CN111417490A - 用于焊接操作的固定装置组件 - Google Patents

Abstract

一种用于在焊接操作期间支撑多个坯件的固定装置组件。该固定装置组件包括框架。多个电磁体定位在框架上，以用于支撑坯件并用于将坯件拉向电磁体以将坯件固定到期望的位置。多个增强器以可移动的方式连接至框架，以用于选择性地覆盖电磁体中的一个电磁体的顶面，以用于抵靠电磁体夹持坯件以增强由电磁体提供的磁力。多个电磁体调节器各自与框架和与电磁体中的至少一个电磁体联接，以用于使电磁体相对于框架移动。多个调节销各自连接至框架并且可以相对于框架移动，以用于调节坯件的位置。

Description

用于焊接操作的固定装置组件

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年11月29日提交的序列号为No.62/591,950并且标题为“用于焊接操作的固定装置组件”的美国临时专利申请的权益，该美国临时专利申请的全部公开内容通过参引并入本文。

技术领域

一种用于在焊接操作期间将两个或更多个坯件彼此支撑的固定装置组件。

背景技术

在制造中，已知激光焊接是一种将两个或更多个坯件彼此连接的高效且有效的方法。通常，提供固定装置组件以用于在激光焊接操作期间将坯件固定到期望的位置。该期望的位置通常包括坯件的两个或更多个表面，所述两个或更多个表面彼此对准地布置，使得坯件之间的结合部可以被焊接。常规的固定装置组件通常利用一系列夹具将坯件保持就位。这种固定装置组件的问题在于，一旦将坯件夹持就位，坯件尺寸的微小变化就可能导致坯件彼此错位，从而产生间隙，使得在不添加其他材料、例如填充焊丝的情况下，就不能进行激光焊接。因此，经常需要过多的时间和材料来执行成功的激光焊接操作。因此，仍然需要改进用于激光焊接和其他焊接操作的固定装置组件。

发明内容

一种用于在焊接操作期间支撑多个坯件的固定装置组件。该固定装置组件包括框架。多个电磁体定位在该框架上以用于支撑坯件并用于在启用时将坯件拉向电磁体以抑制坯件与电磁体之间的相对运动。多个增强器可移动地连接至框架，以用于选择性地覆盖电磁体，以用于在启用电磁体时在坯件上方被拉向电磁体，从而将坯件夹持就位并增强由电磁体提供的磁力。至少一个调节销连接至框架并且相对于框架可移动，以用于在启用电磁体之前调节坯件相对于电磁体的位置。多个电磁体调节器各自联接至框架和电磁体中的至少一个电磁体，以用于在已经启用电磁体之后相对于框架移动电磁体中的所述至少一个电磁体，以用于闭合坯件之间的任何间隙。

根据本公开的另一方面，提供了一种用于将多个坯件定位在框架上以进行焊接操作的方法。该方法包括将至少两个坯件定位在至少两个电磁体的顶部上，所述至少两个电磁体定位在框架的顶部上。该方法还包括利用至少一个调节销将所述至少两个坯件相对于框架推入初始位置。该方法还包括将由磁性材料制成的多个增强器定位在电磁体和坯件中的每个电磁体和坯件上方。该方法还包括启用电磁体以将坯件和增强器拉向电磁体，以抑制电磁体与坯件之间的相对运动。该方法还包括利用至少一个电磁体调节器将电磁体中的至少一个电磁体从初始位置移动，以消除成对的坯件之间的任何间隙，使得坯件可以彼此焊接。

因此，本发明在其最广泛的方面提供了一种固定装置组件和使用该固定装置组件的方法，该固定装置组件和使用该固定装置组件的方法可以在焊接操作之前快速且有效地调节以消除坯件之间的间隙。更特别地，电磁体调节器和调节销的布置允许将坯件和电磁体沿各个方向调节到期望的固定位置。此外，电磁体和增强器允许在焊接操作期间将坯件选择性地保持在固定位置。

附图说明

本发明的其他优点将容易理解，因为这些在参照以下详细描述并结合附图考虑时将变得更好理解，在附图中：

图1是具有电磁体的第一示例性布置的固定装置组件的第一示例性实施方式的立体图；

图2是图1的固定装置组件的俯视图；

图3是图1的固定装置组件的俯视图，其中，多个坯件定位在电磁体上方；

图4是具有电磁体的第二示例性布置的固定装置组件的第二示例性实施方式的俯视图；

图5是固定装置组件的第三示例性实施方式的一对电磁体的立体图；

图6是固定装置组件的第三示例性实施方式的立体图；

图7是图6的固定装置组件的立体图，其中，多个坯件定位在电磁体上方；以及

图8是使用固定装置组件的示例性方法的流程图。

具体实施方式

参照附图，其中，贯穿若干视图，相同的附图标记指示相应的部件，提供固定装置组件20以用于将多个坯件22、23、25、27彼此激光焊接。根据示例性实施方式，坯件22、23、25、27通常各自具有矩形的横截面并且定位在固定装置组件20上，使得坯件22的边缘可以彼此焊接。然而，应当理解的是，本固定装置组件20可以用于将具有不同形状的坯件22、23、25、27焊接在一起。应当进一步理解的是，在其他类型的焊接操作期间，可以利用本固定装置组件来定位坯件22、23、25、27。

如图1至图7中所示，固定装置组件20包括框架26。在示例性实施方式中，框架26是平面的且大致为正方形。框架26限定具有四个边缘24、四个拐角28的周界以及中心。框架26具有上表面30和下表面32，并且框架26在其中心处限定开口34。

多个电磁体36定位在框架26的上表面30上。电磁体36中的每个电磁体具有大致长方体的形状，其中，顶面38用于支撑坯件22、23、25、27并用于将坯件22、23、25、27拉向顶面38。控制器40电连接至电磁体36，并且控制器40构造成选择性地启用电磁体36以产生磁力，以用于将坯件22拉向电磁体36。

多个电磁体36包括四对42、44、46、48电磁体36，其中每对电磁体都邻近于框架26的边缘24中的一个边缘定位。即，设置有第一对42、第二对44、第三对46以及第四对48电磁体36。每对电磁体36以彼此隔开且平行的关系对准。应当理解的是，可以使用更多对或更少对的电磁体36。

提供了由金属材料、比如钢制成的多个大致矩形的增强器50。每个增强器50覆盖电磁体36中的一个电磁体的顶面38，使得电磁体36中的每个电磁体都被增强器50中的一个增强器覆盖。增强器50各自定位成使得当启用电磁体36时，在坯件22上方的增强器50被拉向电磁体36的顶面38，以将坯件22、23、25、27夹持就位，从而增强由电磁体36提供的磁力，特别是用于由薄规格金属制成的坯件22。

多个支撑件54、56各自使增强器50中的一个增强器与框架26的上表面30互相连接。支撑件54、56各自包括液压提升缸54和液压旋转缸56，该液压提升缸54用于在与框架26垂直的竖向方向上调节增强器50的高度，该液压旋转缸56用于使增强器50绕沿竖向方向延伸的竖向轴线A枢转。应当理解的是，旋转缸56允许增强器50在覆盖电磁体36/坯件22、23、25、27的覆盖位置与使增强器50不覆盖电磁体36/坯件22、23、25、27的间隔位置之间枢转。

如图5至图7中最佳所示，多个液压管线58(示意性地示出)连接至支撑件54、56，以用于向支撑件54、56提供液压流体以致动提升缸54和旋转缸56。液压管线58还连接至流体源60(示意性地示出)，以用于将流体提供给液压管线58。支撑件54、56各自电连接至控制器40，以用于选择性地致动旋转缸56和提升缸54。

多个电磁体调节器62、64与框架26和电磁体36联接，以用于使电磁体36相对于框架26移动至期望的位置。电磁体调节器62、64包括液压旋转调节器62，该液压旋转调节器62定位成与至少第一对42电磁体36和第二对44电磁体36中的电磁体36中的一个电磁体相邻。旋转调节器62构造成使该对电磁体36绕平行于竖向轴线A延伸的向上轴线B旋转。旋转调节器62连接至用于接收液压流体的液压管线58。旋转致动器调节器62、64还电连接至控制器40，以用于选择性地致动旋转调节器62。电磁体调节器62、64还包括一对液压滑动调节器64，所述一对液压滑动调节器64设置成与各对电磁体36中的每一个电磁体相邻，以用于将电磁体36中的一个电磁体相对于同一对中的另一电磁体36水平地、即与框架26平行地推动。滑动调节器64还可以构造成同时推动两个电磁体36。滑动调节器64中的每个滑动调节器连接至液压管线58以用于接收液压流体。此外，滑动调节器64中的每个滑动调节器电连接至控制器40，以用于选择性地致动滑动调节器64。

液压的中央竖向调节销66定位在各对42、44、46、48电磁体36中的每对电磁体之间，以用于在竖向方向上调节坯件22的竖向高度。中央竖向调节销66连接至液压管线58和液压流体源60，以用于接收液压流体。中央竖向调节销66还电连接至控制器40，以用于选择性地致动中央竖向调节销66。

液压的外部竖向调节销68定位成与各对42、44、46、48电磁体36中的每对电磁体相邻，仍用于在竖向方向上调节坯件22、23、25、27的竖向高度。外部竖向调节销68连接至液压管线58，以用于接收液压流体。外部竖向调节销68还电连接至控制器40，以用于选择性地致动外部竖向调节销68。

水平调节销70定位成与外部竖向调节销68中的每个外部竖向调节销相邻，以用于推动坯件22、23、25、27的边缘24，以在坯件22、23、25、27被定位在电磁体36上方之后，提供粗略对准的坯件22、23、25、27。水平调节销70连接至液压管线58，以用于接收液压流体。水平调节销70电连接至控制器40，以用于选择性地致动水平调节销70。

如在图1至图3中最佳所示，多个平台72也可以抵靠框架26设置，以用于在竖向方向上支撑坯件22、23、25、27。

在图8中示出了一种操作本固定装置组件20的方法。如图所示，该方法包括步骤100：将固定装置组件20布置在开始位置。将固定装置组件20布置在开始位置包括：停用所有电磁体36；缩回所有提升缸54；延伸竖向调节销66、68；并且缩回水平调节销70、旋转缸56和旋转调节器62。缩回旋转缸56将增强器50枢转到枢转位置，在该枢转位置中，增强器50不覆盖电磁体36，如图6所示。

该方法继续进行步骤102：在粗略位置将坯件22、23、25、27定位在电磁体36的顶面38上。更具体地，根据在图1至图3中最佳呈现的示例性实施方式，第一坯件22定位在第一对42电磁体36中的一个电磁体和第三对46电磁体36中的一个电磁体上方，第二坯件23定位在第一对42电磁体36中的一个电磁体和第四对48电磁体36中的一个电磁体上方，第三坯件25定位在第二对44电磁体36的一个电磁体和第四对48电磁体36的一个电磁体上方，而第四坯件27定位在第二对44的电磁体36中的一个电磁体和第三对46电磁体36中的一个电磁体上方。坯件22、23、25、27最初可以用机械臂定位或者由操作员手动定位。

该方法继续进行步骤104：用水平调节销70将坯件22、23、25、27推到初始位置。该方法继续进行步骤106：启用所有旋转缸56以使增强器50定位在坯件22上方。该方法继续进行步骤108：启用第一对42电磁体36和第二对44电磁体36。该方法继续进行步骤110：释放水平调节销70，使得水平调节销70不再与坯件22接合；并且继续进行步骤112：用提升缸54来提升增强器50。

该方法继续进行步骤114：启用第一对42电磁体36和第二对44电磁体36的滑动调节器64，使得第一坯件22与第二坯件23之间的任何间隙以及第四坯件27与第三坯件25之间的任何间隙都被闭合。应当理解的是，因为在这样的运动期间第三对46电磁体36未被启用，所以第一坯件22和第四坯件27能够相对于第三对46电磁体36移动。该方法继续进行步骤116：将第一坯件22和第二坯件23彼此焊接，并且将第四坯件27和第三坯件25彼此焊接。应当理解的是，因为此时在第一对42电磁体36和第二对44电磁体36上方的增强器50处于提升位置，所以焊接材料能够流至第一坯件22和第二坯件23以及第四坯件27和第三坯件25之间的间隙。该方法继续进行步骤118：用提升缸54闭合增强器50。

该方法继续进行步骤120：启用第三对46电磁体36和第四对48电磁体36中的电磁体36。然后，该方法继续进行步骤122：释放第一对42电磁体36和第二对44电磁体36的滑动调节器64。然后，该方法继续进行步骤124：释放第一对42电磁体36和第二对44电磁体36中的电磁体36。然后，该方法继续进行步骤126：用提升缸54提升增强器50。该方法继续进行步骤128：启用第三对46电磁体36的滑动调节器64，使得第一坯件22与第四坯件之间的任何间隙都被闭合。应当理解的是，因为此时第一对42电磁体被停用，所以第一坯件22能够相对于第一对42电磁体42运动。该方法继续进行步骤130：将第一坯件22和第四坯件27彼此焊接。应当理解的是，因为在第三对46电磁体36上方的增强器50处于提升位置，所以焊接材料能够流至第一坯件22与第四坯件27之间的间隙。

该方法继续进行步骤132：释放第三对46电磁体36的滑动调节器64。该方法继续进行步骤134：用提升缸54闭合增强器50。该方法继续进行步骤136：释放第三对46中的电磁体36。该方法继续进行步骤138：用提升缸54提升增强器50。该方法继续进行步骤140：启用第四对48电磁体36的滑动调节器64，使得第二坯件23与第三坯件25之间的任何间隙都被闭合。应当理解的是，由于此时第三对46电磁体36被停用，因此第四坯件27能够相对于第三对46电磁体36移动。该方法继续进行步骤142：将第二坯件23和第三坯件25彼此焊接。再次，应当理解的是，因为在第三对46电磁体36上方的增强器50处于提升位置，所以焊接材料能够流至第二坯件23与第三坯件25之间的间隙。

该方法继续进行步骤144：释放第四对48电磁体36的滑动调节器64。该方法继续进行步骤146：停用第四电磁体36。该方法继续进行步骤148：用提升缸54提升增强器50并使增强器50旋转到枢转位置，使得增强器50不覆盖电磁体36。该方法继续进行步骤150：启用所有滑动调节器64，使得电磁体36移回到其原始位置。最终，该方法继续进行步骤152：从固定装置组件20上移除已联接的坯件22。

应当理解的是，可以以不同的方式和以不同的顺序来启用电磁体36和各种支撑件、调节器、致动器、增强器，以便为不同形状的坯件22被彼此焊接提供期望的对准。例如，旋转调节器62可以在过程中的任何时间点旋转电磁体36，以将坯件22、23、25、27定位在目标位置。

显然，根据上文教导，本发明的许多改型和变型是可能的并且可以在所附权利要求的范围内以不同于具体描述的方式来实践。这些先前的叙述应当被解释为涵盖使本发明的新颖性发挥其效用的任何组合。在设备权利要求中使用的“所述”一词是指对意图包含在权利要求的覆盖范围内的前述词汇的主动引用，而“该”一词则位于不意图包含在权利要求的覆盖范围内的词语之前。

Claims (14)

1.一种用于在焊接操作期间支撑多个坯件的固定装置组件，所述固定装置组件包括：

框架；

多个电磁体，所述多个电磁体定位在所述框架上，以用于支撑所述坯件并且在启用时将所述坯件拉向所述电磁体以抑制所述坯件与所述电磁体之间的相对运动；

多个增强器，所述多个增强器以可移动的方式连接至所述框架，以用于选择性地覆盖所述电磁体，以用于在所述电磁体被启用时所述多个增强器被拉向所述电磁体并位于所述坯件的上方，以将所述坯件夹持就位并增强由所述电磁体提供的电磁力；

至少一个调节销，所述至少一个调节销连接至所述框架并且能够相对于所述框架移动，以用于在启用所述电磁体之前对所述坯件相对于所述电磁体的位置进行调节；以及

多个电磁体调节器，所述多个电磁体调节器各自联接至所述框架和所述电磁体中的至少一个电磁体，以用于在已经启用所述电磁体之后使所述电磁体中的至少一个电磁体相对于所述框架进行移动，以用于闭合所述坯件之间的任何间隙。

2.根据权利要求1所述的固定装置组件，所述固定装置组件还包括多个支撑件，所述多个支撑件各自以可移动的方式连接所述框架和所述增强器中的一个增强器。

3.根据权利要求2所述的固定装置组件，其中，所述多个支撑件包括至少一个提升缸，所述至少一个提升缸能够沿与所述框架大致垂直的竖向方向移动，以用于在所述竖向方向上调节所述增强器中的至少一个增强器。

4.根据权利要求2所述的固定装置组件，其中，所述多个支撑件包括至少一个旋转缸，所述至少一个旋转缸能够绕与所述框架大致垂直延伸的竖向轴线枢转，以用于使所述增强器中的至少一个增强器绕所述竖向轴线在使所述增强器覆盖所述电磁体的覆盖位置与使所述增强器不覆盖所述电磁体的间隔位置之间枢转。

5.根据权利要求1所述的固定装置组件，其中，所述多个电磁体调节器包括至少一个旋转调节器，所述至少一个旋转调节器能够绕与所述框架大致垂直延伸的向上轴线旋转。

6.根据权利要求1所述的固定装置组件，其中，所述框架大致沿平面布置，并且所述多个电磁体调节器包括至少一个滑动调节器，所述至少一个滑动调节器能够沿所述框架的所述平面移动，以用于沿所述平面推动所述电磁体。

7.根据权利要求1所述的固定装置组件，其中，所述至少一个调节销包括至少一个竖向调节销，所述至少一个竖向调节销能够沿与所述框架大致垂直的竖向方向移动，以用于在所述竖向方向上调节所述坯件的竖向高度。

8.根据权利要求7所述的固定装置组件，其中，所述至少一个竖向调节销包括至少一个中央竖向调节销，所述至少一个中央竖向调节销定位在所述电磁体中的一对电磁体之间。

9.根据权利要求7所述的固定装置组件，其中，所述至少一个竖向调节销包括至少一个外部竖向调节销，所述至少一个外部竖向调节销定位成与所述电磁体中的一对电磁体相邻。

10.根据权利要求1所述的固定装置组件，其中，所述至少一个调节销包括至少一个水平调节销，所述至少一个水平调节销定位成能够水平地、与所述框架平行地移动，以用于使所述坯件水平移动。

11.根据权利要求1所述的固定装置组件，其中，所述多个电磁体包括多对电磁体，其中，每对电磁体中的所述电磁体以彼此间隔且平行的关系对准。

12.根据权利要求11所述的固定装置组件，其中，所述框架大致呈正方形，并且所述框架沿着平面延伸，其中，所述框架限定四个边缘和四个拐角，其中，所述多对电磁体包括四对电磁体，其中，每对定位成与所述框架的所述边缘中的一个边缘相邻。

13.根据权利要求1所述的固定装置组件，其中，所述固定装置组件还包括多个液压线路，所述多个液压线路与所述电磁体调节器和所述至少一个调节销联接，以用于致动所述电磁体调节器和所述至少一个调节销。

14.一种用于将多个坯件定位在框架上以用于焊接操作的方法，所述方法包括：

将至少两个坯件定位在至少两个电磁体的顶部上，所述至少两个电磁体定位在所述框架的顶部上；

利用至少一个调节销将所述至少两个坯件相对于所述框架推到初始位置；

将由磁性材料制成的多个增强器定位在所述电磁体和坯件中的每个电磁体和坯件上方；

启用所述电磁体，以将所述坯件和增强器拉向所述电磁体，以抑制所述坯件与所述电磁体之间的相对运动；并且

利用至少一个电磁体调节器使所述电磁体中的至少一个电磁体从所述初始位置移动，以消除成对的坯件之间的任何间隙，使得所述坯件能够彼此焊接。

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