CN112405437A - 一种电阻点焊自动焊钳用自动换帽机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电阻点焊自动焊钳用自动换帽机，卸旧电极帽机构包括以动力气缸(5)为动力源的动力机构和以阻尼气缸(16)为动力源的阻尼机构：所述动力气缸(5)和阻尼气缸(16)均固定安装在所述闭合壳体上表面固定安装的过渡板(1)的上表面上。本发明具有操作效率高、具有夹紧力自动补偿能力、可自适应调整卸帽扭矩回转平面等优点，两侧新电极帽同时装入过程中，也可通过电极帽在其装入位置的自适应调整，有效避免电极握杆锥面的损伤。

Description

一种电阻点焊自动焊钳用自动换帽机

技术领域

本发明属于点焊自动焊钳电极帽更换技术领域，涉及电阻点焊自动焊钳上电极帽自动拆卸与自动安装的专用设备，更具体地说是电阻点焊自动焊钳两侧机臂电极握杆锥面端部的旧电极帽自动拆卸与新电极帽自动装入的专用设备，尤其是一种一种电阻点焊自动焊钳用自动换帽机。

背景技术

电阻点焊时，焊钳两侧机臂电极握杆端部锥面上各安装有一个与之为锥孔配合自锁紧的电极帽，由其具体承担点焊过程中的焊接压力传递和向拟焊接部位的馈电。根据点焊工艺实施条件的不同，每副电极帽都存在一定的使用寿命周期；当每副电极帽可工作部分的剩余长度达到或接近规定的寿命极限时，生产上都要及时更换新电极帽，以避免后续点焊作业时因电极失效产生冷却水泄漏或无法施焊等现象的发生，对点焊生产作业产生负面影响。

已知技术的自动换帽机在生产使用过程中存在以下不足：

⑴卸旧电极帽时，旧电极帽卸不下的情况偶有发生。当生产线上出现旧电极帽卸不下的情况时，必须采取临时中断生产作业，转由人工更换新电极帽，或采取直接更换一台新换帽机的方式，或处理卸不下旧电极帽的故障原因，对有效生产作业时间构成浪费。

⑵卸旧电极帽时，即使每次仅拆卸焊钳一侧机臂电极握杆上的旧电极帽，也很难在机器人示教时通过目测将处于空间无参照基准的焊钳换帽姿态调整至使卸帽过程中的卸帽钳口扭矩回转平面与电极握杆锥面轴线垂直的最佳卸帽姿态；出现这类情况时，卸旧电极帽时产生的扭矩偏置分量会对电极握杆配合锥面产生定向和定点微量损伤；较多次数重复这类损伤，会使之后再装入的新电极帽内孔锥面与电极握杆端部锥面之间的配合锥面之间产生自锁不紧或自锁不严等现象，严重时或可造成已装入的新电极帽在点焊工艺过程中脱落或致冷却水渗漏等情况发生，不仅影响价值相对较高的电极握杆的使用寿命，对生产与作业环境也可能产生一定的负面影响。

⑶电极握杆锥面轴线在焊钳抵达新电极帽装入位置时，受机器人重复定位精度的影响，必然存在一定的三维偏置量，需要新电极帽在电极握杆锥面插入其内孔过程中具有一定的自适应调整能力，以避免新电极帽锥孔以卡滞状态装在电极握杆配合锥面上，对电极握杆上的配合锥面造成损伤，影响电极握杆的使用寿命，目前的换帽机的自适应调整能力略显不足。

⑷每次拆卸旧电极帽与装入新电极帽时，基本均采用机器人焊钳的每次动作，只完成一侧机臂上电极帽的拆旧或装新工作，工艺操作时间相对较长。换电极帽过程并无产出，每次换帽过程延长时间的日积月累，对以秒计算生产线生产节拍的产品生产而言，事实上对生产线的产出能力构成一定的负面影响。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供了一种操作效率高、具有夹紧力自动补偿能力、可自适应调整卸帽扭矩回转平面的电极帽自动卸帽技术，两侧新电极帽同时装入过程中，也可通过电极帽在其装入位置的自适应调整，有效避免电极握杆锥面的损伤，是一款夹紧力动态补偿、扭矩回转平面可自适应调整的自动换帽机。

本发明是关于电阻点焊工艺过程中，可适应于各类自动焊钳两侧机臂电极握杆锥面上旧电极帽同时拆卸和新电极帽同时装入的自动换帽机。增加缓冲限位装置后，本发明的自动换帽机同时可适用于各类手动焊钳两侧机臂电极握杆锥面上电极帽的自动卸帽过程与新电极帽装入过程。

本发明用于电阻点焊自动焊钳两侧机臂电极握杆锥面上、同时拆卸两旧电极帽与同时安装两新电极帽的自动换帽机，系根据已知技术中的不足之处，提出以下发明构思：

1.使用自动换帽机的最大意义在于：通过生产过程中每次拆卸旧电极帽与装入新电极帽过程中所节省时间的累积，相对提高生产过程中有效作业时间的比例，达到提高生产线产能的目的，采用两侧电极帽同时拆卸与同时装入方式是缩短换帽作业时间的有效手段，本发明自动换帽机须具有分别同时拆卸和同时安装两侧电极帽的能力。

2.生产中所用焊钳电极握杆配合锥面与电极帽内孔配合锥面之间必然存在一定的加工差异，加之电极握杆姿态在机器人调整时可能出现的倾角等因素的共同影响，必然增加电极帽与电极握杆配合锥面之间形成卡滞现象的几率，拆卸旧电极帽时的卸帽扭矩或钳口对电极帽的夹紧力必须满足此类情况出现时所需的钳口夹紧力和卸帽扭矩，本发明的电极夹紧力和卸帽扭矩对此须具有足够的满足和保证能力。

3.X型焊钳机臂两侧的电极握杆锥面轴线，在焊钳非闭合卸帽姿态下同时拆卸两侧电极帽时，传统卸帽钳口在卸旧电极帽过程中，会产生与电极握杆锥面轴线不垂直的分扭矩，易造成电极握杆配合锥面的局部加速损伤，本发明自动换帽机钳口夹持旧电极帽旋转卸帽时的回转平面对此须具备足够的自适应调整能力，卸帽扭矩回转平面在卸帽过程中须实时保持与两侧电极握杆锥面轴线垂直的能力。

4.电极帽外圆必然存在一定的不圆度，当钳口对电极帽的初始夹紧位置恰好处在由大直径向直径减小方向旋转运动时，易使钳口与电极帽外圆表面之间产生相对滑动，可能造成电极帽在一个卸帽工作循环过程中无法卸下；根据这一特点，本发明自动换帽机的钳口对随机出现的这类微小位移变化，应具有夹紧位移的即时自动补偿能力，并保持钳口夹紧力始终不变。

本发明采取的技术方案是：

一种电阻点焊自动焊钳用自动换帽机，包括由左壳体(15)与右壳体(9)组成的闭合壳体，所述闭合壳体内安装有卸旧电极帽机构，其特征在于：

所述卸旧电极帽机构包括以动力气缸(5)为动力源的动力机构和以阻尼气缸(16)为动力源的阻尼机构：所述动力气缸(5)和阻尼气缸(16)均固定安装在所述闭合壳体上表面固定安装的过渡板(1)的上表面上；

动力气缸(5)的缸杆前端穿过所述过渡板(1)和所述闭合壳体上表面对应的预留孔后伸入到闭合壳体内部，缸杆前端与动力推块(17)上部的内螺纹固定连接；

所述动力机构还包括两组结构尺寸相同、结构型式互为镜像关系的、分别由左旋中央轴 (30)与左旋螺纹套(25)和由右旋中央轴(10)与右旋螺纹套(12)组成的、分别为正反螺纹的两组螺纹工作副；

所述左旋中央轴(30)和右旋中央轴(10)的轴心部位各开具一个直径略大于电极帽直径的中心通孔(48)；在靠近所述左旋中央轴(30)和右旋中央轴(10)的外侧轴端部位、径向各开具一个几何尺寸相同的、贯通直径的腰形通孔(41)；在所述腰形通孔(41)内，采用两侧中心对称方式各装入一组由钳口导向滑块(27)与钳口(11)组合而成的组合件；

所述左旋中央轴(30)和右旋中央轴(10)内侧轴肩表面上与所述径向腰形通孔(41)平行且采用中心径向对称的形式各开具一个与所述径向腰形通孔(41)垂直贯通的并带有沉台 (47)的长孔(46)；穿过所述各长孔(46)各插入一个拨销(21)，该拨销(21)与已装入所述各径向腰形通孔(41)内的所述钳口导向滑块(27)之间固定间隙连接；通过已分别装入所述径向腰形通孔(41)内各钳口导向滑块(27)外侧的小销孔，各插入一个连接销(28)，使所述钳口导向滑块(27)与所述拨销(21)之间铰接连接；在分别外露出所述左旋中央轴(30) 和右旋中央轴(10)内侧轴肩表面的所述四个拨销(21)中，将同轴相对的两个拨销(21)上各套装一个为二者共用的滚套(20)，滚套(20)的外圆与所述沉台(47)的内缘呈间隙配合；

所述左旋中央轴(30)和右旋中央轴(10)内侧轴肩表面中部均各设置一个开口凸环(43)，所述开口凸环(43)的内径与所述中央轴中心通孔(48)的直径相等，其外径与动力臂(19) 中心回转孔之间构成间隙配合关系；所述开口凸环(43)的开口宽度略大于电极帽直径，开口凸环(43)的开口方向与所述径向腰形通孔(41)的方向垂直；

所述左旋中央轴(30)和右旋中央轴(10)内侧轴肩表面分别在所述对称的长孔(46)之一的两侧、对称各开具一个阻力臂安装沉台(45)，所述阻力臂安装沉台(45)的深度与阻力臂(22)的厚度相等，外形与所述阻力臂(22)固定端嵌入其内固定装配部位的外形相同，并在所述阻力臂安装沉台(45)表面各开具两个与阻力臂(22)与其固定装配时位置对应和直径相等的销孔(44)；

所述动力臂(19)的施力端的销孔部位以间隙配合方式、嵌装入通过螺纹连接固定安装在所述动力气缸(5)缸杆端部的所述动力推块(17)底部开具的开口槽间隙内，并利用动力销轴(18)将所述动力推块(17)与动力臂(19)之间铰接；所述动力推块(19)上用于与所述动力臂(19)铰接的销孔为长孔(38)，所述长孔(38)的宽度与所述动力销轴(18)的直径之间为间隙配合，所述长孔(38)的长度满足所述动力臂(19)旋转工作所形成最大水平位移时所需的长度；

所述动力臂(19)的中部还开具一个用于动力臂(19)旋转工作时的中心回转孔(35)，所述中心回转孔(35)的直径与所述开口凸环(43)外径之间形成间隙配合关系；所述动力臂 (19)上还开具一条贯通中心回转孔(35)半径的开口槽(52)，所述开口槽(52)的宽度与所述开口凸环(43)的开口宽度相等，所述开口槽(52)的开口方向与所述动力臂(19)处于初始位置时、所述左旋中央轴(30)和右旋中央轴(10)内侧轴肩表面开具的开口凸环(43)的开口方向相同；以所述中心回转孔(35)的中心为圆心，以中心对称方式，在其两侧各开具一段长度相同、相同方向升角的弧形通槽(37)，所述弧形通槽(37)的宽度与嵌装在其内的各滚套(20)外径之间为间隙配合；

阻尼气缸(16)的缸杆前端穿过所述过渡板(1)和所述闭合壳体上表面对应的预留孔后伸入到闭合壳体内部，缸杆前端与阻尼压块(24)上的内螺纹连接；

两阻力臂(22)分别固定装配在所述左旋中央轴(30)和右旋中央轴(10)内侧轴肩表面的阻力臂安装沉台(45)内；在闭合壳体过渡板上表面设置有储帽盒(2)。

所述储帽盒(2)两侧各开具一条储帽槽，所述储帽槽宽度须略大于电极帽直径；储帽槽既可为直线，也可为满足电极帽在其槽内自然下落或滚落的曲线槽，并在储帽槽底部的装入新电极帽位置开具一个尺寸略大于电极帽直径与机器人重复定位精度之和的孔(40)。

所述两侧储帽槽的表面各固定安装一储帽盒盖板(4)，所述储帽盒盖板(4)与所述储帽盒(2)的外形形状与结构尺寸相同；所述每个储帽盒盖板(4)上均开具一条宽度略小于电极帽直径、长度接近于储帽槽长度的通槽，并在装入电极帽位置处各开具一个尺寸略大于电极帽直径+机器人重复定位精度之和的通孔；两储帽盒盖板(4)用紧固螺钉(3)分别固定在所述储帽盒(2)的两侧表面。

本发明取得的技术效果是：

1.本换帽机中，卸旧电极帽过程中，钳口对电极帽的夹紧力由阻尼机构形成的阻尼扭矩所决定，可利用调压阀调整阻尼气缸的工作压力，方便钳口对电极帽夹紧力的调整与设定。

2.本换帽机中，卸旧电极帽过程中，钳口在最大夹紧力时夹紧电极帽的径向初始位移并非一定为完成卸帽后的最后径向位移；当卸帽钳口与电极帽表面因电极帽径向尺寸不圆度产生微量相对滑动时，卸旧电极帽机构会根据电极帽直径的微小随机变化，自动对钳口径向位移实施即时动态补偿，并保持整个卸帽阶段钳口对旧电极帽的径向夹紧力始终不变。

3.本换帽机中，卸帽扭矩回转平面具有自适应角度调整能力，可根据不同焊钳电极握杆锥面轴线在电极非闭合的卸帽姿态下倾角不同的特点，实时将卸帽扭矩回转平面自动调整至与电极握杆锥面轴线垂直的最佳卸帽姿态，有效减轻或消除卸帽扭矩对电极握杆配合锥面可能造成的损伤，延长相对高价值电极握杆的使用寿命。

4.本换帽机中，由于第3款的积极作用，使本发明的自动换帽机可适应于各类自动焊钳同时自动拆卸焊钳两侧电极握杆上的旧电极帽和同时在焊钳两侧电极握杆上装入新电极帽；增加限位装置后，本发明的自动换帽机也适用于各类手动焊钳同时自动拆卸或装入两侧电极握杆上的电极帽。

5.本换帽机中，储帽盒两侧储帽槽的底部为两侧电极握杆配合锥面同时插入两侧新电极帽锥孔时的位置，通过槽宽与电极帽直径比值的设计，可保证焊钳两侧电极握杆锥面同时缓慢插入两侧新电极帽锥孔过程中，新电极帽内孔锥面与电极握杆配合锥面之间的轴线具有足够的自适应调整能力，使二者之间可在接近同轴状态下装入新电极帽，并使二者之间的锥面配合效果达到最佳，避免装帽过程对电极握杆配合锥面可能造成的损伤。

6.本换帽机中，由于可同时拆卸和同时装入各类电阻点焊自动焊钳两侧电极握杆上的电极帽，本发明自动换帽机电极帽的换帽效率较已知技术可提高一倍以上。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图；

图2是图1的主视图；

图3是图2拆除右壳体、右旋中央轴和右旋螺纹套后的示意图；

图4是图3拆除动力臂后的示意图；

图5是图2的A-A向截面图；

图6是图3的立体仰视图。

图7是右旋中央轴的立体放大图(方位按照图1的视图方向取出，并沿着竖向方向旋转180 度)。

图中：

1.过渡板；2.储帽盒；3.紧固螺钉；4.储帽盒盖板；5.动力气缸；

6.调压阀；7.固定螺栓；8.壳体定位销；9.右壳体；10.右旋中央轴；

11.钳口；12.右旋螺纹套；13.固定螺丝；14.阻挡销；15.左壳体；

16.阻尼气缸；17.动力推块；18.动力销轴；19.动力臂；20.滚套；

21.拨销；22.阻力臂；23.滚套组件；24.阻尼压块；25.左旋螺纹套；

26.固定销；27.钳口导向滑块；28.连接销；29.钳口铰接销；

30.左旋中央轴；31.储帽盒安装螺栓；32.动力气缸安装螺栓；

33.过渡板安装螺栓；34.阻力气缸安装螺栓；35.中心回转孔；36.通孔；

37.弧形通槽；38.长孔；39.槽；40.孔；41.腰形通孔；42.内侧轴肩；

43.开口凸环；44.销孔；45.阻力臂安装沉台；46.长孔；47.沉台；

48.中心通孔；49.开口；50.漏帽孔；51.开口槽；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步详细描述，所描述的具体实施例仅对本发明进行解释说明，并不用以限制本发明。

一种一种电阻点焊自动焊钳用自动换帽机，本发明的创新在于：包括壳体、动力气缸5、左旋的中央轴10和右旋的中央轴30，在壳体上端一侧设置动力气缸，动力气缸的活塞杆伸入壳体内。

下面结合说明书附图1-7对技术方案进行说明，包括卸旧电极帽机构和装入新电极帽装置两部分。

卸旧电极帽机构从功能上分为以动力气缸5为动力源的动力机构和以阻尼气缸16为动力源的阻尼机构两部分。动力机构包括由结构上互为镜像关系的左壳体15和右壳体9组合后形成的闭合壳体，闭合壳体内部空间即为卸旧电极帽机构中动力机构和阻尼机构安装与工作的空间。闭合壳体上表面固定安装一过渡板1，过渡板1的上表面作为动力气缸5和阻尼气缸16 的固定安装基面，当自动换帽机采用垂直安装形式时，储帽盒2可如附图所示，也固定安装在过渡板1的上表面；调压阀5既可以如附图所示固定安装在动力气缸5端盖的侧面，也可以在不影响焊钳换帽操作时任一可固定安装的基面上。

卸旧电极帽动力机构的动力源为动力气缸5；动力气缸5固定安装在过渡板1的上表面，其缸杆前端穿过过渡板1和闭合壳体表面上对应的预留孔后伸入到壳体内部，与动力推块17 上的内螺纹紧固连接，并利用动力销轴18对动力推块17与动力臂19施力端之间的铰接关系建立起动力气缸5缸杆直线运动与动力臂19旋转运动之间的关联关系。

动力机构还包括结构尺寸相同、结构型式互为镜像关系的、分别由左旋中央轴30与左旋螺纹套25组合而成的左旋螺纹工作副和由右旋中央轴10与右旋螺纹套12组合而成的右旋螺纹工作副各一套。

两套螺纹工作副，根据其螺纹副左旋与右旋的配合关系，分别固定安装在左、右壳体15 和9内侧表面上的对应预留孔位置。

如图7所示，左、右旋中央轴30和10均为外螺纹轴，其轴心各开具一个直径略大于电极帽直径的中心通孔48；在接近其外侧端面的径向各开具一个贯穿其径向直径的腰形通孔41；在两中央轴30和10的内侧轴肩42的轴心部位，各保留一内径与其轴心的中心通孔直径相等、外径与动力臂19中心回转孔35之间呈间隙配合的开口凸环43；开口凸环的开口49方向与径向腰形通孔的方向垂直，开口的宽度略大于电极帽直径。

动力臂19上还开具一条贯通中心回转孔35半径的开口槽51，所述开口槽的宽度与所述开口凸环的开口宽度相等，所述开口槽的开口方向与所述动力臂处于初始位置时、所述左旋中央轴和右旋中央轴内侧轴肩表面开具的开口凸环的开口方向相同。

在左、右旋中央轴30和10的内侧轴肩上，与其径向腰形通孔平行的直径上，采用中心对称方式各开具一个并与径向腰形通孔垂直贯通的长孔46，长孔位于中央轴内侧轴肩上的开口的旁侧设置有沉台47；如图6所示，在左、右侧中央轴30和10的内侧轴肩表面，按互为镜向位置关系，在垂直于开口凸环开口方向的直径两侧，还对称各开具一个用于阻力臂22固定安装的阻力臂安装沉台45，阻力臂安装沉台外形与阻力臂外形相同，沉台深度与阻力臂22的厚度相等，通过阻力臂22与沉台上对应的销孔44，各利用两个固定销26实现两阻力臂与左、右旋中央轴之间的固定装配。

左、右旋螺纹套25和12均为内螺纹套，其内螺纹分别为左旋螺纹和右旋螺纹，二者分别与左、右旋中央轴30和10组合装配后，分别组成左旋螺纹工作副和右旋螺纹工作副。

左、右旋螺纹套25和12内侧轴端部位均保留一环形凸缘，从环形凸缘的内侧各均布开具六个带有沉台的通孔36，作为左、右旋螺纹工作副分别与左、右壳体15和9内表面固定安装时固定螺丝13的穿入孔。

两套螺纹工作副装配组合之前，在与左旋中央轴30和右旋中央轴10轴垂直贯通的径向腰形通孔内、以两侧中心对称方式各装入一组由钳口导向滑块27与钳口11利用钳口铰接销29 铰接组合而成的组合件。

穿过左、右旋中央轴30和10内侧轴肩表面对称开具的、与径向腰形通孔垂直贯通的两个长孔46，分别在每个钳口导向滑块27中的大销孔内各间隙配合装入一个拨销21，并在各钳口导向滑块27与各拨销21之间的对应销孔内各铰接配合装入一个连接销28，作为各钳口导向滑块27携与其紧配合装配的各拨销21同时摆动时的摆动销轴。

将两个滚套20分别穿过动力臂19上开具的、呈中心对称并具有相同升角的两个弧形通槽 37，并将外露出左、右旋中央轴30和10内侧轴肩表面的两组同轴拨销21分别从滚套20两侧插入其内孔。

动力机构还包括一个动力臂19，动力臂19的中部开具一个与左、右旋两中央轴30和10 内侧轴肩上开具的开口凸环外径呈间隙配合的中心回转孔，作为动力臂19回转工作时的回转孔。

以动力臂19上的中心回转孔的中心为圆心，在中心回转孔两侧镜像对称各开具一段长度相同、具有相同方向升角的弧形通槽37；动力臂19的施力端部位还开具一个与动力推块17 铰接时所用的销孔，销孔直径与动力销轴18外圆之间呈间隙配合。左、右旋螺纹工作副分别与左壳体15和右壳体9内侧装配时，将动力臂19的施力端按图3和图5所示呈间隙配合方式嵌装在动力推块17开口部位的间隙内，并用动力销轴18将动力臂19和动推块17二者之间铰接。动力推块17上用于与动力臂19铰接的孔为长孔38，长孔的宽度与动力销轴18之间呈间隙配合；长孔的长度略大于动力臂顺时针旋转至极限位置、动力销轴18在长孔内滚动或滑动时所需的最大水平位移长度。

阻尼机构的动力源为阻尼气缸16；阻尼气缸16固定安装在过渡板1的上表面，其缸杆前端穿过过渡板1和闭合壳体表面上对应的预留孔后伸入到闭合壳体内部，与阻尼压块24上的内螺纹连接。

两组固定销26将阻尼机构中的两个阻力臂22分别固定装配在动力机构和阻尼机构共用的、左、右旋中央轴30和10上开具的对应沉台位置。将销轴与滚套组件23中的销轴穿过一侧阻力臂22施力端的销孔、套装上销轴与滚套组件23中的滚套、再穿过另一侧阻力臂22施力端的销孔，使两侧阻力臂22通过销轴与滚套组件23中的销轴实现铰接。分别通过左、右壳体15和9结构左侧组合面上预留的销孔，各紧配合装入一个用于限制阻力臂22逆时针旋转终端位置的阻挡销14。

上述装配工作完成后，进行两侧左、右壳体15和9的闭合装配：闭合装配过程中，先将动力臂19中部回转轴孔套装在左旋中央轴30内侧轴肩的开口凸环上，并同时将外露出该中央轴内侧轴肩表面已套装在拨销21的两滚套20，分别穿过动力臂19中呈中心对称并具有相同升角的两段弧形槽；之后，进行左、右壳体15和9之间的闭合组合，在将动力臂19套在右旋中央轴10内侧轴肩表面开口凸环上的同时，将露出右旋中央轴10内侧轴肩表面的拨销21轴端从两滚套20的另一侧插入其内孔；闭合左、右壳体15和9。左、右壳体15和9闭合后，用壳体定位销8紧配合装入左、右壳体15和9两侧预留的定位销孔，并用四个固定螺栓7将左、右壳体15和9之间固定。至此，完成旋转卸旧电极帽机械机构在闭合壳体内部的动力机构和阻力机构的装配。

本发明的装入新电极帽装置的构件主要为储帽盒2及其附件。储帽盒2既可以如附图所示利用储帽盒安装螺栓31固定安装在过渡板1的上表面上，也可以按用户要求固定安装在壳体两侧的任一侧面上。

储帽盒2的前、后两表面上各开具一条宽度略大于电极帽直径和深度略大于电极帽长度的沉槽，作为备存新电极帽的储帽槽；储帽槽底部作为新电极帽的装入位置；新电极帽装入位置与新电极帽之间的间隙，须满足新电极帽与焊钳两侧电极握杆锥面之间进行自适应调整时所需的间隙。

储帽槽两侧表面各固定安装一储帽盒盖板4；储帽盒盖板4与储帽盒2两侧安装面的外形形状与尺寸相同；储帽盒盖板4与储帽槽对应位置各开具一条宽度略小于电极帽直径的槽39；在储帽盒盖板4装入新电极帽位置处各开具一个略大于电极帽直径+机器人重复定位精度之和的电极端部插入的孔40，并用紧固螺钉3将两储帽盒盖板4分别固定安装在两侧储帽盒2表面，以避免储帽槽内备存的新电极帽外漏和方便观察储帽槽内的新电极帽备存情况。

在过渡板1与闭合壳体固定装配之前，利用两个储帽盒固定螺栓31将储帽盒2固定装配在过渡板1的上表面，并用动力气缸固定螺栓32和阻尼气缸固定螺栓34分别将动力气缸5和阻尼气缸16也固定安装在过渡板1的上表面；之后，用4个过渡板固定螺栓33将过渡板1连同上述元器件一并固定安装在由左、右壳体15和9组成的闭合壳体的上表面。按图示位置将调压阀6固定安装在动力气缸5端盖侧面，或也可将调压阀6固定安装在适合焊钳工作时操作姿态调整的位置，并接入图中未示出的气管。

至此，完成本发明自动换帽机全部工作单元及其组成元器件的组合装配工作。本发明的自动换帽机可以直接固定安装在生产现场已有的电极自动修磨器的架体上，也可按用户要求另配专用的固定安装支架。

本发明自动换帽机的工作过程如下：

1.焊钳机臂上的两侧电极握杆锥端各携待拆卸的旧电极帽先抵达机器人示教时设定的卸帽位置；

2.接到机器人或传感器发出的到位指令后，阻尼气缸16先动作，并以阻尼气缸16开始动作为标志，进入卸旧电极帽过程：

3.阻尼气缸16动作后，其缸杆前端携阻尼压块24向下运动至其前部端面与销轴与滚套组件23中的滚套表面接触，并利用销轴与滚套组件23中销轴与两侧阻力臂22之间的铰接关系，带动两侧阻力臂22和与其通过固定销26固定连接的左、右旋中央轴30和10同步逆时针旋转，直至两阻力臂22下边缘分别与固定装配在左、右壳体15和9左侧内壁上固定安装的阻挡销14 刚性接触为止；在该状态下，将阻尼气缸16的工作压力保持至卸旧电极帽工作结束，或保持到一次完整的换帽过程结束。

左旋螺旋套内的左旋中央轴逆时针旋转，既左旋中央轴向左旋螺旋套内部转动；右旋螺旋套内的右旋中央轴顺时针旋转，既右旋中央轴向右旋螺纹套内部转动；此时，左旋中央轴和右旋中央轴相互远离。

4.阻尼气缸16缸完成上述工作过程后，动力气缸5开始工作。动力气缸5缸杆伸出，带动其缸杆前端螺纹连接的动力推块17向下运动。由于动力臂19的施力端已为动力销轴18铰接限制在动力推块17上对应的开口长孔内，对应动力气缸5缸杆伸出的直线运动，动力臂19 利用其中部的回转轴孔，以两侧左、右两中央轴30和10内侧轴肩上开具的开口凸环为轴顺时针旋转的同时，动力臂19施力端铰接的动力销轴18被限制在动力推块17上开具的对应长孔内滚动或滑动。动力臂19回转轴孔绕两侧中央轴30和10内侧轴肩上开口凸环顺时针转动的同时，从动力臂19两侧分别嵌入其上呈中心对称、并具有相同升角的两段弧形槽内的各两个滚套20被分别限制在两段弧形槽内滚动；与此同时，分别嵌装在滚套20内的各拨销21，将随滚套20在动力臂19弧形槽内运动的位置变化而改变，并通过两组拨销21运动时产生的水平位移，带动处于左、右旋中央轴30和10径向腰形通孔内、并与其配合连接的两对钳口导向滑块27同步向夹持电极帽的方向运动，即带动两对钳口导向滑块27与钳口11通过钳口铰接销 29铰接而成的组合件、同步向夹持电极帽的方向运动，并使两副钳口11逐渐与两侧待卸电极帽表面接触；

上述过程中，卸旧电极帽机构中的动力机构与阻尼机构之间并无任何关联关系。从钳口11 与待卸旧电极帽表面接触开始，卸旧电极帽机构中的动力机构与阻尼机构之间开始建立起关联关系。

5.动力臂19在动力气缸5缸杆的推动下，使钳口11对待卸电极帽表面的夹紧力持续增加；

⑴在钳口11通过动力臂19对待卸电极帽形成的顺时针扭矩≤由阻力臂22对待卸电极帽形成的逆时针扭矩+由电极握杆与电极帽内孔配合锥面之间自锁力所决定的逆时针阻尼扭矩之和阶段，随着动力臂19的继续顺时针旋转，钳口11不断增加对待卸电极帽的夹紧力，且两侧左、右旋中央轴30和10、固定装配在其内侧轴肩表面上的两阻力臂22，以及夹持待卸旧电极帽的钳口11等，并不随动力臂19同步旋转。

当动力机构的顺时针扭矩达到与阻尼机构上的逆时针总扭矩相等的瞬时时刻，动力机构和阻尼机构二者之间建立起力矩平衡关系，钳口11对待卸电极帽的夹紧力也由此刻的阻力矩之和一直锁定至这一平衡关系被打破为止。

⑵从动力臂19通过钳口11对待卸电极帽形成的顺时针扭矩开始＞由阻力臂22形成的逆时针扭矩+由电极帽锥孔与电极握杆锥面之间自锁力所决定的阻尼扭矩之和的瞬时时刻开始，正式进入卸旧电极帽过程：由于决定钳口11对待卸电极帽夹紧力的总阻力矩已被锁定，对应动力臂19的继续顺时针转动，动力机构和阻尼机构关联关系的力传递关系链也相应发生改变，

相应的力传递关系可描述为：动力臂19→滚套20→拨销21→钳口导向滑块27→钳口铰接销29→钳口11→待卸旧电极帽→紧固螺丝13→左、右旋螺纹套25和12→固定销26→阻力臂 22；动力臂19顺时针转动过程中，在上述组成力传递关系链中的全部构件将随动力臂19同步顺时针旋转的同时，阻尼气缸16的缸杆被逐渐顶起回缩；

过程中，因左、右旋螺纹套25和12已与左、右壳体15和9的内侧表面之间固定连接，钳口11夹持待卸旧电极帽在随两中央轴30和10同步顺时针旋转的同时，还根据两中央轴30和10与两螺纹套25和12之间的左、右螺纹副的配合关系同步向闭合壳体内部运动，既左旋中央轴和右旋中央轴相互靠近，并使两侧待卸旧电极帽逐渐同步脱离与两侧电极握杆锥端的自锁关系和接触关系，动力机构与阻尼机构之间也在过程中自动解除关联关系。待卸旧电极帽向闭合壳体内部同步位移过程持续进行至动力气缸5缸杆伸出至其极限位置为止。

⑶电极帽内孔锥面与电极握杆上的配合锥面脱离接触后，焊钳即可按机器人的控制指令携电极握杆退出卸旧电极帽位置，并迅速转移至已由机器人示教过程中标定的储帽盒2两侧的新电极帽装入位置。焊钳退出过程中，机器人或感应开关立即发出指令，动力气缸5和阻力气缸 16立刻返回初始状态。

在动力气缸5缸杆回缩过程中，动力臂19因与动力推块17之间的铰接关系而逆时针旋转，夹持电极帽的钳口11也在动力臂19逆时针旋转过程中自动松开；当动力臂19旋转至初始状态时，对采用垂直安装方式的本发明自动换帽机，已卸下的旧电极帽就会沿动力臂19上的沿半径方向开具的开口槽自动滑落，并在与开口槽正对的、在闭合壳体下表面开具的预留漏帽孔 50部位滑落至闭合壳体之外；对水平安装的自动换帽机，钳口张开过程中，已卸下的旧电极帽因重力作用，自然下落至闭合壳体之外。

至此，完成一次完整的卸帽过程。

在钳口11夹持待卸旧电极帽随两侧中央轴同步顺时针旋转和同步向闭合壳体内侧运动过程中，如果钳口11对待卸旧电极帽的夹紧位置恰好处在旧电极帽向其直径减小方向运动时，对应过程中钳口11与待卸旧电极帽表面之间可能出现的微小径向位移变化，因阻尼气缸16和阻尼机构锁定的阻尼扭矩或钳口11对待卸电极帽的夹紧力维持不变，钳口11会即刻作出钳口 11夹紧位移的调整；钳口11对待卸旧电极帽表面之间即时作出的夹紧位移微量调整的过程，即构成本发明自动换帽机钳口11对待卸旧电极帽夹紧力可能变化的实时动态补偿功能。

装入新电极帽过程如下：

当焊钳两侧电极握杆移至机器人示教过程中标定的储帽盒2两侧的新电极帽装入位置后，随即进入装入新电极帽过程：闭合焊钳，在焊钳缓慢闭合过程中，两侧电极握杆端部锥面从储帽盒2两侧分别插入装帽位置的两新电极帽锥孔之内，并在焊钳钳口闭合的终端位置施加电极压力。电极握杆端部锥面插入新电极帽锥孔过程中，当电极握杆锥端与新电极帽内孔孔壁之间形成接触后，通过电极握杆锥端对新电极帽内孔孔壁的作用，使新电极帽在换帽位置的槽内间隙内自动调整其位置和角度等姿态，使电极帽的锥孔轴线是在与电极握杆轴线同轴状态下压入电极握杆端部锥面，实现二者之间充分利用锥面配合关系实现自锁。焊钳两侧电极握杆携装入的两新电极帽退出储帽盒2的装帽位置，完成一次装入新电极帽过程。

至此，完成一次完整的卸旧电极帽与装入新电极帽过程的工作循环。

本发明自动换帽机采用垂直安装方式时，可在壳体底面旧电极帽排出闭合壳体时所用的漏帽孔外侧表面处安装一附图中未予示出的管路法兰，并在其引出管上外接一导引管，将已卸下的旧电极帽和卸帽时焊钳泄露的少量冷却水引至用户指定的接帽盒内。自动换帽机采用水平安装方式时，钳口11张开过程中，已卸下的旧电极帽因重力作用而自然下落，可在自动换帽机的旧电极帽插入孔正下方放置一旧电极帽接帽盒，用于已卸下的旧电极帽和焊钳泄露的冷却水的收集。

综上，本发明自动换帽机即克服了已知技术中因钳口11与待卸电极帽表面之间可能的相对滑动，造成旧电极帽可能卸不下的现象发生，也避免了因卸帽扭矩回转平面与旋转卸帽过程中电极握杆锥面轴线不垂直时对电极握杆配合锥面可能造成的损伤；同时，储帽盒的储帽槽也为新电极帽装入电极握杆锥面时提供了充足的自适应调整空间，可避免因装帽过程中电极握杆锥面与电极帽内孔锥面之间轴线不重合时对电极握杆配合锥面可能造成的损伤。此外，拆卸旧电极帽和装入新电极帽的两工作过程均采用对焊钳机臂两侧电极握杆上的两电极帽同时操作方式，提高了整个换帽过程的效率。

尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。侵权者的设计如果不能摆脱专利申请中的各发明性阐述，尽管结构不同，但只要原理上一致，均构成侵权。

Claims (3)

1.一种电阻点焊自动焊钳用自动换帽机，包括由左壳体(15)与右壳体(9)组成的闭合壳体，所述闭合壳体内安装有卸旧电极帽机构，其特征在于：

所述卸旧电极帽机构包括以动力气缸(5)为动力源的动力机构和以阻尼气缸(16)为动力源的阻尼机构：所述动力气缸(5)和阻尼气缸(16)均固定安装在所述闭合壳体上表面固定安装的过渡板(1)的上表面上；

动力气缸(5)的缸杆前端穿过所述过渡板(1)和所述闭合壳体上表面对应的预留孔后伸入到闭合壳体内部，缸杆前端与动力推块(17)上部的内螺纹固定连接；

所述动力机构还包括两组结构尺寸相同、结构型式互为镜像关系的、分别由左旋中央轴(30)与左旋螺纹套(25)和由右旋中央轴(10)与右旋螺纹套(12)组成的、分别为正反螺纹的两组螺纹工作副；

所述左旋中央轴(30)和右旋中央轴(10)的轴心部位各开具一个直径略大于电极帽直径的中心通孔(48)；在靠近所述左旋中央轴(30)和右旋中央轴(10)的外侧轴端部位、径向各开具一个几何尺寸相同的、贯通直径的腰形通孔(41)；在所述腰形通孔(41)内，采用两侧中心对称方式各装入一组由钳口导向滑块(27)与钳口(11)组合而成的组合件；

所述左旋中央轴(30)和右旋中央轴(10)内侧轴肩表面上与所述径向腰形通孔(41)平行且采用中心径向对称的形式各开具一个与所述径向腰形通孔(41)垂直贯通的并带有沉台(47)的长孔(46)；穿过所述各长孔(46)各插入一个拨销(21)，该拨销(21)与已装入所述各径向腰形通孔(41)内的所述钳口导向滑块(27)之间固定间隙连接；通过已分别装入所述径向腰形通孔(41)内各钳口导向滑块(27)外侧的小销孔，各插入一个连接销(28)，使所述钳口导向滑块(27)与所述拨销(21)之间铰接连接；在分别外露出所述左旋中央轴(30)和右旋中央轴(10)内侧轴肩表面的所述四个拨销(21)中，将同轴相对的两个拨销(21)上各套装一个为二者共用的滚套(20)，滚套(20)的外圆与所述沉台(47)的内缘呈间隙配合；

所述左旋中央轴(30)和右旋中央轴(10)内侧轴肩表面中部均各设置一个开口凸环(43)，所述开口凸环(43)的内径与所述中央轴中心通孔(48)的直径相等，其外径与动力臂(19)中心回转孔之间构成间隙配合关系；所述开口凸环(43)的开口宽度略大于电极帽直径，开口凸环(43)的开口方向与所述径向腰形通孔(41)的方向垂直；

所述左旋中央轴(30)和右旋中央轴(10)内侧轴肩表面分别在所述对称的长孔(46)之一的两侧、对称各开具一个阻力臂安装沉台(45)，所述阻力臂安装沉台(45)的深度与阻力臂(22)的厚度相等，外形与所述阻力臂(22)固定端嵌入其内固定装配部位的外形相同，并在所述阻力臂安装沉台(45)表面各开具两个与阻力臂(22)与其固定装配时位置对应和直径相等的销孔(44)；

所述动力臂(19)的施力端的销孔部位以间隙配合方式、嵌装入通过螺纹连接固定安装在所述动力气缸(5)缸杆端部的所述动力推块(17)底部开具的开口槽间隙内，并利用动力销轴(18)将所述动力推块(17)与动力臂(19)之间铰接；所述动力推块(19)上用于与所述动力臂(19)铰接的销孔为长孔(38)，所述长孔(38)的宽度与所述动力销轴(18)的直径之间为间隙配合，所述长孔(38)的长度满足所述动力臂(19)旋转工作所形成最大水平位移时所需的长度；

所述动力臂(19)的中部还开具一个用于动力臂(19)旋转工作时的中心回转孔(35)，所述中心回转孔(35)的直径与所述开口凸环(43)外径之间形成间隙配合关系；所述动力臂(19)上还开具一条贯通中心回转孔(35)半径的开口槽(52)，所述开口槽(52)的宽度与所述开口凸环(43)的开口宽度相等，所述开口槽(52)的开口方向与所述动力臂(19)处于初始位置时、所述左旋中央轴(30)和右旋中央轴(10)内侧轴肩表面开具的开口凸环(43)的开口方向相同；以所述中心回转孔(35)的中心为圆心，以中心对称方式，在其两侧各开具一段长度相同、相同方向升角的弧形通槽(37)，所述弧形通槽(37)的宽度与嵌装在其内的各滚套(20)外径之间为间隙配合；

阻尼气缸(16)的缸杆前端穿过所述过渡板(1)和所述闭合壳体上表面对应的预留孔后伸入到闭合壳体内部，缸杆前端与阻尼压块(24)上的内螺纹连接；

两阻力臂(22)分别固定装配在所述左旋中央轴(30)和右旋中央轴(10)内侧轴肩表面的阻力臂安装沉台(45)内；在闭合壳体过渡板上表面设置有储帽盒(2)。

2.根据权利要求1所述一种电阻点焊自动焊钳用自动换帽机，其特征在于：所述储帽盒(2)两侧各开具一条储帽槽，所述储帽槽宽度须略大于电极帽直径；储帽槽既可为直线，也可为满足电极帽在其槽内自然下落或滚落的曲线槽，并在储帽槽底部的装入新电极帽位置开具一个尺寸略大于电极帽直径与机器人重复定位精度之和的孔(40)。

3.根据权利要求2所述一种电阻点焊自动焊钳用自动换帽机，其特征在于：所述两侧储帽槽的表面各固定安装一储帽盒盖板(4)，所述储帽盒盖板(4)与所述储帽盒(2)的外形形状与结构尺寸相同；所述每个储帽盒盖板(4)上均开具一条宽度略小于电极帽直径、长度接近于储帽槽长度的通槽，并在装入电极帽位置处各开具一个尺寸略大于电极帽直径+机器人重复定位精度之和的通孔；两储帽盒盖板(4)用紧固螺钉(3)分别固定在所述储帽盒(2)的两侧表面。

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