CN108176944A - 一种用于钢格板制造的扁钢焊接机及扁钢焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于钢格板制造的扁钢焊接机及扁钢焊接方法，扁钢焊接机包括机架、Y轴导板、Z轴导板、焊枪、焊枪座以及多个滑轨副，所述滑轨副包括X轴滑轨、Y轴滑轨、Z轴滑轨，所述机架设有相互平行的焊接作业面和产品放置面，所述Y轴导板通过X轴滑轨与所述机架连接，所述Z轴导板通过Y轴滑轨与所述Y轴导板连接，所述焊枪座通过Z轴滑轨与所述Z轴导板连接，所述焊枪安装于所述焊枪座上；扁钢焊接方法包括制备原材料和夹具、将原材料和夹具组成预安装件、将预安装件放置在设备内使用使用多把焊枪同时焊接的步骤；采用本发明的技术方案，原材料在夹具上获得了较好的定位，焊枪同时焊接工作，提高了生产效率，减轻了劳动强度，保证了所有焊点一致，提高了扁钢焊接质量。
Description
技术领域
本发明涉及钢格板制造技术领域，特别是涉及一种用于钢格板制造的扁钢焊接机及扁钢焊接方法。
背景技术
钢格板又称为格子板，是用扁钢按照一定的间距和横杆进行交叉排列，并且焊接成中间有方形格子的一种钢铁制品，钢格板主要用作水沟盖板，钢结构平台板，钢梯的踏板板等，钢格板具有通风、采光、散热、防滑、防爆等性能，目前钢格板的生产主要由大型专业焊接设备生产，焊接时，首先将横杆布置在扁钢顶端，然后在横杆上实施压焊把横杆和钢筋焊接成型，该焊接设备存在设备复杂和对电网冲击大，初期设备投资巨大。
现有技术中，对扁钢和横杆的焊接大多数仍然使用手工焊接方式，焊接点质量差，效率低，易造成漏焊以及虚焊等情，且焊接点一致性较差，致使成品钢格板的合格率较低，例如：公开号为：“CN102853245A”的专利文献，公开了一种钢格板和所用设备及生产方法，钢格板包括扁钢和横杆，每根扁钢设有通孔，横杆穿过扁钢对应的通孔，在扁钢的顶端设有压痕槽；压痕槽对应下面的横杆部位形成挤压坑，挤压坑两侧分别形成左隆起和右隆起，扁钢的通孔外壁卡接在所述左隆起和右隆起之间；或者压痕槽对应下面的横杆部位设有卡槽，通孔的外壁卡接在所述卡槽内。该发明生产钢格板的设备，包括压头和第一种插槽模板，该发明还提供了一种生产钢格板方法，包括以下步骤：加工扁钢通孔；将扁钢插接在第1种插槽模板的扁钢槽内；将横杆穿过扁钢的对应通孔，挡板对横杆进行定位；用带有压头的压力机施压扁钢通孔的顶端；使用该发明的技术方案，由于在扁钢上相应位置上设置了通孔，使横杆贯穿于该通孔内，使成品钢格板具有较好的结构强度，但是焊接方式仍然使用手工焊接方式，焊接点一致性不易保证，容易造成虚焊，漏焊等现象，此外，由于横杆与扁钢之间没有进行较好的预定位，焊接过程中，焊接所产生的高温造成横杆或扁钢容易产生形变，影响了成品钢格板的制造精度，生产自动化程度低，且在扁钢上加工通孔需要耗费较多的工时，定位不准确，生产效率不高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种用于钢格板制造的扁钢焊接机及扁钢焊接方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种用于钢格板制造的扁钢焊接机，包括机架、Y轴导板、Z轴导板(3)、焊枪、焊枪座以及多个滑轨副，所述滑轨副包括X轴滑轨、Y轴滑轨、Z轴滑轨，所述机架设有相互平行的焊接作业面和产品放置面，所述Y轴导板通过X轴滑轨与所述机架连接，所述Z轴导板通过Y轴滑轨与所述Y轴导板(2)连接，所述焊枪座通过Z轴滑轨与所述Z轴导板连接，所述焊枪安装于所述焊枪座上。
作为优选，所述Y轴导板的数量是2块。
作为优选，所述Z轴导板的数量是所述Y轴导板的数量的2倍。
作为优选，所述焊接作业面与水平面平行。
作为优选，所述Y轴导板垂直于所述产品放置面。
进一步的，所述用于钢格板制造的扁钢焊接机还包括多组滚珠丝杠副和多个电机，滚珠丝杠副由丝杆和多个丝杆螺母配合连接组成，丝杆的两端通过轴承座分别固定安装于所述焊接作业面、Y轴导板和Z轴导板上，电机分别固定安装于所述所述焊接作业面、Y轴导板和Z轴导板上，并且丝杆至少有一端与电机输出轴固定连接。
本发明还提供一种使用如上所述用于钢格板制造的扁钢焊接机的扁钢焊接方法，包括以下步骤：
步骤一：准备原材料：准备若干条长度相等竖撑扁钢、至少两条长度相等的横撑扁钢；
步骤二：准备夹具：制备夹具，所述夹具上设有多个并列且间距相等的定位槽A以及至少两条平行的定位槽B，任意一条定位槽A的两端均分别与定位槽B连接；
步骤三：放置原材料：将步骤一所述的竖撑扁钢分别放置于步骤三所述的定位槽A内，将步骤一所述的横撑板分别放置于步骤三所述的定位槽B内；
步骤四：镶嵌扁钢：使用压力机将步骤一所述的竖撑扁钢和横撑边行依次嵌合地压入步骤二所述定位槽A和定位槽B内，获得钢格板预装件；
步骤五：焊接竖撑扁钢和横撑扁钢：将步骤四所述钢格板预装件放置于所述用于钢格板制造的扁钢焊接机的产品放置面上，使所有焊枪同时工作，依次将每条竖撑扁钢和横撑板结合处焊接在一起。
其中所述步骤五中所述焊枪是气体保护焊机。功率小于16KW，所有焊机使用的气管编组相连，供气钢瓶的气管编组相连，焊接工作时采用编组集中供气的方式。
其中所述步骤五中所述将钢格板预装件放置于所述用于钢格板制造的扁钢焊接机的产品放置面上还包括以下步骤：
步骤1：将所述钢格板预装件固定安装于输送设备输送带上，将输送设备与扁钢焊接机连接在一起，并且使所述输送带与所述产品放置面连通；
步骤2：开启输送设备，通过输送设备使所述钢格板预装件输送至所述产品放置面上，再由限位开关关闭输送设备；
步骤3：调节所述钢格板预装件在竖直方向上相对于所述Y轴导板之间的位置，使所述Y轴导板可活动地完全覆盖所述钢格板预装件上表面。
其中所述步骤五中所述焊枪与焊枪座的X、Y、Z轴运动和焊枪管在夹头中自由旋转调节，实现焊丝的三维运动轨迹。
有益效果在于：本发明通过将制造钢格板的原材料放置于具有固定形态的夹具上，再将夹具与原材料的预安装件统一地放置于设备的产品放置面上，使原材料在制造前获得了良好的定位，而后，再通过设备上的焊枪同时对原材料进行焊接，由于原材料定位准确，提高了产品焊接质量，同时，多把焊枪同时工作，使各个焊接点质量保持一致，提高了钢格板成品的质量，另一方面，焊枪在设备焊接工作面区域内可在空间三维方向进行调节，焊枪的移动使用伺服电机驱动滚珠丝杠副传动，保证了焊枪移动的精度，提高了焊接质量，提高了生产效率，减少了操作者劳动强度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明一种用于钢格板制造的扁钢焊接机的轴侧图；
图2为本发明一种用于钢格板制造的扁钢焊接机的左视图；
图3为图1的局部结构放大示意图A；
图4为产品示意图；
图中，1为机架，101-机架，102-产品放置面，2-Y轴导板，3-Z轴导板，4-焊枪，5-焊枪座，6-滑轨副，7-滚珠丝杠副，8-电机，601-X轴滑轨，602-Y轴滑轨，603-Z轴滑轨，701-X轴丝杆，702-Y轴丝杆，703-Z轴丝杆，801-X轴电机，802-Y轴电机，803-Z轴电机，9-横撑扁钢，10-竖撑扁钢。
具体实施方式
现在结合说明书附图对本发明做进一步的说明。
本发明提供一种用于钢格板制造的扁钢焊接机，如图1至图4所示，包括机架1、Y轴导板2、Z轴导板3、焊枪4、焊枪座5以及多个滑轨副6，机架1设有相互平行的焊接作业面101和产品放置面102，Y轴导板2通过X轴滑轨601与机架1连接，Z轴导板3通过Y轴滑轨602与Y轴导板2连接，焊枪座5通过Z轴滑轨603与Z轴导板3连接，焊枪4安装于焊枪座5上。
采用本发明的技术方案，该设备通过将制造钢格板的原材料放置于具有固定形态的夹具上，再将夹具与原材料的预安装件统一地放置于设备的产品放置面上，使原材料在制造前获得了良好的定位，而后，再通过设备上的焊枪同时对原材料进行焊接，由于原材料定位准确，提高了产品焊接质量，同时，多把焊枪同时工作，使各个焊接点质量保持一致，提高了钢格板成品的质量，另一方面，焊枪在设备焊接工作面区域内可在空间三维方向进行调节，焊枪的移动使用伺服电机驱动滚珠丝杠副传动，保证了焊枪移动的精度，提高了焊接质量，提高了生产效率，减少了操作者劳动强度。
进一步地，Y轴导板2的数量是2块。Z轴导板3的数量是Y轴导板2的数量的2倍。采用该技术方案，为使用多把焊枪同时进行焊接奠定了基础，提高了钢格板焊接工艺的焊接效率，减少了劳动时间。
进一步地，焊接作业面102与水平面平行。Y轴导板2垂直于产品放置面102。采用该技术方案，当使用多把焊枪同时工作时，保证了产品平置地防止于产品放置面上，保证焊接后的成品始终保持平直，提高了产品焊接质量。
进一步地，用于钢格板制造的扁钢焊接机还包括多组滚珠丝杠副7和多个电机8，丝杆7的两端通过轴承座分别固定安装于焊接作业面101、Y轴导板2和Z轴导板3上，电机8分别固定安装于焊接作业面101、Y轴导板2和Z轴导板3上，并且丝杆7至少有一端与电机8输出轴固定连接。丝杆7的公称直径是16mm。丝杆7的导程是5mm。每组滚珠丝杠副7均分别与焊接作业面101、Y轴导板2和Z轴导板3平行布置。机架1使用矩形型钢管焊接制成。如图1所示，电机8主要包括X轴电机801、Y轴电机802、Z轴电机803，丝杆7主要包括X轴丝杆701、Y轴丝杆702、Z轴丝杆703，其中，X轴电机801、Y轴电机802、Z轴电机803分别通过X轴丝杆701、Y轴丝杆702、Z轴丝杆703带动X轴滑轨、Y轴滑轨、Z轴滑轨运动。
采用该技术方案，通过使用滚珠丝杠副和电机组成的焊枪进给机构，保证了焊枪在焊接工作面内的三维空间方向的进给精度，由于滚珠丝杠副的传动精度很高，可满足高精度焊接的需求，保证了产品焊接质量，并使焊枪在空间内的移动更加便捷和自动化，相比现有技术中使用人工焊接的方法，保证了各个焊点时的焊接温度、焊接时间、焊枪角度等各项焊接参数均一致，保证了产品焊接质量。
此外，本发明还提供一种使用用于钢格板制造的扁钢焊接机的扁钢焊接方法，包括以下步骤：
步骤一：准备原材料：准备若干条长度相等竖撑扁钢、至少两条长度相等的横撑扁钢；
步骤二：准备夹具：制备夹具，所述夹具上设有多个并列且间距相等的定位槽A以及至少两条平行的定位槽B，任意一条定位槽A的两端均分别与定位槽B连接；
步骤三：放置原材料：将步骤一所述的竖撑扁钢分别放置于步骤三所述的定位槽A内，将步骤一所述的横撑板分别放置于步骤三所述的定位槽B内；
步骤四：镶嵌扁钢：使用压力机将步骤一所述的竖撑扁钢和横撑边行依次嵌合地压入步骤二所述定位槽A和定位槽B内，获得钢格板预装件；
步骤五：焊接竖撑扁钢10和横撑扁钢9：将步骤五所述钢格板预装件放置于所述用于钢格板制造的扁钢焊接机的产品放置面102上，使所有焊枪4同时工作，依次将每条竖撑扁钢和横撑板结合处焊接在一起。
所述步骤五中所述焊枪4是气体保护焊机，气体保护焊机使用的气管和供气钢瓶的气管并联，气体采用集中供气的方式。
进一步地，步骤五中焊枪4是气体保护焊机。焊枪4的额定功率不大于16kVA。焊枪4与焊枪座5的X、Y、Z轴运动和焊枪管在夹头中自由旋转调节，实现焊丝的三维运动轨迹。步骤五中将钢格板预装件放置于用于钢格板制造的扁钢焊接机的产品放置面102上还包括以下步骤：
步骤1：将钢格板预装件固定安装于输送设备输送带上，将输送设备与扁钢焊接机连接在一起，并且使输送带与产品放置面102连通；
步骤2：开启输送设备，通过输送设备使钢格板预装件输送至产品放置面102上，再由限位开关关闭输送设备；
步骤3：调节钢格板预装件在竖直方向上相对于Y轴导板2之间的位置，使Y轴导板2可活动地完全覆盖钢格板预装件上表面。
步骤4：4把焊枪同时工作，通过程序控制依次将所有的竖撑扁钢和横撑扁钢焊接在一起。
采用该技术方案，可通过使用输送设备将预安装件放置在产品放置面上，进一步减轻了劳动强度，并且使多把焊枪同时工作，并且相对于焊点处的夹角均相同，取代了传统的人工焊接方式，减轻了劳动强度，提高了劳动效率，避免了由于焊接过程中产生的焊接热而使产品质量大幅度下降的情况，保证了焊接精度。
现有的运用于钢格板生产制造的扁钢焊接方法主要有两种：一，人工焊接方法，即工人运用焊接工具，如电焊，对扁钢进行焊接；二，采用机器人焊接设备，该设备主要包括焊接机器人和视觉系统，该设备的造价成本高。
使用本发明和上述两种方法作比较，其相关参数具体如表1所示。
上述人工工资是以二线城市收入为参照。
本发明与人工焊接方法相比较，生产环境好，对工人的身心健康损害小，且所需工人数量少，现场管理简单，单件加工时间较人工焊接方法少，降低了77.5％，生产效率得到有效地提高。
本发明与机器人焊接方法相比较，单件加工时间短，降低了75％，有效地提高了生产率，生产环境好，避免了前期压阻焊和分切工艺，降低了噪音；且设备总投入少，设备操作简单，故障率低，维护成本低，总体上有效地降低生产成本。
以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (10)
1.一种用于钢格板制造的扁钢焊接机，其特征在于：包括机架(1)、Y轴导板(2)、Z轴导板(3)、焊枪(4)、焊枪座(5)以及多个滑轨副(6)，所述滑轨副(6)包括X轴滑轨(601)、Y轴滑轨(602)、Z轴滑轨(603)，所述机架(1)设有相互平行的焊接作业面(101)和产品放置面(102)，所述Y轴导板(2)通过X轴滑轨(601)与所述机架(1)连接，所述Z轴导板(3)通过Y轴滑轨(602)与所述Y轴导板(2)连接，所述焊枪座(5)通过Z轴滑轨(603)与所述Z轴导板(3)连接，所述焊枪(4)安装于所述焊枪座(5)上。
2.根据权利要求1所述的一种用于钢格板制造的扁钢焊接机，其特征在于：所述Y轴导板(2)的数量是2块。
3.根据权利要求1所述的一种用于钢格板制造的扁钢焊接机，其特征在于：所述Z轴导板(3)的数量是所述Y轴导板(2)的数量的2倍。
4.根据权利要求1所述的一种用于钢格板制造的扁钢焊接机，其特征在于：所述焊接作业面(101)与水平面平行。
5.根据权利要求1所述的一种用于钢格板制造的扁钢焊接机，其特征在于：所述Y轴导板(2)垂直于所述产品放置面(102)。
6.根据权利要求1所述的一种用于钢格板制造的扁钢焊接机，其特征在于：所述用于钢格板制造的扁钢焊接机还包括多组滚珠丝杠副(7)和多个电机(8)，滚珠丝杠副(7)由丝杆和多个丝杆螺母配合连接组成，丝杆的两端通过轴承座分别固定安装于所述焊接作业面(101)、Y轴导板(2)和Z轴导板(3)上，电机(8)分别固定安装于所述所述焊接作业面(101)、Y轴导板(2)和Z轴导板(3)上，并且丝杆(7)至少有一端与电机(8)输出轴固定连接。
7.一种使用如权利要求1至6任一项所述用于钢格板制造的扁钢焊接机的扁钢焊接方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：准备原材料：准备若干条长度相等竖撑扁钢、至少两条长度相等的横撑扁钢；
步骤二：准备夹具：制备夹具，所述夹具上设有多个并列且间距相等的定位槽A以及至少两条平行的定位槽B，任意一条定位槽A的两端均分别与定位槽B连接；
步骤三：放置原材料：将步骤一所述的竖撑扁钢分别放置于步骤三所述的定位槽A内，将步骤一所述的横撑板分别放置于步骤三所述的定位槽B内；
步骤四：镶嵌扁钢：使用压力机将步骤一所述的竖撑扁钢和横撑边行依次嵌合地压入步骤二所述定位槽A和定位槽B内，获得钢格板预装件；
步骤五：焊接竖撑扁钢和横撑扁钢：将步骤四所述钢格板预装件放置于所述用于钢格板制造的扁钢焊接机的产品放置面(102)上，使所有焊枪(4)同时工作，依次将每条竖撑扁钢和横撑板结合处焊接在一起。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述步骤五中所述焊枪(4)是气体保护焊机。功率小于16KW，所有焊机使用的气管编组相连，供气钢瓶的气管编组相连，焊接工作时采用编组集中供气的方式。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述步骤五中所述将钢格板预装件放置于所述用于钢格板制造的扁钢焊接机的产品放置面(102)上还包括以下步骤：
步骤1：将所述钢格板预装件固定安装于输送设备输送带上，将输送设备与扁钢焊接机连接在一起，并且使所述输送带与所述产品放置面(102)连通；
步骤2：开启输送设备，通过输送设备使所述钢格板预装件输送至所述产品放置面(102)上，再由限位开关关闭输送设备；
步骤3：调节所述钢格板预装件在竖直方向上相对于所述Y轴导板(2)之间的位置，使所述Y轴导板(2)可活动地完全覆盖所述钢格板预装件上表面。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述步骤五中所述焊枪(4)与焊枪座(5)的X、Y、Z轴运动和焊枪管在夹头中自由旋转调节，实现焊丝的三维运动轨迹。
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