CN105537741A - 一种导轨式自动焊接设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种导轨式自动焊接设备，包括电焊机、焊线、焊枪、导轨架和行走焊车；导轨架包括沿一矩形底框长度方向固定的两条平行的圆钢导轨，矩形底框的两端均分别设有限位杆，底框内的一侧、且沿圆钢导轨的走向设有一直齿齿条；行走焊车包括焊车平台，焊车平台的两侧设有与两条圆钢导轨配合的限位滑块，焊车平台上设有小型变速电机、电机控制箱和焊枪夹持器托梁，小型变速电机的输出轴上设有与直齿齿条啮合的驱动齿轮，电机控制箱通过控制线连接至一台控制电脑；焊枪夹持器托梁上安装有焊枪夹持调节器，焊枪固定在焊枪夹持调节器上。本发明焊接设备可伸入封闭狭小空间内部进行钢结构焊接，操控性能可靠、效率高，焊接质量好。

Description

一种导轨式自动焊接设备

技术领域

本发明涉及一种建筑工程钢结构施工中的一种焊接设备，尤其涉及一种可深入封闭狭小空间内部进行钢结构自动焊接的焊接设备。

背景技术

随着钢结构制作及施工技术的不断完善成熟，钢结构在工程建设中的的应用越来越广泛。在这之中，圆形钢管柱以其完美的外形、独特的施工工艺、合理的力学性能在钢结构工程中占据越来越重要的地位。与普通轧制型钢相比，圆形钢管构件可节省钢材20％以上，其对称的截面形式使得截面惯性矩对各轴相同，截面的闭合提高了刚度，加之其接受的风荷载较小，在抗压、抗拉、抗扭和抗弯等方面具有卓越的材料利用率和结构性能，因此受到结构设计师的青睐。钢管柱推广应用的主要制约因素是节点的设计，其中最为理想的是通过在钢管柱内设置纵向通长十字加劲板来进一步提高柱的刚度和承载力，但由于施工困难鲜被采用。这是因为加劲板就位后，原有钢管柱内部空间被加劲板分隔，形成若干独立封闭的区域，空间狭小，施工人员无法进行手工施焊，现有的自动焊接机械也因体积较大，无法进入管内完成焊接任务，而不得不采取分段加工拼接方式，既耗费工料，耽误进度，又影响钢柱的整体性和受力性能。

发明内容

通常，钢柱为钢结构的主要构件，钢柱内通常设有用于加强柱体强度和刚度的加劲板，该加劲板是决定柱受力的重要构件，钢柱内加劲板焊接顺利与否和焊缝质量好坏直接影响工程的进度与质量，乃至关系到工程的成败。鉴于现有自动焊接机械无法进入钢管柱内进行加劲板焊接，只能是分段加工，然后拼接，而手工施焊则更不现实，因此，亟需研制出一种既能深入钢管柱内部进行焊接作业，同时又能保证焊接质量的适用、经济的焊接机具。针对上述情况，本发明提供了一种导轨式自动焊接设备，可进入封闭狭小空间内部进行钢结构焊接，解决了钢管柱内加劲板焊接的难题，并确保焊接质量。本发明导轨式自动焊接设备具有自动化程度高、操控性能可靠、安全、施工速度快、结构简单、造价低廉，使用维护简易、省力省工省时等优点。

为了解决上述技术问题，本发明提出的一种导轨式自动焊接设备，包括电焊机、焊线、焊枪、导轨架和行走焊车；所述导轨架包括一矩形底框，沿所述矩形底框的长度方向上固定有两条平行的圆钢导轨，所述矩形底框的两端均分别设有限位杆，所述底框内的一侧、且沿圆钢导轨的走向设有一直齿齿条；所述行走焊车包括焊车平台，所述焊车平台的两侧设有与两条圆钢导轨配合的限位滑块，所述限位滑块的底面为与圆钢导轨表面相吻合的限位滑槽，所述焊车平台上设有小型变速电机和电机控制箱，所述小型变速电机的输出轴上设有与所述直齿齿条啮合的驱动齿轮，所述电机控制箱通过控制线连接至一台控制电脑；所述焊车平台上还设有焊枪夹持器托梁，所述焊枪夹持器托梁上安装有焊枪夹持调节器，所述焊枪固定在所述焊枪夹持调节器上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明导轨式自动焊接设备，应用于大型钢结构工程施工中，可以解决钢管柱狭小空间内部十字加劲板焊接的难题。由于本发明中焊枪的行进时采用导轨导向，并可以通过计算机自动控制焊车移行速度和整个的焊接过程，所焊焊缝平直、连续、均匀、饱满。本发明导轨式自动焊接设备实现了钢管柱整体制作加工，与传动的多段拼接相比保证了结构的整体性，大大提高了工效，缩短了工期，节省了工料，降低了施工成本，在施工进度、经济成本和工程质量方面具有明显的优势。使用本发明焊接设备能减少操作工人数量，减轻劳动强度，并具有很高的安全操作性能。

附图说明

图1是导轨式自动焊接设备立体结构示意图；

图2是图1所示导轨式自动焊接设备俯视示意图；

图3是图1中A部局部结构放大图；

图4是图1中所示导轨架4的示意图；

图5是图4中所示导轨架4的B-B剖面示意图；

图6是图3中所示行走焊车5的结构简图；

图7是图6所示行走焊车5的C向示意图；

图8是本发明中行走焊车进入钢管柱内焊接的状态示意图。

图中：

1-电焊机2-焊线3-焊枪

4-导轨架41-矩形底框42-圆钢导轨

43-限位杆44-直齿齿条5-行走焊车

51-焊车平台52-限位滑块53-焊枪夹持器托梁

54-焊枪夹持调节器55-小型变速电机56-驱动齿轮

57-电机控制箱58-连接螺丝59-限位滑槽

6-控制电脑7-控制线8-钢管柱

9-十字加劲板10-焊缝11-空腔

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步详细描述，所描述的具体实施例仅对本发明进行解释说明，并不用以限制本发明。

如图1所示，本发明一种导轨式自动焊接设备，包括电焊机1，焊线2、焊枪3、导轨架4、行走焊车5、控制电脑6和控制线7。

如图1、图2、图4和图5所示，所述导轨架4用于支撑焊车主体和对行走焊车5进行导向，为活动式，使用时将其安装固定在工作部位，如图8所示。所述导轨架4包括一矩形底框41，所述矩形底框41可以用槽钢与方钢管焊制成框形构件，长边为二根平行卧放的槽钢46，长度根据需要确定，一般不超过6m，中心距为230mm，两根槽钢46的两端焊封头方钢管45，从而形成矩形底框41。沿所述矩形底框41的长度方向上固定有两条平行的圆钢导轨42，该圆钢导轨42可以采用二根与矩形底框41两长边的槽钢46等长的Ф30圆钢，安装焊接在矩形底框41上槽钢46的顶部，两根圆钢导轨42之间的净距离约为200mm。所述矩形底框41的两端均分别设有限位杆43，所述限位杆43可以采用方钢管焊接在矩形底框41的两端。所述底框41内的一侧、且沿圆钢导轨42的走向设有一直齿齿条44，将该直齿齿轮44焊在矩形底框41一侧的槽钢46的内侧。

如图1、图3和图6、所述行走焊车5包括焊车平台51，所述焊车平台51采用钢板加工，在相应位置钻孔，用以安装小型变速电机55、电机控制箱57和焊枪夹持器托梁53。所述焊车平台51的两侧设有与两条圆钢导轨42配合的限位滑块52，所述限位滑块52的底面为与圆钢导轨表面相吻合的限位滑槽59，即所述限位滑槽59的顶面为上凹圆弧面，所述限位滑块52可以采用铸钢加工，如图7所示，其下部加工有半圆形的限位滑槽59用于与圆钢导轨42配合，如图6所示，该限位滑块52共有4个，设置在焊车平台51底部的二侧，每侧2个，该限位滑块52的限位滑槽59卡套在导轨架4的圆钢导轨42上，从而限定焊车平台51沿圆钢导轨42直线运行。

所述焊车平台51上还设有小型变速电机55和电机控制箱57，所述小型变速电机55的输出轴上设有驱动齿轮56，所述小型变速电机55可以安装在焊车平台51的一侧，为驱动齿轮56提供动力。所述驱动齿轮56与所述直齿齿条44啮合。所述电机控制箱57通过控制线7连接至一台控制电脑6，所述电机控制箱57可以安装在焊车平台51的后部，用于接收控制电脑6的信号，从而控制焊车平台51的运行。所述焊车平台51上还设有焊枪夹持器托梁53，所述焊枪夹持器托梁53可以采用槽钢加工，其前端安装焊枪夹持调节器54，后部钻孔，用连接螺丝58与焊车平台51连接，焊枪夹持器托梁53可绕连接螺丝58转动以变换方向。所述焊枪夹持调节器54用于夹固焊枪3，并可调节焊枪3方向、角度，使焊枪3的钨极对准焊接缝，实现自动焊接过程。焊枪3安装在焊枪夹持调节器54上，进行焊接工作。

本发明中行走焊车51与导轨架4的组装是将行走焊车限位滑块52套入导轨架4的圆钢导轨42，使焊车驱动齿轮56与移动式轨道上的直齿齿条44齿合。电焊机1设置在钢管柱外部。控制电脑6也设置在钢管柱外部，用以实现遥控焊车平台51移动的指挥。通过计算焊缝高度、焊丝型号、焊缝等级等有关参数，事先设置好焊车平台51的移动速度，并在焊接过程中控制电焊机1及焊枪3，包括起弧、施焊、熄弧等过程，实现焊接的自动化控制。

本发明导轨式自动焊接设备的制作及组装过程如下：

导轨架4的制作：导轨架4在工作平台上拼装焊接，要求期框架平整，轨道平行，间距偏差≤1mm。加工步骤为：型材下料——矩形底框41的焊制——圆钢导轨42的装焊——直齿齿条44的装焊——安装行走焊车5——安装限位杆42。

行走焊车5的制作：步骤为：零部件加工、采购——焊车平台51与限位滑块52的装焊——安装小型变速电机55和驱动齿轮56——安装电机控制箱57——安装焊枪夹持器托梁53——安装焊枪夹持调节器54。

设备的组装：将行走焊车5安装在导轨架4上(将行走焊车5的限位滑块52的限位滑槽59穿套在导轨架4的圆钢导轨42上)，将行走焊车5停置在导轨架4的前端。将行走焊车5下部的驱动齿轮56与移动式轨道上的直齿齿条44齿合。安装导轨架4两端的限位杆43。将焊枪3安装在焊枪夹持调节器54上。连接电焊机1至焊枪3的焊线2。连接控制电脑6至电机控制箱58的控制线7。接焊接电源线和动力电源线。调试。

本发明导轨式自动焊接设备的工作过程，如图8所示，包括以下步骤：

(1)将要加工的钢管柱8固定在一支撑底座上，用吊车将加工好的十字加劲板9吊装并插入，并用机械将其顶入钢管柱8内。

(2)校正十字加劲板9的位置，使十字加劲板9的交汇中心点与钢管柱8的圆心重合，就位后将十字加劲板9两端与钢管柱8点焊固定。

(3)将导轨架4与行走焊车5组合体从钢管柱8的一端伸入钢管柱8与十字加劲板9之间的空腔11，调整导轨架4的位置使其长边平行于钢管柱8与十字加劲板9的焊缝10，使导轨架4的侧面与焊缝10之间的距离满足施焊要求，调正位置后将导轨架4与钢管柱8临时固定。

(4)通过调节行走焊车5上的焊枪夹持调节器54调正焊枪3的方向、角度，使焊枪3的钨极对准焊缝10。

(5)焊接作业：在控制电脑6的操控下，行走焊车5沿着导轨架4上的圆钢导轨42匀速移动退行施焊。

(6)十字加劲板9将钢管柱8内部分隔为四个区域，每区2条焊缝10，共有8条焊缝10。前一条焊缝10完成后，变换导轨架4与行走焊车5组合体位置，焊接后一条焊缝10，如此循环，直至完成全部焊缝焊接。为减少构件的焊接变形和焊接残余应力，应采取对称施焊。

本发明导轨式自动焊接设备的特点是：

(1)工作部分体积小，能深入钢结构封闭狭小空间内部进行焊接作业。

(2)采取将导轨架与焊车组装成组合体，整体塞入钢结构空腔内一次性完成轨道和焊车就位，解决了狭小空间内焊接设备无法就位的难题。

(3)焊车轨道采用导轨架，整体安装、拆卸，一次到位，解决了狭小空间内轨道安拆难题。导轨架结构轻巧，安拆方便、快速。

(4)导轨架的导轨采用圆钢，配合焊车上的限位滑块，既可保持焊车方位，又可使焊车沿导轨滑行，保证焊缝平直均匀。

(5)导轨架底框上装有齿条，配合焊车齿轮驱动。

(6)焊车采取齿轮驱动滑行式，取消了车轮，简化了传动机构，采用小型驱动电机，结构布局紧凑，大大缩小了体积，实现了微型化，将焊枪夹持机构置于焊车前端，采取纵列布置，减小车体宽度，适合进入狭窄空间。

(7)焊车驱动系统采用齿轮齿条，相对现有轮式焊车，大大提高了工作稳定性和安全操作性能。

(8)焊车行走系统采用带半圆形滑槽的限位滑块，卡套在导轨架的圆钢导轨上，确保焊车沿轨运行不脱轨。

综上，本发明导轨式自动焊接设备采用限位滑块将焊车附着在导轨架上、加之采用齿轮齿条驱动，在任何方向、位置均可稳定地工作，既适用于平焊，也适合立焊、横焊、仰焊。只需将本设备中的焊枪、电焊机更换为气割枪、氧乙炔，即可进行封闭狭小空间内钢结构自动切割。本设备结构简单，造价低廉，使用维护简易，焊工无需再经专门培训即可上岗作业。

尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (2)

1.一种导轨式自动焊接设备，包括电焊机(1)，所述电焊机(1)通过焊线(2)与焊枪(3)连接，其特征在于：

还包括导轨架(4)和行走焊车(5)；

所述导轨架(4)包括一矩形底框(41)，沿所述矩形底框(41)的长度方向上固定有两条平行的圆钢导轨(42)，所述矩形底框(41)的两端均分别设有限位杆(43)，所述底框(41)内的一侧、且沿圆钢导轨(42)的走向设有一直齿齿条(44)；

所述行走焊车(5)包括焊车平台(51)，所述焊车平台(51)的两侧设有与两条圆钢导轨(42)配合的限位滑块(52)，所述限位滑块(52)的底面设有与圆钢导轨表面相吻合的限位滑槽(59)，所述焊车平台(51)上设有小型变速电机(55)和电机控制箱(57)，所述小型变速电机(55)的输出轴上设有与所述直齿齿条(44)啮合的驱动齿轮(56)，所述电机控制箱(57)通过控制线(7)连接至一台控制电脑(6)；所述焊车平台(51)上还设有焊枪夹持器托梁(53)，所述焊枪夹持器托梁(53)上安装有焊枪夹持调节器(54)，所述焊枪(3)固定在所述焊枪夹持调节器(54)上。

2.根据权利要求1所述导轨式自动焊接设备，其特征在于，所述限位滑槽(59)的顶面为与圆钢导轨表面相吻合的上凹圆弧面。