CN114473303B - 一种钢构件高精度定位焊接工装及其焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种钢构件高精度定位焊接工装及其焊接方法，焊接工装包括支撑平台，所述支撑平台上设有用于固定钢构件的第一夹持件和第二夹持件，第一夹持件和第二夹持件垂直分布，支撑平台的上方设有焊接平台。本发明焊接工装通过升高第一夹持件接收传送装置传送到的钢构件，通过第一夹持件和第二夹持件配合调整该钢构件的焊接面垂直于第一夹持件的第一夹持板，并通过第二夹持件对其进行夹持，然后通过第一夹持件再次接收钢构件；通过第一夹持件和第二夹持件配合调整该钢构件的焊接面垂直于第二夹持件的第一夹持板通过转动第一夹持件上的第一夹持板将其上钢构件的焊接面转动至向上，同时转动第二夹持件上的第一夹持板将其上钢构件的焊接面转动至向下。

Description

一种钢构件高精度定位焊接工装及其焊接方法

技术领域

本发明涉及一种焊接工装及其焊接方法，具体是一种钢构件高精度定位焊接工装及其焊接方法。

背景技术

钢构件是指用钢板、角钢、槽钢、工字钢、焊接或热轧H型钢冷弯或焊接通过连接件连接而成的能承受和传递荷载的钢结构组合构件。

在钢构件焊接的过程中通常是需要对多个面进行焊接，且钢结构的形状各异，因此在焊接时需要手动调整钢结构的焊接面，费时费力，为解决上述问题，现提供一种钢构件高精度定位焊接工装及其焊接方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钢构件高精度定位焊接工装及其焊接方法，通过升高第一夹持件接收传送装置首次传送到的钢构件，通过第一夹持件和第二夹持件配合调整该钢构件的焊接面垂直于第一夹持件的第一夹持板，并通过第二夹持件对其进行夹持，然后通过第一夹持件再次接收钢构件；通过第一夹持件和第二夹持件配合调整该钢构件的焊接面垂直于第二夹持件的第一夹持板，调整完成后，通过转动第一夹持件上的第一夹持板将其上钢构件的焊接面转动至向上，同时转动第二夹持件上的第一夹持板将其上钢构件的焊接面转动至向下，通过设置电机支架的滑动方向与水平支架的滑动方向相互垂直，同时设置水平转动的转动支架以及可竖直方向摆动电动伸缩杆，因此可任意调节焊接的位置。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种钢构件高精度定位焊接工装，焊接工装包括支撑平台，所述支撑平台上设有用于固定钢构件的第一夹持件和第二夹持件，第一夹持件和第二夹持件垂直分布，第二夹持件的结构与第一夹持件的结构相同，支撑平台的上方设有焊接平台。

所述第一夹持件包括对称分布竖直滑杆，竖直滑杆的位于支撑平台上滑动，竖直滑杆的上方贯穿支撑平台固定有第一支撑板，支撑平台的下方固定有用于调节竖直滑杆高度的第一驱动装置。

所述第一支撑板上转动设有轴套，轴套的轴向滑动设有第一滑动轴，第一滑动轴的一端固定有第一夹持板。

进一步的，所述焊接平台上设有焊接件，焊接平台的一侧设有用于上料的传送装置。

进一步的，所述第一支撑板的一侧固定有第一支架，第一支架上固定有第一气缸，第一气缸的输出轴与第一滑动轴远离第一夹持板的一端转动连接。

所述轴套的一端固定有第一齿轮，第一夹持板上固定有支撑块，第一支撑板的一侧上固定有第二支架，第二支架上固定有第一电机，第一电机的输出轴上固定有与第一齿轮啮合的第二齿轮，在进行夹持的过程中，通过一个第一气缸伸长，另一个第一气缸缩短调节钢构件的位置。

进一步的，所述第一驱动装置包括对称分布的第一齿条，第一齿条固定在竖直滑杆的一侧，支撑平台的下方固定有对称分布的第二支撑板，第二支撑板上转动设有与第一齿条啮合的第三齿轮。

所述第三齿轮上连接有第四齿轮，第四齿轮之间连接有齿轮同步带，支撑平台的下方固定有对称分布的第三支撑板，第三支撑板上固定有第二电机，第二电机的输出轴固定在一侧的第四齿轮上。

进一步的，所述焊接平台包括位于支撑平台上方的第五支撑板，第五支撑板与支撑平台之间连接阵列分布的支撑杆。

进一步的，所述焊接件包括位于第五支撑板下方滑动的水平支架，第五支撑板上固定有用于驱动水平支架滑动的第二气缸，水平支架的上方的下方滑动设有电机支架，水平支架的一端设有用于驱动电机支架滑动的第三气缸。

所述电机支架的滑动方向与水平支架的滑动方向相互垂直，电机支架内固定有第三电机，第三电机的输出轴贯穿电机支架固定有转动支架，转动支架的下方转动设有电动伸缩杆，转动支架上固定有用于驱动电动伸缩杆转动的第四电机，电动伸缩杆的输出轴上固定有焊头。

进一步的，所述传送装置上设有料箱，传送装置的一侧滑动设有布料装置，布料装置用于将料箱内的钢构件布置在传送装置上。

进一步的，所述料箱包括第一箱体，第一箱体内设有第四支撑板，第一箱体的底部固定有第四气缸，第四气缸的输出轴贯穿第一箱体固定在第四支撑板上，通过启动第四气缸将料箱内的钢构件逐渐推出料箱。

进一步的，所述布料装置包括第二箱体，第二箱体的箱口朝向料箱一侧，第二箱体内设有阵列分布的放置腔，放置腔内设有用于识别钢构件形状的形状识别传感器，第二箱体远离料箱的一侧固定有阵列分布的第五气缸。

所述第五气缸的输出轴贯穿第二箱体固定有第一连接板，放置腔的两侧均设有第六气缸，第六气缸的输出轴贯穿第二箱体的侧壁滑动设有第二夹持板，第二夹持板的一端位于第一连接板上滑动。

所述第二箱体的一侧固定有滑动支架，滑动支架位于传送装置的一侧滑动，传送装置上固定有用于驱动滑动支架滑动的第二驱动装置，传送装置上固定有用于驱动滑动支架滑动的第三驱动装置。

一种钢构件高精度定位焊接工装焊接钢构件的方法，所述焊接钢构件的方法包括如下步骤：

S1：上料

通过将带焊接的钢构件放入料箱内，通过布料装置对料箱内的钢构件进行夹取，并分开放置，然后布料装置检测钢构件的形状，根据钢构件的形状，确实其焊接顺序，然后根据焊接顺序的不同确定钢构件在传送装置上的摆放位置，并对其进行摆放。

S2：对钢构件进行固定

通过升高第一夹持件接收传送装置首次传送到的钢构件，通过第一夹持件和第二夹持件配合调整该钢构件的焊接面垂直于第一夹持件的第一夹持板，并通过第二夹持件对其进行夹持，然后通过第一夹持件再次接收钢构件。

通过第一夹持件和第二夹持件配合调整该钢构件的焊接面垂直于第二夹持件的第一夹持板，调整完成后，通过转动第一夹持件上的第一夹持板将其上钢构件的焊接面转动至向下，同时转动第二夹持件上的第一夹持板将其下钢构件的焊接面转动至向上。

通过调节第一夹持件和第二夹持件的高度使得两个钢构件上的焊接面相互贴合。

S3：焊接

通过焊接件进行焊接。

S4：将焊接完成的钢构件作为一个新的组合体，对该组合体的固定操作与所述S2中首次传送到的钢构件操作方式相同，固定之后重新接收新的钢构件将其焊接在组合体上，新的钢构件的操作方式与所述S2中再次接收钢构件的操作方式相同。

S5：下料

钢构件全部焊接完成后，通过机械抓手将钢构件卸载。

本发明的有益效果：

1、本发明焊接工装通过升高第一夹持件接收传送装置首次传送到的钢构件，通过第一夹持件和第二夹持件配合调整该钢构件的焊接面垂直于第一夹持件的第一夹持板，并通过第二夹持件对其进行夹持，然后通过第一夹持件再次接收钢构件；通过第一夹持件和第二夹持件配合调整该钢构件的焊接面垂直于第二夹持件的第一夹持板，调整完成后，通过转动第一夹持件上的第一夹持板将其上钢构件的焊接面转动至向下，同时转动第二夹持件上的第一夹持板将其下钢构件的焊接面转动至向上，该焊接工装将钢构件的任意一个面调整为焊接面；

2、本发明焊接工装通过设置电机支架的滑动方向与水平支架的滑动方向相互垂直，同时设置水平转动的转动支架以及可竖直方向摆动电动伸缩杆，因此可任意调节焊接的位置。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明焊接工装结构示意图；

图2是本发明焊接工装结构示意图；

图3是本发明焊接工装部分结构示意图；

图4是本发明焊接工装部分结构示意图；

图5是图4中A处放大结构示意图；

图6是本发明料箱结构示意图；

图7是本发明布料装置部分结构剖面示意图。

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作出创造性劳动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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

一种钢构件高精度定位焊接工装，焊接工装包括支撑平台1，如图1所示，支撑平台1上设有用于固定钢构件的第一夹持件2和第二夹持件3，第一夹持件2和第二夹持件3垂直分布，支撑平台1的上方设有焊接平台4。

焊接平台4上设有焊接件5，焊接平台4的一侧设有用于上料的传送装置6，传送装置6上设有料箱7，传送装置6的一侧滑动设有布料装置8，布料装置8用于将料箱7内的钢构件布置在传送装置6上。

第一夹持件2包括对称分布竖直滑杆21，如图2、图3所示，竖直滑杆21的位于支撑平台1上滑动，竖直滑杆21的上方贯穿支撑平台1固定有第一支撑板22，支撑平台1的下方固定有用于调节竖直滑杆21高度的第一驱动装置23。

第一支撑板22上转动设有轴套24，轴套24的一端固定有第一齿轮25，轴套24的轴向滑动设有第一滑动轴26，第一支撑板22的一侧固定有第一支架28，第一支架28上固定有第一气缸29，第一气缸29的输出轴与第一滑动轴26的一端转动连接。

第一滑动轴26的另一端固定有第一夹持板27，第一夹持板27上固定有支撑块213，第一支撑板22的一侧上固定有第二支架210，第二支架210上固定有第一电机211，第一电机211的输出轴上固定有与第一齿轮25啮合的第二齿轮212，在进行夹持的过程中，通过一个第一气缸29伸长，另一个第一气缸29缩短可以调节钢构件的位置。

第一驱动装置23包括对称分布的第一齿条231，第一齿条231固定在竖直滑杆21的一侧，支撑平台1的下方固定有对称分布的第二支撑板232，第二支撑板232上转动设有与第一齿条231啮合的第三齿轮233。

第三齿轮233上连接有第四齿轮234，第四齿轮234之间连接有齿轮同步带237，支撑平台1的下方固定有对称分布的第三支撑板235，第三支撑板235上固定有第二电机236，第二电机236的输出轴固定在一侧的第四齿轮234上。

第二夹持件3的结构与第一夹持件2的结构相同。

焊接平台4包括位于支撑平台1上方的第五支撑板41，如图4所示，第五支撑板41与支撑平台1之间连接阵列分布的支撑杆42。

焊接件5包括位于第五支撑板41下方滑动的水平支架51，如图5所示，第五支撑板41上固定有用于驱动水平支架51滑动的第二气缸52，水平支架51的下方滑动设有电机支架53，水平支架51的一端设有用于驱动电机支架53滑动的第三气缸54。

电机支架53的滑动方向与水平支架51的滑动方向相互垂直，电机支架53内固定有第三电机56，第三电机56的输出轴贯穿电机支架53固定有转动支架55，转动支架55的下方转动设有电动伸缩杆58，转动支架55上固定有用于驱动电动伸缩杆58转动的第四电机57，电动伸缩杆58的输出轴上固定有焊头59。

料箱7包括第一箱体71，如图6所示，第一箱体71内设有第四支撑板72，第一箱体71的底部固定有第四气缸73，第四气缸73的输出轴贯穿第一箱体71固定在第四支撑板72上，通过启动第四气缸73将料箱7内的钢构件逐渐推出料箱7。

布料装置8包括第二箱体81，如图7所示，第二箱体81的箱口朝向料箱7一侧，第二箱体81内设有阵列分布的放置腔82，放置腔82内设有用于识别钢构件形状的形状识别传感器，第二箱体81远离料箱7的一侧固定有阵列分布的第五气缸83。

第五气缸83的输出轴贯穿第二箱体81固定有第一连接板84，放置腔82的两侧均设有第六气缸85，第六气缸85的输出轴贯穿第二箱体81的侧壁滑动设有第二夹持板86，第二夹持板86的一端位于第一连接板84上滑动。

第二箱体81的一侧固定有滑动支架87，滑动支架87位于传送装置6的一侧滑动，传送装置6上固定有用于驱动滑动支架87滑动的第二驱动装置88，传送装置6上固定有用于驱动滑动支架87滑动的第三驱动装置89。

第二驱动装置88包括固定在传送装置6上的第五电机881，第五电机881的输出轴上固定有与滑动支架87螺纹配合的第一丝杆882。

第三驱动装置89与第二驱动装置88的结构相同，其区别在于，第三驱动装置89上的第五电机881固定在第二箱体81上，第三驱动装置89上的第一丝杆882与第二驱动装置88上的第一丝杆882垂直分布。

通过第二驱动装置88控制第二箱体81移动至料箱7的一侧，通过第三驱动装置89控制第二箱体81上下移动，使得不同的放置腔82均能移动至料箱7的箱口，通过第四气缸73将料箱7中的钢构件推至其箱口上方。

通过第五气缸83将第二夹持板86推出放置腔82，通过第六气缸85控制第二夹持板86对料箱7上方的钢构件进行夹持。

通过第二驱动装置88控制第二箱体81位于传送装置6的一侧移动，并按照检测出的钢构件形状将其摆放在传送装置6上的对应位置。

一种钢构件高精度定位焊接工装焊接钢构件的方法，焊接钢构件的方法包括如下步骤：

S1：上料

通过将带焊接的钢构件放入料箱7内，通过布料装置8对料箱7内的钢构件进行夹取，并分开放置，然后布料装置8检测钢构件的形状，根据钢构件的形状，确实其焊接顺序，然后根据焊接顺序的不同确定钢构件在传送装置6上的摆放位置，并对其进行摆放。

S2：对钢构件进行固定

通过升高第一夹持件2接收传送装置6首次传送到的钢构件，通过第一夹持件2和第二夹持件3配合调整该钢构件的焊接面垂直于第一夹持件2的第一夹持板27，并通过第二夹持件3对其进行夹持，然后通过第一夹持件2再次接收钢构件。

通过第一夹持件2和第二夹持件3配合调整该钢构件的焊接面垂直于第二夹持件3的第一夹持板27，调整完成后，通过转动第一夹持件2上的第一夹持板27将其上钢构件的焊接面转动至向下，同时转动第二夹持件3上的第一夹持板27将其下钢构件的焊接面转动至向上。

通过调节第一夹持件2和第二夹持件3的高度使得两个钢构件上的焊接面相互贴合。

S3：焊接

通过焊接件5进行焊接。

S4：将焊接完成的钢构件作为一个新的组合体，对该组合体的固定操作与S2中首次传送到的钢构件操作方式相同，固定之后重新接收新的钢构件将其焊接在组合体上，新的钢构件的操作方式与S2中再次接收钢构件的操作方式相同。

S5：下料

钢构件全部焊接完成后，通过机械抓手将钢构件卸载。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (8)

1.一种钢构件高精度定位焊接工装，焊接工装包括支撑平台(1)，其特征在于，所述支撑平台(1)上设有用于固定钢构件的第一夹持件(2)和第二夹持件(3)，第一夹持件(2)和第二夹持件(3)垂直分布，第二夹持件(3)的结构与第一夹持件(2)的结构相同，支撑平台(1)的上方设有焊接平台(4)；

所述第一夹持件(2)包括对称分布竖直滑杆(21)，竖直滑杆(21)的位于支撑平台(1)上滑动，竖直滑杆(21)的上方贯穿支撑平台(1)固定有第一支撑板(22)，支撑平台(1)的下方固定有用于调节竖直滑杆(21)高度的第一驱动装置(23)；

所述第一支撑板(22)上转动设有轴套(24)，轴套(24)的轴向滑动设有第一滑动轴(26)，第一滑动轴(26)的一端固定有第一夹持板(27)；

所述第一支撑板(22)的一侧固定有第一支架(28)，第一支架(28)上固定有第一气缸(29)，第一气缸(29)的输出轴与第一滑动轴(26)远离第一夹持板(27)的一端转动连接；

所述轴套(24)的一端固定有第一齿轮(25)，第一夹持板(27)上固定有支撑块(213)，第一支撑板(22)的一侧上固定有第二支架(210)，第二支架(210)上固定有第一电机(211)，第一电机(211)的输出轴上固定有与第一齿轮(25)啮合的第二齿轮(212)，在进行夹持的过程中，通过一个第一气缸(29)伸长，另一个第一气缸(29)缩短调节钢构件的位置；

所述第一驱动装置(23)包括对称分布的第一齿条(231)，第一齿条(231)固定在竖直滑杆(21)的一侧，支撑平台(1)的下方固定有对称分布的第二支撑板(232)，第二支撑板(232)上转动设有与第一齿条(231)啮合的第三齿轮(233)；

所述第三齿轮(233)上连接有第四齿轮(234)，第四齿轮(234)之间连接有齿轮同步带(237)，支撑平台(1)的下方固定有对称分布的第三支撑板(235)，第三支撑板(235)上固定有第二电机(236)，第二电机(236)的输出轴固定在一侧的第四齿轮(234)上；

使用时，通过升高第一夹持件(2)接收传送装置(6)首次传送到的下钢构件，通过第一夹持件(2)和第二夹持件(3)配合调整该钢构件的焊接面垂直于第一夹持件(2)的第一夹持板(27)，并由第二夹持件(3)对其进行夹持，第一夹持件(2)再次接收上钢构件，通过转动第一夹持件(2)上的第一夹持板(27)将其上钢构件的焊接面转动至向下，同时转动第二夹持件(3)上的第一夹持板(27)将其下钢构件的焊接面转动至向上，最后通过调节第一夹持件(2)和第二夹持件(3)的高度使得两个钢构件上的焊接面相互贴合。

2.根据权利要求1所述的一种钢构件高精度定位焊接工装，其特征在于，所述焊接平台(4)上设有焊接件(5)，焊接平台(4)的一侧设有用于上料的传送装置(6)。

3.根据权利要求2所述的一种钢构件高精度定位焊接工装，其特征在于，所述焊接平台(4)包括位于支撑平台(1)上方的第五支撑板(41)，第五支撑板(41)与支撑平台(1)之间连接阵列分布的支撑杆(42)。

4.根据权利要求3所述的一种钢构件高精度定位焊接工装，其特征在于，所述焊接件(5)包括位于第五支撑板(41)下方滑动的水平支架(51)，第五支撑板(41)上固定有用于驱动水平支架(51)滑动的第二气缸(52)，水平支架(51)的上方的下方滑动设有电机支架(53)，水平支架(51)的一端设有用于驱动电机支架(53)滑动的第三气缸(54)；

所述电机支架(53)的滑动方向与水平支架(51)的滑动方向相互垂直，电机支架(53)内固定有第三电机(56)，第三电机(56)的输出轴贯穿电机支架(53)固定有转动支架(55)，转动支架(55)的下方转动设有电动伸缩杆(58)，转动支架(55)上固定有用于驱动电动伸缩杆(58)转动的第四电机(57)，电动伸缩杆(58)的输出轴上固定有焊头(59)。

5.根据权利要求2所述的一种钢构件高精度定位焊接工装，其特征在于，所述传送装置(6)上设有料箱(7)，传送装置(6)的一侧滑动设有布料装置(8)，布料装置(8)用于将料箱(7)内的钢构件布置在传送装置(6)上。

6.根据权利要求5所述的一种钢构件高精度定位焊接工装，其特征在于，所述料箱(7)包括第一箱体(71)，第一箱体(71)内设有第四支撑板(72)，第一箱体(71)的底部固定有第四气缸(73)，第四气缸(73)的输出轴贯穿第一箱体(71)固定在第四支撑板(72)上，通过启动第四气缸(73)将料箱(7)内的钢构件逐渐推出料箱(7)。

7.根据权利要求6所述的一种钢构件高精度定位焊接工装，其特征在于，所述布料装置(8)包括第二箱体(81)，第二箱体(81)的箱口朝向料箱(7)一侧，第二箱体(81)内设有阵列分布的放置腔(82)，放置腔(82)内设有用于识别钢构件形状的形状识别传感器，第二箱体(81)远离料箱(7)的一侧固定有阵列分布的第五气缸(83)；

所述第五气缸(83)的输出轴贯穿第二箱体(81)固定有第一连接板(84)，放置腔(82)的两侧均设有第六气缸(85)，第六气缸(85)的输出轴贯穿第二箱体(81)的侧壁滑动设有第二夹持板(86)，第二夹持板(86)的一端位于第一连接板(84)上滑动；

所述第二箱体(81)的一侧固定有滑动支架(87)，滑动支架(87)位于传送装置(6)的一侧滑动，传送装置(6)上固定有用于驱动滑动支架(87)滑动的第二驱动装置(88)，传送装置(6)上固定有用于驱动滑动支架(87)滑动的第三驱动装置(89)。

8.基于权利要求1-7任意一项所述的一种钢构件高精度定位焊接工装焊接钢构件的方法，其特征在于，所述焊接钢构件的方法包括如下步骤：

S1：上料

通过将带焊接的钢构件放入料箱(7)内，通过布料装置(8)对料箱(7)内的钢构件进行夹取，并分开放置，然后布料装置(8)检测钢构件的形状，根据钢构件的形状，确实其焊接顺序，然后根据焊接顺序的不同确定钢构件在传送装置(6)上的摆放位置，并对其进行摆放；

S2：对钢构件进行固定

通过升高第一夹持件(2)接收传送装置(6)首次传送到的钢构件，通过第一夹持件(2)和第二夹持件(3)配合调整该钢构件的焊接面垂直于第一夹持件(2)的第一夹持板(27)，并通过第二夹持件(3)对其进行夹持，然后通过第一夹持件(2)再次接收钢构件；

通过第一夹持件(2)和第二夹持件(3)配合调整该钢构件的焊接面垂直于第二夹持件(3)的第一夹持板(27)，调整完成后，通过转动第一夹持件(2)上的第一夹持板(27)将其上钢构件的焊接面转动至向下，同时转动第二夹持件(3)上的第一夹持板(27)将其下钢构件的焊接面转动至向上；

通过调节第一夹持件(2)和第二夹持件(3)的高度使得两个钢构件上的焊接面相互贴合；

S3：焊接

通过焊接件(5)进行焊接；

S4：将焊接完成的钢构件作为一个新的组合体，对该组合体的固定操作与所述S2中首次传送到的钢构件操作方式相同，固定之后重新接收新的钢构件将其焊接在组合体上，新的钢构件的操作方式与所述S2中再次接收钢构件的操作方式相同；

S5：下料

钢构件全部焊接完成后，通过机械抓手将钢构件卸载。

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