一种电极帽自动化维护设备的制作方法

本实用新型用于焊接生产技术领域，特别是涉及一种电极帽自动化维护设备。

背景技术：

随着汽车产量日益增加，整车厂的生产节拍与自动化程度要求越来越高，在汽车白车身点焊领域，传统的手工修磨与更换电极帽的方式已逐渐被自动化修磨、换帽设备所替代，目前市面上存有的这类设备主要包括三大类：第一类，只有修磨功能；第二类，只有换帽功能；第三类，修磨与换帽一体机。第二类与第三类设备存在的一个共性缺陷是，在使用换帽功能时，都存在电极帽磨损电极杆的问题，其中第三类设备还存在一点缺陷——只有一个拆帽口，对于上、下电极杆都是螺纹连接（有一类焊枪是电极杆与电极握杆采用螺纹连接方式，且一般都是右旋螺纹）的焊枪就不能适用，长期使用，必然造成上电极杆或者下电极杆从电极握杆上拧下来（称之为“落杆”），导致重大的生产事故。为此，本专利从解决第二类与第三类设备存在的一个共性缺陷着手，并以拓展第三类设备使用范围为目标，提出的一种安全可靠、自动化程度高、用途广泛的电极帽修磨与更换设备，必将助力于汽车白车身焊接生产效率，具有广阔的市场应用前景。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决市场上现有设备在应用过程中存在电极杆磨损的缺陷及解决现有修磨与换帽设备的不足，提供一种电极帽自动化维护设备，彻底消除“落杆”及电极杆磨损的问题，延长整车厂无故障发生时间。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种电极帽自动化维护设备，包括机架、驱动部件和传动装置，所述传动装置通过柔性浮动机构安装在所述机架上，所述柔性浮动机构包括可实现传动装置沿电极杆纵向柔性浮动的纵向浮动机构和可实现传动装置沿电极杆横向柔性浮动的横向浮动机构，所述传动装置上设有与驱动部件的输出端直接或间接传动连接的修帽单元和/或换帽单元。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，所述纵向浮动机构包括第一安装板、第二安装板和纵向设在所述第一安装板和第二安装板之间的导向轴，所述第一安装板和第二安装板设在机架上，所述传动装置套装在所述导向轴上，所述传动装置与第一安装板和/或第二安装板之间设有第一弹性件。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，所述第一安装板和第二安装板上均设有安装所述导向轴的固定孔，所述横向浮动机构包括设在固定孔内并套住所述导向轴的第二弹性件。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，所述传动装置上设有第一换帽单元、第二换帽单元和修帽单元，所述第一换帽单元和第二换帽单元的旋转方向相反。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，所述传动装置包括传动箱，传动箱包括箱座和箱盖，所述传动箱内设有与驱动部件的输出端连接的主动齿轮，所述修帽单元包括设在所述传动箱内的修磨齿轮和设在所述修磨齿轮上的修磨刀组件，主动齿轮和修磨齿轮通过设在所述传动箱内的修磨过渡齿轮传动连接。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，还包括与修磨过渡齿轮同轴转动的修磨过渡齿轮轴，所述第一换帽单元包括设在所述传动箱内的第一换帽齿轮和设在所述第一换帽齿轮上的第一换帽组件，所述传动箱内设有中间齿轮轴、与所述中间齿轮轴同轴转动并与所述修磨过渡齿轮轴啮合传动的中间大齿轮以及啮合在中间齿轮轴与第一换帽齿轮之间的换帽过渡齿轮，所述第二换帽单元包括与所述第一换帽齿轮啮合的第二换帽齿轮和设在所述第二换帽齿轮上的第二换帽组件。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，所述第一换帽组件和第二换帽组件均包括若干夹爪、上压盖和下压盖，所述第一换帽齿轮和第二换帽齿轮均具有齿轮内圈，齿轮内圈上具有与各夹爪对应设置的驱动槽，上压盖和下压盖上均设有供电极帽通过的通孔，通孔间形成拆卸通道，各夹爪均通过夹爪销轴可转动的安装在上压盖和下压盖之间，且围绕拆卸通道设置，所述夹爪具有头部和尾部，头部的端面上设有若干棱齿结构，尾部嵌在驱动槽中，第一换帽齿轮和第二换帽齿轮转动时，夹爪绕夹爪销轴旋转，夹爪头部棱齿结构向拆卸通道中心运动，夹爪上的棱齿结构共同包络的直径减小，实现抱紧电极帽。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，所述第一换帽组件和第二换帽组件还包括设在上压盖内侧的上套环以及设在下压盖内侧的下套环，所述上套环通过上扁位与箱盖配合固定，所述下套环通过下扁位与箱座配合固定，所述上套环和上压盖间设有上摩擦片，下套环和下压盖间设有下摩擦片，上压盖和下压盖间设有可调节上摩擦片和下摩擦片预紧力的连接螺钉。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，还包括对应第一换帽单元的第一电极帽存储器和对应第二换帽单元的第二电极帽存储器，第一电极帽存储器和第二电极帽存储器通过紧固件连接在所述传动装置的两侧，所述第一电极帽存储器和第二电极帽存储器上均设有检测电极帽余量的第一传感器以及可检测拆帽和装帽是否成功的第二传感器。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，所述机架包括底座、立柱、用于安装柔性浮动机构的固定板、位于固定板下方的托盘机架以及安装在托盘机架上的托盘，所述驱动部件设在所述传动装置上，所述传动装置通过柔性浮动机构横向或竖向安装在所述固定板上。

本实用新型的有益效果：柔性浮动机构包括可实现传动装置沿电极杆纵向柔性浮动的纵向浮动机构和可实现传动装置沿电极杆横向柔性浮动的横向浮动机构，既保证了上、下电极帽修磨时的均匀一致性；换帽时，换帽单元能自适应电极杆的位置，使得换帽孔轴线与电极杆轴线同心，彻底解决了现有“旋钮”式换帽设备磨损电极杆的缺陷。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

图1是本实用新型整体结构示意图；

图2是本实用新型传动装置、修帽单元、换帽单元、第一电极帽存储器以及第二电极帽存储器整体结构示意图；

图3是本实用新型柔性浮动机构结构示意图；

图4是本实用新型柔性浮动机构浮动方向示意图；

图5是本实用新型传动装置内部结构示意图；

图6是本实用新型换帽组件爆炸图；

图7是本实用新型传动装置竖向安装示意图。

具体实施方式

参照图1至图7，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，而如果有描述到方向( 上、下、左、右、前及后) 时，是以图1所示的结构为参考描述，但本实用新型的实际使用方向并不局限于此。

本实用新型提供了一种电极帽自动化维护设备，参见图1，包括机架1、驱动部件2和传动装置3，所述机架1包括底座11、立柱12、用于安装柔性浮动机构4的固定板13、位于固定板13下方的托盘机架14以及安装在托盘机架14上的托盘15，立柱12的一侧设有电控箱5，所述驱动部件2设在所述传动装置3上，所述传动装置3通过柔性浮动机构4安装在所述机架1上，所述柔性浮动机构4包括可实现传动装置3沿电极杆纵向柔性浮动的纵向浮动机构和可实现传动装置沿电极杆横向柔性浮动的横向浮动机构，所述传动装置3上设有与驱动部件2的输出端直接或间接传动连接的修帽单元6和/或换帽单元7。本实用新型通过上述技术方案既保证了上、下电极帽修磨时的均匀一致性；换帽时，换帽单元能自适应电极杆的位置，使得换帽孔轴线与电极杆轴线同心，彻底解决了现有“旋钮”式换帽设备磨损电极杆的缺陷。

柔性浮动机构4可采用现有技术中的多种设计形式，作为本实用新型优选的实施方式，参见图2、图3、图4，所述纵向浮动机构4包括第一安装板41、第二安装板42和两根纵向设在所述第一安装板41和第二安装板42之间的导向轴43，所述第一安装板41和第二安装板42设在机架1上，所述传动装置3通过导向套44套装在所述导向轴43上，导向套44可沿导向轴43轴向滑动。所述传动装置3与第一安装板41和/或第二安装板42之间设有第一弹性件45，第一弹性件45选用压缩弹簧，导向轴43的两端设有抵住压缩弹簧的垫圈46。所述第一安装板41和第二安装板42上均设有安装所述导向轴43的固定孔，所述横向浮动机构包括设在固定孔内并套住所述导向轴43的第二弹性件47。现有“旋扭”式拆帽设备磨损电极杆的根本原因在于，拆帽时，电极帽轴线与拆帽孔轴线存在偏心量，换帽单元抱紧电极帽绕着拆帽孔轴线旋转，势必造成电极帽磨损电极杆的问题。本实用新型采用在导向轴43两端套上第二弹性件47的方式，来“吸收”上述偏心量，以达到拆帽孔轴线与电极帽轴线同心的目的。第二弹性件47具有向各个方向变形的特性，自适应换帽组件在前、后、左、右等方向的位移要求，再结合压缩弹簧，使得本设备具有三维空间的浮动功能。

参见图5，所述传动装置3上设有第一换帽单元、第二换帽单元和修帽单元6，所述第一换帽单元和第二换帽单元的旋转方向相反。本实用新型采用双换帽单元的技术方案，解决了现有修磨换帽一体机设备使用不能适用于上、下电极杆为相同旋向螺纹连接的工况，拓展了修磨换帽一体机设备的应用范围。

其中，所述传动装置3包括传动箱，传动箱包括箱座31和箱盖32，所述传动箱内设有与驱动部件2的输出端连接的主动齿轮33，所述修帽单元6包括设在所述传动箱内的修磨齿轮61和设在所述修磨齿轮61上的修磨刀组件62，主动齿轮33和修磨齿轮61通过设在所述传动箱内的修磨过渡齿轮34传动连接。还包括与修磨过渡齿轮34同轴转动的修磨过渡齿轮轴35，所述第一换帽单元包括设在所述传动箱内的第一换帽齿轮71和设在所述第一换帽齿轮71上的第一换帽组件，所述传动箱内设有中间齿轮轴36、与所述中间齿轮轴36同轴转动并与所述修磨过渡齿轮轴35啮合传动的中间大齿轮37以及啮合在中间齿轮轴36与第一换帽齿轮71之间的换帽过渡齿轮38，所述第二换帽单元包括与所述第一换帽齿轮71啮合的第二换帽齿轮72和设在所述第二换帽齿轮72上的第二换帽组件。驱动部件2选用电动机，电动机通过紧固件与箱座31连接，其输出端与主动齿轮33连接，主动齿轮33与修磨过渡齿轮34啮合，修磨过渡齿轮34与修磨齿轮61啮合，修磨刀组件62装在修磨齿轮61中，并随着修磨齿轮61转动，实现电极帽修磨功能。修磨过渡齿轮轴35随着修磨过渡齿轮34一起转动，与中间大齿轮37啮合；中间齿轮轴36随着中间大齿轮37一起转动，与换帽过渡齿轮38啮合；换帽过渡齿轮38与第一换帽齿轮71啮合；第一换帽齿轮71与第二换帽齿轮72啮合，第一换帽齿轮71与第一换帽齿轮72旋转方向相反，从而依靠各自的第一换帽组件、第二换帽组件实现电极杆上电极帽的拆装。本实用新型采用普通的直齿轮传动方案对电动机的转速和功率进行分配，以满足修磨工况和换帽工况的转速及功率各不相同的技术要求，使用普通电机替代价格高昂的变频调速电机，简化了电气控制。

参见图6，所述第一换帽组件和第二换帽组件均包括若干夹爪73、上压盖74和下压盖75，所述第一换帽齿轮71和第二换帽齿轮72均具有齿轮内圈，齿轮内圈上具有与各夹爪73对应设置的驱动槽，上压盖74和下压盖75上均设有供电极帽通过的通孔，通孔间形成拆卸通道，各夹爪73均通过夹爪销轴可转动的安装在上压盖74和下压盖75之间，且围绕拆卸通道设置，所述夹爪73具有头部和尾部，头部的端面上设有若干棱齿结构，尾部嵌在驱动槽中，第一换帽齿轮71和第二换帽齿轮72转动时，夹爪73绕夹爪销轴旋转，夹爪头部棱齿结构向拆卸通道中心运动，夹爪上的棱齿结构共同包络的直径减小，实现抱紧电极帽。

所述第一换帽组件和第二换帽组件还包括设在上压盖74内侧的上套环76以及设在下压盖75内侧的下套环77，所述上套环76通过上扁位78与箱盖32配合固定，所述下套环77通过下扁位79与箱座31配合固定，通过扁位配合，替代了紧固件连接方式，提高了连接的稳固性；所述上套环76和上压盖74间设有上摩擦片710，下套环77和下压盖75间设有下摩擦片711，上压盖74和下压盖75间设有可调节上摩擦片710和下摩擦片711预紧力的连接螺钉。调节连接螺钉的锁紧程度可调节摩擦片的预紧压力，进而调节夹爪73夹持电极帽的作用力，减轻拆帽时电极帽对电极杆配合锥面的作用力，有助于减缓电极杆锥面的磨损。而且，第一换帽组件和第二换帽组件的组成零件完全一样，提高了设备内零件间的互换性。

参见图2，还包括对应第一换帽单元的第一电极帽存储器81和对应第二换帽单元的第二电极帽存储器82，第一电极帽存储器81和第二电极帽存储器82通过紧固件连接在所述传动装置3的两侧，所述第一电极帽存储器81和第二电极帽存储器82上均设有检测电极帽余量的第一传感器以及可检测拆帽和装帽是否成功的第二传感器。第一电极帽存储器81、第二电极帽存储器82用于装填待换的电极帽，第一电极帽存储器81给上电极杆装帽，第二电极帽存储器82给下电极杆装帽。

整个设备的安装方式：传动装置3、托盘15、电控箱5都通过管夹固定在立柱12上，它们在立柱12上的高度可以调节；参见图7，所述传动装置通过柔性浮动机构横向或竖向安装在所述固定板上。也能单独安装到机器人上，以适应焊枪固定的工况。

整体设备的实施：正向启动电动机，第一换帽齿轮71正转，第二换帽齿轮72反转，两个第一换帽组件、第二换帽组件中的夹爪73均处于缩回状态，机器人携带待换帽的上电极杆运动到第一换帽组件通孔中心位置，然后反向启动电动机，两个换帽组件中的夹爪73均处于伸出状态，第一换帽组件71中的夹爪73抱紧电极帽，电极帽绕着拆帽孔轴线转动，由于柔性浮动机构的自适应作用，电极帽同时也绕着电极杆轴线转动。拆掉电极帽的电极杆运动到检测拆帽成功与否传感器位置，如果拆帽成功，就运动到对应的电极帽存储器进行装帽，如果未成功，重复上述步骤；同理，以上步骤也适用于下电极帽的拆卸与更换。

传动单元的实施：由于修磨和拆帽的转速需求不同，对电动机的转速进行分流。电动机输出端连接着主动齿轮，电机正转，驱动修磨过渡齿轮34反转，修磨过渡齿轮34驱动修磨齿轮61正转，修磨刀组件62安装在修磨齿轮61的凹槽中，随着修磨齿轮61转动，实现修磨功能。修磨过渡齿轮轴35与修磨过渡齿轮34同轴反转，驱动中间大齿轮37正转，中间齿轮轴36与中间大齿轮37同轴正转驱动换帽过渡齿轮38反转，换帽过渡齿轮38驱动第一换帽齿轮71正转，第一换帽齿轮71驱动第二换帽齿轮72反转。

特别说明的是当第一换帽齿轮71正转或者第二换帽齿轮72反转时，两个换帽组件中的夹爪73处于缩回状态，设备处于修磨状态；当第一换帽齿轮71反转或者第二换帽齿轮72正转时，两个换帽组件中的夹爪伸出，设备处于拆帽状态。

以第一换帽组件为例，当电动机反转时，第一换帽齿轮71在拆帽过渡齿轮驱动下绕着拆帽通孔轴线反转，首先迫使夹爪73绕着夹爪销轴反向自转，夹爪一端的棱齿结构向通孔中心伸出，直至夹紧电极帽，第一换帽齿轮71继续反转，上、下压盖克服上、下摩擦片的阻力，与第一换帽齿轮一起反向转动，同时夹爪抱紧电极帽绕拆帽孔轴线反向公转，进而把电极帽从电极杆上拧下来；当电机正转时，夹爪一端的棱齿结构朝远离拆帽孔中心的方向缩回，电极帽掉落到托盘中。

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。