一种用于切割和焊接的辅助装置及使用方法

技术领域

本申请属于焊接加工技术领域，尤其涉及一种用于切割和焊接的辅助装置及使用方法。

背景技术

随着现代船舶制造业的发展，对船舶制造质量的要求越来越高，包括船舶制造机械加工中的切割和焊接过程，对切割、坡口的质量、精度要求不断提高，同时对提高生产效率、降低生产成本的要求也有更高的标准。

船舶制造中，传统的火焰切割是利用氧化铁燃烧过程中产生的高温来切割碳钢结构，但火焰切割热影响区，这会导致切割后变形较大，且因其加工精度较差，切割直线度、切割质量有一定偏差，且切割速度较慢，效率偏低，对钢材结构及性能造成一定影响，也影响后续焊接质量。而传统的焊接是利用焊接工具产生的高热，对待焊区域进行熔化和拼接，冷却固化后形成焊缝，这种焊接方式虽然简单易操作，但不同操作员的焊接质量参差不齐，对操作员的技术要求较高，不能形成统一的焊接质量标准。

目前已有一部分电子化产品，如通过编程进行的激光切合和焊接，但船舶制造中，基于成本、维护、材料等各种原因的限制，自动化的仪器并没有普及，目前船舶制造还是基于传统的切割和焊接方式。但同时，现有的常规切割和焊接工具还没有能够提高切割和焊接精度和质量的辅助装置，常规工具的使用还是主要在于操作员的经验。

发明内容

本申请旨在至少能够在一定程度上解决如何提高常规切割和焊接工具加工的精度和质量的技术问题，为此，本申请提供了一种用于切割和焊接的辅助装置及使用方法，能够直接安装在切割或焊接工具上，对切割或焊接操作进行辅助，保持工具角度和工具运行轨迹，有助于提高加工精度、加工直线度，从而提高加工质量。

第一方面，本申请实施例提供一种用于切割和焊接的辅助装置，辅助装置安装在切割或焊接的工具上，其包括：

主体，用于与工具连接固定；

调节件，包括支撑杆、角度尺和固定件，角度尺固定于主体，支撑杆的第一端用于抵靠在待切割或焊接结构表面，支撑杆的第二端通过固定件连接于角度尺，支撑杆相对于角度尺可转动，转动角度θ通过支撑杆对应在角度尺上的刻度确定；支撑杆转动停止后，支撑杆能够通过固定件固定。

传统切割或焊接过程，操作人员采用工具加工时，为确保加工质量，速度一般较慢，且工具采用手持方式，并不能固定，更多靠的是操作人员的经验和熟练程度，保持工具的定位同时进行加工。而本申请省去了操作人员边定位边加工的时间，也减少操作失误的情况，通过主体能够直接安装在切割或焊接工具上，通过支撑杆的支撑作用保持工具与待加工结构表面的距离始终不变，不再依赖操作人员定位，通过确定角度的支撑杆对切割或焊接操作进行辅助，保持工具角度和工具运行轨迹，有助于提高加工精度、加工直线度，从而提高加工质量通过固定件将支撑杆相对于角度尺的转动角度固定，这样也同时确定了工具相对于待加工结构表面的角度，由于固定了工具角度，在操作人员使用工具时，辅助装置能够维持自身结构，对切割或焊接操作进行辅助，保持工具角度和工具运行轨迹，从而快速进行切割或焊接，这样工具的施工角度和位置始终保持一致，有助于提高加工精度、加工直线度，从而提高加工质量。

在可选实施方式中，调节件还包括滑动件，滑动件固定于支撑杆的第一端，辅助装置通过滑动件能够在待切割或焊接结构表面进行滑动。

在可选实施方式中，滑动件包括：轮座、滑轮和轮轴，轮座固定于支撑杆的第一端，滑轮通过轮轴安装于轮座，且滑轮的滚动方向垂直于角度尺。

在可选实施方式中，支撑杆具有多种规格长度，通过不同规格的支撑杆调节工具与待切割或焊接结构表面之间的距离。

在可选实施方式中，主体包括：

环形底座，用于连接调节件；

旋转固定筒，用于套设在工具上，旋转固定筒为圆筒结构，且设在环形底座内，旋转固定筒相对于环形底座可转动，且转动后能够与环形底座相固定。

在可选实施方式中，主体还包括固定底座，固定底座连接于环形底座，角度尺固定于固定底座。

在可选实施方式中，主体还设有紧固件，环形底座通过紧固件固定于工具。

在可选实施方式中，调节件设有多个，多个调节件沿主体的周向连接于主体。

第二方面，本申请实施例提供一种用于切割和焊接的辅助装置的使用方法，其采用上述的用于切割和焊接的辅助装置，当对待加工结构进行切割或焊接时：

将主体连接固定于工具；

确定加工时需调节的角度θ，按角度θ转动支撑杆，再通过固定件将支撑杆固定于角度尺。

切割和焊接中，工具距离待加工结构的表面距离和角度，需精确定位，加工产生的温度才能稳定且均匀地传递至待加工结构，对于切割加工，要求所切割出的待加工结构具有符合要求的坡口，坡口的直线度、坡口面的角度必须达到待加工的精度，才能在之后的焊接中，准确地将两段待加工结构焊接固定，才能达到最终的加工精度要求，对于焊接加工也是同样的，需确保焊接轨迹沿焊缝运行，才能确保焊接效果和质量。而通过本申请的使用方法，将主体与工具固定，确保了工具与辅助装置之间的结构固定，便于利用辅助装置保持工具位置，通过调节支撑杆的角度，同时支撑杆对工具进行支撑，实现了工具的精确定位，在切割和焊接过程中，确保工具的加工位置和加工角度，从而实现高精度地加工；由于加工具有较高精度，操作人员在加工时，能够更快速地完成操作，提高切割和焊接效率，由于切割或焊接的高温会对待加工结构产生影响，如火焰切割热影响区较大，导致的结构变形也较大，由于热传递需要时间，而快速完成操作后，减小了切割和焊接的热传递区域，这样减小了对待加工结构的内部构成和性能的影响，间接也提高了加工质量。

在可选实施方式中，使用方法还包括：

通过支撑杆保持待加工处与工具之间的距离，通过支撑杆相对于角度尺的角度位置，确定滑轮沿待加工结构表面的滚动方向，保持加工时的轨迹沿直线运行。

由上述技术方案可知，本申请的有益效果为：

1、对切割或焊接操作进行辅助，保持工具角度和工具运行轨迹，有助于提高加工精度、加工直线度，从而提高加工质量通过固定件将支撑杆相对于角度尺的转动角度固定，这样也同时确定了工具相对于待加工结构表面的角度，由于固定了工具角度，在操作人员使用工具时，辅助装置能够维持自身结构，对切割或焊接操作进行辅助，保持工具角度和工具运行轨迹，从而快速进行切割或焊接，这样工具的施工角度和位置始终保持一致，有助于提高加工精度、加工直线度，从而提高加工质量。

2、本申请的使用方法，将主体与工具固定，确保了工具与辅助装置之间的结构固定，便于利用辅助装置保持工具位置，通过调节支撑杆的角度，同时支撑杆对工具进行支撑，实现了工具的精确定位，在切割和焊接过程中，确保工具的加工位置和加工角度，从而实现高精度地加工；由于加工具有较高精度，操作人员在加工时，能够更快速地完成操作，提高切割和焊接效率，由于切割或焊接的高温会对待加工结构产生影响，如火焰切割热影响区较大，导致的结构变形也较大，由于热传递需要时间，而快速完成操作后，减小了切割和焊接的热传递区域，这样减小了对待加工结构的内部构成和性能的影响，间接也提高了加工质量。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了用于切割和焊接的辅助装置的实施例示意图；

图2示出了用于切割和焊接的辅助装置的实施例示意图；

图3示出了用于切割和焊接的辅助装置的使用方法的步骤图；

图4示出了用于切割和焊接的辅助装置应用在割炬上的实施例示意图；

图5示出了用于切割和焊接的辅助装置应用在焊枪上的实施例示意图；

图6示出了用于切割和焊接的辅助装置应用在焊枪上的实施例示意图；

附图标记：100、辅助装置；110、主体；111、环形底座；112、旋转固定筒；113、固定底座；114、紧固件；120、调节件；121、支撑杆；122、角度尺；123、固定件；124、滑动件；124a、轮座；124b、滑轮；124c、轮轴；200、焊枪；300、割炬。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明实施例中所有方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

下面结合附图并参考具体实施例描述本申请：

请参照图1和图5，本申请第一方面实施例，提供了一种用于切割和焊接的辅助装置，实施例应用在某船舶的基座安装项目中，使用效果较好，该辅助装置100安装在切割或焊接的工具上，切割和焊接的工具为常规工具，如切割工具为割炬300，焊接工具为焊枪200，辅助装置100也可安装在其他常规工具上，辅助装置100包括主体110和调节件120，主体110用于与工具连接固定，主体110可采用多种结构形式，只要确保主体110能够与工具连接固定即可，如主体110为块状结构，在工具出厂前已套设固定在焊枪200的管件上或割炬300的杆件上，主体110设有穿孔，穿孔正好与上述管件货杆件轴套配合连接，主体110作为连接调节件120的基础；调节件120，包括支撑杆121、角度尺122和固定件123，角度尺122固定于主体110，角度尺122采用方形板件，其上标注有扇形的刻度，类似于量角器的刻度，角度尺122的一边与主体110焊接固定，也可采用其他固定方式；在可选实施方式中，调节件120设有多个，多个调节件120沿主体110的周向连接于主体110，可设在主体110的两侧或四周分布，即设置至少两个角度尺122、支撑杆121、固定件123，各支撑杆121在对应的角度尺122上进行读数，多个支撑杆121互不影响。

请参照图2，支撑杆121包括第一端和第二端，第一端为靠近辅助装置100外侧的支撑杆121端部，第二端为靠近主体110的支撑杆121端部，支撑杆121的第一端用于抵靠在待切割或焊接结构表面，即待加工结构的表面，支撑杆121的第一端在加工时直接与待加工结构表面接触，支撑杆121的第二端通过固定件123连接于角度尺122，角度尺122的中心类似于扇形量角器的中心，在该点的角度尺122设有连接孔，支撑杆121的第一端对应位置设有通孔，固定件123采用带帽的螺杆，也可采用其他锁紧的结构，如螺母或螺帽，采用螺帽时，角度尺122的中心点则设置为带螺纹杆的结构，螺纹杆垂直焊接在角度尺122的该中心点处，支撑杆121的第二端连接至螺纹杆并通过螺帽固定；固定件123穿过通孔将支撑杆121连接至角度尺122，固定件123的内端置于连接孔内，支撑杆121以固定件123为中心相对于角度尺122可转动，转动角度θ通过支撑杆121对应在角度尺122上的刻度确定，即将支撑杆121的侧边作为基准，转动后，支撑杆121的侧边所转动的角度对应了角度尺122上的读数，通过读数确定转动角度θ，支撑杆121转动停止后，支撑杆121能够通过固定件123固定，具体是将固定件123以旋转方式拧紧，使得固定件123的外端压在支撑杆121表面，通过对支撑杆121施加作用力，而将支撑杆121固定在角度尺122的相对位置。

传统切割或焊接过程，操作人员采用工具加工时，为确保加工质量，速度一般较慢，且工具采用手持方式，并不能固定，更多靠的是操作人员的经验和熟练程度，保持工具的定位同时进行加工。而本申请省去了操作人员边定位边加工的时间，也减少操作失误的情况，通过主体110能够直接安装在切割或焊接工具上，通过支撑杆121的支撑作用保持工具与待加工结构表面的距离始终不变，不再依赖操作人员定位，通过确定角度的支撑杆121对切割或焊接操作进行辅助，保持工具角度和工具运行轨迹，有助于提高加工精度、加工直线度，从而提高加工质量通过固定件123将支撑杆121相对于角度尺122的转动角度固定，这样也同时确定了工具相对于待加工结构表面的角度，由于固定了工具角度，在操作人员使用工具时，辅助装置100能够维持自身结构，对切割或焊接操作进行辅助，保持工具角度和工具运行轨迹，从而快速进行切割或焊接，这样工具的施工角度和位置始终保持一致，有助于提高加工精度、加工直线度，从而提高加工质量；同时，由于该辅助装置100能够安装在管件或杆件上，适用范围较广，能够应用在多种工具上，因此，该辅助装置100还能重复使用，成本投入较小。

在可选实施方式中，角度尺122为标注有刻度的板件结构，板件结构为方形、圆形、扇形或环形，在其他实施方式中角度尺122可采用块件，只要确保角度尺122带有能够显示支撑杆121的转动角度即可，支撑杆121的第二端连接于角度尺122的角度刻度的中心点，具体地，角度尺122的中心点处设有凸柱，凸柱与支撑杆121的第二端铰接设置，该铰接方式为枢轴连接，固定件123为销轴，通过销轴将角度尺122与支撑杆121的第二端连接，该连接方式为现有结构，而销轴的端部设有螺纹，角度尺122的凸柱内具有相匹配内螺纹，由于销轴的长度会对支撑杆121的侧面进行限制，这样销轴旋转拧紧过程中，销轴连接的高度会变小，从而将支撑杆121固定于角度尺122。在可选实施方式中，支撑杆121具有多种规格长度，如1.0m、0.5m等，通过不同规格的支撑杆121调节工具与待切割或焊接结构表面之间的距离，这是由于选用不同规格的支撑杆121，支撑杆121的长度不同，这样辅助装置100和工具距离待加工结构表面的距离是不同的，这样能够适应不同的切割或焊接要求。

在可选实施方式中，调节件120还包括滑动件124，滑动件124的设置可采用滚轮方式，具体在支撑杆121的第一端端面凹设槽口，在槽口内置安装滚轮，这样滑动件124固定于支撑杆121的第一端，滚轮部分外露，其外露部分正好与待加工结构表面接触，辅助装置100通过滑动件124能够在待切割或焊接结构表面进行滑动。在可选实施方式中，滑动件124包括：轮座124a、滑轮124b和轮轴124c，该结构为另一实施结构，具体地，轮座124a带有凹口，该凹口形成的内壁再设置两个相对的轴孔，轮座124a固定于支撑杆121的第一端，采用焊接方式固定，或其他连接方式如螺纹连接，轮座124a的凹口朝向辅助装置100的外侧，轮轴124c固定在滑轮124b的两侧，两者采用一体成型方式，轮轴124c正好卡入轴孔，这样滑轮124b通过轮轴124c安装于轮座124a，安装后滑轮124b只能在某一直线方向上移动，滑轮124b的滚动方向垂直于角度尺122，垂直是指近似于或呈直角，允许一定误差，角度尺122是用于规范切割或焊接的运行轨迹的，而运行轨迹是通过滑轮124b行走完成的，为确保滑轮124b沿确定的直线进行行走，则滑轮124b的滚动方向与角度尺122上的刻度盘相垂直，在支撑杆121的角度调节确定后，滑轮124b才能向某一确定的方向移动，从而保持工具的加工路径。

在可选实施方式中，主体110包括环形底座111和旋转固定筒112，环形底座111用于连接调节件120，旋转固定筒112相对于环形底座111可转动，且转动后能够与环形底座111相固定，具体地，角度尺122焊接固定在环形底座111的表面，环形底座111的内部设有贯穿两端的圆孔，该圆孔与旋转固定筒112相匹配，这样旋转固定筒112置于该圆孔内与环形底座111连接，可采用过盈配合方式固定，这样需调节支撑杆121位置时，可通过转动旋转固定筒112的方式，在转动后，由于过盈配合，旋转固定筒112又与环形底座111相固定住，旋转固定筒112，用于套设在工具上，旋转固定筒112为圆筒结构，其内部设置的圆形通道与工具外周相匹配，这样能够较好地将辅助装置100固定于工具上；同时，环形底座111和旋转固定筒112还能作为手持操作部位，方便拿取使用。在可选实施方式中，主体110还包括固定底座113，固定底座113连接于环形底座111，为一段结构，可采用块状结构、圆柱结构、圆筒结构或其他结构，只要确保固定底座113连接在环形底座111外侧即可，固定底座113与环形底座111采用焊接固定，也可采用其他连接方式，如一体成型，固定底座113的设置是由于主体110与工具可能是共轴的，这样采用工具进行切割或焊接时，火焰、电弧或高温可能会影响辅助装置100，尤其是影响支撑杆121，所以设置一段结构，在工具的外周方向增加一段距离，使支撑杆121与工具之间具有适当的检举，角度尺122固定于固定底座113，采用固定底座113时，角度吃直接安装在固定底座113上，可采用焊接、螺钉固定或其他固定方式。

在可选实施方式中，主体110还设有紧固件114，环形底座111通过紧固件114固定于工具，紧固件114为锁紧主体110的结构，可采用带螺帽的螺杆、螺钉、带把手的螺杆，也可采用卡扣结构，如在工具外周设置公扣，紧固件114作为母扣，设置方式较多，在可选实施方式中，紧固件114带有螺杆，如手拧螺杆，在螺杆的外端带有便于手拧操作的耳边，在旋转固定筒112的一端开设螺纹孔，螺纹孔贯穿其内外两侧，螺杆与该螺纹孔相匹配，螺杆连接入螺纹孔后，通过旋转方式抵靠在工具外周，将旋转固定筒112与工具相固定，从而实现主体110与工具之间的锁紧。

请参照图3和图4，本申请第二方面实施例，提供了一种用于切割和焊接的辅助装置的使用方法，其采用上述的用于切割和焊接的辅助装置100，该实施针对切割施工，当对待加工结构进行切割时：

S1、先确定辅助装置100的大概安装位置，在二氧化碳割炬300的枪头部分选择一小段作为安装位置，然后将主体110连接固定于割炬300，具体是将主体110部分的旋转固定筒112套设在割炬300的上述安装位置，然后通过转动方式调节旋转固定筒112与环形底座111先对角度，进而固定角度尺122和支撑杆121的位置。

S2、然后通过紧固件114将旋转固定筒112与割炬300的外周固定，具体通过拧紧方式将紧固件114拧入，进而将主体110与工具锁紧。

S3、确定加工时需调节的角度θ，该角度根据现场测量情况确定，也可根据施工设计的角度进行确定，按角度θ转动支撑杆121，支撑杆121相对于角度尺122转动，边调节边通过支撑杆121对应在角度尺122上的读数确认，调节达到角度θ后，再通过固定件123将支撑杆121固定于角度尺122，具体通过旋转拧紧的方式，将固定件123锁紧支撑杆121与角度尺122，从而固定两者的相对角度。

S4、通过支撑杆121的端部进行支撑在待加工结构表面，或利用滑轮124b支撑在待加工结构表面，按设计的切割轨迹运行，通过支撑杆121保持待加工处与工具之间的距离，同时滑轮124b在待加工结构表面行走，确定滑轮124b沿待加工结构表面的滚动方向，通过支撑杆121相对于角度尺122的角度位置，保持加工时的轨迹沿直线运行，这样辅助装置100和工具一起能够沿着某一确定的直线运行，同时通过割炬300对待切割位置进行切割。

切割中，工具距离待加工结构的表面距离和角度，需精确定位，加工产生的温度才能稳定且均匀地传递至待加工结构，对于切割加工，要求所切割出的待加工结构具有符合要求的坡口，坡口的直线度、坡口面的角度必须达到待加工的精度，才能在之后的焊接中，准确地将两段待加工结构焊接固定，才能达到最终的加工精度要求。而通过本申请的使用方法，将主体110与工具固定，确保了工具与辅助装置100之间的结构固定，便于利用辅助装置100保持工具位置，通过调节支撑杆121的角度，同时支撑杆121对工具进行支撑，实现了工具的精确定位，在切割过程中，确保工具的加工位置和加工角度，从而实现高精度地加工；由于加工具有较高精度，操作人员在加工时，能够更快速地完成操作，提高切割效率，由于切割的高温会对待加工结构产生影响，如火焰切割热影响区较大，导致的结构变形也较大，由于热传递需要时间，而快速完成操作后，减小了切割的热传递区域，这样减小了对待加工结构的内部构成和性能的影响，间接也提高了加工质量；同时，由于加工过程不需要其他措施，仅依靠辅助装置100就能完成，施工过程绿色清洁，不会造成污染和材料浪费，较为环保。

请参照图5和图6，本申请第三方面实施例，提供了一种用于切割和焊接的辅助装置的使用方法，其采用上述的用于切割和焊接的辅助装置100，该实施针对焊接施工，当对待加工结构进行焊接时，其采用上述的步骤S1～S4，不同之处在于：将割炬300换为焊枪200，且施工过程为焊接过程。焊接中，工具距离待加工结构的表面距离和角度，需精确定位，加工产生的温度才能稳定且均匀地传递至待加工结构，对于焊接加工，需确保焊接轨迹沿焊缝运行，才能确保焊接效果和质量。而通过本申请的使用方法，将主体110与工具固定，确保了工具与辅助装置100之间的结构固定，便于利用辅助装置100保持工具位置，通过调节支撑杆121的角度，同时支撑杆121对工具进行支撑，实现了工具的精确定位，在焊接过程中，确保工具的加工位置和加工角度，从而实现高精度地加工；由于加工具有较高精度，操作人员在加工时，能够更快速地完成操作，提高焊接效率，由于焊接的高温会对待加工结构产生影响，导致的结构变形也较大，由于热传递需要时间，而快速完成操作后，减小了焊接的热传递区域，这样减小了对待加工结构的内部构成和性能的影响，间接也提高了加工质量；同时，由于加工过程不需要其他措施，仅依靠辅助装置100就能完成，施工过程绿色清洁，不会造成污染和材料浪费，较为环保。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、“可选示例”或“可选实施方式”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

尽管已经示出和描述了本申请的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。