CN112872560B - 一种自适应螺柱高度的螺柱焊设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及螺柱焊接设备技术领域，尤其是涉及一种自适应螺柱高度的螺柱焊设备，包括，机架、焊机安装架、焊机、焊机电阻箱、自适应焊接机构、外螺纹焊钉振动盘、内螺纹焊钉振动盘、焊钉输送管吊杆、胶木板平台、支撑桁架、桁架安装滑轨，所述的胶木板平台安装在机架的上部部位并与机架固定相连，本发明具体在对螺柱进行焊接前，对焊钉长度自动测长，在焊接时可根据焊钉长度规格自由调整顶针长度，进而满足了同规格的不同长度螺柱的焊接作业，减少了焊枪的安装数量，节约了加工时间，在增加可加工范围的基础上，实现了送钉设备的可靠性以及稳定性。

Description

一种自适应螺柱高度的螺柱焊设备

技术领域

本发明涉及螺柱焊接设备技术领域，尤其是涉及一种自适应螺柱高度的螺柱焊设备。

背景技术

螺柱焊是将螺柱一端与板件（或管件）表面接触，通电引弧，待接触面熔化后，给螺柱一定压力完成焊接的方法。电弧螺柱焊用圆柱头焊钉适用高层钢骨结构建筑、工业厂房建筑、公路、铁路、桥梁、塔架、汽车、能源、交通设施建筑、机场、车站、电站、管道支架、起重机械及其它钢结构等。螺柱焊的基本原理是在待焊螺柱与工件间引燃电弧，当螺柱与工件被加热到合适温度时，在外力作用下，螺柱送入工件上的焊接熔池形成焊接接头。根据焊接过程中所用焊接电源的不同，传统电弧螺柱焊可以分为普通电弧螺柱焊和电容储能电弧螺柱焊两种基本方法。

通过数控技术的发展，螺柱焊接技术的自动化也在行业内逐渐普及，使用工控***的普通螺柱焊设备虽然增加了焊接的精确性，节约了人力的成本，但仍存在以下问题：首先，由于在种钉加工时，需要在焊钉尾部施加一个向下压送的力，以保证焊钉在焊机放电后顺利压入形成的熔池。受焊枪结构的影响，普通的螺柱焊设备只能通过固定长度的顶针，焊接单一长度的螺钉，其次，当前市面上常使用增加焊枪头的方式增加不同螺钉的加工需求，但在实际应用中，这种方法已经不适应当前工艺复杂多种类焊接的市场需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种自适应螺柱高度的螺柱焊设备，其在对螺柱进行焊接时，能够对顶针长度进行调整，进而满足了同规格不同长度螺柱的焊接作业，减少了焊枪的安装数量，节约了加工时间。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种自适应螺柱高度的螺柱焊设备，包括，机架、焊机安装架、焊机、焊机电阻箱、自适应焊接机构、外螺纹焊钉振动盘、内螺纹焊钉振动盘、焊钉输送管吊杆、胶木板平台、支撑桁架、桁架安装滑轨、机头、X轴拖链、控制柜及控制按钮，所述的胶木板平台安装在机架的上部部位并与机架固定相连，所述的桁架安装滑轨对称安装在机架上部两侧部位并与机架相连，支撑桁架安装在桁架安装滑轨上并与桁架安装滑轨相连，所述的外螺纹焊钉振动盘及内螺纹焊钉振动盘二者分别设置在机架的两侧并与机架相连，在机架内安装有用于对焊机及自适应焊接机构进行控制的控制柜，所述的控制按钮安装在机架侧面部位并与机架相连，所述的机架上安装有焊机安装架，所述的焊机及焊机电阻箱安装在焊机安装架上并与焊机安装架相连，所述的焊钉输送管吊杆安装在机架上并与机架固定相连，所述的机头安装在支撑桁架上并通过X轴拖链与支撑桁架相连，所述的自适应焊接机构安装在机头上并与机头相连接。

所述的自适应焊接机构主要包括，Z轴拖链、滑台气缸、Y型管道三通、Y型管道三通安装架、环形传感器、送钉管及自适应焊枪头组件，所述的滑台气缸安装在机头上并与机头相连，所述的Z轴拖链的一端设置在机头上与机头相连另一端设置在滑台气缸的上部与滑台气缸相连，所述的自适应焊枪头组件安装在滑台气缸上并与滑台气缸固定相连，所述的滑台气缸上安装有Y型管道三通安装架，所述的Y型管道三通安装在Y型管道三通安装架上并与Y型管道三通安装架固定相连，在Y型管道三通下部的滑台气缸上安装有环形传感器，所述的Y型管道三通通过送钉管与自适应焊枪头组件相连。

所述的自适应焊枪头组件主要用于对螺柱进行焊接时自适应高度调整，其主要包括，焊枪头、伺服电机、伺服电机安装座、焊枪头安装壳体、气缸、弹簧、转动销、转动螺杆、转动螺母、焊接电缆及顶针，所述的焊枪头安装在焊枪头安装壳体的下部部位并与焊枪头安装壳体固定相连，所述的伺服电机安装座安装在焊枪头安装壳体的顶部部位并与焊枪头安装壳体固定相连，伺服电机固定安装在伺服电机安装座上，所述的转动销固定安装在伺服电机上，所述的转动螺母安装在枪头安装壳体内并与枪头安装壳体固定相连，所述的转动螺杆安装在转动螺母内并与转动螺母通过螺纹配合相连，所述的转动销的下部安装在转动螺杆上并与转动螺杆相连，所述的焊枪头安装壳体内安装有气缸，所述的焊枪头内的上部开设有弹簧安装台阶，所述的弹簧安装在弹簧安装台阶的上部部位并与弹簧安装台阶相连，所述的气缸的下部安装在弹簧上并与弹簧相连，所述的顶针安装在焊枪头内气缸的下部并与气缸相连，所述的焊接电缆安装在焊枪头安装壳体上并与焊枪头安装壳体相连。

所述的转动螺杆的下部安装有推力轴承，所述的气缸上部通过推力轴承与转动螺杆的下部相连。

所述的气缸用于推动顶针下移，其具体包括，气缸本体、活塞、活塞推杆、气管接头I、气管接头II，所述的活塞安装在气缸本体内并与气缸本体相接触，所述的活塞推杆安装在活塞底部并与活塞底部固定相连，所述的气管接头I及气管接头II二者安装在气缸本体的侧面上下部位并与气缸本体相连。

所述的转动螺杆的外部开设有外螺纹，在转动螺杆的内部加工有方形通孔。

所述的转动销为方形销，所述的转动销的下部安装在转动螺杆内部加工的方形通孔内并与方形通孔相接触。

所述的转动螺母内加工有内螺纹通孔，所述的转动螺杆安装在转动螺母内加工的内螺纹通孔内并与内螺纹通孔通过螺纹配合相连。

所述的焊枪头安装壳体的外部设置有进钉管安装架，所述的进钉管安装架与焊枪头安装壳体固定相连。

本发明的有益效果为：本发明的一种自适应螺柱高度的螺柱焊设备整体结构设计科学，安装操作使用简单方便，本发明主要通过自适应焊接机构的内部机械动作，使本发明对螺柱进行焊接前，对焊钉长度自动测长，在焊接时可根据焊钉长度规格自由调整顶针长度，进而满足了同规格的不同长度螺柱的焊接作业，减少了焊枪的安装数量，节约了加工时间，在增加可加工范围的基础上，实现了送钉设备的可靠性以及稳定性。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明中自适应焊接机构的结构示意图；

图3是本发明中自适应焊枪头组件的结构示意图；

图4是本发明中气缸的结构示意图；

图5是本发明中转动销、转动螺杆、转动螺母的安装结构示意图；

图6是本发明中自适应焊枪头组件的外部结构示意图；

图7是本发明中的自适应焊枪头组件的工作流程图；

图中标号为：1-机架、2-焊机安装架、3-焊机、4-焊机电阻箱、5-自适应焊接机构、6-外螺纹焊钉振动盘、7-内螺纹焊钉振动盘、8-焊钉输送管吊杆、9-胶木板平台、10-支撑桁架、11-桁架安装滑轨、12-机头、13-X轴拖链、14-控制柜、15-控制按钮、16-Z轴拖链、17-滑台气缸、18-Y型管道三通、19-Y型管道三通安装架、20-环形传感器、21-送钉管、22-自适应焊枪头组件、23-油压缓冲器、24-焊枪头、25-伺服电机、26-伺服电机安装座、27-焊枪头安装壳体、28-气缸、29-弹簧、30-转动销、31-转动螺杆、32-转动螺母、33-焊接电缆、34-推力轴承、35-气缸本体、36-活塞、37-活塞推杆、38-气管接头I、39-气管接头II、40-方形通孔、41-进钉管安装架、42-顶针。

具体实施方式

具体实施例1：本发明的核心是提供一种自适应螺柱高度的螺柱焊设备，其主要通过自适应焊接机构的内部机械动作，使本发明具体在对螺柱进行焊接时，能够对顶针42的长度进行调整，进而满足了同规格的不同长度螺柱的焊接作业，为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接或间接在另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接或间接连接到另一个元件。本申请文件中用于表示方位的用语“左”和“右” 均以附图中所示的具体结构为基准，并不构成对结构的限制。如说明书附图1-7所示，一种自适应螺柱高度的螺柱焊设备主要包括，机架1、焊机安装架2、焊机3、焊机电阻箱4、自适应焊接机构5、外螺纹焊钉振动盘6、内螺纹焊钉振动盘7、焊钉输送管吊杆8、胶木板平台9、支撑桁架10、桁架安装滑轨11、机头12、X轴拖链13、控制柜14及控制按钮15，用于安放焊接板材的胶木板平台9固定安装在机架1的上部部位，用于安装支撑桁架10的桁架安装滑轨11对称安装在机架1上部两侧部位上，支撑桁架10安装在桁架安装滑轨11上并与桁架安装滑轨11相连，外螺纹焊钉振动盘6及内螺纹焊钉振动盘7二者分别设置在机架1的两侧，在机架1内安装有用于对焊机3及自适应焊接机构5进行控制的控制柜14，用于对焊机3及自适应焊接机构5进行控制的控制按钮15安装在机架1侧面部位，在机架1上安装有焊机安装架2，焊机3及焊机电阻箱4安装在焊机安装架2上，焊钉输送管吊杆8安装在机架1上，机头12安装在支撑桁架10上并通过X轴拖链13与支撑桁架10相连，直接对螺柱进行焊接高度调整的自适应焊接机构5安装在机头上并与机头相连接，自适应焊接机构5主要包括，Z轴拖链16、滑台气缸17、Y型管道三通18、Y型管道三通安装架19、环形传感器20、送钉管21及自适应焊枪头组件22，用于安装自适应焊枪头组件22的滑台气缸17安装在机头上，Z轴拖链16的一端设置在机头上与机头相连另一端设置在滑台气缸17的上部与滑台气缸17相连，自适应焊枪头组件22安装在滑台气缸17上，在滑台气缸17上安装有Y型管道三通安装架19，Y型管道三通18安装在Y型管道三通安装架19上并与Y型管道三通安装架19固定相连（Y型管道三通18通过送钉管21与外螺纹焊钉振动盘6、内螺纹焊钉振动盘7相连，用于对不同类型焊钉进行输送至焊枪头24），在Y型管道三通18下部的滑台气缸17上安装有环形传感器20，上述自适应焊枪头组件22主要用于对螺柱进行焊接时自适应高度调整，其主要包括，焊枪头24、伺服电机25、伺服电机安装座26、焊枪头安装壳体27、气缸28、弹簧29、转动销30、转动螺杆31、转动螺母32及焊接电缆33，用于对螺柱（焊钉）进行焊接的焊枪头24安装在焊枪头安装壳体27的下部部位，在焊枪头24内的上部开设有用于弹簧29安装的弹簧安装台阶，用于推动气缸28上移的弹簧29安装在弹簧安装台阶的上部部位，用于安装伺服电机25的伺服电机安装座26固定安装在焊枪头安装壳体27的顶部部位，用于带动转动销30转动的伺服电机25固定安装在伺服电机安装座26上，用于带动转动螺杆31转动的转动销30固定安装在伺服电机25上，转动螺母32固定安装在焊枪头安装壳体27内，转动螺杆31安装在转动螺母32内并与转动螺母32通过螺纹配合相连，转动销30的下部安装在转动螺杆31上并与转动螺杆31相连（在转动螺杆31的外部开设有外螺纹，在转动螺杆31的内部加工有方形通孔40，转动销30为方形销，方形通孔40的孔轮廓与转动销30的外轮廓一致并大于转动销30的外轮廓，转动销30的下部安装在转动螺杆31内部加工的方形通孔40内并与方形通孔40相接触。），在焊枪头安装壳体27内安装有推动顶针42的气缸28，气缸28安装在弹簧29的上部，气缸28用于推动顶针42下移，其具体包括，气缸本体35、活塞36、活塞推杆37、气管接头I38、气管接头II39，活塞36安装在气缸本体35内并与气缸本体35相接触，用于安装顶针42的活塞推杆37固定安装在活塞36底部部位上，气管接头I38及气管接头II39二者安装在气缸本体35的侧面上下部位并与气缸本体35相连，焊接电缆33安装在焊枪头安装壳体27并与焊枪头安装壳体27相连，在转动螺杆31的下部安装有防止气缸28与转动螺杆31硬性摩擦的推力轴承34，气缸28上部通过推力轴承34与转动螺杆31的下部相连，本发明在具体使用时的使用过程为：如说明书附图1所示，本发明的螺柱焊接设备主要包括桁架运动机构（指支撑桁架10、桁架安装滑轨11），振动送钉机构(指外螺纹焊钉振动盘6、内螺纹焊钉振动盘7、焊钉输送管吊杆8)，自适应焊接机构5、焊机放电机构(焊机3、焊机电阻箱4)、操作平台(胶木板平台9)以及电气控制部分(指控制柜14、控制按钮15)，其中桁架运动机构（指支撑桁架10、桁架安装滑轨11）部分通过伺服电机25经由皮带驱动，运动轨迹上安装导轨滑块定位，桁架运行由两侧双导轨滑块定位（桁架安装滑轨11）、振动送钉机构(指外螺纹焊钉振动盘6、内螺纹焊钉振动盘7、焊钉输送管吊杆8)通过气缸28将焊钉经由送钉管21送至焊枪头24，其中焊钉输送管吊杆8可以立柱为圆心顺逆转动，在自适应焊接机构5运动时，避免送钉管21弯折，不同振动盘（外螺纹焊钉振动盘6、内螺纹焊钉振动盘7）经过Y型管道三通18可送至同一焊枪头24，如果有需要，该部分还可以扩展更多，自适应焊接机构5安装在机头上，当焊钉由送钉管21送至焊枪头24后，顶针42向下顶住焊钉，在Z轴方向运行预降至焊接高度，滑台气缸17向下运动，同时焊机3经由焊接电缆放电，即可完成一个焊接动作（具体过程为：1、夹钳启动夹牢工件。2、设备在吐钉位置将焊枪头24内存钉吐出，然后伺服电机25移动至上极限。3、振动送钉机构送钉，顶针42顶出。4、机头12移动至工件加工点上方，Z轴调整加工高度。5、伺服电机25调整到加工钉指定高度。6、滑台气缸17下落，同时焊机3放电。7、焊钉接触工件表面形成熔池，钉头压入熔池。8、滑台气缸17上升，机头12提升至安全高度。9、重复步骤3-8直到完成程序。10、回到原点，放松夹钳。），自适应焊接机构5在检测焊钉长度时，首先需要使用外部手持盒控制桁架运动机构（指支撑桁架10、桁架安装滑轨11）运动，设定测钉位置与吐钉位置，测钉位置为检测钉长的位置，可以选择工件上周边100cm²内没有障碍焊钉位置，吐钉位置为检测焊钉长度时测试用钉回收的位置，一般定在设备侧面。自适应焊接机构5在设定好测钉位置与吐钉位置后，在外部手持盒上点击“自动测钉”按钮。夹钳动作夹紧工件，焊枪头将移动至测钉点，下降直到触碰工件，然后提升2-3mm离开工件。设备记录当前在Z轴方向下降高度，该位置即为工件所需的加工高度，其中，根据焊钉的头部可适当调整焊枪头24提升离开工件的高度。自适应焊接机构5在记录好Z轴下降高度后，将由振动送钉机构送钉，焊钉送至焊枪头24后，伺服电机25转动将焊钉顶出，直到触碰到工件，此时伺服电机25所处的绝对位置即代表焊钉的长度（具体过程为：1、夹钳启动夹牢工件。2、设备在吐钉位置将焊枪头24内存钉吐出，然后伺服电机25移动至上极限。3、机头12移动至工件测试点上方，滑台气缸17下落，Z轴方向逐渐下落。4、当焊枪头24接触到工件表面时，向上提升2~3mm，记录Z轴下降高度。5、振动送钉机构送钉，顶针42顶出。6、伺服电机带动顶针下落，直到钉头接触工件，记录钉长。7、滑台气缸17上升，机头12提升至安全高度。8、重复2-7直到该自适应焊接机构5的所有钉全部记录完毕。9、重复2-8直到每个自适应焊接机构5的所有钉记录完毕。10、回到原点，放松夹钳）。本发明设备中的自适应焊接机构在焊接时，伺服电机25可预先根据送钉的序号自动调整为当前钉的长度（具体过程为，伺服电机25带动转动销30转动，转动销30带动转动螺杆31转动，转动螺杆31在转动螺母32内通过螺纹配合转动，此时在螺纹推动力的作用下，转动螺杆31即可相对于转动螺母32上下移动，当转动螺杆31上移时，弹簧29推动气缸28向上移动，此时，气缸28带动顶针42上移，即可满足对较长焊钉的焊接，当转动螺杆31下移时，转动螺杆31推动气缸28向下移动，弹簧29压缩，此时，气缸28带动顶针42下移，即可满足对较短焊钉的焊接，）焊机3放电机构在设备焊接时放电，通过释放储能电容储存的电能对焊钉与加工件之间的间隙加热形成熔池，由自适应焊接机构完成种钉动作，放电完成后对储能电容进行充电，直至下一次放电。需要说明书的是，本发明的中的机头移动过程采用伺服电机25带动丝杠螺母移动方式，在此不再累述，本发明说明书附图7中的1#振动送钉机构指外螺纹焊钉振动盘6及焊钉输送管吊杆8，2#振动送钉机构指内螺纹焊钉振动盘7及焊钉输送管吊杆8，以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明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发明范围内。

Claims (5)

1.一种自适应螺柱高度的螺柱焊设备，其特征在于，包括机架、焊机安装架、焊机、焊机电阻箱、自适应焊接机构、外螺纹焊钉振动盘、内螺纹焊钉振动盘、焊钉输送管吊杆、胶木板平台、支撑桁架、桁架安装滑轨、机头、X轴拖链、控制柜及控制按钮，所述的胶木板平台安装在机架的上部部位并与机架固定相连，所述的桁架安装滑轨对称安装在机架上部两侧部位并与机架相连，支撑桁架安装在桁架安装滑轨上并与桁架安装滑轨相连，所述的外螺纹焊钉振动盘及内螺纹焊钉振动盘二者分别设置在机架的两侧并与机架相连，在机架内安装有用于对焊机及自适应焊接机构进行控制的控制柜，所述的控制按钮安装在机架侧面部位并与机架相连，所述的机架上安装有焊机安装架，所述的焊机及焊机电阻箱安装在焊机安装架上并与焊机安装架相连，所述的焊钉输送管吊杆安装在机架上并与机架固定相连，所述的机头安装在支撑桁架上并通过X轴拖链与支撑桁架相连，所述的自适应焊接机构安装在机头上并与机头相连接；自适应焊接机构主要包括，Z轴拖链、滑台气缸、Y型管道三通、Y型管道三通安装架、环形传感器、送钉管及自适应焊枪头组件，所述的滑台气缸安装在机头上并与机头相连，所述的Z轴拖链的一端设置在机头上与机头相连另一端设置在滑台气缸的上部与滑台气缸相连，所述的自适应焊枪头组件安装在滑台气缸上并与滑台气缸固定相连，所述的滑台气缸上安装有Y型管道三通安装架，所述的Y型管道三通安装在Y型管道三通安装架上并与Y型管道三通安装架固定相连，在Y型管道三通下部的滑台气缸上安装有环形传感器，所述的Y型管道三通通过送钉管与自适应焊枪头组件相连；自适应焊枪头组件主要用于对螺柱进行焊接时自适应高度调整，其包括，焊枪头、伺服电机、伺服电机安装座、焊枪头安装壳体、气缸、弹簧、转动销、转动螺杆、转动螺母及焊接电缆，所述的焊枪头安装在焊枪头安装壳体的下部部位并与焊枪头安装壳体固定相连，所述的伺服电机安装座安装在焊枪头安装壳体的顶部部位并与焊枪头安装壳体固定相连，伺服电机固定安装在伺服电机安装座上，所述的转动销固定安装在伺服电机上，所述的转动螺母安装在枪头安装壳体内并与枪头安装壳体固定相连，所述的转动螺杆安装在转动螺母内并与转动螺母通过螺纹配合相连，所述的转动销的下部安装在转动螺杆上并与转动螺杆相连，所述的焊枪头安装壳体内安装有气缸，所述的焊枪头内的上部开设有弹簧安装台阶，所述的弹簧安装在弹簧安装台阶的上部部位并与弹簧安装台阶相连，所述的气缸的下部安装在弹簧上并与弹簧相连，顶针安装在焊枪头内气缸的下部并与气缸相连，所述的焊接电缆安装在焊枪头安装壳体上并与焊枪头安装壳体相连；转动螺母内加工有内螺纹通孔，所述的转动螺杆安装在转动螺母内加工的内螺纹通孔内并与内螺纹通孔通过螺纹配合相连；焊枪头安装壳体的外部设置有进钉管安装架，所述的进钉管安装架与焊枪头安装壳体固定相连。

2.根据权利要求1所述的一种自适应螺柱高度的螺柱焊设备，其特征在于，转动螺杆的下部安装有推力轴承，所述的气缸上部通过推力轴承与转动螺杆的下部相连。

3.根据权利要求1所述的一种自适应螺柱高度的螺柱焊设备，其特征在于，气缸用于推动顶针下移，其具体包括，气缸本体、活塞、活塞推杆、气管接头I、气管接头II，所述的活塞安装在气缸本体内并与气缸本体相接触，所述的活塞推杆安装在活塞底部并与活塞底部固定相连，所述的气管接头I及气管接头II二者安装在气缸本体的侧面上下部位并与气缸本体相连。

4.根据权利要求1所述的一种自适应螺柱高度的螺柱焊设备，其特征在于，转动螺杆的外部开设有外螺纹，在转动螺杆的内部加工有方形通孔。

5.根据权利要求1所述的一种自适应螺柱高度的螺柱焊设备，其特征在于，转动销为方形销，所述的转动销的下部安装在转动螺杆内部加工的方形通孔内并与方形通孔相接触。

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