CN212443999U - 一种管桩快速对接及自动焊接设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及管桩焊接技术领域，具体涉及一种管桩快速对接及自动焊接设备，包括基架、定位调整机构、导轨、焊接小车以及控制系统，所述基架固定于管桩，所述定位调整机构安装于基架，用以实现两管桩的快速对接，所述导轨安装于定位调整机构，所述焊接小车设置于导轨且可沿导轨圆周方向移动，用以实现两管桩的自动焊接；本实用新型大大降低了人工成本，且提高了焊接效率以及质量，实现了快速焊接和自动焊接。

Description

一种管桩快速对接及自动焊接设备

技术领域

本实用新型涉及管桩焊接技术领域，具体涉及一种管桩快速对接及自动焊接设备。

背景技术

建筑工地上大型管桩机施工过程中，管桩与管桩的拼接是其施工的一个环节，大直径管桩的拼接有机械连接和焊接两种方式。

机械连接方式难以保证对接效果，对于大直径管桩的对接方式主要以焊接为主，而焊接的方式需要对管桩进行校正，使两管桩焊接坡口能够彼此对应上。根据现场焊接实际情况，存在如下问题：(1)在对接时需要人工使用工具敲击管桩使其对正；(2)大直径管桩相对比较笨重，对接时校正需要吊机与施工工人默契配合；(3)对接的过程中很难一次到位，往往需要进行多次尝试、反复敲击，花费不少工时；(4)人工焊接难以保证焊接效率和焊接质量，同时焊接工作需要耗费一定的工时；(5)市场上现有的自动焊接设备难以满足现场施工的要求，例如：专利号为CN 106624514 A的一种管桩焊接机器人，其用于固定的支撑机构安装需要一定的工时，同时需要标定结构进行标定才能够调整好位置；专利号为CN209830770 U的一种管桩焊接机器人固定装置，其固定装置为两个半圆固定环，两个半圆固定环通过螺栓夹紧管桩，此种固定方式不稳定，同时其固定位置需要人工测量其装置与焊缝的距离，不能快速方便的固定。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，针对人工使用工具进行校正以及人工焊接方面的问题，本实用新型提出一种管桩快速对接及自动焊接设备。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种管桩快速对接及自动焊接设备，包括基架、定位调整机构、导轨、焊接小车以及控制系统，所述基架固定于管桩，所述定位调整机构安装于基架，用以实现两管桩的快速对接，所述导轨安装于定位调整机构，所述焊接小车设置于导轨且可沿导轨圆周方向移动，用以实现两管桩的自动焊接。

优选的，所述定位调整机构包括基座、插座、第一轴、第一滑块、重型弹簧、圆柱栓，所述基座上设有连接所述基架的卡口结构以及连接所述导轨的孔结构，所述插座可拆卸式固定于基座，所述第一轴贯穿插座和第一滑块，所述重型弹簧套设在位于第一滑块与插座侧壁之间的第一轴上，所述圆柱栓设于插座一侧且可在插座上进行推进或推出。

优选的，所述插座为Y型，包括凹口部和条形部，所述凹口部的两唇设有供第一轴穿过的通孔A，所述基座上设有供所述条形部插入的插槽，所述条形部与基座通过五星把手拧紧固定。

优选的，所述定位调整机构至少设置三个。

优选的，所述第一滑块的顶部设置倒边，所述第一滑块上还设有与插座凹口部形成配合的止口以及供第一轴穿过的通孔B。

优选的，所述基架包括钢带、支撑块以及紧锁组件，所述支撑块设有多个，且等距设置在钢带内侧，所述钢带上设有多个连接孔A，用于实现与支撑块的连接，所述紧锁组件包括槽口型块、L型块和钩接螺栓，所述槽口型块连接于钢带一端，L型块连接于钢带另一端，所述钩接螺栓一端的钩接部与槽口型块形成配合，另一端穿过所述L型块并搭配有螺母。

优选的，所述导轨为圆形，外侧边为齿形。

优选的，所述焊接小车包括轮系结构、驱动装置、焊枪、夹紧机构、上下移动组件、前后移动组件；

所述轮系结构由滚轮、第一齿轮、第二齿轮、第二轴、第三轴、第四轴、三角板、可调位紧定手柄、涡轮、T型连接板组成，所述滚轮通过第二轴连接在三角板的长槽口尖部，所述第二轴的一端连接可调位紧定手柄，用于将滚轮固定于三角板上，所述第一齿轮与涡轮套设于第三轴，所述第三轴的两端分别连接T型连接板和三角板，所述第二齿轮通过第四轴与三角板、T型连接板连接，所述滚轮、第一齿轮、第二齿轮均设有供导轨卡入的凹槽，所述驱动装置包括第一电机、蜗杆，所述蜗杆的一端连接第一电机输出轴，另一端与所述涡轮相配合；

所述前后移动组件由第二滑块、滑块扣件、丝杆、联轴器、第二电机组成，所述滑块扣件安装于T型连接板并形成可供第二滑块移动的滑槽，所述丝杆的一端通过联轴器连接于第二电机输出轴，另一端穿过所述第二滑块上对应的螺纹孔；

所述上下移动组件由第三齿轮、齿条板、第三电机组成，所述齿条板设置于第二滑块上开设的条形槽，且可沿着条形槽的长度方向移动，所述第三电机安装于第二滑块，所述第三齿轮与第三电机的输出轴连接且与齿条板相齿合；

所述夹紧机构的一端直接或间接可拆卸式固定于齿条板，另一端夹持所述焊枪。

优选的，所述焊接小车还包括安装于焊枪上的定位模块，所述定位模块包括但不限于激光焊缝跟踪器、位移传感器、触觉传感器、视觉传感器中的任一种或几种组合。

优选的，所述控制系统包括但不限于操作机、电源、中央控制计算机和安全设备。

本实用新型的上述技术方案具有如下有益的技术效果：

定位调整机构使上管桩对接时自动调正位置，得益于自动调整块有导向的作用，同时其重型弹簧能够使桩归位对正；钢带锁紧固定机构使得结构简单轻巧，锁紧力大同时定位稳定可靠，安装方便；弹簧的设置可以减少桩对接时对定位调整机构的冲击，避免了对定位调整机构的破坏，起到缓冲的作用；定位调整机构设置有可以搭接在管桩端面上的圆柱栓，减少了导轨调整时间，导轨本身不易变形，同时导轨安装拼接有一定的精度，调平方便可靠；焊接小车安装在导轨上有固定的运行轨迹，保证焊接小车相对导轨位置稳定；该设备同时解决了管桩对接时耗费工时的问题和焊接小车行走不稳定的问题；缩减施工人员，降低了人工成本，且具备全自动化焊接属性。

附图说明

图1为本实用新型一实施例整体结构示意图；

图2为本实用新型中定位调整机构结构示意图；

图3为本实用新型中焊接小车结构示意图；

图4为本实用新型中导轨立体结构示意图；

图5为本实用新型中钢带结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例和附图，进一步阐述本实用新型，但下述实施例仅仅为本实用新型的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本实用新型的保护范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

如图1所示，管桩的焊接以上、下位置关系作为实例，一种管桩快速对接及自动焊接设备，包括基架1、定位调整机构2、导轨4、焊接小车3以及控制系统，所述基架1固定于下管桩5，所述定位调整机构2安装于基架1，用以实现上下两管桩的快速对接，所述导轨4安装于定位调整机构2，所述焊接小车3设置于导轨4且可沿导轨4圆周方向移动，用以实现上下两管桩的自动焊接；所述控制系统包括但不限于操作机、电源、中央控制计算机和安全设备。

如图2，所述定位调整机构2包括基座201、插座202、第一轴203、第一滑块204、重型弹簧205、圆柱栓206，所述基座201上设有连接所述基架1的卡口结构以及连接所述导轨 4的孔结构，所述插座202可拆卸式固定于基座201，所述第一轴203贯穿插座202和第一滑块204，所述重型弹簧205套设在位于第一滑块204与插座202侧壁之间的第一轴203上，所述圆柱栓206设于插座202一侧且可在插座202上进行推进或推出，圆柱栓206推出，接触下管桩5的端面，起到定位的作用，使导轨4相对下管桩5端面距离比较准确。

基座201上与导轨4连接的孔结构采用条形孔/腰孔，方便进行微调，可以想到是的，导轨4上对应位置必然是需要设有与上述孔结构相对应的孔。

在一个具体的实施方式中，所述插座202为Y型，包括凹口部和条形部，所述凹口部的两唇设有供第一轴203穿过的通孔A，所述基座201上设有供所述条形部插入的插槽208(如图5所示)，所述条形部与基座201通过五星把手207拧紧固定，当然，可以理解的是，条形部与基座201之间还可以是通过螺栓/螺丝等方式进行固定。

所述定位调整机构2至少设置三个，例如，在本实施例中，定位调整机构2设置了四个，分别位于下管桩5的四个面。

所述第一滑块204的顶部设置倒边，所述第一滑块204上还设有与插座202凹口部形成配合的止口以及供第一轴203穿过的通孔B。

需要说明的是，定位调整机构2的重型弹簧205通过第一轴203和第一滑块204沿下管桩5的径向位置布置，通过压紧第一滑块204，从而使第一滑块204紧紧的贴合下管桩5。本实用新型的定位调整机构2的重型弹簧205也可以沿下管桩5的轴向布置，通过重型弹簧205的顶升力，使第一滑块204在下管桩5对接时起到缓冲作用，也能够达到本实用新型的定位调整机构2的功能。

如图5所示，所述基架1包括钢带101、支撑块102以及紧锁组件，所述支撑块102设有多个，且设置在钢带101内侧，所述钢带101上设有多个连接孔A，用于实现与支撑块102的连接，所述紧锁组件包括槽口型块103、L型块105和钩接螺栓104，所述槽口型块103连接于钢带101一端，L型块105连接于钢带101另一端，所述钩接螺栓104一端的钩接部与槽口型块103形成配合，另一端穿过所述L型块105并搭配有螺母。两两基座201之间按需布置支撑块102，支撑块102与基座101紧贴住下管桩5，起到支撑及定位的作用。进一步的，位于两基座201之间的支撑块102等距分布。

其中，钢带101还可以采用钢架进行替换，具体为，两个半圆型钢架通过螺栓连接，钢架内侧设有夹紧装置，通过螺杆调节，使支撑块102接触下管桩5并牢牢的锁紧，此种方式能够很好的固定在下管桩5上，然后在这个钢架上设置定位调整机构2，能够达到下管桩5和上管桩6对接的目的。

如图4所示，所述导轨4为圆形，外侧边为齿形，在本实施例中，导轨4由四个相同的四分之一环拼接而成，内外侧为凸边，外侧凸边为齿形，且两两之间通过螺栓连接起来。

如图3所示，所述焊接小车3包括轮系结构、驱动装置、焊枪301、夹紧机构302、上下移动组件、前后移动组件；

所述轮系结构由滚轮318、第一齿轮314、第二齿轮321、第二轴317、第三轴313、第四轴320、三角板319、可调位紧定手柄316、涡轮315、T型连接板322组成，所述滚轮318 通过第二轴317连接在三角板319的长槽口尖部，所述第二轴317的一端连接可调位紧定手柄316，用于将滚轮318固定于三角板319上，所述第一齿轮314与涡轮315套设于第三轴 313，所述第三轴313的两端分别连接T型连接板322和三角板319，所述第二齿轮321通过第四轴320与三角板319、T型连接板322连接，所述滚轮318、第一齿轮314、第二齿轮321 均设有供导轨4卡入的凹槽，所述驱动装置包括第一电机311、蜗杆312，所述蜗杆312的一端连接第一电机311输出轴，另一端与所述涡轮315相配合；

所述前后移动组件由第二滑块310、滑块扣件309、丝杆308、联轴器307、第二电机306 组成，所述滑块扣件309安装于T型连接板322并形成可供第二滑块310移动的滑槽，所述丝杆308的一端通过联轴器307连接于第二电机306输出轴，另一端穿过所述第二滑块310上对应的螺纹孔；所述上下移动组件由第三齿轮304、齿条板303、第三电机305组成，所述齿条板303设置于第二滑块310上开设的条形槽，且可沿着条形槽的长度方向移动，所述第三电机305安装于第二滑块310，所述第三齿轮304与第三电机305的输出轴连接且与齿条板303相齿合；所述夹紧机构302的一端直接或间接可拆卸式固定于齿条板303，另一端夹持所述焊枪301。所述焊接小车3还包括安装于焊枪301上的定位模块323，所述定位模块 323包括但不限于激光焊缝跟踪器、位移传感器、触觉传感器、视觉传感器中的任一种或几种组合，在本实施例中，采用的是激光焊缝跟踪器，安装于任意一焊枪301即可。

需要说明的是，焊接小车3的沿导轨4做圆周运动第一电机311、控制焊枪301前后移动和上下移动的第二电机306、第三电机305可以为伺服电机，配与位置传感器可以实现更高精度位移控制，也可以用普通电机进行代替，该种方式成本较低。

可以想到的是，第二电机306、第三电机305控制焊枪301移动仅仅是一种驱动方式，还可以是通过油缸进行驱动，配与拉线编码器、电磁阀等也可以根据传感器的反馈等实现位移的自动控制。

在本实用新型中安装固定阶段：本实用新型设备安装于施工过程中的一固定的下管桩5 端头上，通过定位调整机构2的插座202侧边的圆柱栓206推出与下管桩5的端面接触，从而确定整个设备相对于管桩端面的位置，其中插座202插入基座201里，同时通过五星把手 207固定插座202，使得插座202与基座201相对固定，导轨4连接好与基座201通过螺栓安装连接起来，利用导轨4本身的精度调整好基座201以及基架1，把插座202侧边圆柱栓206拉回来，上管桩6与下管桩5对接的准备工作已经完成。

管桩对接阶段：对接的上管桩6(可移动)，从上往下放的时候，吊机吊住上管桩6，通过预判找准位置准备下放上管桩6，通过第一滑块204上部的倒角能够使上管桩6的端头顺着滑下来，同时重型弹簧205具有(因吊装的管桩位置难以准确把握或者吊装过程中出现的小小的移动等对滑块带来的冲击)缓冲的作用，当重型弹簧205的力度足够大，可以使管桩自动对中。对接完管桩后，拧松五星把手207，可以拔出插座202，则定位调整机构2的上部分就分离开，避免焊接过程中阻挡焊枪301的移动。

具体的钢带锁紧过程：钢带101一头安装固定槽口型块103，另一头安装固定L型块105，钩接螺栓104的螺栓段穿过L型块105的孔，用螺母拧在钩接螺栓104穿过L型块105部分的螺栓段上，以待锁紧。四个基座201均分布置于钢带101上(钢带101卡入基座201上的卡口结构内，并螺丝固定)，支撑块102按需安装在两两基座201之间。钩接螺栓104钩住槽口型块103的槽口，调节拧紧螺母，从而锁紧钢带101。

焊接小车安装和拆卸过程：焊接小车3的轮系结构以三点定位方式使焊接小车3固定在导轨4上，滚轮318、第一齿轮314、第二齿轮321就是焊接小车的“三点”，滚轮318、第一齿轮314、第二齿轮321的结构都是凹槽槽口型，与导轨4的凸边形成配合关系。滚轮318 通过第二轴317以及可调位紧定手柄316固定在三角板319的长槽口上，安装焊接小车时，把滚轮318移开到三角板319的长槽口的一边，能够腾出空间使第一齿轮314、第二齿轮321 对接在导轨4上，再移动滚轮318调整好位置使其凹槽口与导轨4的凸边也对接上，通过锁紧可调位紧定手柄316固定好滚轮。焊接小车3就可以沿着导轨4移动。拆卸焊接小车时，只需要松开可调位紧定手柄316，移开滚轮318，就可以撤下焊接小车3。

在一个实施例中，第二轴317设有限位部和螺纹部，螺纹部穿过三角板319的长槽口，与设有适配螺孔的可调位紧定手柄316连接，限位部与三角板319的长槽口上表面接触。这样就可以通过拧紧/拧松可调位紧定手柄316来固定/松开滚轮318。

具体的焊接过程：焊接小车3的移动动力通过安装在三角板319上的第一电机311以及以其电机轴相连接的蜗杆312，带动涡轮315，从而通过第三轴313带动第一齿轮314，第一齿轮314的转动从而实现焊接小车3沿导轨4上的圆周运动。焊枪301的前后移动桶过第二滑块310在滑块扣件309与T型连接板322之间形成的滑槽里移动实现，第二滑块310由安装在T型连接板322上的第二电机306通过联轴器307、丝杆308带动，焊枪301的上下移动通过第三齿轮304、齿条板303实现，第三齿轮304和第三电机305安装在第二滑块310 上，齿条板303安装于第二滑块310上并可沿第二滑块310的条形槽内上下移动，第三电机 305带动与其电机轴相连的第三齿轮304转动从而使齿条板303上下移动。焊枪301被加紧机构302夹持，优选的，该夹紧机构302采用万向夹，以便焊枪301的角度调整。激光焊缝跟踪器323布置在其中一根焊枪301上。激光焊缝跟踪器323发射“一字”激光，根据跟踪器的反馈信息可以测量焊枪301与焊缝的距离，同时亦可测量焊枪301相对焊缝的偏余量。使得焊枪301可以跟随焊缝调整距离，可实现全自动焊接，各电机可连接控制系统，通过激光焊缝跟踪器323反馈的信号实现自动控制。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本实用新型的优选例，并不用来限制本实用新型，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种管桩快速对接及自动焊接设备，其特征在于，包括基架(1)、定位调整机构(2)、导轨(4)、焊接小车(3)以及控制系统，所述基架(1)固定于管桩，所述定位调整机构(2)安装于基架(1)，用以实现两管桩的快速对接，所述导轨(4)安装于定位调整机构(2)，所述焊接小车(3)设置于导轨(4)且可沿导轨(4)圆周方向移动，用以实现两管桩的自动焊接。

2.根据权利要求1所述的一种管桩快速对接及自动焊接设备，其特征在于，所述定位调整机构(2)包括基座(201)、插座(202)、第一轴(203)、第一滑块(204)、重型弹簧(205)、圆柱栓(206)，所述基座(201)上设有连接所述基架(1)的卡口结构以及连接所述导轨(4)的孔结构，所述插座(202)可拆卸式固定于基座(201)，所述第一轴(203)贯穿插座(202)和第一滑块(204)，所述重型弹簧(205)套设在位于第一滑块(204)与插座(202)侧壁之间的第一轴(203)上，所述圆柱栓(206)设于插座(202)一侧且可在插座(202)上进行推进或推出。

3.根据权利要求2所述的一种管桩快速对接及自动焊接设备，其特征在于，所述插座(202)为Y型，包括凹口部和条形部，所述凹口部的两唇设有供第一轴(203)穿过的通孔A，所述基座(201)上设有供所述条形部插入的插槽(208)，所述条形部与基座(201)通过五星把手(207)拧紧固定。

4.根据权利要求1所述的一种管桩快速对接及自动焊接设备，其特征在于，所述定位调整机构(2)至少设置三个。

5.根据权利要求3所述的一种管桩快速对接及自动焊接设备，其特征在于，所述第一滑块(204)的顶部设置倒边，所述第一滑块(204)上还设有与插座(202)凹口部形成配合的止口以及供第一轴(203)穿过的通孔B。

6.根据权利要求1所述的一种管桩快速对接及自动焊接设备，其特征在于，所述基架(1)包括钢带(101)、支撑块(102)以及紧锁组件，所述支撑块(102)设有多个，且设置在钢带(101)内侧，所述钢带(101)上设有多个连接孔A，用于实现与支撑块(102)的连接，所述紧锁组件包括槽口型块(103)、L型块(105)和钩接螺栓(104)，所述槽口型块(103)连接于钢带(101)一端，L型块(105)连接于钢带(101)另一端，所述钩接螺栓(104)一端的钩接部与槽口型块(103)形成配合，另一端穿过所述L型块(105)并搭配有螺母。

7.根据权利要求1所述的一种管桩快速对接及自动焊接设备，其特征在于，所述导轨(4)为圆形，外侧边为齿形。

8.根据权利要求1所述的一种管桩快速对接及自动焊接设备，其特征在于，所述焊接小车(3)包括轮系结构、驱动装置、焊枪(301)、夹紧机构(302)、上下移动组件、前后移动组件；

所述轮系结构由滚轮(318)、第一齿轮(314)、第二齿轮(321)、第二轴(317)、第三轴(313)、第四轴(320)、三角板(319)、可调位紧定手柄(316)、涡轮(315)、T型连接板(322)组成，所述滚轮(318)通过第二轴(317)连接在三角板(319)的长槽口尖部，所述第二轴(317)的一端连接可调位紧定手柄(316)，用于将滚轮(318)固定于三角板(319)上，所述第一齿轮(314)与涡轮(315)套设于第三轴(313)，所述第三轴(313)的两端分别连接T型连接板(322)和三角板(319)，所述第二齿轮(321)通过第四轴(320)与三角板(319)、T型连接板(322)连接，所述滚轮(318)、第一齿轮(314)、第二齿轮(321)均设有供导轨(4)卡入的凹槽，所述驱动装置包括第一电机(311)、蜗杆(312)，所述蜗杆(312)的一端连接第一电机(311)输出轴，另一端与所述涡轮(315)相配合；

所述前后移动组件由第二滑块(310)、滑块扣件(309)、丝杆(308)、联轴器(307)、第二电机(306)组成，所述滑块扣件(309)安装于T型连接板(322)并形成可供第二滑块(310)移动的滑槽，所述丝杆(308)的一端通过联轴器(307)连接于第二电机(306)输出轴，另一端穿过所述第二滑块(310)上对应的螺纹孔；

所述上下移动组件由第三齿轮(304)、齿条板(303)、第三电机(305)组成，所述齿条板(303)设置于第二滑块(310)上开设的条形槽，且可沿着条形槽的长度方向移动，所述第三电机(305)安装于第二滑块(310)，所述第三齿轮(304)与第三电机(305)的输出轴连接且与齿条板(303)相齿合；

所述夹紧机构(302)的一端直接或间接可拆卸式固定于齿条板(303)，另一端夹持所述焊枪(301)。

9.根据权利要求8所述的一种管桩快速对接及自动焊接设备，其特征在于，所述焊接小车(3)还包括安装于焊枪(301)上的定位模块(323)，所述定位模块(323)包括但不限于激光焊缝跟踪器、位移传感器、触觉传感器、视觉传感器中的任一种或几种组合。

10.根据权利要求1所述的一种管桩快速对接及自动焊接设备，其特征在于，所述控制系统包括但不限于操作机、电源、中央控制计算机和安全设备。

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