CN113199187B - 一种用于焊接格栅钢架的装置及焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于焊接格栅钢架的装置及焊接方法，属于隧道格栅钢架加工技术领域。该装置包括两工件夹持移动机构，两所述工件夹持移动机构之间设有台座，所述台座上设有避让口，所述避让口的内侧设有支架，所述支架上在台座的上方活动设有焊接结构。在将8字结和主筋焊接在一起的过程中，钢架节段的顶升、下落、翻转和焊接工作均由装置自动完成，焊接效率高，大大降低了工人的劳动强度和电焊弧光对人体的伤害。无论焊接钢架节段的哪个面，钢架节段都是绕其中轴线所确定的圆心转动，有助于提高8字结与主筋焊接的一致性，有助于确保焊接质量，同时还能够降低编程难度。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于焊接格栅钢架的装置及焊接方法，属于隧道格栅钢架加工技术领域。
背景技术
格栅钢架作为隧道工程Ⅳ、Ⅴ级围岩初期支护钢支撑的一种，广泛适用于市政、公路、铁路和水利水电工程。格栅钢架的结构形式主要由主筋、8字结、口型筋和接头钢板构成，其中主筋与8字结的焊接是格栅钢架加工的重要工序。
公开号为CN110744219A的中国专利文献，公开了一种格栅钢架快速加工平台及加工方法，采用多个可移动的主筋定位模具对所加工钢架节段进行定位，每个主筋定位模具上的主筋定位机构均能根据所加工钢架节段的宽度和厚度进行调整，能满足不同长度、不同半径、不同厚度和不同宽度的钢架节段加工需求。
但是，该加工方法采用纯手工将八字筋与主筋焊接在一起，且焊接过程中需要人工翻转钢架节段，以方便对钢架节段的不同面进行焊接，存在焊接效率低、焊接一致性差、劳动强度大和电焊弧光对人体伤害大的不足。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于焊接格栅钢架的装置及焊接方法。
本发明通过以下技术方案得以实现：
本发明提供的一种用于焊接格栅钢架的装置，包括两工件夹持移动机构，两所述工件夹持移动机构之间设有台座，所述台座上设有避让口，所述避让口的内侧设有支架，所述支架上在台座的上方活动设有焊接结构。
所述工件夹持移动机构为悬臂机械手。
所述支架包括圆弧形工作盘，圆弧形工作盘的两端均设有立柱，圆弧形工作盘上并排设有弧形齿条和两弧形导轨。
所述圆弧形工作盘两端的立柱之间滑动连接有横梁，横梁的底部设有升降驱动组件。
所述升降驱动组件为电缸A，横梁上活动连接有滚轮。
所述焊接结构包括两焊接部件，焊接部件包括底板、伺服电机A和焊枪，底板的一侧通过弧形滑块与两弧形导轨连接，伺服电机A安装在底板上，伺服电机A的输出轴上安装有齿轮，齿轮与弧形齿条啮合，焊枪通过伸缩驱动组件安装在底板上。
所述焊枪的中轴线过圆弧形工作盘的圆心，伸缩驱动组件为电缸B。
还包括控制器，控制器与悬臂机械手、电缸A、伺服电机A和电缸B电性连接。
一种用于焊接格栅钢架的装置的焊接方法，所述焊接方法包括以下主要步骤：
A、定位主筋和8字结的位置，将8字结与主筋绑扎固定或点焊固定在一起，得到钢架节段；
B、将钢架节段穿过支架并放置到台座上，通过两悬臂机械手分别抓住钢架节段的两端，并同时通过电缸A顶升钢架节段至设定高度；
C、控制伺服电机A和电缸B调整焊枪的位置，焊枪开始焊接工作，同时控制两悬臂机械手使钢架节段从一端向另一端移动；
D、当钢架节段一面的焊缝全部焊接完成后，两悬臂机械手配合翻转钢架节段，使另一待焊接面面向焊枪；
E、重复步骤C和步骤D，直至钢架节段四个侧面上的焊缝全部焊接完成；
F、电缸A和两悬臂机械手配合将钢架节段下落到台座上；
G、搬走台座上的已焊接钢架节段，并将待焊接钢架节段放到台座上，重复步骤B至步骤F，逐个完成各钢架节段上8字结与主筋的焊接工作。
所述步骤C中在焊接过程中持续通过伺服电机A和电缸B调整焊枪的位置，以适应不同工况的焊缝，并通过两悬臂机械手不断调整钢架节段焊接面的高程和倾斜角度，使钢架节段的中轴线始终过圆弧形工作盘的圆心，并使钢架节段的中轴线所确定的圆心位置保持不变。
本发明的有益效果在于：
1、在将8字结和主筋焊接在一起的过程中，钢架节段的顶升、下落、翻转和焊接工作均由装置自动完成，焊接效率高，大大降低了工人的劳动强度和电焊弧光对人体的伤害。
2、在焊接过程中，通过两悬臂机械手不断调整钢架节段焊接面的高程和倾斜角度，使钢架节段的中轴线始终过圆弧形工作盘的圆心，并使钢架节段的中轴线所确定的圆心位置保持不变，从而使钢架节段在焊接过程中有规律地运动，即无论焊接钢架节段的哪个面，钢架节段都是绕其中轴线所确定的圆心转动，有助于提高8字结与主筋焊接的一致性，有助于确保焊接质量，同时还能够降低编程难度。
3、通过横梁支撑钢架节段的中部，以减小工件夹持移动机构夹持钢架节段的负荷。
4、通过滚轮减小横梁与钢架节段之间的摩擦阻力，有助于提高钢架节段运动平稳性，同时有助于提高钢架节段移动的稳定性。
5、适用于焊接多个尺寸的钢架节段，实用性强。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明拆除工件夹持移动机构后的结构示意图；
图3为本发明的工件夹持移动机构的结构示意图。
图中：1-立柱，2-圆弧形工作盘，3-工件夹持移动机构，4-台座，5-横梁，6-滚轮，7-焊枪，8-底座，9-钢架节段。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
如图1至图3所示，本发明所述的一种用于焊接格栅钢架的装置，包括两工件夹持移动机构3，两所述工件夹持移动机构3之间设有台座4，所述台座4上加工有避让口，所述避让口的内侧安装有支架，所述支架上在台座4的上方活动安装有焊接结构。在使用时，工件夹持移动机构3、台座4和支架均固定安装在底座8上。
所述工件夹持移动机构3为悬臂机械手。
所述支架包括圆弧形工作盘2，圆弧形工作盘2的两端均焊接有立柱1，圆弧形工作盘2上并排安装有弧形齿条和两弧形导轨。
所述圆弧形工作盘2两端的立柱1之间滑动连接有横梁5，横梁5的底部安装有升降驱动组件。在使用时，通过横梁5支撑钢架节段9的中部，以减小工件夹持移动机构3夹持钢架节段9的负荷。
所述升降驱动组件为电缸A，横梁5上活动连接有滚轮6。在使用时，电缸A上远离横梁5的一端与底座8连接。通过滚轮6减小横梁5与钢架节段9之间的摩擦阻力，同时，有助于提高钢架节段9移动的稳定性。
所述焊接结构包括两焊接部件，焊接部件包括底板、伺服电机A和焊枪7，底板的一侧通过弧形滑块与两弧形导轨连接，伺服电机A安装在底板上，伺服电机A的输出轴上安装有齿轮，齿轮与弧形齿条啮合，焊枪7通过伸缩驱动组件安装在底板上。在使用时，伺服电机A通过齿轮齿条机构驱使底板沿弧形导轨移动，以调节焊枪7的偏转角度。
所述焊枪7的中轴线过圆弧形工作盘2的圆心，伸缩驱动组件为电缸B。在使用时，通过电缸B调节焊枪7与圆弧形工作盘2圆心之间的距离。
还包括控制器，控制器与悬臂机械手、电缸A、伺服电机A和电缸B电性连接。方便通过控制器编程自动控制整个焊接工艺过程。
一种用于焊接格栅钢架的装置的焊接方法，所述焊接方法包括以下主要步骤：
A、定位主筋和8字结的位置，将8字结与主筋绑扎固定或点焊固定在一起，得到钢架节段9；
B、将钢架节段9穿过支架并放置到台座4上，通过两悬臂机械手分别抓住钢架节段9的两端，并同时通过电缸A顶升钢架节段9至设定高度；
C、控制伺服电机A和电缸B调整焊枪7的位置，焊枪7开始焊接工作，同时控制两悬臂机械手使钢架节段9从一端向另一端移动；
D、当钢架节段9一面的焊缝全部焊接完成后，两悬臂机械手配合翻转钢架节段9，使另一待焊接面面向焊枪7；
E、重复步骤C和步骤D，直至钢架节段9四个侧面上的焊缝全部焊接完成；
F、电缸A和两悬臂机械手配合将钢架节段9下落到台座4上；
G、搬走台座4上的已焊接钢架节段9，并将待焊接钢架节段9放到台座4上，重复步骤B至步骤F，逐个完成各钢架节段9上8字结与主筋的焊接工作。
所述步骤C中在焊接过程中持续通过伺服电机A和电缸B调整焊枪7的位置，以适应不同工况的焊缝，并通过两悬臂机械手不断调整钢架节段9焊接面的高程和倾斜角度，使钢架节段9的中轴线始终过圆弧形工作盘2的圆心，并使钢架节段9的中轴线所确定的圆心位置保持不变。使钢架节段9在焊接过程中有规律地运动，即无论焊接钢架节段9的哪个面，钢架节段9都是绕其中轴线所确定的圆心转动，有助于提高8字结与主筋焊接的一致性，有助于确保焊接质量，同时还能够降低编程难度。
具体的，根据钢架节段9的外形尺寸和弧度、钢架节段9在焊接过程中的运动轨迹及焊缝工况等，预先在控制器上完成编程工作。当需要焊接某一型号钢架节段9时，从控制器中调取相应程序完成焊接加工即可。
本发明提供的用于焊接格栅钢架的装置及焊接方法，其有益效果如下：
1、在将8字结和主筋焊接在一起的过程中，钢架节段9的顶升、下落、翻转和焊接工作均由装置自动完成，焊接效率高，大大降低了工人的劳动强度和电焊弧光对人体的伤害。
2、在焊接过程中，通过两悬臂机械手不断调整钢架节段9焊接面的高程和倾斜角度，使钢架节段9的中轴线始终过圆弧形工作盘2的圆心，并使钢架节段9的中轴线所确定的圆心位置保持不变，从而使钢架节段9在焊接过程中有规律地运动，即无论焊接钢架节段9的哪个面，钢架节段9都是绕其中轴线所确定的圆心转动，有助于提高8字结与主筋焊接的一致性，有助于确保焊接质量，同时还能够降低编程难度。
3、通过横梁5支撑钢架节段9的中部，以减小工件夹持移动机构3夹持钢架节段9的负荷。
4、通过滚轮6减小横梁5与钢架节段9之间的摩擦阻力，有助于提高钢架节段9运动平稳性，同时有助于提高钢架节段9移动的稳定性；5、适用于焊接多个尺寸的钢架节段9，实用性强。
Claims (3)
1.一种用于焊接格栅钢架的装置的焊接方法，其特征在于：用于焊接格栅钢架的装置包括两工件夹持移动机构（3），两所述工件夹持移动机构（3）之间设有台座（4），所述台座（4）上设有避让口，所述避让口的内侧设有支架，所述支架上在台座（4）的上方活动设有焊接结构；
所述工件夹持移动机构（3）为悬臂机械手；
所述支架包括圆弧形工作盘（2），圆弧形工作盘（2）的两端均设有立柱（1）；圆弧形工作盘（2）上并排设有弧形齿条和两弧形导轨；
所述圆弧形工作盘（2）两端的立柱（1）之间滑动连接有横梁（5），横梁（5）的底部设有升降驱动组件；
所述升降驱动组件为电缸A；横梁（5）上活动连接有滚轮（6）；
所述焊接结构包括两焊接部件，焊接部件包括底板、伺服电机A和焊枪（7），底板的一侧通过弧形滑块与两弧形导轨连接，伺服电机A安装在底板上，伺服电机A的输出轴上安装有齿轮，齿轮与弧形齿条啮合，焊枪（7）通过伸缩驱动组件安装在底板上；
所述焊枪（7）的中轴线过圆弧形工作盘（2）的圆心，伸缩驱动组件为电缸B；
所述用于焊接格栅钢架的装置的焊接方法包括以下步骤：
A、定位主筋和8字结的位置，将8字结与主筋绑扎固定或点焊固定在一起，得到钢架节段（9）；
B、将钢架节段（9）穿过支架并放置到台座（4）上，通过两悬臂机械手分别抓住钢架节段（9）的两端，并同时通过电缸A顶升钢架节段（9）至设定高度；
C、控制伺服电机A和电缸B调整焊枪（7）的位置，焊枪（7）开始焊接工作，同时控制两悬臂机械手使钢架节段（9）从一端向另一端移动；
D、当钢架节段（9）一面的焊缝全部焊接完成后，两悬臂机械手配合翻转钢架节段（9），使另一待焊接面面向焊枪（7）；
E、重复步骤C和步骤D，直至钢架节段（9）四个侧面上的焊缝全部焊接完成；
F、电缸A和两悬臂机械手配合将钢架节段（9）下落到台座（4）上；
G、搬走台座（4）上的已焊接钢架节段（9），并将待焊接钢架节段（9）放到台座（4）上，重复步骤B至步骤F，逐个完成各钢架节段（9）上8字结与主筋的焊接工作。
2.如权利要求1所述的用于焊接格栅钢架的装置的焊接方法，其特征在于：所述用于焊接格栅钢架的装置还包括控制器，控制器与悬臂机械手、电缸A、伺服电机A和电缸B电性连接。
3.如权利要求1所述的用于焊接格栅钢架的装置的焊接方法，其特征在于：所述步骤C中在焊接过程中持续通过伺服电机A和电缸B调整焊枪（7）的位置，以适应不同工况的焊缝，并通过两悬臂机械手不断调整钢架节段（9）焊接面的高程和倾斜角度，使钢架节段（9）的中轴线始终过圆弧形工作盘（2）的圆心，并使钢架节段（9）的中轴线所确定的圆心位置保持不变。
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