用于從點焊槍釋放電極帽的釋放機構(gòu)的制作方法

本發(fā)明總體落入由自動裝置執(zhí)行的點焊的領(lǐng)域內(nèi)。具體地，本發(fā)明涉及用于解鎖必須從機器人的焊槍移除和/或通過安裝在地面上的焊槍移除的磨損電極帽的機構(gòu)。

背景技術(shù)：

在許多生產(chǎn)線中，具體地，在汽車制造的領(lǐng)域中，使用安裝在機械臂上的焊槍和/或固定至地面的焊槍，電阻點焊被廣泛使用。每個焊槍具有大致凸形和柱形外形的兩個可相對的電極帽。每個電極帽具有構(gòu)成底座的圓錐凹部，其允許將外殼(capsule)強制安裝在焊槍的電極帽保持器上。在大多數(shù)情況下，電極帽通過圓錐耦接的方式被強制安裝在電極保持架上，該電極保持架轉(zhuǎn)而以相同方式被固定至槍的臂中的一個。在其他情況下，電極帽通過螺紋耦接被安裝至桿，該桿固定至焊槍的電極保持架臂。

電極帽經(jīng)受相當(dāng)大的磨損，并且因此必須經(jīng)常替換新的電極帽。強制安裝的電極帽的移除是通過對電極帽施加類似于旋擰的旋轉(zhuǎn)運動來進行的，如用于釋放螺紋耦接至焊槍的電極帽所做的那樣。

ep2327500a1公開了一種移除電極帽的設(shè)備。該設(shè)備包括：移除工具，該移除工具具有夾緊電極帽的可旋轉(zhuǎn)夾緊裝置；驅(qū)動單元，用于工具的旋轉(zhuǎn)移動；吸入裝置，用于在電極帽從電極帽保持器移除之后將電極帽吸入，并且用于吸入從電極帽保持器的開放端出來的冷卻介質(zhì)。

已提出了一種具有兩個移除工具的裝置，該兩個移除工具并排位于相同平面上并且在相應(yīng)的相對旋轉(zhuǎn)方向(順時針和逆時針)上旋轉(zhuǎn)。焊接機器人必須被編程以使得兩個電極帽中的第一個接近兩個工具中的一個，并且隨后移動以便在第二工具中引入第二帽，該第二工具在與第一方向相對的方向上施加擰開運動。

ep2546018a1公開了一種用于移除電極帽的設(shè)備，該設(shè)備具有楔形輪廓的一對相對叉狀物，每個叉狀物具有與柄的厚度相對應(yīng)的寬度。

it1338264公開了一種用于替換點焊槍的電極帽的裝置。該裝置包括用于從焊槍的電極帽保持器解鎖電極帽的機構(gòu)?？尚D(zhuǎn)構(gòu)件圍繞軸線可旋轉(zhuǎn)地可控制，并且具有：凸輪狀腔體，該凸輪狀腔體限定與旋轉(zhuǎn)軸偏心或者與旋轉(zhuǎn)軸最遠的交替序列的長度，散布有較小的偏心長度；以及一組滾柱，用于夾持接收在凸輪狀腔體中的電極帽。釋放機構(gòu)可交替采取兩個操作條件：脫離條件，其中，可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件在第一角位置中旋轉(zhuǎn)，并且滾柱布置為沿著最偏心部分并且彼此徑向間隔以允許在它們之間引入要從焊槍的電極帽保持器移除的電極帽；以及接合條件，其中，可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件旋轉(zhuǎn)至第二角位置，并且滾柱布置為沿著較小偏心長度并且在這些滾柱與帽之間徑向變緊?？尚D(zhuǎn)構(gòu)件遠離第一角位置的進一步旋轉(zhuǎn)使得帽從電極帽保持器解鎖。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的一個目的是加速并簡化電極帽的替換。本發(fā)明的另一目的是在不損壞電極帽載體的情況下移除帽。本發(fā)明的進一步目的是降低組裝線附近的體積。根據(jù)本發(fā)明，將在下文中出現(xiàn)的以上和其他目的和優(yōu)點通過具有在權(quán)利要求1中限定的特征的用于解鎖電極帽的機構(gòu)實現(xiàn)。在從屬權(quán)利要求中闡述優(yōu)選實施方式。

概括地說，釋放機構(gòu)包括可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件，該可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件可圍繞軸線旋轉(zhuǎn)并且具有含有內(nèi)柱形壁的軸向延伸通腔。兩組或兩套凹口或凹部形成在內(nèi)柱形壁中，在垂直于旋轉(zhuǎn)軸線且彼此軸向間隔的兩個相應(yīng)幾何平面中對準。凹口均具有軸向彎曲壁，該軸向彎曲壁具有相對于旋轉(zhuǎn)軸線的偏心輪廓。每一組的凹口具有在相同周向方向上漸進增加的深度和曲率。釋放機構(gòu)進一步包括第一組滾柱和第二組滾柱，該第一組滾柱和第二組滾柱用于接合安裝在同一焊槍上的兩個電極帽中的相應(yīng)一個。每個滾柱部分容納在相應(yīng)凹口中。

在一個實施方式中，所有凹口在相同周向方向上變得更窄，以允許同時釋放兩個電極帽。在另一個實施方式中，一組的凹口在與另一組的凹口變得更窄的周向方向相對的周向方向上變得更窄。該實施方式允許在兩個連續(xù)步驟中解鎖兩個電極帽，并且適用于螺紋固定至焊槍的電極帽保持器。

釋放機構(gòu)允許減少焊接機器人的移動。該釋放機構(gòu)允許消除由焊槍常規(guī)進行的若干移動以在常規(guī)彼此間隔的兩個解鎖位置之間移動，以便從焊槍移除每個電極帽。利用單次移動，焊槍達到本發(fā)明的機構(gòu)，其中，兩個電極帽可被同時解鎖和移除，或者在任何情況下，都不需要焊槍移動。

凹部的布置防止向不需要夾緊力的電極帽施加高夾緊力。這將防止對圓錐電極帽保持器的接合處的損壞，降低電極帽的錐形適配變得無效以及在焊槍工作時帽可從電極帽保持器脫落并保持焊接至金屬板的風(fēng)險。

附圖說明

現(xiàn)在將描述根據(jù)本發(fā)明的釋放機構(gòu)的幾個優(yōu)選但并非限制性實施方式的結(jié)構(gòu)和功能特征。參考附圖，其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的釋放機構(gòu)的立體圖；

圖2是圖1的機構(gòu)的側(cè)視圖；

圖3是圖1的釋放機構(gòu)的局部剖開的立體圖；

圖4是作為圖1的機構(gòu)的部件的齒輪的立體圖；

圖5是圖4的細節(jié)的放大圖；

圖6是圖1的機構(gòu)的內(nèi)部部件的立體圖；

圖7是圖6的部件的替代實施方式的立體圖；

圖8是圖1的機構(gòu)的齒輪構(gòu)件的側(cè)視圖；

圖9是根據(jù)圖8中的箭頭ix的視圖；

圖10是根據(jù)圖8中的箭頭x的視圖；

圖11是釋放機構(gòu)處于第一操作位置中的前視圖；

圖12是圖11的細節(jié)的放大圖；

圖13是圖11的機構(gòu)處于第二操作位置中的前視圖；

圖14是作為圖1的機構(gòu)的部件的齒輪構(gòu)件的替代實施方式的側(cè)視圖；

圖15是根據(jù)圖14中的箭頭xv的視圖；

圖16是根據(jù)圖14中的箭頭xvi的視圖；

圖17是包括圖6的部件的釋放機構(gòu)的分解圖；以及

圖18是包括圖7的部件的釋放機構(gòu)的分解圖。

具體實施方式

初始參考圖1，總體指定為10的解鎖或釋放機構(gòu)包括限定中心旋轉(zhuǎn)軸線x的可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件11?？尚D(zhuǎn)構(gòu)件11(在該實例中為齒輪構(gòu)件)通過一對軸承13、14相對于固定支架12以可旋轉(zhuǎn)方式圍繞軸線x可安裝。

可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件11形成套筒部分18以及在相對于套筒18的相對端部的橫向中間平面中垂直于旋轉(zhuǎn)軸線x延伸的圓形凸緣15。圓形凸緣15可設(shè)置徑向外周齒16。在該背景中，關(guān)于位置和方位的術(shù)語和表述，諸如“偏心”、“圓周”、“徑向”、“軸向”、“內(nèi)部”和“外部”是參考可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件11的旋轉(zhuǎn)軸線x的。

大致為柱形管狀的套筒部分18具有內(nèi)部腔體19，該內(nèi)腔具有軸向延伸內(nèi)柱形壁，在該內(nèi)柱形壁中，形成兩組軸向間隔的偏心凹口或凹部20、21。每組凹口包括通過柱形部分22彼此間隔的多個偏心凹口(在該實例中，三個)。凹口20、21均具有相應(yīng)軸向延伸彎曲壁20c、21c，該軸向延伸彎曲壁具有相對于旋轉(zhuǎn)軸線x偏心的輪廓。此外，每一組凹口位于與旋轉(zhuǎn)軸線x垂直的相同的徑向或橫向延伸的幾何平面上。

有利地，腔體19是軸向通腔，該軸向通腔在套筒部分18的兩個軸向相對表面18a、18b上打開，在圖9和圖10中可見。

每一系列的凹部或凹口在相同周向方向上具有漸進增加的深度和曲率。

因此，每個凹口提供與第一柱形部分22相鄰的較淺(即，更接近x軸)且較不彎曲的第一端20a、21a，以及與第二柱形部分22相鄰的較深的(即，更遠離x軸)且較彎曲的第二端20b、21b，該第二柱形部分相鄰第一柱形部分且與第一柱形部分圓周有間隔。

換言之，在沿著腔體19內(nèi)部的周向方向上，在每組凹口的高度處，設(shè)置具有更大曲率的、由柱形表面22分離的更偏心的凹入表面的交替序列，該柱形表面較不偏心且具有更小曲率，即，更接近可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件11的中心旋轉(zhuǎn)軸線x。

保持架23以一定量的徑向間隙接收在腔體19中，該保持架適于保持同樣彼此間隔的兩組滾動元件24、25(在該實例中為滾柱)。每個滾柱與凹部的壁相鄰，部分地容納在相應(yīng)凹部20、21中。滾動元件24、25用作用于夾緊磨損電極帽的夾緊元件，并且將該電極帽從焊槍上的電極帽保持器(未示出)釋放。

架23設(shè)置兩個軸向間隔系列的凹槽26、27，每個凹槽適于保持與同一組的另一滾柱圓周間隔的相應(yīng)滾柱。

在一個實施方式中，每個凹槽具有徑向鄰接表面28，該徑向鄰接表面防止?jié)L柱與同一釋放機構(gòu)的其他滾柱接觸。

在本文所示的實施方式中，兩組凹槽形成在兩個相應(yīng)的軸向弧形壁之間。凹槽的徑向厚度或深度均小于滾柱的直徑。在圖6的實施方式中，一組凹槽26相對于另一組凹槽27軸向地交錯布置。在圖7的實施方式中，一組凹槽26與另一組凹槽27軸向?qū)?。圖17和圖18示出分別使用根據(jù)圖6和圖7的架的釋放機構(gòu)的分解圖。為了軸向保持滾柱24、25，兩個環(huán)形端盤29、31可例如，通過螺釘30或其他緊固件固定在套筒部分18的相對軸向端部處。

滾動元件的數(shù)量可改變。在本文所示的示例性實施方式中，示出兩組滾動元件，每一組包括三個滾動元件。在其他實施方式中，可設(shè)置多于兩組，和/或多于三個滾動元件可設(shè)置在一組或多組中。作為滾柱的替代，滾動元件可以是滾球。

為了從機器人(未示出)的焊槍移除一對磨損電極帽，機器人將在釋放機構(gòu)10的鄰近區(qū)域中移動其自身焊槍。焊槍隨后關(guān)閉，將來自軸向相對側(cè)的兩個電極帽引入腔體19中。在圖11和圖12中，兩個電極帽中的從表面18a的一側(cè)插入腔體19中的一個電極帽被指定為e。更具體地，電極帽插入到限定在滾柱24與架23之間的空間中。當(dāng)電極帽進入腔體19時，電極帽使?jié)L柱24朝向第一組凹部20的較深且較彎曲的端部20a周向地移動。同樣情況發(fā)生在相對側(cè)上，其中，另一電極帽從表面18b的一側(cè)引入腔體19中，使得滾柱25朝向第二組凹部21的較深且較彎曲的端部21b周向地移動。

為了操作釋放機構(gòu)，可使用致動器(未示出)，諸如齒條和齒輪機構(gòu)或者與齒16嚙合并使得齒狀可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件11繞旋轉(zhuǎn)軸線x旋轉(zhuǎn)的齒輪。腔體19在由箭頭a(圖13)表示的旋轉(zhuǎn)方向上的旋轉(zhuǎn)引起滾柱24相對于腔體19的相對位移。釋放機構(gòu)從圖11的角位置移動至圖13的角位置。滾柱24從較深且更偏心的端部20b向凹口20的不太深且不太偏心的端部20a漸進移動，直至滾柱24保持徑向夾緊在電極帽e的柱形側(cè)表面與凹口20之間。通過可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件11和腔體19的繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，滾柱24夾緊電極e并且將其驅(qū)動以用于與可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件11一起旋轉(zhuǎn)。因此，焊槍(未示出)的電極與電極帽保持器之間的錐形適配或圓錐耦接被釋放。

一旦槍已在機構(gòu)10上關(guān)閉，則釋放機構(gòu)能夠使得同一焊槍的兩個電極帽釋放，而不必進一步移動焊槍。

根據(jù)圖8至圖10所示的一個實施方式，焊槍的兩個電極帽一次釋放一個，分為兩個后續(xù)步驟。圖9中的箭頭a表示可施加至可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件11的旋轉(zhuǎn)方向，以使得滾柱24夾緊在第一電極帽上并且隨后使得該帽從焊槍的電極帽保持器松開。在圖9中可見的側(cè)面上，表示為a1的是第一組凹部20從較淺端部20a向較深端部20b變寬的周向方向。

在圖9中可見的一側(cè)上，可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件11的旋轉(zhuǎn)方向a與凹口20的擴大方向a1一致，然而在相對側(cè)(圖10)上，旋轉(zhuǎn)方向a與周向方向a2不一致，根據(jù)該周向方向，第二組凹口21從較淺端部21a向較深端部21b變寬。換言之，第一組凹口20具有在相同的第一周向方向上漸進增加的深度和曲率，同時第二組凹口21具有在與第一周向方向相對的相同的第二周向方向上漸進增加的深度和曲率。由于該布置，當(dāng)可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件11在旋轉(zhuǎn)方向a上旋轉(zhuǎn)時，朝向凹口20的較淺端部20a引導(dǎo)第一組滾柱24，這使第一電極帽徑向變緊。同時，第二組滾柱25將同時移動至凹部21的較深端部21b，而不會引起第二電極帽的旋轉(zhuǎn)。如果可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件在與旋轉(zhuǎn)方向a相對的方向上旋轉(zhuǎn)，則出現(xiàn)相反情況。因此，圖8至圖10的可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件11在兩個旋轉(zhuǎn)方向中的任一個方向上的旋轉(zhuǎn)將僅引起兩個電極帽中的一個的夾緊以及此后的釋放。為了解鎖兩個帽，必須首先在第一旋轉(zhuǎn)方向上旋轉(zhuǎn)并且隨后在反向方向上旋轉(zhuǎn)圖8至圖10的可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件11。

兩組凹口的上述相對方位允許在兩個連續(xù)步驟中解鎖安裝在同一焊槍的兩個相應(yīng)電極帽保持器上的兩個電極帽。這適用于在焊槍的相對臂上安裝有強制耦接或圓錐耦接(錐形適配)的類型的電極帽保持器，并且也適用于螺紋安裝(螺紋固定)至焊槍的電極帽保持器。在后者模式中，施加至可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)將與焊槍的相應(yīng)臂上的電極保持架的擰緊方向一致。施加的旋轉(zhuǎn)將不引起從焊槍擰開電極帽保持器。

圖14至圖16所示的另一個實施方式允許在單個步驟中同時解鎖通過緊密適配或錐形適配安裝在焊槍的兩個臂上的兩個電極帽。所有凹部20和21(第一組中的兩個和第二組中的兩個)具有在同一個周向方向上漸進增加的深度和曲率。

圖15中的箭頭a表示當(dāng)施加至可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件11時引起滾柱24夾緊在第一電極帽上并且隨后該帽從焊槍的支撐柄釋放的旋轉(zhuǎn)方向。在圖14中可見的側(cè)面上，表示為a1的是第一組凹部20從較淺端部20a向較深端部20b變寬的周向方向。在圖14中可見的側(cè)面上，可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件11的旋轉(zhuǎn)方向a與凹口20的擴大方向a1一致。另外，在相對側(cè)(圖16)上，旋轉(zhuǎn)方向a與第二組凹口21從較淺端部21a向較深端部21b擴大的周向方向a2一致。由于該布置，當(dāng)可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件11在旋轉(zhuǎn)方向a上旋轉(zhuǎn)時，第一組滾柱24以及第二組滾柱25都朝向凹口20、21的較淺端部20a、21a移動，由此使兩個電極帽徑向變緊。如果可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件11在與旋轉(zhuǎn)方向a相反的方向上旋轉(zhuǎn)，則第一組滾柱24和第二組滾柱25都將朝向凹口20、21的較深端部20b、21b移動，而不會使電極帽變緊并且不會使它們旋轉(zhuǎn)。

因此，根據(jù)圖14至圖16，可通過僅在兩個可能旋轉(zhuǎn)方向的一個方向上旋轉(zhuǎn)可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件11來完成兩個電極帽的變緊。

圖14至圖16的實施方式提供兩組凹口，該兩組凹口具有在相同的周向旋轉(zhuǎn)方向上增加的曲率和深度。該實施方式適用于從安裝有向焊槍的臂的錐形適配或緊密適配的電極帽保持器釋放兩個電極帽。該實施方式不適用于螺紋安裝至焊槍的電極帽保持器，由于兩個空間在相同方向上的同時旋轉(zhuǎn)將從焊槍的臂中擰開電極帽保持器中的一個。

在解鎖之后，電極帽由于重力落入容器中。

將理解，釋放機構(gòu)是自適應(yīng)的。如已知的，釋放電極帽所需的扭矩根據(jù)組裝過程中施加的封閉力以及在電極帽保持器的電極帽與圓錐柄之間的接合處所實現(xiàn)的氧化程度隨時變化。該釋放機構(gòu)適用于徑向夾緊力與所需的解鎖扭矩大致成比例的每種電極帽。因此，高夾緊力將僅施加至需要高解鎖扭矩的電極帽。安裝有中等力或非氧化物(不生銹)的電極帽可通過施加中等徑向夾緊力來解鎖。這防止大部分電極帽被施加過高的徑向夾緊力，其可損壞電極帽載體的圓錐接合面的表面。因為利用本公開的釋放機構(gòu)，焊接機器人僅需要執(zhí)行沿著x軸的移動以將帽同軸引入釋放機構(gòu)內(nèi)，所以編程次數(shù)和焊接機器人的所需移動減少。不需要后續(xù)的、額外的旋轉(zhuǎn)移動。最后，用于解鎖兩個電極帽的單個工作站降低了總體尺寸，并且使得機構(gòu)在最便利的地點(例如加工裝置附近)處更靈活地安裝在焊接線中。

已描述了本發(fā)明的各種方面和實施方式。應(yīng)理解，每個實施方式可與任意其他實施方式合并。例如，根據(jù)圖8至圖10或根據(jù)圖14至圖16所示的實施方式的可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件11可與根據(jù)圖6或圖7的架一起使用。在其他實施方式中(未示出)，可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件11可以是沒有周邊齒的輪，例如通過皮帶或通過另一類型的驅(qū)動器驅(qū)動。在其他實施方式中(未示出)，可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件可以是鉸接至驅(qū)動連桿的桿。此外，本發(fā)明不限于所描述的實施方式，但是可在由所附權(quán)利要求限定的范圍內(nèi)變化。