CN115533398B - 一种输电线路铁塔塔脚自动化焊接装置 - Google Patents

Abstract

一种输电线路铁塔塔脚自动化焊接装置，包括设有弧形齿条的弧形支架，并固定有旋转支架，在旋转支架上固定有一号气缸、一号电机，转动连接有丝杠，一号电机的转轴上固定有一号齿轮，丝杠顶端固定有二号齿轮，两个齿轮啮合连接；在丝杠正下方设有三号齿轮，三号齿轮与弧形齿条啮合连接；在一号气缸下固定有移动杆件，再通过一号弹簧连接有移动板，在移动板端部的环空内转动连接有圆筒状传力件，传力件外壁设有数个键条，内壁设有凹槽；三号齿轮的镂空部分设有键槽，丝杠下部设有条形块；丝杠中部螺纹连接升降板，升降板上固定有焊接组件。本发明可以联动调整焊头角度，实现对不同型号塔脚焊接，调整过程平稳，再配合惰性气体提高焊接质量。

Description

一种输电线路铁塔塔脚自动化焊接装置

技术领域

本发明属于工程焊接领域，具体涉及一种输电线路铁塔塔脚自动化焊接装置。

背景技术

目前，在进行输电线角钢塔塔角焊接时，由于没有专有匹配的设备，一般都是由人工进行焊接，比较费时费力，且效果不佳。中国专利公开号为CN209936155 U的中国发明专利公开了一种用于输电线路角钢塔塔角自动焊接装置，包括电箱，所述电箱的表面包括有第一机械臂，所述第一机械臂的下表面与电箱的上表面固定连接，所述第一机械臂的表面包括有第二机械臂，所述第二机械臂的正面与第一机械臂的背面活动连接，所述第一机械臂的表面包括有活动连接件，通过设置的转板、固定板、第一活动杆、连接片、第二活动杆、橡胶球、第二伸缩杆、导热螺旋丝、传热板和焊接头的配合设置，从而使通过设置的转板进行转动固定板，并通过设置的第一活动杆、连接片和第二活动杆的配合设置，从而使橡胶球将塔角进行固定，并通过第二伸缩杆进行伸缩，从而进行使导热螺旋丝进行发热。该装置在焊接过程中需要频繁调整焊头姿势，而且调节角度时平稳性较差。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种输电线路铁塔塔脚自动化焊接装置。

本发明采取的技术方案是：

一种输电线路铁塔塔脚自动化焊接装置，包括弧形支架，在弧形支架上设有弧形齿条，在弧形支架上固定有旋转支架，在旋转支架上固定有一号气缸、一号电机，在旋转支架上转动连接有丝杠，一号电机的转轴上固定有一号齿轮，丝杠顶端固定有二号齿轮，二号齿轮与一号齿轮啮合连接；

在丝杠正下方设有三号齿轮，三号齿轮与弧形齿条啮合连接；在一号气缸的伸缩杆上固定有移动杆件，移动杆件下方通过一号弹簧连接有移动板，移动板端部为环空状，在移动板端部的环空内转动连接有圆筒状传力件，传力件外壁沿圆周设有数个键条，内壁设有数个凹槽；三号齿轮的中心为镂空状，镂空部分尺寸与传力件外壁相匹配，在所述镂空部分侧壁上设有与所述键条匹配的键槽，同时，在丝杠下部侧壁上设有与所述凹槽匹配的条形块；

在丝杠中部螺纹连接有升降板，升降板与旋转支架滑动连接，在升降板上固定有焊接组件。

作业时，将弧形支架放置在塔脚焊接点附近，首先调节焊接装置的方位角。一号气缸伸长，通过移动杆件、一号弹簧将移动板下压到最底端，此时，传力件上的键条卡入三号齿轮中心的键槽，同时，丝杠上的条形块卡入传力件内壁的凹槽，进而，传力件将丝杠和三号齿轮连接起来并起到传力作用；一号电机通过一号齿轮、二号齿轮、丝杠带动三号齿轮围绕弧形齿条转动，使得焊接组件对准预焊接方位。其次，调整焊接组件高度。一号气缸收缩，通过移动杆件拉动一号弹簧，将移动板向上移动，此时，传力件被提升，从而将丝杠和三号齿轮断开，之后，丝杠的转动带动升降板调节高度，最终使得焊接组件到达预定高度，并开始焊接。整个过程以丝杠为动力，能够平稳调节方位角和高度，达到平稳调整位置的效果。其中，移动板与传力件的连接方式类似于轴承，两者互相转动连接，但又能同时上下移动。

进一步的，所述传力件外壁上的键条有上下两组，对应的，三号齿轮中心的键槽也有上下两组，分布在三号齿轮的上下两端；在传力件顶端以及移动板顶端均设有一号卡槽，在旋转支架下部设有卡条，卡条位于一号卡槽正上方，并与一号卡槽相匹配。

当传力件作为丝杠和三号齿轮的连接部件进行传力时，传力件处于最低点，此时，传力件外壁上边的一组键条卡入三号齿轮上端中心的键槽内，进而三号齿轮被丝杠带动转动；当传力件被提升到最高点，并与丝杠分离后，不再传力给三号齿轮，即三号齿轮处于自由状态，因此，可能会不受控制地沿着弧形齿条晃动，造成焊接过程的不平稳，为此，设计了两组键条和两组键槽，即，在传力件被提升后，下部的键条卡入三号齿轮下端中心的键槽内，同时，传力件顶端的一号卡槽与移动板顶端的一号卡槽同时被卡条嵌入而固定不动，进而，使得三号齿轮也被固定住。卡条与一号卡槽的连接关系类似于门闩的作用原理。

进一步的，在升降板与焊接组件之间设有角度调节机构。

通过角度调节机构，使得焊接组件实现360度全方位调整角度，适应范围更广。

进一步的，所述角度调节机构包括在升降板靠近焊接组件一端转动连接的四号齿轮，在四号齿轮端面上固定有柱体，柱体端部固定设置带有弧形条的摇摆节，在摇摆节上套设有匹配的壳体，壳体内壁设有与弧形条匹配的弧形槽，壳体外侧与焊接组件固定连接；

在升降板一侧固定有二号电机，二号电机的转轴上固定有五号齿轮，五号齿轮与四号齿轮啮合连接。

二号电机通过五号齿轮带动四号齿轮转动，进而通过柱体、摇摆节、壳体带动焊接组件旋转，在垂直面内调节角度。

进一步的，在圆筒上设有滑道，在滑道上滑动设有滑块，在壳体上转动设有滑环，滑环与滑块之间设有连杆；在圆筒上固定有三号电机并转动设有六号齿轮，在三号电机的转轴上固定有七号齿轮，七号齿轮与六号齿轮啮合连接，在六号齿轮圆周上转动设有立柱，立柱同时与滑块相连。

当焊接组件在垂直面内调节好角度后，三号电机通过七号齿轮带动六号齿轮转动，进而通过立柱带动滑块沿滑道做往复运动，带动焊接组件做摆头运动，进一步调节焊头角度。

进一步的，在所述柱体外侧转动设有圆筒，原本连接在柱体上的滑道、三号电机、六号齿轮，以相同的方式连接到圆筒上；在圆筒上靠近四号齿轮的一端固定有卡槽盘；

在移动杆件上部固定有大三角块，在旋转支架侧面水平滑动设有立板，立板上设有与大三角块匹配的小三角块；在升降板一侧水平滑动设有L形开关杆，L形开关杆一端与升降板之间设有二号弹簧，另一端与立板抵触滑动连接；L形开关杆的短边与卡槽盘上的二号卡槽相匹配。

当滑环、滑块等部件与柱体、摇摆节等同时转动时，焊接组件的调节角度仍有限，无法实现焊接组件侧着倾斜，因此，外加了圆筒，用于调节滑环、滑块等部件与柱体、摇摆节等部件之间的相对角度。调节时，移动杆件被一号气缸带动上移，使得移动杆件上部的大三角块挤压立板上的小三角块，进而推动立板水平滑动，再推动L形开关杆向卡槽盘运动，L形开关杆的短边卡入二号卡槽内将卡槽盘固定，进而将圆筒固定，使得与圆筒相连的所有部件固定不动；之后，二号电机通过柱体、摇摆节、壳体带动焊接组件旋转，调整滑环、滑块等部件与柱体、摇摆节等部件之间的相对角度。

进一步的，所述焊接组件包括焊头支架，在焊头支架前端通过三号弹簧连接有冷却块；在焊头支架上固定有二号气缸，二号气缸的伸缩杆上固定有移动块，在移动块上固定有焊头。

在升降板已经可以进行上下调节的前提下，再次通过二号气缸实现焊头位置的微调，使得焊接点更加精确。

进一步的，在移动块上还固定有惰性气体喷气口。

惰性气体喷气口连接气源，通过喷出惰性气体，减少焊接点附近氧气，提高焊接质量。

本发明提供的输电线路铁塔塔脚自动化焊接装置，通过设置传力件，并在传力件上设置键条、丝杠设置条形块、配合的齿轮设置凹槽等，实现丝杠带动焊接组件的旋转和升降两种功能；角度调节机构设置摇摆节，配合齿轮传动，实现焊接组件旋转，在垂直面内调节角度；再设置滑道、滑块、滑环、电机与齿轮，实现焊接组件做摆头运动，进一步调节焊头角度；在焊头附近设置惰性气体喷气口，通过喷出惰性气体，减少焊接点附近氧气，提高焊接质量。

附图说明

图1是本发明输电线路铁塔塔脚自动化焊接装置整体结构正面示意图；

图2是本发明输电线路铁塔塔脚自动化焊接装置整体结构侧面示意图；

图3是图2中标号4的局部放大图；

图4是本发明除焊接组件外的分解图；

图5是图4中标号A的局部放大图；

图6是去除弧形支架的结构示意图；

图7是图6中标号B的局部放大图；

图8是本发明角度调节机构的分解图；

图9是与传力件相关部件的连接示意图；

图10是移动杆件等多个复杂结构部件单独示意图；

图中，1、弧形支架，101、弧形齿条，2、旋转支架，201、一号气缸，202、一号电机，203、丝杠，204、一号齿轮，205、二号齿轮，206、三号齿轮，207、移动杆件，208、一号弹簧，209、移动板，210、传力件，211、升降板，212、一号卡槽，213、卡条，214、二号电机，215、五号齿轮，216、立板，217、L形开关杆，218、二号弹簧，3、焊接组件，301、焊头支架，302、三号弹簧，303、冷却块，304、二号气缸，305、移动块，306、焊头，307、惰性气体喷气口，4、角度调节机构，401、四号齿轮，402、柱体，403、摇摆节，404、壳体，405、滑道，406、滑块，407、滑环，408、连杆，409、三号电机，410、六号齿轮，411、七号齿轮，412、立柱，413、圆筒，414、卡槽盘，415、二号卡槽。

具体实施方式

如图1~10所示，本发明实施例提供的一种输电线路铁塔塔脚自动化焊接装置，包括弧形支架1，在弧形支架1上设有弧形齿条101，在弧形支架1上固定有旋转支架2，在旋转支架2上固定有一号气缸201、一号电机202，在旋转支架2上转动连接有丝杠203，一号电机202的转轴上固定有一号齿轮204，丝杠203顶端固定有二号齿轮205，二号齿轮205与一号齿轮204啮合连接；在丝杠203正下方设有三号齿轮206，三号齿轮206与弧形齿条101啮合连接；在一号气缸201的伸缩杆上固定有移动杆件207，移动杆件207下方通过一号弹簧208连接有移动板209，移动板209端部为环空状，在移动板209端部的环空内转动连接有圆筒状传力件210，传力件210外壁沿圆周设有数个键条，内壁设有数个凹槽；三号齿轮206的中心为镂空状，镂空部分尺寸与传力件210外壁相匹配，在镂空部分侧壁上设有与键条匹配的键槽，同时，在丝杠203下部侧壁上设有与凹槽匹配的条形块；在丝杠203中部螺纹连接有升降板211，升降板211与旋转支架2滑动连接，在升降板211上固定有焊接组件3。

作业时，将弧形支架1放置在塔脚焊接点附近，首先调节焊接装置的方位角。一号气缸201伸长，通过移动杆件207、一号弹簧208将移动板209下压到最底端，此时，传力件210上的键条卡入三号齿轮206中心的键槽，同时，丝杠203上的条形块卡入传力件210内壁的凹槽，进而，传力件210将丝杠203和三号齿轮206连接起来并起到传力作用；一号电机202通过一号齿轮204、二号齿轮205、丝杠203带动三号齿轮206围绕弧形齿条101转动，使得焊接组件3对准预焊接方位。其次，调整焊接组件3高度。一号气缸201收缩，通过移动杆件207拉动一号弹簧208，将移动板209向上移动，此时，传力件210被提升，从而将丝杠203和三号齿轮206断开，之后，丝杠203的转动带动升降板211调节高度，最终使得焊接组件3到达预定高度，并开始焊接。整个过程以丝杠203为动力，能够平稳调节方位角和高度，达到平稳调整位置的效果。其中，移动板209与传力件210的连接方式类似于轴承，两者互相转动连接，但又能同时上下移动。

传力件210外壁上的键条有上下两组，对应的，三号齿轮206中心的键槽也有上下两组，分布在三号齿轮206的上下两端；在传力件210顶端以及移动板209顶端均设有一号卡槽212，在旋转支架2下部设有卡条213，卡条213位于一号卡槽212正上方，并与一号卡槽212相匹配。

当传力件210作为丝杠203和三号齿轮206的连接部件进行传力时，传力件210处于最低点，此时，传力件210外壁上边的一组键条卡入三号齿轮206上端中心的键槽内，进而三号齿轮206被丝杠203带动转动；当传力件210被提升到最高点，并与丝杠203分离后，不再传力给三号齿轮206，即三号齿轮206处于自由状态，因此，可能会不受控制地沿着弧形齿条101晃动，造成焊接过程的不平稳，为此，设计了两组键条和两组键槽，即，在传力件210被提升后，下部的键条卡入三号齿轮206下端中心的键槽内，同时，传力件210顶端的一号卡槽212与移动板209顶端的一号卡槽212同时被卡条213嵌入而固定不动，进而，使得三号齿轮206也被固定住。卡条213与一号卡槽212的连接关系类似于门闩的作用原理。

在升降板211与焊接组件3之间设有角度调节机构4。通过角度调节机构4，使得焊接组件3实现360度全方位调整角度，适应范围更广。

角度调节机构4包括在升降板211靠近焊接组件3一端转动连接的四号齿轮401，在四号齿轮401端面上固定有柱体402，柱体402端部固定设置带有弧形条的摇摆节403，在摇摆节403上套设有匹配的壳体404，壳体404内壁设有与弧形条匹配的弧形槽，壳体404外侧与焊接组件3固定连接；在升降板211一侧固定有二号电机214，二号电机214的转轴上固定有五号齿轮215，五号齿轮215与四号齿轮401啮合连接。

二号电机214通过五号齿轮215带动四号齿轮401转动，进而通过柱体402、摇摆节403、壳体404带动焊接组件3旋转，在垂直面内调节角度。

在柱体402上设有滑道405，在滑道405上滑动设有滑块406，在壳体404上转动设有滑环407，滑环407与滑块406之间设有连杆408；在柱体402上固定有三号电机409并转动设有六号齿轮410，在三号电机409的转轴上固定有七号齿轮411，七号齿轮411与六号齿轮410啮合连接，在六号齿轮410圆周上转动设有立柱412，立柱412同时与滑块406相连。

当焊接组件3在垂直面内调节好角度后，三号电机409通过七号齿轮411带动六号齿轮410转动，进而通过立柱412带动滑块406沿滑道405做往复运动，带动焊接组件3做摆头运动，进一步调节焊头角度。

在柱体402外侧转动设有圆筒413，原本连接在柱体402上的滑道405、三号电机409、六号齿轮410，以相同的方式连接到圆筒413上；在圆筒413上靠近四号齿轮401的一端固定有卡槽盘414；在移动杆件207上部固定有大三角块，在旋转支架2侧面水平滑动设有立板216，立板216上设有与大三角块匹配的小三角块；在升降板211一侧水平滑动设有L形开关杆217，L形开关杆217一端与升降板211之间设有二号弹簧218，另一端与立板216抵触滑动连接；L形开关杆217的短边与卡槽盘414上的二号卡槽415相匹配。

当滑环407、滑块406等部件与柱体402、摇摆节403等同时转动时，焊接组件3的调节角度仍有限，无法实现焊接组件3侧着倾斜，因此，外加了圆筒413，用于调节滑环407、滑块406等部件与柱体402、摇摆节403等部件之间的相对角度。调节时，移动杆件207被一号气缸201带动上移，使得移动杆件207上部的大三角块挤压立板216上的小三角块，进而推动立板216水平滑动，再推动L形开关杆217向卡槽盘414运动，L形开关杆217的短边卡入二号卡槽415内将卡槽盘414固定，进而将圆筒413固定，使得与圆筒413相连的所有部件固定不动；之后，二号电机214通过柱体402、摇摆节403、壳体404带动焊接组件3旋转，调整滑环407、滑块406等部件与柱体402、摇摆节403等部件之间的相对角度。

焊接组件3包括焊头支架301，在焊头支架301前端通过三号弹簧302连接有冷却块303；在焊头支架301上固定有二号气缸304，二号气缸304的伸缩杆上固定有移动块305，在移动块305上固定有焊头306。在升降板211已经可以进行上下调节的前提下，再次通过二号气缸304实现焊头306位置的微调，使得焊接点更加精确。

在移动块305上还固定有惰性气体喷气口307。惰性气体喷气口307连接气源，通过喷出惰性气体，减少焊接点附近氧气，提高焊接质量。

本发明提供的一种输电线路铁塔塔脚自动化焊接装置，可以自动联动调整焊头各种角度，实现对不同型号塔脚进行焊接，在调整角度过程中，实现了平稳性，同时，配合惰性气体，提高了焊接质量。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的本发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本发明旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种输电线路铁塔塔脚自动化焊接装置，其特征在于，包括弧形支架（1），在弧形支架（1）上设有弧形齿条（101），在弧形支架（1）上固定有旋转支架（2），在旋转支架（2）上固定有一号气缸（201）、一号电机（202），在旋转支架（2）上转动连接有丝杠（203），一号电机（202）的转轴上固定有一号齿轮（204），丝杠（203）顶端固定有二号齿轮（205），二号齿轮（205）与一号齿轮（204）啮合连接；

在丝杠（203）正下方设有三号齿轮（206），三号齿轮（206）与弧形齿条（101）啮合连接；在一号气缸（201）的伸缩杆上固定有移动杆件（207），移动杆件（207）下方通过一号弹簧（208）连接有移动板（209），移动板（209）端部为环空状，在移动板（209）端部的环空内转动连接有圆筒状传力件（210），传力件（210）外壁沿圆周设有数个键条，内壁设有数个凹槽；三号齿轮（206）的中心为镂空状，镂空部分尺寸与传力件（210）外壁相匹配，在所述镂空部分侧壁上设有与所述键条匹配的键槽，同时，在丝杠（203）下部侧壁上设有与所述凹槽匹配的条形块；

在丝杠（203）中部螺纹连接有升降板（211），升降板（211）与旋转支架（2）滑动连接，在升降板（211）上固定有焊接组件（3）；

在升降板（211）与焊接组件（3）之间设有角度调节机构（4）；

所述角度调节机构（4）包括在升降板（211）靠近焊接组件（3）一端转动连接的四号齿轮（401），在四号齿轮（401）端面上固定有柱体（402），柱体（402）端部固定设置带有弧形条的摇摆节（403），在摇摆节（403）上套设有匹配的壳体（404），壳体（404）内壁设有与弧形条匹配的弧形槽，壳体（404）外侧与焊接组件（3）固定连接；

在升降板（211）一侧固定有二号电机（214），二号电机（214）的转轴上固定有五号齿轮（215），五号齿轮（215）与四号齿轮（401）啮合连接；

在所述柱体（402）外侧转动设有圆筒（413），在圆筒（413）上靠近四号齿轮（401）的一端固定有卡槽盘（414）；在圆筒（413）上设有滑道（405），在滑道（405）上滑动设有滑块（406），在壳体（404）上转动设有滑环（407），滑环（407）与滑块（406）之间设有连杆（408）；在圆筒（413）上固定有三号电机（409）并转动设有六号齿轮（410），在三号电机（409）的转轴上固定有七号齿轮（411），七号齿轮（411）与六号齿轮（410）啮合连接，在六号齿轮（410）圆周上转动设有立柱（412），立柱（412）同时与滑块（406）相连；

在移动杆件（207）上部固定有大三角块，在旋转支架（2）侧面水平滑动设有立板（216），立板（216）上设有与大三角块匹配的小三角块；在升降板（211）一侧水平滑动设有L形开关杆（217），L形开关杆（217）一端与升降板（211）之间设有二号弹簧（218），另一端与立板（216）抵触滑动连接；L形开关杆（217）的短边与卡槽盘（414）上的二号卡槽（415）相匹配。

2.如权利要求1所述的一种输电线路铁塔塔脚自动化焊接装置，其特征在于，所述传力件（210）外壁上的键条有上下两组，对应的，三号齿轮（206）中心的键槽也有上下两组，分布在三号齿轮（206）的上下两端；在传力件（210）顶端以及移动板（209）顶端均设有一号卡槽（212），在旋转支架（2）下部设有卡条（213），卡条（213）位于一号卡槽（212）正上方，并与一号卡槽（212）相匹配。

3.如权利要求1所述的一种输电线路铁塔塔脚自动化焊接装置，其特征在于，所述焊接组件（3）包括焊头支架（301），在焊头支架（301）前端通过三号弹簧（302）连接有冷却块（303）；在焊头支架（301）上固定有二号气缸（304），二号气缸（304）的伸缩杆上固定有移动块（305），在移动块（305）上固定有焊头（306）。

4.如权利要求3所述的一种输电线路铁塔塔脚自动化焊接装置，其特征在于，在移动块（305）上还固定有惰性气体喷气口（307）。

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