專利名稱：焊槍的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及一種焊槍，特別是一種由機(jī)器人支撐的焊槍。
傳統(tǒng)的焊槍可分為X型(例如在日本專利公開(kāi)平4-253576中公開(kāi)的那樣)和C型。
在X型焊槍中，如

圖16所示，焊嘴4和5與兩個(gè)臂2和3的第一端2A和3A相連，所述臂2和3在連接點(diǎn)1處相互鉸接，兩個(gè)臂2和3的第二端2B和3B之間的距離由促動(dòng)器6加以改變，以使焊槍打開(kāi)和關(guān)閉。在C型焊槍中，如圖17所示，焊嘴8和9與C形支架的相對(duì)端相連，焊嘴8和9之間的距離由促動(dòng)器10加以改變以使焊槍打開(kāi)和關(guān)閉。
但是，因?yàn)閭鹘y(tǒng)焊槍的焊嘴在直線上運(yùn)動(dòng)，所以臂和支架有可能與工件發(fā)生干涉。圖14和圖15表示了這種情況，其中干涉點(diǎn)用字母A來(lái)表示。結(jié)果是，焊槍的操作受到了限制。圖16和圖17所示的焊嘴的最大開(kāi)口量X1和焊嘴從焊槍體上伸出的量X4受到了限制，因此焊槍的設(shè)計(jì)自由度較小。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種焊槍，它可減小對(duì)焊嘴的移動(dòng)量和焊槍的結(jié)構(gòu)及尺寸的限制。
根據(jù)本發(fā)明所述的焊槍包括一個(gè)促動(dòng)器和多個(gè)焊嘴。促動(dòng)器具有一軸線并包括一個(gè)定子和一個(gè)相對(duì)于定子繞促動(dòng)器軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子。焊嘴包括至少一個(gè)由定子支撐的第一焊嘴和至少一個(gè)由轉(zhuǎn)子支撐的第二焊嘴。第一焊嘴和第二焊嘴設(shè)置在一個(gè)公共圓上，該圓的中心位于促動(dòng)器的軸線上。
所述焊槍與一個(gè)機(jī)器人相連，且定子由機(jī)器人驅(qū)動(dòng)而繞促動(dòng)器的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。
定子和轉(zhuǎn)子繞促動(dòng)器軸線的旋轉(zhuǎn)角度均可以調(diào)整。
焊槍還包括焊接用電路，所述電路可通電而與第一焊嘴和第二焊嘴相連。該電路包括一個(gè)電開(kāi)關(guān)，它可以根據(jù)轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子的旋轉(zhuǎn)情況接通或斷開(kāi)。
所述定子包括至少一個(gè)具有環(huán)形端部的環(huán)形延伸臂。至少一個(gè)第一焊嘴分別與定子上至少一個(gè)環(huán)形延伸臂的環(huán)形端部相連。類似的，轉(zhuǎn)子包括至少一個(gè)環(huán)形延伸臂，每一個(gè)環(huán)形延伸臂具有一個(gè)環(huán)形端部。至少一個(gè)第二焊嘴分別與轉(zhuǎn)子上至少一個(gè)環(huán)形延伸臂的環(huán)形端部相連。
定子上可以提供兩個(gè)第一焊嘴和兩個(gè)環(huán)形延伸臂。定子的這兩個(gè)環(huán)形延伸臂相互沿反向延伸，并包括環(huán)形端部。兩個(gè)第一焊嘴中的每一個(gè)分別與定子的兩個(gè)環(huán)形延伸臂的每一個(gè)環(huán)形端部相連。類似的，轉(zhuǎn)子上可以提供兩個(gè)第二焊嘴和兩個(gè)環(huán)形延伸臂。轉(zhuǎn)子的這兩個(gè)環(huán)形延伸臂相互沿反向延伸，并包括環(huán)形端部。兩個(gè)第二焊嘴中的每一個(gè)分別與轉(zhuǎn)子的兩個(gè)環(huán)形延伸臂的每一個(gè)環(huán)形端部相連。
定子的兩個(gè)環(huán)形延伸臂的長(zhǎng)度可以互不相同，轉(zhuǎn)子的兩個(gè)環(huán)形延伸臂的長(zhǎng)度也可以互不相同。
兩個(gè)第一焊嘴的結(jié)構(gòu)可以互不相同，兩個(gè)第二焊嘴的結(jié)構(gòu)也可以互不相同。
在上述焊槍中，由于焊嘴繞促動(dòng)器的軸線沿圓周方向移動(dòng)，所以焊嘴能夠根據(jù)工件的形狀在不導(dǎo)致與工件干涉的情況下打開(kāi)和關(guān)閉。這就減小了對(duì)焊嘴的移動(dòng)量和焊嘴的結(jié)構(gòu)及尺寸的限制。
在焊嘴的旋轉(zhuǎn)角度可調(diào)整的情況下，焊槍的打開(kāi)和關(guān)閉形式既可以是傳統(tǒng)的X型焊槍形式，即定子的焊嘴和轉(zhuǎn)子的焊嘴都相對(duì)于工件移動(dòng)，也可以是傳統(tǒng)的C型焊槍形式，即可以是定子的焊嘴、也可以是轉(zhuǎn)子的焊嘴相對(duì)于工件移動(dòng)。這些結(jié)構(gòu)都可以使焊槍打開(kāi)和關(guān)閉的自由度明顯增大。
在采用電開(kāi)關(guān)的情況下，由于焊接電流只在焊嘴夾住工件的時(shí)候接通，所以工作的安全性很高。
在采用兩個(gè)第一焊嘴和兩個(gè)第二焊嘴的情況下，焊嘴的壽命可增大到在僅采用一個(gè)第一焊嘴和僅采用一個(gè)第二焊嘴時(shí)的兩倍。另外，在一個(gè)機(jī)器人位置上可以在兩點(diǎn)進(jìn)行焊接。結(jié)果是，焊接位置的自由度增加了、焊接效率提高了，并且縮短了工作時(shí)間周期。
在定子或轉(zhuǎn)子的兩個(gè)環(huán)形延伸臂的長(zhǎng)度互不相同的情況下，以及在兩個(gè)第一或第二焊嘴的結(jié)構(gòu)互不相同的情況下，一個(gè)焊槍可以進(jìn)行不同種類的焊接。結(jié)果是，焊接效率提高了，并且縮短了工作時(shí)間周期。
本發(fā)明上述以及其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將從下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明最佳實(shí)施例的詳細(xì)描述中變得更為清楚和更容易理解。
圖1是依據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例所述的焊槍剖視圖，其中每一個(gè)轉(zhuǎn)子和定子都具有兩個(gè)環(huán)形延伸臂；圖2是圖1所示焊槍的后視圖；圖3是圖1所示焊槍的側(cè)視圖；圖4是圖1所示焊槍的前視圖；圖5是與焊接機(jī)器人相連的焊槍的斜視圖；圖6是一系列根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例所述的焊槍的前視圖和側(cè)視圖，其中每一個(gè)轉(zhuǎn)子和定子都具有一個(gè)環(huán)形延伸臂，這些圖表示了焊槍的完全關(guān)閉狀態(tài)、半開(kāi)狀態(tài)和完全打開(kāi)狀態(tài)；圖7是在可以達(dá)到等同功能的情況下、圖6所示焊槍的前視圖，它表示了焊槍臂的運(yùn)動(dòng)方式；圖8是在僅移動(dòng)一個(gè)臂而使焊槍打開(kāi)和關(guān)閉的情況下、圖6所示焊槍的前視圖，它表示了焊槍臂的運(yùn)動(dòng)方式；圖9是在移動(dòng)兩個(gè)臂而使焊槍打開(kāi)和關(guān)閉的情況下、圖6所示焊槍的前視圖，它表示了焊槍臂的運(yùn)動(dòng)方式；圖10是依據(jù)本發(fā)明第二和第三實(shí)施例所述的焊槍前端部的斜視圖；圖11是圖10所示焊槍的前視圖；圖12是用于操作本發(fā)明第一、第二和第三實(shí)施例中的任一種焊槍的流程圖；圖13是依據(jù)本發(fā)明任一實(shí)施例所述的、正在點(diǎn)焊工件的焊槍的側(cè)視圖；圖14是正在點(diǎn)焊工件的傳統(tǒng)X型焊槍的側(cè)視圖15是正在點(diǎn)焊工件的傳統(tǒng)C型焊槍的側(cè)視圖；圖16是傳統(tǒng)X型焊槍的示意側(cè)視圖圖15是傳統(tǒng)C型焊槍的示意側(cè)視圖。
圖1-9表示了依據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例所述的焊槍，圖12和13表示了依據(jù)本發(fā)明第二和第三實(shí)施例所述的焊槍。圖12可用于本發(fā)明任一實(shí)施例。在本發(fā)明的所有實(shí)施例中，與本發(fā)明所有實(shí)施例都相同或相似的部件均以相同的序號(hào)表示。
首先，可示例性地參照?qǐng)D1-9和圖13對(duì)與本發(fā)明所有實(shí)施例都相同或相似的部件加以說(shuō)明。
如圖1-4和圖6所示，本發(fā)明的焊接設(shè)備包括一個(gè)焊槍11和一個(gè)支持焊槍11的焊接機(jī)器人12(例如一個(gè)六軸機(jī)器人)。
焊槍11包括一個(gè)旋轉(zhuǎn)式促動(dòng)器13(例如一個(gè)馬達(dá))和一個(gè)焊嘴14。促動(dòng)器13具有一軸線15。促動(dòng)器13包括一個(gè)與促動(dòng)器的軸線15共軸的定子16和一個(gè)可相對(duì)于定子16繞軸線15轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子17。焊嘴14與定子16和轉(zhuǎn)子17相連。更確切地說(shuō)，至少有一個(gè)第一焊嘴14與定子16相連，至少有一個(gè)第二焊嘴14與轉(zhuǎn)子17相連。該第一焊嘴和第二焊嘴位于同一圓周上，而所述圓周的中心位于促動(dòng)器的軸線15上。由于轉(zhuǎn)子17可以相對(duì)于定子16轉(zhuǎn)動(dòng)，所以第二焊嘴可以在所述圓周上轉(zhuǎn)動(dòng)以朝著第一焊嘴移動(dòng)或沿相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)而遠(yuǎn)離第一焊嘴。
焊接機(jī)器人12是一個(gè)六軸機(jī)器人，更具體地說(shuō)是一個(gè)六關(guān)節(jié)機(jī)器人。焊接機(jī)器人12具有一個(gè)有軸線的腕關(guān)節(jié)，它可繞該腕關(guān)節(jié)的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖6所示，定子16與機(jī)器人12的腕關(guān)節(jié)這樣連接，即促動(dòng)器13的軸線15與機(jī)器人腕關(guān)節(jié)的軸線重合。結(jié)果是，定子16可由機(jī)器人12帶動(dòng)繞促動(dòng)器的軸線15轉(zhuǎn)動(dòng)。由于轉(zhuǎn)子17可相對(duì)于定子16轉(zhuǎn)動(dòng)，所以定子16和轉(zhuǎn)子17都繞促動(dòng)器的軸線15轉(zhuǎn)動(dòng)。結(jié)果是，轉(zhuǎn)子17的焊嘴14和定子16的焊嘴14之一能夠在公共圓周上運(yùn)動(dòng)以朝著另一焊嘴移動(dòng)或沿相反方向運(yùn)動(dòng)而遠(yuǎn)離另一焊嘴。
圖1-4表示了焊槍的結(jié)構(gòu)。焊槍11的旋轉(zhuǎn)式促動(dòng)器13可以是氣動(dòng)式或電動(dòng)式的，這兩者中的任一種都是市售產(chǎn)品。在采用電動(dòng)促動(dòng)器的情況下，任一種AC伺服電機(jī)和減速器和直接驅(qū)動(dòng)式(DD)伺服電機(jī)均可以使用。由于DD式伺服電機(jī)不需要齒輪和減速器，所以由磨損產(chǎn)生的控制系統(tǒng)上的噪音很小并且?guī)缀醪恍杈S護(hù)。在圖示實(shí)施例中，采用了DD式伺服電機(jī)。
在圖1-4中，轉(zhuǎn)子17可轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐在位于促動(dòng)器中部的定子16的一部分上。轉(zhuǎn)子17具有一線圈部分18。通過(guò)向線圈部分18供應(yīng)電力，轉(zhuǎn)子17可以轉(zhuǎn)動(dòng)。
定子16具有一個(gè)向前延伸的軸向延伸部分19和至少一個(gè)環(huán)形延伸臂20，該臂20在其中心位于促動(dòng)器軸線15上的圓周上延伸，并與軸向延伸部分19的前端相連。類似的，轉(zhuǎn)子17具有一個(gè)向前延伸的軸向延伸部分21和至少一個(gè)環(huán)形延伸臂22，該臂22在其中心位于促動(dòng)器軸線15上的圓周上延伸，并與軸向延伸部分21的前端相連。臂20和臂22在其中心位于促動(dòng)器軸線15上的公共圓周上延伸。軸向延伸部分19和軸向延伸部分21可以構(gòu)造成能保證其強(qiáng)度和剛性的任一長(zhǎng)度。通過(guò)采用長(zhǎng)的軸向延伸部分，就可以在遠(yuǎn)離工件開(kāi)口的位置上進(jìn)行焊接。
第一焊嘴14與定子16的環(huán)形延伸臂20的環(huán)形端部相連，第二焊嘴14與轉(zhuǎn)子17的環(huán)形延伸臂22的環(huán)形端部相連。定子16的焊嘴和轉(zhuǎn)子17的焊嘴之一能夠在其中心位于軸線15上的圓周上運(yùn)動(dòng)以靠近或遠(yuǎn)離另一焊嘴。
圖6和圖9表示了一個(gè)臂20在圓周方向從定子16的軸向延伸部分19的前端延伸和一個(gè)臂22在圓周方向從轉(zhuǎn)子17的軸向延伸部分21的前端延伸的情況。但也可采用一對(duì)臂20和一對(duì)臂22。
更具體地說(shuō)，在圖1-5中，在定子16上安裝有兩個(gè)第一焊嘴14和兩個(gè)環(huán)形延伸臂20。所述兩個(gè)臂20沿相反的方向延伸，并且每個(gè)焊嘴14分別與臂20的每一端相連。類似的，在轉(zhuǎn)子17上安裝有兩個(gè)第二焊嘴14和兩個(gè)環(huán)形延伸臂22。所述兩個(gè)臂22沿相反的方向延伸，并且每個(gè)焊嘴14分別與臂22的每一端相連。
轉(zhuǎn)子17的旋轉(zhuǎn)角度受到控制并可以調(diào)整。通過(guò)將安裝在促動(dòng)器13上的編碼器(未表示)的輸出信號(hào)傳送給機(jī)器人控制器，并通過(guò)根據(jù)從機(jī)器人控制器發(fā)送的計(jì)算結(jié)果來(lái)控制促動(dòng)器13的伺服馬達(dá)，可以控制轉(zhuǎn)子17繞軸線15的旋轉(zhuǎn)角度。定子16的旋轉(zhuǎn)角度也是受控的并可以調(diào)整。通過(guò)用機(jī)器人控制器來(lái)控制機(jī)器人的第六軸，可以控制定子16繞軸線15的旋轉(zhuǎn)角度。
由于定子16和轉(zhuǎn)子17的旋轉(zhuǎn)角度均受到控制，所以可以從多種預(yù)定模式中選擇焊嘴的打開(kāi)和關(guān)閉模式。更具體地說(shuō)，圖7表示了一種其中轉(zhuǎn)子17具有等同功能的情況，使得即使焊嘴14與工件的接觸位置變化了，焊槍仍能適應(yīng)這種變化。結(jié)果是不需要再提供特定的等同方式。另外，圖8表示了一種情況，其中定子16首先與工件接觸并停止在接觸位置，然后轉(zhuǎn)子17轉(zhuǎn)動(dòng)以?shī)A持工件。這種模式對(duì)應(yīng)于傳統(tǒng)C型焊槍的打開(kāi)和關(guān)閉模式。另外，圖9也表示了一種情況，其中通過(guò)將定子16和轉(zhuǎn)子17驅(qū)動(dòng)大致相同的量，使兩定子16和轉(zhuǎn)子17都旋轉(zhuǎn)以?shī)A持工件。該模式對(duì)應(yīng)于傳統(tǒng)X型焊槍的打開(kāi)和關(guān)閉模式。根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)，可以從這些模式中選擇打開(kāi)和關(guān)閉模式。
當(dāng)工件夾持在定子16的焊嘴與轉(zhuǎn)子17的焊嘴之間后，焊嘴中通以電流以進(jìn)行焊接。在圖1-4中，焊接電流通過(guò)連接器27傳送給變壓器24，并通過(guò)電路25和26從變壓器24的正極和負(fù)極傳送給定子16的焊嘴14和轉(zhuǎn)子17的焊嘴。定子16包括一個(gè)支架28，變壓器24由該支架28支撐。焊槍在支架28處由機(jī)器人12支持。
在通向焊嘴14的焊接電流電路中，有一個(gè)電開(kāi)關(guān)(或端子)23，它根據(jù)轉(zhuǎn)子17相對(duì)于定子16的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)情況閉合或斷開(kāi)。電開(kāi)關(guān)23閉合或斷開(kāi)的角度由下述情況決定，當(dāng)轉(zhuǎn)子17的焊嘴和定子16的焊嘴相互接近并且?guī)缀鯅A持工件時(shí)，電開(kāi)關(guān)23閉合，當(dāng)轉(zhuǎn)子17的焊嘴和定子16的焊嘴相互遠(yuǎn)離時(shí)，電開(kāi)關(guān)23斷開(kāi)。因此，電開(kāi)關(guān)23僅在焊嘴14夾持工件時(shí)向焊嘴提供電流。
現(xiàn)在將參照?qǐng)D12對(duì)帶有焊槍的焊接設(shè)備的操作加以說(shuō)明。圖12的控制程序已安裝在機(jī)器人控制器(它是一臺(tái)計(jì)算機(jī)并控制機(jī)器人運(yùn)作)中。當(dāng)開(kāi)始進(jìn)行點(diǎn)焊時(shí)，執(zhí)行該控制程序。
在圖12中，在步驟101處選擇焊槍11的打開(kāi)和關(guān)閉模式。更具體地說(shuō)，從X型焊槍的打開(kāi)和關(guān)閉模式(其中定子16的焊嘴和轉(zhuǎn)子17的焊嘴都朝著或遠(yuǎn)離工件移動(dòng))以及C型焊槍的打開(kāi)和關(guān)閉模式(其中定子16的焊嘴和轉(zhuǎn)子17的焊嘴之一與工件接觸，而定子16的焊嘴和轉(zhuǎn)子17的焊嘴之中的另一個(gè)朝著工件移動(dòng)以?shī)A持工件)中選擇焊槍11的打開(kāi)和關(guān)閉模式。當(dāng)選擇X型焊槍模式后，該程序執(zhí)行步驟102，而當(dāng)選擇C型焊槍模式后，該程序執(zhí)行步驟106。
在步驟102中輸入線的數(shù)據(jù)，兩焊嘴14之間的中點(diǎn)應(yīng)該沿所述線移動(dòng)(連接焊點(diǎn)的線)。在步驟103中，根據(jù)所述數(shù)據(jù)計(jì)算焊槍11的軌跡，所述軌跡用于從一個(gè)焊點(diǎn)到連續(xù)的焊點(diǎn)處盡可能短地移動(dòng)焊槍11而且不會(huì)導(dǎo)致與工件干涉。在步驟104中，計(jì)算結(jié)果傳送給機(jī)器人12的六個(gè)關(guān)節(jié)的促動(dòng)器，在步驟105中，操作機(jī)器人12以從一個(gè)焊點(diǎn)到連續(xù)的焊點(diǎn)處驅(qū)動(dòng)焊槍11并控制焊槍11的姿態(tài)。
在步驟106中，確定臂20和22中的哪一個(gè)應(yīng)選擇成為打開(kāi)和關(guān)閉臂。在步驟107中，計(jì)算用于向連續(xù)焊點(diǎn)盡可能短地移動(dòng)定子16的焊嘴14而不會(huì)導(dǎo)致與工件干涉的軌跡，在步驟108中，計(jì)算結(jié)果傳送給機(jī)器人12的每一軸線促動(dòng)器。接著，在步驟109中，操作機(jī)器人12使焊槍11向連續(xù)焊點(diǎn)移動(dòng)。
當(dāng)焊槍11移動(dòng)到連續(xù)焊點(diǎn)后，該程序執(zhí)行步驟110，其中從數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取并輸入在焊點(diǎn)處焊槍的預(yù)定壓力。接著，在步驟111中，向馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器指示開(kāi)始施壓。在步驟112處，馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)促動(dòng)器(伺服馬達(dá))13，這樣焊點(diǎn)受壓。在步驟113中，確定壓力是否基本上等于在步驟110輸入的目標(biāo)壓力，如果不相等，則程序返回至步驟112，使馬達(dá)的電流受到控制，以使壓力變得基本上等于目標(biāo)壓力。
如果壓力處于目標(biāo)壓力下，則程序執(zhí)行步驟114，發(fā)出在焊嘴14之間傳導(dǎo)焊接電流的指令。在該步驟中，電開(kāi)關(guān)23處于“開(kāi)”的狀態(tài)，即傳導(dǎo)電流的狀態(tài)。在步驟115中，在步驟114發(fā)出傳導(dǎo)焊接電流的狀態(tài)下，計(jì)時(shí)器打開(kāi)，這樣在進(jìn)行焊接時(shí)，電流在一個(gè)預(yù)定的時(shí)間段內(nèi)傳導(dǎo)。在計(jì)時(shí)器確定了預(yù)定的時(shí)間段后，計(jì)時(shí)器關(guān)閉且完成了在焊點(diǎn)處的焊接。
當(dāng)程序執(zhí)行步驟117時(shí)，在該步驟中輸入了焊嘴14之間中點(diǎn)的軌跡(連接焊點(diǎn)的線)。接著，在步驟118中，計(jì)算用于使焊槍11盡可能少地遠(yuǎn)離焊點(diǎn)并不會(huì)導(dǎo)致與工件干涉的軌跡，在步驟119中，計(jì)算結(jié)果傳送給機(jī)器人12的每一個(gè)軸線促動(dòng)器。接著，在步驟120中操作機(jī)器人12以使焊槍11遠(yuǎn)離焊點(diǎn)。
當(dāng)程序執(zhí)行步驟121時(shí)，在該步驟中確定了臂20和22哪一個(gè)應(yīng)選擇成為打開(kāi)和關(guān)閉臂。在步驟122中，計(jì)算用于使定子16的焊嘴14盡可能少地遠(yuǎn)離焊點(diǎn)而不會(huì)導(dǎo)致與工件干涉的軌跡，在步驟123中，計(jì)算結(jié)果傳送給機(jī)器人12的每一軸線促動(dòng)器。接著，在步驟124中，操作機(jī)器人12以使焊槍11遠(yuǎn)離焊點(diǎn)。
接著，程序執(zhí)行步驟125，并且上述步驟重復(fù)進(jìn)行以進(jìn)行連續(xù)的焊點(diǎn)焊接。
現(xiàn)在將對(duì)上述共同部件的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)加以說(shuō)明。
由于焊槍11的促動(dòng)器13是一個(gè)旋轉(zhuǎn)促動(dòng)器，它使一個(gè)或多個(gè)焊嘴14在焊槍11的圓周方向上轉(zhuǎn)動(dòng)，而不同于傳統(tǒng)焊槍的線性促動(dòng)器使一個(gè)或多個(gè)焊嘴14在一條直線上移動(dòng)，所以轉(zhuǎn)子的焊嘴14和定子的焊嘴14在一個(gè)公共圓上相互打開(kāi)和關(guān)閉。結(jié)果是，根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)，焊嘴可以打開(kāi)和關(guān)閉而不引起與工件的干涉，并且對(duì)一個(gè)或多個(gè)焊嘴14的移動(dòng)量和焊槍11的結(jié)構(gòu)和尺寸的限制減少了。
從圖6(依據(jù)本發(fā)明的焊槍)與圖16(傳統(tǒng)的X型焊槍)和圖17(傳統(tǒng)的C型焊槍)的比較中容易看出，在焊槍處于打開(kāi)狀態(tài)下，本發(fā)明轉(zhuǎn)子的焊嘴14和定子的焊嘴14之間的距離X1、焊嘴14和焊槍體之間的軸向距離X4均可以設(shè)計(jì)成大于傳統(tǒng)焊槍的這些距離，并且本發(fā)明焊槍的設(shè)計(jì)自由度大于傳統(tǒng)的焊槍。更具體地說(shuō)，在焊嘴14之間的距離X1能夠改變并控制在圖6中部所示的、等于焊嘴的移動(dòng)圓周直徑的最大距離X2之內(nèi)。在不增加促動(dòng)器13的負(fù)載的情況下，距離X4可以是保證軸向延伸部分19和21的強(qiáng)度和剛性的任一長(zhǎng)度。選擇本發(fā)明焊槍11的參數(shù)的自由度更大了。
更具體地說(shuō)，圖13表示了依據(jù)本發(fā)明的焊槍11正在位于凹槽工件50內(nèi)并且遠(yuǎn)離凹槽開(kāi)口的位置上進(jìn)行點(diǎn)焊的狀態(tài)。從圖13中很容易理解，通過(guò)在焊槍11的軸向方向上伸長(zhǎng)定子16的軸向延伸部分19和轉(zhuǎn)子17的軸向延伸部分21，可以避免焊槍11與工件50的干涉。由于焊嘴14在轉(zhuǎn)動(dòng)方向上受驅(qū)動(dòng)而夾持或釋放工件50，所以即使工件的一部分延伸到高于或低于并且鄰近點(diǎn)焊部分，定子16的軸向延伸部分19和轉(zhuǎn)子17的軸向延伸部分21也不會(huì)與工件部分干涉。
相反，圖14表示了傳統(tǒng)的X型焊槍正在位于凹槽工件50內(nèi)并且遠(yuǎn)離凹槽開(kāi)口的位置上進(jìn)行點(diǎn)焊的狀態(tài)。從圖14可以看出，臂3與工件發(fā)生干涉且焊嘴4和5不能插入點(diǎn)焊部分。另外，圖15表示了傳統(tǒng)的C型焊槍正在位于凹槽工件50內(nèi)并且遠(yuǎn)離凹槽開(kāi)口的位置上進(jìn)行點(diǎn)焊的狀態(tài)。從圖15可以看出，即使焊嘴8和9插入到點(diǎn)焊位置，當(dāng)操作促動(dòng)器10而打開(kāi)焊槍時(shí)，C型支架與工件發(fā)生干涉，使得焊槍無(wú)法打開(kāi)。因此，根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)焊槍相比，本發(fā)明焊槍11的操縱和構(gòu)形自由度更大了。
另外，如果多個(gè)工件的結(jié)構(gòu)相互不同，通過(guò)選擇參數(shù)X1、X2、X3和X4的尺寸，可用一種焊槍處理具有不同結(jié)構(gòu)的工件，并且?jiàn)A持工具的種類減少了。例如，在本發(fā)明中，在點(diǎn)焊汽車主體的生產(chǎn)線中，僅需要三種或四種焊槍，而約需要十二種X型或C型的傳統(tǒng)焊槍。結(jié)果是，空閑焊槍的數(shù)目減少了。另外，由于焊槍的種類幾乎不受限制，所以由機(jī)器人所帶來(lái)的問(wèn)題和在特定產(chǎn)品中的變化所產(chǎn)生的問(wèn)題將很容易處理，這就保證了生產(chǎn)的靈活性。
另外，通過(guò)選擇直接驅(qū)動(dòng)式電動(dòng)伺服馬達(dá)(不帶有齒輪和減速器的馬達(dá))作為旋轉(zhuǎn)促動(dòng)器13，當(dāng)發(fā)生問(wèn)題時(shí)，可以在問(wèn)題發(fā)生的那一位置停止促動(dòng)器。另外，用于打開(kāi)和關(guān)閉焊嘴的驅(qū)動(dòng)裝置不需帶有減速器和齒輪。
通過(guò)在問(wèn)題發(fā)生的那一位置停止促動(dòng)器，工作的安全性增加了。
通過(guò)從焊嘴用的驅(qū)動(dòng)裝置中去掉減速器和齒輪，由磨損產(chǎn)生的無(wú)效運(yùn)動(dòng)不再發(fā)生，且由無(wú)效運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的控制系統(tǒng)的噪音也降低了。另外，由于去掉了減速器和齒輪，焊槍的結(jié)構(gòu)變得簡(jiǎn)單和緊湊，這樣可以有效地防止焊槍與工件發(fā)生干涉。因?yàn)闇p小了噪音，所以對(duì)焊嘴的調(diào)整量和系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)的監(jiān)測(cè)更容易進(jìn)行，檢測(cè)負(fù)載的可靠性也更高。
相反，在X型焊槍中，在采用氣缸式促動(dòng)器的情況下，由于是兩位置的工作方式，所以緊急停止非常困難。在C型焊槍中，需要提供用于將伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)改變?yōu)榫€性運(yùn)動(dòng)的滾珠絲杠和減速器。這些元件的磨損將使控制系統(tǒng)產(chǎn)生噪音，并且伴隨這些元件產(chǎn)生的問(wèn)題是增加了焊槍的重量和尺寸。
在下述情況下，即定子16具有兩個(gè)反向延伸的環(huán)形延伸臂20，而轉(zhuǎn)子17具有兩個(gè)反向延伸的環(huán)形延伸臂22的情況下，通過(guò)將焊槍置于某一位置上并通過(guò)在那一位置上沿正向和反向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子17(或旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子17和定子16)，可以在兩個(gè)位置上進(jìn)行點(diǎn)焊。由于在傳統(tǒng)的焊槍中只能在焊槍的一個(gè)位置上進(jìn)行點(diǎn)焊，所以使用本發(fā)明焊槍進(jìn)行點(diǎn)焊所需的時(shí)間周期大約縮短為使用傳統(tǒng)焊槍進(jìn)行點(diǎn)焊所需的時(shí)間周期的一半。特別是，在焊接位于一個(gè)角的相對(duì)兩側(cè)的焊點(diǎn)時(shí)，在傳統(tǒng)的點(diǎn)焊過(guò)程中，需要移動(dòng)焊槍并改變焊槍的姿態(tài)，這就需要控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)并需要更多的時(shí)間將焊槍從一個(gè)焊點(diǎn)移動(dòng)到另一個(gè)焊點(diǎn)。但是，在本發(fā)明中，通過(guò)將焊槍置于兩個(gè)焊點(diǎn)的中點(diǎn)并沿正向和反向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子17(或旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子17和定子16)，可以在兩個(gè)點(diǎn)焊位置很容易地進(jìn)行點(diǎn)焊。結(jié)果是，焊接所需的時(shí)間周期大大縮短了。
另外，通過(guò)將焊嘴安裝在臂的相對(duì)端，焊嘴的壽命增大了大約兩倍。
另外，由于電開(kāi)關(guān)23僅在焊嘴14夾持工件時(shí)接通，所以當(dāng)手處于焊嘴14之間時(shí)，電開(kāi)關(guān)23處于“關(guān)斷”狀態(tài)。結(jié)果是，工作的安全性維持在較高水平。
現(xiàn)在對(duì)本發(fā)明的每一實(shí)施例特有的部件加以說(shuō)明。
本發(fā)明的第一實(shí)施例包括圖1-5所示的第一種情況和圖6-9所示的第二種情況，在第一種情況中，環(huán)形延伸臂20和22從軸向延伸部分19和21的前端沿相反方向延伸，在第二種情況中，環(huán)形延伸臂20和22從軸向延伸部分19和21的前端僅沿一個(gè)方向延伸。在第一種情況中，從軸向延伸部分19的前端沿相反方向延伸的臂20部分的長(zhǎng)度相互相等，并且與臂20的相對(duì)端部相連的焊嘴的結(jié)構(gòu)相同。類似的，在第二種情況下，從軸向延伸部分21的前端沿相反方向延伸的臂22部分的長(zhǎng)度相互相等，并且與臂22的相對(duì)端部相連的焊嘴的結(jié)構(gòu)相同。
通過(guò)將臂的左右部分制成相互對(duì)稱的形式，焊槍在結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化。結(jié)果是，即使臂20和22以及焊嘴14損壞或磨損了，那些損壞或磨損的臂或焊嘴也能被另一個(gè)具有同樣結(jié)構(gòu)的臂或焊嘴替換。
在圖10和圖11所示的本發(fā)明第二實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子17包括兩個(gè)從軸向延伸部分21的前端沿相反方向延伸的環(huán)形延伸臂22，兩個(gè)環(huán)形延伸臂22的長(zhǎng)度互不相同。類似的，定子16包括兩個(gè)從軸向延伸部分19的前端沿相反方向延伸的環(huán)形延伸臂20，兩個(gè)環(huán)形延伸臂20的長(zhǎng)度互不相同。
根據(jù)兩個(gè)臂20的不同長(zhǎng)度和兩個(gè)臂22的不同長(zhǎng)度，可以單獨(dú)用一個(gè)焊槍在一個(gè)點(diǎn)焊位置進(jìn)行兩種類型的點(diǎn)焊。結(jié)果是，可以減少進(jìn)行點(diǎn)焊所需的焊槍種類。
在圖10和圖11的另一部分所示的本發(fā)明第三實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子17包括兩個(gè)從軸向延伸部分21的前端沿相反方向延伸的環(huán)形延伸臂22。焊嘴14與兩個(gè)環(huán)形延伸臂22相連。連接在兩個(gè)環(huán)形延伸臂22上的焊嘴14的結(jié)構(gòu)互不相同。類似的，定子16包括兩個(gè)從軸向延伸部分19的前端沿相反方向延伸的環(huán)形延伸臂20。焊嘴14與兩個(gè)環(huán)形延伸臂20相連。連接在兩個(gè)環(huán)形延伸臂20上的焊嘴14的結(jié)構(gòu)互不相同。
根據(jù)連接到兩個(gè)臂20上的焊嘴14的不同結(jié)構(gòu)和連接到兩個(gè)臂22上的焊嘴14的不同結(jié)構(gòu)，可以單獨(dú)用一個(gè)焊槍在一個(gè)點(diǎn)焊位置進(jìn)行兩種類型的點(diǎn)焊。結(jié)果是，可以減少進(jìn)行點(diǎn)焊所需的焊槍種類。
如圖10和圖11所示，可以將焊嘴14的不同結(jié)構(gòu)和環(huán)形延伸臂20和22的不同長(zhǎng)度結(jié)合起來(lái)。
盡管參照特定實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，實(shí)際上在不脫離本發(fā)明新的精神和優(yōu)點(diǎn)的情況下，可以對(duì)上述特定實(shí)施例進(jìn)行多種變形和替換。因此，應(yīng)該懂得這些變化和替換均包括在本發(fā)明所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種焊槍，包括一個(gè)具有一軸線的促動(dòng)器，所述促動(dòng)器包括一個(gè)定子和一個(gè)相對(duì)于所述定子繞所述促動(dòng)器軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子；和至少一個(gè)由所述定子支撐的第一焊嘴和至少一個(gè)由所述轉(zhuǎn)子支撐的第二焊嘴，所述第一焊嘴和所述第二焊嘴設(shè)置在一個(gè)公共圓上，該圓的中心位于所述促動(dòng)器的軸線上。
2.如權(quán)利要求1所述的焊槍，其特征在于，所述焊槍與一個(gè)機(jī)器人相連，以使所述定子由機(jī)器人驅(qū)動(dòng)而繞所述促動(dòng)器的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。
3.如權(quán)利要求1所述的焊槍，其特征在于，所述定子和轉(zhuǎn)子繞所述促動(dòng)器軸線的旋轉(zhuǎn)角度均可以調(diào)整。
4.如權(quán)利要求1所述的焊槍，還包括焊接用電路，所述電路可通電而與第一焊嘴和第二焊嘴相連，所述電路包括一個(gè)電開(kāi)關(guān)，它可以根據(jù)所述轉(zhuǎn)子相對(duì)于所述定子的旋轉(zhuǎn)情況接通或斷開(kāi)。
5.如權(quán)利要求1所述的焊槍，其特征在于，所述定子包括至少一個(gè)具有環(huán)形端部的環(huán)形延伸臂，所述至少一個(gè)第一焊嘴分別與所述定子上至少一個(gè)所述環(huán)形延伸臂的環(huán)形端部相連，所述轉(zhuǎn)子包括至少一個(gè)具有一個(gè)環(huán)形端部的環(huán)形延伸臂，所述至少一個(gè)第二焊嘴分別與所述轉(zhuǎn)子上至少一個(gè)所述環(huán)形延伸臂的環(huán)形端部相連。
6.如權(quán)利要求5所述的焊槍，其特征在于，所述定子上提供有所述兩個(gè)第一焊嘴和兩個(gè)環(huán)形延伸臂，所述定子的所述兩個(gè)環(huán)形延伸臂相互沿反向延伸并包括環(huán)形端部，所述兩個(gè)第一焊嘴中的每一個(gè)分別與所述定子的兩個(gè)環(huán)形延伸臂的所述每一個(gè)環(huán)形端部相連，所述轉(zhuǎn)子上提供有所述兩個(gè)第二焊嘴和兩個(gè)環(huán)形延伸臂，所述轉(zhuǎn)子的所述兩個(gè)環(huán)形延伸臂相互沿反向延伸并包括環(huán)形端部，所述兩個(gè)第二焊嘴中的每一個(gè)分別與所述轉(zhuǎn)子的兩個(gè)環(huán)形延伸臂的所述每一個(gè)環(huán)形端部相連。
7.如權(quán)利要求6所述的焊槍，其特征在于，所述定子的兩個(gè)環(huán)形延伸臂的長(zhǎng)度互不相同，所述轉(zhuǎn)子的兩個(gè)環(huán)形延伸臂的長(zhǎng)度也互不相同。
8.如權(quán)利要求6所述的焊槍，其特征在于，所述兩個(gè)第一焊嘴的結(jié)構(gòu)互不相同，所述兩個(gè)第二焊嘴的結(jié)構(gòu)也互不相同。
全文摘要
一種焊槍,包括一個(gè)促動(dòng)器和多個(gè)焊嘴。促動(dòng)器包括一個(gè)與焊接機(jī)器人相連的定子和一個(gè)相對(duì)于定子繞促動(dòng)器軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子。定子包括一個(gè)軸向延伸部分和至少一個(gè)環(huán)形延伸臂。轉(zhuǎn)子包括一個(gè)軸向延伸部分和至少一個(gè)環(huán)形延伸臂。焊嘴與定子的環(huán)形延伸臂的一端以及轉(zhuǎn)子的環(huán)形延伸臂的一端相連。定子的軸向延伸部分和轉(zhuǎn)子的軸向延伸部分的長(zhǎng)度可以是保證強(qiáng)度和剛性條件下的任一長(zhǎng)度。
文檔編號(hào)B23K11/30GK1182002SQ9712275
公開(kāi)日1998年5月20日 申請(qǐng)日期1997年10月27日 優(yōu)先權(quán)日1996年10月28日
發(fā)明者吹田和嗣, 鈴木清司, 坂本好隆 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社