CN111570829A - 一种高强度自紧固钢结构接头的销轴锥环加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及自动加工技术领域，具体是涉及一种高强度自紧固钢结构接头的销轴锥环加工设备，包括有机架、墩粗机构、搬运机构、车削机构、收集组件和控制器；墩粗机构和车削机构分别设置在机架上端两侧，搬运机构设置在墩粗机构和车削机构间同时与墩粗机构输出端及车削机构输入端连接，收集组件设置在机架底部且输入端与机架上位于墩粗机构、车削机构之间的通孔连接，墩粗机构、搬运机构、车削机构均与控制器电连接；该方案自动化程度高，大大提高了工作效率，有效节省了人力成本，结构简单，成本低。

Description

一种高强度自紧固钢结构接头的销轴锥环加工设备

技术领域

本发明涉及自动加工技术领域，具体是涉及一种高强度自紧固钢结构接头的销轴锥环加工设备。

背景技术

钢结构的焊接连接因具有对钢材的任何方位、角度和形状都可以直接连接，不削弱构件截面，节约钢材，构造简单，制造方便，连接的刚度大，密封性能好，宜采用自动化作业，生产效率高等优点而被广泛应用。焊接连接是通过电弧产生的热量使焊条和焊件局部熔化，经冷却凝结成焊缝，从而将焊件连接成一体。在高温焊接冷却过程中，焊缝附近的钢材因高温作用形成热影响区，由于不均匀的高温和冷却使结构产生残余应力和残余变形而变脆，对钢结构的承载力、刚度和使用性能有一定影响。

而且在某些极端环境(如操作空间小、接头强度要求高)的情况下，常规的任何技术都无法简单实现固化。

而目前在国内已申请的相关专利中，没有专门针对狭窄空间焊接的现有技术，因而市场上需要一种适用于狭窄空间、结合强度高、稳定性好、自紧固、安装方便的钢结构。

中国专利CN201811378426.5公开了一种高强度自紧固的钢结构接头及其制造方法，其中需要将钢结构柱体如图1自左向右所示地依次制成三种状态。消耗大量人力，且生产效率较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高强度自紧固钢结构接头的销轴锥环加工设备，该技术方案解决了上述问题，自动化程度高，大大提高了工作效率，有效节省了人力成本，结构简单，成本低。

为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：

一种高强度自紧固钢结构接头的销轴锥环加工设备，其特征在于，包括有机架、墩粗机构、搬运机构、车削机构、收集组件和控制器；

墩粗机构和车削机构分别设置在机架上端两侧，搬运机构设置在墩粗机构和车削机构间同时与墩粗机构输出端及车削机构输入端连接，收集组件设置在机架底部且输入端与机架上位于墩粗机构、车削机构之间的通孔连接，墩粗机构、搬运机构、车削机构均与控制器电连接。

作为一种高强度自紧固钢结构接头的销轴锥环加工设备的一种优选方案，所述墩粗机构包括有墩粗机、弧形插头、工件治具、工件插槽、弧形定位槽和顶出组件；墩粗机安装在机架上，弧形插头围绕墩粗机输出端轴线设置在墩粗机输出端底部，工件治具安装在机架上并位于弧形插头正下方与其处于同一轴线位置，工件插槽开设在工件治具中央位置，工件插槽由底部的柱体段和上端的球体段组成，工件插槽底部的直径和工件直径契合，弧形定位槽环绕工件插槽设置在工件治具上端，工作状态下弧形插头和弧形定位槽相互配合，顶出组件安装机架底部且输出端可通过工件治具底部通孔从工件插槽内向上顶出，墩粗机、顶出组件均与控制器电连接。

作为一种高强度自紧固钢结构接头的销轴锥环加工设备的一种优选方案，所述搬运机构包括有第一直线驱动器、第二直线驱动器、第一旋转驱动器、夹紧气缸和夹爪；第一直线驱动器固定安装在机架上且工作端运动方向水平设置，第二直线驱动器安装在第一直线驱动器工作端上且自身的工作端运动方向竖直设置，第一旋转驱动器安装在第二直线驱动器的工作端上，夹紧气缸安装在第一旋转驱动器的工作端上，夹爪对称地安装在夹紧气缸的工作端上，夹爪内侧结构与墩粗后的工件球面底部结构契合，第一直线驱动器、第二直线驱动器、第一旋转驱动器、夹紧气缸均与控制器电连接。

作为一种高强度自紧固钢结构接头的销轴锥环加工设备的一种优选方案，所述车削机构包括有旋转驱动组件、夹紧组件和进刀组件；旋转驱动组件安装在机架上远离墩粗机构的一侧，夹紧组件可旋转地设置在旋转驱动组件朝向墩粗机构方向的一面上，进刀组件安装在机架上并位于旋转驱动组件一侧，旋转驱动组件、夹紧组件和进刀组件均与控制器电连接。

作为一种高强度自紧固钢结构接头的销轴锥环加工设备的一种优选方案，所述旋转驱动组件包括有固定架、第二旋转驱动器、同步带传动副和旋转插头；固定架安装在机架上远离墩粗机构方向的一端，第二旋转驱动器安装在固定架上，同步带传动副输入端与第二旋转驱动器输出端固定连接，同步带传动副输出端与旋转插头输入端连接，旋转插头与夹紧组件固定连接，第二旋转驱动器与控制器电连接。

作为一种高强度自紧固钢结构接头的销轴锥环加工设备的一种优选方案，所述进刀组件包括有十字滑台、刀架和刀头；十字滑台安装在机架上并位于旋转驱动组件的一侧，刀架安装在十字滑台的工作端上，刀头可拆卸地安装在刀架上，十字滑台与控制器电连接。

作为一种高强度自紧固钢结构接头的销轴锥环加工设备的一种优选方案，所述收集组件包括有落料轨道和收集箱；落料轨道顶部位于机架端面通孔下方，收集箱放置在落料轨道输出端下方。

本发明与现有技术相比具有的有益效果是：

工作人员先将由钢材料支撑的柱体插接到墩粗机构的治具内，然后通过控制器驱动墩粗机构将柱体上端墩粗成近似于球体的形状。然后控制器驱动搬运机构将墩粗机构治具上的工件取出并将其下端旋转插入到车削机构工作端处夹紧。然后控制器控制车削机构对工件上端进行车削作业使其形成锥面结构。然后控制器再控制搬运机构将车削机构上完成加工的工件取出运送到机架上的通孔上方。然后搬运机构松开使工件在重力作用下通过机架端面通孔落入到收集组件内完成收集。

1、自动化程度高，大大提高了工作效率；

2、有效节省了人力成本；

3、结构简单，成本低。

附图说明

图1为本发明所加工的的工件三状态示意图；

图2为本发明的立体图；

图3为本发明的墩粗机构局部立体图一；

图4为本发明的墩粗机构局部立体图二；

图5为本发明的搬运机构立体图；

图6为本发明的车削机构立体图；

图7为本发明的旋转驱动组件立体图；

图8为本发明的进刀机构立体图；

图9为本发明的正视图。

图中标号为：

1、机架；

2、墩粗机构；2a、墩粗机；2b、弧形插头；2c、工件治具；2d、工件插槽；2e、弧形定位槽；2f、顶出组件；

3、搬运机构；3a、第一直线驱动器；3b、第二直线驱动器；3c、第一旋转驱动器；3d、夹紧气缸；3e、夹爪；

4、车削机构；4a、旋转驱动组件；4a1、固定架；4a2、第二旋转驱动器；4a3、同步带传动副；4a4、旋转插头；4b、夹紧组件；4c、进刀组件；4c1、十字滑台；4c2、刀架；4c3、刀头；

5、收集组件；5a、落料轨道；5b、收集箱。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图2所示，一种高强度自紧固钢结构接头的销轴锥环加工设备，包括有机架1、墩粗机构2、搬运机构3、车削机构4、收集组件5和控制器；

墩粗机构2和车削机构4分别设置在机架1上端两侧，搬运机构3设置在墩粗机构2和车削机构4间同时与墩粗机构2输出端及车削机构4输入端连接，收集组件5设置在机架1底部且输入端与机架1上位于墩粗机构2、车削机构4之间的通孔连接，墩粗机构2、搬运机构3、车削机构4均与控制器电连接。

工作人员先将由钢材料支撑的柱体插接到墩粗机构2的治具内，然后通过控制器驱动墩粗机构2将柱体上端墩粗成近似于球体的形状。然后控制器驱动搬运机构3将墩粗机构2治具上的工件取出并将其下端旋转插入到车削机构4工作端处夹紧。然后控制器控制车削机构4对工件上端进行车削作业使其形成锥面结构。然后控制器再控制搬运机构3将车削机构4上完成加工的工件取出运送到机架1上的通孔上方。然后搬运机构3松开使工件在重力作用下通过机架1端面通孔落入到收集组件5内完成收集。

如图3和图4所示，所述墩粗机构2包括有墩粗机2a、弧形插头2b、工件治具2c、工件插槽2d、弧形定位槽2e和顶出组件2f；墩粗机2a安装在机架1上，弧形插头2b围绕墩粗机2a输出端轴线设置在墩粗机2a输出端底部，工件治具2c安装在机架1上并位于弧形插头2b正下方与其处于同一轴线位置，工件插槽2d开设在工件治具2c中央位置，工件插槽2d由底部的柱体段和上端的球体段组成，工件插槽2d底部的直径和工件直径契合，弧形定位槽2e环绕工件插槽2d设置在工件治具2c上端，工作状态下弧形插头2b和弧形定位槽2e相互配合，顶出组件2f安装机架1底部且输出端可通过工件治具2c底部通孔从工件插槽2d内向上顶出，墩粗机2a、顶出组件2f均与控制器电连接。

所述顶出组件2f为与机架1底板固定连接的直线气缸。通过弧形插头2b和弧形定位槽2e的相互配合对墩粗机2a输出端的运动方向提供进一步限定，然后通过墩粗机2a工作端的下压将圆柱形工件上端压成与工件插槽2d上端形状契合的类似于球体的结构。然后控制器控制墩粗机2a复位，又控制顶出组件2f输出端通过工件插槽2d向上顶出使工件松动便于搬运机构3夹取搬运。

如图5所示，所述搬运机构3包括有第一直线驱动器3a、第二直线驱动器3b、第一旋转驱动器3c、夹紧气缸3d和夹爪3e；第一直线驱动器3a固定安装在机架1上且工作端运动方向水平设置，第二直线驱动器3b安装在第一直线驱动器3a工作端上且自身的工作端运动方向竖直设置，第一旋转驱动器3c安装在第二直线驱动器3b的工作端上，夹紧气缸3d安装在第一旋转驱动器3c的工作端上，夹爪3e对称地安装在夹紧气缸3d的工作端上，夹爪3e内侧结构与墩粗后的工件球面底部结构契合，第一直线驱动器3a、第二直线驱动器3b、第一旋转驱动器3c、夹紧气缸3d均与控制器电连接。

所述第一直线驱动器3a和第二直线驱动器3b均为丝杆滑台，通过第一直线驱动器3a和第二直线驱动器3b形成的十字结构实现水平方向和竖直方向的运动。所述第一旋转驱动器3c为旋转气缸。通过第一旋转驱动器3c使夹紧气缸3d具有翻转的能力。控制器通过控制夹紧气缸3d来驱动夹爪3e使其夹紧工件进行运输。

如图6所示，所述车削机构4包括有旋转驱动组件4a、夹紧组件4b和进刀组件4c；旋转驱动组件4a安装在机架1上远离墩粗机构2的一侧，夹紧组件4b可旋转地设置在旋转驱动组件4a朝向墩粗机构2方向的一面上，进刀组件4c安装在机架1上并位于旋转驱动组件4a一侧，旋转驱动组件4a、夹紧组件4b和进刀组件4c均与控制器电连接。

所述夹紧组件4b为三爪卡盘。控制器通过夹紧组件4b夹紧由搬运机构3递送来的工件下端。然后控制器又通过旋转驱动组件4a驱动夹紧组件4b围绕自身轴线做旋转运动。同时控制器控制进刀组件4c按照预定路线进刀对工件的上端球面进行车削使其形成锥面结构。工作完成后控制器控制进刀组件4c退刀、旋转驱动组件4a停止旋转。然后控制器控制搬运机构3工作端再次夹紧工件，然后控制器控制夹紧组件4b松开，由搬运机构3将工件取下。

如图7所示，所述旋转驱动组件4a包括有固定架4a1、第二旋转驱动器4a2、同步带传动副4a3和旋转插头4a4；固定架4a1安装在机架1上远离墩粗机构2方向的一端，第二旋转驱动器4a2安装在固定架4a1上，同步带传动副4a3输入端与第二旋转驱动器4a2输出端固定连接，同步带传动副4a3输出端与旋转插头4a4输入端连接，旋转插头4a4与夹紧组件4b固定连接，第二旋转驱动器4a2与控制器电连接。

所述第二旋转驱动器4a2为伺服电机。固定架4a1为第二旋转驱动器4a2和同步带传动副4a3提供支撑。控制器通过控制第二旋转驱动器4a2旋转与同步带传动副4a3的传动作用是旋转插头4a4旋转从而带动夹紧组件4b围绕其自身轴线旋转。

如图8所示，所述进刀组件4c包括有十字滑台4c1、刀架4c2和刀头4c3；十字滑台4c1安装在机架1上并位于旋转驱动组件4a的一侧，刀架4c2安装在十字滑台4c1的工作端上，刀头4c3可拆卸地安装在刀架4c2上，十字滑台4c1与控制器电连接。

所述十字滑台4c1由一对丝杆滑台相互垂直地组装而成从而使工作端具有在水平面上任意处移动的驱动力。刀头4c3长期使用后需要更换刀片，通过螺栓连接的方式可以轻松将刀头4c3拆卸和安装到刀架4c2上。

如图9所示，所述收集组件5包括有落料轨道5a和收集箱5b；落料轨道5a顶部位于机架1端面通孔下方，收集箱5b放置在落料轨道5a输出端下方。

通过落料轨道5a对通过机架1端面通孔落下的工件进行引导使其落入到收集箱5b内，通过运送更换收集箱5b将统一收集起来的加工完成的工件运走。

本发明的工作原理：

工作人员先将由钢材料支撑的柱体插接到墩粗机构2的治具内，然后通过控制器驱动墩粗机构2将柱体上端墩粗成近似于球体的形状。然后控制器驱动搬运机构3将墩粗机构2治具上的工件取出并将其下端旋转插入到车削机构4工作端处夹紧。然后控制器控制车削机构4对工件上端进行车削作业使其形成锥面结构。然后控制器再控制搬运机构3将车削机构4上完成加工的工件取出运送到机架1上的通孔上方。然后搬运机构3松开使工件在重力作用下通过机架1端面通孔落入到收集组件5内完成收集。

Claims (7)

1.一种高强度自紧固钢结构接头的销轴锥环加工设备，其特征在于，包括有机架（1）、墩粗机构（2）、搬运机构（3）、车削机构（4）、收集组件（5）和控制器；

墩粗机构（2）和车削机构（4）分别设置在机架（1）上端两侧，搬运机构（3）设置在墩粗机构（2）和车削机构（4）间同时与墩粗机构（2）输出端及车削机构（4）输入端连接，收集组件（5）设置在机架（1）底部且输入端与机架（1）上位于墩粗机构（2）、车削机构（4）之间的通孔连接，墩粗机构（2）、搬运机构（3）、车削机构（4）均与控制器电连接。

2.根据权利要求1所述的一种高强度自紧固钢结构接头的销轴锥环加工设备，其特征在于，所述墩粗机构（2）包括有墩粗机（2a）、弧形插头（2b）、工件治具（2c）、工件插槽（2d）、弧形定位槽（2e）和顶出组件（2f）；墩粗机（2a）安装在机架（1）上，弧形插头（2b）围绕墩粗机（2a）输出端轴线设置在墩粗机（2a）输出端底部，工件治具（2c）安装在机架（1）上并位于弧形插头（2b）正下方与其处于同一轴线位置，工件插槽（2d）开设在工件治具（2c）中央位置，工件插槽（2d）由底部的柱体段和上端的球体段组成，工件插槽（2d）底部的直径和工件直径契合，弧形定位槽（2e）环绕工件插槽（2d）设置在工件治具（2c）上端，工作状态下弧形插头（2b）和弧形定位槽（2e）相互配合，顶出组件（2f）安装机架（1）底部且输出端可通过工件治具（2c）底部通孔从工件插槽（2d）内向上顶出，墩粗机（2a）、顶出组件（2f）均与控制器电连接。

3.根据权利要求1所述的一种高强度自紧固钢结构接头的销轴锥环加工设备，其特征在于，所述搬运机构（3）包括有第一直线驱动器（3a）、第二直线驱动器（3b）、第一旋转驱动器（3c）、夹紧气缸（3d）和夹爪（3e）；第一直线驱动器（3a）固定安装在机架（1）上且工作端运动方向水平设置，第二直线驱动器（3b）安装在第一直线驱动器（3a）工作端上且自身的工作端运动方向竖直设置，第一旋转驱动器（3c）安装在第二直线驱动器（3b）的工作端上，夹紧气缸（3d）安装在第一旋转驱动器（3c）的工作端上，夹爪（3e）对称地安装在夹紧气缸（3d）的工作端上，夹爪（3e）内侧结构与墩粗后的工件球面底部结构契合，第一直线驱动器（3a）、第二直线驱动器（3b）、第一旋转驱动器（3c）、夹紧气缸（3d）均与控制器电连接。

4.根据权利要求1所述的一种高强度自紧固钢结构接头的销轴锥环加工设备，其特征在于，所述车削机构（4）包括有旋转驱动组件（4a）、夹紧组件（4b）和进刀组件（4c）；旋转驱动组件（4a）安装在机架（1）上远离墩粗机构（2）的一侧，夹紧组件（4b）可旋转地设置在旋转驱动组件（4a）朝向墩粗机构（2）方向的一面上，进刀组件（4c）安装在机架（1）上并位于旋转驱动组件（4a）一侧，旋转驱动组件（4a）、夹紧组件（4b）和进刀组件（4c）均与控制器电连接。

5.根据权利要求4所述的一种高强度自紧固钢结构接头的销轴锥环加工设备，其特征在于，所述旋转驱动组件（4a）包括有固定架（4a1）、第二旋转驱动器（4a2）、同步带传动副（4a3）和旋转插头（4a4）；固定架（4a1）安装在机架（1）上远离墩粗机构（2）方向的一端，第二旋转驱动器（4a2）安装在固定架（4a1）上，同步带传动副（4a3）输入端与第二旋转驱动器（4a2）输出端固定连接，同步带传动副（4a3）输出端与旋转插头（4a4）输入端连接，旋转插头（4a4）与夹紧组件（4b）固定连接，第二旋转驱动器（4a2）与控制器电连接。

6.根据权利要求4所述的一种高强度自紧固钢结构接头的销轴锥环加工设备，其特征在于，所述进刀组件（4c）包括有十字滑台（4c1）、刀架（4c2）和刀头（4c3）；十字滑台（4c1）安装在机架（1）上并位于旋转驱动组件（4a）的一侧，刀架（4c2）安装在十字滑台（4c1）的工作端上，刀头（4c3）可拆卸地安装在刀架（4c2）上，十字滑台（4c1）与控制器电连接。

7.根据权利要求1所述的一种高强度自紧固钢结构接头的销轴锥环加工设备，其特征在于，所述收集组件（5）包括有落料轨道（5a）和收集箱（5b）；落料轨道（5a）顶部位于机架（1）端面通孔下方，收集箱（5b）放置在落料轨道（5a）输出端下方。

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