CN116984812B - 大型机械设备焊接用固定工装 - Google Patents

Abstract

本发明公开了大型机械设备焊接用固定工装，涉及机械设备技术领域，包括有底板，底板的上端安装有两个并排设置的竖向导轨，每个竖向导轨的内腔均滑动连接有两组呈上下对称分布的横向滚筒，并且两组横向滚筒在竖直方向上同步的相向运动对待焊接工件形成夹持固定，两个待焊件沿水平方向滑动至相接处后形成拼接缝，两个竖向导轨之间对应拼接缝的位置处在竖直方向上对称的布置有上压板和下压板，并且上压板和下压板两者同步的相向运动，其中，上压板上端沿其长度方向滑动连接有可转动的焊枪架。本发明通过对拼接缝提供支撑，确保焊接过程中的稳定性和准确对位，再通过加热拼接缝，减少温度差，降低热应力和热变形的风险，提高焊接接头的质量。

Description

大型机械设备焊接用固定工装

技术领域

本发明涉及机械设备技术领域，特别涉及大型机械设备焊接用固定工装。

背景技术

大型机械设备进行焊接的主要目的是实现零部件的连接，以构建稳固、可靠的整体结构。焊接能够提供高强度的连接，使机械设备在运行时能够保持稳定性和安全性，这对于大型机械设备至关重要，因为它们需要承受重要的负载和应力。且焊接能够消除或减少机械设备中的螺栓、螺母等连接元件的使用，从而减轻设备的重量，并节省材料成本。同时焊接是一种高效的连接方法，可以实现快速和自动化的生产。相比其他连接方式，焊接通常能够提供更高的生产效率和更短的制造周期，从而降低了生产成本并提高了产能。

固定工装是用于固定两个待焊接工件的设备，可以保持焊接件的位置和相对位置的稳定性，使焊缝对接准确，有效防止焊件的偏移、变形或松动，确保焊缝的精确性和一致性，从而提高焊缝的质量。

在焊接过程中，当焊枪对拼接缝施加压力时，拼接缝上方受力较大，增大了拼接缝下部分的变形或变大的风险，拼接缝的变形或变大可能导致焊接接头的强度降低，使整个结构失去原有的承载能力和稳定性，同时拼接缝的变形还会使工件表面不平整，造成焊接接头与相邻部件之间的间隙或不匹配，影响密封性或其他装配要求。

对于上述技术问题，如公告号为CN112264756A的中国专利公开了一种大型机械设备焊接用固定工装，包括：工装平台以及支撑工装平台的移动机构；工装平台的一端设置有固定夹具，工装平台的另一端设置有滑动夹具；固定夹具以及滑动夹具均包括：沿工装平台宽度方向设置的装配板，装配板上相对滑动设置有夹板，且每个夹板均连接有液压伸缩杆；还包括用于驱动滑动夹具纵向移动的减速机构；减速机构包括：丝杠，以及装配在滑动夹具的装配板上的驱动电机，驱动电机的输出轴连接有减速箱，减速箱的减速端啮合有螺纹连接在丝杠上的螺母驱动齿。

上述现有技术通过对两个待焊接工件分别进行夹持固定，并使得两个待焊接工件的中心对齐，但并未对拼接缝区域进行专门的固定，在进行焊接时，若拼接缝上方受力，而拼接缝的下方没有提供相应的支撑，还是存在拼接缝变形的风险，鉴于此，我们提出一种大型机械设备焊接用固定工装。

发明内容

本发明的目的在于提供大型机械设备焊接用固定工装，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

大型机械设备焊接用固定工装，包括有底板，底板的上端安装有两个并排设置的竖向导轨，每个竖向导轨的内腔均滑动连接有两组呈上下对称分布的横向滚筒，并且两组横向滚筒在竖直方向上同步的相向运动对待焊接工件形成夹持固定，两个待焊件沿水平方向滑动至相接处后形成拼接缝，两个竖向导轨之间对应拼接缝的位置处在竖直方向上对称的布置有上压板和下压板，并且上压板和下压板两者同步的相向运动，其中，上压板上端沿其长度方向滑动连接有可转动的焊枪架，上压板带动焊枪架向下运动，使焊枪架内部的焊枪上的焊丝与拼接缝的顶部接触，而下压板向上运动支撑于拼接缝的底部。

优选的，底板的上端中部安装有两个导向杆，上压板和下压板均与导向杆穿插活动连接；

两个导向杆之间共同固定穿插连接有固定块，固定块和竖向导轨固定连接，固定块和上压板之间固定连接有两个第二弹簧，固定块和下压板之间固定连接有两个第一弹簧，第二弹簧和第一弹簧均套接在导向杆上；

两个导向杆上端共同安装有固定板，固定板后端活动连接有定滑轮，定滑轮上套接有绳索，绳索的一端与上压板固定连接，绳索的另一端与下压板固定连接。

优选的，上压板一端安装有连接架，连接架与绳索的一端固定连接，连接架的两个侧面均开设有呈水平设置的横向槽，两个横向槽之间滑动连接有活动轮，活动轮与绳索紧密接触；

固定板下端安装有导向板，导向板侧面开设有贯通的导向槽，导向槽由竖直段和倾斜段组成，竖直段与导向杆呈平行设置，倾斜段的下端朝向靠近导向杆的方向倾斜，活动轮与导向槽滑动连接；

活动轮活动安装在导向架内，导向架与导向槽滑动连接，导向架的侧面安装有与横向槽滑动连接有横向杆。

优选的，下压板的上端安装有加热板。

优选的，上压板呈U形结构，上压板上端安装有两个滑轨，两个滑轨之间共同滑动连接有滑块，滑块前端开设有U形开口，焊枪架安装在U形开口内，并与U形开口的内壁转动连接。

优选的，竖向导轨的内腔滑动连接有导向块，导向块远离竖向导轨的一端活动安装有两个旋转轴，旋转轴与横向滚筒固定穿插连接；

竖向导轨的后端中心活动连接有齿轮，齿轮啮合连接有两个呈竖直设置的齿条；

竖向导轨的内腔后壁开设有两个前后贯通的滑槽，两个滑槽以齿轮为中心呈中心对称分布；

两个齿条靠近竖向导轨的一端均安装有连接杆，连接杆贯穿滑槽并与对应的导向块固定连接；

底板的上端安装有液压缸，液压缸的活塞杆与位于下侧的导向块固定连接。

优选的，导向块远离竖向导轨的一端固定安装有安装板，安装板远离导向块的一端安装有固定架，固定架上固定有电机，电机的电机轴与同个导向块相连的两个旋转轴中的一个旋转轴固定连接。

优选的，与同个导向块相连的两个旋转轴的圆周面上均固定套接有同步轮，两个同步轮之间共同套接有同步带。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

（1）当焊枪向下运动按压拼接缝时，下压板的向上运动对拼接缝提供支撑，用于抵消焊枪对拼接缝施加的按压力，确保了拼接缝在焊接过程中的稳定性和准确对位，通过对拼接缝的支撑，可以防止工件在焊接时发生不必要的位移或变形，确保焊接点的精确位置和质量。

（2）下压板对拼接缝提供支撑的同时，并对拼接缝进行加热，可以在一定程度上减小拼接缝上下部分的温度差，这样可以减少热应力和热变形的风险，提高焊接接头的质量和稳定性，同时，加热也有助于提高焊接区域的温度均匀性，使焊接过程更加稳定和可控。

（3）通过两组以拼接缝为中心呈对称分布的横向滚筒完成两个待焊接工件的夹持固定，且横向滚筒的对称分布能够使待焊接工件在水平方向上得到均匀的夹持，确保拼接缝的对齐。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制，在附图中：

图1为本发明实施例提出的整个固定工装的结构示意图；

图2为本发明实施中提出的整个固定工装的另一视角结构示意图；

图3为本发明实施例中上压板、下压板和绳索的连接结构示意图；

图4为图3的局部剖面结构示意图；

图5为图3的局部放大结构示意图；

图6为本发明实施例中连接架的结构示意图；

图7为本发明实施例中活动轮的结构示意图；

图8为本发明实施例中横向滚筒和竖向导轨的连接结构示意图；

图9为本发明实施例中横向滚筒的安装结构示意图；

图10为本发明实施例中导向块和安装板的结构示意图；

图11为本发明实施例中竖向导轨的结构示意图；

图12为本发明实施例中横向滚筒和齿条的连接结构示意图。

图中：1、底板；11、缺口；12、万向轮；5、上压板；51、滑轨；6、焊枪架；61、滑块；62、U形开口；7、下压板；71、加热板；8、焊枪；

2、竖向导轨；21、竖向滚筒；22、滑槽；23、齿轮；24、齿条；25、液压缸；

3、横向滚筒；31、导向块；32、旋转轴；33、安装板；34、固定架；35、同步轮；36、同步带；37、电机；

4、导向杆；41、固定块；42、第一弹簧；43、第二弹簧；44、固定板；

441、定滑轮；442、绳索；443、连接架；4431、横向槽；444、导向板；445、导向槽；446、活动轮；4461、横向杆；4462、导向架。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例中附图，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

请参阅图1-图12，本实施例提出大型机械设备焊接用固定工装，包括有底板1，底板1前端中部开设有缺口11，通过缺口11预留一定的空间，便于技术人员站立在待焊接工件的前方完成焊枪8的操作，底板1的下端四角均安装有万向轮12，便于移动整个装置，底板1的上端安装有两个呈并排设置的竖向导轨2，每个竖向导轨2的内腔均滑动连接有两组呈上下对称分布的横向滚筒3，竖向导轨2的前端中部安装有数个呈竖直设置的竖向滚筒21，通过竖向滚筒21对工件提供支撑且便于工件进行运动，两个竖向导轨2之间设置有沿竖直方向可上下运动的上压板5和下压板7，上压板5的上端沿其长度方向滑动连接有可转动的焊枪架6，焊枪放置于该焊枪架6内。

其中，所有相对设置的横向滚筒3做同步相向运动对待焊接工件形成夹持固定，并将待焊接工件的高度调整至焊枪8的焊丝与下压板7之间连线的中心。

具体的，竖向导轨2的内腔滑动连接有导向块31，导向块31远离竖向导轨2的一端活动安装有两个旋转轴32，横向滚筒3固定套接在旋转轴32上，通过两个横向滚筒3支撑待焊接工件，使得被夹持的待焊接工件保持水平状态；竖向导轨2的后端中心活动连接有齿轮23，齿轮23啮合连接有两个呈竖直设置的齿条24；竖向导轨2的内腔后壁开设有两个前后贯通的滑槽22，两个滑槽22以齿轮23为中心呈中心对称分布；两个齿条24靠近竖向导轨2的一端均安装有连接杆，连接杆贯穿滑槽22并与对应的导向块31固定连接；底板1的上端安装有液压缸25，液压缸25的活塞杆与位于下侧的导向块31固定连接。初始状态时，所有相对设置的横向滚筒3之间的距离较大，将待焊接工件放置在下侧的横向滚筒3上，启动液压缸25，液压缸25的活塞杆伸长带动下侧的导向块31沿着竖向导轨2向上运动，并带动待焊接工件向上运动，同时，下侧的导向块31带动与其相连的齿条24向上运动，该齿条24与齿轮23啮合进而驱动其旋转，齿轮23旋转的同时驱使另一个齿条24向下运动，位于上侧的横向滚筒3向下运动，直至所有相对设置的横向滚筒3均与待焊接工件接触，此时待焊接工件刚好位于焊丝与下压板7之间连线的中心。

在水平方向上，也需要将两个待焊接工件的拼接缝移动至焊丝的正下方，本实施例中，通过横向滚筒3的转动实现拼接缝水平位置的改变，具体为：导向块31远离竖向导轨2的一端固定安装有安装板33，安装板33靠近横向滚筒3的一端呈弧面，其与横向滚筒3的圆周面贴合设置，安装板33远离导向块31的一端安装有固定架34，固定架34上固定有电机37，电机37的电机轴与同个导向块31相连的两个旋转轴32中的一个旋转轴32固定连接。启动电机37，通过电机37带动与之相连的旋转轴32转动，该旋转轴32带动与之相连的横向滚筒3转动，通过上下对称的两个横向滚筒3做相对转动，依靠横向滚筒3和待焊接工件之间的摩擦力，实现待焊接工件在水平方向上的位移。

在上述方案的基础上，为了提高待焊接工件在水平方向上移动的效率，本实施例中，与同个导向块31相连的两个旋转轴32的圆周面上均固定套接有同步轮35，两个同步轮35之间共同套接有同步带36，当一个旋转轴32转动时，另一个旋转轴32通过同步轮35和同步带36实现了同步转动，通过两个横向滚筒3的共同转动实现焊接工件在水平方向上的位移。

在焊接时，位于待焊接工件拼接缝两侧的两组横向滚筒3还可分别带动两个待焊接工件做同步相向运动，使得两个待焊接工件紧密的贴合在一起，提高拼接缝的紧密程度。

当待焊接工件拼接缝的水平位置和竖直高度均调整完成后，将焊枪8放置在焊枪架6上，并向下按压焊枪8，使得上压板5沿竖直方向向下运动，直至焊丝与拼接缝接触，于此同时，下压板7同步向上运动相同的距离和待焊件接触，对拼接缝的底部提供支撑。

具体的，底板1的上端中部安装有两个导向杆4，上压板5和下压板7均与导向杆4穿插活动连接；两个导向杆4之间共同固定穿插连接有固定块41，本实施例中，固定块41与两个竖向导轨2均固定连接，通过两个竖向导轨2对固定块41提供支撑，提高了固定块41在导向杆4上的安装牢固性，固定块41位于焊丝与下压板7之间连线的中心，固定块41和上压板5之间固定连接有两个第二弹簧43，固定块41和下压板7之间固定连接有两个第一弹簧42，第二弹簧43和第一弹簧42均套接在导向杆4上；两个导向杆4的上端共同安装有固定板44，固定板44与两个竖向导轨2均固定连接，固定板44后端活动连接有定滑轮441，定滑轮441上套接有绳索442，绳索442的一端与上压板5固定连接，绳索442的另一端与下压板7固定连接。初始状态时，上压板5和下压板7分别在第二弹簧43和第一弹簧42的弹力作用下处于远离固定块41的位置，当焊枪8放置在焊枪架6上后，通过向下按压焊枪8使得上压板5向下运动，上压板5会拖拽绳索442的一端向下运动，绳索442的另一端会带动下压板7向上运动相同的距离，当焊丝对拼接缝施加向下的按压力时，下压板7对拼接缝施加向上的支撑力，用于抵消拼接缝受到的按压力。需要说明的是，初始状态时，上压板5到固定块41之间的距离减去焊丝的长度等于下压板7到固定块41之间的距离。

随着焊接时间的增长，焊丝的损耗逐渐增大，导致焊丝的长度减小，上压板5需要持续的下降，才能确保焊丝与拼接缝保持接触状态，为了避免下压板7继续向上运动而导致的拼接缝变形，本实施例中，上压板5一端安装有连接架443，连接架443与绳索442的一端固定连接，连接架443的两个侧面均开设有呈水平设置的横向槽4431，两个横向槽4431之间滑动连接有活动轮446，活动轮446与绳索442紧密接触；固定板44下端安装有导向板444，导向板444侧面开设有贯通的导向槽445，导向槽445由竖直段和倾斜段组成，竖直段与导向杆4呈平行设置，倾斜段的下端朝向靠近导向杆4的方向倾斜，活动轮446与导向槽445滑动连接；活动轮446活动安装在导向架4462内，导向架4462与导向槽445滑动连接，导向架4462的侧面安装有与横向槽4431滑动连接有横向杆4461。初始状态时，导向架4462位于竖向段内，此时活动轮446向往挤压绳索442，随着上压板5的下降，导向架4462在竖向段内向下运动，导向架4462在横向槽4431内不运动，当焊丝与拼接缝接触时，导向架4462运动至竖向段和倾斜段的连接处，随着焊丝的损耗，上压板5向下运动，导向架4462则进入倾斜段，同时导向架4462沿着横向槽4431朝向靠近上压板5的方向运动，带动活动轮446逐渐远离绳索442，使得绳索442产生松弛，便于上压板5继续向下运动，而下压板7在这个过程中保持对拼接缝的支撑。

焊接过程中，由于焊接热量的集中作用，拼接缝的上方往往会受到较高温度的影响，而拼接缝下方则相对较低，这种温度差可能导致热应力和热变形的发生，对焊接接头的质量和稳定性造成不利影响。本实施例中，下压板7上端安装有加热板71，通过加热板71的加热，可以在一定程度上减小拼接缝上下部分的温度差，这样可以减少热应力和热变形的风险，提高焊接接头的质量和稳定性；同时，加热也有助于提高焊接区域的温度均匀性，使焊接过程更加稳定和可控。需要说明的是，本发明中加热板71采用目前现有已知的设备，由于其不是本申请要求保护的技术方案所要考虑的重点，因此就不再对其进行赘述。

为了方便移动焊枪8沿着拼接缝进行运动，本实施例中，上压板5呈U形结构，上压板5上端安装有两个滑轨51，两个滑轨51之间共同滑动连接有滑块61，滑块61前端开设有U形开口62，焊枪架6安装在U形开口62内，并与U形开口62的内壁转动连接。焊枪架6可沿着滑轨51进行直线运动，且使得焊枪8保持稳定，利于拼接缝的焊接成型，同时，焊枪8可在一定角度内进行转动，便于调整焊丝的角度。

由于固定块41的位置是固定的，导致拼接缝的中心高度也是固定的，即本工装适用于两个独立待焊件的焊接，但由于部分大型机械设备在进行焊接时，可能其中一个待焊接工件与机械设备主体连接在一起，导致与设备主体连接的待焊件很难进行运动，即拼接缝的高度需要根据实际情况进行改变。具体的，底板1可沿竖直方向进行升降运动，用于调整焊枪8中焊丝与下压板7之间连线的中心的位置，用于适应不同高度的拼接缝，提高了本工装的适用范围。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”、“另一”、“又一”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本发明的实施方式的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

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“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。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，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.大型机械设备焊接用固定工装，包括有底板（1），其特征在于：底板（1）的上端安装有两个并排设置的竖向导轨（2），每个竖向导轨（2）的内腔均滑动连接有两组呈上下对称分布的横向滚筒（3），并且两组横向滚筒（3）在竖直方向上同步的相向运动对待焊接工件形成夹持固定，两个待焊件沿水平方向滑动至相接处后形成拼接缝，两个竖向导轨（2）之间对应拼接缝的位置处在竖直方向上对称的布置有上压板（5）和下压板（7），并且上压板（5）和下压板（7）两者同步的相向运动，其中，上压板（5）上端沿其长度方向滑动连接有可转动的焊枪架（6），上压板（5）带动焊枪架（6）向下运动，使焊枪架（6）内部的焊枪（8）上的焊丝与拼接缝的顶部接触，而下压板（7）向上运动支撑于拼接缝的底部；

底板（1）的上端中部安装有两个导向杆（4），上压板（5）和下压板（7）均与导向杆（4）穿插活动连接；

两个导向杆（4）之间共同固定穿插连接有固定块（41），固定块（41）和竖向导轨（2）固定连接，固定块（41）和上压板（5）之间固定连接有两个第二弹簧（43），固定块（41）和下压板（7）之间固定连接有两个第一弹簧（42），第二弹簧（43）和第一弹簧（42）均套接在导向杆（4）上；

两个导向杆（4）上端共同安装有固定板（44），固定板（44）后端活动连接有定滑轮（441），定滑轮（441）上套接有绳索（442），绳索（442）的一端与上压板（5）固定连接，绳索（442）的另一端与下压板（7）固定连接；

上压板（5）一端安装有连接架（443），连接架（443）与绳索（442）的一端固定连接，连接架（443）的两个侧面均开设有呈水平设置的横向槽（4431），两个横向槽（4431）之间滑动连接有活动轮（446），活动轮（446）与绳索（442）紧密接触；

固定板（44）下端安装有导向板（444），导向板（444）侧面开设有贯通的导向槽（445），导向槽（445）由竖直段和倾斜段组成，竖直段与导向杆（4）呈平行设置，倾斜段的下端朝向靠近导向杆（4）的方向倾斜，活动轮（446）与导向槽（445）滑动连接；

活动轮（446）活动安装在导向架（4462）内，导向架（4462）与导向槽（445）滑动连接，导向架（4462）的侧面安装有与横向槽（4431）滑动连接有横向杆（4461）。

2.根据权利要求1所述的大型机械设备焊接用固定工装，其特征在于：下压板（7）的上端安装有加热板（71）。

3.根据权利要求1所述的大型机械设备焊接用固定工装，其特征在于：上压板（5）呈U形结构，上压板（5）上端安装有两个滑轨（51），两个滑轨（51）之间共同滑动连接有滑块（61），滑块（61）前端开设有U形开口（62），焊枪架（6）安装在U形开口（62）内，并与U形开口（62）的内壁转动连接。

4.根据权利要求1所述的大型机械设备焊接用固定工装，其特征在于：竖向导轨（2）的内腔滑动连接有导向块（31），导向块（31）远离竖向导轨（2）的一端活动安装有两个旋转轴（32），旋转轴（32）与横向滚筒（3）固定穿插连接；

竖向导轨（2）的后端中心活动连接有齿轮（23），齿轮（23）啮合连接有两个呈竖直设置的齿条（24）；

竖向导轨（2）的内腔后壁开设有两个前后贯通的滑槽（22），两个滑槽（22）以齿轮（23）为中心呈中心对称分布；

两个齿条（24）靠近竖向导轨（2）的一端均安装有连接杆，连接杆贯穿滑槽（22）并与对应的导向块（31）固定连接；

底板（1）的上端安装有液压缸（25），液压缸（25）的活塞杆与位于下侧的导向块（31）固定连接。

5.根据权利要求4所述的大型机械设备焊接用固定工装，其特征在于：导向块（31）远离竖向导轨（2）的一端固定安装有安装板（33），安装板（33）远离导向块（31）的一端安装有固定架（34），固定架（34）上固定有电机（37），电机（37）的电机轴与同个导向块（31）相连的两个旋转轴（32）中的一个旋转轴（32）固定连接。

6.根据权利要求5所述的大型机械设备焊接用固定工装，其特征在于：与同个导向块（31）相连的两个旋转轴（32）的圆周面上均固定套接有同步轮（35），两个同步轮（35）之间共同套接有同步带（36）。