机械转臂式卷焊装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种机械转臂式卷焊装置，包括三辊轮卷环机构、转臂机构和焊接系统，所述三辊轮卷环机构用于将导入的金属丝物理屈服成圆弧形，所述转臂机构能够夹持着经过所述三辊轮卷环机构的所述金属丝，并引导所述金属丝卷成开口金属环，所述焊接系统用于对所述开口金属环进行焊接。通过三辊轮卷环机构将导入的金属丝物理屈服成圆弧形，再通过转臂机构夹持着经过三辊轮卷环机构的金属丝，并引导金属丝卷成开口金属环，再利用焊接系统对开口金属环进行焊接。在转臂机构的引导下，能够形成较为规矩的开口金属环，使得开口金属环的开口更容易对正，以方便进行焊接，提高对准精度。
【专利说明】
机械转臂式卷焊装置
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及机械技术领域，尤其涉及一种机械转臂式卷焊装置。
【背景技术】
[0002]金属环是工业生产中用处比较多的中间产品，广泛用于工业设备(如风机)、化工设备、建筑(如桥梁模板)、园艺等行业。金属环主要有铁圈、钢圈、铝圈等，截面形状有圆形、方形、长方形以及各种型材等，其中以圆形铁圈用途最为广泛。
[0003]现有的机器成型的金属环的生产主要有两步，首先，将金属原料调直后卷成圆形并切断，生产成开口的金属环，第二步再将开口处焊接成型。简单的说即卷环、焊接两步。其中，卷环过程由卷环机完成，其正常生产不需人操作，焊接由对焊机(电阻焊)完成，其正常生产需要操作人员把持开口的金属环放至对焊机的焊口进行焊接。也就是说，这两步不但是由两台设备分别完成，而且焊接需要人员操作，其中间的衔接也只能靠人力来完成，经济成本和人力成本都较高。
[0004]现有技术中有一种能自动卷环和焊接的设备，卷环工序相同，金属原料调直后卷成圆形并被切断后，由机械手取走金属环，移至焊接工位后焊接。该设备与上述普通的生产工艺相比，其工序相同，即也分为卷环和焊接两步，有两个工位，只是用机械(手)来完成衔接，而且该设备对原料的规格(截面形状、硬度)要求比较高，机械手的存在更使得设备本身成本也较高。
[0005]此外，由于金属丝的重力及金属丝物理性能的影响，在金属丝直径较小或所卷圆环外径较大时，金属环的开口有可能不对正，无法焊接成比较规矩的金属环。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型的目的是提出一种机械转臂式卷焊装置，以解决现有开口金属环在焊接时不易对正的问题。
[0007]为实现上述目的，本实用新型提供了一种机械转臂式卷焊装置，包括三辊轮卷环机构、转臂机构和焊接系统，所述三辊轮卷环机构用于将导入的金属丝物理屈服成圆弧形，所述转臂机构能够夹持着经过所述三辊轮卷环机构的所述金属丝，并引导所述金属丝卷成开口金属环，所述焊接系统用于对所述开口金属环进行焊接。
[0008]进一步地，还包括支架，所述转臂机构安装在所述支架上，所述转臂机构包括转臂和旋转结构，所述转臂在所述旋转结构的驱动下做圆周运动，所述旋转结构包括减速机、主动同步轮、被动同步轮和同步带，所述减速机通过减速机安装座安装在所述支架上，所述减速机驱动所述主动同步轮转动，所述主动同步轮在所述同步带的作用下带动所述被动同步轮同步转动，所述被动同步轮与所述转臂连接，以驱动所述转臂转动。
[0009]进一步地，所述转臂机构在所述支架上沿竖直方向的安装位置可调，且所述转臂的伸出长度可调，以实现对所述开口金属环的直径的调整。
[0010]进一步地，所述支架包括上支座、下支座和滑杆，所述滑杆固定连接在所述上支座和所述下支座之间，所述滑杆上设有啮合齿，所述转臂通过内设有齿轮的齿轮座安装在所述滑杆上，所述齿轮的外齿与所述啮合齿相互啮合，以通过转动所述齿轮来实现所述转臂机构沿竖直方向的安装位置的调节。
[0011 ]进一步地，所述转臂机构还包括推拉结构，所述推拉结构能够推动所述转臂相对于所述转臂的回转面前后运动。
[0012]进一步地，所述推拉结构包括推拉气缸、气缸安装座和推拉套，所述推拉气缸安装在所述气缸安装座，所述气缸安装座安装在所述支架上，所述转臂通过所述推拉套与所述推拉气缸的缸杆连接，以通过所述推拉气缸的缸杆的横向运动带动所述转臂相对于所述支架横向运动。
[0013]进一步地，所述转臂上设有夹紧机构，所述夹紧机构通过夹紧气缸的作用来夹紧或者松开所述金属丝。
[0014]进一步地，所述夹紧机构包括第一夹丝钳、第二夹丝钳和顶杆，所述第一夹丝钳和所述第二夹丝钳相对地设置，以形成蝴蝶状的夹子结构，所述第一夹丝钳和所述第二夹丝钳的前端形成钳口，以容置所述金属丝，所述顶杆在所述夹紧气缸的作用下能够插入或退出所述第一夹丝钳和所述第二夹丝钳的后端所形成的凹口，以使所述第一夹丝钳和所述第二夹丝钳产生相对运动，进而夹紧或者松开所述金属丝。
[0015]进一步地，还包括第一机械手、第二机械手和切断系统，所述第一机械手和所述第二机械手能够在利用所述三辊轮卷环机构和转臂机构将导入的金属丝卷成开口金属环后，分别夹紧所述金属丝导入侧的位置和所述金属丝的始端，以利用所述切断系统将导入侧的所述金属丝切断，并形成所述开口金属环的尾端，再由所述第一机械手和所述第二机械手分别夹持着所述开口金属环的尾端和始端进行对接，以使得对所述金属丝的卷环过程和焊接过程能够在同一工位进行。
[0016]进一步地，还包括:纵向驱动装置，其与所述第一机械手和/或所述第二机械手连接，用于整体地驱动所述第一机械手和/或所述第二机械手前后运动，以使得由所述第一机械手夹紧的所述开口金属环的尾端的断面与由所述第二机械手夹紧的所述开口金属环的始端的断面对准或者驱动所述第一机械手和/或所述第二机械手返回纵向原位；
[0017]横向驱动装置，其与所述第一机械手和/或所述第二机械手连接，用于整体地驱动所述第一机械手和/或所述第二机械手左右运动，从而使得由所述第一机械手夹紧的所述开口金属环的尾端的断面与由所述第二机械手夹紧的所述开口金属环的始端的断面接触或者驱动所述第一机械手和/或所述第二机械手返回横向原位。
[0018]进一步地，还包括固定支座，所述第一机械手设置在所述固定支座上位于所述开口金属环竖直中心面的左侧，并在所述纵向驱动装置的作用下能够相对于所述固定支座前后运动，所述第二机械手设置在所述固定支座上位于所述开口金属环竖直中心面的右侦U，并在所述横向驱动装置的作用下能够相对于所述固定支座和所述第一机械手左右运动，所述切断系统位于所述第一机械手和所述第二机械手之间。
[0019]进一步地，所述第一机械手包括第一手臂、第一夹手和第一驱动机构，所述第一手臂的端部和/或所述第一夹手的端部设有第一凹槽，以在所述第一手臂的端部和所述第一夹手的端部相互接触时形成容置所述金属丝的空间，所述第一夹手在所述第一驱动机构的作用下能够相对于所述第一手臂直线运动或者转动，以实现对所述金属丝的夹紧或松开；
[0020]所述第二机械手包括第二手臂、第二夹手和第二驱动机构，所述第二手臂的端部和/或所述第二夹手的端部设有第二凹槽，以在所述第二手臂的端部和所述第二夹手的端部相互接触时形成容置所述金属丝的空间，所述第二夹手在所述第二驱动机构的作用下能够相对于所述第二手臂直线运动或者转动，以实现对所述金属丝的夹紧或松开。
[0021]进一步地，所述第一机械手的右侧设有止位架，用于对露出所述第二机械手左侧的所述金属丝的长度进行限制。
[0022]进一步地，所述切断系统包括切断气缸、定刀和切刀，所述定刀固定安装在所述固定支座上，所述切刀与穿设于所述固定支座的切刀导杆相连，所述切刀导杆与所述切断气缸的缸杆连接，以在所述切断气缸的作用下带动所述切刀相对于所述定刀运动，进而切断所述金属丝。
[0023]进一步地，所述切断气缸的缸杆通过四个连杆与所述切刀导杆连接，所述四个连杆形成平行四边形杠杆结构，以通过所述切断气缸的缸杆的竖直运动使得所述切刀导杆能够相对于所述固定支座前后运动。
[0024]进一步地，所述焊接系统包括变压器系统和设置于所述第一手臂的端部、所述第一夹手的端部、所述第二手臂的端部以及所述第二夹手的端部的电极，以在通过所述变压器系统为所述电极通电时，对所述开口金属环进行焊接。
[0025]基于上述技术方案，本实用新型通过三辊轮卷环机构将导入的金属丝物理屈服成圆弧形，再通过转臂机构夹持着经过三辊轮卷环机构的金属丝，并引导金属丝卷成开口金属环，再利用焊接系统对开口金属环进行焊接。在转臂机构的引导下，能够形成较为规矩的开口金属环，使得开口金属环的开口更容易对正，以方便进行焊接，提高对准精度。
【附图说明】
[0026]此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
[0027]图1为应用本实用新型机械转臂式卷焊装置一个实施例的自动卷环成型一体机的整体透视图；
[0028]图2为本实用新型机械转臂式卷焊装置一个实施例中卷环系统的透视图；
[0029]图3为本实用新型机械转臂式卷焊装置一个实施例中三辊轮卷环机构的透视图；
[0030]图4为本实用新型机械转臂式卷焊装置一个实施例中转臂机构前侧的结构示意图；
[0031]图5为本实用新型机械转臂式卷焊装置一个实施例中转臂机构左后侧的结构示意图；
[0032]图6为本实用新型机械转臂式卷焊装置一个实施例中转臂机构右后侧的结构示意图；
[0033]图7为本实用新型机械转臂式卷焊装置一个实施例中转臂的结构示意图；
[0034]图8为本实用新型机械转臂式卷焊装置一个实施例中转臂的1/2剖视图；
[0035]图9为本实用新型机械转臂式卷焊装置一个实施例中焊接系统的透视图；
[0036]图10为本实用新型机械转臂式卷焊装置一个实施例中焊接系统(去变压器系统)的透视图；
[0037]图11为本实用新型机械转臂式卷焊装置一个实施例中第一机械手右侧的结构示意图；
[0038]图12为本实用新型机械转臂式卷焊装置一个实施例中第一机械手左侧的结构示意图；
[0039]图13为本实用新型机械转臂式卷焊装置一个实施例中第二机械手前侧的结构示意图；
[0040]图14为本实用新型机械转臂式卷焊装置一个实施例中第二机械手后侧的结构示意图；
[0041]图15为本实用新型机械转臂式卷焊装置一个实施例中切断系统的结构示意图；
[0042]图16为本实用新型机械转臂式卷焊装置一个实施例中固定支座及横向推进气缸的结构示意图；
[0043]图17为本实用新型机械转臂式卷焊装置一个实施例中固定支座及第二机械手的结构示意图；
[0044]图18为本实用新型机械转臂式卷焊装置一个实施例中固定支座的结构示意图。
[0045]图中标号:
[0046]I 一金属丝，2—开口金属环，10—卷环系统，20—焊接系统，30—调直系统，40—牵引及计长系统，50—机架；
[0047]11一三棍轮卷环机构，12—高度调节结构，13—推拉结构，14一旋转结构，15—转臂机构；
[0048]111一第一辊轮，112—第二辊轮，113—第三辊轮，114一滑块，115—调节螺栓，116—卷环板；
[0049]121—转臂固定套，122—导轨座，123—安装板，124—锁紧块，125—第一滑杆，126—上支座，127—第二滑杆，128—齿轮座，129—齿轮，130—下支座；
[0050]131—气缸安装座，132—推拉气缸，133—推拉套；
[0051 ] 141 一被动同步轮，142—同步带，143—主动同步轮，144 一减速机安装座，145—减速机；
[0052]151 一转臂支撑，152—转臂安装座，153—夹紧气缸，154—连板，155—夹丝钳固定套，156—顶杆，157—第一夹丝钳，158—第二夹丝钳，159—钳口 ；
[0053]21一第一机械手、22—第二机械手，23一切断系统，24一横向驱动装置，25一变压器系统；
[0054]201—固定支座，201a—第一导杆孔，201b—第二导杆孔，201c—第三导杆孔，202—止位架；
[0055]211—第一夹手，212—第一气缸接头，213—第一手臂，214—第一夹紧气缸，215—第一支架，216A—第一上压口，216B—第一下压口，217—第一推拉气缸，218—第一推拉板，219—第一手臂导杆；
[0056]221—第二夹手，222—第二气缸接头，223—第二手臂，223a—第四导杆孔，224—第二夹紧气缸，225—第二支架，226A—第二上压口，226B—第二下压口；
[0057]231—切刀座，232—切刀，233—定刀座，234—定刀，235—切刀导杆，236—切断气缸座，237—连杆，238—后固定座，239—切断气缸；
[0058]241—横向导杆，242—横向支架，243—横向推进气缸。
【具体实施方式】
[0059]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0060]在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“纵向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型保护范围的限制。
[0061 ]如图1所示，为应用本实用新型机械转臂式卷焊装置一个实施例的自动卷环成型一体机的整体透视图。自动卷环成型一体机主要由以下几个部分组成:调直系统30、牵引及计长系统40、机械转臂式卷焊装置、机架50、控制及辅助系统。
[0062]调直系统30由多组两排位置相错的辊轮组成，金属丝从中通过即变成相对较直的直丝，为下一步卷环提供物理特性较为稳定的原料。该装置还可以采用其他现有结构，在此不再赘述。
[0063]牵引系统由一对轴心平行的辊轮组成，其中主动辊轮由电机或其它驱动设备带动旋转，另一个作为辅助压轮。金属丝从其两个辊轮中间通过，辅助压轮沿径向将金属丝压紧在主动辊轮上。该装置拉动金属丝从调直系统中通过，并为直丝下一步卷环提供动力。该装置还可以采用其他现有结构，在此不再赘述。
[0064]计长系统由一对外圆面相切的辊轮组成，其中计长辊轮与计长器(如旋转编码器)同轴旋转，另一个作为辅助压轮。金属丝从其两个辊轮中间通过，辅助压轮沿径向将金属丝压紧在计长辊轮上。金属丝带动计长器旋转获知伸出尺寸。该装置还可以采用其他现有结构，在此不再赘述。
[0065]机架50为设备的各个零部件提供安装母体，上述各个系统及机械转臂式卷焊装置、控制及辅助系统等都安装于机架上。调直系统安装的方向保证金属丝水平通过各组辊轮，并与机架的前立面平行。调直后的金属丝依次通过计长系统和牵引系统，进入机械转臂式卷焊装置。
[0066]控制及辅助系统中的控制系统为整个设备的正常运转提供操纵命令、监控监视等，为工业设备的必须部分，在此也略去其详细描述，辅助系统包括设备各部件的驱动装置的动力准备原件(如液压缸、分配器、气缸等)等，在此也略去其详细描述。
[0067]下面结合图1?图18简要说明机械转臂式卷焊装置的基本结构和实现原理。
[0068]机械转臂式卷焊装置包括卷环系统10和焊接系统20，卷环系统10包括三辊轮卷环机构11和转臂机构15，所述三辊轮卷环机构11用于将导入的金属丝物理屈服成圆弧形，所述转臂机构15能够夹持着经过所述三辊轮卷环机构的所述金属丝，并引导所述金属丝卷成开口金属环，所述焊接系统20用于对所述开口金属环进行焊接。
[0069]其中，三辊轮卷环机构11的原理为:利用三个辊轮将金属丝I物理屈服成圆形。其中一个辊轮位于所卷圆环的内切面上，两个位于所卷圆环的外切面上，通过调整辊轮的位置改变所卷圆环的几何外径。工作时，每成形一个金属环后，计长系统给出信号，驱动辊轮停止旋转，切断系统将金属丝切断，然后驱动辊轮再次旋转，开始下一轮工作。三个辊轮固定在卷环板116上，该卷环板116固定在机架的前立面上，金属丝I的输入轴线与牵引系统的输出轴线同轴。
[°07°]由于金属丝I的重力及金属丝物理性能的影响，在金属丝I直径较小或所卷圆环外径较大时，平面开口金属环2的开口有可能不对正，无法焊接成比较规矩的金属环。然而要在同一工位进行焊接，所以要求机械转臂式卷焊装置所卷出的金属环在几何尺寸、成型位置上都要求准确且重复性高，因此可增加转臂机构15，转臂机构15能够夹持着经过三辊轮卷环机构11的金属丝I，并引导金属丝I卷成开口金属环2。即在卷出金属环的同时，由转臂机构15夹持金属丝I端部以一定圈径对应的圆心旋转，直至送入焊接工位，当金属丝I的几何尺寸、成型位置发生变化时，限制金属环仍能在其理论路径上成型。根据实际需要，转臂机构15还可以形成椭圆形、方形或者其他形式的闭合金属环。
[0071]如图4、5、6所示，机械转臂式卷焊装置还包括支架，例如图4中呈II型的支架结构，转臂机构15直接或间接地安装在支架上，转臂机构15包括转臂和旋转结构14，转臂在旋转结构14的驱动下做圆周运动，旋转结构14包括减速机145、主动同步轮143、被动同步轮141和同步带142，减速机145通过减速机安装座144安装在支架上，减速机145驱动主动同步轮143转动，主动同步轮143在同步带142的作用下带动被动同步轮141同步转动，被动同步轮141与转臂连接，以驱动转臂转动。
[0072]为了提高转臂机构15的适用性，使其能够适用于更多不同的工况需求，可以设置转臂机构15在支架上沿竖直方向的安装位置可调，且转臂的伸出长度可调，以实现对开口金属环2的直径的调整。其中，转臂伸出长度的调节可以通过气缸等驱动装置进行驱动，以使转臂的伸出长度伸出或缩短;也可以在转臂上设置多个安装点，当转臂通过不同的安装点进行安装时，其旋转长度不同，也可达到改变开口金属环直径的目的。而当转臂的旋转长度改变时，开口金属环的水平中心面以上的各个装置(如第一机械手、第二机械手、切断系统、焊接系统等)也需要相应往上移动，或者将转臂整体向下移动。
[0073]转臂整体向下移动可通过对支架的相关设置来实现。支架可以包括上支座126、下支座130和滑杆，滑杆固定连接在上支座126和下支座130之间，滑杆上设有啮合齿，转臂通过内设有齿轮129的齿轮座128安装在滑杆上，齿轮129的外齿与啮合齿相互啮合，以通过转动齿轮128来实现转臂机构沿竖直方向的安装位置的调节。
[0074 ]另外，转臂机构还可以包括推拉结构13，推拉结构13能够推动转臂相对于转臂的回转面前后运动。这样可使得金属丝所卷圆环的尾端和始端不位于同一平面内，也就是说金属环的尾端和始端是相互错开的，这样可以方便地对金属丝进行切断。
[0075]推拉结构13可以包括推拉气缸132、气缸安装座131和推拉套133，推拉气缸132安装在气缸安装座131，气缸安装座131安装在支架上，转臂通过推拉套133与推拉气缸132的缸杆连接，以通过推拉气缸13 2的缸杆的横向运动带动转臂相对于支架横向运动。
[0076]转臂上还设有夹紧机构，夹紧机构通过夹紧气缸153的作用来夹紧或者松开金属丝。
[0077]夹紧机构可以包括第一夹丝钳157、第二夹丝钳158和顶杆156，第一夹丝钳157和第二夹丝钳158相对地设置，以形成蝴蝶状的夹子结构，第一夹丝钳157和第二夹丝钳158的前端形成钳口 159，以容置金属丝I，顶杆156在夹紧气缸153的作用下能够插入或退出第一夹丝钳157和第二夹丝钳158的后端所形成的凹口，以使第一夹丝钳157和第二夹丝钳158产生相对运动，进而夹紧或者松开金属丝。
[0078]机械转臂式卷焊装置还包括第一机械手21、第二机械手22和切断系统23，第一机械手21和第二机械手22能够在利用卷环系统10将导入的金属丝I卷成开口金属环2后，分别夹紧金属丝I导入侧的位置和金属丝I的始端，以利用切断系统23将导入侧的金属丝I切断，并形成开口金属环2的尾端，再由第一机械手21和第二机械手22分别夹持着开口金属环2的尾端和始端进行对接，并利用焊接系统20对开口金属环2的对接位置进行焊接，以使得对金属丝I的卷环过程和焊接过程能够在同一工位进行。
[0079]通过卷环系统10对导入的金属丝进行卷环，卷成开口金属环2后，再由第一机械手21和第二机械手22夹紧金属丝I的尾端和始端，利用切断系统23将金属丝切断，再利用第一机械手21和第二机械手22夹持着金属丝I进行对接，对接完成后直接在卷环和切断工位进行焊接，从而实现了在同一台设备的同一工位同时进行卷环和焊接的目的，节省了时间和人力成本，提高了生产效率;并且在第一机械手21和第二机械手22的夹持作用下进行对接并焊接，可以提尚对准精度。
[0080]对于第一机械手和第二机械手的运动可由纵向驱动装置和横向驱动装置进行驱动。
[0081]纵向驱动装置与第一机械手和/或第二机械手连接，用于整体地驱动第一机械手和/或第二机械手前后运动，以使得由第一机械手夹紧的开口金属环的尾端的断面与由第二机械手夹紧的开口金属环的始端的断面对准或者驱动第一机械手和/或第二机械手返回纵向原位；
[0082]横向驱动装置与第一机械手和/或第二机械手连接，用于整体地驱动第一机械手和/或第二机械手左右运动，从而使得由第一机械手夹紧的开口金属环的尾端的断面与由第二机械手夹紧的开口金属环的始端的断面接触或者驱动第一机械手和/或第二机械手返回横向原位。
[0083]其中，本文的“前”、“后”指的是垂直于金属丝回转平面的前方和后方，“左”、“右”指的是相对于金属丝回转平面的左侧和右侧。
[0084]优选地，机械转臂式卷焊装置还包括固定支座201，第一机械手21设置在固定支座201上位于开口金属环2竖直中心面的左侧，并在纵向驱动装置的作用下能够相对于固定支座201前后运动，第二机械手设置在固定支座201上位于开口金属环2竖直中心面的右侧，并在横向驱动装置的作用下能够相对于固定支座201和第一机械手21左右运动，切断系统23位于第一机械手21和第二机械手22之间。
[0085]第一机械手21可以包括第一手臂213、第一夹手211和第一驱动机构，第一手臂213的端部和/或第一夹手211的端部设有第一凹槽，以在第一手臂213的端部和第一夹手211的端部相互接触时形成容置金属丝I的空间，第一夹手211在第一驱动机构的作用下能够相对于第一手臂213直线运动或者转动，以实现对金属丝I的夹紧或松开；
[0086]第二机械手22可以包括第二手臂223、第二夹手221和第二驱动机构，第二手臂223的端部和/或第二夹手221的端部设有第二凹槽，以在第二手臂223的端部和第二夹手221的端部相互接触时形成容置金属丝I的空间，第二夹手221在第二驱动机构的作用下能够相对于第二手臂223直线运动或者转动，以实现对金属丝I的夹紧或松开。
[0087]通过以上叙述可知，金属丝I被卷成开口金属环2后，尾端被切断并准确夹持后，下一步就可以通过变压器系统进行焊接了。变压器系统由变压器、连接电极组成。本实用新型中，第一机械手和第二机械手分别就是对焊机的两个电极，变压器的连接电极(铜带)分别接在第一机械手和第二机械手上。由于焊接时两个电极必须相向运动，所以在上述第一机械手的固定支座或第二机械手的右前夹板上必须设置横向驱动装置以使焊接能正常进行。
[0088]横向驱动装置由导轨(或导杆)及其驱动装置。导轨横向安装，以使两组机械手能沿X向平移。焊接时，两组机械手靠近，两个金属丝开口金属环的断面也接近并解触，之后变压器通电，给出大电流融化断面，使两个断面焊接在一起。焊接完成后，两组机械手张开，金属环成品落下，各运动部件返回原位，准备重复下一组动作。这样，本实用新型的自动卷环成型一体机就在通一个工位内完成了卷环和自动焊接过程。
[0089]另外，第一机械手21的右侧可设有止位架202，用于对露出第二机械手22左侧的金属丝的长度进行限制。止位架201安装在第一机械手21的右侧，以保证在金属丝头部靠近止位架时能准确定位其空间位置。工作时，转臂机构15夹紧金属丝金属环的端部，随着卷环的进程和螺距加大，转臂机构15由旋转结构14和推拉结构13带动同步旋转和推出，直至将端头送至止位架位置，以进一步送入第二机械手22。这时，第一机械手21的第一夹手211和第一手臂213闭合，将开口金属环2的末尾处夹持入V型凹槽内，同时，第二机械手22的第二夹手221和第二手臂223闭合，将开口金属环2的起始处夹持入V型凹槽内，保证焊接的准确性和重复性。随后转臂机构15的夹丝钳张开，松开金属环，并收入夹丝钳固定套内继续旋转回原始位置后，夹丝钳推出并张开等待下一组动作。
[0090]另外，切断系统可以包括切断气缸239、定刀233和切刀232，定刀233固定安装在固定支座201上，切刀232与穿设于固定支座201的切刀导杆235相连，切刀导杆235与切断气缸239的缸杆连接，以在切断气缸239的作用下带动切刀232相对于定刀233运动，进而切断金属丝I。
[0091]切断气缸239可以设置于切刀导杆235的后部，切断气缸239的缸杆可通过连杆与切刀导杆235连接，这样当切断气缸239的缸杆相对于固定支座201前后运动时，可通过连杆带动切刀导杆235也相对于固定支座201前后运动。
[0092]为了缩短切断系统前后方向的长度，减少占用空间，切断气缸239还可以设置在切刀导杆235的上方，这样当切断气缸239的缸杆沿竖直方向运动时，可通过运动转换机构将切断气缸239的缸杆的竖直运动转换为切刀导杆235相对于所述固定支座201的前后运动。具体地，运动转换机构可以包括四个连杆237，切断气缸的缸杆通过四个连杆237与切刀导杆235连接，四个连杆237形成平行四边形杠杆结构，以通过切断气缸239的缸杆的竖直运动使得切刀导杆235能够相对于所述固定支座201前后运动。
[0093]焊接系统可以包括变压器系统25和设置于第一手臂213的端部、第一夹手211的端部、第二手臂223的端部以及第二夹手221的端部的电极，以在通过变压器系统25为电极通电时，对开口金属环2进行焊接。
[0094]上述机械转臂式卷焊装置可应用于自动卷环成型一体机，该一体机包括:
[0095]调直系统30，用于对导入的金属丝进行调直；
[0096]牵引系统，用于为金属丝的前进提供动力；
[0097]计长系统，用于对经过计长系统的金属丝的长度进行记录，并在金属丝的长度达到预设长度时发出警示信号；
[0098]机械转臂式卷焊装置，用于对金属丝进行卷环、切断和焊接；
[0099]控制及辅助系统，用于接收计长系统的警示信号，并在接收到警示信号后关停牵引系统，并对机械转臂式卷焊装置的卷环、切断和焊接过程进行控制;和
[0100]机架50;
[0101]其中，调直系统30、牵引系统、计长系统、控制及辅助系统和机械转臂式卷焊装置均设置在机架50上。
[0102]前面已经对本实用新型机械转臂式卷焊装置的基本结构和实现功能进行了简要的说明。下面将结合附图1?18对本实用新型机械转臂式卷焊装置及自动卷环成型一体机的一个实施例的具体结构进一步说明:
[0103]如图1所示，机械转臂式卷焊装置包括核心部分卷环系统10和焊接系统20，二者位于同一工位，另有调直系统30、牵引及计长系统40(在一个实施例中，牵引系统和计长系统共用同一个安装板，在其他实施例中，牵引系统和计长系统可独立设置)、机架50等。目标原料为截面为圆形的金属丝I，其分别通过调直系统30、牵引及计长系统40，进入卷环系统
10,卷成金属环后就地通过和焊接系统20焊接成开口金属环2。
[0104]如图2所示，卷环系统10包括三辊轮卷环机构11、高度调节结构12、推拉结构13、旋转结构14和转臂机构15。金属丝I通过三棍轮卷环机构11被卷制成向前的螺旋金属环，在卷成如图2的一圈金属环后，牵引系统停止运转，焊接系统20进行工作。
[0105]如图3所示，三辊轮卷环机构11的三个辊轮分别为第一辊轮111、第二辊轮112和第三辊轮113。第三辊轮113通过轴承固定在切刀座231上，第一辊轮111通过销轴安装在卷环板116上;第二滚轮112安装在滑块114上，可在卷环板116的相应滑槽里移动，调节手柄115通过螺纹约束在卷环板116上，通过杠杆调节滑块114的位置，从而决定所卷开口金属环2的几何外径。卷环板116通过凹槽滑道固连在切刀座231上，位置可以根据金属丝I圈径的不同沿滑道进行旋转调节，从而保证开口金属环2的中心在同一竖直中心面内。
[0106]高度调节结构12、推拉结构13、旋转结构14和转臂机构15如图4?8所示。
[0107]如图4?6所示，高度调节装置12中，第一滑杆125、上支座126、下支座130和第二滑杆127固接为整体式的支架，并安装在机架50上。转臂固定套121、导轨座122、安装板123、锁紧块124和齿轮座128固接为整体，齿轮129安装在齿轮座128内，并与第二滑杆127上的啮合齿相互啮合，通过旋转齿轮129，安装板123相对上支座126和下支座130上下运动，实现推拉结构13、旋转结构14和转臂机构15的高度调节，以适应不同圈径金属丝的夹持要求。
[0108]推拉结构13包括气缸安装座131、推拉气缸132和推拉套133。推拉气缸131通过气缸安装座131固定在导轨座122上，推拉套133通过轴承与转臂支撑151固连，推拉气缸132工作时，带动转臂支撑151前后运动，实现转臂机构15的前后伸缩。
[0109]旋转结构14中，减速机145通过减速机安装座144与安装板123固连，主动同步轮143与减速机145的输出轴相连，被动同步轮141与转臂支撑151通过平键固连，主动同步轮143和被动同步轮141由同步带142连接，这样当减速机145工作时，带动主动同步轮143和被动同步轮141旋转，实现转臂机构15的旋转。
[0110]如图7和8所示，转臂机构15的动力由两个夹紧气缸153提供，固定在转臂安装座152内，顶杆156通过连板154与夹丝气缸153的中间轴固连，装配在夹丝钳固定套155内；第一夹丝钳157和第二夹丝钳158与夹丝钳固定套155铰接，这样当夹丝气缸153工作(即中间轴伸缩)时，带动顶杆156前后运动，通过顶杆156前部的斜面实现夹丝钳的开合，夹紧或松开开口金属环2，同时能将夹丝钳推出或收入转臂安装座152内。转臂安装座152与转臂支撑151固连，转臂支撑151安装在转臂固定套121内，转臂第一夹丝钳伸出的长短可随圈径的大小进行调节。特别地，在第一夹丝钳157和第二夹丝钳158的内面附有钳口 159，钳口 159的夹合面为锯齿面，有利于开口金属环2的夹紧。
[0111]卷环时，金属丝I通过三辊轮卷环装置11被卷制成所需的外径，在其始端距离第一机械手21—定长度后，由转臂机构15夹持金属丝I的相应位置，随着卷环的进行，转臂机构15由旋转结构14带动旋转的同时由推拉结构13带动推出，将金属丝I的始端端头送入第二机械手22，直到计长系统给出信号，螺旋金属环被卷制出一圈，如图1、2所示。这时，一轮卷环工作完成，进入焊接步骤。随后，转臂机构15的第一夹丝钳157和第二夹丝钳158张开，松开开口金属环2，并收入转臂安装座152内继续旋转回到原始位置后，第一夹丝钳157和第二夹丝钳158推出并张开等待下一组动作。
[0112]如图9和图10所示，机械转臂式卷焊装置包括第一机械手21、第二机械手22、切断系统23、横向驱动装置24、固定支座201、止位架202和变压器系统25。其中各装置的驱动系统均可采用气动元件(如气缸等)。
[0113]结合图9和图10所示，图上显示开口金属环2卷环步骤已完成，即将进入焊接阶段。这时，第一机械手21处于原始位置，即开口金属环2的末尾处，第二机械手22处于金属丝I的尾部，即开口金属环2的起始处。具体焊接流程如下:计长系统给出信号，驱动系统停止运转，金属丝I停止进给;第一夹紧气缸214工作，带动第一夹手211旋转夹紧目标开口金属环2的左端头；弟—■夹紧气缸224工作，带动弟—■夹手221旋转夹紧目标开口金属环2的右端头；切断气缸239工作，带动切刀232切断所卷出的金属环的尾端，形成开口金属环2，切刀232随即伸出，驱动系统重新运转；同时第一推拉气缸217工作，带动第一机械手21前移与第二机械手22平齐，使得开口金属环2的左右端头对正;横向推进气缸243工作，带动第二机械手22横向运动，变压器系统通电完成对焊;第一机械手21和第二机械手22同时松开金属环，金属环掉出；随后给出信号使第一机械手22后移至原位;待计长系统再次给出信号后，各装置又开始下一轮工作。
[0114]至此，本实施例的自动卷环成型一体机，在同一工位自动完成了金属丝I的卷环、切断和焊接工序，节省了时间和人力成本，提高了生产效率。
[0115]如图11和图12所示，第一机械手21为指型结构，包括第一夹手211和第一手臂213，第一手臂213通过两个第一手臂导杆219连接在固定支座201上，第一夹手211通过第一气缸接头212与第一夹紧气缸214连接，第一夹手211分别与第一气缸接头212和第一手臂213铰接，第一夹紧气缸214通过第一支架215固定在第一手臂213上，这样当第一夹紧气缸214工作(即中间轴伸缩)时，带动第一夹手211相对于与第一手臂213的铰接轴心转动，进而带动设置在第一夹手211端部内侧面上的第一下压口 216B相对于设置在第一手臂213端部内侧面上的第一上压口216A运动，以夹紧或松开金属环2。在左侧面，纵向驱动装置主要包括第一推拉气缸217，第一推拉板218与第一推拉气缸217的中间轴和第一手臂213各自连接，第一推拉气缸217固定在固定支座201上，这样当第一推拉气缸217工作(即中间轴伸缩)时，带动第一机械手21整体前后运动，从而实现原始位或焊接位的互换。
[0116]为了增加机械手(即电极)的导电性，使焊接点对接更加精准及维修更加方便，第一夹手211和第一手臂213内侧面的附有的第一上压口 216A和第一下压口 216B，可通过螺钉安装在第一夹手211和第一手臂213上。特别地，第一上压口 216A与金属丝I的接触面加工成符合金属丝I外径的圆弧面，第一下压口 216B与金属丝I的接触面加工成契合金属丝I外径的V型凹槽，这样就提高了金属丝I端头对焊的精准度和导电性。其材料可选用行业熟知的电极材料，能提高焊接的效率，并且在其磨损时只替换第一上压口 216A和第一下压口 216B即可，而不需更换整个第一夹手211和第一手臂213。当然，为了增加机械手的导电性，第一夹手211、第一手臂213也可以整体用电极材料制作，但这样成本会比较高。
[0117]如图13和图14所示，第二机械手22为指型结构，其第二手臂223前后不移动，第二夹手221通过第二气缸接头222与第二夹紧气缸224连接，第二夹手221分别与第二气缸接头222和第二手臂223铰接，第二夹紧气缸224通过第二支架225固定在第二手臂223上，这样当第二夹紧气缸224工作(即中间轴伸缩)时，带动第二夹手221相对于第二手臂223的铰接轴心转动，进而带动设置在第二夹手221端部内侧面上的第二下压口 226B相对于设置在第二手臂223端部内侧面上的第二上压口 226A运动，以夹紧或松开金属环2。第二手臂22上还设有两个横向的第四导杆孔223a，以便安装第二机械手22。
[0118]同样需要说明指出的是，与第一机械手21同理，第二机械手22的第二夹手221和第二手臂223的内侧面所附有的第二上压口 226A和第二下压口 226B，其形式和作用与第一机械手21相同，不再赘述。
[0119]如图15所示，切断系统23的定刀234通过定刀座233固定在固定支座201的前端。切刀232安装在切刀座231上，切刀座231、后固定座238与两个切刀导杆235固连，限制在固定支座201的第二导杆孔201b内。切断气缸239固定在切断气缸座236的上部，四个连杆237分别与固定支座201、切断气缸239的中间轴、后固定座238及切断气缸座236铰连形成一个平行四边形杠杆结构。这样当切断气缸239工作时，通过平行四边形杠杆结构带动切刀232前后运动，切断所卷出的螺旋金属环以供焊接。
[0120]如图16和图17所示，横向驱动装置24的主要部件为横向推进气缸243，通过横向支架242及两个横向导杆241限制在固定支座201的第三导杆孔201c内。第二机械手22通过第二手臂223上的第四导杆孔223a安装在两个横向导杆241上，并且横向推进气缸243的中间轴与第二手臂223固连。这样当横向推进气缸243工作时，带动第二机械手22横向运动，用以完成对焊工作。
[0121]另外，根据焊接工艺的要求，焊机的两个电极之间必须绝缘，因此可以在上述横向驱动装置的某个连接面上设置绝缘装置以满足上述要求。在一个实施例中，在横向导杆241上与固定支座201的连接处可以设置绝缘装置，以将第一机械手21和第二机械手22进行绝缘，满足焊接要求。
[0122]如图18所示，固定支座201为第一机械手21、第二机械手22、切断系统23和横向驱动装置24的安装底座。固定支座201上的第一导杆孔201a(两个)用来固定第一手臂导杆219，以支撑和导向第一机械手21;第二导杆孔201b(两个)用来安装切刀导杆235，以对切刀232的运动进行导向；第三导杆孔201c(两个)用来固定横向导杆241，以支撑和导向第二机械手22和横向驱动装置24。
[0123]通过对本实用新型机械转臂式卷焊装置的多个实施例的说明，可以看到本实用新型机械转臂式卷焊装置实施例能够使得金属丝的卷环和焊接在同一台设备的同一工位完成，节省了时间和人力成本，提高了生产效率;而且在卷丝过程中可设置转臂夹持开口金属环送达焊接工位，在指型结构的第一机械手和第二机械手的夹持下实施焊接，使对接更加精准，提高焊接精准度。
[0124]最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制;尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本实用新型的【具体实施方式】进行修改或者对部分技术特征进行等同替换;而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。
【主权项】
1.一种机械转臂式卷焊装置，其特征在于，包括三辊轮卷环机构、转臂机构和焊接系统，所述三辊轮卷环机构用于将导入的金属丝物理屈服成圆弧形，所述转臂机构能够夹持着经过所述三辊轮卷环机构的所述金属丝，并引导所述金属丝卷成开口金属环，所述焊接系统用于对所述开口金属环进行焊接。2.根据权利要求1所述的机械转臂式卷焊装置，其特征在于，还包括支架，所述转臂机构安装在所述支架上，所述转臂机构包括转臂和旋转结构，所述转臂在所述旋转结构的驱动下做圆周运动，所述旋转结构包括减速机、主动同步轮、被动同步轮和同步带，所述减速机通过减速机安装座安装在所述支架上，所述减速机驱动所述主动同步轮转动，所述主动同步轮在所述同步带的作用下带动所述被动同步轮同步转动，所述被动同步轮与所述转臂连接，以驱动所述转臂转动。3.根据权利要求2所述的机械转臂式卷焊装置，其特征在于，所述转臂机构在所述支架上沿竖直方向的安装位置可调，且所述转臂的伸出长度可调，以实现对所述开口金属环的直径的调整。4.根据权利要求3所述的机械转臂式卷焊装置，其特征在于，所述支架包括上支座、下支座和滑杆，所述滑杆固定连接在所述上支座和所述下支座之间，所述滑杆上设有啮合齿，所述转臂通过内设有齿轮的齿轮座安装在所述滑杆上，所述齿轮的外齿与所述啮合齿相互啮合，以通过转动所述齿轮来实现所述转臂机构沿竖直方向的安装位置的调节。5.根据权利要求2所述的机械转臂式卷焊装置，其特征在于，所述转臂机构还包括推拉结构，所述推拉结构能够推动所述转臂相对于所述转臂的回转面前后运动。6.根据权利要求5所述的机械转臂式卷焊装置，其特征在于，所述推拉结构包括推拉气缸、气缸安装座和推拉套，所述推拉气缸安装在所述气缸安装座，所述气缸安装座安装在所述支架上，所述转臂通过所述推拉套与所述推拉气缸的缸杆连接，以通过所述推拉气缸的缸杆的横向运动带动所述转臂相对于所述支架横向运动。7.根据权利要求2所述的机械转臂式卷焊装置，其特征在于，所述转臂上设有夹紧机构，所述夹紧机构通过夹紧气缸的作用来夹紧或者松开所述金属丝。8.根据权利要求7所述的机械转臂式卷焊装置，其特征在于，所述夹紧机构包括第一夹丝钳、第二夹丝钳和顶杆，所述第一夹丝钳和所述第二夹丝钳相对地设置，以形成蝴蝶状的夹子结构，所述第一夹丝钳和所述第二夹丝钳的前端形成钳口，以容置所述金属丝，所述顶杆在所述夹紧气缸的作用下能够插入或退出所述第一夹丝钳和所述第二夹丝钳的后端所形成的凹口，以使所述第一夹丝钳和所述第二夹丝钳产生相对运动，进而夹紧或者松开所述金属丝。9.根据权利要求1所述的机械转臂式卷焊装置，其特征在于，还包括第一机械手、第二机械手和切断系统，所述第一机械手和所述第二机械手能够在利用所述三辊轮卷环机构和转臂机构将导入的金属丝卷成开口金属环后，分别夹紧所述金属丝导入侧的位置和所述金属丝的始端，以利用所述切断系统将导入侧的所述金属丝切断，并形成所述开口金属环的尾端，再由所述第一机械手和所述第二机械手分别夹持着所述开口金属环的尾端和始端进行对接，以使得对所述金属丝的卷环过程和焊接过程能够在同一工位进行。10.根据权利要求9所述的机械转臂式卷焊装置，其特征在于，还包括:纵向驱动装置，其与所述第一机械手和/或所述第二机械手连接，用于整体地驱动所述第一机械手和/或所述第二机械手前后运动，以使得由所述第一机械手夹紧的所述开口金属环的尾端的断面与由所述第二机械手夹紧的所述开口金属环的始端的断面对准或者驱动所述第一机械手和/或所述第二机械手返回纵向原位； 横向驱动装置，其与所述第一机械手和/或所述第二机械手连接，用于整体地驱动所述第一机械手和/或所述第二机械手左右运动，从而使得由所述第一机械手夹紧的所述开口金属环的尾端的断面与由所述第二机械手夹紧的所述开口金属环的始端的断面接触或者驱动所述第一机械手和/或所述第二机械手返回横向原位。11.根据权利要求10所述的机械转臂式卷焊装置，其特征在于，还包括固定支座，所述第一机械手设置在所述固定支座上位于所述开口金属环竖直中心面的左侧，并在所述纵向驱动装置的作用下能够相对于所述固定支座前后运动，所述第二机械手设置在所述固定支座上位于所述开口金属环竖直中心面的右侧，并在所述横向驱动装置的作用下能够相对于所述固定支座和所述第一机械手左右运动，所述切断系统位于所述第一机械手和所述第二机械手之间。12.根据权利要求11所述的机械转臂式卷焊装置，其特征在于，所述第一机械手包括第一手臂、第一夹手和第一驱动机构，所述第一手臂的端部和/或所述第一夹手的端部设有第一凹槽，以在所述第一手臂的端部和所述第一夹手的端部相互接触时形成容置所述金属丝的空间，所述第一夹手在所述第一驱动机构的作用下能够相对于所述第一手臂直线运动或者转动，以实现对所述金属丝的夹紧或松开； 所述第二机械手包括第二手臂、第二夹手和第二驱动机构，所述第二手臂的端部和/或所述第二夹手的端部设有第二凹槽，以在所述第二手臂的端部和所述第二夹手的端部相互接触时形成容置所述金属丝的空间，所述第二夹手在所述第二驱动机构的作用下能够相对于所述第二手臂直线运动或者转动，以实现对所述金属丝的夹紧或松开。13.根据权利要求11所述的机械转臂式卷焊装置，其特征在于，所述第一机械手的右侧设有止位架，用于对露出所述第二机械手左侧的所述金属丝的长度进行限制。14.根据权利要求11所述的机械转臂式卷焊装置，其特征在于，所述切断系统包括切断气缸、定刀和切刀，所述定刀固定安装在所述固定支座上，所述切刀与穿设于所述固定支座的切刀导杆相连，所述切刀导杆与所述切断气缸的缸杆连接，以在所述切断气缸的作用下带动所述切刀相对于所述定刀运动，进而切断所述金属丝。15.根据权利要求14所述的机械转臂式卷焊装置，其特征在于，所述切断气缸的缸杆通过四个连杆与所述切刀导杆连接，所述四个连杆形成平行四边形杠杆结构，以通过所述切断气缸的缸杆的竖直运动使得所述切刀导杆能够相对于所述固定支座前后运动。16.根据权利要求12所述的机械转臂式卷焊装置，其特征在于，所述焊接系统包括变压器系统和设置于所述第一手臂的端部、所述第一夹手的端部、所述第二手臂的端部以及所述第二夹手的端部的电极，以在通过所述变压器系统为所述电极通电时，对所述开口金属环进行焊接。
【文档编号】B23K11/02GK205551773SQ201620006240
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年1月4日
【发明人】丑毅
【申请人】丑毅