一种工件焊接胎具、工件焊接夹紧装置及其压紧机构的制作方法

本发明涉及一种工件焊接胎具、工件焊接夹紧装置及其压紧机构。

背景技术

目前，客车骨架普遍采用型材组焊，夹紧方式采用快速夹钳，焊接方式为二氧化碳保护焊，现有技术中的焊接方式存在以下问题：如图1至图4所示为四种不同截面形状的骨架型材，分别为正方形截面的第一型材1、长方形截面的第二型材2以及形状不规则的第三型材3和第四型材4，骨架型材的种类较多，需要根据不同型材截面类型的型材作差异设计，需要针对每一种骨架型材均设计一套夹紧装置，设计的夹紧装置种类较多。现有技术中骨架型材数量较多，传统的手动夹钳打开和压紧都需要操作人员进行手动的打开和夹紧，操作繁琐，无法满足生产节拍的要求，夹紧效率低，操作者劳动强度大。同时骨架型材布局较密集，现场留给夹紧装置的布置空间有限，夹紧装置较大则影响焊接空间。同时现有技术中依靠人工判断夹紧的力度，导致骨架型材定位机构的定位精度及定位的一致性无法保证，无法满足机器人焊接的要求。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种工件焊接夹紧装置，以解决现有技术中依靠手动夹钳进行夹紧型材而导致夹紧效率低的问题；目的还在于提供一种工件焊接压紧机构及使用该夹紧装置的工件焊接胎具。

为实现上述目的，本发明工件焊接压紧机构的技术方案是：一种工件焊接压紧机构，包括基体和并排设置的驱动缸和用于压紧工件的压臂，压臂的一端铰接于基体上，驱动缸的输出杆与压臂的中间部分之间通过连杆连接，连杆的两端分别与所述输出杆和压臂铰接，所述连杆中与输出杆铰接的一端与基体在输出杆的伸出方向上导向移动配合。

压紧机构还包括用于限制所述连杆中与输出杆铰接的一端运动极限的限位结构，处于该运动极限时，所述压臂处于可压紧工件的位置。

所述基体上开设有沿输出杆伸出方向延伸的导向槽，所述连杆与输出杆的铰轴与所述导向槽导向移动配合，所述导向槽的远离驱动缸的一端槽壁构成了所述的限位结构。

所述连杆上设有操作手柄。

本发明工件焊接夹紧装置的技术方案是：一种工件焊接夹紧装置，包括工件压紧机构和工件支撑块，工件压紧机构包括基体，压紧机构还包括并排设置的驱动缸和用于与所述工件支撑块一起夹紧工件的压臂，压臂的一端铰接于基体上，驱动缸的输出杆与压臂的中间部分之间通过连杆连接，连杆的两端分别与所述输出杆和压臂铰接，所述连杆中与输出杆铰接的一端与基体在输出杆的伸出方向上导向移动配合。

压紧机构还包括用于限制所述连杆中与输出杆铰接的一端运动极限的限位结构，处于该运动极限时，所述压臂处于可压紧工件的位置。

所述基体上开设有沿输出杆伸出方向延伸的导向槽，所述连杆与输出杆的铰轴与所述导向槽导向移动配合，所述导向槽的远离驱动缸的一端槽壁构成了所述的限位结构。

所述连杆上设有操作手柄。

本发明工件焊接胎具的技术方案是：一种工件焊接胎具，包括底座，所述底座上设有一个或两个以上按设定位置分布的型材夹紧装置，型材夹紧装置包括工件压紧机构和工件支撑块，工件压紧机构包括基体，压紧机构还包括并排设置的驱动缸和用于与所述工件支撑块一起夹紧工件的压臂，压臂的一端铰接于基体上，驱动缸的输出杆与压臂的中间部分之间通过连杆连接，连杆的两端分别与所述输出杆和压臂铰接，所述连杆中与输出杆铰接的一端与基体在输出杆的伸出方向上导向移动配合。

压紧机构还包括用于限制所述连杆的与输出杆铰接的一端运动极限的限位结构，处于该运动极限时，所述压臂处于可压紧工件的位置。

所述基体上开设有沿输出杆伸出方向延伸的导向槽，所述连杆与输出杆的铰轴与所述导向槽导向移动配合，所述导向槽的远离驱动缸的一端槽壁构成了所述的限位结构。

所述连杆上设有操作手柄。

本发明的有益效果是：本发明中，通过设置压臂和工件支撑块，在使用时能够将型材夹紧在两者之间，压臂的压紧运动是依靠驱动缸及其输出杆、连杆的驱动实现的，使用时，驱动缸的输出杆沿伸出方向伸出并带动连杆的一端在基体上导向移动，使连杆的一端具有确定的运动轨迹，在连杆的一端导向移动的过程中，带动压臂在基体上朝着工件支撑块的方向摆动，使压臂与工件支撑块一起夹紧工件，夹紧到位后驱动缸能够进行保压。焊接完成后，驱动缸回缩，带动连杆的一端向回缩的方向移动并使压臂反向摆动。

本发明中，通过驱动缸、连杆、压臂和工件支撑块的结合实现了自动夹紧型材，实际使用时可以通过对多个夹紧装置的驱动缸同时进行加压，与现有技术中依靠手动夹钳进行夹紧型材相比，提高了夹紧效率，同时减轻了劳动强度。

附图说明

图1为现有技术中第一型材的截面示意图；

图2为现有技术中第二型材的截面示意图；

图3为现有技术中第三型材的截面示意图；

图4为现有技术中第四型材的截面示意图；

图5为本发明工件焊接胎具实施例中夹紧装置夹紧状态的使用示意图；

图6为本发明工件焊接胎具实施例中夹紧装置打开状态下去掉部分第一安装座的使用示意图；

图7为本发明工件焊接胎具实施例中夹紧装置夹紧状态时压臂、连杆和气缸活塞杆的配合示意图；

图8为本发明工件焊接胎具实施例的使用示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明的工件焊接胎具的具体实施例，如图5至图8所示，工件焊接胎具包括底座16和设于底座16上的至少两个工件焊接夹紧装置17（图中显示出了两个，在其他实施例中，工件焊接夹紧装置的数量可以根据实际情况进行增加），各工件焊接夹紧装置沿设计的路线间隔布置。

工件焊接夹紧装置17包括安装在底座16上的第一安装座1和第二安装座2，第一安装座1和第二安装座2间隔相对布置，在第一安装座1上开设有缺口而形成了两个垂直布置的横边和竖边，在横边和竖边上均设有支撑块3，支撑块3和横边、竖边之间压紧有支撑块垫片4。支撑块3和支撑块垫片4的固定方式可以为：通过在支撑块垫片4、支撑块3上开设通孔，在第一安装座1的横边和竖边上开设螺纹盲孔，沉头螺钉依次穿过支撑块、垫片并旋入横边和竖边的螺纹盲孔中，实现将支撑块和垫片固定安装在横边和竖边上。

如图5至图7可以看出，第二安装座2为框形结构，框形结构的远离第一安装座1的一侧设有开口，框形结构内设有连杆机构和气缸活塞杆12，其中，连杆机构包括连杆8和压臂7，其中，压臂7为l形结构，压臂7的下端铰接于第二安装座2上，连杆8的一端铰接于压臂7的l形拐角的位置，连杆8的另一端通过铰轴13铰接于气缸活塞杆12上。本实施例中，气缸11采用紧凑型薄壁气缸，且气缸11位于第二安装座2的正下方，整体结构更加紧凑。如图5所示，在连杆8的中间位置上安装有操作手柄，图中，实线显示的9为夹紧装置处于夹紧状态下的操作手柄一，虚线显示的10为夹紧装置处于打开状态下的操作手柄二。操作手柄能够在气缸11不接通气源的情况下供操作人员手动进行操作对型材18进行预压。操作手柄能够防止在气缸驱动连杆动作时位于死点位置而导致连杆无法带动压臂工作。

在第二安装座2的开口处安装有保护罩14，保护罩14中开设有供操作手柄通过的让位通道。保护罩14能够防止焊接过程中焊渣等异物进入到连杆机构和气缸活塞杆12内。在第二安装座2的其中一侧上开设有供铰轴13伸入的导向槽15，导向槽15能够对铰轴13的沿上下方向的移动进行导向。同时由图5可以看出，在型材18被夹紧到位时，连杆8水平设置，铰轴13与导向槽15上端的槽壁在上下方向上挡止配合，该槽壁能够防止气缸11或操作手柄推动铰轴继续向上移动时，铰轴13带动连杆8的与压臂7相连的一端朝图5所示的下方进行摆动，进而带动下压臂7向左侧进行摆动而导致下压臂7解除对型材18的按压夹紧。

压臂7包括压臂本体，在压臂本体的两个互相垂直的横边和竖边上分别设置有压块5，两个压块5分别与第一安装座1上的支撑块3相对应，两个压块5与横边、竖边之间压紧有压块垫片6，压块垫片6的厚度可调，压块垫片6、压块5和压臂本体的固定方式与第一安装座1、支撑块垫片4和支撑块3的固定方式一致，其内容在此不再赘述。

本发明的使用过程是：首先在底座上开设能够供气缸穿过的通孔，将第一安装座1和第二安装座2固定安装在底座16上，使气缸11穿过通孔，气缸11固定在第二安装座2上或固定在其他的结构上。将型材18放置在支撑块3上，手动拉动操作手柄使连杆向上移动，此时，气缸11不接通气源，操作手柄带动连杆向上移动，同时带动压臂7在第二安装座2上摆动，压臂7接触型材完成对型材的预压。预压完成后，打开气源使多个夹紧装置的气缸11同时开始工作，气缸11驱动连杆8向上移动并使连杆8的另一端带动压臂7完成对型材的压紧，在铰轴13向上移动至导向槽的上槽壁时，压臂7的两个定位块5与支撑块3一起完成对型材的夹紧，此时型材被完全约束。焊接完成后，气缸的活塞杆反向运动，压臂解除对型材的按压，取出型材，整个作业过程完成。

本发明的工件焊接胎具，通过气缸和连杆机构的配合，实现了对型材的自动、同时夹紧，与现有技术中需要用手钳夹紧相比，操作效率提高，劳动强度减轻。同时本发明的夹紧装置采用模块化设计，连接方式及零部件采用标准化结构，通用性强。同时由图中可以看出，夹紧装置的打开和夹紧不占用额外的空间，在车身骨架由于型材密集、作业空间小的环境下优势明显。本发明的夹紧装置采用连杆式结构，夹持力能满足大于300kg焊接应力的夹持要求，同时采用垫片进行调整，定位精度能够满足±0.2mm。

本发明中，当各型材的截面形状不同时，只需要重新设计支撑块的形状即可，通用性较强。

本实施例中，第二安装座、连杆机构、气缸及保护罩共同组成了对型材进行压紧的压紧机构。

本实施例以型材为例进行阐述，在其他实施例中，本发明的焊接胎具也适用于其他的工件夹紧。

本实施例中，第二安装座即为基体，气缸构成了驱动缸，在其他实施例中，驱动缸可以为液压缸等。气缸活塞杆即为驱动杆的输出杆，连杆中与输出杆相铰接的一端通过导向槽与基体在输出杆的伸出方向上导向移动配合。导向槽的上槽壁构成了限位结构，在其他实施例中，限位结构可以为其他的结构，如限位结构可以为与压臂挡止配合以限定压臂摆动极限的结构。

本发明工件焊接夹紧装置的具体实施例，工件焊接夹紧装置的结构与上述实施例的结构一致，其内容在此不再赘述。

本发明工件焊接压紧机构的具体实施例，工件焊接压紧机构的结构与上述实施例的结构一致，其内容在此不再赘述。