CN115194397A - 一种用于薄壁筒体纵缝焊接工装 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于薄壁筒体纵缝焊接工装，应用于薄壁筒体构件的纵缝焊接装夹，使筒体构件纵缝处于上位，下部对筒体构件具有支撑，在两侧给予夹持力，且两侧的夹持装置与下部的支撑装置为同步动作，形成一种自定心的装夹，主要部件包括座体，阵列安装在座体上的若干顶升夹持机构以及安装在顶升夹持机构中的升降调节构件和侧向推力构件。本发明的圆筒体焊接工装具有一定通用性，且调节范围为线性，同步的提供了下方和侧向同时的夹持动作，并在夹紧以后具有机械的锁定结构，该锁定结构为自锁式，也就是随夹紧的动作完成自行锁定，无需其余动作，解锁时亦无需其余动作即可复位，并在夹紧前和复位后，工装为敞开，提供了便捷的上下料空间。

Description

一种用于薄壁筒体纵缝焊接工装

技术领域

本发明属于焊接工装技术领域，具体涉及一种用于薄壁筒体纵缝焊接工装。

背景技术

大长径比的薄壁筒体结构，一般都需要板材卷圆后焊接制作，现有的焊接工装夹具多用于焊接板材，而针对薄壁圆管的焊接工装夹具较少，使用了焊接工装的，工装的夹持范围也比较窄，基本是只能夹持一种规格的圆管，不具备通用性，并且工装往往是上下夹持，在侧向没有夹持装置，装夹时圆管由于没有侧向夹持，纵缝在上下挤压下常会发生扩大的现象，往往需要先点焊固定，还有传统的夹具通常需多次装夹，无法通过一次装夹定位完成，而多次装夹和点焊固定增加作业人员的劳动强度，降低工作效率。

发明内容

本发明针对上述问题，提供了一种用于薄壁筒体纵缝焊接工装，在一定范围内具备线性的调节夹持范围并能通过一次动作完成多角度同步装夹。

本发明的发明目的是通过以下技术方案实现的：一种用于薄壁筒体纵缝焊接工装，应用于薄壁筒体构件的纵缝焊接装夹，使筒体构件纵缝处于上位，下部对筒体构件具有支撑，在两侧给予夹持力，且两侧的夹持装置与下部的支撑装置为同步动作，形成一种自定心的装夹，其特征在于，主要部件包括座体，阵列安装在座体上的若干顶升夹持机构以及安装在顶升夹持机构中的升降调节构件和侧向推力构件。

作为优选，顶升夹持机构主要部件包括底部同步夹持构件、侧向同步夹持构件，各夹持机构通过气动驱动对工件夹持锁紧。气动驱动通过设置电磁阀等元件可拥有好的同步性。

作为优选，顶升夹持机构还包括基座，分别固定设置在基座两端上部的两个安装支架和下部的两个的安装座，设置在基座中间位置的气缸安装座，用于连接安装座的安装座固定座，分别设置在支架两根直立方柱外侧的两个导向套以及分别设置在支架两根直立方柱内侧的导轨。

作为优选，升降调节构件包括安装在气缸安装座上的升降驱动气缸，安装在升降驱动气缸输出轴端的工作台，分别设置在工作台两端底部的固定架，与导轨滑动配合的导轨槽，成对对称安装在工作台的上端面中心线两侧的两组滚轮柱，固定架外侧面与导轨槽固定连接，使导轨槽和工作台沿着导轨同步移动，底部同步夹持构件对称安装在工作台中心线两侧。工件进入工装可以选择吊装，与可以经过两组滚轮柱从一端推入。

作为优选，底部同步夹持构件包括固定在工作台上的夹持动力气缸，固连在夹持动力气缸的输出轴端的驱动轴套，通过销轴铰接在工作台上的夹持板，套装在夹持动力气缸的输出轴上的推拉杆；夹持板分置在工作台中心线两侧，每侧两块，夹持板的受力点由销柱铰接在驱动轴套的上部扁平端，每个夹持板的夹持面上分别嵌装两个滚轮。采用滚轮接触是为了在接触的时候具有随接触位置的变化自动滚动调节触点，以保护工件接触面。

作为优选，侧向推力构件包括与推拉杆倾斜滑动连接的受力杆，分别铰接在受力杆上的解锁杆、推力杆，安装在推力杆沉槽内的压簧、齿条。压簧与齿条在沉槽内即可以吸收夹持的过余量，也为解锁提供了延迟，满足复位动作前的解锁。

作为优选，侧向同步夹持构件包括与导轨滑动配合的支座，通过支轴铰接在支座上的夹臂，设置在夹臂中可拆卸固定连接的定位制动片，设置在定位制动片上方的与定位制动片可锁定配合的制动闸，可滑移的套合在制动闸上的两根导向杆，设置在两根导向杆之间的锁杆，一端固定在导轨槽侧边另一端固定在支座侧边的同步固定板以及位置可调地固定在夹臂的工作面的压轮。

作为优选，两根导向杆分布在夹臂两侧对称，夹臂下端头加工成齿轮状，呈半圆齿轮，与齿条啮合，以同步固定板使工作台和支座能够同步移动，定位制动片与夹臂位置拆卸后可移动固定由此来匹配不同规格圆管时调节位置，导向杆上端套装有复位弹簧，下端插装在导向套内，在复位弹簧上端设置弹簧挡板，解锁杆中设有锁定槽。

综上，本发明与现有技术相比具有如下优点：

本发明的圆筒体焊接工装具有一定通用性，且调节范围为线性，同步的提供了下方和侧向同时的夹持动作，并在夹紧以后具有机械的锁定结构，该锁定结构为自锁式，也就是随夹紧的动作完成自行锁定，无需其余动作，解锁时亦无需其余动作即可复位，并在夹紧前和复位后，工装为敞开，提供了便捷的上下料空间，侧向的自锁式夹持改善了常规工装没有侧向夹持引起的工件夹持过程的纵缝变形情况，具有方便、稳定、准确等优点，节约了人力资源，降低了劳动成本，提高了生产效率。

附图说明

图1为本发明的整体外形结构示意图；

图2为图1中A处的局部放大图；

图3为本发明隐藏了座体后的局部示意图；

图4为图3中B处的局部放大图；

图5为底部同步夹持构件与侧向推力构件组合后的结构示意图；

图6为图5中C处的局部放大图；

图7为工作台的结构示意图；

图8为工作台与夹持驱动气缸以及侧向推力构件组合后的结构示意图；

图9为推力杆的结构示意图；

图10为齿条的结构示意图；

图11为底部同步夹持构件与侧向推力构件部分组合后的结构示意图；

图12为侧向同步夹持构件与底部同步夹持构件、侧向推力构件部分组合后的结构示意图；

图13为同步固定板连接支座与固定架的的结构示意图；

图14为简化版的顶升夹持机构的结构示意图。

图中标记：110-座体、120-下部夹持机构、121-基座、122-支架、123-导轨、124-气缸固定架、125-导向套、126-安装座、127-安装座固定座、130-升降调节构件、131-升降驱动气缸、132-工作台、133-固定架、134-导轨槽、135-滚轮柱、140--底部同步夹持构件、141-夹持动力气缸、142-驱动轴套、143--夹持板、144-销轴、145-滚轮、146-销柱、147-推拉杆、150-侧向推力构件、151-受力杆、152-解锁杆、153-推力杆、154-压簧、155-齿条、160-侧向同步夹持构件、161-夹臂、162-支轴、164-定位制动片、165-制动闸、166-弹簧挡板、167-复位弹簧、168-升降杆、169-锁板、171-压轮、172-支座、173-同步固定板、301-导向槽、302-半圆齿轮、303-锁定槽。

具体实施方式

下面结合附图所表示的实施例对本发明作进一步描述：

实施例1

如图1-13所示，一种用于薄壁筒体纵缝焊接工装，应用于薄壁筒体构件的纵缝焊接装夹，使筒体构件纵缝处于上位，下部对筒体构件具有支撑，在两侧给予夹持力，且两侧的夹持装置与下部的支撑装置为同步动作，形成一种自定心的装夹，主要部件包括座体110，阵列安装在座体110上的若干顶升夹持机构120以及安装在顶升夹持机构120中的升降调节构件130和侧向推力构件150，顶升夹持机构120主要部件包括底部同步夹持构件140、侧向同步夹持构件160，各夹持机构通过气动驱动对工件夹持锁紧。各部件所包括的都是一个机构的零件，其中的顶升夹持机构120由多个排列组成，根据非标圆管的长短，确定顶升夹持机构120的排列数目，一般优选偶数对。

顶升夹持机构120的固定结构部分主要包括基座121，分别固定设置在基座121两端上部的两个安装支架122和下部的两个的安装座126，设置在基座121中间位置的气缸安装座124，用于连接安装座126的安装座固定座127，分别设置在支架122两根直立方柱外侧的两个导向套125以及分别设置在支架122两根直立方柱内侧的导轨123；以上各零件是工装的稳定部分，为工装的可动部分升降调节构件130的安装接入确定了基础。

升降调节构件130的可动结构部分包括安装在气缸安装座124上的升降驱动气缸131，安装在升降驱动气缸131输出轴端的工作台132，分别设置在工作台132两端底部的固定架133，与导轨123滑动配合的导轨槽134，成对对称安装在工作台132的上端面中心线两侧的两组滚轮柱135，固定架133外侧面与导轨槽134固定连接，使导轨槽134和工作台132沿着导轨123同步移动，底部同步夹持构件140对称安装在工作台132中心线两侧。

底部同步夹持构件140包括固定在工作台132上的夹持动力气缸141，固连在夹持动力气缸141的输出轴端的驱动轴套142，通过销轴144铰接在工作台132上的夹持板143，套装在夹持动力气缸141的输出轴上的推拉杆147；夹持板143分置在工作台132中心线两侧，每侧两块，夹持板143的受力点由销柱146铰接在驱动轴套142的上部扁平端，每个夹持板143的夹持面上分别嵌装两个滚轮145，用以承载工件，方便工件锁定前的圆管周向转动，推拉杆147的升降，通过斜面滑动连接的方式向侧向推力构件150传递动力。

侧向推力构件150包括与推拉杆147倾斜滑动连接的受力杆151，分别铰接在受力杆151上的解锁杆152、推力杆153，安装在推力杆153沉槽内的压簧154、齿条155，因推动夹持板143上升的纵向位移和推力杆153传递给侧向同步夹持构件160外伸的横向位移不一定同步到位，为确保横向位移跟纵向位移不干涉，利用压簧154的伸缩性能消化吸收推力杆153多余的横向外伸。

侧向同步夹持构件160包括与导轨123滑动配合的支座172，通过支轴162铰接在支座172上的夹臂161，设置在夹臂161中可拆卸固定连接的定位制动片164，设置在定位制动片164上方的与定位制动片164可锁定配合的制动闸165，可滑移的套合在制动闸165上的两根导向杆168，设置在两根导向杆168之间的锁杆169，一端固定在导轨槽134侧边另一端固定在支座172侧边的同步固定板173以及位置可调地固定在夹臂161的工作面的压轮171；定位制动片164在本实施例中设置的结构是两侧为阵列的间隔设置的齿形外凸状，制动闸165则是匹配相邻两个齿形外凸状的间距设置外凸，当制动闸165下落时落在间隔位置，使定位制动片164得到锁定。定位制动片164和制动闸165也可以是任意其他形式的结构。

两根导向杆168分布在夹臂161两侧对称，夹臂161下端头加工成齿轮状，呈半圆齿轮302，与齿条155啮合，以同步固定板173使工作台132和支座172能够同步移动，定位制动片164与夹臂161位置拆卸后可移动固定由此来匹配不同规格圆管时调节位置，导向杆168上端套装有复位弹簧167，下端插装在导向套125内，通过在复位弹簧167上端设置弹簧挡板166来控制弹簧的有效做功长度，解锁杆152中设有锁定槽303，在解锁杆152没有动作时锁杆169沉没在锁定槽303中，压轮171作为夹持工件时的接触点，以便校准焊缝时圆管可以周向移动。需要注意，锁定槽303的设置位置即锁定槽303与解锁杆152的锥体之间的距离需要与待焊接非标圆管的直径规格相匹配，鉴于解锁杆152整体结构小制作成本低，因此可以根据实际情况按需要规格制备。

使用时，顶升夹持机构120进入工作程序，根据非标圆管的直径大小，调整升降调节构件130的工作位置，由升降驱动气缸131将工作台132升降至合适的高度，手工调整压轮171、定位制动片164与制动闸165的结合体至工作位置；工件进入后，启动底部同步夹持构件140，夹持动力气缸141输出轴上升，带动驱动轴套142一起上升，将安装在驱动轴套142上端的夹持板143顶起成V形状，由滚轮145与工件接触，将工件托抱住，同时，固定在夹持动力气缸141的输出轴上的推拉杆147同步上升，在受力杆151的斜面配合作用下，受力杆151向外移动，带动连接其上的解锁杆152、推力杆153一起外伸，解锁杆152外伸时，利用其头部的锥体斜角将锁杆169顶起，带动与锁杆169固定连接的升降杆168上升，推开卡抱在定位制动片164上的制动闸165，侧向同步夹持构件160解锁，进入工作状态，解锁杆152解锁的同时，安装在推力杆153内的齿条155推动与其啮合的半圆齿轮302转动，推动夹臂161自由端做半圆运动，压向工件，由压轮171与工件接触，将工件夹持固定，此刻锁定槽303已移至锁杆169下方，在复位弹簧167的压迫下，升降杆下移，锁杆169沉入锁定槽303，定位制动片164再次被制动闸165卡抱，夹臂161被固定锁死。

复位时，需将侧向同步夹持构件160的复位设置在制动闸165解锁之后，为此，齿条155为具有一段滑移距离的设置在推力杆153中且远离升降杆168的一端设有压簧154，这样在启动回退的时候，先使其齿条滑移的压缩压簧154也就是两者初始啮合无效，当制动闸165随推力杆153的移动得到解锁后，齿条在压簧154的反弹下将侧向同步夹持构件复位。

实施例2

如图14所示，是将实施例1中底部同步夹持构件140直接改由升降调节构件130完成的一个简化实例。将升降驱动气缸131直接固定在基座121上，根据工件的粗细，螺栓锁死导轨槽134，使工作台132在某个高度被锁定。增加零件连接板181，升降轴182，滑动轴套183。连接板181固定在升降驱动气缸131的输出轴端，滑动轴套183安装在工作台132上（实施例1安装夹持动力气缸141的位置），升降轴182穿过滑动轴套183安装，一端与连接板181固定连接，一端与驱动轴套142固定安装，侧向同步夹持构件160的设置与实施例1相同，使用时参照实施例1的工作程序进行。

文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (8)

1.一种用于薄壁筒体纵缝焊接工装，应用于薄壁筒体构件的纵缝焊接装夹，使筒体构件纵缝处于上位，下部对筒体构件具有支撑，在两侧给予夹持力，且两侧的夹持装置与下部的支撑装置为同步动作，形成一种自定心的装夹，其特征在于，主要部件包括座体（110），阵列安装在座体（110）上的若干顶升夹持机构（120）以及安装在顶升夹持机构（120）中的升降调节构件（130）和侧向推力构件（150）。

2.根据权利要求1所述的用于薄壁筒体纵缝焊接工装，其特征在于，所述顶升夹持机构（120）主要部件包括底部同步夹持构件（140）、侧向同步夹持构件（160），各夹持机构通过气动驱动对工件夹持锁紧。

3.根据权利要求2所述的用于薄壁筒体纵缝焊接工装，其特征在于，所述顶升夹持机构（120）还包括基座（121），分别固定设置在基座（121）两端上部的两个安装支架（122）和下部的两个的安装座（126），设置在基座（121）中间位置的气缸安装座（124），用于连接安装座（126）的安装座固定座（127），分别设置在支架（122）两根直立方柱外侧的两个导向套（125）以及分别设置在支架（122）两根直立方柱内侧的导轨（123）。

4.根据权利要求3所述的用于薄壁筒体纵缝焊接工装，其特征在于，所述升降调节构件（130）包括安装在气缸安装座（124）上的升降驱动气缸（131），安装在升降驱动气缸（131）输出轴端的工作台（132），分别设置在工作台（132）两端底部的固定架（133），与导轨（123）滑动配合的导轨槽（134），成对对称安装在工作台（132）的上端面中心线两侧的两组滚轮柱（135），固定架（133）外侧面与导轨槽（134）固定连接，使导轨槽（134）和工作台（132）沿着导轨（123）同步移动，底部同步夹持构件（140）对称安装在工作台（132）中心线两侧。

5.根据权利要求4所述的用于薄壁筒体纵缝焊接工装，其特征在于，所述底部同步夹持构件（140）包括固定在工作台（132）上的夹持动力气缸（141），固连在夹持动力气缸（141）的输出轴端的驱动轴套（142），通过销轴（144）铰接在工作台（132）上的夹持板（143），套装在夹持动力气缸（141）的输出轴上的推拉杆（147）；夹持板（143）分置在工作台（132）中心线两侧，每侧两块，夹持板（143）的受力点由销柱（146）铰接在驱动轴套（142）的上部扁平端，每个夹持板（143）的夹持面上分别嵌装两个滚轮（145）。

6.根据权利要求5所述的用于薄壁筒体纵缝焊接工装，其特征在于，所述侧向推力构件（150）包括与推拉杆（147）倾斜滑动连接的受力杆（151），分别铰接在受力杆（151）上的解锁杆（152）、推力杆（153），安装在推力杆（153）沉槽内的压簧（154）、齿条（155）。

7.根据权利要求6所述的用于薄壁筒体纵缝焊接工装，其特征在于，所述侧向同步夹持构件（160）包括与导轨（123）滑动配合的支座（172），通过支轴（162）铰接在支座（172）上的夹臂（161），设置在夹臂（161）中可拆卸固定连接的定位制动片（164），设置在定位制动片（164）上方的与定位制动片（164）可锁定配合的制动闸（165），可滑移的套合在制动闸（165）上的两根导向杆（168），设置在两根导向杆（168）之间的锁杆（169），一端固定在导轨槽（134）侧边另一端固定在支座（172）侧边的同步固定板（173）以及位置可调地固定在夹臂（161）的工作面的压轮（171）。

8.根据权利要求7所述的用于薄壁筒体纵缝焊接工装，其特征在于，所述两根导向杆（168）分布在夹臂（161）两侧对称，夹臂（161）下端头加工成齿轮状，呈半圆齿轮（302），与齿条（155）啮合，以同步固定板（173）使工作台（132）和支座（172）能够同步移动，定位制动片（164）与夹臂（161）位置拆卸后可移动固定由此来匹配不同规格圆管时调节位置，导向杆（168）上端套装有复位弹簧（167），下端插装在导向套（125）内，在复位弹簧（167）上端设置弹簧挡板（166），解锁杆（152）中设有锁定槽（303）。

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