TWI601592B - Multi-axis welding equipment - Google Patents

Description

多軸焊接設備

本發明是有關於一種焊接設備，特別是指一種多軸焊接設備。

現有一種多軸點焊機(TW公告號156582號專利案)，是在一底座上安裝有一工件，且在該工件上方的一機座上設有一可進行三軸位移的焊槍組，另外，在該工件一側亦設有一可進行三軸位移的焊槍組，該等焊槍組相對於該工件僅有三維直線運動，僅適用於加工點單純的應用，且該等焊槍組各具有一對焊槍的設計，造成焊槍數量多、設備龐大、成本高。另外，TW證書號第M511914號專利案，是一種多軸點焊機，也有類似的問題。

另外，如圖1及圖2所示，一種汽車門窗之框柱，是由一第一框桿1與一第二框桿2焊接而構成，該第一框桿1與該第二框桿2沿一長方向呈彎弧狀，且該第一框桿1具有一沿該長方向呈彎弧狀且受一電極E1壓抵的第一外側面101、一相反於該第一外側面101且沿該長方向呈彎弧狀的第一內側緣102，該第二框桿2具有一可與該第一內側緣102點焊固接且沿該長方向呈彎弧狀且受另一電 極E2壓抵的第二側面201，該第一外側面101對應該長方向的各部位垂直於該長方向的截面可能呈斜面狀，且該不同部位的傾斜程度可能不相同，該第二側面201對應該長方向的各部位垂直於該長方向的截面也可能呈斜面狀，且不同部位的傾斜程度可能不相同。

上述的焊接設備並無法滿足此種特殊工件的加工應用，產業界亟需要一種既經濟且零活度高的焊接設備。雖然JP0005352396之日本文獻提出一種汽車特殊門框工件，略提及以一對溶接電極加工，但是並沒有揭露溶接電極加工的設備。

因此，本發明之目的，即在提供一種可針對特殊工件各部位的形狀及截面變化以進行點焊作業的多軸焊接設備。

於是，本發明多軸焊接設備，包含一機架、一治具單元、一台座單元、一第一電極單元及一第二電極單元。該治具單元安裝於該機架，並包括一支撐座、一可驅動該支撐座相對於該機架且沿一第一軸向產生滑動的第一驅動組、一跨設於該支撐座上的跨座、一安裝於該支撐座與該跨座之間且可驅動該跨座以一第一軸線為轉動中心相對於該支撐座產生旋動的第二驅動組及多數夾具組，該第一軸線沿一垂直於該第一軸向與第二軸向的第三軸向延伸。該台座單元安裝於該機架，並包括一位於該治具單元一側的台座及一可驅動該台座沿該第三軸向相對於該機架產生滑動的橫移 驅動組。該第一電極單元安裝於該台座單元，並包括一滑座、一可驅動該滑座相對於該台座沿該第二軸向產生滑動的第一近接驅動組、一樞設於該滑座的連動座、一安裝於該滑座且可驅動該連動座以一第二軸線為轉動中心產生旋動的第一旋轉驅動組及一安裝於該連動座的第一電極，該第二軸線沿該第一軸向延伸。該第二電極單元安裝於該台座單元，並包括一旋轉座、一可驅動該旋轉座相對於該台座以一第三軸線為轉動中心產生旋動的第二旋轉驅動組、一跨設於該旋轉座上的推移座、一安裝於該推移座與該旋轉座之間且可驅動該推移座相對於該旋轉座沿該第二軸向產生滑動的第二近接驅動組及一安裝於該推移座的第二電極，該第三軸線沿該第一軸向延伸，該第二電極與該第一電極對應該等夾具組且彼此相對設置。

本發明之功效在於：利用該治具單元可帶動一工件產生多軸移動及產生旋動的作用，以及該第一電極單元、該第二電極單元可產生多軸移動及產生旋動的作用，可滿足特殊工件的焊接加工。

10‧‧‧機架

20‧‧‧治具單元

21‧‧‧支撐座

211‧‧‧橫板

212‧‧‧側板

22‧‧‧第一線性滑軌組

23‧‧‧第一驅動組

231‧‧‧第一馬達

232‧‧‧第一導螺桿

233‧‧‧第一螺套

24‧‧‧跨座

241‧‧‧跨板

242‧‧‧懸板

243‧‧‧定位塊

25‧‧‧第二驅動組

251‧‧‧第二馬達

252‧‧‧轉軸

253‧‧‧齒輪

254‧‧‧弧形齒排

255‧‧‧弧形滑軌組

26‧‧‧定位座

27‧‧‧第三驅動組

271‧‧‧氣壓缸

272‧‧‧氣缸心軸

40‧‧‧第一電極單元

41‧‧‧固定座

42‧‧‧滑座

43‧‧‧第一近接驅動組

431‧‧‧第一近接馬達

432‧‧‧第一近接導螺桿

433‧‧‧第一近接螺套

44‧‧‧連動座

45‧‧‧第一旋轉驅動組

451‧‧‧第一旋轉馬達

452‧‧‧第一旋轉導螺桿

453‧‧‧移動座

454‧‧‧撥件

46‧‧‧第一電極

50‧‧‧第二電極單元

51‧‧‧旋轉座

511‧‧‧軸樞部

512‧‧‧弧形齒塊

52‧‧‧第二旋轉驅動組

521‧‧‧第二旋轉馬達

522‧‧‧傳動輪

53‧‧‧推移座

54‧‧‧第三線性滑軌組

55‧‧‧第二近接驅動組

273‧‧‧連結塊

274‧‧‧緩衝彈簧

28‧‧‧夾具組

30‧‧‧台座單元

31‧‧‧台座

32‧‧‧第二線性滑軌組

33‧‧‧橫移驅動組

331‧‧‧橫移馬達

332‧‧‧橫移導螺桿

333‧‧‧橫移螺套

34‧‧‧基座

341‧‧‧軸轉部

35‧‧‧補償驅動組

551‧‧‧缸體

552‧‧‧活塞桿

56‧‧‧第二電極

L1‧‧‧第一軸線

L2‧‧‧第二軸線

L3‧‧‧第三軸線

Y‧‧‧第一軸向

Z‧‧‧第二軸向

X‧‧‧第三軸向

100‧‧‧工件

1‧‧‧第一框桿

101‧‧‧第一外側面

2‧‧‧第二框桿

201‧‧‧第二側面

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是現有一種汽車門窗之框柱的一立體組合圖； 圖2是該種汽車門窗之框柱的一端面組合圖；圖3是本發明多軸焊接設備的一實施例的一立體組合圖；圖4是該實施例的一不完整的局部放大示意圖；圖5是該實施例的一治具單元的立體分解圖；圖6是該實施例的治具單元的一前視圖；圖7是該實施例的治具單元的一側視示意圖；圖8是該實施例的治具單元的一旋動示意圖；圖9是該實施例的一第一電極單元的立體組合圖；圖10是該實施例的第一電極單元的一立體分解圖；圖11是該實施例的第一電極單元的一旋動示意圖；圖12是該實施例的一第二電極單元的立體組合圖；圖13是該實施例的第二電極單元的一立體分解圖；圖14是該實施例的第二電極單元的一俯視平面圖；圖15是該實施例的第二電極單元的一旋動示意圖；及圖16是該實施例之一台座單元的立體分解圖。

參閱圖3及圖4，本發明多軸焊接設備之一實施例，包含一機架10、一治具單元20、一台座單元30、一第一電極單元40及一第二電極單元50。

配合參圖5至圖8所示，該治具單元20安裝於該機架10，並包括一支撐座21、一對設置於該機架10與該支撐座21之間的第一線性滑軌組22、一可驅動該支撐座21相對於該機架10且沿一第一軸向Y產生滑動的第一驅動組23、一跨設於該支撐座21上的跨座24、一安裝於該支撐座21與該跨座24之間且可驅動該跨座24以一第一軸線L1為轉動中心相對於該支撐座21產生旋動的第二驅動組25、一跨設於該跨座24上的定位座26、一安裝於該定位座26與該跨座24之間且可驅動該定位座26相對於該跨座24沿一垂直於該第一軸向Y的第二軸向Z產生移動的第三驅動組27及多數安裝於該定位座26的夾具組28。該第一軸線L1沿一垂直於該第一軸向Y與第二軸向Z的第三軸向X延伸。

該支撐座21具有一沿該第三軸向X延伸的橫板211及一對垂直連接於該橫板211兩側的側板212。該第一驅動組23具有一安裝於該機架10的第一馬達231、一軸設於該機架10且受該第一馬達231帶動的第一導螺桿232及一螺設於該第一導螺桿232且固定於該支撐座21的第一螺套233，該第一導螺桿232沿該第一軸向Y延伸。該跨座24具有一平行且設置於該橫板211上方的跨板241、一對垂直連接於該跨板241兩側且分別位於該等側板212外側的懸板242及一設置於該跨板241頂面的定位塊243。該第二驅動組25具有一安裝於該橫板211底部的第二馬達251、一受該第二馬達 251驅動且軸設於該等側板212之間的轉軸252、一對固設於該轉軸252兩端的齒輪253、一對固設於該等懸板242且與該齒輪253嚙合的弧形齒排254及一對圍設於該等弧形齒排254一側且設置於該支撐座21的側板212與該跨座24的懸板242之間的弧形滑軌組255。該第三驅動組27具有一固設於該跨板241的氣壓缸271及一受該氣壓缸271帶動且可相對於該氣壓缸271伸出或縮入的氣缸心軸272、一可受該氣缸心軸272推抵且鎖固於該定位座26底部的連結塊273及一彈抵於該連結塊273與該定位塊243之間的緩衝彈簧274。

配合參圖13及圖16，該台座單元30安裝於該機架10，並包括一位於該治具單元20一側的台座31、一對安裝於該台座31與該機架10之間的第二線性滑軌組32、一可驅動該台座31沿該第三軸向X相對於該機架10產生滑動的橫移驅動組33、一可滑動地安裝於該台座31的基座34及一安裝於該台座31且可驅動該基座34沿該第三軸向X滑動的補償驅動組35。該橫移驅動組33具有一安裝於該機架10的橫移馬達331及一軸設於該機架10且受該橫移馬達331帶動的橫移導螺桿332及一螺設於該橫移導螺桿332且固定於該台座31底部的橫移螺套333。該基座34具有一軸轉部341。該補償驅動組35也是由一馬達、一導螺桿及一螺套所組成。

配合參圖9、圖10及圖11，該第一電極單元40安裝於該台座31上，並包括一固設於該台座31上的固定座41、一可滑動地跨設於該固定座41頂部的滑座42、一可驅動該滑座42相對於該台座31、該固定座41沿該第二軸向Z產生滑動的第一近接驅動組43、一樞設於該滑座42的連動座44、一安裝於該滑座42且可驅動該連動座44以一第二軸線L2為轉動中心產生旋動的第一旋轉驅動組45及一安裝於該連動座44的第一電極46，該第二軸線L2沿該第一軸向Y延伸。該第一近接驅動組43具有一安裝於該固定座41的第一近接馬達431、一軸設於該固定座41且受該第一近接馬達431帶動的第一近接導螺桿432及一螺設於該第一近接導螺桿432且固定於該滑座42的第一近接螺套433。該第一旋轉驅動組45具有一固設於該第一近接螺套433的第一旋轉馬達451、一受該第一旋轉馬達451帶動的第一旋轉導螺桿452及一螺設於該第一旋轉導螺桿452且可沿該滑座42產生滑動的移動座453，該移動座453具有一呈滾輪狀的撥件454，該連動座44具有一可轉動地套設於該撥件454且呈凹槽狀的連動部441。

配合參圖12至圖15，該第二電極單元50安裝於該台座單元30，並包括一可旋動地跨設於該基座34上的旋轉座51、一可驅動該旋轉座51相對於該台座31及該基座34以一第三軸線L3為轉動中心產生旋動的第二旋轉驅動組52、一跨設於該旋轉座51上的 推移座53、一設置於該推移座53與該旋轉座51之間的第三線性滑軌組54、一安裝於該推移座53與該旋轉座51之間且可驅動該推移座53相對於該旋轉座51沿該第二軸向Z產生滑動的第二近接驅動組55及一安裝於該推移座53的第二電極56。該第三軸線L3沿該第一軸向Y延伸，該第二電極56與該第一電極46對應該等夾具組28且彼此相對設置。該旋轉座51具有一可相對於該台座31轉動且軸設於該軸轉部341的軸樞部511及一設置於該軸樞部511一側的弧形齒塊512。該第二旋轉驅動組52具有一安裝於該台座31底部的第二旋轉馬達521、一受該第二旋轉馬達521驅動且嚙合於該弧形齒塊512的傳動輪522。該第二近接驅動組55採用壓力缸，並具有一安裝於該旋轉座51的缸體551及一可相對於該缸體551伸縮的活塞桿552，該活塞桿552末端連接於該推移座53。

再如圖3及圖4所示，且配合參圖16，當該工件100的該第一框桿1與該第二框桿2已被該等夾具組28夾持定位時，啟動該治具單元20的第一驅動組23，可使該工件100沿該第一軸向Y移位置預定進行點焊之高度。同時，啟動該橫移驅動組33的橫移馬達331，可帶動該台座31及安裝於該台座31的第一電極單元40的第一電極46與該第二電極單元50的第二電極56沿該第三軸向X相對於該治具單元20與該工件100位移，且可使該第一電極46與該第二電極56間歇地對應於該工件100的不同位置，以進行點焊作業。

在點焊作業進行中，如圖6、圖7及圖8所示，啟動該第一驅動組23的第一馬達231，可帶動該支撐座21、該跨座24、該第二驅動組25、該第三驅動組27及該等夾具組28沿該第一軸向Y產生昇降，且使該工件100對應於該第一電極46與該第二電極56。且再如圖5、圖6及圖8所示，啟動該第二馬達251並帶動該等齒輪253轉動時，利用該等弧形滑軌組255的導引，且利用該等弧形齒排254帶動該跨座24及安裝於該跨座24上的定位座26、該第三驅動組27、該夾具組28等構件以該第一軸線L1為轉動中心相對於該支撐座21產生旋動，則可適應該工件100的第一外側面101對應於該第三軸向X的不同部位的傾斜程度，且使得該第一電極46的軸向可垂直相交於該工件100的不同部位。在該第一電極46已沿該第三軸向X對應於該工件100且欲進行點焊動作之前，先釋放該第三驅動組27的氣壓缸271，利用該緩衝彈簧274的彈性會使該連結塊273、定位座26、該等夾具組28及工件100等整體沿該第二軸向Z相對於該跨板241產生自由浮動狀態，在該第二電極56相對於該第一電極46移動且使該第一電極46與該第二電極56共同對該工件100進行焊接動作後，再啟動該第三驅動組27的氣壓缸271，且使該氣缸心軸272推動該連結塊273、該定位座26、該等夾具組28及工件100沿該第二軸向Z移動至預定位置，以利進行下一個點焊操作。

在點焊作業進行中，如圖9、圖10及圖11所示，該第一電極單元40配合該治具單元20及該台座單元30的操作動作，也會同步進行下列動作：啟動該第一近接驅動組43，可利用該第一近接導螺桿432帶動該滑座42相對於該固定座41沿該第二軸向Z產生移動，可帶動該第一電極46朝該工件100趨近或遠離。啟動該第一旋轉驅動組45的第一旋轉馬達451，可使該第一旋轉導螺桿452轉動，且帶動該移動座453沿該滑座42產生線性滑動，利用該撥件454連動該連動座44與該第一電極46以該第二軸線L2為轉動中心產生旋動，即可帶動該第一電極46相對於該上件100產生旋動，可適應於該工件100的第一外側面101對應於該第三軸向X呈彎弧狀之各部位的加工角度需求。

在點焊作業進行中，如圖12、圖13、圖14及圖15所示，該第二電極單元50配合該第一電極單元40的動作也會同步進行下列動作：啟動該第二旋轉馬達521，利用該傳動輪522驅動該弧形齒塊512，可驅動該旋轉座51及該第二電極56相對於該台座31、該基座34以該第三軸線L3為轉動中心產生旋動，即可帶動該第二電極56配合該第一電極46的旋動角度，且也相對於該工件100產生旋動，可適應於該工件100的第二側面201對應於該第三軸向X呈彎弧狀之各部位的加工角度需求。再啟動該第二近接驅動組55，可帶動該第二電極56朝該工件100趨近或遠離，即可配合該第一電極46進 行點焊作業。且利用該補償驅動組35可驅動該基座34沿該第三軸向X滑動的作用，可使該第二電極56相對於該第一電極46調整呈相對的狀態。

因此，本發明利用該治具單元20可帶動該工件100產生第一軸向Y、第二軸向Z、第三軸向X等多軸向移動，及以該第一軸線L1為轉動中心產生旋動的作用，可適應該工件100對應於該第三軸向X的不同部位的傾斜程度。利用該第一電極單元40可相對於該工件100產生第二軸向Z、第三軸向X等多軸向移動，以及該第一電極46可以該第二軸線L2為轉動中心產生旋動，該第二電極單元50可相對於該工件100產生第二軸向Z、第三軸向X等多軸向移動，以及該第二電極56可以該第三軸線L3為轉動中心產生旋動的作用，可適應於該工件100對應於該第三軸向X呈彎弧狀之各部位的加工角度需求，所以本發明整體的配合可滿足特殊工件100的焊接加工。綜上所述，本發明多軸焊接設備確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

10‧‧‧機架

43‧‧‧第一近接驅動組

20‧‧‧治具單元

45‧‧‧第一旋轉驅動組

21‧‧‧支撐座

46‧‧‧第一電極

22‧‧‧第一線性滑軌組

50‧‧‧第二電極單元

23‧‧‧第一驅動組

56‧‧‧第二電極

24‧‧‧跨座

Y‧‧‧第一軸向

25‧‧‧第二驅動組

Z‧‧‧第二軸向

26‧‧‧定位座

X‧‧‧第三軸向

27‧‧‧第三驅動組

100‧‧‧工件

28‧‧‧夾具組

1‧‧‧第一框桿

30‧‧‧台座單元

101‧‧‧第一外側面

40‧‧‧第一電極單元

2‧‧‧第二框桿

201‧‧‧第二側面

Claims (9)

1. 一種多軸焊接設備，包含：一機架；一治具單元，安裝於該機架，並包括一支撐座、一可驅動該支撐座相對於該機架且沿一第一軸向產生滑動的第一驅動組、一跨設於該支撐座上的跨座、一安裝於該支撐座與該跨座之間且可驅動該跨座以一第一軸線為轉動中心相對於該支撐座產生旋動的第二驅動組及多數夾具組，該第一軸線沿一垂直於該第一軸向與第二軸向的第三軸向延伸；一台座單元，安裝於該機架，並包括一位於該治具單元一側的台座及一可驅動該台座沿該第三軸向相對於該機架產生滑動的橫移驅動組；一第一電極單元，安裝於該台座單元，並包括一滑座、一可驅動該滑座相對於該台座沿該第二軸向產生滑動的第一近接驅動組、一樞設於該滑座的連動座、一安裝於該滑座且可驅動該連動座以一第二軸線為轉動中心產生旋動的第一旋轉驅動組及一安裝於該連動座的第一電極，該第二軸線沿該第一軸向延伸；及一第二電極單元，安裝於該台座，並包括一旋轉座、一可驅動該旋轉座相對於該台座以一第三軸線為轉動中心產生旋動的第二旋轉驅動組、一跨設於該旋轉座上的推移座、一安裝於該推移座與該旋轉座之間且可驅動該推移座相對於該旋轉座沿該第二軸向產生滑動的第二近接驅 動組及一安裝於該推移座的第二電極，該第三軸線沿該第一軸向延伸，該第二電極與該第一電極對應該等夾具組且彼此相對設置。
2. 如請求項1所述的多軸焊接設備，其中，該治具單元還包括一跨設於該跨座上的定位座、一安裝於該定位座與該跨座之間且可驅動該定位座相對於該跨座沿一垂直於該第一軸向的第二軸向產生移動的第三驅動組，該等夾具組安裝於該定位座。
3. 如請求項2所述的多軸焊接設備，其中，該治具單元還包括一對設置於該機架與該支撐座之間的第一線性滑軌組，且該第一驅動組具有一安裝於該機架的第一馬達、一軸設於該機架且受該第一馬達帶動的第一導螺桿及一螺設於該第一導螺桿且固定於該支撐座的第一螺套，該第一導螺桿沿該第一軸向延伸。
4. 如請求項1至請求項3中任一項所述的多軸焊接設備，其中，該治具單元的第二驅動組具有一安裝於該支撐座的第二馬達、一受該第二馬達驅動且軸設於該支撐座的轉軸、一對固設於該轉軸兩端的齒輪、一對固設於該跨座且與該齒輪嚙合的弧形齒排及一對分別設於該等弧形齒排一側且設置於該支撐座與該跨座之間的弧形滑軌組，啟動該第二馬達且帶動該等齒輪轉動時，利用該等弧形滑軌組的導引，且利用該等弧形齒排帶動該跨座及安裝於該跨座上的定位座、該第三驅動組、該夾具組等構件以該第一軸線為轉動中心相對於該支撐座產生旋動。
5. 如請求項1所述的多軸焊接設備，其中，該台座單元的橫移驅動組具有一安裝於該機架的橫移馬達及一軸設於該機架且受該橫移馬達帶動的橫移導螺桿及一螺設於該橫移導螺桿且固定於該台座的橫移螺套。
6. 如請求項1所述的多軸焊接設備，其中，該第一電極單元的第一近接驅動組具有一安裝於該台座的第一近接馬達、一軸設於該台座且受該第一近接馬達帶動的第一近接導螺桿及一螺設於該第一近接導螺桿且固定於該滑座的第一近接螺套，該滑座固設於該第一近接螺套，該第一旋轉驅動組具有一固設於該第一近接螺套的第一旋轉馬達、一受該第一旋轉馬達帶動的第一旋轉導螺桿及一螺設於該第一旋轉導螺桿且可沿該滑座產生滑動的移動座，該移動座具有一撥件，該連動座具有一可轉動地套設於該撥件的連動部，啟動該第一旋轉驅動組的第一旋轉馬達，可使該第一旋轉導螺桿轉動，且帶動該移動座沿該滑座產生線性滑動，利用該撥件連動該連動座與該第一電極以該第二軸線為轉動中心產生旋動。
7. 如請求項1所述的多軸焊接設備，其中，該第二電極單元的旋轉座具有一可相對於該台座轉動的軸樞部及一設置於該軸樞部一側的弧形齒塊，該第二旋轉驅動組具有一安裝於該台座底部的第二旋轉馬達、一受該第二旋轉馬達驅動且嚙合於該弧形齒塊的傳動輪，啟動該第一馬達，利用該傳動輪驅動該弧形齒塊，可驅動該旋轉座相對於該台座以該第三軸線為轉動中心產生旋動。
8. 如請求項7所述的多軸焊接設備，其中，該第二電極單元的第二近接驅動組具有一安裝於該旋轉座的缸體及一可相對於該缸體伸縮的活塞桿，該活塞桿末端連接於該推移座。
9. 如請求項7或請求項8所述的多軸焊接設備，其中，該台座單元還包括一可滑動地安裝於該台座的基座及一安裝於該台座且可驅動該基座沿該第三軸向滑動的補償驅動組，該第一電極單元安裝於該台座，該第二電極單元的旋轉座可旋動地跨設於該基座上。