Автоматическое устройство для замены сварочных пистолетов Советский патент 1983 года по МПК B23K11/10 B23K11/28 

Изобретение относится к автоматтг ческому устройству для заменьг электрического сварочного пистолета, управляемому рукой программируемого манипулятора .

Известно автоматическое устройств для замены сварочных пистолетов, управляемое рукой программируемого манипулятора, состоящее из двух частей одна из которых соединена с рукой манипулятора, а другая - со сварочным пистолетом, при этом каждая из них состоит из ответных друг другу узла стыковки с посадочными элементами и узла фиксации в виде крюков Cll.

Когда на протяжении определенных сварочных циклов оказывается невозможным проникновение сварочным пистолетом одного типа в каждое углубление свариваемой детали, возникает необходимость замены сварочного пистолета, вследствие чего производство сварки оказывается невозможны без замены сварочного пистолета на другой с ины1«1и размерами и формой.

Замена сваро.лого пистолета оказы вается необходимой и в том случае, когда на протяжении одного цикла нежелательно объединение различных сварочных машин, каждая из которых несе сварочный пистолет, более приспособленный для конкретной операции, а также когда на нерабочих отрезках времени основного цикла выполняются иные сварочные операции на другой линии.

1 Работа в таких условиях, даже с автоматическими средствами, оказывается непроизводительной, чрезвычайно дорогой и малоэффективной.

Изобретение обеспечивает автомати ческую замену сварочных пистолетов путем двух быстрых перемещений манипулятора; сначала высвобождается сварочный пистолет, уже выполнивший часть цикла сварки, и разрываются различные соединения(водяное для ох лаадения электрических контактов и электродов и масляное для цилиндра смыкания электродов |, а затем,при втором перемещении, устанавливается

: новый сварочный пистолет и одновре менно восстанавливаются упомянутые

I соединения при отсутствии потерь

сжатыхэксплуатационных жидкостей, после чего может быть продолжен прерывный рабочий цикл. .,

Устройство, расположенное между концом руки программируемого манипулятора и электрическим сварочным :пистолетом, состоитиз двух разделяемых основных частей, надежно соединенных друг с другом и несущих все связи и эксплуатационные соединения, необходимые для правильной работ ы системы.

Таким образам, между двумя частя-; ми образуется соединительная конструкция, причем одна из этих частей постоянно соединяется с рукой манипулятора, а другая оборудована для соединения с используемым во всех необходимых случаях сварочным пистолетом с различными размерами и формой, но может быть надежно соединена с частью, закрепленной на руке сварочного пистолета, и со всеми содержащимися на ней связями и соединен иями.

Поставленная цель достигается тем что автоматическое устройство для замены сварочных пистолетов, управляемое рукой программируемого манипулятора, состоящее из двух частей, одна из которых соединена с рукой манипулятора,, а другая - со сварочным пистолетом, при этом каждая из них состоит из ответных друг другу узла стыковки с посадочными элементами и узла фиксации в виде крюков, снабжено узлом выбора типа инструмента и контроля стыковки частей, расположенных на руке манипулятора и на пистолете, выполненным в виде ряда бесконтакт.ных датчиков, закрепленных на узле стыковки руки манипулятора, узел стыковки части, соединенной с рукой манипулятора, выполнен в виде фланца, закрепленного на руке манипулятора, соединенного с ним корпуса с центральным отверстием, в котором установлен цилиндр со штоком/ряда концен трично расположенных на фланце отверстий, в одних из которых установлены -вентильные средства, а в других - детс1ли узла фиксации, узел фиксации руки манипулятора выполнен в виде размещенной в полости поршня цилиндра узла стыковки подпружиненной втулки с упругими концами, узел стыковки части, соединенной со сварочным пистолетом, выполнен в виде фланца, закрепленного на пистолете, соединенного с ним корпуса с центральным отверстием, в котором установлен узел фиксации в виде втулки С фиксирующими пазами и вентильных средств, ряда концентрично расположенных на фланце отверстий, соответствующих концентричным отверстием узла стыковки руки манипулятора, в одних из которых установлены вентильные средства, а в других - детали узла фиксации этой части, при этом обе части устройства снабжены электрическими контактами элемента, закрепленными на фланцах узлов стыковки.

Детали узла фиксации руки манипулятора выполнены в виде штырей с коническими Головками.

Детали узла фиксации части, соединенной со сварочным пистолетом, выполнены в виде фиксирующей втулки. размещенной в отверстиях корпуса этой части. Вентильные средства выполнены в виде установленных в концентрично расположенных отверстиях корпусов обеих частей втулок и размещенных в них с возможностью перемещения .подпружиненных плунжеров с коническим концом. Электрические контактные элемент выполнены в В1ще подпружиненных мед ных блоков с коническим концом, закрепленном на фланце руки манипулятора, и соответствующих им конически отверстий на фланце пистолета. На фиг.1-3 представлено устройст во с узлами фиксации и стыковки рук манипулятора,разрез на фиг. 4 - вид по стрелке А на фиг.1, на фиг.5-6 узел выбора типа инструмента и конт роля стыковки; на фиг.7 - часть устройства с узлом стыковки и фикса ции пистолета; на фиг.8 - вид с тор ца части устройства, соединенной с пистолетом; на фиг.9 и 10 виды по стрелкам Б, В на фиг. 8 соответственн на фиг.11 - второй вариант конструк ции устройства, выполненный при вза имном соегу{нении частей, разрез; на фиг.12-14 - разрезы Г-Г, Д-Д, Е-Е на фиг.11 соответственно. Часть 1, прикрепленная винтами к концу 2 руки манипулятора, (изображенной штрих-пунктирной линией )iCoc тоит из фланца 3, верхняя область которой содержит отверстия 4, служа щие для приема труб с охлаждающей водой и маслом, управляющих цилиндром смыкания электродов сварочного пистолета. Каждый из медных блоков 5 содержит контактный конус 6 и отверстие К нижней части фланца 3 винтами крепятся два кронштейна 9, каждый из них несет бесконтактный датчик 10, который при активации в соответ ствующем случае идентифицирует тип установленного пистолета. В центральной части фланца 3 имеется отве стие 11, служащее для центрирования промежуточного элемента в виде корпуса 12 . Скрепленный с фланцем 3 корпус 1 .несет два штыря 13 с сильно заостре ными конусами 14, используемые для фиксации в случае, когдаосновные части - скрепленная с рукой манипушятора, и скреплённая со сварочныг (Пистолетом - находятся друг против друга. На торце корпуса 12 выполнен отверстия 15, перпендикулярные опор ной поверхности и соответствующие по положению отверстиям 4 при нахояодении фланца 3 в определенном положении. Отверстия 15 предназначе ны для установки в них втулок 16 вентильных средств для пропускания рабочих жидкостей. Упомянутые вентильные средства образованы плунжером 17, перемещающимся во втулке 16, и снабжены отверстиями 18 для пропускания жидкостей и уплотнительной прокладкой 19, которая при разделении основных частей входит в зацепление с конической поверхностью 20, предусмотренной у конца втулки 16, и удерживается там с помощью пружины 21. Упомянутый плунжер заканчивается штоком 22, предназначенным для открывания вентильных узлов. В центре корпуса 12 выполнено отверстие большого диаметра 23, в котором перемещается поршень 24. Дополнительное отверстие 25, предназначенное для прохода масла при передвижении поршня 24, перпендикулярно последнему, и его конец достигает внутренней области отверстия 23. Внутри поршня находится втулка 26, один конец 27 которой располагается против поршня 24, а наружная поверхность установлена с кольцевым зазором 28, расширяясь до большого диаметра 29 с передней сферической поверхностью, покоящейся на конусе 30, предусмотренном в плите 31, закрывающей весь зтот узел с помощью винтов сцепленных корпусом 12. Втулка 26 заканчивается снаружи у плиты 31 упрочненным краем особой формы . ввиде кольцевого сектора 32, предназначенным для фиксации другой части устройства и содержащим продольные пазы, делающие его упругим относительно оси. Внутри втулки 26 имеется множество чашеобразных пружин 33, удерживаемых в нагруженном соетоянии с помощью гайки 34, связанной с коаксиальныгл винтом 35, проходящими внутри пружин 33, причем внутренняя часть герметизируется кольцевыг и прокладками 36 от поршня 24 -и корпуса 12. Другая основная часть 37, прикрепленная к электрическому сварочному пистолету (не показан), содержит фланец 38 с отверстием 39 в центре для центрирования сварочного пистолета. На торце фланца выполнены отверстия для крепления его винтами к корпусу. На концах фланца содержатся выступы 40, снабженные пазами 41, служащими для направления и центрирования всего узла при установке его на опору, связанную с линией сварки. В каждом из выступов 40 установлен винт 42 с пружиной 43, удерзкй ваемый в определенном положении гай КОЙ 44 (фиг.бК На конце резьбовой асти винта 42 имеется конец 45 дляегулирования зазора относительно датчика 1Q, расположенного на другой отделяемой части. Верхний элемент 46, установленный на фланце 38, снаблсен отверстиями 47, в которые установлены втулки 48 1,фиг.7), служащие для приема штырей 13, заканчивающихся конусами 14 и размещенных на другой отделяемой час ти 1, а также для центрирования, ког да части 1 и 37 находятся друг против друга. Отверстия 49 предусмотрены в опред: еленных местах корпуса 46 и предназначены для приема зептппънык средств, идентичных выполненныгл на другой отделяемой части 1, и находятся друг против друга при взаимной установке дву5 частей. Составляющие элементы вентильных узлов части 37 идентичны элементам части 1. Медные блоки 50 крепятся сбоку корпуса 46 по одному на кажддую сторону и изолируются от нее. Блоки содержат два противоположных конуса 51 и 52, охла5: даемых трубопроводами 53, и предназначены для прохождения сварочного тока. Два обращенных наружу конуса 51 52 сопряжены с соответствующими коническш.5и отверстиями 7 в .другой отделяемой части 1.Кроме изоляции от основанияустройства, блоки 50 упруго крепятся к кор пусу 46 для обеспеченрая во всех случаях правильного соеди.нения электрических контактов конусов 52 с коническим отверстием 7 (фиг, 8/ . Упругое крепление выполняется двуг-Ш винта /1и 54 и 55 (по одному на каждую сторону каждого блока), которые могут перемещаться вдоль своей О.СИ и в соответ ствующий отсек для коаксиального зацепления с группой чашеобразных прулсин 56, которые под действие соединения конусов 51 и 52 втя1ивают последнис в отверст ш 7. Узел 57 фиксации част.н 37 помет.е. в центральной зоне между фланцем 38 и корпусом 46 и крепится к последнему винтами 58. Узел 57 фиксации содержит фиксирующие вг ступы 5 9. в устройстве могут быть предусмот рены отверстия для прохода масла с идентичными вентильными средствами для частичного смыкания сварочного пистолета, когда требуется выполнение более чем одной сварки в однород ной зоне. Количество электрических сварочных пистолетов может пpeвыuJaть два, и сварочные пистолеты располагаются в собственных контейнерных подпорках по сторонам сварочной лиНИИ. В начгите цикла программируемый манипулятор принимает пусковой сигна от блока управления и на конце его руки уже может быть установлен сварочный пистолет, однако для удобства описания предположим, что в руке ман дулятсра еще нет пистолета. На конце руки 2 (фиг.1У устанавливают отделяемую основную часть 3 . К общая для всех типов сварочных пистолетов ), соединенную с эксплуатационныгли трубами посредством трубопроводов связанных с отверстиями 4 и .15 и с кабелями подачи сварочного тока посредством конусов 6 и 7 блоков 5 вне зависи 1ости от того, встроен ли сварочный трансформатор или он находится извне; закрытые вентильные узлы соединены с упомянутЕдми трубопрО водами с отверстиями 14 и 15. На основании этой информации манипулятор перемещает весь агрегат к контейнерной опоре, где находится выбранный сварочный пистолет, уже дополненный отделяемой основной частью 37, узлы стыковки и фиксации которой обращены вверх и соединены с пистолетом посредством пустотелых трубопроводов 49 и вентильных узлов. После этого основные части располагаются друг против друга на некотором расстоянии. Затем начинается операция опускания, когда конусы 14 корпуса 12 основной части 1 на манипуляторе входят в зацепление с ссответствующ1дми отверстиями 47, содержащими втулки 48 на корпусе 46 части 37, скрепленной со сварочным пистолетом. По мере опускания руки манипулятора основные части-1 и 37 сближаются друг с другом и вентильные средства части на манипуляторе вставляются в соответствующие отверстия для образования кольцевого.уплотнения (препятствующего утечке жидкости при открывании вентильных узлов ). Контакт между вентильными узлами и их открывание с последующим непосредственным сообщением между трубопроводами осуществляется следующим образом. Конические головки 22 двух вентильных средств .слегка выступают над поверхностями втулки 16 и корпуса 46, первая из них вставляется в последний, при этом они воздействуют в противоположных направлениях на плунжеры 17, с которыми жестко соединяется каяэдая головка 22. Когда пружины 21 сжимаются и каждый плунжер 17 движется к концу втулки 16, в которой он ходит, жидкость, заключенная в трубопроводах отверстий .4, 15, проходит через полость плунжера 17между пружиной 21 и отверстиями 18и течет сквозь открывшийся проход между конической стенкой 20 втулки 16 и конической головкой 22, поскольку прокладки 19 больше нет у выхода из втулки 16, предусмотренного в том есте; где втулка упирается в соответствующую часть корпуса 46. То же роисходит и сустановленным на корусе 46 вентильным узлом, и жидкость,

выходящая из открытых трубопроводов отверстий 4, 15 и 18, течет к трубопроводам 49 для получения требуемой непрерывности между манипулятором и сварочным пистолетом. Происходит соединение выступающих конусов 52 медных блоков 50; они удерживгиотся в этом состоянии пружинами 56 и направляемыми винтами 54 и 55, осуществляющики подвес медных блоков 50.

В то же время от системы управления манипулятором проходит сигнал активации прохождения сжатого масла через трубу, соединенную с отверстием 25, ведущим к поршню 24 расположенному в центре корпуса 12 отделяемой основной части 1 на стороне манипулятора. Масло толкает наружу поршень 24, приводит в движение заключенную в нем втулку 26, преодолевая противодействие размещенных внут ри пружин 33 с тем, чтобы сферическа круглая поверхность 29 входила в зацепление с соответствующим коническим участком 30, предусмотренным на верхней закрывающей плите 31, что благодаря существованию продольных пазов вызывает сжатие кольцевых секторов 32 на конце.

При завершающем сближении двух основных частей 1 и 37 кольцевые секторы 32 проникают в узел 57 фиксации заключенный между фланцем 38 и корпусом 46 отделяемой основной част сварочного пистолета, и лишь в этот момент изменяется гидравлическое дав лёние, управляющее поршнем 24f в результате пружины 33, противостоящие втулке 26, возвращают поршень 24 в его исходное положение -с последующим выходом из зацепления со сферической поверхностью 30 конической поверхности 29, в результате происходит расширение кольцевых секторов 32 (в силу их упругости i и захват в фиксирующем узл.е 57, обеспечивая стабильное соединение между двумя основными частями. В это же время датчик 10 размещается напротив элементов 42 и обеспечивает сигнал для системы управления манипулятором, указывающий на установку нужного сварочного пистолета, тем самым восст.навливается нормальный рабочий цикл.

Для замены сварочного пистолета манипулятор выполняет движения, обратные описанным, и возвращает писто лет на его подставку/ затем приближается к новому сварочному пистолету, соединяется с ним и начинает новый сварочный цикл.

Согласно второму варианту (фиг. 11-14J трубопроводы 4 для охлаждающей воды и масла, управляющего цилиндром смыкания электродов сварочного пистолета,, представлены в большем количестве, а«трубопроводы 49 соединенной части сварочного пистолета - в количестве, равном количеству трубопроводов 4.

Преимуществом второго варианта конструкции является возможность получения одного или нескольких промежуточных положений- смыкания сварочного пистолета.

При некоторых операциях необходимо держать сварочный пистолет полусомкнутым на нерабочих проходах ot одной сварки к другой и при длинной серии сварок одинакового типа. Тогда, если сварочный пистолет будет не полностью отомкнут по завершении ,сварки, сэкономится значительное нерабочее spetm, и сумма сэкономленного вреглени такова, что весь сварочный цикл может быть завершен за более короткое время.

Итак, предусмотрев более чем одну группу подающих и отводящих трубопроводов, можно запрограммировать по меньшей мере одно дополнительное .положение сварочного пистолета (ч.еМ больше трубопроводов будет предусмотрено, тем большего числа промежуточных положений, можно до.9удчь J.

фиг 5

рие.Ц

5

фие.6

фиг.7

55 f-1

57/

6fS

ГГ1