CN112171167A - 一种多工位工作台及焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多工位工作台及焊接方法，属于焊接工装领域。该多工位工作台包括：与地面固定连接的工位框架，工件与工位框架可拆卸连接，工位框架和工件与地面呈预定夹角，本发明通过工件与工位框架的可拆卸连接，使工件与地面呈预定角度，能够对场地的高度进行利用，解决了现有生产线占地面积过大的问题。

Description

一种多工位工作台及焊接方法

技术领域

本发明属于焊接工装领域，具体是一种多工位工作台及焊接方法。

背景技术

现有生产线的工作方法都是将工件放置在与地面平行的工作台上进行加工，对面积较大的板材进行加工时，仅占用了场地的长宽面积，没有利用场地的高度，存在占地面积大的问题。

发明内容

发明目的：一种多工位工作台及焊接方法，以解决现有技术存在的上述问题。

技术方案：一种多工位工作台包括：与地面固定连接的工位框架，工件与工位框架可拆卸连接，所述工位框架和工件与地面呈预定夹角。

在进一步的实施例中，多工位工作台还包括与地面固定连接的转台装置，所述工位框架至少有两个，所述工位框架与转台装置固定连接，所述转台装置驱动工位框架转动至预定位置，通过转台装置将加工后的工位框架转动至预定角度，能够使加工好的工件转动至预定位置进行冷却。

在进一步的实施例中，多工位工作台还包括至少一个位于工位框架远离转台装置一侧的排气装置，所述排气装置向工位框架方向排气，通过排气装置向工位框架方向排气能够提高工件表面的空气流通，加快工件冷却速度。

在进一步的实施例中，所述排气装置固定安装在转台装置的底端，所述排气装置从转台装置向工位框架方向排气，通过排气装置从转台装置向工位框架方向排气能够在工件表面加焊附件时避免气流直接对熔池和熔渣施压，能够在保证焊缝的形成和稳定性的前提下提高工件的冷却速度。

在进一步的实施例中，多工位工作台还包括与工位框架固定连接的液冷装置，所述液冷装置包括与工位框架固定连接的冷凝管，所述冷凝管内流动有冷却液，通过冷凝管对冷却工位的工位框架和工件进行冷却，能够在保证焊缝的形成和稳定性的前提下进一步的提高工件的冷却速度。

在进一步的实施例中，所述工位框架上固定安装有至少两个冷凝管，位于冷却工位的工位框架的冷凝管与位于焊接工位的工位框架的冷凝管连通，所述冷凝管内的冷却液从冷却工位的工位框架向焊接工位的工位框架方向流动，所述冷却液将冷却工位的工位框架的热量向施工工位的工位框架方向输送，通过蓄热能力强于空气的冷却液将冷却工位的工位框架的热量向施工工位的工位框架方向输送能够增加对施工工位的工件的预热效率。

在进一步的实施例中，所述工位框架的底端还固定安装有至少两个限位装置，工件与限位装置抵接配合。

在进一步的实施例中，多工位工作台还包括与工位框架固定连接的至少四个夹紧装置，所述工位框架的顶端和底端各固定安装有至少两个夹紧装置，所述夹紧装置包括与工位框架固定连接的支座，与支座固定连接的动力源，以及与动力源固定连接的压块，所述动力源驱动压块向工位框架方向位移，工件与压块抵接配合，通过动力源驱动压块向工位框架方向位移能够对工件施加夹紧力，防止工件受惯性脱落。

基于多工位工作台的焊接方法包括：至少三个与转台装置固定连接的工位框架，所述工位框架绕转台装置的中心轴圆周分布，三个工位框架分别是拆装工位的工位框架、焊接工位的工位框架、以及冷却工位的工位框架。

S1. 在拆装工位的工位框架上安装至少一个工件之后使用转台装置将拆装工位的工位框架转动至焊接工位，然后工作人员或焊接机器人对焊接工位的工位框架上的工件进行焊接工作。

S2. 焊接工位的工位框架上的工件焊接工作完成后，使用转台装置将焊接工位的工位框架转动至冷却工位，同时拆装工位的工位框架转动至焊接工位。

S3. 冷却工位的工位框架上的工件冷却预定时间后，转动至拆装工位后在拆装工位更换工位框架上的工件。

S4. 在工件冷却过程中，焊接工位的焊接工作已完成，而冷却时间小于预定时间，则冷却工位的工位框架转动至拆装工位继续冷却，工件在冷却工位和拆装工位冷却的总时间超过预定时间后，在拆装工位更换工位框架上的工件。

S5. 在焊接过程中，排气装置从转台装置向工位框架方向排气。

S6. 在焊接过程中，冷凝管内的冷却液从冷却工位的工位框架向焊接工位的工位框架方向流动，冷却液将冷却工位的工位框架的热量向施工工位的工位框架方向输送。

有益效果：本发明公开了一种多工位工作台及焊接方法，该多工位工作台通过工件与工位框架的可拆卸连接，使工件与地面呈预定角度，能够对场地的高度进行利用，解决了现有生产线占地面积过大的问题。

附图说明

图1是本发明的装配示意图。

图2是本发明的内部结构示意图。

图3是本发明的限位装置示意图。

图4是本发明的夹紧装置示意图。

图5是本发明的液冷装置工作原理示意图。

图6是本发明的回转环局部剖视示意图。

图1至图6所示附图标记为：转台装置1、工位框架2、限位装置3、夹紧装置4、排气装置5、液冷装置6、散热器7、基座11、驱动组件12、框架13、安装座31、限位块32、圆弧部33、支座41、动力源42、压块43、冷凝管61、圆柱壳体62、回转环63、冷液腔64、热液腔65。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

申请人在进行焊接工作时发现现有生产线的工作方法都是将工件放置在与地面平行的工作台上进行加工，对面积较大的板材进行加工时，仅占用了场地的长宽面积，没有利用场地的高度，存在占地面积大的问题，为了解决上述问题，申请人研发了一种多工位工作台及焊接方法。

该多工位工作台包括：转台装置1、工位框架2、限位装置3、夹紧装置4、排气装置5、液冷装置6、散热器7、基座11、驱动组件12、框架13、安装座31、限位块32、圆弧部33、支座41、动力源42、压块43、冷凝管61、圆柱壳体62、回转环63、冷液腔64、热液腔65。

工位框架2与地面固定连接，工件与工位框架2可拆卸连接，工位框架2和工件与地面呈预定夹角。

工作原理：通过工件与工位框架2的可拆卸连接，使工件与地面呈预定角度，能够对场地的高度进行利用，解决了现有生产线占地面积过大的问题。

在进一步的实施例中，在自动化生产中，由于焊接导致工件表面温度过高需要工件在工作台上冷却预定时间才能够进行下一工序，存在占地面积大和工作时间长的问题。

为了解决上述问题，多工位工作台还包括与地面固定连接的转台装置1，工位框架2至少有两个，工位框架2与转台装置1固定连接，转台装置1驱动工位框架2转动至预定位置。

通过转台装置1将加工后的工位框架2转动至预定角度，能够使加工好的工件转动至预定位置进行冷却。

在进一步的实施例中，台装置包括基座11，与基座11固定连接的驱动组件12，以及与驱动组件12固定连接的框架13，驱动组件12驱动框架13旋转，其中驱动组件12是伺服电机或步进电机。

工作原理：在自动化生产中，由于焊接导致工件表面温度过高，在满足生产节拍的条件下，设置四个工位框架2，可根据生产节拍来修改工位框架2的数量，工作时由机器人抓手将工件放置在工位框架2上，转台旋转90°，待抓手再次放工件至工位，依次循环，转台四周放有风扇，实现自然风冷却，机器人根据冷却时间来判定，抓走冷却时间最长的工件进入下一工序。

工件与工位框架2固定连接，工件在工位框架2上焊接加工完成后，转台装置1将加工后的工位框架2转动至预定角度，使加工好的工件转动至预定位置进行冷却，在加工好的工件冷却的过程中对另一工件进行焊接加工，解决了冷却中的工件占地面积大和工作时间长的问题，而且使工位框架2和工件与地面呈预定夹角能够对场地的高度方向进行利用，进一步的解决了冷却中的工件占地面积大的问题。

通过驱动组件12驱动框架13旋转能够提高自动化，降低劳动强度。

在进一步的实施例中，使用转台装置1将工位框架2转至预定位置进行自然冷却存在冷却时间过长的问题。

为了解决上述问题，多工位工作台还包括至少一个位于工位框架2远离转台装置1一侧的排气装置5，排气装置5向工位框架2方向排气。

通过排气装置5向工位框架2方向排气能够提高工件表面的空气流通，加快工件冷却速度。

在进一步的实施例中，从外部向工位框架2方向排气容易将熔池和熔渣吹散不利于焊缝的形成和稳定性。

为了解决上述问题，排气装置5固定安装在转台装置1的底端，排气装置5从转台装置1向工位框架2方向排气。

通过排气装置5从转台装置1向工位框架2方向排气能够在工件表面加焊附件时避免气流直接对熔池和熔渣施压，能够在保证焊缝的形成和稳定性的前提下提高工件的冷却速度。

在进一步的实施例中，仅增加空气流动存在空气蓄热能力差导致的冷却效率低的问题，而且在两个工件拼接焊接时从转台装置1向工位框架2方向排气也会对熔池和熔渣施压，降低焊缝的稳定性。

为了解决上述问题，多工位工作台还包括与工位框架2固定连接的液冷装置6，液冷装置6包括与工位框架2固定连接的冷凝管61，冷凝管61内流动有冷却液，其中冷凝管61与散热器7连通。

通过冷凝管61对冷却工位的工位框架2和工件进行冷却，能够在保证焊缝的形成和稳定性的前提下进一步的提高工件的冷却速度。

在两个工件拼接焊接时，可以仅使用冷凝管61进行冷却保证焊缝的行形成和稳定性。

在为工件焊接附件时，可以同时使用排气装置5和冷凝管61提高冷却速度。

在进一步的实施例中，在焊接工艺中还需要对施工工位的工件进行预热才能够获得足够的焊接强度和稳定性，仅增加空气流动虽然也能够将加工后的工件上的热量传送至施工工位上，但是也因为空气蓄热能力差导致的热量传递效率低的问题。

为了解决上述问题，工位框架2上固定安装有至少两个冷凝管61，位于冷却工位的工位框架2的冷凝管61与位于焊接工位的工位框架2的冷凝管61连通，冷凝管61内的冷却液从冷却工位的工位框架2向焊接工位的工位框架2方向流动，冷却液将冷却工位的工位框架2的热量向施工工位的工位框架2方向输送。

通过蓄热能力强于空气的冷却液将冷却工位的工位框架2的热量向施工工位的工位框架2方向输送能够增加对施工工位的工件的预热效率。

在进一步的实施例中，现有连接方式中冷凝管61和散热器7的连接存在转动时管道无法随转台装置1自由旋转，转台装置1需要在旋转一周后复位，存在操作繁琐的问题。

为了解决上述问题，多工位工作台还包括与转台装置1固定连接的旋转换液装置，旋转换液装置包括与转台装置1固定连接是圆柱壳体62，以及套接在圆柱壳体62外侧的回转环63，回转环63与圆柱壳体62密封连接，工位框架2与回转环63固定连接，圆柱壳体62包括与散热器7的出液端连通的冷液腔64，以及与散热器7的进液端连通的热液腔65，圆柱壳体62的外侧开有与冷液腔64连通的出液口，以及与热液腔65连通的回液口，圆柱壳体62的出液口与冷却工位的工位框架2的冷凝管61的进液口连通，圆柱壳体62的回液口与焊接工位的工位框架2的冷凝管61的出液口连通。

转台装置1工作时带动工位框架2和回转环63绕圆柱壳体62的中心轴旋转预定角度，使原焊接工位的工位框架2的冷凝管61代替冷却工位的工位框架2的冷凝管61与圆柱壳体62的出液口连通。

在转台装置1工作时回转环63对圆柱壳体62的出液口和回液口进行密封。

在进一步的实施例中，两个相邻的工位框架2的冷凝管61之间通过单向阀连通，避免冷却液回流至冷却工位。

通过旋转换液装置的回转环63和圆柱壳体62的配合，能够使转台装置1、冷凝管61和工位框架2转动任意角度，仅在转台装置1转动至预定角度时使冷却液流通。

在进一步的实施例中，工位框架2的底端还固定安装有至少两个限位装置3，工件与限位装置3抵接配合，限位装置3包括与工位框架2固定连接的安装座31，以及与安装座31固定连接的限位块32，工件与限位块32抵接配合。

在进一步的实施例中，限位块32的靠近工件的一端固定安装有圆弧部33，通过使限位块32采取弧面形状，在确保工件由于重力往下下滑的同时，也方便机械手抓取工件时不易摩擦工件。

在进一步的实施例中，通过限位装置3与工件的抵接配合虽然能够对工件进行限位，但是当转台转动时工件容易受惯性脱落。

为了解决上述问题，多工位工作台还包括与工位框架2固定连接的至少四个夹紧装置4，工位框架2的顶端和底端各固定安装有至少两个夹紧装置4，夹紧装置4包括与工位框架2固定连接的支座41，与支座41固定连接的动力源42，以及与动力源42固定连接的压块43，动力源42驱动压块43向工位框架2方向位移，工件与压块43抵接配合，

在进一步的实施例中，动力源42是气缸压臂，压块43与气缸压臂螺钉连接，气缸压臂驱动压块43旋转对工件施加夹紧力。

动力源42也可以是丝杆机构、气缸或液压缸等直线运动机构，驱动压块43向工件方向做直线运动机构，对工件施加夹紧力。

通过压臂的旋转，实现对工件的夹紧，对工件进行限位，确保工件的摆放状态。

基于多工位工作台的焊接方法包括：至少三个与转台装置1固定连接的工位框架2，工位框架2绕转台装置1的中心轴圆周分布，三个工位框架2分别是拆装工位的工位框架2、焊接工位的工位框架2、以及冷却工位的工位框架2。

S1. 在拆装工位的工位框架2上安装至少一个工件之后使用转台装置1将拆装工位的工位框架2转动至焊接工位，然后工作人员或焊接机器人对焊接工位的工位框架2上的工件进行焊接工作。

S2. 焊接工位的工位框架2上的工件焊接工作完成后，使用转台装置1将焊接工位的工位框架2转动至冷却工位，同时拆装工位的工位框架2转动至焊接工位。

S3. 冷却工位的工位框架2上的工件冷却预定时间后，转动至拆装工位后在拆装工位更换工位框架2上的工件。

S4. 在工件冷却过程中，焊接工位的焊接工作已完成，而冷却时间小于预定时间，则冷却工位的工位框架2转动至拆装工位继续冷却，工件在冷却工位和拆装工位冷却的总时间超过预定时间后，在拆装工位更换工位框架2上的工件，当工件在冷却工位和拆装工位冷却的总时间未超过预定时间时，转台装置和焊接机器人暂停焊接工作等待冷却时间，并通知工作人员加装工位框架。

S5. 在焊接过程中，排气装置5从转台装置1向工位框架2方向排气。

S6. 在焊接过程中，冷凝管61内的冷却液从冷却工位的工位框架2向焊接工位的工位框架2方向流动，冷却液将冷却工位的工位框架2的热量向施工工位的工位框架2方向输送。

在进一步的实施例中，转台装置1，至少两个沿转台装置1周向布设的工位框架2，以及设置在工位框架2上的、用于对工件进行固定的工件定位部。

工位框架2从转台装置1的底端向顶端方向延伸，工位框架2的延伸方向与转台装置1的中心线延伸方向存在预定角度。

在工作状态下，工位框架2可沿转台装置1中心线转动预定角度。

工件定位部包括与工位框架2的底端固定连接的至少两个限位装置3。

工件定位部还包括与工位框架2固定连接的至少四个夹紧装置4。

使工位框架2从转台装置1的底端向顶端方向延伸，工位框架2的延伸方向与转台装置1的中心线延伸方向存在预定角度能够对场地的高度方向进行利用，进一步的解决了冷却中的工件占地面积大的问题。

在进一步的实施例中，在上述中心轴转动的方式中，若工位框架2上工件重量不对称，或驱动组件工作过程中产生振动时，都会使工位框架上工件坐标点出现偏移，造成焊接坐标点定位不准确的问题。

为了解决上述问题，转台装置1设置有环形轨道，工位框架2与环形轨道配合，通过驱动组件驱动工位框架沿转台装置中心线转动预定角度。

可以将转台装置1作为基座，在基座上设置环形轨道。与上述通过中心轴转动的方式不同，可以通过设置周向转动的机构实现回转。驱动组件与工件框架2固定连接，驱动组件是伺服电机或步进电机等电动机。

驱动组件驱动工件框架2绕中心轴转动。例如可以在底部、顶部或中部等设置至少一个环形滑轨，通过驱动组件推动框架沿滑轨转动预定角度，不同的工位框架之间固定连接。

通过环形轨道还能够为工位框架提供支撑力，解决了若工位框架上工件重量不对称，或驱动组件工作过程中产生振动时，都会使工位框架上工件坐标点出现偏移，造成焊接坐标点定位不准确的问题。提高了焊接精度和工位框架的承载力。

在进一步的实施例中，工位框架每次转动k*（360/N°），其中，N为工位框架的数量，k为自然数。

Claims (9)

1.一种多工位工作台，其特征在于，包括：与地面固定连接的工位框架，工件与工位框架可拆卸连接，所述工位框架和工件与地面呈预定夹角。

2.根据权利要求1所述一种多工位工作台，其特征在于，还包括与地面固定连接的转台装置，所述工位框架至少有两个，所述工位框架与转台装置固定连接，所述转台装置驱动工位框架转动至预定位置。

3.根据权利要求2所述一种多工位工作台，其特征在于，还包括至少一个位于工位框架远离转台装置一侧的排气装置，所述排气装置向工位框架方向排气。

4.根据权利要求3所述一种多工位工作台，其特征在于，所述排气装置固定安装在转台装置的底端，所述排气装置从转台装置向工位框架方向排气。

5.根据权利要求1所述一种多工位工作台，其特征在于，还包括与工位框架固定连接的液冷装置，所述液冷装置包括与工位框架固定连接的冷凝管，所述冷凝管内流动有冷却液。

6.根据权利要求1所述一种多工位工作台，其特征在于，所述工位框架上固定安装有至少两个冷凝管，位于冷却工位的工位框架的冷凝管与位于焊接工位的工位框架的冷凝管连通，所述冷凝管内的冷却液从冷却工位的工位框架向焊接工位的工位框架方向流动，所述冷却液将冷却工位的工位框架的热量向施工工位的工位框架方向输送。

7.根据权利要求1所述一种多工位工作台，其特征在于，所述工位框架的底端还固定安装有至少两个限位装置，工件与限位装置抵接配合。

8.根据权利要求1所述一种多工位工作台，其特征在于，还包括与工位框架固定连接的至少四个夹紧装置，所述工位框架的顶端和底端各固定安装有至少两个夹紧装置，所述夹紧装置包括与工位框架固定连接的支座，与支座固定连接的动力源，以及与动力源固定连接的压块，所述动力源驱动压块向工位框架方向位移，工件与压块抵接配合。

9.基于权利要求4-8任一项所述多工位工作台的焊接方法，其特征在于，包括：至少三个与转台装置固定连接的工位框架，所述工位框架绕转台装置的中心轴圆周分布，三个工位框架分别是拆装工位的工位框架、焊接工位的工位框架、以及冷却工位的工位框架；

S1. 在拆装工位的工位框架上安装至少一个工件之后使用转台装置将拆装工位的工位框架转动至焊接工位，然后工作人员或焊接机器人对焊接工位的工位框架上的工件进行焊接工作；

S2. 焊接工位的工位框架上的工件焊接工作完成后，使用转台装置将焊接工位的工位框架转动至冷却工位，同时拆装工位的工位框架转动至焊接工位；

S3. 冷却工位的工位框架上的工件冷却预定时间后，转动至拆装工位后在拆装工位更换工位框架上的工件；

S4. 在工件冷却过程中，焊接工位的焊接工作已完成，而冷却时间小于预定时间，则冷却工位的工位框架转动至拆装工位继续冷却，工件在冷却工位和拆装工位冷却的总时间超过预定时间后，在拆装工位更换工位框架上的工件；

S5. 在焊接过程中，排气装置从转台装置向工位框架方向排气；

S6. 在焊接过程中，冷凝管内的冷却液从冷却工位的工位框架向焊接工位的工位框架方向流动，冷却液将冷却工位的工位框架的热量向施工工位的工位框架方向输送。

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