一种焊材自动更换及外形修复一体化设备的制作方法

本实用新型用于自动化加工设备领域，特别是涉及一种焊材自动更换及外形修复一体化设备。

背景技术：

目前，汽车白车身点焊所使用的焊材电极，每次焊接都会在电极顶部形成氧化层，当氧化层达到一定厚度时，就会影响焊接质量，因而需要定期对其顶部进行打磨以去除焊接产生的氧化层，从而达到外形修复目的。但是反复的打磨使电极变短，因此也需要定期将废料电极从电极杆上拆下以更换新的电极。随着生产自动化的提高，汽车厂提出了电极自动更换及外形自动修复的需求，以期提高焊接生产效率。目前的焊材自动更换及外形修复一体化设备存在不同程度的问题。

首先，焊材的自动更换依赖于可靠的焊材存料组件。传统的存料组件多采用圆盘式结构，这种结构由于对焊材外径的兼容性差，较容易出现焊材更换失败的情况，同时由于刚性连接，存料组件的连接部件在焊枪装帽压力的长期作用下，容易发生弯曲变形；此外圆盘式存料组件拆装维护也不够方便。

其次，焊钳上电极与电极杆普遍采用锥面配合连接，现有设备在使用中普遍存在两个问题：1、上下电极的切削量不均匀，多次累计后，上下电极的长度出现较大差距，导致焊接时拉扯车身，影响焊接质量；2、出现一个共性缺陷：拆帽时电极与电极杆间相对旋转会造成电极杆配合锥面的磨损，进而焊钳漏水影响生产，并有可能造成生产事故。

再者，焊材外形切削修复后产生的铜屑需要自动收集。传统的铜屑吹气组件靠上罩内的吹气铜管吹气以及下罩口安装的真空发生器来排屑，排屑效率及可靠性均不甚理想，易发生堵屑现象发生。

此外，在焊接现场，根据实际应用情况，有时需要焊材外形修复设备高度可以调节，以满足不同应用工况的实际要求。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种焊材自动更换及外形修复一体化设备，为汽车厂焊接自动化的推广、焊接效率的提高提供可靠支撑。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种焊材自动更换及外形修复一体化设备，包括机架以及设在机架上的直排式电极存料装置和焊材旋转加工装置，直排式电极存料装置包括柔性连接组件和存料组件，柔性连接组件包括连接件、支撑座和能够将存料组件定位在支撑座上的压紧装置，连接件和支撑座采用弹性体连接，存料组件包括存料器，存料器上设有能够存储电极的直槽，直槽的一端形成取料口，取料口处设有隔挡结构，存料器上设有能够将直槽中的电极推至取料口处的弹性件。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，支撑座上设有安装存料器的定位卡槽，压紧装置能够将存料器压紧固定在定位卡槽中，压紧装置包括设在支撑座一侧的压紧座、铰接在压紧座上的压臂和手柄，压臂能够摆动至定位卡槽上方，压臂设有柔性压头，所述手柄与压臂之间设有自锁连接块，支撑座上设有能够检测直槽中电极是否用完的检测传感器。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，弹性件包括设在直槽中的压缩弹簧，压缩弹簧的末端与存料器固定连接，前端设有能够推动电机沿直槽滑动的弹簧座，存料器在直槽的末端设有底盖，所述压缩弹簧的末端抵住所述底盖，还包括盖板，所述盖板可拆卸的安装在所述存料器上并封闭所述直槽，所述直槽包括分别位于存料器上侧和下侧的上直槽和下直槽，所述盖板包括分别封闭所述上直槽和下直槽的上盖板和下盖板，隔挡结构位于取料口的一侧，隔挡结构包括上定位块、下定位块以及通过第一销轴安装在上定位块和下定位块之间的锁舌，锁舌通过第一扭转预紧弹簧实现对电极沿直槽方向的卡紧限位，还包括挡块，挡块通过第二销轴安装在取料口处，挡块通过第二扭转预紧弹簧实现对电极沿垂直于直槽方向的限位。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，焊材旋转加工装置包括机座、动力装置和传动装置，所述传动装置上设有传动部件以及与所述传动部件直接或间接传动连接的修帽单元和拆帽单元，所述传动装置通过柔性浮动机构安装在所述机座上，所述动力装置固定安装在机座上，动力装置通过柔性传动机构与所述传动部件实现动力传递。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，所述柔性传动机构包括设在传动部件上的动力输入孔以及由所述动力装置伸出的输出轴，所述输出轴插入所述动力输入孔，并可在所述动力输入孔内相对浮动，所述传动装置包括传动箱，传动箱包括箱座和箱盖，所述修帽单元包括设在所述传动箱内的切削齿轮和设在所述切削齿轮上的切削刀具，所述传动部件包括主动齿轮，所述主动齿轮的轴心处设有动力输入孔，所述传动箱内设有与主动齿轮啮合的减速齿轮以及同时与所述减速齿轮和切削齿轮啮合的切削过渡齿轮，所述拆帽单元包括设在所述传动箱内的拆帽齿轮和设在所述拆帽齿轮上的夹具，所述传动箱内设有与所述拆帽齿轮啮合的反向拆帽齿轮以及同时与所述减速齿轮和拆帽齿轮啮合的拆帽过渡齿轮。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，所述机座上设有导向孔，所述柔性浮动机构包括设在所述导向孔内的导套、设在所述导套内的导向轴以及设在所述导向轴顶端的箱体支撑板，所述传动装置与所述箱体支撑板连接，所述导向轴下端设有挡片，所述导向轴上于箱体支撑板和传动装置之间设有上弹簧，于挡片和传动装置之间设有下弹簧。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，还包括电极切屑收集装置，电极切屑收集装置包括罩体和废料收集储存装置，罩体包括上罩和下罩，所述上罩和下罩组配后在内部形成空腔，空腔包括旋转加工装置配合区和切屑汇集区，罩体在上罩和下罩配合过渡位置设有可供焊材旋转加工装置嵌入旋转加工装置配合区的插口，上罩在旋转加工装置配合区前侧设有上缺口，下罩在旋转加工装置配合区前侧设有下缺口，上缺口和下缺口均设有挡帘，罩体在切屑汇集区设有排屑口，排屑口通过输送管与废料收集储存装置连接，上罩和下罩在旋转加工装置配合区均设有吹气结构。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，上罩具有向插口倾斜的顶部倾面，上缺口延伸至插口边缘，下罩具有向插口倾斜的底部倾面，下缺口延伸至插口边缘，挡帘采用挠性片材成型，挡帘上设有供电极穿过的过孔以及由过孔开至插口边缘的第一切缝，挡帘在过孔外围设有若干第二切缝。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，上罩和下罩通过铰链连接，罩体在排屑口处设有连接输送管的连接套，废料收集储存装置包括收集桶和桶盖，桶盖上设有连接切屑输送软管的接口。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，机架包括升降支架和底座，底座包括底板和立柱，立柱采用空心方管，空心方管沿高度方向打孔并焊接螺母，升降支架设在空心方管中并能够通过与螺母配合的螺栓紧固，升降支架的顶部设有安装块，安装块具有水平安装位和竖直安装位。

本实用新型的有益效果：本实用新型包括直排式电极存料装置和焊材旋转加工装置，其中，直排式电极存料装置用于为焊材旋转加工装置提供焊材，直排式电极存料装置摒弃传统的圆盘式结构，具有直槽的直排式存料组件相比圆盘式存料组件对焊材电极的兼容性更好，使得存料、取料更加可靠、稳定，避免出现焊材更换失败的情况，而且其采用柔性连接，解决了传统的刚性连接组件易变性、使用寿命较短的问题，连接可靠性、使用寿命大幅提高。本实用新型为汽车厂焊接自动化的推广、焊接效率的提高提供可靠支撑。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

图1是本实用新型实施例水平安装配置示意图；

图2是本实用新型实施例竖直安装配置示意图；

图3是本实用新型实施例直排式电极存料装置结构示意图；

图4是本实用新型实施例柔性连接组件结构示意图；

图5是本实用新型实施例存料组件结构爆炸图；

图6是本实用新型实施例机架结构示意图；

图7是本实用新型实施例焊材旋转加工装置轴测图；

图8是本实用新型实施例焊材旋转加工装置主视图；

图9是本实用新型实施例传动装置结构示意图；

图10是本实用新型实施例图8中A-A处截面图；

图11是本实用新型实施例电极切屑收集装置示意图；

图12是本实用新型实施例废料收集储存装置示意图。

具体实施方式

参照图1至图12，其显示出了本实用新型之较佳实施例的具体结构。以下将详细说明本实用新型各部件的结构特点。

本实用新型提供了一种焊材自动更换及外形修复一体化设备，包括机架1以及设在机架1上的直排式电极存料装置2和焊材旋转加工装置3，直排式电极存料装置2包括柔性连接组件和存料组件，柔性连接组件包括连接件21、支撑座22和能够将存料组件定位在支撑座22上的压紧装置，连接件21与机架1直接或间接连接，连接件21和支撑座22采用弹性体23连接，弹性体23可采用弹簧、橡胶件、胶垫等，弹性体23可以先安装在连接件21上，支撑座22固定在弹性体23上，实现连接件21与支撑座22的柔性连接效果。存料组件包括存料器24，存料器24上设有能够存储电极的直槽25，直槽25的一端形成取料口26，取料口26处设有隔挡结构，存料器24上设有能够将直槽25中的电极推至取料口26处的弹性件。

本实用新型包括直排式电极存料装置2和焊材旋转加工装置3，其中，直排式电极存料装置2用于为焊材旋转加工装置3提供焊材，直排式电极存料装置2摒弃传统的圆盘式结构，具有直槽25的直排式存料组件相比圆盘式存料组件对焊材电极的兼容性更好，使得存料、取料更加可靠、稳定，避免出现焊材更换失败的情况，而且其采用柔性连接，解决了传统的刚性连接组件易变性、使用寿命较短的问题，连接可靠性、使用寿命大幅提高。本实用新型为汽车厂焊接自动化的推广、焊接效率的提高提供可靠支撑。

存料器24可直接通过压紧装置定位在支撑座22上，作为优选，支撑座22上设有安装存料器24的定位卡槽27，压紧装置能够将存料器24压紧固定在定位卡槽27中。压紧装置可采用气缸、凸轮机构、丝杠螺母机构等，作为优选，压紧装置包括设在支撑座22一侧的压紧座28、铰接在压紧座28上的压臂29和手柄210，压臂29能够摆动至定位卡槽27上方，压臂29设有柔性压头211，柔性压头211可设置一个或多个，所述手柄210与压臂29之间设有自锁连接块212，自锁连接块212的两端分别与手柄210与压臂29可转动连接。压紧装置利用自锁特性以及自带柔性压头211，实现对存料器24的柔性快速压紧固定。

作为优选，支撑座22上设有能够检测直槽25中电极是否用完的检测传感器213，根据直槽25的数量设置，用于检测焊材是否用完，及时发送补充焊材的信号。

弹性件可采用拉簧、卷簧等，作为优选，弹性件包括设在直槽25中的压缩弹簧214，压缩弹簧214的末端与存料器24固定连接，前端设有能够推动电机沿直槽25滑动的弹簧座215，弹簧座215两侧有导向凸台，可以在存帽器的直槽25两侧的导向槽中滑动。存料器24在直槽25的末端设有底盖216，所述压缩弹簧214的末端抵住所述底盖216，还包括盖板217，所述盖板217可拆卸的安装在所述存料器24上并封闭所述直槽25，盖板优选采用透明材料制成，对弹簧径向限位。

作为优选，直槽25设置多个时，直槽25可在存料器24顶部、侧方和底部设置，作为优选，所述直槽25包括分别位于存料器24上侧和下侧的上直槽和下直槽，所述盖板包括分别封闭所述上直槽和下直槽的上盖板和下盖板，隔挡结构位于取料口26的一侧，隔挡结构包括上定位块218、下定位块219以及通过第一销轴安装在上定位块218和下定位块219之间的锁舌220，锁舌220通过第一销轴限制可以轴向自由转动，上定位块218和下定位块219通过螺钉等连接方式相互锁定，最后再将三者构成的组件通过螺钉锁在存料器24取料口26，锁舌220通过第一扭转预紧弹簧实现对电极沿直槽25方向的卡紧限位，方便将焊材电极从存料器24的直槽25中装入以及取出。还包括挡块221，挡块221通过第二销轴安装在取料口26处，存料器24端面上设有挡销板222，防止第二销轴脱落。挡块通过第二扭转预紧弹簧实现对电极沿垂直于直槽25方向的限位，用于对焊材电极辅助限位。

存料器24上于取料口26的后侧设有取料口盖板223，对弹簧座及焊材电极进行辅助限位。存料器24上于取料口26的对侧设有垫板224，垫板224作为辅助零件，固定在存料器24取料口26的对面，可减轻取料时夹紧装置对存料器24的压损。

本技术方案中直列式存料单元的柔性连接组件采用弹性体23，实现柔性固定连接，避免存料器24在长期使用中被取料装置刚性挤压损坏，提高了存料器24单元的使用寿命；同时通过采用柔性快速压紧装置，实现了存料单元的快速拆装、换装。

焊材旋转加工装置3包括机座31、动力装置和传动装置，所述传动装置上设有传动部件以及与所述传动部件直接或间接传动连接的修帽单元和/或拆帽单元，所述传动装置通过柔性浮动机构安装在所述机座31上，所述动力装置固定安装在机座31上，动力装置通过柔性传动机构与所述传动部件实现动力传递。柔性传动机构可选用万向连接器等结构，作为本实用新型优选的实施方式，所述柔性传动机构包括设在传动部件上的动力输入孔以及由所述动力装置伸出的输出轴，所述输出轴插入所述动力输入孔，并可在所述动力输入孔内相对浮动。

实际使用时，通过动力装置带动修帽单元和/或拆帽单元动作，并移动电极至电极氧化层接触修帽单元和/或拆帽单元，从而实现对电极顶部的切削作业和/或拆帽作业；传动装置通过柔性浮动机构与机座31连接，从而使传动装置能浮动方向上大幅度活动，因此该加工装置能自适应焊钳的姿态；动力装置紧固在机座31上，输出轴伸入动力输入孔中，当传动装置在浮动方向活动时，输出轴依然保持静止。本实用新型通过上述方案，动力装置与传动装置分离，使传动装置重量减轻，最终使浮动铣削加工的切削量更均匀，同时避免焊钳漏水影响生产及造成生产事故。

其中，所述传动装置包括传动箱，传动箱包括箱座32和箱盖33，箱座32和箱盖33内部形成齿轮室，所述修帽单元包括设在所述传动箱内的切削齿轮34和设在所述切削齿轮34上的切削刀具，切削齿轮34上设有安装切削刀具的卡位，切削刀具与切削齿轮34形成可拆卸结构，所述传动部件包括主动齿轮35，所述主动齿轮35的轴心处设有动力输入孔。

所述传动箱内设有与主动齿轮35啮合的减速齿轮36以及同时与所述减速齿轮36和切削齿轮34啮合的切削过渡齿轮37。

所述拆帽单元包括设在所述传动箱内的拆帽齿轮38和设在所述拆帽齿轮38上的夹具。

作为本实用新型优选的实施方式，所述传动箱内设有与所述拆帽齿轮38啮合的反向拆帽齿轮39以及同时与所述减速齿轮36和拆帽齿轮38啮合的拆帽过渡齿轮310，所述拆帽齿轮38、反向拆帽齿轮39以及切削齿轮34在传动箱上排成一排。拆帽齿轮38、反向拆帽齿轮39，可以安装2套方向相反的夹具，这是因为有的电极杆与焊钳间为螺纹连接，如果用同1个拆帽齿轮38同时拆卸上电极和下电极，则必然会导致焊钳上、下电极杆中的其中1个的紧固螺纹往松动的方向旋转，久而久之会造成电极杆掉落。

主动齿轮35先通过减速齿轮36，再通过切削过渡齿轮37和拆帽过渡齿轮310分别与切削齿轮34和拆帽齿轮38进行传动，2个不同的传动路线实现了切削齿轮34与拆帽齿轮38大速差的传动；箱盖33和箱座32上分别装有轴套用来限位拆帽齿轮38、反向拆帽齿轮39。本实用新型用简单的齿轮传动实现大速差的铣削和拆卸，简化了电气控制；

为确认装置的运行状态，所述主动齿轮35上设有伸出箱盖33的半圆环311，所述箱盖33上设有罩住所述半圆环311的传感器座312，所述传感器座312上设有可与所述半圆环311配合而形成脉冲信号的接近开关313。当动力装置旋转时，接近开关313就会因为半圆环311的感应而形成脉冲信号.

优选的是，箱座32上装有油嘴314，可定期往传动箱内部加油。

所述动力装置包括电机315和形成所述输出轴的联轴器316，所述动力输入孔为方孔，所述联轴器316为方形轴。联轴器316伸入主动齿轮35的孔中，其伸入部分采用大间隙配合，当传动装置在浮动方向活动时，联轴器316依然保持静止。优选的是，为减短联轴器316的长度，所述动力输入孔为沉孔，联轴器316的过渡部分能够伸入该沉孔；优选的是，本实用新型为减小各个传动轮的体积，电机315使用了减速电机315。

作为本实用新型优选的实施方式，所述机座31上设有导向孔，所述柔性浮动机构包括设在所述导向孔内的导套317、设在所述导套317内的导向轴318以及设在所述导向轴318顶端的箱体支撑板319，所述传动装置与所述箱体支撑板319连接，所述导向轴318下端设有挡片320，所述导向轴318上于箱体支撑板319和传动装置之间设有上弹簧321，于挡片320和传动装置之间设有下弹簧322。所述传动装置与所述箱体支撑板319通过减震体323相连。从而使传动装置能在导向轴318方向大幅度活动，并且其它任意方向也能适量浮动，因此该加工装置能自适应焊钳的姿态；动力装置的电机315紧固在机座31上，联轴器316伸入主动齿轮35中，当传动装置在导向轴318方向活动时，联轴器316依然保持静止。而且，柔性化结构彻底解决现有拆帽设备存在的磨损电极杆问题；作为优选，减震体323采用天然橡胶制成的减震器。

实际使用时，先在切削齿轮34上安装切削刀具和在拆帽齿轮38上安装夹具；通过让切削齿轮34带动切削刀具绕电极轴线旋转，并移动电极至电极氧化层接触切削刀具，从而实现对电极顶部的切削作业；电极拆卸作业是通过将电极插入夹具中，由拆帽齿轮38带动夹具绕电极轴线旋转，逐渐将电极夹紧并让带动电极一起旋转，从而将电极从电极杆中拆卸下来。

还包括电极切屑收集装置4，电极切屑收集装置包括罩体和废料收集储存装置，罩体包括上罩41和下罩42，所述上罩41和下罩42组配后在内部形成空腔，空腔包括旋转加工装置配合区和切屑汇集区，罩体在上罩41和下罩42配合过渡位置设有可供焊材旋转加工装置嵌入旋转加工装置配合区的插口，上罩41在旋转加工装置配合区前侧设有上缺口，下罩42在旋转加工装置配合区前侧设有下缺口，上缺口和下缺口均设有挡帘43，使用时，电极可以从前侧穿过挡帘43，伸入旋转加工装置配合区，罩体在切屑汇集区设有排屑口，排屑口通过输送管44与废料收集储存装置连接，上罩41和下罩42在旋转加工装置配合区均设有吹气结构45，吹气结构45可采用吹气管或吹气孔等。

本实用新型首先将罩体根据焊材旋转加工装置的上下修磨结构分为上罩41和下罩42，分别用于收集上下修磨结构产生的切屑，同时，将罩体的空腔分为旋转加工装置配合区和切屑汇集区，产生的切屑由旋转加工装置配合区产生并在吹气结构45的作用下切屑汇集区汇集，最终由输送管44输送至废料收集储存装置。本实用新型通过上述技术方案，除了上罩41安装的吹气管外，上罩41上端以及侧面、下罩42的侧面设计了多个吹气孔，同时用输送管44等简单零件取代了传统设备使用的真空发生器这一较复杂部件，在减少零件、降低成本的情况下，大幅提高了吹屑效率，吹屑、排屑更加彻底。

为了简化帘体的安装和设计，上罩41具有向插口倾斜的顶部倾面，上缺口延伸至插口边缘，下罩42具有向插口倾斜的底部倾面，下缺口延伸至插口边缘。挡帘43可采用毛刷等结构，防止切屑从插口飞出，作为优选，挡帘43采用挠性片材成型，挡帘43上设有供电极穿过的过孔46以及由过孔46开至插口边缘的第一切缝47，用于电极直接置入旋转加工装置配合区，挡帘43在过孔46外围设有若干第二切缝48，用于针对电极进行适应性变形。

上罩41和下罩42可采用螺纹紧固件、卡扣等连接，作为优选，上罩41和下罩42通过铰链49连接，并可以通过铰链49销轴转动开合，方便护罩内部的零件拆卸、更换。上罩41和下罩42上均设有与焊材旋转加工装置连接的螺纹紧固件。

罩体在排屑口处设有连接输送管44的连接套410。

废料收集储存装置包括收集桶411和桶盖412，桶盖412上设有两个接口分别用于连接切屑输送软管和焊材废料输送软管，实现一桶多用的功能。其中一个接口不用时可通过橡胶塞封闭。

当设备竖直安装配置时，两个孔分别接切屑输送软管和焊材废料输送软管，实现一桶多用的功能。优选的是，本发明设备水平安装配置时，配有废料收集盘6，实现废料快速方便收集存储，同时桶盖的其中一个连接孔使用橡胶塞封闭。优选的是，本发明设备水平安装配置时，桶盖可以仅设一个连接孔。

还包括固定连接收集桶411和桶盖412的搭扣413，桶盖412与收集桶411与搭扣413的两部分分别固定连接，并通过搭扣实现桶盖412和收集桶411的快速锁紧、拆卸。收集桶411上设有桶连接板414。

机架1包括升降支架11和底座12，底座12包括底板和立柱，底座12支撑在地面上，底座12的底板上设有地脚螺栓孔，立柱采用空心方管，空心方管沿高度方向打孔并焊接螺母，升降支架11设在空心方管中并能够通过与螺母配合的螺栓紧固，当升降支架11的升降支柱插入底座12的立柱方管内时，通过螺栓拧入焊接螺母的螺纹孔中，可将升降支架11从侧面顶紧固定。优选的是，本发明的升降支架11在底座12空心方管内可上下调整高度，调整范围优选但不限于700mm～1100m。升降支架11的顶部设有安装块，安装块具有水平安装位和竖直安装位，可实现本设备的水平和竖直两种安装配置。

此外，电箱5通过电箱连接板固定在底座12的立柱背面，使得设备整体外观协调，整机重心稳定在底座12范围内。

当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。