CN105598621B - 一种用于机器人自动焊接的工装夹具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于机器人自动焊接的工装夹具，它包括隔板耳片定位组件（14）、轴孔定位组件（6，9）、平面板压紧组件（2,3,5）、曲面板压紧组件（10,11,12）、侧壁板压紧组件（7,8）、横梁组件（13）、背气保护顶升机构（15,16）、顶升压紧机构（18,19,20）、中隔框装配组件（17）和辅助支撑（1,4），平面板压紧组件（2,3,5）和曲面板压紧组件（12,11,10）分别位于横梁组件（13）的中部两侧，横梁组件（13）的前端部两侧分布有侧壁板压紧组件（7,8），横梁组件（13）的前端部两侧还分布有轴孔定位组件（6,9），横梁组件（13）的尾端部分布有耳片定位组件（14）。本发明针对某复杂薄壁焊接件提出一种操作简单、高效的自动化焊接工装，满足机器人自动焊接对工装定位精度和装夹效率的要求。

Description

一种用于机器人自动焊接的工装夹具
技术领域
本发明涉及一种工装夹具，尤其涉及一种面向某复杂薄壁焊接件的机器人自动焊接的工装夹具。
背景技术
某复杂薄壁焊接件由曲面板、平面板、尾框、中隔框、盖板组成。在生产过程中，需要采用工装夹具将焊接件各组成部分固定好，然后对尾框、曲面板和平面板进行焊接。传统的焊接工装无法满足自动焊接对工装的定位精度和焊缝相对位置的精度要求，每次装夹后需要对工件的装夹状态进行调整，使其满足焊接要求，这一过程耗费时间长，拖慢整个生产节奏。
因此，需要提供一种新的技术方案来解决上述问题。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种定位快速精确、装夹方便省力的应用于机器人焊接的自动化工装夹具。
为解决本发明的技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种用于机器人自动焊接的工装夹具，它包括隔板耳片定位组件、轴孔定位组件、平面板压紧组件、曲面板压紧组件、侧壁板压紧组件、横梁组件、背气保护顶升机构、顶升压紧机构、中隔框装配组件和辅助支撑，所述平面板压紧组件和所述曲面板压紧组件分别位于横梁组件的中部两侧，所述横梁组件的前端部两侧分布有侧壁板压紧组件，所述横梁组件的前端部两侧还分布有轴孔定位组件，所述横梁组件的尾端部分布有耳片定位组件，所述中隔框装配组件内放入中隔框，所述隔板耳片定位组件内放入尾框，所述轴孔定位组件内分别放入平面板和曲面板，工件放好后，顶升压紧机构推出限制剩下的一个平移自由度，轴孔定位组件的气缸对平面板和曲面板进行夹紧，将平面板和曲面板卡入中隔框和尾框内，再将盖板放在平面板和曲面板之间，所述侧壁板压紧组件的气缸推出，安装横梁组件，由安装在侧壁板压紧组件和安装横梁组件上的压块组成两个定位面，对盖板的六个空间自由度进行限制，定位完成后背气保护顶升机构的气缸推出对中之后对盖板进行夹紧。
通过隔板耳片定位组件的两个棱柱定位销，配合限制了尾框的2个平移自由度和3个旋转自由度，通过辅助支撑限制剩下的平移自由度。
所述中隔框装配组件通过两个U型卡槽对其2个平移自由度和3个旋转自由度进行限制，通过平面板和曲面板对其进行夹紧。
所述轴孔定位组件通过轴孔定位限制平面板和曲面板的2个平移和2个旋转自由度，辅助支撑限制另一旋转自由度。
所述轴孔定位组件（6,9），侧壁板压紧组件（7,8），平面板压紧组件（2,3,5），曲面板压紧组件（10,11,12），隔板耳片定位组件（14），背气保护顶升机构（15,16），顶升压紧机构（18,19,20）均具有气缸。
本发明的有益效果：本发明的一种面向机器人焊接的自动化工装夹具，针对某复杂薄壁焊接件提出一种操作简单、高效的自动化焊接工装，满足机器人自动焊接对工装定位精度和装夹效率的要求，具有如下优点：
1）重复定位精度高，可防止或者减少焊接变形，从而提高焊接件的焊接质量，减免焊后矫正变形或修补工序、简化检验工序等，缩短整个产品的生产周期；
2）采用自动装夹，减少装配工时，提高劳动生产率，同时，降低对装配工人的技术水平的要求；
3）工件定位快速，装夹方便、省力，减轻了焊件装配定位和夹紧时的繁重体力劳动。
附图说明
图1为本发明的自动化工装夹具的整体结构俯视图。
图2为本发明的自动化工装夹具的内部结构侧视图。
图3为本发明的自动化工装夹具的整体结构侧视图。
图4为本发明的自动化工装夹具的整体结构主视图。
图5为本发明尾框定位的一个方向示意图。
图6为本发明尾框定位的另一个方向示意图。
其中，1、辅助支撑，2、平面板压紧组件，3、平面板压紧组件，4、辅助支撑，5、平面板压紧组件，6、轴孔定位组件，7、侧壁板压紧组件，8、侧壁板压紧组件，9、轴孔定位组件，10、曲面板压紧组件，11、曲面板压紧组件，12、曲面板压紧组件，13、横梁组件，14、隔板耳片定位组件，15、背气保护顶升机构，16、背气保护顶升机构，17、中隔框装配组件，18、顶升压紧机构，19、顶升压紧机构，20、顶升压紧机构，21、压块，22、插销，23、辅助面，24、辅助支撑点，25、限位块，26、轴孔定位轴，27、定位块，28、紫铜压紧块，29、U型卡槽，30、磁铁。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。以下实施例仅用于说明本发明，不用来限制本发明的保护范围。
图1、图2和图3所示，本发明的一种用于机器人自动焊接的工装夹具，它包括隔板耳片定位组件14、轴孔定位组件6，9、平面板压紧组件2,3,5、曲面板压紧组件10,11,12、侧壁板压紧组件7,8、横梁组件13、背气保护顶升机构15,16、顶升压紧机构18,19,20、中隔框装配组件17和辅助支撑1,4，平面板压紧组件2,3,5和曲面板压紧组件12,11,10分别位于横梁组件13的中部两侧，横梁组件13的前端部两侧分布有侧壁板压紧组件7,8，横梁组件13的前端部两侧还分布有轴孔定位组件6,9，横梁组件13的尾端部分布有耳片定位组件14，中隔框装配组件17内放入中隔框，隔板耳片定位组件14内放入尾框，轴孔定位组件6,9内分别放入平面板和曲面板，工件放好后，顶升压紧机构18,19,20推出限制剩下的一个平移自由度，轴孔定位组件6,9的气缸对平面板和曲面板进行夹紧，将平面板和曲面板卡入中隔框和尾框内，再将盖板放在平面板和曲面板之间，侧壁板压紧组件7,8的气缸推出，安装横梁组件13，由安装在侧壁板压紧组件7,8和安装横梁组件13上的压块21组成两个定位面，对盖板的六个空间自由度进行限制，定位完成后背气保护顶升机构15,16的气缸推出对中之后对盖板进行夹紧。
隔板耳片定位组件14采用插销22加一个辅助面23和一个辅助支撑点24进行定位，装夹时将尾框套入定位销轴（插销22）内，将气缸动作到位即可，气缸动作通过限位块25进行准确定位。通过三坐标测量仪完成轴孔定位组件的装配，保证轴孔定位轴的同心度，装夹时将曲面板和平面板分别放入轴孔定位组件6,9的轴孔定位轴26内，然后配合平面板压紧组件2,3,5、曲面板压紧组件10,11,12对平面板和曲面板进行压紧。曲面板和平面板压紧组件，通过调节其气缸的定位块27，完成对平面板和曲面板的压紧，紫铜压紧块28还对焊接起到散热作用。
侧壁板压紧组件7，8和横梁组件13的紫铜压块仿照零件外形进行加工对盖板的理论位置进行限制。背气保护顶升机构15，16在定位组件到位以后对工件进行压紧，背气保护顶升机构15，16还兼有散热和通氩气保护的功能。辅助支撑1,4对曲面板和平面板起辅助支撑的作用。中隔框装配组件17通过U型卡槽29以及安装在底面和侧面的磁铁30对中隔框进行定位。工件的装夹过程全部由气缸动作来完成，工人只需做少量前期的准备工作，方便高效。
本发明具体的工作原理和机构实现的方法如下：
尾框的定位原理：如图5、6所示，通过隔板耳片定位组件14的两个棱柱定位销（是指上面提到插销22）与配合限制了尾框的2个平移自由度和3个旋转自由度，通过端面支撑（辅助支撑点24）限制剩下的平移自由度。工件放好以后隔板耳片定位组件14的气缸推出将尾框送到预定位置，随后由图6中的气缸进行夹紧。
中隔框定位原理：由于中隔框的位置精度不高，仅通过两个U型卡槽21对其2个平移自由度和3个旋转自由度进行限制，并不夹紧，通过平面板和曲面板对其进行夹紧。
平面板和曲面板的定位原理：如图1、3所示，将平面板放入轴孔定位组件6，曲面板放入轴孔定位组件9，通过轴孔定位限制曲面板和平面板的2个平移和2个旋转自由度，辅助支撑1,4限制另一旋转自由度。工件放好后，顶升压紧机构18,19,20推出限制剩下的一个平移自由度，平面板曲面板定位组件和轴孔定位组件的气缸对平面板和曲面板进行夹紧，将平面板和曲面板卡入中隔板和尾框内。
盖板定位原理：如图3所示，平面板和曲面板夹紧后，将盖板放在平面板和曲面板之间，侧壁板压紧组件7,8的气缸推出，安装横梁组件13，由安装在侧壁板压紧组件7,8和安装横梁组件13上的压块组成两个定位面，对盖板的六个空间自由度进行限制，定位完成后背气保护顶升机构15,16的气缸推出对中之后对盖板进行夹紧。

Claims (5)

1.一种用于机器人自动焊接的工装夹具，其特征在于：它包括隔板耳片定位组件（14）、轴孔定位组件（6，9）、平面板压紧组件（2,3,5）、曲面板压紧组件（10,11,12）、侧壁板压紧组件（7,8）、横梁组件（13）、背气保护顶升机构（15,16）、顶升压紧机构（18,19,20）、中隔框装配组件（17）和辅助支撑（1,4），所述平面板压紧组件（2,3,5）和所述曲面板压紧组件（12,11,10）分别位于横梁组件（13）的中部两侧，所述横梁组件（13）的前端部两侧分布有侧壁板压紧组件（7,8），所述横梁组件（13）的前端部两侧还分布有轴孔定位组件（6,9），所述横梁组件（13）的尾端部分布有耳片定位组件（14），所述中隔框装配组件（17）内放入中隔框，所述隔板耳片定位组件（14）内放入尾框，所述轴孔定位组件（6,9）内分别放入平面板和曲面板，工件放好后，顶升压紧机构(18,19,20)推出限制剩下的一个平移自由度，轴孔定位组件（6,9）的气缸对平面板和曲面板进行夹紧，将平面板和曲面板卡入中隔框和尾框内，再将盖板放在平面板和曲面板之间，所述侧壁板压紧组件(7,8)的气缸推出，安装横梁组件(13)，由安装在侧壁板压紧组件(7,8)和安装横梁组件(13)上的压块组成两个定位面，对盖板的六个空间自由度进行限制，定位完成后背气保护顶升机构(15,16)的气缸推出对中之后对盖板进行夹紧。
2.根据权利要求1所述的一种用于机器人自动焊接的工装夹具，其特征在于：通过隔板耳片定位组件（14）的两个棱柱定位销，配合限制了尾框的2个平移自由度和3个旋转自由度，通过辅助支撑（1,4）限制剩下的平移自由度。
3.根据权利要求1所述的一种用于机器人自动焊接的工装夹具，其特征在于：所述中隔框装配组件（17）通过两个U型卡槽对其2个平移自由度和3个旋转自由度进行限制，通过平面板和曲面板对其进行夹紧。
4.根据权利要求1所述的一种用于机器人自动焊接的工装夹具，其特征在于：所述轴孔定位组件（6,9）通过轴孔定位限制平面板和曲面板的2个平移和2个旋转自由度，辅助支撑（1，4）限制另一旋转自由度。
5.根据权利要求1所述的一种用于机器人自动焊接的工装夹具，其特征在于：所述轴孔定位组件（6,9），侧壁板压紧组件（7,8），平面板压紧组件（2,3,5），曲面板压紧组件（10,11,12），隔板耳片定位组件（14），背气保护顶升机构（15,16），顶升压紧机构（18,19,20）均具有气缸。
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