一種用于自動(dòng)復(fù)合焊接厚壁空心桿的工裝的制作方法
【專利摘要】一種用于自動(dòng)復(fù)合焊接厚壁空心桿的工裝，包括上支撐板、下支撐板、立柱、伺服電機(jī)、三爪夾盤、浮動(dòng)壓套及其所裝配的、軸向布置的電刷總成等；在短厚壁空心桿上沿周向?qū)ΨQ布置3套電刷總成，電刷總成結(jié)構(gòu)為：電刷體外設(shè)有絕緣套，絕緣套內(nèi)設(shè)有蝶形彈簧組，蝶形彈簧組壓迫電刷體，使電刷體與被焊空心桿工件外徑表面保持接觸，在絕緣套外設(shè)有調(diào)整套，調(diào)整套通過(guò)自身的外螺紋與浮動(dòng)壓套相連，調(diào)整螺栓依次穿過(guò)調(diào)整套、絕緣套，并對(duì)蝶形彈簧組施加壓力。該工裝利用電刷體（TIG焊正極）位置可調(diào)和與焊件表面壓力穩(wěn)定的裝置，確保TIG焊電弧質(zhì)量穩(wěn)定，且可以適應(yīng)于不同直徑的焊接表面，并具有一定的補(bǔ)償功能。
【專利說(shuō)明】一種用于自動(dòng)復(fù)合焊接厚壁空心桿的工裝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明創(chuàng)造涉及一種用于復(fù)合焊頭總成固定，焊件旋轉(zhuǎn)并形成環(huán)形焊縫的焊接工裝，屬于焊接【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]復(fù)合焊頭總成由TIG氬弧焊和激光焊構(gòu)成，而TIG氬弧焊焊接中必須由TIG焊正極、被焊工件和TIG焊槍鎢極端頭(負(fù)極)形成閉合回路。為適應(yīng)被焊空心桿外徑大小及公差的變化，并且TIG焊正極始終與旋轉(zhuǎn)的空心桿外徑可靠接觸，因此要求TIG焊正極徑向位置可調(diào)，并始終保持對(duì)空心桿外徑表面有足夠的壓力，這樣才便于可靠的產(chǎn)生電弧并利用電弧增強(qiáng)激光作用，實(shí)現(xiàn)小功率激光器代替大功率激光器焊接厚壁空心桿。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明創(chuàng)造的目的是提供一種用于TIG氬弧焊和激光焊復(fù)合焊接厚壁空心桿件的工裝。要求該工裝除具有定位、夾緊、帶動(dòng)空心桿旋轉(zhuǎn)等功能外，還要具有確保TIG焊正極、被焊工件和TIG焊槍鎢極端頭(負(fù)極)可靠形成閉合回路，并適應(yīng)被焊空心桿外徑大小及公差的變化且TIG焊正極始終與旋轉(zhuǎn)的空心桿外徑可靠接觸的功能。利用本工裝既能提高空心桿焊接自動(dòng)化程度，并提高工作效率，又能夠?qū)崿F(xiàn)小功率激光器代替大功率激光器焊接厚壁空心桿。
[0004]本發(fā)明創(chuàng)造的目的是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種用于自動(dòng)復(fù)合焊接厚壁空心桿的工裝，包括上支撐板、下支撐板、立柱、伺服電機(jī)、三爪夾盤，上支撐板、下支撐板及立柱作為基礎(chǔ)/呈力框架，伺服電機(jī)位于下支撐板底部，長(zhǎng)厚壁空心桿一端通過(guò)三爪夾盤與伺服電機(jī)連接，伺服電機(jī)帶動(dòng)三爪夾盤和工件旋轉(zhuǎn)；其特征在于:短厚壁空心桿通過(guò)定位及調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與兩端立柱連接，并調(diào)節(jié)短厚壁空心桿的高度，使短厚壁空心桿的下端面與長(zhǎng)厚壁空心桿的上端面始終貼合在一起，并與焊槍中心線等高；在短厚壁空心桿上沿周向?qū)ΨQ布置3套電刷總成，所述的電刷總成結(jié)構(gòu)為:電刷體外設(shè)有絕緣套，絕緣套內(nèi)設(shè)有蝶形彈簧組，蝶形彈簧組壓迫電刷體，使電刷體與被焊空心桿工件外徑表面保持接觸，在絕緣套外設(shè)有調(diào)整套，調(diào)整套通過(guò)自身的外螺紋與浮動(dòng)壓套相連，調(diào)整螺栓依次穿過(guò)調(diào)整套、絕緣套，并對(duì)蝶形彈簧組的彈力進(jìn)行調(diào)整。
[0005]在一側(cè)立柱的中部安裝定位板總成，定位板總成可以繞立柱轉(zhuǎn)動(dòng)，在另一側(cè)立柱的內(nèi)側(cè)安裝復(fù)合焊頭總成，定位板總成與復(fù)合焊頭總成的高度一致，定位板總成的高度由立柱上的限位螺母調(diào)節(jié)。
[0006]短厚壁空心桿的定位及調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括浮動(dòng)壓套、鋼球、螺桿及上補(bǔ)償彈簧，浮動(dòng)壓套兩端套裝在立柱上，螺桿的一端穿過(guò)浮動(dòng)壓套，在螺桿端部設(shè)有鋼球，浮動(dòng)壓套與短厚壁空心桿連接，在浮動(dòng)壓套與上支撐板之間的立柱上套裝上補(bǔ)償彈簧，通過(guò)浮動(dòng)壓套靠自身的重力和上補(bǔ)償彈簧壓力始終對(duì)短厚壁空心桿施加向下的壓力，使短厚壁空心桿的下端面與長(zhǎng)厚壁空心桿的上端面始終貼合在一起，并與焊槍中心線等聞。[0007]通過(guò)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)長(zhǎng)厚壁空心桿的高度，使得長(zhǎng)厚壁空心桿的上端面與定位板總成下表面接觸。
[0008]所述長(zhǎng)厚壁空心桿的補(bǔ)償機(jī)構(gòu)包括下補(bǔ)償彈簧及彈簧套總成，在長(zhǎng)厚壁空心桿的底部設(shè)有下補(bǔ)償彈簧，下補(bǔ)償彈簧通過(guò)彈簧套總成對(duì)長(zhǎng)厚壁空心桿施加向上的推力，使得長(zhǎng)厚壁空心桿的上端面與定位板總成下表面接觸。
[0009]所述的三爪夾盤與下支撐板之間設(shè)有下止推軸承。
[0010]在浮動(dòng)壓套與短厚壁空心桿上端面之間設(shè)有上止推軸承。
[0011]本發(fā)明創(chuàng)造的有益效果是:本發(fā)明創(chuàng)造采用上述結(jié)構(gòu)，在短厚壁空心桿上沿周向?qū)ΨQ布置3套電刷總成，電刷總成相對(duì)焊件徑向位置可調(diào)，可使該工裝用于直徑不同的焊件，因此擴(kuò)大了該工裝的使用范圍。電刷總成中增設(shè)了蝶形彈簧組，利用蝶形彈簧組的彈性特性的非線性的特殊性，實(shí)現(xiàn)對(duì)電刷體(即TIG焊正極)磨損和焊件外徑變化的補(bǔ)償，確保電刷體與焊件外徑表面間的壓力基本不變，進(jìn)而確保電弧質(zhì)量基本穩(wěn)定。在電刷總成中設(shè)計(jì)了調(diào)整螺栓，可以調(diào)整蝶形彈簧組彈性特性曲線的使用區(qū)間，并消除電刷總成制造產(chǎn)生的誤差。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本工裝結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
[0013]圖2是電刷總成結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖3是蝶形彈簧組的彈性特性曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]一種用于自動(dòng)復(fù)合焊接厚壁空心桿的工裝，由伺服電機(jī)I ;下支撐板2 ;下止推軸承3;立柱4;下補(bǔ)償彈簧5;彈簧套總成6 (帶有絕緣墊);三爪夾盤7 (帶有絕緣墊);長(zhǎng)厚壁空心桿8 ;復(fù)合焊頭總成9 ;電刷總成10 ；上止推軸承11 ;浮動(dòng)壓套12 ；鋼球13 ;螺桿14 ;上補(bǔ)償彈簧15 ;上支撐板16 ;定位板總成17;短厚壁空心桿18 ;限位螺母19構(gòu)成。
[0016]其中，上支撐板16、下支撐板2及立柱4作為工裝各環(huán)節(jié)的安裝基礎(chǔ)框架，同時(shí)也是軸向夾緊焊件的承力框架。伺服電機(jī)I位于下支撐板2底部，長(zhǎng)厚壁空心桿8 一端通過(guò)三爪夾盤7與伺服電機(jī)I連接，伺服電機(jī)I帶動(dòng)(帶有絕緣墊)的三爪夾盤7和工件旋轉(zhuǎn)；在三爪夾盤7與下支承板2之間設(shè)有下止推軸承3，下止推軸承3確保伺服電機(jī)I僅受扭矩，而不受軸向力。
[0017]在一側(cè)立柱4的中部安裝定位板總成17，定位板總成17可以繞立柱4轉(zhuǎn)動(dòng)。定位板總成17的高度由立柱4上的限位螺母19調(diào)節(jié)，利用定位板總成17實(shí)現(xiàn)焊接表面自身定位并確定焊縫位置，同時(shí)與焊槍中心線等高，避免焊槍高度位置頻繁調(diào)整。在另一側(cè)立柱4的內(nèi)側(cè)安裝復(fù)合焊頭總成9，通過(guò)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)長(zhǎng)厚壁空心桿8的高度，使得長(zhǎng)厚壁空心桿8上端面與定位板總成17下表面接觸。短厚壁空心桿18通過(guò)定位及調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與兩端立柱4連接，并調(diào)節(jié)短厚壁空心桿18的高度，使短厚壁空心桿18的下端面與長(zhǎng)厚壁空心桿8的上端面始終貼合在一起，并與焊槍中心線等聞。
[0018]為了確保TIG焊正極、被焊工件和TIG焊槍鎢極端頭(負(fù)極)可靠形成閉合回路，并適應(yīng)被焊空心桿外徑大小及公差的變化且TIG焊正極始終與旋轉(zhuǎn)的空心桿外徑可靠接觸的功能。在短厚壁空心桿18上沿周向?qū)ΨQ布置3套電刷總成10，電刷總成10的結(jié)構(gòu)如圖2所示，由調(diào)整套102、絕緣套103、電刷體104 (TIG焊正極)、蝶形彈簧組106、調(diào)整螺栓107組成。其中，調(diào)整套102把絕緣套103、電刷體104(TIG焊正極)、蝶形彈簧組106、調(diào)整螺栓107壓裝在一起，形成一個(gè)整體，具體裝配如下:在電刷體104外設(shè)有絕緣套103，絕緣套103由非導(dǎo)電材料制成，使電刷體104與調(diào)整套102絕緣，絕緣套103內(nèi)設(shè)有蝶形彈簧組106，蝶形彈簧組106壓縮電刷體104，使電刷體104與被焊空心桿工件101外徑表面保持接觸，在絕緣套103外設(shè)有調(diào)整套102，調(diào)整套102通過(guò)自身的外螺紋與浮動(dòng)壓套12相連，并能夠根據(jù)焊件外徑大小沿徑向調(diào)整位置；調(diào)整螺栓107依次穿過(guò)調(diào)整套102、絕緣套103，并對(duì)蝶形彈簧組106施加可調(diào)節(jié)壓力，以適時(shí)補(bǔ)償電刷體104的磨損和焊件外徑的變化。
[0019]其中蝶形彈簧組106的彈性特性曲線如圖3所示。圖中F1是電刷體104始終與被焊空心桿工件101外徑表面間的最大作用力；F2是電刷體104始終與被焊空心桿工件101外徑表面間的最小作用力A是蝶形彈簧組106的最小變形量；S2是蝶形彈簧組106的最大變形量，兩個(gè)變形量的差值是考慮焊件外徑公差和電刷體的允許磨損量確定的，并通過(guò)調(diào)整螺栓107實(shí)現(xiàn)。
[0020]本實(shí)施例中的三爪夾盤7及彈簧套總成6各自配裝絕緣墊，通過(guò)絕緣墊使焊件與工裝的定位夾緊原件隔離。
[0021 ] 前述長(zhǎng)厚壁空心桿8的高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括下補(bǔ)償彈簧5及彈簧套總成6，彈簧套總成6，包括彈簧套及絕緣墊，在長(zhǎng)厚壁空心桿8的底部設(shè)有下補(bǔ)償彈簧5，下補(bǔ)償彈簧5通過(guò)彈簧套總成6對(duì)長(zhǎng)厚壁空心桿8施加向上的推力，使得長(zhǎng)厚壁空心桿8的上端面與定位板總成17下表面接觸，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)厚壁空心桿8的上端面，即焊縫與焊槍中心線等高，同時(shí)下補(bǔ)償彈簧5的軸向可壓縮，也補(bǔ)償了長(zhǎng)厚壁空心桿8長(zhǎng)度尺寸公差。
[0022]前述短厚壁空心桿18的定位及調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括浮動(dòng)壓套12、鋼球13、螺桿14及上補(bǔ)償彈簧15，浮動(dòng)壓套12兩端固定在立柱4上，螺桿14的一端穿過(guò)浮動(dòng)壓套12，在螺桿14端部設(shè)有鋼球13，通過(guò)螺桿14調(diào)整浮動(dòng)壓套12的高度位置。浮動(dòng)壓套12與短厚壁空心桿18連接，在浮動(dòng)壓套12與短厚壁空心桿18之間設(shè)有上止推軸承11，確保浮動(dòng)壓套12僅受軸向力，并不影響焊件的旋轉(zhuǎn)。并能補(bǔ)償短厚壁空心桿18長(zhǎng)度尺寸公差和由于焊接造成的短厚壁空心桿18長(zhǎng)度尺寸的減小。在浮動(dòng)壓套12與上支撐板16之間的立柱4上套裝上補(bǔ)償彈簧15，通過(guò)浮動(dòng)壓套12靠自身的重力和上補(bǔ)償彈簧15壓力始終對(duì)短厚壁空心桿18施加向下的壓力，使短厚壁空心桿18的下端面與長(zhǎng)厚壁空心桿8的上端面始終貼合在一起，并與焊槍中心線等聞。
[0023]本發(fā)明創(chuàng)造并不局限于前述的【具體實(shí)施方式】。本發(fā)明創(chuàng)造擴(kuò)展到任何在本說(shuō)明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過(guò)程的步驟或任何新的組
口 ο
【權(quán)利要求】
1.一種用于自動(dòng)復(fù)合焊接厚壁空心桿的工裝，包括上支撐板(16)、下支撐板(2)、立柱(4)、伺服電機(jī)(I)、三爪夾盤(7)，上支撐板(16)、下支撐板(2)及立柱(4)作為基礎(chǔ)/呈力框架，伺服電機(jī)(I)位于下支撐板(2)底部，長(zhǎng)厚壁空心桿(8)—端通過(guò)三爪夾盤(7)與伺服電機(jī)(I)連接，帶動(dòng)三爪夾盤(7)和工件旋轉(zhuǎn)；其特征在于:短厚壁空心桿(18)通過(guò)定位及調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與兩端立柱(4)連接，并調(diào)節(jié)短厚壁空心桿(18)的高度，使短厚壁空心桿(18)的下端面與長(zhǎng)厚壁空心桿(8)的上端面始終貼合在一起，并與焊槍中心線等高；在短厚壁空心桿(18)上沿周向?qū)ΨQ布置3套電刷總成(10)，所述的電刷總成(10)結(jié)構(gòu)為:電刷體(104)外設(shè)有絕緣套(103)，絕緣套(103)內(nèi)設(shè)有蝶形彈簧組(106)，蝶形彈簧組(106)壓迫電刷體(104)，使電刷體(104)與被焊空心桿工件(101)外徑表面保持接觸，在絕緣套(103)外設(shè)有調(diào)整套(102)，調(diào)整套(102)通過(guò)自身的外螺紋與浮動(dòng)壓套(12)相連，調(diào)整螺栓(107)依次穿過(guò)調(diào)整套(102)、絕緣套(103)，并對(duì)蝶形彈簧組(106)的彈力進(jìn)行調(diào)整。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于自動(dòng)復(fù)合焊接厚壁空心桿的工裝，其特征在于:在一側(cè)立柱(4 )的中部安裝定位板總成(17 )，定位板總成(17 )可以繞立柱(4 )轉(zhuǎn)動(dòng)，在另一側(cè)立柱(4)的內(nèi)側(cè)安裝復(fù)合焊頭總成(9)，定位板總成(17)與復(fù)合焊頭總成(9)的高度一致，定位板總成(17)的高度由立柱(4)上的限位螺母(19)調(diào)節(jié)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于自動(dòng)復(fù)合焊接厚壁空心桿的工裝，其特征在于:短厚壁空心桿(18)的定位及調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括浮動(dòng)壓套(12)、鋼球(13)、螺桿(14)及上補(bǔ)償彈簧(15)，浮動(dòng)壓套(12)兩端套裝在立柱(4)上，螺桿(14)的一端穿過(guò)浮動(dòng)壓套(12)，在螺桿(14)端部設(shè)有鋼球(13)，浮動(dòng)壓套(12)與短厚壁空心桿(18)連接，在浮動(dòng)壓套(12)與上支撐板(16)之間的立柱(4)上套裝上補(bǔ)償彈簧(15)，浮動(dòng)壓套(12)靠自身的重力和上補(bǔ)償彈簧(15)壓力始終對(duì)短厚壁空心桿(18)施加向下的壓力，使短厚壁空心桿(18)的下端面與長(zhǎng)厚壁空心桿(8)的上端面始終貼合在一起，并與焊槍中心線等聞。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于自動(dòng)復(fù)合焊接厚壁空心桿的工裝，其特征在于:通過(guò)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)長(zhǎng)厚壁空心桿(8)的高度，使得長(zhǎng)厚壁空心桿(8)的上端面與定位板總成(17)下表面接觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于自動(dòng)復(fù)合焊接厚壁空心桿的工裝，其特征在于:所述長(zhǎng)厚壁空心桿(8)的補(bǔ)償機(jī)構(gòu)包括下補(bǔ)償彈簧(5)及彈簧套總成(6)，在長(zhǎng)厚壁空心桿(8)的底部設(shè)有下補(bǔ)償彈簧(5)，下補(bǔ)償彈簧(5)通過(guò)彈簧套總成(6)對(duì)長(zhǎng)厚壁空心桿(8)施加向上的推力，使得長(zhǎng)厚壁空心桿(8)的上端面與定位板總成(17)下表面接觸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于自動(dòng)復(fù)合焊接厚壁空心桿的工裝，其特征在于:所述的三爪夾盤(7)與下支撐板(2)之間設(shè)有下止推軸承(3)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于自動(dòng)復(fù)合焊接厚壁空心桿的工裝，其特征在于:在浮動(dòng)壓套(12)與短厚壁空心桿(18)上端面之間設(shè)有上止推軸承(11 )。
【文檔編號(hào)】B23K37/00GK203696352SQ201320866416
【公開日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2013年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月26日
【發(fā)明者】何力佳, 王天利, 王宏偉 申請(qǐng)人:遼寧工業(yè)大學(xué)