一种新型自动焊接翻转夹具的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种结构简单、通用性强、安全性能高和能有效提高焊接质量的新型自动焊接翻转夹具，该夹具包括用于工件的定位和提供焊接平台的工作台；设置在工作台两侧的用于支撑工作台的支座；设置在支座内的驱动机构，所述驱动机构通过连接机构实现驱动工作台翻转；所述工作台为组装式工作台，以实现根据工件的形状或布设进行组装和定位。本发明的夹具灵活性强、适用范围广、功能性强和工作台组装方便，使生产成本得到降低，并且确保工件的加工精确度以及加工质量，提高焊接的生产效率，特别适合五金家私等中小企业实现焊接机器人自动化生产应用。
【专利说明】一种新型自动焊接翻转夹具
【技术领域】
[0001]本发明涉及焊接加工机械【技术领域】，更具体地说，涉及一种自动焊接翻转夹具。
【背景技术】
[0002]随着加工技术的发展，实现焊接产品制造的自动化和智能化已成为必然趋势。而现有的机械设备生产过程中，很多结构工件的焊接加工等工作都利用机器人或机械臂来完成。机器人焊接技术中，利用机械手实现对固定在焊接翻转夹具上的工件进行自动化焊接，使得操作简单方便，并提高工作效率。
[0003]但是现有的焊接翻转夹具虽然可到达夹持工件通过机器人的配合作业进行焊接翻转的效果，但是仍存在下述缺点:
[0004]1、不具有通用性。现有焊接翻转夹具的工作平台的规格和尺寸都是固定的焊接结构，不能根据工件的加工量或实际需求进行相应的改变，并且工件只能固定在工作平台设定的加工位置，而不能任意摆放。
[0005]2、安全性能低。现有的焊接翻转夹具普遍采用气动系统，因此，用于将气动系统各组成部分连接为一体的气管的布置在焊接过程中起到重要作用。传统焊接翻转夹具的气管均配置在夹具工作平台的上面或者侧面并且气管完全暴露在夹具外面，外露的气管容易会被焊接的飞溅熔化，甚至会穿孔损坏，导致使用维护成本高居不下和存在安全隐患；假如使用铜管又容易造成工作中的碰撞变形。同时，对于复杂的气动系统来说，由于气管分组数量较多，气管外露在夹具的上面或侧面难以满足整齐美观及规范化的要求。
[0006]3、功能单一。现有的焊接翻转夹具大部分只是起到将焊接工件定位并绕中心轴翻转进行焊接的功能，有些加工工序还是要通过人工操作，导致在大规模生产中造成生产效率低下。
[0007]4、夹具翻转的平稳度低。由于大部分加工的工件都是不规则形状或非对称的，而且加上工件在夹具上分布不均匀和工件定位精度低等因素影响，因此，现有夹具只是通过配重来校准夹具的翻转中心和其重心以达到重合一致，导致夹具复杂、生产成本高，并且夹具在自动翻转时的平衡稳定度较低。
[0008]上述焊接翻转夹具的局限性直接阻碍了五金家私等小件机器人焊接自动化生产的推广，因此，现需提供一种结构简单、通用性强、适用范围广、安全性能高的新型自动焊接翻转夹具，以提高焊接的生产效率。
【发明内容】
[0009]本发明的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种结构简单、通用性强、安全性能高和可提高焊接质量的新型自动焊接翻转夹具；该夹具灵活性强和适用范围广，可根据工件的加工量、规格和布设等实际需求相应地改变工作台的尺寸和规格，从而达到与机器人配合作业实现大规模生产，有利于在机械加工中普及及推广。
[0010]为了达到上述目的，本发明通过下述技术方案予以实现:一种新型自动焊接翻转夹具，其特征在于:包括:用于工件的定位和提供焊接平台的工作台；设置在工作台两侧的用于支撑工作台的支座；设置在支座内的驱动机构，所述驱动机构通过连接机构实现驱动工作台翻转；所述工作台为组装式工作台，以实现根据工件的形状或布设进行组装和定位。
[0011]在上述方案中，工作台设计为组装式结构则可根据工件的加工量或实际需求相应地改变工作台的尺寸和规格，有利于按照不同规格工件的按需布设，从而加强该自动焊接翻转夹具的灵活性和广范的适用性。两个支座是分开设置的，中间没有固定连接，可按需移动，适应长短不同的工件，运输时也更为方便。
[0012]更具体地说，所述工作台为组装式工作台是指，工作台包括由若干支架组装构成的基架。本发明的支架为型材支架，可采用标准件型材，也可根据加工需求选择不同的规格，进而相适应组装成不同尺寸的基架。
[0013]为了更好地实现本发明，所述工作台还包括用于支架之间相互连接的连接块；所述支架的外表面均开设有用于相互组装的连接槽；所述工作台通过支架外表面的连接槽和连接块相互组装连接成“ 口”形、在“口”形中还设置有与工件形状或布设匹配的“一”形和/或“ I ”形支架以形成基架。各支架之间可通过螺丝等紧固件与连接块和连接槽的固定实现相互组装连接。其中，“一”形支架和“ I ”形支架在“口”形框架中根据工件的形状和需要的支撑位置在工作台上的布设安装，其安装方法也是通过螺丝等紧固件与连接块和连接槽的固定实现。这种组装式的工作台结构简单、安装拆卸方便快捷和运输方便，可根据需求任意改变形状和规格，从而具有广泛的适用性和强大的通用性、灵活性等特点。由于各支架之间是垂直连接的，所以本发明采用直角连接块实现支架之间的垂直连接。
[0014]本发明还包括用于将焊接好的工件顶出的顶件装置；所述顶件装置设置在工作台上，包括用于安装在工作台上的底座一和设置在底座一上的顶脱气缸。该顶件装置采用气动方式将焊接翻转夹具内焊接好的工件顶出，取件方便，有效解决了焊接工件(筒体类)取件困难问题，可大大缩短取件时间，从而提高焊接工作的效率。
[0015]所述顶件装置设置在工作台上是指，底座一通过紧固件和连接槽与支架连接实现顶件装置与工作台连接。本发明的连接槽便于顶件装置实施其在支架上的调整定位，连接槽相当于安装槽，所以在任何需要安装顶件装置的位置都可以通过螺丝等紧固件方便安装，具有极大的灵活性和通用性。
[0016]本发明还包括用于将工件定位在工作台上的定位装置；所述定位装置设置在工作台上，包括用于安装在工作台上的底座二、设置在底座二上的定位部和压紧部；所述压紧部与定位部相对，实现压紧部对紧靠于所述定位部的工件弹性定位。定位装置通过定位部和与定位部相对的压紧部则可对工件有效定位在夹具工作台上，实现有效、快速的定位。由于本发明的压紧部与工件保持弹性贴合，因此压紧部的压紧力可根据工件的材质、形状和弯度等参数需求进行相应调节，并且压紧部对于工件产生高温发胀的现象也可自动相应调节压紧力，从而既可达到工件有效定位的效果，也可解决工件加工过程中发生形变的问题并提高定位装置的通用性，确保工件的加工精确度以及加工质量。
[0017]所述定位装置设置在工作台上是指，底座二通过紧固件和连接槽与支架连接实现定位装置与工作台连接。本发明的连接槽便于定位装置实施其在支架上的调整定位，连接槽相当于安装槽，所以在任何需要安装定位装置的位置都可以通过螺丝等紧固件方便安装，具有极大的灵活性和通用性。[0018]本发明还包括用于防止工件脱落的压紧装置；所述压紧装置为设置有底座三的转角气缸，并通过紧固件和连接槽与支架连接实现其与工作台连接。该压紧装置采用气动方式实现90度转角，在焊接过程中对由于变形力量或翻转发生脱位的工件进行压紧，保证工件能卡紧在工作台上进行有效加工，从而有效提高工件的加工精度和加工质量。本发明的压紧装置可为设置有转角气缸的压紧装置，也可采用现有手动的压紧装置。本发明的连接槽便于压紧装置实施其在支架上的调整定位，连接槽相当于安装槽，所以在任何需要安装压紧装置的位置都可以通过螺丝等紧固件方便安装，具有极大的灵活性和通用性。
[0019]所述支架内设置有用于作为气动管道的通孔。在操作时，根据加工需求和工件位置在支架侧壁上开孔，用于安装进出气快速接头，则气动管道可通过通孔和与进出气快速接头连接的引气管连接形成，用于顶件装置和压紧装置的气动控制；同时对未使用的通孔和进出气快速接头进行封堵设计，这样可有效解决焊接时飞溅熔化外露的气管(铜管也容易碰伤变形)、甚至会穿孔损坏的问题，从而降低使用维护成本、消除安全隐患并且满足整齐美观及规范化的要求。
[0020]所述连接机构包括主轴以及与主轴和工作台连接的重心调节机构；所述驱动机构通过连接机构实现驱动工作台翻转是指，所述驱动机构通过带动主轴旋转，实现与重心调节机构连接的工作台翻转。本发明的驱动机构驱动与联轴器连接的齿条运动，并通过齿条与主轴上的齿轮之间相互啮合的方式带动主轴旋转，从而实现与重心调节机构连接的工作台翻转。该重心调节机构包括与主轴一端连接的调节支架和与主轴另一端连接并设置有外球面轴承的轴承组件，调节支架还与工作台连接，以实现工作台与主轴的相对移动。本发明的调节重心机构可通过调节支架对夹具重心的调节和轴承组件对夹具重心的进一步调节两步来提高重心的调节精度，以达到夹具的翻转中心和夹具重心重合一致，实现焊接翻转夹具无偏心力矩的平稳翻转。
[0021]与现有技术相比，本发明具有如下优点与有益效果:
[0022]1、本发明的新型自动焊接翻转夹具结构简单、通用性强、安全性能高，并能有效提高焊接质量。
[0023]2、本发明的新型自动焊接翻转夹具灵活性强和适用范围广，可根据工件的加工量或实际需求相应地改变工作台的尺寸和规格，使得工件可按需布设，从而达到与机器人配合作业实现大规模生产，有利于在机械加工中普及及推广。
[0024]3、本发明的工作台组装方便，不需要焊接喷漆，可实现快速环保生产，大大缩短了制造准备周期，使生产成本得到降低，特别适合五金家私等中小企业实现焊接机器人自动化生产应用。
[0025]4、本发明的新型自动焊接翻转夹具具有顶出焊接好的工件、对工件弹性定位、对工件压紧加工、工作台支架作为气动管道和平稳翻转等功能，从而确保工件的加工精确度以及加工质量，提高焊接的生产效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1是本发明新型自动焊接翻转夹具的结构示意图；
[0027]图2是图1中A部分放大图；
[0028]图3是本发明支架的侧面结构示意图；[0029]图4是本发明定位装置一的结构示意图；
[0030]图5是本发明定位装置二的结构示意图；
[0031]其中，I为工作台、2为支座、3为支架、4为连接块、5为连接槽、6为工件、7为螺丝、8为通孔、9为顶件装置、10为定位装置一、11为底座二、12为定位部一、13为压紧装置、14为弹性件一、15为固定件、16为弹簧、17为钢珠、18为主轴、19为外球面轴承、20为调节支架、21为法兰、22为轴承座、23为定位装置二、24为长槽孔、25为弹性件二、26为定位部二。
【具体实施方式】
[0032]下面结合附图与【具体实施方式】对本发明作进一步详细的描述。
[0033]实施例
[0034]如图1所示，本发明的新型自动焊接翻转夹具包括用于工件的定位和提供焊接平台的工作台I ;设置在工作台I两侧的用于支撑工作台I的支座2 ;设置在支座2内的驱动机构，该驱动机构通过连接机构实现驱动工作台I翻转；其中，工作台I为组装式工作台，以实现根据工件6的形状或布设进行组装和定位。
[0035]本发明的夹具工作台I包括由若干支架3组装构成的基架，该工作台I还包括用于支架3之间相互连接的连接块4 ;而支架3的外表面均设置有用于与支架3之间相互组装的连接槽5，工作台通过支架3外表面的连接槽5和连接块4相互组装连接成“ 口”形、在“口”形中还设置有与工件6形状或布设匹配的“一”形支架3以形成基架。根据实际加工需求，在“口 ”形中还可以设置有与工件形状或布设匹配的“ I ”形支架，或者在“口”形中还可以设置有与工件形状或布设匹配的“一”形支架和“ I ”形支架。在焊接过程中，由于各支架3之间是垂直连接的，因此，本实施例采用直角连接块4实现支架3之间的垂直连接。而各支架3之间可通过螺丝7等紧固件与连接块4和连接槽5的固定实现相互组装连接，其中，“一”形支架和“ I ”形支架在“口”形框架中根据工件6的形状和需要的支撑位置在工作台上的布设安装，其安装方法也是通过螺丝7等紧固件与连接块4和连接槽5的固定实现。工作台I设计为组装式结构则可根据工件6的加工量或实际需求相应地改变工作台I的尺寸和规格，有利于不同规格工件6的按需布设，从而加强该自动焊接翻转夹具的灵活性和广范的适用性。
[0036]如图1和图3所示，本发明夹具的支架3内设置有用于作为气动管道的通孔8。在操作时，根据加工需求和工件6的位置在支架3侧壁上开孔，用于安装进出气快速接头，则气动管道可通过通孔8和与进出气快速接头连接的引气管连接形成，用于顶件装置和压紧装置的气动控制，同时对未使用的通孔8和进出气快速接头进行封堵设计，这样可有效解决焊接时飞溅熔化外露的气管(铜管也容易碰伤变形)、甚至会穿孔损坏的问题，从而降低使用维护成本、消除安全隐患并且满足整齐美观及规范化的要求。
[0037]如图1所示，本发明还包括用于将焊接好的工件6顶出的顶件装置9，该顶件装置9包括用于安装在工作台上的底座一和设置在底座一上的顶脱气缸，其中，底座一通过紧固件和连接槽5与支架3连接实现顶件装置与工作台I连接。本发明的连接槽5便于顶件装置9实施其在支架3上的调整定位，连接槽5相当于安装槽，所以在任何需要安装顶件装置9的位置都可以通过螺丝等紧固件方便安装，具有极大的灵活性和通用性。
[0038]该顶件装置9采用气动方式将焊接翻转夹具内焊接好的工件6顶出，取件方便，有效解决了焊接工件(筒体类)取件困难问题，可大大缩短取件时间，从而提高焊接工作的效率。
[0039]为了提高焊接的定位质量，本发明还包括用于将工件6定位在工作台I上的定位装置，该定位装置包括用于安装在工作台I上的底座二、设置在底座二上的定位部和压紧部，压紧部与定位部相对，实现压紧部对紧靠于定位部的工件6弹性定位。底座二通过紧固件和连接槽5与支架3连接实现定位装置与工作台I连接。本发明的连接槽5便于定位装置实施其在支架3上的调整定位，连接槽5相当于安装槽，所以在任何需要安装定位装置的位置都可以通过螺丝等紧固件方便安装，具有极大的灵活性和通用性。该定位装置分为定位装置一 10和定位装置二 23两种类型。
[0040]如图1和图4所示，定位装置一 10的压紧部包括用于使压紧部与工件6紧靠的弹性件一 14和设置在底座二 11上的固定件15，其中，固定件15设置有螺孔，弹性件一 14与固定件15螺接。在工件6进行定位加工时，弹性件一 14安装在固定件15上实现压紧部对紧靠于定位部一 12的工件6弹性定位。本发明的弹性件一 14为波珠螺丝，该波珠螺丝的压紧力可根据工件6的加工需求通过对弹簧16伸缩的调整，从而改变对钢珠17的位置的顶紧力，进而相应调节钢珠17对工件6的卡紧力，既可提高该定位装置一 10的通用性，又可方便工件6定位，提高加工的工作效率。而压紧部也可以根据加工需求适应增加弹性件
一14，以确保对工件6的压紧力度。
[0041]如图1和图5所示，定位装置二 23包括设置有弹性材料的定位部二 26和压紧部，该压紧部包括用于使压紧部与工件6紧靠的弹性件二 25，该定位装置二 23在底座二 11上设置有长槽孔24，弹性件二 25伸入长槽孔24中滑动连接实现工件6的弹性定位。该弹性件二 25采用设有弹性材料的紧固件，长槽孔24的设置便于弹性件二 25实施其在底座二 11上的调整定位安装。该定位装置二 23可根据工件6的规格和加工需求，特别是对工件6具有弯度部位的定位，可通过长槽孔24任意调节弹性件二 25在底座二 11上的滑动行程，最后固定即可实现工件6的弹性定位。
[0042]如图1所示，本发明的夹具还包括用于防止工件6脱落的压紧装置13，该压紧装置13为设置有底座三的转角气缸，并通过紧固件和连接槽5与支架3连接实现其与工作台I连接。本发明的连接槽5便于压紧装置13实施其在支架3上的调整定位，连接槽5相当于安装槽，所以在任何需要安装压紧装置13的位置都可以通过螺丝等紧固件方便安装，具有极大的灵活性和通用性。
[0043]该压紧装置13采用气动方式实现90度转角，在焊接过程中对由于变形力量或翻转发生脱位的工件6进行压紧，保证工件6能卡紧在工作台I上进行有效加工，从而有效提高工件6的加工精度和加工质量。当工件6通过定位装置装配在工作台I上时，可通过控制器控制转角气缸旋转90度向下压紧工件6 ;当焊接完成后，在顶件装置9动作前转角气缸可通过控制器控制松开并旋转90度，从而避开工件6的脱离位置。根据加工的需求，该压紧装置13可为设置有转角气缸的压紧装置，也可采用现有手动的压紧装置。
[0044]本发明的连接机构包括主轴18以及与主轴18和工作台I连接的重心调节机构，驱动机构通过带动主轴18旋转,实现与重心调节机构连接的工作台I翻转。本发明的驱动机构驱动与联轴器连接的齿条运动，并通过齿条与主轴18上的齿轮之间相互啮合的方式带动主轴18旋转,从而实现与重心调节机构连接的工作台I翻转。该重心调节机构包括与主轴18 —端连接的调节支架20和与主轴18另一端连接并设置有外球面轴承19的轴承组件，调节支架20还与工作台I连接，以实现工作台I与主轴18的相对移动。
[0045]如图1和图2所示，本发明的调节支架20为外表面设置有连接槽5的调节支架20，调节支架20与工作台I 一侧的支架3连接并通过连接块4与支架3相互垂直连接。调节支架20和工作台I 一侧的支架3在水平方向和/或垂直方向上相对移动后，通过连接块4与连接槽5的固定实现相互垂直连接。该调节支架20 —端与工作台I连接，另一端通过法兰21与主轴18 —端连接则可实现工作台I与主轴18的相对移动。重心调节机构的轴承组件包括轴承座22和安装在轴承座22上的外球面轴承19。主轴18 —端通过法兰21与调节支架20连接，而装配好的轴承座22和外球面轴承19 一起套接在主轴18的另一端。本发明的调节重心机构可通过调节支架20对夹具重心的调节和轴承组件对夹具重心的进一步调节两步来提高重心的调节精度，以达到夹具的翻转中心和夹具重心重合一致，实现焊接翻转夹具无偏心力矩的平稳翻转。
[0046]本发明新型自动焊接翻转夹具采用的驱动机构、顶件装置9和压紧装置13等均采用可编程控制器PLC控制。而顶件装置9的顶脱气缸和压紧装置13的转角气缸的供气气路可通过引气管和通孔8的连接实现形成。
[0047]本发明的新型自动焊接翻转夹具结构简单、使用方便，该夹具是这样工作的:
[0048]1、根据加工的实际需求和工件6的规格、布设，将支架3组装成基架作为工作台1，各支架3之间可通过螺丝7等紧固件与连接块4和连接槽5的固定实现相互组装连接。
[0049]2、定位装置、顶件装置9和压紧装置13通过紧固件和连接槽5与支架3连接实现三者安装与工作台I上。
[0050]3、工件6焊接时，通过定位装置10将工件6固定于工作台I上，并对支架3的通孔8进行封堵设计，与机器人配合进行工件6上表面的焊接；工件6上表面焊接完成后再通过驱动机构驱动工作台I平稳翻转对工件6的下表面进行焊接。在整个焊接过程中，可采用压紧装置13对工件6进行有效压紧。
[0051]4、最后将焊接好的工件6通过顶件装置9顶出，则可完成工件6的自动化焊接。
[0052]通过上述方案，可有效提高焊接工作的效率，使得焊接加工更加安全可靠，避免管道外露的安全隐患和人工干预导致工作效率低的问题。
[0053]上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应视为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种新型自动焊接翻转夹具，其特征在于:包括: 用于工件的定位和提供焊接平台的工作台； 设置在工作台两侧的用于支撑工作台的支座； 设置在支座内的驱动机构，所述驱动机构通过连接机构实现驱动工作台翻转； 所述工作台为组装式工作台，以实现根据工件的形状或布设进行组装和定位。
2.根据权利要求1所述的新型自动焊接翻转夹具，其特征在于:所述工作台为组装式工作台是指，工作台包括由若干支架组装构成的基架。
3.根据权利要求2所述的新型自动焊接翻转夹具，其特征在于:所述工作台还包括用于支架之间相互连接的连接块；所述支架的外表面均开设有用于相互组装的连接槽；所述工作台通过支架外表面的连接槽和连接块相互组装连接成“ 口”形、在“口”形中还设置有与工件形状或布设匹配的“一”形和/或“ I ”形支架以形成基架。
4.根据权利要求3所述的新型自动焊接翻转夹具，其特征在于:还包括用于将焊接好的工件顶出的顶件装置；所述顶件装置设置在工作台上，包括用于安装在工作台上的底座一和设置在底座一上的顶脱气缸。
5.根据权利要求4所述的新型自动焊接翻转夹具，其特征在于:所述顶件装置设置在工作台上是指，底座一通过紧固件和连接槽与支架连接实现顶件装置与工作台连接。
6.根据权利要求3所述的新型自动焊接翻转夹具，其特征在于:还包括用于将工件定位在工作台上的定位装置；所述定位装置设置在工作台上，包括用于安装在工作台上的底座二、设置在底座二上的定位部和压紧部；所述压紧部与定位部相对，实现压紧部对紧靠于所述定位部的工件弹性定位。
7.根据权利要求6所述的新型自动焊接翻转夹具，其特征在于:所述定位装置设置在工作台上是指，底座二通过紧固件和连接槽与支架连接实现定位装置与工作台连接。
8.根据权利要求3所述的新型自动焊接翻转夹具，其特征在于:还包括用于防止工件脱落的压紧装置；所述压紧装置为设置有底座三的转角气缸，并通过紧固件和连接槽与支架连接实现其与工作台连接。
9.根据权利要求2至8中任一项所述的新型自动焊接翻转夹具，其特征在于:所述支架内设置有用于作为气动管道的通孔。
10.根据权利要求1所述的新型自动焊接翻转夹具，其特征在于:所述连接机构包括主轴以及与主轴和工作台连接的重心调节机构；所述驱动机构通过连接机构实现驱动工作台翻转是指，所述驱动机构通过带动主轴旋转，实现与重心调节机构连接的工作台翻转。
【文档编号】B23K37/00GK103846603SQ201410124201
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2014年3月28日 优先权日:2014年3月28日
【发明者】卢新建 申请人:佛山市泰格威德机电设备有限公司