CN112399900A - 用于机器人焊接单元的集成式电极维护装置 - Google Patents

Abstract

一种焊接站，包含焊枪，所述焊枪包含第一帽和第二帽。焊枪能够在工作位置与维护位置之间运动。所述工作位置对应于至少一个工件上的焊接操作。维护工具组件被构造成在所述维护位置中与所述第一帽和第二帽配合。所述维护工具组件包含帽提取器、帽分配器以及帽修整器。帽提取器被构造成从焊枪移除第一帽和第二帽。帽分配器被构造成为焊枪提供新的帽以供安装。帽修整器被构造成使帽的面成形。所述维护工具组件包含提升致动器和平移致动器，他们分别构造成使维护工具组件相对于焊枪沿提升方向和平移方向运动。

Description

用于机器人焊接单元的集成式电极维护装置

技术领域

本公开涉及一种用来移除、更换以及修整焊枪的帽的工具维护组件。

背景技术

基座焊枪站为一种很常见的机器人单元元件，所述机器人单元元件在使得可接近一个或多个工业机器人的位置中包含电阻焊枪。所述工业机器人被用来操纵板料冲压件(sheet metal stamping)的组装，以提供给一个或多个安装于基座上的焊枪或提供给机器人单元中的其它设备。

在电阻点焊接工艺中，一对铜合金电极在期望存在电阻点焊接的位置处在重叠的金属板(多个金属板)上挤压在一起。基于工件材料(多种工件材料)和厚度、所期望的焊缝尺寸以及其它工艺因素(比如热平衡、焊缝外观以及是否存在涂层、粘合剂或密封剂)来选择点焊接电极的面几何形状。在已经施加足够的力以使待焊接的表面紧密接触之后，被精确控制的电流在铜合金电极之间通过，所以所述电流在工件中引起加热以实现焊接。

电极的面经受显著的局部加热、机械力以及材料相互作用。结果是化学和物理变化，所述化学和物理变化影响焊接电极的电导率以及加热的集中和力的集中。通常通过自动地调节电阻焊接控制参数来提供一些补偿。在某一时刻，需要整修电极面或更换电极。

大多数现有技术涉及手动操作的工具或由安装于机器人上的电阻焊枪接近的工具。安装于基座上的焊枪有时配合有末端修整器，所述末端修整器摆动至维护位置中，所述维护位置处于闭合的焊接电极的路径中。当机器人执行材料处理时，以前似乎并未考虑全范围的电极维护工具。

发明内容

在一个示例性实施例中，一种焊接站包含焊枪，所述焊枪包含第一电极帽和第二电极帽。所述焊枪能够在工作位置与维护位置之间运动。所述工作位置对应于至少一个工件上的焊接操作。维护工具组件被构造成在所述维护位置中与所述第一帽和第二帽配合。所述维护工具组件包含帽提取器、帽分配器以及帽修整器。所述帽提取器被构造成从所述焊枪移除所述第一帽和第二帽。所述帽分配器被构造成为所述焊枪提供新的帽以供安装。所述帽修整器被构造成使电极帽的面成形。所述维护工具组件包含提升致动器和平移致动器，所述提升致动器构造成使所述维护工具组件相对于所述焊枪沿提升方向运动，所述平移致动器构造成使所述维护工具组件相对于所述焊枪沿平移方向运动。

在上述任一项的另一个实施例中，所述维护工具组件包含支撑所述帽提取器、所述帽分配器以及所述帽修整器的板。平台被安装至基座，所述基座枢转地支撑所述焊枪，以在所述工作位置与维护位置之间旋转。所述平移致动器被构造成使所述板沿着滑道相对于所述基座滑动。

在上述任一项的另一个实施例中，所述提升致动器布置于所述板与平台之间并且被构造成相对于所述平台提升所述板。

在上述任一项的另一个实施例中，所述帽提取器包含壳体和一对弹簧。第一臂和第二臂布置于所述弹簧之间。所述第一臂和第二臂中的每个具有被构造成接合焊接帽的齿。所述第一臂和第二臂被构造成通过使所述弹簧偏转而沿彼此横向的第一和第二方向相对于所述壳体运动。

在上述任一项的另一个实施例中，所述帽分配器包含套筒，所述套筒可滑动地接收被构造成容纳一列焊接帽的抽屉件。弹簧与布置于所述抽屉件中的滑动块配合。所述弹簧将所述滑动块推向所述抽屉件中的孔，所述孔被构造成接收焊枪电极适配器。

在一个示例性实施例中，一种操作焊接站的方法，包含将焊枪从焊接位置枢转至维护位置。在所述维护位置中从所述焊枪提取磨损的焊接帽。在所述维护位置中将新的焊接帽安装于所述焊枪上。在所述维护位置中修整磨损的或新的焊接帽。

在上述任一项的另一个实施例中，所述方法包含使维护工具组件在帽提取位置、帽分配位置与帽修整位置之间平移的步骤，所述帽提取位置、帽分配位置以及帽修整位置分别提供提取步骤、安装步骤以及修整步骤。

在上述任一项的另一个实施例中，所述维护工具组件被支撑于板上，并且所述方法包含在提取步骤、安装步骤以及修整步骤中的至少一者期间提升或降低所述维护工具组件的步骤。

在上述任一项的另一个实施例中，所述方法包含在执行安装步骤之后感测所述新的焊接帽的存在的步骤。

在上述任一项的另一个实施例中，所述方法包含在执行提取步骤之后感测旧的焊接帽的不存在的步骤。

在上述任一项的另一个实施例中，所述方法包含在使所述焊枪返回至所述焊接位置之前感测新安装的焊接帽的存在的步骤。

在一个示例性实施例中，一种用于焊枪的帽提取器包含壳体、一对弹簧、以及布置于所述弹簧之间的第一臂和第二臂。所述第一臂和第二臂中的每个具有被构造成接合焊接帽的齿。所述第一臂和第二臂被构造成通过使所述弹簧偏转而沿彼此横向的第一和第二方向相对于所述壳体运动。

在上述任一项的另一个实施例中，所述第一臂和第二臂安装至间隔开的盘。所述第一臂和第二臂通过间隔销枢转地连接至彼此，所述间隔销将所述盘可旋转地固定至彼此。

在上述任一项的另一个实施例中，所述弹簧为波形弹簧。每个波形弹簧被接收于所述盘中的一个盘的凹槽中。套环布置于每个盘与所述壳体之间，以相对于所述壳体定位相应的波形弹簧。

在上述任一项的另一个实施例中，致动器枢转地附接至所述壳体。所述致动器操作地连接至所述第一臂以使所述第一臂和第二臂与所述盘一起旋转。所述致动器被构造成在所述第一臂在所述壳体中旋转期间相对于所述壳体铰接。

在上述任一项的另一个实施例中，偏压弹簧互连至所述第一臂和第二臂，以将所述第一臂和第二臂推向彼此。

在一个示例性实施例中，一种从焊枪移除帽的方法，包含在第一臂和第二臂的齿之间接收具有中心线的焊接帽。所述臂在接收步骤期间沿着所述中心线浮动以及相对于所述中心线为侧向地浮动，以允许所述齿与所述焊接帽之间的对准。从焊枪扭转所述焊接帽。

在上述任一项的另一个实施例中，所述方法包含通常使所述第一臂和第二臂朝向彼此偏压的步骤。接收步骤使所述第一臂和第二臂分离。

在上述任一项的另一个实施例中，所述第一臂和第二臂中的一个臂在接收步骤之前抵接止动件。所述第一臂和第二臂中的一个臂在扭转步骤期间与所述止动件相间隔。

在上述任一项的另一个实施例中，所述第一臂和第二臂被支撑于盘之间。所述第一臂和第二臂包含通过弹簧支撑所述盘的步骤。浮动步骤包含使所述弹簧中的至少一个偏转。

在上述任一项的另一个实施例中，致动器枢转地安装至包含所述第一臂和第二臂的壳体。扭转步骤包含使所述致动器相对于所述壳体铰接并且使所述第一臂和第二臂相对于所述焊枪旋转。

在一个示例性实施例中，一种用于焊枪的帽分配器，包含套筒，所述套筒可滑动地接收被构造成容纳一列焊接帽的抽屉件。弹簧与布置于所述抽屉件中的滑动块配合。所述弹簧将所述滑动块推向所述抽屉件中的孔，所述孔被构造成接收焊枪电极。

在上述任一项的另一个实施例中，所述弹簧为围绕滚筒缠绕的发条弹簧。所述滚筒安装至滚轮销，所述滚轮销固定至弹簧壳体，所述弹簧壳体布置于所述套筒上。所述发条弹簧的一个端部连接至所述滑动块。

在上述任一项的另一个实施例中，所述抽屉件包含斜面部，所述斜面部与安装至所述套筒的可运动的销选择性地配合。所述销被构造成将所述抽屉件维持于所述套筒内并且抵抗所述发条弹簧。

在上述任一项的另一个实施例中，所述弹簧将所述抽屉件推向相对于所述套筒的伸出位置。

在上述任一项的另一个实施例中，所述帽分配器包含传感器，所述传感器相对于所述抽屉件安装并且被构造成检测相对于所述孔的焊接帽取向。

在一个示例性实施例中，一种分配用于焊枪的帽的方法，包含焊接帽，所述焊接帽被偏压至分配器中的孔。焊枪电极适配器被***通过所述孔以接合所述焊接帽。

在上述任一项的另一个实施例中，偏压步骤包含利用连接至弹簧的滑动块将所述焊接帽推向所述孔。

在上述任一项的另一个实施例中，所述帽分配器包含在可滑动地接收于套筒中的抽屉件内提供一列焊接帽的步骤。所述滑动块布置于所述抽屉件中。

在上述任一项的另一个实施例中，所述帽分配器包含相对于所述套筒可移除地保持所述抽屉件。相对于所述套筒释放所述抽屉件以装载更多的焊接帽。

在上述任一项的另一个实施例中，所述帽分配器包含感测所述焊接帽的取向，在所述分配器内感测所述焊接帽的取向。所述帽分配器将焊接帽的取向的信号提供至用于监视的控制器。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参考以下详细描述，可以进一步理解本公开，其中：

图1示意性地示出焊接站。

图2描绘在基座上彼此集成在一起的焊枪和维护工具组件。

图3示意性地示出所述维护工具组件，所述维护工具组件包含帽提取器、帽修整器以及帽分配器。

图4A-图4D分别示出处于帽提取位置、第一和第二帽分配位置以及帽修整位置中的维护工具组件。

图5为描绘用于所述焊接站的控制***的示意图，所述控制***包含焊枪控制件以及维护工具组件控制件。

图6-图9分别示出立体图、前视图、侧视图以及剖视图，其中沿着图8中的线9-9取得所述剖视图。

图10-图12分别为所述帽提取器的立体图、分解图以及剖视图，其中沿着图10的线12-12取得所述剖视图。

图13A-图13C分别为第一、第二以及第三帽提取位置的沿着图10的线13-13的剖视图。

图14为第一和第二帽分配器的立体图。

图15A-图15B分别为处于伸出位置和分解位置中的帽分配器的视图。

图16为处于伸出位置中的帽分配器的剖视图。

图17为处于关闭位置中的帽分配器的剖视图。

图18为在帽分配器内处于不合适装载位置中从而出发故障码的帽的放大剖视图。

先前的段落、权利要求或者以下描述和附图的实施例、示例和替代方案(包含它们的各个方面或相应的各个特征中的任何一个)可以被独立地采用或以任何组合方式采用。结合一个实施例所描述的特征适用于所有实施例，除非这样的特征是不兼容的。在各个附图中，相同的参考数字和标记指代相同的元件。

具体实施方式

在图1中示意性地示出焊接站10。一个示例性的站10包含加载固定装置12，所述加载固定装置在焊接站10的入口处确立工件14的位置。焊接站10包含机器人18，为了安全起见，所述机器人可以由周边围栏16包围。

可以通过操作员或自动操作将工件14放置至加载固定装置12中。机器人18可以使用臂工具20的机器人端从加载固定装置12取回工件14，所述臂工具以期望的取向和构造保持工件。焊枪22被安装至底座24，并且例如对工件14进行点焊接。

通常在用于点焊接和凸焊接(projection welding)的机器人单元内采用焊枪站。这样的机器人单元采用一个或多个材料处理机器人代替重电阻焊枪来操纵工件(多个工件)。这使得能够使用更小、更敏捷、更便宜的机器人来使所述工艺自动化。当工艺涉及可能具有不同的尺寸、构造或取向的多个电阻焊枪时，该机器人单元构造也很有用。或者，它可以使机器人能够在采用完成组装所需的不同工艺的多个站之间操纵工件。工艺可以例如包含金属加工、涂层施加、电弧焊接、紧固件焊接、组装以及检查。

围栏16可以在机器人单元与电极维护站之间提供隔离，所述电极维护站包含用于移除、安装和/或修整焊枪电极的维护工具组件26。这种屏障将阻止一侧上的过程影响另一侧上的过程。因此，将允许进行比如手动电极维护或更换电极分配器的操作而无需中断机器人周期。

维护工具组件26安装至底座24。周期性地，可以使焊枪22在旋转路径R中枢转，以使焊枪22的焊接“电极”、“末端”或“帽”到达维护工具组件26以用于更换和/或修整。尽管在替代的构造中可以使焊枪枢转以定位电极来用于提取或更换，但是所示例说明的所公开的构造采用简单的纵向平移T来使工具运动。这改进焊枪枢转操作的可重复性、控制以及感测。使焊枪在维护操作期间保持固定，所以在处于电极维护位置时发生意外碰撞或非预期运动的可能性较小。

参考图1-图3，维护工具组件26包含帽提取器28和帽分配器30，所述帽分配器包含第一和第二帽分配器30a、30b。帽修整器32设置于维护工具组件26的与帽提取器28相对的端部处，以使得帽分配器30布置于所述帽修整器和所述帽提取器之间。所描述的电阻焊枪用于电阻点焊接，但是构造方面可以被应用于用来固定比如紧固件或间隔件的部件的凸焊接设备。

通常，典型的顺序将为定期地将电极帽提供给末端修整站。频次取决于焊接条件但是例如可以为每隔10、25或100次焊接。那时，末端修整器将使用切割器或成形工具来清洁或恢复电极帽末端的轮廓，从而可以维持焊接的一致性。在已经执行许多这些末端修整周期之后，有必要利用新的电极帽更换电极帽。更换频次可以与末端修整周期的数量、物理属性(比如电极帽长度)、焊接性能指标(比如焊接电流过多或不足)或者焊接不连续的反馈有关。

包含用于对电极面(多个电极面)进行周期性的轻度清洁和成形的常规的修整站。当对电极的修整不再合适时，可以采用电极提取器和电极分配器来更换电极(多个电极)。

电阻点焊枪站被构造成便于所需的电极维护，因此对生产量的影响最小。在工业机器人正执行材料处理(亦即，取回工件或将完成的焊接件输送至卸载站)或另外功能(比如在线检查)的时间期间，频繁地执行电极维护。所描述的机器人焊接单元模块允许完全手动地或利用自动操作来执行维护。电极维护工具本质上为模块化的，因此可以根据业务优先级和财务分析来重新构造***。

所公开的电阻焊枪被安装于枢轴单元组件上，所述枢轴单元组件使得焊接电极能够被提供至远离生产区域的位置。枢轴由气压缸操作，所述气压缸使焊枪在关键位置止动件之间旋转。枢轴还可以由伺服驱动器或其它机械或电气***来操作，所述伺服驱动器或其它机械或电气***有助于对焊接电极的精确定位。当利用机器人来执行工件操纵时，可以维修电阻焊接电极。这减少了机器人单元的生产量受到电极维护操作影响的可能性。

可以确立维护工具的数量和位置以适合预期的电极维护频次、生产率或电阻焊接单元构造。所述站可以不包含维护工具来起动，其中仅仅使用枢转机构来将焊接电极提供于机器人单元的外部，以用于手动维护或更换。可以添加自动的电极帽修整工具，以用于对焊接面进行定期的轻度清洁和仿形切削。可以添加额外的工具站，以提供使焊接面重新成形或移除和更换磨损电极的能力。

维护工具处于生产空间的外部，这可以改进电极维护工具的接近性以用于维修(例如，从修整器清空切屑或重新装载帽分配器)、将电极维护工具放置于更安全的位置中或者放置于使维护它们所需的人员更易接近的位置中、允许容许在焊接设备执行生产顺序时维修电极维护工具的构造，以及确保生产单元不受错误的加工切屑、冷却液或电极帽的污染。

参考图2，焊枪22包含分别承载第一和第二电极适配器40、42的第一和第二臂52、54。电极帽44安装于第一和第二电极适配器40、42中的每一个上。帽44可以为相同的或者可以具有不同的尺寸和形状以适合焊接条件。底座24由布置于工作区域内的基座46支撑。焊枪通过枢轴48相对于底座24支撑焊枪22，所述枢轴通过枢轴缸50在第一位置与第二位置之间旋转。第一和第二位置可以彼此成180°。焊枪在图2中被示出为处于工作位置中。通过简单的且可靠的枢转运动使点焊枪运动离开焊接区域，所述枢转运动还将焊接电极定位于集成式电极维护工具的范围内。在机器人继续执行材料处理功能的同时，可以执行离线电极维护工艺所需的至少一部分时间。

参考图2和图3，帽提取器28、帽分配器30以及帽修整器32被安装至由平台34承载的板38。板38可滑动地安装至底座24，所述底座可以包含固定至彼此的多个构件。该平移台将所需的维护工具放置于维修电极(多个电极)所需的位置中，这可以包含位于降低位置与升高位置之间、以用来分别维修下部电极和上部电极的提升工具。维护工具组件26沿着纵向方向T(图3)在多个位置之间平移，以将维护工具组件26的部件相对于帽44放置于期望的位置中。维护工具组件26还可以沿竖向方向L(图3)运动以在维护期间相对于帽44提升和降低维护工具组件。由于可以使用一个电极提取器来移除任一个电极帽，所以平移台包含竖直提升件，从而使上部或下部电极帽可以与电极提取器对准。箱58收集使用过的、所提取的帽44。

图4A-图4D示出维护工具组件26的相对于焊枪的各个位置。焊枪22的第一和第二臂52、54中的一个或两个可以相对于彼此打开和闭合。在一个示例中，臂中的一个臂为固定的而另一个臂铰接以便在焊接操作期间围绕工件打开和闭合。在另一个示例中，第一和第二臂都可以围绕工件打开和闭合。维护工具组件26相对于帽44以及它的在第一和第二臂52、54上的相对位置提升或降低维护工具。在图4A中，帽44中的一个帽被***至帽提取器28中。使帽44相对于其电极旋转，这使得帽44从焊枪脱离。在帽提取器28与帽44分离的情况下(通过升高或降低维护工具组件26)，帽44可以被帽提取器28释放，从而使帽掉落至箱58中。

参考图4B和图4C，可以将不带有其帽44的电极适配器40、42***至帽分配器30的帽分配器30a、30b中的一个中。第一和第二电极适配器40、42围绕新的帽闭合以便以压配合将帽牢固地安置于电极上。在使用帽分配器30a、30b安装新的帽之前，可以通过帽提取器28将帽44都从第一和第二电极适配器40、42移除。替代地，可以通过帽提取器将帽从一个电极适配器40、42移除并且在对另一电极重复所述过程之前将帽安装至所述一个电极适配器40、42上。

如图4D中所示，可以由帽修整器32修整新的帽。在所述示例中，通过使第一和第二电极围绕帽修整器32的孔闭合来同时地修整帽。帽修整器32还可以被用来在需要更换帽44之前周期性地修整使用过的帽。

在图5中示意性地示出控制***60。***60包含空气源62，所述空气源经由通过控制器64操作的控制阀66来选择性地将压缩空气供应至各个部件。空气源62供应至帽提取器28的帽提取器缸68、维护工具组件的提升缸70、以及维护工具组件26的平移缸72和焊枪枢轴缸50。如果需要，可以使用其它类型的致动器代替气缸。

可以使用第一和第二帽传感器74、76(同样在图6-图8中示出)来在维护程序期间检测帽44的存在与否。一个或多个帽存在检测器78可以与第一和第二帽分配器30a、30b一起使用，以检测帽44在帽分配器30内的不合适的取向和故障(图18)。

帽修整器32的马达80由控制器64操作。另外，控制器64还可以被用来在如方框82中所示的各个焊枪操作期间控制和监视焊枪22，包含追踪焊枪何时需要末端维护。

参考图6-图9，通过滑动组件86相对于底座24可滑动地支撑平台34。平移缸72使平台34相对于底座24以及支撑于其上的焊枪22在各个分离的纵向位置(在图4A-图4D中示出)之间运动以使得维护工具组件26的所需的部件相对于电极和/或帽对准。

通过引导柱88相对于平台34支撑板38。提升缸70侧向地布置于引导柱88之间并且竖向地布置于平台34与板38之间。提升缸70使维护工具构件升高和降低至它们所期望的位置。

第一和第二帽传感器74、76可以用来在通过帽提取器28提取并且通过第一和第二帽分配器30a、30b安装新的帽之后检测帽44的存在。如果在一个帽应当被安装时不存在帽或者在一个帽应当被移除时存在帽，则表明存在故障。

在图10-图12中更详细地示出帽提取器28。提取器缸68包含容纳活塞的缸体90。该缸体被固定至安装板92。杆94连接至缸体90内的活塞并且穿过安装板92延伸至U形夹96。

提取器缸68通过间隔开的枢轴销102安装至壳体100，这使得提取器缸68能够在操作期间相对于壳体100铰接。壳体100可以包含被统称为“壳体100”的多个壳体部分100a至100d。

壳体100包含用于接收带有其帽44的电极适配器40、42的端部的孔106。套环108的端部与孔106布置在一起，并且波形弹簧114围绕每个套环108同心地布置。一对间隔开的盘110具有凹槽，所述凹槽接收波形弹簧114的一侧。

第一和第二臂116、118由盘110承载。第一臂116具有孔128，所述孔接收将U形夹96固定至第一臂116的销98。第二臂118具有端部124，所述端部被接收于第一臂的通道122中。第一和第二臂116和118通过间隔件112相对于彼此可枢转地固定，所述间隔件使盘110相对于彼此间隔并且确保所述盘相对于壳体100一起旋转。另一间隔件112被接收于第二臂118中的狭槽120内。在该示例中，三个间隔件112相对于彼此周向地间隔并且将盘110旋转地固定至彼此。

偏压弹簧126使第一和第二臂116、118互连以将它们推向彼此，继而使互补的齿134朝向彼此以接合帽44。设置于壳体部分100a上的止动件130经由承载于第二臂118上的止动销132来限制所述第二臂在旋转期间的行进。

波形弹簧114使盘110能够在壳体100内浮动，从而更好地确保与齿134和帽44对准。也就是说，存在由波形弹簧114提供的一定的灵活性，以使得盘110和相关联的第一和第二臂116、118能够侧向地且竖向地浮动。因此，对于有效的帽提取，不需要帽与帽提取器28之间的绝对精确的对准。

提取爪机构在正交于爪的中心轴线的平面中浮动。如果需要，这容许提取爪的中心轴线运动以与电极锥部的轴线重合。这防止锥部表面之间的、在两个轴线未对准时在旋转期间否则可能产生的约束力。由于约束而增加的表面摩擦力可能抑制使电极与适配器分离所需的轴向运动。这样的位置变化可能是由于***的不精确性或者焊枪或其部件的弯曲或偏转而引起的。当通过自动操作或工业机器人对电极进行定位时，由于位置示教不精确性、定位重复性偏差或机械***内的偏转，电极可能与帽电极提取器未对准。

爪机构沿锥部轴线的方向浮动。这允许电极和适配器锥部中的应变以有助于释放锥部接合。由材料上的应力来维持锥部的紧密接合，这导致部件中的一个或两个变形。例如，阴电极帽锥部将随着其锥部接合于电极帽适配器的阳锥部之上而略微地扩展(伸展)。该应变在两个锥部表面上施加力以便将它们锁定在一起。在普通的3/4英寸(19mm)的直径的阴电极上，锥部的初始接合与锁定之间的距离可以为1/16英寸(1.5mm)。提取器爪机构在波形弹簧114之间的安装为电极帽提供沿锥部轴线的方向运动的自由度。通过允许该运动，当使电极帽旋转以破坏锥部表面之间的静摩擦力时，锥部上的应变有助于将锥部推动分开。这确保电极从适配器被一致地释放。

由于能够从任一侧接近帽提取器28，所以不必针对单个工具改变焊枪取向以提取上部电极或下部电极。

分别在图13A-图13C中示出帽提取器的第一、第二以及第三位置。为了更好地可视化，在图13A中，弧A1和A2示出销98和止动销132在帽提取期间的运动路径。将第一和第二臂116、118相互连接的间隔件112随着盘110的旋转沿着圆形路径C运动。沿着这些路径的“+”指示元件在第一、第二以及第三位置中的位置。

参考图13A，示出提取器缸68，其中活塞处于完全缩回位置中，以使得第一和第二臂116、118相对于彼此最大地相间隔，以更好地有利于将帽容置至帽提取器中。在该位置中，止动销132接合止动件130。一旦帽44已经被定位于齿134之间，提取器缸68就开始从图13A中所示的第一位置闭合至图13B中所示的第二位置，所述第二位置更紧密地使齿134围绕帽44夹紧。在该第二位置中，止动销132与止动件130相间隔。

参考图13C，提取器缸68被致动至完全伸出位置，在所述完全伸出位置中，第一和第二臂116、118进一步围绕帽闭合，最后将帽44从其电极适配器40、42释放。在该第三位置中，第二臂118可以接合位于第一臂与第二臂之间的间隔件112中的一个。随后，提取器缸68缩回，这使得第一和第二臂116、118返回至图13A中所示的第一位置。在该位置中，一旦电极适配器40、42已经相对于帽44运动，帽就将简单地掉落至下面的箱58中。

用于提取电极帽所采用的技术简单地为扭转运动以破坏接合的锥部的摩擦力。当缸前进时，提取器的锯齿状爪咬入电极帽中以赋予旋转。爪机构的构造使得它能够相对于电极适配器锥部定中，从而确保即使在锯齿上存在压力的情况下所施加的力也为一致的。在缸到达杆延伸的极限之前，帽将被释放。当缸缩回并且爪到达关键位置止动件时，它们将分离并且使电极帽能够掉落至所提供的容器中。如果在帽被移除时释放冷却水，则冷却水也将被箱58捕获。

在图14中更详细地示出第一和第二帽分配器30a、30b。在所述示例中，第一帽分配器30a相对于第二帽分配器具有相同的构造，仅仅它们的取向为不同的。因此，将结合图15A-图17更详细地解释说明第二帽分配器30b。

安装新的帽的过程就像将焊枪闭合至电极帽上一样简单。在摩擦配合锥部接合之后，打开焊枪容易地克服电极帽之间的滑动摩擦，以便从分配器将电极帽移除。电极帽所占据的空间一经清空，则另一个电极帽就将朝向出口运动。

帽分配器被构造成用于离线重新填充和快速交换。可以将分配器制成标准长度，或者制成容置标准的维修间隔之间所需的数量的电极帽所需的长度。

通过拉动弹簧加载式卡钩容易地将分配器从其保持件移除。通过拉动弹簧加载式卡钩以类似方式容易地维修分配器。不需要繁琐的在线分配器装载或更换过程，所以可以离线装载分配器。这还具有额外的优点：能够在不同的工件或焊接条件需要时容易地将不同的电极帽安装于分配器中。

套筒136可滑动地接收容纳有帽44的抽屉件138。抽屉件138包含斜面部140，所述斜面部140与由安装至套筒的端帽142所承载的销144选择性地配合。销144可以为弹簧加载式的，以在抽屉件相对于套筒136被完全***且安置时将销144向内偏压以接合斜面部140。替代地，销144可以沿螺纹地运动以与斜面部140接合以及与斜面部140脱离接合。分配器易于装载，因为托盘可以被完全地打开或部分地打开以用于填充，这取决于哪种方法对于特定的尺寸和几何形状的焊接电极是最简单的。

通过从动件将电极帽推向分配器的出口，所述从动件由恒力弹簧拉动。弹簧组件146安装至套筒136，以沿着将帽44推动至板160中的孔162下方的位置的方向推动位于抽屉件138内的滑动块156。在示例中，弹簧组件146包含具有第一和第二壳体部分148a、148b的弹簧壳体148。弹簧壳体148接收可围绕滚轮销152旋转的滚筒150，所述滚轴销将壳体部分148a、148b固定至彼此。发条弹簧(clock spring)154在一个端部处固定至滚筒150并且在相对的端部处通过紧固件158固定至滑动块156。发条弹簧154在正常偏压位置中围绕滚筒150缠绕。因此，如图17中所示，滑动块156被向左拉动以将帽44的堆叠推向孔162。

通过传感器验证出口处的帽的存在，所述传感器确认电极帽裙部的笔直侧紧靠止动件。设置贯通束光传感器，以确保在排放点处存在合适取向的电极帽。参考光纤式贯通束光传感器，但是可以采用其它的传感器。传感器具有验证分配器中是否存在电极帽的辅助功能，因为构造了从动件，所以它将不操作或启动电极帽检测传感器。

参考图18，抽屉件138包含可以与帽存在检测器78配合的孔164，所述帽存在检测器可以为激光。如果帽44被不合适地取向以使得孔164被阻挡，则可以指示需要对帽分配器进行维修的故障状态。

所公开的布置使用简单的机械***来使焊枪枢转以便使电极运动离开焊接单元的工作区域。独立的电极维护工具和简单的平移台实现了易于扩展的、更经济的且更易于维持的整体解决方案。因为维护工具在机器人外壳内不具有占地面积，所以它们不影响或不需要机器人的任何范围。维护工具不被暴露至焊接单元内所发现的危险和污染。机器人单元不被暴露至维护工具处可能发生的危险和污染。可以使维护工具易于接近以用于在机器人正在循环时进行维修。

使维护工具运动至限定的位置，因此不需要位置变化补偿方案，比如以弹簧为中心的滑动件，由于颤振，所述以弹簧为中心的滑动件可能导致现有技术中的不稳定的加工结果。

在垂直于锥部轴线的平面中的运动使侧向力被施加至锥部表面的可能性最小化，所述侧向力可能阻碍锥部分离。沿锥部轴线的方向的运动确保锥部可以分离而无需外力或运动。

该设计包含简单的圆形孔口，所述圆形孔口对电极几何形状变化(比如电极帽的直径或表面状况)不太敏感。它也不依赖于锥部或电极的可接近的表面。该设计比采用轴、齿轮、凸轮和马达的其它设计更简单。这降低成本并且提高操作可靠性。

可以制造线性分配器以适应各种电极帽尺寸。采用弹簧加载式销将线性分配器闩锁至其保持件中并且将抽屉件保持于关闭位置中。因此，可以容易地独立地完成填充和更换分配器的功能。

如果需要，可以离线执行填充。在填充期间，可以以最佳地利用重力的取向保持分配器，以有助于过程。如果电极的几何形状使它们倾向于翻倒，则也可以对裸露的开口的在装载期间的长度进行协调，以使电极翻倒的机会最小化。关闭分配器的动作施加弹簧压力，所述弹簧压力将被用来将帽电极推向开口。

可以执行分配器的更换以最小化相互作用时间或为了方便。如果执行转换以使机器人单元能够生产不同的焊接件，则也可以改变电极的几何形状。

还应当理解的是，尽管在所示实施例中公开特定的部件布置，但是其它布置将从中受益。尽管示出、描述以及要求保护的特定的步骤顺序，但是应当理解的是，除非另外指出，否则步骤可以被以任何顺序执行、被分离或被组合并且将仍然从本发明中受益。

尽管不同的示例具有图示中所示的特定的构件，但是本发明的实施例不限于那些特定的组合。可以将示例中的一个示例的某些部件或特征与示例中的另一个示例的特征或部件结合使用。

尽管已经公开了示例实施例，但是本领域中的普通技术人员将认识到某些修改将落入权利要求的范围内。因此，应当研究以下权利要求以确定它们的真实的范围和内容。

Claims (31)

1.一种焊接站，包括：

具有第一帽和第二帽的焊枪，所述焊枪能够在工作位置与维护位置之间运动，其中所述工作位置对应于至少一个工件上的焊接操作；以及

维护工具组件，所述维护工具组件被构造成在所述维护位置中与所述第一帽和第二帽配合，所述维护工具组件包含帽提取器、帽分配器以及帽修整器，所述帽提取器被构造成从所述焊枪将所述第一帽和第二帽移除，所述帽分配器被构造成为所述焊枪提供新的帽以用于安装，以及所述帽修整器被构造成使所述新的帽成形，所述维护工具组件包含提升致动器和平移致动器，所述提升致动器被构造成使所述维护工具组件相对于所述焊枪沿提升方向运动，所述平移致动器被构造成使所述维护工具组件相对于所述焊枪沿平移方向运动。

2.根据权利要求1所述的焊接站，其中，所述维护工具组件包含支撑所述帽提取器、所述帽分配器以及所述帽修整器的板，并且平台被安装至基座，所述基座枢转地支撑所述焊枪以用于在所述工作位置与所述维护位置之间旋转，并且所述平移致动器被构造成使所述板沿着键槽相对于所述基座滑动。

3.根据权利要求2所述的焊接站，其中，所述提升致动器布置于所述板与所述平台之间，并且被构造成相对于所述平台提升所述板。

4.根据权利要求1所述的焊接站，其中，所述帽提取器包含壳体和一对弹簧，第一臂和第二臂布置于所述弹簧之间，所述第一臂和第二臂中的每个臂具有被构造成接合焊接帽的齿，所述第一臂和第二臂被构造成通过使所述弹簧偏转而沿彼此横向的第一方向和第二方向相对于所述壳体运动。

5.根据权利要求1所述的焊接站，其中，所述帽分配器包含套筒，所述套筒可滑动地接收被构造成容纳一列焊接帽的抽屉件；以及弹簧，所述弹簧与布置于所述抽屉件中的滑动块配合，所述弹簧将所述滑动块推向所述抽屉件中的孔，所述孔被构造成接收焊枪电极。

6.一种操作焊接站的方法，包括步骤：

使焊枪从焊接位置枢转至维护位置；

在所述维护位置中修整焊接帽；

在所述维护位置中从所述焊枪提取磨损的焊接帽；以及

在所述维护位置中将新的焊接帽安装于所述焊枪上。

7.根据权利要求6所述的方法，包括使维护工具组件在帽提取位置、帽分配位置与帽修整位置之间平移的步骤，所述帽提取位置、帽分配位置以及帽修整位置分别提供提取步骤、安装步骤以及修整步骤。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述维护工具组件被支撑于板上，并且所述方法包括在提取步骤、安装步骤以及修整步骤中的至少一者期间提升或降低所述维护工具组件的步骤。

9.根据权利要求6所述的方法，包括在执行安装步骤之后感测所述新的焊接帽的存在的步骤。

10.根据权利要求6所述的方法，包括在执行提取步骤之后感测旧的焊接帽的不存在的步骤。

11.根据权利要求6所述的方法，包括在使所述焊枪返回至所述焊接位置之前验证新安装的焊接帽的存在的步骤。

12.一种用于焊枪的帽提取器，包括：

壳体；

一对弹簧；以及

布置于所述弹簧之间的第一臂和第二臂，所述第一臂和第二臂中的每个臂具有被构造成接合焊接帽的齿，所述第一臂和第二臂被构造成通过使所述弹簧偏转而沿彼此横向的第一方向和第二方向相对于所述壳体运动。

13.根据权利要求12所述的帽提取器，其中，所述第一臂和第二臂安装至间隔开的盘，所述第一臂和第二臂通过间隔销枢转地连接至彼此，所述间隔销将所述盘可旋转地固定至彼此。

14.根据权利要求13所述的帽提取器，其中，所述弹簧为波形弹簧，每个波形弹簧被接收于所述盘中的一个盘的凹槽中，并且套环布置于每个盘与所述壳体之间以相对于所述壳体定位相应的波形弹簧。

15.根据权利要求12所述的帽提取器，其中，致动器枢转地附接至所述壳体，所述致动器操作地连接至所述第一臂以使所述第一臂和所述第二臂与所述盘一起旋转，所述致动器被构造成在所述第一臂在所述壳体中旋转期间相对于所述壳体铰接。

16.根据权利要求12所述的帽提取器，其中，偏压弹簧互连至所述第一臂和第二臂，以将所述第一臂和第二臂推向彼此。

17.一种从焊枪移除帽的方法，包括步骤：

在第一臂和第二臂的齿之间接收具有中心线的焊接帽；

使所述臂在接收步骤期间沿着所述中心线浮动以及相对于所述中心线侧向地浮动，以允许所述齿与所述焊接帽之间的对准；以及

从焊枪扭转所述焊接帽。

18.根据权利要求17所述的方法，包括通常使所述第一臂和第二臂朝向彼此偏压的步骤，并且接收步骤使所述第一臂和第二臂分离。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述第一臂和第二臂中的一个臂在接收步骤之前抵接止动件，并且所述第一臂和第二臂中的所述一个臂在扭转步骤期间与所述止动件间隔。

20.根据权利要求17所述的方法，其中，所述第一臂和第二臂被支撑于盘之间，并且所述方法包括通过弹簧支撑所述盘的步骤，并且浮动步骤包含使所述弹簧中的至少一个偏转。

21.根据权利要求17所述的方法，其中，将致动器枢转地安装至包含所述第一臂和第二臂的壳体，并且扭转步骤包含使所述致动器相对于所述壳体铰接以及使所述第一臂和第二臂相对于所述焊枪旋转。

22.一种用于焊枪的帽分配器，包括：

套筒，所述套筒可滑动地接收被构造成容纳一列焊接帽的抽屉件；以及

弹簧，所述弹簧与布置于所述抽屉件中的滑动块配合，所述弹簧将所述滑动块推向所述抽屉件中的孔，所述孔被构造成接收焊枪电极。

23.根据权利要求22所述的帽分配器，其中，所述弹簧为围绕滚筒缠绕的发条弹簧，所述滚筒安装至滚轮销，所述滚轮销固定至布置于所述套筒上的弹簧壳体，所述发条弹簧的一个端部连接至所述滑动块。

24.根据权利要求23所述的帽分配器，其中，所述抽屉件包含斜面部，所述斜面部与安装至所述套筒的可运动的销选择性地配合，所述可运动的销被构造成将所述抽屉件保持于所述套筒内并且抵抗所述发条弹簧。

25.根据权利要求22所述的帽分配器，其中，所述弹簧将所述抽屉件推向相对于所述套筒的伸出位置。

26.根据权利要求22所述的帽分配器，包括传感器，所述传感器相对于所述抽屉件安装并且被构造成检测相对于所述孔的焊接帽取向。

27.一种分配用于焊枪的帽的方法，包括步骤：

将焊接帽偏压至可交换的分配器中的孔中；以及

将焊枪电极***通过所述孔以接合所述焊接帽。

28.根据权利要求27所述的方法，其中，偏压步骤包含利用连接至弹簧的滑动块将所述焊接帽推向所述孔。

29.根据权利要求28所述的方法，包括在可滑动地接收于套筒中的抽屉件内提供一列焊接帽的步骤，所述滑动块布置于所述抽屉件中。

30.根据权利要求29所述的方法，包括步骤：相对于所述套筒可移除地保持所述抽屉件，以及相对于所述套筒释放所述抽屉件以装载更多的焊接帽。

31.根据权利要求27所述的方法，包括步骤：感测所述分配器内的焊接帽的取向，以及将焊接帽的取向的信号提供至用于监视的控制器。

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