CN106181170B - 板材拼焊定位装置、系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种板材拼焊定位装置，包括底座、定位臂及驱动机构，定位臂的一端设有偏心挡辊，偏心挡辊具有一辊轴部和一圆柱状偏心头，辊轴部穿设于定位臂上且能绕自身轴线转动，偏心头的轴线与辊轴部的轴线错位平行；定位臂可活动的设于底座上，并由驱动机构驱动活动而带动偏心头伸至板材放置平台正上方以对板材进行定位，或由平台上方收回。另外还涉及一种板材拼焊定位系统及采用该系统进行板材定位的方法，该系统包括多台上述的板材拼焊定位装置，各定位装置沿所述板材放置平台长度方向依次排列。本发明提供的板材拼焊定位装置、系统及方法通过定位装置对板材进行分段定位，有效提高板材尤其是较长板材的定位精度。

Description

板材拼焊定位装置、系统及方法

技术领域

本发明属于板材拼焊技术领域，尤其涉及汽车板的拼焊，具体涉及一种板材拼焊定位装置、系统及方法。

背景技术

拼焊板技术是将两块或两块以上的板材焊在一起，这些板材可以具有不同的厚度、强度和涂层材料。在汽车行业中，拼焊板的运用极其广泛，根据汽车结构和受力情况，不同部位合理使用不同厚度、不同材料的拼焊板可有效降低车重及油耗，同时还可以增加车身的整体刚度和吸震性能等。拼焊板材的优良性能来源于板材的焊接质量，其中板材的定位精度是焊缝质量最大的影响因素之一；目前，板材的定位主要还是人工依据经验进行操作，对于较长的板材而言，定位精度很难保证，因此对于较长板材的拼焊质量仍有待提高。

发明内容

本发明实施例提供一种板材拼焊定位装置、系统及方法，至少可解决现有技术的部分缺陷。

本发明实施例涉及一种板材拼焊定位装置，包括底座、定位臂及驱动机构；

所述定位臂的一端设有定位机构，所述定位机构包括偏心挡辊，所述偏心挡辊具有一辊轴部和一圆柱状偏心头，所述辊轴部穿设于所述定位臂上且能绕自身轴线转动，所述偏心头位于所述辊轴部底端，所述偏心头的轴线与所述辊轴部的轴线错位平行；

所述定位臂可活动的设于所述底座上，并由所述驱动机构驱动活动而具有第一状态和第二状态；所述第一状态下，所述定位臂使所述偏心头伸至板材放置平台正上方且所述偏心头的轴线垂直于所述板材放置平台，所述偏心头与所述板材放置平台之间的距离由所述驱动机构调节或由另设的偏心头高度调节机构调节；所述第二状态下，所述定位臂及所述定位机构均位于所述板材放置平台台面下方。

作为实施例之一，所述偏心头由偏心头高度调节机构调节，所述偏心头高度调节机构包括用于调节所述偏心头上端面与所述定位臂对应侧表面之间间距的调节垫片，所述调节垫片套设于所述辊轴部上。

作为实施例之一，所述定位臂的用于安装所述辊轴部的部分为一沉头通孔，所述沉头通孔包括靠近所述偏心头侧的沉头孔部，所述偏心头的轴线与所述辊轴部的轴线之间有一错位量，所述沉头孔部的孔径大于所述偏心头半径与所述错位量之和；所述调节垫片置于所述偏心头上端面上。

作为实施例之一，所述辊轴部至少部分为螺纹段，所述螺纹段自所述辊轴部远离所述偏心头的一端向所述偏心头侧延伸，所述螺纹段伸出所述定位臂外并通过螺母与所述定位臂固定。

作为实施例之一，所述定位臂呈C型，其上端设置有所述偏心挡辊，下端与所述底座可转动连接。

作为实施例之一，于所述底座的对应位置处设有安装轴，所述安装轴的轴线平行于所述板材放置平台长度方向，所述定位臂的下端套装于所述安装轴上；

所述定位臂通过杆端关节轴承与所述驱动机构的输出端连接，所述杆端关节轴承的轴向平行于所述安装轴的轴线，所述驱动机构的作用力方向垂直于所述杆端关节轴承的轴向。

作为实施例之一，所述驱动机构包括推进气缸，所述推进气缸的输出轴与所述杆端关节轴承连接；所述推进气缸可转动的设置于所述底座上，且转轴轴向平行于所述安装轴的轴线。

作为实施例之一，所述底座还连接有用于微调其与所述板材放置平台之间相对位置的微调机构。

本实施例涉及一种板材拼焊定位系统，包括多台如上所述的板材拼焊定位装置，各所述板材拼焊定位装置沿所述板材放置平台长度方向依次排列。

本实施例涉及一种板材拼焊定位方法，采用如上所述的板材拼焊定位系统进行定位，包括如下步骤：

步骤一，各定位臂带动对应的偏心挡辊伸至板材放置平台正上方，调整偏心头下端面与板材放置平台之间的距离小于待定位的第一块板材的厚度；

步骤二，旋转各辊轴部带动对应的偏心头旋转，使各偏心头的远离对应的定位臂的一端位于同一直线上；

步骤三，第一块板材上料至板材放置平台，使其用于与另一块板材拼接的拼接面部与各偏心头贴靠；

步骤四，微调各偏心头的位置，使该第一块板材的拼接面部位于理想焊缝位置处，将该第一块板材夹紧在板材放置平台上；

步骤五，驱动机构驱动定位臂和定位机构均位于板材放置平台台面下方，另一块板材上料，该另一块板材上料的基准靠面为第一块板材的拼接面部。

本发明实施例至少实现了如下有益效果：本发明提供的板材拼焊定位装置通过偏心挡辊对板材进行微调定位，定位精度较高，结构简单，操作方便。采用多台上述板材拼焊定位装置的定位系统，通过每台定位装置进行分段定位，有效提高板材尤其是较长板材的定位精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的板材拼焊定位装置的结构示意图；

图2为偏心挡辊的安装结构剖视图；

图3为定位臂的安装结构剖视图；

图4为定位臂的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的板材拼焊定位系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1-图2，本发明实施例提供一种板材拼焊定位装置1，包括底座101、定位臂102及驱动机构，所述定位臂102的一端设有定位机构，所述定位机构包括偏心挡辊106，所述偏心挡辊106具有一辊轴部1061和一圆柱状偏心头1062，所述辊轴部1061穿设于所述定位臂102上且能绕自身轴线转动，所述偏心头1062位于所述辊轴部1061底端，所述偏心头1062的轴线与所述辊轴部1061的轴线错位平行；所述定位臂102可活动的设于所述底座101上，并由所述驱动机构驱动活动而具有第一状态和第二状态；所述第一状态下，所述定位臂102使所述偏心头1062伸至板材放置平台2正上方且所述偏心头1062的轴线垂直于所述板材放置平台2，所述偏心头1062与所述板材放置平台2之间的距离由所述驱动机构调节或由另设的偏心头高度调节机构调节；所述第二状态下，所述定位臂102及所述定位机构均位于所述板材放置平台2台面下方。

底座101一般安装在机床床身3上，并靠近板材放置平台2安装，以缩短定位臂102的运动行程，同时便于操作及管理。由于偏心挡辊106的调整范围相对较小，上述第一状态下，定位臂102使得偏心头1062伸出至板材放置平台2正上方的位置应尽量靠近预设的拼焊操作位置(焊缝位置)处，该拼焊操作位置/焊缝位置根据拼焊焊接头、用于夹紧板材的夹具位置等确定。上述第二状态下，定位臂102及定位机构均位于板材放置平台2台面下方，以便于另一侧板材的上料。

作为本实施例的一种优选结构，如图1，所述定位臂102呈C型，其上端设置有所述偏心挡辊106，下端与所述底座101可转动连接。通过该C型的定位臂102在底座101上转动，带动偏心挡辊106转动，使偏心挡辊106可以伸至板材放置平台2正上方或由该平台2收回，以达到上述定位目的。具体地，于所述底座101的对应位置处设有安装轴107，所述安装轴107的轴线平行于所述板材放置平台2长度方向，所述定位臂102的下端套装于所述安装轴107上；所述定位臂102通过杆端关节轴承115与所述驱动机构的输出端连接，所述杆端关节轴承115的轴向平行于所述安装轴107的轴线，所述驱动机构的作用力方向垂直于所述杆端关节轴承115的轴向。其中，如图3和图4，在上述C型定位臂102的下端设置有两安装孔，其中一安装孔1021用于套装在安装轴107上，定位臂102与安装轴107之间可通过轴承端盖117、隔套118、深沟球轴承119连接，使该定位臂102可绕安装轴107旋转即可；另一安装孔1022则用于嵌装一连接杆105，该连接杆105通过螺钉等固定件固定在定位臂102上，该连接杆105一端伸出定位臂102外并与驱动机构的输出端连接，具体可通过关节轴承115和轴用弹簧挡圈116连接。通过驱动机构施加作用力于连接杆105上，使定位臂102绕安装轴107旋转；为避免旋转过程中驱动机构的输出轴与安装轴107之间发生干涉，该定位臂102的下部可呈勾型，其下端部(即除其安装定位机构的端部的另外一端部)向其内表面翘起，套装于安装轴107上的安装孔1021靠近该定位臂102的下端部设置，嵌装连接杆105的安装孔1022则靠近该定位臂102的底端设置，两安装孔之间的间距可根据实际工况设置，如考虑定位臂102的旋转角度、驱动机构的可活动情况等。进一步设置驱动机构为可转动的安装于底座101上，且转轴轴向平行于安装轴107的轴线，以保证定位臂102的旋转运动的顺畅进行，避免该驱动机构的输出轴与安装轴107之间发生干涉；本实施例中，所述驱动机构包括推进气缸104，所述推进气缸104的输出轴与所述杆端关节轴承115连接；所述推进气缸104可转动的设置于所述底座101上，且转轴轴向平行于所述安装轴107的轴线。具体的，该推进气缸104自带支撑耳，在底座101上设置有气缸支架103，该推进气缸104的两支撑耳通过无油衬套、孔用弹簧挡圈、挡套安装在上述气缸支架103上，使得该推进气缸104可绕支撑点转动；上述支撑机构是本领域技术人员较容易得知的，具体结构不再赘述。

对于上述采用C型定位臂102的结构，在其第一状态下，其安装偏心挡辊106的端部位于其另一端部的上方，此时，该定位臂102带着偏心挡辊106伸至板材放置平台2的上方，在其第二状态下，该定位臂102相对于第一状态旋转了90°，其安装偏心挡辊106的端部随之旋转，并位于板材放置平台2台面的下方。为保证该定位臂102在第一状态下处于合适的位置，如图1，可在底座101上安装一限位挡板108，该限位挡板108位于该C型定位臂102围设的C型空间内，且在第一状态下，该限位挡板108与该定位臂102内表面抵接，阻止该定位臂102进一步旋转。

采用上述C型定位臂102及传动结构和驱动机构，结构简单，传动链短，定位精准，该定位臂102只有竖起和收回两种空间位置和状态，功能单一，在采用多台本定位装置1进行较长尺寸板材的定位工作时，各台定位装置1之间的同步性较高，保证定位工作的准确性和快捷性，从而提高工作效率。

当然，上述C型定位臂102绕底座101可转动运动的方式并不限于上述结构，如可设置定位臂102套装固定在安装轴107上，该安装轴107可转动设置在底座101上，该安装轴107的转动可通过齿轮齿条传动、蜗轮蜗杆传动等常用的传动部件与驱动机构连接。定位臂102也可采取其它结构；对于上述驱动机构，其能够使得定位臂102产生沿竖直方向的位移量及沿水平方向的位移量以便定位臂102可伸至板材放置平台2上方或由平台2上方收回即可，如该驱动机构可以包括一升降驱动单元和一水平移动驱动单元，该驱动机构整体安装于一安装台上，该安装台上设有水平轨道，该水平轨道的长度方向垂直于板材放置平台2的长度方向，升降驱动单元置于一滑移座上，该滑移座带动升降驱动单元在水平轨道上滑移，定位臂102水平安装于该升降驱动单元的输出端上。当然，该定位臂102水平安装于水平移动驱动单元的输出端上，该水平移动驱动单元由升降驱动单元控制升降也满足上述要求。对于上述结构的驱动机构，采用直杆状的定位臂102即可。

接续上述定位装置1的结构，对于上述采用升降驱动单元和水平移动驱动单元的结构，偏心头1062的空间位置可由该驱动机构直接定位；对于上述采用C型定位臂102可转动设置在底座101上的结构，所述偏心头1062优选为由偏心头高度调节机构调节，所述偏心头高度调节机构包括用于调节所述偏心头1062上端面与所述定位臂102对应侧表面之间间距的调节垫片114，所述调节垫片114套设于所述辊轴部1061上。进一步地，所述定位臂102的用于安装所述辊轴部1061的部分为一沉头通孔，所述沉头通孔包括靠近所述偏心头1062侧的第一沉头孔部，所述偏心头1062的轴线与所述辊轴部1061的轴线之间有一错位量，所述第一沉头孔部的孔径大于所述偏心头1062半径与所述错位量之和；所述调节垫片114位于偏心头1062上端面与该第一沉头孔部的顶端面(即该沉头孔部的除侧壁外的端面)之间，即置于所述偏心头1062上端面上。

接续上述定位装置1的结构，如图2，所述辊轴部1061至少部分为螺纹段，所述螺纹段自所述辊轴部1061远离所述偏心头1062的一端向所述偏心头1062侧延伸，所述螺纹段伸出所述定位臂102外并通过螺母112与所述定位臂102固定。调整偏心头1062与板材放置平台2之间的间距时，旋松螺母112，使得辊轴部1061可上下活动，通过垫设相应高度量的调节垫片114再旋进螺母112将辊轴部1061固定即可。需旋转偏心头1062时，旋松螺母112，转动辊轴部1061即可。进一步地，上述沉头通孔还包括有远离偏心头1062侧的第二沉头孔部，在该第二沉头孔部内安装有胀套113，保证偏心头1062空间位置的准确性，减小定位误差。

进一步优化上述定位装置1的结构，所述底座101还连接有用于微调其与所述板材放置平台2之间相对位置的微调机构，该相对位置可以底座101的远离该平台2的端部与该平台2之间的距离确定；通过该微调机构可进一步调节定位臂102及偏心挡辊106伸至板材放置平台2上方的位置，保证偏心头1062的用于与板材贴靠的端部在理想焊缝位置上，从而提高定位精度。如图1，本实施例中，上述微调机构包括调节板109、多个拉力螺钉110和多个推力螺钉111，调节板109平行设于底座101远离板材放置平台2的一侧，各拉力螺钉110和各推力螺钉111均穿设在该调节板109上并与底座101连接。

实施例二

如图5，本实施例涉及一种板材拼焊定位系统，包括多台板材拼焊定位装置1，各板材拼焊定位装置1均采用上述实施例一中所提供的板材拼焊定位装置1，具体结构此处不再赘述；各所述板材拼焊定位装置1沿所述板材放置平台2长度方向依次排列。通过该定位系统，可实现较长板材的拼焊前定位工作，通过每一板材拼焊定位装置1对板材进行分段定位，有效提高板材尤其是较长板材的定位精度。

实施例三

本实施例涉及一种板材拼焊定位方法，采用上述实施例二所述的板材拼焊定位系统进行定位，包括如下步骤：

步骤一，各定位臂102带动对应的偏心挡辊106伸至板材放置平台2正上方，调整偏心头1062下端面与板材放置平台2之间的距离小于待定位的第一块板材的厚度；

步骤二，旋转各辊轴部1061带动对应的偏心头1062旋转，使各偏心头1062的远离对应的定位臂102的一端位于同一直线上；

步骤三，第一块板材上料至板材放置平台2，使其用于与另一块板材拼接的拼接面部与各偏心头1062贴靠；

步骤四，微调各偏心头1062的位置，使该第一块板材的拼接面部位于理想焊缝位置处，将该第一块板材夹紧在板材放置平台2上；

步骤五，驱动机构驱动定位臂102和定位机构均位于板材放置平台2台面下方，另一块板材上料，该另一块板材上料的基准靠面为第一块板材的拼接面部。

上述步骤四中，理想焊缝位置依序现场实际工况确定，包括考虑两拼接板材之间的拼焊缝隙、焊接头的空间位置设定、夹紧板材的夹具位置等因素，是本领域技术人员根据公知常识可确定的，具体不赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种板材拼焊定位装置，其特征在于：包括底座、定位臂及驱动机构；

所述定位臂的一端设有定位机构，所述定位机构包括偏心挡辊，所述偏心挡辊具有一辊轴部和一圆柱状偏心头，所述辊轴部穿设于所述定位臂上且能绕自身轴线转动，所述偏心头位于所述辊轴部底端，所述偏心头的轴线与所述辊轴部的轴线错位平行；

所述定位臂可活动的设于所述底座上，并由所述驱动机构驱动活动而具有第一状态和第二状态；所述第一状态下，所述定位臂使所述偏心头伸至板材放置平台正上方且所述偏心头的轴线垂直于所述板材放置平台，所述偏心头与所述板材放置平台之间的距离由所述驱动机构调节或由另设的偏心头高度调节机构调节；所述第二状态下，所述定位臂及所述定位机构均位于所述板材放置平台台面下方。

2.根据权利要求1所述的板材拼焊定位装置，其特征在于：所述偏心头由偏心头高度调节机构调节，所述偏心头高度调节机构包括用于调节所述偏心头上端面与所述定位臂对应侧表面之间间距的调节垫片，所述调节垫片套设于所述辊轴部上。

3.根据权利要求2所述的板材拼焊定位装置，其特征在于：所述定位臂的用于安装所述辊轴部的部分为一沉头通孔，所述沉头通孔包括靠近所述偏心头侧的沉头孔部，所述偏心头的轴线与所述辊轴部的轴线之间有一错位量，所述沉头孔部的孔径大于所述偏心头半径与所述错位量之和；所述调节垫片置于所述偏心头上端面上。

4.根据权利要求3所述的板材拼焊定位装置，其特征在于：所述辊轴部至少部分为螺纹段，所述螺纹段自所述辊轴部远离所述偏心头的一端向所述偏心头侧延伸，所述螺纹段伸出所述定位臂外并通过螺母与所述定位臂固定。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的板材拼焊定位装置，其特征在于：所述定位臂呈C型，其上端设置有所述偏心挡辊，下端与所述底座可转动连接。

6.根据权利要求5所述的板材拼焊定位装置，其特征在于：于所述底座的对应位置处设有安装轴，所述安装轴的轴线平行于所述板材放置平台长度方向，所述定位臂的下端套装于所述安装轴上；

所述定位臂通过杆端关节轴承与所述驱动机构的输出端连接，所述杆端关节轴承的轴向平行于所述安装轴的轴线，所述驱动机构的作用力方向垂直于所述杆端关节轴承的轴向。

7.根据权利要求6所述的板材拼焊定位装置，其特征在于：所述驱动机构包括推进气缸，所述推进气缸的输出轴与所述杆端关节轴承连接；所述推进气缸可转动的设置于所述底座上，且转轴轴向平行于所述安装轴的轴线。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的板材拼焊定位装置，其特征在于：所述底座还连接有用于微调其与所述板材放置平台之间相对位置的微调机构。

9.一种板材拼焊定位系统，其特征在于：包括多台如权利要求1至8中任一项所述的板材拼焊定位装置，各所述板材拼焊定位装置沿所述板材放置平台长度方向依次排列。

10.一种板材拼焊定位方法，其特征在于，采用如权利要求9所述的板材拼焊定位系统进行定位，包括如下步骤：

步骤一，各定位臂带动对应的偏心挡辊伸至板材放置平台正上方，调整偏心头下端面与板材放置平台之间的距离小于待定位的第一块板材的厚度；

步骤二，旋转各辊轴部带动对应的偏心头旋转，使各偏心头的远离对应的定位臂的一端位于同一直线上；

步骤三，第一块板材上料至板材放置平台，使其用于与另一块板材拼接的拼接面部与各偏心头贴靠；

步骤四，微调各偏心头的位置，使该第一块板材的拼接面部位于理想焊缝位置处，将该第一块板材夹紧在板材放置平台上；

步骤五，驱动机构驱动定位臂和定位机构均位于板材放置平台台面下方，另一块板材上料，该另一块板材上料的基准靠面为第一块板材的拼接面部。