CN116786946B - 一种网架杆件与端部配件的环焊装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钢管加工装置技术领域，具体涉及一种网架杆件与端部配件的环焊装置，包括包括机器人手臂、锥头螺栓配对机构和钢管环焊机构；锥头螺栓配对机构包括配对底座、滑动轨道、螺栓吸取器、锥头支撑固定器和锥头磁吸固定器，高强螺栓、锥头和套筒组成锥头组件；钢管环焊机构的两端均安装有焊枪、锥头缓冲固定器和钢管固定旋转器，右端的锥头缓冲固定器和钢管固定旋转器沿支撑底座长度方向移动，至钢管端部与锥头大头之间留有1~3mm缝隙，焊枪在缝隙的顶面、两个侧面进行三点电焊，钢管固定旋转器带动钢管和锥头组件滚动，完成钢管与锥头的环焊；本发明整个操作过程可控，避免施工阶段再次进行螺栓杆部穿出锥头的繁琐操作。

Description

一种网架杆件与端部配件的环焊装置

技术领域

本发明涉及钢管加工装置技术领域，具体涉及一种网架杆件与端部配件的环焊装置。

背景技术

钢管经过卷制成型、焊缝清理等工序后，再与螺栓、锥头（钢管直径较小时采用封板）焊接组成螺栓球网架结构的杆件。锥头的中心位置均设有可以允许螺栓的螺纹段伸出的通孔。安装时，在伸出锥头的螺栓螺纹段上套上长形六角套筒，并以销子或紧固螺钉将螺栓与长形六角套筒连在一起，直接拧动长形六角套筒，通过销钉或紧固螺钉带动螺栓转动，从而使螺栓旋入球体，直至螺栓的螺栓头与封板或锥头的内侧面贴紧即完成安装。

中国专利CN 110480295A公开了一种网架连杆自动焊接生产系统的螺栓自动置入单元，通过螺栓自动置入电控装置将螺栓置入钢管端部内，再通过封板或锥头推送装置和自动焊接单元完成钢管与锥头的焊接工作。但是在杆件施工时，通常需要工人支起杆体，以便螺栓的杆部穿过锥头的圆孔。螺栓自动置入电控装置只能保证螺栓在钢管内部的朝向，却无法控制螺栓杆部与钢管中心线的实时角度，所以，工人支起杆体后需要进行多次尝试，才能使螺栓的杆部穿过锥头的圆孔，然后再次操作钢管另一端的螺栓和锥头，尝试的次数不可控，操作繁琐。

发明内容

针对上述现有技术的不足之处，本发明提供一种网架杆件与端部配件的环焊装置，在锥头与钢管焊接工序前使螺栓与锥头稳定连接，保证了螺栓与锥头的相对状态，在锥头与钢管焊接后，螺栓的端部朝向钢管，螺栓的杆部穿出锥头，整个操作过程可控，避免施工阶段再次进行螺栓杆部穿出锥头的繁琐操作。

一种网架杆件与端部配件的环焊装置，包括机器人手臂、锥头螺栓配对机构和钢管环焊机构；

锥头螺栓配对机构包括配对底座、滑动轨道、螺栓吸取器、锥头支撑固定器和锥头磁吸固定器，锥头支撑固定器和锥头磁吸固定器用于放置锥头，螺栓吸取器用于吸取高强螺栓端部圆头，高强螺栓设有矩形凹槽；

螺栓吸取器沿滑动轨道移动，将高强螺栓的杆部推入穿过锥头小头的圆孔，一个机器人手臂抓取套筒，使套筒套住高强螺栓的杆部，套筒的贯穿螺孔对准高强螺栓的矩形凹槽，另一个机器人手臂抓取销钉，将销钉旋转拧入套筒的贯穿螺孔，用于连接套筒与高强螺栓，高强螺栓、锥头、套筒和销钉组成锥头组件；

钢管环焊机构的两端均安装有焊枪、锥头缓冲固定器和钢管固定旋转器，机器人手臂将锥头组件放置在锥头缓冲固定器之上，钢管通过辊道进入钢管固定旋转器上，右端的锥头缓冲固定器和钢管固定旋转器沿支撑底座长度方向移动，至钢管的端部与锥头的大头之间留有1~3mm缝隙，总控系统发出指令，启动焊枪，先在缝隙的顶面、两个侧面进行三点电焊，再由钢管固定旋转器带动钢管和锥头组件滚动，完成钢管与锥头的环焊。

进一步的，所述螺栓吸取器通过电磁铁吸取高强螺栓端部圆头。

进一步的，所述螺栓吸取器设有上下移动的轨道，用于调整高强螺栓的高度，使高强螺栓的杆部穿过不同规格锥头小头的圆孔。

进一步的，所述锥头通过机器人手臂将小头放置在锥头支撑固定器上，锥头磁吸固定器通过电磁铁吸附锥头的大头。

进一步的，所述钢管固定旋转器设有V型卡槽，V型卡槽沿V型边设有滚珠。

进一步的，锥头缓冲固定器通过电磁铁吸附锥头组件的套筒，焊枪完成三点电焊后，锥头缓冲固定器的电磁铁断电并向下移动，钢管固定旋转器带动钢管和锥头组件滚动。

由于采用上述技术方案，与现有技术相比本发明的有益效果包括：

本发明通过锥头螺栓配对机构使高强螺栓、锥头、套筒和销钉组成锥头组件，在锥头与钢管焊接工序前使螺栓与锥头稳定连接，保证了螺栓与锥头的相对状态，在锥头与钢管焊接后，螺栓的端部朝向钢管，螺栓的杆部穿出锥头，整个操作过程可控，避免施工阶段再次进行螺栓杆部穿出锥头的繁琐操作；

钢管、锥头和高强螺栓组成的杆件与螺栓球连接前，套筒、销钉可拆卸，拆卸下来的套筒、销钉可以重复循环使用，简化施工操作的同时不会造成物料的浪费；

先对钢管端部与锥头之间的缝隙顶面、两个侧面进行三点电焊，再转动钢管和锥头组件，完成环焊，焊接过程稳定可靠，避免焊枪大幅度移动；

螺栓吸取器设有上下移动的轨道，使得高强螺栓能够上下移动，能够适应不同规格的锥头和高强螺栓，在锥头组件的安装阶段，始终保持高强螺栓能够插入锥头小头的圆孔；

支撑底座左端的锥头缓冲固定器和钢管固定旋转器呈固定状态，右端的锥头缓冲固定器和钢管固定旋转器可以沿支撑底座长度方向移动，能够适应不同长度的钢管。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为锥头螺栓待组对的结构示意图；

图3为锥头螺栓正在组对的结构示意图；

图4为安装套筒的结构示意图；

图5为锥头螺栓组对完毕的结构示意图；

图6为套筒的侧面结构示意图

图7为套筒的正面结构示意图

图8为销钉的结构示意图；

图9为锥头组件向锥头缓冲固定器转移的结构示意图；

图10为辊道的结构示意图；

图11为钢管固定旋转器的结构示意图；

附图标记，1-机器人手臂，2-支撑底座，3-焊枪，4-辊道，5-配对底座，6-滑动轨道，7-螺栓吸取器，8-高强螺栓，9-锥头，10-锥头支撑固定器，11-锥头磁吸固定器，12-套筒，13-销钉，14-钢管，15-锥头缓冲固定器，16-钢管固定旋转器，17-滚珠。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例种的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例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，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下说获得的其他实施方式或等同替换，都在本发明的保护范围内。

请参阅图1-11，本发明提供一种网架杆件与端部配件的环焊装置，包括锥头螺栓配对机构和钢管环焊机构，锥头螺栓配对机构包括配对底座5、滑动轨道6、螺栓吸取器7、锥头支撑固定器10和锥头磁吸固定器11，滑动轨道6、锥头支撑固定器10和锥头磁吸固定器11均安装于配对底座5上，螺栓吸取器7通过锯齿形轨道沿滑动轨道6进行移动，在总控系统的指令下，螺栓吸取器7通过电磁铁吸附高强螺栓8端部圆头，高强螺栓8放置在料框中，螺栓吸取器7设有上下移动的轨道，使高强螺栓8能够上下移动，以适应不同规格的锥头9和高强螺栓8，始终保持高强螺栓8能够插入锥头9小头的圆孔；

锥头9通过机器人手臂1放置在锥头支撑固定器10和锥头磁吸固定器11之上，锥头9的小头放置在锥头支撑固定器10上，为防止锥头9翻落，锥头磁吸固定器11通过电磁铁实现对锥头9的固定，通电时，通过吸附作用稳定住锥头9；

螺栓吸取器7吸取机器人手臂1抓取的高强螺栓8，沿滑动轨道6移动，将高强螺栓8推入并穿过锥头9小头的圆孔，机器人手臂1抓取套筒12，并保证套筒12侧面的圆形螺孔对准高强螺栓8的矩形凹槽，另一个机器人手臂1抓取销钉13，并将销钉13旋转拧入套筒12的圆孔，实现高强螺栓8与锥头9的配对，高强螺栓8、锥头9、套筒12和销钉13组成锥头组件；

锥头磁吸固定器11断电时，解除对锥头9的吸附，锥头9可转移，锥头组件可以通过机器人手臂1转移至钢管环焊机构；

钢管环焊机构在支撑底座2的两端各设置有一个锥头缓冲固定器15和钢管固定旋转器16，左端的锥头缓冲固定器15和钢管固定旋转器16固定，右端的锥头缓冲固定器15和钢管固定旋转器16可沿支撑底座2长度方向移动，以适应不同长度的钢管14，钢管固定旋转器16设有V型卡槽，V型卡槽沿V型边设有滚珠17；

机器人手臂1将锥头组件放置在锥头缓冲固定器15之上，同时钢管14通过辊道4进入钢管固定旋转器16上，右端的锥头缓冲固定器15和钢管固定旋转器16在支撑底座2上移动，使两端的锥头组件与钢管14靠近，至锥头9的大头与钢管14端部留有1~3mm缝隙，机器人手臂1带动焊枪3对准锥头9与钢管14之间的缝隙，总控系统发出指令，启动焊枪3，在顶面、两个侧面进行三点电焊，然后钢管固定旋转器16通过滚珠17转动带动钢管14和锥头组件滚动，实现了钢管14与锥头9的环焊，环焊圈数根据钢管14的直径、壁厚、焊接工艺参数等确定。

锥头9的材质为45#钢，吸取锥头9的机器人手臂1安装有视觉识别系统，视觉识别特征为锥头9大头、小头的直径以及小头中间圆孔的直径。机器人手臂1抓取锥头9的大头，并放置到锥头支撑固定器10和锥头磁吸固定器11，锥头磁吸固定器11吸附锥头9，机器人手臂1解除对锥头9的吸附，锥头组件安装完成后，机器人手臂1再次抓取锥头9的大头，并转移至锥头缓冲固定器15，锥头缓冲固定器15吸附锥头组件的套筒12，机器人手臂1解除对锥头9的吸附。

高强螺栓8端部为圆头形状，并在靠近圆头附近刻有矩形凹槽，矩形凹槽设有圆角，矩形凹槽功能用于固定销钉13，套筒12的外部为六角形，内部为圆孔，用于套住高强螺栓8的杆部，套筒12在侧面开设有贯穿厚度的圆形螺孔，孔径及螺纹与销钉13上的螺纹相对应，形成正反丝，匹配牢固。

施工时，钢管14、锥头9和高强螺栓8组成的杆件与螺栓球连接前，拆卸下来的套筒12、销钉13可以重复循环使用。

本发明的操作流程为：a）锥头的放置：机器人手臂1抓取锥头9的大头，并放置到锥头支撑固定器10和锥头磁吸固定器11，锥头磁吸固定器11吸附锥头9，机器人手臂1解除对锥头9的吸附；b）锥头组件的安装：螺栓吸取器7将高强螺栓8推入并穿过锥头9小头的圆孔，机器人手臂1抓取套筒12并套住高强螺栓8的杆部，另一个机器人手臂1抓取销钉13，并旋转拧入套筒12的圆形螺孔；c）锥头组件的转移固定：机器人手臂1再次抓取锥头9的大头，并转移至锥头缓冲固定器15，锥头缓冲固定器15吸附锥头组件的套筒12，机器人手臂1解除对锥头9的吸附；d）钢管、锥头的距离调整：右端的锥头缓冲固定器15和钢管固定旋转器16在支撑底座2上移动，使两端的锥头组件与钢管14靠近，至锥头9的大头与钢管14端部留有1~3mm缝隙；e）焊接：先三点电焊，再转动钢管14和锥头组件，完成环焊。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (6)

1.一种网架杆件与端部配件的环焊装置，其特征在于，包括机器人手臂（1）、锥头螺栓配对机构和钢管环焊机构，

锥头螺栓配对机构包括配对底座（5）、滑动轨道（6）、螺栓吸取器（7）、锥头支撑固定器（10）和锥头磁吸固定器（11），锥头支撑固定器（10）和锥头磁吸固定器（11）用于放置锥头（9），螺栓吸取器（7）用于吸取高强螺栓（8）端部圆头，高强螺栓（8）设有矩形凹槽；

螺栓吸取器（7）沿滑动轨道（6）移动，将高强螺栓（8）的杆部推入穿过锥头（9）小头的圆孔，一个机器人手臂（1）抓取套筒（12），使套筒（12）套住高强螺栓（8）的杆部，套筒（12）的贯穿螺孔对准高强螺栓（8）的矩形凹槽，另一个机器人手臂（1）抓取销钉（13），将销钉（13）旋转拧入套筒（12）的贯穿螺孔，用于连接套筒（12）与高强螺栓（8），高强螺栓（8）、锥头（9）、套筒（12）和销钉（13）组成锥头组件；

钢管环焊机构的两端均安装有焊枪（3）、锥头缓冲固定器（15）和钢管固定旋转器（16），机器人手臂（1）将锥头组件放置在锥头缓冲固定器（15）之上，钢管（14）通过辊道（4）进入钢管固定旋转器（16）上，右端的锥头缓冲固定器（15）和钢管固定旋转器（16）沿支撑底座（2）长度方向移动，至钢管（14）的端部与锥头（9）的大头之间留有1~3mm缝隙，总控系统发出指令，启动焊枪（3），先在缝隙的顶面、两个侧面进行三点电焊，再由钢管固定旋转器（16）带动钢管（14）和锥头组件滚动，完成钢管（14）与锥头（9）的环焊。

2.如权利要求1所述的网架杆件与端部配件的环焊装置，其特征在于：所述螺栓吸取器（7）通过电磁铁吸取高强螺栓（8）端部圆头。

3.如权利要求1所述的网架杆件与端部配件的环焊装置，其特征在于：所述螺栓吸取器（7）设有上下移动的轨道，用于调整高强螺栓（8）的高度，使高强螺栓（8）的杆部穿过不同规格锥头（9）小头的圆孔。

4.如权利要求1所述的网架杆件与端部配件的环焊装置，其特征在于：所述锥头（9）通过机器人手臂（1）将小头放置在锥头支撑固定器（10）上，锥头磁吸固定器（11）通过电磁铁吸附锥头（9）的大头。

5.如权利要求1所述的网架杆件与端部配件的环焊装置，其特征在于：所述钢管固定旋转器（16）设有V型卡槽，V型卡槽沿V型边设有滚珠（17）。

6.如权利要求1所述的网架杆件与端部配件的环焊装置，其特征在于：锥头缓冲固定器（15）通过电磁铁吸附锥头组件的套筒（12），焊枪（3）完成三点电焊后，锥头缓冲固定器（15）的电磁铁断电并向下移动，钢管固定旋转器（16）带动钢管（14）和锥头组件滚动。