CN112030970A - 一种多功能自动接桩机械装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多功能自动接桩机械装置及其使用方法，属于建筑工程施工设备领域，包括设备框架模块、焊接施工模块、数控操作平台；所述设备框架模块包括底座、液压油缸、导轨、夹持器，所述底座包括纵梁、横梁、支撑梁、车轮；所述焊接施工模块包括导正器、刮泥器、焊枪、探伤仪、焊丝盘、旋转电机、纵移电机、横移电机、导轮、固定架、固定平台、横向丝杆螺母、竖向丝杆螺母。采用一种多功能自动接桩机械装置进行施工，具体施工步骤如下：施工准备；移动设备框架模块；植入预制桩；焊接预制桩；移动焊接施工模块；施工完毕。本发明降低了工人的劳动强度，保证了焊缝的质量。
Description
技术领域
本发明涉及建筑工程施工设备领域，特别涉及到一种多功能自动接桩机械装置及其使用方法。
背景技术
管桩有PHC、PC、PTC等多种形式，是一种很成熟的桩基施工工艺，由于其具备工艺简单、施工质量容易把控、施工效率高、工期短、竖向承载力强等优点，在全国各地应用广泛。现有技术的管桩多是采用逐段焊接施工的，具体的说，是将下桩节沉入土体，再将上桩节悬吊对准下桩节，下放上桩节使得两桩节的两端板相互靠拢，再环绕两端板接缝处焊接一圈，使上下桩节成为整体，再继续沉桩，然后将另一段桩节吊装就位，再焊接，再沉桩，如此循环。上述的沉桩一般是利用静压或锤击完成。
现有技术的管桩焊接的施工方法存在以下弊端：需要人工进行焊接操作，即手持焊枪绕上下桩节的接缝环形焊接一圈，焊接劳动强度大，焊接质量受人工因素影响大，焊接质量难于把控，甚至存在安全隐患。
发明内容
针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种多功能自动接桩机械装置及其使用方法，克服了现有技术的不足。本发明降低了工人的劳动强度，保证了焊缝的质量。
一种多功能自动接桩机械装置，其特征在于：包括设备框架模块、焊接施工模块、数控操作平台；所述设备框架模块包括底座、液压油缸、导轨、夹持器，所述底座包括纵梁、横梁、支撑梁、车轮；所述焊接施工模块包括导正器、刮泥器、焊枪、探伤仪、焊丝盘、旋转电机、纵移电机、横移电机、导轮、固定架、固定平台、横向丝杆螺母、竖向丝杆螺母；所述数控操作平台安装在底座上，数控操作平台与底座之间采用螺栓连接；所述底座的四个角点处分别安装有车轮，所述底座的两条横梁的中心位置处通过螺栓与液压油缸的无杆腔一端连接，底座中两个支撑梁的中心位置处通过螺栓与液压油缸的无杆腔另一端连接，所述两个支撑梁的中心位置处预留有杆腔通道，液压油缸的有杆腔与夹持器通过螺栓连接，所述导轨焊接在底座上；所述导正器、刮泥器、焊枪、探伤仪依次安装在固定架上，固定架与横向丝杆螺母的螺母连接，横向丝杆螺母的丝杆连接在固定平台上，焊丝盘、旋转电机、纵移电机、横移电机均通过螺栓连接在固定平台上，旋转电机的传动轴端部安装有齿轮，与导轨通过齿轮咬合传动，固定平台与竖向丝杆螺母的螺母连接，竖向丝杆螺母的丝杆通过导轮与导轨连接。
优选地，所述底座为工字型钢拼接而成，所述两个支撑梁为异形结构，支撑梁靠近夹持器一侧为圆弧形。
优选地，所述夹持器为圆弧状结构，夹持器的表面安装有橡胶层，夹持器上预留有键槽，通过键槽可连接直角形卡箍。
优选地，所述导正器包括连接杆和滚轮，所述滚轮为中间厚边缘薄的圆形结构，滚轮内安装有位移传感器，连接杆内安装有弹簧结构，且弹簧处于半压缩状态。
优选地，所述刮泥器包括电动机、刮片和毛刷头，刮片设置于毛刷头的前方，所述毛刷头为圆形结构，刮片为板状结构，刮片的长度和宽度均大于毛刷头的直径。
优选地，所述探伤仪包括但不仅限于超声波探伤仪或X射线探伤仪。
一种多功能自动接桩机械装置的使用方法，其特征在于：采用所述的一种多功能自动接桩机械装置进行施工，具体施工步骤如下：
步骤一：施工准备
检查数控操作平台是否正常运行，将各部分设备提前运转，确定设备的安全性和可靠性，通过横向丝杆螺母将固定架移动到靠近焊丝盘的一侧，通过液压油缸，使夹持器退入到支撑梁内；
步骤二：移动设备框架模块
通过数控操作平台，将底座移动到待接桩设计孔位附近，移动底座使待接桩孔位与夹持器中心位置重合；
步骤三：植入预制桩
在设计孔位处植入预制桩，当第一节预制桩裸露在地面以上的长度为50cm~150cm时，启动液压油缸，使夹持器与第一节预制桩紧密压合，将第二根预制桩与第一根预制桩对接，确保两根预制桩轴线重合；
步骤四：焊接预制桩
通过数控操作平台开启横移电机，进而带动横向丝杆螺母运动，使固定架靠近预制桩，当导正器与预制桩接触时，横移电机自动停止，同时开启纵移电机，进而带动竖向丝杆螺母运动，使固定平台向上或向下移动，当导正器与预制桩接口接触时，停止纵移电机，开启旋转电机，使固定平台沿着导轨转动，在转动的过程中导正器始终与两根预制桩的接口紧密接触，并通过位移传感器记录行走的轨迹，同时，通过控制固定架使刮泥器、焊枪、探伤仪均沿着导正器的轨迹运行，并将检测图像传输并记录到数控操作平台的显示器上，当探伤仪旋转一周后，固定平台沿着导正器记录的路线反向运行至起点，反向运行的过程中根据探伤仪记录的裂缝位置进行二次焊接；
步骤五：移动焊接施工模块
待焊接完毕后，通过数控操作平台使固定架移动至靠近焊丝盘的一侧，通过液压油缸使夹持器远离预制桩，之后将第二根预制桩植入，重复步骤三至步骤五，直至所有预制桩焊接完毕；
步骤六：施工完毕
待焊接完毕后，通过数控操作平台将多功能自动接桩机械装置移动到下移桩位。
优选地，所述固定平台沿着导轨转动的速度范围为0.02r/min-0.2r/min。
优选地，所述探伤仪的探测精度范围为0.1mm-2mm。
本发明所带来的有益技术效果：
本发明以沿着导轨圆周旋转焊接的方式，通过伺服驱动调节，实现了预制桩的自动焊接操作；导正器的设置保证了焊接位置的准确性，刮泥器和探伤仪保证了焊缝的质量，整体机械装置的可靠性，保证了最终的焊接质量的稳定与可靠；
不再需要有专业技能良好的技术工种，普通工人经过简单培训即可代替原本必须的特殊工种，另外，避免在焊接过程中对工人造成可能的损伤，且所述机械装置不存在疲劳现象，可以进行连续工作，大大减轻了施工人员成本与压力。
附图说明
图1为本发明一种多功能自动接桩机械装置的结构俯视图。
图2为本发明一种多功能自动接桩机械装置的结构侧视图。
图3为本发明一种多功能自动接桩机械装置中底座的结构俯视图。
图4为本发明一种多功能自动接桩机械装置中焊接施工模块的结构俯视图。
图5为本发明一种多功能自动接桩机械装置中焊接施工模块的结构侧视图。
图6为本发明一种多功能自动接桩机械装置中导正器的结构示意图。
其中，1-底座、2-数控操作平台、3-液压油缸、4-导轨、5-夹持器、6-导正器、7-刮泥器、8-焊枪、9-探伤仪、10-焊丝盘、11-旋转电机、12-纵移电机、13-横移电机、14-导轮、15-固定架、16-固定平台、17-横向丝杆螺母、18-竖向丝杆螺母、19-纵梁、20-横梁、21-支撑梁、22-车轮。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
实施例1：
如图1~6所示，一种多功能自动接桩机械装置，其特征在于：包括设备框架模块、焊接施工模块、数控操作平台；所述设备框架模块包括底座1、液压油缸3、导轨4、夹持器5，所述底座包括纵梁19、横梁20、支撑梁21、车轮22；所述焊接施工模块包括导正器6、刮泥器7、焊枪8、探伤仪9、焊丝盘10、旋转电机11、纵移电机12、横移电机13、导轮14、固定架15、固定平台16、横向丝杆螺母17、竖向丝杆螺母18；所述数控操作平台2安装在底座1上，数控操作平台2与底座之间采用螺栓1连接；所述底座1的四个角点处分别安装有车轮22，所述底座1的两条横梁20的中心位置处通过螺栓与液压油缸3的无杆腔一端连接，底座1中两个支撑梁21的中心位置处通过螺栓与液压油缸3的无杆腔另一端连接，所述两个支撑梁21的中心位置处预留有杆腔通道，液压油缸3的有杆腔与夹持器5通过螺栓连接，所述导轨4焊接在底座上；所述导正器6、刮泥器7、焊枪8、探伤仪9依次安装在固定架15上，固定架15与横向丝杆螺母17的螺母连接，横向丝杆螺母17的丝杆连接在固定平台16上，焊丝盘10、旋转电机11、纵移电机12、横移电机13均通过螺栓连接在固定平台16上，旋转电机11的传动轴端部安装有齿轮，与导轨4通过齿轮咬合传动，固定平台16与竖向丝杆螺母18的螺母连接，竖向丝杆螺母18的丝杆通过导轮14与导轨4连接。
优选地，所述底座1为工字型钢拼接而成，所述两个支撑梁21为异形结构，支撑梁21靠近夹持器5一侧为圆弧形。
优选地，所述夹持器5为圆弧状结构，夹持器5的表面安装有橡胶层，夹持器5上预留有键槽，通过键槽可连接直角形卡箍。
优选地，所述导正器6包括连接杆和滚轮，所述滚轮为中间厚边缘薄的圆形结构，滚轮内安装有位移传感器，连接杆内安装有弹簧结构，且弹簧处于半压缩状态。
优选地，所述刮泥器7包括电动机、刮片和毛刷头，刮片设置于毛刷头的前方，所述毛刷头为圆形结构，刮片为板状结构，刮片的长度和宽度均大于毛刷头的直径。
优选地，所述探伤仪9包括但不仅限于超声波探伤仪或X射线探伤仪。
实施例2：
如图1~6所示，一种多功能自动接桩机械装置的使用方法，其特征在于：采用所述的一种多功能自动接桩机械装置进行施工，具体施工步骤如下：
步骤一：施工准备
检查数控操作平台2是否正常运行，将各部分设备提前运转，确定设备的安全性和可靠性，通过横向丝杆螺母17将固定架15移动到靠近焊丝盘10的一侧，通过液压油缸3，使夹持器5退入到支撑梁21内；
步骤二：移动设备框架模块
通过数控操作平台2，将底座1移动到待接桩设计孔位附近，移动底座1使待接桩孔位与夹持器5中心位置重合；
步骤三：植入预制桩
在设计孔位处植入预制桩，当第一节预制桩裸露在地面以上的长度为50cm~150cm时，启动液压油缸3，使夹持器5与第一节预制桩紧密压合，将第二根预制桩与第一根预制桩对接，确保两根预制桩轴线重合；
步骤四：焊接预制桩
通过数控操作平台2开启横移电机13，进而带动横向丝杆螺母17运动，使固定架15靠近预制桩，当导正器6与预制桩接触时，横移电机13自动停止，同时开启纵移电机12，进而带动竖向丝杆螺母18运动，使固定平台16向上或向下移动，当导正器6与预制桩接口接触时，停止纵移电机12，开启旋转电机11，使固定平台16沿着导轨4转动，在转动的过程中导正器6始终与两根预制桩的接口紧密接触，并通过位移传感器记录行走的轨迹，同时，通过控制固定架15使刮泥器7、焊枪8、探伤仪9均沿着导正器6的轨迹运行，并将检测图像传输并记录到数控操作平台2的显示器上，当探伤仪9旋转一周后，固定平台16沿着导正器6记录的路线反向运行至起点，反向运行的过程中根据探伤仪9记录的裂缝位置进行二次焊接；
步骤五：移动焊接施工模块
待焊接完毕后，通过数控操作平台2使固定架15移动至靠近焊丝盘10的一侧，通过液压油缸3使夹持器5远离预制桩，之后将第二根预制桩植入，重复步骤三至步骤五，直至所有预制桩焊接完毕；
步骤六：施工完毕
待焊接完毕后，通过数控操作平台2将多功能自动接桩机械装置移动到下移桩位。
优选地，所述固定平台16沿着导轨14转动的速度范围为0.02r/min-0.2r/min。
优选地，所述探伤仪9的探测精度范围为0.1mm-2mm。
本发明以沿着导轨圆周旋转焊接的方式，通过伺服驱动调节，实现了预制桩的自动焊接操作；导正器的设置保证了焊接位置的准确性，刮泥器和探伤仪保证了焊缝的质量，整体机械装置的可靠性，保证了最终的焊接质量的稳定与可靠；
不再需要有专业技能良好的技术工种，普通工人经过简单培训即可代替原本必须的特殊工种，另外，避免在焊接过程中对工人造成可能的损伤，且所述机械装置不存在疲劳现象，可以进行连续工作，大大减轻了施工人员成本与压力。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种多功能自动接桩机械装置，其特征在于：包括设备框架模块、焊接施工模块、数控操作平台；所述设备框架模块包括底座、液压油缸、导轨、夹持器，所述底座包括纵梁、横梁、支撑梁、车轮；所述焊接施工模块包括导正器、刮泥器、焊枪、探伤仪、焊丝盘、旋转电机、纵移电机、横移电机、导轮、固定架、固定平台、横向丝杆螺母、竖向丝杆螺母；所述数控操作平台安装在底座上，数控操作平台与底座之间采用螺栓连接；所述底座的四个角点处分别安装有车轮，所述底座的两条横梁的中心位置处通过螺栓与液压油缸的无杆腔一端连接，底座中两个支撑梁的中心位置处通过螺栓与液压油缸的无杆腔另一端连接，所述两个支撑梁的中心位置处预留有杆腔通道，液压油缸的有杆腔与夹持器通过螺栓连接，所述导轨焊接在底座上；所述导正器、刮泥器、焊枪、探伤仪依次安装在固定架上，固定架与横向丝杆螺母的螺母连接，横向丝杆螺母的丝杆连接在固定平台上，焊丝盘、旋转电机、纵移电机、横移电机均通过螺栓连接在固定平台上，旋转电机的传动轴端部安装有齿轮，与导轨通过齿轮咬合传动，固定平台与竖向丝杆螺母的螺母连接，竖向丝杆螺母的丝杆通过导轮与导轨连接。
2.根据权利要求1所述的一种多功能自动接桩机械装置，其特征在于，所述底座为工字型钢拼接而成，所述两个支撑梁为异形结构，支撑梁靠近夹持器一侧为圆弧形。
3.根据权利要求1所述的一种多功能自动接桩机械装置，其特征在于，所述夹持器为圆弧状结构，夹持器的表面安装有橡胶层，夹持器上预留有键槽，通过键槽可连接直角形卡箍。
4.根据权利要求1所述的一种多功能自动接桩机械装置，其特征在于，所述导正器包括连接杆和滚轮，所述滚轮为中间厚边缘薄的圆形结构，滚轮内安装有位移传感器，连接杆内安装有弹簧结构，且弹簧处于半压缩状态。
5.根据权利要求1所述的一种多功能自动接桩机械装置，其特征在于，所述刮泥器包括电动机、刮片和毛刷头，刮片设置于毛刷头的前方，所述毛刷头为圆形结构，刮片为板状结构，刮片的长度和宽度均大于毛刷头的直径。
6.根据权利要求1所述的一种多功能自动接桩机械装置，其特征在于，所述探伤仪包括但不仅限于超声波探伤仪或X射线探伤仪。
7. 一种多功能自动接桩机械装置的使用方法，其特征在于：采用权利要求1所述的一种多功能自动接桩机械装置进行施工，具体施工步骤如下：
步骤一：施工准备
检查数控操作平台是否正常运行，将各部分设备提前运转，确定设备的安全性和可靠性，通过横向丝杆螺母将固定架移动到靠近焊丝盘的一侧，通过液压油缸，使夹持器退入到支撑梁内；
步骤二：移动设备框架模块
通过数控操作平台，将底座移动到待接桩设计孔位附近，移动底座使待接桩孔位与夹持器中心位置重合；
步骤三：植入预制桩
在设计孔位处植入预制桩，当第一节预制桩裸露在地面以上的长度为50cm~150cm时，启动液压油缸，使夹持器与第一节预制桩紧密压合，将第二根预制桩与第一根预制桩对接，确保两根预制桩轴线重合；
步骤四：焊接预制桩
通过数控操作平台开启横移电机，进而带动横向丝杆螺母运动，使固定架靠近预制桩，当导正器与预制桩接触时，横移电机自动停止，同时开启纵移电机，进而带动竖向丝杆螺母运动，使固定平台向上或向下移动，当导正器与预制桩接口接触时，停止纵移电机，开启旋转电机，使固定平台沿着导轨转动，在转动的过程中导正器始终与两根预制桩的接口紧密接触，并通过位移传感器记录行走的轨迹，同时，通过控制固定架使刮泥器、焊枪、探伤仪均沿着导正器的轨迹运行，并将检测图像传输并记录到数控操作平台的显示器上，当探伤仪旋转一周后，固定平台沿着导正器记录的路线反向运行至起点，反向运行的过程中根据探伤仪记录的裂缝位置进行二次焊接；
步骤五：移动焊接施工模块
待焊接完毕后，通过数控操作平台使固定架移动至靠近焊丝盘的一侧，通过液压油缸使夹持器远离预制桩，之后将第二根预制桩植入，重复步骤三至步骤五，直至所有预制桩焊接完毕；
步骤六：施工完毕
待焊接完毕后，通过数控操作平台将多功能自动接桩机械装置移动到下移桩位。
8.根据权利要求7所述的一种多功能自动接桩机械装置的使用方法，其特征在于，所述固定平台沿着导轨转动的速度范围为0.02r/min-0.2r/min。
9.根据权利要求7所述的一种多功能自动接桩机械装置的使用方法，其特征在于，所述探伤仪的探测精度范围为0.1mm-2mm。
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