CN107520532B - 伺服驱动自动修模、更换电极帽一体式机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种伺服驱动自动修模、更换电极帽一体式机构，其包括电极帽修模拆帽单元、电极帽存储单元和缓冲单元；电极帽修模拆帽单元包括动力源、拆帽单元、修模单元和传动齿轮组；传动齿轮组至少包括一个两侧端面上均设置有螺旋式导槽第四齿轮；缓冲单元上固接有滚珠支架，滚珠支架上设置有上耳板部和下耳板部；上耳板部的下端面设置有可与球形螺旋槽配合的滚珠，下耳板部的上端面设置有可与球形螺旋槽配合的滚珠，两个滚珠同轴布置；第四齿轮安装于上耳板部和下耳板部之间。本发明结构简单、使用方便，其相对于独立的修模器或换帽机，本发明具有高度集成性、驱动力更稳定、控制修模量更精确、取帽更可靠。

Description

伺服驱动自动修模、更换电极帽一体式机构

技术领域

本发明涉及一种修模、更换电极帽一体式机构，属于汽车生产自动化制造技术领域，尤其涉及伺服驱动自动修模、更换电极帽一体式机构。

背景技术

目前，现代化汽车生产线普遍采用机器人对汽车白车身进行点焊焊接，机器人的智能高速动作可以满足汽车生产的高产能要求，但焊接使用的电极帽在机器人焊接期间被频繁的通断电和施加压力，电极帽表面易形成氧化层，影响电极帽的导电性，进而严重影响白车身的焊接质量，为消除电极帽氧化层对焊接的不良影响，通常的做法是在电极帽焊接一定数量焊点后对电极帽进行修磨，当被修磨的电极帽外壁厚度小于规定的允许厚度时，需更换新的电极帽。

现有的电极帽的修磨和更换分为2个工艺，电极帽修磨器负责对电极受损部分进行修整，去除氧化层；电极帽更换设备主要负责对电极帽的拆除和装配。在机器人焊接工位，修磨采用机器人控制的自动修磨方式进行，至于电极帽更换，目前有三种方式操作：

1.独立式自动换帽机构，该机构采用的是气动式驱动，夹紧力偏小且不稳定，换帽的可靠性不太高；

2.常规自动修模换帽一体式机构，该机构采用普通电机驱动，换帽的夹头机构通常是采用弹簧或者橡胶垫圈机构夹紧电极帽，然后电机持续转动将电极帽与电极杆之间转松动，然后机器人带着焊枪慢慢向上提升，使电极帽与电极杆脱离以达到换帽的效果，这一方式有两点不足：(a)夹头的弹簧产生的夹紧力不足可能导致电机在转动时电极帽与夹头之间打滑，从而不足以将电极帽与电极杆之间拧松动，机器人提升时，电极帽拆不下来；(b)这种结构拆电极帽需要换帽机与机器人的动作要有很好的协调性，机器人提升时要确保电极帽与电极杆之间已经被换帽机拧松动，这样才能保证电极帽能够顺利的拆除下来，否则机器人提升时电极帽与电极杆会一起被拉出夹头，电极帽依然没有拆除。

上述两种设备依然存在着较大的不稳定性，所以目前更换电极帽的方式还是更多的选择第三种操作方式——人工换帽的方式，这种方式虽然可靠性最高，但是在换帽时需要生产线停线，人工进入到线体内操作，一来影响生产效率，二来也存在一定的安全隐患。

在中国发明专利说明书CN103465006B中公开了一种独立式电极帽自动更换设备，包括电极帽换帽单元、电极帽存储装置及传感检测单元，电极帽存储装置和传感检测单元分别设于电极帽换帽单元两侧，通过快插的形式连接，传感检测单元包含一个电极帽拆装检测传感器、两个电极帽数量检测传感器和两个行程检测传感器。其公开了一种“Twistand Pull”的技术，主要是通过气缸推动齿条向前运动，在啮合的作用下，左、右齿轮分别向相反方向运动，齿轮运动带动齿轮内圈的夹爪向圆心方向慢慢移动，造成三个夹爪的顶点构成的外接圆直径缩小，直至夹爪与电极帽接触，直至夹紧。同时在齿轮的端面上有三道螺旋式导槽，齿轮在转动的同时在螺旋式导槽的作用下，齿轮整体向下运动，这就导致齿轮内的夹爪同时也有向下运动，两个动作合成，及时夹爪既有旋转运动,起到夹紧电极帽的作用，又有向下运动，夹紧电极帽后把电极帽往下拉，直至电极帽与电极杆脱。但是该技术在换帽过程是通过采用气缸推动齿条配合齿轮的自转和下移实现的，所以首先其每次换帽的过程中齿轮不能连续的旋转、所以存在拉脱力不足，从而造成换帽成功率不稳定的技术缺点；同时，由于齿轮无法实现连续旋转，故无法将齿轮和修模器集成为一体式结构，同时实现修模、换帽2个功能。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供一种伺服驱动自动修模、更换电极帽一体式机构，其不仅具有高度集成性，而且能够提供足够的换帽拉脱力、保证拆电极帽、效率及可靠性。

为解决上述技术问题，本发明采用了这样伺服驱动自动修模、更换电极帽一体式机构，其包括电极帽修模换帽装置、电极帽存储装置和缓冲装置；缓冲装置包括气缸、固定单元和浮动单元，浮动单元与固定单元滑动配合连接，气缸一端与固定单元固接、另一端与浮动单元固接；浮动单元上固接有电极帽修模换帽装置，电极帽存储装置插接于电极帽修模换帽装置两侧；电极帽修模换帽装置包括与浮动单元固接的箱体，箱体上设置有换帽单元、修模单元和用于驱动换帽单元和修模单元的伺服电机；箱体内设置有传动齿轮组，传动齿轮组包括连接于伺服电机的动力输出端和换帽单元动力输入端之间的第一传动齿轮组和连接于伺服电机的动力输出端和修模单元动力输入端之间的第二传动齿轮组；第一传动齿轮组或第二传动齿轮组中至少包括一个铰接于箱体内且两侧端面均加工有螺旋式导槽的第四齿轮，螺旋式导槽与第四齿轮同轴布置，螺旋式导槽的槽底面沿第四齿轮的轴向螺旋式下降；固定单元上固接有滚珠支架；滚珠支架上设置有可与第四齿轮的螺旋式导槽配合实现箱体升降的滚珠；滚珠安装在滚珠支架上的位置与箱体内第四齿轮上的两侧螺旋式导槽的位置相对应。

在本发明的一种优选实施方案中，滚珠支架包括用于与固定单元连接的连接部和设置于连接部中部的上耳板部和下耳板部，上耳板部和下耳板部之间的距离大于第四齿轮的厚度；上耳板部的下端面设置有可与螺旋式导槽配合的滚珠，下耳板部的上端面设置有可与螺旋式导槽配合的滚珠，两个滚珠同轴布置；第四齿轮安装于上耳板部和下耳板部之间。

在本发明的一种优选实施方案中，第一传动齿轮组包括与伺服电机输出端连接的第一齿轮、与第一齿轮啮合的第二齿轮、与第二齿轮同轴布置的第三齿轮、与第三齿轮啮合的第四齿轮、与第四齿轮同轴布置的第五齿轮、与第五齿轮啮合的第八齿轮、与第八齿轮啮合的第九齿轮；第九齿轮内安装有换帽单元。

在本发明的一种优选实施方案中，第九齿轮内设置有固定夹头与活动夹头；固定夹头与第九齿轮固接；活动夹头与第九齿轮铰接；活动夹头的两侧端面上铰接有导向凸轮。

在本发明的一种优选实施方案中，在本发明的一种优选实施方案中，第二传动齿轮组包括与伺服电机输出端连接的第一齿轮、与第一齿轮啮合的第二齿轮、与第二齿轮同轴布置的第三齿轮、与第三齿轮啮合的第四齿轮、与第四齿轮同轴布置的第五齿轮、与第五齿轮啮合的第六齿轮、与第六齿轮啮合的第七齿轮；第七齿轮内安装有修模单元。

在本发明的一种优选实施方案中，固定单元包括安装板和导杆滑块机构；导杆滑块机构布置于安装板的两侧；导杆滑块机构的导杆与安装板固接，导杆滑块机构滑块与浮动单元固接。

在本发明的一种优选实施方案中，导杆包括上导杆和下导杆，上导杆和下导杆螺纹连接；上导杆或下导杆端部设置有用于套装固定滚珠支架的连接轴。

在本发明的一种优选实施方案中，浮动单元包括缓冲安装架和缓冲弹簧；缓冲安装架滑动套装与固定单元的导杆上，缓冲安装架的上下两端均设置有同轴套装在导杆上的缓冲弹簧；缓冲安装架的中部设置有用于避让滚珠支架的空腔。

在本发明的一种优选实施方案中，电极帽存储装置包括上壳体和下壳体；下壳体内铰接有圆柱状电极帽夹持座，圆柱状电极帽夹持座上设置有多个沿圆周分布的、能放置电极帽的电极孔，电极孔内侧安装有一对用于夹持电极帽的夹头；下壳体上还设置有用于驱动圆柱状电极帽夹持座回转的动力机构；上壳体上设置有一个用于定位电极帽取件位置的定位挡片和一个取电极窗口。

在本发明的一种优选实施方案中，圆柱状电极帽夹持座包括第四盖板和电极帽夹持座；电极帽夹持座上设置有多个沿圆周分布的敞口U形槽，每个敞口U形槽的两侧侧壁上均铰接有一个夹头，两个夹头之间通过压缩弹簧连接；第四盖板的形状与电极帽夹持座的形状相对应。

本发明的有益效果是：本发明结构简单、使用方便，其相对于独立的修模器或换帽机，本发明具有高度集成性，将修模与换帽功能集于同一台设备上，在空间比独立的修模器与换帽机集成在一起要小很多，同时集成难度也要小一些；同时采用更为可靠地的Screw-Off结构拆电极帽，效率及可靠性比传统一体机高；通过采用伺服驱动形式，驱动力更稳定，且更为精准的控制修模量；本发明的电极帽存储装置较之前的结构取帽更可靠。相比于中国CN103465006B专利，本发明通过在原有的缓冲装置上设置滚珠支架、同时将电极帽修模换帽装置的传动***上增加端面加工有螺旋式导槽的第四齿轮，并使得第四齿轮配合安装于滚珠支架的耳板之间，从而实现了连续换帽，由于本发明的第四齿轮可以连续回转同时配合缓冲装置上的气缸以及电极帽修模换帽装置上伺服电机，所以能够在换帽时保证足够的拉脱力，从而有效地保证了换帽的成功率和稳定性；本发明通过对缓冲装置的导杆采用分体式设计，方便了滚珠支架的装配和固定；本发明通过在电极帽修模换帽装置内部单元内设置传动齿轮组和伺服电机，在保证驱动力和控制修模量的同时，有效地保证了换帽单元的连续回转，从而可以稳定高效无间断的持续换帽；本发明通过在换帽单元的第九齿轮内设计固定夹头和活动夹头，保证了电极帽的夹持力；本发明通过设计齿轮齿条驱动式的电极帽存储装置，方便了电极帽存储装置的安装和更换，同时使得取帽更可靠；最后本发明通过对圆柱状电极帽夹持座的分体式结构设计，其通过在电极帽夹持座上的每个敞口U形槽两侧设置一对用于夹持电极帽的夹头，在方便上帽的同时也提高了取帽的稳定可靠性因为一对夹头可以保证安装于圆柱状电极帽夹持座的电极孔内的电极帽不窜动，提高取帽的成功率(避免了现有技术中橡胶圈由于使用时间过长、磨损过度造成的电极帽夹持定位不准确的技术问题，同时实现了能够实现各种尺寸公差范围内的电极帽的稳定夹持，防止不同外径电极帽夹持过程中出现的脱帽或卡滞现象)；同时电极孔的敞口设计也方便了电极帽的上帽(使得电极帽可以沿着电极帽容器的径向安装，而不用非要沿其轴向由上至下***夹持定位，从而有效地节省了电极帽存放的耗时；同时本发明通过对圆柱状电极帽容器分体式的设计，方便了各零部件的装配和替换；最后本发明通过使用齿轮齿条弹性复位机构，方便了电极帽存储装置整体结构的布置、安装和维护更换)。

附图说明

图1是本发明实施例一种伺服驱动自动修模、更换电极帽一体式机构的***视图；

图2是本发明实施例一种伺服驱动自动修模、更换电极帽一体式机构的结构示意图；

图3是本发明实施例一种伺服驱动自动修模、更换电极帽一体式机构的电极帽修模换帽装置结构示意图

图4是本发明实施例一种伺服驱动自动修模、更换电极帽一体式机构的电极帽修模换帽装置俯视图；

图5是本发明实施例一种伺服驱动自动修模、更换电极帽一体式机构的电极帽存储装置***视图；

图6是本发明实施例一种伺服驱动自动修模、更换电极帽一体式机构的电极帽存储装置示意图；

图7是本发明实施例一种伺服驱动自动修模、更换电极帽一体式机构的缓冲装置结构示意图；

图8是本发明实施例一种伺服驱动自动修模、更换电极帽一体式机构的缓冲装置的导杆滑块机构示意图；

图9是本发明实施例一种伺服驱动自动修模、更换电极帽一体式机构的电极帽修模换帽装置的传动齿轮组示意图；

图10是本发明实施例一种伺服驱动自动修模、更换电极帽一体式机构的电极帽修模换帽装置的传动齿轮组示意图；

图11是本发明实施例一种伺服驱动自动修模、更换电极帽一体式机构的电极帽修模换帽装置的传动齿轮组示意图；

图中：I-电极帽修模换帽装置，II-电极帽存储装置，III-缓冲装置，I-01-伺服电机；I-02-中箱体；I-03-第四齿轮；I-04-第九齿轮；I-05-第七齿轮；I-06-固定夹头；I-07-活动夹头；I-08-导向凸轮；I-09-第一盖板；I-10-轴承；I-11-端部把手；I-12-偏心轴；I-13-第二盖板；I-14-第一齿轮；I-15-第二齿轮；I-16-下箱体；I-17-上箱盖；I-18-第三盖板；I-19-第三齿轮；I-20-第五齿轮；I-21-第六齿轮；I-22-第八齿轮；I-031-螺旋式导槽；II-01-第四盖板；II-02-上壳体；II-03-定位夹紧块；II-04-齿条；II-05-从动齿轮；II-06-轴承；II-07-夹头；II-08-定位挡片；II-09-压缩弹簧；II-10-轴承；II-11-下壳体；II-12-电极帽夹持座；II-13-绞轴；III-01-缓冲安装架；III-02-传感器安装支架；III-03-滚珠支架；III-04-滚珠；III-05-气缸；III-06-上导杆；III-07-缓冲弹簧；III-08-直线轴承；III-09-导杆固定块；III-10-安装板；III-11-下导杆；III-031-连接部；III-032-上耳板部；III-033-下耳板部。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明公开了一种伺服驱动自动修模、更换电极帽一体式机构，其包括电极帽修模换帽装置I、电极帽存储装置II和缓冲装置III；缓冲装置III包括气缸III-05、固定单元和浮动单元，浮动单元与固定单元滑动配合连接，气缸III-05一端与固定单元固接、另一端与浮动单元固接；浮动单元上固接有电极帽修模换帽装置I，电极帽存储装置II插接于电极帽修模换帽装置I两侧；电极帽修模换帽装置I包括与浮动单元固接的箱体，箱体上设置有换帽单元A、修模单元B和用于驱动换帽单元A和修模单元B的伺服电机I-01；箱体内设置有传动齿轮组C，传动齿轮组C包括连接于伺服电机I-01的动力输出端和换帽单元A动力输入端之间的第一传动齿轮组和连接于伺服电机I-01的动力输出端和修模单元B动力输入端之间的第二传动齿轮组；第一传动齿轮组或第二传动齿轮组中至少包括一个铰接于箱体内且两侧端面均加工有螺旋式导槽I-031的第四齿轮I-03(需要指出，该传动齿轮组C的布置方式并不限于本发明的说明书公开的一种技术方案，只要能够实现换帽单元A和修模单元B的传动的技术方案均属于本发明的保护范围，故第四齿轮I-03的位置无需限定)，螺旋式导槽I-031与第四齿轮I-03同轴布置，螺旋式导槽I-031的槽底面沿第四齿轮I-03的轴向螺旋式下降；浮动单元中部设置有空腔III-13，空腔III-13内设置有与固定单元固接且可***箱体的滚珠支架III-03；滚珠支架III-03上设置有可与第四齿轮I-03的螺旋式导槽I-031配合实现箱体升降的滚珠III-04；滚珠III-04安装在滚珠支架III-03上的位置与箱体内第四齿轮I-03上的两侧螺旋式导槽I-031的位置相对应。滚珠支架III-03包括用于与固定单元连接的连接部III-031和设置于连接部III-031中部的上耳板部III-032和下耳板部III-033，上耳板部III-032和下耳板部III-033之间的距离大于第四齿轮I-03的厚度；上耳板部III-032的下端面设置有可与螺旋式导槽I-031配合的滚珠III-04，下耳板部III-033的上端面设置有可与螺旋式导槽I-031配合的滚珠III-04，两个滚珠III-04同轴布置；第四齿轮I-03安装于上耳板部III-032和下耳板部III-033之间。第一传动齿轮组包括与伺服电机I-01输出端连接的第一齿轮I-14、与第一齿轮I-14啮合的第二齿轮I-15、与第二齿轮I-15同轴布置的第三齿轮I-19、与第三齿轮I-19啮合的第四齿轮I-03、与第四齿轮I-03同轴布置的第五齿轮I-20、与第五齿轮I-20啮合的第八齿轮I-22、与第八齿轮I-22啮合的第九齿轮I-04；第九齿轮I-04内安装有换帽单元A。第九齿轮I-04内设置有固定夹头I-06与活动夹头I-07；固定夹头I-06与第九齿轮I-04固接；活动夹头I-07与第九齿轮I-04铰接；活动夹头I-07的两侧端面上铰接有导向凸轮I-08。第二传动齿轮组包括与伺服电机I-01输出端连接的第一齿轮I-14、与第一齿轮I-14啮合的第二齿轮I-15、与第二齿轮I-15同轴布置的第三齿轮I-19、与第三齿轮I-19啮合的第四齿轮I-03、与第四齿轮I-03同轴布置的第五齿轮I-20、与第五齿轮I-20啮合的第六齿轮I-21、与第六齿轮I-21啮合的第七齿轮I-05；第七齿轮I-05内安装有修模单元B。固定单元包括安装板III-10和导杆滑块机构；导杆滑块机构布置于安装板III-10的两侧；导杆滑块机构的导杆与安装板III-10固接，导杆滑块机构滑块与浮动单元固接。导杆包括上导杆III-06和下导杆III-11，上导杆III-06和下导杆III-11螺纹连接；上导杆III-06或下导杆III-11端部设置有用于套装固定滚珠支架III-03的连接轴。浮动单元包括缓冲安装架III-01和缓冲弹簧III-07；缓冲安装架III-01滑动套装与固定单元的导杆上，缓冲安装架III-01的上下两端均设置有同轴套装在导杆上的缓冲弹簧III-07；缓冲安装架III-01的中部设置有用于避让滚珠支架III-03的空腔III-13。电极帽存储装置II包括上壳体II-02和下壳体II-11；下壳体II-11内铰接有圆柱状电极帽容器，圆柱状电极帽容器上设置有多个沿圆周分布的、能放置电极帽的电极孔，电极孔内侧安装有一对用于夹持电极帽的夹头II-07；下壳体II-11上还设置有用于驱动圆柱状电极帽容器回转的动力机构；上壳体II-02上设置有一个用于定位电极帽取件位置的定位挡片II-08和一个取电极窗口。圆柱状电极帽容器包括第四盖板II-01和电极帽夹持座II-12；电极帽夹持座II-12上设置有多个沿圆周分布的敞口U形槽，每个敞口U形槽的两侧侧壁上均铰接有一个夹头II-07，两个夹头II-07之间通过压缩弹簧II-09连接；第四盖板II-01的形状与电极帽夹持座II-12的形状相对应。

在本发明说明书附图中所公开的一种具体实施例中：

伺服驱动修模、更换电极帽一体式设备包括电极帽修模换帽装置I、电极帽存储装置II、缓冲装置III三大部分组成，如图1-2所示。

如图3-4所示，电极帽修模换帽装置I是本发明的执行单元，由换帽单元A和修模单元两部分B组成，换帽单元A负责拆除上、下电极帽，修模单元B负责电极帽的切削修整，2个单元共用1个动力单元即伺服电机I-01(也可以分开提供动力)，伺服电机I-01动力通过传动齿轮组C分别传递至换帽单元A和修模单元B，使得2单元分别完成换帽及修模功能；如图5-6所示，电极帽存储装置II分上电极帽存储装置与下电极帽存储装置，为存储待更换的新电极帽而设置，每组存储单元分别可存储12个电极帽，更换电极帽时，当换帽单元已经将焊枪上的电极帽拆除，机器人则到固定的取帽位置取出一个电极帽装到相应的电极杆上，当机器人取走取帽位置的电极帽后相邻电极帽会在弹簧的作用下通过转盘旋转到取帽位置，等待下一次取件；如图7-8所示，缓冲装置III为整个装置的安装机架，电极帽存储装置II通过快插的方式安装在电极帽修模换帽装置I上，电极帽修模换帽装置I则通过螺纹连接安装在缓冲机架单元III。缓冲装置有3个功能：1.固定整个设备安装；2.缓冲弹簧III-07在修磨过程中为整个设备提供缓冲作用；3.气缸III-05、滚珠III-04及齿轮I-03为换帽单元A在换帽过程中提供向上或向下拉力，使得电极帽能够更稳定的拆除。具体过程在详细实施方式中具体描述。

伺服驱动修模、更换电极帽一体式设备由电极帽修模换帽装置I、电极帽存储装置II、缓冲装置III三大部分组成。电极帽修模换帽装置I为本发明的主体部分，电极帽存储装置II一共2组，分别通过两侧偏心轴I-12及存储单元II的定位夹紧块II-03啮合夹紧而固定在电极帽修模、拆除单元I两侧。电极帽修模、拆除单元I与缓冲装置III通过螺纹连接固定为一体，然后整体可以安装在固定支架上。

下面将分别描述电极帽修模换帽装置I、电极帽存储装置II及缓冲装置III的结构构成：

如说明书附图所示，传动齿轮组C为电极帽修模换帽装置I的核心构成，共9个齿轮分三级传动构成，第一齿轮I-14为第一级传动主动轮，直接与伺服电机I-01的输出端连接，通过与其啮合的第二齿轮I-15、与第二齿轮I-15同轴布置的第三齿轮I-19将伺服电机I-01的动力依次传至二级轮组及三级轮组。第四齿轮I-03为第2级从动轮，相对于电极帽修模换帽装置I左右位置居中布置，第四齿轮I-03正反两面均加工螺旋式导槽I-031，螺旋式导槽I-031位置与缓冲装置III中的滚珠III-04位置相对应，确保上下滚珠III-04均能与相应螺旋式导槽良好配合，为换帽过程提供向上或向下的拉力。第九齿轮I-04、第七齿轮I-05分别为传动齿轮组第三级从动轮，同时也为电极帽修模换帽装置I的执行齿轮，其中负责换帽的固定夹头I-06与活动夹头I-07安装在第九齿轮I-04上。负责电极帽修模的刀具安装在第七齿轮I-05上。固定夹头I-06安装在第九齿轮I-04的卡槽中，使固定夹头I-06与第九齿轮I-04相对固定，而活动夹头I-07则与第九齿轮I-04通过铰链接的方式连接。活动夹头I-07两侧各配一个导向凸轮I-08,导向凸轮I-08与换帽单元A两侧第一盖板I-09的凸轮槽配合，而第一盖板I-09则分别与中箱体I-02、下箱体I-16固定连接，这样在导向凸轮I-08与第一盖板I-09凸轮槽的作用下，使得活动夹头I-07在第九齿轮I-04旋转时，夹头I-07能够绕绞轴微小幅度旋转，实现夹头对电极帽的夹紧与松开；负责电极帽修模的刀具嵌入到齿轮I-06正六边形孔中，通过上下第二盖板I-13限位固定。传动齿轮组C所有齿轮两端均以轴承I-10固定在箱体上。至此，传动齿轮组C的基本构造已经完成，以传动齿轮组C为中，外层设计箱体结构将传动齿轮组C包含其中，箱体结构分上、中、下三层，分别为如图2所示上箱盖I-17、中箱体I-02及下箱体I-16，上箱盖I-17、下箱盖分别与中箱体I-02用螺栓连接，构成完整的箱体结构。居于上箱盖I-17中部与齿轮I-03同心处，设置第三盖板I-18，第三盖板I-18表面刻有刻度，与上箱盖I-17刻度对应，用以标示齿轮I-03旋转位置。居于箱体左右两侧分别对称布置2组偏心轴机构，偏心轴I-12贯穿上中下三层箱体以轴套限偏心轴I-12上下位置，偏心轴I-12可绕轴套中心自由旋转，旋转动力由偏心轴I-12端部把手I-11通过人工提供，以上为电极帽修模换帽装置I基本结构。

如说明书附图所示，整个电极帽存储装置II为类***式结构，结构分上、中、下三层，上下两层分别为上壳体II-02、下壳体II-11,上、下壳体分别与所示定位夹紧块II-03通过螺栓连接构成一个整体，居于上、下壳体的中间为圆柱状电极帽容器，结构包括电极帽夹持座II-12和第四盖板II-01,电极帽夹持座II-12为圆柱状结构，沿圆周方向以一定角度均等开12个U型槽，而第四盖板II-01则以依照电极帽夹持座II-12相同的规则加工出尺寸一样的U型槽，上下合拢构成一个完整的U型槽结构即电极孔，电极帽即在U型槽中存放。为固定存放在U型槽即电极孔的电极帽，在每个U型槽的两侧内壁分别设计一对夹头II-07，夹头II-07置于电极帽夹持座II-12与第四盖板II-01之间通过绞轴II-13固定，每对夹头II-07尾部安装一根压缩弹簧II-09，保证夹头II-07对电极帽有足够的夹持力，从而固定电极帽在U型槽即电极孔内。电极帽夹持座II-12、第四盖板II-01、夹头II-07、绞轴II-13及压缩弹簧II-09构成一个封闭的结构，即为电极帽存储装置II的核心存储单元。整个存储单元两端通过轴承II-06固定与上壳体II-02、下壳体II-11之间。位于存储单元第四盖板II-01上端面安装一个从动齿轮II-05，与从动齿轮II-05啮合的是圆柱形齿条II-04,齿条II-04安装于上壳体II-02与定位夹紧块II-03的圆形槽内，通过齿条II-04尾部的压缩弹簧II-10的弹力使得齿条可以在槽内运动，从而带动齿轮II-05及存储单元沿圆周方向转动。为保证电极帽在取件位置能够定位住，在取件位置设置定位挡片II-08,定位挡片II-08与上壳体II-02通过螺钉连接。上述即为电极帽存储装置II的基本结构构成。

如说明书附图所示，整个缓冲装置III分为2大部分，由所示安装板III-10、导杆固定块III-09、上导杆III-06、下导杆III-11、缓冲弹簧III-07、滚珠支架III-03、滚珠III-04及气缸III-05构成的为固定结构，构成设备的机架。其他零件构成缓冲装置III的活动部分，可以沿着导杆上下小幅度运动。现对具体结构做以说明。上导杆III-06与下导杆III-11共2对，分列于滚珠支架III-03两端构成导向部件，上导杆III-06、下导杆III-11及滚珠支架III-03通过螺栓连接成一H型整体，导杆两端分别与导杆固定块III-09连接，4个导杆固定块III-09通过螺栓连接安装在安装板III-10上。所示滚珠支架III-03中部挖空，分上下2片，位于上下两片伸出结构的中心位置布置滚珠III-04,滚珠III-04分上下两层对称布置，之后以滚珠盖板III-12封口，固定滚珠III-04。所示缓冲安装架III-01与机架结构对应，呈H型结构，中部挖空呈箱型结构，所示滚珠支架III-03布置于缓冲安装架III-01空腔内，2对上导杆III-06、下导杆III-11分别穿过缓冲安装架III-01H型的4个支脚与滚珠支架III-03固定。位于缓冲安装架III-01的四肢分别安装4组直线轴承III-08,直线轴承III-08外径与缓冲安装架III-01孔位配合，内径分别与上导杆III-06、下导杆III-11配合。穿过上导杆III-06、下导杆III-11位于所示缓冲安装架III-01四肢端面各布置1根压缩弹簧III-07,压缩弹簧III-07另一端与导杆固定块III-09接触。压缩弹簧III-07为缓冲装置III提供缓冲动力。位于缓冲安装架III-01两侧分别安装传感器安装支架III-02,安装为检测电极帽有无提供传感信号的接近开关。缓冲安装架III-01下方与气缸III-05活塞杆Y型接头铰接连接，气缸III-05底部与安装板III-10螺纹连接，至此缓冲装置III结构基本构成。

以上即为本发明的结构简述，下面结合上述结构详细说明本发明的工作原理及各功能的具体实施过程：

本发明修模功能实施：

如图1所示，电极帽修模换帽装置I、2个电极帽存储装置II与电极帽修模换帽装置I通过快夹的形式连接成一个整体结构(可称为执行单元)，然后与缓冲安装架III-01通过螺栓连接构成完整的设备，如图1右所示。执行单元在上下方向上可***，通过气缸III-05驱动，气缸III-05由3位5通中泄式电磁阀控制。在自然状态下，电磁阀处于中位，气缸不提供驱动力，由于上下压缩弹簧III-07的平衡作用，整个执行单元居于缓冲装置III上下方向中间位置。下面分别就本发明的修模功能及换帽功能实施过程详细描述如下：

修模过程：

气缸III-05电磁阀处于中位，气缸III-05进气口、出气口气压均为大气压力，气缸为自由状态，此时执行单元居于缓冲装置III上下方向中间位置，齿轮I-03与上、下滚珠III-04均不接触。修模时，焊枪移至修模单元B位置，上下电极帽中心与修模单元B的修磨刀具同心，此时伺服电机I-01开始以设定的转速1旋转，焊枪夹紧，上下电极帽分别于刀具夹紧加压，开始切削，切削完成之后，焊枪松开，修模过程结束。

换帽过程：

换帽过程分4个步骤：上电极换帽、上电极装帽、下电极换帽、下电极装帽。上下电极装帽及换帽过程一样，这里只介绍上电极换帽、装帽，下电极不再赘述。

上电极换帽：当***给出换帽信号后，电磁阀控制气缸III-05推动整个执行单元向上运动至第四齿轮I-03与(位于上耳板部的)滚珠III-04紧密接触。之后焊枪移至换帽单元A上方，使上电极帽中心与换帽单元A中心同轴，之后上电极帽***到换帽单元A圆孔中，之后整个焊枪固定不动，伺服电机I-01以设定的转速2开始旋转，活动夹头I-07随第九齿轮I-04旋转，并在导向凸轮I-08与盖板I-09凸轮槽的作用下，活动夹头I-07能够绕绞轴微小幅度旋转，从而夹紧电极帽；同时在伺服电机I-01转动时，第四齿轮I-03亦同时转动，由于迪士尼齿轮I-03上表面加工有螺旋式导槽I-031，且此时由于气缸的作用，螺旋式导槽I-031与上滚珠III-04紧密接触，当齿轮I-03旋转时，在螺旋式导槽与(位于上耳板部的)滚珠III-04的作用下，整个执行单元会缓慢的向下运动。如此在伺服电机I-01旋转时，相对于上电极帽，同时产生3个动作：活动夹头I-07夹紧上电极帽、夹紧的上电极帽随第九齿轮I-04旋转、旋转的上电极帽同时随整个执行单元向下运动，在这三个动作的作用下，上电极帽可顺利与焊枪分离，实现换帽功能。整个换帽过程我们称之为Screw-Off过程，此为本专利的核心技术。下电极帽拆卸过程与之相同，只是气缸III-05推动整个执行单元向下运动至第四齿轮I-03与(位于下耳板部的)滚珠III-04紧密接触，其他过程与上电极帽过程一样。

上电极装帽过程：上电极帽拆卸完成后，***检测，确认电极帽拆下后，焊枪运动到上电极帽存储装置II取帽位置，是上电极杆圆心与上电极帽同心，之后焊枪缓慢运动，使得电极杆与电极帽慢慢配合，压紧，之后焊枪Y向运动，将装好的电极帽取出，取出电极帽后的空位由于压缩弹簧II-10的作用，将下一个电极帽推到取帽位置等待。本发明的Y向取帽比传统的Z向取帽可靠性更高，此是本发明的重要改进。

需要指出，本发明中所公开的电极帽存储装置II和缓冲装置III结构并不限于本发明书附图中实施例所公开的结构，其也可以是CN103465006B专利、CN104002218B专利等中的所公开的存储单元结构和浮动单元结构；只要能够实现电极帽的存储以及电极帽修模换帽装置的支撑即可。

应当理解的是，以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种伺服驱动的电极帽自动修模、换帽一体机，包括电极帽修模换帽装置(I)、电极帽存储装置(II)和缓冲装置(III)；所述缓冲装置(III)包括一个固定单元和一个滑动配合连接于所述固定单元上的浮动单元；所述浮动单元上固接有电极帽修模换帽装置(I)，所述电极帽存储装置(II)插接于所述电极帽修模换帽装置(I)两侧；所述电极帽修模换帽装置(I)包括与所述浮动单元固接的箱体，所述箱体上设置有换帽单元(A)、修模单元(B)和用于驱动所述换帽单元(A)和所述修模单元(B)的伺服电机(I-01)；其特征在于：所述箱体内设置有传动齿轮组(C)，所述传动齿轮组(C)包括连接于所述伺服电机(I-01)的动力输出端和所述换帽单元(A)动力输入端之间的第一传动齿轮组和连接于所述伺服电机(I-01)的动力输出端和所述修模单元(B)动力输入端之间的第二传动齿轮组；所述第一传动齿轮组或第二传动齿轮组中至少包括一个铰接于所述箱体内且两侧端面均加工有螺旋式导槽(I-031)的第四齿轮(I-03)，所述螺旋式导槽(I-031)的中心轴线与所述第四齿轮(I-03)的中心轴线共线，所述螺旋式导槽(I-031)的槽底面沿其螺旋线方向下降；所述固定单元上设置有可与所述螺旋式导槽(I-031)配合实现所述箱体升降的滚珠(III-04)。

2.根据权利要求1所述的一种伺服驱动的电极帽自动修模、换帽一体机，其特征在于：所述固定单元上固接有滚珠支架(III-03)；所述滚珠支架(III-03)包括用于与固定单元连接的连接部(III-031)和设置于连接部(III-031)中部的上耳板部(III-032)和下耳板部(III-033)，所述上耳板部(III-032)和所述下耳板部(III-033)之间的距离大于所述第四齿轮(I-03)的厚度；所述上耳板部(III-032)的下端面设置有可与螺旋式导槽(I-031)配合的滚珠(III-04)，所述下耳板部(III-033)的上端面设置有可与螺旋式导槽(I-031)配合的滚珠(III-04)，所述两个滚珠(III-04)同轴布置；所述第四齿轮(I-03)安装于所述上耳板部(III-032)和所述下耳板部(III-033)之间。

3.根据权利要求1所述的一种伺服驱动的电极帽自动修模、换帽一体机，其特征在于：所述第一传动齿轮组包括与伺服电机(I-01)输出端连接的第一齿轮(I-14)、与第一齿轮(I-14)啮合的第二齿轮(I-15)、与第二齿轮(I-15)同轴布置的第三齿轮(I-19)、与第三齿轮(I-19)啮合的第四齿轮(I-03)、与第四齿轮(I-03)同轴布置的第五齿轮(I-20)、与第五齿轮(I-20)啮合的第八齿轮(I-22)、与第八齿轮(I-22)啮合的第九齿轮(I-04)；所述第九齿轮(I-04)内安装有所述换帽单元(A)。

4.根据权利要求3所述的一种伺服驱动的电极帽自动修模、换帽一体机，其特征在于：所述第九齿轮(I-04)内设置有固定夹头(I-06)与活动夹头(I-07)；所述固定夹头(I-06)与所述第九齿轮(I-04)固接；所述活动夹头(I-07)与所述第九齿轮(I-04)铰接；所述活动夹头(I-07)的两侧端面上铰接有导向凸轮(I-08)。

5.根据权利要求1所述的一种伺服驱动的电极帽自动修模、换帽一体机，其特征在于：所述第二传动齿轮组包括与伺服电机(I-01)输出端连接的第一齿轮(I-14)、与第一齿轮(I-14)啮合的第二齿轮(I-15)、与第二齿轮(I-15)同轴布置的第三齿轮(I-19)、与第三齿轮(I-19)啮合的第四齿轮(I-03)、与第四齿轮(I-03)同轴布置的第五齿轮(I-20)、与第五齿轮(I-20)啮合的第六齿轮(I-21)、与第六齿轮(I-21)啮合的第七齿轮(I-05)；所述第七齿轮(I-05)内安装有所述修模单元(B)。

6.根据权利要求1所述的一种伺服驱动的电极帽自动修模、换帽一体机，其特征在于：所述固定单元包括安装板(III-10)和导杆滑块机构；所述导杆滑块机构布置于所述安装板(III-10)的两侧；所述导杆滑块机构的导杆与所述安装板(III-10)固接，所述导杆滑块机构滑块与所述浮动单元固接。

7.根据权利要求6所述的一种伺服驱动的电极帽自动修模、换帽一体机，其特征在于：所述导杆包括上导杆(III-06)和下导杆(III-11)，所述上导杆(III-06)和所述下导杆(III-11)螺纹连接；所述上导杆(III-06)或所述下导杆(III-11)端部设置有用于套装固定所述滚珠支架(III-03)的连接轴。

8.根据权利要求1所述的一种伺服驱动的电极帽自动修模、换帽一体机，其特征在于：所述浮动单元包括缓冲安装架(III-01)和缓冲弹簧(III-07)；所述缓冲安装架(III-01)滑动套装与所述固定单元的导杆上，所述缓冲安装架(III-01)的上下两端均设置有同轴套装在导杆上的所述缓冲弹簧(III-07)；所述缓冲安装架(III-01)的中部设置有用于避让滚珠支架(III-03)的空腔(III-13)。

9.根据权利要求1所述的一种伺服驱动的电极帽自动修模、换帽一体机，其特征在于：所述电极帽存储装置(II)包括上壳体(II-02)和下壳体(II-11)；所述下壳体(II-11)内铰接有圆柱状电极帽容器，所述圆柱状电极帽容器上设置有多个沿圆周分布的、能放置电极帽的电极孔，所述电极孔为沿圆柱状电极帽容器径向向内延伸的敞口U形槽，所述敞口U形槽的两侧侧壁内安装有用于夹持电极帽的夹头(II-07)；所述下壳体(II-11)上还设置有用于驱动圆柱状电极帽容器回转的动力机构；所述上壳体(II-02)上设置有一个用于定位电极帽取件位置的定位挡片(II-08)和一个取电极窗口。

10.根据权利要求9所述的一种伺服驱动的电极帽自动修模、换帽一体机，其特征在于：所述圆柱状电极帽容器包括第四盖板(II-01)和电极帽夹持座(II-12)；所述电极帽夹持座(II-12)上设置有多个沿圆周分布的敞口U形槽，所述每个敞口U形槽的两侧侧壁上均铰接有一个所述夹头(II-07)，所述两个夹头(II-07)之间通过压缩弹簧(II-09)连接；所述第四盖板(II-01)的形状与所述电极帽夹持座(II-12)的形状相对应。

Images