CN108526782A - 一种可同时实现平焊和立焊的全自动焊接工装 - Google Patents

Abstract

一种可同时实现平焊和立焊的全自动焊接工装，它由底座和吊装支架构成的机架；在底座上装有X向滑台，X向滑台上装有Y向滑台；在Y向滑台上装有水平工作台；水平工作台上设有左、右固定座，左、右固定座之间装有夹紧装置；吊装支架上固定有机构箱，机构箱中装设有用于实现沿Z向伸缩的主轴，主轴的伸缩端装有横轴；横轴两侧的杆体上各至少装有一根焊接连接杆和缺陷检测连接杆，焊接连接杆和缺陷检测连接杆的紧固端对应用于安装焊枪和探伤头，其非紧固端各自装有指针，在机构箱的前/后侧壁上装设有角度盘；本发明实现了对空间复杂件进行X、Y、Z三个方位的施焊与缺陷检测，有效提高了焊接效率，确保了焊接质量，市场空间前景广阔。

Description

一种可同时实现平焊和立焊的全自动焊接工装

技术领域

本发明涉及焊接工装技术领域，尤其是一种可同时实现平焊和立焊的全自动焊接工装。

背景技术

焊接工装是一种用于焊接固定、定位、压紧的工具，许多空间结构件由很多零件组成，呈空间立体分布，这就需要将每个分离部件一一定位并加以固定后再施焊。

目前，在焊接空间复杂件时，是将各空间分支分别焊接，定位靠人工目测、划线，这不仅费时费力，而且在焊接过程中出现的焊接缺陷不能及时被焊接工人发现。与此同时，现有的焊接工装不易对先后相互干涉的施焊分离体进行的尺寸定位，进而不易进行焊接操作，甚至造成安全隐患，导致生产效率不高，尺寸精度不高等问题。另外，现有的很多焊接工装针对性强，在使用的过程中易变性，这使得对复杂件焊接的精准定位变得更加困难,为此急需设计出一种易于操作、定位可靠的立体焊接工装。

发明内容

本发明的目的就是要解决现有的焊接工装难以满足对空间复杂件进行的精准和便捷地定位、焊接操作以及焊接缺陷检测的问题，为此提供一种可同时实现平焊和立焊的全自动焊接工装。

本发明的具体方案是：一种可同时实现平焊和立焊的全自动焊接工装,包括由底座和吊装支架构成的机架；其特征在于：在底座上装有可沿其作X向水平滑动的X向滑台，X向滑台上装有可沿其作Y向水平滑动的Y向滑台；在Y向滑台上装有用于紧固焊接基础件的水平工作台；水平工作台上设有左、右固定座，左、右固定座之间装有用于实现对焊接分离件进行夹紧定位的夹紧装置；在吊装支架上固定有机构箱，机构箱中装设有用于实现沿Z向伸缩的主轴，主轴的伸缩端伸出机构箱，并在其端部装有横轴；横轴两侧的杆体上各至少装有一根焊接连接杆和一根缺陷检测连接杆，焊接连接杆和缺陷检测连接杆的紧固端对应用于安装焊枪和探伤头，其非紧固端各自装有指针，在机构箱的前/后侧壁上装设有与指针相匹配的角度盘。

本发明中所述底座的下侧设有可调节式支脚；所述吊装支架由两根竖直立柱和一根横向摆臂构成门形框架结构，其中横向摆臂的非摆动端通过转向机构安装在其中一根竖直立柱上，其摆动端设有与另一根竖直立柱相匹配的卡套；在横向摆臂上套装有用于吊装机构箱的滑座。

本发明中所述X向滑台、Y向滑台在水平面上的滑动方向分别与主轴沿Z向的伸缩方向互呈90°角布置；在X向滑台、Y向滑台和水平工作台上侧的端面上均开设有若干条并排布置的卡口槽。

本发明中所述X向滑台和Y向滑台设有相同结构的水平驱动机构，所述水平驱动机构包括装设在底板上呈并排布置的一根丝杆和至少两根导向杆；丝杆的一端连接步进电机，丝杆上装设有与其通过螺纹匹配的水平滑块，所述水平滑块同时套装在导向杆上，在水平滑块上装有用于安装X向滑台或Y向滑台的转接板。

本发明中所述机构箱中装设有用于驱动主轴沿Z向作伸缩动作的Z向驱动机构及相应的限位导向机构。

本发明中所述Z向驱动机构采用构成驱动连接的驱动电机和齿轮变速箱，齿轮变速箱的输出端通过齿轮传动机构传动连接螺杆的上端，螺杆的下端配装在螺母中，螺母固定在竖直滑块上，竖直滑块的下端连接主轴的非伸缩端；所述限位导向机构由定位导向柱及与其匹配的树脂套筒组成，其中定位导向柱设置在竖直滑块上，树脂套筒固定于机构箱中。

本发明中所述Z向驱动机构还可采用电动推杆或液压油缸。

本发明中所述夹紧装置包括在左、右固定座的内侧端面上呈左、相对布置的三爪卡盘和平口虎钳。

本发明中所述三爪卡盘固定在左固定座的内侧端面上；所述平口虎钳固定在右固定座的内侧端面上；在右固定座上开设有若干个呈阵列排布的安装通孔，以便平口虎钳在其内侧端面上实现360°的回转角度进行安装定位；在平口虎钳的底座与右固定座的内侧端面之间加装有橡胶垫板。

本发明中所述焊接连接杆和缺陷检测连接杆结构相同，并均由紧固段、非紧固段及连接紧固段、非紧固段的转向套组成；所述紧固段设为带自锁机构的伸缩杆，在伸缩杆上设有刻度线，并在其紧固端装设有卡扣；在非紧固段的非紧固端安装所述指针；所述横轴上开设有与转向套相匹配的环形卡槽，并在横轴上开设有螺纹结构，通过配装的锁紧环对转向套进行锁紧定位。

本发明中所述焊接连接杆设有两根，缺陷检测连接杆设有一根。

本发明具有如下有益效果：

(1)本发明在对空间复杂件进行焊接时，不仅实现了对先后相互干涉的施焊分离体进行的尺寸定位，而且可同时满足实现X、Y、Z三个方向焊缝的焊接作业，具有较强的通用性；

(2)本发明易进行焊接零部件的多空间尺寸定位，配有两焊枪可同时实现同种或异种焊材装配，无需重复定位，大大降低了焊接操作的难度，提高了焊接操作的效率；

(3)本发明通过由三爪卡盘和平口虎钳构成的夹紧装置实现了对立起来的焊接分离件的夹紧操作，并且通过以回转的方式调整平口虎钳的安装角度，实现了对焊接分离件进行360°的翻转定位；与此同时，通过在平口虎钳与右固定座的内侧端面之间加装橡胶垫板，便于调整三爪卡盘与平口虎钳之间的距离及释放焊接过程中的变形与应力，进而增加了本工装的柔性，这样可以十分精确的将需要成形多条立焊缝和平焊缝复杂零件各部分进行定位夹紧以便焊接；

(4)本发明不仅通过X、Y向滑台对焊接基础件进行精确定位，而且通过夹紧装置的360°翻转也实现了对焊接分离件的精确夹紧定位，另外还通过对焊接连接杆和缺陷检测连接杆在焊接操作中的偏移量与伸缩量的精确监测，大大提高了焊接质量；

(5)本发明通过配备的用于缺陷检测的探伤头实现了对空间复杂件的在线焊接检测，大大提高了焊接的成功率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中吊装支架的结构示意图；

图3是本发明中水平驱动机构的结构示意图；

图4是本发明中夹紧装置在水平工作台上的安装结构示意图；

图5是本发明中设置在机构箱内的Z向驱动机构与限位导向机构的结构示意图；

图6是本发明中焊接连接杆/缺陷检测连接杆的结构示意图。

图中：1—底座，2—吊装支架，2a—竖直立柱，2b—横向摆臂，2c—转向机构，2d—卡套，2e—滑座，3—X向滑台，4—Y向滑台，5—水平工作台，6—左固定座，7—右固定座，8—机构箱，9—主轴，10—横轴，11—焊接连接杆，12—缺陷检测连接杆，13—指针，14—角度盘，15—可调节式支脚，16—卡口槽，17—水平驱动机构，18—底板，19—丝杆，20—导向杆，21—步进电机，22—水平滑块，23—转接板，24—驱动电机，25—齿轮变速箱，26—齿轮传动机构，27—螺杆，28—螺母，29—竖直滑块，30—定位导向柱，31—树脂套筒，32—三爪卡盘，33—平口虎钳，34—安装通孔，35—橡胶垫板，36—紧固段，37—非紧固段，38—转向套，39—刻度线，40—卡扣，41—环形卡槽，42—螺纹结构，43—锁紧环。

具体实施方式

参见图1-6，一种可同时实现平焊和立焊的全自动焊接工装,包括由底座1和吊装支架2构成的机架；在底座1上装有可沿其作X向水平滑动的X向滑台3，X向滑台3上装有可沿其作Y向水平滑动的Y向滑台4；在Y向滑台4上装有用于紧固焊接基础件的水平工作台5；水平工作台5上设有左、右固定座6、7，左、右固定座6、7之间装有用于实现对焊接分离件进行夹紧定位的夹紧装置；在吊装支架2上固定有机构箱8，机构箱8中装设有用于实现沿Z向伸缩的主轴9，主轴9的伸缩端伸出机构箱8，并在其端部装有横轴10；在横轴10前侧的杆体上装有两根焊接连接杆11，在横轴10后侧的杆体上装有一根缺陷检测连接杆12；焊接连接杆11的紧固端用于安装焊枪，缺陷检测连接杆12的紧固端用于安装探伤头；焊接连接杆11和缺陷检测连接杆12的非紧固端各自装有一根指针13，在机构箱8的前/后侧壁上装设有与指针13相匹配的角度盘14。

本实施例中所述底座1的下侧设有可调节式支脚15，用以实现对底座1进行调高和调平；参见图2，所述吊装支架2由两根竖直立柱2a和一根横向摆臂2b构成门形框架结构，其中横向摆臂2b的非摆动端通过转向机构2c安装在其中一根竖直立柱上，其摆动端设有与另一根竖直立柱相匹配的卡套2d；在横向摆臂2b上套装有用于吊装机构箱8的滑座2e。在现场操作时，可直接手动或电动控制横向摆臂2b偏摆至合适的位置，以便焊接人员在焊接连接杆11上安装焊枪或在缺陷检测连接杆12上安装探伤头。

本实施例中所述X向滑台3、Y向滑台4在水平面上的滑动方向分别与主轴9沿Z向的伸缩方向互呈90°角布置；在X向滑台3、Y向滑台4和水平工作台5上侧的端面上均开设有若干条并排布置的卡口槽16。

本实施例中所述X向滑台3和Y向滑台4设有相同结构的水平驱动机构17，所述水平驱动机构17包括装设在底板18上呈并排布置的一根丝杆19和两根导向杆20；丝杆19的一端连接步进电机21，丝杆19上装设有与其通过螺纹匹配的水平滑块22，所述水平滑块22同时套装在导向杆20上，在水平滑块22上装有用于安装X向滑台3或Y向滑台4的转接板23。

由图1所示，上述两套水平驱动机构17在空间上呈十字交错无交叉排列。对于X向滑台3的水平驱动机构而言，其底板安装在底座1上，并在其转接板上固定安装X向滑台3；同理，对于Y向滑台4的水平驱动机构而言，其底板安装在X向滑台3上，并在其转接板上固定安装Y向滑台4。

在现场进行焊接操作时，将焊接基础件紧固在水平工作台5上，由此，焊接基础件可以随水平工作台5实现X、Y方向上的水平定位。

在进行水平焊接时，紧固在两根焊接连接杆11上的焊枪起弧并保持不动，通过调节X/Y向滑台上的步进电机，带动水平焊接运动，以形成水平焊缝。

本实施例中所述机构箱8中装设有用于驱动主轴9沿Z向作伸缩动作的Z向驱动机构及相应的限位导向机构，限位导向机构用以确保主轴9作伸缩运动的稳定性。

本实施例中所述Z向驱动机构采用构成驱动连接的驱动电机24和齿轮变速箱25，齿轮变速箱25的输出端通过齿轮传动机构26传动连接螺杆27的上端，螺杆27的下端配装在螺母28中，螺母28固定在竖直滑块29上，其中竖直滑块29上配设有与螺杆27相匹配的让位通孔，竖直滑块29的下端连接主轴9的非伸缩端；所述限位导向机构由定位导向柱30及与其匹配的树脂套筒31组成，其中定位导向柱30设置在竖直滑块29上，树脂套筒31固定于机构箱8中。

本实施例中所述Z向驱动机构还可采用电动推杆或液压油缸。

本实施例中所述夹紧装置包括在左、右固定座6、7的内侧端面上呈左、相对布置的三爪卡盘32和平口虎钳33。

参见图4，本实施例中所述三爪卡盘32固定在左固定座6的内侧端面上；所述平口虎钳33固定在右固定座7的内侧端面上；在右固定座7上开设有若干个呈阵列排布的安装通孔34，以便平口虎钳33在其内侧端面上实现360°的回转角度进行安装定位；在平口虎钳33的底座与右固定座7的内侧端面之间加装有橡胶垫板35。

由此，通过由三爪卡盘32和平口虎钳33构成的夹紧装置实现了对立起来的焊接分离件的夹紧操作，并且通过以回转的方式调整平口虎钳33的安装角度，实现了对焊接分离件进行360°的翻转定位；与此同时，通过在平口虎钳33与右固定座7的内侧端面之间加装橡胶垫板35，便于调整三爪卡盘32与平口虎钳33之间的距离及释放焊接过程中的变形与应力，进而增加了本工装的柔性，这样可以十分精确的将需要成形多条立焊缝和平焊缝复杂零件各部分进行定位夹紧以便焊接。

与此同时，不同于水平焊缝成形时焊枪不动，焊件随水平工作台5运动；立体焊缝(Z向焊缝)成形时，则是焊件在水平工作台5上保持不动，焊枪在横轴12的带动下随主轴11作上下运动。

参见图5、图6，本实施例中所述焊接连接杆11和缺陷检测连接杆12结构相同，并均由紧固段36、非紧固段37及连接紧固段36、非紧固段37的转向套38组成；所述紧固段36设为带自锁机构的伸缩杆，在伸缩杆上设有刻度线39，并在其紧固端装设有用于紧固焊枪或探伤头的卡扣40；在非紧固段37的非紧固端安装所述指针13；所述横轴10上开设有与转向套38相匹配的环形卡槽41，并在横轴10上开设有螺纹结构42，通过配装的锁紧环43对转向套38进行锁紧定位。

由图6可知，焊接连接杆11/缺陷检测连接杆12可沿着横轴10作0～360°旋转，并且这两个杆体上用于紧固焊枪或探伤头均设计为带有刻度线39的伸缩式结构，而其非紧固端均设计有指针13，以便实时通过角度盘14实时读取杆体偏摆的角度。

焊接连接杆11/缺陷检测连接杆12上杆体的设计结构便于实时辅助焊接人员，快速并准确地将焊枪或探伤头控制至合适的施焊点或检测点，大大提高了焊接效率，确保了焊接质量。

综上所述，本发明设计的焊接工装，可进行空间全方位复杂焊接零部件的多尺寸定位和多角度多材料同时施焊。最后应当指出的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可同时实现平焊和立焊的全自动焊接工装,包括由底座和吊装支架构成的机架；其特征在于：在底座上装有可沿其作X向水平滑动的X向滑台，X向滑台上装有可沿其作Y向水平滑动的Y向滑台；在Y向滑台上装有用于紧固焊接基础件的水平工作台；水平工作台上设有左、右固定座，左、右固定座之间装有用于实现对焊接分离件进行夹紧定位的夹紧装置；在吊装支架上固定有机构箱，机构箱中装设有用于实现沿Z向伸缩的主轴，主轴的伸缩端伸出机构箱，并在其端部装有横轴；横轴两侧的杆体上各至少装有一根焊接连接杆和一根缺陷检测连接杆，焊接连接杆和缺陷检测连接杆的紧固端对应用于安装焊枪和探伤头，其非紧固端各自装有指针，在机构箱的前/后侧壁上装设有与指针相匹配的角度盘。

2.根据权利要求1所述的一种可同时实现平焊和立焊的全自动焊接工装，其特征在于：所述底座的下侧设有可调节式支脚；所述吊装支架由两根竖直立柱和一根横向摆臂构成门形框架结构，其中横向摆臂的非摆动端通过转向机构安装在其中一根竖直立柱上，其摆动端设有与另一根竖直立柱相匹配的卡套；在横向摆臂上套装有用于吊装机构箱的滑座。

3.根据权利要求1所述的一种可同时实现平焊和立焊的全自动焊接工装，其特征在于：所述X向滑台、Y向滑台在水平面上的滑动方向分别与主轴沿Z向的伸缩方向互呈90°角布置；在X向滑台、Y向滑台和水平工作台上侧的端面上均开设有若干条并排布置的卡口槽。

4.根据权利要求1所述的一种可同时实现平焊和立焊的全自动焊接工装，其特征在于：所述X向滑台和Y向滑台设有相同结构的水平驱动机构，所述水平驱动机构包括装设在底板上呈并排布置的一根丝杆和至少两根导向杆；丝杆的一端连接步进电机，丝杆上装设有与其通过螺纹匹配的水平滑块，所述水平滑块同时套装在导向杆上，在水平滑块上装有用于安装X向滑台或Y向滑台的转接板。

5.根据权利要求1所述的一种可同时实现平焊和立焊的全自动焊接工装，其特征在于：所述机构箱中装设有用于驱动主轴沿Z向作伸缩动作的Z向驱动机构及相应的限位导向机构。

6.根据权利要求5所述的一种可同时实现平焊和立焊的全自动焊接工装，其特征在于：所述Z向驱动机构采用构成驱动连接的驱动电机和齿轮变速箱，齿轮变速箱的输出端通过齿轮传动机构传动连接螺杆的上端，螺杆的下端配装在螺母中，螺母固定在竖直滑块上，竖直滑块的下端连接主轴的非伸缩端；所述限位导向机构由定位导向柱及与其匹配的树脂套筒组成，其中定位导向柱设置在竖直滑块上，树脂套筒固定于机构箱中。

7.根据权利要求1所述的一种可同时实现平焊和立焊的全自动焊接工装，其特征在于：所述夹紧装置包括在左、右固定座的内侧端面上呈左、相对布置的三爪卡盘和平口虎钳。

8.根据权利要求7所述的一种可同时实现平焊和立焊的全自动焊接工装，其特征在于：所述三爪卡盘固定在左固定座的内侧端面上；所述平口虎钳固定在右固定座的内侧端面上；在右固定座上开设有若干个呈阵列排布的安装通孔，以便平口虎钳在其内侧端面上实现360°的回转角度进行安装定位；在平口虎钳的底座与右固定座的内侧端面之间加装有橡胶垫板。

9.根据权利要求1所述的一种可同时实现平焊和立焊的全自动焊接工装，其特征在于：所述焊接连接杆和缺陷检测连接杆结构相同，并均由紧固段、非紧固段及连接紧固段、非紧固段的转向套组成；所述紧固段设为带自锁机构的伸缩杆，在伸缩杆上设有刻度线，并在其紧固端装设有卡扣；在非紧固段的非紧固端安装所述指针；所述横轴上开设有与转向套相匹配的环形卡槽，并在横轴上开设有螺纹结构，通过配装的锁紧环对转向套进行锁紧定位。

10.根据权利要求1所述的一种可同时实现平焊和立焊的全自动焊接工装，其特征在于：所述焊接连接杆设有两根，缺陷检测连接杆设有一根。