TWI805259B

TWI805259B - 貨車管樑升降部件的焊接治具

Info

Publication number: TWI805259B
Application number: TW111108441A
Authority: TW
Inventors: 陳弘峻; 陳弘晏
Original assignee: 陳弘峻; 陳弘晏
Priority date: 2022-03-08
Filing date: 2022-03-08
Publication date: 2023-06-11
Also published as: TW202335776A

Abstract

本發明提供一種貨車管樑升降部件的焊接治具，包括治具本體、二管樑本體定位支架、驅動裝置翼片定位支架、以及複數個舉臂定位翼片定位支架。治具本體結合於機械手臂工作平台上。二管樑本體定位支架設置於治具本體上，用以供管樑本體設置。驅動裝置翼片定位支架設置於治具本體上，用以固定分別設置於兩側的二驅動裝置定位翼片，以令驅動裝置定位翼片的弧形憑靠面接觸於管樑本體的外環側表面上。複數個舉臂定位翼片定位支架設置於治具本體上，用以固定設置其上的舉臂定位翼片，以令舉臂定位翼片的弧形憑靠面接觸於管樑本體的外環側表面上。

Description

貨車管樑升降部件的焊接治具

本發明有關於一種焊接治具，尤指一種用於機械手臂自動焊接貨車管樑升降部件的焊接治具。

機械手臂（robotic arm）具有模仿人類手臂功能並可完成各種作業的自動控制設備，這種機器人系統有多關節連結並允許在平面或三度空間進行運動或使用線性位移移動。構造上由機械主體、控制器、伺服機構和感應器所組成，並由程式根據作業需求設定其一定的指定動作。機器人的運作由電動機驅動移動一隻手臂，張開或關閉一個夾子的動作，並精確的回饋至可程式邏輯的控制器。這種自動裝置機械以完成「腕部以及手部」的動作為主要訴求，可以由熟練的操作者將作業順序輸入後，就能依樣照作並且反覆完成無數次的正確規律運作。

多關節的機械手屬具有高自由度，適合應用在各種複雜的工作及需要避障之環境，可以應用於雷射焊接、電弧焊加工等加工程序，提升加工速度並提高生產力。在加工程序中，為了讓相同的加工程序可以反覆執行並減少機械手臂的運算負擔，會利用治具對待加工產品進行定位，以確保加工的精密度以及可靠度。

本發明的主要目的，在於提供一種貨車管樑升降部件的焊接治具，用以配合一機械手臂設置以經由該機械手臂對貨車管樑升降部件進行焊接，該貨車管樑升降部件包括管樑本體、該管樑本體上的二驅動裝置定位翼片、該管樑本體於該二驅動裝置定位翼片的相對兩側分別設置有用於固定尾板舉臂的二舉臂定位翼片，所述的焊接治具包括一治具本體、一或複數個管樑本體定位支架、一驅動裝置翼片定位支架、以及複數個舉臂定位翼片定位支架。該治具本體包括至少一結合於機械手臂工作平台上的定位面、以及一設置於該定位面相對面上用以固定該貨車管樑升降部件各零部件的施作面。該管樑本體定位支架設置於該治具本體的該施作面上，用以供該管樑本體設置，該管樑本體定位支架具有至少一配合該管樑本體形狀設置的定位槽，用以供該管樑本體設置後固定。該驅動裝置翼片定位支架設置於該治具本體的該施作面上，該驅動裝置翼片定位支架具有延伸至該管樑本體大致中間的位置上，並於該驅動裝置翼片定位支架的延伸位置上設置有第一定位單元，用以固定分別設置於兩側的二該驅動裝置定位翼片，以令該驅動裝置定位翼片的弧形憑靠面接觸於該管樑本體的外環側表面上。該舉臂定位翼片定位支架設置於該治具本體的該施作面上，其中至少二該舉臂定位翼片定位支架分別設置於該驅動裝置翼片定位支架兩側，該舉臂定位翼片定位支架於支架本體上設置有第二定位單元，用以固定設置其上的該舉臂定位翼片，以令該舉臂定位翼片的弧形憑靠面接觸於該管樑本體的外環側表面上。

是以，本發明的焊接治具可以用於焊接機械手臂上，通過機械手臂對貨車管樑升降部件自動進行焊接工序，降低焊接時所需的人力負擔。

有關本發明之詳細說明及技術內容，現就配合圖式說明如下。再者，本發明中之圖式，為說明方便，其比例未必按實際比例繪製，該等圖式及其比例非用以限制本發明之範圍。

請先參閱「圖1」及「圖2」，係為貨車管樑升降部件的外觀示意圖以及貨車管樑升降部件與貨車尾板升降部件的組裝示意圖。

本發明中所述的貨車管樑升降部件J1主要包括管樑本體J11、結合於管樑本體J11上大致中間位置上的二驅動裝置定位翼片J12、J13、二設置於該管樑本體J11對應於二驅動裝置定位翼片J12、J13相對兩側位置上的舉臂定位翼片J14、J15、舉臂定位翼片J16、J17、以及螺桿定位套件J18、J19。其中，為避免應力朝向單側方向集中，於較佳實施例中，舉臂定位翼片J14、J15以及舉臂定位翼片J16、J17係以鏡像方式對稱設置於驅動裝置定位翼片J12、J13的兩側，使舉臂定位翼片J15與驅動裝置定位翼片J12之間的距離以及舉臂定位翼片J16與驅動裝置定位翼片J13之間的距離相等，以保證力矩相同使受力平衡。定位套件J18、J19係用以固定於車身(圖未示)上，藉以與車身本體結合。

貨車尾板升降部件L1主要包括軸桿L11、結合於該軸桿L11兩端的第一舉臂L12及第二舉臂L13、以及設置於該第一舉臂L12及該第二舉臂L13之間的輔助桿L14。其中第一舉臂L12上的孔L121用以通過固定插銷S1結合於貨車管樑升降部件J1上舉臂定位翼片J14、J15的孔J141、J151；第二舉臂L13上的孔L131用以通過固定插銷S2結合於貨車管樑升降部件J1上舉臂定位翼片J16、J17的孔J161、J171。

其中，該輔助桿L14係與該軸桿L11平行，且兩端分別結合於該第一舉臂L12及該第二舉臂L13上，用以輔助該軸桿L11支撐該第一舉臂L12以及該第二舉臂L13，增加貨車尾板升降部件L1整體的結構強度。該軸桿L11一端的圓柱外圍及該第一舉臂L12之間設置有斜撐L15，該斜撐L15為直角三角形的結構，其直角的第一鄰邊結合於該軸桿L11的圓柱外圍上，另一鄰邊結合於該第一舉臂L12的一側表面上，藉此增加斜撐L15與該軸桿L11及該第一舉臂L12的接觸面積，以增加支撐力；同樣的，該軸桿L11另一端的圓柱外圍及該第二舉臂L13之間設置有斜撐L16，該斜撐L16為直角三角形的結構，其直角的第一鄰邊結合於該軸桿L11的圓柱外圍上，另一鄰邊結合於該第二舉臂L13的一側表面上，藉此增加斜撐L16與該軸桿L11及該第二舉臂L13的接觸面積，以增加支撐力。

所述的軸桿L11上設置有二定位片L111，該二定位片L111上設置有鎖孔L112用以供驅動裝置的其中一活動端固定，藉此當貨車尾板升降部件L1安裝於貨車尾板上時得以實現升降的功能；其中貨車管樑升降部件J1上的驅動裝置定位翼片J12、J13用以供該驅動裝置的其中一固定端固定，藉此支撐貨車尾板升降部件L1；在此必須特別說明的是，所述的「活動端」主要是相對於「固定端」而言，意即對於活動端而言，固定端也是相對於活動端移動的，因此驅動裝置的正向或反向設置都同樣可以達到伸縮的效果。所述的驅動裝置例如是油壓缸、液壓缸、汽缸等，於本發明中不予以限制。

有關於本發明的焊接治具，以下配合圖式舉一具體實施例進行說明，請一併參閱「圖3」、「圖4」及「圖5」，係為機械手臂的外觀示意圖、本發明中貨車管樑升降部件焊接治具的外觀示意圖(一)、以及外觀示意圖(二)。

本發明的焊接治具100主要是用以配合機械手臂R1設置以經由機械手臂R1對貨車管樑升降部件J1進行焊接。在此所述的機械手臂R1包括手臂本體R11、以及用以定位焊接治具100的旋轉焊接載台R12。所述的手臂本體R11的工作端上設置有焊接裝置R111，經由移動該焊接裝置R111對焊接治具100上的複數個零部件進行焊接工作；於一實施例中，所述的焊接裝置R111例如可以是但不限定於電弧焊機、電阻焊機、或其他任意的焊接設備，於本發明中不予以限制。於一實施例中，所述的旋轉焊接載台R12的載台表面的水平角度是可以調整的，藉以在焊接的過程中將焊接治具100翻轉至不同的角度；於一實施例中，所述的旋轉焊接載台R12的載台表面可以以表面的法線為軸心轉動；於一實施例中，旋轉焊接載台R12的轉動軸心應位於載台表面的中心。

本發明中的焊接治具100主要是用以固定複數個零部件，經由所述的機械手臂R1對零部件進行焊接後以獲得所述的貨車管樑升降部件J1。依據貨車管樑升降部件J1的組成，所述的零部件包括管樑本體J11、驅動裝置定位翼片J12、J13、舉臂定位翼片J14、J15、舉臂定位翼片J16、J17、以及螺桿定位套件J18、J19。

本發明的焊接治具100主要包括治具本體10、複數個設置於治具本體10上的管樑本體定位支架20、設置於治具本體10上的驅動裝置翼片定位支架30、設置於治具本體10上的複數個舉臂定位翼片定位支架40A、40B、以及設置於治具本體10上的桿套定位座50A、50B。其中，雖然於本發明實施例中，係揭示管樑本體定位支架20為二個，惟依據實務上需求或是為了更加穩固地固定管樑本體J11於焊接位置上，該管樑本體定位支架20亦可以設置為二個以上；此外，該管樑本體定位支架20於一實施例中，在將管樑本體定位支架20的縱身延長的情況下，使其由線接觸而更改為面接觸的情況下，管樑本體定位支架20亦可以僅為一個實施，於本發明中不予以限制。

所述的治具本體10包括至少一結合於機械手臂工作平台(例如旋轉焊接載台R12)上的定位面11、以及一設置於該定位面11相對面上用以固定貨車管樑升降部件各零部件的施作面12。於一實施例中，為了將治具本體10固定於機械手臂工作平台上，治具本體10上設置有複數個穿孔13，用以供定位件(圖未示)插入後固定於機械手臂工作平台上。於其他實施例中，該治具本體10亦可以通過其他方式固定於機械手臂工作平台上，例如鎖螺、榫卯、卡扣、夾持等或其他的定位方式，於本發明中不予以限制。

所述的管樑本體定位支架20設置於治具本體10的該施作面12上，用以供管樑本體J11設置，該管樑本體定位支架20具有至少一配合管樑本體J11形狀設置的定位槽21，用以供管樑本體J11設置後固定。於一實施例中，管樑本體定位支架20的定位槽21係為開口向上的U形槽，用以供該管樑本體J11設置；除上述實施例外，該定位槽21的形狀亦可以是任意可以有效將管樑本體J11定位而配合的形狀，例如定位槽21的形狀不一定呈弧形，而是由多個邊及稜角構成、亦或是齒狀結構，以限制管樑本體J11轉動，於本發明中不予以限制。於一實施例中，管樑本體定位支架20於定位槽21的二側分別設置有一導引桿22，導引桿22係由斜上側朝向定位槽21的開口方向傾斜，以便施作人員將管樑本體J11安裝於定位槽21上時，使導引桿22做為一個憑靠，降低對準的難度並同時提升穩固性。

所述的驅動裝置翼片定位支架30設置於治具本體10的施作面12上，驅動裝置翼片定位支架30延伸至管樑本體J11大致中間的位置上，並於其上設置有第一定位單元T1，用以固定分別設置於延伸位置兩側的二驅動裝置定位翼片J12、J13，以令驅動裝置定位翼片J12、J13的弧形憑靠面J122、J132接觸於管樑本體J11的外環側表面J111上。於一實施例中，驅動裝置翼片定位支架30包括一一端固定於治具本體10施作面12上的垂直延伸桿31、以及設置於垂直延伸桿31上的水平延伸桿32，水平延伸桿係朝管樑本體定位支架20方向延伸，大致對準至管樑本體J11正中間的位置上。於一實施例中，第一定位單元T1係包括設置於水平延伸桿32上的鎖定孔T11、以及對應該鎖定孔設置的定位螺桿T12；於其他實施例中，第一定位單元T1亦可以是其他任意的定位手段，例如夾板器、鎖螺件、磁吸單元、榫卯件、卡扣件等或其他類似的定位結構，於本發明中不予以限制。具體而言，驅動裝置翼片定位支架30的位置及尺寸配置為其延伸位置上的第一定位單元T1(例如鎖定孔T11)將定位翼片J12、J13鎖上後使其弧形憑靠面J122、J132恰巧可以吻合接觸於管樑本體J11的外環側表面J111上，並於該弧形憑靠面J122、J132與管樑本體J11的外環側表面J111的接觸位置上構成第一預定焊接區域AR1。

所述的舉臂定位翼片定位支架40A、40B設置於治具本體10的施作面12上，其中舉臂定位翼片定位支架40A、40B分別設置於驅動裝置翼片定位支架30兩側，該舉臂定位翼片定位支架40A、40B分別於支架本體41A、41B上設置有第二定位單元T2、T3、以及第二定位單元T4、T5，用以固定設置其上的舉臂定位翼片J14、J15、J16、J17，以令該舉臂定位翼片J14、J15、J16、J17的弧形憑靠面J142、J152、J162、J172接觸於該管樑本體J11的外環側表面J111上。

於一實施例中，舉臂定位翼片定位支架40A包括一設置於治具本體10施作面12上的基座411A、以及二設置於基座411A二側的定位桿件412A、413A，二定位桿件412A、413A之間具有一間隔D1，且二定位桿件412A、413A上分別設置有第二定位單元T2、T3；於一實施例中，定位桿件412A包括一端固定於基座411A上的垂直桿4121A、以及設置於該垂直桿4121A上的水平桿4122A；定位桿件413A包括一端固定於基座411A上的垂直桿4131A、以及設置於該垂直桿4131A上的水平桿4132A。於一實施例中，第二定位單元T2係為設置於水平桿4122A上的鎖定孔T21、以及對應鎖定孔T21設置的定位螺桿T22；第二定位單元T3係為設置於水平桿4132A上的鎖定孔T31、以及對應鎖定孔T31設置的定位螺桿T32。具體而言，舉臂定位翼片定位支架40A的位置及尺寸配置為其延伸位置上的第二定位單元T2、T3(例如鎖定孔T21、T31)將舉臂定位翼片J14、J15鎖上後使其弧形憑靠面J142、J152恰巧可以吻合接觸於管樑本體J11的外環側表面J111上，並於該弧形憑靠面J142、J152與管樑本體J11的外環側表面J111的接觸位置上構成第二預定焊接區域AR2、及第三預定焊接區域AR3。

於一實施例中，舉臂定位翼片定位支架40B包括一設置於治具本體10施作面12上的基座411B、以及二設置於基座411B二側的定位桿件412B、413B，二定位桿件412B、413B之間具有一間隔D2，且二定位桿件412B、413B上分別設置有第二定位單元T4、T5；於一實施例中，定位桿件412B包括一端固定於基座411B上的垂直桿4121B、以及設置於該垂直桿4121B上的水平桿4122B；定位桿件413B包括一端固定於基座411B上的垂直桿4131B、以及設置於該垂直桿4131B上的水平桿4132B。於一實施例中，第二定位單元T4係為設置於水平桿4122B上的鎖定孔T41、以及對應鎖定孔T41設置的定位螺桿T42；第二定位單元T5係為設置於水平桿4132B上的鎖定孔T51、以及對應鎖定孔T51設置的定位螺桿T52。具體而言，舉臂定位翼片定位支架40B的位置及尺寸配置為其延伸位置上的第二定位單元T4、T5(例如鎖定孔T41、T51)將舉臂定位翼片J16、J17鎖上後使其弧形憑靠面J162、J172恰巧可以吻合接觸於管樑本體J11的外環側表面J111上，並於該弧形憑靠面J162、J172與管樑本體J11的外環側表面J111的接觸位置上構成第四預定焊接區域AR4、及第五預定焊接區域AR5。

所述的桿套定位座50A、50B設置於治具本體10施作面12上對稱的兩側位置上。桿套定位座50A包括座本體51A、設置於座本體51A上的定位槽52A、以及設置於定位槽52A一端方向由二側壁面朝中間方向延伸的限位凸塊53A(如圖6-1所示)，通過二側的限位凸塊53A使該限位凸塊53A之間形成一細頸槽54A；桿套定位座50B包括座本體51B、設置於座本體51B上的定位槽52B、以及設置於定位槽52B一端方向由二側壁面朝中間方向延伸的限位凸塊53B(如圖6-1所示)，通過二側的限位凸塊53B使該限位凸塊53B之間形成一細頸槽54B。桿套定位座50A、50B的位置配置於管樑本體J11設置位置的下方，其高度配置為設置定位套件J18、J19於其上時，該定位套件J18、J19的上表面恰巧接觸於該管樑本體J11的下側表面以構成第六預定焊接區域AR6、及第七預定焊接區域AR7(如圖1及圖6-1所示)。

接續，請一併參閱「圖6-1」至「圖6-4」，為本發明中貨車管樑升降部件焊接治具的使用狀態示意圖(一)至(四)。

請先參閱「圖6-1」，首先，使用者先將焊接治具100安裝於旋轉焊接載台R12的平台表面上。接續，將螺桿定位套件J18安裝於桿套定位座50A上，並將螺桿定位套件J19安裝於桿套定位座50B上。其中，螺桿定位套件J18、J19主要係經由螺桿件J20鎖固於定位槽52A、52B上。具體而言，螺桿件J20先穿設於螺桿定位套件J18上，並使螺桿件J20帽部的邊緣與該螺桿定位套件J18的一端面之間保持一間隔；接續將該螺桿件J20與螺桿定位套件J18的組合設置在定位槽52A上，並使該間隔通過該細頸槽54A，擺設後，將該螺桿件J20繼續鎖緊螺桿定位套件J18，使螺桿件J20與該螺桿定位套件J18由兩側緊迫該限位凸塊53A，藉此將該螺桿定位套件J18固定於該桿套定位座50A上；螺桿定位套件J19安裝於桿套定位座50B的方式與螺桿定位套件J18安裝於桿套定位座50A的方式相同，在此不再予以贅述。

接續，請參閱「圖6-2」，施作者將管樑本體J11設置於管樑本體定位支架20上，此時該管樑本體J11底側與該螺桿定位套件J18的頂側接觸，以生成第六預定焊接區域AR6、及第七預定焊接區域AR7。

接續，請參閱「圖6-3」，施作者將二驅動裝置定位翼片J12、 J13分別設置於驅動裝置翼片定位支架30的兩側，通過定位螺桿T12將定位翼片J12、J13鎖定於水平延伸桿32上的鎖定孔T11，使定位翼片J12、J13的弧形憑靠面J122、J132恰巧可以吻合接觸於管樑本體J11的外環側表面J111上，以生成第一預定焊接區域AR1。

接續，請參閱「圖6-4」，施作者將二舉臂定位翼片J14、J15分別通過定位螺桿T22、T32鎖固於舉臂定位翼片定位支架40A的鎖定孔T21、T31上，使其弧形憑靠面J142、J152恰巧可以吻合接觸於管樑本體J11的外環側表面J111上以生成第二預定焊接區域AR2、及第三預定焊接區域AR3；另外，施作者將二舉臂定位翼片J16、J17分別通過定位螺桿T42、T52鎖固於舉臂定位翼片定位支架40A的鎖定孔T41、T51上，使其弧形憑靠面J142、J152恰巧可以吻合接觸於管樑本體J11的外環側表面J111上以生成第四預定焊接區域AR4、及第五預定焊接區域AR5。

於組裝完成後，即可以啟動機械手臂R1依據第一預定焊接區域A1至第七預定焊接區域A7的位置進行焊接工作，所述的焊接工作並不一定按照上面所述的數字順序進行焊接，此外，每一個零部件與管樑本體J11的焊接位置係由四個邊所構成，本發明的機械手臂R1可依據適當的排程分別選擇合適的邊先進行焊接，不一定要一次將四個邊連續焊接完成。

綜上所述，本發明的焊接治具可以用於焊接機械手臂上，通過機械手臂對貨車尾板升降部件自動進行焊接工序，降低焊接時所需的人力負擔。

以上已將本發明做一詳細說明，惟以上所述者，僅為本發明之一較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即凡依本發明請求項所作之均等變化與修飾，皆應仍屬本發明之專利涵蓋範圍內。

J1:貨車管樑升降部件

J11:管樑本體

J111:外環側表面

J12:驅動裝置定位翼片

J122:弧形憑靠面

J13:驅動裝置定位翼片

J132:弧形憑靠面

J14:舉臂定位翼片

J141:孔

J142:弧形憑靠面

J15:舉臂定位翼片

J151:孔

J152:弧形憑靠面

J16:舉臂定位翼片

J161:孔

J162:弧形憑靠面

J17:舉臂定位翼片

J171:孔

J172:弧形憑靠面

J18:螺桿定位套件

J19:螺桿定位套件

J20:螺桿件

L1:貨車尾板升降部件

L11:軸桿

L111:定位片

L112:鎖孔

L12:第一舉臂

L121:孔

L13:第二舉臂

L131:孔

L14:輔助桿

L15:斜撐

L16:斜撐

S1:固定插銷

S2:固定插銷

R1:機械手臂

R11:手臂本體

R111:焊接裝置

R12:旋轉焊接載台

100:焊接治具

10:治具本體

11:定位面

12:施作面

13:穿孔

20:管樑本體定位支架

21:定位槽

22:導引桿

30:驅動裝置翼片定位支架

31:垂直延伸桿

32:水平延伸桿

T1:第一定位單元

T11:鎖定孔

T12:定位螺桿

40A:舉臂定位翼片定位支架

41A:支架本體

411A:基座

412A:定位桿件

4121A:垂直桿

4122A:水平桿

413A:定位桿件

4131A:垂直桿

4132A:水平桿

40B:舉臂定位翼片定位支架

41B:支架本體

411B:基座

412B:定位桿件

4121B:垂直桿

4122B:水平桿

413B:定位桿件

4131B:垂直桿

4132B:水平桿

50A:桿套定位座

51A:座本體

52A:定位槽

53A:限位凸塊

54A:細頸槽

50B:桿套定位座

51B:座本體

52B:定位槽

53B:限位凸塊

54B:細頸槽

T2:第二定位單元

T21:鎖定孔

T22:定位螺桿

T3:第二定位單元

T31:鎖定孔

T32:定位螺桿

T4:第二定位單元

T41:鎖定孔

T42:定位螺桿

T5:第二定位單元

T51:鎖定孔

T52:定位螺桿

D1:間隔

D2:間隔

AR1:第一預定焊接區域

AR2:第二預定焊接區域

AR3:第三預定焊接區域

AR4:第四預定焊接區域

AR5:第五預定焊接區域

AR6:第六預定焊接區域

AR7:第七預定焊接區域

圖1，為貨車管樑升降部件的外觀示意圖。

圖2，為貨車管樑升降部件與貨車尾板升降部件的組裝示意圖。

圖3，為機械手臂的外觀示意圖。

圖4，為本發明中貨車管樑升降部件焊接治具的外觀示意圖(一)。

圖5，為本發明中貨車管樑升降部件焊接治具的外觀示意圖(二)。

圖6-1，為本發明中貨車管樑升降部件焊接治具的使用狀態示意圖(一)。

圖6-2，為本發明中貨車管樑升降部件焊接治具的使用狀態示意圖(二)。

圖6-3，為本發明中貨車管樑升降部件焊接治具的使用狀態示意圖(三)。

圖6-4，為本發明中貨車管樑升降部件焊接治具的使用狀態示意圖(四)。