CN104874956B - 波纹腹板h型钢组焊一体机 - Google Patents

波纹腹板h型钢组焊一体机 Download PDF

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Abstract

一种波纹腹板H型钢组焊一体机。主要解决现有焊接装置加工成本高，加工效率低，加工质量难以保证，操作繁琐的问题。其特征在于：门架(1)下的走齿轮置于底座的导轨(2)上，门架行走驱动装置、焊接执行装置、激光跟踪扫描装置、垂直腹板夹紧装置、上翼板液压扶正装置连接在门架(1)上，下翼板液压对中锁紧工作台置于底座的导轨(2)间，门架行走驱动装置、焊接执行装置、激光跟踪扫描装置、下翼板液压对中锁紧工作台、垂直腹板夹紧装置、上翼板液压扶正装置与控制器相连。该波纹腹板H型钢组焊一体机具有加工成本低，加工效率高，保证加工质量，操作简单的特点。

Description

波纹腹板H型钢组焊一体机
技术领域
本发明涉及一种H型钢焊接装置，尤其是波纹腹板H型钢组焊一体机。
背景技术
在工程建筑领域中，波浪形腹板H型钢是一种新型高效型材，与普通H型钢相比，重量轻且拥有更优秀的抗剪承载力和抗弯刚度，可节省钢材20％～30％。大跨度应用场合具有很高的性价比。波形腹板结构现已广泛应用于桥梁、柱、单跨、多跨框架结构建筑。波浪形腹板H型钢加工直接影响波浪形腹板H型钢质量。现普遍采用焊接装置对焊。而现有焊接装置由于结构原因存在加工成本高，加工效率低，加工质量难以保证，操作繁琐的问题，影响经济效益。
发明内容
为了解决现有焊接装置加工成本高，加工效率低，加工质量难以保证，操作繁琐的问题。本发明提供一种波纹腹板H型钢组焊一体机。该波纹腹板H型钢组焊一体机具有加工成本低，加工效率高，保证加工质量，操作简单，自动化程度高的特点。
本发明的技术方案是：该波纹腹板H型钢组焊一体机包括门架、门架行走驱动装置、焊接执行装置、激光跟踪扫描装置、下翼板液压对中锁紧工作台、垂直腹板夹紧装置、上翼板液压扶正装置。门架下的行走齿轮置于底座的导轨上，门架行走驱动装置、焊接执行装置、激光跟踪扫描装置、垂直腹板夹紧装置、上翼板液压扶正装置连接在门架上，下翼板液压对中锁紧工作台置于底座的导轨间，门架行走驱动装置、焊接执行装置、激光跟踪扫描装置、下翼板液压对中锁紧工作台、垂直腹板夹紧装置、上翼板液压扶正装置与控制器相连。
所述的门架行走驱动装置包括焊枪x向移动行走电机、行走齿轮以及焊枪x向移动齿条，门架一侧连接有侧架，焊枪x向移动行走电机连接在侧架上，行走齿轮连接在焊枪x向移动行走电机下，焊枪x向移动齿条与导轨平行固定连接在导轨的底座上，行走齿轮与焊枪x向移动齿条相啮合。
所述的焊接执行装置包括滑道、焊枪y向移动气缸、焊枪z向移动电机以及焊枪，门架两侧分别横向连接有滑道，滑道上滑动连接有齿轮箱，滑道上连接有焊枪y向移动气缸，焊枪y向移动气缸的柱塞与齿轮箱相连接，齿轮箱上连接有焊枪z向移动电机，齿轮箱内垂直连接有丝杆，丝杆上连接有丝母，丝母上连接有焊枪；
所述的下翼板液压对中锁紧工作台包括锁紧液压缸、锁紧齿轮、锁紧齿条以及锁紧钳口，工作台内横向间隔连接有2个以上滑道，滑道上滑动连接有两锁紧钳口，锁紧钳口上连接有锁紧齿条，一锁紧钳口与锁紧液压缸柱塞相连接，锁紧液压缸连接在滑道上，锁紧液压缸缸体上连接有锁紧齿轮，锁紧齿轮与锁紧齿条相啮合。
所述的垂直腹板夹紧装置包括腹板锁紧电机、减速机、丝杠，门架内左侧和右侧横向分别有横梁，横梁上滑动连接有滑梁，丝杠一端连接在横梁上，丝杠上丝母与减速机相连接，减速机通过联轴器和传动轴与腹板锁紧电机相连接，减速机连接在滑梁上，滑梁内端连接有锁紧触头，锁紧触头与腹板形成线线接触；
所述的上翼板液压扶正装置包括压扶液压缸、压扶辊轮、夹紧气缸、扶板，压扶液压缸垂直连接在门架上端居中，压扶辊轮连接在压扶液压缸下端，扶板铰链连接在压扶液压缸下端横轴两侧，扶板下端内侧固定连接有扶正爪，夹紧气缸连接在压扶滑梁上，夹紧气缸的柱塞与扶板相连。
上述方案中的导轨两端分别有门架；锁紧触头和扶正爪为尼龙材质。
本发明具有如下有益效果：该波纹腹板H型钢组焊一体机由于采用门架下的行走齿轮置于底座的导轨上，门架行走驱动装置、焊接执行装置、激光跟踪扫描装置、垂直腹板夹紧装置、上翼板液压扶正装置连接在门架上，下翼板液压对中锁紧工作台置于底座的导轨间，门架行走驱动装置、焊接执行装置、激光跟踪扫描装置、下翼板液压对中锁紧工作台、垂直腹板夹紧装置、上翼板液压扶正装置与控制器相连的优化结构。进而提高加工效率，降低成本，保证加工质量，操作简化，实现自动化加工。所以说该波纹腹板H型钢组焊一体机具有加工成本低，加工效率高，保证加工质量，操作简单，自动化程度高的特点。
附图说明：
附图1是本发明结构示意图；
附图2是图1左视图。
图中1-门架，2-导轨，3-焊枪x向移动行走电机，4-行走齿轮，5-焊枪x向移动齿条，6-滑道，7-焊枪y向移动气缸，8-焊枪z向移动电机，9-焊枪，10-锁紧液压缸，11-锁紧齿轮，12-锁紧齿条，13-锁紧钳口，14-腹板锁紧电机，15-减速机，16-丝杠，17-压扶液压缸，18-压扶辊轮，19-夹紧气缸，20-扶板。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步说明：
由附图所示，该波纹腹板H型钢组焊一体机包括门架1、门架行走驱动装置、焊接执行装置、激光跟踪扫描装置、下翼板液压对中锁紧工作台、垂直腹板夹紧装置、上翼板液压扶正装置。导轨2两端分别有门架1，门架1下的行走齿轮置于底座的导轨2上，门架行走驱动装置、焊接执行装置、激光跟踪扫描装置、垂直腹板夹紧装置、上翼板液压扶正装置连接在门架1上，下翼板液压对中锁紧工作台置于底座的导轨2间，门架行走驱动装置、焊接执行装置、激光跟踪扫描装置、下翼板液压对中锁紧工作台、垂直腹板夹紧装置、上翼板液压扶正装置与控制器相连。门架行走驱动装置完成焊枪x向的行走动作。焊接执行装置完成焊枪y向运动和焊枪z向运条动作。激光跟踪扫描装置的摆动电机带动激光发生装置旋转完成r向动作，激光跟踪扫描装置完成波纹板波形参数与翼板位置参数的数据收集，通过解码器计算后转换成可识别的数据，再通过门架行走驱动装置控制门架1行走和焊接执行装置开始工作，完成边扫描边焊接的工作。下翼板液压对中锁紧工作台完成下翼板双侧锁紧动作。垂直腹板夹紧装置通过两组尼龙棒与腹板形成线线接触，降低行走时产生的摩擦阻力。上翼板液压扶正装置完成上翼板的辅助夹紧。
所述的门架行走驱动装置包括焊枪x向移动行走电机3、行走齿轮4以及焊枪x向移动齿条5。门架1一侧连接有侧架，焊枪x向移动行走电机2连接在侧架上，行走齿轮4连接在焊枪x向移动行走电机3的轴下，焊枪x向移动齿条5与导轨2平行固定连接在导轨2的底座上，行走齿轮4与焊枪x向移动齿条5相啮合，由焊枪x向移动行走电机3通过行走齿轮4以及焊枪x向移动齿条5驱动门架1上的焊枪做x向移动，也就是纵向移动。
所述的焊接执行装置包括滑道6、焊枪y向移动气缸7、焊枪z向移动电机8以及焊枪9。门架1两侧分别横向连接有滑道6，滑道6上滑动连接有齿轮箱，滑道6上连接有焊枪y向移动气缸7，焊枪y向移动气缸7的柱塞与齿轮箱相连接，齿轮箱上连接有焊枪z向移动电机8，齿轮箱内垂直连接有丝杆，丝杆上连接有丝母，丝母上连接有焊枪9，由焊枪y向移动气缸7通过滑道6和齿轮箱驱动焊枪做y向移动，也就是上下移动。由焊枪z向移动电机8通过丝杆和丝母驱动焊枪做z向移动，也就是横向移动。焊接执行装置似焊接机器人，垂直腹板两侧分别有焊接机器人。
所述的下翼板液压对中锁紧工作台包括锁紧液压缸10、锁紧齿轮11、锁紧齿条12以及锁紧钳口13。工作台内横向间隔连接有2个以上滑道，滑道上滑动连接有两锁紧钳口13，锁紧钳口13上连接有锁紧齿条12，一锁紧钳口13与锁紧液压缸10柱塞相连接，锁紧液压缸10连接在滑道上，锁紧液压缸10缸体上连接有锁紧齿轮11，锁紧齿轮11与锁紧齿条12相啮合，由于锁紧液压缸10的缸体固定在滑道上，所以锁紧液压缸10的柱塞伸缩带动一锁紧钳口13左右移动，一锁紧钳口13上的锁紧齿条12带动锁紧齿轮11旋转，锁紧齿轮11旋转带动另一锁紧钳口13上的锁紧齿条12左右移动，因而实现下翼板夹紧。由锁紧液压缸10通过锁紧齿轮11和锁紧齿条12驱动两锁紧钳口13向内移动，因而夹紧下翼板。
所述的垂直腹板夹紧装置包括腹板锁紧电机14、减速机15、丝杠16。门架1内左侧和右侧横向分别有横梁，横梁上滑动连接有滑梁，滑梁能在横梁上滑动，丝杠16一端连接在横梁上，丝杠16上丝母与减速机15相连接，减速机15通过联轴器和传动轴与腹板锁紧电机14相连接，减速机15连接在滑梁上，滑梁内端连接有锁紧触头，锁紧触头为尼龙材质。锁紧触头与腹板形成线线接触。由腹板锁紧电机14通过减速机15和丝杠16驱动滑梁内端的两锁紧触头相对移动，因而达到垂直腹板扶正夹紧的目的。
所述的上翼板液压扶正装置包括压扶液压缸17、压扶辊轮18、夹紧气缸19、扶板20。通过门架1内两侧轨道横向滑动连接有压扶滑梁，压扶液压缸17垂直连接在门架1上端居中，压扶液压缸17下端与压扶滑梁相连接，压扶辊轮18连接在压扶滑梁上，扶板20铰链连接在压扶滑梁的横轴两侧，夹紧气缸19连接在压扶滑梁上，夹紧气缸19的柱塞与扶板20相连，扶板20下端内侧固定连接有扶正爪，扶正爪为尼龙材质。由压扶液压缸17通过压扶辊轮18压紧扶正上翼板，再由夹紧气缸19驱动扶板20和扶正爪辅助扶正夹紧垂直腹板。波纹腹板所有波形数据全部通过激光跟踪扫描装置自动获取并换算为控制器可识别数据。焊接的生产方式上是将波纹腹板H型钢按照工字型放置，两个独立的门架1可同时焊接两道角缝，大大增加了焊接效率。焊接工作全部由焊接机械手完成，激光追踪扫描准确，焊枪9行走轨迹完全和焊缝吻合，焊接质量稳定，自动化程度高，降低了对于操作人员焊接水平的要求。在腹板、翼缘板对中方式上，采用了两组同心装置的对中方式，提高了定位精度。腹板夹紧装置通过对角度的调整，可实现对焊后热态的波纹腹板H型钢翼板的角变形直接矫正，提高了矫正精度。降低了制造成本，以焊接机械手替代造价高昂的多轴焊接机器人，提高了波纹腹板钢H型钢自动焊接技术的推广和普及性。
该波纹腹板H型钢组焊一体机的激光扫描焊接装置由四轴控制器控制，可进行PLC编程控制，波纹腹板所有波形数据，全部通过激光跟踪扫描装置自动获取，并换算为控制器可识别数据。门架1焊枪x向移动行走电机3为脉冲伺服电机，由四轴控制***控制。激光跟踪扫描装置的电机和激光发生装置摆动电机均为步进电机，由步进控制器控制。导轨滑道上有位移传感器及接近开关。腹板锁紧装置由独立的伺服控制器控制，电机为脉冲伺服电机。
实际使用时：
首先，将下翼板平放在下翼板液压对中锁紧工作台内，启动下翼板液压对中锁紧工作台，下翼板液压对中锁紧工作台由锁紧液压缸10通过锁紧齿轮11和锁紧齿条12驱动两锁紧钳口13向内移动，因而夹紧下翼板。再将垂直腹板垂直放在下翼板上和垂直腹板夹紧装置两对应的锁紧触头之间，由腹板锁紧电机14通过减速机15和丝杠16驱动滑梁内端的两锁紧触头相对移动，因而达到垂直腹板扶正夹紧的目的。再将上翼板平放在垂直腹板上端和上翼板液压扶正装置内，由压扶液压缸17通过压扶辊轮18压紧扶正上翼板，再由夹紧气缸19驱动扶板20和扶正爪辅助扶正夹紧垂直腹板。该波纹腹板H型钢组焊一体机实现波纹腹板 H 型钢组立、波纹形焊道扫描、自动焊接等一体化的自动化生产设备。具有多轴多通道控制能力，性能稳定，人机界面良好，操作方便，安全简单。加工效率高的特点。
该波纹腹板H型钢组焊一体机采用了组立焊接一体化方式，减少了工序，大大缩短了产品的生产周期，降低了生产成本，由原来的每分钟400米提高到每分钟800米。该组焊一体机可生产腹板为波纹形腹板H型钢、楔形梁，可生产H型钢长4-20米，腹板宽330-1500毫米。波纹腹板所有波形数据全部通过激光跟踪扫描装置自动获取并换算为控制器可识别数据。在翼板、垂直腹板对中方式上，采用了两组同心装置的对中方式，提高了定位精度。腹板夹紧装置通过对角度的调整，可实现对焊后热态的波纹腹板H型钢翼板的角变形直接矫正，提高了矫正精度。焊接的生产方式上是将波纹腹板H型钢按照工字型放置，可同时焊接两道角缝，大大增加了焊接效率。焊接工作全部由焊接机械手完成，激光追踪扫描准确，焊枪行走轨迹完全和焊缝吻合，焊接质量稳定，自动化程度高，降低了对于操作人员焊接水平的要求；较高的自动化程度使得该条生产线只需少量技术工人便可胜任所有操作。降低了制造成本，以焊接机械手替代造价高昂的多轴焊接机器人，提高了波纹腹板钢H型钢自动焊接技术的推广和普及性。将光、机、电技术与焊接技术有机结合，实现焊接的精确化和柔性化。该组焊一体机控制***具有多轴多通道控制能力，可与多种伺服驱动单元配套使用。所以该波纹腹板H型钢组焊一体机具有结构紧凑、集成度高、性能稳定、人机界面良好、操作方便、安全简单、生产效率高的特点。

Claims (3)

1.一种波纹腹板H型钢组焊一体机，包括门架(1)、门架行走驱动装置、焊接执行装置、激光跟踪扫描装置、下翼板液压对中锁紧工作台、垂直腹板夹紧装置、上翼板液压扶正装置，其特征在于：门架(1)下的行走齿轮置于底座的导轨(2)上，门架行走驱动装置、焊接执行装置、激光跟踪扫描装置、垂直腹板夹紧装置、上翼板液压扶正装置连接在门架(1)上，下翼板液压对中锁紧工作台置于底座的导轨(2)间，门架行走驱动装置、焊接执行装置、激光跟踪扫描装置、下翼板液压对中锁紧工作台、垂直腹板夹紧装置、上翼板液压扶正装置与控制器相连；
所述的门架行走驱动装置包括焊枪x向移动行走电机(3)、行走齿轮(4)以及焊枪x向移动齿条(5)，门架(1)一侧连接有侧架，焊枪x向移动行走电机(3)连接在侧架上，行走齿轮(4)连接在焊枪x向移动行走电机(3)下，焊枪x向移动齿条(5)与导轨(2)平行固定连接在导轨(2)的底座上，行走齿轮(4)与焊枪x向移动齿条(5)相啮合；
所述的焊接执行装置包括滑道(6)、焊枪y向移动气缸(7)、焊枪z向移动电机(8)以及焊枪(9)，门架(1)两侧分别横向连接有滑道(6)，滑道(6)上滑动连接有齿轮箱，滑道(6)上连接有焊枪y向移动气缸(7)，焊枪y向移动气缸(7)的柱塞与齿轮箱相连接，齿轮箱上连接有焊枪z向移动电机(8)，齿轮箱内垂直连接有丝杆，丝杆上连接有丝母，丝母上连接有焊枪(9)；
所述的下翼板液压对中锁紧工作台包括锁紧液压缸(10)、锁紧齿轮(11)、锁紧齿条(12)以及锁紧钳口(13)，工作台内横向间隔连接有2个以上滑道，滑道上滑动连接有两锁紧钳口(13)，锁紧钳口(13)上连接有锁紧齿条(12)，一锁紧钳口(13)与锁紧液压缸(10)柱塞相连接，锁紧液压缸(10)连接在滑道上，锁紧液压缸(10)缸体上连接有锁紧齿轮(11)，锁紧齿轮(11)与锁紧齿条(12)相啮合；
所述的垂直腹板夹紧装置包括腹板锁紧电机(14)、减速机(15)、丝杠(16)，门架(1)内左侧和右侧横向分别有横梁，横梁上滑动连接有滑梁，丝杠(16)一端连接在横梁上，丝杠(16)上丝母与减速机(15)相连接，减速机(15)通过联轴器和传动轴与腹板锁紧电机(14)相连接，减速机(15)连接在滑梁上，滑梁内端连接有锁紧触头，锁紧触头与腹板形成线线接触；
所述的上翼板液压扶正装置包括压扶液压缸(17)、压扶辊轮(18)、夹紧气缸(19)、扶板(20)，压扶液压缸(17)垂直连接在门架(1)上端居中，压扶辊轮(18)连接在压扶液压缸(17)下端，扶板(20)铰链连接在压扶液压缸(17)下端横轴两侧，扶板(20)下端内侧固定连接有扶正爪，夹紧气缸(19)连接在压扶滑梁上，夹紧气缸(19)的柱塞与扶板(20)相连。
2.根据权利要求1所述的波纹腹板H型钢组焊一体机，其特征在于：导轨(2)两端分别有门架(1)。
3.根据权利要求2所述的波纹腹板H型钢组焊一体机，其特征在于：锁紧触头和扶正爪为尼龙材质。
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