CN108326406A - 防爆灯保护罩的半自动焊接设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于防爆用具制造设备技术领域，涉及一种防爆灯保护罩的制造设备，具体涉及一种防爆灯保护罩的半自动焊接设备，人工在曲面撑板组件上安装纵筋，胎具组件自动旋转，曲面撑板组件朝向操作者，人工安装钢圈，通过钢圈定位槽定位，曲线槽圆盘同时拨动七个拨动圆销，七个胎具组件自动撑开固定，公转伺服电机驱动变换工位，压紧气缸自动升降摆动到位，高压电极压紧纵筋与钢圈的交叉点，通电点焊，自动交换各个交叉点的位置和点焊，七个胎具组件自动合起来，人工取下成品。本发明提高焊接效率和外形尺寸精度，节省人工，避免招聘电焊工，减少工资成本，减小用工压力。

Description

防爆灯保护罩的半自动焊接设备

技术领域

本发明属于防爆用具制造设备技术领域，涉及一种防爆灯保护罩的制造设备，具体涉及一种防爆灯保护罩的半自动焊接设备。

背景技术

防爆灯是指用于可燃性气体和粉尘存在的危险场所，能防止灯内部可能产生的电弧、火花和高温引燃周围环境里的可燃性气体和粉尘，从而达到防爆要求的灯具。为了在施工中防止误碰到防爆灯的发光管，往往在发光管的外围设置一个防爆灯保护罩，防爆灯保护罩包括纵筋一、纵筋二、纵筋三、纵筋四、纵筋五、纵筋六和纵筋七共七个钢丝做成的纵筋与钢圈一、钢圈二、钢圈三、钢圈四和钢圈五共五个钢丝做成的钢圈；钢圈一的直径最小，钢圈五的直径最大，五个钢圈的直径依次增大，钢圈一在最上部，从上向下依次排列；纵筋一、纵筋二、纵筋三、纵筋四、纵筋五、纵筋六和纵筋七弯折成椭圆弧的一段，七个纵筋都竖向放置，圆形阵列，与五个钢圈依次交叉，交叉点处焊接，纵筋在里，钢圈在外，共同围笼成椭球面的一半。

传统制造防爆灯保护罩的方法一般都是全手工制造，人工布局各个纵筋和钢圈的位置，人工使用小电流的焊枪焊接，加工的速度很慢，布局的位置精度较差，做出的防爆灯保护罩外形不美观，有的安装成装配体后，防爆灯保护罩的一侧与发光管靠在一起，另一边离得较远，如果有其它设备不小心误碰在防爆灯保护罩上，防爆灯保护罩有很小的变形就挤在发光管上了，就有可能造成发光管破坏，存在较大的安全隐患。

随着社会的发展，人们越来越注重职业健康，越来越少的年轻人不愿再从事电焊工作，因为手工电焊的烟气对人身体有害，这就造成电焊工的薪资越来越高，招聘越来越困难，给用工企业造成很大的用工压力。

发明内容

本发明的目的在于改进现有技术的不足之处，提供一种。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种防爆灯保护罩的半自动焊接设备，包括六个胎具组件、转盘底座组件、回转支承、大转盘、两个钢圈托组件、电极组件、电极升降架和焊接电源；

六个胎具组件包括I号胎具、II号胎具、III号胎具、IV号胎具、V号胎具和VI号胎具；六个胎具组件具有相同的形状结构和不同的工位位置；

胎具组件包括七个曲面撑板组件、曲线槽圆盘、行星轮、径向槽圆盘、小齿轮、分合伺服电机、轴承和自转伺服电机；七个曲面撑板组件分别是曲面撑板组件一、曲面撑板组件二、曲面撑板组件三、曲面撑板组件四、曲面撑板组件五、曲面撑板组件六和曲面撑板组件七；

每个曲面撑板组件都包括一个曲面撑板；曲面撑板组件一包括五个钢圈定位块、曲面撑板一、四个纵筋铜卡、纵筋端定位块、拨动圆销和T型榫；曲面撑板一上具有外曲面，外曲面的轮廓线形状和纵筋的椭圆弧的形状相吻合，四个纵筋铜卡从上到下排列固定在外曲面上，纵筋铜卡具有良好的导电性能和良好的弹性性能，能牢固地把纵筋卡住并能向纵筋导电；纵筋端定位块固定安装在外曲面上最下面一个纵筋铜卡的下部；五个钢圈定位块分别是钢圈一定位块、钢圈二定位块、钢圈三定位块、钢圈四定位块和钢圈五定位块，五个钢圈定位块从上到下排列固定在外曲面上，最上面是钢圈一定位块，最下面是钢圈五定位块；拨动圆销是圆柱形，竖直设置，拨动圆销的上端和曲面撑板一的下端固定连接，拨动圆销的下端和T型榫的上表面固定连接；五个钢圈定位块都设有钢圈定位槽；七个曲面撑板组件具有相同的结构尺寸和不同的安装位置，其余六个曲面撑板组件的结构不再重复描述；

曲线槽圆盘是片状，曲线槽圆盘的边缘包括不完整的曲线槽盘外圆柱面和不完全齿轮，曲线槽盘外圆柱面和不完全齿轮同轴心线；曲线槽圆盘上沿圆周方向均匀地分布有七个曲线槽，曲线槽是圆弧曲线形，其中一端距离曲线槽盘外圆柱面的轴心线较远，另一端距离曲线槽盘外圆柱面的轴心线较近；

径向槽圆盘包括径向槽盘体和径向槽盘中轴；径向槽盘体是圆盘形，径向槽盘中轴固定连接在径向槽盘体的下部，径向槽盘体和径向槽盘中轴同轴心线且轴心线竖直设置，径向槽盘中轴的下端设置有自转伺服电机安装孔，径向槽盘体上设置有七个T型槽，T型槽沿径向槽盘体的半径方向设置，沿圆周方向均匀布置在径向槽盘体轴心线的周围；径向槽盘中轴的外部设有径向槽外圆柱面；径向槽盘体的边缘上设置有三个行星轮安装孔，三个行星轮安装孔沿圆周方向均匀布置在径向槽盘体轴心线的周围；径向槽盘体上设置有分合伺服电机安装孔；

行星轮组件包括槽轮和槽轮轴；槽轮和槽轮轴通过转动副相连；槽轮包括槽底圆柱面和两个槽沿内侧面，两个槽沿内侧面和槽底圆柱面的轴心线垂直，两个槽沿内侧面和槽底圆柱面组成槽轮的槽形；槽轮轴和行星轮安装孔配合使槽轮轴和径向槽盘体固定连接，槽底圆柱面和曲线槽盘外圆柱面的位置相切，两个槽沿内侧面和曲线槽圆盘的上下两面配合，即曲线槽圆盘和径向槽圆盘是通过转动副相连；

分合伺服电机的外壳法兰通过分合伺服电机安装孔与径向槽盘体固定连接，分合伺服电机的输出轴和小齿轮固定连接，小齿轮和不完全齿轮啮合；

T型榫和T型槽配合组成移动副，拨动圆销和曲线槽组成路径是圆弧曲线形的运动副；

自转伺服电机的输出轴与自转伺服电机安装孔固定连接；

大转盘是圆环形，中间有避让孔，大转盘上设有六个胎具安装孔，六个胎具安装孔绕大转盘的轴心线均匀圆形阵列分布；I号胎具、II号胎具、III号胎具、IV号胎具、V号胎具和VI号胎具在俯视图中按顺时针排列，分别通过轴承与六个胎具安装孔配合组成转动副；自转伺服电机的外壳法兰与大转盘固定连接；

回转支承的外圈带有圆柱齿轮外齿，即化学工业出版社出版、成大先主编的第五版《机械设计手册》第2卷第7-481页中所描述的传动型式为渐开线圆柱齿轮外齿啮合的回转支承；回转支承的外圈与大转盘固定连接；

转盘底座组件包括公转伺服电机、大齿轮和转盘底座；转盘底座组件的上端与回转支承的内圈固定连接，转盘底座的下端与工厂厂房的地面固定连接，公转伺服电机的外壳法兰与转盘底座固定连接，大齿轮与公转伺服电机的输出轴固定连接，大齿轮与回转支承的外圈的圆柱齿轮外齿啮合；

钢圈托组件包括钢圈托固定板和五个钢圈托组件，五个钢圈托组件分别是钢圈托组件一、钢圈托组件二、钢圈托组件三、钢圈托组件四和钢圈托组件五，五个钢圈托组件具有相同的结构；钢圈托组件一包括钢圈托一、定位销一和定位弹簧一，钢圈托一包括一个长条形的杆，长条形杆的一端固定连接钢圈托圆弧槽一，另一端设置定位孔一，中部设置摆动铰孔一；钢圈托固定板上设有弹簧室孔一和钢圈托铰链轴一，通过钢圈托铰链轴一与摆动铰孔一的配合使钢圈托一与钢圈托固定板组成铰链连接；弹簧室孔一是盲孔，定位销一的一端有定位球头，定位销一的圆柱面与弹簧室孔一配合，定位弹簧一一端压紧盲孔的底端，另一端压紧定位销一没有定位球头的一端，定位销一有定位球头的一端嵌进定位孔一，从而使钢圈托一处于预期的角度位置，当有外力迫使钢圈托一绕钢圈托铰链轴一摆动时，定位孔一脱离定位销一的定位球头而成自由摆动的状态，由于钢圈托圆弧槽一比较重，一般是钢圈托圆弧槽一下垂；两个钢圈托组件布置在胎具组件的两侧，其中一侧的钢圈托组件离大转盘的轴心线较近，通过支架透过避让孔与转盘底座组件的上表面固定连接，另一侧的钢圈托组件离大转盘的轴心线较远，另一侧的钢圈托组件通过支架与工厂厂房的地面固定连接，在胎具组件旋转经过钢圈托固定板的中间空间时，中间的空间足够大，胎具组件不会受到阻碍；处于定位球头嵌进定位孔一状态的两个钢圈托一的钢圈托圆弧槽一具有相同的高度，钢圈一正好同时嵌合在两个钢圈托圆弧槽一中并处于平衡状态，钢圈一与钢圈托圆弧槽一的形状正好吻合；其它的钢圈托组件和钢圈托组件一具有相同的结构；

电极组件包括电极组件支架、滑块、升降伺服电机、升降齿轮、压紧气缸、绝缘套、高压电极和摆动伺服电机；滑块和升降伺服电机的外壳法兰分别与电极组件支架固定连接，升降伺服电机的输出轴与升降齿轮固定连接；压紧气缸包括压紧气缸体、活塞杆末端板和压紧气缸销轴，压紧气缸销轴与压紧气缸体固定连接，压紧气缸销轴与压紧气缸的活塞运动的方向垂直，压紧气缸销轴与电极组件支架组成铰链；绝缘套与活塞杆末端板固定连接，高压电极与绝缘套固定连接，高压电极与活塞杆末端板不接触、不导通电流；摆动伺服电机的外壳法兰与电极组件支架固定连接，摆动伺服电机的输出轴与压紧气缸销轴固定连接，摆动伺服电机的输出轴转动，通过压紧气缸销轴带动压紧气缸体摆动；

电极升降架包括升降导轨、升降齿条和升降支架；升降导轨和升降齿条分别固定在升降支架上，升降导轨倾斜设置，上端离大转盘的轴心线较近，下端离大转盘的轴心线较远；滑块与升降导轨组成直线导轨副，升降齿轮与升降齿条啮合；

按照胎具组件与钢圈托组件和电极组件所处的相对位置区分，胎具组件共有六个工位，离电极组件最近的是I号工位，在俯视图中按顺时针排列后面依次是II号工位、III号工位、IV号工位、V号工位和VI号工位，处于两个钢圈托组件之间的是IV号工位；

曲面撑板与焊接电源的低电压接线端子通过导线电连接，高压电极57与焊接电源的高电压接线端子通过导线电连接。

胎具组件在I号工位焊接，在II号工位脱模，在III号工位装配七个纵筋，在IV号工位装配五个钢圈，在V号工位和VI号工位等待焊接，本发明的具体工作过程如下所述。

1)I号胎具在III号工位人工装配七个纵筋。在面向操作者的曲面撑板组件一上安装纵筋一，纵筋一的下端靠紧纵筋端定位块，纵筋一牢固地卡入四个纵筋铜卡，纵筋与外曲面充分吻合，完成纵筋一的装配后，自转伺服电机通电，其输出轴旋转(360÷7)度即51.43度，曲面撑板组件二旋转至面向操作者的位置，一直重复以上步骤直到完成七个纵筋的装配。

2)公转伺服电机通电其输出轴旋转，通过大齿轮和回转支承的外圈的圆柱齿轮外齿带动大转盘旋转，I号胎具顺时针旋转至IV号工位，位于两个钢圈托组件的中间。

3)人工装配五个钢圈。先装配最下面的钢圈五，然后向上依次装配钢圈四、钢圈三、钢圈二和钢圈一；装配的过程相同，钢圈都是从胎具组件的上部向下移动套在外围，以装配钢圈一为例进行详细说明，把钢圈一从胎具组件的上部向下移动先放到大体接近预期的空间位置，摆动钢圈托一，使定位销一的球头嵌进定位孔一，从而使钢圈托一处于预期的角度位置，处于定位状态的两个钢圈托一的钢圈托圆弧槽一具有相同的高度，钢圈一正好同时嵌合在两个钢圈托圆弧槽一中，形状正好相吻合并处于平衡状态；装配完成后五个钢圈都水平放置，都同轴心线，此时与纵筋不接触。

4)分合伺服电机通电其输出轴旋转，通过小齿轮带动曲线槽圆盘，曲线槽圆盘通过曲线槽同时拨动七个拨动圆销，七个胎具组件沿T型槽由距离曲线槽盘外圆柱面的轴心线较近的一端平移到较远的一端，五个钢圈分别嵌入钢圈定位块上的钢圈定位槽，以钢圈一为例进行说明，七个曲面撑板上的钢圈一定位块上的钢圈定位槽围成圆形同步沿半径方向向外撑，直到钢圈一同时嵌入钢圈定位槽并牢牢地固定住，此时七个纵筋和五个钢圈围成经纬交织的网状，在交叉点处纵筋和钢圈正好接触。

5)公转伺服电机通电其输出轴旋转，通过大齿轮和回转支承的外圈的圆柱齿轮外齿带动大转盘旋转，I号胎具顺时针旋转脱离IV号工位，因为五个钢圈都被钢圈定位槽牢牢地固定住，所以会随着胎具组件绕大转盘的轴心线旋转，以钢圈一脱离钢圈托一为例进行说明，钢圈一随着I号胎具水平地绕大转盘的轴心线旋转，对钢圈托圆弧槽一的槽底施加水平切向推力，水平切向推力在垂直于钢圈托铰链轴一方向上也有分量，所以能推动钢圈托圆弧槽一绕钢圈托铰链轴一转动，定位孔一小距离推动定位销一的球头，定位销一压缩定位弹簧一，从而使钢圈托一脱离定位销一而成自由状态，有钢圈托圆弧槽一的一端较重会下垂，钢圈托圆弧槽一不会阻碍钢圈一移动。

6)I号胎具在V号工位和VI号工位的作用是等待移动到下一个工位。

7)公转伺服电机通电带动I号胎具到I号工位，升降伺服电机通电，其输出轴旋转，通过升降齿轮-升降齿条的组合驱动电极组件上升到合适的位置，摆动伺服电机通电其输出轴旋转，通过压紧气缸销轴带动压紧气缸摆动的合适的角度，这时曲面撑板组件一朝向压紧气缸，压紧气缸通入压缩空气，活塞杆末端板向前伸出，带动高压电极压紧纵筋一与钢圈一交叉点位置，以保证纵筋一与钢圈一可靠接触，然后焊接电源供电，电流流向为：焊接电源高压接线端子->高压电极->钢圈一->纵筋一->曲面撑板一->焊接电源低压接线端子，形成一个导电回路，在纵筋一与钢圈一的接触面上有较大的电阻，生成大量热量，形成局部高温，并能使纵筋一与钢圈一接触面上的材料局部融化，融化的材料相互融合，然后切断电流保持压紧气缸的压力，不再产生热量温度下降，融化的金属冷凝，纵筋一与钢圈一就牢牢地焊接在一起，活塞杆末端板带动高压电极向后缩回离开钢圈一。

8)自转伺服电机通电旋转51.43度，曲面撑板组件二朝向压紧气缸，电极组件重复7)中的步骤，完成纵筋二与钢圈一交叉点的焊接，依次类推，直到完成七个纵筋与钢圈一共七个交叉点的焊接。

9)升降伺服电机通电，其输出轴旋转，通过升降齿轮-升降齿条的组合驱动电极组件下降到合适的位置，摆动伺服电机通电其输出轴旋转，通过压紧气缸销轴带动压紧气缸摆动的合适的角度，这时曲面撑板组件七朝向压紧气缸，压紧气缸通入压缩空气，活塞杆末端板向前伸出，带动高压电极压在纵筋七与钢圈二交叉点位置，这样能保证纵筋七与钢圈二可靠接触，然后焊接电源供电，电流流向为：焊接电源高压接线端子->高压电极->钢圈二->纵筋七->曲面撑板二->焊接电源低压接线端子，形成一个导电回路，在纵筋七与钢圈二的接触面上有较大的电阻，生成大量热量，形成局部高温，并能使纵筋七与钢圈二接触部位的材料局部融化，融化的材料相互融合，然后切断电流保持压紧气缸的压力，停止产生热量后温度下降，融化的金属冷凝，纵筋七与钢圈二就焊接在一起，活塞杆末端板带动高压电极向后缩回离开钢圈二。

10)自转伺服电机通电反向旋转51.43度，曲面撑板组件六朝向压紧气缸，电极组件重复9)中的步骤，完成纵筋六与钢圈二交叉点的焊接，依次类推，直到完成七个纵筋与钢圈二共七个交叉点的焊接。注意，步骤10中自转伺服电机的旋转方向和8)中相反，是因为胎具组件上有连接的电线，不能朝一个方向连续转动，那样会把电线拧断，所以朝一个方向累积旋转(360×6÷7)度，即308.57度，然后需要反向旋转，旋转这样的角度电线还是能够承受的。

11)重复步骤)08)至10)完成所有的纵筋与钢圈的交叉点的焊接。

12)公转伺服电机通电其输出轴旋转，通过大齿轮和回转支承的外圈的圆柱齿轮外齿带动大转盘旋转，I号胎具顺时针旋转至II号工位，分合伺服电机通电其输出轴旋转，通过小齿轮带动曲线槽圆盘，曲线槽圆盘通过七个曲线槽同时拨动七个拨动圆销，七个曲面撑板组件一沿T型槽由距离曲线槽盘外圆柱面的轴心线较远的一端平移到较近的一端，钢圈定位槽分别离开五个钢圈，纵筋铜卡分别离开纵筋，由人工把已经焊好的防爆灯保护罩从I号胎具的上端取下。

13)公转伺服电机通电其输出轴旋转，通过大齿轮和回转支承的外圈的圆柱齿轮外齿带动大转盘反向旋转300度到达III号工位，然后再重复步骤1)，进入下一个防爆灯保护罩7的工作循环。注，大转盘3每旋转到300度时，下一步再旋转60度就到下一个工位，这时并不是向后旋转60度，而是反向旋转300度，同样能到下一个工位，这样做的目的是防止电线过度扭转而受到破坏。其它五个胎具组件1的工作过程和I号胎具的相同，不再重复描述。

本发明的有益效果：提高焊接效率和外形尺寸精度，节省人工，避免招聘电焊工，只需要普通工人代替就可以工作，减少工资成本，减小用工压力。

附图说明

图1是本发明实施例的三维结构示意图；

图2是本发明实施例的正视图，电极组件5升高到最高位焊接钢圈一721与纵筋交叉点的状况；

图3是本发明实施例的正视图，电极组件5下降到最低位焊接钢圈五725与纵筋交叉点的状况；

图4是图2中A向视图；

图5是图4中沿B-B线的剖视图；

图6是胎具组件1的正视图；

图7是图6中C向视图；

图8是图7中沿D-D线的剖视图；

图9是曲面撑板组件一111的三维结构示意图；

图10是曲线槽圆盘12的三维结构示意图；

图11是行星轮组件13的三维结构示意图；

图12是径向槽圆盘14第一视角的三维结构局部剖视示意图；

图13是径向槽圆盘14第二视角的三维结构局部剖视示意图；

图14是转盘底座组件2-大转盘3-钢圈托组件4组合体的正视图；

图15是图14中E向视图；

图16是图14中沿F-F线的剖视图；

图17是钢圈一721正好同时嵌合在两个钢圈托圆弧槽一4113中的三维结构示意图；

图18是电极组件5的三维结构示意图；

图19是防爆灯保护罩7的三维结构示意图；

图中所示：1.胎具组件；1I.I号胎具；1II.II号胎具；1III.III号胎具；1IV.IV号胎具；1V.V号胎具；1VI.VI.号胎具；111.曲面撑板组件一；1111.钢圈一定位块；1112.钢圈二定位块；1113.钢圈三定位块；1114.钢圈四定位块；1115.钢圈五定位块；1116.曲面撑板一；11161.外曲面；11162.纵筋铜卡；11163.纵筋端定位块；1117.钢圈定位槽；1118.拨动圆销；1119.T型榫；112.曲面撑板组件二；113.曲面撑板组件三；114.曲面撑板组件四；115.曲面撑板组件五；116.曲面撑板组件六；117.曲面撑板组件七；12.曲线槽圆盘；122.曲线槽盘外圆柱面；123.不完全齿轮；124.曲线槽；13.行星轮组件；131.槽轮；1311.槽底圆柱面；1312.槽沿内侧面；132.槽轮轴；14.径向槽圆盘；141.径向槽盘体；142.行星轮安装孔；143.分合伺服电机安装孔；144.T型槽；145.径向槽盘中轴；1452.径向槽外圆柱面；1453.自转伺服电机安装孔；16.小齿轮；17.分合伺服电机；18.轴承；19.自转伺服电机；2.转盘底座组件；22.公转伺服电机；23.大齿轮；24.转盘底座；3.大转盘；31.避让孔；3I.I号工位；3II.II号工位；3III.III号工位；3IV.IV号工位；3V.V号工位；3VI.VI.号工位；4.钢圈托组件；41.钢圈托组件一；411.钢圈托一；4111.定位孔一；4112.摆动铰孔一；4113.钢圈托圆弧槽一；413.定位销一；414.定位弹簧一；42.钢圈托组件二；43.钢圈托组件三；44.钢圈托组件四；45.钢圈托组件五；46.钢圈托固定板；4611.弹簧室孔一；4612.钢圈托铰链轴一；5.电极组件；51.电极组件支架；52.滑块；53.升降伺服电机；54.升降齿轮；55.压紧气缸；551.压紧气缸体；552.压紧气缸销轴；553.活塞杆末端板；56.绝缘套；57.高压电极；58.摆动伺服电机；6.电极升降架；61.升降导轨；62.升降齿条；63.升降支架；7.防爆灯保护罩；711.纵筋一；712.纵筋二；713.纵筋三；714.纵筋四；715.纵筋五；716.纵筋六；717.纵筋七；721.钢圈一；722.钢圈二；723.钢圈三；724.钢圈四；725.钢圈五；8.回转支承。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

实施例：参见图1至图19。

一种防爆灯保护罩的半自动焊接设备，包括六个胎具组件1、转盘底座组件2、回转支承8、大转盘3、两个钢圈托组件4、电极组件5、电极升降架6和焊接电源；

六个胎具组件1包括I号胎具 1I、II号胎具 1II、III号胎具 1III、IV号胎具 1IV、V号胎具 1V和VI号胎具 1VI；六个胎具组件1具有相同的形状结构和不同的工位位置；

胎具组件1包括七个曲面撑板组件、曲线槽圆盘12、行星轮13、径向槽圆盘14、小齿轮16、分合伺服电机17、轴承18和自转伺服电机19；

七个曲面撑板组件分别是曲面撑板组件一111、曲面撑板组件二112、曲面撑板组件三113、曲面撑板组件四114、曲面撑板组件五115、曲面撑板组件六116和曲面撑板组件七117，七个曲面撑板组件具有相同的结构尺寸和不同的安装位置；

每个曲面撑板组件都包括一个曲面撑板；曲面撑板组件一111包括五个钢圈定位块、曲面撑板一1116、四个纵筋铜卡1162、纵筋端定位块11163、拨动圆销1118和T型榫1119；曲面撑板一1116上具有外曲面11161，外曲面11161的轮廓线形状和纵筋的椭圆弧的形状相吻合，四个纵筋铜卡1162从上到下排列固定在外曲面11161上，纵筋铜卡1162具有良好的导电性能和良好的弹性性能，能牢固地把纵筋卡住并能向纵筋导电；纵筋端定位块11163固定安装在外曲面11161上最下面一个纵筋铜卡1162的下部；五个钢圈定位块分别是钢圈一定位块1111、钢圈二定位块1112、钢圈三定位块1113、钢圈四定位块1114和钢圈五定位块1115，五个钢圈定位块从上到下排列固定在外曲面11161上，最上面是钢圈一定位块1111，最下面是钢圈五定位块1115；拨动圆销1118是圆柱形，竖直设置，拨动圆销1118的上端和曲面撑板一1116的下端固定连接，拨动圆销1118的下端和T型榫1119的上表面固定连接；五个钢圈定位块都设有钢圈定位槽1117；七个曲面撑板组件具有相同的结构尺寸和不同的安装位置，其余六个曲面撑板组件的结构不再重复描述；

曲线槽圆盘12是片状，曲线槽圆盘12的边缘包括不完整的曲线槽盘外圆柱面122和不完全齿轮123，曲线槽盘外圆柱面122和不完全齿轮123同轴心线；曲线槽圆盘12上沿圆周方向均匀地分布有七个曲线槽124，曲线槽124是圆弧曲线形，其中一端距离曲线槽盘外圆柱面122的轴心线较远，另一端距离曲线槽盘外圆柱面122的轴心线较近；

径向槽圆盘14包括径向槽盘体141和径向槽盘中轴145；径向槽盘体141是圆盘形，径向槽盘中轴145固定连接在径向槽盘体141的下部，径向槽盘体141和径向槽盘中轴145同轴心线且轴心线竖直设置，径向槽盘中轴145的下端设置有自转伺服电机安装孔1453，径向槽盘体141上设置有七个T型槽144，T型槽144沿径向槽盘体141的半径方向设置，沿圆周方向均匀布置在径向槽盘体141轴心线的周围；径向槽盘中轴145的外部设有径向槽外圆柱面1452；径向槽盘体141的边缘上设置有三个行星轮安装孔142，三个行星轮安装孔142沿圆周方向均匀布置在径向槽盘体141轴心线的周围；径向槽盘体141上设置有分合伺服电机安装孔143；

行星轮组件13包括槽轮131和槽轮轴132；槽轮131和槽轮轴132通过转动副相连；槽轮131包括槽底圆柱面1311和两个槽沿内侧面1312，两个槽沿内侧面1312和槽底圆柱面1311的轴心线垂直，两个槽沿内侧面1312和槽底圆柱面1311组成槽轮131的槽形；槽轮轴132和行星轮安装孔142配合并固定连接，槽底圆柱面1311和曲线槽盘外圆柱面122的位置相切，两个槽沿内侧面1312和曲线槽圆盘12的上下两面配合，即曲线槽圆盘12和径向槽圆盘14是通过转动副相连；

分合伺服电机17的外壳法兰通过分合伺服电机安装孔143与径向槽盘体141固定连接，分合伺服电机17的输出轴和小齿轮16固定连接，小齿轮16和不完全齿轮123啮合；

T型榫1119和T型槽144配合组成移动副，拨动圆销1118和曲线槽124组成路径是圆弧曲线形的运动副；

自转伺服电机19的输出轴与自转伺服电机安装孔1453固定连接；

大转盘3是圆环形，中间有避让孔31，大转盘3上设有六个胎具安装孔，六个胎具安装孔绕大转盘3的轴心线均匀圆形阵列分布；I号胎具 1I、II号胎具 1II、III号胎具 1III、IV号胎具 1IV、V号胎具 1V和VI号胎具 1VI在俯视图中按顺时针排列分别通过轴承18与六个胎具安装孔配合组成转动副；自转伺服电机19的外壳法兰与大转盘3固定连接；

回转支承8的外圈带有圆柱齿轮外齿，即化学工业出版社出版、成大先主编的第五版《机械设计手册》第2卷第7-481页中所描述的传动型式为渐开线圆柱齿轮外齿啮合的回转支承；回转支承8的外圈与大转盘3固定连接；

转盘底座组件2包括公转伺服电机22、大齿轮23和转盘底座24；转盘底座组件2的上端与回转支承8的内圈固定连接，转盘底座24的下端与工厂厂房的地面固定连接，公转伺服电机22的外壳法兰与转盘底座24固定连接，大齿轮23与公转伺服电机22的输出轴固定连接，大齿轮23与回转支承8的外圈的圆柱齿轮外齿啮合；

钢圈托组件4包括钢圈托固定板46和五个钢圈托组件，五个钢圈托组件分别是钢圈托组件一41、钢圈托组件二42、钢圈托组件三43、钢圈托组件四44和钢圈托组件五45，五个钢圈托组件具有相同的结构；钢圈托组件一41包括钢圈托一411、定位销一413和定位弹簧一414，钢圈托一411包括一个长条形的杆，长条形杆的一端固定连接钢圈托圆弧槽一4113，另一端设置定位孔一4111，中部设置摆动铰孔一4112；钢圈托固定板46上设有弹簧室孔一4611和钢圈托铰链轴一4612，通过钢圈托铰链轴一4612与摆动铰孔一4112的配合使钢圈托一411与钢圈托固定板46组成铰链连接；弹簧室孔一4611是盲孔，定位销一413的一端有定位球头，定位销一413的圆柱面与弹簧室孔一4611配合，定位弹簧一414一端压紧盲孔的底端，另一端压紧定位销一413没有定位球头的一端，定位销一413有定位球头的一端嵌进定位孔一4111，从而使钢圈托一411处于预期的角度位置，当有外力迫使钢圈托一411绕钢圈托铰链轴一4612摆动时，定位孔一4111脱离定位销一413的定位球头而成自由摆动的状态，由于钢圈托圆弧槽一413比较重，一般是钢圈托圆弧槽一413下垂；两个钢圈托组件4布置在胎具组件1的两侧，其中一侧的钢圈托组件4离大转盘3的轴心线较近，通过支架透过避让孔31与转盘底座组件2的上表面固定连接，另一侧的钢圈托组件4离大转盘3的轴心线较远，另一侧的钢圈托组件4通过支架与工厂厂房的地面固定连接，在胎具组件1旋转经过钢圈托固定板46的中间空间时，中间的空间足够大，胎具组件1不会受到阻碍；处于定位状态的两个钢圈托一411的钢圈托圆弧槽一4113具有相同的高度，钢圈一721正好同时嵌合在两个钢圈托圆弧槽一4113中并处于平衡状态，钢圈一721与钢圈托圆弧槽一4113的形状正好吻合；其它的钢圈托组件具有相同的结构，这里不再重复描述；

电极组件5包括电极组件支架51、滑块52、升降伺服电机53、升降齿轮54、压紧气缸55、绝缘套56、高压电极57和摆动伺服电机58；滑块52和升降伺服电机53的外壳法兰分别与电极组件支架51固定连接，升降伺服电机53的输出轴与升降齿轮54固定连接；压紧气缸55包括压紧气缸体551、活塞杆末端板553和压紧气缸销轴552，压紧气缸销轴552与压紧气缸体551固定连接，压紧气缸销轴552与压紧气缸55活塞运动的方向垂直，压紧气缸销轴552与电极组件支架51组成铰链；绝缘套56与活塞杆末端板553固定连接，高压电极57与绝缘套56固定连接，高压电极57与活塞杆末端板553不接触、不导通电流；摆动伺服电机58的外壳法兰与电极组件支架51固定连接，摆动伺服电机58的输出轴与压紧气缸销轴552固定连接，摆动伺服电机58的输出轴转动，通过压紧气缸销轴552带动压紧气缸体551摆动；

电极升降架6包括升降导轨61、升降齿条62和升降支架63；升降导轨61和升降齿条62分别固定在升降支架63上，升降导轨61倾斜设置，上端离大转盘3的轴心线较近，下端离大转盘3的轴心线较远；滑块52与升降导轨61组成直线导轨副，升降齿轮54与升降齿条62啮合；

按照胎具组件1与钢圈托组件4和电极组件5所处的相对位置区分，胎具组件1共有六个工位，离电极组件5最近的是I号工位3I，在俯视图中按顺时针排列后面依次是II号工位3II、III号工位3III、IV号工位3IV、V号工位3V和VI号工位3VI，处于两个钢圈托组件4之间的是IV号工位3IV；

曲面撑板与焊接电源的低电压接线端子通过导线电连接，高压电极57与焊接电源的高电压接线端子通过导线电连接。

胎具组件1在I号工位3I焊接，在II号工位3II脱模，在III号工位3III装配七个纵筋，在IV号工位3IV装配五个钢圈，在V号工位3V和VI号工位3VI等待焊接，本实施例的具体工作过程如下所述。

1)I号胎具 1I在III号工位3III人工装配七个纵筋。在面向操作者的曲面撑板组件一111上安装纵筋一711，纵筋一711的下端靠紧纵筋端定位块11163，纵筋一711牢固地卡入纵筋铜卡11162，纵筋与外曲面11161充分吻合，完成纵筋一711的装配后，自转伺服电机19通电，其输出轴旋转(360÷7)度即51.43度，曲面撑板组件二112旋转至面向操作者的位置，一直重复以上步骤直到完成七个纵筋的装配。

2)公转伺服电机22通电其输出轴旋转，通过大齿轮23和回转支承8的外圈的圆柱齿轮外齿带动大转盘3旋转，I号胎具 1I顺时针旋转至IV号工位3IV，位于两个钢圈托组件4的中间。

3)人工装配五个钢圈。先装配最下面的钢圈五725，然后向上依次装配钢圈四724、钢圈三723、钢圈二722和钢圈一721；装配的过程相同，钢圈都是从胎具组件1的上部向下移动套在外围，以装配钢圈一721为例进行说明，把钢圈一721从胎具组件1的上部向下移动先放到大体接近预期的空间位置，摆动钢圈托一411，使定位销一413的球头嵌进定位孔一4111，从而使钢圈托一411处于预期的角度位置，处于定位状态的两个钢圈托一411的钢圈托圆弧槽一4113具有相同的高度，钢圈一721正好同时嵌合在两个钢圈托圆弧槽一4113中，形状正好相吻合并处于平衡状态；装配完成后五个钢圈都水平放置，都同轴心线，此时与纵筋不接触。

4)分合伺服电机17通电其输出轴旋转，通过小齿轮16带动曲线槽圆盘12，曲线槽圆盘12通过曲线槽124同时拨动七个拨动圆销1118，七个胎具组件1沿T型槽144由距离曲线槽盘外圆柱面122的轴心线较近的一端平移到较远的一端，五个钢圈分别嵌入钢圈定位块上的钢圈定位槽1117，以钢圈一721为例进行说明，七个曲面撑板上的钢圈一定位块1111上的钢圈定位槽1117围成圆形同步向外撑，直到钢圈一721同时嵌入钢圈定位槽1117并牢牢地固定住，此时七个纵筋和五个钢圈围成经纬交织的网状，在交叉点处纵筋和钢圈正好接触。

5)公转伺服电机22通电其输出轴旋转，通过大齿轮23和回转支承8的外圈的圆柱齿轮外齿带动大转盘3旋转，I号胎具 1I顺时针旋转脱离IV号工位3IV，因为五个钢圈都被钢圈定位槽1117牢牢地固定住，所以会随着胎具组件1绕大转盘的轴心线旋转，以钢圈一721脱离钢圈托一411为例进行说明，钢圈一721随着I号胎具 1I水平地绕大转盘3的轴心线旋转，对钢圈托圆弧槽一4113的槽底施加水平切向推力，水平切向推力在垂直于钢圈托铰链轴一4612方向上也有分量，所以能推动钢圈托圆弧槽一4113绕钢圈托铰链轴一4612转动，定位孔一4111小距离推动定位销一413的球头，定位销一413压缩定位弹簧一414，从而使钢圈托一411脱离定位销一413而成自由状态，有钢圈托圆弧槽一4113的一端较重会下垂，钢圈托圆弧槽一4113不会阻碍钢圈一721移动。

6)I号胎具 1在V号工位3V和VI号工位3VI的作用是等待移动到下一个工位。

7)公转伺服电机22通电带动I号胎具 1到I号工位3I，升降伺服电机53通电，其输出轴旋转，通过升降齿轮54-升降齿条62的组合驱动电极组件5上升到合适的位置，摆动伺服电机58通电其输出轴旋转，通过压紧气缸销轴552带动压紧气缸55摆动的合适的角度，这时曲面撑板组件一111朝向压紧气缸55，压紧气缸55通入压缩空气，活塞杆末端板553向前伸出，带动高压电极57压紧纵筋一711与钢圈一721交叉点位置，以保证纵筋一711与钢圈一721可靠接触，然后焊接电源供电，电流流向为：焊接电源高压接线端子->高压电极57->钢圈一721->纵筋一711->曲面撑板一1116->焊接电源低压接线端子，形成一个导电回路，在纵筋一711与钢圈一721的接触面上有较大的电阻，生成大量热量，形成局部高温，并能使纵筋一711与钢圈一721接触面上的材料局部融化，融化的材料相互融合，然后切断电流保持压紧气缸55的压力，不再产生热量温度下降，融化的金属冷凝，纵筋一711与钢圈一721就牢牢地焊接在一起，活塞杆末端板553带动高压电极57向后缩回离开钢圈一721。

8)自转伺服电机19通电旋转51.43度，曲面撑板组件二112朝向压紧气缸55，电极组件5重复7)中的步骤，完成纵筋二712与钢圈一721交叉点的焊接，依次类推，直到完成七个纵筋与钢圈一721共七个交叉点的焊接。

9)升降伺服电机53通电，其输出轴旋转，通过升降齿轮54-升降齿条62的组合驱动电极组件5下降到合适的位置，摆动伺服电机58通电其输出轴旋转，通过压紧气缸销轴552带动压紧气缸55摆动的合适的角度，这时曲面撑板组件七117朝向压紧气缸55，压紧气缸55通入压缩空气，活塞杆末端板553向前伸出，带动高压电极57压在纵筋七717与钢圈二722交叉点位置，这样能保证纵筋七717与钢圈二722可靠接触，然后焊接电源供电，电流流向为：焊接电源高压接线端子->高压电极57->钢圈二722->纵筋七717->曲面撑板二->焊接电源低压接线端子，形成一个导电回路，在纵筋七717与钢圈二722的接触面上有较大的电阻，生成大量热量，形成局部高温，并能使纵筋七717与钢圈二722接触部位的材料局部融化，融化的材料相互融合，然后切断电流保持压紧气缸55的压力，停止产生热量后温度下降，融化的金属冷凝，纵筋七717与钢圈二722就焊接在一起，活塞杆末端板553带动高压电极57向后缩回离开钢圈二722。

10)自转伺服电机19通电反向旋转51.43度，曲面撑板组件六116朝向压紧气缸55，电极组件5重复9)中的步骤，完成纵筋六716与钢圈二722交叉点的焊接，依次类推，直到完成七个纵筋与钢圈二722共七个交叉点的焊接。注意，步骤10中自转伺服电机19的旋转方向和8)中相反，是因为胎具组件1上有连接的电线，不能朝一个方向连续转动，那样会把电线拧断，所以朝一个方向累积旋转(360×6÷7)度，即308.57度，然后需要反向旋转，旋转这样的角度电线还是能够承受的。

11)重复步骤)08)至10)完成所有的纵筋与钢圈的交叉点的焊接。

12)公转伺服电机22通电其输出轴旋转，通过大齿轮23和回转支承8的外圈的圆柱齿轮外齿带动大转盘3旋转，I号胎具 1I顺时针旋转至II号工位3II，分合伺服电机17通电其输出轴旋转，通过小齿轮16带动曲线槽圆盘12，曲线槽圆盘12通过七个曲线槽124同时拨动七个拨动圆销1118，七个曲面撑板组件一111沿T型槽144由距离曲线槽盘外圆柱面122的轴心线较远的一端平移到较近的一端，钢圈定位块上的钢圈定位槽1117分别离开五个钢圈，纵筋铜卡分别离开纵筋，由人工把已经焊好的防爆灯保护罩7从I号胎具1I的上端取下。

13)公转伺服电机22通电其输出轴旋转，通过大齿轮23和回转支承8的外圈的圆柱齿轮外齿带动大转盘3反向旋转300度到达III号工位3III，然后再重复步骤1)，进入下一个防爆灯保护罩7的工作循环。注，大转盘3每旋转到300度时，下一步再旋转60度就到下一个工位，这时并不是向后旋转60度，而是反向旋转300度，同样能到下一个工位，这样做的目的是防止电线过度扭转而受到破坏。

本实施例的有益效果：提高焊接效率和外形尺寸精度，节省人工，避免招聘电焊工，只需要普通工人代替就可以工作，减少工资成本，减小用工压力。

Claims (1)

1.一种防爆灯保护罩的半自动焊接设备，其特征在于，包括六个胎具组件、转盘底座组件、回转支承、大转盘、两个钢圈托组件、电极组件、电极升降架和焊接电源；

六个胎具组件包括I号胎具、II号胎具、III号胎具、IV号胎具、V号胎具和VI号胎具；六个胎具组件具有相同的形状结构和不同的工位位置；

胎具组件包括七个曲面撑板组件、曲线槽圆盘、行星轮、径向槽圆盘、小齿轮、分合伺服电机、轴承和自转伺服电机；七个曲面撑板组件分别是曲面撑板组件一、曲面撑板组件二、曲面撑板组件三、曲面撑板组件四、曲面撑板组件五、曲面撑板组件六和曲面撑板组件七；

每个曲面撑板组件都包括一个曲面撑板；曲面撑板组件一包括五个钢圈定位块、曲面撑板一、四个纵筋铜卡、纵筋端定位块、拨动圆销和T型榫；曲面撑板一上具有外曲面，外曲面的轮廓线形状和纵筋的椭圆弧的形状相吻合，四个纵筋铜卡从上到下排列固定在外曲面上；纵筋端定位块固定安装在外曲面上最下面一个纵筋铜卡的下部；五个钢圈定位块分别是钢圈一定位块、钢圈二定位块、钢圈三定位块、钢圈四定位块和钢圈五定位块，五个钢圈定位块从上到下排列固定在外曲面上，最上面是钢圈一定位块，最下面是钢圈五定位块；拨动圆销是圆柱形，竖直设置，拨动圆销的上端和曲面撑板一的下端固定连接，拨动圆销的下端和T型榫的上表面固定连接；五个钢圈定位块都设有钢圈定位槽；七个曲面撑板组件具有相同的结构尺寸和不同的安装位置；

曲线槽圆盘是片状，曲线槽圆盘的边缘包括不完整的曲线槽盘外圆柱面和不完全齿轮，曲线槽盘外圆柱面和不完全齿轮同轴心线；曲线槽圆盘上沿圆周方向均匀地分布有七个曲线槽，曲线槽是圆弧曲线形，其中一端距离曲线槽盘外圆柱面的轴心线较远，另一端距离曲线槽盘外圆柱面的轴心线较近；

径向槽圆盘包括径向槽盘体和径向槽盘中轴；径向槽盘体是圆盘形，径向槽盘中轴固定连接在径向槽盘体的下部，径向槽盘体和径向槽盘中轴同轴心线且轴心线竖直设置，径向槽盘中轴的下端设置有自转伺服电机安装孔，径向槽盘体上设置有七个T型槽，T型槽沿径向槽盘体的半径方向设置，沿圆周方向均匀布置在径向槽盘体轴心线的周围；径向槽盘中轴的外部设有径向槽外圆柱面；径向槽盘体的边缘上设置有三个行星轮安装孔，三个行星轮安装孔沿圆周方向均匀布置在径向槽盘体轴心线的周围；径向槽盘体上设置有分合伺服电机安装孔；

行星轮组件包括槽轮和槽轮轴；槽轮和槽轮轴通过转动副相连；槽轮包括槽底圆柱面和两个槽沿内侧面，两个槽沿内侧面和槽底圆柱面的轴心线垂直，两个槽沿内侧面和槽底圆柱面组成槽轮的槽形；槽轮轴和行星轮安装孔配合使槽轮轴和径向槽盘体固定连接，槽底圆柱面和曲线槽盘外圆柱面的位置相切，两个槽沿内侧面和曲线槽圆盘的上下两面配合，即曲线槽圆盘和径向槽圆盘是通过转动副相连；

分合伺服电机的外壳法兰通过分合伺服电机安装孔与径向槽盘体固定连接，分合伺服电机的输出轴和小齿轮固定连接，小齿轮和不完全齿轮啮合；

T型榫和T型槽配合组成移动副，拨动圆销和曲线槽组成路径是圆弧曲线形的运动副；

自转伺服电机的输出轴与自转伺服电机安装孔固定连接；

大转盘是圆环形，中间有避让孔，大转盘上设有六个胎具安装孔，六个胎具安装孔绕大转盘的轴心线均匀圆形阵列分布；I号胎具、II号胎具、III号胎具、IV号胎具、V号胎具和VI号胎具在俯视图中按顺时针排列，分别通过轴承与六个胎具安装孔配合组成转动副；自转伺服电机的外壳法兰与大转盘固定连接；

回转支承的外圈带有圆柱齿轮外齿；回转支承的外圈与大转盘固定连接；

转盘底座组件包括公转伺服电机、大齿轮和转盘底座；转盘底座组件的上端与回转支承的内圈固定连接，转盘底座的下端与工厂厂房的地面固定连接，公转伺服电机的外壳法兰与转盘底座固定连接，大齿轮与公转伺服电机的输出轴固定连接，大齿轮与回转支承的外圈的圆柱齿轮外齿啮合；

钢圈托组件包括钢圈托固定板和五个钢圈托组件，五个钢圈托组件分别是钢圈托组件一、钢圈托组件二、钢圈托组件三、钢圈托组件四和钢圈托组件五，五个钢圈托组件具有相同的结构；钢圈托组件一包括钢圈托一、定位销一和定位弹簧一，钢圈托一包括一个长条形的杆，长条形杆的一端固定连接钢圈托圆弧槽一，另一端设置定位孔一，中部设置摆动铰孔一；钢圈托固定板上设有弹簧室孔一和钢圈托铰链轴一，通过钢圈托铰链轴一与摆动铰孔一的配合使钢圈托一与钢圈托固定板组成铰链连接；弹簧室孔一是盲孔，定位销一的一端有定位球头，定位销一的圆柱面与弹簧室孔一配合，定位弹簧一一端压紧盲孔的底端，另一端压紧定位销一没有定位球头的一端，定位销一有定位球头的一端嵌进定位孔一，或者定位孔一脱离定位销一的定位球头而成自由摆动的状态；两个钢圈托组件布置在胎具组件的两侧，其中一侧的钢圈托组件离大转盘的轴心线较近，一侧的钢圈托组件通过支架透过避让孔与转盘底座组件的上表面固定连接，另一侧的钢圈托组件离大转盘的轴心线较远，另一侧的钢圈托组件通过支架与工厂厂房的地面固定连接；处于定位球头嵌进定位孔一状态的两个钢圈托一的钢圈托圆弧槽一具有相同的高度，钢圈一正好同时嵌合在两个钢圈托圆弧槽一中并处于平衡状态，钢圈一与钢圈托圆弧槽一的形状正好吻合；其它的钢圈托组件和钢圈托组件一具有相同的结构；

电极组件包括电极组件支架、滑块、升降伺服电机、升降齿轮、压紧气缸、绝缘套、高压电极和摆动伺服电机；滑块和升降伺服电机的外壳法兰分别与电极组件支架固定连接，升降伺服电机的输出轴与升降齿轮固定连接；压紧气缸包括压紧气缸体、活塞杆末端板和压紧气缸销轴，压紧气缸销轴与压紧气缸体固定连接，压紧气缸销轴与压紧气缸的活塞运动的方向垂直，压紧气缸销轴与电极组件支架组成铰链；绝缘套与活塞杆末端板固定连接，高压电极与绝缘套固定连接；摆动伺服电机的外壳法兰与电极组件支架固定连接，摆动伺服电机的输出轴与压紧气缸销轴固定连接，摆动伺服电机的输出轴转动，通过压紧气缸销轴带动压紧气缸体摆动；

电极升降架包括升降导轨、升降齿条和升降支架；升降导轨和升降齿条分别固定在升降支架上，升降导轨倾斜设置，上端离大转盘的轴心线较近，下端离大转盘的轴心线较远；滑块与升降导轨组成直线导轨副，升降齿轮与升降齿条啮合；

按照胎具组件与钢圈托组件和电极组件所处的相对位置区分，胎具组件共有六个工位，离电极组件最近的是I号工位，在俯视图中按顺时针排列后面依次是II号工位、III号工位、IV号工位、V号工位和VI号工位，处于两个钢圈托组件之间的是IV号工位；

曲面撑板与焊接电源的低电压接线端子通过导线电连接，高压电极57与焊接电源的高电压接线端子通过导线电连接。