CN113967816B - 一种用于焊接夹具的自适应热变形补偿系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及焊接夹具技术领域，具体涉及一种用于焊接夹具的自适应热变形补偿系统，包括：定位头，用于夹持目标件；定位调节装置，用于带动定位头移动，以调节定位头的支撑定位点；热变感应模块，用于实时获取定位头的热变应力数据；数据处理模块，用于根据定位头的热变应力数据计算对应的热变形反向补偿量，基于热变形反向补偿量驱动定位调节装置带动定位头移动，以动态调节定位头的支撑定位点，进而对目标件进行相应的热变形补偿。本发明中用于焊接夹具的自适应热变形补偿系统能够动态调整定位头的位移量，并实现自适应热变形补偿，从而辅助提升焊接质量。
Description
技术领域
本发明涉及焊接夹具技术领域，具体涉及一种用于焊接夹具的自适应热变形补偿系统。
背景技术
机械制造行业内有大量的结构件产品需要焊接加工，各种焊接结构件产品需要在专用的焊接夹具上完成焊接加工。传统的焊接工艺是将零部件在焊接夹具上以固定位置方式对零部件进行支撑定位，再使用保护焊工艺逐一焊接，完成零部件的相互组合焊接工作。为了减小焊接过程中的热变形，行业内大多采用在热变形的反方向进行预变形修正，但现有技术一般是在焊接夹具的定位头上以固定的热变形定值进行反方向修正。
针对现有焊接夹具的定位头位移量无法调节的问题，公开号为CN107398672A的中国专利公开了一种《具有误差补偿功能的焊接夹具》，其在底板中部设有焊接平台且焊接平台左右两侧分别设有定位座和夹紧座，定位座左侧的底板上设有定位动力装置且定位动力装置与定位座适配连接，夹紧座右侧的底板上设有滑动夹紧动力装置且滑动夹紧动力装置与夹紧座适配连接后，通过滑动夹紧动力装置带动夹紧座向右滑动后将抵靠于定位动力装置上位于焊接平台上的焊接工件夹紧后固定在夹紧座左侧的焊接空间内施焊。
上述现有方案中焊接夹具的定位头位置是可调节的，使得能够在焊接过程中调节定位头的位移量，从而保证焊接质量。现有方案主要用于实现对不同工件的焊接定位，其仅适用于固定补偿量的位移量调节。但是，热变形产生的误差往往是动态且没有规律的，使得现有方案中的误差补偿方式难以适用于热变形的补偿调节。因此，如何设计一种能够动态调整定位头位移量并实现自适应热变形补偿的焊接夹具是亟需解决的技术问题。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种用于焊接夹具的自适应热变形补偿系统，以能够动态调整定位头的位移量，并实现自适应热变形补偿，从而辅助提升焊接质量。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：
一种用于焊接夹具的自适应热变形补偿系统，包括：
定位头，用于夹持目标件；
定位调节装置，用于带动定位头移动，以调节定位头的支撑定位点；
热变感应模块，用于实时获取定位头的热变应力数据；
数据处理模块，用于根据定位头的热变应力数据计算对应的热变形反向补偿量，基于热变形反向补偿量驱动定位调节装置带动定位头移动，以动态调节定位头的支撑定位点，进而对目标件进行相应的热变形补偿。
优选的，所述定位调节装置包括底座，设置于底座上的直线导轨，与所述直线导轨滑动配合的导向滑块，正对所述直线导轨的滑动方向设置且与所述导向滑块固定连接的导向座，以及用于驱动所述导向滑块在所述直线导轨上滑动的驱动组件；所述定位头固定安装于所述导向座上远离所述导向滑块的一侧，使得所述定位头能够伴随所述导向滑块的滑动而运动。
优选的，所述驱动组件包括设置于所述导向滑块远离所述导向座一侧的驱动电机，与所述驱动电机的输出轴传动连接且沿所述直线导轨的滑动方向设置的传动丝杆；所述导向滑块上设置有沿所述直线导轨的滑动方向开设的安装孔，所述安装孔内设置有用于与所述传动丝杆传动配合的涡轮，使得所述传动丝杆的旋转运动能够转换为所述导向滑块的直线运动。
优选的，数据处理模块先对热变应力数据进行预处理；然后根据建立的焊接热变形与应变力工业机理模型对热变应力数据进行分析处理，以计算对应的热变形反向补偿量；最后基于热变形反向补偿量生成用于控制驱动组件的动态控制信号。
优选的，数据处理模块基于对应的动态控制信号控制驱动电机的输出轴转动。
优选的，热变感应模块包括设置于所述导向滑块和所述导向座之间且两端分别与所述导向滑块和所述导向座固定连接的连接件，设置于所述连接件上的电阻应变片，以及与所述电阻应变片连接且能够将所述电阻应变片的应力变化转换成对应热变应力数据的应变电路。
优选的，在目标件发生热变形位移时，电阻应变片伴随连接件的形变而形变，使得电阻应变片的阻值和电压也产生相应的改变；此时，应变电路通过应变电桥电路采集变化的电信号，通过放大器放大电信号，通过A/D转换处理电信号，最终生成对应的热变应力数据。
本发明中的自适应热变形补偿系统与现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明能够根据定位头的热变应力数据计算热变形反向补偿量，进而动态调节定位头的支撑定位点，使得能够根据定位头的热变形进行相应的位移量补偿，进而能够实现产品（目标件）的热变形补偿，从而能够减小产品焊接的热变形误差，辅助提升焊接质量。同时，本发明实时获取定位头热变应力的方式，能够实时监控和分析产品焊接工艺过程的数据，从而能够更好的辅助优化产品的焊接工艺。
附图说明
为了使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1为自适应热变形补偿系统的结构示意图。
说明书附图中的附图标记包括：目标件1、定位头2、导向座3、热变感应模块4、导向滑块5、底座6、传动丝杆7、直线导轨8、驱动电机9。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细的说明：
实施例：
本实施例中公开了一种用于焊接夹具的自适应热变形补偿系统。
如图1所示，用于焊接夹具的自适应热变形补偿系统，包括：
定位头2，用于夹持目标件1；定位头可为燕尾、半圆、梯形槽、圆柱、圆锥、直角等结构。
定位调节装置，用于带动定位头移动，以调节定位头的支撑定位点；定位调节装置可选有现有的机械臂装置，数据处理模块根据热变形反向补偿量控制机械臂装置带动定位头进行相应的运动。
热变感应模块4，用于实时获取定位头的热变应力数据；
数据处理模块，用于根据定位头的热变应力数据计算对应的热变形反向补偿量；然后基于热变形反向补偿量驱动定位调节装置带动定位头移动，动态调节定位头的支撑定位点，进而对目标件进行相应的热变形补偿。数据处理模块先对热变应力数据进行预处理；然后根据建立的焊接热变形与应变力工业机理模型对热变应力数据进行分析处理，以计算对应的热变形反向补偿量；最后基于热变形反向补偿量生成用于控制驱动组件的动态控制信号。基于对应的动态控制信号控制驱动电机的输出轴转动。数据处理模块的相关功能基于计算机上的硬件和软件并结合现有相关算法实现，例如，可结合AI分析技术建立焊接热变形与应变力工业机理模型并进行相应的分析和处理。
本发明能够根据定位头的热变应力数据计算热变形反向补偿量，进而动态调节定位头的支撑定位点，使得能够根据定位头的热变形进行相应的位移量补偿，进而能够实现产品（目标件）的热变形补偿，从而能够减小产品焊接的热变形误差，辅助提升焊接质量。同时，本发明实时获取定位头热变应力的方式，能够实时监控和分析产品焊接工艺过程的数据，从而能够更好的辅助优化产品的焊接工艺。
具体实施过程中，结合图1所示，定位调节装置包括底座6，设置于底座6上的直线导轨8，设置于直线导轨8上且与直线导轨8滑动配合的导向滑块5，正对直线导轨8的滑动方向设置且与导向滑块5固定连接的导向座3，以及用于驱动导向滑块5在直线导轨8上滑动的驱动组件；定位头2固定安装于导向座3上远离导向滑块5的一侧，使得定位头2能够伴随导向滑块5的滑动而运动。
驱动组件包括设置于导向滑块5远离导向座3一侧的驱动电机9，与驱动电机9的输出轴传动连接且沿直线导轨8的滑动方向设置的传动丝杆7；导向滑块5上设置有沿直线导轨8的滑动方向开设的安装孔，安装孔内设置有用于与传动丝杆7传动配合的涡轮，使得传动丝杆7的旋转运动能够转换为导向滑块5的直线运动。
本发明的定位调节装置通过驱动电机带动传动丝杆转动，进而通过涡轮和传动丝杆的配合将传动丝杆的旋转运动转换为导向滑块的直线运动，再通过导向滑块带动导向座和定位头运动，从而能够很好的实现定位头位移量的调节。同时，传动丝杆与涡轮的传动连接能够实现精确的位移量控制。
具体实施过程中，热变感应模块4包括设置于导向滑块和导向座之间且两端分别与导向滑块和导向座固定连接的连接件，设置于连接件上的电阻应变片，以及与电阻应变片连接且能够将电阻应变片的应力变化转换成对应热变应力数据的应变电路。
在目标件发生热变形位移时，电阻应变片伴随连接件的形变而形变，使得电阻应变片的阻值和电压也产生相应的改变；此时，应变电路通过应变电桥电路采集变化的电信号，通过放大器放大电信号，通过A/D转换处理电信号，最终生成对应的热变应力数据。
本发明通过电阻应变片和应变电路能够很好的获取定位头的热变应力数据，使得能够根据定位头的热变形进行相应的位移量补偿，从而能够有效的完成产品的热变形补偿，减小产品焊接热变形误差，辅助提升焊接质量。
需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。同时，实施例中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。最后，本发明要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
Claims (5)
1.一种用于焊接夹具的自适应热变形补偿系统，其特征在于，包括：
定位头，用于夹持目标件；
定位调节装置，用于带动定位头移动，以调节定位头的支撑定位点；
热变感应模块，用于实时获取定位头的热变应力数据；
数据处理模块，用于根据定位头的热变应力数据计算对应的热变形反向补偿量，基于热变形反向补偿量驱动定位调节装置带动定位头移动，以动态调节定位头的支撑定位点，进而对目标件进行相应的热变形补偿；
所述定位调节装置包括底座，设置于底座上的直线导轨，与所述直线导轨滑动配合的导向滑块，正对所述直线导轨的滑动方向设置且与所述导向滑块固定连接的导向座，以及用于驱动所述导向滑块在所述直线导轨上滑动的驱动组件；所述定位头固定安装于所述导向座上远离所述导向滑块的一侧，使得所述定位头能够伴随所述导向滑块的滑动而运动；
所述驱动组件包括设置于所述导向滑块远离所述导向座一侧的驱动电机，与所述驱动电机的输出轴传动连接且沿所述直线导轨的滑动方向设置的传动丝杆；所述导向滑块上设置有沿所述直线导轨的滑动方向开设的安装孔，所述安装孔内设置有用于与所述传动丝杆传动配合的涡轮，使得所述传动丝杆的旋转运动能够转换为所述导向滑块的直线运动；
通过传动丝杆与涡轮的传动连接实现精确的位移量控制。
2.如权利要求1所述的用于焊接夹具的自适应热变形补偿系统，其特征在于：数据处理模块先对热变应力数据进行预处理；然后根据建立的焊接热变形与应变力工业机理模型对热变应力数据进行分析处理，以计算对应的热变形反向补偿量；最后基于热变形反向补偿量生成用于控制驱动组件的动态控制信号。
3.如权利要求2所述的用于焊接夹具的自适应热变形补偿系统，其特征在于：数据处理模块基于对应的动态控制信号控制驱动电机的输出轴转动。
4.如权利要求1所述的用于焊接夹具的自适应热变形补偿系统，其特征在于：热变感应模块包括设置于所述导向滑块和所述导向座之间且两端分别与所述导向滑块和所述导向座固定连接的连接件，设置于所述连接件上的电阻应变片，以及与所述电阻应变片连接且能够将所述电阻应变片的应力变化转换成对应热变应力数据的应变电路。
5.如权利要求4所述的用于焊接夹具的自适应热变形补偿系统，其特征在于：在目标件发生热变形位移时，电阻应变片伴随连接件的形变而形变，使得电阻应变片的阻值和电压也产生相应的改变；此时，应变电路通过应变电桥电路采集变化的电信号，通过放大器放大电信号，通过A/D转换处理电信号，最终生成对应的热变应力数据。
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