CN114713986B

CN114713986B - 一种钢管内自动焊接设备

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Publication number: CN114713986B
Application number: CN202210637421.XA
Authority: CN
Inventors: 林其涛; 刘晓勇; 杨建�; 杨建军; 胡明文; 武学文; 杨晓笨; 令杰; 候维
Original assignee: First Engineering Co Ltd of China Railway Urban Construction Group Co Ltd
Current assignee: First Engineering Co Ltd of China Railway Urban Construction Group Co Ltd
Priority date: 2022-06-08
Filing date: 2022-06-08
Publication date: 2022-08-19
Anticipated expiration: 2042-06-08
Also published as: US20230060134A1; CN114713986A

Abstract

本发明涉及焊接设备技术领域，具体涉及一种钢管内自动焊接设备，包括连接座与固定架，固定架固定连接在连接座后侧；固定架的一端设置有辊轮组件，连接座的左右两侧分别固定连接有一个第一安装架，两个第一安装架之间转动连接有连接轴，连接轴上转动连接有主动轮，主动轮的外围设置有信号传递组件，连接座的上表面设置有激光焊接器，激光焊接器的一端设置有激光焊接头；激光焊接器根据信号传递组件传递的信号启动激光焊接头。本发明通过焊接头对钢管内壁与钢筋接触位置进行焊接，当定位轮与下一个等距离的钢筋环接触后，进行对下一个位置焊接，进而实现自动焊接的效果，减少人工进入管道的情况。

Description

一种钢管内自动焊接设备

技术领域

本发明涉及焊接设备技术领域，特别涉及一种钢管内自动焊接设备。

背景技术

由于钢管混凝土柱具有承载力高、抗震性能优越、耐火性能好等特点，目前在建筑中使用较为常见。钢管混凝土柱是在钢管中填充混凝土，混凝土对钢管有力的作用，同时钢管也约束了混凝土，使钢管内混凝土处于三向受压的应力状态，延缓其纵向微裂缝的发生和发展，从而提高其抗压强度和压缩变形能力。为了尽可能的提高钢管混凝土柱的承载力高和抗震性能，现有技术中通常会在钢管内焊接钢筋笼。

钢筋笼通常包括多个钢圈和多个钢筋，多个钢圈排成一列，并且多个钢圈的圆心构成一条直线L，多个钢筋平行设置在多个钢圈内侧，并且多个钢筋与直线L平行，多个钢筋沿钢圈周向均匀布置，每个钢筋与每个钢圈的交叉点均焊接。

将钢筋笼焊接在钢管内，现有技术一般先通过吊装设备将钢管吊装至焊接台上固定，然后再将钢筋笼放入钢管内，最后对钢筋笼与钢管内壁的接触部分进行焊接。而目前这种焊接工作通常采用工人进入钢管内手动焊接，此种方式虽然具有一定的实用性，但是钢管内施工的空间狭小，工人焊接受到空间的限制，从而使工人操作较为不便，同时也影响工作的效率。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明要解决的技术问题是：现有技术采用人工将钢筋笼焊接在钢管内操作不便，而且工作的效率低。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种钢管内自动焊接设备，包括连接座与固定架，所述固定架固定连接在连接座后侧；所述固定架的一端设置有辊轮组件，所述连接座的左右两侧分别固定连接有一个第一安装架，两个所述第一安装架之间转动连接有连接轴，所述连接轴上转动连接有主动轮，所述主动轮的外围设置有信号传递组件，所述连接座的上表面设置有激光焊接器，所述激光焊接器的一端设置有激光焊接头；所述激光焊接器根据信号传递组件传递的信号启动激光焊接头。

作为改进，所述连接座的上表面固定连接有电机，所述连接座的一端固定连接有电池组。

作为改进，所述电机的输出端固定连接有第一皮带轮，所述第一皮带轮通过皮带与第二皮带轮传动连接，所述第二皮带轮固定连接于连接轴的外围。

作为改进，所述辊轮组件包括连接框、丝杆安装块和微型丝杆；所述连接框的前侧与固定架固定连接，连接框左侧面和右侧面均设有一个竖向的滑槽，连接框前侧面和后侧面均设有一个竖向的通槽，并且通槽与滑槽相互连通；连接框前侧靠近上端的位置和连接框前侧靠近下端的位置分别固定连接有一个丝杆安装块，两个丝杆安装块的之间转动连接微型丝杆。

作为改进，微型丝杆靠上端的部分和微型丝杆靠下端的部分分别安装有一个丝杆套，每个丝杆套的后端固定连接有一个滑块。

作为改进，每个所述滑块的左端位于左侧的滑槽内，每个滑块的右端位于右侧的滑槽内。

作为改进，所述连接框的顶面和底面分别滑动连接有一个移动杆，两个移动杆共轴线，并且两个移动杆以连接框中心呈上下对称设置；位于连接框顶面的移动杆的底端与靠近连接框顶面的滑块固定连接，位于连接框底面的移动杆的顶端与靠近连接框底面的滑块固定连接。

作为改进，两个所述移动杆远离连接框的一端上分别设有一个第二安装架，两个移动杆远离连接框的一端分别穿过对应的第二安装架且固定连接有一个圆形块，两个移动杆位于对应第二安装架内的部分上分别套设有一个第一弹簧，第一弹簧一端与对应的圆形块固定连接，第一弹簧另一端与对应的第二安装架的内壁固定连接，两个第二安装架内均通过连接销转动连接有一个连接轮，每个连接轮到连接框中心的距离大于与该连接轮位于同一个第二安装架内的圆形块到连接框中心的距离。

相对于现有技术，本发明至少具有如下优点：

1.把钢管内自动焊接设备放置于钢管的内部，控制辊轮组件上的两个连接轮分别与钢筋笼上的两根钢筋抵紧，并且两个连接轮能够在钢筋上滚动，同时主动轮和位于下方连接轮同处在同一根钢筋上，此时通过启动电机带动第一皮带轮转动，通过皮带带动第二皮带轮转动使连接轴随之转动，连接轴转动带动主动轮转动。主动轮转动可以使钢管内的自动焊接设备在钢筋上进行移动，从而实现钢管内自动焊接设备位置的改变。

2.主动轮转动带动定位轮转动，当定位轮与一个钢筋环接触后，定位轮受到推动力，定位轮通过安装销使连杆向上移动，进而带动固定在连杆上的信号触动块向上移动，连杆上的信号触动块与固定在筒套顶壁内侧的信号触动块接触，然后通过数据线传递焊接信号至激光焊接器上的控制板，控制板控制焊接头开始焊接，将钢筋环与钢筋连接的部分与钢管内壁焊接，完成一次焊接后主动轮继续移动，此时定位轮不再与钢筋环接触，第二弹簧恢复形变推动连杆归位，两个信号触动块分开。当定位轮与下一个钢筋环接触，则进行下一个位置的焊接，进而实现自动焊接的效果，减少人工进入管道的情况，不再受到管道空间的限制，相比较人工也进一步的增加了焊机的效率。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为钢管内自动焊接设备处于钢管内部示意图。

图3为本发明中的辊轮组件结构示意图。

图4为本发明中的信号传递组件结构示意图。

图5为本发明中的筒套与连杆连接结构示意图。

图6为本发明的局部结构放大示意图。

图7为本发明中的主动轮与卡块组件连接结构示意图。

图8为本发明中的卡块组件结构示意图。

图9为图7中a处放大结构示意图。

图中，1、连接座；2、固定架；3、辊轮组件；301、连接框；302、丝杆安装块；303、微型丝杆；304、丝杆套；305、移动杆；306、第二安装架；307、连接轮；308、滑块；309、滑槽；310、通槽；311、圆形块；312、第一弹簧；4、第一安装架；5、连接轴；6、主动轮；7、信号传递组件；701、筒套；702、连杆；703、安装销；704、定位轮；705、第二弹簧；706、信号触动块；707、螺杆安装块；708、螺杆；709、螺杆套；8、皮带；9、第二皮带轮；10、电机；11、电池组；12、激光焊接器；13、第一皮带轮；14、卡块组件；1401、连接筒；1402、外接块；1403、抵紧杆；1404、连接柄；1405、支撑块；1406、第三弹簧；1407、卡块；15、环形槽；16、抵紧孔；17、卡槽。

具体实施方式

下面对本发明做进一步详细说明。

本发明中上、下、左、右、前、后均以图1的方位定义，其中后表示纸面朝里的方向，前表示纸面朝外的方向。

参见图1-9，

实施例1：一种钢管内自动焊接设备，包括连接座1与固定架2，所述固定架2固定连接在连接座1后侧；固定架2的一端设置有辊轮组件3，连接座1的左右两侧分别固定连接有一个第一安装架4，两个第一安装架4之间转动连接有连接轴5，连接轴5上转动连接有主动轮6，主动轮6的外围设置有信号传递组件7，连接座1的上表面设置有激光焊接器12，激光焊接器12的一端设置有激光焊接头；所述激光焊接器12根据信号传递组件7传递的信号启动激光焊接头。

连接座1的上表面固定连接有电机10，连接座1的一端固定连接有电池组11，具体的，电池组11固定连接在连接座1的前端。电机10的输出端固定连接有第一皮带轮13，第一皮带轮13通过皮带8与第二皮带轮9传动连接，第二皮带轮9固定连接于连接轴5的外围。

辊轮组件3包括连接框301、丝杆安装块302和微型丝杆303；连接框301的前侧与固定架2固定连接，连接框301左侧面和右侧面均设有一个竖向的滑槽309，连接框301前侧面和后侧面均设有一个竖向的通槽310，并且通槽310与滑槽309相互连通；连接框301前侧靠近上端的位置和连接框301前侧靠近下端的位置分别固定连接有一个丝杆安装块302，两个丝杆安装块302的之间转动连接微型丝杆303。

微型丝杆303靠上端的部分具有上螺纹，微型丝杆303靠下端的部分具有下螺纹，并且上螺纹和下螺纹方向相反，微型丝杆303靠上端的部分和微型丝杆303靠下端的部分分别安装有一个丝杆套304，每个丝杆套304的后端固定连接有一个滑块308。

每个滑块308的左端位于左侧的滑槽309内，每个滑块308的右端位于右侧的滑槽309内。

连接框301的顶面和底面分别滑动连接有一个移动杆305，两个移动杆305共轴线，并且两个移动杆305以连接框301中心呈上下对称设置。位于连接框301顶面的移动杆305的底端与靠近连接框301顶面的滑块308固定连接，位于连接框301底面的移动杆305的顶端与靠近连接框301底面的滑块308固定连接。

两个移动杆305远离连接框301的一端上分别设有一个第二安装架306，并且两个移动杆305远离连接框301的一端穿过对应的第二安装架306且固定连接有一个圆形块311，两个移动杆305位于对应第二安装架306内的部分上分别套设有一个第一弹簧312，第一弹簧312一端与对应的圆形块311固定连接，第一弹簧312另一端与对应的第二安装架306的内壁固定连接，两个第二安装架306内均通过连接销转动连接有一个连接轮307，每个连接轮307到连接框301中心的距离大于与该连接轮307位于同一个第二安装架306内的圆形块311到连接框301中心的距离。

具体的，固定架2为倒L型，固定架2横向部分的边缘与连接框301的前侧固定连接，固定架2横向部分上具有一个通孔，两个丝杆安装块302中，一个丝杆安装块302位于通孔的上方，另一个丝杆安装块302位于通孔的下方，微型丝杆303的轴线位于通孔内。

具体的，主动轮6和两个连接轮307均采用塑胶材料制成，塑胶材料制成的主动轮6和两个连接轮307可以增加其与钢筋的摩擦力。

使用前，把钢管内自动焊接设备放置于钢管的内部，控制辊轮组件3上的两个连接轮307分别与钢筋笼上的两根钢筋抵紧，并且两个连接轮307能够在钢筋上滚动，同时主动轮6和位于下方连接轮307同处在同一根钢筋上，此时通过启动电机10带动第一皮带轮13转动，通过皮带8带动第二皮带轮9转动使连接轴5随之转动，连接轴5转动带动主动轮6转动。主动轮6转动可以使钢管内的自动焊接设备在钢筋上进行移动，从而实现钢管内自动焊接设备位置的改变。

具体使用时，由于微型丝杆303为双向丝杆设置，而且微型丝杆303上的上螺纹和下螺纹方向相反，因此通过拧动辊轮组件3上的微型丝杆303，微型丝杆303转动使两个丝杆套304相向运动或背向运动，而两个丝杆套304移动带动与其固定连接的滑块308随之移动，从而使与滑块308连接的移动杆305随之移动，进而实现两个移动杆305相向运动或背向运动，两个移动杆305移动推动对应连接在其上的连接轮307与相应的钢筋抵紧。

在连接轮307朝向钢筋移动的过程中，如果遇到微小的阻碍物，连接轮307将受到的阻力传递给对应的移动杆305，进而第二安装架306在该移动杆305上会微微的移动，第一弹簧312产生形变，第一弹簧312恢复形变的过程产生的弹力给移动杆305一个作用力，从而确保该连接轮307通过微小阻碍物后，在第一弹簧312的反作用力下使该连接轮307再次与钢筋抵紧，保证移动的稳定性。

具体的，信号传递组件7包括筒套701和连杆702，连杆702上端位于筒套701内，且连杆702的上端与筒套701的内部滑动连接。连杆702靠近下端的外围滑动连接有安装销703，安装销703的右端转动连接有定位轮704。连杆702的上端固定连接第二弹簧705，第二弹簧705的上端与筒套701的顶壁固定连接。在竖直方向上，定位轮704外围的最低端低于主动轮6外围的最低端。

连杆702的上端与筒套701顶壁的内侧均固定连接有一个信号触动块706，两个信号触动块706均位于第二弹簧705内，且两个信号触动块706共轴线，连杆702的外围固定连接有与连杆702轴线垂直的螺杆安装块707，螺杆安装块707上具有螺纹孔，螺杆708与该螺纹孔螺纹连接，并且螺杆708的下端穿出螺杆安装块707上的螺纹孔与固定在安装销703上的螺杆套709螺纹连接。转动螺杆708通过螺杆套709与安装销703使定位轮704移动，从而可以设置定位轮704的初始位置。

具体的，所述主动轮6的一侧开设有环形槽15，所述环形槽15内设置有卡块组件14，环形槽15相对的两个侧面，其中一个侧面上开设有多个抵紧孔16，另一个侧面上开设有多个抵紧孔16与多个卡槽17，多个抵紧孔16与多个卡槽17沿主动轮6周向布置，并且抵紧孔16与位于同一侧面上的卡槽17一一对应，其中抵紧孔16的轴线和与其相对应的卡槽17的轴线垂直，并且卡槽17靠近抵紧孔16的一端与抵紧孔16的边缘连通。

具体的，卡块组件14包括连接筒1401、外接块1402、抵紧杆1403和连接柄1404。连接筒1401的外围固定连接外接块1402，外接块1402的外围固定连接有卡块1407，卡块1407与外接块1402的轴线平行，并且卡块1407与卡槽17滑动配合，外接块1402的右端具有榫头，该榫头与筒套701固定连接。

连接筒1401内壁固定连接有与其轴线垂直的挡板支撑块1405，挡板支撑块1405的上表面和下表面分别固定连接有第三弹簧1406，两个第三弹簧1406的一端均与对应的抵紧杆1403固定连接。

连接筒1401设置在环形槽15内，并且连接筒1401的两端与环形槽15的内壁抵紧，即连接筒1401的上端与环形槽15的上侧面抵紧，连接筒1401的下端与环形槽15的下侧面抵紧，外接块1402的外围与环形槽15的内壁抵紧，两个抵紧杆1403的远离挡板支撑块1405的一端分别与对应的抵紧孔16内壁抵紧。

具体实施时，卡块组件14还包括两个连接柄1404，在连接筒1401上设置两个均与连接筒1401内部连通的通槽，连接柄1404一端穿过通槽与对应的抵紧杆1403的外围固定连接。

因钢筋笼中相邻两个钢筋环之间的距离相等且固定，钢管内自动焊接设备在被放置的过程中，容易导致信号传递组件7的初始的位置与钢筋环的位置偏差过大，造成焊接位置不准确。因此在使用前可以通过扳动连接柄1404使两个抵紧杆1403从对应的抵紧孔16内脱出，转动卡块组件14使信号传递组件7在环形槽15的内部移动，调整信号传递组件7初始位置，从而确保信号传递组件7与之后的每个钢筋环准确接触，提高焊接的精准度。

主动轮6转动带动定位轮704转动，当定位轮704与一个钢筋环接触后，定位轮704受到推动力，定位轮704通过安装销703使连杆702向上移动，进而带动固定在连杆702上的信号触动块706向上移动，连杆702上的信号触动块706与固定在筒套701顶壁内侧的信号触动块706接触，然后通过数据线传递焊接信号至激光焊接器12上的控制板，控制板控制焊接头开始焊接，将钢筋环与钢筋连接的部分与钢管内壁焊接，完成一次焊接后主动轮6继续移动，此时定位轮704不再与钢筋环接触，第二弹簧705恢复形变推动连杆702归位，两个信号触动块706分开。

当定位轮704与下一个钢筋环接触，则进行下一个位置的焊接，进而实现自动焊接的效果，减少人工进入管道的情况，不再受到管道空间的限制，相比较人工也进一步的增加了焊机的效率。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种钢管内自动焊接设备，其特征在于：包括连接座（1）与固定架（2），所述固定架（2）固定连接在连接座（1）后侧；所述固定架（2）的一端设置有辊轮组件（3），所述连接座（1）的左右两侧分别固定连接有一个第一安装架（4），两个所述第一安装架（4）之间转动连接有连接轴（5），所述连接轴（5）上转动连接有主动轮（6），所述主动轮（6）的外围设置有信号传递组件（7），所述连接座（1）的上表面设置有激光焊接器（12），所述激光焊接器（12）的一端设置有激光焊接头；所述激光焊接器（12）根据信号传递组件（7）传递的信号启动激光焊接头；

所述连接座（1）的上表面固定连接有电机（10），所述连接座（1）的一端固定连接有电池组（11）；

所述电机（10）的输出端固定连接有第一皮带轮（13），所述第一皮带轮（13）通过皮带（8）与第二皮带轮（9）传动连接，所述第二皮带轮（9）固定连接于连接轴（5）的外围；

信号传递组件（7）包括筒套（701）和连杆（702），连杆（702）上端位于筒套（701）内，且连杆（702）的上端与筒套（701）的内部滑动连接，连杆（702）靠近下端的外围滑动连接有安装销（703），安装销（703）的右端转动连接有定位轮（704），连杆（702）的上端固定连接第二弹簧（705），第二弹簧（705）的上端与筒套（701）的顶壁固定连接，在竖直方向上，定位轮（704）外围的最低端低于主动轮（6）外围的最低端；

连杆（702）的上端与筒套（701）顶壁的内侧均固定连接有一个信号触动块（706），两个信号触动块（706）均位于第二弹簧（705）内，且两个信号触动块（706）共轴线，连杆（702）的外围固定连接有与连杆（702）轴线垂直的螺杆安装块（707），螺杆安装块（707）上具有螺纹孔，螺杆（708）与该螺纹孔螺纹连接，并且螺杆（708）的下端穿出螺杆安装块（707）上的螺纹孔与固定在安装销（703）上的螺杆套（709）螺纹连接；转动螺杆（708）通过螺杆套（709）与安装销（703）使定位轮（704）移动；

所述主动轮（6）的一侧开设有环形槽（15），所述环形槽（15）内设置有卡块组件（14），环形槽（15）相对的两个侧面，其中一个侧面上开设有多个抵紧孔（16），另一个侧面上开设有多个抵紧孔（16）与多个卡槽（17），多个抵紧孔（16）与多个卡槽（17）沿主动轮（6）周向布置，并且抵紧孔（16）与位于同一侧面上的卡槽（17）一一对应，其中抵紧孔（16）的轴线和与其相对应的卡槽（17）的轴线垂直，并且卡槽（17）靠近抵紧孔（16）的一端与抵紧孔（16）的边缘连通；

卡块组件（14）包括连接筒（1401）、外接块（1402）、抵紧杆（1403）和连接柄（1404）；连接筒（1401）的外围固定连接外接块（1402），外接块（1402）的外围固定连接有卡块（1407），卡块（1407）与外接块（1402）的轴线平行，并且卡块（1407）与卡槽（17）滑动配合，外接块（1402）的右端具有榫头，该榫头与筒套701固定连接；

连接筒（1401）内壁固定连接有与其轴线垂直的挡板支撑块（1405），挡板支撑块（1405）的上表面和下表面分别固定连接有第三弹簧（1406），两个第三弹簧（1406）的一端均与对应的抵紧杆（1403）固定连接；

连接筒（1401）设置在环形槽（15）内，并且连接筒（1401）的两端与环形槽（15）的内壁抵紧，外接块（1402）的外围与环形槽（15）的内壁抵紧，两个抵紧杆（1403）的远离挡板支撑块（1405）的一端分别与对应的抵紧孔（16）内壁抵紧。

2.如权利要求1所述的一种钢管内自动焊接设备，其特征在于：所述辊轮组件（3）包括连接框（301）、丝杆安装块（302）和微型丝杆（303）；

所述连接框（301）的前侧与固定架（2）固定连接，连接框（301）左侧面和右侧面均设有一个竖向的滑槽（309），连接框（301）前侧面和后侧面均设有一个竖向的通槽（310），并且通槽（310）与滑槽（309）相互连通；连接框（301）前侧靠近上端的位置和连接框（301）前侧靠近下端的位置分别固定连接有一个丝杆安装块（302），两个丝杆安装块（302）的之间转动连接微型丝杆（303）。

3.如权利要求2所述的一种钢管内自动焊接设备，其特征在于：微型丝杆（303）靠上端的部分和微型丝杆（303）靠下端的部分分别安装有一个丝杆套（304），每个丝杆套（304）的后端固定连接有一个滑块（308）。

4.如权利要求3所述的一种钢管内自动焊接设备，其特征在于：每个所述滑块（308）的左端位于左侧的滑槽（309）内，每个滑块（308）的右端位于右侧的滑槽（309）内。

5.如权利要求2所述的一种钢管内自动焊接设备，其特征在于：所述连接框（301）的顶面和底面分别滑动连接有一个移动杆（305），两个移动杆（305）共轴线，并且两个移动杆（305）以连接框（301）中心呈上下对称设置；位于连接框（301）顶面的移动杆（305）的底端与靠近连接框（301）顶面的滑块（308）固定连接，位于连接框（301）底面的移动杆（305）的顶端与靠近连接框（301）底面的滑块（308）固定连接。

6.如权利要求5所述的一种钢管内自动焊接设备，其特征在于：两个所述移动杆（305）远离连接框（301）的一端上分别设有一个第二安装架（306），两个移动杆（305）远离连接框（301）的一端分别穿过对应的第二安装架（306）且固定连接有一个圆形块（311），两个移动杆（305）位于对应第二安装架（306）内的部分上分别套设有一个第一弹簧（312），第一弹簧（312）一端与对应的圆形块（311）固定连接，第一弹簧（312）另一端与对应的第二安装架（306）的内壁固定连接，两个第二安装架（306）内均通过连接销转动连接有一个连接轮（307），每个连接轮（307）到连接框（301）中心的距离大于与该连接轮（307）位于同一个第二安装架（306）内的圆形块（311）到连接框（301）中心的距离。