CN116967689A - 一种焊接工装 - Google Patents

Abstract

本发明涉及焊接设备，属于焊接工装。该焊接工装包括包括工作台、定位机构和整平装置。工作台用于承载水平放置或上下叠放的若干个待焊接件，待焊接件包括待焊接的板材；定位机构安装在工作台处，用于将待焊接件定位，且限制待焊接件在水平方向和下方的自由度；整平装置具有压紧结构，压紧结构受控地朝向待焊接的板材方向运动，以压紧若干个待焊接的板材，且对若干个待焊接的板材进行整平，从而使得焊接机构对整平后的待焊接的板材的连接处进行焊接。本发明中待焊接的板材定位于工作台上方整平装置的压紧结构压紧待焊接的板材使其紧密抵触于工作台，从而达到整平固定的效果，焊接结束后，产品中板材的平面度较高，提高了产品外形的合格率。

Description

一种焊接工装

技术领域

本发明涉及焊接设备，属于焊接工装。

背景技术

目前在批量生产的零部件加工中，对于零部件的焊接，通常采用自动化焊接机以提高效率增大产能。焊接中常以不同的型材及板材作为原材料，型材由于结构外形稳定，焊接时将其部分位置固定即可保证产品形状的结构，而板材结构单一，在运输途中常存在不同程度的形变，最终导致焊接产品的外形常存在误差。

激光焊是以激光为能量熔化材料，以实现材料间的焊接的技术。激光焊具有速度快、深度大、变形小的优势，常用于精密部件及对于形变量要求较高的工件的焊接。由于对焊接产品的外形有较高要求，焊接后需对产品外形进行检查，其中因板材平面度较低导致需要后续整型的情况比比皆是，严重影响了生产效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种焊接工装，用于固定并整平板材从而提高产品外形的合格率。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种焊接工装，包括：

工作台，用于承载水平放置或上下叠放的若干个待焊接件，所述待焊接件包括待焊接的板材；

定位机构，安装在所述工作台处，用于将所述待焊接件定位在所述工作台的预设位置处，且限制所述待焊接件在水平方向和下方的自由度；

整平装置，具有压紧结构，所述压紧结构受控地朝向所述待焊接的板材方向运动，以压紧所述若干个所述待焊接的板材，且对所述若干个待焊接的板材进行整平，从而使得焊接机构对整平后的待焊接的板材的连接处进行焊接。

可选地，所述整平装置还包括横梁和移位机构，所述横梁设置于工作台上方，其下方连接所述压紧机构；所述移位机构连接在所述工作台与所述横梁之间，用于驱动所述横梁靠近或远离所述工作台上的待焊接件；所述压紧结构为多个沿待焊接位置排布的压头。

可选地，所述压头包括固定件、整平件和浮动组件，所述固定件连接于所述横梁，所述整平件底部用于紧密抵触待焊接件，所述浮动组件连接于所述固定件与所述整平件之间，随所述固定件与所述整平件受力不同发生压缩和复原。

可选地，所述浮动组件包括连杆和压缩弹簧，所述连杆一端滑动连接于所述固定件，另一端连接于所述整平件；所述压缩弹簧嵌套于所述连杆外，两端分别抵触于所述固定件底面和所述整平件顶面，所述压缩弹簧的弹力适应于待焊接板材。

可选地，所述移位机构包括升降组件和平移组件，用于带动所述横梁相对于所述工作台在平行和垂直两个方向上移动。

可选地，所述定位机构包括移位组件和定位件，所述定位件适应于所述待焊接件，限制所述待焊接件在水平方向和下方的自由度；所述移位组件驱动所述定位件相对于所述工作台移动。

可选地，所述若干个待焊接件还包括待焊接的型材，所述焊接工装还包括固定装置，所述固定装置安装在所述工作台处，用于将所述待焊接的型材固定在所述工作台；

可选地，还包括设置于所述工作台的冷水通路，所述冷水通路内嵌于所述工作台，位于待焊接的位置的正下方。

可选地，所述冷水通路连接水温控制系统。

可选地，所述焊接工装还包括快换工装，所述快换工装包括定位架、滑轮和扶手，所述定位架安装于地面且与所述工作台可拆卸连接，所述滑轮和所述扶手安装于所述工作台，用于所述工作台的移动。

根据本发明的技术方案，待焊接的板材定位于工作台上方预设位置，整平装置的压紧结构将待焊接的板材压紧在工作台上，从而达到整平固定的效果，此时待焊接位置的形状与产品形状高度相似，焊接结束后，产品中板材的平面度较高，提高了产品外形的合格率。

进一步地，移位机构驱动横梁带动压头下压，压头抵触于待焊接的板材的上表面，使待焊接的板材的下表面与其下方平整的工作台紧密贴合，从而实现整平。采用多个压头作为压紧装置，成本较低且易于安装，在局部发生故障时最整平功能影响较小且易于替换，压头沿待焊接部位排布有助于待焊接部位的整平，进而提高产品外形的合格率。横梁带动多个压头同时下压，方法结构简单，且相较于各压头分别驱动下压，成本较低。

进一步地，整平时，多个压头同时下压，各压头整平件的底面高度由于生产误差有细微的差异，压头整平件抵触于待焊接的板材上表面后，固定件随横梁继续下压，使待焊接的板材下表面不与工作台贴合的部位向下至压平，已相互贴合的部位对应的浮动组件压缩，以免施加压力过大导致板材部分变形，也防止部分位置贴合，部分位置不贴合导致的整平不充分，提高了整平的质量，降低了板材变形的风险，也更便于设置下压时的下压距离。

进一步地，连杆和压缩弹簧造价较低，易于获取，安装更加简单，压缩弹簧的弹力适应于待焊接板材，可防止压力过小导致的整平困难和压力过大导致的板材变形断裂。

进一步地，横梁在升降组件带动下向下压，从而协助整平，横梁在平移组件带动下平移，到达或远离待焊接板材上方，便于将板材上料定位至工作台以及焊接结束后将产品移出工作台。

进一步地，生产结构相似定位位置不同的不同产品时，通过移位组件改变定位件的位置，可以适应于不同的待焊接产品。

进一步地，当产品由板材和型材组成时，型材不需整型且难以通过整平装置固定，待焊接型材在定位机构的限制下，在上方仍具有自由度，需固定装置将待焊接型材完全固定，以便焊接机构将整平后的待焊接的板材与待焊接型材焊接为产品。

进一步地，冷水通路中的冷水平衡并带走焊接中产生的大量热量，防止因热量逸散不均导致融化后的金属液分布不均，金属液内包裹金属气体等问题，进而导致凝固后的焊缝中存在缝隙、气孔、裂纹等。从而提高产品泄露测试的合格率。

进一步地，可根据待焊接的型材和/或板材的材质，环境条件的变化等因素调节水温，进一步提高产品泄露测试的合格率。

进一步地，焊接不同规格产品时，可快速替换不同的工作台，提高焊接工装的实用性。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1为本发明实施例一所示的焊接工装的结构示意图；

图2为图1中A-A处的截面示意图；

图3为本发明实施例一中的定位机构和整平装置的结构示意图。

附图说明：1、工作台；11、承载台；12、焊接台；121、铜台；13、支撑架；2、定位机构；21、移位组件；211、驱动件；212、滑动件；213、轨道件；22、定位件；3、固定装置；31、开合组件；311、夹紧气缸；312、旋转轴；32、压紧件；321、压块；4、整平装置；41、横梁；42、压紧结构；43、压头；431、固定件；432、整平件；433、浮动组件；434、连杆；435、压缩弹簧；44、移位机构；45、平移组件；451、水平轨道；452、移动支撑件；453、水平气缸；46、升降组件；461、竖直气缸；462、竖直轨道；463、移动连接件；5、冷水通路；51、铜管；6、快换工装；61、定位架；62、滑轮；63、扶手。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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装置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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例一

如图1、图2和图3所示，本申请一较佳实施例所示的焊接工装，包括水平设置的工作台1，固定安装于工作台1的定位机构2以及固定装置3和整平装置4。本实施例适用产品为将一块矩形板材焊接于一型材中部，型材中部上方设有与板材形状相适应的凹槽，板材内嵌于型材表面的凹槽并将连接位置焊接固定，使型材上焊接位置所在的面与板材共同形成一水平面，本发明中固定此面为型材和产品的上表面，型材和产品于底部中间位置有长条状凸起，凸起面即产品的底面设有复数的定位销孔。

如图1和图2所示，工作台1包括下层的承载台11、上层的焊接台12和支撑架13。承载台11为矩形的桌台结构，起承载上方所有机构的作用。承载台11上表面中部固定安装有支撑架13，支撑架13上方支撑有焊接台12，本实施例中焊接台12由多组不连续的矩形的铜台121组成。铜台121共八组，整体呈矩形，沿承载台11短边齐平排布两列，沿承载台11长边齐平排布四行，铜台121长边与承载台11长边平行。铜台121具有较大的刚度、强度和较高的熔点。间断式的铜台121体积较小，易于加工。铜台121上表面平面度较高，受热膨胀时，其间的缝隙可保证铜台121不会因膨胀导致其表面的平面度下降。支撑架13分别支撑于各铜台121下方与承载台11之间，各铜台121之间不连续。型材待焊接的面放置于铜台121上方，其他面下陷于铜台121下方。

如图1、图2和图3所示，定位机构2包括移位组件21和定位件22，定位件22固定于移动组件上方，本实施例包括两组分别用于定位形成首末两端的定位机构2。

移位组件21包括驱动件211，滑动件212和轨道件213。驱动件211为电缸，设置于铜台121中部下方。电缸水平设置，延伸方向与承载台11长边平行，一端通过立柱固定于承载台11，另一端固定连接有滑动件212。滑动件212上表面整体呈水平，下方滑动连接于轨道件213。轨道件213为两端均设有限位块的轨道结构，延伸方向与电缸延伸方向一致。电缸处于压缩状态时，滑动件212位于轨道件213的一端；电缸处于拉伸状态时，滑动件212位于轨道件213的另一端。型材待焊接的面放置于铜台121上方时，型材底面与滑动件212上表面相抵触。

定位件22固定于滑动件212上表面，结构形态适应于待焊接的型材和板材，本实施例中型材的定位通过定位销实现，板材通过定位好的型材表面的凹槽进行定位，使板材位于焊接台12正上方，底部抵触于平整的型材。

如图1和图2所示，固定装置3包括开合组件31和压紧件32。开合组件31包括夹紧气缸311和旋转轴312。压紧件32侧面整体呈直角状，两条直角边尽头处分别为前端和末端，直角角点为中部，前端下方设有平整的压块321。旋转轴312水平设置于焊接台12侧上方位置，且与型材侧边相平行，旋转轴312两端支撑于承载台11上方。夹紧气缸311缸体固定于承载台11侧方，伸缩端旋转连接于压紧件32末端。压紧件32中部旋转连接于旋转轴312，夹紧气缸311做竖直运动，带动压紧件32末端向上旋转，以旋转轴312为旋转轴312，从而使压紧件32前端向下旋转。夹紧气缸311运行至最高位置时，压块321底面呈水平状态，夹紧气缸311运行至最低位置时，压紧件32前端远离焊接台12上方，便于型材的放置和产品的取出。本实施例中固定装置3设置四组，分别位于最短适用型材两侧的首末端，由于两侧距离不同，压紧件32具体形状有轻微差别，为方便适用多种型材，加强型材固定效果，可增加设置组数。

如图1、图2和图3所示，整平装置4包括横梁41、压紧结构42和移位机构44。横梁41水平设置于焊接台12上方，首末两端与承载台11之间分别连接有对称设置且同步运行的两组移位机构44。横梁41下方固定连接有竖直向下的压紧结构42，压紧结构42包括多组以固定间距排布的压头43。

如图1、图2和图3所示，移位机构44包括升降组件46和平移组件45，平移组件45包括水平固定于承载台11上方的水平轨道451、滑动连接于水平轨道451的移动支撑件452和连接在移动支撑件452与承载台11间的水平气缸453。两条水平轨道451的延伸方向与均焊接台12的短边相平行，且位于焊接台12外侧，水平轨道451的两端均在焊接台12两侧。水平气缸453的缸体固定于承载台11上方且延伸方向与水平轨道451相平行，水平气缸453的伸缩端前端固定连接于移动支撑件452。水平气缸453处于压缩状态时，移动支撑件452位于水平轨道451的前端；水平气缸453处于拉伸状态时，移动支撑件452位于水平轨道451的末端。移动支撑件452上朝向焊接台12的侧面设置有升降组件46。升降组件46包括竖直气缸461、竖直轨道462和移动连接件463。移动支撑件452上设置有竖直轨道462，延伸方向竖直向上。竖直气缸461的缸体固定连接于升降组件46内侧，延伸方向竖直向上。竖直气缸461的延伸头朝向移动支撑件452的侧面固定有移动连接件463。移动连接件463另一侧滑动连接于竖直轨道462，竖直气缸461处于拉伸状态时，移动连接件463位于竖直轨道462末端。移动连接件463与横梁41一端固定连接。移位机构44带动横梁41在水平竖直两方向上靠近或远离焊接台12。

如图1、图2和图3所示，当压紧结构42下压整平时，各压头43位于铜台121正上方，且沿待焊接板材边缘排布，邻近待焊接位置。压头43包括固定件431、整平件432和浮动组件433。固定件431固定连接于横梁41侧面，整体竖直且垂直于横梁41，形状为上窄下宽的类三角形。固定件431下方两端两侧对称延伸出四块两两相连的台状结构，其上各设有一个通孔，分别滑动连接有一组浮动组件433。浮动组件433底部固定有圆柱状的整平件432。整平件432底部水平且平面度较高。

浮动组件433包括连杆434和压缩弹簧435。连杆434滑动连接于固定件431的通孔内，底部与整平件432顶面固定连接。连杆434下方外侧嵌套有压缩弹簧435，压缩弹簧435两端分别与整平件432底面和紧件顶面相连接。压缩弹簧435的弹力适应于待焊接板材的强度和刚度，使其最小弹力能使待焊接板材发生形变，最大弹力不能使待焊接板材断裂。

如图1和图2所示，本实施例中还包括冷水通路5、水路循环系统和水温控制系统，冷水通路5内嵌于焊接台12，位于待焊接型材和板材焊接位置的正下方。焊接台12首末两端的冷水通路5通过铜管51接入或接出，焊接台12间的冷水通路5通过软管连通，冷水通路5前端和末端分别与水路循环系统相连通，便于水的循环利用，水路循环系统内置有水温控制系统，将进入冷水通路5的水调节至预设温度，水路循环系统和水温控制系统均为现有技术，故此处不再赘述。

如图1所示，本实施例中还包括快换工装6，快换工装6包括定位架61、滑轮62和扶手63，定位架61固定于地面，包括多种能源通道，本实施例中的电、气、水接口位置与同种类能源通道的位置相适应。能源通道固定于定位架61内，使其外部结构受到定位架61的支撑保护，提高了能源通道的安全性，也便于能源通道的连通。滑轮62固定于工作台1下方侧面，滑动于定位架61内侧上方，使定位架61内侧上方作为工作台1移动的轨道。扶手63固定于工作台1侧面，通过扶手63可推动或拉动工作台1水平移动，从而靠近或远离定位架61。定位架61与工作台1通过螺栓可拆卸连接。

本实施例用于焊接时包括以下操作步骤：

初始时开合组件31处于压缩状态，横梁41远离焊接台12，开启冷水通路5，根据环境情况设定水温；

根据型材型号调节移位组件21，使定位件22位置与待焊接的型材销孔位置相适应；

将待焊接的型材通过定位件22定位，待焊接的板材通过待焊接的型材定位，此时待焊接的型材两自由边分别位于两列铜台121上方，待焊接的板材内陷于待焊接的型材的凹槽内且位于两列铜台121相邻侧边上方位置，待焊接的型材上表面与待焊接的板材边缘相接触的位置即为待焊接位置；

操作开合组件31拉伸，使压紧件32紧密抵触于待焊接的型材的上表面；

操作水平气缸453，使横梁41位于焊接台12正上方；

操作竖直气缸461，使横梁41向下移动，至压头43的整平件432底面与待焊接的板材紧密抵触；

检查水温达到预设值；

操作焊接机构焊接待焊接位置；

操作开合组件31压缩，水平气缸453与竖直气缸461拉伸，使横梁41远离焊接台12，取出焊接好的产品，关闭冷水通路5。

实施例二

本实施例与实施例一相比，区别在于：

本实施例中产品由两块水平相邻设置的待焊接板材焊接而成。

本实施例中定位机构2包括焊接台12上的限位凹槽，通过板材放置于限位凹槽内进行定位。

本实施例中不包括固定装置3。

本实施例中整平装置4包括两组相互连接的横梁41，两横梁41高度一致，且受同一组移位机构44驱动，两横梁41下方分别固定一组压紧结构42。其他结构均与实施例一相同，故此处不再赘述。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种焊接工装，其特征在于，包括：

工作台(1)，用于承载水平放置或上下叠放的若干个待焊接件，所述待焊接件包括待焊接的板材；

定位机构(2)，安装在所述工作台(1)处，用于将所述待焊接件定位在所述工作台(1)的预设位置处，且限制所述待焊接件在水平方向和下方的自由度；

整平装置(4)，具有压紧结构(42)，所述压紧结构(42)受控地朝向所述待焊接的板材方向运动，以压紧所述待焊接的板材，且对所述待焊接的板材进行整平，从而使得焊接机构对整平后的待焊接的板材的连接处进行焊接。

2.根据权利要求1所述的焊接工装，其特征在于，所述整平装置(4)还包括横梁(41)和移位机构(44)，所述横梁(41)设置于工作台(1)上方，其下方连接所述压紧结构(42)；所述移位机构(44)连接在所述工作台(1)与所述横梁(41)之间，用于驱动所述横梁(41)靠近或远离所述工作台(1)上的待焊接件；所述压紧结构(42)为若干沿待焊接位置排布的压头(43)。

3.如权利要求2所述的焊接工装，其特征在于，所述压头(43)包括固定件(431)、整平件(432)和浮动组件(433)，所述固定件(431)连接于所述横梁(41)，所述整平件(432)底部用于紧密抵触待焊接件，所述浮动组件(433)连接于所述固定件(431)与所述整平件(432)之间，随所述固定件(431)与所述整平件(432)受力不同发生压缩和复原。

4.如权利要求3所述的焊接工装，其特征在于，所述浮动组件(433)包括连杆(434)和压缩弹簧(435)，所述连杆(434)一端滑动连接于所述固定件(431)，另一端连接于所述整平件(432)；所述压缩弹簧(435)嵌套于所述连杆(434)外，两端分别抵触于所述固定件(431)底面和所述整平件(432)顶面，所述压缩弹簧(435)的弹力适应于待焊接板材。

5.如权利要求2所述的焊接工装，其特征在于，所述移位机构(44)包括升降组件(46)和平移组件(45)，用于带动所述横梁(41)相对于所述工作台(1)在平行和垂直两个方向上移动。

6.如权利要求1所述的焊接工装，其特征在于，所述定位机构(2)包括移位组件(21)和定位件(22)，所述定位件(22)适应于所述待焊接件，限制所述待焊接件在水平方向和下方的自由度；所述移位组件(21)驱动所述定位件(22)相对于所述工作台(1)移动。

7.如权利要求1所述的焊接工装，其特征在于，所述若干个待焊接件还包括待焊接的型材，所述焊接工装还包括固定装置(3)，所述固定装置(3)安装在所述工作台(1)处，用于将所述待焊接的型材固定在所述工作台(1)。

8.如权利要求1所述的焊接工装，其特征在于，还包括设置于所述工作台(1)的冷水通路(5)，所述冷水通路(5)内嵌于所述工作台(1)，位于待焊接的位置的正下方。

9.如权利要求8所述的焊接工装，其特征在于，所述冷水通路(5)连接水温控制系统。

10.如权利要求1所述的焊接工装，其特征在于，还包括快换工装(6)，所述快换工装(6)包括定位架(61)、滑轮(62)和扶手(63)，所述定位架(61)安装于地面且与所述工作台(1)可拆卸连接，所述滑轮(62)和所述扶手(63)安装于所述工作台(1)，用于所述工作台(1)的移动。