CN105855779A - 汽车转向柱激光自动化焊接夹具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车转向柱激光自动化焊接夹具，包括安装底座、管子定位机构和冲压件夹紧推送机构，管子定位机构包括管子支撑座、管子压紧头、止转装置和下压驱动机构，下压驱动机构将转向柱管子夹紧定位于管子压紧头与管子支撑座之间；冲压件夹紧推送机构包括冲压件固定块、上下夹爪机构和推送机构，冲压件定位置于冲压件固定块上，上下夹爪机构能够将冲压件上下两端压紧到冲压件固定块上，推送机构能够推送冲压件固定块至指定位置，使冲压件贴紧转向柱管子一侧。本发明具有防错功能，可以确保漏装零件，可自动化完成转向柱管子与冲压件的对接压紧，保证零件组装精度，满足高品质、高效率的激光焊接要求，提高劳动生产率，降低生产成本。

Description

汽车转向柱激光自动化焊接夹具

技术领域

本发明涉及一种焊接夹具，具体是涉及一种汽车转向柱激光自动化焊接夹具。

背景技术

转向柱是汽车转向系统连接方向盘和转向器的元件，转向柱管子外焊接有冲压件，该冲压件与转向柱管子焊接的结构为：冲压件具有若干冲压小脚，转向柱管子上具有对应冲压小脚的插口，冲压件的冲压小脚插入转向柱管子后焊接在一起。汽车转向柱传统焊接方式为MAG焊接；但随着汽车制造业的发展，客户对转向柱焊接件的要求越来越高。传统焊接的焊接变形大、焊缝大、焊接速度慢等缺点逐渐暴漏出来。而激光焊接具有焊接速度快，焊接变形小，可以采用材料自身熔化，焊缝可控制在1mm以内等技术优势，但是，激光焊接对夹具设计要求很高，对转向柱管子与冲压件的配合精度要求很高，夹具结构设计的是否合理直接影响产品品质。同时焊接速度快，要求夹具自动化程度高。为此，需要开发设计一种适用于激光焊接的自动化焊接夹具，以达到高品质、高效率的激光要求。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出一种汽车转向柱激光自动化焊接夹具，具有防错功能，可以确保漏装零件，可自动化完成转向柱管子与冲压件的对接压紧，保证零件组装精度，满足高品质、高效率的激光焊接要求，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻劳动强度，保证安全生产。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种汽车转向柱激光自动化焊接夹具，包括安装底座、设于所述安装底座上的管子定位机构和冲压件夹紧推送机构，所述管子定位机构包括管子支撑座、管子压紧头、止转装置和下压驱动机构，所述下压驱动机构驱动所述管子压紧头上下运动，将转向柱管子夹紧定位于所述管子压紧头与所述管子支撑座之间，所述止转装置包括设于所述管子支撑座一侧的止转块，所述止转块朝向转向柱管子的一侧具有卡槽，所述卡槽卡住转向柱管子上的凸点；所述冲压件夹紧推送机构包括冲压件固定块、上下夹爪机构和推送机构，所述冲压件定位置于所述冲压件固定块上，所述上下夹爪机构能够将冲压件上下两端压紧到所述冲压件固定块上，所述推送机构能够推送所述冲压件固定块至指定位置，使冲压件贴紧所述转向柱管子一侧。

进一步的，所述下压驱动机构包括安装于所述安装底座上的安装支座、安装于所述安装支座上的安装支架A、竖向设于所述安装支架A一侧的两导轨A、与所述导轨A滑动配合的滑座A和驱动所述滑座A上下运动的下压气缸，所述管子压紧头固接于所述滑座A上。

进一步的，所述安装支架A包括用于固接所述安装支座的底板A和用于安装所述导轨A的竖板A，所述竖板A上端具有条形槽口，所述下压气缸固设于所述安装支座上，且位于所述竖板A背向所述导轨A的一侧，所述下压气缸的动力输出轴固接一穿过所述条形槽口的连接块A，所述连接块A与所述滑座A固定连接。

进一步的，所述滑座A与所述安装支座之间通过相互配合的两限位块进行刚性限位。

进一步的，所述管子压紧头包括气缸座、外胀气缸和外胀机构，所述外胀机构包括套管、驱动杆和若干夹块，若干所述夹块围成一套筒，相邻夹块之间具有间隙，所述套管一端固设于所述气缸座上，所述套管另一端定位锁住若干所述夹块一端，所述驱动杆穿设于所述套管和所述套筒内，所述外胀气缸固设于所述气缸座上，所述外胀气缸的动力输出轴沿所述套筒的轴向驱动所述驱动杆，所述驱动杆可使若干夹块向外膨胀，消除所述套筒与转向柱管子之间的间隙。

进一步的，所述止转装置还包括固设于所述安装底座上的调整块，所述止转块通过螺栓可拆卸固接于所述调整块一侧，所述调整块与所述止转块之间的距离可调节，所述止转块上设有用于探测转向柱管子的光电传感器A。

进一步的，所述推送机构包括安装支架B、设于所述安装支架B一侧的两导轨B、滑设于两个所述导轨B上的滑座和推送气缸，所述推送气缸通过连接件固设于所述安装支架B该侧，所述推送气缸的动力输出轴固接于所述滑座B一侧，所述冲压件固定块安装于所述滑座B相对的另一侧，所述安装支架B该侧还设有止挡所述滑座B推进的止挡块。

进一步的，所述上下夹爪机构包括上夹爪机构和下夹爪机构，所述上夹爪机构及所述下夹爪机构均包括夹爪、枢接块和夹爪气缸，所述枢接块固接于所述滑座B上，所述夹爪气缸安装于所述枢接块上，所述夹爪中部枢接于所述枢接块上，所述夹爪气缸的动力输出轴与所述夹爪的末端枢接。

进一步的，所述冲压件固定块朝向冲压件的一侧间隔设有至少两个定位销和至少两个定位面块，所述定位面块通过螺栓可拆卸固定于所述冲压件固定块上，冲压件能够套设于两个定位销上并与两个定位面块贴紧，所述定位面块与所述冲压件固定块之间的距离可调节。

进一步的，所述冲压件固定块上设有用于探测冲压件的光电传感器B。

本发明的有益效果是：本发明提供一种汽车转向柱激光自动化焊接夹具，通过将转向柱管子套置于管子支撑座上，并通过下压驱动机构驱动管子压紧头向下运动，可将转向柱管子夹紧定位于管子压紧头与管子支撑座之间；通过止转装置的止转块朝向转向柱管子的一侧设置的卡槽，可以卡住转向柱管子上的凸点，防止转向柱管子周向转动，从而实现了转向柱管子的定位。将冲压件定位置于冲压件固定块上，并通过上下夹爪机构将冲压件上下两端压紧到冲压件固定块上，通过推送机构推送冲压件固定块至指定位置，使冲压件贴紧到转向柱管子一侧，自动化完成转向柱管子与冲压件的对接压紧，保证零件组装精度，满足高品质、高效率的激光焊接要求，该焊接夹具自动化程度高，可提高劳动生产率，降低生产成本，减轻劳动强度，保证安全生产。

附图说明

图1为本发明汽车转向柱激光自动化焊接夹具立体结构示意图；

图2为本发明汽车转向柱激光自动化焊接夹具侧视图；

图3为本发明汽车转向柱激光自动化焊接夹具俯视图；

图4为本发明汽车转向柱激光自动化焊接夹具中去除转向柱管子后的立体结构示意图；

图5为本发明中外胀机构示意图；

图6为本发明中冲压件固定块结构示意图；

结合附图，作以下说明：

1-安装底座，2-管子定位机构，21-管子支撑座，22-管子压紧头，221-气缸座，222-外胀气缸，223-外胀机构，2231-套管，2232-驱动杆，2233-夹块，23-止转装置，231-止转块，2311-卡槽，232-调整块，233-光电传感器A，24-下压驱动机构，241-安装支座，242-安装支架A，2421-底板A，2422-竖板A，2423-条形槽口，243-导轨A，244-滑座A，245-下压气缸，246-连接块A，247-限位块，3-冲压件夹紧推送机构，31-冲压件固定块，311-定位销，312-定位面块，313-光电传感器B，32-上下夹爪机构，321-夹爪，322-枢接块，323-夹爪气缸，33-推送机构，331-安装支架B，332-导轨B，333-滑座B，334-推送气缸，335-连接件，336-止挡块，4-转向柱管子，41-凸点，5-冲压件。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明，其目的仅在于更好理解本发明的内容而非限制本发明的保护范围。

如图1、图2、图3和图4所示，一种汽车转向柱激光自动化焊接夹具，包括安装底座1、设于所述安装底座上的管子定位机构2和冲压件夹紧推送机构3，所述管子定位机构包括管子支撑座21、管子压紧头22、止转装置23和下压驱动机构24，所述下压驱动机构驱动所述管子压紧头上下运动，将转向柱管子4夹紧定位于所述管子压紧头与所述管子支撑座之间，所述止转装置包括设于所述管子支撑座一侧的止转块231，所述止转块朝向转向柱管子的一侧具有卡槽2311，所述卡槽卡住转向柱管子上的凸点41；所述冲压件夹紧推送机构包括冲压件固定块31、上下夹爪机构32和推送机构33，所述冲压件定位置于所述冲压件固定块上，所述上下夹爪机构能够将冲压件5上下两端压紧到所述冲压件固定块上，所述推送机构能够推送所述冲压件固定块至指定位置，使冲压件贴紧所述转向柱管子一侧。这样，将转向柱管子套置于管子支撑座上，并通过下压驱动机构驱动管子压紧头向下运动，可将转向柱管子夹紧定位于管子压紧头与管子支撑座之间；通过止转装置的止转块朝向转向柱管子的一侧设置的卡槽，可以卡住转向柱管子上的凸点，防止转向柱管子周向转动，从而实现了转向柱管子的定位。将冲压件定位置于冲压件固定块上，并通过上下夹爪机构将冲压件上下两端压紧到冲压件固定块上，通过推送机构推送冲压件固定块至指定位置，使冲压件贴紧到转向柱管子一侧，自动化完成转向柱管子与冲压件的对接压紧，保证零件组装精度，满足高品质、高效率的激光焊接要求，该焊接夹具自动化程度高，可提高劳动生产率，降低生产成本，减轻劳动强度，保证安全生产。

优选的，所述下压驱动机构包括安装于所述安装底座上的安装支座241、安装于所述安装支座上的安装支架A242、竖向设于所述安装支架A一侧的两导轨A243、与所述导轨A滑动配合的滑座A244和驱动所述滑座A上下运动的下压气缸245，所述管子压紧头固接于所述滑座A上。这样，通过下压气缸驱动滑座A沿导轨A上下移动，可以实现固接于滑座A上的管子压紧头上下移动，从而使管子压紧头插入到转向柱管子的上端，并与转向柱管子下端的管子支撑座配合夹紧转向柱管子。具体实施时，可采用滚珠式导轨，滑座通过滑块滑设于导轨上，保证精度和滑动顺畅。

优选的，所述安装支架A包括用于固接所述安装支座的底板A2421和用于安装所述导轨A的竖板A2422，所述竖板A上端具有条形槽口2423，所述下压气缸固设于所述安装支座上，且位于所述竖板A背向所述导轨A的一侧，所述下压气缸的动力输出轴固接一穿过所述条形槽口的连接块A246，所述连接块A与所述滑座A固定连接。这样，安装支架A设置的底板A便于与安装支座的固定连接，竖板A上端的条形槽口为连接下压气缸动力输出轴和滑座A的连接块A提供让位，以达到优化结构的目的。

优选的，所述滑座A与所述安装支座之间通过相互配合的两限位块247进行刚性限位。这样，通过刚性限位，保证移动部分到位精度。

优选的，所述管子压紧头包括气缸座221、外胀气缸222和外胀机构223，所述外胀机构包括套管2231、驱动杆2232和若干夹块2233，若干所述夹块围成一套筒，相邻夹块之间具有间隙，所述套管一端固设于所述气缸座上，所述套管另一端定位锁住若干所述夹块一端，所述驱动杆穿设于所述套管和所述套筒内，所述外胀气缸固设于所述气缸座上，所述外胀气缸的动力输出轴沿所述套筒的轴向驱动所述驱动杆，所述驱动杆可使若干夹块向外膨胀，消除所述套筒与转向柱管子之间的间隙。这样，在与管子支撑座配合夹紧转向柱管子时，将若干夹块组成的套筒插入转向柱管子上端并压紧，然后通过外胀气缸带动驱动杆上下运动，使若干夹块向外膨胀，可消除定位间隙。具体实施时，参见图5，套管两端具有安装盘，一端的安装盘与气缸座固定连接，套筒一端收缩并形成环槽，环槽位于套管另一端的安装盘的一侧，环槽内增加锁紧件，将套筒定位于该端的安装盘上。

优选的，参见图6，所述止转装置还包括固设于所述安装底座上的调整块232，所述止转块通过螺栓可拆卸固接于所述调整块一侧，所述调整块与所述止转块之间的距离可调节，所述止转块上设有用于探测转向柱管子的光电传感器A233。这样，通过调整止转块与调整块之间的距离，比如增加垫片，可以方便尺寸调整。在止转块上设置光电传感器A，可以检测是否漏装零件，提高防错性能。

优选的，所述推送机构包括安装支架B331、横向设于所述安装支架B一侧的两导轨B332、滑设于两个所述导轨B上的滑座B333和推送气缸334，所述推送气缸通过连接件335固设于所述安装支架B该侧，所述推送气缸的动力输出轴固接于所述滑座B一侧，所述冲压件固定块安装于所述滑座B相对的另一侧，所述安装支架B该侧还设有止挡所述滑座B推进的止挡块336。这样，通过推送气缸驱动滑座B沿横向滑动，可带动滑座B上安装的冲压件固定块及上下夹爪机构前后移动，使冲压件贴紧转向柱管子一侧。通过止挡块与滑座B的配合，可以将冲压件推送到指定位置，避免过于压紧。较佳的，止挡块与滑座B之间通过限位块进行刚性限位，保证到位精度。

优选的，所述上下夹爪机构包括上夹爪机构和下夹爪机构，所述上夹爪机构及所述下夹爪机构均包括夹爪321、枢接块322和夹爪气缸323，所述枢接块固接于所述滑座B上，所述夹爪气缸安装于所述枢接块上，所述夹爪中部枢接于所述枢接块上，所述夹爪气缸的动力输出轴与所述夹爪的末端枢接。这样，通过夹爪气缸驱动夹爪可实现上下夹爪机构开合的功能，从而将将冲压件上下两端压紧到冲压件固定块上。

优选的，所述冲压件固定块朝向冲压件的一侧间隔设有至少两个定位销311和至少两个定位面块312，所述定位面块通过螺栓可拆卸固定于所述冲压件固定块上，冲压件能够套设于两个定位销上并与两个定位面块贴紧，所述定位面块与所述冲压件固定块之间的距离可调节。这样，冲压件固定块采用两个定位销的定位模式及定位面可调机构，可以调整不同冲压件的压紧程度。较佳的，所述冲压件固定块上设有用于探测冲压件的光电传感器B313，可以检测是否漏装零件。

本发明汽车转向柱激光自动化焊接夹具的动作过程如下：

首先，将转向柱管子放入管子支撑座上，将冲压件放入冲压件固定块上，然后，按动机器按钮，管子定位机构及冲压件夹紧推送机构的个气缸动作，自动夹紧转向柱管子及冲压件，并将冲压件推送压紧到转向柱管子一侧，自动化完成转向柱管子与冲压件的对接压紧，保证零件组装精度，满足高品质、高效率的激光焊接要求，因此，本发明激光焊接中应用自动化焊接夹具，具有以下优点：1)保证各个冲压零件之前组装精度；2)保证焊接产品质量；3)焊接夹具设计防错机构，可以确保漏装零件；4)提高劳动生产率，降低生产成本；5)减轻劳动强度，保证安全生产。

以上实施例是参照附图，对本发明的优选实施例进行详细说明。本领域的技术人员通过对上述实施例进行各种形式上的修改或变更，但不背离本发明的实质的情况下，都落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种汽车转向柱激光自动化焊接夹具，其特征在于：包括安装底座(1)、设于所述安装底座上的管子定位机构(2)和冲压件夹紧推送机构(3)，所述管子定位机构包括管子支撑座(21)、管子压紧头(22)、止转装置(23)和下压驱动机构(24)，所述下压驱动机构驱动所述管子压紧头上下运动，将转向柱管子(4)夹紧定位于所述管子压紧头与所述管子支撑座之间，所述止转装置包括设于所述管子支撑座一侧的止转块(231)，所述止转块朝向转向柱管子的一侧具有卡槽(2311)，所述卡槽卡住转向柱管子上的凸点(41)；所述冲压件夹紧推送机构包括冲压件固定块(31)、上下夹爪机构(32)和推送机构(33)，所述冲压件定位置于所述冲压件固定块上，所述上下夹爪机构能够将冲压件(5)上下两端压紧到所述冲压件固定块上，所述推送机构能够推送所述冲压件固定块至指定位置，使冲压件贴紧所述转向柱管子一侧。

2.根据权利要求1所述的汽车转向柱激光自动化焊接夹具，其特征在于：所述下压驱动机构包括安装于所述安装底座上的安装支座(241)、安装于所述安装支座上的安装支架A(242)、竖向设于所述安装支架A一侧的两导轨A(243)、与所述导轨A滑动配合的滑座A(244)和驱动所述滑座A上下运动的下压气缸(245)，所述管子压紧头固接于所述滑座A上。

3.根据权利要求2所述的汽车转向柱激光自动化焊接夹具，其特征在于：所述安装支架A包括用于固接所述安装支座的底板A(2421)和用于安装所述导轨A的竖板A(2422)，所述竖板A上端具有条形槽口(2423)，所述下压气缸固设于所述安装支座上，且位于所述竖板A背向所述导轨A的一侧，所述下压气缸的动力输出轴固接一穿过所述条形槽口的连接块A(246)，所述连接块A与所述滑座A固定连接。

4.根据权利要求3所述的汽车转向柱激光自动化焊接夹具，其特征在于：所述滑座A与所述安装支座之间通过相互配合的两限位块(247)进行刚性限位。

5.根据权利要求2所述的汽车转向柱激光自动化焊接夹具，其特征在于：所述管子压紧头包括气缸座(221)、外胀气缸(222)和外胀机构(223)，所述外胀机构包括套管(2231)、驱动杆(2232)和若干夹块(2233)，若干所述夹块围成一套筒，相邻夹块之间具有间隙，所述套管一端固设于所述气缸座上，所述套管另一端定位锁住若干所述夹块一端，所述驱动杆穿设于所述套管和所述套筒内，所述外胀气缸固设于所述气缸座上，所述外胀气缸的动力输出轴沿所述套筒的轴向驱动所述驱动杆，所述驱动杆可使若干夹块向外膨胀，消除所述套筒与转向柱管子之间的间隙。

6.根据权利要求1所述的汽车转向柱激光自动化焊接夹具，其特征在于：所述止转装置还包括固设于所述安装底座上的调整块(232)，所述止转块通过螺栓可拆卸固接于所述调整块一侧，所述调整块与所述止转块之间的距离可调节，所述止转块上设有用于探测转向柱管子的光电传感器A(233)。

7.根据权利要求1所述的汽车转向柱激光自动化焊接夹具，其特征在于：所述推送机构包括安装支架B(331)、设于所述安装支架B一侧的两导轨B(332)、滑设于两个所述导轨B上的滑座B(333)和推送气缸(334)，所述推送气缸通过连接件(335)固设于所述安装支架B该侧，所述推送气缸的动力输出轴固接于所述滑座B一侧，所述冲压件固定块安装于所述滑座B相对的另一侧，所述安装支架B该侧还设有止挡所述滑座B推进的止挡块(336)。

8.根据权利要求7所述的汽车转向柱激光自动化焊接夹具，其特征在于：所述上下夹爪机构包括上夹爪机构和下夹爪机构，所述上夹爪机构及所述下夹爪机构均包括夹爪(321)、枢接块(322)和夹爪气缸(323)，所述枢接块固接于所述滑座B上，所述夹爪气缸安装于所述枢接块上，所述夹爪中部枢接于所述枢接块上，所述夹爪气缸的动力输出轴与所述夹爪的末端枢接。

9.根据权利要求1所述的汽车转向柱激光自动化焊接夹具，其特征在于：所述冲压件固定块朝向冲压件的一侧间隔设有至少两个定位销(311)和至少两个定位面块(312)，所述定位面块通过螺栓可拆卸固定于所述冲压件固定块上，冲压件能够套设于两个定位销上并与两个定位面块贴紧，所述定位面块与所述冲压件固定块之间的距离可调节。

10.根据权利要求9所述的汽车转向柱激光自动化焊接夹具，其特征在于：所述冲压件固定块上设有用于探测冲压件的光电传感器B(313)。