ПОДВЕСНЫЕ СВАРОЧНЫЕ КЛЕЩИ ДЛЯ КОНТАКТНОЙ СВАРКИ
SUSPENDED WELDING JAWS FOR CONTACT WELDING

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к сварочным клещам для контактной сварки, которые могут использоваться, например, для выполнения сварочных операций на кузовных элементах автомобилей, во время которых сварочные клещи должны находиться в подвешенном состоянии для перемещения в пространстве или вручную, или с помощью роботизированного приводного устройства, как, например, рука антропоморфического робота, или должны быть подвешены на неподвижном опорном основании, и в этом случае свариваемая деталь перемещается с помощью манипулирующего устройства.
Конкретнее, изобретение относится к сварочным клещам такого типа, который определен в п.1 формулы изобретения.
Уровень техники
Сварочные клещи того типа, который упомянут выше, известны, например из ЕР-А-1782909. Конструкция сварочных клещей, описанных в этом документе, содержит кольцевой опорный элемент с плитой, с помощью которого сварочные клещи шарнирно подвешиваются так, что они могут быть направлены в пространстве по разным осям и направлениям, чтобы обеспечить расположение сварочных электродов в тех зонах детали, где должна быть выполнена сварка. Опорный элемент с плитой расположен в промежуточном баринцентрическом положении между двумя держателями электродов, с одной стороны и блоком трансформатора и линейным исполнительным механизмом для управления подвижным держателем с другой стороны. Пара параллельных кронштейнов, продолжающихся в ширину через центральное отверстие элемента с плитой, снабжена с одного конца зажимом для крепления неподвижного держателя электрода сварочных клещей. Через другой конец кронштейнов с противоположной стороны по отношению к элементу с плитой проходит поперечный палец, который консольно и с возможностью скольжения поддерживает корпус линейного исполнительного механизма. Линейный исполнительный механизм содержит скользящий шток, продолжающийся в пределах отверстия элемента с плитой и контактирующий с поперечной штангой, соединенной с подвижным рычагом сварочных клещей.
Конструкция этих известных сварочных клещей такова, что при выполнении сварочной операции сжимающее напряжение, приложенное к двум держателям электродов и, следовательно, к соответствующим сварочным электродам, частично передается на шток линейного исполнительного механизма и частично на поворотный палец, поддерживающий линейный исполнительный механизм. Таким образом, поворотный палец линейного исполнительного механизма является критичным элементом для определения максимального сжимающего напряжения, допускаемого сварочными клещами. Фактически, для того чтобы сварочные клещи могли выдерживать высокое сжимающее напряжение, конструкция сварочных клещей и особенно вышеуказанного поворотного пальца и участков кронштейнов, с которыми он соединяется, должна быть очень прочной и, следовательно, тяжелой, что отрицательно влияет на инерцию зажима и, в частности, ухудшает возможность точного и быстрого перемещения сварочных клещей в пространстве.
Конкретнее, конструкция зажима, описанная в этот документе, мало адаптирована к использованию при выполнении сварки, требующей высокого усилия сжатия, прикладываемого к сварочным электродам, как, например, в случае контактной сварки, которая может потребовать, чтобы к электродам была приложена сжимающая нагрузка порядка нескольких сот килограммов.
Раскрытие изобретения
Основная задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить сварочные клещи, адаптированные для выдерживания очень высоких сжимающих напряжений держателей электродов с целью их эффективного использования для выполнения контактной сварки, при этом их конструкция должна быть относительно легкой и обладать низкой инерцией, чтобы не ограничивать быстроту и точность их перемещений, а также сделать более простым и безопасным подвешивание сварочных клещей.
Эта задача решается с помощью сварочных клещей, имеющих конструктивные особенности, указанные в приложенных пунктах формулы изобретения.
В частности, сварочные клещи содержат средство с кронштейном, жестко соединенное с концевым участком корпуса линейного исполнительного механизма через опорный элемент, так что опорный элемент образует единое целое как со средством с кронштейном, так и с корпусом линейного исполнительного механизма.
С помощью этой идеи решения конструкция сварочных клещей по изобретению позволяет переносить нагрузку, прикладываемую к держателям электродов, непосредственно на опорный элемент, что делает сварочные клещи очень прочными и относительно легкими. Кроме того, к опорному элементу крепится блок трансформатора, так что опорный элемент образует главный несущий элемент для восприятия нагрузок, прикладываемых к сварочным клещам.
По предпочтительной характеристике изобретения опорный элемент содержит плиту, и средства с кронштейнами присоединяются к первой поверхности опорного элемента с плитой с помощью соединительных средств, продолжающихся через него, и входят в зацепление с соответствующими гнездами основного участка корпуса линейного исполнительного механизма, смежного со второй поверхностью опорного элемента с плитой.
Таким образом, сварочные клещи по изобретению имеют простую конструкцию, в полной мере обеспечивая эксплуатационную надежность при использовании, и в то же самое время их изготовление не требует значительных затрат.
Краткое описание чертежей
Изобретение станет более понятным после изучения следующего подробного описания со ссылкой на приложенные чертежи, предусмотренные в качестве неограниченного примера и показывающие предпочтительные варианты выполнения:
фиг.1 - схематичный перспективный вид сварочных клещей по первому варианту выполнения изобретения;
фиг.2 - вид спереди в разрезе по поперечной плоскости сварочных клещей из фиг.1, если смотреть по стрелке II;
фиг.3 - вид сварочных клещей из фиг.1, с которых удалены наружный кожух, а также часть системы подвешивания;
фиг.4 - увеличенный вид узла, показанного стрелкой IV на фиг.1;
фиг.5 - схематичный перспективный вид, показывающий часть элементов сварочных клещей из фиг.3, в частности опорный элемент, линейный исполнительный механизм и блок трансформатора, а также пару опорных кронштейнов неподвижного держателя электрода;
фиг.6 - увеличенный перспективный вид опорного элемента, показанного стрелкой VI на фиг.5;
фиг.7 - увеличенный вид узла в разрезе по плоскости VII-VII на фиг.2, показывающий, как опорные кронштейны неподвижного держателя электрода крепятся к опорному элементу и к корпусу исполнительного линейного механизма;
фиг.8 - схематичный перспективный вид второго варианта выполнения сварочных клещей по изобретению, показывающий несущую конструкцию, отсутствующую в держателях электродов;
фиг.9 - схематичный вид сбоку в разрезе по продольной средней плоскости из фиг.8, если смотреть по стрелке IX;
фиг.10 - схематичный перспективный вид модификации второго варианта выполнения по изобретению, аналогичный фиг.8; и
фиг.11 - вид сбоку в разрезе по продольной средней плоскости из фиг.10, если смотреть по стрелке XI.
Осуществление изобретения
С исходной ссылкой на фиг.1-7 сварочные клещи по первому варианту выполнения изобретения в целом обозначены как поз.10.
Сварочные клещи 10, адаптированные для ручного управления, выполняемого оператором, содержат промежуточный компонент, снабженный барицентрической системой, обозначенной, в общем, как поз.12 и позволяющей поддерживать и поворачивать сварочные клещи. Система 12 включает в себя главный подшипник 14, адаптированный для поворачивания сварочных клещей 10 вокруг главной продольной оси и содержащий внутреннее кольцо 16, образующее главный опорный элемент сварочных клещей 10, и наружное кольцо 18. Кольца 16 и 18 имеют взаимно обращенные друг к другу дорожки 22а качения, обеспечивающие скольжение вращающихся элементов, например шариков 22.
Консольный опорный рычаг 20 продолжается радиально от наружного кольца 18 в наружном направлении от подшипника 14. Вспомогательный подшипник 24, ось которого параллельна рычагу 20, соединен с рычагом 20 для обеспечения вращения сварочных клещей 10 в поперечном направлении относительно его продольной оси соответственно движению наклона. S-образная стойка 26 выступает радиально вверх от наружного кольца подшипника 24; верхний конец стойки предназначен для крепления в расположенном сверху подвесном устройстве и поворачивания в элементе 28, по существу, известным способом.
Для того чтобы оператор мог регулировать пространственное положение сварочных клещей 10, они содержат рукоятку-скобу 30, прикрепленную к внутреннему кольцу подшипника 14 с помощью соединительных элементов 32, а также пару рукояток, верхнюю и боковую, 34а и 34b соответственно.
В передней части сварочных клещей 10 предусмотрена пара держателей электродов, которые перемещаются относительно друг друга и снабжены соответствующими сварочными электродами. В частности, сварочные клещи 10 содержат нижний трубчатый держатель 36 электрода, снабженный электродом 38 и неподвижно установленный с помощью зажима 40. Зажим 40 крепится к первому концу пары кронштейнов 42, продолжающихся консольно вдоль, в общем, наклонного направления по отношению к продольной оси сварочных клещей 10.
Через кронштейны 42, изготавливаемые обычно из легкого сплава, в среднем положении проходит поперечный палец 44 вращения, на котором снаружи кронштейнов 42 шарнирно крепятся первые концы пары L-образных поворотных рычагов 46, обычно также изготавливаемых из легкого сплава. Зажим 48 крепится ко вторым концам рычагов 46 на стороне, противоположной пальцу 44, чтобы обеспечить крепление верхнего трубчатого держателя 50 электрода. За счет поворачивания рычагов 46 вокруг пальца 44 установленный держатель 50 электрода может поворачиваться относительно держателя 36 электрода, и поэтому электрод 52 может перемещаться под углом относительно электрода 38.
Держатели 36 и 50 электродов, обычно изготавливаемые из меди или соответствующих сплавов, изолируются от зажимов 40 и 48 с помощью соответствующих изолирующих прокладок (не показаны) и охлаждаются за счет внутренней циркуляции воды, по существу, известным способом.
Как вариант, вместо поворотного типа относительного перемещения, описанного выше, относительное перемещение электродов 38 и 52 могло бы быть поступательным, и в этом случае подвижный электрод 52 адаптирован для перемещения по прямолинейной траектории к неподвижному электроду 38 и от него и имеет, в этом случае, по существу, С-образную обычную конфигурацию согласно конструкции, по существу, известной из существующего уровня техники.
Задний участок сварочных клещей 10 в основном включает в себя линейный исполнительный механизм 54, предназначенный для управления перемещением подвижного держателя 50 электрода, и блок 56 трансформатора для подачи сварочного тока к электродам 38 и 52, а также электрическую проводку и каналы для протекания рабочих сред. Обычно в комплектной конфигурации сварочных клещей 10 их задний участок, включающий в себя исполнительный механизм 54 и блок 56 трансформатора, заключен в кожух 58, показанный на фиг.1.
С конкретной ссылкой на фиг.3-7 исполнительный механизм 54 имеет корпус 60, конструкция которого содержит множество сегментов 62, соединенных резьбовыми шпильками 64 и крепящихся, по существу, известным способом, обычно с помощью крепежных винтов (детально не показано), к установочной плите 66, расположенной рядом с задней поверхностью (со ссылкой на фигуры) внутреннего кольца 16 подшипника 14. Пара симметричных «крыльев» 66а, имеющих форму кольцевых сегментов, может быть связана с противоположных сторон с установочной плитой 66 для образования, совместно с установочной плитой 66, элемента, имеющего, по существу, кольцевую форму, соответствующую форме кольца 16.
Каждый кронштейн 42 опирается на переднюю поверхность внутреннего кольца 16 соответствующей концевой опорой 42а. В каждой концевой опоре 42а кронштейнов 42 образована пара смежных отверстий, в которые вставлены соответствующие винты 70; вышеуказанные винты проходят также через соответствующие сквозные отверстия 72 во внутреннем кольце 16 и имеют резьбовые концы, выступающие из кольца 16 и входящие в зацепление с резьбовыми отверстиями 74 в установочной плите 66. Таким образом, кронштейны 42 жестко соединены с внутренним кольцом 16 и с плитой 66 и через последнюю с корпусом 60 исполнительного механизма 54, который расположен рядом с задней поверхностью кольца 16, так что кронштейны 42 образуют единое целое с корпусом 60 исполнительного механизма 54 и с внутренним кольцом 16, которое выполняет функцию главного опорного элемента сварочных клещей 10.
С помощью такой конструкции механические напряжения, возникающие между корпусом исполнительного механизма 54 и держателями 36 и 50 электродов, передаются непосредственно через кронштейны 42, что позволяет изготовить относительно тонкое кольцо 16 и получить максимальное преимущество от снижения общей массы сварочных клещей 10 без отрицательного влияния на устойчивость к воздействию механических напряжений самих механических клещей.
В каждом кронштейне 42 обычно устанавливают один или несколько дополнительных крепежных винтов 75 для его надежного крепления к внутреннему кольцу 16. С этой целью для вставления соответствующего винта 75 в кольце 16 образовано одно или несколько сквозных отверстий 76, при этом винт входит в зацепление с резьбовым отверстием 78, образованным в основном участке кронштейна 42, и этот основной участок обращен к передней поверхности кольца 16 на стороне, противоположной зажиму 40.
Исполнительный механизм имеет, что, по существу, известно, скользящий шток 80, проходящий с зазором через отверстие 82, образованное в кольце 16 в центральном положении между отверстиями 72, так что шток 80 выступает из передней поверхности кольца 16. Блок передачи движения крепится к свободному концу штока 80, обычно с возможностью регулирования в осевом направлении. Такой блок передачи движения включает в себя блок 84, в котором образован дугообразный паз 86; этот паз предназначен для зацепления со скольжением с поперечной штангой 88, параллельной пальцу 44 и соединенной с обоими поворотными рычагами 46 через сквозные отверстия 88а, образованные в местах, расположенных рядом с их промежуточными участками изгиба.
Кольцо 16 имеет под отверстием 82 широкое сквозное отверстие 90, рядом с которым с задней стороны с помощью, по существу, известных крепежных средств, например винтов, крепится блок 56 трансформатора. Через отверстие 90 продолжается пара проводников 92 и 94, которые соединены, по существу, известным способом, с одной стороны с зажимами 40 и 48 и с другой стороны с вторичной обмоткой трансформатора 56 соответственно с целью подачи электрического тока к электродам 38 и 52, поддерживаемых держателями 36 и 50, при этом, по меньшей мере, один проводник 94 является проводником гибкого типа.
Второй вариант выполнения изобретения показан на фиг.8-11, из которых фиг.8, 9 и 10, 11 относятся соответственно к двум модификациям сварочных клещей, адаптированных для подвешивания к руке манипуляционного робота, например антропоморфического типа, так чтобы их перемещением в пространстве можно было управлять автоматически, или, как вариант, адаптированных для подвешивания к неподвижному опорному основанию в форме стойки, причем в этом случае предполагается, что свариваемая деталь должна перемещаться с помощью, по существу, известного манипуляционного устройства.
На этих фигурах элементы, равнозначные или подобные элементам из предыдущего варианта выполнения, обозначены теми же ссылочными номерами, и далее главным образом будут описаны компоненты, отличающиеся от уже описанных компонентов.
Со ссылкой на фиг.8 и 9 сварочные клещи, обозначенные здесь как поз.10а, содержат раму 96а, предпочтительно изготовленную с помощью элементов из легкого сплава, для поддержки сварочной оснастки, которая включает в себя два держателя 36 и 50 электродов, а также исполнительный механизм 54 и блок 56 трансформатора.
Рама 96а, предназначенная для подвешивания к запястью руки робота (не показано) с целью перемещения сварочных клещей 10а, или к вышеуказанной стойке, в основном содержит верхнюю головную часть 98, в которой образовано гнездо 99 для установки запястья руки робота или стойки и от которой в нижнем направлении продолжается пара, по существу, параллельных боковин 100, 102 в форме трапеции, прикрепленных к противоположным боковым краям верхней головной части 98 с помощью типовых соединительных средств.
Большее основание боковин 100, 102, обращенное к исполнительному механизму 54, крепится с помощью типовых средств, как, например, неподвижные соединительные элементы и/или крепежные винты, к противоположным боковым краям опорной плиты 16а, имеющей, в общем, прямоугольную форму, функция которой аналогична функции кольца 16 из предыдущего варианта выполнения и заключается в образовании главного опорного элемента сварочных клещей 10а.
Блок 56 трансформатора также крепится со стороны, противоположной держателям 35 и 50 электродов, у широкого отверстия, которое не показано на чертеже, но которое совершенно аналогично отверстию 90 в кольце 16 из предыдущего варианта выполнения
В этом случае каждый кронштейн 42 крепится к плите 16а парой винтов 70, которые входят в зацепление с резьбовыми отверстиями, образованными в установочной плите 66 исполнительного механизма 54. Обычно также предусматриваются дополнительные винты 75, и эти винты проходят через сквозные отверстия в плите 16а и входят в зацепление с резьбовыми отверстиями, образованными в основном участке кронштейнов 42 в том месте, которое находится рядом с плитой 16а. Блок 56 трансформатора также крепится, по существу, известным способом к плите 16а.
Таким образом, кронштейны 42 жестко соединены с корпусом 60 исполнительного механизма 54 и с блоком 56 трансформатора через плиту 16а, причем последняя выполняет функцию опорного элемента сварочных клещей 10а и тем самым рамы 96а, так что кронштейны 42 образуют единое целое с рамой 96а. В частности, механические напряжения, возникающие между исполнительным механизмом 54 и держателями 36 и 50 электродов, передаются непосредственно через кронштейны 42, что позволяет изготовить относительно тонкую плиту 16а и получить максимальное преимущество от снижения общей массы сварочных клещей 10а.
На фиг.10 и 11 показана модификация сварочных клещей из второго варианта выполнения, которая, в общем, обозначена здесь как поз.10b. Зажим 10b содержит раму 96b, аналогичную раме 96а из предыдущей модификации и также предназначенную для подвешивания к запястью руки робота или к неподвижному опорному основанию.
Пара параллельных боковин 104, 106, имеющих, в общем, прямоугольную форму, продолжается от верхней головной части 98 рамы 96b в направлении нижней части. Такие боковины имеют соответствующие передние выступающие части 104а, 106а с наружным расположением по отношению к кронштейнам 42, в которые вставлены противоположные концы пальца 44, а также соответствующие нижние выступающие части 104b, 106b, к которым крепятся противоположные концы поперечной штанги 108, параллельной пальцу 44.
Между боковинами 104 и 106 расположена, в общем, прямоугольная плита 16b, и эта плита выполняет функцию опоры, аналогичную функции кольца 16 из предыдущего варианта выполнения и состоящую в образовании главного опорного элемента сварных клещей 10b. Плита 16b смонтирована с возможностью скольжения относительно боковин 104 и 106 благодаря наличию зазора между такими боковинами и соответствующими боковыми краями плиты 16b.
Два кронштейна 42 крепятся к плите 16b парой винтов 70, входящих в зацепление также в установочной плите 66 корпуса 60 исполнительного механизма 54; такие кронштейны 42 обычно присоединяются к плите 16b также с помощью дополнительных винтов 75, проходящих через плиту 16b и входящих в зацепление с резьбовыми отверстиями, образованными в основном участке кронштейнов 42.
Блок 56 трансформатора также монтируется на задней стороне плиты 16b у широкого отверстия, аналогичного отверстию 90 в кольце 16 из предыдущего варианта выполнения.
Другая поперечная штанга 110, параллельная штанге 108, имеет два противоположных конца, прикрепленных к двум кронштейнам 42, по существу, в промежуточном положении между пальцем 44 и плитой 16b. Дополнительный линейный исполнительный механизм 112 так называемый «компенсации» функционально расположен между штангами 108 и 110 и используется для изменения положения плоскости сварки сварочных клещей 10b и для того, чтобы вызвать колебание сварочной оснастки относительно оси поворотного пальца 44 с целью балансировки; сварочная оснастка содержит зажимы 40 и 48, соответствующие держатели 36 и 50 электродов, а также электроды 38 и 52.
Корпус дополнительного исполнительного механизма 112, по существу, известным способом шарнирно соединен с поперечной штангой 108 и скользящей штангой 114, свободный конец которой шарнирно соединен с поперечной штангой 110 между кронштейнами 42, продолжающимися от нее.
Дополнительный исполнительный механизм 112 также позволяет поддерживать всю сварочную оснастку в заданной и воспроизводимой в пространстве конфигурации, когда она находится не в рабочем состоянии, например во время этапа, на котором сварочные клещи 10b перемещаются с отведенными друг от друга электродами 38 и 52.
В этом случае кронштейны 42 также жестко соединены с корпусом 60 исполнительного механизма 54 и с блоком 56 трансформатора через плиту 16b, причем последняя выполняет функцию опорного элемента сварочных клещей 10b и тем самым рамы 96b, так что кронштейны 42 образуют единое целое с рамой 96b. В частности, механические напряжения, возникающие между исполнительным механизмом 54 и держателями 36 и 50 электродов, передаются непосредственно через кронштейны 42, что позволяет изготовить относительно тонкую плиту 16b и получить максимальное преимущество от снижения общей массы сварочных клещей 10b.
Во втором варианте выполнения также со ссылкой на две модификации, показанные на фиг.8, 9 и 10, 11 соответственно, относительное перемещение электродов 38 и 52 может быть перемещением шарнирного типа, как, например, описано в первом варианте выполнения, или, как вариант, поступательного типа, при котором электрод 52 перемещается по прямолинейной траектории к неподвижному электроду 38 и от него и имеет, в этом случае, по существу, С-образную обычную конфигурацию согласно конструкции, по существу, известной из существующего уровня техники.