CN105855680B - 电杆骨架自动焊接成型机 - Google Patents

Abstract

一种电杆骨架自动焊接成型机，包括焊接机构、旋转机构以及电气控制机构；所述焊接机构是焊接电杆骨架主筋与架立圈的机构；所述旋转机构包括两台步进电机、卡爪和托架，步进电机分别安装在托架的两端，步进电机根据电气控制机构设定脉冲信号配合卡爪将电杆骨架主筋围绕其中心旋转；所述电气控制机构是控制所有气缸及电机工作的机构，包括电气控制箱、电气控制系统和焊接控制器，安装于左端旋转电机旁。该电杆骨架自动焊接成型机能够快速完成电杆骨架自动焊接成型工作，具有焊接质量好、生产效率高、操作简单、劳动强度低等优点。

Description

电杆骨架自动焊接成型机

技术领域

本发明涉及输变电电力线路产品生产技术领域，具体是一种水泥电杆钢筋骨架的自动焊接成型机。

背景技术

钢筋骨架是预先绑扎好的，多见于砖混施工：（构造柱、挑梁等）提前预制绑扎好，施工时直接整体吊装的都属于钢筋骨架。

钢筋组合在一起，形成一个完整的网架，形象的称为“钢筋笼”、“钢筋网”、“钢筋骨架”等。一个完整的钢筋网架有利于约束混凝土，提高混凝土构件的整体性。

其中钢筋网一般指平面的钢筋组合，如楼板内的纵横向钢筋；钢筋骨架一般指立体的钢筋组合，如梁柱内的钢筋。

检验批检查时应区分是预先绑扎好整体吊装的（填钢筋网片，钢筋骨架项），还是现场绑扎的（填受力钢筋项），除如实填写检查记录外，还应检查间距、排距是否符合要求，具体检查项目不只局限与钢筋安装检验批检查记录表中的项目（但必须检查），规范中的一些相关项目，也应一并检查（包括钢筋原材料检验批检查记录表，钢筋加工检验批检查记录表，钢筋连接检验批检查记录表以及模板安装检验批检查记录表有关的轴线位置，垂直度、保护层厚度等项）。

我国在制造电杆的钢筋骨架时，大多采用手工电弧焊接主筋与架立圈得到电杆主筋骨架的制造方法，包括钢筋混凝土电杆的制造都还是主要以人工操作为主。先是在数个排成一列的齿模上放上近一半的主筋，主筋包括通长配筋和通长配筋，都预先做好，然后首尾放置架力圈，中间间隔一定距离放置一个架力圈，接着焊接工用二氧化碳保护焊或电弧焊将各钢筋和各架力圈的接触点一一焊接在一起，完成后将该半成品放到另一列放好钢筋的齿模上继续焊接。然后将焊好的电杆钢筋骨架吊入模具，灌注混凝土。这样不但劳动强度大，生产效率低，生产成本高，产品的质量得不到保证；而且生产环境极其恶劣，严重地影响了工人的身体健康。

随着电力建设的飞速发展，输变电线路向长寿命、无故障、免检修、节能型方向发展，对电杆的质量要求越来越高，并且社会劳动力越来越宝贵，因此用手工操作生产电杆钢筋骨架已无法达到工程技术指标的要求，因而开发研究和改造生产电杆的钢筋骨架自动化生产设备——电杆主筋骨架自动电焊装置等，将对电杆的生产和质量保证起到积极的作用。

虽然市面上也有一些电杆骨架自动焊接成型装置，但是其存在比较明显的缺陷：电杆骨架自动焊接成型装置生产时，首先把架立圈放入固定夹块与活动夹块之间，然后活动夹块进行夹紧，此时，由于设备的振动等，导致架立圈容易产生移位，经常发生偏移向在固定夹块与活动夹块夹紧形成的侧缝隙里，当夹块夹紧时，架立圈即被卡死在缝隙里，当一根主钢筋焊接完成后，夹块松开，但由于此时架立圈已经紧紧卡死在缝隙里，造成骨架被无法推动旋转，不能继续下一根主钢筋焊接的故障。要解决此问题，按一般技术员想到的设计解决办法是需要增加一套复杂的结构来消除缝隙问题，这样即增加设备的复杂性以及生产成本。

根据我们的市场调查和资料检索，目前还没有研发出适合实施生产需求的电杆骨架自动焊接成型装置，生产上迫切需要一种具有焊接质量好、生产效率高、操作简单、劳动强度低等优点的电杆骨架自动焊接成型机。

发明内容

本发明提供一种电杆骨架自动焊接成型机，能够快速完成电杆骨架自动焊接成型工作，其采用电阻焊代替手工电弧焊，解决了手工电弧焊环境污染问题等优点，同时采用新材料制造的设计独特的有导翼夹块，避免了电杆骨架架立圈被卡死的现象，夹块经久耐用，提高了设备耐用性，该电杆骨架自动焊接成型机具有焊接质量好、生产效率高、操作简单、劳动强度低等优点。

本发明是通过下述技术方案实现的：

一种电杆骨架自动焊接成型机，包括焊接机构、旋转机构以及电气控制机构；所述焊接机构是焊接电杆骨架主筋与架立圈的机构；所述旋转机构包括两台步进电机、卡爪和支架，步进电机分别安装在支架的两端，步进电机根据电气控制机构设定脉冲信号配合卡爪将电杆骨架主筋围绕其中心旋转；所述电气控制机构是控制所有气缸及电机工作的机构，包括电气控制箱、电气控制系统和焊接控制器，安装于左端旋转电机旁。

所述焊接机构包括焊接箱、水平导轨、焊缸、夹圈缸、推转缸、脱模缸、托轮缸、卸料缸、托架、活动焊头、固定焊头、夹块、脱模块、推转块和卸料块；焊接箱安装于水平导轨上，夹圈缸安装于焊接箱的侧面，并与夹块连接；焊缸、卸料缸均安装于焊接箱内，并分别与活动焊头、卸料块固定；脱模缸和推转缸均安装于焊接箱的前面，分别与脱模块、推转块固定；托轮缸安装于焊接箱的下面，并与托架连接；固定焊头固定于焊接箱的前面。

所述夹块包括固定夹块和活动夹块，固定夹块和活动夹块安装有导翼，固定夹块与活动夹块在松开夹紧状态时，它们的导翼有部份是重叠在一起的，当两夹块夹紧时重叠的导翼可以作相对滑动收合动作，导翼重叠的部份增加；无论两夹块是夹紧还是松开，两夹块的导翼始终处于重叠状态，两夹块的侧边始终不存在缝隙，从而避免夹紧时架立圈移动被卡死在缝隙里。

所述夹块使用热作模具材料H13制造而成。

本发明之前，由于夹块属于结构设计范畴，受到工程机械设计材料应用的行内设计思想的困固，机械设计人员设计夹具时所选择的制造材料仅局限于如：Q235、45#钢材料等这些结构性材料范围里选取，比如，45#结构钢热处理后硬度仅于HRC45以下，导热性差，并且反复受热时容易产生回火软化，容易磨损，每2个月即需更换，设备维修频繁。

本发明在制造夹块时，选择国际最新研发的原材料H13热煅模具材料，H13材料具有热处理硬度均匀，具有很高的热强度和热耐磨性、良好的导热性、耐热疲劳性等优点，不容易产生热裂以及回火软化，经过热处理后可以取得HRC53以上的硬度。经过实践，改用H13材料制造的夹块使用时间可达到8个月以上（45#材料制造的夹块一般2个月即需更换）。

所述焊接箱为12-15个，每个焊接箱之间的距离为0.5-0.6米。

所述电气控制系统控制所有气缸动作的先后顺序以及电机的旋转角度，焊接控制器控制焊接电流的大小和焊接时间。

所述的电杆骨架自动焊接成型机，完成电杆骨架的自动焊接包括以下步骤：

①根据图纸将主钢筋按顺序摆放在箱架上面，并将钢圈依次放在设备相应的托架上；

②将焊接控制器调到焊接状态；

③一人在右端踩一下左右定位脚踏，使左右气缸处于初始位置；

④两人将第一根待焊主钢筋放进卡槽；

⑤一人在左端踩一下安全脚踏，另一人站在右端，待红灯亮后，踩一下焊接启动脚踏，设备即可自动完成主钢筋与架立圈的焊接工作；

⑥重复第④步和第⑤步，直到把所有的主钢筋焊接完成，即可以生产出主筋骨架；

⑦站在右端的人连续踩5下焊接启动脚踏，便完成主筋骨架的卸料工作；

⑧再踩一下焊接启动脚踏，让托轮缸动作，为下次放钢圈做准备。

本发明的原理：

焊接机构由若干个焊接箱和支架构成，而焊接箱包括焊缸、夹圈缸、推转缸、托轮缸、卸料缸、脱模缸、侧移缸、活动焊头、固定焊头、夹块和托架，各个构件分工合作。当骨架主筋和架立圈放进相应的料槽后，焊缸按顺序动作带动焊头将主筋和架立圈压紧瞬间产生电阻大电流使接触金属熔化便完成焊接。它是通过焊接控制器来控制焊头的电流大小和焊接时间来完成焊接的。一根主筋焊接完毕后，旋转缸配合旋转机构将已焊主筋及架立圈一起旋转一定角度，腾出空间为焊接下一主筋做准备。当旋转了一定角度后，夹圈缸动作将架立圈夹紧以使主筋保持一定角度。此时方可继续焊接下一条主筋。托轮缸的作用是保持托板斜朝上将架立圈托住。当整个骨架焊接完毕时，首先侧移缸带动焊接箱侧移使固定焊头侧面与架立圈分离，然后脱模缸带动脱模块将整个骨架托起使其与固定焊头的料槽分离，接着托轮缸将托架放平使其与架立圈分离，最后卸料缸动作完成卸料。

旋转机构包括两台步进电机、卡爪和支架，步进电机分别安装在支架的两端，步进电机根据电气控制机构设定脉冲信号配合卡爪将电杆骨架主筋围绕其中心旋转。当焊接完成一根主筋后，左右端的步进电机同时驱动，将已焊主筋旋转一定的角度，为焊接下一主筋做准备，当焊接完最后一根主筋时，即完成骨架的焊接工作，此时电机将自动回原点。

电气控制机构包括电气控制箱、电气控制系统和焊接控制器。电气控制系统可以控制所有气缸动作的先后顺序以及电机的旋转角度，焊接控制器可以控制焊接电流的大小和焊接时间。

本发明的有益效果：

1、本发明的电杆骨架自动焊接成型机，能够快速完成电杆骨架自动焊接成型工作，其采用电阻焊代替手工电弧焊，解决了手工电弧焊环境污染问题等优点，同时采用新材料制造的设计独特的有导翼夹块，避免了电杆骨架架立圈被卡死的现象，夹块经久耐用，提高了设备耐用性，该电杆骨架自动焊接成型机具有焊接质量好、生产效率高、操作简单、劳动强度低等优点；

2、本发明的夹块，打破机械设计思维的困固，跨范畴的在结构设计中使用模具设计的材料来进行零部件的制造，模具材料具有良好的导热性、热耐磨性等许多优点，很好的解决了电杆骨架自动焊接成型装置中夹块由于反复受热容易被磨损需要频繁更换的问题，具有设计上的创新性及实用性；

3、改用后用热作模具材料H13制造的夹块使用时间可达到8个月以上，而45#材料制造的夹块一般2个月即需更换；

4、实现了自动化生产，且操作安全，排除了人工操作时存在的安全隐患；

5、产品质量保证，焊接牢固又不伤主筋，符合电杆骨架生产工艺要求；

6、操作简单，生产效率高，完成一根电杆骨架的自动焊接成型工作大概需5分钟的时间，而手工电弧焊接最少需要20分钟；

7、改善了工人的生产环境，大大地减少了工人的职业危害。

附图说明：

图1是本发明电杆骨架自动焊接成型机总装图的主视图；

图2是图1的俯视图；

图3是图1的左视图；

图4是本发明的电杆骨架自动焊接成型机的焊接及夹紧部位局部主视图；

图5是图4的俯视图；

图6是图4的左视图；

图7是夹块的主视图；

图8是图7的俯视图；

图9是图7的右视图；

图中的序号和部件名称：

1．焊接控制器、2．电气控制箱、3.步进电机、4.卡爪、5.焊接箱、6.托架、7.固定焊头、8.活动焊头、10.水平导轨、11.托轮缸、12.推转缸、13.脱模缸、14.支架、15.脱模块、16.推转块、17.卸料缸、18.焊缸、19.夹圈缸、20.夹块、卸料块21、。

具体实施方式

以下通过附图和实例对本发明的技术方案作进一步说明。

如图1、图2、图3所示，本发明所述的电杆骨架自动焊接成型机，包括焊接机构、旋转机构和电气控制机构。具体结构和连接方式为：

所述的焊接机构主要包括焊接箱5、水平导轨10、焊缸18、夹圈缸19、推转缸12、脱模缸13、托轮缸11、卸料缸17、托架6、活动焊头8、固定焊头7、夹块20、脱模块15、推转块16、卸料块21。焊接箱5安装于水平导轨10上，焊缸18安装于焊接箱5内，并与活动焊头固定，脱模缸13和推转缸12均安装于焊接箱的中部，分别与脱模块15、推转块16固定，托轮缸11安装于焊接箱的下面，并与托架6连接。

所述的旋转机构主要包括步进电机3、卡爪4以及支架14。

所述的电气控制机构主要包括电气箱2、焊接控制器1、电气控制系统。

各零部件的作用原理是：

所述焊接机构的焊缸18经过带动活动焊头8将主筋与架立圈紧紧地压于固定焊头7上再配合电气控制机构瞬间释放强大的电流和热量便完成焊接。当一根主筋与架立圈焊接完毕后，推转缸12带动推转块16再配合左右端的步进电机3将其推转一定的角度以腾出空间为焊接下一根主筋做准备。推转完毕后，夹圈缸19马上动作带动夹块20将架立圈夹紧固定，然后重复以上焊接动作，完成主筋与所有架立圈的焊接工作。不断重复以上动作，直到最后一根主筋焊接完毕后，侧移缸带动焊接箱5侧移使固定焊头7的侧面与架立圈分离，然后左右端步进电机3自动回原点，接着脱模缸13动作带动脱模块15将整个骨架从固定焊头7的料槽内举起，接着托轮缸11动作带动架立圈托架6旋转使之与架立圈分离后处于水平面上，最后卸料缸17带动卸料块21将骨架往外推便完成卸料。

所述旋转机构的步进电机3根据电气控制机构设定脉冲信号配合卡爪4将主筋围绕其中心旋转一定的角度。

所述电气控制机构的电气控制箱2内置有电气控制系统所需的硬件和软件，其主要负责控制本装置的所有气缸和电机的工作，当然其必须配合焊接控制器1才能够完成焊接工作。焊接控制器1可设定焊接电流的大小和焊接时间。

实施例1

一种电杆骨架自动焊接成型机，包括焊接机构、旋转机构以及电气控制机构；所述焊接机构是焊接电杆骨架主筋与架立圈的机构；所述旋转机构包括两台步进电机、卡爪和支架，步进电机分别安装在支架的两端，步进电机根据电气控制机构设定脉冲信号配合卡爪将电杆骨架主筋围绕其中心旋转；所述电气控制机构是控制所有气缸及电机工作的机构，包括电气控制箱、电气控制系统和焊接控制器，安装于左端旋转电机旁。

所述焊接机构包括焊接箱、水平导轨、焊缸、夹圈缸、推转缸、脱模缸、托轮缸、卸料缸、托架、活动焊头、固定焊头、夹块、脱模块、推转块和卸料块；焊接箱安装于水平导轨上，夹圈缸安装于焊接箱的侧面，并与夹块连接；焊缸、卸料缸均安装于焊接箱内，并分别与活动焊头、卸料块固定；脱模缸和推转缸均安装于焊接箱的前面，分别与脱模块、推转块固定；托轮缸安装于焊接箱的下面，并与托架连接；固定焊头固定于焊接箱的前面。

所述夹块包括固定夹块和活动夹块，固定夹块和活动夹块安装有导翼，固定夹块与活动夹块在松开夹紧状态时，它们的导翼有部份是重叠在一起的，当两夹块夹紧时重叠的导翼可以作相对滑动收合动作，导翼重叠的部份增加；无论两夹块是夹紧还是松开，两夹块的导翼始终处于重叠状态，两夹块的侧边始终不存在缝隙，从而避免夹紧时架立圈移动被卡死在缝隙里。

所述夹块使用热作模具材料H13制造而成。

所述焊接箱为12个，每个焊接箱之间的距离为0.5米。

所述电气控制系统控制所有气缸动作的先后顺序以及电机的旋转角度，焊接控制器控制焊接电流的大小和焊接时间。

所述的电杆骨架自动焊接成型机，完成电杆骨架的自动焊接包括以下步骤：

①根据图纸将主钢筋按顺序摆放在箱架上面，并将钢圈依次放在设备相应的托架上；

②将焊接控制器调到焊接状态；

③一人在右端踩一下左右定位脚踏，使左右气缸处于初始位置；

④两人将第一根待焊主钢筋放进卡槽；

⑤一人在左端踩一下安全脚踏，另一人站在右端，待红灯亮后，踩一下焊接启动脚踏，设备即可自动完成主钢筋与架立圈的焊接工作；

⑥重复第④步和第⑤步，直到把所有的主钢筋焊接完成，即可以生产出主筋骨架；

⑦站在右端的人连续踩5下焊接启动脚踏，便完成主筋骨架的卸料工作；

⑧再踩一下焊接启动脚踏，让托轮缸动作，为下次放钢圈做准备。

实施例2

一种电杆骨架自动焊接成型机，包括焊接机构、旋转机构以及电气控制机构；所述焊接机构是焊接电杆骨架主筋与架立圈的机构；所述旋转机构包括两台步进电机、卡爪和支架，步进电机分别安装在支架的两端，步进电机根据电气控制机构设定脉冲信号配合卡爪将电杆骨架主筋围绕其中心旋转；所述电气控制机构是控制所有气缸及电机工作的机构，包括电气控制箱、电气控制系统和焊接控制器，安装于左端旋转电机旁。

所述焊接机构包括焊接箱、水平导轨、焊缸、夹圈缸、推转缸、脱模缸、托轮缸、卸料缸、托架、活动焊头、固定焊头、夹块、脱模块、推转块和卸料块；焊接箱安装于水平导轨上，夹圈缸安装于焊接箱的侧面，并与夹块连接；焊缸、卸料缸均安装于焊接箱内，并分别与活动焊头、卸料块固定；脱模缸和推转缸均安装于焊接箱的前面，分别与脱模块、推转块固定；托轮缸安装于焊接箱的下面，并与托架连接；固定焊头固定于焊接箱的前面。

所述夹块包括固定夹块和活动夹块，固定夹块和活动夹块安装有导翼，固定夹块与活动夹块在松开夹紧状态时，它们的导翼有部份是重叠在一起的，当两夹块夹紧时重叠的导翼可以作相对滑动收合动作，导翼重叠的部份增加；无论两夹块是夹紧还是松开，两夹块的导翼始终处于重叠状态，两夹块的侧边始终不存在缝隙，从而避免夹紧时架立圈移动被卡死在缝隙里。

所述夹块使用热作模具材料H13制造而成。

所述焊接箱为15个，每个焊接箱之间的距离为0.6米。

所述电气控制系统控制所有气缸动作的先后顺序以及电机的旋转角度，焊接控制器控制焊接电流的大小和焊接时间。

所述的电杆骨架自动焊接成型机，完成电杆骨架的自动焊接包括以下步骤：

①根据图纸将主钢筋按顺序摆放在箱架上面，并将钢圈依次放在设备相应的托架上；

②将焊接控制器调到焊接状态；

③一人在右端踩一下左右定位脚踏，使左右气缸处于初始位置；

④两人将第一根待焊主钢筋放进卡槽；

⑤一人在左端踩一下安全脚踏，另一人站在右端，待红灯亮后，踩一下焊接启动脚踏，设备即可自动完成主钢筋与架立圈的焊接工作；

⑥重复第④步和第⑤步，直到把所有的主钢筋焊接完成，即可以生产出主筋骨架；

⑦站在右端的人连续踩5下焊接启动脚踏，便完成主筋骨架的卸料工作；

⑧再踩一下焊接启动脚踏，让托轮缸动作，为下次放钢圈做准备。

采用实施例生产出的钢筋骨架无扭曲、刚性好，电杆抗剪切和抗弯力大，符合GB/T4623-2006《环形混凝土电杆》标准的要求。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此而限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种电杆骨架自动焊接成型机，其特征在于，包括焊接机构、旋转机构以及电气控制机构；所述焊接机构是焊接电杆骨架主筋与架立圈的机构；所述旋转机构包括两台步进电机、卡爪和支架，步进电机分别安装在支架的两端，步进电机根据电气控制机构设定脉冲信号配合卡爪将电杆骨架主筋围绕其中心旋转；所述电气控制机构是控制所有气缸及电机工作的机构，包括电气控制箱、电气控制系统和焊接控制器，安装于左端旋转电机旁；

所述焊接机构包括焊接箱、水平导轨、焊缸、夹圈缸、推转缸、脱模缸、托轮缸、卸料缸、托架、活动焊头、固定焊头、夹块、脱模块、推转块和卸料块；焊接箱安装于水平导轨上，夹圈缸安装于焊接箱的侧面，并与夹块连接；焊缸、卸料缸均安装于焊接箱内，并分别与活动焊头、卸料块固定；脱模缸和推转缸均安装于焊接箱的前面，分别与脱模块、推转块固定；托轮缸安装于焊接箱的下面，并与托架连接；固定焊头固定于焊接箱的前面；

所述焊接箱为12-15个，每个焊接箱之间的距离为0.5-0.6米；

所述电气控制系统控制所有气缸动作的先后顺序以及电机的旋转角度，焊接控制器控制焊接电流的大小和焊接时间。

2.根据权利要求1所述的电杆骨架自动焊接成型机，其特征在于：所述夹块包括固定夹块和活动夹块，固定夹块和活动夹块安装有导翼，固定夹块与活动夹块在松开夹紧状态时，它们的导翼有部份是重叠在一起的，当两夹块夹紧时重叠的导翼可以作相对滑动收合动作，导翼重叠的部份增加；无论两夹块是夹紧还是松开，两夹块的导翼始终处于重叠状态，两夹块的侧边始终不存在缝隙，从而避免夹紧时架立圈移动被卡死在缝隙里。

3.根据权利要求1所述的电杆骨架自动焊接成型机，其特征在于：所述夹块使用热作模具材料H13制造而成。

4.根据权利要求1所述的电杆骨架自动焊接成型机，其特征在于：所述焊接成型机完成电杆骨架的自动焊接包括以下步骤：

①根据图纸将电杆骨架主筋按顺序摆放在箱架上面，并将架立圈依次放在设备相应的托架上；

②将焊接控制器调到焊接状态；

③一人在右端踩一下左右定位脚踏，使左右气缸处于初始位置；

④两人将第一根待焊电杆骨架主筋放进卡槽；

⑤一人在左端踩一下安全脚踏，另一人站在右端，待红灯亮后，踩一下焊接启动脚踏，设备即可自动完成电杆骨架主筋与架立圈的焊接工作；

⑥重复第④步和第⑤步，直到把所有的电杆骨架主筋焊接完成，即可以生产出电杆骨架；

⑦站在右端的人连续踩5下焊接启动脚踏，便完成电杆骨架的卸料工作；

⑧再踩一下焊接启动脚踏，让托轮缸动作，为下次放架立圈做准备。