CN105382342B - 单边手持式电极修磨器 - Google Patents

Abstract

一种单边手持式电极修磨器，包括：驱动传动机构、装夹预紧机构和修磨刀具机构，其中：预修磨电极和修磨刀具机构分别竖直设置于装夹预紧机构内且相互接触，驱动传动机构与装夹预紧机构相连并提供转动扭矩，驱动传动机构中的气动马达提供刀具的周向转动扭矩，利用齿轮副传递动力带动修磨刀具机构转动。装夹预紧机构中的电极夹具能够有效定位并夹紧电极帽；梯形丝杆能够预紧弹簧，其自锁结构使弹簧维持预紧状态，为修磨刀具机构提供修磨压力。本装置可实现单边修磨，结构紧凑，操作方便，解决了悬挂式点焊机的修磨需求。

Description

单边手持式电极修磨器

技术领域

本发明涉及的是一种金属电焊领域的技术，具体是一种用于悬挂式点焊机的单边手持式电极修磨器。

背景技术

电阻点焊是工件组合后通过电极施加压力，利用电流流过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热进行焊接的方法。在今天的汽车制造业中，电阻点焊可完成汽车车身的90％以上的装配工作，一般钢制车身上约有4000‐6000个点焊焊点，因此提高点焊质量对保证车身装配质量、控制车体误差具有重要的意义。

在点焊过程中，点焊电极的主要功能包括传输电流、加压和散热。在高温及焊接压力的联合作用下，电极容易产生变形、粘连以及磨损，最终导致电极失效，影响点焊质量和车身质量。为了保证点焊质量和车身装配质量，通常规定在一定焊点数后对焊接电极进行修磨，还原电极端面的形状尺寸，维持电极的表面质量。而这就需要有能够保证修磨精度及较高稳定性的修磨设备。

目前，国内汽车企业仍有大量悬挂式手动焊枪，其电极修磨往往采用锉刀进行手动修磨，主要有三方面原因：其一，由于作业空间、线缆长度、枪体重量、焊枪位置等限制不能选用大型自动化修磨设备；其二，手动焊枪普遍只有焊接力模式，没有修磨力模式，而焊接力远大于修磨所需修磨压力，因此电极修磨时不能依靠焊枪提供修磨压力，不能选择双边修磨器；其三，现有单边手持式修磨器存在无法准确定位电极、依靠人工提供修磨力大大增加工人工作负荷及修磨时间由人工随机控制等问题。

中国专利文献号CN203599651U公开了一种手持式电极帽电动修磨机，其结构包括壳体、电机定子、电机转子、修磨工具头、旋转底座、刀头库和刀头。但该种结构对电极的限位可靠性弱，定位差；电机本身质量较大，且修磨时由工人手持提供修磨压力、控制修磨时间，极大增加了工人工作负荷。

同时，人工手动锉刀修磨一方面由于依赖于工人工作经验，修磨后的电极存在各种问题，例如电极端面尺寸存在偏差、上下电极偏芯以及接触面倾斜等，难以达到标准的工艺要求；另一方面，手动修磨切削力小，电极的平均修磨时间长，修磨时机全凭人为判断，效率低，缺少对修磨量的控制，大大降低了电极帽的可修磨次数。

因此，为提高电阻点焊电极修磨的质量与效率，迫切需要一种轻质低成本，操作方便，能够广泛配备且修磨效率及精度较高的单边手持式电极修磨器。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种单边手持式电极修磨器，通过设计驱动传动机构，提供修磨周向转动扭矩；通过设计装夹预紧机构，实现了对电极的定心夹紧及刀具的轴向进给。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明包括：驱动传动机构、装夹预紧机构和修磨刀具机构，其中：预修磨电极和修磨刀具机构分别竖直设置于装夹预紧机构内且相互接触，驱动传动机构与装夹预紧机构相连并提供转动扭矩，实现对电极的修磨。

所述的驱动传动机构包括：动力输出单元和与之相连的减速单元，其中：减速单元将动力输出单元提供的转矩转化为扭矩并通过所述的修磨刀具机构动作。

所述的动力输出单元采用但不限于电动马达或气动马达，鉴于焊装线气源充足，且气动马达结构紧凑、重量轻以及使用寿命长等特点，一般优选采用气动马达，其通过气嘴接口连接修磨现场压缩空气输出接口。

所述的减速单元为含有锥形齿轮副的二级齿轮减速结构，将水平放置的动力输出单元的转矩通过锥形齿轮副转化为竖直方向的转矩后经二级齿轮减速结构转化为扭矩。

所述的装夹预紧机构包括：由上而下依次设置的电极夹具和旋转底座，其中：旋转底座与驱动传动机构相连，所述的修磨刀具机构位于旋转底座内并正对电极夹具。

所述的电极夹具为剪刀形结构，包括：一对转动连接的活动卡爪、驱动凸轮和压缩弹簧，其中：驱动凸轮和压缩弹簧分别设置于活动卡爪的两侧，通过驱动凸轮实现对预修磨电极的定位与夹紧。

所述的活动卡爪上设有用于转动连接的旋转支点和用于固定压缩弹簧的弹簧槽，此外，活动卡爪的末端设有用于定位电极的平台，该平台的形状与电极相匹配。

所述的旋转底座具体通过与二级齿轮检索机构中的圆柱齿轮的从动轮共轴，通过花键配合，实现与驱动传动机构相连。

所述的旋转底座内设有和所述的刀盒相互配合的刀盒槽，带动刀盒转动。

所述的装夹预紧机构中进一步设有弹性缓冲件和微调单元，其中：弹性缓冲件和微调单元依次同轴设置于旋转底座的下方。

所述的弹性缓冲件优选通过一对设置于弹簧固定座内的碟形弹簧实现，该弹簧固定座的上下表面分别与所述的旋转底座和微调单元相接触。

所述的微调单元包括竖直设置的梯形丝杆以及与之相连的丝杆螺母机构。

所述的同轴设置通过在微调单元和弹性缓冲件之间设置联轴器实现，该联轴器内设有滚珠轴承，实现梯形丝杆和弹簧固定座周向上的自由旋转。

所述的修磨刀具机构包括：刀盒和刀片，刀片与刀盒配合，刀片内表面与电极外表面的形状相适应。

技术效果

与现有技术相比，本发明驱动传动机构采用压缩气体驱动气动马达作为旋转动力源，结构简单轻便，节约能源；齿轮副结构紧凑，传动效率高。装夹预紧机构中利用凸轮结构的电极夹具，保证了夹紧方便稳定；利用梯形丝杆驱动弹簧进给，保证了对修磨量的精确控制。总的来说，该修磨器操作方便、能够广泛装配、修磨精度高且效率高，对于降低劳动强度、提高生产效率、延长电极使用寿命、降低生产成本起到了有利的作用。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明***示意图；

图3为活动卡爪的结构示意图；

图4为旋转底座的结构示意图；

图5为弹簧固定座的结构示意图；

图中：1气动马达、2凸轮手柄、3驱动凸轮、4活动卡爪、5上壳体、6二级上轴承、7刀盒、8刀片、9旋转底座、10一级轴承、11圆柱齿轮副从动轮、12圆柱齿轮副主动轮、13圆锥齿轮副从动轮、14圆锥齿轮副主动轮、15二级下轴承、16碟形弹簧、17弹簧固定座、18梯形丝杆、19丝杆螺母、20丝杆手柄、21支撑轴、22中壳体、23下壳体、24压缩弹簧、25预修磨电极、26旋转支点、27压缩弹簧槽、28平台、29刀盒槽、30花键、31U型槽、33销子。

具体实施方式

如图1所示，本实施例中的驱动传动机构包括：气动马达1和减速单元，该气动马达1采用带有行星齿轮系减速结构的原装马达，且原装马达的输出端通过壳体的通孔与齿轮副相连。

所述的气动马达1与修磨现场气管接头相接，为电极修磨的周向旋转动作提供驱动动力，无需接电，操作安全方便；该气动马达1的空气压力通常设定在5‐7kg/cm²之间，选用管径接口PT‐1/4。

所述的原装马达额定功率400W，通过行星齿轮系减速结构调整额定转速至700rpm。

所述的减速单元包括：圆柱齿轮副从动轮11、圆柱齿轮副主动轮12、圆锥齿轮副从动轮13、圆锥齿轮副主动轮14、支撑轴21、一级轴承10、上壳体5、中壳体22和下壳体23，其中：锥齿轮副主动轮12与气动马达1输出轴同轴设置且通过键槽固定于气动马达1输出轴上，锥齿轮之间相互垂直，即90°分布，锥齿轮副从动13与圆柱齿轮副的主动轮12相连，并通过一级轴承10固定于支撑轴21的轴肩上，圆柱齿轮副从动轮11与装夹预紧机构的旋转底座9同轴并通过花键30配合，基由二级上轴承6和二级下轴承15固定设置于壳体的轴肩上。

所述的减速单元能够实现3:2减速，传递并放大扭矩，保持整体结构安全而紧凑的同时带动刀具转动。

所述的装夹预紧机构包括：由上而下依次设置的电极夹具、旋转底座9、碟形弹簧16及其固定座17、梯形丝杆18、丝杆螺母机构19、20，其中：旋转底座9内设有用于设置修磨刀具机构的刀盒槽29，旋转底座9的底部设有圆筒32结构，圆筒两侧设有长2mm的U型槽31，控制弹簧行程。

所述的弹簧固定座17上设有两个碟形弹簧16，弹簧固定座两侧销子33限定于旋转底座U型槽31内，碟形弹簧16保证了预紧功能和缓冲功能的实现。

所述的碟形弹簧16选用外径23mm、内径8.2mm、行程0.7mm的碟形弹簧。

所述的弹簧固定座17和碟形弹簧装于旋转底座圆筒内，其与梯形丝杆通过简单联轴器相连，联轴器器内设有内径17mm的深沟球轴承，保证丝杆与弹簧固定座在轴向固定的同时周向自由转动。

所述的梯形丝杆18的导程3mm，外径14mm，长度35mm，其保证了对进给量的精确控制，丝杆螺母19利用键槽与丝杆手柄20固定，放大扭矩，操作简便，省时省力。

所述的电极夹具包括：一对活动卡爪4、驱动凸轮3、凸轮手柄和压缩弹簧24，其中：活动卡爪4设有旋转支点26和压缩弹簧槽27，压缩弹簧装于活动卡爪的压缩弹簧槽27内，利用压缩弹簧弹力保证活动卡爪受驱动凸轮驱动，一对活动卡爪4端部设有与16mm电极顶部互补的平台28，夹紧后构成内径13mm的圆环，保证对电极的定位及夹紧，驱动凸轮3通过螺纹固定于上壳体5上，通过凸轮手柄2转动驱动凸轮3，利用杠杆原理控制活动卡爪4夹紧电极，使用方便，定位精度好。

所述的修磨刀具机构采用DH系列刀盒搭配16mm全弧面电极帽修磨刀片，安装于旋转底座顶部与刀盒互补的刀盒槽29内。

本装置工作过程如下：首先转动凸轮手柄2通过手持式电极修磨器中的电极夹具将预修磨电极25固定。将电极帽开口端部与修磨器的活动卡爪4构成的平台28接触。然后根据预修磨电极25状况确定修磨量、修磨压力。其次转动丝杆手柄20调整梯形丝杆18直至刀片8与预修磨电极25紧密接触，丝杆手柄20每转一圈，刀片8向上进给3mm。继续转动丝杆手柄20，预紧碟形弹簧16，直至所需修磨压力范围。启动气动马达1带动修磨刀具机构转动，完成修磨。

上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。

Claims (6)

1.一种单边手持式电极修磨器，其特征在于，包括：驱动传动机构、装夹预紧机构和修磨刀具机构，其中：预修磨电极和修磨刀具机构分别竖直设置于装夹预紧机构内且相互接触，驱动传动机构与装夹预紧机构相连并提供转动扭矩，实现对电极的修磨；

所述的装夹预紧机构包括：由上而下依次设置的电极夹具和旋转底座，其中：旋转底座与驱动传动机构相连，所述的修磨刀具机构位于旋转底座内并正对电极夹具；

所述的电极夹具为剪刀形结构，包括：一对转动连接的活动卡爪、驱动凸轮和压缩弹簧，其中：驱动凸轮和压缩弹簧分别设置于活动卡爪的两侧，通过驱动凸轮实现对预修磨电极的定位与夹紧，活动卡爪的末端设有用于定位电极的平台，该平台的形状与电极相匹配；

所述的装夹预紧机构中设有弹性缓冲件和微调单元，其中：弹性缓冲件和微调单元依次同轴设置于旋转底座的下方；

所述的微调单元包括竖直设置的梯形丝杆以及与之相连的丝杆螺母机构；

所述的弹性缓冲件通过一对设置于弹簧固定座内的碟形弹簧实现，该弹簧固定座的上下表面分别与所述的旋转底座和微调单元相接触；

所述的同轴设置通过在微调单元和弹性缓冲件之间设置联轴器实现，该联轴器内设有滚珠轴承，实现梯形丝杆和弹簧固定座周向上的自由旋转。

2.根据权利要求1所述的单边手持式电极修磨器，其特征是，所述的驱动传动机构包括：动力输出单元和与之相连的减速单元，其中：减速单元将动力输出单元提供的转矩转化为扭矩并通过所述的修磨刀具机构动作。

3.根据权利要求2所述的单边手持式电极修磨器，其特征是，所述的减速单元为含有锥形齿轮副的二级齿轮减速结构，将水平放置的动力输出单元的转矩通过锥形齿轮副转化为竖直方向的转矩后经二级齿轮减速结构转化为扭矩。

4.根据权利要求1所述的单边手持式电极修磨器，其特征是，所述的活动卡爪上设有用于转动连接的旋转支点和用于固定压缩弹簧的弹簧槽。

5.根据权利要求3所述的单边手持式电极修磨器，其特征是，所述的旋转底座具体通过与二级齿轮检索机构中的圆柱齿轮的从动轮共轴，通过花键配合，实现与驱动传动机构相连。

6.根据权利要求1所述的单边手持式电极修磨器，其特征是，所述的修磨刀具机构包括：刀盒和刀片，刀片与刀盒配合，刀片内表面与电极外表面的形状相适应；对应所述的旋转底座内设有和所述的刀盒相互配合的刀盒槽，带动刀盒转动。