用于U型横杆及其连接件的焊接夹具的制作方法

本实用新型涉及建筑用脚手架机械领域，具体涉及用于u型横杆及其连接件的焊接夹具。

背景技术：

脚手架指建筑、造船等等高空作业施工现场，为解决施工工人在垂直和水平方向运输而搭设的各种支架。在脚手架系统中u型横杆属于承重类安全产品，在制作装配过程中，需要在u型横杆的两侧焊接连接件，通过该连接件与其他部件连接起来，以便组装出不同结构的脚手架。而u型横杆与连接件的焊接过程中，需要确保u型横杆的直度、平整度，同时u型横杆与连接件的焊接点长度、角度、数量都有严格的要求，以保证u型横杆成品的质量，尽可能的防止安全事故发生。然而传统手工装配焊接u型横杆，效率低下且质量不稳定。随着机器人的发展，利用机器人焊接代替人工焊接已经是大势所趋，然而机器人焊接效率虽然高，却没有与u型横杆及其连接件相适配的工装夹具，导致机器人作业的优势不能很好的发挥出来，影响生产效率。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型提供了用于u型横杆及其连接件的焊接夹具，该夹具可精准定位和同时夹持2n根u型横杆及其配套的连接件，可通过调整第二定位机构与第一定位机构之间的距离来适应不同长度的u型横杆，方便机器人批量焊接，实用性强，大幅度提高了生产效率。

其技术方案如下：

用于u型横杆及其连接件的焊接夹具，包括矩形底框、第一定位机构、2个第二定位机构、若干个可移动的夹持机构；

第一定位机构包括第一底板和设置在第一底板上的n个第一定位端，所述第一定位端用于定位u型横杆上一端的连接件，所述第一底板固定在矩形底框的两条对边上；

第二定位机构包括第二底板和设置在第二底板上的n个第二定位端，所述第二定位端用于定位u型横杆上另外一端的连接件，所述第二底板固定在矩形底框的两条对边上；其中第一底板平行于第二底板，2个第二底板可位移的设置在第一底板的两侧；

夹持机构用于承载和夹持u型横杆，其位于第一底板和第二底板之间，可移动的设置在矩形底框上。

优选的，所述第一定位端包括第一立柱和环状板，其中第一立柱侧壁上设置有用于插入连接件前端部位的第一定位孔，环状板环绕设置在第一立柱侧壁上且将第一定位孔的入口均分成上下两部分，用于插接连接件上的横槽；所述第二定位端包括第二立柱和扣板，其中第二立柱侧壁上设置有用于插入连接件前端部位的第二定位孔，扣板设置在第二立柱侧壁上且将第二定位孔的入口均分成上下两部分，用于插接连接件上的横槽。

优选的，所述环状板上均匀分布有用于插入插销的第一插销孔；所述扣板上设置有用于插入插销的第二插销孔。

优选的，夹持机构包括用于承载u型横杆的第三底板、设置在底板上用于夹持u型横杆两侧壁的夹持臂，所述夹持臂通过外力可收拢和放松。

优选的，夹持机构还包括可升降的压板，用于从竖直方向压紧u型横杆；所述压板设置在第三底板上，其可通过外力在水平面内旋转。

优选的，所述环状板为圆环，其厚度与连接件上横槽的槽宽适配，其环宽与连接件上横槽的槽深适配；所述扣板的厚度与连接件上横槽的槽宽适配，其扣板的长度与连接件上横槽的槽深完全匹配。

优选的，所述第一立柱和第二立柱为实心圆柱体，所设置的定位孔其形状大小与连接件的前端部位适配。

优选的，夹持臂通过气动系统控制其收拢和放松，压板通过气动系统控制其升降。

优选的，所述的n为3-10；夹持机构的数量为4个。

优选的，所述矩形底框包括2根圆柱形滑轨，第一底板和第二底板设置在圆形滑轨上，第二底板通过气动系统控制其在圆形滑轨上位移。

有益效果如下：

1、本实用新型所设计的焊接夹具，通过1个第一定位机构可以定位2n根u型横杆，设计巧妙，夹具空间利用率高；通过调整第二定位机构与第一定位机构之间的距离还可以适应不同长度的u型横杆，方便机器人批量焊接，实用性强，大幅度提高了生产效率。

2、该夹具完全根据连接件以及u型横杆的特性设计：

①第一立柱的侧壁上对称设置有2个第一定位孔，1个第一立柱就可以插接2个连接件，提高了单位面积夹具的夹持数量；根据夹具的夹持特点，位于第一立柱两侧的第二立柱侧壁上只需各自设置了1个第二定位孔即可，节约了打孔的加工成本。

②第一立柱上设置的是环状板，可同时对称的夹持2个连接件，而且环状板有利于从同一个水平面去定位高度；第二立柱上设置的是一个扣板，因为该扣板只需要插接1个连接件，且定位高度已经由环状板确定，第二立柱上就无需设置环状板，这样可以节约材料，降低制造成本。

③第二立柱上所设计的定位孔的大小和形状，与连接件前端部位完全匹配，可确保连接件每次插入的深度以及角度无差异，从而有利于精准的定位连接件；

④环状板、扣板的厚度与连接件上横槽的槽宽完全匹配，环状板的环宽、扣板的长度与连接件上横槽的槽深完全匹配，可再次确保连接件每次插入的深度都无差异，从而有利于精准的定位连接件；

⑤环状板、扣板上所设置的插销孔与连接件自身所存在的插销孔贯通，当插销插入插销孔后，可以防止连接件晃动，有利于提高焊接的稳定性；

⑥夹持机构上的第三底板可承载u型横杆，第三底板以及第三底板上的夹持臂和压板，可以对u型横杆做360°全方位的夹持，既确保了u型横杆的直度、平整度，又确保焊接的稳定性。

3、第二底板、夹持臂以及压板通过气动系统控制来实现u型横杆及其连接件安装，步骤简单，省时省力。

附图说明

图1展示了夹持有u型横杆及其连接件的焊接夹具的结构示意图；

图2展示了焊接夹具的俯视图；

图3展示了夹持有u型横杆及其连接件的焊接夹具的侧视图；

图4展示了第一定位机构与u型横杆、连接件及插销的结构示意图；

图5展示了连接件和插销的结构示意图；

图6展示了连接件的机构示意图；

图7展示了第一定位机构的结构示意图；

图8展示了第二定位机构的结构示意图。

其中：1-矩形底框；1-1-圆柱形滑轨；2-第一定位机构；2-1-第一底板；2-2-第一立柱；2-2-1-第一定位孔；2-3-环状板；2-3-1-第一插销孔；3-第二定位机构；3-1-第二底板；3-2-第二立柱；3-2-1-第二定位孔；3-3-扣板；3-3-1-第二插销孔；4-夹持机构；4-1-第三底板；4-2-夹持臂；4-3-压板；5-u型横杆；6-连接件；6-1-横槽；6-2-插销孔；6-3-凸块；7-插销。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

参看图1至图5,首先对u型横杆5及其连接件6的结构进行介绍，连接件6前端开有横槽6-1、连接件的顶部和底部贯穿有连接件插销孔6-2，连接件插销孔6-2内插接有插销7，连接件6后端设置有用于插入u型横杆5端部的凸块6-3，凸块6-3由三块板组成，分别设置在连接件6后端，围成一个u型状，其正好插入到u型横杆5的槽内，使凸块6-3的外壁与u型横杆5端部的内壁紧密贴合，凸块6-3与u型横杆5端部接触面的边缘线通过机器人焊接实现固定。为了解决利用机器人批量焊接u型横杆及其连接件，却没有与u型横杆及其连接件相适配的工装夹具，导致机器人作业的优势不能很好的发挥出来的难题，本实用新型设计了用于u型横杆及其连接件的焊接夹具。具体结构和使用方法如下：

参看图1至图5,用于u型横杆及其连接件的焊接夹具，包括矩形底框1、第一定位机构2、2个第二定位机构3、若干个可移动的夹持机构4；所述矩形底框包括2根平行的圆柱形滑轨1-1；第一定位机构2包括第一底板2-1和设置在第一底板上的n个第一定位端，所述第一定位端用于定位u型横杆5上一端的连接件6，所述第一底板固定在2根平行的圆柱形滑轨1-1上；第二定位机构包括第二底板3-1和设置在第二底板上的n个第二定位端，所述第二定位端用于定位u型横杆5上另外一端的连接件6，所述第二底板设置在2根平行的圆柱形滑轨1-1上；其中第一底板平行于第二底板，2个第二底板可位移的设置在第一底板的两侧；夹持机构用于承载和夹持u型横杆，其位于第一底板和第二底板之间，可移动的设置在矩形底框上。

好处在于：通过1个第一定位机构可以定位2n根u型横杆，夹具空间利用率高；通过调整第二定位机构与第一定位机构之间的距离还可以适应不同长度的u型横杆，方便机器人批量焊接，实用性强，大幅度提高了生产效率。

进一步的，所述第一定位端包括第一立柱2-2和环状板2-3，其中第一立柱侧壁上设置有2个对称的且用于插入连接件前端部位的第一定位孔2-2-1，环状板环绕设置在第一立柱侧壁上且将第一定位孔的入口均分成上下两部分，用于插接连接件上的横槽6-1；所述第二定位端包括第二立柱3-2和扣板3-3，其中第二立柱侧壁上设置有用于插入连接件的前端部位的第二定位孔3-2-1，扣板设置在第二立柱侧壁上且将第二定位孔的入口均分成上下两部分，用于插接连接件上的横槽6-1。

好处在于：①第一立柱的侧壁上对称设置有2个第一定位孔，1个第一立柱就可以插接2个连接件，提高了单位面积夹具的夹持数量；根据夹具的夹持特点，位于第一立柱两侧的第二立柱侧壁上只需各自设置了1个第二定位孔即可，节约了打孔的加工成本。②第一立柱上设置的是环状板，可同时对称的夹持2个连接件，而且环状板有利于从同一个水平面去定位高度；第二立柱上设置的是一个扣板，因为该扣板只需要插接1个连接件，且定位高度已经由环状板确定，第二立柱上就无需设置环状板，这样可以节约材料，降低制造成本。③第一立柱和第二立柱上所设计的定位孔的大小和形状，与连接件前端部位完全匹配，可确保连接件每次插入的深度以及角度无差异，从而有利于精准的定位连接件；环状板和扣板分别插入到连接件上的横槽中，防止连接件的上下晃动。

进一步的，所述环状板为圆环，其厚度与连接件上横槽的槽宽适配，其环宽与连接件上横槽的槽深适配；所述扣板的厚度与连接件上横槽的槽宽适配，其扣板的长度与连接件上横槽的槽深完全匹配。

好处在于：环状板、扣板的厚度与连接件上横槽的槽宽完全匹配，环状板的环宽、扣板的长度与连接件上横槽的槽深完全匹配，可再次确保连接件每次插入的深度都无差异，从而有利于精准的定位连接件。

进一步的，所述环状板上均匀分布有用于插入插销7的第一插销孔2-3-1；所述扣板上设置有用于插入插销7的第二插销孔3-3-1。

好处在于：环状板上的第一插销孔2-3-1、扣板上的第二插销孔3-3-1分别与连接件插销孔6-2贯通，当插销7分别插入后，可以防止连接件晃动，有利于提高焊接的稳定性。

夹持机构包括用于承载u型横杆的第三底板4-1、设置在第三底板上用于夹持u型横杆两侧壁的夹持臂4-2，所述夹持臂通过外力可收拢和放松；夹持机构还包括可升降的压板4-3，用于从竖直方向压紧u型横杆；所述压板设置在第三底板上，其可通过外力在水平面内旋转。

好处在于：夹持机构上的第三底板可承载u型横杆，第三底板以及第三底板上的夹持臂和压板，可以对u型横杆做360°全方位的夹持，既确保了u型横杆的直度、平整度，又确保焊接的稳定性。

本具体实施例中，所述第一立柱2-2和第二立柱3-2可以为实心圆柱体，所设置的定位孔其形状大小与连接件的前端部位适配。第二底板3-1、夹持臂4-2以及压板4-3通过气动系统控制来实现u型横杆及其连接件安装，步骤简单，省时省力。同时根据生产的实际情况，每个夹具中的n可以为3-10；夹持机构的数量可以为4个。

以6根u型横杆为例，具体步骤如下：

步骤一：取6根u型横杆和12个连接件，将每个连接件后端的凸块6-3分别插入到每根u型横杆端部的u型槽内，使得凸块6-3的外壁与u型横杆端部的内壁紧密贴合。

步骤二：调整所有压板4-3的水平面角度，使其平行于圆柱形滑轨1-1，将已连接完毕的6根u型横杆的连接件，分别放入到各自对应的第三底板4-1上的夹持臂4-2中间，此时夹持臂处于松开状态。

步骤三：先将连接件对准第一立柱2-2上的第一定位孔2-2-1，让环状板2-3插入到连接件上的横槽6-1中，此时连接件上的连接件插销孔6-2与环状板上的第一插销孔2-3-1对准且贯通，插入插销7，此时u型横杆的一侧被固定；控制气动系统，将位于第一底板2-1两侧的第二底板沿着圆柱形滑轨1-1向第一底板2-1靠拢，位于u型横杆另一侧的连接件自动插入到第二立柱3-2上的第二定位孔3-2-1中，扣板3-3也插入到了连接件的横槽6-1中，此时连接件上的连接件插销孔6-2与扣板3-3上的第二插销孔3-3-1对准且贯通，插入插销7，此时u型横杆的另一侧被固定。

步骤四：控制气动系统，将夹持臂4-2夹紧u型横杆的两侧壁，旋转压板4-3的水平面角度，使其垂直于圆柱形滑轨1-1，控制气动系统，压板下降，紧紧压住u型横杆，操作机器人，对连接件上的凸块6-3与u型横杆5端部接触面的边缘线进行焊接即可。

步骤五：焊接完毕，控制气动系统，上升压板4-3，松开夹持臂4-2，取下插销7，第三底板远离第一底板2-1，取下焊接完毕的u型横杆。