CN205496761U - 一种用于t型焊钉电弧螺柱焊的自动焊枪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于T型焊钉电弧螺柱焊的自动焊枪，其包括壳体、主轴体、焊钉夹头、驱动主轴体做升降运动的驱动机构和瓷环夹具。本实用新型所述的焊枪首次实现了T型焊钉和保护瓷环的自动夹取和脱离，可配合机器人或三轴运动平台使用，实现T型焊钉的自动电弧螺柱焊，具有明显的工业实用价值。

Description

一种用于T型焊钉电弧螺柱焊的自动焊枪

技术领域

本实用新型涉及一种用于电弧螺柱焊的自动焊枪，具体说，是涉及一种用于T型焊钉电弧螺柱焊的自动焊枪，属于螺柱焊接设备技术领域。

背景技术

电弧螺柱焊是以焊接电弧为热源，以瓷环为保护措施，以螺柱本身为电极，通过焊接电弧在螺柱与焊件(板件或管件)之间稳定地燃烧，在焊件焊接区被加热形成熔池，螺柱端部形成熔化层后，螺柱在焊枪等机械压力的作用下高速度地插入熔池，将液态金属挤入瓷环的成形槽中，从而形成接头的高速植焊方法，是广泛用于高层建筑、桥梁、化工炉窑和造船等大型结构建造时中厚板的植钉技术。

T型焊钉(也称为圆柱头焊钉)在建筑及桥梁施工建造中的钢结构、“钢-混凝土”结构中作为抗剪连接件(也称作剪力键)被大量采用，采用电弧螺柱焊方法植焊在钢梁、钢柱等结构上。一项工程(一幢高层建筑或一座桥梁)需要植焊数万甚至数十万只T型焊钉。据统计，日本T型焊钉的年焊接量为6000万个，而我国钢结构建筑T型焊钉的年需求量为数千万个。

而目前实现T型焊钉和保护瓷环夹取的焊枪一般包括：注塑成型的焊枪壳体，焊钉夹头和驱动焊钉夹头做升降运动的主轴体驱动结构以及瓷环夹头，所述瓷环夹头为设有卡槽的压板，所述压板固定在两根支撑杆的下端，所述支撑杆分别固定在焊枪壳体的两侧。螺柱焊作业时，只能通过人工将T型焊钉装入焊钉夹头，然后人工下压焊枪，使压板上的卡槽卡接在瓷环上，从而实现焊枪对焊钉和瓷环的夹取，这种手动操作方式，不仅生产率低，每分钟只能焊6个左右，而且成品率低，并对操作人员存在一定的安全隐患，不能满足当今对实现T型焊钉自动螺柱焊的需求。

另外，现有的电弧螺柱焊枪的主轴体驱动结构有电磁铁-弹簧结构和直线马达拖动结构，其中的电磁铁-弹簧结构是目前常用结构，是在焊枪壳体的空腔中从前至尾依次设置主轴体、动铁芯和内部设置有线圈的固定套，主轴体与动铁芯首尾固定连接为一体，主轴体前端与用以安装螺柱的一体式夹头座相连接，在焊枪壳体的空腔中固定设置有轴套，主轴体穿设在轴套中并能在轴套中轴向滑动。在焊枪壳体的空腔中设置有能使引弧后的主轴体复位的弹簧，弹簧的两端分别抵靠在主轴体的外凸缘和固定套之间。动铁芯的尾端从固定套前端插入并能在固定套中轴向滑动，静铁芯从固定套尾端插入并安装在固定套尾端，在动铁芯与静铁芯之间留有间隙，该间隙称为提升间隙。通过电磁铁和弹簧交替工作使焊接螺柱完成“提升-下落”动作。上述驱动结构存在如下主要缺点：(1)在实际使用过程中，由于加工误差、安装误差以及焊枪壳体的热变形等因素的存在，会导致轴套与固定套的同心度不高，从而使首尾固定连接为一体的主轴体和动铁芯轴向运动时阻力增大，大大增加了主轴体与轴套以及动铁芯与固定套之间的磨损量，使得焊枪的使用寿命很短，一般只能使用半年，最多使用一年；(2)容易导致动铁芯卡死在固定套内或者动铁芯无法插入到固定套内，从而无法实现主轴体的轴向运动，导致焊接工作无法正常进行的现象；(3)当螺柱的实际长度超过标准时，螺柱通过主轴体压缩弹簧并向尾端滑动，会使动铁芯与静铁芯间的提升间隙变小，从而使焊接引弧时的引弧距离缩短，容易出现无法引弧的现象，大大降低了焊接的合格率，焊接效率降低。另外，由于直线马达拖动结构的动力源是微处理器精密控制的直线电动机，不仅结构复杂，操作要求高，而且成本高，操作者不能在焊接现场进行维修，不适于恶劣作业环境的使用要求。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述问题，本实用新型的目的是提供一种能够用于T型焊钉电弧螺柱焊的自动焊枪，以满足T型焊钉自动电弧螺柱焊的需求。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种用于T型焊钉电弧螺柱焊的自动焊枪，包括壳体、主轴体、焊钉夹头、驱动主轴体做升降运动的驱动机构和瓷环夹具；其特征在于：所述驱动机构包括齿条、齿轮、减速器、电机和驱动电路，所述齿条的一端与主轴体的尾部绝缘连接，所述齿轮与齿条相啮合连接、并与减速器的输出轴相连接，所述减速器与电机相连接，所述电机与驱动电路相连接；所述瓷环夹具包括导套、导柱、弹簧、限位块、固定座和瓷环夹头，在所述壳体的左、右侧的上、下部均固设有导套，在位于同侧的上、下导套内均穿设有导柱，在位于上、下导套之间的导柱上均套设有弹簧，在所述弹簧的下端均设有限位块，所述固定座固定在两侧导柱的下端，在所述固定座上、焊钉夹头的正下方设有用于焊钉夹头顺利穿过的穿孔，所述瓷环夹头固定在所述固定座的底部、穿孔的正下方。

作为优选方案，在所述齿条的上部设有位移传感器，所述位移传感器可以是电阻式、电感式、电容式、光电式、超声波式、霍尔式等能将主轴体的线性位移信息转变为电信号的传感器。

作为进一步优选方案，所述位移传感器与放大电路相连接，所述放大电路与电压调节电路相连接，所述电压调节电路与驱动电路相连接。

作为进一步优选方案，所述电压调节电路包括提升电压调节电路和下降缓冲电压调节电路。

作为优选方案，所述电机为直流电机，可采用36伏以下的安全电压。

作为一种实施方案，所述瓷环夹头由若干个弹性片沿圆周向分布形成，每一个弹性片呈L形，由所有L形弹性片的长臂所形成的空腔直径值大于焊钉夹头的最大外径值。

作为优选方案，每一个L形弹性片的短臂端部自下至上依次设有导入斜面、定位面和导出斜面，在位于定位面与导出斜面之间形成凸台。

作为进一步优选方案，所述导入斜面由外至内向上倾斜，所述导出斜面由内至外向上倾斜，所述定位面呈直角。

作为优选方案，所述限位块为调节螺母。

相较于现有技术，本实用新型具有如下有益技术效果：

1、本实用新型提供的焊枪首次实现了T型焊钉和保护瓷环的自动夹取和脱离，可配合机器人或三轴运动平台使用，实现T型焊钉的自动电弧螺柱焊；

2、另外，本实用新型提供的驱动主轴体做升降运动的驱动机构，不仅结构简单，而且可实现提升间隙的精准控制和调节，从而保证了焊接电弧的稳定性和焊接质量，尤其是，直流电机只有2根电线，可采用36伏以下的安全电压，因此不仅维修方便，而且使用安全，可满足恶劣工地使用要求和维护，避免了现有电磁驱动机构所存在的使用寿命短、焊接质量和效率低的问题，可明显延长焊枪的使用寿命。

附图说明

图1为实施例提供的一种用于T型焊钉电弧螺柱焊的自动焊枪的结构示意图；

图2为实施例提供的一种瓷环夹头的剖视结构示意图；

图3至图12为本实用新型所述焊枪在执行自动夹取T型焊钉和瓷环至焊接结束自动脱离焊钉和瓷环的整个过程所经历的状态结构示意图。

图中标号示意如下：1、壳体；2、主轴体；3、焊钉夹头；4、驱动机构；41、齿条；42、齿轮；43、减速器；44、电机；45、驱动电路；46、位移传感器；47、放大电路；48、电压调节电路；481、提升电压调节电路；482、下降缓冲电压调节电路；5、瓷环夹具；51、导套；52、导柱；53、弹簧；54、限位块；55、固定座；551、穿孔；56、瓷环夹头；561、L形弹性片；562、导入斜面；563、定位面；564、导出斜面；565、凸台；6、T型焊钉；7、瓷环；8、待焊件。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步详细描述。

实施例

如图1所示：本实施例提供的一种用于T型焊钉电弧螺柱焊的自动焊枪，包括壳体1、主轴体2、设置在主轴体2前端的用以安装焊钉的焊钉夹头3及驱动主轴体做升降运动的驱动机构4和瓷环夹具5；所述驱动机构4包括齿条41、齿轮42、减速器43、电机44和驱动电路45，所述齿条41的一端与主轴体2的尾部绝缘连接，所述齿轮42与齿条41相啮合连接、并与减速器43的输出轴相连接，所述减速器43与电机44相连接，所述电机44与驱动电路45相连接；通过驱动电路45驱使电机44的正转或反转，从而使齿轮42与齿条41之间发生正向传动或反向传动，驱使齿条41上提或下降，从而带动主轴体2做相应上升或下降运动。

作为优选方案：在所述齿条41的上部设有位移传感器46，所述位移传感器46与放大电路47相连接，所述放大电路47与电压调节电路48相连接，所述电压调节电路48与驱动电路45相连接。所述位移传感器46可以是电阻式、电感式、电容式、光电式、超声波式、霍尔式等能将主轴体的线性位移信息转变为电信号的传感器。所述电压调节电路48包括提升电压调节电路481和下降缓冲电压调节电路482。所述电机44为直流电机，可采用36伏以下的安全电压。通过设置位移传感器46、电压调节电路48、提升电压调节电路481和下降缓冲电压调节电路482，可实现主轴体升降运动的精准控制和调节；尤其是，直流电机只有2根电线，可采用36伏以下的安全电压，因此不仅维修方便，而且使用安全。

所述瓷环夹具5包括导套51、导柱52、弹簧53、限位块54、固定座55和瓷环夹头56，在所述壳体1的左、右侧的上、下部均固设有导套51，在位于同侧的上、下导套51内均穿设有导柱52，在位于上、下导套51之间的导柱52上均套设有弹簧53，在所述弹簧53的下端均设有限位块54，所述固定座55固定在两侧导柱52的下端，在所述固定座55上、焊钉夹头3的正下方设有用于焊钉夹头3顺利穿过的穿孔551，所述瓷环夹头56固定在所述固定座55的底部、穿孔551的正下方。

结合图1和图2所示：所述瓷环夹头56由若干个弹性片561沿圆周向分布形成，每一个弹性片561呈L形，由所有L形弹性片561的长臂所形成的空腔直径值d大于焊钉夹头3的最大外径值。每一个L形弹性片561的短臂端部自下至上依次设有导入斜面562、定位面563和导出斜面564，在位于定位面563与导出斜面564之间形成凸台565。所述导入斜面562由外至内向上倾斜，所述导出斜面564由内至外向上倾斜，所述定位面563呈直角。所述设计可保证焊钉夹头与T型焊钉头的准确对位及T型焊钉与瓷环的同轴度，确保了焊接质量的一致性。

采用所述自动焊枪实现T型焊钉和瓷环自动夹取和脱离的工作过程如下：

首先，利用机器人或三轴运动平台，带动壳体1向下运动到套有瓷环7的T型焊钉6的正上方，在壳体1向下运动时，弹簧53被压缩(如图3所示)；

随着壳体1的继续下行，瓷环夹头56与T型焊钉6的头部接触，T型焊钉6的头部通过导入斜面562与瓷环夹头56初步对准，滑入并被夹紧在定位面563中。由于定位面563呈直角，因而可以保证T型焊钉6与瓷环夹头56之间的同轴度。另外，由于T型焊钉6的头部顶在定位面563的直角上边，因此，瓷环夹头56此时无法继续向下移动而保持不动，弹簧53被进一步压缩(如图4所示)；

此时，通过驱动机构驱动主轴体2做下降运动，使焊钉夹头3继续向下运动，直至顶压在L形弹性片561的短边顶面上，此过程中，弹簧53保持图4所示状态(如图5所示)；

继续使主轴体2做下降运动，使焊钉夹头3继续下压L形弹性片561的短边顶面，从而使构成瓷环夹头56的弹性片561向外张开，使T型焊钉6的头部进入焊钉夹头3中，而此时壳体1得到进一步下行，使得瓷环夹头56与瓷环7接触，并使瓷环7在导入斜面562的导向下进入定位面563进行定位和夹紧，此时弹簧53处于被压缩的极限状态(如图6所示)；

使壳体1上行，携带焊钉夹头3向上运动，使T型焊钉6被提起，当T型焊钉6的底部与瓷环7底部平齐(或低于瓷环底部的距离为焊接预压缩量)时，此时瓷环7与T型焊钉6同轴且均处于待焊接的夹取状态，弹簧53复原(如图7所示)，然后利用机器人或三轴运动平台使此时的壳体1移位到待焊件8的焊点上方(如图8所示)；此过程中，要实现T型焊钉6的底部与瓷环7底部平齐或T型焊钉6的底部低于瓷环底部的距离为焊接预压缩量(一般为1mm～10mm)，可通过调节设在弹簧53下端的限位块5进行调节；

接着使壳体1下行，当瓷环7底部(在T型焊钉6的底部与瓷环7底部平齐情况下)或T型焊钉6的底部(在T型焊钉6的底部低于瓷环底部的情况下)与待焊件8相接触时，执行螺柱焊接(如图9所示)；

焊接结束，待焊点凝固后(T型焊钉8的底部已植焊在待焊件上，且瓷环也凝固在焊接位)，首先通过驱动机构驱动主轴体2做上提运动，使焊钉夹头3上行，与T型焊钉6的头部相脱离并恢复到初始状态(如图10所示)，然后使壳体1上行，使瓷环夹头7被上提并与瓷环7相脱离而与T型焊钉6的头部相接触(如图11所示)；继续使壳体1上行，可驱使T型焊钉6的头部由导出斜面564的向下导向作用撑开弹性片561而实现与瓷环夹头7相脱离，从而完成一次自动焊接操作(如图12所示)。如此往复循环，即可实现对T型焊钉和保护瓷环的自动夹取和焊接。

综上所述可见：本实用新型提供的焊枪不仅首次实现了T型焊钉和保护瓷环的自动夹取和脱离，可配合机器人或三轴运动平台使用，实现T型焊钉的自动电弧螺柱焊；而且所述的驱动机构，具有结构简单，可确保焊接质量的稳定性及维修方便，使用安全，使用寿命长等优点，相对于现有技术，具有显著性进步和有益效果。

最后有必要在此指出的是：以上所述仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于T型焊钉电弧螺柱焊的自动焊枪，包括壳体、主轴体、焊钉夹头、驱动主轴体做升降运动的驱动机构和瓷环夹具；其特征在于：所述驱动机构包括齿条、齿轮、减速器、电机和驱动电路，所述齿条的一端与主轴体的尾部绝缘连接，所述齿轮与齿条相啮合连接、并与减速器的输出轴相连接，所述减速器与电机相连接，所述电机与驱动电路相连接；所述瓷环夹具包括导套、导柱、弹簧、限位块、固定座和瓷环夹头，在所述壳体的左、右侧的上、下部均固设有导套，在位于同侧的上、下导套内均穿设有导柱，在位于上、下导套之间的导柱上均套设有弹簧，在所述弹簧的下端均设有限位块，所述固定座固定在两侧导柱的下端，在所述固定座上、焊钉夹头的正下方设有用于焊钉夹头顺利穿过的穿孔，所述瓷环夹头固定在所述固定座的底部、穿孔的正下方。

2.根据权利要求1所述的自动焊枪，其特征在于：在所述齿条的上部设有位移传感器。

3.根据权利要求2所述的自动焊枪，其特征在于：所述位移传感器与放大电路相连接，所述放大电路与电压调节电路相连接，所述电压调节电路与驱动电路相连接。

4.根据权利要求3所述的自动焊枪，其特征在于：所述电压调节电路包括提升电压调节电路和下降缓冲电压调节电路。

5.根据权利要求1所述的自动焊枪，其特征在于：所述电机为直流电机。

6.根据权利要求1所述的自动焊枪，其特征在于：所述瓷环夹头由若干个弹性片沿圆周向分布形成，每一个弹性片呈L形，由所有L形弹性片的长臂所形成的空腔直径值大于焊钉夹头的最大外径值。

7.根据权利要求6所述的自动焊枪，其特征在于：每一个L形弹性片的短臂端部自下至上依次设有导入斜面、定位面和导出斜面，在位于定位面与导出斜面之间形成凸台。

8.根据权利要求7所述的自动焊枪，其特征在于：所述导入斜面由外至内向上倾斜，所述导出斜面由内至外向上倾斜，所述定位面呈直角。

9.根据权利要求1所述的自动焊枪，其特征在于：所述限位块为调节螺母。