电极修磨换帽一体的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了电极修磨换帽一体机，其包括机架、安装在机架上的驱动电机和平衡浮动单元，驱动电机的输出端穿过平衡浮动单元后与工作台连接，工作台的两侧安装有拆帽单元和修帽单元，工作台两侧的最外端均安装有电极帽储存单元。电极帽修磨与更换在一台设备上完成，用一个驱动电机实现两大功能。解决了汽车生产线上停线手工换帽的技术难题，同时也解决了修磨换帽分开两台机器占地面积太大的问题。采用驱动电机作为动力源，控制系统简单，输出速度稳定可靠且保证每次电极帽修磨的均匀性。电极帽修磨更换全自动完成，明显提高了汽车焊装生产线的工作节拍，提高了生产线的产能，适用于自动化高的汽车焊装生产线。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及应用于焊钳电阻点焊电极帽的修磨与更换，特别涉及应用于汽车 白车身的自动化焊装生产线上电极帽的修磨与更换，属于汽车制造自动化生产领域。 电极修磨换帽一体机
【背景技术】
[0002] 在汽车白车身焊装过程中，修磨器的应用非常重要。焊枪使用一段时间后，电极帽 表面会被氧化或会粘有杂质，从而影响焊点的质量。修磨器的作用就是把使用过的电极帽 修磨回原貌，从而保证焊点的质量。一个电极帽不可能接受无限次的修磨，当修磨次数达到 一定数量后，就必须更换新的电极帽。
[0003] 目前，汽车生产线中对电极的修磨与换帽大部分都还是是分开的，一个工位配一 台电极帽修磨器和电极换帽机，电极帽修磨器修整电极帽，电极换帽机更换废旧电极帽；一 体机应用还不广泛，甚至很多工厂现在还是人工去拆和换电极帽。一体机的使用还不广泛， 技术还未成熟，其中一个原因是修磨器与换帽机的工作转速相差10倍，使用一台电机，要 实现这么大的不同的传动比，传动方案有一定难度。如果使用伺服电机或变频电机转换速 度，则造价比较昂贵且电控方案复杂。修磨器在整个白车身的点焊过程有着广泛且重要的 应用。而要研制出一台性能良好、操作方便、价格实惠，同时又美观的修磨器，动力源和传动 方案的设计是很关键的部分；此外，一体机的外形结构对节拍有一定的影响，也是很关键的 部分。
[0004] 分析市场上现有的修磨器的传动方案主要有两种。一种是选择常规的圆柱齿轮传 动，修磨端和换帽端采用同样的传动比，两端的速度差靠改变电机自身的转速来实现。能够 大幅度改变自身速度的电机有伺服电机和变频电机。另一种方案就是选用一般的单速异步 电机，通过设计适当的齿轮传动机构，实现两端十倍的速度差。
[0005] 前一种方法实现原理简单，但对电机要求较高。伺服电机伺服系统与机器人控制 系统存在兼容性问题，而变频电机需要外配一变频控制柜。另外这两种电机作为动力源都 会大大的增加机器的成本。而第二种传动方案，只采用一级传动实现减速和速度差的，对齿 轮的加工要求非常高，加工制造成本也是不可忽视的，除了实现功能外，还要求结构紧凑， 外形美观，这正是选用第二种方案的困难所在。 实用新型内容
[0006] 本实用新型的目的，在于提供一种电极帽的自动修磨和更换，无需人工参与，并且 修磨和换帽两个工序都在同一台设备上完成的电极修磨换帽一体机。
[0007] 本实用新型解决其技术问题的解决方案是：电极修磨换帽一体机，其包括机架、安 装在机架上的驱动电机和平衡浮动单元，所述驱动电机的输出端穿过平衡浮动单元后与工 作台连接，所述工作台的两侧安装有与驱动电机的输出端直接或者间接传动连接的拆帽单 元和修帽单元，所述工作台两侧的最外端均安装有电极帽储存单元。
[0008] 作为上述技术方案的进一步改进，所述驱动电机的输出端上安装有输出轴齿轮， 所述拆帽单元包括拆帽直齿轮、与拆帽直齿轮同轴安装的蜗杆轴、与蜗杆轴啮合的拆帽蜗 轮以及通过旋转轴连接在拆帽蜗轮中心的电极帽抓爪，所述电极帽抓爪旁设置预紧弹簧， 所述修帽单元包括修磨直齿轮、与修磨直齿轮同轴安装的修磨小锥齿轮、与修磨小锥齿轮 啮合的修磨大锥齿轮以及安装在修磨大锥齿轮中心的修磨刀，所述输出轴齿轮分别与拆帽 直齿轮和修磨直齿轮啮合。
[0009] 作为上述技术方案的进一步改进，所述平衡浮动单元包括安装在机架上的上固定 座和下固定座、套在上固定座和下固定座之间的两根导向轴、套在导向轴外表面的直线轴 承、安装在上固定座和直线轴承之间且套在导向轴外表面的上弹簧、安装在下固定座和直 线轴承之间且套在导向轴外表面的下弹簧以及安装在下固定座下端面的气缸，所述气缸的 输出端穿过下固定座后与气缸连接头连接，所述气缸连接头能压触设置在驱动电机下端面 的下止动销，所述工作台安装在两个直线轴承上。
[0010] 作为上述技术方案的进一步改进，所述上固定座的下端面设置有限位块，所述限 位块能压触设置在驱动电机上端面的上止动销。
[0011] 作为上述技术方案的进一步改进，所述电极帽储存单元包括从上到下依次布置的 外上盖、内上盖、圆柱状的弹夹以及外下盖，所述弹夹上设置有多个沿圆周分布的、能放置 电极帽的电极孔，所述电极孔的内侧安装有橡皮圈，所述外上盖和外下盖之间设置有铰链 销，所述铰链销的两端穿过弹夹后通过螺纹连接固定在外上盖和外下盖，所述外上盖上设 置有一个取电极窗口，外上盖的下端面设置有挡块，铰链销和弹夹之间安装能使得装有电 极的电极孔对准取电极窗口的动力弹簧。
[0012] 作为上述技术方案的进一步改进，所述外上盖和外下盖之间设置有将两者固定的 定位块，所述定位块上设置有用于与工作台连接固定的被压块以及位于被压块两侧的定位 销，所述外上盖的上端面设置有用于锁紧定位块和工作台的凸轮。
[0013] 作为上述技术方案的进一步改进，所述电极帽储存单元包括从上到下依次布置的 外上盖、内上盖、圆柱状的弹夹以及外下盖，所述弹夹上设置有多个沿圆周分布的、能放置 电极帽的电极孔，所述电极孔的内侧安装有橡皮圈，所述外上盖和外下盖之间设置有铰链 销，所述铰链销的两端穿过弹夹后通过螺纹连接固定在外上盖和外下盖，所述外上盖上设 置有一个取电极窗口，外上盖的下端面设置有挡块，铰链销和弹夹之间安装能使得装有电 极的电极孔对准取电极窗口的动力弹簧。
[0014] 作为上述技术方案的进一步改进，所述外上盖和外下盖之间设置有将两者固定的 定位块，所述定位块上设置有用于与工作台连接固定的被压块以及位于被压块两侧的定位 销，所述外上盖的上端面设置有用于锁紧定位块和工作台的凸轮。
[0015] 作为上述技术方案的进一步改进，所述机架包括底座、用于安装驱动电机以及平 衡浮动单元的安装板、位于安装板下方的托盘机架以及安装在托盘机架上的托盘。
[0016] 本实用新型的有益效果是：电极帽修磨与更换在一台设备上完成，用一个驱动电 机实现两大功能。解决了汽车生产线上停线手工换帽的技术难题，同时也解决了修磨换帽 分开两台机器占地面积太大的问题。采用驱动电机作为动力源，控制系统简单，输出速度稳 定可靠且保证每次电极帽修磨的均匀性。电极帽修磨更换全自动完成，明显提高了汽车焊 装生产线的工作节拍，提高了生产线的产能，适用于自动化高的汽车焊装生产线。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需 要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本实用新型的一部分实施例，而不是全 部实施例，本领域的技术人员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 他设计方案和附图。
[0018] 图1是本实用新型的结构示意图；
[0019] 图2是本实用新型中的拆帽单元和修帽单元的结构示意图；
[0020] 图3是本实用新型中的拆帽单元和修帽单元另一角度的结构示意图；
[0021] 图4是本实用新型中的机架的结构示意图；
[0022] 图5是本实用新型中的平衡浮动单元的结构示意图；
[0023] 图6是本实用新型中的电极帽储存单元的结构示意图；
[0024] 图7是本实用新型中的电极帽储存单元的剖视图；
[0025] 图8是本实用新型中的平衡浮动单元的安装结构示意图。
【具体实施方式】
[0026] 以下将结合实施例和附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果进行 清楚、完整地描述，以充分地理解本实用新型的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例 只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本实用新型的实施例，本领域的 技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本实用新型保护的范 围。另外，文中所提到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体 实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。
[0027] 电极修磨换帽一体机，其包括机架1、安装在机架1上的驱动电机6和平衡浮动单 元2,所述驱动电机6的输出端穿过平衡浮动单元2后与工作台7连接，所述工作台7的两 侦按装有与驱动电机6的输出端直接或者间接传动连接的拆帽单元3和修帽单元4,所述工 作台7两侧的最外端均安装有电极帽储存单元5。
[0028] 进一步作为优选的实施方式，所述驱动电机6的输出端上安装有输出轴齿轮60， 所述拆帽单元3包括拆帽直齿轮30、与拆帽直齿轮30同轴安装的蜗杆轴31、与蜗杆轴31 啮合的拆帽蜗轮32以及通过旋转轴连接在拆帽蜗轮32中心的电极帽抓爪33,所述电极帽 抓爪33旁设置预紧弹簧34,所述修帽单元4包括修磨直齿轮40、与修磨直齿轮40同轴安 装的修磨小锥齿轮41、与修磨小锥齿轮41啮合的修磨大锥齿轮42以及安装在修磨大锥齿 轮42中心的修磨刀43,所述输出轴齿轮60分别与拆帽直齿轮30和修磨直齿轮40啮合。
[0029] 进一步作为优选的实施方式，所述平衡浮动单元2包括安装在机架1上的上固定 座20和下固定座21、套在上固定座20和下固定座21之间的两根导向轴22、套在导向轴22 外表面的直线轴承23、安装在上固定座20和直线轴承23之间且套在导向轴22外表面的上 弹簧24、安装在下固定座21和直线轴承23之间且套在导向轴22外表面的下弹簧25以及 安装在下固定座21下端面的气缸26,所述气缸26的输出端穿过下固定座21后与气缸连接 头27连接，所述气缸连接头27能压触设置在驱动电机6下端面的下止动销61，所述工作台 7安装在两个直线轴承23上。
[0030] 进一步作为优选的实施方式，所述上固定座20的下端面设置有限位块28,所述限 位块28能压触设置在驱动电机6上端面的上止动销62。
[0031] 进一步作为优选的实施方式，所述电极帽储存单元5包括从上到下依次布置的外 上盖50、内上盖51、圆柱状的弹夹52以及外下盖53,所述弹夹52上设置有多个沿圆周分布 的、能放置电极帽的电极孔，所述电极孔的内侧安装有橡皮圈54,所述外上盖50和外下盖 53之间设置有铰链销55,所述铰链销55的两端穿过弹夹52后通过螺纹连接固定在外上盖 50和外下盖53,所述外上盖50上设置有一个取电极窗口 56,外上盖50的下端面设置有挡 块57,铰链销55和弹夹52之间安装能使得装有电极的电极孔对准取电极窗口 56的动力弹 簧58。
[0032] 进一步作为优选的实施方式，所述外上盖50和外下盖53之间设置有将两者固定 的定位块59,所述定位块59上设置有用于与工作台7连接固定的被压块591以及位于被压 块591两侧的定位销，所述外上盖50的上端面设置有用于锁紧定位块59和工作台7的凸 轮 592。
[0033] 进一步作为优选的实施方式，所述电极帽储存单元5包括从上到下依次布置的外 上盖50、内上盖51、圆柱状的弹夹52以及外下盖53,所述弹夹52上设置有多个沿圆周分布 的、能放置电极帽的电极孔，所述电极孔的内侧安装有橡皮圈54,所述外上盖50和外下盖 53之间设置有铰链销55,所述铰链销55的两端穿过弹夹52后通过螺纹连接固定在外上盖 50和外下盖53,所述外上盖50上设置有一个取电极窗口 56,外上盖50的下端面设置有挡 块57,铰链销55和弹夹52之间安装能使得装有电极的电极孔对准取电极窗口 56的动力弹 簧58。
[0034] 进一步作为优选的实施方式，所述外上盖50和外下盖53之间设置有将两者固定 的定位块59,所述定位块59上设置有用于与工作台7连接固定的被压块591以及位于被压 块591两侧的定位销，所述外上盖50的上端面设置有用于锁紧定位块59和工作台7的凸 轮 592。
[0035] 进一步作为优选的实施方式，所述机架1包括底座10、用于安装驱动电机6以及平 衡浮动单元2的安装板11、位于安装板11下方的托盘机架12以及安装在托盘机架12上的 托盘13。
[0036] 以下是本实用新型创造优选的一个实施例：
[0037] 如图1所示的电极修磨换帽一体机，包括齿轮箱主机，机架1，平衡浮动单元2,电 极帽储存单元5。齿轮箱主机作为核心部分，本单元实现修磨和拆帽两个功能。齿轮箱主机 与平衡浮动单元2连接，平衡浮动单元2安装在机架1上，机架1安装在工作平台上，两个 电极帽储存单元5分别安装在齿轮箱主机左右两端。
[0038] 图2和图3所示的拆帽单元和修帽单元构成示意，包括机座63,工作台7,电机转 接法兰，驱动电机6,输出轴齿轮60,拆帽直齿轮30,蜗杆轴31，拆帽蜗轮32,修磨直齿轮 40,修磨小锥齿轮41，修磨大锥齿轮42,电极帽抓爪33,修磨刀43,上止动销62,下止动销 61，向心球轴承，深沟球轴承，弹簧。驱动电机6是本电极修磨换帽一体机的动力源，通过电 机转接法兰安装在机座63上，输出轴齿轮60安装在驱动电机6的输出轴上。输出轴齿轮 60分别与拆帽直齿轮30和修磨直齿轮40啮合，拆帽直齿轮30与蜗杆轴31通过键同轴连 接，蜗杆轴31和拆帽蜗轮32啮合传动，电极帽抓爪33用旋转轴连接在拆帽蜗轮32中心， 电极帽抓爪33上还附带一预紧弹簧34 ;修磨直齿轮40与修磨小锥齿轮41通过键同轴连 接，修磨大锥齿轮42与修磨小锥齿轮41啮合传动，修磨刀43安装在修磨大锥齿轮42中心。 蜗杆轴31通过向心球轴承和深沟球轴承安装在机座63上，修磨小锥齿轮41通过两个深沟 球轴承安装在机座63上，调整好各传动齿轮的间隙和位置，工作台7盖在机座63上面，起 合箱和密封作用。驱动电机6通电正常工作后，经由两级齿轮减速，修磨大锥齿轮42以原 先设计速度恒速旋转，带动修磨刀43具工作；拆帽蜗轮32反转时中间抓爪张开，允许电极 杆伸进，拆帽蜗轮32正转时抓爪夹紧电极帽，将电极帽拆下。
[0039] 图4所示的机架1构成示意，包括底座10、安装板11、托盘机架12、托盘13、电箱 连接板、电箱。底座10在电极修磨换帽一体机中是支撑底座10 ;所述托盘13通过托盘机 架12安装在底座10上，托盘13是接收存放电极帽修磨过程中产生的废屑和拆下来的废旧 电极帽；所述电箱通过两块电箱连接板安装在底座10上；安装板11通过两销四钉安装固 定在底座10上，所述平衡浮动单元2安装固定在安装板11上，安装板11起定位和连接作 用。
[0040] 图5和图8所示的平衡浮动单元2构成示意，包括上固定座20、下固定座21、导向 轴22、弹簧垫片、气缸连接头27、上弹簧24、下弹簧25、气缸26、直线轴承23、限位块28。所 述平衡浮动单元2通过上固定座20和下固定座21安装固定在底座10的安装板11上，连 接方式为螺钉锁紧。直线轴承23套在导向轴22上，两根导向轴22上的直线轴承23两端 都套上弹簧24和下弹簧25,导向轴22两端由上固定座20和下固定座21锁紧，并且使上下 弹簧25都处于被压缩状态，在上弹簧24、下弹簧25与直线轴承23间都留有调整垫片以方 便装配调整。此平衡浮动单元2具有减震和顺从功能，在电极帽修磨过程中使齿轮箱处于 浮动状态，当所修电极帽发生尺寸变化时，修磨位置会根据上下电极帽压力变化而调整，保 证上下电极帽修磨均匀一致。四个初始被压缩的弹簧使得齿轮箱体处于浮动状态，减少振 动对修磨质量的影响，同时也减少齿轮箱主机受焊枪碰撞带来的变形。拆电极帽和装电极 帽过程，气缸26工作，顶起气缸连接头27与齿轮箱主机的下止动销61接触，使整个齿轮箱 主机处于固定的位置。气缸26限位的作用是使每次更换电极帽的过程齿轮箱的位置是不 变的，保证每次无误拆电极帽和装电极帽。
[0041] 图6和图7所示的电极帽储存单元5构成示意，包括弹夹52、铰链销55、内上盖51、 外上盖50、外下盖53、挡块57、传感器连接块、机架连接块、定位块59、定位销、被压块591、 凸轮592、橡皮圈54、接近开关、深沟球轴承、动力弹簧58。一台电极修磨换帽一体机有两 个所述电极帽储存单元5,分别安装在所述齿轮箱主机两端，一个提供上电极帽，另一个提 供下电极帽。弹夹52上圆周均布的与电极帽尺寸相符的孔内侧安装有一橡皮圈54,通过 内上盖51压紧橡皮圈54,新电极帽安装在弹夹52上面时挤压了橡皮圈54,利用过盈固定 电极帽的位置。两个深沟球轴承分别过盈安装在内上盖51上和弹夹52上，两轴承同轴安 装在铰链销55上。所述铰链销55两端均有螺纹孔，通过内六角螺钉安装在外上盖50和外 下盖53里面。铰链销55与弹夹52之间安装有动力弹簧58,动力弹簧58保证每取走一个 电极帽后，弹夹52复位至挡块57所在位置，保证第一个电极帽的位置不变。定位块59连 接外上盖50和外下盖53,所述定位块59上安装有两个定位销和被压块591，机架连接块固 定安装在齿轮箱主机上面。所述电极帽储存单元5通过定位销导向定位，通过凸轮592和 被压块591间的挤压锁紧。每次机器人自动取走一个电极帽后，动力弹簧58会使整个弹夹 52变化一个位置，接近开关感应到信号变化，将信号反馈给控制制系统，系统报警提示电极 帽使用完。全部电极帽使用完后，需要人工将其取下，手工装上新的电极帽。
[0042] 以上是对本实用新型的较佳实施方式进行了具体说明，但本实用新型创造并不限 于所述实施例，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种种的 等同变型或替换，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。
【权利要求】
1. 电极修磨换帽一体机，其特征在于：其包括机架、安装在机架上的驱动电机和平衡 浮动单元，所述驱动电机的输出端穿过平衡浮动单元后与工作台连接，所述工作台的两侧 安装有与驱动电机的输出端直接或者间接传动连接的拆帽单元和修帽单元，所述工作台两 侧的最外端均安装有电极帽储存单元。
2. 根据权利要求1所述的电极修磨换帽一体机，其特征在于：所述驱动电机的输出端 上安装有输出轴齿轮，所述拆帽单兀包括拆帽直齿轮、与拆帽直齿轮同轴安装的蜗杆轴、与 蜗杆轴啮合的拆帽蜗轮以及通过旋转轴连接在拆帽蜗轮中心的电极帽抓爪，所述电极帽抓 爪旁设置预紧弹簧，所述修帽单元包括修磨直齿轮、与修磨直齿轮同轴安装的修磨小锥齿 轮、与修磨小锥齿轮啮合的修磨大锥齿轮以及安装在修磨大锥齿轮中心的修磨刀，所述输 出轴齿轮分别与拆帽直齿轮和修磨直齿轮啮合。
3. 根据权利要求1或2所述的电极修磨换帽一体机，其特征在于：所述平衡浮动单元 包括安装在机架上的上固定座和下固定座、套在上固定座和下固定座之间的两根导向轴、 套在导向轴外表面的直线轴承、安装在上固定座和直线轴承之间且套在导向轴外表面的上 弹簧、安装在下固定座和直线轴承之间且套在导向轴外表面的下弹簧以及安装在下固定座 下端面的气缸，所述气缸的输出端穿过下固定座后与气缸连接头连接，所述气缸连接头能 压触设置在驱动电机下端面的下止动销，所述工作台安装在两个直线轴承上。
4. 根据权利要求3所述的电极修磨换帽一体机，其特征在于：所述上固定座的下端面 设置有限位块，所述限位块能压触设置在驱动电机上端面的上止动销。
5. 根据权利要求1或2所述的电极修磨换帽一体机，其特征在于：所述电极帽储存单 元包括从上到下依次布置的外上盖、内上盖、圆柱状的弹夹以及外下盖，所述弹夹上设置有 多个沿圆周分布的、能放置电极帽的电极孔，所述电极孔的内侧安装有橡皮圈，所述外上盖 和外下盖之间设置有铰链销，所述铰链销的两端穿过弹夹后通过螺纹连接固定在外上盖和 外下盖，所述外上盖上设置有一个取电极窗口，外上盖的下端面设置有挡块，铰链销和弹夹 之间安装能使得装有电极的电极孔对准取电极窗口的动力弹簧。
6. 根据权利要求5所述的电极修磨换帽一体机，其特征在于：所述外上盖和外下盖之 间设置有将两者固定的定位块，所述定位块上设置有用于与工作台连接固定的被压块以及 位于被压块两侧的定位销，所述外上盖的上端面设置有用于锁紧定位块和工作台的凸轮。
7. 根据权利要求3所述的电极修磨换帽一体机，其特征在于：所述电极帽储存单元包 括从上到下依次布置的外上盖、内上盖、圆柱状的弹夹以及外下盖，所述弹夹上设置有多个 沿圆周分布的、能放置电极帽的电极孔，所述电极孔的内侧安装有橡皮圈，所述外上盖和外 下盖之间设置有铰链销，所述铰链销的两端穿过弹夹后通过螺纹连接固定在外上盖和外下 盖，所述外上盖上设置有一个取电极窗口，外上盖的下端面设置有挡块，铰链销和弹夹之间 安装能使得装有电极的电极孔对准取电极窗口的动力弹簧。
8. 根据权利要求7所述的电极修磨换帽一体机，其特征在于：所述外上盖和外下盖之 间设置有将两者固定的定位块，所述定位块上设置有用于与工作台连接固定的被压块以及 位于被压块两侧的定位销，所述外上盖的上端面设置有用于锁紧定位块和工作台的凸轮。
9. 根据权利要求1所述的电极修磨换帽一体机，其特征在于：所述机架包括底座、用于 安装驱动电机以及平衡浮动单元的安装板、位于安装板下方的托盘机架以及安装在托盘机 架上的托盘。
【文档编号】B23P19/00GK203887657SQ201420226035
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年5月5日 优先权日:2014年5月5日
【发明者】姚维兵, 赵凯, 郑连军, 孙志成, 杨永峰, 程志豪, 陈振城, 贺毅, 张 廷, 曹兴达 申请人:广州明珞汽车装备有限公司