CN107206537A - 用于从点焊枪释放电极帽的释放机构 - Google Patents
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Abstract
本发明描述了一种用于从点焊枪的一对电极帽保持器释放一对电极帽的机构。可围绕轴线旋转的可旋转构件具有含有内柱形壁的轴向延伸通腔，在该内柱形壁中，形成两组轴向间隔的凹口(20)。凹口(20)均具有弯曲轴向壁，该弯曲轴向壁具有相对于旋转轴线的偏心轮廓。每一组的凹口(20)具有在相同的周向方向上渐进增加的深度和曲率。部分地接收在两组凹口(20)中的两组夹紧滚柱(24)设置为用于夹紧同一焊枪上的两个电极帽。
Description
技术领域
本发明总体落入由自动装置执行的点焊的领域内。具体地，本发明涉及用于解锁必须从机器人的焊枪移除和/或通过安装在地面上的焊枪移除的磨损电极帽的机构。
背景技术
在许多生产线中，具体地，在汽车制造的领域中，使用安装在机械臂上的焊枪和/或固定至地面的焊枪，电阻点焊被广泛使用。每个焊枪具有大致凸形和柱形外形的两个可相对的电极帽。每个电极帽具有构成底座的圆锥凹部，其允许将外壳(capsule)强制安装在焊枪的电极帽保持器上。在大多数情况下，电极帽通过圆锥耦接的方式被强制安装在电极保持架上，该电极保持架转而以相同方式被固定至枪的臂中的一个。在其他情况下，电极帽通过螺纹耦接被安装至杆，该杆固定至焊枪的电极保持架臂。
电极帽经受相当大的磨损，并且因此必须经常替换新的电极帽。强制安装的电极帽的移除是通过对电极帽施加类似于旋拧的旋转运动来进行的，如用于释放螺纹耦接至焊枪的电极帽所做的那样。
EP 2327500 A1公开了一种移除电极帽的设备。该设备包括：移除工具，该移除工具具有夹紧电极帽的可旋转夹紧装置；驱动单元，用于工具的旋转移动；吸入装置，用于在电极帽从电极帽保持器移除之后将电极帽吸入，并且用于吸入从电极帽保持器的开放端出来的冷却介质。
已提出了一种具有两个移除工具的装置，该两个移除工具并排位于相同平面上并且在相应的相对旋转方向(顺时针和逆时针)上旋转。焊接机器人必须被编程以使得两个电极帽中的第一个接近两个工具中的一个，并且随后移动以便在第二工具中引入第二帽，该第二工具在与第一方向相对的方向上施加拧开运动。
EP 2546018 A1公开了一种用于移除电极帽的设备，该设备具有楔形轮廓的一对相对叉状物，每个叉状物具有与柄的厚度相对应的宽度。
IT 1338264公开了一种用于替换点焊枪的电极帽的装置。该装置包括用于从焊枪的电极帽保持器解锁电极帽的机构。可旋转构件围绕轴线可旋转地可控制，并且具有：凸轮状腔体，该凸轮状腔体限定与旋转轴偏心或者与旋转轴最远的交替序列的长度，散布有较小的偏心长度；以及一组滚柱，用于夹持接收在凸轮状腔体中的电极帽。释放机构可交替采取两个操作条件：脱离条件，其中，可旋转构件在第一角位置中旋转，并且滚柱布置为沿着最偏心部分并且彼此径向间隔以允许在它们之间引入要从焊枪的电极帽保持器移除的电极帽；以及接合条件，其中，可旋转构件旋转至第二角位置，并且滚柱布置为沿着较小偏心长度并且在这些滚柱与帽之间径向变紧。可旋转构件远离第一角位置的进一步旋转使得帽从电极帽保持器解锁。
发明内容
因此，本发明的一个目的是加速并简化电极帽的替换。本发明的另一目的是在不损坏电极帽载体的情况下移除帽。本发明的进一步目的是降低组装线附近的体积。根据本发明，将在下文中出现的以上和其他目的和优点通过具有在权利要求1中限定的特征的用于解锁电极帽的机构实现。在从属权利要求中阐述优选实施方式。
概括地说，释放机构包括可旋转构件，该可旋转构件可围绕轴线旋转并且具有含有内柱形壁的轴向延伸通腔。两组或两套凹口或凹部形成在内柱形壁中，在垂直于旋转轴线且彼此轴向间隔的两个相应几何平面中对准。凹口均具有轴向弯曲壁，该轴向弯曲壁具有相对于旋转轴线的偏心轮廓。每一组的凹口具有在相同周向方向上渐进增加的深度和曲率。释放机构进一步包括第一组滚柱和第二组滚柱，该第一组滚柱和第二组滚柱用于接合安装在同一焊枪上的两个电极帽中的相应一个。每个滚柱部分容纳在相应凹口中。
在一个实施方式中，所有凹口在相同周向方向上变得更窄，以允许同时释放两个电极帽。在另一个实施方式中，一组的凹口在与另一组的凹口变得更窄的周向方向相对的周向方向上变得更窄。该实施方式允许在两个连续步骤中解锁两个电极帽，并且适用于螺纹固定至焊枪的电极帽保持器。
释放机构允许减少焊接机器人的移动。该释放机构允许消除由焊枪常规进行的若干移动以在常规彼此间隔的两个解锁位置之间移动，以便从焊枪移除每个电极帽。利用单次移动，焊枪达到本发明的机构，其中，两个电极帽可被同时解锁和移除，或者在任何情况下，都不需要焊枪移动。
凹部的布置防止向不需要夹紧力的电极帽施加高夹紧力。这将防止对圆锥电极帽保持器的接合处的损坏，降低电极帽的锥形适配变得无效以及在焊枪工作时帽可从电极帽保持器脱落并保持焊接至金属板的风险。
附图说明
现在将描述根据本发明的释放机构的几个优选但并非限制性实施方式的结构和功能特征。参考附图，其中：
图1是根据本发明的实施方式的释放机构的立体图；
图2是图1的机构的侧视图；
图3是图1的释放机构的局部剖开的立体图；
图4是作为图1的机构的部件的齿轮的立体图；
图5是图4的细节的放大图；
图6是图1的机构的内部部件的立体图；
图7是图6的部件的替代实施方式的立体图；
图8是图1的机构的齿轮构件的侧视图；
图9是根据图8中的箭头IX的视图；
图10是根据图8中的箭头X的视图；
图11是释放机构处于第一操作位置中的前视图；
图12是图11的细节的放大图；
图13是图11的机构处于第二操作位置中的前视图；
图14是作为图1的机构的部件的齿轮构件的替代实施方式的侧视图；
图15是根据图14中的箭头XV的视图；
图16是根据图14中的箭头XVI的视图；
图17是包括图6的部件的释放机构的分解图；以及
图18是包括图7的部件的释放机构的分解图。
具体实施方式
初始参考图1，总体指定为10的解锁或释放机构包括限定中心旋转轴线x的可旋转构件11。可旋转构件11(在该实例中为齿轮构件)通过一对轴承13、14相对于固定支架12以可旋转方式围绕轴线x可安装。
可旋转构件11形成套筒部分18以及在相对于套筒18的相对端部的横向中间平面中垂直于旋转轴线x延伸的圆形凸缘15。圆形凸缘15可设置径向外周齿16。在该背景中，关于位置和方位的术语和表述，诸如“偏心”、“圆周”、“径向”、“轴向”、“内部”和“外部”是参考可旋转构件11的旋转轴线x的。
大致为柱形管状的套筒部分18具有内部腔体19，该内腔具有轴向延伸内柱形壁，在该内柱形壁中，形成两组轴向间隔的偏心凹口或凹部20、21。每组凹口包括通过柱形部分22彼此间隔的多个偏心凹口(在该实例中，三个)。凹口20、21均具有相应轴向延伸弯曲壁20c、21c，该轴向延伸弯曲壁具有相对于旋转轴线x偏心的轮廓。此外，每一组凹口位于与旋转轴线x垂直的相同的径向或横向延伸的几何平面上。
有利地，腔体19是轴向通腔，该轴向通腔在套筒部分18的两个轴向相对表面18a、18b上打开，在图9和图10中可见。
每一系列的凹部或凹口在相同周向方向上具有渐进增加的深度和曲率。
因此，每个凹口提供与第一柱形部分22相邻的较浅(即，更接近x轴)且较不弯曲的第一端20a、21a，以及与第二柱形部分22相邻的较深的(即，更远离x轴)且较弯曲的第二端20b、21b，该第二柱形部分相邻第一柱形部分且与第一柱形部分圆周有间隔。
换言之，在沿着腔体19内部的周向方向上，在每组凹口的高度处，设置具有更大曲率的、由柱形表面22分离的更偏心的凹入表面的交替序列，该柱形表面较不偏心且具有更小曲率，即，更接近可旋转构件11的中心旋转轴线x。
保持架23以一定量的径向间隙接收在腔体19中，该保持架适于保持同样彼此间隔的两组滚动元件24、25(在该实例中为滚柱)。每个滚柱与凹部的壁相邻，部分地容纳在相应凹部20、21中。滚动元件24、25用作用于夹紧磨损电极帽的夹紧元件，并且将该电极帽从焊枪上的电极帽保持器(未示出)释放。
架23设置两个轴向间隔系列的凹槽26、27，每个凹槽适于保持与同一组的另一滚柱圆周间隔的相应滚柱。
在一个实施方式中，每个凹槽具有径向邻接表面28，该径向邻接表面防止滚柱与同一释放机构的其他滚柱接触。
在本文所示的实施方式中，两组凹槽形成在两个相应的轴向弧形壁之间。凹槽的径向厚度或深度均小于滚柱的直径。在图6的实施方式中，一组凹槽26相对于另一组凹槽27轴向地交错布置。在图7的实施方式中，一组凹槽26与另一组凹槽27轴向对准。图17和图18示出分别使用根据图6和图7的架的释放机构的分解图。为了轴向保持滚柱24、25，两个环形端盘29、31可例如，通过螺钉30或其他紧固件固定在套筒部分18的相对轴向端部处。
滚动元件的数量可改变。在本文所示的示例性实施方式中，示出两组滚动元件，每一组包括三个滚动元件。在其他实施方式中，可设置多于两组，和/或多于三个滚动元件可设置在一组或多组中。作为滚柱的替代，滚动元件可以是滚球。
为了从机器人(未示出)的焊枪移除一对磨损电极帽，机器人将在释放机构10的邻近区域中移动其自身焊枪。焊枪随后关闭，将来自轴向相对侧的两个电极帽引入腔体19中。在图11和图12中，两个电极帽中的从表面18a的一侧插入腔体19中的一个电极帽被指定为E。更具体地，电极帽插入到限定在滚柱24与架23之间的空间中。当电极帽进入腔体19时，电极帽使滚柱24朝向第一组凹部20的较深且较弯曲的端部20a周向地移动。同样情况发生在相对侧上，其中，另一电极帽从表面18b的一侧引入腔体19中，使得滚柱25朝向第二组凹部21的较深且较弯曲的端部21b周向地移动。
为了操作释放机构，可使用致动器(未示出)，诸如齿条和齿轮机构或者与齿16啮合并使得齿状可旋转构件11绕旋转轴线x旋转的齿轮。腔体19在由箭头A(图13)表示的旋转方向上的旋转引起滚柱24相对于腔体19的相对位移。释放机构从图11的角位置移动至图13的角位置。滚柱24从较深且更偏心的端部20b向凹口20的不太深且不太偏心的端部20a渐进移动，直至滚柱24保持径向夹紧在电极帽E的柱形侧表面与凹口20之间。通过可旋转构件11和腔体19的继续旋转，滚柱24夹紧电极E并且将其驱动以用于与可旋转构件11一起旋转。因此，焊枪(未示出)的电极与电极帽保持器之间的锥形适配或圆锥耦接被释放。
一旦枪已在机构10上关闭，则释放机构能够使得同一焊枪的两个电极帽释放，而不必进一步移动焊枪。
根据图8至图10所示的一个实施方式，焊枪的两个电极帽一次释放一个，分为两个后续步骤。图9中的箭头A表示可施加至可旋转构件11的旋转方向，以使得滚柱24夹紧在第一电极帽上并且随后使得该帽从焊枪的电极帽保持器松开。在图9中可见的侧面上，表示为A1的是第一组凹部20从较浅端部20a向较深端部20b变宽的周向方向。
在图9中可见的一侧上，可旋转构件11的旋转方向A与凹口20的扩大方向A1一致，然而在相对侧(图10)上，旋转方向A与周向方向A2不一致，根据该周向方向，第二组凹口21从较浅端部21a向较深端部21b变宽。换言之，第一组凹口20具有在相同的第一周向方向上渐进增加的深度和曲率，同时第二组凹口21具有在与第一周向方向相对的相同的第二周向方向上渐进增加的深度和曲率。由于该布置，当可旋转构件11在旋转方向A上旋转时，朝向凹口20的较浅端部20a引导第一组滚柱24，这使第一电极帽径向变紧。同时，第二组滚柱25将同时移动至凹部21的较深端部21b，而不会引起第二电极帽的旋转。如果可旋转构件在与旋转方向A相对的方向上旋转，则出现相反情况。因此，图8至图10的可旋转构件11在两个旋转方向中的任一个方向上的旋转将仅引起两个电极帽中的一个的夹紧以及此后的释放。为了解锁两个帽，必须首先在第一旋转方向上旋转并且随后在反向方向上旋转图8至图10的可旋转构件11。
两组凹口的上述相对方位允许在两个连续步骤中解锁安装在同一焊枪的两个相应电极帽保持器上的两个电极帽。这适用于在焊枪的相对臂上安装有强制耦接或圆锥耦接(锥形适配)的类型的电极帽保持器，并且也适用于螺纹安装(螺纹固定)至焊枪的电极帽保持器。在后者模式中，施加至可旋转构件的旋转将与焊枪的相应臂上的电极保持架的拧紧方向一致。施加的旋转将不引起从焊枪拧开电极帽保持器。
图14至图16所示的另一个实施方式允许在单个步骤中同时解锁通过紧密适配或锥形适配安装在焊枪的两个臂上的两个电极帽。所有凹部20和21(第一组中的两个和第二组中的两个)具有在同一个周向方向上渐进增加的深度和曲率。
图15中的箭头A表示当施加至可旋转构件11时引起滚柱24夹紧在第一电极帽上并且随后该帽从焊枪的支撑柄释放的旋转方向。在图14中可见的侧面上，表示为A1的是第一组凹部20从较浅端部20a向较深端部20b变宽的周向方向。在图14中可见的侧面上，可旋转构件11的旋转方向A与凹口20的扩大方向A1一致。另外，在相对侧(图16)上，旋转方向A与第二组凹口21从较浅端部21a向较深端部21b扩大的周向方向A2一致。由于该布置，当可旋转构件11在旋转方向A上旋转时，第一组滚柱24以及第二组滚柱25都朝向凹口20、21的较浅端部20a、21a移动，由此使两个电极帽径向变紧。如果可旋转构件11在与旋转方向A相反的方向上旋转，则第一组滚柱24和第二组滚柱25都将朝向凹口20、21的较深端部20b、21b移动，而不会使电极帽变紧并且不会使它们旋转。
因此，根据图14至图16，可通过仅在两个可能旋转方向的一个方向上旋转可旋转构件11来完成两个电极帽的变紧。
图14至图16的实施方式提供两组凹口，该两组凹口具有在相同的周向旋转方向上增加的曲率和深度。该实施方式适用于从安装有向焊枪的臂的锥形适配或紧密适配的电极帽保持器释放两个电极帽。该实施方式不适用于螺纹安装至焊枪的电极帽保持器，由于两个空间在相同方向上的同时旋转将从焊枪的臂中拧开电极帽保持器中的一个。
在解锁之后，电极帽由于重力落入容器中。
将理解，释放机构是自适应的。如已知的，释放电极帽所需的扭矩根据组装过程中施加的封闭力以及在电极帽保持器的电极帽与圆锥柄之间的接合处所实现的氧化程度随时变化。该释放机构适用于径向夹紧力与所需的解锁扭矩大致成比例的每种电极帽。因此，高夹紧力将仅施加至需要高解锁扭矩的电极帽。安装有中等力或非氧化物(不生锈)的电极帽可通过施加中等径向夹紧力来解锁。这防止大部分电极帽被施加过高的径向夹紧力，其可损坏电极帽载体的圆锥接合面的表面。因为利用本公开的释放机构，焊接机器人仅需要执行沿着x轴的移动以将帽同轴引入释放机构内，所以编程次数和焊接机器人的所需移动减少。不需要后续的、额外的旋转移动。最后，用于解锁两个电极帽的单个工作站降低了总体尺寸，并且使得机构在最便利的地点(例如加工装置附近)处更灵活地安装在焊接线中。
已描述了本发明的各种方面和实施方式。应理解，每个实施方式可与任意其他实施方式合并。例如，根据图8至图10或根据图14至图16所示的实施方式的可旋转构件11可与根据图6或图7的架一起使用。在其他实施方式中(未示出)，可旋转构件11可以是没有周边齿的轮，例如通过皮带或通过另一类型的驱动器驱动。在其他实施方式中(未示出)，可旋转构件可以是铰接至驱动连杆的杆。此外，本发明不限于所描述的实施方式，但是可在由所附权利要求限定的范围内变化。
Claims (10)
1.一种用于从点焊枪的一对电极帽保持器释放相应的一对电极帽的释放机构，所述释放机构包括：
可旋转构件(11)，所述可旋转构件能驱动以围绕轴线(x)旋转并且具有轴向延伸的通腔(19)，所述轴向延伸的通腔具有内柱形壁，在所述内柱形壁中形成有第一组凹口(20)以及与所述第一组凹口(20)轴向间隔开的第二组凹口(21)，每个凹口均具有弯曲轴向壁(20c、21c)，所述弯曲轴向壁具有相对于旋转轴线(x)的偏心轮廓，并且其中，每一组的所述凹口具有在相同周向方向上渐进增加的深度和曲率；
第一组夹紧滚动元件(24)和第二组夹紧滚动元件(25)，用于夹紧相应的第一电极帽和第二电极帽(E)，其中，每个滚动元件部分地容纳在相应的凹口(20、21)中。
2.根据权利要求1所述的释放机构，其中，每一组的所述凹口由柱形壁(22)的长度部分分开，每个凹口均具有与所述柱形壁(22)的一长度部分相邻的第一较浅且较不弯曲的端部(20a、21a)以及与所述柱形壁(22)的另一长度部分相邻的第二较深且较弯曲的端部(20b、21b)。
3.根据权利要求2所述的释放机构，其中，所述可旋转构件(11)能围绕所述旋转轴线选择性地到达两个角位置：
第一角位置，在所述第一角位置中，两组滚动元件中的至少一组的所述滚动元件(24、25)定位为与相应的凹口(20、21)的所述第二较深且较弯曲的端部(20b、21b)相邻，以便允许在所述至少一组的所述滚动元件之间引入由焊枪的电极帽保持器承载的电极帽(E)；以及
第二角位置，所述第二角位置相对于所述第一角位置被旋转，在所述第二角位置中，所述至少一组的所述滚动元件径向夹紧在所述电极帽与所述凹口的第一较浅且较不弯曲的端部(20a、21a)之间，由此所述可旋转构件(11)远离所述第一角位置的进一步旋转使得所述电极帽从所述焊枪的相应的电极帽保持器释放。
4.根据权利要求2或3所述的释放机构，其中，所述第一组凹口(20)具有在同一第一周向方向上渐进增加的深度和曲率，而所述第二组凹口(21)具有在与所述第一周向方向相对的同一第二周向方向上渐进增加的深度和曲率，由此所述滚动元件能围绕所述旋转轴线选择性地到达两个角位置：
第一角位置，在所述第一角位置中，两组滚动元件中的第一组滚动元件(24)定位为与相应的凹口(20)的第二较深且较弯曲的端部(20b)相邻，而第二组滚动元件(25)定位为与相应的凹口(21)的第一较浅且较不弯曲的端部(21a)相邻；以及
第二角位置，所述第二角位置相对于所述第一角位置被旋转，在所述第二角位置中，所述第一组滚动元件(24)定位为与相应的凹口(20)的第一较浅且较不弯曲的端部(20a)相邻，而所述第二组滚动元件(25)定位为与相应的凹口(21)的第二较深且较弯曲的端部(21b)相邻。
5.根据权利要求2或3所述的释放机构，其中，所有所述第一组凹口和所述第二组凹口(20、21)均具有在相同的单个周向方向上渐进增加的深度和曲率，由此所述可旋转构件能围绕所述旋转轴线选择性地到达两个角位置：
第一角位置，在所述第一角位置中，所述第一组滚动元件和所述第二组滚动元件中的所述滚动元件(24、25)定位为与相应的凹口(20、21)的第二较深且较弯曲的端部(20b、21b)相邻；以及
第二角位置，所述第二角位置相对于所述第一角位置被旋转，在所述第二角位置中，所述第一组滚动元件和所述第二组滚动元件中的所述滚动元件(24、25)定位为与相应的凹口(20、21)的第一较浅且较不弯曲的端部(20a、21a)相邻。
6.根据前述权利要求中一项或多项所述的释放机构，所述释放机构包括保持架(23)，所述保持架以一径向间隙容纳在所述通腔(19)中，所述保持架(23)具有两组轴向间隔开的凹槽(26，27)，每个所述凹槽保持一个所述滚动元件(24、25)，该一个所述滚动元件与同一组的其他滚动元件周向间隔并部分地容纳在相应的凹口(20、21)中。
7.根据权利要求6所述的释放机构，其中，一组的所述凹槽(26)相对于另一组的所述凹槽(27)轴向地交错布置。
8.根据权利要求6所述的释放机构，其中，一组的所述凹槽(26)与另一组的所述凹槽(27)轴向对准。
9.根据前述权利要求中任一项所述的释放机构，其中，所述夹紧滚动元件(24、25)是滚柱。
10.根据前述权利要求中任一项所述的释放机构，其中，所述可旋转构件(11)包括：
中心套筒部分(18)，提供轴向延伸的内腔(19)以及两个轴向相对表面(18a、18b)，所述内腔(19)在所述两个轴向相对表面上敞开，
圆形凸缘(15)，从所述套筒部分(18)径向向外延伸，以及
径向外表面(16)，形成在所述圆形凸缘(15)上，以用于接合用于引起所述可旋转构件(11)围绕所述旋转轴线(x)的旋转的致动装置。
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