框架翻转设备及框架焊接工作站

摘要

本发明属于工程机械技术领域，具体涉及一种框架翻转设备及框架焊接工作站。该框架翻转设备包括翻转机箱座以及工件夹持工装。翻转机箱座包括机箱以及工装安装台，机箱内设有与工装安装台传动连接的X轴回转驱动部件，以驱动工装安装台绕X轴回转。工件夹持工装安装于工装安装台上且包括内限位组件以及外限位组件，内限位组件包括内撑驱动机构以及与内撑驱动机构相连的内撑件，外限位组件包括外夹驱动机构以及与外夹驱动机构相连的外夹件。其中，内撑驱动机构与外夹驱动机构相互配合驱动以使内撑件与外夹件沿Y轴方向相互靠近或远离。在本发明中，该框架翻转设备通过双驱动机构以实现稳固地夹持框架类工件。

说明书

技术领域

本发明属于工程机械技术领域，具体地，涉及一种框架翻转设备及框架焊接工作站。

背景技术

框架类结构在汽车、工程机械等行业应用广泛，如汽车底盘大梁与横梁连接组成的结构、工程类改装车采用的副车架结构等。

目前国内的框架类工件焊接生产中，多采用简易工装支撑，通过起重工具人工进行翻转变位，人工焊接，采用此种工艺焊接过程中，翻转角度难以控制且人工强度大。为提高自动化，尽管目前具有一些翻转变位设备以辅助焊接框架类工件，通过翻转变位设备能够实现任意角度翻转，但是在翻转变位过程中要保证框架类工件被牢固地固定，如此才能保证焊接效果。因此，如何将框架类工件稳固地固定在翻转变位设备上是亟需解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷或不足，本发明提供了一种框架翻转设备及框架焊接工作站，该框架翻转设备通过双驱动机构以实现稳固地夹持框架类工件。

为实现上述目的，本发明第一方面提供了一种框架翻转设备，该框架翻转设备包括：

翻转机箱座，包括机箱以及工装安装台，机箱内设有与工装安装台传动连接的X轴回转驱动部件，以驱动工装安装台绕X轴回转；以及

工件夹持工装，安装于工装安装台上且包括内限位组件以及外限位组件，内限位组件包括内撑驱动机构以及与内撑驱动机构相连的内撑件，外限位组件包括外夹驱动机构以及与外夹驱动机构相连的外夹件；

其中，内撑驱动机构与外夹驱动机构相互配合驱动以使内撑件与外夹件沿Y轴方向相互靠近或远离。

可选地，内限位组件包括沿Y轴方向间隔布置的两个内撑件，外限位组件包括沿Y轴方向间隔布置的两个外夹件，两个内撑件位于两个外夹件之间，内撑驱动机构驱动两个内撑件同步靠近或远离同侧的外夹件，外夹驱动机构驱动两个外夹件同步靠近或远离同侧的内撑件。

可选地，内撑驱动机构与外夹驱动机构均为滚珠丝杆机构，滚珠丝杆机构包括沿Y轴方向布置的双向丝杆以及与双向丝杆传动连接的Y轴驱动构件，双向丝杆的右旋丝杆段以及左旋丝杆段分别与两个内撑件或两个外夹件连接。

可选地，内撑件包括：

连接杆座，一端与双向丝杆滑移连接，另一端沿X轴方向并朝外夹驱动机构伸出；以及

内撑调节杆，一端与连接杆座上靠近外夹驱动机构的一端相连，另一端沿Y轴方向朝外伸出；

其中，内撑调节杆相对于连接杆座能够沿Y轴方向线性移动。

可选地，外夹件包括：

移动安装座，与双向丝杆滑移连接；

外夹限位块，安装于移动安装座上；以及

Z轴限位件，安装于移动安装座上并包括位于移动安装座的竖向一侧的Z轴压持部件，Z轴压持部件的一端能够沿Z轴方向线性移动以伸入于外夹限位块与内撑调节杆之间。

可选地，内限位组件还包括：

内限位安装座，安装于工装安装台上；以及

顶撑杆件，安装于内限位安装座的Y轴方向两端侧；

其中，内撑驱动机构安装于内限位安装座上，顶撑杆件的一端与内限位安装座相连，另一端能够沿X轴方向线性移动以伸入于内撑件与外夹件之间。

可选地，外限位组件还包括安装于工装安装台上的外限位安装座，内限位安装座位于机箱与外限位安装座之间，外夹驱动机构安装于外限位安装座上。

本发明第二方面提供了一种框架焊接工作站，该框架焊接工作站包括上述的框架翻转设备，框架翻转设备用于夹持工件的X轴方向的端部。

可选地，框架焊接工作站包括沿X轴方向布置的地轨以及至少一对沿X方向间隔布置的框架翻转设备，一对框架翻转设备中的至少一者与地轨滑移连接。

可选地，机箱的底端与地轨滑移连接，机箱的底端设有用于驱动框架翻转设备沿地轨滑移的X轴滑移驱动部件。

在本发明中，该框架翻转设备用于夹持框架类工件的端部。内撑件与外夹件沿Y轴方向相互靠近从而夹持工件的端部，内撑件与外夹件沿Y轴方向相互远离从而松开工件。在工件夹持工装随工装安装台绕X轴回转的过程中，带动夹持在内撑件与外夹件之间的工件同步随X轴回转。因此，通过该框架翻转设备能够实现框架类工件翻转变位。特别地，内撑件以及外夹件分别由内撑驱动机构以及外夹驱动机构驱动，内撑件与外夹件构成夹持框架类工件的端部的夹爪。换言之，采用两个驱动机构相互配合驱动内撑件与外夹件移动以实现夹持，保证框架类工件被稳固地夹持在工件夹持工装上。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为根据本发明具体实施方式提供的一种框架焊接工作站示意图。

图2为图1中的框架翻转设备的局部放大图；

图3为图1中的框架翻转设备的俯视图；

图4为图2中的内限位组件俯视图；

图5为图4中的内限位组件的A-A剖视图；

图6为图2中的外限位组件的示意图。

附图标记说明：10、框架翻转设备；11、机箱；111、X轴回转驱动部件；12、工装安装台；13、内限位组件；131、内撑驱动机构；1311、双向丝杆；1312、Y轴驱动构件；132、内撑件；1321、连接杆座；1322、内撑调节杆；1323、夹持螺母；133、内限位安装座；134、顶撑杆件；14、外限位组件；141、外夹驱动机构；1411、双向丝杆；1412、Y轴驱动构件；1413、直线导轨；1414、滑块；142、外夹件；1421、移动安装座；1422、外夹限位块；1423、Z轴压持部件；1424、Z轴限位座；143、外限位安装座；20、地轨；30、X轴滑移驱动部件；40、副车架。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明实施例中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“X轴方向”为工件的长度方向，或者可以说是副车架40中的纵梁长度方向；“Y轴方向”为工件的宽度方向，或者可以说是副车架40中的横梁长度方向；“Z轴方向”为工件的高度方向，或者可以说是副车架40的高度方向；Z轴方向、X轴方向以及Y轴方向两两互相垂直。

下面将参考附图并结合示例性实施例来详细说明本发明。

图2为图1中的框架翻转设备的局部放大图。图4为图2中的内限位组件俯视图。图6为图2中的外限位组件的示意图。如图2、图4以及图6所示，本发明第一方面提供了一种框架翻转设备10，该框架翻转设备10包括翻转机箱座以及工件夹持工装。

翻转机箱座包括机箱11以及工装安装台12，机箱11内设有与工装安装台12传动连接的X轴回转驱动部件111，以驱动工装安装台12绕X轴回转。

工件夹持工装安装于工装安装台12上且包括内限位组件13以及外限位组件14，内限位组件13包括内撑驱动机构131以及与内撑驱动机构131相连的内撑件132，外限位组件14包括外夹驱动机构141以及与外夹驱动机构141相连的外夹件142；

其中，内撑驱动机构131与外夹驱动机构141相互配合驱动以使内撑件132与外夹件142沿Y轴方向相互靠近或远离。

具体地，该框架翻转设备10用于夹持框架类工件的端部，例如副车架40中的纵梁的端部。内撑件132与外夹件142沿Y轴方向相互靠近从而夹持工件的端部，内撑件132与外夹件142沿Y轴方向相互远离从而松开工件。在工件夹持工装随工装安装台12绕X轴回转的过程中，带动夹持在内撑件132与外夹件142之间的工件同步随X轴回转。因此，通过该框架翻转设备10能够实现框架类工件翻转变位。在本发明中，内撑件132以及外夹件142分别由内撑驱动机构131以及外夹驱动机构141驱动，内撑件132与外夹件142构成夹持框架类工件的端部的夹爪。换言之，采用两个驱动机构相互配合驱动内撑件132与外夹件142移动以实现夹持，保证框架类工件被稳固地夹持在工件夹持工装上。

在本实施例中，X轴回转驱动部件111采用包括例如电机或液压马达等，工装安装台12绕X轴回转是指工装安装台12绕X轴回转驱动部件111的回转中心轴线回转，X轴回转驱动部件111的回转中心轴线即为输出驱动轴的中心轴线。

进一步地，内限位组件13包括沿Y轴方向间隔布置的两个内撑件132，外限位组件14包括沿Y轴方向间隔布置的两个外夹件142，内撑驱动机构131驱动两个内撑件132同步靠近或远离同侧的外夹件142，外夹驱动机构141驱动两个外夹件142同步靠近或远离同侧的内撑件132。

具体地，该工件夹持工装包括沿Y轴方向间隔布置的由内撑件132与外夹件142构成的两个夹爪，该两个夹爪之间Y轴方向的间距是能够调节的。换言之，通过工件夹持工装能够夹持框架类工件的端部上的两处，夹持的位置是能够调节的，如此能够控制框架类工件上的梁间距。

例如，如图2所示，该工件夹持工装夹持副车架40上沿Y轴方向平行间隔布置的两根纵梁的端部，通过内撑驱动机构131控制两个内撑件132之间的间距即可控制两根纵梁的内侧壁之间的间距，即内撑间距；通过外夹驱动机构141控制两个外夹件142之间的间距即可调整两根纵梁的外侧壁之间的间距，即外夹间距；通过调节内撑间距即可控制焊接在两根纵梁之间的横梁的长度，进一步调节外夹间距即可控制夹持具有不同宽度的纵梁，因此通过该工件夹持工装能够适用不同型号的副车架40，如此设置使得该框架翻转设备10具有更好的通用性。

当然，本领域技术人员可以理解的是，为实现两个夹爪的内撑件132与外夹件142同步相互靠近或远离，即两个夹爪同步实现夹持或松开，内撑驱动机构131以及外夹驱动机构141包括例如导轨滑块机构、滚珠丝杆机构、电动推杆组合机构、油缸组合机构等。例如，内撑驱动机构131包括沿Y轴方向布置的两个电动推杆，两个电动推杆分别与两个内撑件132相连，如此以实现驱动内撑件132，同理，外夹驱动机构141也可采用电动推杆组合机构。

优选地，内撑驱动机构131与外夹驱动机构141均为滚珠丝杆机构，滚珠丝杆机构包括沿Y轴方向布置的双向丝杆1311、1411以及与双向丝杆1311、1411传动连接的Y轴驱动构件1312、1412，双向丝杆1311、1411的右旋丝杆段以及左旋丝杆段分别与两个内撑件132或两个外夹件142连接。

如图4至图6所示，在本实施例中，两个内撑件132以及两个外夹件142各通过一个滚珠丝杆机构驱动移动，即两个内撑件132通过一个滚珠丝杆机构驱动，两个外夹件142通过一个滚珠丝杆机构驱动，其中滚珠丝杆机构采用双向丝杆。相比较采用每个内撑件132或外夹件142均需要对应采用一个驱动机构的技术方案，采用双向丝杆的滚珠丝杆机构能够使得该工件夹持工装的结构更加紧凑，成本也更加低廉。

需要说明的是，双向丝杆1311上安装有内撑件132，双向丝杆1411上安装有外夹件142。双向丝杆1311、1411包括右旋丝杆段以及左旋丝杆段，在Y轴驱动构件1312、1412驱动双向丝杆1311、1411旋转的过程中，分别安装于右旋丝杆段以及左旋丝杆段上的两个构件相向或反向移动，即内撑件132与外夹件142相互靠近或远离。具体而言，通过采用双向丝杆的滚珠丝杆机构能够实现两个夹爪同步夹持或松开。

在本实施例中，Y轴驱动构件1312、1412包括例如电机、液压马达等，优选为液压马达。

进一步地，内撑件132包括连接杆座1321以及内撑调节杆1322。连接杆座1321的一端与双向丝杆1311滑移连接，另一端沿X轴方向并朝外夹驱动机构141伸出。内撑调节杆1322的一端与连接杆座1321上靠近外夹驱动机构141的一端相连，另一端沿Y轴方向朝外伸出。其中，内撑调节杆1322相对于连接杆座1321能够沿Y轴方向线性移动。

具体地，内撑件132由两个杆件构成，其中与双向丝杆1311滑移连接的杆件为连接杆座1321，另一杆件为内撑调节杆1322且用于抵接框架类工件以进行固定。连接杆座1321在双向丝杆1311上移动从而带动内撑调节杆1322移动，从而使得内撑调节杆1322抵接或远离工件。特别地，内撑调节杆1322相对于连接杆座1321能够沿Y轴方向线性移动，从而能够对内撑间距进行微调，保证压牢工件。

如图4所示，在图4所示实施例中，连接杆座1321与内撑调节杆1322螺纹连接，其中在内撑调节杆1322上设有两个夹持螺母1323，连接杆座1321的端部位于两个夹持螺母1323之间，通过旋转两个夹持螺母1323即可使得内撑调节杆1322相对连接杆座1321沿Y轴方向线性移动，如此以达到微调内撑间距的目的。当然，为实现内撑调节杆1322沿Y轴方向线性移动的实施例并不局限于上述图示所示实施例，例如，在连接杆座1321的端部设有能够调节松紧的箍环，内撑调节杆1322穿设于箍环内，通过调松箍环，内撑调节杆1322即可沿Y轴方向移动，调紧箍环即可固定内撑调节杆1322，在此不做一一例举。

进一步地，外夹件142包括移动安装座1421、外夹限位块1422以及Z轴限位件。移动安装座1421与双向丝杆1411滑移连接。外夹限位块1422安装于移动安装座1421上。Z轴限位件安装于移动安装座1421上并包括位于移动安装座1421的竖向一侧的Z轴压持部件1423，Z轴压持部件1423的一端能够沿Z轴方向线性移动以伸入于外夹限位块1422与内撑调节杆1322之间。

具体地，外夹限位块1422以及Z轴限位件均安装于移动安装座1421上。移动安装座1421在双向丝杆1411上移动，从而带动外夹限位块1422以及Z轴限位件移动，框架类工件的端部夹持在外夹限位块1422与内撑调节杆1322之间。特别地，Z轴限位件包括Z轴压持部件1423，Z轴压持部件1423的一端能够朝夹持在外夹限位块1422以及内撑调节杆1322之间的工件移动从而压接工件，从而达到Z轴方向限位的效果。

如图6所示，在图6所示实施例中，Z轴限位件还包括Z轴限位座1424，Z轴限位座1424包括沿竖向布置的立柱杆以及水平斜杆，立柱杆的一端与移动安装座1421相连，水平斜杆从立柱杆的另一端沿水平方向朝内斜伸出，Z轴压持部件1423安装于水平斜杆上。

需要说明的是，在本实施例中，Z轴压持部件1423包括例如油缸、电动推杆、气缸等，保证Z轴压持部件1423能够沿Z轴压接工件即可。优选地，Z轴压持部件1423为气缸。

如图3以及图4所示，在本发明中，内限位组件13还包括内限位安装座133以及顶撑杆件134。内限位安装座133安装于工装安装台12上。顶撑杆件134安装于内限位安装座133的Y轴方向两端侧。其中，内撑驱动机构131安装于内限位安装座133上，顶撑杆件134的一端与内限位安装座133相连，另一端能够沿X轴方向线性移动以伸入于内撑件132与外夹件142之间。

具体地，框架类工件的端部夹持在内撑件132与外夹件142之间，顶撑杆件134一端能够沿X轴方向线性移动以伸入伸入于内撑件132与外夹件142之间，从而顶撑框架类工件以达到X轴限位效果。

需要说明的是，在本实施例中，顶撑杆件134包括例如油缸、电动推杆、气缸等，保证顶撑杆件134能够沿X轴压接工件即可。优选地，顶撑杆件134为油缸。

需要说明的是，在外夹限位块1422以及内撑调节杆1322将框架类工件的端部夹持后，仅需保证外夹限位块1422与内撑调节杆1322作用于工件上的夹持力足够大即可保证工件被稳固夹持，当然外夹限位块1422与内撑调节杆1322能够对工件起到Y轴限位的作用。在一种优选实施例中，同时设有顶撑杆件134以及Z轴压持部件1423，以进一步起到X轴方向以及Z轴方向限位的作用，保证工件被稳固夹持。

进一步地，外限位组件14还包括安装于工装安装台12上的外限位安装座143，内限位安装座133位于机箱11与外限位安装座143之间，外夹驱动机构141安装于外限位安装座143上。

具体地，内限位组件13与外限位组件14分别设有内限位安装座133以及外限位安装座143以连接工装安装台12。由于框架类工件夹持在该框架翻转设备10上时呈X轴方向延伸布置，具体朝远离机箱11方向延伸，因此优选将内限位安装座133设置在机箱11与外限位安装座143之间，在夹持框架类工件时降低干涉风险。

需要说明的是，在本发明的实施例中，内撑驱动机构131以及外夹驱动机构141还包括导轨滑块机构，具体地，在内限位安装座133与内撑件132之间以及外限位安装座143与外夹件142之间均设有导轨滑块机构，保证内撑件132以及外夹件142移动过程中的稳定性，保证内撑驱动机构131以及外夹驱动机构141的结构稳定性。

如图6所示，在图6所示实施例中，双向丝杆1411的Y轴中心线的两侧分别设有直线导轨1413，两根直线导轨1413沿X方向平行间隔布置并安装于外限位安装座143上的，在移动安装座1421上设有与直线导轨1413滑移连接的滑块1414。本领域将技术人员可以理解的是，同理可在连接杆座1321与内限位安装座133之间设置导轨滑块机构(图示未画出)，在此不作详细说明。

需要说明的是，在上述的实施例中，工件夹持工装上的各构成部件的“内、外”关系是基于工件夹持工装的中心为基进行判断的。

图1为根据本发明具体实施方式提供的一种框架焊接工作站示意图。如图1所示，本发明第二方面提供了一种框架焊接工作站，该框架焊接工作站包括上述的框架翻转设备10，框架翻转设备10用于夹持工件的X轴方向的端部。显然地，该框架焊接工作站显然具备由上述框架翻转设备10所带来的所有有益效果，在此不做详细赘述。

另外，需要说明的是，该框架焊接工作站包括与框架翻转设备10相互作用的其它设备。本领域技术人员可以理解的是，为提高自动化程度，进一步降低人工劳动强度，该框架焊接工作站还可包括自动化焊接设备(例如多自由度机械臂焊接设备)以对夹持在框架翻转设备10上的框架类工件进行焊接，实现无人化作业。

进一步地，框架焊接工作站包括沿X轴方向布置的地轨20以及至少一对沿X方向间隔布置的框架翻转设备10，一对框架翻转设备10中的至少一者与地轨20滑移连接。

具体地，该框架焊接工作站包括至少一对框架翻转设备10，一对框架翻转设备10可以分别夹持在框架类工件的X方向的两端，一对框架翻转设备10中的一者能够沿X轴方向移动，从而调整一对框架翻转设备10之间的间距，从而适用具有不同X轴方向长度的框架类工件，使得该框架焊接工作站更具备柔性化。

如图1所示，在图1所示的实施例中，一对框架翻转设备10均与地轨20滑移连接，一对框架翻转设备10分别夹持在副车架40的纵梁的两端，通过移动框架翻转设备10即可适用具有不同长度纵梁的副车架40。

需要说明的是，在本发明的一些实施例中，该框架翻转设备10还包括顶撑杆件134以及Z轴压持部件1423，通过顶撑杆件134以及Z轴压持部件1423实现X轴方向以及Z轴方向限位，保证框架类工件进一步被稳固夹持的同时具有良好的重复定位精度。特别地，在配合机械臂实现自动化生产的条件下，保证机械臂的重复焊接精度。

当然，更进一步地，在本发明的一些实施例中，该框架翻转设备10中的工件夹持工装采用双向丝杆的滚珠丝杆机构能够使得结构更加紧凑，占用的空间更小。特别地，在配合机械臂实现自动化生产的条件下，减少机械臂与工件夹持工装的发生干涉的风险，使得机械臂具备更大的焊接作业空间。

进一步地，机箱11的底端与地轨20滑移连接，机箱11的底端设有用于驱动框架翻转设备10沿地轨20滑移的X轴滑移驱动部件30。

具体地，采用X轴滑移驱动部件30驱动框架翻转设备10沿X轴方向线性移动。在图1所示实施例中，X轴滑移驱动部件30优选采用电机并传动连接有齿轮箱，地轨20采用齿条，换言之，采用齿轮齿条机构配合驱动框架翻转设备10移动。当然，可以理解的，为实现框架翻转设备10沿X轴方向线性移动并不局限于齿轮齿条机构，还包括例如导轨滑块机构，在此不做一一举例。

综上，本发明旨在提供一种框架翻转设备10以及框架焊接工作站，该框架翻转设备10能够保证稳固夹持工件，且结构紧凑、通用性好、装夹重复定位精度较好，因此在由该框架翻转设备10以及自动化焊接设备等组合的框架焊接工作站中，能够保证自动化焊接设备具备良好的重复焊接精度以及焊接作业空间。

以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。