CN117066804A - 铆焊工装 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铆焊工装，用于矩形管类工件铆焊的装夹定位及翻转，包括：伸缩平台，用于作为结构支撑，包括固定平台和滑动连接于固定平台的移动平台，移动平台用于相对固定平台移动以匹配工件的长度；内支撑机构，分别设置于固定平台和移动平台，用于支撑于工件的内壁；定位机构，设置于移动平台，用于定位支撑于工件的外壁；回转机构，用于带动工件基于回转机构的轴线周向旋转和/或用于带动内支撑机构基于回转机构的轴线周向旋转。通过本铆焊工装在同一平台完成矩形管工件的铆装、焊接、翻转等多道工序，多工位的高度集成及大量动作可实现自动化，避免过多的场地占用和转序，并大幅减少人工及工作量，有效降低人工成本，提高效率。

Description

铆焊工装

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，特别地，涉及一种铆焊工装。

背景技术

在工程机械中，矩形管、矩形梁等应用十分广泛，对于矩形结构件，在其制作过程中要求较高，使矩管成品具有高平面度直线度的精度，高精准性的外形。

对于长矩型管件的制造，关键在于如何防止其在焊接过程中发生扭曲变形。为防止长矩型管件发生大变形而导致影响臂架质量，现有技术中通常采用刚性固定法，即在臂架内放入支撑工装，并采用分段退焊等方法进行矩管部件焊接。但在实际加工过程中，易出现内撑工装难移除，焊接难定位困难等问题。

另外，对于长度更长的矩形管件，往往需要设计辊道等辅助运输设备布置于铆装、焊接、校正等工件之间，以解决工件转运。生产现场需要较大空间，对于小批量生产，过大的空间占用，形成巨大的浪费。

发明内容

本发明提供了一种铆焊工装，以解决现有技术中因不同种类规格矩形管类工件长度不同对生产设备需求大、空间占用大技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种铆焊工装，用于矩形管类工件铆焊的装夹定位及翻转，包括：

伸缩平台，包括固定平台和滑动连接于所述固定平台的移动平台，所述伸缩平台用于作为结构支撑，所述移动平台用于相对所述固定平台移动以匹配工件的长度；

内支撑机构，分别设置于所述固定平台和所述移动平台，用于支撑于所述工件的内壁；

定位机构，设置于所述移动平台，用于定位支撑于所述工件的外壁；

回转机构，用于带动所述工件基于所述回转机构的轴线周向旋转和/或用于带动所述内支撑机构基于所述回转机构的轴线周向旋转。

作为上述技术方案的进一步改进，所述回转机构包括设置于所述固定平台的第一回转座以及设置于所述移动平台的第二回转座，所述第一回转座与所述第二回转座同轴且呈相对布设。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第一回转座和所述第二回转座上分别设置有用于控制旋转角度的回转分度机构，所述回转分度机构安装有液压卡盘，所述液压卡盘用于装夹所述内支撑机构和/或用于装夹所述工件。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第二回转座的回转分度机构设置有用于驱动所述液压卡盘沿所述铆焊工装的轴向移动的伸缩装置。

作为上述技术方案的进一步改进，所述回转机构还包括设置于所述移动平台的一个或多个回转架，所述回转架上设置有弧形轨道，所述弧形轨道用于安装回转盘，所述回转盘的外环面用于与所述弧形轨道配合以基于所述弧形轨道周向转动；所述回转盘的中部设置有第一夹紧机构，用于装夹所述工件。

作为上述技术方案的进一步改进，所述定位机构包括设置于所述移动平台上并沿所述铆焊工装的轴向排布的一个或多个定位平台，所述定位平台用于支撑于所述工件的底面，所述定位平台上设置有第二夹紧机构，所述第二夹紧机构用于对所述工件的两侧进行装夹。

作为上述技术方案的进一步改进，所述定位机构还包括设置于所述定位平台与所述移动平台之间的升降机构，用于调整所述定位平台的高度以匹配所述工件以及用于在所述回转机构带动所述工件翻转时调整所述定位平台的高度以避让所述工件。

作为上述技术方案的进一步改进，所述定位机构设置有与所述第二夹紧机构电连接的记录模块，用于记录所述第二夹紧机构装夹所述工件的定位点。

作为上述技术方案的进一步改进，所述内支撑机构包括芯轴、设置于所述芯轴的端部的连接法兰以及设置于所述芯轴的伸缩支撑轴。

作为上述技术方案的进一步改进，所述铆焊工装还包括安装于所述固定平台的一台或多台自动焊接装置。

本发明具有以下有益效果：本铆焊工装通过设置伸缩平台匹配不同规格矩形管工件的长度，通过定位结构支撑于工件的外壁，内支撑机构支撑于工件的内壁，实现对各板件的内撑外压，进而实现对工件的刚性固定及定位，以便进行铆装，由回转机构分别对内支撑机构以及工件的两端进行装夹，即可带动内支撑机构与工件同步回转，回转机构分别设置于固定平台和移动平台，进而伸缩平台不仅可实现对工件长度尺寸的无级匹配，还可通过移动平台与固定平台进行相对移动进而使两端的回转机构对工件进行拉伸从而对工件施加预应力，实现对工件的刚性固定和/或预应力拉伸焊接，有效实现对工件焊接变形尺寸控制效果的提升，另外，伸缩平台、回转机构可配合使内支撑机构由工件内取出，实现自动出模；本铆焊工装通过设置伸缩平台能够适应小批量多规格工件的生产，通过本铆焊工装可在同一平台完成矩形管工件的铆装、焊接、翻转等多道工序，多工位的高度集成及大量动作可实现自动化，避免过多的场地占用和转序，并大幅减少人工及工作量，有效降低人工成本，提高效率。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的结构示意图；

图2是本发明优选实施例的伸缩平台结构示意图；

图3是本发明优选实施例的固定平台结构示意图；

图4是本发明优选实施例的移动平台结构示意图；

图5是本发明优选实施例的定位机构结构示意图；

图6是本发明优选实施例的回转机构部分结构示意图；

图7是本发明优选实施例的回转机构部分结构示意图；

图8是本发明优选实施例的回转机构部分结构示意图；

图9是本发明优选实施例的工件装入前示意图；

图10是本发明优选实施例的工件装入示意图；

图11是本发明优选实施例的装配自动焊接装置后的结构示意图；

图12是本发明优选实施例的自动焊接装置结构示意图；

1、伸缩平台11、固定平台12、移动平台13、多辊滑道14、多级伸缩油缸2、内支撑机构21、芯轴22、伸缩支撑轴23、连接法兰24、移动滚轮3、定位机构31、定位平台32、第二夹紧机构33、升降机构331、升降油缸332、导向柱4、回转机构41、第一回转座42、回转驱动器43、回转分度机构44、液压卡盘45、第二回转座46、伸缩装置5、回转架51、弧形轨道52、回转盘521、主盘体522、副盘体523、回转折页53、压紧轮54、侧压装置55、上压紧装置56、托轮6、自动焊接装置61、机械臂62、焊枪63、焊机本体64、移动导轨65、移动工作台。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参照图1至图12，本发明的优选实施例提供了一种铆焊工装，用于矩形管类工件铆焊的装夹定位及翻转，包括：

伸缩平台1，包括固定平台11和滑动连接于固定平台11的移动平台12，伸缩平台1用于作为结构支撑，移动平台12用于相对固定平台11移动以匹配用于的长度；

内支撑机构2，分别设置于固定平台11和移动平台12，用于支撑于工件的内壁；

定位机构3，设置于移动平台12，用于定位支撑于工件的外壁；

回转机构4，用于带动工件基于回转机构4的轴线周向旋转和/或用于带动内支撑机构2基于回转机构4的轴线周向旋转。

应当理解的是，矩形管工件由四块板件铆装焊接制成，或由两U型管件拼接焊接而成；铆焊工装还包括安装于固定平台11的一台或多台自动焊接装置6，该自动焊接装置6选用地轨焊机，其包括设置于固定平台11上的焊机本体63、设置于焊机本体63的移动导轨64、与移动导轨64配合的移动工作台65、设置于移动工作台65上的焊接机械臂61以及设置于焊接机械臂61的焊枪62；焊机本体63的移动导轨64的方向与移动平台12的移动方向相同，通过对自动焊接装置6输入相应的参数即可自动匹配进行对称沓、分段退焊等多种焊接工艺；

需要说明的是，本实施例的内支撑机构2包括芯轴21、设置于芯轴21的端部的连接法兰23以及设置于芯轴21的伸缩支撑轴22，其中，各伸缩支撑轴22的端部匹配工件的尺寸分别设置支撑块，根据不同工件的规格匹配更换；通过芯轴21上的液压油缸伸缩控制各伸缩支撑轴22同步伸出抵接于工件内壁，基于各支撑块的设置匹配工件内宽，控制各伸缩支撑轴22缩回后，其周向尺寸小于工件内宽，即可抽出脱离工件或便于伸入工件内；在其他实施例中，也可通过使用与工件尺寸规格匹配的伸缩支撑轴22进行更换；

可以理解的是，本铆焊工装通过设置伸缩平台1匹配不同规格矩形管工件的长度，通过定位结构支撑于工件的外壁，内支撑机构2支撑于工件的内壁，实现对各板件的内撑外压，进而实现对工件的刚性固定及定位，以便进行铆装，由回转机构4分别对内支撑机构2以及工件的两端进行装夹，即可带动内支撑机构2与工件同步回转，回转机构4分别设置于固定平台11和移动平台12，进而伸缩平台1不仅可实现对工件长度尺寸的无级匹配，还可通过移动平台12与固定平台11进行相对移动进而使两端的回转机构4对工件进行拉伸从而对工件施加预应力，实现对工件的刚性固定和/或预应力拉伸焊接，有效实现对工件焊接变形尺寸控制效果的提升，另外，伸缩平台1、回转机构4可配合使内支撑机构2由工件内取出，实现自动出模；本铆焊工装通过设置伸缩平台1能够适应小批量多规格工件的生产，通过本铆焊工装可在同一平台完成矩形管工件的铆装、焊接、翻转等多道工序，多工位的高度集成及大量动作可实现自动化，避免过多的场地占用和转序，并大幅减少人工及工作量，有效降低人工成本，提高效率。

本实施例中，移动平台12和固定平台11之间设置多辊滑道13，并设置多级伸缩油缸14进行驱动控制；具体的，固定平台11开设移动腔，并于移动腔的内壁设置多辊滑道13与移动平台12配合，于移动腔内靠近回转座的一端设置多级伸缩油缸14；

本实施例中，回转机构4包括设置于固定平台11的第一回转座41以及设置于移动平台12的第二回转座45，第一回转座41与第二回转座45同轴且呈相对布设；其中，第一回转座41和第二回转座45上分别设置有用于控制旋转角度的回转分度机构43，回转分度机构43同轴安装有液压卡盘44，用于装夹内支撑机构2或用于装夹工件，第一回转座41设置有回转驱动器42，以驱动液压卡盘44基于回转分度机构43的轴线周向旋转，通过回转分度机构43能够精确控制液压卡盘44的旋转角度，进而控制其带动工件/内支撑机构2旋转的角度，本液压卡盘44上设置有至少四个周向均匀分布的伸缩油缸，以对矩形管的四个方位的板件的表面分别压紧或用于卡紧内支撑机构2，在其他实施例中，也可选用现有技术中其他相匹配的液压卡盘44；

进一步的，第二回转座45的回转分度机构43设置有用于驱动液压卡盘44沿铆焊工装的轴向移动的伸缩装置46，用于抽离第二回转座45上装夹的内支撑机构2使其脱离工件，具体的，在完成铆焊后，工件处于被定位机构3夹紧的状态，位于第一回转座41的内支撑机构2将其伸缩支撑轴22缩回，取消对工件内壁的支撑，移动平台12移动以带动第二回转座45远离第一回转座41，定位机构3同步移动，被第二回转座45上的内支撑机构2撑紧并由定位机构3压紧的工件被带动远离第一回转座41，进而使第一回转座41的内支撑机构2脱离工件，即可由第一回转座41上卸下内支撑机构2，再控制第二回转座45上的内支撑机构2的伸缩支撑轴22缩回，伸缩装置46缩回带动对应的液压卡盘44远离第一回转座41方向移动进而使其装夹的内支撑机构2脱离工件，脱离工件后即可卸下该内支撑机构2；

进一步的，安装于第一回转座41的内支撑机构2的长度与伸缩平台1的伸缩长度匹配，安装于第二回转座45的内支撑机构2的长度与伸缩装置46的伸缩长度匹配，以充分保证支撑长度；

本实施例中，回转机构4还包括设置于移动平台12的一个或多个回转架5，回转架5上设置有弧形轨道51，弧形轨道51用于安装回转盘52，回转盘52的外环面用于与弧形轨道51配合以基于弧形轨道51周向转动；回转盘52于弧形轨道51上均匀分布设置有压紧轮53，用于对回转盘52进行限位并引导其转动；回转盘52的中部设置有第一夹紧机构，用于装夹工件；具体的，移动平台12设置有一个或多个用于安装回转架5的安装位，其实际安装数量应根据工件的长度适应性设置，回转架5及回转盘52可设置多种规格，以匹配各尺寸规格范围区间的工件尺寸，使用时，安装相适配的回转盘52，调整使回转机构4的各回转座、定位机构3以及回转盘52处于同一中心线，使工件置于回转盘52中部并在工件铆装后由第一夹紧机构夹紧，通过回转盘52的设置增加对较大长度工件的中间段的回转支撑，以保证工件回转平稳，避免中间段的回转位移，保证焊接效果、焊接精度，基于回转盘52等结构的设置，相比现有技术中同时还能精简定位机构3中对工件上方的压紧机构，精简结构，且保证在工件回转时、定位机构3松开状态下，工件处于多点夹紧状态，有效控制应力释放产生的工件变形；

进一步的，回转盘52包括主盘体521和副盘体522，正位状态下副盘体522位于主盘体521上方，第一夹紧机构包括设置于主盘体521的侧压装置54、底部托轮56以及设置于副盘体522的上压紧装置55，副盘体522与主盘体521之间设置回转折页523以使副盘体522可基于回转折页523相对主盘体521转动，以打开副盘体522转动至一侧，以便装入或取出工件，两盘体之间还设置锁紧机构以限制两盘体相对转动；需要说明的是，侧压装置54和上压紧装置55选用柔性夹紧油缸，保持对工件施加预设压力，压力过大时则自动退让，使工件在异形、偏心时能顺利回转、不卡滞，柔性卡紧即能保证工件可以绕其中心轴回转，也可以消除工件焊接变形等非对称影响因素对回转的影响；底部托轮56配合上压紧装置55压紧工件的同时，便于非夹紧状态下工件在回转盘52上移动；

进一步的，至少一回转架5上设置有用于驱动回转盘52基于所述弧形轨道51周向转动的驱动电机，驱动电机与回转盘52之间设置传动组件，在一些实施例中，可在回转盘52的外环面开设齿状结构，传动组件包括离合器以及用于与齿状结构啮合的齿轮副；在工件受结构(如长度较短、端头异形等)或内支撑机构2动作要求等条件限制时，无法由端部夹紧控制回转，即无法通过第一回转座41和第二回转座45的液压卡盘44夹紧执行回转时，由该回转架5的驱动电机主动执行回转动作需求，使回转盘52经第一夹紧机构带动工件旋转。

本实施例中，内支撑机构2的一端端部设置有用于供液压卡盘44卡紧的连接法兰23；为了便于内支撑机构2装卸，芯轴21的一侧面设置移动滚轮24，并使该侧面朝下的状态下与液压卡盘44上固定，在伸缩支撑轴22缩回时，移动滚轮24抵接工件内壁，即可便于伸入工件或由工件内移出，移动顺畅；在其他实施例中，也可于内支撑机构2的四面分别设置移动滚轮24，避免与工件内壁产生摩擦；

本实施例中，定位机构3包括设置于移动平台12上并沿铆焊工装的轴向排布的一个或多个定位平台31，定位平台31用于支撑于工件的底面，定位平台31上设置有第二夹紧机构32，第二夹紧机构32可以是一组或多组对称分布的伸缩油缸，第二夹紧机构32用于对工件的两侧进行装夹；具体的，定位平台31支撑工件底部的板件，第二夹紧机构32与内支撑机构2配合压紧工件两侧的板件，即可对位于下方的三板件进行铆装，在盖上上方的板件进行铆装；

本实施例中，定位机构3还包括设置于定位平台31与移动平台12之间的升降机构33，用于调整定位平台31的高度以匹配工件以及用于在回转机构4带动工件翻转时调整定位平台31的高度以避让工件；即在铆装完成后，第二夹紧机构32缩回，定位平台31下降，工件回转变位，定位平台31上升再次夹紧工件，进行另一位置的焊接工序，进而使工件的各项工序高度集成，提高效率，简化工艺；其中，升降机构33包括设置于定位平台31的底面中部与移动平台12之间升降油缸331，以及周向均匀分布设置于定位平台31的底面四周与移动平台12之间的导向柱332，使其升降动作稳定。

应当理解的是，本铆焊工装具有控制模块，控制模块参考现有技术的主控板、集成电路等实现；进一步的，定位机构3设置有与第二夹紧机构32电连接的记录模块，用于记录第二夹紧机构32装夹工件的定位点，进而根据铆装、焊接前后装夹工件时升降机构33的高度以及第二夹紧机构32伸出的定位点测量工具的变形程度；另一方面，控制模块可控制各定位平台31可基于前述测量结果单独升降，使本铆焊工装可根据前述测量结果对工件进行上拱调节、变形校正。

实施例一

本实施例应用有上述优选实施例的铆焊工装，具体工作步骤为：

工装准备，主要包括参数设定，按工件实际尺寸向铆焊工装输入回转中心高、定位机构3的初始定位参数、内支撑芯轴21的内支撑宽度和高度以及内支撑机构2的长度选择等；

确定参数并按参数调整工装后，打开移动平台12上回转架5上的副盘体522，准备安装工件；

在定位机构3上依次摆放工件的各板件，并安装内支撑芯轴21，撑紧芯轴21并夹紧工件，依照工艺进行两端回转座及回转架5的夹紧；

由焊接机构对铆装后的工件进行焊接；

工件需进行变位时，松开定位机构3中第二夹紧机构32，下降定位平台31，回转机构4带动工件旋转变位，完成回转变位后，定位平台31上升，第二夹紧机构32再次夹紧工件；

根据生产需要，例如工件结构呈细长状，采用两端的回转座的液压卡盘44分别卡紧工件两端(即不装配内支撑芯轴21)，移动平台12第一回转座41方向移动，将工件拉紧，使工件在拉应力状态下进行预应力焊接；

工件完成焊接后，两端的内支撑机构2缩回取消对工件内壁的支撑，第二回转座45的伸缩装置46缩回，使其对应的内支撑机构2移出工件，移动平台12远离第一回转座41方向移动，带动工件远离第一回转座41，进而使第一回转座41上的内支撑机构2移出工件，卸下内支撑机构2；

打开回转架5上的副盘体522，第二夹紧机构32及第一夹紧机构均松开夹紧，取出工件。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种铆焊工装，用于矩形管类工件铆焊的装夹定位及翻转，其特征在于，包括：

伸缩平台(1)，包括固定平台(11)和滑动连接于所述固定平台(11)的移动平台(12)，所述伸缩平台(1)用于作为结构支撑，所述移动平台(12)用于相对所述固定平台(11)移动以匹配工件的长度；

内支撑机构(2)，分别设置于所述固定平台(11)和所述移动平台(12)，用于支撑于所述工件的内壁；

定位机构(3)，设置于所述移动平台(12)，用于定位支撑于所述工件的外壁；

回转机构(4)，用于带动所述工件基于所述回转机构(4)的轴线周向旋转和/或用于带动所述内支撑机构(2)基于所述回转机构(4)的轴线周向旋转。

2.根据权利要求1所述的铆焊工装，其特征在于，所述回转机构(4)包括设置于所述固定平台(11)的第一回转座(41)以及设置于所述移动平台(12)的第二回转座(45)，所述第一回转座(41)与所述第二回转座(45)同轴且呈相对布设。

3.根据权利要求2所述的铆焊工装，其特征在于，所述第一回转座(41)和所述第二回转座(45)上分别设置有用于控制旋转角度的回转分度机构(43)，所述回转分度机构(43)安装有液压卡盘(44)，所述液压卡盘(44)用于装夹所述内支撑机构(2)和/或用于装夹所述工件。

4.根据权利要求3所述的铆焊工装，其特征在于，所述第二回转座(45)的回转分度机构(43)设置有用于驱动所述液压卡盘(44)沿所述铆焊工装的轴向移动的伸缩装置(46)。

5.根据权利要求4所述的铆焊工装，其特征在于，所述回转机构(4)还包括设置于所述移动平台(12)的一个或多个回转架(5)，所述回转架(5)上设置有弧形轨道(51)，所述弧形轨道(51)用于安装回转盘(52)，所述回转盘(52)的外环面用于与所述弧形轨道(51)配合以基于所述弧形轨道(51)周向转动；所述回转盘(52)的中部设置有第一夹紧机构，用于装夹所述工件。

6.根据权利要求1所述的铆焊工装，其特征在于，所述定位机构(3)包括设置于所述移动平台(12)上并沿所述铆焊工装的轴向排布的一个或多个定位平台(31)，所述定位平台(31)用于支撑于所述工件的底面，所述定位平台(31)上设置有第二夹紧机构(32)，所述第二夹紧机构(32)用于对所述工件的两侧进行装夹。

7.根据权利要求6所述的铆焊工装，其特征在于，所述定位机构(3)还包括设置于所述定位平台(31)与所述移动平台(12)之间的升降机构(33)，用于调整所述定位平台(31)的高度以匹配所述工件以及用于在所述回转机构(4)带动所述工件翻转时调整所述定位平台(31)的高度以避让所述工件。

8.根据权利要求7所述的铆焊工装，其特征在于，所述定位机构(3)设置有与所述第二夹紧机构(32)电连接的记录模块，用于记录所述第二夹紧机构(32)装夹所述工件的定位点。

9.根据权利要求1-8任一项所述的铆焊工装，其特征在于，所述内支撑机构(2)包括芯轴(21)、设置于所述芯轴(21)的端部的连接法兰(23)以及设置于所述芯轴(21)的伸缩支撑轴(22)。

10.根据权利要求1-8任一项所述的铆焊工装，其特征在于，所述铆焊工装还包括安装于所述固定平台(11)的一台或多台自动焊接装置(6)。