CN102615467A - 一种细管六自由度约束对中对接焊接装置 - Google Patents

Abstract

一种细管六自由度约束对中对接焊接装置，属于焊接夹具领域。一种细管六自由度约束对中对接焊接装置，包括轴向对中机构Ⅰ，轴向对中机构Ⅱ，轴向对接机构和机架，通过轴向对中机构Ⅰ、Ⅱ对被焊细管工件的对中定位后，通过轴向对接机构完成被焊细管工件的对接接触工作，完成焊接前的准备工作。本发明能够较好地改善被焊细管工件的焊接质量，使焊接变形量减小，使焊缝更加美观，同时被焊细管工件便于安装和拆卸，操作简单并提高了焊接效率。

Description

一种细管六自由度约束对中对接焊接装置

技术领域

本发明涉及一种细管六自由度约束对中对接焊接装置，用于航空航天系统中细油、气和水管的管管对接焊接前的对中对接，属于焊接夹具技术领域。 

技术背景

由于在航空航天系统中经常要进行气、油、水管得折弯后对接焊，这就要求进行折弯加工后的管管对中对接精度较高，在焊接过程中经常发生焊缝成形差，焊接后变形较大不美观，且焊接效率低。现有的管焊焊接设备不能很好的解决上述问题。 

发明内容

本发明的目的是提供一种细管六自由度约束对中对接方法和焊接装置，该装置能保证细管间的管管对接焊前的对中精度，操作简便，提高了焊接效率，减小了焊接变形，保证了焊接质量。 

实现上述目的的技术方案是： 

一种细管六自由度约束对中对接焊接装置，由两个轴向对中机构，轴向对接机构和机架组成； 

所述的轴向对中机构，由轴向对中机构Ⅰ和轴向对中机构Ⅱ组成，轴向对中机构Ⅰ由叉锁Ⅰ2、带V型槽的立块Ⅰ3、挡板Ⅰ19、丝杆顶杆Ⅰ18、丝杠螺母Ⅰ20、摇把Ⅰ24、紧固螺母Ⅰ21和紧固螺母Ⅱ22组成；带V型槽的立块Ⅰ3上垂直于V型槽的方向设置有用于插入插 锁Ⅰ2的凹槽，凹槽的底部设置有两个平行的通孔，叉锁Ⅰ2的两个叉臂通过上述的两个通孔后后再与挡板Ⅰ19两端的两个通孔接合并用紧固螺母Ⅰ21和紧固螺母Ⅱ22将其紧固，丝杠顶杆Ⅰ18穿过挡板Ⅰ19中央通孔顶在带V型槽的立块Ⅰ3上，丝杠螺母Ⅰ20与挡板Ⅰ19相连且套于丝杠顶杆Ⅰ18上，丝杠螺母Ⅰ20与丝杠顶杆Ⅰ18相配合用于压紧叉锁Ⅰ2和被焊细管工件6，丝杠顶杆Ⅰ18连接有用于摇动丝杠顶杆的摇把Ⅰ24；叉锁Ⅰ2两个叉臂之间的空间与带V型槽的立块Ⅰ3的V型槽构成了放置被焊细管工件6的空间。 

轴向对中机构Ⅱ由叉锁Ⅱ7、带V型槽的立块Ⅱ8、挡板Ⅱ26、丝杠螺母Ⅱ28、丝杠顶杆Ⅱ25和摇把Ⅱ29组成；带V型槽的立块Ⅱ8上垂直于V型槽的方向设置有用于插入插锁Ⅱ7的凹槽，凹槽的底部设置有两个平行的通孔，叉锁Ⅱ7的两个叉臂通过上述的两个通孔后再与挡板Ⅱ26两端的两个通孔接合并用紧固螺母Ⅲ27和紧固螺母Ⅳ30将其紧固，丝杠顶杆Ⅰ18穿过挡板Ⅱ26中央通孔顶在带V型槽的立块Ⅱ8上，丝杠螺母Ⅱ28与挡板Ⅱ19与丝杠顶杆Ⅱ25相配合用于压紧叉锁Ⅱ6和被焊细管工件6，，最后丝杠顶杆Ⅱ25连接有用于摇动丝杠顶杆的摇把Ⅱ29； 

导向光杆Ⅰ14和导向光杆Ⅱ16穿过带V型槽的块Ⅰ3两侧的通孔后； 

通孔与导向光杆Ⅰ14、导向光杆Ⅱ16通过的通孔相异面垂直的； 

所述的细管轴向对接机构，由导向光杆Ⅰ14、导向光杆Ⅱ16、对接丝杠轴15、丝杠螺母4、轴承Ⅱ23、轴承Ⅰ13、蜗轮11、蜗杆 31和手摇把32组成；导向光杆Ⅰ14和导向光杆Ⅱ16通过带V型槽的立块Ⅰ3、带V型槽的立块Ⅱ8两侧的与V型槽相垂直的通孔，带V型槽的立块Ⅰ3、带V型槽的立块Ⅱ8相互平行，带V型槽的立块Ⅰ3的中心位置固定有丝杠螺母4，丝杠螺母4与对接丝杠轴15联接，对接丝杠轴15穿过带V型槽的立块Ⅱ8与蜗轮11通过键结合，蜗轮11与蜗杆31啮合，蜗杆31与手摇把32结合。 

所述的机架，由立板Ⅰ1、立板Ⅱ9、立板Ⅲ12、立板Ⅳ17和立板Ⅴ10组成；立板Ⅰ1，立板Ⅱ9和立板Ⅲ12平行放置与立板Ⅳ17和立板Ⅴ10垂直联接成一体；立板Ⅰ1、立板Ⅲ12，立板Ⅳ17和立板Ⅴ10构成了装置的机架外围，立板Ⅱ9位于轴向对中机构Ⅱ远离轴向对中机构Ⅰ的外侧，立板Ⅰ1、立板Ⅱ9、立板Ⅲ12穿过对接丝杠轴15对焊接装置齐支撑作用。 

轴向对中机构实现被焊细管的六个自由度的约束。叉锁Ⅰ的叉臂通过带V型槽的立块Ⅰ的导向通孔，形成一个抱闸式的调节方式，将细管的六个自由度实现全定位，叉臂的顶部与挡板Ⅰ连接，用紧固螺母ⅠⅡ将挡板Ⅰ压紧，在挡板Ⅰ的中央有个中心孔，丝杠螺母Ⅰ与这个中心孔贴合，丝杠顶杆Ⅰ通过丝杠螺母Ⅰ最终于带V型槽的立块Ⅰ的底接触，丝杠顶杆Ⅰ的另一端与摇把Ⅰ连接，当手动转动摇把Ⅰ时丝杠顶杆Ⅰ发生转动由于丝杠顶杆Ⅰ的另一端与带V型槽的立块Ⅰ接触，所以丝杠顶杆Ⅰ在发生旋转时，位移不会发生移动，而与其啮合的丝杠螺母就会发生位移变化，从而带动叉锁Ⅰ抱紧工件与松开工件的动作，实现细管工件的全定位。叉锁Ⅱ的叉臂通过带V型 槽的立块Ⅱ的导向通孔，形成一个抱闸式的调节方式，将细管的六个自由度实现全定位，在叉臂的顶部与挡板Ⅱ连接，用紧固螺母Ⅲ、Ⅳ将挡板Ⅱ压紧，在挡板Ⅱ的中央有个中心孔，丝杠螺母Ⅱ与这个中心孔贴合，丝杠顶杆Ⅱ通过丝杠螺母Ⅱ最终与带V型槽的立块Ⅱ的底接触，丝杠顶杆Ⅱ的另一端与摇把Ⅱ连接，当手动转动摇把Ⅱ时丝杠顶杆Ⅱ发生转动由于丝杠顶杆Ⅱ的另一端与带V型槽的立块Ⅱ接触，所以丝杠顶杆Ⅱ在发生旋转时，位移不会发生移动，而与其啮合的丝杠螺母Ⅱ就会发生位移变化，从而带动叉锁Ⅱ抱紧工件与松开工件的动作，实现细管工件的全定位。 

轴向对接机构是将全定位后的细管工件进行管管对接的功能。轴向对接主要由两根导向光杆Ⅰ、导向光杆Ⅱ实现定位导向，两根导向光杆穿过带V型槽的立块Ⅰ和带V型槽的立块Ⅱ，导向光杆的两端固定在立板Ⅰ和立板Ⅱ上。对接丝杠轴实现轴向对中机构Ⅰ的移动，对接丝杠轴与固定在带V型槽的立块Ⅰ上的丝杠螺母啮合，实现带V型槽的立块Ⅰ的左右移动，对接丝杠轴上安装有蜗轮，蜗轮与蜗杆啮合，蜗杆固定在立板Ⅳ和立板Ⅴ，Ⅴ型块Ⅱ与立板Ⅱ接触并固定在立板Ⅱ上，由于轴向对中机构Ⅱ是静止的，只需透过摇动手摇把拉动轴向对中机构Ⅰ最终实现细管工件的管管对接功能。 

本发明可以获得如下有益效果： 

本发明通过轴向对中机构的抱紧作用，能够实现被焊工件的轴向对中且对中精度高，通过轴向对接机构来实现管管的接触能够调整到合适的焊接位置进行焊接，由于设计上采用了较多的标准间所以加工 安装比较方便，并且机械结构比较简单，采用叉锁式抱紧方式有利于工件的安装方便并且提高了焊接效率，整台设备体积小重量轻便于携带。 

附图说明

图1：细管六自由度对中对接焊接装置总装轴测图Ⅰ 

图2：细管六自由度对中对接焊接装置总装轴测图Ⅱ 

图3：轴向对接机构轴侧剖视图 

图4：轴向对中机构Ⅰ轴侧视图 

图5：轴向对中机构Ⅱ轴侧视图 

图6：机架视图 

图7：轴向对中机构Ⅰ轴侧爆炸视图 

图中：1、立板Ⅰ，2、叉锁Ⅰ，3、带V型槽的立块Ⅰ，4、丝杠螺母，5、遮盖板，6、被焊细管工件，7、叉锁蜗轮Ⅱ，8、带V型槽的立块Ⅱ，9、立板Ⅱ，10、立板Ⅳ，11、蜗轮，12、立板Ⅲ，13、轴承Ⅰ，14、导向光杆Ⅰ，15、丝杠导向轴，16、导向光杆Ⅱ，17、立板Ⅴ，18、丝杠顶杆Ⅰ，19、挡板Ⅰ，20、丝杠螺母Ⅰ，21、紧固螺母Ⅰ，22、紧固螺母Ⅱ，23、轴承Ⅱ，24、摇把Ⅰ，25、丝杠顶杆Ⅱ，26、挡板Ⅱ，27、紧固螺母Ⅲ，28、丝杠螺母Ⅱ，29、摇把Ⅱ，30、紧固螺母Ⅳ，31、蜗杆，32、手摇把。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。 

如图1和图2所示，本发明提供一种细管六自由度对中对接焊接 装置，待对中对接的被焊细管工件6，经过轴向对中机构Ⅰ和轴向对中机构Ⅱ的作用后，轴向对中精度达到焊接标准，此时摇动摇把手32拉动轴向对接机构运转，使其完成管管焊接之前的对接任务。本实施例中装置的结构与发明内容中的一致，在此不在赘述。 

本发明的工作原理如下： 

如图4和图7所示，使用叉锁Ⅰ2将被焊细管工件6的一端部分抱卡，将叉锁Ⅰ2的叉锁臂通过带V型槽的立块Ⅰ3的通孔，使用挡板Ⅰ19与叉锁Ⅰ2的叉锁臂顶端的轴肩结合使用紧固螺母Ⅰ21、紧固螺母Ⅱ22将其紧固，由于挡板Ⅰ19的中央有安装孔与丝杠螺母Ⅰ20结合，所以用手转动摇把Ⅰ24时，与丝杠螺母Ⅰ20啮合的丝杆顶杆Ⅰ18发生旋转，因为丝杆顶杆Ⅰ18的一端与带V型槽的立块Ⅰ3的底部接触，所以当丝杆顶杆Ⅰ18发生旋转时由于不会发生位移变化，从而反作用于丝杠螺母Ⅰ20，从而带动叉锁Ⅰ2对被焊细管工件6的抱紧，由于带V型槽的立块Ⅰ3上具有V型卡槽，所以被焊细管工件6最终定位到合适位置。 

如图5所示，使用叉锁Ⅱ7将被焊细管工件6的另一端部分抱卡，将叉锁Ⅱ7的叉锁臂通过带V型槽的立块Ⅱ86的通孔，使用挡板Ⅱ26与叉锁Ⅱ7的叉锁臂顶端的轴肩配合使用紧固螺母Ⅲ27、紧固螺母Ⅳ30将其紧固，由于挡板Ⅱ26的中央有安装孔与丝杠螺母Ⅱ28结合，所以用手转动摇把Ⅱ29时，与丝杠螺母Ⅱ25啮合的丝杆顶杆Ⅱ25发生旋转，因为丝杆顶杆Ⅱ25的一端与带V型槽的立块Ⅱ8的底部接触，所以当丝杆顶杆Ⅱ25发生旋转时由于不会发生位移变化，从而 反作用于丝杠螺母Ⅱ28，从而带动叉锁Ⅱ7对被焊细管工件6的抱紧，由于带V型槽的立块Ⅱ8上具有V型卡槽，所以被焊细管工件6最终定位到合适位置。 

如图3所示当对中定位后，开始进行被焊细管工件6的管管对接，转动手摇把32此时蜗杆31开始旋转，由于蜗杆31与涡轮11啮合，涡轮11通过键连接与对接丝杠轴15配合，对接丝杠轴15与丝杠螺母4啮合，丝杠螺母4与带V型槽的立块Ⅰ3紧固为一体，所以在对接丝杠轴15的转动下，带V型槽的立块Ⅰ3连同叉锁Ⅰ2、被焊细管工件6、丝杠螺母4、挡板Ⅰ19、紧固螺母Ⅰ21、紧固螺母Ⅱ22、丝杠顶杆Ⅰ18和摇把Ⅰ24一块移动进行对接动作，在进行对接动作时由于带V型槽的立块Ⅱ8是连接固定在立板Ⅱ9上，所以当叉锁Ⅱ7抱紧定位好被焊细管工件6的另一半时此时静止等待轴向对中机构Ⅰ的对接动作。 

对中对接完毕后，使用管焊设备进行焊接。由于在焊接过程中，有可能会产生焊接飞溅物，为了防止飞溅物落到队中对接装置的内部而被损坏，所以由图6所示，在机架的一个端面上覆盖有遮盖板5保护队中对接装置的内部结构不被焊接飞溅物损坏。 

Claims (2)

1.一种细管六自由度约束对中对接焊接装置，其特征在于：由两个轴向对中机构，轴向对接机构和机架组成；

所述的轴向对中机构，由轴向对中机构Ⅰ和轴向对中机构Ⅱ组成，轴向对中机构Ⅰ由叉锁Ⅰ(2)、带V型槽的立块Ⅰ(3)、挡板Ⅰ(19)、丝杆顶杆Ⅰ(18)、丝杠螺母Ⅰ(20)、摇把Ⅰ(24)、紧固螺母Ⅰ(21)和紧固螺母Ⅱ(22)组成；带V型槽的立块Ⅰ(3)上垂直于V型槽的方向设置有用于插入插锁Ⅰ(2)的凹槽，凹槽的底部设置有两个平行的通孔，叉锁Ⅰ(2)的两个叉臂通过上述的两个通孔后后再与挡板Ⅰ(19)两端的两个通孔接合并用紧固螺母Ⅰ(21)和紧固螺母Ⅱ(22)将其紧固，丝杠顶杆Ⅰ(18)穿过挡板Ⅰ(19)中央通孔顶在带V型槽的立块Ⅰ(3)上，丝杠螺母Ⅰ(20)与挡板Ⅰ(19)相连且套于丝杠顶杆Ⅰ(18)上，丝杠螺母Ⅰ(20)与丝杠顶杆Ⅰ(18)相配合用于压紧叉锁Ⅰ(2)和被焊细管工件(6)，丝杠顶杆Ⅰ(18)连接有用于摇动丝杠顶杆的摇把Ⅰ(24)；叉锁Ⅰ(2)两个叉臂之间的空间与带V型槽的立块Ⅰ(3)的V型槽构成了放置被焊细管工件(6)的空间；

轴向对中机构Ⅱ由叉锁Ⅱ(7)、带V型槽的立块Ⅱ(8)、挡板Ⅱ(26)、丝杠螺母Ⅱ(28)、丝杠顶杆Ⅱ(25)和摇把Ⅱ(29)组成；带V型槽的立块Ⅱ(8)上垂直于V型槽的方向设置有用于插入插锁Ⅱ(7)的凹槽，凹槽的底部设置有两个平行的通孔，叉锁Ⅱ(7)的两个叉臂通过上述的两个通孔后再与挡板Ⅱ(26)两端的两个通孔接合并用紧固螺母Ⅲ(27)和紧固螺母Ⅳ(30)将其紧固，丝杠顶杆Ⅰ (18)穿过挡板Ⅱ(26)中央通孔顶在带V型槽的立块Ⅱ(8)上，丝杠螺母Ⅱ(28)与挡板Ⅱ(19)与丝杠顶杆Ⅱ(25)相配合用于压紧叉锁Ⅱ(6)和被焊细管工件(6)，，最后丝杠顶杆Ⅱ(25)连接有用于摇动丝杠顶杆的摇把Ⅱ(29)；

导向光杆Ⅰ(14)和导向光杆Ⅱ(16)穿过带V型槽的块Ⅰ(3)两侧的通孔后；

通孔与导向光杆Ⅰ(14)、导向光杆Ⅱ(16)通过的通孔相异面垂直的；

所述的细管轴向对接机构，由导向光杆Ⅰ(14)、导向光杆Ⅱ(16)、对接丝杠轴(15)、丝杠螺母(4)、轴承Ⅱ(23)、轴承Ⅰ(13)、蜗轮(11)、蜗杆(31)和手摇把(32)组成；导向光杆Ⅰ(14)和导向光杆Ⅱ(16)通过带V型槽的立块Ⅰ(3)、带V型槽的立块Ⅱ(8)两侧的与V型槽相垂直的通孔，带V型槽的立块Ⅰ(3)、带V型槽的立块Ⅱ(8)相互平行，带V型槽的立块Ⅰ(3)的中心位置固定有丝杠螺母(4)，丝杠螺母(4)与对接丝杠轴(15)联接，对接丝杠轴(15)穿过带V型槽的立块Ⅱ(8)与蜗轮(11)通过键结合，蜗轮(11)与蜗杆(31)啮合，蜗杆(31)与手摇把(32)结合。

2.根据权利要求1所述的一种细管六自由度约束对中对接焊接装置，其特征在于：所述的机架，由立板Ⅰ(1)、立板Ⅱ(9)、立板Ⅲ(12)、立板Ⅳ(17)和立板Ⅴ(10)组成；立板Ⅰ(1)，立板Ⅱ(9)和立板Ⅲ(12)平行放置与立板Ⅳ(17)和立板Ⅴ(10)垂直联接成一体；立板Ⅰ(1)、立板Ⅲ(12)，立板Ⅳ(17)和立板Ⅴ(10)构成了装 置的机架外围，立板Ⅱ(9)位于轴向对中机构Ⅱ远离轴向对中机构Ⅰ的外侧，立板Ⅰ(1)、立板Ⅱ(9)、立板Ⅲ(12)穿过对接丝杠轴(15)对焊接装置齐支撑作用。 

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