统。

此外，虽然在以上发明中，第一焊枪11和第二焊枪12被描述作为X型点焊枪，其中，可动枪臂18相对于固定枪臂17绕着枢轴19摆动，但是本发明同样被应用到C型点焊枪和弧型点焊枪中，其中，可动枪臂18相对于固定枪臂17直线运动。

进一步，代替焊枪，本发明同样能够被应用到多个装填喷射枪或者诸如螺栓扳手(bolt runner)或者螺帽扳手的螺纹紧固件被安装在工业机器人的机械手上。

Claims (6)

1.一种多焊枪系统，其特征在于，包括：

多个焊枪；

焊接机器人，所述焊接机器人包括机械手，所述焊枪被安装到所述机械手从而同时地实施其焊接操作；和

节距改变装置，所述节距改变装置被布置在所述多个焊枪之间从而改变枪节距，并且通过相对于其他所述焊枪旋转其中一个所述焊枪而调节所述焊枪之间的间距，以使得所述焊枪彼此靠近或者彼此远离。

2.如权利要求1所述的多焊枪系统，其特征在于，所述多个焊枪包括固定到所述焊接机器人的所述机械手的固定焊枪和通过所述节距改变装置相对于所述固定焊枪而旋转的可动焊枪。

3.如权利要求1所述的多焊枪系统，其特征在于，所述节距改变装置被固定到所述焊接机器人的所述机械手，并且所有的所述多个焊枪被构造成通过所述节距改变装置旋转从而彼此靠近或者彼此分离。

4.如权利要求1所述的多焊枪系统，其特征在于，所述多个焊枪中的每一个都是点焊枪，在所述点焊枪中，所述固定枪侧上的焊接电极和所述可动枪侧上的焊接电极被操作以打开或者闭合，并且所述节距改变装置包括旋转轴，所述旋转轴被联接到所述焊枪以能够与所述焊枪一起旋转，从而在与所述焊接电极的打开和闭合的方向平行的方向上延伸。

5.如权利要求4所述的多焊枪系统，其特征在于，所述节距改变装置进一步包括电动机，所述电动机将旋转力直接地或者经由传输机构施加到所述旋转轴。

6.如权利要求1所述的多焊枪系统，其特征在于，所述多个焊枪包括一对焊枪，在所述一对焊枪之间设置有所述节距改变装置。

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