侧墙骨架组焊工装用通用调整装置的制作方法

1.本发明属于不锈钢地铁车辆侧墙骨架焊接辅助定位装置领域，具体涉及一种侧墙骨架组焊工装用通用调整装置。


背景技术：

2.不锈钢地铁车辆侧墙骨架为宽大的框架式组合焊件，其侧墙的侧视图总体包括彼此呈钝角夹角α的两个框架部分，焊接作业时，通常将其中一个框架设置为水平姿态，则原本位于钝角另一条射线上的另外一半的倾斜侧墙骨架，则会与水平地面形成一个锐角夹角β，且钝角α与锐角夹角β互为补角。
3.现有不同项目的不锈钢地铁车辆，其侧墙骨架结构角度存在较大差异，其倾斜侧墙骨架与水平地面形成的锐角夹角β的范围在4至13.5度的角度范围内变化。
4.现有侧墙骨架组焊工装无法灵活地调整倾斜侧墙骨架与水平地面所形成的夹角及其距离水平底面的高度，每次跟随新项目需要更换全新角度的侧墙骨架时，均需针对其骨架夹角而重新设计和制作侧墙骨架组焊工装，其存在工装利用率低、通用性差，准备周期长等问题，成为制约生产效率，增加制造成本的主要因素。


技术实现要素：

5.为了解决现有不锈钢地铁车辆侧墙骨架组焊工装无法灵活地调整倾斜侧墙骨架与水平地面所形成的夹角及其距离水平底面的高度，每次跟随新项目需要更换全新角度的侧墙骨架时，均需针对其骨架夹角而重新设计和制作侧墙骨架组焊工装，其存在工装利用率低、通用性差，准备周期长、生产效率低下，制造成本难以降低的技术问题，本发明提供一种侧墙骨架组焊工装用通用调整装置。
6.本发明解决技术问题所采取的技术方案如下：
7.侧墙骨架组焊工装用通用调整装置，其包括工装台面、多个高度可调支撑机构和多个高度角度可调支撑机构，工装台面由水平台面和倾角台面构成，倾角台面与水平台面通过大型铰轴转动连接，工装台面用于支撑和组焊侧墙骨架；多个高度可调支撑机构对称设置在水平台面下方，用于支撑和调整水平台面的高度；多个高度角度可调支撑机构对称设置在倾角台面下方，用于支撑和调整倾角台面的高度和角度。
8.所述高度可调支撑机构包括第一外螺纹支撑柱、第一内螺纹套筒、第一螺栓导向板、第一螺栓组件和第一支撑座，第一外螺纹支撑柱和第一内螺纹套筒螺纹连接；第一螺栓导向板固连在第一内螺纹套筒的顶部，第一螺栓导向板沿圆周设有三段相同长度的第一弧形通孔；第一支撑座的端部设有挡板，第一支撑座设有三个第一腰形孔，第一螺栓组件顺次穿过第一腰形孔、第一弧形通孔后将第一支撑座与第一螺栓导向板在垂向上限位并以可拆卸的方式锁紧固连，第一支撑座与第一螺栓导向板在水平方向上转动连接。
9.所述高度角度可调支撑机构包括第二外螺纹支撑柱、第二内螺纹套筒、第二螺栓导向板、第二螺栓组件、第二支撑座、活动支撑座、角度调整座、限位杆、第三螺栓组件和转
轴，所述第二支撑座、活动支撑座、角度调整座、限位杆、第三螺栓组件和转轴六者共同构成一个倾斜角度调节座；
10.第二外螺纹支撑柱和第二内螺纹套筒螺纹连接；第二螺栓导向板固连在第二内螺纹套筒的顶部，第二螺栓导向板沿圆周设有三段相同长度的第二弧形通孔；第二支撑座的一端设有连接板，连接板上设有平行的垂向长条通孔，第二支撑座的另一端设有水平轴座，第二支撑座的中部设有三个第二腰形孔，第二螺栓组件顺次穿过第二腰形孔、第二弧形通孔后将第二支撑座与第二螺栓导向板在垂向上限位并以可拆卸的方式锁紧固连，第二支撑座与第二螺栓导向板在水平方向上转动连接；
11.活动支撑座是由水平板和竖直板构成的l形板结构，水平板的一端通过转轴与水平轴座的配合实现其与第二支撑座转动连接，水平板的另一端设有平行于水平轴座轴线方向的u形槽；
12.角度调整座与连接板平行设置，角度调整座上部设有凹槽，在凹槽两端的侧壁上设有沿竖直方向延伸且开槽方向平行于水平轴座轴线的限位杆长槽孔，角度调整座的中部及下部设有沿竖直方向延伸开槽方向垂直于水平轴座轴线的角度调整通孔；
13.水平板的u形槽开口端置于凹槽内，限位杆的两端置于限位杆长槽孔内，且限位杆的中段与u形槽滑动连接；
14.第三螺栓组件顺次穿过角度调整通孔、垂向长条通孔后将角度调整座与连接板以可拆卸的方式锁紧固连。
15.所述水平台面和倾角台面的上端面上均设有平行于大型铰轴轴向的多条夹钳装配滑槽。
16.所述水平台面和倾角台面的上端面上均设有多组垂向贯通的工艺窗口。
17.本发明的有益效果是：该侧墙骨架组焊工装用通用调整装置具有通过大型铰轴转动连接的水平台面与倾角台面，高度可调支撑机构和高度角度可调支撑机构均具有基于螺纹丝杠机构原理的垂向调整结构，高度可调支撑机构上的第一外螺纹支撑柱和第一内螺纹套筒螺纹连接，其二者共同构成垂向升降的丝杠机构；第一螺栓导向板固连在第一内螺纹套筒的顶部，使其能随第一内螺纹套筒同步升降，第一螺栓导向板沿圆周设有三段相同长度的第一弧形通孔；第一支撑座的端部设有挡板，第一支撑座设有三个第一腰形孔，第一螺栓组件顺次穿过第一腰形孔、第一弧形通孔后将第一支撑座与第一螺栓导向板在垂向上限位并以可拆卸的方式锁紧固连，第一支撑座与第一螺栓导向板在水平方向上转动连接。上述结构设置，使第一螺栓导向板在随第一内螺纹套筒轴向升高或下降的过程中，第一螺栓组件能在第一弧形通孔的圆周角范围内相对滑动，从而使得第一支撑座仅随第一螺栓导向板改变垂向高度，而不发生围绕第一外螺纹支撑柱轴线的转动，进而使第一支撑座仅在垂向高度上具有调节自由度，起到高度可调的支撑作用，并确保确保水平台面与水平面平行。
18.从而高度角度可调支撑机构上的第二螺栓导向板在随第二内螺纹套筒轴向升高或下降的过程中，第二螺栓组件能在第二弧形通孔的圆周角范围内相对滑动，从而使得第二支撑座仅随第二螺栓导向板改变垂向高度，而不发生围绕第二外螺纹支撑柱轴线的转动，进而使第二支撑座仅在垂向高度上具有调节自由度，起到高度可调的支撑作用。
19.另一方面，高度角度可调支撑机构上端的倾斜角度调节座，其水平板的一端通过转轴与水平轴座的配合实现其与第二支撑座转动连接，水平板的另一端设有平行于水平轴
座轴线方向的u形槽；角度调整座与连接板平行设置，角度调整座上部设有凹槽，在凹槽两端的侧壁上设有沿竖直方向延伸且开槽方向平行于水平轴座轴线的限位杆长槽孔，角度调整座的中部及下部设有沿竖直方向延伸开槽方向垂直于水平轴座轴线的角度调整通孔；水平板的u形槽开口端置于凹槽内，限位杆的两端置于限位杆长槽孔内，且限位杆的中段与u形槽滑动连接；第三螺栓组件顺次穿过角度调整通孔、垂向长条通孔后将角度调整座与连接板以可拆卸的方式锁紧固连。上述设置使得角度调整座能通过第三螺栓组件而调整其相对于连接板的垂向高度位置，从而通过改变限位杆的垂向高度而驱动水平板改变其围绕水平轴座轴线的旋转角度，进而实现对活动支撑座与第二支撑座之间相对夹角γ值调节。
20.通过图纸理论尺寸预先给定的钝角夹角α计算其补角夹角β理论数值，并将不锈钢地铁车辆侧墙骨架上需呈钝角夹角α彼此组焊的两个框架部分分别通过沿夹钳装配滑槽布置的多个常规工业夹钳可靠固定在水平台面与倾角台面上，即可通过分别调节高度可调支撑机构的高度值，确保水平台面与水平面平行。而通过分别调整高度角度可调支撑机构的高度值以其各自倾斜角度调节座的夹角γ值，最终使活动支撑座与第二支撑座之间相对夹角γ值与补角夹角β完全相等，即可确保不锈钢地铁车辆侧墙骨架上的两个框架部分之间的组对夹角符合设计需求。
21.该侧墙骨架组焊工装能够灵活地调整倾斜侧墙骨架与水平地面所形成的夹角及其距离水平底面的高度，水平台面和倾角台面的上端面上的垂向贯通的工艺窗口则为焊接机器人的操作臂到达朝向地面的焊缝位置预提供了足够的操作空间。
22.凭借该侧墙骨架组焊工装的较高的灵活性和通用性，生产车间每次跟随新项目需要更换全新角度的侧墙骨架时，无需针对其骨架夹角而重新设计和制作侧墙骨架组焊工装，从而大幅提高了工装利用率，缩短了制造周期，提高生产节拍的连贯性，进而提高了生产效率，节约成本。此外该侧墙骨架组焊工装还具有结构简单实用，操作方便，成本低廉，便于推广普及等优点。
附图说明
23.图1是本发明侧墙骨架组焊工装的立体结构示意图；
24.图2是图1的初步爆炸装配示意图；
25.图3是图1的左视图；
26.图4是本发明高度可调支撑机构的立体结构示意图；
27.图5是图4的爆炸装配示意图；
28.图6是本发明高度角度可调支撑机构的立体结构示意图；
29.图7是图6的爆炸装配示意图；
30.图8是本发明倾斜角度调节座的爆炸装配示意图；
31.图9是本发明高度角度可调支撑机构的轴向剖面示意图。
具体实施方式
32.下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
33.如图1至图9所示，本发明的侧墙骨架组焊工装用通用调整装置包括：工装台面1、多个高度可调支撑机构2和多个高度角度可调支撑机构3，工装台面1由水平台面1-1和倾角
台面1-2构成，倾角台面1-2与水平台面1-1通过大型铰轴1-3转动连接，工装台面1用于和组焊支撑侧墙骨架；多个高度可调支撑机构2对称设置在水平台面1-1下方，用于支撑和调整水平台面1-1的高度；多个高度角度可调支撑机构3对称设置在倾角台面1-2下方，用于支撑和调整倾角台面1-2的高度和角度。
34.高度可调支撑机构2包括第一外螺纹支撑柱2-1、第一内螺纹套筒2-2、第一螺栓导向板2-3、第一螺栓组件2-4和第一支撑座2-5，第一外螺纹支撑柱2-1和第一内螺纹套筒2-2螺纹连接，其二者共同构成垂向升降的丝杠机构；第一螺栓导向板2-3固连在第一内螺纹套筒2-2的顶部，使其能随第一内螺纹套筒2-2同步升降，第一螺栓导向板2-3沿圆周设有三段相同长度的第一弧形通孔2-3-1；第一支撑座2-5的端部设有挡板2-5-1，第一支撑座2-5设有三个第一腰形孔2-5-2，第一螺栓组件2-4顺次穿过第一腰形孔2-5-2、第一弧形通孔2-3-1后将第一支撑座2-5与第一螺栓导向板2-3在垂向上限位并以可拆卸的方式锁紧固连，第一支撑座2-5与第一螺栓导向板2-3在水平方向上转动连接。上述结构设置，使第一螺栓导向板2-3在随第一内螺纹套筒2-2轴向升高或下降的过程中，第一螺栓组件2-4能在第一弧形通孔2-3-1的圆周角范围内相对滑动，从而使得第一支撑座2-5仅随第一螺栓导向板2-3改变垂向高度，而不发生围绕第一外螺纹支撑柱2-1轴线的转动，进而使第一支撑座2-5仅在垂向高度上具有调节自由度，起到高度可调的支撑作用。
35.所述高度角度可调支撑机构3包括第二外螺纹支撑柱3-1、第二内螺纹套筒3-2、第二螺栓导向板3-3、第二螺栓组件3-4、第二支撑座3-5、活动支撑座3-6、角度调整座3-7、限位杆3-8、第三螺栓组件3-9和转轴3-10，所述第二支撑座3-5、活动支撑座3-6、角度调整座3-7、限位杆3-8、第三螺栓组件3-9和转轴3-10六者共同构成一个倾斜角度调节座；
36.第二外螺纹支撑柱3-1和第二内螺纹套筒3-2螺纹连接；第二螺栓导向板3-3固连在第二内螺纹套筒3-2的顶部，第二螺栓导向板3-3沿圆周设有三段相同长度的第二弧形通孔3-3-1；第二支撑座3-5的一端设有连接板3-5-1，连接板3-5-1上设有平行的垂向长条通孔3-5-1-1，第二支撑座3-5的另一端设有水平轴座3-5-3，第二支撑座3-5的中部设有三个第二腰形孔3-5-2，第二螺栓组件3-4顺次穿过第二腰形孔3-5-2、第二弧形通孔3-3-1后将第二支撑座3-5与第二螺栓导向板3-3在垂向上限位并以可拆卸的方式锁紧固连，第二支撑座3-5与第二螺栓导向板3-3在水平方向上转动连接；上述结构设置，使第二螺栓导向板3-3在随第二内螺纹套筒3-2轴向升高或下降的过程中，第二螺栓组件3-4能在第二弧形通孔3-3-1的圆周角范围内相对滑动，从而使得第二支撑座3-5仅随第二螺栓导向板3-3改变垂向高度，而不发生围绕第二外螺纹支撑柱3-1轴线的转动，进而使第二支撑座3-5仅在垂向高度上具有调节自由度，起到高度可调的支撑作用。
37.活动支撑座3-6是由水平板3-6-1和竖直板3-6-2构成的l形板结构，水平板3-6-1的一端通过转轴3-10与水平轴座3-5-3的配合实现其与第二支撑座3-5转动连接，水平板3-6-1的另一端设有平行于水平轴座3-5-3轴线方向的u形槽3-6-1-1。
38.角度调整座3-7与连接板3-5-1平行设置，角度调整座3-7上部设有凹槽3-7-1，在凹槽3-7-1两端的侧壁上设有沿竖直方向延伸且开槽方向平行于水平轴座3-5-3轴线的限位杆长槽孔3-7-2，角度调整座3-7的中部及下部设有沿竖直方向延伸开槽方向垂直于水平轴座3-5-3轴线的角度调整通孔3-7-3。
39.水平板3-6-1的u形槽3-6-1-1开口端置于凹槽3-7-1内，限位杆3-8的两端置于限
位杆长槽孔3-7-2内，且限位杆3-8的中段与u形槽3-6-1-1滑动连接。
40.第三螺栓组件3-9顺次穿过角度调整通孔3-7-3、垂向长条通孔3-5-1-1后将角度调整座3-7与连接板3-5-1以可拆卸的方式锁紧固连。上述设置使得角度调整座3-7能通过第三螺栓组件3-9而调整其相对于连接板3-5-1的垂向高度位置，从而通过改变限位杆3-8的垂向高度而驱动水平板3-6-1改变其围绕水平轴座3-5-3轴线的旋转角度，进而实现对活动支撑座3-6与第二支撑座3-5之间相对夹角γ值调节。
41.水平台面1-1和倾角台面1-2的上端面上均设有平行于大型铰轴1-3轴向的多条夹钳装配滑槽。水平台面1-1和倾角台面1-2的上端面上均设有多组垂向贯通的工艺窗口。
42.具体应用本发明的侧墙骨架组焊工装用通用调整装置时，通过图纸理论尺寸预先给定的钝角夹角α计算其补角夹角β理论数值。
43.将不锈钢地铁车辆侧墙骨架上需呈钝角夹角α彼此组焊的两个框架部分分别布置于水平台面1-1与倾角台面1-2上，并通过沿夹钳装配滑槽布置的多个常规工业夹钳可靠固定。通过分别调节高度可调支撑机构2的高度值，确保水平台面1-1与水平面平行。通过分别调整高度角度可调支撑机构3的高度值以及各自倾斜角度调节座的夹角γ值，最终使活动支撑座3-6与第二支撑座3-5之间相对夹角γ值与补角夹角β完全相等，即可确保不锈钢地铁车辆侧墙骨架上的两个框架部分之间的组对夹角符合设计需求，并开始利用焊接机器人进行后续的自动化施焊作业。水平台面1-1和倾角台面1-2的上端面上的垂向贯通的工艺窗口用于为焊接机器人的操作臂提供给足够的操作空间，从而实现双面焊接。