CN115351405A - 一种多自由度点焊机及其点焊方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多自由度点焊机及其点焊方法，该点焊机包括固定焊头和与其同轴相对设置的活动焊头；该点焊机还包括驱动活动焊头朝向或背离固定焊头移动的驱动机构，驱动机构包括安装活动焊头的丝杆轴，和驱动丝杆轴轴向移动的丝杆电机；该点焊机还包括活动套设在丝杆轴上的旋转环，和可拆卸设置在旋转环背离丝杆电机一侧壁上的固定臂；固定焊头设于固定臂上，固定臂上成型有背离固定焊头的弯曲部；该点焊机还包括调节旋转环旋转的同步旋转机构；焊接时，通过同步旋转机构驱动旋转环转动，进而带动固定臂和固定焊头旋转，对弯曲部和固定焊头进行位置姿态调整，进而提升固定焊头和活动焊头焊接的灵活性，更利于工人操作。

Description

一种多自由度点焊机及其点焊方法

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，特别涉及一种多自由度点焊机及其点焊方法。

背景技术

点焊通常分为双面点焊和单面点焊两大类。使焊件在接头处接触面的个别点上被焊接起来。在传统焊接工艺上，金属薄板焊接一般采用台式点焊设备，其缺点是需要将所要焊接的部件拆下，用脚踏式点焊机焊接后再进行装配。但是在一些薄板点焊作业中，需要对一些无法拆卸的部件进行焊接，这些部件角度特殊，高度不定，有的甚至在腔体内部，传统点焊机无法进行点焊操作，近年来虽然出现了手持式的点焊钳，方便了不可拆卸零件的焊接，但是其点焊实现思路依然是沿用了台式点焊机原理，属于换汤不换药的方式，在针对一些需要旋转焊头进行位置调整焊接时，焊接依然受限，为此，我们专门提出一种多自由度点焊机及其点焊方法以满足日常的生产需要。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种多自由度点焊机及其点焊方法,该多自由度点焊机及其点焊方法可以很好地解决上述问题。

为达到上述要求本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种多自由度点焊机，该点焊机包括固定焊头和与其同轴相对设置的活动焊头；所述点焊机还包括驱动所述活动焊头朝向或背离所述固定焊头移动的驱动机构，所述驱动机构包括安装所述活动焊头的丝杆轴，和驱动所述丝杆轴轴向移动的丝杆电机；所述点焊机还包括活动套设在所述丝杆轴上的旋转环，和可拆卸设置在所述旋转环背离所述丝杆电机一侧壁上的固定臂；所述固定焊头设于所述固定臂上，所述固定臂上成型有背离所述固定焊头的弯曲部；所述点焊机还包括调节所述旋转环旋转的同步旋转机构。

本发明所述的多自由度点焊机，其中，所述点焊机还包括机体外壳，所述丝杆电机设于所述机体外壳内，所述旋转环转动设置在所述机体外壳的一端端面上，所述同步旋转机构设于所述机体外壳上，装配到位时，所述丝杆轴朝向所述固定焊头的一端穿出所述机体外壳。

本发明所述的多自由度点焊机，其中，所述同步旋转机构包括控制器、与所述旋转环同轴设置的码盘，和轴向滑动设置在所述丝杆电机的转轴上的离合齿轮；所述旋转环上设有适配所述离合齿轮的齿环，所述同步旋转机构还包括驱动所述离合齿轮轴向移动与所述齿环离合的离合组件；装配到位时，所述码盘和所述丝杆电机均与所述控制电连接。

本发明所述的多自由度点焊机，其中，所述码盘的编码盘的半径与所述旋转环的半径相同，所述码盘设于所述机体外壳上背离所述旋转环的一端。

本发明所述的多自由度点焊机，其中，所述旋转环靠近所述离合齿轮的一侧壁上同轴凹陷有沉孔，所述齿环一体成型在所述沉孔的侧壁上，所述离合组件包括沿所述丝杆轴轴向滑动设置在所述机体外壳上的离合拨杆，和设于所述离合拨杆上的磁铁；装配到位时，所述磁铁吸附在所述离合齿轮背离所述旋转环的一侧壁上，所述离合拨杆背离所述磁铁的一端穿出所述机体外壳。

本发明所述的多自由度点焊机，其中，所述固定臂包括与所述旋转环可拆卸连接的固定段、安装所述固定焊头的安装段，以及连接所述安装段与所述固定段连接段；所述弯曲部位于所述连接段上，所述旋转环上设有凸台，所述凸台上沿垂直所述旋转环的转轴方向设有安装槽，所述固定段可拆卸设置在所述安装槽内。

本发明所述的多自由度点焊机，其中，所述活动焊头同轴可拆卸设置在所述丝杆轴的末端上，所述固定焊头可拆卸在所述安装段的末端上，所述安装段与所述连接段铰接，所述连接段上设有驱动所述安装段转动的摆动组件。

本发明所述的多自由度点焊机，其中，所述摆动组件包括与所述安装段的铰接轴同轴固定的蜗轮，和驱动所述蜗轮转动的蜗杆，以及驱动所述蜗杆转转动的蜗杆电机。

本发明所述的多自由度点焊机，其中，所述离合齿轮的轮齿朝向所述齿环的一端成型有收窄部，用以对所述离合齿轮与所述齿环的齿合进行导向。

本发明还提供一种多自由度点焊机的焊方法，所述方法包括以下步骤：

所述同步旋转机构驱动所述旋转环旋转，使所述固定臂与所述旋转环同步转动，确定所述固定臂的焊接停留位置；

所述丝杆电机驱动所述丝杆轴轴向移动，推动所述活动焊头朝向所述固定焊头移动并到位，到位时，所述活动焊头与所述固定焊头将工件夹持在中间。

本发明的有益效果在于：通过同步旋转机构驱动旋转环转动，进而带动固定臂和固定焊头旋转，对于无法拆卸的零件焊接时，可根据周围的环境结构来对应调整弯曲部和固定焊头的位置姿态，进而提升固定焊头和活动焊头焊接的灵活性更利于工人操作，相比较传统的点焊机可进一步降低操作的受限程度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，下面描述中的附图仅仅是本发明的部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图：

图1是本发明多自由度点焊机的整体结构侧视示意图。

图2是本发明多自由度点焊机的整体结构俯视示意图。

图3是本发明多自由度点焊机的内部结构剖视示意图。

图4是本发明多自由度点焊机的驱动机构剖视示意图。

图5是本发明多自由度点焊机的离合组件剖视示意图。

图6是图5中A处的放大图。

图7是本发明多自由度点焊机的点焊方法步骤流程图。

具体实施方式

本发明的说明书和权利要求书及所述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

而且，表示方位的术语“上、下、左、右、上端、下端、纵向”等均以本方案所述的装置或设备在正常使用时候的姿态位置为参考。

为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

本发明较佳实施例的多自由度点焊机，如图1-6所示，该点焊机包括固定焊头1和与其同轴相对设置的活动焊头2；该点焊机还包括驱动活动焊头2朝向或背离固定焊头1移动的驱动机构3，驱动机构3包括安装活动焊头的丝杆轴31，和驱动丝杆轴31轴向移动的丝杆电机32，其中，丝杆轴31为中空结构，以方便排布活动焊头2的导线，实际中，活动焊头2与丝杆轴31需要做绝缘处理，丝杆电机32与丝杆轴31平行设置，丝杆电机32与丝杆轴31通过齿轮4和丝杆套5传动连接；该点焊机还包括活动套设在丝杆轴31上的旋转环6，和可拆卸设置在旋转环6背离丝杆电机32一侧壁上的固定臂7；固定焊头设于固定臂7上，固定臂7上成型有背离固定焊头1的弯曲部7a；该点焊机还包括调节旋转环6旋转的同步旋转机构8；本点焊机通过同步旋转机构8驱动旋转环6转动，进而带动固定臂7和固定焊头1旋转，对于无法拆卸的零件焊接时，可根据周围的环境结构来对应调整弯曲部7a和固定焊头1的旋转位置姿态，进而提升固定焊头1和活动焊头2焊接的灵活性更利于工人操作，相比较传统的点焊机可进一步降低操作的受限程度。

优选的，本点焊机还包括机体外壳9，丝杆电机32设于机体外壳9内，旋转环6转动设置在机体外壳9的前端端面上，同步旋转机构8设于机体外壳9上，装配到位时，丝杆轴31朝向固定焊头的一端穿出机体外壳9，进一步的，机体外壳9后端和侧端上还设有手柄10，以便于操作员握持，进一步的，机体外壳9内还设有与后台焊接系统连接的控制模块(图未示)，实际中，机体外壳9的后端设有供后台焊接系统的连接线缆连接的接口(图未示)。

优选的，同步旋转机构8包括控制器81、与旋转环6同轴设置的码盘82，和轴向滑动设置在丝杆电机32的转轴321上的离合齿轮83；旋转环6上设有适配离合齿轮83的齿环12，同步旋转机构8还包括驱动离合齿轮83轴向移动与齿环12离合的离合组件84，具体的，丝杆电机32的转轴上对应离合齿轮83滑动的位置呈棱柱体形状，以保证离合齿轮83轴向滑动的同时还可正常驱动齿环12，装配到位时，码盘82和丝杆电机32均与控制电连接，初始状态下，离合齿轮83与齿环12处于分离状态，当需要调整固定臂7和固定焊头1的位置时，通过离合组件84使离合齿轮83与齿环12齿合，通过丝杆电机32驱动齿环12和固定臂7以及国定焊头同步转动，调整到位后，复位离合组件84，再次调整丝杆轴31的伸缩量以调活动焊头2与固定焊头1之间的间距到适合程度，完毕后，再调节丝杆轴31使活动焊头2将需要焊接的零件抵在固定焊头1上，到位后，接通电源，使电流依次通过活动焊头2和工件以及固定焊头1，进而实现两相贴工件的焊接固定。收窄部

另外的，丝杆电机32采用双头电机，离合齿轮83和丝杆套分别位于丝杆电机32的转轴321的两端。

优选的，码盘82的编码盘821的半径与旋转环6的半径相同，码盘82设于机体外壳9上背离旋转环6的后端，以便于操作人员用手持拨动编码盘82转动并通过控制器81实现同步旋转旋转环6，以保证操作员的手动输出的旋转量与眼镜所观察到的旋转量相匹配，其中，编码盘821位于机体外壳9的后端端面上，码盘82的电刷822以及他部件位于机体外壳9内。

此外，为了进一步丰富点焊机的功能，也可在手柄10上设置控制旋转环6的转动的开关(图未示)，可设于手柄上或者机体外壳其他部位。

优选的，旋转环6通过轴承旋转嵌设在机体外壳9上，旋转环6靠近离合齿轮83的一侧壁上同轴凹陷有沉孔6a，齿环12一体成型在沉孔6a的侧壁上，成型方式可以采用一体焊接，也可采用CNC一体加工，近一步的，离合组件84包括沿丝杆轴31轴向滑动设置在机体外壳9上的离合拨杆841，和设于离合拨杆841上的磁铁842，显然的，离合齿轮为磁性材质；装配到位时，磁铁842吸附在离合齿轮83背离旋转环6的一侧壁上，离合齿轮83上对应磁铁842吸附的位置设有环形的铁氟龙垫圈13，以降低摩擦，离合拨杆841背离磁铁842的一端穿出机体外壳9，操作时，通过离合拨杆841可实现快速挡位切换，实现旋转环6的转动启停。

优选的，固定臂7包括与旋转环6可拆卸连接的固定段71、安装固定焊头1的安装段72，以及连接安装段72与固定段71的连接段73，具体的，固定臂7上设有走线槽7b，以便于布置固定焊头1的电源线；其中，弯曲部7a位于连接段73上，旋转环6上设有凸台14，凸台14上沿垂直旋转环6的转轴方向设有安装槽14a，固定段71可拆卸设置在安装槽14a内，可拆卸的安装方式可方便拆换不同类型的固定臂7，进一步增加点焊机的适应性。

优选的，活动焊头2同轴螺接设置在丝杆轴31的末端上，固定焊头可拆卸在安装段72的末端上，安装段72与连接段73铰接，连接段73上设有驱动安装段72转动的摆动组件15，具体的，摆动组件15包括与安装段72的铰接轴721同轴固定的蜗轮151，和驱动蜗轮151转动的蜗杆152，以及驱动蜗杆152转转动的蜗杆电机153，其中，蜗杆电机153与控制器81电连接，以便于实现操作员根据实际情况通过调节按键配合控制器81对固定焊头1的姿态调整，通过蜗轮151蜗杆152不光可实现固定焊头1的摆动，可适配带有斜面的焊接工件，还可起到驱动力单向输出的作用，避免固定焊头1到位后由于与工件抵紧导致位置轻易发生变动，起到自锁目的。

优选的，离合齿轮83的轮齿朝向齿环12的一端成型有收窄部11，用以对离合齿轮83与齿环12的齿合进行导向，实现快速对接齿合。

本发明较佳实施例的一种多自由度点焊机的焊方法，如图7所示，该方法包括以下步骤：

步骤S10：同步旋转机构8驱动旋转环6旋转，使固定臂7与旋转环6同步转动，确定固定臂7的焊接停留位置；

在上述步骤之前，该方法还包括启动后台焊接系统接通点焊机的电源；具体的，在旋转环6旋转过程中，活动焊头2和固定焊头1始终同轴；

步骤S20：丝杆电机32驱动丝杆轴31轴向移动，推动活动焊头2朝向固定焊头1移动并到位，到位时，活动焊头2与固定焊头1将工件夹持在中间，此时按下焊接开关，一般的，焊接开关设置在机体外壳9的侧端上的手柄10上，以便单指操作，进而将活动焊头2与固定焊头1与后台焊接系统接通电源，进而将两相靠近的工件焊接在一起。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种多自由度点焊机，其特征在于，该点焊机包括固定焊头和与其同轴相对设置的活动焊头；所述点焊机还包括驱动所述活动焊头朝向或背离所述固定焊头移动的驱动机构，所述驱动机构包括安装所述活动焊头的丝杆轴，和驱动所述丝杆轴轴向移动的丝杆电机；所述点焊机还包括活动套设在所述丝杆轴上的旋转环，和可拆卸设置在所述旋转环背离所述丝杆电机一侧壁上的固定臂；所述固定焊头设于所述固定臂上，所述固定臂上成型有背离所述固定焊头的弯曲部；所述点焊机还包括调节所述旋转环旋转的同步旋转机构。

2.根据权利要求1所述的多自由度点焊机，其特征在于，所述点焊机还包括机体外壳，所述丝杆电机设于所述机体外壳内，所述旋转环转动设置在所述机体外壳的一端端面上，所述同步旋转机构设于所述机体外壳上，装配到位时，所述丝杆轴朝向所述固定焊头的一端穿出所述机体外壳。

3.根据权利要求2所述的多自由度点焊机，其特征在于，所述同步旋转机构包括控制器、与所述旋转环同轴设置的码盘，和轴向滑动设置在所述丝杆电机的转轴上的离合齿轮；所述旋转环上设有适配所述离合齿轮的齿环，所述同步旋转机构还包括驱动所述离合齿轮轴向移动与所述齿环离合的离合组件；装配到位时，所述码盘和所述丝杆电机均与所述控制电连接。

4.根据权利要求3所述的多自由度点焊机，其特征在于，所述码盘的编码盘的半径与所述旋转环的半径相同，所述码盘设于所述机体外壳上背离所述旋转环的一端。

5.根据权利要求3所述的多自由度点焊机，其特征在于，所述旋转环靠近所述离合齿轮的一侧壁上同轴凹陷有沉孔，所述齿环一体成型在所述沉孔的侧壁上，所述离合组件包括沿所述丝杆轴轴向滑动设置在所述机体外壳上的离合拨杆，和设于所述离合拨杆上的磁铁；装配到位时，所述磁铁吸附在所述离合齿轮背离所述旋转环的一侧壁上，所述离合拨杆背离所述磁铁的一端穿出所述机体外壳。

6.根据权利要求1-5任一所述的多自由度点焊机，其特征在于，所述固定臂包括与所述旋转环可拆卸连接的固定段、安装所述固定焊头的安装段，以及连接所述安装段与所述固定段连接段；所述弯曲部位于所述连接段上，所述旋转环上设有凸台，所述凸台上沿垂直所述旋转环的转轴方向设有安装槽，所述固定段可拆卸设置在所述安装槽内。

7.根据权利要求6所述的多自由度点焊机，其特征在于，所述活动焊头同轴可拆卸设置在所述丝杆轴的末端上，所述固定焊头可拆卸在所述安装段的末端上，所述安装段与所述连接段铰接，所述连接段上设有驱动所述安装段转动的摆动组件。

8.根据权利要求7所述的多自由度点焊机，其特征在于，所述摆动组件包括与所述安装段的铰接轴同轴固定的蜗轮，和驱动所述蜗轮转动的蜗杆，以及驱动所述蜗杆转转动的蜗杆电机。

9.根据权利要求3所述的多自由度点焊机，其特征在于，所述离合齿轮的轮齿朝向所述齿环的一端成型有收窄部，用以对所述离合齿轮与所述齿环的齿合进行导向。

10.一种多自由度点焊机的焊方法，根据权利要求1-9任一所述的多自由度点焊机，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

所述同步旋转机构驱动所述旋转环旋转，使所述固定臂与所述旋转环同步转动，确定所述固定臂的焊接停留位置；

所述丝杆电机驱动所述丝杆轴轴向移动，推动所述活动焊头朝向所述固定焊头移动并到位，到位时，所述活动焊头与所述固定焊头将工件夹持在中间。

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