CN116618912B - 一种钣金焊接工装、钣金焊接系统及钣金焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种钣金焊接工装、钣金焊接系统及钣金焊接方法，涉及钣金焊接工装领域，采用的方案是：包括支撑架，支撑架上部设置有支撑板，支撑板四角均设置有装夹单元，装夹单元包括外压装夹组件和内顶装夹组件，外压装夹组件包括两个互相垂直的外压板，两个外压板用于与待焊接钣金件的相邻两个折弯部外表面抵压，外压板连接有外驱动组件，内顶装夹组件包括内顶板，内顶板的两个装夹面用于与待焊接钣金件的相邻两个折弯部内表面抵压，内顶板的两个装夹面分别与两个外压板的装夹面相对，内顶板可移动地设置在支撑板上，内顶板连接有内驱动组件。本发明能够增强对折弯部的作用力，抵抗其弹性力，保证焊接精度。

Description

一种钣金焊接工装、钣金焊接系统及钣金焊接方法

技术领域

本发明涉及钣金焊接工装领域，尤其涉及一种钣金焊接工装及焊接方法。

背景技术

在钣金加工过程中经常会需要将各类的钣金件进行焊接加工，常见的有水平和垂直对接焊接，焊接工装是一套柔性的焊接固定、压紧、定位的夹具主要用于焊接各种可焊接材料的焊接，大、中、小型材料的焊接，焊接工装一般是通过使用气缸等动力机构控制夹具夹紧固定钣金件，便于焊枪对钣金件进行焊接。

授权公告号为CN216912715U的中国实用新型专利公开了一种钣金组合件焊接工装，包括底板，底板顶部中间设置有安装框，且安装框内部顶端与底端分别设置有一组方向垂直的推板，且每组推板外侧面皆连接有位于安装框外侧的内夹板，底板底部中间与安装框顶部皆安装有第一气缸，且两个第一气缸输出端为与安装框内分别连接有与两组推板配合的挤压板，每组推板之间皆连接有多根拉簧，底板顶部四边皆滑动连接有与内夹板配合的外夹板，且底板顶部四角处皆开设有镂空，位于底板底面的第一气缸四面皆设置有一组滑槽柱，且每根滑槽柱内皆滑动连接有滑柱，每组滑柱一端皆各自安装有一根输出端相反的第二气缸，且每组输出端相对的第二气缸输出端皆连接有一个与镂空配合的角板，第一气缸可通过推动挤压板使推板张开，拉簧可在挤压板回缩时拉动推板复位，内夹板与外夹板配合可夹紧钣金件，镂空可便于焊渣落下，滑槽柱与滑柱配合可限制第二气缸移动，第二气缸可推动角板移动抵住组合件的内角。

在此技术方案中，焊接时，角板抵住钣金件的内角，即可使钣金件在焊接时更稳定，焊接效果更好，但是由于内角夹板与内外夹板分别作用在钣金的不同位置，对折弯后钣金件的相邻两个折弯部进行焊接时，在被工装装夹后存在一定的回弹作用力，而此焊接工装的限位作用力较小，无法完全抗衡钣金折弯部的回弹力，导致无法保证两个折弯部焊接精度。

发明内容

为了解决上述现有技术中钣金焊接工装的限位能力不足不能保证两个折弯部焊接精度问题，本发明提供了一种钣金焊接工装、钣金焊接系统及钣金焊接方法，能够增强对折弯部的作用力，抵抗其弹性力，保证焊接精度。

为解决上述技术问题，第一方面，本发明提供了一种钣金焊接工装，包括支撑架，所述支撑架上部设置有支撑板，所述支撑板四角均设置有装夹单元，所述装夹单元包括外压装夹组件和内顶装夹组件，所述外压装夹组件包括两个互相垂直的外压板，两个所述外压板用于与待焊接钣金件的相邻两个折弯部外表面抵压，所述外压板连接有外驱动组件，所述内顶装夹组件包括内顶板，所述内顶板的两个装夹面用于与待焊接钣金件的相邻两个折弯部内表面抵压，所述内顶板的两个装夹面分别与两个所述外压板的装夹面相对，所述内顶板可移动地设置在所述支撑板上，所述内顶板连接有内驱动组件。通过内顶板和两个外压板能够作用在待焊接钣金件的同一个顶角的内外两侧，实现对顶角的压、顶两种作用力，极大地减少了钣金件折弯反弹变形对焊接精度的影响。

进一步的，所述内驱动组件包括内驱动气缸，所述内驱动气缸竖直设置在所述支撑架内侧，所述内驱动气缸连接有柔性传动件，所述柔性传动件伸出所述支撑板与所述内顶板连接。通过使用柔性传动件能够改变对内顶板的施力位置和方式，进而能够将内驱动气缸安装在支撑架内侧减少空间占用。

进一步的，所述内驱动气缸的活塞杆螺纹连接有连接座，所述连接座与所述柔性传动件连接。通过调整连接座在活塞杆上的位置能够对柔性传动件进行拉紧，避免柔性传动件变松影响内顶板的位置精度。

进一步的，所述内顶板通过导轨安装在所述支撑板上，所述导轨与所述外压板的夹角为45°，所述支撑板上设置有顶板限位块，所述顶板限位块能够与所述导轨上的滑块抵接。通过将导轨设置成45°能够更好地对相邻两个折弯部进行施力，并且移动路线短装夹效率高，顶板限位块能够防止内顶板被过度拉向外压装夹组件，保证装夹精度。

进一步的，所述内顶板连接有复位弹簧，所述复位弹簧设置在所述支撑板上，所述复位弹簧的轴线方向与所述导轨的长度方向平行。通过复位弹簧在内顶板失去拉力后能够使其迅速回位，提升取料效率。

进一步的，所述外压板上部设置有压块，所述压块向靠近所述内顶板的方向伸出所述外压板。通过设置压块能够防止钣金件向上鼓起，进一步保证焊接精度。

进一步的，所述支撑架包括四个支撑子架，所述支撑板包括四个支撑子板，所述支撑子板的一个顶角处设置有所述装夹单元，且所述顶角处设置有落渣槽，所述落渣槽位于两个所述外压板之间，所述支撑子板通过所述支撑子架设置在工作台上，所述支撑子架在所述工作台上的安装位置可调整，所述工作台可转动地设置在底座上。通过设置四个支撑子架和支撑子板能够调整四个外压装夹组件和内顶装夹组件的位置以与多种尺寸的钣金件相匹配，增大本焊接工装的使用范围，同时通过落渣槽能够进行落渣防止焊渣落在子支撑板上。

进一步的，所述外驱动组件包括外驱动气缸，所述外压板与所述外驱动气缸的活塞杆连接，所述外驱动气缸设置在安装板上，所述支撑子板相应位置设置有安装孔，所述安装孔为直槽孔。通过在支子撑板上设置直槽孔能够进一步调整两个外压板的相对位置，进一步使本焊接工装与多种结构和尺寸的钣金件相匹配。

第二方面，本发明提供了一种钣金焊接系统，包括电连接的焊接机器人和控制器，还包括上述的钣金焊接工装，所述焊接机器人位于所述工作台一侧，所述支撑子板上还设置有接近开关，所述接近开关、所述外驱动组件和所述内驱动组件均与所述控制器电连接。

第三方面，本发明还提供了一种钣金焊接方法，采用上述的钣金焊接系统，包括以下步骤：

S01：根据待焊钣金件的长度和宽度调整对应的子支撑架的位置；

S02：根据待焊钣金件折弯部调整外压板的位置；

S03：放置待焊钣金件，当四个接近开关均向控制系统发出信号后，外驱动组件和内驱动组件动作，使两个外压板和内顶板相互靠近，最终抵压在待焊接钣金件内外表面上；

S04：焊接机器人对其中一个焊接位置进行焊接；

S05：工作台旋转设定角度，焊接机器人对另外一个焊接位置进行焊接；

S06：循环S05，直到所有的焊接位置完成焊接；

S07：外压板和内顶板反向移动，进行取料。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

本发明提供了一种钣金焊接工装、钣金焊接系统及钣金焊接方法，通过内顶板和两个外压板能够作用在待焊接钣金件的同一个顶角的内外两侧，实现对顶角的压、顶两种作用力，极大地减少了钣金件折弯反弹变形对焊接精度的影响；通过使用柔性传动件能够改变对内顶板的施力位置和方式，进而能够将内驱动气缸安装在支撑架内侧减少空间占用；通过调整连接座在活塞杆上的位置能够对柔性传动件进行拉紧，避免柔性传动件变松影响内顶板的位置精度；通过复位弹簧在内顶板失去拉力后能够使其迅速回位，提升取料效率；通过将导轨设置成45°能够更好地对相邻两个折弯部进行施力，并且移动路线短装夹效率高，顶板限位块能够防止内顶板被过度拉向外压装夹组件，保证装夹精度；通过设置压块能够防止钣金件向上鼓起，进一步保证焊接精度；通过设置四个支撑子架和支撑子板能够调整四个外压装夹组件和内顶装夹组件的位置以与多种尺寸的钣金件相匹配，增大本焊接工装的使用范围，同时通过落渣槽能够进行落渣防止焊渣落在子支撑板上；通过在支子撑板上设置直槽孔能够进一步调整两个外压板的相对位置，进一步使本焊接工装与多种结构和尺寸的钣金件相匹配。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明具体实施方式一的结构示意图一。

图2为本发明具体实施方式一的结构示意图二。

图3为本发明具体实施方式一中支撑子架、支撑子板和装夹单元的装配结构示意图一。

图4为本发明具体实施方式一中支撑子架、支撑子板和装夹单元的装配结构示意图二。

图5为本发明具体实施方式一中支撑子架、支撑子板和装夹单元的装配结构示意图三。

图中，1、工作台，2、支撑架，201、支撑子架，3、装夹单元，301、外驱动气缸，302、压块，303、外压板，304、内驱动气缸，305、连接座，306、导轨，307、内顶板，308、钢丝绳，309、导向轮，311、复位弹簧，4、支撑板，401、支撑子板，402、安装孔。

具体实施方式

为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本具体实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，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它实施例，都属于本专利保护的范围。

由于折弯后钣金件的相邻两个折弯部存在一定的回弹作用力，在现有的钣金焊接工装中，对钣金件的夹持作用力较小不能完全抗衡回弹作用力，影响焊接精度；基于此，在本发明一实施例中通过对折弯部焊接的顶角进行外压和内顶的双重作用，提升对折弯部的作用力度，解决了现有技术中焊接工装作用力较小难以保证焊接精度的问题。

具体实施方式一

如图1至图5所示，本具体实施方式提供了一种钣金焊接工装，包括支撑架2、支撑板4和装夹单元3；支撑架2上部设置有支撑板4，支撑板4四角均设置有装夹单元3，装夹单元3作用于待焊接钣金件的顶角处，装夹单元3包括外压装夹组件和内顶装夹组件，外压装夹组件包括两个互相垂直的外压板303，外压板303的内表面为装夹面，两个外压板303用于与待焊接钣金件的相邻两个折弯部外表面抵压，外压板303连接有外驱动组件，内顶装夹组件包括内顶板307，内顶板307相邻两个外表面为装夹面，且两个装夹面相互垂直，内顶板307的两个装夹面用于与待焊接钣金件的相邻两个折弯部内表面抵压，内顶板307的两个装夹面分别与两个外压板303的装夹面相对，内顶板307可移动地设置在支撑板4上，内顶板307连接有内驱动组件。通过内顶板307个两个外压板303能够作用在待焊接钣金件折相邻两个弯部形成的顶角的内外两侧，实现对顶角的压、顶两种作用力，并且内外作用位置相对应，极大地减少了钣金件折弯反弹变形对焊接精度的影响。

如图3和图4所示，为了减少结构件的空间占用，内驱动组件包括内驱动气缸304，内驱动气缸304竖直设置在支撑架2内侧，内驱动气缸304连接有柔性传动件，柔性传动件伸出支撑板4与内顶板307连接；通过使用柔性传动件能够改变对内顶板307的施力位置和方式，进而能够将内驱动气缸304安装在支撑架2内侧减少空间占用；柔性传动件采用钢丝绳308，钢丝绳308一端穿出支撑板4绕过支撑板4上的导向轮与内顶板307连接，并且支撑板4在导向轮的一侧设置有防脱板避免钢丝绳308脱轨，支撑架2内侧还上下设置有两个导向轮309，钢丝绳308绕过导向轮309与内驱动气缸304连接，支撑架2上与导向轮309向相对的位置还设置有防脱杆，防脱杆通过连接架与支撑架2内侧连接，防脱杆与导向轮309外圆周抵接，钢丝绳308位于防脱杆与导向轮309之间，有效防止钢丝绳308脱离导向轮309；柔性传动件也可以采用传动链，支撑架2和支撑板4上设置导向链轮，传动链绕过导向链轮与内驱动气缸304连接，在本具体实施方式中采用钢丝绳308的形式传动。

如图4所示，为了能够弥补柔性传动件变形造成的尺寸变化，内驱动气缸304的活塞杆螺纹连接有连接座305，连接座305与柔性传动件连接，在本具体实施方式中，连接座305上设置有销轴，销轴与钢丝绳308通过锁扣连接；通过调整连接座305在活塞杆上的位置能够对柔性传动件进行拉紧，避免柔性传动件变松影响内顶板307的位置精度。

如图2、图3和图5所示，为了更好对相邻折弯部进行施力限位，内顶板307通过导轨306安装在支撑板4上，导轨306与外压板303的夹角为45°，支撑板4上设置有顶板限位块，顶板限位块能够与导轨306上的滑块抵接，通过设置顶板限位块能够避免内顶板307被内驱动组件过位驱动，对待焊接钣金件造成不利影响。

如图5所示，为了保证内顶板307能够迅速回位，内顶板307连接有复位弹簧311，复位弹簧311设置在支撑板4上，复位弹簧311的轴线方向与导轨306的长度方向平行，在本具体实施方式中，复位弹簧311的一端与导轨306上的滑块连接，另一端通过螺栓安装在支撑板4上，复位弹簧311的轴线与导轨306的长度方向平行；通过复位弹簧311在内驱动气缸304撤掉对内顶板307的拉力后使内顶板307能够迅速回位，提升取料效率。

如图3和图5所示，为了进一步防止待焊接钣金件在装夹后鼓起变形，外压板303上部设置有压块302，压块302向靠近内顶板307的方向伸出外压板303；通过设置压块302能够防止钣金件向上鼓起，进一步保证焊接精度。

如图1和图2所示，为了能够适应不同规格的钣金件尺寸，支撑架2和支撑板4均采用分离式结构，支撑架2包括四个支撑子架201，四个支撑子架201构成一个矩形架结构，支撑板4包括四个支撑子板401，支撑子板401的一个顶角处设置有装夹单元3，且顶角处设置有落渣槽，落渣槽位于两个外压板303之间，支撑子板401呈L型结构，支撑子板401通过支撑子架201设置在工作台1上，支撑子架201在工作台1上的安装位置可调整，为了实现能够根据钣金尺寸调整支撑子架201的位置，可以在工作台1上设置安装孔矩阵，支撑子架201底部与工作台1通过螺栓连接，在本具体实施方式中，工作台1上设置有多个平行的燕尾槽，支撑子架201底部设置有相匹配的滑块，滑块上设置有固定螺孔，通过螺栓与工作台1连接，工作台1可转动地设置在底座上在本具体实施方式中，工作台1下部通过传动轴连接有驱动电机，驱动电机设置在底座内部，底座上设置有轴承，轴承套在传动轴上，通过驱动电机能够调整工作台1角度便于对钣金件不同的焊缝进行焊接；通过设置四个支撑子架201和支撑子板401能够调整四个外压装夹组件和内顶装夹组件的位置以与多种尺寸的钣金件相匹配，增大本焊接工装的使用范围，同时通过落渣槽能够进行落渣防止焊渣落在子支撑板4上。

如图5所示，为了进一步适应不同规格和结构的钣金件装夹使用，外驱动组件包括外驱动气缸301，外压板303与外驱动气缸301的活塞杆连接，外驱动气缸301设置在安装板上，支撑子板401相应位置设置有安装孔402，安装孔402为直槽孔，通过在支子撑板上设置直槽孔能够进一步调整两个外压板303的相对位置，进一步使本焊接工装与多种结构和尺寸的钣金件相匹配。

具体实施方式二

本具体实施提供了一种钣金焊接系统，包括电连接的焊接机器人和控制器，还包括具体实施方式一中的钣金焊接工装，焊接机器人位于工作台1一侧，支撑子板401上还设置有接近开关，接近开关、外驱动组件和内驱动组件均与控制器电连接。

具体实施方式三

本具体实施方式提供了一种钣金焊接方法，采用具体实施方式二中的钣金焊接系统，包括以下步骤：

S01：根据待焊钣金件的长度和宽度调整对应的子支撑架2的位置；

S02：根据待焊钣金件折弯部调整外压板303的位置；

S03：放置待焊钣金件，当四个接近开关均向控制系统发出信号后，外驱动组件和内驱动组件动作，使两个外压板303和内顶板307相互靠近，最终抵压在待焊接钣金件内外表面上；

S04：焊接机器人对其中一个焊接位置进行焊接；

S05：工作台1旋转设定角度，焊接机器人对另外一个焊接位置进行焊接；

S06：循环S05，直到所有的焊接位置完成焊接；

S07：外压板303和内顶板307反向移动，进行取料。

从以上具体实施方式中可以看出本发明具有以下有益效果：

1、通过内顶板307个两个外压板303能够作用在待焊接钣金件的同一个顶角的内外两侧，实现对顶角的压、顶两种作用力，极大地减少了钣金件折弯反弹变形对焊接精度的影响；

2、通过使用柔性传动件能够改变对内顶板307的施力位置和方式，进而能够将内驱动气缸304安装在支撑架2内侧减少空间占用；通过调整连接座305在活塞杆上的位置能够对柔性传动件进行拉紧，避免柔性传动件变松影响内顶板307的位置精度；

3、通过复位弹簧311在内驱动气缸304失去对内顶板307的拉力后能够迅速回位，提升取料效率；

4、通过顶板限位块能够防止内顶板307被过度拉向外压装夹组件，保证装夹精度；

5、通过设置压块302能够防止钣金件向上鼓起，进一步保证焊接精度；

6、通过设置四个支撑子架201和支撑子板401能够调整四个外压装夹组件和内顶装夹组件的位置以与多种尺寸的钣金件相匹配，增大本焊接工装的使用范围，同时通过落渣槽能够进行落渣防止焊渣落在子支撑板4上；

7、通过在支子撑板上设置直槽孔能够进一步调整两个外压板303的相对位置，进一步使本焊接工装与多种结构和尺寸的钣金件相匹配。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“上”、“下”、“外侧”、“内侧”等（如果存在）是用于区别位置上的相对关系，而不必给予定性。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种钣金焊接工装，包括支撑架（2），支撑架（2）上部设置有支撑板（4），其特征在于，支撑板（4）四角均设置有装夹单元（3），装夹单元（3）包括外压装夹组件和内顶装夹组件，外压装夹组件包括两个互相垂直的外压板（303），两个外压板（303）用于与待焊接钣金件的相邻两个折弯部外表面抵压，外压板（303）连接有外驱动组件，内顶装夹组件包括内顶板（307），内顶板（307）的两个装夹面用于与待焊接钣金件的相邻两个折弯部内表面抵压，内顶板（307）的两个装夹面分别与两个外压板（303）的装夹面相对，内顶板（307）可移动地设置在支撑板（4）上，内顶板（307）连接有内驱动组件，内驱动组件包括内驱动气缸（304），内驱动气缸（304）竖直设置在支撑架（2）内侧，内驱动气缸（304）连接有柔性传动件，柔性传动件伸出支撑板（4）与内顶板（307）连接。

2.如权利要求1所述的钣金焊接工装，其特征在于，内驱动气缸（304）的活塞杆螺纹连接有连接座（305），连接座（305）与柔性传动件连接。

3.如权利要求1-2任一项所述的钣金焊接工装，其特征在于，内顶板（307）通过导轨（306）安装在支撑板（4）上，导轨（306）与外压板（303）的夹角为45°，支撑板（4）上设置有顶板限位块，顶板限位块能够与导轨（306）上的滑块抵接。

4.如权利要求3所述的钣金焊接工装，其特征在于，内顶板（307）连接有复位弹簧（311），复位弹簧（311）设置在支撑板（4）上，复位弹簧（311）的轴线方向与导轨（306）的长度方向平行。

5.如权利要求4所述的钣金焊接工装，其特征在于，外压板（303）上部设置有压块（302），压块（302）向靠近内顶板（307）的方向伸出外压板（303）。

6.如权利要求5所述的钣金焊接工装，其特征在于，支撑架（2）包括四个支撑子架（201），支撑板（4）包括四个支撑子板（401），支撑子板（401）的一个顶角处设置有装夹单元（3），且顶角处设置有落渣槽，落渣槽位于两个外压板（303）之间，支撑子板（401）通过支撑子架（201）设置在工作台（1）上，支撑子架（201）在工作台（1）上的安装位置可调整，工作台（1）可转动地设置在底座上。

7.如权利要求6所述的钣金焊接工装，其特征在于，外驱动组件包括外驱动气缸（301），外压板（303）与外驱动气缸（301）的活塞杆连接，外驱动气缸（301）设置在安装板上，支撑子板（401）相应位置设置有安装孔（402），安装孔（402）为直槽孔。

8.一种钣金焊接系统，包括电连接的焊接机器人和控制器，其特征在于，还包括如权利要求7所述的钣金焊接工装，焊接机器人位于工作台（1）一侧，支撑子板（401）上还设置有接近开关，接近开关、外驱动组件和内驱动组件均与控制器电连接。

9.一种钣金焊接方法，其特征在于，采用如权利要求8所述的钣金焊接系统，包括以下步骤：

S01：根据待焊钣金件的长度和宽度调整对应的子支撑架的位置；

S02：根据待焊钣金件折弯部调整外压板的位置；

S03：放置待焊钣金件，当四个接近开关均向控制系统发出信号后，外驱动组件和内驱动组件动作，使两个外压板和内顶板相互靠近，最终抵压在待焊接钣金件内外表面上；

S04：焊接机器人对其中一个焊接位置进行焊接；

S05：工作台旋转设定角度，焊接机器人对另外一个焊接位置进行焊接；

S06：循环S05，直到所有的焊接位置完成焊接；

S07：外压板和内顶板反向移动，进行取料。