CN102699606A - 支持半球类或椭球类结构件纵或环缝焊接的定位装置 - Google Patents

支持半球类或椭球类结构件纵或环缝焊接的定位装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种支持半球类或椭球类结构件纵或环缝焊接的定位装置，其特征在于：包括位于底部的基架，由基架形成对升降模块及伸缩模块的支撑，在基架的顶部设有定位环板，处于工作状态时，伸缩模块向外展开，从而在升降模块的顶部与定位环板之间形成支撑焊接结构件的定位面，处于非工作状态时，伸缩模块向内收拢，升降模块的顶部下降至设定位置。本发明的优点是：可以降低劳动强度，节省装夹时间，提高生产效率；本发明维护方便，便于检测定位面的弧度，若发现问题可及时更换局部零件；本发明节省存放空间，易于搬运。对于半球类或椭球类结构件纵缝焊接，若待焊纵缝增加，定位筋板可在原有基础上相应增加，扩大了定位装置的利用率。

Description

支持半球类或椭球类结构件纵或环缝焊接的定位装置
技术领域
本发明涉及一种支持半球类或椭球类结构件焊接的自适应定位装置，属于大型半球类或椭球类结构件搅拌摩擦焊接领域。
背景技术
随着宇航连接技术的发展，大型薄壁铝合金结构件作为典型的航天产品，其焊接夹具也备受关注。现有生产中，用于大型薄壁铝合金结构件的焊接夹具是专用一体型的。现有的定位装置一旦出现变形，便无法进行局部修复或更换，只能整体报废，造成资源上的浪费。而且现有的定位装置体积较大，占据存放空间，搬运也非常不便。
发明内容
本发明的目的是提供一种在变形后能进行修改且便于存放及运输的定位装置。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种支持半球类或椭球类结构件纵或环缝焊接的定位装置，其特征在于：包括位于底部的基架，由基架形成对升降模块及伸缩模块的支撑，在基架的顶部设有定位环板，处于工作状态时，伸缩模块向外展开，从而在升降模块的顶部与定位环板之间形成支撑焊接结构件的定位面，处于非工作状态时，伸缩模块向内收拢，升降模块的顶部下降至设定位置。
优选地，所述基架包括底座，至少三块立板设于底座上，在立板的顶部设有圆环状顶板。
优选地，在所述至少一块立板的内侧壁上设有侧板。
优选地，所述伸缩模块包括第二双作用伺服液压缸，第二双作用伺服液压缸固定在所述基架上，过渡板固定在第二双作用伺服液压缸的伸缩端上，至少三根沿圆周面均布的支杆的一端均与过渡板铰接，在另一端上分别铰接有一块定位筋板，定位筋板的底端均与所述定位环板铰接，处于工作状态时，第二双作用伺服液压缸伸出，从而带动所有定位筋板向外展开并锁紧在所述升降模块的顶部与所述定位环板之间，从而形成所述待焊接结构件的定位面，处于非工作状态时，第二双作用伺服液压缸下降，从而带动所有定位筋板向内收缩至设定位置。
优选地，所述升降模块包括至少一个第一双作用伺服液压缸，第一双作用伺服液压缸的伸缩端与定位板相连，至少一个导向机构的一端连接定位板，另一端连接所述基架，第一双作用伺服液压缸带动定位板在导向机构的导向下上升或下降。
优选地，所述导向机构包括过渡板，在所述定位板上设有第一直线轴承，在过渡板位于第一直线轴承正下方的部分上设有第二直线轴承，导向轴的一端与所述基架固定连接，其另一端穿过第二直线轴承穿入第一直线轴承内。
优选地，所述第一直线轴承与所述第二直线轴承所在位置所成的直线，与所述第一双作用伺服液压缸及所述第二双作用伺服液压缸与所述定位板连接处所在位置所成的直线相垂直。
优选地，在所述定位板边缘均布有至少三个楔形槽，楔形槽的数量与所述定位筋板的数量相等，且所述楔形槽与所述定位筋板顶端的形状相配合。
优选地，所述楔形槽的楔角为10度。
优选地，所述定位环板的外轮廓为阶梯状，其中一部分外轮廓与待焊接结构件焊接部分的内型面完全贴合，其内轮廓制有均布的凹槽。
本发明的优点是：
1、本发明能够一次性装夹满足纵或环缝焊接要求，在生产过程中，可以降低劳动强度，节省装夹时间，提高生产效率；
2、本发明维护方便，便于检测定位面的弧度，若发现问题可及时更换局部零件，解决了现有定位装置一旦出现变形，无法进行局部修复或更换，只能整体报废，造成资源浪费的缺陷。
3、本发明节省存放空间，易于搬运；
4、对于半球类或椭球类结构件纵缝焊接，若待焊纵缝增加，定位筋板可在原有基础上相应增加，扩大了定位装置的利用率。
附图说明
图1为本发明提供的一种支持半球类或椭球类结构件纵或环缝焊接的定位装置的总体结构示意图；
图2为本发明提供的一种支持半球类或椭球类结构件纵或环缝焊接的定位装置的内部结构示意图；
图3为本发明提供的一种支持半球类或椭球类结构件纵或环缝焊接的定位装置的另一个方向上的内部结构示意图；
图4为本发明提供的一种支持半球类或椭球类结构件纵或环缝焊接的定位装置的俯视图；
图5为图4中的A-A向剖视图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明叙述的内容之后，本领域技术人员可以对本发明做各种改动或修改，这些等价形式同样归于本申请所附权利要求书所限定的范围。
如图1所示，一种支持半球类或椭球类结构件纵或环缝焊接的定位装置，包括位于底部的基架40，由基架40形成对升降模块10及伸缩模块20的支撑，在基架40的顶部设有定位环板30，处于工作状态时，伸缩模块20向外展开，从而在升降模块10的顶部与定位环板30之间形成支撑焊接结构件的定位面，处于非工作状态时，伸缩模块20向内收拢，升降模块10的顶部下降至设定位置。
定位环板30的外轮廓为阶梯状，其中一部分外轮廓与待焊接的结构件的待焊部分的内型面完全贴合；其内轮廓制有均布的凹槽。
如图2所示，基架40包括底座44，在底座44上固定立板42。立板42呈工字形，其上、下端面制有腰型孔。圆环状顶板41固定在立板42的顶端。还包括两块侧板43，侧板43呈T字形，其端部通过螺钉与立板42内侧面连接。
如图2及图3所示，升降模块10包括第一双作用伺服液压缸14，第一双作用伺服液压缸14的下端通过螺钉与法兰连接板15连接，法兰连接板15通过螺钉分别固定在侧板43上。第一双作用伺服液压缸14的活塞杆前端与定位板11通过螺纹连接。定位板11的外形面呈圆弧状，其曲率半径与待焊接的结构件内型面曲率半径相等。两个第一直线轴承12-1通过螺钉固定在定位板11上，另两个与第一直线轴承12-1位置相对应的第二直线轴承12-2固定在过渡板23上。导向轴13带螺纹的一端固定在底座44上，另一端穿过第一直线轴承12-1后嵌装在第二直线轴承12-2中，以构成可伸缩调节的导向机构。
结合图4及图5，伸缩模块20包括第二双作用伺服液压缸24，第二双作用伺服液压缸24的下端通过螺钉与法兰连接板25连接，法兰连接板25通过螺钉固定在底座44的几何中心上。第二双作用伺服液压缸24的活塞杆前端与过渡板23通过螺纹连接，四个铰链座26通过螺钉均布在过渡板23上。支杆22的两端均制有通孔，一端通过销轴与铰链座26铰接，另一端通过销轴与固定在定位筋板21上的铰链座27铰接。定位筋板21的外轮廓为圆弧状，其曲率半径与结构件内型面曲率半径相等。定位筋板21的下端制有通孔，并通过销轴、铰链座(未画出)与定位环板30铰接。定位筋板21的上端制有楔形凸台，楔角为10度。定位板11边缘均布有四个楔形槽，楔角为10度。楔形槽与楔形凸台相配合，从而实现伸缩模块20定位后的自锁功能。第一直线轴承12-1与第二直线轴承12-2所在位置所成的直线，与第一双作用伺服液压缸14及第二双作用伺服液压缸24的前端与定位板连接的螺纹孔所在位置所成的直线相垂直。
四块定位筋板21、四根支杆22、分别与第二双作用伺服液压缸24及底座44构成铰链四杆联动机构。
上述装置的使用方法具体如下：
由非工作状态向工作状态转换时，升降模块10中的第一双作用伺服液压缸14提供推力使定位板11上移至最大位移。再由伸缩模块20中的第二双作用伺服液压缸24提供动力源，满足铰链四杆联动机构执行既定运动使定位筋板21达到极限位置，即四个定位筋板21如“撑伞”般完全撑开。然后，第一双作用伺服液压缸14再次提供反向力使定位板11下移，定位筋板21的楔形凸端面插入对应的定位板11的楔形槽中，起辅助锁紧作用。此时，本发明提供的定位装置处于工作状态。待焊接完成后，第一双作用伺服液压缸14提供推力将定位板11上移，将已焊接的结构件顶出，便于脱卸。同时，定位筋板21的楔形凸端面与定位板11的楔形槽分离。第二双作用伺服液压缸24提供作用力使过渡板23下移，支杆22收缩，即将“伞”收拢。最后，第一双作用伺服液压缸14继续提供作用力使定位板11下移至已折叠的定位筋板21的外表面，即完成本发明提供的定位装置的折叠收拢，使其处于非工作状态。

Claims (10)

1.一种支持半球类或椭球类结构件纵或环缝焊接的定位装置，其特征在于：包括位于底部的基架(40)，由基架(40)形成对升降模块(10)及伸缩模块(20)的支撑，在基架(40)的顶部设有定位环板(30)，处于工作状态时，伸缩模块(20)向外展开，从而在升降模块(10)的顶部与定位环板(30)之间形成支撑焊接结构件的定位面，处于非工作状态时，伸缩模块(20)向内收拢，升降模块(10)的顶部下降至设定位置。
2.如权利要求1所述的一种支持半球类或椭球类结构件纵或环缝焊接的定位装置，其特征在于：所述基架(40)包括底座(44)，至少三块立板(42)设于底座(44)上，在立板(42)的顶部设有圆环状顶板(41)。
3.如权利要求2所述的一种支持半球类或椭球类结构件纵或环缝焊接的定位装置，其特征在于：在所述至少一块立板(42)的内侧壁上设有侧板(43)。
4.如权利要求1所述的一种支持半球类或椭球类结构件纵或环缝焊接的定位装置，其特征在于：所述伸缩模块(20)包括第二双作用伺服液压缸(24)，第二双作用伺服液压缸(24)固定在所述基架(40)上，过渡板(23)固定在第二双作用伺服液压缸(24)的伸缩端上，至少三根沿圆周面均布的支杆(22)的一端均与过渡板(23)铰接，在另一端上分别铰接有一块定位筋板(21)，定位筋板(21)的底端均与所述定位环板(30)铰接，处于工作状态时，第二双作用伺服液压缸(24)伸出，从而带动所有定位筋板(21)向外展开并锁紧在所述升降模块(10)的顶部与所述定位环板(30)之间，从而形成所述待焊接结构件的定位面，处于非工作状态时，第二双作用伺服液压缸(24)下降，从而带动所有定位筋板(21)向内收缩至设定位置。
5.如权利要求4所述的一种支持半球类或椭球类结构件纵或环缝焊接的定位装置，其特征在于：所述升降模块(10)包括至少一个第一双作用伺服液压缸(14)，第一双作用伺服液压缸(14)的伸缩端与定位板(11)相连，至少一个导向机构的一端连接定位板(11)，另一端连接所述基架(40)，第一双作用伺服液压缸(14)带动定位板(11)在导向机构的导向下上升或下降。
6.如权利要求5所述的一种支持半球类或椭球类结构件纵或环缝焊接的定位装置，其特征在于：所述导向机构包括过渡板(23)，在所述定位板(11)上设有第一直线轴承(12-1)，在过渡板(23)位于第一直线轴承(12-1)正下方的部分上设有第二直线轴承(12-2)，导向轴(13)的一端与所述基架(40)固定连接，其另一端穿过第二直线轴承(12-2)穿入第一直线轴承(12-1)内。
7.如权利要求6所述的一种支持半球类或椭球类结构件纵或环缝焊接的定位装置，其特征在于：所述第一直线轴承(12-1)与所述第二直线轴承(12-2)所在位置所成的直线，与所述第一双作用伺服液压缸(14)及所述第二双作用伺服液压缸(24)与所述定位板(11)连接处所在位置所成的直线相垂直。
8.如权利要求5所述的一种支持半球类或椭球类结构件纵或环缝焊接的定位装置，其特征在于：在所述定位板(11)边缘均布有至少三个楔形槽，楔形槽的数量与所述定位筋板(21)的数量相等，且所述楔形槽与所述定位筋板(21)顶端的形状相配合。
9.如权利要求8所述的一种支持半球类或椭球类结构件纵或环缝焊接的定位装置，其特征在于：所述楔形槽的楔角为10度。
10.如权利要求1所述的一种支持半球类或椭球类结构件纵或环缝焊接的定位装置，其特征在于：所述定位环板(30)的外轮廓为阶梯状，其中一部分外轮廓与待焊接结构件焊接部分的内型面完全贴合，其内轮廓制有均布的凹槽。
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