CN107253206B - 工业机器人固定电阻点焊钳电极帽铣削与更换*** - Google Patents

Abstract

一种工业机器人固定电阻点焊钳电极帽铣削与更换***，包括：主体构架，主体构架包括有定位法兰、定位板、支撑外壳、支撑型材；动力组件，动力组件包括有电机、连接轴、主动齿轮；浮动减振装置；电极帽铣削修模功和拆卸能模组，传动齿轮组设置于支撑保护壳体内，传动齿轮组包括有与传动齿轮啮合的铣削传动系以及拆卸传动系；电极帽存储安装装置；控制模组，控制模组包括有控制器以及多个传感器。通过上述结构设计，本发明可对电极帽自动进行切削修模以及更换操作。保证工业机器人以最简单的运动路径完成固定焊钳正负电极帽的更换，大大提高了工作效率，简化了编程工作量。

Description

工业机器人固定电阻点焊钳电极帽铣削与更换***

技术领域

本发明涉及机器人焊接***维护设备技术领域，更具体地说，本发明涉及一种工业机器人固定电阻点焊钳电极帽铣削与更换***。该工业机器人固定电阻点焊钳电极帽铣削与更换***可快速集成于自动焊接生产线的工业机器人上，根据需要对生产线中的各处固定焊钳的电极帽进行快速铣削修整和更换的***。

背景技术

汽车的白车身主要材料为镀锌钢板，其通过点焊方式实现钢板之间或者钢板与钢构架之间的固定连接。

使用固定焊钳在点焊过程中，电阻长时间工作释放大量的热能，热能会加快电极帽表层氧化速度，由于电极帽采用黄铜材料制成，其表面生成的铜锌氧化膜会影响点焊作业，从而降低车身的焊接质量。所以根据实践经验和技术标准，一般要求焊接200焊点就必须通过铣削方法对电极帽进行修模，修模4-6次后需要更换新的电极帽。

然而，随着我国工业制造业为应对国际市场的大规模生产要求和国家2025工业自动化的目标，各厂商都在努力将汽车的白车身焊接工作升级为由工业机器人组成的自动化焊接线来完成。其中，环岛式布局的焊装线占整个自动化生产线的主体，约为70％以上。电极帽的修模和更换寿命相对于高效率的自动化焊接生产线来说相对短暂，传统人工铣削修模和更换电极帽需要频繁的停台，极大影响了生产效率。而相关的自动化的修模和更换一体电极帽设备，例如摇臂式修磨器等，依然具有以下几个缺点：

1.由于具有固定的台式机械结构，所占空间往往较大，无法适应环岛式的紧凑布局，设备通用性不强；

2.由于具有自主的电控单元和独立程序模组，较难与自动焊接线实现集成同步；

3.部分设备操作依然需要人工调试和操作，工作精度较低，影响自动线的生产效率。

发明内容

(一)技术问题

综上所述，如何提供一种用于实现电极帽自动铣削、更换的机械设备，用以提高电极帽维护的工作效率，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

(二)技术方案

本发明提供的工业机器人固定电阻点焊钳电极帽铣削与更换***是一种可以快速集成于焊接自动线中工业机器人上的电极帽铣削、更换装置，该装置结合机器人的动作可以对电极帽进行自动铣削修正以及更换。

在本发明中，该工业机器人固定电阻点焊钳电极帽铣削与更换***，具体包括：

主体构架，所述主体构架包括有定位法兰，于所述定位法兰的一侧设置有与同平面设置的定位板，于所述定位法兰的前端、并位于所述定位法兰的下侧设置有支撑外壳，于所述支撑外壳上朝向所述定位板的方向设置有支撑型材；

快速切换装置，所述快速切换装置包括有用于实现工具切换的工具侧快速切换装置以及用于与机器人实现快速连接的机器人侧快速切换装置，所述工具侧快速切换装置设置于所述定位栏上，所述机器人侧快速切换装置设置于所述工具侧快速切换装置的上侧，于所述工具侧快速切换装置的***设置有水汽快插组件；

动力组件，所述动力组件包括有设置于所述定位法兰下方的电机、与所述电机动力连接的连接轴、设置于所述连接轴末端的主动齿轮，所述主动齿轮通过第一滚动球轴承可转动地设置于所述主体构架上；

浮动减振装置，所述浮动减振装置包括有固定设置于所述主体构架上的导向套，于所述导向套内设置有导柱，于所述导向套的前端设置有上减振弹簧，于所述导向套的后端设置有下减振弹簧，所述上减振弹簧以及所述下减振弹簧均套设于所述导柱上；

电极帽铣削修模功能模组和电极帽拆卸功能模组，所述的电极帽铣削修模功能模组设置在支撑保护壳体内，包括有与所述主动齿轮啮合的铣削传动系以及拆卸传动系，所述铣削传动系包括有依次啮合的铣削传动一级齿轮、铣削传动二级齿轮、铣削传动三级齿轮，于所述铣削传动三级齿轮上设置有刀座，通过所述刀座设置有铣刀；

所述拆卸传动系包括有依次啮合的电极帽拆卸传动一级齿轮、电极帽拆卸传动二级齿轮、电极帽拆卸传动三级齿轮、电极帽拆卸传动四级齿轮、负电极帽拆卸传动齿轮以及正电极帽拆卸传动齿轮，所述负电极帽拆卸传动齿轮与所述正电极帽拆卸传动齿轮并排设置、并啮合传动，于所述负电极帽拆卸传动齿轮以及正电极帽拆卸传动齿轮的内圈设置有多个结构相同的凸轮槽，全部的所述凸轮槽等间隔设置，于所述凸轮槽内设置有卡盘，所述电极帽拆卸功能模组和电极帽铣削修模功能模组设置于所述上支撑保护壳内和下支撑保护壳内组成的保护壳内；

电极帽存储安装装置，所述电极帽存储安装装置采用双排***式结构，所述电极帽存储安装装置设置于所述支撑型材上，所述电极帽存储安装装置包括用于装载备用电极帽的电极帽存储供给机构、锁紧安装机构、复位弹簧、压力弹簧，电极帽存储供给机构与所述锁紧安装机构可拆卸连接，于所述电极帽存储供给机构上开设有滑槽，于所述滑槽内设置有压力弹簧，于所述电极帽存储供给机构的底部开设有可自动张开与闭合的电极帽安装口，于所述正负电极帽安装口的张开与闭合式通过侧面设置的复位弹簧完成；

控制模组，所述控制模组包括有控制器以及与所述控制器信号连接的电极帽校核检测装置、电极帽切削检测器以及旋转检测装置，所述控制器设置于所述电控箱内，所述电控箱设置于所述定位板上，所述的电极帽校核检测装置又包括正电极帽检测器与负电极帽检测器、电极帽形状检测器和电极帽数量检测器，所述正电极帽检测器与所述负电极帽检测器设置于所述上支撑保护壳内、并分别朝向所述正电极帽拆卸传动齿轮以及所述负电极帽拆卸传动齿轮设置，所述电极帽数量检测器设置于所述电极帽存储供给机构上、并朝向所述电极帽安装口设置，所述的电极帽检测形状检测器是电极帽检测板和拉压力传感器组成，布置在主体架构的支撑型材上，所述电极帽切削检测器设置于所述上支撑保护壳内、并朝向所述铣削传动三级齿轮设置，所述旋转检测装置包括有旋转编码器以及与所述旋转编码器配合的旋转信号发射器，所述旋转信号发射器设置于所述主动齿轮上，所述旋转编码器设置于所述主体构架上、并可与所述旋转信号发射器相对设置。

优选地，本发明还包括有碎屑收集模组，所述碎屑收集模组具体包括有封闭铜屑收集器，所述铣削传动三级齿轮外侧设置有具有封闭功能的上铣削隔尘罩和下铣削隔尘罩，于所述下铣削隔尘罩上设置有清屑送气管口，清屑送气管口通过软管与水气快插组件中的气源口相连接，于所述的下铣削隔尘罩罩与封闭铜屑收集器通过硬管进行连接。

优选地，所述电极帽校核检测装置包括有电极帽检测板以及拉压力传感器，所述电极帽检测板设置于所述支撑型材上，所述拉压力传感器设置于所述电极帽检测板与所述支撑型材之间，所述拉压力传感器与所述控制器信号连接。

优选地，本发明还包括有电极帽数量检测器，所述电极帽数量检测器设置于所述支撑型材上、并分设于所述电极帽存储安装装置的两侧，所述电极帽数量检测器与所述控制器信号连接。

优选地，所述铣削传动系与所述拆卸传动系呈人字形分设成两条传动支路。

优选地，所述主体构架为钢质和铝合金主体构架，所述主体构架为可移动一体式结构。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1.本发明提供的工业机器人固定电阻点焊钳电极帽铣削与更换***是由工具侧快速切换装置、机器人侧快速切换装置、铣削修模及电极帽更换装置和气动与电气控制模组组成。采用可夹持式移动结构，其整体紧凑轻便，作为换装工具备份在自动生产线的工具库中，应用时可随时自动安装在工业机器人前端执行相关作业；

2.在本发明中，由工具侧快速切换装置、机器人侧快速切换装置组成的快速切换装置采用工业机器人换枪盘结构，可以快速将***与机器人前端快速锁紧，具有通用性强、响应速度快、安装动作简单、可靠性高等优点，其能够满足焊接自动线中的快速切换要求。

3.铣削修模及电极帽更换装置分为电极帽铣削修整模组和电极帽更换模组。根据固定焊钳中正负电极空间布局形式及其电极帽螺柱与支撑螺柱的反螺纹安装结构特点，电极帽更换模组将分别设置有正向拆卸机构，负向拆卸机构和安装机构。保证工业机器人以最简单的运动路径完成固定焊钳正负电极帽的更换，大大提高了工作效率，简化了编程工作量。

4.铣削修模及电极帽更换装置中的电极帽铣削修整模组配有封闭的铜屑收集器，可直接吸收铣削修整产生的铜屑，防止飞溅漂浮的铜屑对现场人员和精密设备造成伤害。

5.快速切换装置中快速切换装置由气动驱动，而铣削修模及电极帽更换装置则由电机驱动，控制***中配有总线通信模组，可完成其控制程序与工业机器人的相关控制程序相集成，保证其工作与维护保养时不造成生产线的停台，降低停台率。

附图说明

图1为本发明实施例中工业机器人固定电阻点焊钳电极帽铣削与更换***的总体结构轴测投影图；

图2为本发明实施例中工业机器人固定电阻点焊钳电极帽铣削与更换***的主体支架结构的轴测投影图；

图3为本发明实施例中工业机器人固定电阻点焊钳电极帽铣削与更换***总体结构的右视图；

图4为本发明实施例中基于工业机器人固定电阻点焊钳电极帽铣削与更换***总体结构右视图的局部剖视图；

图5为本发明实施例中基于工业机器人固定电阻点焊钳电极帽铣削与更换***总体结构主视图的局部剖视图；

图6为本发明实施例中基于工业机器人固定电阻点焊钳电极帽铣削与更换***总体结构后视图的局部剖视图；

图7为本发明实施例中工业机器人固定电阻点焊钳电极帽铣削与更换***的电极帽修模和拆卸工作流程示意图。

在图1至图6中，附图编号与部件名称之间的对应关系为：

1.电极帽铣削修模和更换装置；2.工具侧快速切换装置；3.机器人侧快速切换装置；4.水气快插组件；5.电极帽存储安装装置；6.吹屑电磁阀；7.旋转编码器；8.悬浮支架；9.支撑连接柱；10.清屑送气管口；11.电机控制电箱；12.上支撑保护壳；13.支撑型材；14.定位板；15.定位法兰；16.支撑外壳；17.驱动连接轴；18.定位销；19.电机；20.下减振弹簧；21.导柱；22.压力传感器；23.导向套；24.上减振弹簧；25.第一滚动球轴承；26.定位键；27.上轴承定位法兰盘；28.旋转信号发射器；29.主动齿轮；30.下支撑保护壳；31.下轴承定位法兰盘；32.封闭铜屑收集器；33.下铣削隔尘罩；34.上铣削隔尘罩；35.旋转锁紧开关；36.电极帽切削检测器；37.铣削传动一级齿轮；38.铣削传动二级齿轮；39.铣削传动三级齿轮；40.刀具安装座；41.第二滚动球轴承；42.铣刀；43.电极帽拆卸传动三级齿轮；44.正电极帽检测器；45.电极帽更换模组传动中转齿轮；46.正电极帽卸载卡盘；47.负电极帽卸载卡盘；48.负电极帽检测器；49.电极帽拆卸传动一级齿轮；50.电极帽拆卸传动四级齿轮；51.负电极帽拆卸传动齿轮；52.电极帽拆卸传动二级齿轮；53.正电极帽拆卸传动齿轮；54.电极帽存储供给机构；55.备用电极帽；56.闭锁机构；57.复位弹簧；58.压力弹簧；59.电极帽数量检测器；60.电极帽检测板；61.拉压力传感器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参考图1至图7，其中，图1为本发明实施例中工业机器人固定电阻点焊钳电极帽铣削与更换***的总体结构轴测投影图；图2为本发明实施例中工业机器人固定电阻点焊钳电极帽铣削与更换***的主体支架结构的轴测投影图；图3为本发明实施例中工业机器人固定电阻点焊钳电极帽铣削与更换***总体结构的右视图；图4为本发明实施例中基于工业机器人固定电阻点焊钳电极帽铣削与更换***总体结构右视图的局部剖视图；图5为本发明实施例中基于工业机器人固定电阻点焊钳电极帽铣削与更换***总体结构主视图的局部剖视图；图6为本发明实施例中基于工业机器人固定电阻点焊钳电极帽铣削与更换***总体结构后视图的局部剖视图；图7为本发明实施例中工业机器人固定电阻点焊钳电极帽铣削与更换***的电极帽修模和拆卸工作流程示意图。

本发明提供的工业机器人固定电阻点焊钳电极帽铣削与更换***由电极帽铣削修模及电极帽更换装置、工具侧快速切换装置2、机器人侧快速切换装置3、电气动控制模组以及其他辅助零配件组成，其采用可夹持式移动结构，具有自动化程度高、结构紧凑轻便等优点。

为了使得***可以快速安装于不同六轴工业机器人的前端，本发明采用了市场上通用的机器人换枪盘结构作为***的快速切换装置。***的主体支架上设计有定位法兰15，定位法兰15的尺寸设计可根据市场上通用的滚珠锁紧滚动换枪盘、凸轮锁紧滚动换枪盘和圆柱锁紧滚动换枪盘等安装尺寸做相应的调整。换枪盘的主动锁紧侧安装于工业机器人前端，被动侧安装在***的定位法兰15上，气源由水气快插组件4与外部工业机器人的水气供给***连接提供。

工业机器人固定电阻点焊钳电极帽铣削与更换***中的电极帽铣削修模和更换装置1分为电极帽铣削修模功能模组、电极帽拆卸功能模组和电极帽安装功能模组。在上述的三个模组中，其分别安装在由支撑型材13、定位板14、定位法兰15和支撑外壳16组成的主体支架上。其中电极帽安装功能模组通过螺栓直接安装在支撑型材13上，电极帽安装功能模组可在支撑型材13上沿型材上的T型槽方向进行位置调节。电极帽铣削修模功能模组和电极帽拆卸功能模组的整体结构则是通过两点式布局的浮动减振装置与支撑外壳16相连接。上述结构设计的优点在：可以起到减振和自动调整功能，消除不同尺寸电极帽与***安装时产生的误差和偏移，确保刀具和传动***的可靠性与安全性。

浮动减振装置采用二级减振原理，具体结构为：在悬浮支架8与支撑外壳16之间设置有导柱21和螺旋弹簧。悬浮支架8通过支撑连接柱9与上支撑保护壳12连接固定，使电极帽铣削修模功能模组和电极帽拆卸功能模组连接成一体，从而达到衰减它们工作产生的振动与位移的功能。悬浮支架8和支撑外壳16之间的导柱21上所设置的上减振弹簧24为浮动式减振装置的一级减振结构，支撑外壳16在导柱21的通孔处加工为阶梯孔，阶梯孔内与上减振弹簧24之间设置导向套23，用来阻止上减振弹簧24的周向旋转。支撑外壳16与导柱21另外一侧设置的下减振弹簧20为二级减振结构，主要作用于支撑型材13上的电极帽存储安装装置5、电机19和电极帽检测装置的振动与位置调整，同时也对电极帽铣削修模功能模组和电极帽拆卸功能模组进行辅助调整。

本发明中电极帽铣削修模功能模组采用三级齿轮传动原理，达到减速以及增大扭矩的作用。电极帽铣削修模功能模组与电极帽拆卸功能模组和具有二级减振功能的浮动减振装置相互连接且融为一体，主体结构是由旋转编码器7、上支撑保护壳12、驱动连接轴17、定位销18、电机19、第一滚动球轴承25、定位键26、上轴承定位法兰盘27、旋转信号发射器28、主动齿轮29、下支撑保护壳30、下轴承定位法兰盘31、电极帽切削检测器36、铣削传动一级齿轮37、铣削传动二级齿轮38、铣削传动三级齿轮39、刀具安装座40、第二滚动球轴承41和铣刀42组成。

本发明中，电极帽铣削修模功能模组采用三级齿轮传动原理，达到减速以及增大扭矩的作用。电极帽铣削修模功能模组与电极帽拆卸功能模组和具有二级减振功能的浮动减振装置相互连接。

电极帽铣削修模功能模组中的电机19安装于支撑外壳16的一侧，电机19的驱动轴与主动齿轮29之间由驱动连接轴17相连，其中驱动连接轴17与电机19轴是由锥形的定位销18连接，与电机19主动齿轮29则是由定位键26完成固定。电机19主动齿轮29安装在第一滚动球轴承25与上轴承定位法兰盘27和下轴承定位法兰盘31之间，并通过与位于上支撑保护壳12和下支撑保护壳30内的电极帽铣削修模功能模组的齿轮系相配合，将电机19的驱动力和速度传递到铣削传动一级齿轮37，经过铣削传动二级齿轮38和铣削传动三级齿轮39的减速传动，使安装在铣削传动三级齿轮39内圈刀具安装座40上的铣刀42具有合适的切削速度和力度来完成切削工作。

为控制电极帽准确进入***铣刀42的切削位置、铣刀42的切削速度、削压力和进给量。分别在铣削传动三级齿轮39和刀具安装座40的侧面安装接近开关，组成了电极帽切削检测器36；在电机19主动齿轮29上侧安装旋转编码器7，其原理结构是由接近开关和与电机19主动齿轮29同轴安装的半圆形金属旋转信号发射器28构成，结合齿轮系的传动比准确计算得到铣刀42的切削速度。导向套23与支撑外壳16的阶梯孔之间设置有压力传感器22，压力传感器22形状是圆环形结构，套在导柱21上，其作用是更精确的控制浮动减振装置，为电极帽铣削修模功能模组的恒力切削、检测电极帽的安装提供控制反馈信号。

电极帽拆卸功能模组同样采用四级齿轮减速传动结构来增大传动扭矩，达到提高夹紧力的作用。电极帽拆卸功能模组的齿轮系同样安装在电极帽拆卸模组上支撑保护壳12和下支撑保护壳30之间。整个齿轮系同样由电机19驱动。铣削传动一级齿轮37与电极帽拆卸传动一级齿轮49，以及电极帽拆卸传动二级齿轮52和电极帽拆卸传动三级齿轮43同为双层齿轮，其中铣削传动一级齿轮37和电极帽拆卸传动二级齿轮52为双层之轮中的大齿轮，而电极帽拆卸传动一级齿轮49和电极帽拆卸传动三级齿轮43为小齿轮。电极帽拆卸传动一级齿轮49与电极帽拆卸传动二级齿轮52相啮合，另一层为与其同轴设置的电极帽拆卸传动三级齿轮43作为电极帽更换模组传动中转传动齿轮与具有同样功能的电极帽拆卸传动四级齿轮50相啮合，同时电极帽拆卸传动四级齿轮50将速度和力矩传递给与之啮合的正电极帽拆卸传动齿轮53上。正电极帽拆卸传动齿轮53和负电极帽拆卸传动齿轮51外啮合，达到两个齿轮转动方向相反的目的。

在正电极帽拆卸传动齿轮53和负电极帽拆卸传动齿轮51中，两个齿轮内圈均匀加工有个相同的凸轮槽，相互围绕齿轮几何圆心呈120°分布，在凸轮槽内分别沿逆时针和顺时针安装呈锯齿状的凸轮，凸轮由销轴定位，组成正电极帽卸载卡盘46和负电极帽卸载卡盘47。

为检测工作过程中电极帽是否进入到正电极帽卸载卡盘46和负电极帽卸载卡盘47的指定位置，在上支撑保护壳内正电极帽拆卸传动齿轮53以及负电极帽拆卸传动齿轮51侧设置有正电极帽检测器44和负电极帽检测器48，主体结构是由接近开关，在接近开关后侧设置弹簧用以衰减外部振动。

电极帽铣削修模功能模组设置有封闭式碎屑收集模组，在铣削传动三级齿轮39、刀具安装座40和铣刀42上下安装有上铣削隔尘罩34和下铣削隔尘罩33，该封闭式吸尘结构能够有效防止铣削产生的铜屑飞溅出来。隔尘罩侧面安装清屑送气管口10，清屑送气管口10通过软管(胶管)与水气快插组件中的气源口相连接，管口的送气控制是由在封闭铜屑收集器32上侧设置有吹屑电磁阀6和***的控制器完成。圆筒形状的封闭铜屑收集器32由金属管完成与下隔尘罩接近铣刀42处相连接，整个装置由水气快插组件4提供0.6MPa的气压，通过清屑送气管口10放出的气体作为动力，将修模产生的铜屑吹到封闭式的铜屑收集器32。密封桶顶端设置有开口通过透明的塑料薄膜封闭，便于观察内部铜屑容量。

在本发明中，电极帽安装功能模组是指独立安装在支撑型材13上的电极帽存储安装装置5，在采用***式双排正反两侧供给结构原理，此设计优点与电极帽拆卸功能模组相同，可优化机器人的运动，提高工作效率。电极帽存储安装装置5的主体结构包括：电极帽存储供给机构54、备用电极帽55、锁紧安装机构、复位弹簧57、压力弹簧58、电极帽数量检测器59和旋转锁紧开关35等。电极帽存储供给机构54可通过侧面滑槽与锁紧安装机构相连和拆卸，并由旋转锁紧开关35锁紧。备用电极帽55受压力弹簧58作用沿电极帽存储供给机构54中的滑槽压入锁紧安装机构内，锁紧安装机构内可储备多个电极帽。当***将电极帽安装在焊钳上时，工业机器人沿直线方向脱离，锁紧安装机构中的锁紧挂钩受力张开使电极帽脱离。当电极帽彻底脱离后，反侧压缩复位弹簧57的弹力使锁紧开关重新锁紧，同时备用电极帽55受压力弹簧58沿滑槽自动落位。电极帽存储安装装置5两侧设置的备用电极帽55分别设置电极帽数量检测器59，从而完成电极帽数量储备的记录与监控。

本发明将电极帽检测形状检测器布置在支撑型材13上，其主要由电极帽检测板60和拉压力传感器61组成，其作用是检测***对固定焊钳上更换的新电极帽是否合格。电极帽检测板60的主体结构是在金属板前后分别加工有电极帽形状的对应凹槽，同时在与型材的连接处布置有拉压力传感器61。当***更换完固定焊钳上的电极帽后，工业机器人则将电极帽检测板60和拉压力传感器61组成移动到固定焊钳上电极帽相对应的位置，将对应凹槽与电极帽相配合安装，通过事先标定的额定压力来确定安装后的电极帽是否合格。电极帽检测板60和拉压力传感器61组成不仅可以单独检测固定焊钳上正负电极帽，还可以通过相对称的凹槽检测固定焊钳正负电极帽的闭合压力，具体检测方法在下面***控制原理与方法中论述。

在本发明中，控制模组主要作用是通过旋转编码器7、压力传感器22、电极帽切削检测器36、正电极帽夹紧检测器、负电极帽夹紧检测器、电极帽数量检测器59和拉压力传感器61完成对***实时工作的状态的检测、修正和调整，与工业机器人相配合自动化的完成***工作任务，并修正工作中产生的误差，其具体步骤分为如下：

1.***在工业机器人上的快速切换；

当固定焊钳焊接200个焊点后，机器人控制柜组中的焊接控制器向工业机器人发出需要铣削电极帽请求，工业机器人移动到工具停放支架处，通过快速切换装置将抓具放到抓具停靠支架上，通过快速切换装置中的电磁阀控制锁紧结构开锁。当开锁完成后，机器人按照编程轨迹移动到固定焊钳自动修磨与电极帽更换***停靠的支架上方。然后，通过将机器人侧快速切换装置3与***工具侧快速切换装置2相配合，启动装置的电磁阀控制锁紧机构锁紧。这时机器人侧的供电模组、供气模组、I/O模组与工具侧的供电模组、供气模组、I/O模组连通。

2.修磨；

工业机器人带着固定电阻点焊钳电极帽铣削与更换***移动到固定焊钳电极帽需要修模位置，使固定焊钳上电极帽套入刀具安装座40与铣刀42的内圈，整个过程由电极帽切削检测器36进行测试。当电极帽进入准确进入修模工位时，电极帽切削检测器36启动，由24芯控制线将信号通过通信模组(IP6-7)传递到工业机器人控制柜组。此时，控制柜组启动计数器，并通过I/O模组向通信模组(IP6-7)发出一路24V，500mA的电流，控制电箱中的正转接触器吸合，将380V动力电通过接触器连接到电机控制箱11中的断路器上，启动电机19带动电极帽铣削修模功能模组中的齿轮系和铣刀42旋转。同时工业机器人控制柜组向固定焊钳发出指令，控制其闭合加压到3kN，压力值由***中悬浮装置中的压力传感器22检测。当各项指标达到预定要求，***开始铣削，整个过程保持1.5-2秒时间，通过旋转编码器7控制铣刀42的切削速度，通过压力传感器22控制恒定的铣削进给量。修磨完毕后，通过工业机器人控制柜组将固定焊钳打开，同时铣削旋转检测器发出信号给通信模组，由通信模组通过总线传输给工业机器人控制柜组，控制通信模组终止供给电机控制箱11中的接触器24V、500mA的电流，电机控制箱11中的正转接触器断开，电机19的380V动力电被关闭，停止修磨。最后，机器人按照编程轨迹带动固定焊钳自动修磨与电极帽更换***离开固定焊钳修磨位置，移动到固定焊钳自动修磨与电极帽更换装置停靠支架上放下***，并通过快速切换装置重新切换到机器人夹具。

3.自动装卸电极帽

(1)拆卸电极帽

当修磨达到4-5次后，机器人控制柜组之中的计数器通过焊接控制器向工业机器人发出更换电极帽请求。工业机器人按步骤1重新切换成固定焊钳自动修磨与电极帽更换***。而后，工业机器人带着固定焊钳自动修磨与电极帽更换***移动到固定焊钳电极帽需要更换位置，通过正电极帽检测器44检测电极帽是否套入正电极帽卸载卡盘46内。当电极帽进入合适位置，正电极帽检测器44由24芯控制线将信号通过通信模组(IP6-7)传递到工业机器人控制柜组，此时，控制柜组启动计数器，并通过I/O模组向通信模组(IP6-7)发出一路4V、500mA的电流，使得控制电箱中的正转接触器吸合，将380V动力电通过接触器连接到电机控制箱11中的断路器上，启动电机19驱动电极帽拆卸功能模组中的正电极帽卸载卡盘46锁紧电极帽，在工业机器人移动配合下沿电极杆轴线方向移动摘除正极电极帽。当成功卸载电极帽后，机器人带动***移动到废旧电极帽回收桶上方，由机器人控制柜组向通信模组(IP6-7)发送终止供给电机控制箱11中的接触器24V、500mA的电流，控制电机控制箱11中的接触器打开，电机19的380V动力电被关闭，同时通信模组(IP6-7)发出一路24V，500mA的电流，使电机控制箱11中的反转接触器吸合，控制电机19反转打开正电极帽卸载卡盘46，电极帽落入回收桶内，机器人控制柜组之中的计数器清零。

负电极帽的拆卸过程同上，在此不进行赘述。

(2)安装电极帽

当从固定焊钳拆卸下电极帽后，机器人控制柜组向工业机器人发出安装电极帽请求。***中的电极帽数量检测器59检测闭锁机构56中是否存在电极帽。确定电极帽后，电极帽数量检测器59由24芯控制线将信号通过通信模组(IP6-7)传递到工业机器人控制柜组，控制工业机器人带动固定焊钳自动修磨与电极帽更换装置上的电极帽存储装置移动到正电极杆安装电极帽位置安装电极帽，由悬浮减振装置中的压力传感器22检测电极帽的安装状态。当确定安装正确且紧固时，通过工业机器人的双向移动将***脱离固定焊钳。而后控制工业机器人继续更换固定焊钳的负电极帽，更换原理与正电极帽更换步骤相同。

(3)检测电极帽

当完成固定焊钳的电极帽安装后，机器人控制柜组向工业机器人发出控制信号，机器人将***中的电极帽检测板60移动到固定焊钳的正电极帽处，通过拉压力传感器61确定位置是否正确。如果位置正确，机器人控制柜组控制固定焊钳闭合，焊钳中的支撑螺柱带动负电极帽向电极帽检测板60负电极帽位置加压，当闭合压力达到3000kN(±500N)左右的范围，确定固定焊钳上的电极帽安装正确，反之则启动步骤3(2)的控制程序重新安装。

本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (6)

1.一种工业机器人固定电阻点焊钳电极帽铣削与更换***，其特征在于，包括：

主体构架，所述主体构架包括有定位法兰，于所述定位法兰的一侧设置有与同平面设置的定位板，于所述定位法兰的前端、并位于所述定位法兰的下侧设置有支撑外壳，于所述支撑外壳上朝向所述定位板的方向设置有支撑型材；

快速切换装置，所述快速切换装置包括有用于实现工具切换的工具侧快速切换装置以及用于与机器人实现快速连接的机器人侧快速切换装置，所述工具侧快速切换装置设置于所述定位法兰上，所述定位法兰的尺寸根据滚珠锁紧滚动换枪盘、凸轮锁紧滚动换枪盘和圆柱锁紧滚动换枪盘安装尺寸调整，所述机器人侧快速切换装置设置于所述工具侧快速切换装置的上侧，于所述工具侧快速切换装置的***设置有水气快插组件；

动力组件，所述动力组件包括有设置于所述定位法兰下方的电机、与所述电机动力连接的连接轴、设置于所述连接轴末端的主动齿轮，所述主动齿轮通过第一滚动球轴承可转动地设置于所述主体构架上；

浮动减振装置，所述浮动减振装置包括有固定设置于所述主体构架上的导向套，于所述导向套内设置有导柱，于所述导向套的前端设置有上减振弹簧，于所述导向套的后端设置有下减振弹簧，所述上减振弹簧以及所述下减振弹簧均套设于所述导柱上；

电极帽铣削修模功能模组和电极帽拆卸功能模组，所述的电极帽铣削修模功能模组设置在支撑保护壳体内，包括有与所述主动齿轮啮合的铣削传动系以及拆卸传动系，所述铣削传动系包括有依次啮合的铣削传动一级齿轮、铣削传动二级齿轮、铣削传动三级齿轮，于所述铣削传动三级齿轮上设置有刀座，通过所述刀座设置有铣刀；

所述拆卸传动系包括有依次啮合的电极帽拆卸传动一级齿轮、电极帽拆卸传动二级齿轮、电极帽拆卸传动三级齿轮、电极帽拆卸传动四级齿轮、负电极帽拆卸传动齿轮以及正电极帽拆卸传动齿轮，所述负电极帽拆卸传动齿轮与所述正电极帽拆卸传动齿轮并排设置、并啮合传动，于所述负电极帽拆卸传动齿轮以及正电极帽拆卸传动齿轮的内圈设置有多个结构相同的凸轮槽，全部的所述凸轮槽等间隔设置，于所述凸轮槽内设置有卡盘，所述电极帽拆卸功能模组和电极帽铣削修模功能模组设置于上支撑保护壳内和下支撑保护壳内组成的保护壳内；

电极帽存储安装装置，所述电极帽存储安装装置采用双排***式结构，所述电极帽存储安装装置设置于所述支撑型材上，所述电极帽存储安装装置包括用于装载备用电极帽的电极帽存储供给机构、锁紧安装机构、复位弹簧、压力弹簧，电极帽存储供给机构与所述锁紧安装机构可拆卸连接，于所述电极帽存储供给机构上开设有滑槽，于所述滑槽内设置有压力弹簧，于所述电极帽存储供给机构的底部开设有可自动张开与闭合的电极帽安装口，于所述电极帽安装口的张开与闭合式通过侧面设置的复位弹簧完成；

控制模组，所述控制模组包括有控制器以及与所述控制器信号连接的电极帽校核检测装置、电极帽切削检测器以及旋转检测装置，所述控制器设置于电控箱内，所述电控箱设置于所述定位板上，所述的电极帽校核检测装置又包括正电极帽检测器与负电极帽检测器、电极帽形状检测器和电极帽数量检测器，所述正电极帽检测器与所述负电极帽检测器设置于所述上支撑保护壳内、并分别朝向所述正电极帽拆卸传动齿轮以及所述负电极帽拆卸传动齿轮设置，所述电极帽数量检测器设置于所述电极帽存储供给机构上、并朝向所述电极帽安装口设置，所述的电极帽检测形状检测器是电极帽检测板和拉压力传感器组成，布置在主体架构的支撑型材上，所述电极帽切削检测器设置于所述上支撑保护壳内、并朝向所述铣削传动三级齿轮设置，所述旋转检测装置包括有旋转编码器以及与所述旋转编码器配合的旋转信号发射器，所述旋转信号发射器设置于所述主动齿轮上，所述旋转编码器设置于所述主体构架上、并可与所述旋转信号发射器相对设置。

2.根据权利要求1所述的工业机器人固定电阻点焊钳电极帽铣削与更换***，其特征在于，

还包括有碎屑收集模组，所述碎屑收集模组具体包括有封闭铜屑收集器，所述铣削传动三级齿轮外侧设置有具有封闭功能的上铣削隔尘罩和下铣削隔尘罩，于所述下铣削隔尘罩上设置有清屑送气管口，所述清屑送气管口通过软管与水气快插组件中的气源口相连接，于所述的下铣削隔尘罩与封闭铜屑收集器通过硬管进行连接。

3.根据权利要求1所述的工业机器人固定电阻点焊钳电极帽铣削与更换***，其特征在于，

所述电极帽校核检测装置包括有电极帽检测板以及拉压力传感器，所述电极帽检测板设置于所述支撑型材上，所述拉压力传感器设置于所述电极帽检测板与所述支撑型材之间，所述拉压力传感器与所述控制器信号连接。

4.根据权利要求1所述的工业机器人固定电阻点焊钳电极帽铣削与更换***，其特征在于，

还包括有电极帽数量检测器，所述电极帽数量检测器设置于所述支撑型材上、并分设于所述电极帽存储安装装置的两侧，所述电极帽数量检测器与所述控制器信号连接。

5.根据权利要求1所述的工业机器人固定电阻点焊钳电极帽铣削与更换***，其特征在于，

所述铣削传动系与所述拆卸传动系呈人字形分设成两条传动支路。

6.根据权利要求1至5任一项所述的工业机器人固定电阻点焊钳电极帽铣削与更换***，其特征在于，

所述主体构架为钢质和铝合金主体构架，所述主体构架为可移动一体式结构。

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