ВРАЩАЮЩИЙСЯ ДАТЧИК ДУГИ Российский патент 2021 года по МПК B23K9/127 B23K9/32 

Область техники, к которой относится изобретение

[01] Варианты осуществления настоящего изобретения относятся к области автоматической сварки и, в частности, к вращающемуся датчику дуги.

Уровень техники

[02] Технология автоматической сварки с использованием сварочных датчиков для отслеживания сварного шва является одним из ключевых элементов автоматизации сварки. Сварочные датчики можно разделить на два основных типа по режиму измерения: дополнительный датчик и датчик дуги, причем датчик дуги обладает уникальными преимуществами и представляет собой одну из наиболее активных технологий отслеживания из тех, которые сейчас находятся в процессе разработки. Датчики дуги подразделяются на следующие основные типы: параллельный датчик дуги с двумя проводниками, качающийся сканирующий датчик дуги и вращающийся датчик дуги, и т. п. Параллельный датчик дуги с двумя проводниками характеризуется определенными сложностями реализации из-за своей сложной конструкции и последовательности выполнения производственного процесса, и его применение во многом ограничено. Для качающегося сканирующего датчика дуги на его свойства отслеживания оказывает некоторое отрицательное влияние то, что частота качания робота обычно ниже 10 Гц, и функцию отслеживания невозможно реализовать при скоростной сварке и сварке большой дугой.

[03] Существующий вращающийся сканирующий датчик дуги в основном работает таким образом, что двигатель приводит в движение сварочный пистолет для выполнения конического движения, и эффект отслеживания хороший; однако конструкция сложная, объем большой, вибрации значительные и регулировка неудобна, поэтому его практическое применение ограничено. Существующее решение состоит в том, чтобы приводить в коническое движение проводящий стержень сканирующего датчика дуги. Хотя доступность хорошая, но требуется, чтобы сварочный пистолет был встроен в датчик дуги, что создает проблемы из-за неудобства в отношении технического обслуживания и замены сварочного пистолета.

Сущность изобретения

[04] В связи с этим в вариантах осуществления настоящего изобретения предложен вращающийся датчик дуги, позволяющий решить проблему неудобства технического обслуживания и замены сварочного пистолета, вызванную тем, что сварочный пистолет встроен в датчик дуги согласно традиционной технологии.

[05] Для достижения вышеуказанной цели в вариантах осуществления настоящей заявки предоставлены следующие технические решения.

[06] Вращающийся датчик дуги, содержащий двигатель, соединительный шток для приведения в движение сварочного пистолета для выполнения кругового движения, узел скольжения для поддержания веса соединительного штока и поддержания беспрепятственного движения одного конца соединительного штока, и качающийся эксцентриковый элемент для приведения в движение другого конца соединительного штока с целью выполнения кругового движения, причем центр вращающегося вала двигателя снабжен полой выемкой с возможностью связи с обоими концами двигателя, узел скольжения расположен в верхней части двигателя, а один конец соединительного штока выступает из верхней части двигателя через полую выемку и соединен с узлом скольжения. Качающийся эксцентриковый элемент содержит первый фланец и второй фланец. Первый фланец надвинут на вращающийся вал двигателя и вращается вместе с вращающимся валом. Второй фланец размещен на первом фланце, и центр круга второго фланца смещен по отношению к центру круга первого фланца. Другой конец соединительного штока проходит во второй фланец и соединен с внутренней стенкой второго фланца посредством подшипникового узла. Другой конец соединительного штока снабжен соединительным узлом для соединения со сварочным пистолетом.

[07] Вариант осуществления настоящего изобретения дополнительно отличается тем, что узел скольжения содержит два комплекта ползунков, два комплекта направляющих рельсов, первый опорный диск и второй опорный диск, причем два комплекта ползунков расположены на нижних поверхностях первого опорного диска и второго опорного диска соответственно в форме «креста», два комплекта направляющих рельсов расположены на верхних поверхностях второго диска и на верхней части двигателя соответственно в форме «креста» и взаимодействуют с двумя комплектами ползунков, первый опорный диск соединен с одним концом соединительного штока, а первый опорный диск и второй опорный диск расположены на расстоянии друг от друга в вертикальном направлении.

[08] Вариант осуществления настоящего изобретения дополнительно отличается тем, что центр круга второго опорного диска снабжен круглым отверстием, и между круглым отверстием и соединительным штоком заранее задано некоторое расстояние для обеспечения возможности беспрепятственного движения соединительного штока.

[09] Вариант осуществления настоящего изобретения дополнительно отличается тем, что ползунок снабжен C-образным отверстием, и две стороны направляющего рельса снабжены канавками, которыми могут продолжаться оба конца С-образного отверстия.

[010] Вариант осуществления настоящего изобретения дополнительно отличается тем, что второй фланец расположен на первом фланце с возможностью регулировки.

[011] Вариант осуществления настоящего изобретения дополнительно отличается тем, что поверхность первого фланца для контакта со вторым фланцем снабжена областью с канавкой, и конец второго фланца расположен в области с канавкой и может скользить в области с канавкой вдоль поверхности стенки области с канавкой.

[012] Вариант осуществления настоящего изобретения дополнительно отличается тем, что область с канавкой снабжена круглым отверстием с резьбой для фиксации второго фланца во взаимодействии с болтом, и конец второго фланца снабжен отверстием в узкой части, соответствующим круглому отверстию с резьбой.

[013] Вариант осуществления настоящего изобретения дополнительно отличается тем, что на поверхности первого фланца для контакта со вторым фланцем дополнительно расположена градуированная шкала эксцентриситета, и конец второго фланца снабжен разметочными линиями для указания текущего эксцентриситета.

[014] Вариант осуществления настоящего изобретения дополнительно отличается тем, что подшипниковый узел содержит подшипник и втулку подшипника, внутреннее кольцо подшипника надвинуто на другой конец соединительного штока, внешнее кольцо подшипника взаимодействует с внутренней стенкой втулки подшипника посредством фрикционной посадки, и внешняя стенка втулки подшипника взаимодействует с внутренней стенкой второго фланца посредством фрикционной посадки.

[015] Вариант осуществления настоящего изобретения дополнительно отличается тем, что конец вращающегося вала снабжен магнитным кольцом, причем магнитное кольцо вращается вместе с вращающимся валом, и двигатель снабжен кодовым датчиком положения для считывания данных вращения магнитного кольца.

[016] Варианты осуществления настоящего изобретения обладают следующими преимуществами.

[017] С вращающимся датчиком дуги, предлагаемым в вариантах осуществления настоящего изобретения, сварочный пистолет можно размещать с возможностью снятия вне датчика дуги на основе обеспечения точной траектории движения сварочного пистолета, тем самым реализуя эффект обеспечения удобства технического обслуживания и замены сварочного пистолета. Дополнительно, поскольку второй фланец расположен на первом фланце с возможностью регулировки, также возможно выполнять целенаправленную регулировку в соответствии с диаметром круговой траектории сварочного пистолета согласно различным требованиям сварки.

Краткое описание графических материалов

[018] Ниже кратко описаны прилагаемые графические материалы, которые должны использоваться в описании вариантов осуществления или традиционной технологии, чтобы сделать более понятными технические решения в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения или в соответствии с традиционной технологией. Понятно, что прилагаемые графические материалы в следующем описании представлены лишь для примера. Специалист в данной области техники может без каких-либо творческих усилий получить в соответствии с этими чертежами другие прилагаемые чертежи.

[019] Конструкция, пропорции, размеры и т. п., показанные в настоящем описании, используются только для объяснения содержания, раскрытого в описании, для понимания и прочтения специалистами в данной области техники, но не предполагают ограничения условий, с которыми может быть реализовано настоящее изобретение. Поэтому они не имеют практического значения в техническом смысле. Любая модификация конструкции, любые изменения пропорций или любые регулировки размера должны попадать в рамки объема, охватываемого техническим содержанием, раскрытым в настоящем изобретении, не влияя на производимые эффекты и цель, достигаемую настоящим изобретением.

[020] На фиг. 1 представлен схематический вид в поперечном сечении конструкции вращающегося датчика дуги согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;

[021] на фиг. 2 представлен схематический развернутый вид в перспективе вращающегося датчика дуги согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;

[022] на фиг. 3 представлен схематический вид в перспективе конструкции узла скольжения вращающегося датчика дуги согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения; и

[023] на фиг. 4 представлен схематический развернутый вид качающегося эксцентрикового элемента вращающегося датчика дуги согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

[024] На графических материалах:

1: двигатель; 11: вращающийся вал; 111: полая выемка; 12: магнитное кольцо; 13: кодовый датчик положения; 14: защитная крышка;

2: соединительный шток; 21: соединительный фланец; 22: зажимной элемент;

3: узел скольжения; 31: ползунок; 32: направляющий рельс; 33: первый опорный диск; 34: второй опорный диск; 341: круглое отверстие;

4: качающийся эксцентриковый элемент; 41: первый фланец; 411: область с канавкой; 412: круглое отверстие с резьбой; 42: второй фланец; 421: отверстие в узкой части;

5: подшипник; 6: втулка подшипника; 61: фиксирующее кольцо; 7: сварочный пистолет; 8: зажимное устройство.

Подробное описание варианта (вариантов) осуществления изобретения

[025] Ниже описаны на примере конкретных вариантов осуществления варианты реализации настоящего изобретения, и другие преимущества и функции настоящего изобретения могут быть лучше понятны специалистам в данной области техники из содержимого, раскрытого в настоящем описании. Понятно, что описанные варианты осуществления являются частью вариантов осуществления настоящего изобретения, а не всеми вариантами осуществления. Все другие варианты осуществления, полученные специалистом в данной области техники на основе вариантов осуществления настоящего изобретения без творческой деятельности, попадают в рамки объема правовой охраны настоящего изобретения.

[026] Термины «верхний», «нижний», «левый», «правый», «промежуточный», используемые в описании, предназначены только для упрощения описания и не предназначены для ограничения объема настоящего изобретения. Изменение или регулировка их относительного соотношения должны рассматриваться как входящие в объем настоящего изобретения без существенного изменения технического содержимого.

Первый вариант осуществления

[027] Как показано на фиг. 1–фиг. 4, вращающийся датчик дуги в соответствии с данным вариантом осуществления содержит двигатель 1, соединительный шток 2 для приведения в движение сварочного пистолета 7 с целью выполнения кругового движения, узел 3 скольжения для поддержки веса соединительного штока 2 и поддержки беспрепятственного движения одного конца соединительного штока 2 в одной и той же горизонтальной плоскости, и качающийся эксцентриковый элемент 4 для приведения в движение другого конца соединительного штока 2 с целью выполнения кругового движения. В частности, центр вращающегося вала 11 двигателя 1 снабжен полой выемкой, выполненной с возможностью связи с обоими концами двигателя 1, конец вращающегося вала 11 снабжен магнитным кольцом 12, магнитное кольцо 12 вращается вместе с вращающимся валом 11, а двигатель 1 здесь снабжен кодовым датчиком 13 положения для считывания данных вращения магнитного кольца 12 и подключен к устройству управления датчиком дуги. Узел 3 скольжения расположен в верхней части двигателя 1, и один конец соединительного штока 2 выступает из верхней части двигателя 1 через полую выемку 111 и соединен с узлом 3 скольжения. качающийся эксцентриковый элемент 4 содержит первый фланец 41 и второй фланец 42. Первый фланец 41 надвинут на вращающийся вал двигателя 1 и вращается вместе с вращающимся валом. Второй фланец 42 размещен на первом фланце 41, и центр круга второго фланца 42 смещен по отношению к центру круга первого фланца 41. Другой конец соединительного штока 2 проходит во второй фланец 42 и соединен с внутренней стенкой второго фланца 42 посредством подшипникового узла. Подшипниковый узел содержит подшипник 5 и втулку 6 подшипника, внутреннее кольцо подшипника 5 надвинуто на другой конец соединительного штока 2 без зазора между ними, внешнее кольцо подшипника 5 взаимодействует с внутренней стенкой втулки 6 подшипника посредством фрикционной посадки, внутренняя стенка втулки 6 подшипника снабжена фиксирующим кольцом 61 для ограничения положения подшипника 5, а внешняя стенка втулки 6 подшипника взаимодействует с внутренней стенкой второго фланца 42 посредством фрикционной посадки. Другой конец соединительного штока 2 снабжен соединительным узлом для соединения со сварочным пистолетом 7. Соединительный узел содержит фланец 21 и зажимной элемент 22, оба конца фланца 21 соединены соответственно с другим концом соединительного штока 2 и концом зажимного элемента 22, а сварочный пистолет 7 расположен на другом конце зажимного элемента 22.

[028] Во время автоматической сварки манипулятор робота зажимает двигатель 1 зажимным устройством 8 и приводит в движение вращающийся датчик дуги в соответствии с настоящим вариантом осуществления таким образом, что тот движется вдоль сварного шва. В это время вращающийся вал 11 двигателя 1 приводит в движение первый фланец 41 качающегося эксцентрикового элемента 4 таким образом, что тот выполняет вращательное движение. Поскольку центр круга второго фланца 42 смещен относительно центра круга первого фланца 41, второй фланец 42 приводит в движение другой конец соединительного штока 2 и сварочный пистолет 7 таким образом, что тот выполняет круговое качательное движение. В это же время узел 3 скольжения поддерживает вес соединительного штока 2 и сварочного пистолета 7 и поддерживает беспрепятственное движение соединительного штока 2. Таким образом сварочный пистолет 7 можно размещать вне датчика дуги с возможностью отсоединения на основе обеспечения точной траектории движения сварочного пистолета 7, что обеспечивает удобство технического обслуживания и замены сварочного пистолета 7.

[029] Предпочтительно узел 3 скольжения содержит два комплекта ползунков 31, два комплекта направляющих рельсов 32, первый опорный диск 33 и второй опорный диск 34, причем два комплекта ползунков 31 расположены на нижних поверхностях первого опорного диска 33 и второго опорного диска 34 соответственно в форме «креста», и два комплекта направляющих рельсов 32 расположены на верхних поверхностях второго опорного диска 34 и на верхней части двигателя 1 соответственно в форме «креста» и взаимодействуют с двумя комплектами ползунков 31, первый опорный диск 33 соединен с концом соединительного штока 2, и первый опорный диск 33 и второй опорный диск 34 расположены на расстоянии друг от друга в вертикальном направлении. Центр круга второго опорного диска 34 снабжен круглым отверстием 341, и между круглым отверстием 341 и соединительным штоком 2 заранее задано некоторое расстояние для обеспечения возможности беспрепятственного движения соединительного штока 2. Когда качающийся эксцентриковый элемент 4 прикладывает усилие скручивания к другому концу соединительного штока 2 для кругового движения, конец соединительного штока 2 одновременно движется в направлении соответственно X и Y в одной и той же плоскости, и ползунки и направляющие рельсы каждый в «перекрестной» конфигурации реализуют следующий эффект: конец соединительного штока 2 свободно движется в соответствии с приложенным к нему усилием со стороны качающегося эксцентрикового элемента 4.

[030] Более предпочтительно, как ползунки 31, так и направляющие рельсы 32 являются существующими стандартными элементами. То есть, ползунок 31 снабжен C-образным отверстием, и две стороны направляющего рельса 32 снабжены канавками, которыми могут продолжаться оба конца С-образного отверстия.

[031] Еще более предпочтительно, для обеспечения очистки и защиты компонентов узла 3 скольжения и двигателя 1 в верхней части двигателя 1 предусмотрена защитная крышка 14.

[032] Предпочтительно второй фланец 42 расположен на первом фланце 41 с возможностью регулировки. Поверхность первого фланца 41 для контакта со вторым фланцем 42 снабжена областью 411 с канавкой, и конец второго фланца 42 расположен в области 411 с канавкой и может скользить в области 411 с канавкой вдоль поверхности стенки области 411 с канавкой. Здесь область 411 с канавкой снабжена круглым отверстием 412 с резьбой для фиксации второго фланца 42 во взаимодействии с болтом, и конец второго фланца 42 снабжен отверстием 421 в узкой части, соответствующим круглому отверстию 412 с резьбой. Эксцентриситет регулируют с помощью зазора между отверстием 421 в узкой части второго фланца 42 и болтом.

[033] Кроме того, предпочтительно на поверхности первого фланца 41 для контакта со вторым фланцем 42 дополнительно расположена градуированная шкала эксцентриситета, и конец второго фланца 42 снабжен разметочными линиями для указания текущего эксцентриситета.

[034] Хотя настоящее изобретение подробно описано со ссылкой на приведенные выше конкретные варианты осуществления и общее описание, специалистам в данной области техники будет понятно, что в настоящее изобретение могут быть внесены некоторые модификации или улучшения. Следовательно, все такие модификации или улучшения, выполненные без отступления от сущности настоящего изобретения, попадают в рамки объема правовой охраны настоящего изобретения.

Изобретение предназначено для автоматической сварки с использованием сварочных датчиков для отслеживания сварного шва. Магнитное кольцо (12) установлено на вращающемся валу (11) двигателя (1). Кодовый датчик (13) положения предназначен для считывания данных вращения магнитного кольца (12), соединительный шток (2) - для приведения в круговое движение сварочного пистолета. В верхней части двигателя (1) расположен узел (3) скольжения, обеспечивающий беспрепятственное движение соединительного штока (2). Качающийся эксцентриковый элемент (4) обеспечивает круговое движение нижнего конца соединительного штока (2) и содержит первый фланец (41) и второй фланец (42), расположенный со смещением центра на величину эксцентриситета. Нижний конец соединительного штока (2) соединен подшипниковым узлом с внутренней стенкой второго фланца (42) и снабжен соединительным узлом, который содержит зажимной элемент (22) с возможностью соединения со сварочным пистолетом. Сварочный пистолет можно размещать с возможностью снятия вне датчика дуги при получении точной траектории движения сварочного пистолета, что обеспечивает удобство технического обслуживания и его замены. 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Вращающийся датчик дуги, содержащий двигатель (1) с вращающимся валом (11), на котором установлено магнитное кольцо (12) с возможностью их совместного вращения, кодовый датчик (13) положения для считывания данных вращения магнитного кольца (12), соединительный шток (2) для приведения в круговое движение сварочного пистолета, узел (3) скольжения, расположенный в верхней части двигателя (1), обеспечивающий беспрепятственное движение соединительного штока (2) и поддержание его верхнего конца, качающийся эксцентриковый элемент (4) для выполнения кругового движения нижнего конца соединительного штока (2), причем центральная часть вращающегося вала (11) двигателя (1) выполнена с полой выемкой (111), связанной с обеими частями двигателя, верхний конец соединительного штока (2) выступает из верхней части двигателя (1) через полую выемку (111) и соединен с узлом (3) скольжения, при этом качающийся эксцентриковый элемент (4) содержит первый фланец (41) и второй фланец (42), причем первый фланец (41) надвинут на вращающийся вал двигателя (1) с возможностью вращения с ним, а второй фланец (42) размещен на первом фланце (41) со смещением центра второго фланца (42) относительно центра первого фланца (41) на величину эксцентриситета, нижний конец соединительного штока (2) проходит во второй фланец (42), соединен с его внутренней стенкой посредством подшипникового узла и снабжен соединительным узлом, который содержит зажимной элемент (22) и фланец (21), который с одной стороны соединен с концом соединительного штока (2), а с другой стороны - с одним концом зажимного элемента (22), другой конец которого выполнен с возможностью соединения со сварочным пистолетом.

2. Вращающийся датчик дуги по п. 1, отличающийся тем, что узел (3) скольжения содержит два комплекта ползунков (31), два комплекта направляющих рельсов (32), первый опорный диск (33) и второй опорный диск (34), причем два комплекта ползунков (31) расположены на нижних поверхностях первого опорного диска (33) и второго опорного диска (34) соответственно в форме «креста», два комплекта направляющих рельсов (32) расположены на верхних поверхностях второго диска (34) и на верхней части двигателя (1) соответственно в форме «креста» и взаимодействуют с двумя комплектами ползунков (31), первый опорный диск (33) соединен с одним концом соединительного штока (2), причем первый опорный диск (33) и второй опорный диск (34) расположены на расстоянии друг от друга в вертикальном направлении.

3. Вращающийся датчик дуги по п. 2, отличающийся тем, что центр второго опорного диска (34) имеет круглое отверстие (341), при этом между круглым отверстием (341) и соединительным штоком (2) заранее задано расстояние для обеспечения возможности беспрепятственного движения соединительного штока (2).

4. Вращающийся датчик дуги по п. 2, отличающийся тем, что ползунок (31) выполнен с C-образным отверстием, а две стороны направляющего рельса (32) снабжены канавками, продолжающими оба конца С-образного отверстия.

5. Вращающийся датчик дуги по п. 1, отличающийся тем, что второй фланец (42) расположен на первом фланце (41) с возможностью регулировки.

6. Вращающийся датчик дуги по п. 5, отличающийся тем, что поверхность первого фланца (41) для контакта со вторым фланцем (42) имеет область (411) с канавкой, а конец второго фланца (42) расположен в области (411) с канавкой с возможностью скольжения в области (411) с канавкой вдоль поверхности стенки области (411) с канавкой.

7. Вращающийся датчик дуги по п. 6, отличающийся тем, что область (411) с канавкой имеет круглое отверстие (412) с резьбой для фиксации второго фланца (42) во взаимодействии с болтом, и конец второго фланца (42) выполнен с отверстием (421) в узкой части, соответствующим круглому отверстию (412) с резьбой.

8. Вращающийся датчик дуги по п. 6, отличающийся тем, что на поверхности первого фланца (41), контактирующей со вторым фланцем (42), расположена градуированная шкала эксцентриситета, а конец второго фланца (42) снабжен разметочными линиями для указания текущего эксцентриситета.

9. Вращающийся датчик дуги по п. 1, отличающийся тем, что подшипниковый узел содержит подшипник (5) и втулку (6) подшипника, внутреннее кольцо подшипника (5) надвинуто на нижний конец соединительного штока (2), внешнее кольцо подшипника (5) установлено во взаимодействии с внутренней стенкой втулки (6) подшипника посредством фрикционной посадки, а внешняя стенка втулки (6) подшипника установлена во взаимодействии с внутренней стенкой второго фланца (42) посредством фрикционной посадки.