CN110480244A - 一种自动翻转的焊接工装 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种自动翻转的焊接工装，包括工装平台、若干板材定位模组、边框夹紧机构、翻转机构；所述工装平台中间开设有用于放置焊接工件的焊接孔，边框夹紧机构、若干板材定位模组间隔分布于焊接孔周侧；所述边框夹紧机构用于夹紧焊接工件的边框，板材定位模组用于定位板材以便于与边框进行焊接；所述翻转机构用于驱动工装平台带动焊接工件翻转，以实现焊接工件的多面焊接。本发明可实现焊接工件材料的自动定位，并通过简单调整部分机构而适应多种规格的焊接工件的生产，生产效率高，产品一致性好，大量降低工人的劳动强度和工作风险。

Description

一种自动翻转的焊接工装

技术领域

本发明涉及自动化焊接技术领域，尤其涉及一种自动翻转的焊接工装。

背景技术

目前，大型框架钢构件如建筑用的脚踏板类产品，其具有外形尺寸大、下料精度低、焊接变形大、生产批量小等特征，然而普通工装夹具只能适用于单一产品生产，因此只能使用一些简易的自动翻转的焊接工装，不适合自动化生产，一般都是由焊工在地面上进行拼装焊接。但是，人工或简易治具焊接生产效率低，劳动强度大，且焊出来的产品一致性差，不方便后续的拼接使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种自动翻转的焊接工装，可实现焊接工件材料的自动定位，并通过简单调整部分机构而适应多种规格的焊接工件的生产，生产效率高，产品一致性好，大量降低工人的劳动强度和工作风险。

为实现上述目的，采用以下技术方案：

一种自动翻转的焊接工装，包括工装平台、若干板材定位模组、边框夹紧机构、翻转机构；所述工装平台中间开设有用于放置焊接工件的焊接孔，边框夹紧机构、若干板材定位模组间隔分布于焊接孔周侧；所述边框夹紧机构用于夹紧焊接工件的边框，板材定位模组用于定位焊接工件的板材以便于与边框进行焊接；所述翻转机构用于驱动工装平台带动焊接工件翻转，以实现焊接工件的多面焊接。

较佳地，所述翻转机构包括翻转安装架、主动臂、从动臂、翻转驱动电机；所述主动臂、从动臂分别经一旋转轴与翻转安装架的两端旋转连接，工装平台架设在主动臂、从动臂之间；所述翻转驱动电机用于驱动主动臂、从动臂带动工装平台翻转。

较佳地，所述从动臂外侧设有二次定位机构，且二次定位机构安装于翻转安装架上；所述从动臂的上部与下部对称于从动臂的旋转轴分别开设一定位孔；所述二次定位机构包括二次定位驱动气缸、定位插销轴，二次定位驱动气缸用于驱动定位插销轴进出定位孔实现定位。

较佳地，所述边框夹紧机构包括若干第一夹紧模组、若干第二夹紧模组、若干第三夹紧模组、若干第四夹紧模组；所述若干第一夹紧模组、若干第三夹紧模组分别安装于焊接孔宽度方向两侧，用于夹紧焊接工件宽度方向两侧的边框；所述若干第二夹紧模组、若干第四夹紧模组分别安装于焊接孔的长度方向两侧，用于夹紧焊接工件长度方向两侧的边框。

较佳地，所述第一夹紧模组、第二夹紧模组、第三夹紧模组、第四夹紧模组均包括夹紧驱动气缸、夹紧块、夹紧抵接块，夹紧驱动气缸用于驱动夹紧块靠近或远离夹紧抵接块；所述第一夹紧模组、第三夹紧模组的夹紧运动方向一致；所述第二夹紧模组、第四夹紧模组的夹紧运动方向一致。

较佳地，所述焊接孔的一端设有第一横梁，另一端的一侧设有原点定位块；所述原点定位块上设有原点定位槽，用于焊接工件的初始定位；所述焊接孔的长度方向两侧的工装平台上开设有若干调节孔，第一横梁两端经调节孔与工装平台可拆卸式连接；所述若干第三夹紧模组安装于第一横梁上。

较佳地，所述第一横梁与焊接孔的另一端之间设有若干间隔布置的第二横梁；所述第二横梁的两端经调节孔与工装平台可拆卸式连接；每一第二横梁至少安装有一第四夹紧模组。

较佳地，所述自动翻转的焊接工装还包括若干板材压紧模组，若干板材压紧模组分布在第一横梁以及焊接孔其他三侧的工装平台上；所述板材压紧模组包括板材压紧气缸、第一安装架、压臂、压头；所述压臂的中部铰接在第一安装架上，压臂一端与板材压紧气缸驱动连接，另一端安装压头；所述板材压紧气缸用于驱动压臂带动压头从顶部压住板材。

较佳地，所述自动翻转的焊接工装还包括用于夹紧筋条的若干筋条夹紧模组；所述若干第二横梁之间还错开布置有若干第三横梁，第三横梁两端经调节孔与工装平台可拆卸式连接，每一第三横梁上至少设有一筋条夹紧模组；所述筋条夹紧模组包括筋条夹紧气缸、筋条夹紧块、筋条抵接块，筋条夹紧气缸用于驱动筋条夹紧块靠近或远离筋条抵接块。

较佳地，所述板材定位模组包括板材定位气缸、第二安装架、板材定位块；所述板材定位块一端与板材定位气缸铰接，且两者的铰接处与第二安装架旋转连接；所述板材定位气缸用于驱动板材定位块抵接在板材的边缘定位。

采用上述方案，本发明的有益效果是：

本发明采用第一横梁、第二横梁、第三横梁与工装平台进行可拆卸式连接，通过调节三种横梁的位置，可满足多种规格焊接工件的生产；通过翻转机构对焊接工件进行翻转，并在翻转后进行二次定位，实现双面焊接。同时，通过板材定位模组、板材压紧模组、边框夹紧机构可实现焊接工件材料的自动定位，生产效率高，产品一致性好，大量降低工人的劳动强度和工作风险。

附图说明

图1为本发明的俯视角立体图；

图2为图1省却焊接工件的钢板和二次定位机构的防护罩的立体图；

图3为本发明的二次定位机构的立体图；

图4为本发明的仰视角立体图；

图5为本发明的工装平台、边框夹紧机构、筋条夹紧机构的立体图；

图6为本发明的板材定位模组的立体图；

图7为本发明的第一/第二/第三/第四夹紧模组的立体图；

图8为本发明的板材压紧模组的立体图；

图9为本发明的筋条夹紧模组的立体图；

其中，附图标识说明：

1—工装平台， 2—板材定位模组，

3—边框夹紧机构， 4—翻转机构，

5—二次定位机构， 6—第一横梁，

7—原点定位块， 8—第二横梁，

9—板材压紧模组， 10—筋条夹紧模组，

11—第三横梁， 12—焊接工件，

21—板材定位气缸， 22—第二安装架，

23—板材定位块， 31—第一夹紧模组，

32—第二夹紧模组， 33—第三夹紧模组，

34—第四夹紧模组， 41—翻转安装架，

42—主动臂， 43—从动臂，

44—翻转驱动电机， 51—二次定位驱动气缸，

52—定位插销轴， 53—定位孔，

91—板材压紧气缸， 92—第一安装架，

93—压臂， 94—压头，

101—筋条夹紧气缸， 102—筋条夹紧块，

103—筋条抵接块， 121—第一边框，

122—第二边框， 123—第三边框，

124—第四边框， 125—钢板，

126—筋条， 311—夹紧驱动气缸，

312—夹紧块， 313—夹紧抵接块。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。

参照图1至9所示，本发明提供一种自动翻转的焊接工装，包括工装平台1、若干板材定位模组2、边框夹紧机构3、翻转机构4；所述工装平台1中间开设有用于放置焊接工件12的焊接孔，边框夹紧机构3、若干板材定位模组2间隔分布于焊接孔周侧；所述边框夹紧机构3用于夹紧焊接工件12的边框，板材定位模组2用于定位焊接工件12的板材以便于与边框进行焊接；所述翻转机构4用于驱动工装平台1带动焊接工件12翻转，以实现焊接工件12的多面焊接。

其中，所述翻转机构4包括翻转安装架41、主动臂42、从动臂43、翻转驱动电机44；所述主动臂42、从动臂43分别经一旋转轴与翻转安装架41的两端旋转连接，工装平台1架设在主动臂42、从动臂43之间；所述翻转驱动电机44用于驱动主动臂42、从动臂43带动工装平台1翻转。所述从动臂43外侧设有二次定位机构5，且二次定位机构5安装于翻转安装架41上；所述从动臂43的上部与下部对称于从动臂43的旋转轴分别开设一定位孔53；所述二次定位机构5包括二次定位驱动气缸51、定位插销轴52，二次定位驱动气缸51用于驱动定位插销轴52进出定位孔53实现定位。

所述边框夹紧机构3包括若干第一夹紧模组31、若干第二夹紧模组32、若干第三夹紧模组33、若干第四夹紧模组34；所述若干第一夹紧模组31、若干第三夹紧模组33分别安装于焊接孔宽度方向两侧，用于夹紧焊接工件12宽度方向两侧的边框；所述若干第二夹紧模组32、若干第四夹紧模组34分别安装于焊接孔的长度方向两侧，用于夹紧焊接工件12长度方向两侧的边框。所述第一夹紧模组31、第二夹紧模组32、第三夹紧模组33、第四夹紧模组34均包括夹紧驱动气缸311、夹紧块312、夹紧抵接块313，夹紧驱动气缸311用于驱动夹紧块312靠近或远离夹紧抵接块313；所述第一夹紧模组31、第三夹紧模组33的夹紧运动方向一致；所述第二夹紧模组32、第四夹紧模组34的夹紧运动方向一致。

所述焊接孔的一端设有第一横梁6，另一端的一侧设有原点定位块7；所述原点定位块7上设有原点定位槽，用于焊接工件12的初始定位；所述焊接孔的长度方向两侧的工装平台1上开设有若干调节孔，第一横梁6两端经调节孔与工装平台1可拆卸式连接；所述若干第三夹紧模组33安装于第一横梁6上。所述第一横梁6与焊接孔的另一端之间设有若干间隔布置的第二横梁8；所述第二横梁8的两端经调节孔与工装平台1可拆卸式连接；每一第二横梁8至少安装有一第四夹紧模组34。

所述自动翻转的焊接工装还包括若干板材压紧模组9，若干板材压紧模组9分布在第一横梁8以及焊接孔其他三侧的工装平台1上；所述板材压紧模组9包括板材压紧气缸91、第一安装架92、压臂93、压头94；所述压臂93的中部铰接在第一安装架92上，压臂93一端与板材压紧气缸91驱动连接，另一端安装压头94；所述板材压紧气缸91用于驱动压臂93带动压头94从顶部压住板材。

所述自动翻转的焊接工装还包括用于夹紧筋条126的若干筋条夹紧模组10；所述若干第二横梁8之间还错开布置有若干第三横梁11，第三横梁11两端经调节孔与工装平台1可拆卸式连接，每一第三横梁11上至少设有一筋条夹紧模组10；所述筋条夹紧模组10包括筋条夹紧气缸101、筋条夹紧块102、筋条抵接块103，筋条夹紧气缸101用于驱动筋条夹紧块102靠近或远离筋条抵接块103。

所述板材定位模组2包括板材定位气缸21、第二安装架22、板材定位块23；所述板材定位块23一端与板材定位气缸21铰接，且两者的铰接处与第二安装架22旋转连接；所述板材定位气缸21用于驱动板材定位块23抵接在板材的边缘定位。

本发明工作原理：

本发明可用于配合焊接机器人进行焊接不同尺寸的建筑用防护脚踏板及其它相似产品，板材定位模组3、板材压紧模组9、边框夹紧机构3中的气缸通过气动手阀盒进行控制，气动手阀盒中的每一气动手阀控制一类型的气缸工作，人工放置各焊件后旋转相关的手阀，使焊接工件12被定位和压紧。例如若干第二夹紧模组32由同一气动手阀控制，若干板材定位模组2由同一气动手阀控制，若干板材压紧模组9由同一气动手阀控制，以及夹紧同一筋条126的若干筋条夹紧模组10由同一气动手阀控制，从而实现每一个气动手阀可以对一个焊件进行定位夹紧，定位和夹紧都使用压缩空气为动力。

第一横梁6、第二横梁8、第三横梁11与工装平台1经调节孔可拆卸式连接，在工装平台1上的若干板材定位模组2、若干板材压紧模组9、边框夹紧机构3均与工装平台1可拆卸式连接，都能够实现快速拆装，操作者可根据焊接工件的尺寸来自由组合。

如图5所示，第一夹紧模组31、第三夹紧模组33将第一边框121、第三边框123沿A方向夹紧，第二夹紧模组32、第四夹紧模组34将第一边框121、第三边框123沿B方向夹紧，即同方向夹紧，而不是从外侧往中间相向夹紧(相反方向)，避免在焊接完成后由于变形导致产品不能很好脱离工装(不能取出)。

本发明还包括一底座，翻转机构4架设在底座上安装。板材定位模组2、板材压紧模组9、边框夹紧机构3中的每一气缸外侧均设有防护罩，同时二次定位机构5外侧亦设有防护罩，整体结构紧凑，稳定安全。

一具体实施例中，焊接工件12包括首尾相接的第一边框121、第二边框122、第三边框123、第四边框124，分别经第一夹紧模组31、第二夹紧模组32、第三夹紧模组33、第四夹紧模组34夹紧。第一边框121、第二边框122、第三边框123、第四边框124的顶部设有一钢板125(板材)，第一边框121、第二边框122、第三边框123、第四边框124之间焊接有若干筋条126，筋条126沿平行于第一边框121、第三边框123的长度方向布置。

工装平台1的焊接孔两端，其中一端为固定端，该端安装有若干第一夹紧模组31，为了节省空间，第一夹紧模组31安装在工装平台1的底部，同时原点定位块7也安装在该端上，原点定位槽设置为直角(但不仅限于直角)，用于定位第一边框121、第二边框122相接的一端，起到初始定位的作用。工装平台1的焊接孔另一端为活动端，该端可拆卸式安装有第一横梁6，第三夹紧模组33安装在第一横梁6上，可以根据焊接工件12的尺寸变化进行调节第一横梁6的位置，同时调节第二横梁8的位置。

为了保证焊接面的水平度，在从动臂43的上部、下部对称于从动臂43的旋转轴分别设置一定位孔53。当需要焊接产品的正面时，二次定位驱动气缸51驱动定位插销轴52插入从动臂43上部的定位孔53中，即可实现精准定位在0°的焊接面上；待外部机器人焊完产品正面后，需要焊接产品的反面时，翻转机构4驱动工装平台1翻转180°，二次定位驱动气缸51驱动定位插销轴52插入从动臂43下部的定位孔53中，即可实现精准定位在180°的焊接面上，然后机器人焊接产品的反面，精准实现0°和180°两个位置的定位。进一步地，可根据实际需求，在从动臂43的其他位置开设定位孔53，所开设的定位孔53只要满足从动臂43旋转后可与定位插销轴52对准，即可实现其他角度焊接面的定位。

本发明的工作过程：

1)根据焊接工件12尺寸，调整第一横梁6、第二横梁8、第三横梁11在工装平台1上的位置，以实现调整安装在横梁上的第三夹紧模组33、第四夹紧模组34、板材压紧模组9、板材定位模组2、筋条夹紧模组10的位置；

2)将第一边框121(短边)放至焊接孔，第一边框121一端通过原点定位块7进行定位，通过气动手阀盒控制第一夹紧模组31工作将第一边框121夹紧定位；

3)将第二边框122(长边)放至焊接孔，第二边框122一端(与第一边框121相接的一端)通过原点定位块7定位，通过气动手阀盒控制第二夹紧模组32工作将第二边框122夹紧定位；

4)将筋条126放至筋条夹紧模组10上，每一第三横梁11上的筋条夹紧模组10夹持同一筋条126定位，通过气动手阀盒控制筋条夹紧模组10工作将筋条126夹紧定位；

5)将第三边框123(短边)放至焊接孔，通过气动手阀盒控制第三夹紧模组33工作将第三边框123夹紧定位；

6)将第四边框124(长边)放至焊接孔，通过气动手阀盒控制第四夹紧模组34工作将第四边框124夹紧定位；

7)将钢板125放至第一边框121、第二边框122、第三边框123、第四边框124的顶部，通过气动手阀盒控制若干板材定位模组2工作，其板材定位块23抵接在边框的顶部及钢板125的边缘实现对钢板125的定位；

8)通过气动手阀盒控制若干板材压紧模组9从钢板125的顶部将钢板125压紧至边框顶部；

9)二次定位驱动气缸51驱动定位插销轴52插入从动臂43上部的定位孔53实现二次定位，外部焊接钢板125与边框的连接处，边框之间连接的外侧以及其他需要焊接的地方；

10)翻转机构4驱动工装平台1带动焊接工件12翻转180°，二次定位驱动气缸51驱动定位插销轴52插入从动臂43下部的定位孔53实现二次定位，以方便外部焊接筋条126，以及其他需要焊接的地方；

11)焊接完成后释放二次定位，翻转机构4驱动工装平台1复位。

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

Claims (10)

1.一种自动翻转的焊接工装，其特征在于，包括工装平台、若干板材定位模组、边框夹紧机构、翻转机构；所述工装平台中间开设有用于放置焊接工件的焊接孔，边框夹紧机构、若干板材定位模组间隔分布于焊接孔周侧；所述边框夹紧机构用于夹紧焊接工件的边框，板材定位模组用于定位焊接工件的板材以便于与边框进行焊接；所述翻转机构用于驱动工装平台带动焊接工件翻转，以实现焊接工件的多面焊接。

2.根据权利要求1所述的自动翻转的焊接工装，其特征在于，所述翻转机构包括翻转安装架、主动臂、从动臂、翻转驱动电机；所述主动臂、从动臂分别经一旋转轴与翻转安装架的两端旋转连接，工装平台架设在主动臂、从动臂之间；所述翻转驱动电机用于驱动主动臂、从动臂带动工装平台翻转。

3.根据权利要求2所述的自动翻转的焊接工装，其特征在于，所述从动臂外侧设有二次定位机构，且二次定位机构安装于翻转安装架上；所述从动臂的上部与下部对称于从动臂的旋转轴分别开设一定位孔；所述二次定位机构包括二次定位驱动气缸、定位插销轴，二次定位驱动气缸用于驱动定位插销轴进出定位孔实现定位。

4.根据权利要求1所述的自动翻转的焊接工装，其特征在于，所述边框夹紧机构包括若干第一夹紧模组、若干第二夹紧模组、若干第三夹紧模组、若干第四夹紧模组；所述若干第一夹紧模组、若干第三夹紧模组分别安装于焊接孔宽度方向两侧，用于夹紧焊接工件宽度方向两侧的边框；所述若干第二夹紧模组、若干第四夹紧模组分别安装于焊接孔的长度方向两侧，用于夹紧焊接工件长度方向两侧的边框。

5.根据权利要求4所述的自动翻转的焊接工装，其特征在于，所述第一夹紧模组、第二夹紧模组、第三夹紧模组、第四夹紧模组均包括夹紧驱动气缸、夹紧块、夹紧抵接块，夹紧驱动气缸用于驱动夹紧块靠近或远离夹紧抵接块；所述第一夹紧模组、第三夹紧模组的夹紧运动方向一致；所述第二夹紧模组、第四夹紧模组的夹紧运动方向一致。

6.根据权利要求4所述的自动翻转的焊接工装，其特征在于，所述焊接孔的一端设有第一横梁，另一端的一侧设有原点定位块；所述原点定位块上设有原点定位槽，用于焊接工件的初始定位；所述焊接孔的长度方向两侧的工装平台上开设有若干调节孔，第一横梁两端经调节孔与工装平台可拆卸式连接；所述若干第三夹紧模组安装于第一横梁上。

7.根据权利要求6所述的自动翻转的焊接工装，其特征在于，所述第一横梁与焊接孔的另一端之间设有若干间隔布置的第二横梁；所述第二横梁的两端经调节孔与工装平台可拆卸式连接；每一第二横梁至少安装有一第四夹紧模组。

8.根据权利要求6所述的自动翻转的焊接工装，其特征在于，所述自动翻转的焊接工装还包括若干板材压紧模组，若干板材压紧模组分布在第一横梁以及焊接孔其他三侧的工装平台上；所述板材压紧模组包括板材压紧气缸、第一安装架、压臂、压头；所述压臂的中部铰接在第一安装架上，压臂一端与板材压紧气缸驱动连接，另一端安装压头；所述板材压紧气缸用于驱动压臂带动压头从顶部压住板材。

9.根据权利要求7所述的自动翻转的焊接工装，其特征在于，所述自动翻转的焊接工装还包括用于夹紧筋条的若干筋条夹紧模组；所述若干第二横梁之间还错开布置有若干第三横梁，第三横梁两端经调节孔与工装平台可拆卸式连接，每一第三横梁上至少设有一筋条夹紧模组；所述筋条夹紧模组包括筋条夹紧气缸、筋条夹紧块、筋条抵接块，筋条夹紧气缸用于驱动筋条夹紧块靠近或远离筋条抵接块。

10.根据权利要求1所述的自动翻转的焊接工装，其特征在于，所述板材定位模组包括板材定位气缸、第二安装架、板材定位块；所述板材定位块一端与板材定位气缸铰接，且两者的铰接处与第二安装架旋转连接；所述板材定位气缸用于驱动板材定位块抵接在板材的边缘定位。