用于焊接的保持装置的制作方法

本发明涉及一种用于焊接的保持装置。

背景技术：

本部分的内容仅提供了与本发明相关的背景信息，其可能并不构成现有技术。

在实际应用中，已知需要在某一工件例如管状件上焊接另一工件例如板状件。在对这些工件进行焊接时，例如，当采用GTAW(钨极氩弧焊)等焊接方法对它们进行焊接时，来自焊接工具的保护气体主要保护焊接部的正面侧，而对于焊接部的背面侧则难以起到有效的保护，特别是在工件是薄壁件的情况下，这可能使工件的在焊接部的背面侧的部分被氧化，进而无法保证焊接部的背面侧的焊接质量和美观。

技术实现要素：

根据本发明的一个方面，提供了一种用于向待被焊接的工件提供焊接用保护气体的保持装置。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于焊接的保持装置，所述保持装置包括：本体，所述本体包括构造成用于保持待被焊接的至少一个工件的保持孔口；其中，所述本体内设置有供焊接用保护气体流动的保护气体通道，所述保护气体通道在所述保持孔口附近朝向焊接操作一侧敞开。

优选地，所述保护气体通道部分或者全部地环绕所述保持孔口的外周延伸。

优选地，所述本体设置有与所述保护气体通道流体连通的进气通道。

优选地，所述进气通道设置有与外置保护气体源相连的进气接头。

优选地，所述保持孔口的横截面形状包括圆形、椭圆形、方形、T 形和L形中的至少一种形状。

优选地，所述保持装置还包括用于调节所述保持装置的高度的高度调节装置。

优选地，所述保持装置还包括覆盖所述保护气体通道的盖板，所述盖板具有均匀分布的排气孔，所述排气孔与所述保护气体通道流体连通。

优选地，所述保持装置还包括位于所述本体与所述盖板之间的密封构件，其中，所述密封构件具有用于供保护气体通过的切口。

优选地，所述盖板在所述排气孔周围形成有凹槽，使得在所述凹槽内形成保护气体富集区。

优选地，所述本体在所述保持孔口周围设置有凹台，所述盖板和所述密封构件座置在所述凹台内并与所述本体的表面齐平。

优选地，所述本体包括第一基体和第二基体，所述第一基体设置有所述保持孔口的第一部分，所述第二基体设置有所述保持孔口的第二部分，所述第一部分和所述第二部分配合以形成所述保持孔口。

优选地，所述保持孔口夹持有为管状件的所述至少一个工件，为板状件的至少另一工件形成有与所述管状件配合的孔口并搁置在所述本体的表面上。

优选地，所述保持装置设置有用于保持所述至少另一工件抵靠在所述本体的表面上的至少一个保持件。

优选地，所述第一基体设置有至少一个保护气体通道的第一通道部分，所述第二基体设置有所述至少一个保护气体通道的第二通道部分，所述第一通道部分和所述第二通道部分在所述第一基体和所述第二基体彼此接合的表面处流体连通。

优选地，所述至少一个保护气体通道的所述第一通道部分和所述第二通道部分分别围绕所述保持孔口的所述第一部分和所述第二部分的外周延伸90°。

优选地，所述第一基体和所述第二基体由夹紧机构夹持在一起。

优选地，所述第一基体和所述第二基体中之一设置有对准销，所述第一基体和所述第二基体中的另一者设置有供所述对准销插入的对准孔。

通过本文提供的说明，其他的应用领域将变得明显。应该理解，本部分中描述的特定示例和实施方式仅出于说明目的而不是试图限制本发明的范围。

附图说明

这里所描述的附图仅是出于说明目的而并非意图以任何方式限制本发明的范围，附图并非按比例绘制，可放大或缩小一些特征以显示特定部件的细节。在附图中：

图1是根据本发明的实施方式的用于焊接的保持装置的立体图；

图2a是根据本发明的实施方式的保持装置的侧视图；

图2b是沿图2a中的线B-B截取的剖视图；

图3a是根据本发明的实施方式的保持装置的俯视图；

图3b是沿图3a中的线C-C截取的剖视图；

图4是根据本发明的实施方式的保持装置的另一侧视图；

图5是根据本发明的实施方式的保持装置的分解示意图；

图6是根据本发明的实施方式的保持装置的第二基体的立体图；

图7是根据本发明的实施方式的保持装置的第二基体的俯视图；

图8是根据本发明的实施方式的保持装置的第二基体与盖板、密封构件以及保持件组装在一起的立体图，其中示出了保护气体的供给方向；

图9a示出了需焊接在一起的第一工件和第二工件，其中，第一工件与第二工件彼此分开，第一工件座置在基板上；

图9b示出了需焊接在一起的第一工件和第二工件，其中，第一工件穿过第二工件的孔口，并且示出了焊接部A；

图10是根据本发明的实施方式的保持装置在使用中与第一工件和第二工件组装在一起的立体图；

图11是根据本发明的实施方式的保持装置仅与第一工件组装在一起的立体图；以及

图12是根据本发明的实施方式的保持装置与第一工件和第二工件组装在一起的侧视图。

具体实施方式

下文的描述本质上仅是示例性的而并非意图限制本发明、应用及用途。应当理解，在所有这些附图中，相应的参考数字指示相似的或相应的零件及特征。出于清楚的目的，未对附图中的所有部件进行标记。

贯穿所有附图，需要指出的是，文中诸如前、后、左、右、上、下等方位术语的参考仅出于描述的目的，并不对本发明的实施方式在实际应用中的方向和取向构成限制。

下面将参照图1至图12来描述根据本发明的实施方式的用于焊接的保持装置的基本结构和操作方法。

首先参照图1，根据本发明的实施方式的保持装置1包括本体10以及多种配件，例如夹紧机构20、进气接头30、保持件40等。

本体10包括至少一个保持孔口140，所述保持孔口140贯穿保持装置1且构造成用于接纳待被焊接的至少一个工件。在本实施方式中，本体10包括两个具有大致圆形截面的保持孔口140。在其他实施方式中，可以设想，本体10可以包括任意数量的保持孔口140，保持孔口140的截面可以呈任何形状，例如圆形、三角形、方形、椭圆形、T形、L形等。还可以设想，保持孔口140在侧向并不完全封闭，而是可以在侧向敞开。换言之，本保持装置1可以完全围绕上述至少一个工件或部分地围绕该工件。需要强调的是，这里虽然称为“保持孔口”，但可以理解的是，其实质上为保持待被焊接工件的保持部，如上所述，保持部的形状有多种选择，优选地，保持部的形状与待被焊接工件的形状大致匹配。

参照图2a，图2a示出了保持装置1的侧视图，保持装置1优选地在其侧表面(如图2a所示的表面)上设置有进气接头30，进气接头30 的一端连接至进气通道164(见图2b)，而进气接头30的另一端连接至(例如外接的)保护气体源(未示出)。

参照图2b，进气通道164在保持装置1的侧面开口，且向内延伸直至保护气体通道162。在使用中，进气接头30将保护气体经由进气通道164引入保护气体通道162内，保护气体通道162朝向焊接操作一侧敞开，从而将来自保护气体源的保护气体引向焊接操作一侧，特别是引向搁置在保持装置1上的待被焊接的另一工件的焊接部的背面侧。在本实施方式中，示出了两个进气接头30分别连接至各自的进气通道164，继而连接至彼此互不连通的保护气体通道162。然而可以设想，在其他实施方式中，本体10内的多个保护气体通道162可以彼此直接流体连通或者共用一个进气通道164或进气接头30。可以设想，保护气体源可以是内置保护气体源或外置保护气体源。可以设想，多个保护气体通道可以用于不同类型的保护气体。可以设想，进气通道164可以设置在本保持装置的其他位置或者在其他表面开口。甚至进气通道164可以省略。

参照图2b，优选地，保护气体通道162尽可能地靠近保持孔口140定位并且绕保持孔口140延伸经过一定角度，该角度可以为0°至360°之间的任一角度，例如45°、90°、180°和360°。优选地，保护气体通道162呈环形或环形的一部分。

参照图3a，在保持装置1的上表面(即朝向焊接操作一侧的表面)上设置有排气孔132(将在下文进行详细描述)，所述排气孔132位于保护气体通道162的敞开一侧，从而将保护气体引导出保持装置1。图3b示出了沿图3a中的线C-C截取的剖面图。在图3b中可以看出，保持气体通道162朝向焊接操作一侧敞开，从而将保护气体直接引导至待被焊接工件的焊接部的背面侧。

图4示出了保持装置1的另一侧视图，在本体10的朝向焊接操作一侧的表面上设置有保持件40，在保持件40的朝向本体10的一侧设置有台阶部，由此在保持件40与本体10之间限定了夹持空间S，用以容纳搁置在保持装置1的表面上的需被焊接的至少另一工件，以将所述至少另一工件保持在保持件40与本体10之间。S空间的厚度与至少另一工件的厚度大致相对应。可以设想，S空间可以不与保持装置1邻接，而是与保持装置1相距一定距离，由此可以将所述至少另一工件保持在距保持装置1一定距离处。

图5示出了本保持装置1的分解示意图，如图5所示，本体10由两个基体即第一基体11和第二基体12构成。可以设想，在其他实施方式中，本体10由三个或更多个基体构成，本体10也可以是一个整体件，在其上或者其内布置上面所述的保持孔口140以及保护气体通道162等结构。

本保持装置1还可以包括夹紧机构20。在本实施方式中，保持装置1具有两个夹紧机构20，该两个夹紧机构20分别设置在本体10的两侧并且各自都例如通过紧固件联接至第一基体11和第二基体12。夹紧机构20能够在第一位置与第二位置之间运动，在第一位置，夹紧装置20允许第一基体11和第二基体12彼此分开；在第二位置，夹紧装置20将第一基体11和第二基体12压靠或夹紧在一起。夹紧机构20可以例如为快速夹紧肘夹或其他本领域已知的能够快速夹紧和释放的任一夹具。

第一基体11和第二基体12将保持孔口140分成了两个部分142、144(参照图1)，使得保持孔口140的第一部分142设置在第一基体11上，保持孔口140的第二部分144设置在第二基体12上。优选地，在本实施方式中，第一基体11和第二基体12将两个大致呈圆形截面的保持孔口140沿它们的轴线平分。当第一基体11和第二基体12配合在一起时，第一部分142和第二部分144形成保持孔口140，并且保持至少一个工件，优选地夹紧所述至少一个工件。例如为被保持的管状件提供定径作用。

优选地，在本实施方式中，第一基体11和第二基体12的结构大致相同并且相对于两者的接合面对称。

优选地，第一基体11和第二基体12将至少一个保护气体通道162分成两部分162A、162B，具体参照图2b，第一基体11设置有保护气体通道162的第一通道部分162A，第二基体12设置有该保护气体通道162的第二通道部分162B，第一通道部分162A和第二通道部分162B在第一基体11和第二基体12彼此接合的表面处相连或流体连通。

在本体10或基体11、12的朝向焊接操作一侧的表面上、在保持孔口140的径向外侧设置有凹台150。参照图6和图7，在本实施方式中，凹台150优选地朝向保持孔口140和焊接操作一侧敞开，保护气体通道 162朝向凹台150的底表面敞开。优选地，保护气体通道162在朝向保持孔口140一侧被由基体11、12形成的薄壁166封闭。优选地，保护气体通道162为与保持孔口140大致共轴的围绕保持孔口140外周的环形或者环形的一部分。

凹台150的高度很大程度地小于基体11、12的高度，例如前者为后者的四分之一甚至更小。优选地，在本实施方式中，凹台150呈与圆形保持孔口140共轴的四分之一环形的形式。在本实施方式中，在本体10上设置有四个凹台150，两个保持孔口140的第一部分142和第二部分144中的每一者的径向外侧都分别设置有一个凹台150。

优选地，参照图7，保护气体通道162的第一通道部分162A和第二通道部分162B在基体11、12彼此相面对的一侧具有开口，在基体11、12配合在一起时，所述开口相应地对准，以使得第一通道部分162A和第二通道部分162B通过所述开口彼此流体连通。如图2b所示，分别位于第一基体11和第二基体12上的第一通道部分162A和第二通道部分162B通过彼此相面对的开口流体连通，并且形成连续的保护气体通道162，该连续的保护气体通道162优选地呈半环形，即，在周向方向上延伸了180°。在其他实施方式中，该连续的保护气体通道可以在周向方向上延伸任何角度，例如90°、270°或360°。在其他实施方式中，保护气体通道的相应的通道部分可以彼此不直接连通，即保护气体通道的相应通道部分在相面对的接合面处不形成开口，每个保护气体通道的通道部分可以分别直接与进气通道164或进气接头30流体连通。

可选择地，在凹台150内可以设置有覆盖保护气体通道162的盖板130。在本实施方式中，参照图5，盖板130优选地呈四分之一环形的形式并且与凹台150的形状大致相同。在本实施方式中，优选地，在焊接操作一侧，盖板130在座置于凹台150上时，其外表面与本体10或基体11、12的外表面齐平，由此为待被焊接的另一工件放置于其上提供了一个平坦的表面。

在盖板130上形成有排气孔132，该排气孔132延伸贯穿盖板130，排气孔132的一端与保护气体通道162流体连通，其另一端朝向焊接操作一侧敞开，用于将保持装置1的保护气体通道162内的保护气体朝向焊接操作一侧引导。优选地，排气孔132设置成尽可能地靠近保持孔口140。优选地，盖板130包括多个排气孔132，所述多个排气孔132绕保 持孔口140等间隔或均匀地布置，以使保护气体以均匀分布的方式流出保持装置1，进而均匀地被输送到待焊接工件的焊接部的背面侧。

在本实施方式中，优选地，在凹台150内、在本体10与盖板130之间设置有密封构件170，例如橡胶密封垫，该密封构件170上具有用于供保护气体通过的切口172。该密封构件170防止保护气体在侧向方向(即横向方向)上在本体10与盖板130之间泄漏出保持装置1，而允许保护气体集中朝向焊接操作一侧的焊接部输送。优选地，切口172在密封构件170上形成在保持孔口140附近(即密封构件170的径向内侧)，且在保护气体通道162敞开的方向上与保护气体通道162大致对准，从而允许保护气体通过切口172流动到盖板130的排气孔132中。

在本实施方式中，例如，在基体11和基体12、密封构件170和盖板130上分别设置有固定孔，以借助于紧固件80将盖板130和密封构件170固定在基体11、12上，如图5所示。

优选地，在基体11、12上设置有对准机构。如图5所示，在基体11、12的彼此相面对的表面上各自设置有对准销15和对准孔16，在将基体11、12配合到一起时，对准销15插入对准孔16中，从而使基体11、12彼此对准，继而使得保持孔口140的第一部分142与第二部分144彼此对准。

图8示出了第二基体12与盖板130、密封构件170以及保持件40组装在一起的立体图，其中，示出了在工作时保护气体的供给方向。来自保护气体源的保护气体经由进气接头30、进气通道164和保护气体通道162流动至排气孔132，进而沿如图8中的箭头所示的方向(朝向焊接操作一侧)离开排气孔132。图8中还示出了位于排气孔132周围的凹槽134，其将在下文中详细描述。

图9a和图9b示出了基板60、第一工件(其包含在上述至少一个工件中)61以及第二工件(其包含在上述至少另一工件中)62，其中，第一工件61与基板60相连。需要指出的是，基板60应理解为连接有第一工件61的任何部件，并不限于图中所示出的形状和结构。如图9a所示，在基板60上延伸有四个大致相同的第一工件61，在本实施方式中，第一工件61为管状件。出于结构稳定等因素的考虑，在实际应用中，需要在两个或更多个第一工件61上焊接第二工件62，在本实施方式中， 第二工件62包括板状件。第二工件62上形成有用于容纳第一工件61的相应的孔口64。如图9b所示，将第二工件62配合在至少一个第一工件61上使得第一工件61穿过第二工件62上的孔口64。在本实施方式中，在第一工件61与第二工件62相接触或靠近的位置处、在设置有同一第二工件62的两个第一工件61的相面对(即相邻近)的一侧进行焊接，在图9b中示意性地示出了焊接部A的位置。在其他实施方式中，焊接部A可以根据需要任意选取，例如，焊接部可以形成在第一工件61的沿周向方向的任一位置或多个位置，或者呈现其他形式，例如形成为连续的焊缝。在本实施方式中，如图9b所示，采取点焊的方式从图中的上方在A点处进行焊接，即从焊接部A的正面侧进行焊接。在焊接过程中，需要从图9b中的下方即焊接部A的背面侧提供保护气体，以防止焊接部A的所述背面侧氧化。

下面将参照图10描述本保持装置1的操作方法。

在使用中，如图10所示，首先，将第二工件62置于合适的焊接位置或高度，然后将第一基体11和第二基体12分别从两侧朝向第二工件62和第一工件61移动，优选地通过对准机构进行对准，最终合并以及配合在一起，可选地通过夹紧机构20使得第二工件62被保持在保持件40与基体11、12之间，同时第一工件61被保持在保持孔口140内。优选地，基体11的第一部分142和基体12的第二部分144可以保持甚至夹紧第一工件61。优选地，在本实施方式中，保持装置1的夹紧装置20在基体11、12配合在一起之后将基体11、12夹紧在一起，使得保持装置1不能相对于第一工件61移动，以适应第二工件62的不同焊接位置或高度，其中，所述保持孔口140还具有定径作用。可以设想，本保持装置在组装后也可以相对于工件移动。此时，排气孔132处于焊接部A的背面侧附近，从而在使用时向焊接部A的背面侧提供保护气体。需要指出的是，排气孔132可以依赖于焊接部A的位置而任意布置。

图11示出了保持装置1的立体图，其中保持装置1与第一工件61组装在一起，而第二工件62被隐藏。在图11中可以看出，在排气孔132周围设置有凹槽134。由于凹槽134的存在，从排气孔132喷出的保护气体不会直接遇到第二工件62而迅速扩散，而是会在凹槽134内进行富集，使得在焊接部A的背面侧周围形成均匀的保护气体层，进而起到更好的保护效果。

在其他实施方式中，可以不形成有上述凹槽134。可选地，可以借助于保持件40等装置使保持装置1的本体10不与第二工件62接触，而是在本体10与第二工件62之间形成缝隙，所述缝隙也可以形成保护气体富集区，从而改善焊接质量和美观。

图12示出了保持装置1与第二工件62和第一工件61组装在一起的正视图，其中，保持装置1还包括高度调节装置70，例如高度销。如图12所示，在本实施方式中，高度调节装置70从基体11、12的背向焊接操作一侧的表面突出以将基体11、12支撑在基板60上，并且高度调节装置70的高度可调节，以适应第二工件62相对于基板60的不同的焊接高度或位置。

优选地，在一些实施方式中，在保持装置1的两个基体11和12被夹紧装置20夹紧后，保持装置1将自身与第一工件61牢固地固定在一起，使得保持装置1不与基板60或任何支撑结构接触，以适应第二工件62的不同的焊接高度或位置。

以上描述的用于焊接的保持装置仅仅是本发明的一种实施方式，其一方面，能够为焊接部特别是焊接部的背面侧提供保护气体，以防止焊接部特别是焊接部的背面侧发生氧化，进而保证了焊接质量和美观；另一方面，该保持装置具有操作简单且能够快速安装的优点。

通过采用两件式基体，能够更容易地将需要焊接在一起的两个或更多个工件保持或夹持在一起。

通常，焊接时可以同时供给保护气体，对于薄壁件而言，往往在背面也容易发生氧化，所以给背面提供保护气体显得尤为重要，本发明的保持装置为薄壁管状件与薄板的焊接提供了良好的背面保护措施。

尽管在此已详细描述了本发明的各种实施方式，但是应该理解，本发明并不局限于这里详细描述和示出的具体实施方式，在不偏离本发明的实质精神和范围的情况下可由本领域的技术人员实现其它的变型和改型。所有这些变型和改型均落入本发明的范围内。

附图标记列表

1 保持装置

10 本体

11 第一基体

12 第二基体

15 对准销

16 对准孔

20 夹紧机构

30 进气接头

40 保持件

60 基板

61 第一工件

62 第二工件

64 孔口

70 高度调节装置

80 紧固件

130 盖板

132 排气孔

134 凹槽

140 保持孔口

142 第一部分

144 第二部分

150 凹台

162 保护气体通道

162A 第一通道部分

162B 第二通道部分

164 进气通道

166 薄壁

170 密封构件

172 切口