一種車架的自動焊接工裝及焊接方法與流程

本發明涉及車架的自動焊接工裝和焊接方法。

背景技術：

如圖1所示，自行車車架主要包括頭管100、上管200、下管300、立管400、五通500、上叉600、下叉700和勾爪800。上管200的一端焊接在頭管100上，上管200的另一端焊接在立管400上；下管300的一端焊接在頭管100上，下管300的另一端焊接在五通500上；立管400的下端焊接在五通500上；上叉600的一端焊接在立管400上；下叉700的另一端焊接在五通500上；在上叉600和下叉700的另一端分別焊接有勾爪800。

上述自行車車架的成型方法是：先制造頭管100、上管200、下管300、立管400、五通500、上叉600、下叉700和勾爪800，然后通過人工將頭管100、上管200、下管300、立管400、五通500、上叉600、下叉700和勾爪800焊接起來，這樣，不僅效率低，而且頭管100、上管200、下管300、立管400、五通500、上叉600、下叉700和勾爪800之間的位置誤差大，而且難以保證各車架的一致性。

在中國專利申請號為200820181289.1的專利文獻中公開了一種自行車車架自動焊接系統，具體公開了車架包括車首管、橫梁、下管、豎管、五通管、焊好的后上叉和后下叉，焊接系統共具有可轉動的工作臺，工作臺具有定位車首管固定裝置、定位五通管的五通管固定裝置、將豎管定位在五通管上的豎管固定裝置、夾持后上叉和后下叉并將其定位的在豎管上的后叉固定裝置，車首管固定裝置、后叉固定裝置可沿著車架的長度方向滑動的設在工作臺上，工作臺上具有驅動車首管和后叉固定裝置滑動的驅動機構，該焊接系統還具有焊接車架的機械手裝置，工作臺在對應于車架的焊接位置上是被挖空的。

上述結構的焊接系統雖然提高了焊接效率和焊接的精確度，但是由于后上叉和后下叉已經焊接好，然后再安裝到上述焊接系統中焊接，這樣，在焊接后上叉和后下叉時需要時間和人工，從整個車架的焊接過程來看，效率相對降低，另外，在焊接車架過程中，由于焊接的溫度較高，因此，后上叉和后下叉之間的角度也可能會發生略微的變化，而在上述焊接系統中，未對后上叉和后下叉之間的角度進行較好的限制，造成車架的精度會相對降低；另外，豎管固定裝置是固定的，因此，豎管的位置無法進行調節，使得車架的焊接適用范圍相對減小。

技術實現要素：

在焊接車架時，為了能更好的對上叉和下叉的角度進行限制，提高焊接精度，同時為了提高焊接效率，本發明提供了一種車架的自動焊接工裝及焊接方法。

為達到上述目的，一種車架的自動焊接工裝，包括機架、轉臺、底座、勾爪夾持裝置、上叉支承固定裝置、下叉支承固定裝置、五通夾持裝置和立管夾持裝置；轉臺設在機架上，底座設在轉臺上；勾爪夾持裝置固定在底座上；所述的上叉支承固定裝置包括上叉支承架、上叉支承板、上叉夾持旋轉氣缸和上叉夾持架，上叉支承架固定在下叉支承固定裝置或底座上，上叉支承板設在上叉支承架上，上叉夾持旋轉氣缸安裝在上叉支承板上，上叉夾持架固定在上叉夾持旋轉氣缸的活塞桿上，上叉夾持架位于上叉支承板的上方，上叉夾持架與上叉支承板中間具有空間；所述的下叉支承固定裝置包括下叉支承板、下叉夾持旋轉氣缸和下叉夾持架，下叉支承固定裝置位于上叉支承固定裝置的下方，下叉支承板安裝在底座上，下叉夾持旋轉氣缸安裝在下叉支承板上，下叉夾持架固定在下叉夾持旋轉氣缸的活塞桿上，下叉夾持架位于下叉支承板的上方，下叉夾持架與下叉支承板之間具有空間；所述的五通夾持裝置安裝在底座上；所述的立管夾持裝置包括立管支承架、夾持塊裝置和活動夾持裝置，立管支承架固定在五通夾持裝置或底座上，夾持塊裝置設在立管支承架上，活動夾持裝置安裝在立管支承架上。

上述車架的自動焊接工裝進行焊接的方法包括如下步驟：

（1）將勾爪和下叉焊接在一起；

（2）安裝下叉和勾爪，具體的方法是：將勾爪卡入到勾爪夾持裝置上，通過勾爪夾持裝置夾持勾爪，通過下叉支承板支承下叉，啟動下叉夾持旋轉氣缸，通過下叉夾持旋轉氣缸帶動下叉夾持架旋轉，下叉夾持架旋轉后夾持住下叉；

（3）安裝上叉；具體的方法為：將上叉的一端插入到勾爪內，通過上叉支承板支承上叉；啟動上叉夾持旋轉氣缸，通過上叉夾持旋轉氣缸帶動上叉夾持架旋轉，下叉夾持架旋轉后夾持住上叉；

（4）安裝五通，具體的方法為：將五通安裝在五通夾持裝置上；

（5）安裝立管，具體的方法為：將立管的一端插入到五通內，讓立管的中部抵擋在夾持塊裝置上，通過活動夾持裝置和夾持塊裝置夾持立管；

（6）通過機器手焊接勾爪與上叉的連接處、五通與下叉的連接處、五通與立管的連接處和立管與上叉的連接處；在焊接過程中，通過旋轉轉臺，讓機器手能焊接到各處。

在本發明中，勾爪與下叉已經焊接好然后進入到自動焊接工裝中，上叉與焊接好的勾爪和下叉在本發明的自動焊接工裝上焊接，由于設置了下叉支承板和下叉夾持架，這樣，通過下叉支承板對下叉進行支承，通過下叉夾持架對下叉進行夾持，再加上勾爪夾持裝置的夾持作用，下叉和勾爪的固定可靠、定位準確；由于設置了上叉支承板和上叉夾持架，通過上叉支承板對上叉進行支承定位，通過上叉夾持架對上叉進行夾持固定，這樣上叉的固定牢固、可靠；另外，上叉支承板和下叉支承板的相對角度是確定的，因此上叉和下叉之間的角度也可以確定，并且精確度高，在焊接過程中也不容易發生移位、變形。在本發明中，在自動焊接工裝上焊接勾爪與上叉的連接處、五通與下叉的連接處、五通與立管的連接處和立管與上叉的連接處，相對于現有技術，不需要在焊接工裝以外焊接上叉和下叉，因此，能提高效率，同時能提高焊接的精確度。

進一步的，所述的勾爪夾持裝置包括安裝座、定位桿安裝座、勾爪定位桿、第一勾爪夾持氣缸、第二勾爪夾持氣缸、第一勾爪夾持塊和第二勾爪夾持塊；安裝座固定在底座上；定位桿安裝座安裝在安裝座上；勾爪定位桿安裝在定位桿安裝座上，勾爪定位桿的兩端伸出定位桿安裝座，第一勾爪夾持氣缸和第二勾爪夾持氣缸安裝在安裝座上，第一勾爪夾持塊安裝在第一勾爪夾持氣缸的活塞桿上，第二勾爪夾持塊安裝在第二勾爪夾持氣缸的活塞桿上，第一勾爪夾持塊與第二勾爪夾持塊相對設置；在第一勾爪夾持塊上設有能與勾爪定位桿配合的第一通孔，第二勾爪夾持塊上設有能與勾爪定位桿配合的第二通孔；利用勾爪夾持裝置安裝勾爪的方法是：將勾爪卡入到位于勾爪定位座兩側的勾爪定位桿上，啟動第一勾爪夾持氣缸和第二勾爪夾持氣缸，第一勾爪夾持氣缸帶動第一勾爪夾持塊向勾爪定位桿方向運動，勾爪定位桿的一端插入到第一通孔內，通過第一勾爪夾持塊夾持住其中一勾爪，第二勾爪夾持氣缸帶動第二夾持塊向勾爪定位桿方向運動，勾爪定位桿的另一端插入到第二通孔內，通過第二勾爪夾持塊夾持住另一勾爪。該結構的勾爪夾持裝置，不僅能對勾爪進行定位，還能進行可靠的夾持，同時便于拆卸勾爪。

進一步的，在上叉支承架的上端部設有第一腰型槽，第一腰型槽穿過有第一螺栓，上叉支承板與第一螺栓連接；在上叉支承板上設有一排以上的第二腰型槽組，每排第二腰型槽組包括一個以上的第二腰型槽；在第二腰型槽上穿過有第二螺栓，第二螺栓上連接有上叉支承塊；所述的上叉夾持架包括上叉夾持桿，上叉夾持桿的中部連接在上叉夾持旋轉氣缸的活塞桿上，在上叉夾持桿的兩端底面安裝有上叉夾持塊；在安裝上叉前，根據上叉與下叉的夾角以及上叉與下叉的位置調整上叉支承板的角度和位置，具體的方法是：松開第一螺栓，旋轉上叉支承板的角度即可調節上叉支承板的角度，沿著第一腰型槽移動第一螺栓，即可調整上叉支承板的位置，上叉支承板的角度和位置調整好后鎖緊第一螺栓；上叉安裝好后通過上叉支承塊支承上叉，利用上叉夾持塊夾持上叉。這樣，可以調節上叉支承板的角度和位置，以適用于不同車架的焊接。在該結構中，通過上叉支承塊支承上叉，可避免上叉直接與上叉支承板接觸，能起到保護上叉的作用。由于采用第二腰型槽，只要松開第二螺栓，既能調節上叉支承塊的位置，以適用于不同上叉的焊接。

進一步的，在下叉支承板上設有一排以上的第三腰型槽組，每排第三腰型槽組包括一個以上的第三腰型槽；在第三腰型槽上穿過有第三螺栓，第三螺栓上連接有下叉支承塊；所述的下叉夾持架包括下叉夾持桿，下叉夾持桿的中部連接在下叉夾持旋轉氣缸的活塞桿上，在下叉夾持桿的兩端底面安裝有下叉夾持塊。通過下叉支承塊支承下叉，可避免下叉直接與下叉支承板接觸，能起到保護下叉的作用。由于采用第三腰型槽，只要松開第三螺栓，既能調節下叉支承塊的位置，以適用于不同下叉的焊接。

進一步的，所述的五通夾持裝置包括五通支承座、五通定位桿和五通夾持氣缸，五通支承座安裝在底座上，五通定位桿固定在五通支承座上，五通夾持氣缸安裝在五通支承座上，五通定位桿與五通夾持氣缸相對設置。如需要安裝五通，將五通的左右相通的通孔套入到五通定位桿上，然后通過五通夾持氣缸夾持五通，可實現可靠的定位。

進一步的，所述的夾持塊裝置包括調整塊、第四螺栓和立管夾持塊；調整塊設在立管支承架的一側，調整塊上設有調整槽，立管夾持塊位于立管支承架的另一側，第四螺栓穿過調整槽后跨過立管支承架與立管支承架連接；在立管夾持塊上設有圓弧槽；所述的活動夾持裝置包括固定座、手柄、夾持臂、夾持桿和立管固定塊，固定座安裝在立管支承架上，手柄的中部鉸接在固定座上，手柄的一端鉸接在夾持臂的中部，夾持臂的一端鉸接在固定座上，夾持桿安裝在夾持臂的另一端，立管固定塊安裝在夾持桿上；在安裝立管時，將立管的中部放置到圓弧槽內，扳動手柄，手柄帶動夾持臂擺動，夾持臂帶動夾持桿運動，夾持桿帶動立管固定塊運動，在立管夾持塊和立管固定塊的作用固定立管。該結構，通過松開第四螺栓，則能調節立管夾持塊在調整槽方向的位置，從而可調節立管的安裝角度。在立管夾持塊上設置圓弧槽，能對立管進行更好的定位。通過上述結構的活動夾持裝置，能可靠的夾持立管，同時方便拆卸立管。

附圖說明

圖1為車架的示意圖。

圖2為上叉的示意圖。

圖3為下叉的示意圖。

圖4為車架的自動焊接工裝的正面示意圖。

圖5為車架的自動焊接工裝的向下示意圖。

圖6為車架的自動焊接工裝去掉上叉支承固定裝置和立管夾持裝置后的向下的示意圖。

圖7為車架的自動焊接工裝去掉立管夾持裝置向右的示意圖。

圖8為勾爪夾持裝置的示意圖。

圖9為活動夾持裝置的示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明進行進一步詳細說明。

如圖4至圖7所示，車架的自動焊接工裝包括機架1、轉臺2、底座3、勾爪夾持裝置4、上叉支承固定裝置5、下叉支承固定裝置6、五通夾持裝置7和立管夾持裝置8。

所述的轉臺2包括驅動馬達21和轉盤22，驅動馬達21固定在機架1上，轉盤22安裝在驅動馬達21的輸出軸上。

所述的底座3包括一橫梁31和兩縱梁32，橫梁31固定在兩縱梁32的一端；轉盤22與橫梁31固定。

如圖4至圖8所示，所述的勾爪夾持裝置4包括安裝座41、定位桿安裝座42、勾爪定位桿43、第一勾爪夾持氣缸44、第二勾爪夾持氣缸45、第一勾爪夾持塊46和第二勾爪夾持塊47；安裝座41固定在兩縱梁32之間，且靠近轉盤22一端設置；定位桿安裝座42安裝在安裝座41上；勾爪定位桿43安裝在定位桿安裝座42上，勾爪定位桿43的兩端伸出定位桿安裝座42，第一勾爪夾持氣缸44和第二勾爪夾持氣缸45安裝在安裝座41上，第一勾爪夾持塊46安裝在第一勾爪夾持氣缸44的活塞桿上，第二勾爪夾持塊47安裝在第二勾爪夾持氣缸45的活塞桿上，第一勾爪夾持塊46與第二勾爪夾持塊47相對設置；在第一勾爪夾持塊46上設有能與定位桿配合的第一通孔461，第二勾爪夾持塊47上設有能與定位桿配合的第二通孔471。

所述的上叉支承固定裝置5包括上叉支承架51、上叉支承板52、上叉夾持旋轉氣缸53和上叉夾持架54，上叉支承架51固定在下叉支承板61上或其中一縱梁32上；在上叉支承架51的上端部設有第一腰型槽511，第一腰型槽511穿過有第一螺栓512。上叉支承板52連接在第一螺栓512上，在上叉支承板52上設有一排以上的第二腰型槽組，每排第二腰型槽組包括一個以上的第二腰型槽521；在第二腰型槽521上穿過有第二螺栓522，第二螺栓522上連接有上叉支承塊523，在圖7中，第二螺栓522和上叉支承塊523未示出。上叉夾持旋轉氣缸53安裝在上叉支承板52上，上叉夾持架54固定在上叉夾持旋轉氣缸53的活塞桿上，上叉夾持架54位于上叉支承板52的上方，上叉夾持架54與上叉支承板52中間具有空間；所述的上叉夾持架54包括上叉夾持桿541，上叉夾持桿541的中部連接在上叉夾持旋轉氣缸53的活塞桿上，在上叉夾持桿541的兩端底面安裝有上叉夾持塊542。

在上叉支承板52上固定有線板（未示出），線板上設有線孔，線孔用于穿過氣壓管，實現對氣壓管的定位。

所述的下叉支承固定裝置6包括下叉支承板61、下叉夾持旋轉氣缸62和下叉夾持架63。下叉支承固定裝置6位于上叉支承固定裝置5的下方，下叉支承板61安裝在兩縱梁32之間，下叉支承板61位于縱梁32的中部；在下叉支承板61上設有一排以上的第三腰型槽組，每排第三腰型槽組包括一個以上的第三腰型槽611；在第三腰型槽611上穿過有第三螺栓612，第三螺栓612上連接有下叉支承塊613。下叉夾持旋轉氣缸62安裝在下叉支承板61上，下叉夾持架63固定在下叉夾持旋轉氣缸62的活塞桿上，下叉夾持架63位于下叉支承板61的上方，下叉夾持架63與下叉支承板61之間具有空間；所述的下叉夾持架63包括下叉夾持桿631，下叉夾持桿631的中部連接在下叉夾持旋轉氣缸62的活塞桿上，在下叉夾持桿631的兩端底面安裝有下叉夾持塊632。

所述的五通夾持裝置7包括五通支承座71、五通定位桿72和五通夾持氣缸73，五通支承座71安裝在兩縱梁32之間，且位于遠離轉盤22的一端，五通定位桿72固定在五通支承座71上，五通夾持氣缸73安裝在五通支承座71上，五通定位桿72與五通夾持氣缸73相對設置。

所述的立管夾持裝置8包括立管支承架81、夾持塊裝置82和活動夾持裝置83，立管支承架81固定在五通支承座71上。所述的夾持塊裝置82包括調整塊821、第四螺栓823和立管夾持塊822；調整塊821設在立管支承架81的一側，調整塊821上設有調整槽8211，立管夾持塊822位于立管支承架81的另一側，第四螺栓823穿過調整槽8211后跨過立管支承架81與立管支承架81連接；在立管夾持塊822上設有圓弧槽8221。如圖9所示，所述的活動夾持裝置83包括固定座831、手柄832、夾持臂833、夾持桿834和立管固定塊835，固定座831安裝在立管支承架81上，手柄832的中部鉸接在固定座831上，手柄832的一端鉸接在夾持臂833的中部，夾持臂833的一端鉸接在固定座831上，夾持桿834安裝在夾持臂833的另一端，立管固定塊835安裝在夾持桿834上。

上述車架的自動焊接工裝進行焊接的方法包括如下步驟：

（1）將下叉的一端插入到勾爪的孔內，將勾爪和下叉焊接在一起。

（2）安裝下叉和勾爪，具體的方法是：根據下叉的尺寸，調節下叉支承塊613的位置，具體為：松開第三螺栓612，在第三腰型槽611內移動第三螺栓612和下叉支承塊613，將下叉支承塊613調整到可以支承下叉的位置，然后鎖緊第三螺栓612。然后，將勾爪卡入到位于勾爪定位座兩側的勾爪定位桿43上，啟動第一勾爪夾持氣缸44和第二勾爪夾持氣缸45，第一勾爪夾持氣缸44帶動第一勾爪夾持塊46向勾爪定位桿43方向運動，勾爪定位桿43的一端插入到第一通孔461內，通過第一勾爪夾持塊46夾持住其中一勾爪，第二勾爪夾持氣缸45帶動第二夾持塊向勾爪定位桿43方向運動，勾爪定位桿43的另一端插入到第二通孔471內，通過第二勾爪夾持塊47夾持住另一勾爪。啟動下叉夾持旋轉氣缸62，通過下叉夾持旋轉氣缸62帶動下叉夾持桿834631旋轉，下叉夾持桿834631旋轉后，下叉夾持塊632壓在下叉上，實現對下叉的夾持固定。

（3）安裝上叉；具體的方法為：根據上叉的尺寸，調節上叉支承塊523的位置，具體為：松開第二螺栓522，在第二腰型槽521內移動第二螺栓522和上叉支承塊523，將上叉支承塊523調整到可以支承上叉的位置，然后鎖緊第二螺栓522。將上叉的一端插入到勾爪內，通過上叉支承塊523支承上叉；啟動上叉夾持旋轉氣缸53，通過上叉夾持旋轉氣缸53帶動上叉夾持桿834541旋轉，上叉夾持桿834541旋轉通過上叉夾持塊542夾持住上叉。另外，在安裝上叉前，根據上叉與下叉的夾角以及上叉與下叉的位置調整上叉支承板52的角度和位置，具體的方法是：松開第一螺栓512，旋轉上叉支承板52的角度即可調節上叉支承板52的角度，沿著第一腰型槽511移動第一螺栓512，即可調整上叉支承板52的位置，上叉支承板52的角度和位置調整好后鎖緊第一螺栓512，這樣，可以調節上叉支承板52的角度和位置，以適用于不同車架的焊接。

（4）安裝五通，具體的方法為：將五通的左右相通的通孔套入到五通定位桿72上，然后通過五通夾持氣缸73夾持五通，可實現可靠的定位。

（5）安裝立管，具體的方法為：將立管的一端插入到五通內，將立管的中部放置到圓弧槽8221內，扳動手柄832，手柄832帶動夾持臂833擺動，夾持臂833帶動夾持桿834運動，夾持桿834帶動立管固定塊835運動，在立管夾持塊822和立管固定塊835的作用固定立管。該結構，通過松開第四螺栓823，則能調節立管夾持塊822在調整槽8211方向的位置，從而可調節立管的安裝角度。在立管夾持塊822上設置圓弧槽8221，能對立管進行更好的定位。通過上述結構的活動夾持裝置83，能可靠的夾持立管，同時方便拆卸立管。

（6）通過機器手焊接勾爪與上叉的連接處、五通與下叉的連接處、五通與立管的連接處和立管與上叉的連接處；在焊接過程中，通過旋轉轉臺2，讓機器手能焊接到以上各部件的連接各處。

（7）焊接完成后，松開第一勾爪夾持氣缸44、第二勾爪夾持氣缸45、反向旋轉上叉夾持旋轉氣缸53、反向旋轉下叉夾持旋轉氣缸62、松開五通夾持氣缸73、松開手柄832，將焊接好的車架從焊接工裝上拆卸下來。

在本發明中，勾爪與下叉已經焊接好然后進入到自動焊接工裝中，上叉與焊接好的勾爪和下叉在本發明的自動焊接工裝上焊接，由于設置了下叉支承板61和下叉夾持架63，這樣，通過下叉支承板61對下叉進行支承，通過下叉夾持架63對下叉進行夾持，再加上勾爪夾持裝置4的夾持作用，下叉和勾爪的固定可靠、定位準確；由于設置了上叉支承板52和上叉夾持架54，通過上叉支承板52對上叉進行支承定位，通過上叉夾持架54對上叉進行夾持固定，這樣上叉的固定牢固、可靠；另外，上叉支承板52和下叉支承板61的相對角度是確定的，因此上叉和下叉之間的角度也可以確定，并且精確度高，在焊接過程中也不容易發生移位、變形。在本發明中，在自動焊接工裝上焊接勾爪與上叉的連接處、五通與下叉的連接處、五通與立管的連接處和立管與上叉的連接處，相對于現有技術，不需要在焊接工裝以外焊接上叉和下叉，因此，能提高效率，同時能提高焊接的精確度。

本發明的勾爪夾持裝置4，不僅能對勾爪進行定位，還能進行可靠的夾持，同時便于拆卸勾爪。

在本實施例中，通過上叉支承塊523支承上叉，可避免上叉直接與上叉支承板52接觸，能起到保護上叉的作用。由于采用第二腰型槽521，只要松開第二螺栓522，既能調節上叉支承塊523的位置，以適用于不同上叉的焊接。

通過下叉支承塊613支承下叉，可避免下叉直接與下叉支承板61接觸，能起到保護下叉的作用。由于采用第三腰型槽611，只要松開第三螺栓612，既能調節下叉支承塊613的位置，以適用于不同下叉的焊接。