CN112091469A - 一种建筑钢梁的全自动自动焊接设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑施工领域，具体是涉及一种建筑钢梁的全自动自动焊接设备，包括龙门架焊接组件和若干个呈直线排列的焊接夹具，龙门架焊接组件包括两组对称设置的行走机构、一组横向移动机构以及焊接机械臂，每组焊接夹具均包括底座、端部限位机构、一组主梁压紧装置以及一组侧梁夹紧装置，主梁压紧装置两个承托机构和两个用于将主梁压紧在承托机构上的下压机构，侧梁夹紧装置包括两个用于将耳型侧梁夹紧并保持在主梁上的定位夹紧机构。本发明通过两个传动箱分别在两个地轨上同步平移，从而带动两个立柱顶部的横向移动机构和焊接机械臂平移，从而逐一完成所有焊接夹具上的侧梁焊接。本发明极大的降低了人工成本，同时有效的提升了焊接生产效率。

Description

一种建筑钢梁的全自动自动焊接设备

技术领域

本发明涉及建筑施工领域，具体是涉及一种建筑钢梁的全自动自动焊接设备。

背景技术

钢梁，用钢材制造的梁。厂房中的吊车梁和工作平台梁、多层建筑中的楼面梁、屋顶结构中的檩条等，都可以采用钢梁。钢梁具有以下两类：

型钢梁，用热轧成型的工字钢或槽钢等制成(见热轧型钢）,檩条等轻型梁还可以采用冷弯成型的Z型钢和槽钢（见冷弯型钢）。型钢梁加工简单、造价较廉，但型钢截面尺寸受到一定规格的限制。当荷载和跨度较大,采用型钢截面不能满足强度、刚度或稳定要求时,则采用组合梁。

组合梁，由钢板或型钢焊接或铆接而成。由于铆接费工费料,常以焊接为主。常用的焊接组合梁为由上、下翼缘板和腹板组成的工形截面和箱形截面，后者较费料，且制作工序较繁杂，但具有较大的抗弯刚度和抗扭刚度，适用于有侧向荷载和抗扭要求较高或梁高受到限制等情况。

焊接，也称作熔接，是一种以加热、高温或者高压的方式接合金属或其他热塑性材料如塑料的制造工艺及技术。

现代焊接的能量来源有很多种，包括气体焰、电弧、激光、电子束、摩擦和超声波等。除了在工厂中使用外，焊接还可以在多种环境下进行，如野外、水下和太空。无论在何处，焊接都可能给操作者带来危险，所以在进行焊接时必须采取适当的防护措施。焊接给人体可能造成的伤害包括烧伤、触电、视力损害、吸入有毒气体、紫外线照射过度等。

目前在建筑施工前，需要生产大批量的组合钢梁，对于一些大型组合钢梁，多数采用经验比较丰富的工人来进行人工焊接，费时费力，同时不便于批量生产。

发明内容

为解决上述技术问题，提供一种建筑钢梁的全自动自动焊接设备，本技术方案解决了大型组合钢梁的批量自动焊接问题。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：

一种建筑钢梁的全自动自动焊接设备，包括龙门架焊接组件和若干个呈直线排列的焊接夹具；

龙门架焊接组件包括两组对称设置的行走机构、一组架设于两个行走机构顶部的横向移动机构以及设置于横向移动机构上的焊接机械臂；

每组焊接夹具均包括底座和设置于底座上的端部限位机构、一组主梁压紧装置以及一组侧梁夹紧装置；

主梁压紧装置两个承托机构和两个用于将主梁压紧在承托机构上的下压机构；

侧梁夹紧装置包括两个用于将耳型侧梁夹紧并保持在主梁上的定位夹紧机构。

优选的，两个承托机构间隔设置于底座上，两个承托机构的排列方向与底座的长度方向一致，每个承托机构均包括一个第一支撑座和两个U型侧支架，第一支撑座固定设置于底座上，两个U型侧支架均呈竖直状态固定设置于第一支撑座的顶部两侧，并且两个U型侧支架的开口端向上设置，两个U型侧支架分别与主梁的两侧贴合设置，两个U型侧支架的两端顶部内侧均设有斜面结构。

优选的，两个下压机构分别设置于两个承托机构的旁侧，每个下压机构均包括一个第二支撑座和两个第一转角下压气缸，第二支撑座固定设置于承托机构的旁侧，两个转角下气缸均呈竖直状态固定设置于第二支撑座的顶部，每个第一转角下压气缸的输出端均向上设置，每个第一转角下压气缸的输出端上均固定连接有一个呈水平状态的第一加长板。

优选的，两个定位夹紧机构分别设置于两个承托机构远离下压机构的一侧，两个定位夹紧机构分别位于两个承托机构的旁侧，每个定位夹紧机构均包括第三支撑座、定位机构和夹紧机构，定位机构和夹紧机构分别设置于第三支撑座的顶部，定位机构包括有用于配合定位孔的定位销，夹紧机构包括两个用于将耳型侧梁压紧在定位销上的第二转角下压气缸。

优选的，定位机构还包括L型支撑座、导杆气缸、连接板、两个L型连接板和两个条形支架，L型支撑座呈竖直状态固定设置于第三支撑座的顶部，导杆气缸呈水平状态固定设置于L型支撑座的前侧壁上，连接板与导杆气缸的输出端固定连接，两个L型连接板固定设置于连接板远离L型支撑座的一侧，两个L型连接板均呈水平状态设置，两个L型连接板呈上下间隔设置，每个L型连接板的短边均与连接板相连，两个条形支架均呈水平设置，并且两个条形支架分别固定设置于两个L型连接板相对的一侧，两个定位销均通过螺母锁紧在条形连接板上。

优选的，夹紧机构还包括L型支架和竖板，L型支架呈水平状态设置，L型支架的长边一端与L型支撑座的背侧固定连接，并且L型支架的短边朝向L型支撑座的前侧，竖板的中部与L型支架的短边一端固定连接，两个第二转角下压气缸分别呈水平状态固定设置于竖板的上下端，并且两个第二转角下压气缸均位于竖板靠近导杆气缸的一侧，每个第二转角下压气缸的输出端均固定连接有一个第二加长板。

优选的，端部限位机构包括第四支撑座和限位座，第四支撑座固定设置于底座的一端，限位座固定设置于第四支撑座的顶部，端部限位机构与两个承托机构呈直线排列。

优选的，每组行走机构均包括一个地轨、一个传动箱和一个立柱，立柱固定设置于传动箱顶部，传动箱设置于地轨上，横向移动机构的两端分别与两个立柱的顶部固定连接。

优选的，焊接机械臂包括旋转座、大臂、小臂和焊枪，旋转座与横向移动机构的输出端相连，大臂旋设与旋转座的底部并且与旋转座的输出端相连，小臂的上端与大臂的下端传动连接，焊枪于小臂的下端传动连接。

本发明的有益效果：本发明通过两个传动箱分别在两个地轨上同步平移，从而带动两个立柱顶部的横向移动机构和焊接机械臂平移，从而逐一完成所有焊接夹具上的侧梁焊接。本发明极大的降低了人工成本，同时有效的提升了焊接生产效率。

附图说明

图1为本发明的钢梁的立体结构示意图。

图2为本发明的立体结构示意图。

图3为本发明的龙门架焊接组件的立体结构示意图。

图4为本发明的焊接夹具与钢梁的立体结构示意图。

图5为本发明的焊接夹具的立体结构示意图。

图6为本发明的承托机构的立体结构示意图。

图7为本发明的端部限位机构的立体结构示意图。

图8为本发明的下压机构的立体结构示意图。

图9为本发明的定位夹紧机构的立体结构示意图一。

图10为本发明的定位夹紧机构的立体结构示意图二。

图11为本发明的定位夹紧机构的立体结构分解示意图。

图中标号为：1-龙门架焊接组件；2-焊接夹具；3-横向移动机构；4-焊接机械臂；5-地轨；6-传动箱；7-立柱；8-端部限位机构；9-承托机构；10-下压机构；11-定位夹紧机构；12-第一支撑座；13-U型侧支架；14-斜面结构；15-第二支撑座；16-第一转角下压气缸；17-第一加长板；18-第三支撑座；19-定位销；20-第二转角下压气缸；21-L型支撑座；22-导杆气缸；23-连接板；24-L型连接板；25-条形支架；26-螺母；27-L型支架；28-竖板；29-第二加长板；30-第四支撑座；31-限位座；32-旋转座；33-大臂；34-小臂；35-焊枪；36-主梁；37-耳型侧梁；38-定位孔。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。

参照图1所示的钢梁，包括主梁36和两个耳型侧梁37组成，每个耳型侧梁37上均设有两个间隔分布的定位孔38。

参照图2至图11所示的一种建筑钢梁的全自动自动焊接设备，包括龙门架焊接组件1和若干个呈直线排列的焊接夹具2；每个焊接夹具2上均固定有一个等待焊接的钢梁，所有焊接夹具2整齐排列成直线，通过龙门架焊接组件1逐一对所有的钢梁进行一一焊接。

龙门架焊接组件1包括两组对称设置的行走机构、一组架设于两个行走机构顶部的横向移动机构3以及设置于横向移动机构3上的焊接机械臂4；通过两组行走机构来带动横向移动机构3沿着所有焊接夹具2的排列方向进行移动，通过横向移动机构3带动焊接机械臂4进行移动，从而使焊接机械臂4能够在XY方向进行平移，再配合焊接机械臂4自身的多轴移动系统实现对主梁36和耳型侧梁37的焊接。

每组焊接夹具2均包括底座和设置于底座上的端部限位机构8、一组主梁36压紧装置以及一组侧梁夹紧装置；端部限位机构8用于供主梁36的一端抵触限位，主梁36压紧装置用于压紧主梁36的梁身，侧梁夹紧组件用于将耳型侧梁37夹紧固定在主梁36上相应的焊接位置，等待焊接机械臂4的焊接。

主梁36压紧装置两个承托机构9和两个用于将主梁36压紧在承托机构9上的下压机构10；承托机构9用于承托主梁36，下压机构10用于将主梁36紧紧的压在承托机构9上。

侧梁夹紧装置包括两个用于将耳型侧梁37夹紧并保持在主梁36上的定位夹紧机构11。定位夹紧机构11用于将耳型侧梁37固定柱并使其稳定的置于主梁36上等待焊接。

两个承托机构9间隔设置于底座上，两个承托机构9的排列方向与底座的长度方向一致，每个承托机构9均包括一个第一支撑座12和两个U型侧支架13，第一支撑座12固定设置于底座上，两个U型侧支架13均呈竖直状态固定设置于第一支撑座12的顶部两侧，并且两个U型侧支架13的开口端向上设置，两个U型侧支架13分别与主梁36的两侧贴合设置，两个U型侧支架13的两端顶部内侧均设有斜面结构14。主梁36通过车间行吊水平状态下放至两个第一支撑座12上，第一支撑座12顶部两侧的U型侧支架13用于对主梁36的两侧进行支撑，避免主梁36置于第一支撑座12上之后发生多余的晃动，两个U型侧支架13的顶部内侧的斜面结构14，用于在主梁36下放的过程中避免与U型侧支架13发生磕碰，从而使主梁36能够顺着斜面结构14滑入两个U型侧支架13之间。

两个下压机构10分别设置于两个承托机构9的旁侧，每个下压机构10均包括一个第二支撑座15和两个第一转角下压气缸16，第二支撑座15固定设置于承托机构9的旁侧，两个转角下气缸均呈竖直状态固定设置于第二支撑座15的顶部，每个第一转角下压气缸16的输出端均向上设置，每个第一转角下压气缸16的输出端上均固定连接有一个呈水平状态的第一加长板17。当主梁36呈水平状态架设于两个第一支撑座12上，接着将两个耳型侧梁37通过两个定位夹紧机构11夹紧并贴合置于主梁36上，接着两个第一转角下压气缸16的输出端旋转下降，从而带动两个第一加长板17在旋转下降的过程中将耳型侧梁37的下端压紧在主梁36上等待焊接。

两个定位夹紧机构11分别设置于两个承托机构9远离下压机构10的一侧，两个定位夹紧机构11分别位于两个承托机构9的旁侧，每个定位夹紧机构11均包括第三支撑座18、定位机构和夹紧机构，定位机构和夹紧机构分别设置于第三支撑座18的顶部，定位机构包括有用于配合定位孔38的定位销19，夹紧机构包括两个用于将耳型侧梁37压紧在定位销19上的第二转角下压气缸20。将耳型侧梁37上的两个定位孔38对准定位机构上的两个定位销19套上去后，两个第二转角下压气缸20的输出端旋转并靠近耳型侧梁37，直至将耳型侧梁37压紧固定。

定位机构还包括L型支撑座21、导杆气缸22、连接板23、两个L型连接板2423和两个条形支架25，L型支撑座21呈竖直状态固定设置于第三支撑座18的顶部，导杆气缸22呈水平状态固定设置于L型支撑座21的前侧壁上，连接板23与导杆气缸22的输出端固定连接，两个L型连接板2423固定设置于连接板23远离L型支撑座21的一侧，两个L型连接板2423均呈水平状态设置，两个L型连接板2423呈上下间隔设置，每个L型连接板2423的短边均与连接板23相连，两个条形支架25均呈水平设置，并且两个条形支架25分别固定设置于两个L型连接板2423相对的一侧，两个定位销19均通过螺母26锁紧在条形连接板23上。当主梁36置于两个衬托机构上时，在将耳型侧梁37放置在主梁36上，接着通过耳型侧梁37上的两个定位孔38将两个定位销19送入，从而使耳型侧梁37放置在主梁36顶部的同时通过两个定位销19进行初步定位，等待夹紧机构的配合将耳型侧梁37完全固定。

夹紧机构还包括L型支架27和竖板28，L型支架27呈水平状态设置，L型支架27的长边一端与L型支撑座21的背侧固定连接，并且L型支架27的短边朝向L型支撑座21的前侧，竖板28的中部与L型支架27的短边一端固定连接，两个第二转角下压气缸20分别呈水平状态固定设置于竖板28的上下端，并且两个第二转角下压气缸20均位于竖板28靠近导杆气缸22的一侧，每个第二转角下压气缸20的输出端均固定连接有一个第二加长板29。当耳型主梁36通过两个定位销19完成初步定位后，导杆气缸22的输出轴伸出，从而将与定位销19完成定位的耳型侧梁37推向两个第二转角下压气缸20的方向，与此同时，两个第二转角下压气缸20带动两个第二加长板29将耳型侧梁37的上半部压紧在两个定位销19上，从而将耳型侧梁37稳定的夹持在主梁36的顶部。

端部限位机构8包括第四支撑座30和限位座31，第四支撑座30固定设置于底座的一端，限位座31固定设置于第四支撑座30的顶部，端部限位机构8与两个承托机构9呈直线排列。主梁36通过车间行吊移动至两个承托机构9上时，需要对主梁36进行横向移动，直至主梁36的一端接触第四支撑座30上的限位座31位置，此时主梁36完全就位。

每组行走机构均包括一个地轨5、一个传动箱6和一个立柱7，立柱7固定设置于传动箱6顶部，传动箱6设置于地轨5上，横向移动机构3的两端分别与两个立柱7的顶部固定连接。行走机构采用传统的地轨5和传动箱6的形式，此处不再赘述，通过两个传动箱6分别在两个地轨5上同步平移，从而带动两个立柱7顶部的横向移动机构3和焊接机械臂4平移，从而逐一完成所有焊接夹具2上的侧梁焊接。

焊接机械臂4包括旋转座32、大臂33、小臂34和焊枪35，旋转座32与横向移动机构3的输出端相连，大臂33旋设与旋转座32的底部并且与旋转座32的输出端相连，小臂34的上端与大臂33的下端传动连接，焊枪35于小臂34的下端传动连接。焊接机械臂4通过旋转座32进行旋转，大臂33与小臂34之间以及小臂34与焊枪35之间的连接均采用传送的多轴传动结构，此处不再赘述，使得焊枪35能够灵活的移动至耳型侧梁37与主梁36所接触的位置处进行焊接。

工作原理：首先主梁36通过车间行吊移动至两个承托机构9上时，需要对主梁36进行横向移动，直至主梁36的一端接触第四支撑座30上的限位座31位置，此时主梁36完全就位，接着在将耳型侧梁37放置在主梁36上，接着通过耳型侧梁37上的两个定位孔38将两个定位销19送入，从而使耳型侧梁37放置在主梁36顶部的同时通过两个定位销19进行初步定位，接着导杆气缸22的输出轴伸出，从而将与定位销19完成定位的耳型侧梁37推向两个第二转角下压气缸20的方向，与此同时，两个第二转角下压气缸20带动两个第二加长板29将耳型侧梁37的上半部压紧在两个定位销19上，从而将耳型侧梁37稳定的夹持在主梁36的顶部。接着焊接机械臂4通过旋转座32进行旋转，大臂33与小臂34之间以及小臂34与焊枪35之间的连接均采用传送的多轴传动结构，使得焊枪35能够灵活的移动至耳型侧梁37与主梁36所接触的位置处进行焊接。当该焊接夹具2上的主梁36与侧梁完成焊接之后，通过两个传动箱6分别在两个地轨5上同步平移，从而带动两个立柱7顶部的横向移动机构3和焊接机械臂4平移，从而逐一完成所有焊接夹具2上的侧梁焊接。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (9)

1.一种建筑钢梁的全自动自动焊接设备，其特征在于，包括龙门架焊接组件（1）和若干个呈直线排列的焊接夹具（2）；

龙门架焊接组件（1）包括两组对称设置的行走机构、一组架设于两个行走机构顶部的横向移动机构（3）以及设置于横向移动机构（3）上的焊接机械臂（4）；

每组焊接夹具（2）均包括底座和设置于底座上的端部限位机构（8）、一组主梁（36）压紧装置以及一组侧梁夹紧装置；

主梁（36）压紧装置两个承托机构（9）和两个用于将主梁（36）压紧在承托机构（9）上的下压机构（10）；

侧梁夹紧装置包括两个用于将耳型侧梁（37）夹紧并保持在主梁（36）上的定位夹紧机构（11）。

2.根据权利要求1所述的一种建筑钢梁的全自动自动焊接设备，其特征在于，两个承托机构（9）间隔设置于底座上，两个承托机构（9）的排列方向与底座的长度方向一致，每个承托机构（9）均包括一个第一支撑座（12）和两个U型侧支架（13），第一支撑座（12）固定设置于底座上，两个U型侧支架（13）均呈竖直状态固定设置于第一支撑座（12）的顶部两侧，并且两个U型侧支架（13）的开口端向上设置，两个U型侧支架（13）分别与主梁（36）的两侧贴合设置，两个U型侧支架（13）的两端顶部内侧均设有斜面结构（14）。

3.根据权利要求1所述的一种建筑钢梁的全自动自动焊接设备，其特征在于，两个下压机构（10）分别设置于两个承托机构（9）的旁侧，每个下压机构（10）均包括一个第二支撑座（15）和两个第一转角下压气缸（16），第二支撑座（15）固定设置于承托机构（9）的旁侧，两个转角下气缸均呈竖直状态固定设置于第二支撑座（15）的顶部，每个第一转角下压气缸（16）的输出端均向上设置，每个第一转角下压气缸（16）的输出端上均固定连接有一个呈水平状态的第一加长板（17）。

4.根据权利要求1所述的一种建筑钢梁的全自动自动焊接设备，其特征在于，两个定位夹紧机构（11）分别设置于两个承托机构（9）远离下压机构（10）的一侧，两个定位夹紧机构（11）分别位于两个承托机构（9）的旁侧，每个定位夹紧机构（11）均包括第三支撑座（18）、定位机构和夹紧机构，定位机构和夹紧机构分别设置于第三支撑座（18）的顶部，定位机构包括有用于配合定位孔（38）的定位销（19），夹紧机构包括两个用于将耳型侧梁（37）压紧在定位销（19）上的第二转角下压气缸（20）。

5.根据权利要求4所述的一种建筑钢梁的全自动自动焊接设备，其特征在于，定位机构还包括L型支撑座（21）、导杆气缸（22）、连接板（23）、两个L型连接板（24）（23）和两个条形支架（25），L型支撑座（21）呈竖直状态固定设置于第三支撑座（18）的顶部，导杆气缸（22）呈水平状态固定设置于L型支撑座（21）的前侧壁上，连接板（23）与导杆气缸（22）的输出端固定连接，两个L型连接板（24）（23）固定设置于连接板（23）远离L型支撑座（21）的一侧，两个L型连接板（24）（23）均呈水平状态设置，两个L型连接板（24）（23）呈上下间隔设置，每个L型连接板（24）（23）的短边均与连接板（23）相连，两个条形支架（25）均呈水平设置，并且两个条形支架（25）分别固定设置于两个L型连接板（24）（23）相对的一侧，两个定位销（19）均通过螺母（26）锁紧在条形连接板（23）上。

6.根据权利要求5所述的一种建筑钢梁的全自动自动焊接设备，其特征在于，夹紧机构还包括L型支架（27）和竖板（28），L型支架（27）呈水平状态设置，L型支架（27）的长边一端与L型支撑座（21）的背侧固定连接，并且L型支架（27）的短边朝向L型支撑座（21）的前侧，竖板（28）的中部与L型支架（27）的短边一端固定连接，两个第二转角下压气缸（20）分别呈水平状态固定设置于竖板（28）的上下端，并且两个第二转角下压气缸（20）均位于竖板（28）靠近导杆气缸（22）的一侧，每个第二转角下压气缸（20）的输出端均固定连接有一个第二加长板（29）。

7.根据权利要求1所述的一种建筑钢梁的全自动自动焊接设备，其特征在于，端部限位机构（8）包括第四支撑座（30）和限位座（31），第四支撑座（30）固定设置于底座的一端，限位座（31）固定设置于第四支撑座（30）的顶部，端部限位机构（8）与两个承托机构（9）呈直线排列。

8.根据权利要求1所述的一种建筑钢梁的全自动自动焊接设备，其特征在于，每组行走机构均包括一个地轨（5）、一个传动箱（6）和一个立柱（7），立柱（7）固定设置于传动箱（6）顶部，传动箱（6）设置于地轨（5）上，横向移动机构（3）的两端分别与两个立柱（7）的顶部固定连接。

9.根据权利要求1所述的一种建筑钢梁的全自动自动焊接设备，其特征在于，焊接机械臂（4）包括旋转座（32）、大臂（33）、小臂（34）和焊枪（35），旋转座（32）与横向移动机构（3）的输出端相连，大臂（33）旋设与旋转座（32）的底部并且与旋转座（32）的输出端相连，小臂（34）的上端与大臂（33）的下端传动连接，焊枪（35）于小臂（34）的下端传动连接。

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