CN108311803B - 激光焊接夹具 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种激光焊接夹具，包括：基座、安装支架、夹持装置和锁紧装置。安装支架设置在基座上，安装支架上固定第一部件。夹持装置设置在基座上，夹持装置夹持第二部件，夹持装置能在水平面内旋转，夹持装置旋转至安装位置，第二部件被安装到夹持装置上，夹持装置夹持第二部件并旋转至焊接位置，第二部件与第一部件贴合。锁紧装置设置在基座上，锁紧装置能在竖直平面内翻转，锁紧装置具有解锁位置和锁紧位置，锁紧装置翻转至锁紧位置，将贴合的第一部件和第二部件压紧并锁定。该激光焊接夹具采用旋转结构，夹持装置和锁紧装置都以旋转的方式进入或者退出工作位置，避免了对于夹持装置和锁紧装置的装卸操作，减少操作步骤，减轻操作负担。

Description

激光焊接夹具

技术领域

本发明涉及汽车零部件领域，更具体地说，涉及汽车零部件的制造工具领域。

背景技术

目前，激光焊接技术已经广泛地应用在汽车制造业，激光焊接具有能量密度高、焊接变形小、焊接速度快、工位效率高等优点。尤其对于接触面积较小的板材的焊接，激光焊接的优势特别突出。比如侧围外板和落水槽的焊接部位，采用激光焊接具有受焊区域残留应变小、焊缝牢固、焊缝较窄且美观等优点，可有效保证汽车产品的质量，提升产品竞争力，提升制造水平。

但激光焊接工艺对于部件定位的要求较高，要求被焊接的部件被准确并且稳固地定位，因为激光焊接的焊缝较窄，如果定位出现偏差，会出现焊接错位的现象。为了满足激光焊接工艺对于定位的要求，在激光焊接时都会采用相应的夹具来夹持待焊接的部件。

继续以侧围外板和落水槽的焊接为例。参考图1a和图1b所示，图1a和图1b揭示了侧围外板和落水槽的焊接状况示意图。侧围外板102宽度较窄，落水槽104是一个长条形部件，宽度也较窄。侧围外板102和落水槽104的焊接区域106是一个长狭缝区域。在激光焊接的过程中，必须确保侧围外板102和落水槽104的定位准确，才能使得焊接区域106得到有效的焊接。

为了对侧围外板102和落水槽104进行定位，会使用到焊接夹具。图2a、图2b、图2c揭示了现有技术中使用的激光焊接夹具的结构示意图。参考图2a、图2b、图2c所示，现有技术中使用的激光焊接夹具包括：基座202、安装支架204、夹持装置206和锁紧装置208。安装支架204安装在基座202上，安装支架204用于固定侧围外板102。夹持装置206和锁紧装置208采用的是拆卸式的结构。首先将落水槽104安装到夹持装置206上，然后再将装有落水槽104的夹持装置206和锁紧装置208一起安装到安装支架204上，使得落水槽104与侧围外板102紧贴在一起。图2a中的箭头所指为夹持装置206和锁紧装置208的安装方向。夹持装置206和锁紧装置208夹紧落水槽与侧围外板以将两者定位，然后可以开始激光焊接的工序。在激光焊接工序完成后，侧围外板102与落水槽104已经焊接在一起，将夹持装置206和锁紧装置208拆下，侧围外板102与落水槽104以整体零件的方式被取下。

图2a、图2b、图2c所示的现有技术中使用的激光焊接夹具主要存在以下的缺陷：

1)操作费时费力，需要将落水槽安装到夹持装置上，再将夹持装置和锁紧装置以及落水槽一起安装到安装支架上。夹持装置、锁紧装置和落水槽之间是通过大量的螺栓连接固定。在焊接工序完成后还需要逐个拆卸上述的部件，由于使用大量螺栓连接，因此拆卸工序繁多，十分麻烦。并且所有的操作都是由操作员人工进行，在操作过程中不稳定性较高，容易出现碰撞而损坏夹具或者零部件，还增加了人员受伤的几率。

2)夹持装置和锁紧装置的重量较重，一般至少在20～25Kg，必须两人配合操作，长期工作且容易造成人员疲劳及损伤。

3)参考图2b、图2c所示，夹持装置206头部的压臂261夹住落水槽104的翻边。图2b的右下角部分是图2b中圆圈部分的局部放大图，对于压臂夹住落水槽翻边的结构进行了放大。图2c是夹持装置、落水槽和锁紧装置的截面示意图。在图2c中可见夹持装置206、压臂261、落水槽104和锁紧装置208，压臂261与落水槽104的翻边产生了干涉。这种干涉增加了拆装的难度。在安装时，需要将落水槽略微倾斜，并且将压臂略微张开才能将翻边卡入。在拆卸时，由于落水槽已经被焊接到侧围外板上，需要将压臂张开更大的角度才能将夹持装置拆下，这就使得拆卸时更加麻烦。

发明内容

本发明旨在提出一种操作更加方便的激光焊接夹具。

根据本发明的一实施例，提出一种激光焊接夹具，包括：基座、安装支架、夹持装置和锁紧装置。安装支架设置在基座上，安装支架上固定第一部件。夹持装置设置在基座上，夹持装置夹持第二部件，夹持装置能在水平面内旋转，夹持装置旋转至安装位置，第二部件被安装到夹持装置上，夹持装置夹持第二部件并旋转至焊接位置，第二部件与第一部件贴合。锁紧装置设置在基座上，锁紧装置能在竖直平面内翻转，锁紧装置具有解锁位置和锁紧位置，锁紧装置翻转至锁紧位置，将贴合的第一部件和第二部件压紧并锁定。

在一个实施例中，夹持装置和锁紧装置布置在第一部件和第二部件的焊接区域的两侧。

在一个实施例中，夹持装置包括：第一底座、夹持臂和夹持机构。第一底座安装在基座上。夹持臂通过竖直转轴安装在第一底座上，夹持臂能围绕竖直转轴在水平面内旋转。夹持机构安装在夹持臂上，夹持机构夹持第二部件。

在一个实施例中，夹持装置还包括定位机构，定位机构限制夹持臂的旋转角度并锁紧夹持臂。

在一个实施例中，定位机构具有延伸的定位臂，定位臂与安装支架的端口配合。安装支架的端口包括支撑臂、第一限位块和垫片，第一限位块安装在支承臂的端部，垫片设置在支承臂与第一限位块之间，安装支架的端口具有端口的限位孔。第二限位块安装在定位臂的端部，定位臂上具有定位臂的限位孔。定位臂与安装支架的端口配合，端口的限位孔和定位臂的限位孔中放入双向限位螺栓，螺栓的两端分别进入到端口的限位孔和定位臂的限位中。

在一个实施例中，第一限位块与第二限位块形成凹凸匹配的结构，第一限位块的连接面呈下凹结构，第二限位块的连接面呈凸出结构。

在一个实施例中，定位机构具有锁紧部件，锁紧部件包括卡槽、扣环和手柄，卡槽安装在定位臂上，扣环和手柄安装在安装支架上，扣环翻转至卡槽的位置并扣住卡槽，手柄合上将扣环和卡槽锁紧。

在一个实施例中，锁紧装置包括一组锁紧组件，每一锁紧组件包括：第二底座、转动臂和锁紧机构。第二底座安装在基座上。转动臂通过水平转轴安装在第二底座上，转动臂能围绕水平转轴在竖直平面内旋转，转动臂的端部具有压紧头。锁紧机构安装在第二底座以及转动臂上，锁紧机构将转动臂锁紧在锁紧位置。

在一个实施例中，锁紧机构包括卡槽、扣环和手柄，卡槽安装在第二底座上，扣环和手柄安装在转动臂上，扣环翻转至卡槽的位置并扣住卡槽，手柄合上将扣环和卡槽锁紧。

在一个实施例中，锁紧组件还包括限位机构，限位机构安装在第二底座以及转动臂上，限位机构限制转动臂的转动角度。限位机构包括安装在第二底座上的第一部分和安装在转动臂上的第二部分。安装在第二底座上的第一部分包括：第一安装座、第一限位块和垫片，第一限位块安装在第一安装座的端部，垫片设置在第一安装座与第一限位块之间，第一部分具有第一部分的限位孔。安装在转动臂上的第二部分包括：第二安装座和第二限位块，第二限位块安装在第二安装座的端部，第二部分具有第二部分的限位孔。第二底座与转动臂配合，第一部分的限位孔和第二部分的限位孔中放入双向限位螺栓，螺栓的两端分别进入到第一部分的限位孔和第二部分的限位中。

在一个实施例中，第一限位块与第二限位块形成凹凸匹配的结构，第一限位块的连接面呈下凹结构，第二限位块的连接面呈凸出结构。

在一个实施例中，一组锁紧组件沿第二部件的轮廓布置。

在一个实施例中，夹持装置和锁紧装置不与第二部件产生干涉。

在一个实施例中，基座的底部装有滚轮，基座的两端装有手柄。

在一个实施例中，第一部件是侧围外板，第二部件是落水槽。

本发明的激光焊接夹具采用旋转结构，夹持装置和锁紧装置都以旋转的方式进入或者退出工作位置，避免了对于夹持装置和锁紧装置的装卸操作，减少了操作步骤，减轻了操作负担。该激光焊接夹具在夹持和锁紧式不与零部件产生干涉，减少了出现损伤的可能性。

附图说明

本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1a和图1b揭示了侧围外板和落水槽的焊接状况示意图。

图2a、图2b、图2c揭示了现有技术中使用的激光焊接夹具的结构示意图。

图3a、图3b和图3c揭示了根据本发明的一实施例的激光焊接夹具的结构示意图。

图4a、图4b和图4c揭示了根据本发明的一实施例的激光焊接夹具的夹持装置的结构图。

图5a、图5b、图5c和图5d揭示了根据本发明的一实施例的激光焊接夹具的夹持机构中的定位机构进行定位的结构示意图。

图6a和图6b揭示了根据本发明的一实施例的激光焊接夹具的夹持机构中的定位机构进行锁紧的结构示意图。

图7a和图7b揭示了根据本发明的一实施例的激光焊接夹具的锁紧装置的结构图。

图8a和图8b揭示了根据本发明的一实施例的激光焊接夹具的锁紧装置中锁紧机构和限位机构的结构图。

图9揭示了根据本发明的一实施例的激光焊接夹具对落水槽进行锁紧的示意图。

具体实施方式

参考图3a、图3b和图3c，图3a、图3b和图3c揭示了根据本发明的一实施例的激光焊接夹具的结构示意图。该一种激光焊接夹具包括：基座302、安装支架304、夹持装置306和锁紧装置308。基座302的底部装有滚轮321，基座302的两端装有手柄322。滚轮321和手柄322使得基座302能够方便地进行移动。安装支架304设置在基座302上，安装支架304上固定第一部件。在图示的实施例中，第一部件是侧围外板102。安装支架304的数量可以为数个，数个安装支架304按照侧围外板102的轮廓布置在基座302上。夹持装置306设置在基座302上，夹持装置306夹持第二部件，在图示的实施例中，第二部件是落水槽104。夹持装置306能在水平面内旋转，夹持装置306旋转至安装位置，夹持装置306从基座张开，第二部件被安装到夹持装置306上。夹持装置306夹持第二部件并旋转至焊接位置，夹持装置306向基座闭合，第二部件与第一部件贴合，即落水槽104被贴合至侧围外板102上。锁紧装置308设置在基座302上，锁紧装置308可以在竖直平面内翻转，锁紧装置308具有解锁位置和锁紧位置。锁紧装置308向外翻转至解锁位置。锁紧装置308向内翻转至锁紧位置，以将贴合的第一部件和第二部件压紧并锁定，即落水槽104被压紧并锁定至侧围外板102上。参考图3b和图3c所示，图3b和图3c对夹持装置和锁紧装置进行了局部的放大。在图3b中，夹持装置306正在旋转向焊接位置，而锁紧装置308处于解锁位置。在图3c中，夹持装置306已经转至焊接位置，且锁紧装置308翻转至锁紧位置。如图所示，夹持装置306和锁紧装置308布置在第一部件和第二部件的焊接区域的两侧。这样，夹持装置306和锁紧装置308可以分别独立操作，两者的操作互不影响，互不干涉。

图4a、图4b和图4c揭示了根据本发明的一实施例的激光焊接夹具的夹持装置的结构图。如图所示，夹持装置包括：第一底座361、夹持臂362、夹持机构363和定位机构364。第一底座361安装在基座上。第一底座361具有竖直的圆柱形本体。夹持臂362通过竖直转轴365安装在第一底座361上，夹持臂362能围绕竖直转轴365在水平面内旋转，竖直转轴365安装在第一底座361的圆柱形本体内。夹持机构363安装在夹持臂362上，夹持机构363夹持第二部件，即落水槽104。参考图4b，图4b揭示了夹持装置上的夹持机构。在图示的实施例中，夹持机构363包括限位压块366和定位螺钉367。限位压块366和定位螺钉367能够夹持落水槽104。定位机构364限制夹持臂362的旋转角度并锁紧夹持臂362。图4c揭示了定位机构364的工作状态。定位机构364具有延伸的定位臂，定位臂的端部形成定位端口，定位端口与安装支架上的端口配合。定位端口与安装支架上的端口配合时，夹持臂362的转动角度被限制。此时拨动定位机构364上的锁紧部件370，可以将夹持臂362锁紧在被限位的位置。

图5a、图5b、图5c和图5d揭示了根据本发明的一实施例的激光焊接夹具的夹持机构中的定位机构进行定位的结构示意图。图5a是图4c的局部放大图，将定位臂与端口的部分进行了放大。图5b揭示了安装支架上的端口341的结构图，安装支架上的端口341包括支撑臂342、第一限位块343和垫片344。支承臂342上开设有限位孔，第一限位块343安装在支承臂342的端部，第一限位块343上同样开设有限位孔，且第一限位块上的限位孔与支承臂上的限位孔对齐，形成端口341的限位孔345。垫片344设置在支承臂342与第一限位块343之间，垫片起到调节距离的作用。图5c揭示了定位机构的定位臂的结构。定位臂366的端部开设有限位孔，第二限位块367安装在定位臂366的端部，第二限位块367上同样开设有限位孔，且第二限位块上的限位孔与定位臂上的限位孔对齐，形成定位臂的限位孔368。参考图5a、图5b和图5c所示，第一限位块343与第二限位块367形成凹凸匹配的结构，第一限位块343的连接面呈下凹结构，而第二限位块367的连接面呈凸出结构，在进行连接时，第二限位块与第一限位块以凹凸接合的方式连接。图5d是图5a的截面图，揭示了定位臂与端口连接之后的截面结构。参考图5d所示，在定位臂与端口连接之后，第二限位块与第一限位块以凹凸接合的方式连接，且限位孔345和限位孔368互相对准。在限位孔345和限位孔368中放入双向限位螺栓，螺栓的两端分别进入到限位孔345和限位孔368中，引导定位臂与端口准确对接。

图6a和图6b揭示了根据本发明的一实施例的激光焊接夹具的夹持机构中的定位机构进行锁紧的结构示意图。图6a揭示了定位机构上的锁紧部件370的结构图，图6b是图6a的局部放大图，更加清晰地展示了锁紧部件370的结构。参考图6b所示，锁紧部件370包括卡槽371、扣环372和手柄373。卡槽371通过安装块安装在定位臂上，扣环372和手柄373通过安装块安装在安装支架上。在使用时，当定位臂和安装支架对接到位后，首先将手柄373打开，然后转动扣环372，使得扣环372翻转至卡槽371的位置并扣住卡槽371(图6b所示的状态)。之后将手柄373合上，以将扣环372和卡槽371锁紧，从而将定位臂和安装支架锁紧。

图7a和图7b揭示了根据本发明的一实施例的激光焊接夹具的锁紧装置的结构图。在图7a中，锁紧装置处于解锁位置。在图7b中，锁紧装置处于锁紧位置。如图所示，锁紧装置包括一组锁紧组件381，每一锁紧组件381包括：第二底座382、转动臂383、锁紧机构384和限位机构385。第二底座382安装在基座上。转动臂383通过水平转轴386安装在第二底座382上，转动臂383能围绕水平转轴386在竖直平面内旋转，转动臂383的端部具有压紧头。锁紧机构384安装在第二底座382以及转动臂383上，锁紧机构384将转动臂383锁紧在锁紧位置。限位机构385安装在第二底座382以及转动臂383上，限位机构385限制转动臂383的转动角度。在图7a所示的状态中，锁紧装置处于解锁位置，转动臂向外翻转，锁紧机构和限位机构处于打开状态。在图7b所示的状态中，锁紧装置处于锁紧位置，转动臂向内翻转，第二底座和转动臂上的锁紧机构和限位机构处于相互咬合的状态，将转动臂限位并锁紧。参考图7a所示，一组锁紧组件381沿第二部件的轮廓布置。具体而言，按照落水槽104的轮廓形状，在基座上布置一组锁紧组件381。

图8a和图8b揭示了根据本发明的一实施例的激光焊接夹具的锁紧装置中锁紧机构和限位机构的结构图。参考图8a所示，锁紧机构384包括卡槽391、扣环392和手柄393。卡槽391通过安装块安装在第二底座382上，扣环392和手柄393通过安装块安装在转动臂383上。在使用时，当转动臂383和第二底座382转动对接到位后，首先将手柄393打开，然后转动扣环392，使得扣环392翻转至卡槽391的位置并扣住卡槽391(图8a所示的状态)。之后将手柄393合上，以将扣环392和卡槽391锁紧，从而将转动臂383和第二底座382锁紧。限位机构385也是拼接的结构。图8b揭示了限位机构385的截面结构图。限位机构385包括安装在第二底座上的第一部分和安装在转动臂上的第二部分。安装在第二底座上的第一部分包括：第一安装座394、第一限位块395和垫片396。第一安装座394上开设有限位孔，第一限位块395安装在第一安装座394的端部，第一限位块395上同样开设有限位孔，且第一限位块上的限位孔与第一安装座上的限位孔对齐，形成第一部分的限位孔。垫片396设置在第一安装座394与第一限位块395之间，垫片起到调节距离的作用。安装在转动臂上的第二部分包括：第二安装座397和第二限位块398。第二安装座397的端部开设有限位孔，第二限位块398安装在第二安装座397的端部，第二限位块398上同样开设有限位孔，且第二限位块上的限位孔与第二安装座上的限位孔对齐，形成第二部分的限位孔。参考图8b所示，第一限位块395与第二限位块397形成凹凸匹配的结构，第一限位块395的连接面呈下凹结构，而第二限位块397的连接面呈凸出结构，在进行连接时，第二限位块与第一限位块以凹凸接合的方式连接。在第一部分与第二部分连接之后，第二限位块与第一限位块以凹凸接合的方式连接，且第一部分的限位孔和第二部分的限位孔互相对准。在限位孔中放入双向限位螺栓，螺栓的两端分别进入到第一部分的限位孔和第二部分的限位孔中，引导第一部分和第二部分准确对接。

图9揭示了根据本发明的一实施例的激光焊接夹具对落水槽进行锁紧的示意图。图9是夹持装置、落水槽和锁紧装置的截面示意图。在图9中可见夹持装置306、落水槽104和锁紧装置308，夹持装置306和锁紧装置308从两侧压紧落水槽104，对落水槽104和侧围外板进行压紧和锁定，但夹持装置306和锁紧装置308均不与落水槽104，即第二部件产生干涉。在锁紧与解锁的过程中不需要翻动落水槽。

本发明的激光焊接夹具采用旋转结构，夹持装置和锁紧装置都以旋转的方式进入或者退出工作位置，避免了对于夹持装置和锁紧装置的装卸操作，减少了操作步骤，减轻了操作负担。该激光焊接夹具在夹持和锁紧式不与零部件产生干涉，减少了出现损伤的可能性。

上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本发明的，熟悉本领域的人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。

Claims (9)

1.一种激光焊接夹具，其特征在于，包括：

基座；

安装支架，安装支架设置在基座上，安装支架上固定第一部件；

夹持装置，夹持装置设置在基座上，夹持装置夹持第二部件，夹持装置能在水平面内旋转，夹持装置旋转至安装位置，第二部件被安装到夹持装置上，夹持装置夹持第二部件并旋转至焊接位置，第二部件与第一部件贴合；

锁紧装置，锁紧装置设置在基座上，锁紧装置能在竖直平面内翻转，锁紧装置具有解锁位置和锁紧位置，锁紧装置翻转至锁紧位置，将贴合的第一部件和第二部件压紧并锁定；

其中，所述锁紧装置包括一组锁紧组件，每一锁紧组件包括：

第二底座，第二底座安装在基座上；

转动臂，转动臂通过水平转轴安装在第二底座上，转动臂能围绕水平转轴在竖直平面内旋转，转动臂的端部具有压紧头；

锁紧机构，安装在第二底座以及转动臂上，锁紧机构将转动臂锁紧在锁紧位置；

其中，锁紧机构包括卡槽、扣环和手柄，卡槽安装在第二底座上，扣环和手柄安装在转动臂上，扣环翻转至卡槽的位置并扣住卡槽，手柄合上将扣环和卡槽锁紧；

其中，锁紧组件还包括限位机构，限位机构安装在第二底座以及转动臂上，限位机构限制转动臂的转动角度；

限位机构包括安装在第二底座上的第一部分和安装在转动臂上的第二部分；

安装在第二底座上的第一部分包括：第一安装座、第一限位块和垫片，第一限位块安装在第一安装座的端部，垫片设置在第一安装座与第一限位块之间，第一部分具有第一部分的限位孔；

安装在转动臂上的第二部分包括：第二安装座和第二限位块，第二限位块安装在第二安装座的端部，第二部分具有第二部分的限位孔；

第二底座与转动臂配合，第一部分的限位孔和第二部分的限位孔中放入双向限位螺栓，螺栓的两端分别进入到第一部分的限位孔和第二部分的限位孔中；

其中，第一限位块与第二限位块形成凹凸匹配的结构，第一限位块的连接面呈下凹结构，第二限位块的连接面呈凸出结构；

其中，所述一组锁紧组件沿第二部件的轮廓布置；

其中，所述第一部件是侧围外板，所述第二部件是落水槽。

2.如权利要求1所述的激光焊接夹具，其特征在于，所述夹持装置和锁紧装置布置在第一部件和第二部件的焊接区域的两侧。

3.如权利要求1所述的激光焊接夹具，其特征在于，所述夹持装置包括：

第一底座，第一底座安装在基座上；

夹持臂，夹持臂通过竖直转轴安装在第一底座上，夹持臂能围绕竖直转轴在水平面内旋转；

夹持机构，安装在夹持臂上，夹持机构夹持第二部件。

4.如权利要求3所述的激光焊接夹具，其特征在于，所述夹持装置还包括定位机构，定位机构限制夹持臂的旋转角度并锁紧夹持臂。

5.如权利要求4所述的激光焊接夹具，其特征在于，定位机构具有延伸的定位臂，定位臂与安装支架的端口配合；

安装支架的端口包括支撑臂、第一限位块和垫片，第一限位块安装在支承臂的端部，垫片设置在支承臂与第一限位块之间，安装支架的端口具有端口的限位孔；

第二限位块安装在定位臂的端部，定位臂上具有定位臂的限位孔；

定位臂与安装支架的端口配合，端口的限位孔和定位臂的限位孔中放入双向限位螺栓，螺栓的两端分别进入到端口的限位孔和定位臂的限位中。

6.如权利要求5所述的激光焊接夹具，其特征在于，第一限位块与第二限位块形成凹凸匹配的结构，第一限位块的连接面呈下凹结构，第二限位块的连接面呈凸出结构。

7.如权利要求4所述的激光焊接夹具，其特征在于，定位机构具有锁紧部件，锁紧部件包括卡槽、扣环和手柄，卡槽安装在定位臂上，扣环和手柄安装在安装支架上，扣环翻转至卡槽的位置并扣住卡槽，手柄合上将扣环和卡槽锁紧。

8.如权利要求1所述的激光焊接夹具，其特征在于，所述夹持装置和锁紧装置不与第二部件产生干涉。

9.如权利要求1所述的激光焊接夹具，其特征在于，所述基座的底部装有滚轮，基座的两端装有手柄。

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