用于台车架工件机器人焊接的三维柔性工装夹具的制作方法
【专利摘要】本实用新型揭示了一种用于台车架工件机器人焊接的三维柔性工装夹具，包括销轴、前侧定位杆、前侧立柱、后侧定位杆、后侧立柱、工装底盘、前侧压紧装置、后侧压紧装置。其中，前侧立柱和后侧立柱沿第一方向固定于工装底盘表面，前侧立柱顶端设置前侧定位杆，后侧立柱顶端设置后侧定位杆。前侧定位杆和后侧定位杆的顶端，沿第一方向设置销轴，前侧立柱中部设置前侧压紧装置，后侧立柱中部设置后侧压紧装置，前侧压紧装置和后侧压紧装置沿第一方向压紧。采用了本实用新型的技术方案，能够实现了对台车架的有效夹紧，并且保证了不同台车架在重复装夹时的定位精度，缩短了工件翻身时间，降低了工人的劳动强度，提高了生产效率。
【专利说明】用于台车架工件机器人焊接的三维柔性工装夹具
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及港口起重机柔性化焊接制造设备，更具体地说，涉及一种用于台车架工件机器人焊接的三维柔性工装夹具。
【背景技术】
[0002]台车架是港口起重机的重要配套件，是大车行走机构的重要组成部分。目前该结构采用的是传统的手工焊制造，存在产品质量稳定性差、生产效率低、打磨量大、工人劳动强度大等诸多问题。同时由于台车架中焊缝数量多且焊缝位置不同，工件在焊接过程中需要人工不断翻转，单个构件完成焊接需要翻转次数超过10次。
[0003]因此，提出了针对台车架实现全自动机器人焊接的新技术，即改变传统人工焊接的方式，采用焊接机器人与变位机协作的自动化系统，研究开发了台车架机器人焊接制造新技术，以实现该结构的柔性化制造。由于机器人焊接对工件装夹精度要求高，而且在焊接过程中变位机需要进行翻转，因此需要特制的工装夹具对工件进行定位和夹持。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的旨在提供一种用于台车架工件机器人焊接的三维柔性工装夹具，来解决现有技术中台车架焊接过程中需要人力多次翻转和固定的问题。
[0005]根据本实用新型，提供一种用于台车架工件机器人焊接的三维柔性工装夹具，包括销轴、前侧定位杆、前侧立柱、后侧定位杆、后侧立柱、工装底盘、前侧压紧装置、后侧压紧装置。其中，前侧立柱和后侧立柱沿第一方向固定于工装底盘表面，前侧立柱顶端设置前侧定位杆，后侧立柱顶端设置后侧定位杆。前侧定位杆和后侧定位杆的顶端，沿第一方向设置销轴，前侧立柱中部设置前侧压紧装置，后侧立柱中部设置后侧压紧装置，前侧压紧装置和后侧压紧装置沿第一方向压紧。
[0006]根据本实用新型的一实施例，工装底盘为矩形，第一方向垂直于工装底盘的两条侧边。
[0007]根据本实用新型的一实施例，销轴为圆柱体，其两端包括定位轴，定位轴的直径小于销轴的直径，销轴的表面开有沟槽，且销轴的尺寸与台车架工件的轴孔的尺寸相匹配。
[0008]根据本实用新型的一实施例，前侧定位杆的底部与前侧立柱的顶端螺纹连接，可上下调整前侧定位杆的位置；后侧定位杆的底部与后侧立柱的顶端螺纹连接，可上下调整后侧定位杆的位置。
[0009]根据本实用新型的一实施例，前侧压紧装置位于前侧立柱中部，采用螺纹压紧，前侧压紧装置穿过前侧立柱的表面，其与工件相接触的一端为前侧活动压脚。
[0010]根据本实用新型的一实施例，后侧压紧装置位于后侧立柱中部，采用螺纹压紧，后侧压紧装置穿过后侧立柱的表面，其与工件相接触的一端为后侧活动压脚。
[0011]根据本实用新型的一实施例，后侧压紧装置位于后侧立柱中部，后侧压紧装置为固定压脚。[0012]根据本实用新型的一实施例，工装底盘表面包括多个螺纹通孔，通孔沿垂直于第一方向的第二方向排列，且工装底盘表面设置压板，压板通过螺栓旋入螺纹通孔定位压紧。
[0013]采用了本实用新型的技术方案，能够实现了对台车架的有效夹紧，并且保证了不同台车架在重复装夹时的定位精度。与传统焊接过程中人工翻身相比，机器人焊接通过三维柔性工装夹持，采用变位机翻身，缩短了工件翻身时间，降低了工人的劳动强度，提高了生产效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]在本实用新型中，相同的附图标记始终表示相同的特征，其中:
[0015]图1是本实用新型用于台车架工件机器人焊接的三维柔性工装夹具的整体示意图；
[0016]图2是本实用新型用于台车架工件机器人焊接的三维柔性工装夹具的主视图；
[0017]图3是本实用新型用于台车架工件机器人焊接的三维柔性工装夹具的俯视图；
[0018]图4是台车架工件的主视图；
[0019]图5是本实用新型用于台车架工件机器人焊接的三维柔性工装夹具夹装于台车架的示意图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和实施例进一步说明本实用新型的技术方案。
[0021]本实用新型重点解决了台车架的有效夹紧和重复定位精度的问题，适用于多种规格台车架机器人焊接的三维柔性焊接工装。
[0022]参照图1，本实用新型的用于台车架工件机器人焊接的三维柔性工装夹具从上到下分为4部分主要结构，分别是销轴1、前侧定位杆2、前侧立柱3、后侧定位杆5、后侧立柱7和工装底盘9，其中在前侧立柱3上还设有前侧压紧装置4，在后侧立柱7上还设有后侧压紧装置6。下面通过多个附图来详细说明本实用新型的用于台车架工件机器人焊接的三维柔性工装夹具的结构。
[0023]如图1所示，首先对工装底盘9划定方向。一般来说，工装底盘9为矩形，那么划定垂直于工装底盘9的两条侧边的方向为第一方向。当然工装底盘9可以是其他的形状，例如圆形等，同样能起到一样的作用，对于这种情况，可以将其中的一条直径的方向设为第一方向，以此类推。
[0024]继续参照图1，前侧立柱3和后侧立柱7沿第一方向固定于工装底盘9表面，前侧立柱3顶端设置前侧定位杆2，后侧立柱7顶端设置后侧定位杆5，并且在前侧定位杆2和后侧定位杆5的顶端，沿第一方向设置销轴I。由图1可以看出，前侧立柱3、后侧立柱7和销轴I位于同一直线上。
[0025]参照图2，具体来说，销轴I为圆柱体，其两端包括定位轴13，定位轴13的直径小于销轴I的直径，销轴I的尺寸与台车架工件12的轴孔的尺寸相匹配。销轴I的外表面局部需加工沟槽，一方面有利于吊装工件，另一方面有利于移动销轴I。
[0026]如图2所示，前侧立柱3中部设置前侧压紧装置4，后侧立柱7中部设置后侧压紧装置6，前侧压紧装置4和后侧压紧装置6沿上述的第一方向压紧。由图2可以看出，前侧压紧装置4位于前侧立柱3中部，穿过前侧立柱3的表面，采用螺纹压紧的方式，并且可进行调节。前侧压紧装置4与工件相接触的一端采用前侧活动压脚的结构形式，避免螺杆旋转过程中对工件表面造成损伤。
[0027]对于后侧压紧装置6，本实用新型可以有2种不同的结构。一种结构是与前侧压紧装置4相同，即后侧压紧装置6位于后侧立柱7中部，穿过后侧立柱7的表面，采用螺纹压紧的方式，并且可进行调节。后侧压紧装置6与工件相接触的一端采用后侧活动压脚的结构形式，避免螺杆旋转过程中对工件表面造成损伤。
[0028]另一方面，考虑到前侧压紧装置4和后侧压紧装置6只要其中之一是活动的，就能起到压紧的目的，因此后侧压紧装置6的第二种结构是位于后侧立柱7中部，为固定压脚。
[0029]继续参照图2，前侧定位杆2的底部与前侧立柱3的顶端螺纹连接，高度可进行小范围调节，可上下调整前侧定位杆2的位置。类似的，后侧定位杆5的底部与后侧立柱7的顶端螺纹连接，可上下调整后侧定位杆5的位置。前侧定位杆2、后侧定位杆5顶端均为半圆槽的结构，半圆槽尺寸与销轴I两端的定位轴13的尺寸相匹配。
[0030]参照图3，工装底盘9采用多孔型设计，其表面包括多个螺纹通孔，通孔沿垂直于第一方向的第二方向排列。工装底盘9表面设置压板8，压板8可以有两块，沿第二方向设置，压板8通过螺栓旋入螺纹通孔定位压紧，可根据台车架的规格实现左、右侧压板8的可调节性压紧。
[0031]参照图4，图4所示的是台车架工件12的结构示意图，其呈现为不规则的形状，在顶部中央具有一个台车架轴孔10。由于台车架工件12复杂，而且规格较多，为了保证不同的台车架在装夹时的重复定位精度，本实用新型根据基准定位的原则进行了夹具设计。
[0032]如图4所示，台车架轴孔10的中心与台车架底板11之间的距离是台车架的基准，利用与台车架轴孔10匹配的销轴I进行穿轴定位，工件装夹后如图5所示。
[0033]参照图5，由于台车架规格较多，因此工装底盘9的多孔型设计可根据台车架底板11尺寸的变化，调整压板8的位置，通过压板8进行压持，一方面实现了对台车架左右维度的约束，另一方面通过前侧压紧装置4和后侧压紧装置6实现了对台车架前后维度的约束，同时前侧定位杆2和后侧定位杆5能实现上下维度的调节。
[0034]利用本实用新型的用于台车架工件机器人焊接的三维柔性工装夹具，可以采用如下步骤进行台车架工件12的焊接:
[0035]步骤1:台车架定位
[0036]将销轴I穿过台车架轴孔10，装夹时通过销轴I的定位轴13与前侧定位杆2、后侧定位杆5顶端半圆槽之间的配合关系,对台车架进行定位。
[0037]步骤2:台车架压紧
[0038]先根据台车架底板11的大小，调整压板8的位置，通过压板8压持，再利用前侧立柱3、后侧立柱7上的前侧压紧装置4 (后侧压紧装置6)通过螺纹压紧的方式压紧，从而实现从三个维度对台车架的有效压紧。
[0039]步骤3:台车架焊接
[0040]由于前侧定位杆2、后侧定位杆5与前侧立柱3、后侧立柱7之间通过螺纹连接，前侧定位杆2、后侧定位杆5的高度小范围可调节，将前侧定位杆2、后侧定位杆5高度调低，将销轴I取下，即可通过变位机翻转进行台车架工件12的机器人焊接。[0041]与现有技术相比，本实用新型能实现以下的优点:
[0042]第一，由于工装底盘9采用多孔型设计，前后侧立柱7的压紧装置具有可调节性，前后侧定位杆5具有可更换性，使得本套工装夹具系统具备三维柔性化，解决了不同规格台车架的定位和压紧问题。
[0043]第二，通过利用基准穿轴定位的原则，解决了台车架装夹过程中不易进行定位的问题，保证工装夹具的定位精度。
[0044]第三，采用本实用新型的用于台车架工件机器人焊接的三维柔性工装夹具对台车架进行夹持，通过变位机翻转进行台车架机器人焊接，与采用传统的手工焊接相比，提高了生产效率，降低了工作强度，产生了明显的经济效益。
[0045]本【技术领域】中的普通技术人员应当认识到，以上的说明书仅是本实用新型众多实施例中的一种或几种实施方式，而并非用对本实用新型的限定。任何对于以上所述实施例的均等变化、变型以及等同替代等技术方案，只要符合本实用新型的实质精神范围，都将落在本实用新型的权利要求书所保护的范围内。
【权利要求】
1.一种用于台车架工件机器人焊接的三维柔性工装夹具，其特征在于，包括: 销轴、前侧定位杆、前侧立柱、后侧定位杆、后侧立柱、工装底盘、前侧压紧装置、后侧压紧装置； 所述前侧立柱和后侧立柱沿第一方向固定于所述工装底盘表面，所述前侧立柱顶端设置所述前侧定位杆，所述后侧立柱顶端设置所述后侧定位杆； 所述前侧定位杆和所述后侧定位杆的顶端，沿所述第一方向设置所述销轴； 所述前侧立柱中部设置前侧压紧装置，所述后侧立柱中部设置后侧压紧装置，所述前侧压紧装置和所述后侧压紧装置沿所述第一方向压紧。
2.如权利要求1所述的用于台车架工件机器人焊接的三维柔性工装夹具，其特征在于，所述工装底盘为矩形，所述第一方向垂直于所述工装底盘的两条侧边。
3.如权利要求1所述的用于台车架工件机器人焊接的三维柔性工装夹具，其特征在于，所述销轴为圆柱体，其两端包括定位轴，所述定位轴的直径小于所述销轴的直径，所述销轴的表面开有沟槽，且所述销轴的尺寸与台车架工件的轴孔的尺寸相匹配。
4.如权利要求1所述的用于台车架工件机器人焊接的三维柔性工装夹具，其特征在于，所述前侧定位杆的底部与所述前侧立柱的顶端螺纹连接，可上下调整所述前侧定位杆的位置；所述后侧定位杆的底部与所述后侧立柱的顶端螺纹连接，可上下调整所述后侧定位杆的位置。
5.如权利要求1所述的用于台车架工件机器人焊接的三维柔性工装夹具，其特征在于，所述前侧压紧装置位于所述前侧立柱中部，采用螺纹压紧，所述前侧压紧装置穿过所述前侧立柱的表面，其与工件相接触的一端为前侧活动压脚。
6.如权利要求1所述的用于台车架工件机器人焊接的三维柔性工装夹具，其特征在于，所述后侧压紧装置位于所述后侧立柱中部，采用螺纹压紧，所述后侧压紧装置穿过所述后侧立柱的表面，其与工件相接触的一端为后侧活动压脚。
7.如权利要求1所述的用于台车架工件机器人焊接的三维柔性工装夹具，其特征在于，所述后侧压紧装置位于所述后侧立柱中部，所述后侧压紧装置为固定压脚。
8.如权利要求2所述的用于台车架工件机器人焊接的三维柔性工装夹具，其特征在于，所述工装底盘表面包括多个螺纹通孔，所述通孔沿垂直于所述第一方向的第二方向排列，且所述工装底盘表面设置压板，所述压板通过螺栓旋入所述螺纹通孔定位压紧。
【文档编号】B23K37/047GK203484855SQ201320631102
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年10月14日 优先权日:2013年10月14日
【发明者】张华军, 陆汉忠, 盛凯, 杜渝, 包孔 申请人:上海振华重工(集团)股份有限公司