CN111331234A - 一种闪光对焊自动化焊接夹具及方法 - Google Patents

一种闪光对焊自动化焊接夹具及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种闪光对焊自动化焊接夹具及方法，焊接夹具包括夹具装置，夹具装置为两个，两个夹具装置对称设置于闪光对焊机的焊机压头的左右两侧；夹具装置包括固定台架、纵向移动机构、横向移动机构、气动夹具，固定台架固定设置于闪光对焊机上，纵向移动机构设置于固定台架的上方；焊接夹具的工作方法通过多个步骤完成焊件的自动送给；本发明公开了一种闪光对焊自动化焊接夹具，它为现在需要人工送进焊件的闪光对焊机提供了一套可以自动送给焊件的夹具装置，大大提高了焊接时操作人员的人身安全以及焊接生产的效率；并且焊接夹具的控制简便，整体稳定性好，焊接夹具的整体体积较小，能与闪光对焊机进行较好的配合。

Description

一种闪光对焊自动化焊接夹具及方法
技术领域
本发明涉及一种夹具及方法，尤其涉及一种闪光对焊自动化焊接夹具及方法。
背景技术
闪光对焊的热效率高、焊接质量好、可焊金属和合金范围广，不但可以焊接紧凑截面，而且可以实现展开截面的焊接，如型钢和薄板；因此，闪光对焊广泛应用于机电、建筑、铁路、石油钻探和冶金工业等方面。
闪光对焊主要分为闪光阶段和顶锻阶段。在起始阶段仅使待焊端面保持轻微的接触，强大的焊接电流从面积很小的接触点集中流过，使这些地方的金属迅速升温熔化，其中的某些组分瞬间即气化而引起爆炸，液滴飞出时氧化燃烧形成绚丽的火花，闪光焊由此而得名。闪光阶段时端面烧损的微区脱离接触，但工件仍在缓慢地移近，又在新的接触点上产生液滴小桥并曝发闪光。这一过程持续一段时间之后，整个端面被残存的液态金属覆盖,邻近地段的温度也越来越高。到了适当的时机，即可进行快速挤压，即“顶锻”。
焊接夹具在焊接生产中具有重要的作用。当前在焊接夹具的设计与研究中，多集中在如何利用夹具提高工件的加工质量和生产效率，主要体现为工件在焊接夹具中的定位精度、夹紧可靠性和工件装夹的便捷性等方面。其中，实现焊接夹具的自动化也是研究的重点。对于闪光对焊来说，夹具的自动进给尤其重要，这是因为闪光对焊过程中存在较多危险因素，如焊接飞溅较大，压头下压、顶端时人工操作危险大，有触电风险。而目前闪光对焊机在进行焊接时大部分工作都需要人工操作，焊接流程如下：手工放置、压紧、闪光、顶锻，需要人工操作进行焊件的送料对操作人员存在较大的安全隐患，且存在焊接的生产效率较低的问题。
发明内容
为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种闪光对焊自动化焊接夹具及方法。
为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种闪光对焊自动化焊接夹具，包括夹具装置，夹具装置为两个，两个夹具装置对称设置于闪光对焊机的焊机压头的左右两侧；
夹具装置包括固定台架、纵向移动机构、横向移动机构、气动夹具，固定台架固定设置于闪光对焊机上，纵向移动机构设置于固定台架的上方，纵向移动机构用于实现气动夹具纵向位置的改变，气动夹具用于夹持预焊工件；
纵向移动机构包括移动台架、滚珠丝杠、导轨装置，滚珠丝杠、导轨装置均沿纵向设置于固定台架上且位于移动台架的下方；滚珠丝杠与第一动力源相联接；
移动台架的下端面固定设置有与滚珠丝杠相配合的滚珠丝杠螺母，滚珠丝杠转动通过滚珠丝杠螺母实现移动台架的线性运动；移动台架通过导轨装置与固定台架相接，导轨装置对移动台架的线性运动起到了导向的作用；
移动台架的前端沿横向固定设置有齿条，后端沿横向设置有直线导轨；横向移动机构设置于纵向移动机构的上方，横向移动机构用于实现气动夹具横向位置的改变；横向移动机构包括移动工作台、齿轮、第二动力源，第二动力源固定设置于移动工作台的上端面上，第二动力源与齿轮相联接，齿轮与齿条相啮合，移动工作台的后端通过直线导轨与移动台架相接，齿轮转动通过在与其相啮合的齿条上移动进而驱动移动工作台沿直线导轨进行线性移动；
气动夹具固定设置于移动工作台上。
进一步地、导轨装置包括导轨、导引块，导引块固定设置于移动台架的下端面上，与导引块相配合的导轨沿纵向设置于固定台架的上端面上。
进一步地、固定台架端面的前侧、后侧均设置有轴承座；滚珠丝杠的一端穿过位于固定台架前侧的轴承座后与第一动力源相联接，另一端穿过滚珠丝杠螺母后与位于固定台架后侧的轴承座相连接。
进一步地、第一动力源与滚珠丝杠通过减速器相联接。
进一步地、第一动力源、第二动力源均为伺服电机。
一种闪光对焊自动化焊接夹具的工作方法的步骤为：
a、预焊工件的远端放置：
在焊接之前，闪光对焊机的焊机压头的左右两侧的夹具装置均位于闪光对焊机的远端位置；先将预焊工件分别放置在两个夹具装置的气动夹具上，气动夹具的爪在其气缸的推动作用下闭合抓紧预焊工件；
b、预焊工件沿纵向移动到达指定位置：
第一动力源驱动滚珠丝杠转动，滚珠丝杠转动驱动与其相配合的滚珠丝杠螺母沿滚珠丝杠向后侧移动，进而带动移动台架向后侧移动至指定位置；
c、预焊工件沿横向移动到达指定位置：
当预焊工件沿纵向移动到达指定位置时，第一动力源停止工作使得移动台架停止运动；同时，第二动力源驱动齿轮转动，因齿轮与齿条相啮合，故齿轮转动使其沿齿条横向移动，又因齿轮与第二动力源相联接，第二动力源固定设置于移动工作台上，故通过齿轮移动实现了移动工作台沿直线导轨的横向移动，进而实现预焊工件的横向移动至指定位置；
d、预焊工件的压紧及焊接：
经过步骤b、步骤c后，预焊工件到达了指定的焊接位置，此时预焊工件处于闪光对焊机的上、下压头之间；启动闪光对焊机，闪光对焊机的上、下压头移动压紧预焊工件，然后气动夹具松开预焊工件；此时，位于闪光对焊机左侧的夹具装置静止不动，同时位于闪光对焊机右侧的夹具装置的横向移动机构、纵向移动机构均退回初始位置；闪光对焊机对预焊工件开始焊接；
当工件焊接结束后，位于闪光对焊机左侧的夹具装置的气动夹具先夹持焊后焊件，然后夹具装置的横向移动机构、纵向移动机构再退回初始位置带动焊后焊件回到初始位置，完成整个焊接过程中工件自动送给任务；取下焊后焊件，等待进行下一次工件焊接。
本发明公开了一种闪光对焊自动化焊接夹具，它为现在需要人工送进焊件的闪光对焊机提供了一套可以自动送给焊件的夹具装置，避免了通过人工操作进行送料，大大提高了焊接时操作人员的人身安全以及焊接生产的效率；并且焊接夹具的控制简便，整体稳定性好，焊接夹具的整体体积较小，能与闪光对焊机进行较好的配合。
附图说明
图1为闪光对焊自动化焊接夹具在闪光对焊机上的俯视位置示意图。
图2为图1的前视图。
图3为图1的左视图。
图中：1、闪光对焊机；2、固定台架；3、移动台架；4、滚珠丝杠；5、第一动力源；6、导轨；7、导引块；8、轴承座；9、滚珠丝杠螺母；10、减速器；11、移动工作台；12、齿条；13、直线导轨；14、齿轮；15、第二动力源；16、气动夹具；17、闪光对焊机上压头；18、闪光对焊机下压头。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1-3所示，一种闪光对焊自动化焊接夹具，包括夹具装置，夹具装置为两个，两个夹具装置对称设置于闪光对焊机1的焊机压头的左右两侧，两个夹具装置的进给过程可以同步进行，也可以异步进行。
夹具装置包括固定台架2、纵向移动机构、横向移动机构、气动夹具16，固定台架2固定设置于闪光对焊机上，纵向移动机构设置于固定台架2的上方，纵向移动机构用于实现气动夹具16纵向位置的改变，气动夹具16用于夹持预焊工件；
纵向移动机构包括移动台架3、滚珠丝杠4、导轨装置，滚珠丝杠4、导轨装置均沿纵向设置于固定台架2上且位于移动台架3的下方；滚珠丝杠4与第一动力源5通过减速器10相联接，第一动力源5为伺服电机。
导轨装置包括导轨6、导引块7，导引块7固定设置于移动台架3的下端面上，与导引块7相配合的导轨6沿纵向设置于固定台架2的上端面上。
移动台架3的下端面固定设置有与滚珠丝杠4相配合的滚珠丝杠螺母9，滚珠丝杠转动通过滚珠丝杠螺母实现移动台架的线性运动；移动台架3通过导轨装置与固定台架2相接，导轨装置对移动台架的线性运动起到了导向的作用；固定台架2上端面的前侧、后侧均设置有轴承座8；滚珠丝杠4的一端穿过位于固定台架前侧的轴承座后与第一动力源5相联接，另一端穿过滚珠丝杠螺母9后与位于固定台架后侧的轴承座相连接。预焊工件的纵向移动依靠滚珠丝杠传动，使得纵向移动较为稳定可靠，同时又可以满足精度的要求。
移动台架3的前端沿横向固定设置有齿条12，后端沿横向设置有直线导轨13；横向移动机构设置于纵向移动机构的上方，横向移动机构用于实现气动夹具16横向位置的改变；横向移动机构包括移动工作台11、齿轮14、第二动力源15，第二动力源15固定设置于移动工作台11的上端面上，第二动力源15为伺服电机。第二动力源15与齿轮14相联接，齿轮14与齿条12相啮合，移动工作台11的后端通过直线导轨13与移动台架3相接，齿轮转动通过在与其相啮合的齿条上移动进而驱动移动工作台沿直线导轨进行线性移动；气动夹具16固定设置于移动工作台11上。预焊工件的横向移动依靠齿轮齿条传动，能满足较高精度要求，而且轻便、经济。通过气动夹具对预焊工件进行夹持，具有简单，快速，可控，成本低的特点。
移动台架的左右两端设有限位块，限位块位于移动工作台行程两端极限位置处，保证移动工作台不会因设置行程失误而滑出。
一种闪光对焊自动化焊接夹具的工作方法的步骤为：
a、预焊工件的远端放置：
在焊接之前，闪光对焊机的焊机压头的左右两侧的夹具装置均位于闪光对焊机的远端位置；先将预焊工件分别放置在两个夹具装置的气动夹具上，气动夹具的爪在其气缸的推动作用下闭合抓紧预焊工件；
b、预焊工件沿纵向移动到达指定位置：
第一动力源驱动滚珠丝杠转动，滚珠丝杠转动驱动与其相配合的滚珠丝杠螺母沿滚珠丝杠向后侧移动，进而带动移动台架向后侧移动至指定位置；
c、预焊工件沿横向移动到达指定位置：
当预焊工件沿纵向移动到达指定位置时，第一动力源停止工作使得移动台架停止运动；同时，第二动力源驱动齿轮转动，因齿轮与齿条相啮合，故齿轮转动使其沿齿条横向移动，又因齿轮与第二动力源相联接，第二动力源固定设置于移动工作台上，故通过齿轮移动实现了移动工作台沿直线导轨的横向移动，进而实现预焊工件的横向移动至指定位置；
d、预焊工件的压紧及焊接：
经过步骤b、步骤c后，预焊工件到达了指定的焊接位置，此时预焊工件处于闪光对焊机的上、下压头之间；启动闪光对焊机，闪光对焊机的上、下压头移动压紧预焊工件，然后气动夹具松开预焊工件；此时，位于闪光对焊机左侧的夹具装置静止不动，同时位于闪光对焊机右侧的夹具装置的横向移动机构、纵向移动机构均退回初始位置；闪光对焊机对预焊工件开始焊接；
当工件焊接结束后，位于闪光对焊机左侧的夹具装置的气动夹具先夹持焊后焊件，然后夹具装置的横向移动机构、纵向移动机构再退回初始位置带动焊后焊件回到初始位置，完成整个焊接过程中工件自动送给任务；取下焊后焊件，等待进行下一次工件焊接。
上述实施方式并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种闪光对焊自动化焊接夹具，其特征在于：包括夹具装置，夹具装置为两个，两个夹具装置对称设置于闪光对焊机(1)的焊机压头的左右两侧；
所述夹具装置包括固定台架(2)、纵向移动机构、横向移动机构、气动夹具(16)，固定台架(2)固定设置于闪光对焊机上，纵向移动机构设置于固定台架(2)的上方，纵向移动机构用于实现气动夹具(16)纵向位置的改变，气动夹具(16)用于夹持预焊工件；
所述纵向移动机构包括移动台架(3)、滚珠丝杠(4)、导轨装置，滚珠丝杠(4)、导轨装置均沿纵向设置于固定台架(2)上且位于移动台架(3)的下方；所述滚珠丝杠(4)与第一动力源(5)相联接；
所述移动台架(3)的下端面固定设置有与滚珠丝杠(4)相配合的滚珠丝杠螺母(9)，滚珠丝杠转动通过滚珠丝杠螺母实现移动台架的线性运动；移动台架(3)通过导轨装置与固定台架(2)相接，导轨装置对移动台架的线性运动起到了导向的作用；
所述移动台架(3)的前端沿横向固定设置有齿条(12)，后端沿横向设置有直线导轨(13)；所述横向移动机构设置于纵向移动机构的上方，横向移动机构用于实现气动夹具(16)横向位置的改变；所述横向移动机构包括移动工作台(11)、齿轮(14)、第二动力源(15)，第二动力源(15)固定设置于移动工作台(11)的上端面上，第二动力源(15)与齿轮(14)相联接，齿轮(14)与齿条(12)相啮合，移动工作台(11)的后端通过直线导轨(13)与移动台架(3)相接，齿轮转动通过在与其相啮合的齿条上移动进而驱动移动工作台沿直线导轨进行线性移动；
所述气动夹具(16)固定设置于移动工作台(11)上。
2.根据权利要求1所述的闪光对焊自动化焊接夹具，其特征在于：所述导轨装置包括导轨(6)、导引块(7)，导引块(7)固定设置于移动台架(3)的下端面上，与导引块(7)相配合的导轨(6)沿纵向设置于固定台架(2)的上端面上。
3.根据权利要求1所述的闪光对焊自动化焊接夹具，其特征在于：所述固定台架(2)上端面的前侧、后侧均设置有轴承座(8)；所述滚珠丝杠(4)的一端穿过位于固定台架前侧的轴承座后与第一动力源(5)相联接，另一端穿过滚珠丝杠螺母(9)后与位于固定台架后侧的轴承座相连接。
4.根据权利要求1所述的闪光对焊自动化焊接夹具，其特征在于：所述第一动力源(5)与滚珠丝杠(4)通过减速器(10)相联接。
5.根据权利要求1所述的闪光对焊自动化焊接夹具，其特征在于：所述第一动力源(5)、第二动力源(15)均为伺服电机。
6.一种如权利要求1所述的闪光对焊自动化焊接夹具的工作方法，其特征在于：所述方法的步骤为：
a、预焊工件的远端放置：
在焊接之前，闪光对焊机的焊机压头的左右两侧的夹具装置均位于闪光对焊机的远端位置；先将预焊工件分别放置在两个夹具装置的气动夹具上，气动夹具的爪在其气缸的推动作用下闭合抓紧预焊工件；
b、预焊工件沿纵向移动到达指定位置：
第一动力源驱动滚珠丝杠转动，滚珠丝杠转动驱动与其相配合的滚珠丝杠螺母沿滚珠丝杠向后侧移动，进而带动移动台架向后侧移动至指定位置；
c、预焊工件沿横向移动到达指定位置：
当预焊工件沿纵向移动到达指定位置时，第一动力源停止工作使得移动台架停止运动；同时，第二动力源驱动齿轮转动，因齿轮与齿条相啮合，故齿轮转动使其沿齿条横向移动，又因齿轮与第二动力源相联接，第二动力源固定设置于移动工作台上，故通过齿轮移动实现了移动工作台沿直线导轨的横向移动，进而实现预焊工件的横向移动至指定位置；
d、预焊工件的压紧及焊接：
经过步骤b、步骤c后，预焊工件到达了指定的焊接位置，此时预焊工件处于闪光对焊机的上、下压头之间；启动闪光对焊机，闪光对焊机的上、下压头移动压紧预焊工件，然后气动夹具松开预焊工件；此时，位于闪光对焊机左侧的夹具装置静止不动，同时位于闪光对焊机右侧的夹具装置的横向移动机构、纵向移动机构均退回初始位置；闪光对焊机对预焊工件开始焊接；
当工件焊接结束后，位于闪光对焊机左侧的夹具装置的气动夹具先夹持焊后焊件，然后夹具装置的横向移动机构、纵向移动机构再退回初始位置带动焊后焊件回到初始位置，完成整个焊接过程中工件自动送给任务；取下焊后焊件，等待进行下一次工件焊接。
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