一种机器人焊接电极帽自动修磨系统及其修磨方法与流程

本发明属于焊接设备技术领域，具体是涉及一种机器人焊接电极帽自动修磨系统。

背景技术：

电极帽属于焊接电极的一种，用于电阻焊接设备的焊接，如单面点焊机、固定式点焊机、悬挂式点焊机、机械手点焊机及机器人点焊机等，因为套于电极连杆上，故而称作电极帽。材质大多为铬锆铜，也有弥散铜。焊接一定的次数后(一般为30-50点)，由于端面变形磨损而需要修磨或更换，属于焊接消耗部品。

点焊机系采用双面双点过流焊接的原理，工作时两个电极加压工件使两层金属在两电极的压力下形成一定的接触电阻，而焊接电流从一电极流经另一电极时在两接触电阻点形成瞬间的热熔接，且焊接电流瞬间从另一电极沿两工件流至此电极形成回路，不伤及被焊工件的内部结构。电阻焊的焊接原理是利用在电极之间通过大电流而产生大量热量，熔化钢板，在钢板之间形成焊核，从而达到黏合钢板的目的，由于在焊接时温度很高，在导致钢板熔化的同时，也会使电极发生软化，因此会使电极帽焊接面形状发生磨损，变形，传统的办法就是通过铣削掉一定长度保证达到合格形状，一对全新的电极帽铣削70次左右电极帽报废要重新更换新的，成本高，而这种电极帽高速摩擦整形机可以整形至焊接所需要的形状550次采需要更换新的电极帽，节省成本特别显著。

专利号为201821928565.6的专利文献公开了一种电阻点焊电极帽修磨装置，包括框架机构、修磨机构、电极帽进给机构和调节机构；所述修磨机构包括设于所述框架机构上的修磨刀具和设于所述框架机构上并用于驱动所述修磨刀具进行旋转运动的驱动装置；所述电极帽进给机构包括导轨机构和通过所述导轨机构可升降地滑设于所述框架机构上的电极帽定位装置；所述调节机构设于所述框架机构上并用于带动所述电极帽定位装置升降。所述下连接块呈倒t字形，所述连杆的一端与所述下连接块的竖臂铰接。

可选地，当设有所述连接板时，所述电极帽定位装置还包括设于所述连接板上的呈t字形的上连接块，所述手柄与所述上连接块的竖臂铰接；

可选地，所述框架机构包括底座、设于所述底座上的安装框架、设于所述安装框架上端的安装座，所述修磨刀具和所述驱动装置设于所述安装座上，所述电极帽进给机构设于所述安装框架上，所述调节机构设于所述底座上。

可选地，所述电极帽定位装置包括通过所述导轨机构可升降地滑设于所述框架机构上的连接板和设于所述连接板上并用于定位电极帽的定位销，所述调节机构连接于所述连接板。可选地，所述电极帽定位装置还包括调整块、销座、第一调节件和第二调节件；所述调整块设于所述连接板上，所述销座同时设于所述调整块和所述连接板上；第一调节件设于所述调整块与所述销座之间并用于调节所述销座与所述调整块的左右相对位置；所述第二调节件设于所述连接板与所述销座之间并用于调节所述销座的与所述连接板的前后相对位置。可选地，所述调整块与所述销座通过第一螺栓连接，所述第一调节件为设于所述第一螺栓上的第一垫片；所述连接板与所述销座通过第二螺栓连接，所述第二调节件为设于所述第二螺栓上的第二垫片。可选地，所述销座和所述调整块为弯折成l形的零件；所述销座的一段通过所述第一螺栓连接于所述调整块的内侧，且所述调整块的一段位于所述销座的左侧或右侧，所述销座的另一段通过所述第二螺栓连接于所述连接板的前侧或后侧。可选地，所述电极帽进给机构还包括导轨安装板，所述导轨安装板的两端固设于所述框架机构上，所述导轨安装板的中部设有定位凹槽；所述导轨机构包括嵌入并固定于所述定位凹槽的导轨和滑设于所述导轨上的滑块，所述连接板设于所述滑块上。可选地，所述调节机构为连杆机构；所述连杆机构包括下连接块、连杆和手柄；所述下连接块设于所述框架机构上，所述手柄的一端与所述电极帽定位装置转动连接，所述连杆的两端分别转动连接于所述手柄和所述下连接块上。可选地，所述连杆机构还包括多个铰链销；所述下连接块与所述连杆之间、所述连杆与所述手柄之间及所述手柄与所述连接板之间均通过所述铰链销转动连接，且各所述铰链销的轴线平行。

本发明实施例提供的电阻点焊电极帽修磨装置，设置导轨机构，保证了电极帽定位装置的高精度的滑动位移和方向，增设了调节机构，利用调节机构带动电极帽定位装置沿导轨机构滑动，实现调节进给位移，进而使得电极帽随电极帽定位装置的线性移动，从而实现对修磨量的调整，结构简单、占用空间小；能在不影响生产节拍的前提下，集中对电极帽进行修磨，且能根据磨损程度针对每个电极帽进行适量修磨，从而避免磨损不一致性的电极帽按最大修磨量进行修磨时出现的过度修磨问题，避免资源浪费，降低电极帽的维护成本，提升电极帽的使用寿命，适用于各类生产模式下电极帽维修场合；修磨时废料下落，电极帽处于电极帽定位装置上，完成修磨后，通过调节机构带动电极帽定位装置下降，取下电极帽即可，实现废料与电极帽分离，避免从废料中分离出电极帽的操作，降低操作难度。

本发明人发现，上述技术方案都是通过铣削的方式修复电极帽所需形状，电极帽铣削后变短，铣削70次后就报废，成本高。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种结构巧妙，操作方便，节约成本的一种机器人焊接电极帽自动修磨系统及其修磨方法。

本发明技术方案如下：一种机器人焊接电极帽自动修磨系统，其特征在于，包括：

一点焊系统(1)，所述点焊系统包括焊枪上电极(11)和焊枪下电极(12)；

一控制系统(2)，所述控制系统用于控制所述机器人焊接电极帽自动修磨系统工作；

一高速摩擦挤压整形系统(3)，所述高速摩擦挤压整形系统用于修磨所述点焊系统的电极帽(13)；

所述高速摩擦挤压整形系统包括：

一支撑机构(31),所述支撑机构包括安装底板(311)、筋板(312)、圆管安装立柱(313)和高度可调立柱(314)；所述圆管安装立柱、筋板和安装底板焊接连接；所述高度可调立柱能够在所述圆管安装立柱内上下滑动；

一修磨装置(32)，所述修磨装置包括高速摩擦挤压整形刀具(326)；

一缓冲补偿机构(33),所述缓冲补偿机构固定在所述高度可调立柱上；所述修磨装置与所述缓冲补偿机构连接，所述缓冲补偿机构用于防止焊枪接近所述修磨装置时，撞坏所述修磨装置；

一粉尘收集机构(34),所述粉尘收集机构一端通过安装扣(346)与所述高度可调立柱连接，另一端与所述修磨装置连接。

进一步地，所述修磨装置还包括高速伺服电机(321)、本体(322)、齿轮传动组(323)、上盖(324)和护罩(325)；其中，所述高速伺服电机与所述本体底部连接，所述齿轮传动组与所述本体内部连接，所述上盖与所述本体顶部连接，所述护罩与所述本体以及所述上盖前端连接。

进一步地，所述齿轮传动组包括主动齿轮(3231)、传动齿轮(3232)和高速摩擦挤压整形刀具齿轮(3233)；其中，所述主动齿轮与所述高速伺服电机输出轴连接，所述高速伺服电机动力通过所述主动齿轮传给所述传动齿轮，所述传动齿轮再传给所述高速摩擦挤压整形刀具齿轮。

进一步地，所述高速摩擦挤压整形刀具(326)包括上端盖(3261)、下端盖(3262)、刀架(3263)、两个单刃刀(3264)、和双刃刀(3265)；其中，所述双刃刀嵌入刀架阶梯型矩形孔，所述单刃刀分别嵌入半矩形孔，所述上端盖、下端盖通过螺栓与所述刀架连接；所述刀架左右两侧各有两个用于导向定心的辅助侧面刃(3266)，所述单刃刀设有有圆弧钝棱挤压刃(32641)，用于电极帽圆弧面的整形；所述双刃刀设有端面、圆弧钝棱挤压刃(32651)，用于所述电极帽端面和圆弧面的整形；所述双刃刀还设有废屑锋棱切断刃(3267)，用于切断所述电极帽修磨后的产生的废屑。

进一步地，所述控制系统包括箱体(21)、驱动器(22)、滤波器(23)、变压器、空气开关、接线板和pg接头；所述驱动器、滤波器、变压器、空气开关、接线板和pg接头安装在所述箱体内；所述箱体后侧面设有孔位，所述箱体通过螺栓与所述紧固扣(24)连接，通过所述紧固扣将所述控制系统固定在所述圆管安装立柱上。

进一步地，所述粉尘收集机构包括桶(341)、桶盖(342)和阻燃钢丝软管(343)；所述桶顶部侧边设有顶针结构(344)，所述桶盖侧边设有有异形槽结构(345)；所述顶针结构嵌合在所述异形槽结构，从而使所述桶和桶盖连接；所述阻燃钢丝软管一端与所述桶盖连接，另一端与所述修磨装置连接。

进一步地，所述高度可调立柱(314)包括圆形立柱(3141)、安装架(3142)和电磁阀(3143)；所述圆形立柱能够在所述圆管安装立柱内上下滑动；所述圆形立柱上开设数个安装孔，通过螺栓与所述缓冲补偿装置机构连接，所述安装架与安装孔连接，所述电磁阀与所述安装架连接。

进一步地，所述缓冲补偿机构(33)包括连接板(331)，四个直线轴承座(332)，四个弹簧(334)和两个滑动杆(333)；所述直线轴承座安装与所述连接板连接，所述滑动杆所述直线轴承座连接，所述弹簧均匀对称安装在所述滑动杆上。

一种使用机器人焊接电极帽自动修磨系统进行修磨的方法，包括如下步骤:

所述修磨装置接收到修磨信号后，驱使所述高速摩擦整形刀具正转；所述焊枪上电极和焊枪下电极对准所述高速摩擦整形刀具；焊枪上气缸驱动所述焊枪电极闭合同时夹紧所述高速摩擦挤压整形刀具；所述高速摩擦挤压整形刀具对所述电极帽进行修磨；修磨1s后，反转驱动使得所述高速摩擦挤压整形刀具反转，继续对所述电极帽修磨1s后，焊枪上气缸回位，驱动所述焊枪上电极和焊枪下电极回位，使得所述闭合的焊枪上电极和焊枪下电极张开，离开所述修磨装置；停止运转所述摩擦挤压整形刀具，完成所述电极帽修磨工作。

一种使用机器人焊接电极帽自动修磨系统进行修磨的方法，包括如下步骤:

所述修磨装置接收到修磨信号后，所述高速伺服电机驱动所述传动齿轮组，带动所述高速摩擦挤压整形刀具正转，所述焊枪上电极和焊枪下电极对准所述高速摩擦挤压整形刀具；焊枪上气缸驱动所述焊枪上电极和焊枪下电极闭合夹紧所述高速摩擦挤压整形刀具；所述单刃刀和双刃刀对所述电极帽的进行修磨，修磨1s后，所述高速伺服电机反转驱动实现高速摩擦挤压整形刀具反转；所述单刃刀和双刃刀继续对所述电极帽继续修磨1s后，所述焊枪上气缸回位，使得所述闭合的焊枪上电极和焊枪下电极张开，离开所述修磨装置，所述高速伺服电机停止运作，所述高速摩擦挤压整形刀具停止运转，所述电极帽修磨工作。

本发明的有益效果在于：1、采用高度可调立柱结构，可根据需求对修磨高度做适当调整；2、采用高速伺服电机驱动高速摩擦挤压整形刀具修磨，修磨速度快，电极帽修磨后的形状良好；3、相比铣屑整形电极帽，采用高速摩擦挤压整形刀具磨屑修磨电极帽的方法，实现电极帽表面微量修磨，增加电极帽使用次数；4、电极帽寿命可修磨350-420次后进行更换，电极帽使用寿命增长，降低了生产成本。

随着国内车辆制造、模具制造等制造加工行业对于点焊焊接设备的自动化要求越来越高，工件的类型也越来越多，对电极帽消耗量也越来越多，采用本发明节约成本非常显著。

附图说明

图1高速摩擦挤压整形系统整体结构示意图；

图2高速摩擦挤压整形系统整体结构示意图；

图3顶针结构放大结构示意图；

图4高度可调立柱结构示意图；

图5修磨装置的爆炸示意图；

图6齿轮传动组的放大结构示意图；

图7高速摩擦挤压整形刀具的爆炸示意图；

图8高速摩擦挤压整形刀具的结构示意图；

图9为焊枪电极为张开状态时的电极帽修磨结构示意图；

图10为焊枪电极为闭合状态时的电极帽修磨结构示意图；

图中1、点焊系统；2、控制系统；3、高速摩擦挤压整形系统；33、缓冲补偿机构；32、修磨装置；326、高速摩擦挤压整形刀具；34、粉尘收集机构；311、安装底板；312、筋板；313、圆管安装立柱；341、桶；342、桶盖；344、顶针机构；343、阻燃钢丝软管；332、直线轴承座；333、滑动杆；331、连接板；321、高速伺服电机；334、弹簧；346、安装扣；24、紧固扣；344、顶针结构；345、异形槽；3141、圆形立柱；3142、安装架；3143、电磁阀；324、上盖；323、齿轮传动组；322、本体；325、护罩；3233、高速摩擦挤压整形刀具齿轮；3232、传动齿轮；3231、主动齿轮；3262、下端盖；3263、刀架；3264、单刃刀；3265、双刃刀；3261、上端盖；32641、圆弧钝棱挤压刃；3267、废屑锋棱切断刃；32651、端面、圆弧钝棱挤压刃；3266、辅助侧面刃；11、焊枪上电极；12、焊枪下电极；13、电极帽。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明的技术方案作详细说明。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9和图10所示，一种机器人焊接电极帽自动修磨系统，其特征在于，包括：

一点焊系统(1)，所述点焊系统包括焊枪上电极(11)和焊枪下电极(12)；

一控制系统(2)，所述控制系统用于控制所述机器人焊接电极帽自动修磨系统工作；

一高速摩擦挤压整形系统(3)，所述高速摩擦挤压整形系统用于修磨所述点焊系统的电极帽(13)；

所述高速摩擦挤压整形系统包括：

一支撑机构(31),所述支撑机构包括安装底板(311)、筋板(312)、圆管安装立柱(313)和高度可调立柱(314)；所述圆管安装立柱、筋板和安装底板焊接连接；所述高度可调立柱能够在所述圆管安装立柱内上下滑动；

一修磨装置(32)，所述修磨装置包括高速摩擦挤压整形刀具(326)；

一缓冲补偿机构(33),所述缓冲补偿机构固定在所述高度可调立柱上；所述修磨装置与所述缓冲补偿机构连接，所述缓冲补偿机构用于防止焊枪接近所述修磨装置时，撞坏所述修磨装置；

一粉尘收集机构(34),所述粉尘收集机构一端通过安装扣(346)与所述高度可调立柱连接，另一端与所述修磨装置连接。

进一步地，所述修磨装置还包括高速伺服电机(321)、本体(322)、齿轮传动组(323)、上盖(324)和护罩(325)；其中，所述高速伺服电机与所述本体底部连接，所述齿轮传动组与所述本体内部连接，所述上盖与所述本体顶部连接，所述护罩与所述本体以及所述上盖前端连接。

进一步地，所述齿轮传动组包括主动齿轮(3231)、传动齿轮(3232)和高速摩擦挤压整形刀具齿轮(3233)；其中，所述主动齿轮与所述高速伺服电机输出轴连接，所述高速伺服电机动力通过所述主动齿轮传给所述传动齿轮，所述传动齿轮再传给所述高速摩擦挤压整形刀具齿轮。

进一步地，所述高速摩擦挤压整形刀具(326)包括上端盖(3261)、下端盖(3262)、刀架(3263)、两个单刃刀(3264)、和双刃刀(3265)；其中，所述双刃刀嵌入刀架阶梯型矩形孔，所述单刃刀分别嵌入半矩形孔，所述上端盖、下端盖通过螺栓与所述刀架连接；所述刀架左右两侧各有两个用于导向定心的辅助侧面刃(3266)，所述单刃刀设有有圆弧钝棱挤压刃(32641)，用于电极帽圆弧面的整形；所述双刃刀设有端面、圆弧钝棱挤压刃(32651)，用于所述电极帽端面和圆弧面的整形；所述双刃刀还设有废屑锋棱切断刃(3267)，用于切断所述电极帽修磨后的产生的废屑。

进一步地，所述控制系统包括箱体(21)、驱动器(22)、滤波器(23)、变压器、空气开关、接线板和pg接头；所述驱动器、滤波器、变压器、空气开关、接线板和pg接头安装在所述箱体内；所述箱体后侧面设有孔位，所述箱体通过螺栓与所述紧固扣(24)连接，通过所述紧固扣将所述控制系统固定在所述圆管安装立柱上。

进一步地，所述粉尘收集机构包括桶(341)、桶盖(342)和阻燃钢丝软管(343)；所述桶顶部侧边设有顶针结构(344)，所述桶盖侧边设有有异形槽结构(345)；所述顶针结构嵌合在所述异形槽结构，从而使所述桶和桶盖连接；所述阻燃钢丝软管一端与所述桶盖连接，另一端与所述修磨装置连接。

进一步地，所述高度可调立柱(314)包括圆形立柱(3141)、安装架(3142)和电磁阀(3143)；所述圆形立柱能够在所述圆管安装立柱内上下滑动；所述圆形立柱上开设数个安装孔，通过螺栓与所述缓冲补偿装置机构连接，所述安装架与安装孔连接，所述电磁阀与所述安装架连接。

进一步地，所述缓冲补偿机构(33)包括连接板(331)，四个直线轴承座(332)，四个弹簧(334)和两个滑动杆(333)；所述直线轴承座安装与所述连接板连接，所述滑动杆所述直线轴承座连接，所述弹簧均匀对称安装在所述滑动杆上。

一种使用机器人焊接电极帽自动修磨系统进行修磨的方法，包括如下步骤:

所述修磨装置接收到修磨信号后，驱使所述高速摩擦整形刀具正转；所述焊枪上电极和焊枪下电极对准所述高速摩擦整形刀具；焊枪上气缸驱动所述焊枪电极闭合同时夹紧所述高速摩擦挤压整形刀具；所述高速摩擦挤压整形刀具对所述电极帽进行修磨；修磨1s后，反转驱动使得所述高速摩擦挤压整形刀具反转，继续对所述电极帽修磨1s后，焊枪上气缸回位，驱动所述焊枪上电极和焊枪下电极回位，使得所述闭合的焊枪上电极和焊枪下电极张开，离开所述修磨装置；停止运转所述摩擦挤压整形刀具，完成所述电极帽修磨工作。

一种使用机器人焊接电极帽自动修磨系统进行修磨的方法，包括如下步骤:

所述修磨装置接收到修磨信号后，所述高速伺服电机驱动所述传动齿轮组，带动所述高速摩擦挤压整形刀具正转，所述焊枪上电极和焊枪下电极对准所述高速摩擦挤压整形刀具；焊枪上气缸驱动所述焊枪上电极和焊枪下电极闭合夹紧所述高速摩擦挤压整形刀具；所述单刃刀和双刃刀对所述电极帽的进行修磨，修磨1s后，所述高速伺服电机反转驱动实现高速摩擦挤压整形刀具反转；所述单刃刀和双刃刀继续对所述电极帽继续修磨1s后，所述焊枪上气缸回位，使得所述闭合的焊枪上电极和焊枪下电极张开，离开所述修磨装置，所述高速伺服电机停止运作，所述高速摩擦挤压整形刀具停止运转，所述电极帽修磨工作。

本发明以上的描述仅仅涉及本发明的一些具体实施方式，任何本领域的技术人员基于本发明的精神所做的替换或改进均应为本发明的保护范围所涵盖，本发明的保护范围应以权利要求书为准。