一种异形钢结构的焊接定位装置

技术领域

本发明涉及异形钢结构焊接技术领域，具体涉及一种异形钢结构的焊接定位装置。

背景技术

钢结构是以钢材制作为主的结构，是主要的建筑结构类型之一，钢材的特点是强度高、自重轻、整体刚性好、变形能力强，故用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特别适宜，钢结构构件在焊接加工时由于其自身存在一定的异形角度，在加工时存在很多不便，因此需要用到定位固定装置辅助进行异形钢结构的焊接固定并定位。目前焊接定位基本采用的是夹紧的方式，通过在两气缸的伸缩端设置夹板，气缸伸缩推动异形钢结构移动实现定位，再通过夹板将异形钢结构夹紧。

针对现有技术存在以下问题：在对异形钢结构构件进行固定时，由于钢结构外形的限制，硬质的夹板与异形钢结构侧面的接触面积较小，固定时难以进行平稳的放置，焊接时异形钢结构易松动，影响焊接质量，且人工调整异形钢结构构件的放置位置，一定程度上会浪费工人过多的时间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种异形钢结构的焊接定位装置，能提高对异形钢结构的固定效果，避免焊接过程中发生移动，提高焊接质量，同时无需人工进行定位，节约定位时间。

为解决上述技术问题，本发明采用了以下方案：

一种异形钢结构的焊接定位装置，包括底座，所述底座顶面设有可沿底座长度方向滑动的支撑台，所述支撑台顶面设有用于放置异形钢结构的焊接平台，焊接平台放置异形钢结构的区域设有与焊接平台顶面齐平的电磁铁板，底座侧面设有支撑架，支撑架顶端设有可沿底座宽度方向滑动的安装座，安装座底面设有位于焊接平台上方的焊接组件，焊接平台宽度方向两侧对称设有伸缩定位机构，焊接平台长度方向两侧对称设有对异形钢结构侧面进行挤压式包裹固定的定位固定机构。

由于采用上述技术方案，在异形钢结构进行焊接时，将异形钢结构放置于焊接平台上的电磁铁板区域，此时电磁铁板是断电情况，异形钢结构可在电磁铁板上任意移动，通过焊接平台宽度方向的两伸缩定位机构的伸缩，在焊接平台宽度方向改变异形钢结构的位置，自动化对异形钢结构进行初步定位，然后伸缩定位机构恢复至原位，再通过焊接平台长度方向的两定位固定机构在焊接平台长度方向对异形钢结构的位置进行改变，对异形钢结构进行再次定位，当异形钢结构位置调整到适宜位置后，两定位固定机构对异形钢结构的侧面进行挤压式包裹固定，定位固定机构与异形钢结构侧面的接触面积大大增加，对异形钢结构的固定效果更佳，焊接时异形钢结构不易发生移动，焊接的质量更高，两次定位都无需人工进行定位，提高了定位效率，节约时间。定位固定完成后，电磁铁板通电产生磁力将异形钢结构吸附，进一步避免焊接过程中异形钢结构发生移动，再通过支撑台横向移动带动支撑架横向移动，并带动焊接组件移动对下方的异形钢结构进行焊接。

进一步的，所述挤压式包裹固定的定位机构包括第一固定板、第一伸缩气缸、U形架、弹性膜，第一固定板安装于焊接平台长度方向两侧，第一伸缩气缸固定于两第一固定板相对的侧面，U形架与第一伸缩气缸的伸缩端连接，U形架的开口朝向对立方向的第一固定板，弹性膜固定于U形架的开口处且封闭该开口，两第一固定板上的第一伸缩气缸分别驱动两U形架相对靠拢，两U形架相对靠拢时，异形钢结构侧面轮廓对两U形架相对端部上的弹性膜产生挤压，弹性膜在自身弹性的作用下将异形钢结构侧面适配包裹固定。

进一步的，所述弹性膜与U形架内壁之间形成填充腔，填充腔内填充用于包裹异形钢结构侧面的支撑体，两填充腔内的支撑体对异形钢结构形成挤压式包裹固定。

进一步的，所述支撑体为聚氨酯泡沫或速凝砂浆。

进一步的，所述填充腔顶面设有盖板，盖板与U形架通过螺钉固定。

进一步的，所述弹性膜为橡胶膜，弹性膜内壁上设有若干的防滑凸起，弹性膜的厚度为1-10mm，弹性膜包裹异形钢结构侧面后，在弹性膜下端处涂覆密封胶，弹性膜内壁及填充腔内壁涂覆有脱模剂。

进一步的，所述支撑台与焊接平台之间设有调高机构，调高机构包括调节块，第二伸缩气缸、第二固定板，第二固定板对称设于支撑台顶面，第二固定板位于焊接平台两侧，焊接平台两侧为倾斜面，两倾斜面构成V形，调节块顶面与焊接平台侧面斜直面滑动接触，第二伸缩气缸固定于第二固定板内侧面，第二伸缩气缸的伸缩端与调节块侧面固定连接。

进一步的，所述伸缩定位机构对称设于焊接平台宽度方向两侧，伸缩定位机构包括第三伸缩气缸、第三固定板、推板，第三固定板固定与焊接平台顶面，第三伸缩气缸安装于第三固定板内壁，推板固定于第三伸缩气缸的伸缩端。

进一步的，所述支撑台底面沿其长度方向设有滑条，底座顶面设有与滑条适配的滑槽，滑条嵌入于滑槽内，滑条与滑槽之间能相对滑动，滑槽未贯通底座顶面，底座顶面设有支撑台侧面的第四伸缩气缸，第四伸缩气缸的伸缩端与支撑台侧面固定连接。

进一步的，所述支撑架包括横板、竖板对称固定于底座宽度方向两侧，横板与竖板顶部连接，横板底面沿其长度方向设有条形的燕尾槽，燕尾槽沿横板长度方向未贯通，安装座顶面设有与燕尾槽适配的燕尾块，燕尾块为条形，燕尾块适配卡入燕尾槽内，且能相对滑动，燕尾块上设有内螺纹通孔，两竖板之间设有丝杠，丝杠外壁具有与内螺纹孔适配的外螺纹，丝杠两端分别与对应的竖板转动连接，丝杠一端穿过其中一竖板与驱动电机的输出端连接，驱动电机固定于竖板侧面，驱动电机驱动丝杠转动，丝杠转动带动安装座沿丝杠轴线移动；焊接组件包括焊接器主体和焊接头，焊接器主体顶端与安装座底面固定连接，焊接器主体下端与焊接头上端连接，且焊接器主体的输出端与焊接头的接线端电性连接。

本发明具有的有益效果：

1、在异形钢结构进行焊接时，将异形钢结构放置于焊接平台上的电磁铁板区域，此时电磁铁板是断电情况，异形钢结构可在电磁铁板上任意移动，通过焊接平台宽度方向的两伸缩定位机构的伸缩，在焊接平台宽度方向改变异形钢结构的位置，自动化对异形钢结构进行初步定位，然后伸缩定位机构恢复至原位，再通过焊接平台长度方向的两定位固定机构在焊接平台长度方向对异形钢结构的位置进行改变，对异形钢结构进行再次定位，当异形钢结构位置调整到适宜位置后，两定位固定机构对异形钢结构的侧面进行挤压式包裹固定，定位固定机构与异形钢结构侧面的接触面积大大增加，对异形钢结构的固定效果更佳，焊接时异形钢结构不易发生移动，焊接的质量更高，两次定位都无需人工进行定位，提高了定位效率，节约时间。定位固定完成后，电磁铁板通电产生磁力将异形钢结构吸附，进一步避免焊接过程中异形钢结构发生移动，再通过支撑台横向移动带动支撑架横向移动，并带动焊接组件移动对下方的异形钢结构进行焊接。

2、利用第二伸缩气缸驱动两调节块相对靠拢或者远离，可以改变焊接平台的高度，进而改变异形钢结构与焊接组件之间的竖向高差，这样可以在竖向改变异形钢结构的位置，对异形钢结构焊接处进行高效的焊接。

3、通过驱动电机带动丝杠转动，丝杠转动带动安装座沿丝杠轴线移动，并带动焊接组件沿丝杠轴线移动，进而在焊接平台宽度方向改变焊接组件的位置，使得焊接组件可以沿焊接平台宽度方向移动对异形钢结构焊接处进行焊接，焊接位置更为灵活，从而提高焊接效率。

4、通过第一伸缩气缸推动U形架相对靠拢并对异形钢结构侧面产生挤压，挤压时弹性膜发生形变，使得弹性膜能包裹异形钢结构的侧面，弹性膜形成与异形钢结构侧面轮廓适配的形状，并在填充腔内填充聚氨酯泡沫或者速凝砂浆材质的支撑体，支撑体固化后，其与异形钢结构边沿产生适配的轮廓，两侧的支撑体便能对异形钢结构形成挤压式包裹固定，与异形钢结构侧面接触面积大大增加，这样对异形钢结构的固定效果更佳，焊接时不易移动，保证焊接时异形钢结构的稳定性，提高焊接质量。

5、在填充支撑体时，在填充腔内壁及弹性膜内壁涂覆脱模剂，这样在焊接完成后，凝固的聚氨酯泡沫或者速凝砂浆更容易从填充腔内取出，以便快速的进行其他异形钢结构的定位固定焊接。

6、在弹性膜底面涂覆密封胶，用以封堵弹性膜底面与电磁铁板之间的缝隙，减少聚氨酯泡沫或者速凝砂浆外溢量，避免材料浪费，节约成本。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为焊接平台的俯视结构示意图；

图3为弹性膜将异形钢结构包裹时的结构示意图；

图4为支撑架的侧视结构图；

图5为底座与支撑台的装配侧视图；

图6为安装座与横板的装配图；

图7为U形架上装配盖板后的结构图。

附图标记：1-底座，2-支撑台，3-第二固定板，4-第二伸缩气缸，5-调节块，6-第一固定板，7-U形架，8-电磁铁板，9-安装座，10-驱动电机，11-支撑架，1101-横板，1102-竖板，12-弹性膜，13-第一伸缩气缸，14-第四伸缩气缸，15-焊接平台，16-滑条，17-滑槽，18-第三固定板，19-第三伸缩气缸，20-推板，21-异形钢结构，22-支撑体，23-盖板，24-焊接器主体，25-焊接头，26-丝杠，27-燕尾块，28-燕尾槽，29-填充腔，30-注入口。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖向”、“纵向”、“侧向”、“水平”、“内”、“外”、“前”、“后”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“开有”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接 ，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

一种异形钢结构的焊接定位装置，包括底座1，所述底座1顶面设有可沿底座1长度方向滑动的支撑台2，所述支撑台2顶面设有用于放置异形钢结构21的焊接平台15，焊接平台15放置异形钢结构21的区域设有与焊接平台15顶面齐平的电磁铁板8，底座1侧面设有支撑架11，支撑架11顶端设有可沿底座1宽度方向滑动的安装座9，安装座9底面设有位于焊接平台15上方的焊接组件，焊接平台15宽度方向两侧对称设有伸缩定位机构，焊接平台15长度方向两侧对称设有对异形钢结构21侧面进行挤压式包裹固定的定位固定机构。

本实施例中，如图1和图2所示，在异形钢结构21进行焊接时，将异形钢结构21放置于焊接平台15上的电磁铁板8区域，此时电磁铁板8是断电情况，异形钢结构21可在电磁铁板8上任意移动，通过焊接平台15宽度方向（Y轴向）的两伸缩定位机构的伸缩，在焊接平台15宽度方向改变异形钢结构21的位置，自动化对异形钢结构21进行初步定位，然后伸缩定位机构恢复至原位，再通过焊接平台15长度方向（X轴向）的两定位固定机构在焊接平台15长度方向对异形钢结构21的位置进行改变，对异形钢结构21进行再次定位，当异形钢结构21位置调整到适宜位置后，如图3所示，两定位固定机构对异形钢结构21的侧面进行挤压式包裹固定，定位固定机构与异形钢结构21侧面的接触面积大大增加，对异形钢结构21的固定效果更佳，焊接时异形钢结构21不易发生移动，焊接的质量更高，两次定位都无需人工进行定位，提高了定位效率，节约时间。定位固定完成后，电磁铁板8通电产生磁力将异形钢结构21吸附，进一步避免焊接过程中异形钢结构21发生移动，再通过支撑台2横向移动带动支撑架11横向移动，并带动焊接组件移动对下方的异形钢结构21进行焊接。

实施例

进一步的，所述挤压式包裹固定的定位机构包括第一固定板6、第一伸缩气缸13、U形架7、弹性膜12，第一固定板6安装于焊接平台15长度方向两侧，第一伸缩气缸13固定于两第一固定板6相对的侧面，U形架7与第一伸缩气缸13的伸缩端连接，U形架7的开口朝向对立方向的第一固定板6，弹性膜12固定于U形架7的开口处且封闭该开口，两第一固定板6上的第一伸缩气缸13分别驱动两U形架7相对靠拢，两U形架7相对靠拢时，异形钢结构21侧面轮廓对两U形架7相对端部上的弹性膜12产生挤压，弹性膜12在自身弹性的作用下将异形钢结构21侧面适配包裹固定。

在实施例1的基础上，

如图3所示，通过第一伸缩气缸13推动U形架7相对靠拢并对异形钢结构21侧面产生挤压，挤压时弹性膜12发生形变，使得弹性膜12能包裹异形钢结构21的侧面，弹性膜12形成与异形钢结构21侧面轮廓适配的形状，弹性膜12在自身弹性的作用下将异形钢结构21侧面适配包裹固定，弹性膜12与异形钢结构21的接触面积基本为异形钢结构21侧面的面积，相对于现有硬质夹板的多点接触而言，接触面积大大提高，对异形钢结构21的固定效果更佳，焊接时异形钢结构21不易发生移动，焊接的质量更高。

实施例

进一步的，所述弹性膜12与U形架7内壁之间形成填充腔29，填充腔29内填充用于包裹异形钢结构21侧面的支撑体22，两填充腔29内的支撑体22对异形钢结构21形成挤压式包裹固定。

进一步的，所述支撑体22为聚氨酯泡沫或速凝砂浆。

在实施例2的基础上，如图2和图3所示，所示，由于弹性膜12具有弹性，对异形钢结构21固定时的稳定性不足，因此在填充腔29内填充聚氨酯泡沫，聚氨酯泡沫固化后形成支撑体22，形成的支撑体22的一侧与异形钢结构21的侧面轮廓适配，异形钢结构21两侧填充腔29内的支撑体22便能对异形钢结构21形成挤压式包裹固定，与异形钢结构21侧面接触面积大大增加，这样对异形钢结构21的固定效果更佳，焊接时不易移动，保证焊接时异形钢结构21的稳定性，提高焊接质量。

实施例

进一步的，所述填充腔29顶面设有盖板23，盖板23与U形架7通过螺钉固定。具体的，当异形钢结构21定位固定完成后，将盖板23连接于U形架7顶部，用以封堵填充腔29顶部开口，盖板23上开设有注入口30，聚氨酯泡沫从注入口30填充到填充腔29内，同时还可以在盖板23上设置观察玻璃窗（图中未标出），便于观察内部聚氨酯泡沫的注入量。

进一步的，所述弹性膜12为橡胶膜，弹性膜12内壁上设有若干的防滑凸起，弹性膜12的厚度为1-10mm，弹性膜12包裹异形钢结构21侧面后，在弹性膜12下端处涂覆密封胶，弹性膜12内壁及填充腔29内壁涂覆有脱模剂。

具体的，如图7所示，填充腔29由电磁铁板8及U形架7、弹性膜12共同围成，在填充支撑体22时，在填充腔29内壁、电磁铁板8顶面构成填充腔29的区域及弹性膜12内壁涂覆脱模剂，这样在焊接完成后，凝固的聚氨酯泡沫或者速凝砂浆更容易从填充腔29内取出，以便快速的进行其他异形钢结构21的定位固定焊接。弹性膜12采用橡胶材质制成，橡胶材质的弹性膜12具有更高的弹性，这样可以对异形钢结构21侧面进行较好的包裹，防滑凸起可以增大与异形钢结构21侧面的摩擦力，使得对异形钢结构21的固定更为稳定，弹性膜12的厚度为4mm最佳，这样弹性膜12在保证足够弹性的前提下也不易破裂，

在弹性膜12底面及电磁铁板8与U形架7之间的缝隙处涂覆密封胶，用以封堵弹性膜12底面与电磁铁板8、电磁铁板8与U形架7之间的缝隙，减少聚氨酯泡沫或者速凝砂浆外溢量，避免材料浪费，节约成本，密封胶后期可拆除。

实施例

进一步的，所述支撑台2与焊接平台15之间设有调高机构，调高机构包括调节块5，第二伸缩气缸4、第二固定板3，第二固定板3对称设于支撑台2顶面，第二固定板3位于焊接平台15两侧，焊接平台15两侧为倾斜面，两倾斜面构成V形，调节块5顶面与焊接平台15侧面斜直面滑动接触，第二伸缩气缸4固定于第二固定板3内侧面，第二伸缩气缸4的伸缩端与调节块5侧面固定连接。

本实施例中，利用第二伸缩气缸4驱动两调节块5相对靠拢或者远离，可以改变焊接平台15的高度，进而改变异形钢结构21与焊接组件之间的竖向高差，这样可以在竖向改变异形钢结构21的位置，对异形钢结构21焊接处进行高效的焊接。

实施例

进一步的，所述伸缩定位机构对称设于焊接平台15宽度方向两侧，伸缩定位机构包括第三伸缩气缸19、第三固定板18、推板20，第三固定板18固定与焊接平台15顶面，第三伸缩气缸19安装于第三固定板18内壁，推板20固定于第三伸缩气缸19的伸缩端。

本实施例中，通过第三伸缩气缸19的伸缩端伸缩，再配合推板20在焊接平台15宽度方向（Y轴向）改变异形钢结构21的位置，实现自动化对异形钢结构21初步定位，定位效率较高。

实施例

进一步的，所述支撑台2底面沿其长度方向设有滑条16，底座1顶面设有与滑条16适配的滑槽17，滑条16嵌入于滑槽17内，滑条16与滑槽17之间能相对滑动，滑槽17未贯通底座1顶面，底座1顶面设有支撑台2侧面的第四伸缩气缸14，第四伸缩气缸14的伸缩端与支撑台2侧面固定连接。

本实施例中，如图5所示，通过第四伸缩气缸14驱动支撑台2横向（X轴向）移动带动支撑架11横向移动，支撑架11横向移动带动焊接组件移动对下方的异形钢结构21进行焊接。滑槽17与滑条16的配合可以起到导向的作用，使得支撑台2始终沿直线移动，滑槽17为贯通底座1顶面，这样可以对滑条16形成限位，避免支撑台2从底座1上滑落，提高安全性。

实施例

进一步的，所述支撑架11包括横板1101、竖板1102对称固定于底座1宽度方向两侧，如图6所示，横板1101与竖板1102顶部连接，横板1101底面沿其长度方向设有条形的燕尾槽28，燕尾槽28沿横板1101长度方向未贯通，安装座9顶面设有与燕尾槽28适配的燕尾块27，燕尾块27为条形，燕尾块27适配卡入燕尾槽28内，且能相对滑动，燕尾块27上设有内螺纹通孔，两竖板1102之间设有丝杠26，丝杠26外壁具有与内螺纹孔适配的外螺纹，丝杠26两端分别与对应的竖板1102转动连接，丝杠26一端穿过其中一竖板1102与驱动电机10的输出端连接，驱动电机10固定于竖板1102侧面，驱动电机10驱动丝杠26转动，丝杠26转动带动安装座9沿丝杠26轴线移动；焊接组件包括焊接器主体24和焊接头25，焊接器主体24顶端与安装座9底面固定连接，焊接器主体24下端与焊接头25上端连接，且焊接器主体24的输出端与焊接头25的接线端电性连接。

本实施例中，如图4所示，通过驱动电机10带动丝杠26转动，丝杠26转动带动安装座9沿丝杠26轴线（Y轴向）移动，并带动焊接组件沿丝杠26轴线移动，进而在焊接平台15宽度方向改变焊接组件的位置，使得焊接器主体24、焊接头25配合可以沿焊接平台15宽度方向（Y轴向）移动对异形钢结构21焊接处进行焊接，焊接位置更为灵活，从而提高焊接效率。

本发明的工作原理：在异形钢结构21进行焊接时，将异形钢结构21放置于焊接平台15上的电磁铁板8区域，此时电磁铁板8是断电情况，异形钢结构21可在电磁铁板8上任意移动，通过焊接平台15宽度方向（Y轴向）的第三伸缩气缸19的伸缩端伸缩，再配合推板20在焊接平台15宽度方向（Y轴向）改变异形钢结构21的位置，实现自动化对异形钢结构21初步定位，定位效率较高；然后第三伸缩气缸19恢复至原位，再通过焊接平台15长度方向（X轴向）的第一伸缩气缸13驱动U形架7在焊接平台15长度方向对异形钢结构21的位置进行改变，对异形钢结构21进行再次定位，当异形钢结构21位置调整到适宜位置后，通过第一伸缩气缸13推动U形架7相对靠拢并对异形钢结构21侧面产生挤压，挤压时弹性膜12发生形变，使得弹性膜12能包裹异形钢结构21的侧面，弹性膜12形成与异形钢结构21侧面轮廓适配的形状，弹性膜12在自身弹性的作用下将异形钢结构21侧面适配包裹固定，弹性膜12与异形钢结构21的接触面积基本为异形钢结构21侧面的面积，相对于现有硬质夹板的多点接触而言，接触面积大大提高，对异形钢结构21的固定效果更佳，焊接时异形钢结构21不易发生移动，焊接的质量更高；定位固定完成后，电磁铁板8通电产生磁力将异形钢结构21吸附，进一步避免焊接过程中异形钢结构21发生移动，接着在填充腔29内填充聚氨酯泡沫，聚氨酯泡沫固化后形成支撑体22，形成的支撑体22的一侧与异形钢结构21的侧面轮廓适配，异形钢结构21两侧填充腔29内的支撑体22便能对异形钢结构21形成挤压式包裹固定，与异形钢结构21侧面接触面积大大增加，这样对异形钢结构21的固定效果更佳，焊接时不易移动，保证焊接时异形钢结构21的稳定性，提高焊接质量。

焊接过程中，通过第四伸缩气缸14驱动支撑台2横向移动带动支撑架11横向移动，并带动焊接组件移动对下方的异形钢结构21进行焊接；利用第二伸缩气缸4驱动两调节块5相对靠拢或者远离，可以改变焊接平台15的高度，进而改变异形钢结构21与焊接组件之间的竖向高差，这样可以在竖向（Z轴向）改变异形钢结构21的位置；通过驱动电机10带动丝杠26转动，丝杠26转动带动安装座9沿丝杠26轴线（Y轴向）移动，并带动焊接组件沿丝杠26轴线移动，进而在焊接平台15宽度方向改变焊接组件的位置，使得焊接器主体24、焊接头25配合可以沿焊接平台15宽度方向（Y轴向）移动对异形钢结构21焊接处进行焊接，通过X/Y/Z三轴方向改变焊接头25的位置，可以更为灵活对异形钢结构21焊接处进行焊接，从而提高焊接效率。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。