CN102358041B - 带双向误差补偿的自动焊接用塑料焊枪弹性装夹具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及带双向误差补偿的自动焊接用塑料焊枪弹性装夹具，它主要由包括弹性卡箍、螺柱轴、旋转弹簧盘、斜面连接块、压缩弹簧、弹簧调节螺母、平动调节螺母、压缩弹簧杆、平动调整杆、上连接板、下连接板、平动滑动导轨、滑块、多孔位安装板、安装基座、导轮杆和椭圆珠导轮组成。本发明的弹性装夹具模仿人手臂对焊枪的位姿调节模式，采用极坐标系弹性误差补偿方式，设计了转动和平动弹性调节和带有椭圆珠导轮的焊枪装夹装置，只要将焊枪装夹上，且在初始位姿施加一定的预紧力，就可以在伺服运动装置的带动下，实现塑料焊缝的双向误差补偿，提高塑料焊接效率。

Description

带双向误差补偿的自动焊接用塑料焊枪弹性装夹具

技术领域

本发明涉及一种焊枪安装夹具，更具体地说是一种具有弹簧预紧和椭圆珠导轮的、用于自动焊接的、装夹塑料焊枪的装置，可利用二个方向的弹性滑动来补偿塑料焊缝的位置误差。

背景技术

自动焊接技术在金属焊接领域得到了广泛应用，对提高产品质量和工作效率发挥了重要作用，如汽车焊接机器人等。随着塑料工件的推广使用，塑料焊接任务越来越多，如电镀行业常用的水洗槽的加工过程中，需要大量的塑料焊缝焊接工作。由于塑料材料的刚度远低于金属，且塑料工件的加工尺寸一致性差，变形严重，公差范围大，焊缝的直线度误差大。所以金属领域的自动焊接技术和装置很难直接应用于塑料焊接领域。目前缺乏实用的自动化塑料焊缝焊接技术和装置，塑料焊接领域基本上都是人工操作，效率低，且无法保证高质量。

塑料焊缝焊接多采用热熔焊枪熔化塑料焊条进行焊接，具有焊缝尺寸精度低、变形大、对表面清洁度要求高和焊接速度较慢等特点。

由于焊缝多为直线或平面曲线，误差反映在水平和垂直两个方向。传统的机械加工领域误差补偿装置采用水平和垂直两个方向上安装弹性滑动机构，即采用笛卡尔坐标系方式。由于塑料焊缝的误差多同时具有水平和垂直两个方向误差，采用传统的正交的两个方向滑动补偿方式，摩擦力较大，若预紧力较大，则容易卡死。

若要实现塑料焊接自动化，伺服运动机构可以借鉴金属自动焊接的相应设备，但焊枪的装夹具必须重新设计，且一定要具有灵活的误差补偿功能。

人的手臂可以灵活地抓持塑料焊枪，并通过人工调节来补偿误差。但由于个人技术水平不同，难以长时间精确保持焊枪与待焊缝之间的角度关系，从而影响焊接质量的一致性，且角度偏大时，热风管出来的热量损失较大。

目前还没有检索到相近的专利和文献报道。

发明内容

本发明的目的是为了解决塑料焊接中待焊缝尺寸精度不高、难以适用于自动焊接难题，同时克服人工塑料焊接效率低、精度差等缺陷，模仿人手臂对焊枪的位姿调节模式，采用极坐标系方式，设计了转动和平动弹性调节和带有椭圆珠导轮的焊枪装夹装置，只要将焊枪装夹上，且在初始位姿施加一定的预紧力，就可以在伺服运动装置的带动下，实现塑料焊缝的误差补偿和自动焊接。

本发明解决技术问题所采取的技术方案为：

本发明的夹具装置包括弹性卡箍2、螺柱轴22、旋转弹簧盘7、斜面连接块3、压缩弹簧12、弹簧调节螺母11、平动调节螺母21、压缩弹簧杆10、平动调整杆18、上连接板13、下连接板20、平动滑动导轨14、滑块9、多孔位安装板19、安装基座17、导轮杆5和椭圆珠导轮6。

弹性卡箍2卡在塑料焊枪24中间的圆柱形上，弹性卡箍2不封闭，底端有开口的平台，且可通过旋紧或松开内六角螺钉1来调节弹性卡箍2的开口大小，弹性卡箍2底端平台上加工有螺纹孔；斜面连接块3中垂直于斜面加工有通孔；螺柱轴22穿过斜面连接块3斜面上的通孔，穿过旋转弹簧盘7中间的孔，穿入弹性卡箍2底端平台上的螺纹孔，将斜面连接块3、旋转弹簧盘7和弹性卡箍2按顺序连接在一起；螺柱轴22未旋紧时，弹性卡箍2底端平台可相对于斜面连接块3自由转动，当螺柱轴22旋紧后，弹性卡箍2底端平台面同旋转弹簧盘7的一面通过摩擦锁紧，斜面连接块3的斜面同旋转弹簧盘7的另一面通过摩擦锁紧，此时，弹性卡箍2底端平台与斜面连接块3之间只能在旋转弹簧盘7的旋转变形范围内小角度转动；斜面连接块3的底面通过滑块螺钉8与滑块9固定连接；滑块9安装在平动滑动导轨14上，并可在平动滑动导轨14上滑动；平动滑动导轨14通过导轨螺钉15固定在多孔位安装板19上；长方形的多孔位安装板19上加工有多个安装孔，通过基座螺钉16固定安装在安装基座17上，并可通过使用不同的安装孔来调节多孔位安装板19与安装基座17的相对角度；多孔位安装板19的两端固定安装有上连接板13和下连接板20；压缩弹簧杆10一端攻有螺纹，另一端有凸台，凸台的一面与斜面连接块3的一个侧面接触，凸台另一面与压缩弹簧12的一端接触，压缩弹簧12串在压缩弹簧杆10上，压缩弹簧杆10的另一端穿过上连接板13的中间孔，压缩弹簧12的另一端与上连接板13的内侧接触，在上连接板13的外侧，给压缩弹簧杆10安装上弹簧调节螺母11；平动调整杆18为阶梯轴形状，一段较粗，另一段较细，在较细的一段上攻有螺纹，平动调整杆18较粗的一端与斜面连接块3的另一侧面接触，较细的一端穿过下连接板20，并在下连接板20的外侧，给平动调整杆18安装上平动调节螺母21。导轮杆5与弹性卡箍2固定连接，随弹性卡箍2一起运动，椭圆珠导轮6固定安装在导轮杆5的末端，贴近塑料焊枪24的热风管出口，且在热风管的前面，椭圆珠导轮6应压紧待焊缝23，且椭圆珠导轮6外表面附着有强力去污毛刷层。

本发明相对于现有技术具有以下有益效果：采用压缩弹簧和旋转弹簧，装置简单；采用极坐标方式滑动补偿误差，类似人手臂功能，误差补偿功能强，运动柔顺性好；椭圆珠压轮被弹簧压紧在待焊缝上，在焊缝中滑动导向，可提高误差补偿精度，通过调节导轮杆长度，可使得装夹具即可适应接触式焊接，也可适用于非接触式焊接；椭圆珠压轮与焊枪热风管接近安装，可有效阻止热风向远离焊条方向流动，从而提高热能利用率；椭圆珠表面附有去污毛刷，且安装在热风管前面，可对待焊缝进行清理，从而提高焊接质量；夹具具有平动和转动两个自由度，使得焊枪装夹的位姿可灵活调节；采用弹性卡箍装夹焊枪，可适应多种焊枪尺寸，通用性强。

附图说明

图1为本发明的主视图；

图2为本发明的俯视和刨面图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

如图1和图2所示，带双向误差补偿的自动焊接用塑料焊枪弹性装夹具包括弹性卡箍2、螺柱轴22、旋转弹簧盘7、斜面连接块3、压缩弹簧12、弹簧调节螺母11、平动调节螺母21、压缩弹簧杆10、平动调整杆18、上连接板13、下连接板20、平动滑动导轨14、滑块9、多孔位安装板19、安装基座17、导轮杆5和椭圆珠导轮6。

弹性卡箍2卡在塑料焊枪24中间的圆柱形上，弹性卡箍2不封闭，底端有开口的平台，且可通过旋紧或松开内六角螺钉1来调节弹性卡箍2的开口大小，从而适用于不同类型的塑料焊枪24，弹性卡箍2底端平台上加工有螺纹孔；斜面连接块3中垂直于斜面加工有通孔；螺柱轴22穿过斜面连接块3斜面上的通孔，穿过旋转弹簧盘7中间的孔，穿入弹性卡箍2底端平台上的螺纹孔，将斜面连接块3、旋转弹簧盘7和弹性卡箍2按顺序连接在一起；螺柱轴22未旋紧时，弹性卡箍2底端平台可相对于斜面连接块3自由转动，如向下转45度或向上转45度，当螺柱轴22旋紧后，弹性卡箍2底端平台面同旋转弹簧盘7的一面通过摩擦锁紧，斜面连接块3的斜面同旋转弹簧盘7的另一面通过摩擦锁紧，此时，弹性卡箍2底端平台与斜面连接块3之间只能在旋转弹簧盘7的旋转变形范围内小角度转动；斜面连接块3的底面通过滑块螺钉8与滑块9固定连接；滑块9安装在平动滑动导轨14上，并可在平动滑动导轨14上滑动；平动滑动导轨14通过导轨螺钉15固定在多孔位安装板19上；长方形的多孔位安装板19上加工有多个安装孔，通过基座螺钉16固定安装在安装基座17上，并可通过使用不同的安装孔来调节多孔位安装板19与安装基座17的相对角度，如水平安装，向上倾斜45度安装或向下倾斜45度安装；多孔位安装板19的两端固定安装有上连接板13和下连接板20，上连接板13和下连接板20中间开有圆孔；压缩弹簧杆10一端攻有螺纹，另一端有凸台，凸台的一面与斜面连接块3的一个侧面接触，凸台另一面与压缩弹簧12的一端接触，压缩弹簧12串在压缩弹簧杆10上，压缩弹簧杆10的另一端穿过上连接板13的中间孔，压缩弹簧12的另一端与上连接板13的内侧接触，且安装时应保证压缩弹簧12被压缩，在上连接板13的外侧，给压缩弹簧杆10安装上弹簧调节螺母11，用于调节压缩弹簧12的被压缩程度；平动调整杆18为阶梯轴形状，一段较粗，另一段较细，在较细的一段上攻有螺纹，平动调整杆18较粗的一端与斜面连接块3的另一个侧面接触，较细的一端穿过下连接板20，并在下连接板20的外侧，给平动调整杆18安装上平动调节螺母21；可通过旋转上连接板13外侧的弹簧调节螺母11，和下连接板20外侧的平动调节螺母21来调节压紧斜面连接块3，调节预紧力。导轮杆5与弹性卡箍2固定连接，随弹性卡箍2一起运动，椭圆珠导轮6固定安装在导轮杆5的末端，导轮杆5长度根据塑料焊枪24的长度来调节，应保证椭圆珠导轮6贴近塑料焊枪24的热风管出口，且在热风管的前面，椭圆珠导轮6的长轴尖锐端应对准并压紧待焊缝23，且椭圆珠导轮6外表面附着有强力去污毛刷层。塑料焊枪24与待焊缝23之间的夹角应根据塑料焊枪24的焊接头形状进行调节，如30度到50度之间。待焊缝23多为两个相互垂直平面之间的直线缝隙。

本发明的装置在焊接起始位置安装时必须人工调节预紧力，使椭圆珠导轮6与待焊缝23紧密接触，预紧力的大小应根据不同焊条焊接要求、塑料材料的强度以及焊缝的误差情况确定。

Claims (3)

1.带双向误差补偿的自动焊接用塑料焊枪弹性装夹具，主要由弹性卡箍(2)、螺柱轴(22)、旋转弹簧盘(7)、斜面连接块(3)、压缩弹簧(12)、弹簧调节螺母(11)、平动调节螺母(21)、压缩弹簧杆(10)、平动调整杆(18)、上连接板(13)、下连接板(20)、平动滑动导轨(14)、滑块(9)、多孔位安装板(19)、安装基座(17)、导轮杆(5)和椭圆珠导轮(6)组成；其特征在于：

弹性卡箍(2)卡在塑料焊枪(24)中间的圆柱形上，可通过旋紧或松开内六角螺钉(1)来调节弹性卡箍(2)的开口大小；螺柱轴(22)将斜面连接块(3)、旋转弹簧盘(7)和弹性卡箍(2)按顺序连接在一起；螺柱轴(22)未旋紧时，弹性卡箍(2)底端平台可相对于斜面连接块(3)自由转动，当螺柱轴(22)旋紧后，弹性卡箍(2)底端平台面同旋转弹簧盘(7)的一面通过摩擦锁紧，斜面连接块(3)的斜面同旋转弹簧盘(7)的另一面通过摩擦锁紧，弹性卡箍(2)底端平台与斜面连接块(3)之间只能在旋转弹簧盘(7)的旋转变形范围内小角度转动；斜面连接块(3)的底面通过滑块螺钉(8)与滑块(9)固定连接；滑块(9)安装在平动滑动导轨(14)上，并可在平动滑动导轨(14)上滑动；平动滑动导轨(14)通过导轨螺钉(15)固定在多孔位安装板(19)上；长方形的多孔位安装板(19)上加工有多个安装孔，通过基座螺钉(16)固定安装在安装基座(17)上，并可通过使用不同的安装孔来调节多孔位安装板(19)与安装基座(17)的相对角度；多孔位安装板(19)的两端固定安装有上连接板(13)和下连接板(20)；压缩弹簧杆(10)一端攻有螺纹，另一端有凸台，凸台的一面与斜面连接块(3)的一个侧面接触，凸台另一面与压缩弹簧(12)的一端接触，压缩弹簧(12)串在压缩弹簧杆(10)上，压缩弹簧杆(10)的另一端穿过上连接板(13)的中间孔，压缩弹簧(12)的另一端与上连接板(13)的内侧接触，在上连接板(13)的外侧，给压缩弹簧杆(10)安装上弹簧调节螺母(11)；平动调整杆(18)为阶梯轴形状，一段较粗，另一段较细，在较细的一段上攻有螺纹，平动调整杆(18)较粗的一端与斜面连接块(3)的另一侧面接触，较细的一端穿过下连接板(20)，并在下连接板(20)的外侧，给平动调整杆(18)安装上平动调节螺母(21)；导轮杆(5)与弹性卡箍(22)固定连接，随弹性卡箍(2)一起运动。

2.根据权利要求1所述的带双向误差补偿的自动焊接用塑料焊枪弹性装夹具，其特征在于：椭圆珠导轮(6)固定安装在导轮杆(5)的末端，贴近塑料焊枪(24)的热风管出口，且在热风管的前面。

3.根据权利要求1所述的带双向误差补偿的自动焊接用塑料焊枪弹性装夹具，其特征在于：椭圆珠导轮(6)应压紧待焊缝(23)，且椭圆珠导轮(6)外表面附着有强力去污毛刷层。

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