CN115990732B - 一种工程驾驶室总拼工装 - Google Patents
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Abstract
本发明属于定位工装、夹具技术领域，具体涉及一种工程驾驶室总拼工装，包括底座，所述底座一侧设置第一定位机构，所述底座另一侧设置第二定位机构；所述第一定位机构和所述第二定位机构之间架设若干组平衡联动机构；所述平衡联动机构包括连接杆、限位块、卡块，所述连接杆一端铰接于第一定位机构的上方，所述连接杆的另一端设置限位块，所述第二定位机构上方设置卡块，所述限位块与所述卡块卡接。本发明在两侧的定位机构之间架设平衡联动机构，利用卡块和限位块的嵌合连接，避免定位机构的偏移，进而保证焊接间隙稳定在预设范围内，确保焊接质量。
Description
技术领域
本发明属于定位工装、夹具技术领域，具体涉及一种工程驾驶室总拼工装。
背景技术
汽车、工程车以及生产设备等大型设备包括诸多形状各异的零件，按照外形大致可分为板件、钣金件、轴类等，对于钣金件零件，尤其是大型设备中的钣金件，结构尺寸大，形状不规则，由于加工设备和加工工艺的限制，大尺寸类钣金件或者形状不规则钣金件往往需要将其拆分为若干小零件，单独加工后再进行拼焊进而形成一个整体零件。
焊接工艺是一种以加热、高温或者高压的方式接合金属或其他热塑性材料的制造加工工艺，包括熔焊、压焊和钎焊，熔焊焊接工艺的原理是将待接合工件局部熔化形成熔池，熔池冷却凝固后便接合，适合于各种金属和合金的焊接加工。在钣金类零件的熔焊焊接过程中，由于工件具有加热熔融，然后冷却凝固的过程，因此，工件极易变形，这就需要用到焊接定位工装。焊接时，利用焊接定位工装在工件表面的多个固定点以压制、挤压等方式进行固定，焊接完成后，松开定位工装的各个固定点，取出工件。
对于工程机械驾驶室而言，例如装载机、平地机、挖掘机、矿用卡车等，其驾驶室为立体框架式，驾驶室的加工涉及到多个零部件的独立加工，之后将多个零部件拼接焊接而成。通常在总拼过程中，需要使用工装夹具对驾驶室各个方向进行定位固定，如现有技术CN218081162U公开的一种挖掘机驾驶室气动拼焊工装，包括底板，所述底板的上方设置有放置板，且底板的顶部四角均固定有滑槽，所述放置板的两侧均设置有夹持机构，且夹持机构包括活动板、固定于活动板顶部一侧的固定架、固定于活动板顶部另一侧两端的支撑板、固定于固定架与支撑板之间的L型板。通过将用于拼焊的支架和侧板放置在放置板顶部，配合两侧的气缸带动两个夹持机构进行移动，对两个夹持机构之间的距离进行调节，使装置能够适用于不同尺寸的驾驶室的拼装，同时设置的踏板，能够让工作人员站在踏板顶部，让工作人员能够对驾驶室的顶部进行焊接，方便了工作人员的焊接工作。
为了增加固定效果，现有技术中还普遍使用三面固定方式，如现有技术CN110076504A提供了一种扫路机驾驶室框架焊接工装及其使用方法，包括支撑机构，托架机构，第一定位架体，第二定位架体，第三定位架体，第一行走机构，第二行走机构，所述支撑机构呈一T形，所述支撑机构顶端设置一托架机构，所述支撑机构短边的两端部分别设置有第一行走机构和第二行走机构，且，两个所述第一行走机构分别设置在所述第二行走机构的两边、且与所述第二行走机构呈平行状，该焊接工装打破了整体式焊接工装的束缚，可移动式定位架增大了焊接空间，降低了目前整体式定位焊接的难度，无需二次焊接，同时使驾驶室避开焊接工装，解决容易碰撞等安全问题，可以快速、便捷、安全的出件。
但是气缸驱动方式的工作原理是依靠气压推动，其驱动力受负载影响较大，并且气缸定位精度有限，因此，现有技术中的焊接工装在使用过程中，往往存在焊缝不易控制甚至焊接过程中焊缝变化的缺点，导致焊接质量无法提高。
发明内容
为了解决现有技术中的上述技术问题，本发明提供一种工程驾驶室总拼工装。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种工程驾驶室总拼工装，包括底座，所述底座一侧设置第一定位机构，所述底座另一侧设置第二定位机构；所述第一定位机构和所述第二定位机构之间架设若干组平衡联动机构；所述平衡联动机构包括连接杆、限位块、卡块，所述连接杆一端铰接于第一定位机构的上方，所述连接杆的另一端设置限位块，所述第二定位机构上方设置卡块，所述限位块与所述卡块卡接。
进一步地，所述卡块上表面设置凸出的曲面，所述限位块下表面设置凹陷的曲面，所述限位块下表面的曲面与所述卡块上表面的曲面相互嵌合；
所述卡块上表面靠近第一定位机构的一端设置圆角R1，所述卡块上表面远离第一定位机构的一端设置圆角R2，R1与R2的比值范围为2.5-3.5。
进一步地，所述卡块两侧设置若干防偏块，所述防偏块凸出所述卡块设置；所述防偏块包括固定块以及与固定块连接的导向块，所述固定块固定于所述第二定位机构上方；所述导向块自所述固定块竖直向上延伸之后再向卡块外侧扩展；所述卡块两侧的防偏块之间形成Y型间隙。
进一步地，所述第一定位机构上方设置固定板，所述固定板上方靠近第二定位机构一端设置第一铰接支架，所述连接杆与所述第一铰接支架铰接。
更进一步地，所述固定板上方还设置第二铰接支架，所述第二铰接支架铰接气缸，所述气缸的伸出端铰接推拉板，所述推拉板固定于所述连接杆上。
更进一步地，第一定位机构包括第一定位工装和第一气缸，第一气缸用于驱动第一定位工装运动，且第一定位工装上设置第一位移传感器；第二定位机构包括第二定位工装和第二气缸，第二气缸用于驱动第二定位工装运动，且第二定位工装上设置第二位移传感器；
第一位移传感器用于测量第一定位工装的移动距离，第二位移传感器用于测量第二定位工装的移动距离；第一位移传感器采集数据记为S1，第二位移传感器采集数据记为S2，计算二者差值并与第一判定值ΔS进行比较；
当
，第一气缸和第二气缸的驱动力保持不变；
当
，则增大第二气缸的进气流速；
当
，则增大第一气缸的进气流速。
更进一步地，设定第二判定值S0，计算第一位移传感器采集数据S1与第二位移传感器采集数据S2的和，并与第二判定值进行比较；
当
时，启动所有平衡联动机构的气缸。
更进一步地，所述平衡联动机构的数量为2，第二定位机构上方前端设置一组平衡联动机构，且其包括的连接杆上设置第一角度传感器，其对应的气缸记为第三气缸；第二定位机构上方后端设置一组平衡联动机构，且其包括的连接杆上设置第二角度传感器，其对应的气缸记为第四气缸；
设定第一角度传感器采集数据记为V1，第二角度传感器采集数据记为V2，同时设定第三判定值ΔV1；
当
，第三气缸和第四气缸的驱动力保持不变；
当
，则增大第四气缸的进气流速；
当
，则增大第三气缸的进气流速。
更进一步地，设定第一角度传感器和第二角度传感器的采集间隔，并分别比较两个角度传感器相邻的采集数据，同时设定第四判定值ΔV2和第五判定值V0；
当
，且/>
时，或者当/>
，且/>
时，则再次启动第一气缸移动第一定位工装，直至/>
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；
其中，
表示第一角度传感器第i次采集的角度数据，/>
表示第一角度传感器第i+1次采集的角度数据；/>
表示第二角度传感器第i次采集的角度数据，/>
表示第二角度传感器第i+1次采集的角度数据。
更进一步地，再次启动第一气缸后的第一气缸的驱动速度为V气，则：
其中，a为修正系数，
表示再次启动第一气缸时第一气缸的初始驱动速度。
更进一步地，当再次启动第一气缸后，
，则停机维护。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的工程驾驶室总拼工装，在两侧的定位机构之间架设平衡联动机构，利用卡块和限位块的嵌合连接，确保两侧定位机构之间的距离，进而保证焊接间隙，提高焊接质量；同时在焊接过程中，由于焊接应力的影响，利用卡块和限位块的卡接固定，避免定位机构的偏移，进而保证焊接间隙稳定在预设范围内，确保焊接质量。
本发明利用多个传感器的联合控制，一方面确保了总拼工装的快速响应和定位，提高生产效率，同时通过角度传感器数据的采集，自动实现工装动作的监控与调节，确保气缸动作到位，进而保证限位块卡入卡块内。另外，通过角度传感器的实时检测，进而调节定位机构，弥补定位机构的移动误差，进一步确保焊接间隙，使得焊接间隙精度可以达到0.05mm，大大提高了焊接控制精度。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为平衡联动机构的结构示意图。
图3为所述限位块和所述卡块的结构示意图。
图4为所述防偏块与所述限位块的结构示意图。
附图标记说明：
1-底座，2-第一定位机构，3-第二定位机构，4-平衡联动机构，401-连接杆，402-限位块，403-卡块，404-防偏块，4401-固定块，4402-导向块，405-固定板，406-第一铰接支架，407-第二铰接支架，408-气缸，409-推拉板。
具体实施方式
下面将结合附图说明对本发明的技术方案进行清楚的描述，显然，所描述的实施例并不是本发明的全部实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
如图1所示，本发明提供一种工程驾驶室总拼工装，包括底座1，所述底座1一侧设置第一定位机构2，所述底座1另一侧设置第二定位机构3；所述第一定位机构2和所述第二定位机构3之间架设两组平衡联动机构4，在其他实施例中，也可以设置三组或四组平衡联动机构。第一定位机构2用于对驾驶室右侧部件进行夹持，第二定位机构3用于对驾驶室左侧部件进行夹持，当然也可以在底座1后侧增加第三定位机构，用于对驾驶室后侧部件进行夹持。第一定位机构2包括第一定位工装和第一气缸（图中未示出），第一气缸驱动第一定位工装往复运动，第一定位工装下表面的两侧与底座之间滑动连接，具体可采用滑块导轨式连接。同样地，第二定位机构3包括第二定位工装和第二气缸（图中未示出），第二气缸驱动第二定位工装往复运动，第二定位工装下表面的两侧与底座之间滑动连接，具体可采用滑块导轨式连接。当第一定位工装和第二定位工装相互远离时，二者之间间距增大，为放入驾驶室零部件提供空间，放入驾驶室零部件之后，利用第一定位工装和第二定位工装上的夹持机构多点夹持驾驶室，之后第一定位工装和第二定位工装相互靠近，将驾驶室的多个部件拼装，并在焊接处预留一定焊接间隙，方可进行后续的焊接工艺。
如图2所示，所述平衡联动机构4包括连接杆401、限位块402、卡块403，所述第一定位机构2上方设置固定板405，所述固定板405上方靠近第二定位机构3一端设置第一铰接支架406，所述连接杆401与所述第一铰接支架406铰接。所述固定板405上方还设置第二铰接支架407，所述第二铰接支架407铰接气缸408，所述气缸408的伸出端铰接推拉板409，所述推拉板409固定于所述连接杆401上。所述连接杆401的另一端设置限位块402，所述第二定位机构3上方设置卡块403，所述限位块402与所述卡块403卡接。
图2所示的状态为卡合状态，当气缸408的伸出轴收缩时，伸出轴通过推拉板409牵引连接杆401，由于连接杆401与第一铰接支架406铰接，因此，伸出轴的收缩能够带动连接杆401向上旋转一定角度，进而实现限位块402与卡块403远离，释放第一定位机构2和第二定位机构3。在连接杆401倾斜一定角度状态时，当气缸408的伸出轴伸出，伸出轴通过推拉板409推动连接杆401，进而带动连接杆401向下旋转，直至限位块402与卡块403卡合，实现第一定位机构2和第二定位机构3的锁紧。
如图3所示，为了限位块402与卡块403具有更好的卡合效果，所述卡块403上表面设置凸出的曲面，所述限位块402下表面设置凹陷的曲面，所述限位块402下表面的曲面与所述卡块403上表面的曲面相互嵌合；所述卡块403上表面靠近第一定位机构2的一端设置圆角R1，所述卡块403上表面远离第一定位机构2的一端设置圆角R2，R1与R2的比值范围为2.5-3.5，优选比值为3。
如图4所示，所述卡块403两侧各设置两个防偏块404，所述防偏块404凸出所述卡块403设置；所述防偏块404包括固定块4401以及与固定块4401连接的导向块4402，所述固定块4401固定于所述第二定位机构3上方；所述导向块4402自所述固定块4401竖直向上延伸之后再向卡块403外侧扩展；所述卡块403两侧的防偏块404之间形成Y型间隙。
第一定位工装上设置第一位移传感器；第二定位工装上设置第二位移传感器；第一位移传感器用于测量第一定位工装的移动距离，第二位移传感器用于测量第二定位工装的移动距离；第一位移传感器采集数据记为S1，第二位移传感器采集数据记为S2，计算二者差值并与第一判定值ΔS进行比较；
当
，表明两个定位工装的移动距离的差值在允许范围之内，无需调节第一气缸和第二气缸，则第一气缸和第二气缸的驱动力保持不变；
当
，则增大第二气缸的进气流速，进而增大第二定位工装的移动速度；使得第一定位工装和第二定位动作的移动距离始终保持在允许范围内，最终使驾驶室零部件拼接在合理位置，便于焊接机构的焊接。
当
，则增大第一气缸的进气流速，进而增大第一定位工装的移动速度。
更进一步地，设定第二判定值S0，计算第一位移传感器采集数据S1与第二位移传感器采集数据S2的和，并与第二判定值进行比较；
当
时，启动所有平衡联动机构的气缸。在第一定位工装和第二定位工装移动一定距离后，启动平衡联动机构，能够大大缩短总拼工序的用时，提高生产效率。
所述平衡联动机构的数量为2，第二定位机构上方前端设置一组平衡联动机构，且其包括的连接杆上设置第一角度传感器，其对应的气缸记为第三气缸；第二定位机构上方后端设置一组平衡联动机构，且其包括的连接杆上设置第二角度传感器，其对应的气缸记为第四气缸；
设定第一角度传感器采集数据记为V1，第二角度传感器采集数据记为V2，同时设定第三判定值ΔV1；
当
，第三气缸和第四气缸的驱动力保持不变；
当
，则增大第四气缸的进气流速；
当
，则增大第三气缸的进气流速。
设定第一角度传感器和第二角度传感器的采集间隔，并分别比较两个角度传感器相邻的采集数据，同时设定第四判定值ΔV2和第五判定值V0；
当
，且/>
时，或者当/>
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时，表面第一定位工作或者第二定位工装移动距离与气缸驱动距离不相符，则再次启动第一气缸移动第一定位工装，直至/>
，且/>
；
其中，
表示第一角度传感器第i次采集的角度数据，/>
表示第一角度传感器第i+1次采集的角度数据；/>
表示第二角度传感器第i次采集的角度数据，/>
表示第二角度传感器第i+1次采集的角度数据。
再次启动第一气缸后的第一气缸的驱动速度为V气，则：
其中，a为修正系数，
表示再次启动第一气缸时第一气缸的初始驱动速度。
当再次启动第一气缸后，
，表面第一定位工装或第二定位工装移动距离过大，而通常气缸具有滞后性，因此，出现此种情况表面第一气缸或第二气缸出现异常，需要停机维护。
以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种工程驾驶室总拼工装，包括底座，所述底座一侧设置第一定位机构，所述底座另一侧设置第二定位机构；其特征在于，所述第一定位机构和所述第二定位机构之间架设若干组平衡联动机构；所述平衡联动机构包括连接杆、限位块、卡块，所述连接杆一端铰接于第一定位机构的上方，所述连接杆的另一端设置限位块，所述第二定位机构上方设置卡块，所述限位块与所述卡块卡接；
所述卡块上表面设置凸出的曲面，所述限位块下表面设置凹陷的曲面，所述限位块下表面的曲面与所述卡块上表面的曲面相互嵌合；
所述卡块上表面靠近第一定位机构的一端设置圆角R1，所述卡块上表面远离第一定位机构的一端设置圆角R2，R1与R2的比值范围为2.5-3.5。
2.根据权利要求1所述的工程驾驶室总拼工装，其特征在于，所述卡块两侧设置若干防偏块，所述防偏块凸出所述卡块设置；所述防偏块包括固定块以及与固定块连接的导向块，所述固定块固定于所述第二定位机构上方；所述导向块自所述固定块竖直向上延伸之后再向卡块外侧扩展；所述卡块两侧的防偏块之间形成Y型间隙。
3.根据权利要求1所述的工程驾驶室总拼工装，其特征在于，所述第一定位机构上方设置固定板，所述固定板上方靠近第二定位机构一端设置第一铰接支架，所述连接杆与所述第一铰接支架铰接。
4.根据权利要求3所述的工程驾驶室总拼工装，其特征在于，所述固定板上方还设置第二铰接支架，所述第二铰接支架铰接气缸，所述气缸的伸出端铰接推拉板，所述推拉板固定于所述连接杆上。
5.根据权利要求4所述的工程驾驶室总拼工装，其特征在于，第一定位机构包括第一定位工装和第一气缸，第一气缸用于驱动第一定位工装运动，且第一定位工装上设置第一位移传感器；第二定位机构包括第二定位工装和第二气缸，第二气缸用于驱动第二定位工装运动，且第二定位工装上设置第二位移传感器；
第一位移传感器用于测量第一定位工装的移动距离，第二位移传感器用于测量第二定位工装的移动距离；第一位移传感器采集数据记为S1，第二位移传感器采集数据记为S2，计算二者差值并与第一判定值ΔS进行比较；
当
，第一气缸和第二气缸的驱动力保持不变；
当
，则增大第二气缸的进气流速；
当
，则增大第一气缸的进气流速。
6.根据权利要求5所述的工程驾驶室总拼工装，其特征在于，设定第二判定值S0，计算第一位移传感器采集数据S1与第二位移传感器采集数据S2的和，并与第二判定值进行比较；
当
时，启动所有平衡联动机构的气缸。
7.根据权利要求6所述的工程驾驶室总拼工装，其特征在于，所述平衡联动机构的数量为2，第二定位机构上方前端设置一组平衡联动机构，且其包括的连接杆上设置第一角度传感器，其对应的气缸记为第三气缸；第二定位机构上方后端设置一组平衡联动机构，且其包括的连接杆上设置第二角度传感器，其对应的气缸记为第四气缸；
设定第一角度传感器采集数据记为V1，第二角度传感器采集数据记为V2，同时设定第三判定值ΔV1；
当
，第三气缸和第四气缸的驱动力保持不变；
当
，则增大第四气缸的进气流速；
当
，则增大第三气缸的进气流速。
8.根据权利要求7所述的工程驾驶室总拼工装，其特征在于，设定第一角度传感器和第二角度传感器的采集间隔，并分别比较两个角度传感器相邻的采集数据，同时设定第四判定值ΔV2和第五判定值V0；
当
，且/>
时，或者当/>
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时，则再次启动第一气缸移动第一定位工装，直至/>
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；
其中，
表示第一角度传感器第i次采集的角度数据，/>
表示第一角度传感器第i+1次采集的角度数据；/>
表示第二角度传感器第i次采集的角度数据，/>
表示第二角度传感器第i+1次采集的角度数据。
9.根据权利要求8所述的工程驾驶室总拼工装，其特征在于，再次启动第一气缸后的第一气缸的驱动速度为V气，则：
其中，a为修正系数，
表示再次启动第一气缸时第一气缸的初始驱动速度。
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