CN113042872A - 夹紧力与扭矩回转平面自适应调整的双钳口自动换帽机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种夹紧力与扭矩回转平面自适应调整的双钳口自动换帽机，所述自动换帽机包括左壳体(14)、右壳体(22)、拆卸旧电极帽的卸帽装置和储帽装置；左壳体(14)与右壳体(22)组成闭合壳体，所述闭合壳体内设置有卸帽装置，卸帽装置包括卸帽过程的动力机构和确定卸帽钳口夹紧力或卸帽扭矩的阻尼机构两部分；在闭合壳体内设置有以动力气缸(2)为动力源的动力机构和以阻尼气缸(5)为动力源的阻尼机构两部分。卸帽过程中，钳口对电极帽的夹紧力和卸帽扭矩由阻尼扭矩所决定，可通过调整调压阀调整阻尼气缸工作压力的方式调整对电极帽的夹紧力和卸帽扭矩。

Description

夹紧力与扭矩回转平面自适应调整的双钳口自动换帽机

技术领域

本发明属于换帽机技术领域，涉及一种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，本发明是关于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。

背景技术

电阻点焊时，机器人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。根据工作条件的不同，每副电极帽都存在一定的寿命周期；当每副电极帽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帽失效产生冷却水泄漏或无法正常施焊等现象的发生，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：

1.卸旧电极帽时，旧电极帽卸不下的情况偶有发生。当生产线上发生这类现象时，必须采取临时中断生产作业，或改由人工更换新电极帽，或更换一台新换帽机、或处理卸不下旧电极帽的故障原因等方式，对有效生产作业时间构成负面影响。

2.换帽机在机器人示教调试时，很难通过目测将处于空间状态的焊钳换帽姿态调整至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；在这种条件下卸帽，卸帽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严现象，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。

3.受机器人重复定位精度的影响，电极握杆锥面轴线在抵达新电极帽装入位置时，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，现自动换帽机的这类自适应调整能力略显不足。

4.每次拆卸旧电极帽时，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卸工作，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积累，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

为了解决上述技术中的不足之处，本发明提供一种夹紧力与扭矩回转平面自适应调整的双钳口自动换帽机，本发明采用以下构思：

1.须具备分别同时拆卸与同时安装两侧电极帽的能力，以通过节省换帽作业时间，达到提高有效生产作业时间比例和生产线产能的效果。

2.受焊钳电极握杆锥面与电极帽内孔锥面之间的加工差异，以及电极握杆轴线倾角等影响，均可能使新电极帽以卡滞状态装入电极握杆配合锥面，钳口夹紧力或卸帽扭矩须满足此类状态下的卸帽能力。

3.电极握杆锥面轴线很难调整至与卸帽扭矩回转平面实时垂直的理想卸帽姿态，易造成卸帽过程中电极握杆配合锥面的局部损伤，本发明自动换帽机钳口扭矩回转平面在卸帽过程中须对此具备足够的自适应调整能力。

4.当钳口对电极帽的初始夹紧位置恰好处在其向直径减小方向运动时，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这类微小变化，应具备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。

自动换帽机采取如下工作方式：

1.不论拆卸旧电极帽，还是装入新电极帽过程，均采用对分属焊钳两侧机臂电极握杆上的两电极帽同时操作方式进行；

2.拆卸两侧电极握杆锥面端旧电极帽时，分别由闭合壳体内同轴镜像布置的、两副相同的钳口同步操作完成；两副钳口在卸帽过程中，具有夹紧力实时动态自动补偿能力；

3.钳口的扭矩回转平面对电极握杆锥面轴线的倾角具有自适应调整能力，可实时保证卸帽扭矩回转平面与电极握杆锥面轴线垂直；

4.钳口对电极帽的夹紧力由阻尼机构的系统阻尼决定，通过调压阀设定气缸工作压力后，即可锁定卸帽钳口对旧电极帽的夹紧力；

5.卸旧电极帽过程中，两侧钳口分别携旧电极帽自动向脱离各自电极握杆锥面自锁方向产生一定量轴向位移，保证旧电极帽内孔锥面与电极握杆配合锥面之间脱离接触；

6.在新电极帽装入位置，新电极帽在储帽孔内对电极握杆锥面轴向的倾角具有足够的自适应调整能力，保证新电极帽锥孔与电极握杆配合锥面轴线系在接近同轴状态下装入电极握杆配合锥面，避免新电极帽装入过程对电极握杆配合锥面可能形成的损伤。

本发明的技术方案是：

一种夹紧力与扭矩回转平面自适应调整的双钳口自动换帽机，所述自动换帽机包括左壳体(14)、右壳体(22)、拆卸旧电极帽的卸帽装置和储帽装置；左壳体(14)与右壳体(22)组成闭合壳体，所述闭合壳体内设置有卸帽装置，其特征在于：

卸帽装置包括卸帽过程的动力机构和确定卸帽钳口夹紧力或卸帽扭矩的阻尼机构两部分；

在闭合壳体内设置有以动力气缸(2)为动力源的动力机构和以阻尼气缸(5)为动力源的阻尼机构两部分：

所述动力机构中包括动力推块(29)和动力臂(27)；所述动力推块(29)上部与穿过闭合壳体上预留孔(38)并伸入到闭合壳体内的动力气缸(2)的缸杆前端连接；在与所述动力推块(29)轴向垂直的方向开具一个贯通的腰形孔(60)，并在所述动力臂(27)的施力端开具一个销孔，利用动力销轴(28)依次穿过动力推块(29)和动力臂(27)上的所述腰形通孔与销孔，将所述动力推块(29)和与其呈间隙配合的动力臂(27)的施力端之间铰接，通过动力臂(27)的旋转能带动其两侧呈镜像关系的两套卸帽装置同步工作；

所述动力臂(27)的轴心开具一个直径略大于电极帽直径的轴向通孔，作为所述动力臂(27)工作时的回转孔(57)；按所述回转孔(57)的径向开具一条贯通动力臂(27)半径的开口(58)；，当动力臂(27)处于初始状态时，所述开口(58)的方向与闭合壳体的底面垂直；所述动力臂(27)轴心通孔两侧，贯通其板厚的各开具一段具有相同长度和相同升角的弧形槽(59)；

所述动力机构中还包括左螺纹套(4)、左中央轴(13)、右螺纹套(26)和右中央轴(25)，左螺纹套(4)与左中央轴(13)组成左旋螺纹副，右螺纹套(26)与右中央轴(25)组成右旋螺纹副；左螺纹套(4)和右螺纹套(26)的内孔分别开具左旋内螺纹和右旋内螺纹，左螺纹套(4)和右螺纹套(26)的内侧轴肩上均带有环形凸缘(61)；将组合后的所述左旋螺纹副和右旋螺纹副分别穿过左、右壳体(14)和(22)上预留的中心通孔(37)，各利用6个紧固螺丝(9)分别穿过左螺纹套(4)和右螺纹套(26)环形凸缘(61)上的通孔，将其分别与左壳体(14)与右壳体(22)之间固定连接；

在左中央轴(13)和右中央轴(25)的轴心各开具一直径略大于电极帽直径的轴向通孔，作为待卸电极帽插入换帽机内部卸帽时的插入孔(62)；在位于左中央轴(13)和右中央轴(25)上的所述电极帽插入孔(62)的内侧，各开具一个以电极帽插入孔(62)为内径、外径与所述动力臂(27)回转孔(57)之间构成间隙配合的开口凸环(48)；所述两开口凸环(48)分别作为所述动力臂(27)安装与回转时的两侧支撑半轴和回转轴，所述开口凸环(48)上的开口的宽度和方向与所述动力臂(27)上的开口(58)的宽度和方向均相同；

在靠近所述左中央轴(13)和右中央轴(25)外侧轴端部位各开具一与钳口导向滑块(15)为间隙配合的、贯通径向的腰形通孔(47)，所述腰形通孔(47)的方向与所述开口凸环(48)的开口方向垂直；在所述腰形通孔(47)两侧各装入一组利用铰接销(35)铰接组合的钳口(12)与钳口导向滑块(15)的组合件；

在所述腰形通孔(47)的径向两侧，均开具有满足钳口(12)最大径向位移长度时所需的缺口(63)；穿过所述缺口(63)在所述每个钳口导向滑块(15)上的大销孔内各铰接装入一个拨销(16)，分别穿过每个钳口导向滑块(15)和所述拨销(16)上的对应销孔，各装入一个铰接销(34)；

将两个滚套(24)各间隙配合分别装入所述动力臂(27)上的两个弧形槽(59)内，并将所述两个滚套(24)的两端分别间隙配合套装在两侧同轴的两拨销(16)上；在所述左中央轴(13)和右中央轴(25)内侧轴肩表面镜像相对的一个径向腰形通孔(47)两侧、各镜像开具一个深度与阻力臂(23)板厚相等的沉台(46)，并在所述每一个沉台(46)表面各开具有阻力臂(23)在其上固定安装时的固定销孔；

所述阻尼机构包括阻尼推块(17)、阻力臂(23)、阻力臂销轴(18)、固定销(30)和阻挡销(65)；阻尼推块(24)与穿过闭合壳体上预留孔(40)并伸入到壳体内部的阻尼气缸(5)的缸杆前端连接；两个阻力臂(23)各利用两个固定销(30)分别固定装配在所述左、右中央轴(13)和(25)上开具的对应沉台(46)上；

所述储帽装置包括储帽盒拨杆(19)、固定板(11)、滑动板(6)和储帽盒(7)；

储帽盒拨杆(19)置于两侧阻力臂(23)之间，用阻力臂销轴(18)实现两阻力臂(23)与夹持在其间的储帽盒拨杆(19)三者之间的铰接；所述储帽盒拨杆(19)的工作端则从拨杆摆动槽(42)处伸到左壳体(14)与右壳体(22)外侧；

固定在两阻力臂(23)上的限位销(20)嵌入储帽盒拨杆(19)上的对应弧形孔(64)内，限位销(20)利用所述弧形孔限制所述储帽盒拨杆(19)的摆动位移；在处于阻力臂(23)一侧的左壳体(14)与右壳体(22)侧壁上的预留销孔(21)内，各紧配合装入一个用于限制所述阻力臂(23)顺时针旋转终端位置的阻挡销(65)；

固定板(11)固定安装在所述左壳体(14)与右壳体(22)组合后的阻力臂(23)一侧表面；滑动板(6)与所述储帽盒(7)组合后嵌装在所述固定板(11)上的储帽盒滑道(56)内。

优选的方案是：

在固定板(11)上的对应孔(53)内装入两波珠(53)，固定板(11)固定安装在所述闭合壳体侧壁的螺纹孔(41)上；所述滑动板(6)的一侧表面轴向对称开具若干对定位孔(50)，在每对定位孔(50)中心的轴向安装与定位孔(50)对数相等的柱销(36)；所述储帽盒(7)的两侧面上沿轴向各开具若干对呈镜像关系的储帽孔(51)，所述各储帽孔(51)之间的间距与滑动板(6)上柱销(36)的间距相同；

所述储帽盒拨杆(19)在固定板(11)的储帽盒拨杆导槽(52)内随阻力臂(23)的上下运动进行往复运动，其前端与滑动板(6)上的柱销(36)相作用，并通过拨动所述柱销(36)，使柱销(36)在所述固定板(11)上开具的柱销避让槽(55)内随所述储帽盒拨杆(19)的每次拨动向下运动一个柱销(36)的间距，并带动储帽盒(7)向下运动一个储帽孔(51)的间距。

利用4个螺栓将所述过渡板(3)固定安装在所述闭合壳体上表面的螺纹孔(39)处；所述过渡板(3)的上表面分别独立固定安装有动力气缸(2)和阻尼气缸(16)；所述过渡板(3)表面分别开具有动力气缸(2)和阻尼气缸(5)缸头嵌入与缸杆穿过的通孔(45)和(44)。

所述左壳体(14)与右壳体(22)底部开具有落帽孔(43)，所述落帽孔(43)的位置与所述动力臂(27)处于初始状态时的开口(58)相对；所述左壳体(14)与右壳体(22)的一侧侧壁上还开具有供储帽盒拨杆(19)伸出所述闭合壳体并进行摆动时的拨杆摆动槽(42)。

所述落帽孔(43)的外表面可固定安装一个管路法兰，并在法兰上固定安装引出管，用于将已卸下旧电极帽和卸帽过程中泄漏的冷却水引至用户的指定位置。

本发明的自动换帽机即可固定安装在用户已有的电极自动修磨器的架体之上，也可按用户要求另外配置专用的设备安装支架。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)卸帽过程中，钳口对电极帽的夹紧力和卸帽扭矩由阻尼扭矩所决定，可通过调整调压阀调整阻尼气缸工作压力的方式调整对电极帽的夹紧力和卸帽扭矩。

(2)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，卸帽装置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)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)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。

(5)通过对储帽盒两侧储帽孔直径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，新电极帽在储帽孔内相对电极握杆锥面轴线倾斜具有足够的自适应调整能力，使新电极帽可在与电极握杆锥面轴线接近同轴状态下装入，避免装帽过程对电极握杆配合锥面可能造成的损伤。

(6)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是本发明三维斜视图。

图2是图1的主视图。

图3是图2拆除左壳体14、左螺纹套4和左中央轴13后的主视图。

图4是图3旋转45°的斜向视图。

图5是图3拆除动力臂27后的结构示意图。

图6是图2中A-A的放大截面图。

图7是左、右壳体14和22的斜向三维视图。

图8是过渡板的三维视图与主视图。

图9是左、右中央轴13与25的三维斜视图。

图10是储帽装置的三维视图。

图11是滑动板6的三维视图与主视图。

图12是储帽盒7的三维视图与主视图。

图中：

1调压阀 2动力气缸 3过渡板 4左螺纹套 5阻尼气缸 6滑动板

7储帽盒 8固定螺栓 9紧固螺丝 10壳体定位销 11固定板

12钳口 13左中央轴 14左壳体 15钳口导向滑块 16拨销

17阻尼推块 18阻力臂销轴 19储帽盒拨杆 20限位销 21预留销孔

22右壳体 23阻力臂 24滚套 25右中央轴 26右螺纹套

27动力臂 28动力销轴 29动力推块 30固定销 31阻尼气缸螺栓

32过渡板安装孔 33动力气缸螺栓 34铰接销 35铰接销 36柱销

37螺纹套装入孔 38动力气缸缸杆插入孔 39过渡板安装孔 40阻尼气缸缸杆插入孔

41固定螺纹孔 42拨杆摆动槽 43落帽孔 44阻尼气缸定位孔 45动力气缸定位孔

46沉台 47腰形通槽 48开口凸环 49螺栓穿入孔 50定位孔 51储帽孔

52储帽盒拨杆导槽 53波珠 54固定板安装孔 55柱销避让槽 56储帽盒滑道

57回转孔 58开口 59弧形槽 60腰形孔 61环形凸缘 62插入孔 63缺口

64弧形孔 65阻挡销

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。

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。

本发明的自动换帽机具有以下特点：

1.卸旧电极帽过程中，钳口对电极帽的夹紧力和卸帽扭矩由阻尼机构形成的阻尼扭矩决定，可通过调压阀调整阻尼气缸的工作压力，设定钳口对待卸电极帽的夹紧力和卸帽扭矩。

2.当卸帽钳口初始夹紧电极帽的位置恰好处在因电极帽不圆度向直径减小方向旋转运动时，钳口会根据电极帽直径可能出现的这类微小随机变化，即时进行钳口径向位移的动态补偿，保持钳口对旧电极帽的径向夹紧力始终不变。

3.卸帽扭矩回转平面具有自适应角度调整能力，可根据不同焊钳两侧电极握杆锥面轴线倾角可能不同的特点，实时将两侧钳口的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工作姿态，有效减轻或消除卸帽扭矩倾角对电极握杆配合锥面可能产生的非正常负面损伤，延长相对高价值的电极握杆的使用寿命。

4.通过储帽孔直径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，新电极帽可在储帽孔内自动调整至与电极握杆配合锥面轴线之间接近同轴状态，避免装入新电极帽过程对电极握杆配合锥面可能造成的非正常损伤。

如图1～图12所示，本发明提出的自动换帽机的结构是：自动换帽机包括左壳体14、右壳体22、拆卸旧电极帽的卸帽装置和储帽装置；左壳体14与右壳体22组成闭合壳体，闭合壳体内设置有卸帽装置，卸帽装置包括卸帽过程的动力机构和确定卸帽钳口夹紧力或卸帽扭矩的阻尼机构两部分。

闭合壳体内即为卸帽装置安装与工作的空间，该工作的空间两侧分别安装有以动力气缸2为动力源的动力机构和以阻尼气缸5为动力源的阻尼机构：

动力机构中包括动力推块29，所述动力推块29上部内螺纹与伸入到闭合壳体内的动力气缸2的缸杆前端螺纹连接，利用动力销轴28将所述动力推块29和与之呈间隙配合的动力臂27施力端之间铰接；所述动力推块29上与动力臂27施力端之间铰接的孔为长孔，所述长孔的长度须满足所述动力臂27旋转至最大角度时，所述动力销轴28在所述动力推块29的长孔内滚动或滑动时所需的长度；

动力臂27的轴心开具一个直径略大于电极帽直径的轴向通孔，作为所述动力臂27工作时的回转孔57；按所述回转孔57直径开具一条贯通动力臂27半径的开口58；所述开口58的方向，系当动力臂27处于初始状态时，与闭合壳体14和22的底面垂直；贯通所述动力臂27板厚，在所述轴向通孔两侧，各开具一条具有相同长度和相同升角的弧形槽59，所述弧形槽59在水平方向的投影长度与所述动力推块29中长孔的长度相等；所述动力臂27的施力端还开具一个销孔，通过动力销轴28，利用该销孔和动力推块29上的腰形孔60，实现动力臂27与动力推块29之间的铰接。

动力机构中还包括由左螺纹套4与左中央轴13和由右螺纹套26与右中央轴25分别组成左旋螺纹副和右旋螺纹副各1套；左螺纹套4和右螺纹套26的内孔分别为左旋内螺纹和右旋内螺纹，左螺纹套4和右螺纹套26的内侧轴肩上均带有环形凸缘61，环形凸缘61上分别均布开具六个带有沉台的通孔，各利用六个紧固螺丝9穿过所述通孔，分别使所述左螺纹套4和右螺纹套26与所述左壳体14和右壳体22之间固定连接。

左中央轴13和右中央轴25的外圆分别开具有与左螺纹套4和右螺纹套的内螺纹相配的左旋外螺纹和右旋外螺纹；

在左中央轴13和右中央轴25的轴心各开具一直径略大于电极帽直径的轴向通孔，作为待卸电极帽插入换帽机内部卸帽时的插入孔62；在位于左中央轴13和右中央轴25上的所述电极帽插入孔62的内侧，各开具一个以电极帽插入孔62为内径、外径与所述动力臂27回转孔57之间构成间隙配合的开口凸环48；所述两开口凸环48分别作为所述动力臂27安装与回转时的两侧支撑半轴和回转轴，所述开口凸环48上的开口的宽度和方向与所述动力臂27上的开口58的宽度和方向均相同；

在靠近所述左中央轴13和右中央轴25外侧轴端部位各开具一与钳口导向滑块15为间隙配合的、贯通径向的腰形通孔47，所述径向腰形通孔47的方向与所述开口凸环48的开口方向垂直；在所述径向腰形通孔47两侧各装入一组利用铰接销35铰接组合的钳口12与钳口导向滑块15的组合件；

在所述径向腰形通孔47的径向两侧，均开具有满足钳口12最大径向位移长度时所需的缺口63；穿过所述缺口63在所述每个钳口导向滑块15上的大销孔内各铰接装入一个拨销16，分别穿过每个钳口导向滑块15和所述拨销16上的对应销孔，各装入一个铰接销34；

两个滚套24各间隙配合分别装入所述动力臂27上的两个弧形槽59内，并将所述两个滚套24的两端分别间隙配合套装在两侧同轴的两拨销16上；在所述左中央轴13和右中央轴25内侧轴肩表面镜像相对的一个径向腰形通孔47两侧、各镜像开具一个深度与阻力臂23板厚相等的沉台46，并在所述每一个沉台46表面各开具有阻力臂23在其上固定安装时的固定销孔；

阻尼机构包括阻尼推块17、阻力臂23、阻力臂销轴18、固定销30和阻挡销65；阻尼推块17上的内螺纹与伸入到闭合壳体内的阻尼气缸5的缸杆前端螺纹连接；各利用两个固定销30，将两个阻力臂23分别固定装配在所述左、右中央轴13和25上开具的对应沉台46上；

储帽装置包括储帽盒拨杆19、固定板11、滑动板6和储帽盒7；

储帽盒拨杆19呈间隙配合置于两侧阻力臂23之间，用阻力臂销轴18实现三者之间的铰接；所述储帽盒拨杆19的工作端则从拨杆摆动槽42处伸到左壳体14与右壳体22外侧；

储帽盒拨杆19与阻力臂销轴18铰接时，同时将固定在两阻力臂23上的限位销20嵌入储帽盒拨杆19上的对应弧形孔64内；在处于阻力臂23一侧的左壳体14与右壳体22侧壁上的预留销孔21内，各紧配合装入一个用于限制所述阻力臂23顺时针旋转终端位置的阻挡销65；

左、右壳体14和22闭合时，先将壳体定位销10紧配合装入闭合壳体两侧预留的定位销孔10内，并用四个固定螺栓8紧固固定。

在固定板11的两波珠安装孔53内各紧配合安装一个波珠53后，用四个螺栓穿过固定板11上的固定安装孔54，将所述固定板11固定在闭合壳体上的固定螺纹孔41处；利用滑动板6和储帽盒7上的对应螺栓穿入孔49，用六个螺栓将二者固定组合；将所述二者组合件两侧形成的凹槽嵌入所述固定板11上的储帽盒滑道56内；所述储帽盒7两侧镜像相对的若干对储帽孔51的直径略大于电极帽直径，其深度略小于电极帽长度；

所述滑动板6上有若干对定位孔50，每对定位孔50的纵向间距均与储帽盒7上的储帽孔51纵向间距相同；所述滑动板6的纵向装有与储帽孔51和定位孔50对数相同的柱销36；

储帽盒拨杆19伸出闭合壳体的端部随阻尼气缸5缸杆每向下运动一次，储帽盒拨杆19拨动柱销36一次，柱销36在所述固定板11上开具的柱销避让槽55内带动滑动板6和与其固定连接的储帽盒运动一次，即柱销36使储帽盒7向运动一个间距。

左壳体14与右壳体22底部开具有落帽孔43，所述落帽孔43的位置与所述动力臂27处于初始状态时的开口58相对。

上述结构中的气动部件包括动力气缸2、阻尼气缸5、调压阀1、过渡板3和图中未予示出的电磁阀和气动管路等；分别利用动力气缸螺栓33和阻尼气缸螺栓31将所述动力气缸2和阻尼气缸5的缸头固定在所述过渡板3的上表面的动力气缸定位孔45和阻尼气缸定位孔44内，利用过渡板3的安装孔32将所述过渡板3固定安装在闭合壳体的上表面；将动力气缸2和阻尼气缸5的伸入闭合壳体内的缸杆前端螺纹分别与闭合壳体14和22内的动力推块29和阻尼推块17中的内螺纹连接；调压阀1可固定安装在不妨碍焊钳卸帽工作的任意位置。

至此，完成本发明的组合装配工作。

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：

焊钳机臂上的两侧电极握杆锥端携待拆卸的旧电极帽抵达机器人示教时设定的卸帽位置；接到机器人发出的到位指令后，所述动力气缸2和阻尼气缸5同时动作：所述阻尼气缸5缸杆运动过程中，其缸杆前端所携阻尼推块17的下表面与储帽盒拨杆19的上表面接触，并通过阻力臂销轴18带动两侧阻力臂23和所述左、右中央轴13和25同步顺时针旋转，直至两阻力臂23下边缘分别与固定装配在所述闭合壳体内壁上的两阻挡销65表面刚性接触为止，并将该状态保持到卸帽过程结束。

阻力臂23旋转过程中，固定在两阻力臂23之间的限位销20利用储帽盒拨杆19上开具的弧形槽，带动所述储帽盒拨杆19顺时针转动，储帽盒拨杆19的伸出端则拨动滑动板6上的柱销36、并带动储帽盒7向下运动；当阻力臂23顺时针旋转到位后，滑动板6上的定位孔50恰好位移至固定板11上的波珠53的定位位置，所述储帽盒7也向下运动了一个间距；通过波珠53对滑动板6上定位孔50的卡滞作用，避免滑动板6和与其固定连接的储帽盒7因重力作用继续下落。

动力气缸2因图中未予示出的调速阀的限速，缸杆伸出速度较慢，其缸杆带动前端的动力推块29向下运动。对应动力气缸2缸杆伸出的直线运动，动力臂27利用其中部的回转孔57，以所述左、右两中央轴13和25内侧轴肩上的开口凸环48为轴逆时针旋转的同时，动力销轴28被限制在所述动力推块27上的长孔内滚动或滑动，两个滚套24则分别被限制在所述动力臂27上的两段弧形槽内滚动，并带动两滚套24两侧插入的两对拨销16、以及与各拨销16铰接连接的各钳口导向滑块15和钳口12所组成的组合件在所述左、右中央轴13和25径向腰形通孔47内同步向夹持电极帽的方向运动。

从钳口12与待卸旧电极帽表面接触开始，卸帽装置中的动力机构与阻尼机构之间开始建立起扭矩关联关系。随着动力臂27的继续逆时针转动，钳口12对待卸电极帽表面的夹紧力和逆时针扭矩持续增加；

在所述动力臂27通过钳口12对待卸电极帽形成的逆时针扭矩≤由所述阻力臂23对待卸电极帽形成的顺时针扭矩+由电极握杆与电极帽内孔配合锥面之间自锁力所决定的顺时针阻尼扭矩之和阶段，钳口12只是随所述动力臂27逆时针旋转而增大对待卸电极帽的夹紧力。

当所述动力机构的逆时针扭矩与所述阻尼机构上的顺时针总扭矩之间达到相等的瞬时，二者之间建立起力矩平衡关系，钳口12对待卸电极帽的夹紧力也由此刻的阻力矩之和锁定。

从所述动力臂27通过钳口12对待卸电极帽形成的逆时针扭矩＞阻力臂23上的顺时针扭矩之和的瞬时时刻开始，正式进入卸旧电极帽过程：

所述钳口12夹持待卸旧电极帽在随所述两侧中央轴13和25同步逆时针旋转的同时，还根据左、右螺纹副的螺距同步向所述闭合壳体内部运动，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，所述动力机构与阻尼机构之间也在旧电极帽脱离两侧电极握杆锥端的瞬时，自动解除二者之间的扭矩关联关系。

待卸旧电极帽向所述闭合壳体内部的同步位移长度由所述动力气缸5缸杆伸出长度或左、右中央轴13和25在该阶段的旋转角度与螺距决定。

动力气缸2伸出到位后，焊钳电极握杆即可按机器人的控制指令移至已由机器人示教过程中标定的所述储帽盒7两侧的新电极帽装入位置的储帽孔51两侧，并在新电极帽随电极握杆锥端插入过程中进行自适应调整，配合机器人完成新电极帽装入过程。

焊钳退出新电极帽装入位置的过程中，机器人发出指令，动力气缸2和阻力气缸5的缸杆返回其初始位置。所述动力气缸2缸杆回缩过程中，所述动力推块29带动所述动力臂27顺时针旋转，夹持电极帽的钳口12也在所述动力臂27顺时针旋转过程中自动松开，已卸下的旧电极帽沿所述动力臂27与左、右中央轴13和25上开具的开口自动滑落，并在闭合壳体底部预留的落帽孔43位置滑落至所述闭合壳体之外。

所述储帽盒拨杆19也在阻尼气缸回复时，其伸出闭合壳体14和22的工作端部也被带到滑动板6上的下一个柱销36位置。

至此，完成一次完整的卸帽过程。

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所述储帽盒7两侧储帽孔51中的新电极帽装入位置后，开始进入新电极帽装入过程：

受机器人控制，电极握杆锥端缓慢从两侧分别插入装帽位置的两新电极帽的锥孔之内；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，在电极握杆锥端对新电极帽内孔孔壁的作用下，待装的新电极帽将充分利用储帽孔51内的间隙自动调整其位置和角度，将电极帽的锥孔轴线调整至与电极握杆轴线同轴状态，保证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7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。

可在本发明自动换帽机闭合壳体底部的落帽孔51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。

综上所述，本发明自动换帽机即克服了已知技术中因钳口12与待卸电极帽表面之间可能因相对滑动，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，储帽盒的储帽孔51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。

Claims (5)

1.一种夹紧力与扭矩回转平面自适应调整的双钳口自动换帽机，所述自动换帽机包括左壳体(14)、右壳体(22)、拆卸旧电极帽的卸帽装置和储帽装置；左壳体(14)与右壳体(22)组成闭合壳体，所述闭合壳体内设置有卸帽装置，其特征在于：

卸帽装置包括卸帽过程的动力机构和锁定卸帽钳口夹紧力或卸帽扭矩的阻尼机构两部分；

在闭合壳体内设置有以动力气缸(2)为动力源的动力机构和以阻尼气缸(5)为动力源的阻尼机构两部分：

所述动力机构中包括动力推块(29)和动力臂(27)；所述动力推块(29)上部与伸入到闭合壳体内的动力气缸(2)的缸杆前端连接，通过动力销轴(28)将所述动力推块(29)上的腰形孔(60)和与其呈间隙配合的动力臂(27)施力端部位的销孔之间铰接；动力臂(27)的旋转能带动其两侧呈镜像关系的两套卸帽装置同步工作；

所述动力臂(27)的轴心开具一个直径略大于电极帽直径的轴向通孔，作为所述动力臂(27)工作时的回转孔(57)；按所述回转孔(57)直径开具一条贯通动力臂(27)半径的开口(58)；所述动力臂(27)轴心通孔两侧，贯通其板厚的各开具一段具有相同长度和相同升角的弧形槽(59)；

所述动力机构中还包括左螺纹套(4)、左中央轴(13)、右螺纹套(26)和右中央轴(25)，左螺纹套(4)和右螺纹套(26)的内孔分别开具左旋内螺纹和右旋内螺纹，左螺纹套(4)和右螺纹套(26)的内侧轴肩上均带有环形凸缘(61)，左螺纹套(4)与左中央轴(13)组成左旋螺纹副，右螺纹套(26)与右中央轴(25)组成右旋螺纹副；

左螺纹套(4)和左壳体(14)之间以及右螺纹套(26)和右壳体(22)之间分别通过各自的环形凸缘(61)上所设的紧固螺丝(9)紧固连接；

左中央轴(13)和右中央轴(25)的外圆分别开具左旋外螺纹和右旋外螺纹，该左旋外螺纹和右旋外螺纹分别与左螺纹套(4)和右螺纹套(26)的左旋内螺纹和右旋内螺纹相互配合；

在左中央轴(13)和右中央轴(25)的轴心各开具一直径略大于电极帽直径的轴向通孔，作为待卸电极帽插入换帽机内部卸帽时的插入孔(62)；在位于左中央轴13和右中央轴25上的所述电极帽插入孔62的内侧，各开具一个以电极帽插入孔62为内径、外径与所述动力臂27回转孔57之间构成间隙配合的开口凸环48；所述两开口凸环(48)分别作为所述动力臂(27)安装与回转时的两侧支撑半轴和回转轴，所述开口凸环(48)上的开口的宽度和方向与所述动力臂(27)上的开口(58)的宽度和方向均相同；

在靠近所述左中央轴(13)和右中央轴(25)外侧轴端部位各开具一与钳口导向滑块(15) 为间隙配合的、贯通径向的腰形通孔(47)，所述腰形通孔(47)的方向与所述开口凸环(48)的开口方向垂直；在所述腰形通孔(47)两侧各装入一组利用铰接销(35)铰接组合的钳口(12)与钳口导向滑块(15)的组合件；

在所述腰形通孔(47)的径向两侧，均开具有满足钳口(12)最大径向位移长度时所需的缺口(63)；穿过所述缺口(63)在所述每个钳口导向滑块(15)上的大销孔内各铰接装入一个拨销(16)，分别穿过每个钳口导向滑块(15)和所述拨销(16)上的对应销孔，各装入一个铰接销(34)；

两个滚套(24)各间隙配合分别装入所述动力臂(27)上的两个弧形槽(59)内，并将所述两个滚套(24)的两端分别间隙配合套装在两侧同轴的两拨销(16)上；在所述左中央轴(13)和右中央轴(25)内侧轴肩表面镜像相对的一个径向腰形通孔(47)两侧、各镜像开具一个深度与阻力臂(23)板厚相等的沉台(46)，并在所述每一个沉台(46)表面各开具有阻力臂(23)在其上固定安装时的固定销孔；

所述阻尼机构包括阻尼推块(17)、阻力臂(23)、阻力臂销轴(18)、固定销(30)和阻挡销(65)；阻尼推块(17)与伸入到闭合壳体内的阻尼气缸(5)的缸杆前端连接；两个阻力臂(23)分别利用两个固定销(30)固定装配在所述左、右中央轴(13)和(25)上开具的对应沉台(46)上；

所述储帽装置包括储帽盒拨杆(19)、固定板(11)、滑动板(6)和储帽盒(7)；

储帽盒拨杆(19)置于两侧阻力臂(23)之间，用阻力臂销轴(18)实现三者之间的铰接；所述储帽盒拨杆(19)的工作端则从拨杆摆动槽(42)处伸到左壳体(14)与右壳体(22)外侧；

固定在两阻力臂(23)上的限位销(20)嵌入储帽盒拨杆(19)上的对应弧形孔(64)内；在处于阻力臂(23)一侧的左壳体(14)与右壳体(22)侧壁上的预留销孔(21)内，各紧配合装入一个用于限制所述阻力臂(23)逆时针旋转终端位置的阻挡销(65)。

2.根据权利要求1所述的夹紧力与扭矩回转平面自适应调整的双钳口自动换帽机，其特征在于：

在固定板(11)上的对应孔(53)内装入两波珠(53)，固定板(11)固定安装在所述闭合壳体侧壁的螺纹孔(41)上；所述滑动板(6)的一侧表面轴向对称开具若干对定位孔(50)，在每对定位孔(50)中心的轴向安装与定位孔(50)对数相等的柱销(36)；所述储帽盒(7)的两侧面上沿轴向各开具若干对呈镜像关系的储帽孔(51)，所述各储帽孔(51)之间的间距与滑动板(6)上柱销(36)的间距相同；

阻力臂(23)每往复运动一次，所述储帽盒拨杆(19)通过拨动置于滑动板(6)上的柱销(36)带动储帽盒(7)沿储帽盒滑道(56)向下滑动一个柱销(36)位移，所述柱销(36)在所述固定板(11)上开具的柱销避让槽(55)内随所述滑动板(6)同步移动。

3.根据权利要求1所述的夹紧力与扭矩回转平面自适应调整的双钳口自动换帽机，其特征在于：

过渡板(3)固定安装在所述闭合壳体的上表面；所述过渡板(3)的上表面分别独立固定安装有动力气缸(2)和阻尼气缸(16)；所述过渡板(3)表面分别开具有动力气缸(2)和阻尼气缸(5)缸头嵌入与缸杆穿过的通孔(45)和(44)。

4.根据权利要求1所述的夹紧力与扭矩回转平面自适应调整的双钳口自动换帽机，其特征在于：

所述左壳体(14)与右壳体(22)底部开具有落帽孔(43)，所述落帽孔(43)的位置与所述动力臂(27)处于初始状态时的开口(58)相对。

5.根据权利要求1所述的夹紧力与扭矩回转平面自适应调整的双钳口自动换帽机，其特征在于：所述落帽孔(43)的外表面安装一个管路法兰，该管路法兰用于已卸下旧电极帽和卸帽过程中泄漏的冷却水的导出通道。

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