CN117548825A - 一种建筑钢材加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于建筑钢材加工技术领域，公开了一种建筑钢材加工设备，包括相互配合的激光焊接机构与夹持机构，且所述激光焊接机构用于焊接夹持于所述夹持机构上的工字型钢；所述夹持机构包括导向件以及能够沿所述导向件对称移动的两个基座，所述基座上阻尼转动安装有单向传动组件和夹具，所述单向传动组件传动连接导向件与夹具。综上，本发明能够有效实现建筑用工字型钢的自动焊接，并且夹持机构的两组夹具仅在相互远离时转动，基于此，一方面利用两组夹具的相互靠近来保证腹板与翼板焊接的完整，另一方面利用两组夹具的相互远离来实现工字型钢的自动翻转，进而提高焊接加工效率。

Description

一种建筑钢材加工设备

技术领域

本发明属于建筑钢材加工技术领域，具体涉及一种建筑钢材加工设备。

背景技术

工字型钢为建筑施工中常用的长条钢材，主要用于构成建筑中的钢梁、钢柱等。目前，在进行工字型钢的加工时，首先需对工字型钢的腹板及两侧翼板进行点焊定位，然后再将定位后的工字型钢放置于如图1所示的定位槽内，同时借助能够往复移动的激光焊接机器人对腹板与翼板的连接处进行连接焊接，然而，在这种传统的焊接处理中，完成一处连接缝的焊接后，需要人工手动翻转工字型钢；如图1所示，工字型钢中腹板与两侧翼板之间存在四处连接，因此在焊接加工中至少需要执行一次人工手动翻转，并且建筑施工所用的钢梁、钢柱通常体积较大，从而导致了翻转难度高且焊接加工效率低等问题。

发明内容

鉴于此，为解决上述背景技术中所提出的问题，本发明的目的在于提供一种建筑钢材加工设备。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种建筑钢材加工设备，包括相互配合的激光焊接机构与夹持机构，且所述激光焊接机构用于焊接夹持于所述夹持机构上的工字型钢；

所述夹持机构包括导向件以及能够沿所述导向件对称移动的两个基座，所述基座上阻尼转动安装有单向传动组件和夹具，所述单向传动组件传动连接导向件与夹具，以使两个所述基座沿导向件相互远离时、通过所述单向传动组件驱使两个夹具转动。

优选的，所述单向传动组件包括与所述夹具固定配合的从动齿轮以及啮合于所述从动齿轮一侧的主动齿轮，且所述主动齿轮内部共轴配合于套设于所述导向件外部的驱动套。

优选的，所述主动齿轮内部设有单向齿槽，所述驱动套外壁上转动安装有能够与所述单向齿槽相啮合的单向棘齿；所述导向件上等距固定有多个凸杆，所述驱动套内壁上开设有能够与所述凸杆相啮合的螺旋导槽。

优选的，所述夹具包括通过阻尼连接套与所述从动齿轮共轴固定的安装环，且所述安装环内设有用于对称夹持中间腹板的两个第一夹板以及分别夹持两侧翼板的两个第二夹板。

优选的，所述第一夹板与所述第二夹板上均转动安装有能够抵触于工字型钢表面的转辊。

优选的，所述第二夹板上对称设有两组限位件，且每组限位件均包括多个梳齿条，所述梳齿条包括底板以及等距固定于所述底板上的若干斜齿，且所述底板通过弹性伸缩杆与第二夹板连接，所述转辊贯穿每个梳齿条中相邻斜齿之间的间隙。

优选的，所述安装环内设有阵列分布的四个活动块，且相邻活动块之间均连接有转杆；四个活动块分别为交错分布的两个第一活动块及两个第二活动块，且两个第一夹板分别与两个第一活动块相连，两个第二夹板分别与两个第二活动块相连。

优选的，四个所述活动块的外侧均固定有滑动贯穿所述安装环的滑杆。

优选的，所述第一夹板上转动连接有螺纹杆，且所述螺纹杆旋合贯穿第一活动块与对应滑杆。

优选的，所述第二夹板与所述第二活动块之间固定连接有电推杆，且所述第二活动块与所述安装环之间固定连接有限位弹簧。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)在本发明中基于相互配合的激光焊接机构与夹持机构来实现建筑用工字型钢的自动焊接，并且其夹持机构中的两组夹具仅在相互远离时执行转动，基于此，一方面能够利用两组夹具的相互靠近来保证腹板与翼板焊接的完整，另一方面能够利用两组夹具的相互远离来实现工字型钢的自动翻转，进而提高焊接加工效率。

(2)利用设有凸杆的导向件以及设有螺旋导槽的驱动套来实现基座移动与驱动套旋转之间的联动，另外驱动套外部基于单向棘齿与单向齿槽的配合连接有主动齿轮，由此有效实现主动齿轮的单向旋转驱动，进而有效驱使两组夹具在相互远离时同步产生旋转。

(3)夹具利用由活动块与转杆配合形成的四边形结构来夹持工字型钢的腹板与翼板，且四个活动块分别连接交错配合的两个第一夹板与两个第二夹板，夹持限位稳定、并且能够精准校正腹板与翼板的配合焊接位置。

(4)在第一夹板与第二夹板上均设置转辊，以此方便实现整体夹具与工字型钢的相对移动。

(5)在第二夹板上设置对称的两组限位件，且每组限位件均包括设有斜齿的多个梳齿条，由此在利用第二夹板夹持翼板时，能够使翼板部分嵌入于限位件内，且翼板侧边缘与某一梳齿条上的斜齿相抵触，以此有效实现翼板的夹持限位，进而提升整体夹具对工字型钢夹持的稳定性，并且能够适用于不同尺寸规格的工字型钢。

附图说明

图1为现有工字型钢焊接加工的原理图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为本发明中夹具的结构示意图；

图4为本发明中夹具与主动齿轮装配的结构示意图；

图5为本发明中第一活动块与第一夹板装配的结构示意图；

图6为图5中的A处放大图；

图7为本发明中第二活动块与第二夹板装配的结构示意图；

图8为图7中的B处放大图；

图9为本发明中第二夹板与工字型钢翼板配合的剖视图（i-工字型钢翼板的实际夹持区域；ii-工字型钢翼板的限位区域；iii-不参与夹持工字型钢翼板的空闲区域）；

图10为本发明中从动齿轮、驱动套与导向件装配的结构示意图；

图11为本发明中驱动套的结构示意图；

图12为图9中的C处放大图；

图中：激光焊接机构-100；夹持机构-200；导向件-210；凸杆-211；基座-220；单向传动组件-230；从动齿轮-231；主动齿轮-232；驱动套-233；单向棘齿-234；螺旋导槽-235；夹具-240；安装环-241；第一夹板-242；第二夹板-243；转辊-244；梳齿条-245；第一活动块-246；第二活动块-247；滑杆-248；螺纹杆-249；转杆-2410；电推杆-2411；限位弹簧-2412。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图2所示，本发明所提供的建筑钢材加工设备主要包括相互配合的激光焊接机构100与夹持机构200；所述激光焊接机构100包括导轨以及能够沿导轨往复移动的滑座，且滑座上安装有用于焊接夹持于所述夹持机构200上的工字型钢的激光焊枪。在图2中，优选将导轨设置于夹持机构200上方。

在本发明的一具体实施方式中：

如图2所示，夹持机构200包括导向件210以及能够沿所述导向件210对称移动的两个基座220，其导向件210与导轨平行，且所述基座220上阻尼转动安装有单向传动组件230和夹具240。

如图3所示，夹具240包括安装环241以及能够使工字型钢夹持于安装环241内部的夹板等结构。

如图2所示，单向传动组件230包括相互啮合的从动齿轮231与主动齿轮232，且结合图4可知，从动齿轮231通过通过阻尼连接套与安装环241共轴固定，其阻尼连接套阻尼转动贯穿于基座220上。另外，单向传动组件230还包括转动贯穿于基座220上的驱动套233，且驱动套233共轴配合于主动齿轮232内部。

如图10及图11所示，所述主动齿轮232内部设有单向齿槽，驱动套233外壁上转动安装有能够与所述单向齿槽相啮合的单向棘齿234；所述导向件210上等距固定有多个凸杆211，驱动套233内壁上开设有能够与所述凸杆211相啮合的螺旋导槽235。

由上可知，在本实施方式中能够自动实现建筑用工字型钢的焊接与翻转：

结合图2及图10所示，在两个基座220沿导向件210相互靠近时，基座220带动驱动套233在导向件210外部滑动，此时基于多个凸杆211与螺旋导槽235的螺旋啮合可驱使驱动套233进行逆时针转动，在此转动下，单向棘齿234能够向靠近驱动套233的内侧翻转，即单向棘齿234可脱离与单向齿槽的啮合，因此驱动套233的逆时针转动无法带动主动齿轮232旋转，相应的从动齿轮231与夹具240也对应不旋转，由此限定了两个基座220在相互靠近时，对应的两组夹具240仅相互靠近（不翻转）；

结合图2及图10所示，在两个基座220沿导向件210相互远离时，基于基座220以及驱动套233的移动，会使得驱动套233与导向件210相互配合以驱使驱动套233进行顺时针转动，在此转动下，单向棘齿234无法向内侧翻转，即单向棘齿234与单向齿槽保持啮合，由此主动齿轮232会随着驱动套233同步进行顺时针转动，而主动齿轮232又与从动齿轮231啮合，进而则驱使从动齿轮231与夹具240进行逆时针转动，以此有效实现夹具240以及其上所夹持的工字型钢的翻转。

基于上述基座220的往复移动以及夹具240的单向翻转，本发明所提供的建筑钢材加工设备其详细加工操作如下：

1）夹持工字型钢：利用两个基座220的相互远离使得两组夹具240之间的距离大于工字型钢的长度，并且两个基座220在相互远离后应保证两组夹具240翻转至能够水平夹持工字型钢的状态（即如图2所示状态翻转n*180°）；将点焊定位后的工字型钢吊装或升起至两组夹具240之间，然后利用两个基座220的相互靠近使得工字型钢的两端分别插入两组夹具240的安装环241内；最后利用安装环241内的夹板等结构水平夹持工字型钢即可（如图2所示工字型钢的腹板保持水平）。

2）单侧焊接：激光焊接机构100中的滑座带动激光焊枪沿导轨进行往复移动，以此实现工字型钢一侧的焊接，并且在焊接过程中由于夹具240夹持位置的遮挡会造成部分区域未焊接的现象，此时利用两个基座220的相互靠近使得夹具240对工字型钢的夹持位置发生改变，从而方便对未焊接的部位进行补焊，另外两个基座220相互靠近时夹具240不会产生转动，由此保证了单侧补焊位置的精准。

3）翻转双侧焊接：在完成单侧焊接以及夹具240相互靠近补焊后，两个基座220相互远离以使两组夹具240恢复至如图2所示的初始夹持位置，而在两个基座220相互远离的过程中，夹具240会产生逆时针转动，由此带动工字型钢进行翻转；优选在步骤2）与步骤3）中基座220的往复移动路程能够驱使夹具240逆时针转动180°，即工字型钢能够翻转180°，进而方便利用同一激光焊接机构100执行工字型钢的双侧焊接。具体翻转后的焊接操作与步骤2）的单侧焊接相同（包括初步焊接以及夹具240相互靠近后的补焊）。

4）卸料：完成上述翻转双侧焊接后，吊装或支撑焊接好的工字型钢，然后利用两个基座220的相互远离使得工字型钢脱离夹具240，进而完成工字型钢的卸料。

在本发明的另一具体实施方式中：

如图3所示，安装环241的内部设有阵列分布的四个活动块，且相邻活动块之间均连接有转杆2410，以此构成一四边形结构。四个活动块的外侧均固定有滑动贯穿所述安装环241的滑杆248，且四个活动块分别为交错分布的两个第一活动块246及两个第二活动块247，第一活动块246的内侧连接有第一夹板242，第二活动块247的内侧连接有第二夹板243，且两个第一夹板242用于对称夹持工字型钢的中间腹板，两个第二夹板243用于分别夹持工字型钢的两侧翼板。

进一步的，如图7所示，第二夹板243与第二活动块247之间固定连接有电推杆2411，且第二活动块247与安装环241之间固定连接有限位弹簧2412。

由上可知，在利用两个基座220的相互靠近使得工字型钢的两端分别插入两组夹具240的安装环241内后，启动电推杆2411，以此驱使两个第二夹板243分别向工字型钢的两侧翼板靠近，当第二夹板243抵触翼板后，电推杆2411继续伸长，由此则驱使两个第二活动块247相互远离，此时第二活动块247压缩限位弹簧2412，并且通过转杆2410的转动及限定使得两个第一活动块246相互靠近，进而则带动两个第一夹板242对称向工字型钢的中间腹板靠近，直至两个第一夹板242夹紧中间腹板，最终形成如图2及图4所示的夹持状态。

更进一步的，如图5所示，第一夹板242与第一活动块246通过螺纹杆249连接，具体在第一夹板242上转动连接有螺纹杆249，且所述螺纹杆249旋合贯穿第一活动块246与对应滑杆248。基于此，通过手动转动螺纹杆249的操作即可灵活调整第一活动块246与第一夹板242之间的距离，进而灵活适用于不同尺寸规格的工字型钢的夹持。另外，在两个第一夹板242与两个第一活动块246之间的距离相等时，可保证腹板定位于两侧翼板的中心位置，以此焊接加工构成对称式的工字型钢；若两个第一夹板242与两个第一活动块246之间的距离不等，还可实现非对称式的工字型钢的夹持焊接。

在本发明的又一具体实施方式中：

为保证夹具240在紧固夹持工字型钢后仍能够有效执行相互靠近或者相互远离的移动，如图6及图8所示，优选在第一夹板242与第二夹板243上均转动安装有能够抵触于工字型钢表面的转辊244。

进一步的，第一夹板242上的转辊244转动嵌入于第一夹板242的表面，而第二夹板243上的转辊244，则如图8、图9及图12所示，转动安装于第二夹板243的内部。

第二夹板243优选设为U型结构，且第二夹板243上的转辊244转动安装于其U型槽内，另外在第二夹板243上还对称设有两组限位件。参考图8及图9可知，每组限位件均包括多个梳齿条245，所述梳齿条245包括底板以及等距固定于所述底板上的若干斜齿，且所述底板通过弹性伸缩杆与第二夹板243连接，所述转辊244贯穿每个梳齿条245中相邻斜齿之间的间隙。

由上可知，在利用两个第二夹板243分别夹持工字型钢的两侧翼板时，随着第二夹板243向翼板的靠近，翼板会逐渐与部分梳齿条245相接触（如图9中i区域的梳齿条245），并且随着电推杆2411的持续伸长以及限位弹簧2412的压缩回弹，会使得翼板组件挤压i区域内的梳齿条245，以此压缩i区域内弹性伸缩杆（图中为未示出，具体包括依次连接的外杆、弹簧及内杆），并且使得i区域内的梳齿条245组件回移至第二夹板243的U型槽内。另外，梳齿条245上设有若干斜齿，斜齿的斜面朝向第二夹板243的中间位置，因此随着翼板对i区域内梳齿条245的逐渐挤压，翼板的上/下两侧边缘会逐渐抵触于ii区域内梳齿条245的斜齿斜面上，进而对翼板的上/下两侧边缘进行限定，提高第二夹板243对翼板夹持限位的稳定性，并且还基于梳齿条245的移动使得U型槽内部的转辊244能够与翼板表面相抵触。

综上，在图9中：处于i区域内的梳齿条245即为当前夹持状态下用于夹持的部分；处于ii区域内的梳齿条245即为当前夹持状态下用于限位的部分；处于iii区域的梳齿条245即为当前夹持状态下不参与夹持的部分。并且根据翼板宽度的不同，i区域的对应面积也有所不同，因此能有效适用于不同尺寸规格的工字型钢的夹持（主要指翼板宽度）。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种建筑钢材加工设备，其特征在于，包括相互配合的激光焊接机构（100）与夹持机构（200），且所述激光焊接机构（100）用于焊接夹持于所述夹持机构（200）上的工字型钢；

所述夹持机构（200）包括导向件（210）以及能够沿所述导向件（210）对称移动的两个基座（220），所述基座（220）上阻尼转动安装有单向传动组件（230）和夹具（240），所述单向传动组件（230）传动连接导向件（210）与夹具（240），以使两个所述基座（220）沿导向件（210）相互远离时、通过所述单向传动组件（230）驱使两个夹具（240）转动。

2.根据权利要求1所述的建筑钢材加工设备，其特征在于：所述单向传动组件（230）包括与所述夹具（240）固定配合的从动齿轮（231）以及啮合于所述从动齿轮（231）一侧的主动齿轮（232），且所述主动齿轮（232）内部共轴配合于套设于所述导向件（210）外部的驱动套（233）。

3.根据权利要求2所述的建筑钢材加工设备，其特征在于：所述主动齿轮（232）内部设有单向齿槽，所述驱动套（233）外壁上转动安装有能够与所述单向齿槽相啮合的单向棘齿（234）；所述导向件（210）上等距固定有多个凸杆（211），所述驱动套（233）内壁上开设有能够与所述凸杆（211）相啮合的螺旋导槽（235）。

4.根据权利要求2所述的建筑钢材加工设备，其特征在于：所述夹具（240）包括通过阻尼连接套与所述从动齿轮（231）共轴固定的安装环（241），且所述安装环（241）内设有用于对称夹持中间腹板的两个第一夹板（242）以及分别夹持两侧翼板的两个第二夹板（243）。

5.根据权利要求4所述的建筑钢材加工设备，其特征在于：所述第一夹板（242）与所述第二夹板（243）上均转动安装有能够抵触于工字型钢表面的转辊（244）。

6.根据权利要求5所述的建筑钢材加工设备，其特征在于：所述第二夹板（243）上对称设有两组限位件，且每组限位件均包括多个梳齿条（245），所述梳齿条（245）包括底板以及等距固定于所述底板上的若干斜齿，且所述底板通过弹性伸缩杆与第二夹板（243）连接，所述转辊（244）贯穿每个梳齿条（245）中相邻斜齿之间的间隙。

7.根据权利要求4所述的建筑钢材加工设备，其特征在于：所述安装环（241）内设有阵列分布的四个活动块，且相邻活动块之间均连接有转杆（2410）；四个活动块分别为交错分布的两个第一活动块（246）及两个第二活动块（247），且两个第一夹板（242）分别与两个第一活动块（246）相连，两个第二夹板（243）分别与两个第二活动块（247）相连。

8.根据权利要求7所述的建筑钢材加工设备，其特征在于：四个所述活动块的外侧均固定有滑动贯穿所述安装环（241）的滑杆（248）。

9.根据权利要求8所述的建筑钢材加工设备，其特征在于：所述第一夹板（242）上转动连接有螺纹杆（249），且所述螺纹杆（249）旋合贯穿第一活动块（246）与对应滑杆（248）。

10.根据权利要求8所述的建筑钢材加工设备，其特征在于：所述第二夹板（243）与所述第二活动块（247）之间固定连接有电推杆（2411），且所述第二活动块（247）与所述安装环（241）之间固定连接有限位弹簧（2412）。