CN106392591A - 一种双向自动更换焊枪电极帽设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双向自动更换焊枪电极帽设备，包括拆帽单元和存帽单元，拆帽单元包括拆帽箱、拆帽组件和驱动机构，拆帽组件包括齿轮、若干夹爪、上压盖和下压盖，齿轮内圈上具有驱动槽，上压盖和下压盖上均设有通孔，各夹爪均通过夹爪销轴安装在上压盖和下压盖之间，夹爪具有头部和尾部，头部的端面上设有若干螺旋棱，尾部嵌在驱动槽中，齿轮转动时，夹爪绕夹爪销轴旋转，夹爪上的螺旋棱共同包络的直径减小，实现抱紧电极帽的同时，产生可将电极帽取下的轴向拉力，拆帽组件包括左拆帽组件和右拆帽组件，驱动机构可驱动左拆帽组件、右拆帽组件的齿轮反向转动。本发明能适应不同螺纹旋向，双向安装的焊枪电极杆，通用性好，安全性高。

Description

一种双向自动更换焊枪电极帽设备

技术领域

本发明用于汽车自动化装备设计与制造技术领域，特别是涉及一种双向自动更换焊枪电极帽设备。

背景技术

目前，机器人自动化焊接技术被广泛的应用到汽车白车身焊接领域，车身焊接质量的好坏取决于焊枪电极帽表面质量，焊枪电极帽经过高频次、长时间的焊接工作后，其表面会形成一层氧化物，尽管几乎所有的汽车企业都会对焊枪电极帽进行修磨，以提高电极帽利用率和减少换帽次数，但是现有的生产节奏，每把焊枪每班平均进行2-3次拆卸与更换新的电极帽，传统手工换帽导致生产线停机时间长，影响产能，现有机械式换帽设备适应性不够，仅适用于某些特定旋向和布置方向的焊枪电极杆，因此，市场上急需一款通用性强、占用空间小、成本低廉的自动化更换电极帽设备。

从市场需求来看，目前国内汽车企业正逐步从传统的手工修磨和更换电极帽的生产方式转换到自动化机械修磨及更换电极帽，许多企业现有的设备只具备电极帽修磨的单一功能，虽然目前有电极帽修磨及换帽一体机产品在售（专利CN20150213020.1，CN201410186231.6），它们一个共同的特点就是，对于拆卸螺纹连接方式电极杆上的电极帽，只能试用于一种螺纹旋向电极杆的场合，同时现有一体机产品售价是单换帽设备售价的数倍，一般汽车企业不太愿意仅仅为更换电极帽购置一套一体机，因此，能同时适应两种螺纹旋向电极杆的双向安装方式自动换帽设备还是大有市场的。

纵观白车身焊接车间工位布局，即使生产一种车型的焊接生产线上，都同时存在多种不同规格大小，不同类型（主要是C型、X型）的焊枪，文献2（专利CN201310382928.6）所述的结构形式，只能适用于垂直方向的、大“张口”型焊枪，对于水平方向布置的小“张口”焊枪无能无力，且缓冲弹簧的存在导致电极杆在压装电极帽的过程中会出现电极帽装不牢固的情况。

发明内容

为解决现有手工换帽方式换帽时间长，机械换帽适应性单一且换帽不牢靠的问题，本发明提供一种可适用于多种类型、双向布置的双向自动更换焊枪电极帽设备。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种双向自动更换焊枪电极帽设备，包括拆帽单元和存帽单元，所述拆帽单元包括拆帽箱以及设在拆帽箱上的拆帽组件和驱动机构，所述拆帽组件包括齿轮、若干夹爪以及设在齿轮上下两侧的上压盖和下压盖，齿轮具有齿轮内圈和齿轮外圈，齿轮外圈上设有轮齿，齿轮内圈上具有与各夹爪对应设置的驱动槽，上压盖和下压盖上均设有供电极帽通过的通孔，通孔间形成拆卸通道，各夹爪均通过夹爪销轴可转动的安装在上压盖和下压盖之间，且围绕拆卸通道设置，所述夹爪具有头部和尾部，头部的端面上设有若干螺旋棱，尾部嵌在驱动槽中，齿轮转动时，夹爪绕夹爪销轴旋转，夹爪头部螺旋棱向拆卸通道中心运动，夹爪上的螺旋棱共同包络的直径减小，实现抱紧电极帽的同时，产生可将电极帽取下的轴向拉力，所述拆帽组件包括设置在拆帽箱左侧的左拆帽组件和设在拆帽箱右侧的右拆帽组件，驱动机构可驱动左拆帽组件、右拆帽组件的齿轮反向转动。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述拆帽组件还包括设在齿轮和上压盖间的上齿轮压板以及设在齿轮和下压盖间的下齿轮压板，所述上齿轮压板和下齿轮压板与拆帽箱固定连接，所述上齿轮压板和上压盖间设有上波形压簧，下齿轮压板和下压盖间设有下波形压簧，上压盖和下压盖间设有可调节上波形压簧和下波形压簧预紧力的连接螺钉。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述驱动机构包括设在左拆帽组件和右拆帽组件间的驱动条以及可驱动所述驱动条往复运动的驱动部件，所述驱动条的前端两侧设有可与左拆帽组件和右拆帽组件的齿轮啮合的驱动齿。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述驱动部件包括气缸，所述气缸通过气缸托板安装在拆卸箱后侧，所述驱动条的后端与气缸的活塞杆连接。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述拆卸箱包括底部的箱体和顶部的箱盖，箱体上设有引导所述驱动条伸缩的导槽，所述箱体和/或箱盖上设有可限制所述驱动条行程的限位块。

进一步作为本发明技术方案的改进，存帽单元包括上盖、下盖和设在所述上盖和下盖间的弹夹，所述上盖和下盖间设有穿过所述弹夹的转轴，所述弹夹上在转轴的外侧设有安放槽，安放槽内设有可驱动所述弹夹绕转轴转动的复位弹性件，所述弹夹的顶面围绕所述转轴设有若干可放置电极帽的插孔，所述上盖上开设取帽口，取帽口的一侧设有挡块，所述挡块可将位于插孔内并随弹夹转动的电极帽阻挡在取帽口的下方。

进一步作为本发明技术方案的改进，围绕所述插孔的内壁设有卡位，所述卡位中设有垫圈，所述垫圈在插孔的入口处形成供电极帽穿过并夹紧电极帽的过孔，所述插孔呈圆形，所述弹夹在插孔的底部设有卸压孔。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述卡位为开设在所述插孔内壁上的凹槽，所述垫圈为嵌装在所述凹槽内的O型圈，所述弹夹上设有套装在转轴上并将O型圈压紧在弹夹的插孔中的顶盖，所述顶盖和转轴间设有轴承，所述轴承的内圈与转轴固定连接，轴承的外圈与顶盖过盈配合。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述弹夹呈圆盘状，所述弹夹的外圆面上设有若干与所述插孔相对应的凸台，还包括电极帽检测与控制单元，电极帽检测与控制单元包括正对所述弹夹外圆面设置的接近开关和与所述接近开关相连的电控柜。

进一步作为本发明技术方案的改进，存帽单元的上盖或下盖上设有连接块，连接块上设有可与拆帽箱连接的定位销和锁紧销，拆帽箱上设有可与锁紧销配合而锁紧存帽单元的扳动手柄，所述存帽单元包括连接在拆帽箱左端的左存帽单元和连接在拆帽箱右端的右存帽单元。

本发明的有益效果：本发明将集中供给电极帽，自动拆帽功能集于一体，占用空间小，一机多用途，生产成本低；同时，拆帽单元采用齿轮带动夹爪的结构形式，齿轮转动时，夹爪绕夹爪销轴旋转，夹爪头部螺旋棱向拆卸通道中心运动，夹爪上的螺旋棱共同包络的直径减小，实现抱紧电极帽，同时，螺旋棱转动时可产生将电极帽取下的轴向拉力，从而解决了现有设备拆帽时出现的“拉杆”现象。此外，夹爪转动伸缩的结构以及左拆帽组件、右拆帽组件对置式结构可适应不同规格尺寸的电极帽及任意一种联结形式的焊枪电极杆上电极帽的拆卸，能适应不同螺纹旋向，双向安装的焊枪电极杆，通用性好，安全性高。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1是本发明整体结构示意图；

图2是本发明驱动条与齿轮配合结构示意图；

图3是本发明拆帽单元结构示意图；

图4是本发明存帽单元结构示意图；

图5是本发明垂直安装示意图。

具体实施方式

参照图1-图5，其显示出了本发明之较佳实施例的具体结构。以下将详细说明本发明各元件的结构特点，而如果有描述到方向( 上、下、左、右、前及后) 时，是以图1所示的结构为参考描述，但本发明的实际使用方向并不局限于此。

参见图1-图3，本发明提供了一种双向自动更换焊枪电极帽设备，包括拆帽单元1和存帽单元2，所述拆帽单元1包括拆帽箱11以及设在拆帽箱11上的拆帽组件12和驱动机构，所述拆卸箱11包括底部的箱体和顶部的箱盖，所述拆帽组件12包括齿轮121、若干夹爪122以及设在齿轮121上下两侧的上压盖123和下压盖124，齿轮121具有齿轮内圈和齿轮外圈，齿轮外圈上设有轮齿，齿轮内圈上具有与各夹爪122对应设置的驱动槽125，上压盖123和下压盖124上均设有供电极帽通过的通孔，通孔间形成拆卸通道，各夹爪122均通过夹爪销轴126可转动的安装在上压盖123和下压盖124之间，且围绕拆卸通道设置，所述夹爪122具有头部和尾部，头部的端面上设有若干螺旋棱，尾部嵌在驱动槽125中，齿轮121转动时，夹爪122绕夹爪销轴126旋转，夹爪头部螺旋棱向拆卸通道中心运动，夹爪122上的螺旋棱共同包络的直径减小，实现抱紧电极帽的同时，产生可将电极帽取下的轴向拉力，所述拆帽组件12包括设置在拆帽箱左侧的左拆帽组件和设在拆帽箱右侧的右拆帽组件，驱动机构可驱动左拆帽组件、右拆帽组件的齿轮121反向转动，右拆帽组件与左拆帽组件组成零件相同，可进行互换，减少了备件数量。两组拆帽组件12旋转方向正好相反，可适应现在所有联结形式的焊枪电极杆拆帽工作，从而适应不同螺纹旋向，双向安装的焊枪电极杆，通用性好，安全性高。

众所周知，螺旋棱上任意一点旋转时会产生轴向运动，本发明实现的意图是，三个夹爪122共同抱紧电极帽后，夹爪122在齿轮121带动下绕拆帽中心（拆卸通道）作回转运动，给电极帽提供一组回转扭力，同时，夹爪122上的螺旋棱对电极帽产生一组轴向拉力，电极帽在夹爪122产生的回转扭力和轴向拉力共同作用下，能被快速拆下，进而解决了现有设备单纯靠增加回转扭力或回转角度后产生的电极杆磨损较严重的问题，同时避免了拆帽不彻底出现的“拉杆”现象，减小了同等条件下驱动条所需行程，结构紧凑，能适应“小喉深”、“小张口”等类型的焊枪。

其中，所述拆帽组件12还包括设在齿轮121和上压盖123间的上齿轮压板127以及设在齿轮121和下压盖124间的下齿轮压板128，所述上齿轮压板127和下齿轮压板128与拆帽箱11固定连接，所述上齿轮压板127和上压盖124间设有上波形压簧129，下齿轮压板128和下压盖124间设有下波形压簧1210，上压盖123和下压盖124间设有可调节上波形压簧129和下波形压簧1210预紧力的连接螺钉，拧动上压盖123、下压盖124上的连接螺钉，即可调节上、下波形压簧的预紧力，从而控制夹爪抱紧电极帽时的压力，起到减轻电极杆磨损的作用。

所述驱动机构包括设在左拆帽组件和右拆帽组件间的驱动条131以及可驱动所述驱动条131往复运动的驱动部件，箱体上设有引导所述驱动条131伸缩的导槽。所述驱动条131的前端两侧设有可与左拆帽组件和右拆帽组件的齿轮121啮合的驱动齿。所述驱动部件包括气缸132，所述气缸132通过气缸托板133安装在拆卸箱11后侧，所述驱动条131的后端与气缸132的活塞杆连接。所述驱动条131的后端与气缸132的活塞杆连接，气缸132通过电磁换向阀控制通气，气缸活塞杆推动驱动条完成“夹紧行程”和“拆帽行程”；气缸行程开关用于检测气缸活塞杆运动是否到位，是拆帽能否成功的前提条件。不通气源时，驱动条131在零位与气缸托板133接触，当气缸接通气源时，驱动条131在气缸活塞杆推动下运动，齿轮121在驱动条131啮合作用下绕着拆卸通道旋转。此外，本发明拆帽组件与安装支架采用刚性连接，增加了电极杆在换帽过程中的稳定性，减少了电极帽与焊枪电极杆连接不牢靠现象的发生。

参见图5，调整气缸托板安装位置后，本发明可在垂直方向安装，进而可对水平方向的焊枪电极杆进行换帽，既能水平安装也能竖直安装，增加了通用性，可降低客户采购成本。

此外，所述箱体和箱盖上设有可限制所述驱动条131行程的限位块134，驱动条131的运动行程可通过限位块134的位置进行调节，从而通过驱动条131的行程适应所能更换电极帽的尺寸规格。

参见图4，存帽单元2包括上盖21、下盖22和设在所述上盖21和下盖22间的弹夹23，所述上盖21和下盖22间设有穿过所述弹夹的转轴24，所述弹夹23上在转轴24的外侧设有安放槽，安放槽内设有可驱动所述弹夹23绕转轴24转动的复位弹性件，所述弹夹23的顶面围绕所述转轴24设有若干可放置电极帽的插孔25，所述上盖21上开设取帽口26，取帽口26的一侧设有挡块27，所述挡块27可将位于插孔25内并随弹夹23转动的电极帽阻挡在取帽口26的下方。当电极帽置入插孔25内后，电极帽的顶端伸出插孔25，并可与取帽口26处的挡块27配合，当焊枪取帽时，弹夹23的取帽口26正下方插孔25中的电极帽被取走时，因为弹夹23的孔口端面比上盖21的挡块27低，没有了阻挡力，复位弹性件驱动弹夹23绕转轴24转动，驱动弹夹23使相邻的下一个电极帽碰到挡块27上，完成了下一个电极帽的填充以及定位，直到弹夹23中的最后一个电极帽被取出。

围绕所述插孔25的内壁设有卡位，所述卡位中设有垫圈，所述垫圈在插孔25的入口处形成供电极帽穿过并夹紧电极帽的过孔，所述插孔呈圆形，所述弹夹23在插孔的底部设有卸压孔。所述卡位为开设在所述插孔25内壁上的凹槽，所述垫圈为嵌装在所述凹槽内的O型圈，所述弹夹23上设有套装在转轴24上并将O型圈压紧在弹夹23的插孔25中的顶盖28，每个电极帽都与一个垫圈围绕其外围并产生一定的过盈量，电极帽安装相对弹夹底面不容易倾斜，也使焊枪向电极帽开口方向运动自动装电极帽的时候不容易出现倾斜、松动的情况，使焊接质量更加稳定。所述顶盖28和转轴24间设有轴承29，所述轴承29的内圈与转轴固定连接，轴承的外圈与顶盖过盈配合。

所述弹夹23呈圆盘状，所述弹夹23的外圆面上设有若干与所述插孔25相对应的凸台210，还包括电极帽检测与控制单元，电极帽检测与控制单元包括正对所述弹夹23外圆面设置的接近开关211和与所述接近开关相连的电控柜。弹夹23转动过程中，接近开关检测211转过的凸台210数量，从而获取取帽的数量以及到位情况，结构简单、检测方便。

存帽单元2的上盖21或下盖22上设有连接块212，连接块212上设有可与拆帽箱11连接的定位销213和锁紧销214，拆帽箱11上设有可与锁紧销214配合而锁紧存帽单元2的扳动手柄14，锁紧销214上加工出卡槽，当存帽单元2通过两个定位销213导向插装到连接块212中，扳动手柄14即可将存帽单元2与拆帽单元1锁紧。所述存帽单元2包括连接在拆帽箱11左端的左存帽单元和连接在拆帽箱11右端的右存帽单元。

本发明一次更换电极帽时各单元动作逻辑顺序如下：焊枪电极杆携带电极帽到本发明换帽示教位置，电极帽检测与控制单元接收到换帽指令，电极帽检测与控制单元检测到存帽单元有电极帽时，控制驱动机构接通气源，推动拆帽单元完成电极帽拆卸，电极帽检测与控制单元检测到拆帽成功，控制焊枪电极杆运动到存帽单元更换新的电极帽，并回到原工作位置，一次换帽过程结束。

当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种双向自动更换焊枪电极帽设备，其特征在于：包括拆帽单元和存帽单元，所述拆帽单元包括拆帽箱以及设在拆帽箱上的拆帽组件和驱动机构，所述拆帽组件包括齿轮、若干夹爪以及设在齿轮上下两侧的上压盖和下压盖，齿轮具有齿轮内圈和齿轮外圈，齿轮外圈上设有轮齿，齿轮内圈上具有与各夹爪对应设置的驱动槽，上压盖和下压盖上均设有供电极帽通过的通孔，通孔间形成拆卸通道，各夹爪均通过夹爪销轴可转动的安装在上压盖和下压盖之间，且围绕拆卸通道设置，所述夹爪具有头部和尾部，头部的端面上设有若干螺旋棱，尾部嵌在驱动槽中，齿轮转动时，夹爪绕夹爪销轴旋转，夹爪头部螺旋棱向拆卸通道中心运动，夹爪上的螺旋棱共同包络的直径减小，实现抱紧电极帽的同时，产生可将电极帽取下的轴向拉力，所述拆帽组件包括设置在拆帽箱左侧的左拆帽组件和设在拆帽箱右侧的右拆帽组件，驱动机构可驱动左拆帽组件、右拆帽组件的齿轮反向转动。

2.根据权利要求1所述的双向自动更换焊枪电极帽设备，其特征在于：所述拆帽组件还包括设在齿轮和上压盖间的上齿轮压板以及设在齿轮和下压盖间的下齿轮压板，所述上齿轮压板和下齿轮压板与拆帽箱固定连接，所述上齿轮压板和上压盖间设有上波形压簧，下齿轮压板和下压盖间设有下波形压簧，上压盖和下压盖间设有可调节上波形压簧和下波形压簧预紧力的连接螺钉。

3.根据权利要求1所述的双向自动更换焊枪电极帽设备，其特征在于：所述驱动机构包括设在左拆帽组件和右拆帽组件间的驱动条以及可驱动所述驱动条往复运动的驱动部件，所述驱动条的前端两侧设有可与左拆帽组件和右拆帽组件的齿轮啮合的驱动齿。

4.根据权利要求3所述的双向自动更换焊枪电极帽设备，其特征在于：所述驱动部件包括气缸，所述气缸通过气缸托板安装在拆卸箱后侧，所述驱动条的后端与气缸的活塞杆连接。

5.根据权利要求4所述的双向自动更换焊枪电极帽设备，其特征在于：所述拆卸箱包括底部的箱体和顶部的箱盖，箱体上设有引导所述驱动条伸缩的导槽，所述箱体和/或箱盖上设有可限制所述驱动条行程的限位块。

6.根据权利要求1所述的双向自动更换焊枪电极帽设备，其特征在于：存帽单元包括上盖、下盖和设在所述上盖和下盖间的弹夹，所述上盖和下盖间设有穿过所述弹夹的转轴，所述弹夹上在转轴的外侧设有安放槽，安放槽内设有可驱动所述弹夹绕转轴转动的复位弹性件，所述弹夹的顶面围绕所述转轴设有若干可放置电极帽的插孔，所述上盖上开设取帽口，取帽口的一侧设有挡块，所述挡块可将位于插孔内并随弹夹转动的电极帽阻挡在取帽口的下方。

7.根据权利要求6所述的双向自动更换焊枪电极帽设备，其特征在于：围绕所述插孔的内壁设有卡位，所述卡位中设有垫圈，所述垫圈在插孔的入口处形成供电极帽穿过并夹紧电极帽的过孔，所述插孔呈圆形，所述弹夹在插孔的底部设有卸压孔。

8.根据权利要求7所述的双向自动更换焊枪电极帽设备，其特征在于：所述卡位为开设在所述插孔内壁上的凹槽，所述垫圈为嵌装在所述凹槽内的O型圈，所述弹夹上设有套装在转轴上并将O型圈压紧在弹夹的插孔中的顶盖，所述顶盖和转轴间设有轴承，所述轴承的内圈与转轴固定连接，轴承的外圈与顶盖过盈配合。

9.根据权利要求6所述的双向自动更换焊枪电极帽设备，其特征在于：所述弹夹呈圆盘状，所述弹夹的外圆面上设有若干与所述插孔相对应的凸台，还包括电极帽检测与控制单元，电极帽检测与控制单元包括正对所述弹夹外圆面设置的接近开关和与所述接近开关相连的电控柜。

10.根据权利要求6所述的双向自动更换焊枪电极帽设备，其特征在于：存帽单元的上盖或下盖上设有连接块，连接块上设有可与拆帽箱连接的定位销和锁紧销，拆帽箱上设有可与锁紧销配合而锁紧存帽单元的扳动手柄，所述存帽单元包括连接在拆帽箱左端的左存帽单元和连接在拆帽箱右端的右存帽单元。