一种钢结构焊接加工设备及焊接加工工艺

技术领域

本发明涉及焊接设备领域，尤其涉及一种钢结构焊接加工设备及焊接加工工艺。

背景技术

钢结构是由钢制材料组成的结构，是主要的建筑结构类型之一；结构主要由型钢和钢板等制成的钢梁、钢柱、钢桁架等构件组成，并采用硅烷化、纯锰磷化、水洗烘干、镀锌等除锈防锈工艺。各构件或部件之间通常采用焊缝、螺栓或铆钉连接；因其自重较轻，且施工简单，广泛应用于大型厂房、场馆、超高层等领域；钢结构容易锈蚀，一般钢结构要除锈、镀锌或涂料，且要定期维护。

在V字型钢结构房梁的生产加工过程中，一般会使用焊接加工设备进行焊接作业，其在焊接作业时，需要先将两个钢板固定并对齐，然后对两者的连接处进行焊接，最终得到所需V字形状的钢结构，然而，现有的焊接加工设备在焊接V字型钢结构房梁时，存在以下问题：第一，在通过转动方式调整V字型钢结构的焊接位置时，由于其V字型结构形式，使得V字型钢结构由上端焊接位置调整至下端焊接位置后，下端焊接位置与焊头的间距变化较大，此时需要人工手动调节焊头的位置，若焊接的数量较多，则需要人工频繁的调节焊头的位置，操作起来比较麻烦；第二，在V字型结构调整至下端面后，在焊头进行焊接时，由于V字型钢结构尖角朝上，会使得部分下落的焊料通过V字型的侧边反弹至焊头外部，测试焊料会吸附在焊头外部，后期清理起来比较困难，若吸附的焊料较多，还会影响焊头的正常使用。

因此，有必要提供一种钢结构焊接加工设备及焊接加工工艺解决上述技术问题。

发明内容

本发明提供一种钢结构焊接加工设备，解决了人工手动调节焊头与V字型钢结构间距不够方便的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供的钢结构焊接加工设备，包括：基座，所述基座上设有活动腔。

驱动机构，所述驱动机构设置在所述基座上，所述驱动机构包括转动部和活动部，所述转动部包括支撑座、驱动电机、连接转筒；所述活动部包括齿轮、齿板以及连接杆，所述支撑座固定安装在所述基座上；所述驱动电机安装在所述支撑座上，所述驱动电机的输出端与所述连接转筒的一端固定安装；所述齿轮套设在所述连接转筒上，其中，所述齿轮上齿牙设置在90-180度范围内；所述齿板滑动安装在所述支撑座上，且所述齿板的底端贯穿所述支撑座，并延伸至所示活动腔内；所述连接杆设置在所述活动腔内，且所述连接杆的一端与所述齿板的底端固定安装。

焊接机构，所述焊接机构设置在所述基座上，所述焊接机构包括固定架、活动板、滑杆、支撑弹簧以及焊接组件，所述固定架固定安装在所述基座上，所述活动板滑动安装在所述固定架上；所述滑杆的一端与所述活动板底部固定安装，所述滑杆的另一端贯穿所述固定架，并与所述连接杆的另一端固定安装；所述支撑弹簧套设在所述滑杆上，所述焊接组件设置在所述活动板的底部。

优选的，所述转动部的数量设置有两个，且两个所述转动部分别位于所述基座顶部的左侧与右侧；所述活动部设置在任意一侧的所述转动部上。

优选的，所述连接杆设置为L型结构；当所述连接转筒的转动角度大于90度时，使得所述齿板与所述齿轮正好啮合。

优选的，所述固定架位于所述基座顶部的中间，所述活动板与所述固定架的设置方向为垂直状态。

优选的，所述基座上设置有夹紧机构，所述夹紧机构包括两个夹紧部和驱动部，所述夹紧部包括转动板、夹紧座、夹紧转件、电动伸缩杆；所述驱动部包括两个移动板、两个伸缩件、转动电机以及螺纹杆；所述夹紧座转动安装在所述转动板的一侧，所述夹紧转件安装在所述夹紧座的上端，所述电动伸缩杆的伸缩端与所述夹紧座下端转动安装；两个所述伸缩件分别安装在两个所述移动板上，其中，所述伸缩件的一端与所述转动板的一侧固定安装，且另一端与所述连接转筒的另一端滑动连接；两个所述移动板分别滑动安装在所述基座的两侧，所述螺纹杆与分别与两个所述移动板的底部螺纹连接，所述转动电机安装在所述基座的一侧，所述螺纹杆的一端与所述转动电机的输出端固定安装。

优选的，所述转动板与所述夹紧座贴合的一侧设有角度刻度线，该所述角度刻度线是以所述夹紧座的转动中心为原点，所述夹紧转件与所述夹紧座螺纹连接。

优选的，所述夹紧座的下端设置有多个滚动组件，所述滚动组件包括滑轮和压力弹簧，所述滑轮滑动安装在所述夹紧座上，所述压力弹簧设置在所述滑轮的底部。

优选的，所述钢结构焊接加工设备，还包括防护机构，所述防护机构包括连接架、滑座、防护罩以及转动杆，所述连接架固定安装在所述固定架的一侧，所述滑座滑动安装在所述连接架的底部，所述防护罩的上端与所述滑座转动安装，所述转动杆的两端分别与所述防护罩以及所述焊接组件转动安装。

优选的，所述连接架设置为U字形结构，所述滑座、所述防护罩、所述转动杆的数量均设置有两个。

此外，本发明还提供了一种钢结构焊接加工设备的焊接加工工艺,具体工艺步骤如下：

S1、先分别将两个相同的钢结构安装在两个夹紧座上，通过将钢结构从夹紧座的前侧卡接在夹紧座上，并使得其一端与夹紧座的内侧紧密贴合，之后，通过手动转动夹紧转件，使其对钢结构的上端夹紧固定。

S2、之后开始将两个钢结构对齐贴合，通过控制转动电机转动，使得螺纹杆可以转动，并同时带动两个移动板相向移动，通过移动板移动，可使得伸缩件伸长，并带动转动板活动，最终使得夹紧座带动钢结构移动，直至两个钢结构正好对齐贴合，组成形成倒放的V字型结构。

S3、然后开始对该V字型结构进行焊接，通过控制焊接组件启动，先对V字型结构的上端面进行焊接作业，焊接完成后，通过控制驱动电机转动，可使得连接转筒带动伸缩件转动，最终使得两个夹紧座同步带动V字型结构转动，转动至九十度后驱动电机停止转动，再次控制焊接组件对该焊接位置进行焊接。

S4、焊接完成之后，控制驱动电机继续转动，此时使得齿轮上的齿牙正好与齿板啮合，而通过齿轮的转动，可同步带动齿板下移，通过齿板下移，可使得连接杆向下拉动滑杆，最终使得活动板带动焊接组件下移，直至夹紧座带动V字型结构继续转动九十度后，驱动电机停止转动，此时焊头也正好下移至对V字型结构焊接位置的有效焊接范围内，然后控制焊接组件，对该焊接位置进行焊接作业；而在焊头下移的过程中，使得两个转动杆受到焊头向下的拉力，使其开始转动，并带动两个防护罩转动，直至焊头停止下移，正好使得两个防护罩正好转动至焊头外部的左右两侧，将焊头包裹在其内部，对焊头起到防护作用。

S5、待上一焊接位置焊接完成后，继续控制驱动电机转动，此时由于连接转筒的转动角度超过了一百八十度，使得齿轮不再与齿板啮合，而在支撑弹簧的弹力作用下，使得滑杆带动焊接组件上移复位，使得焊头恢复至开始的高度，然后继续该调整后的焊接位置焊接，焊接完成后，将V字型结构取下即可。

与相关技术相比较，本发明提供的钢结构焊接加工设备具有如下有益效果：

通过设置该驱动机构，与焊接机构配合使用，可实现焊接组件可跟随钢结构的位置变化同步调整功能，从而使得该焊接加工设备具备自适应调节功能，在对钢结构房梁焊接时，利用驱动机构的驱动作用，在齿轮、齿板、连接杆以及滑杆配合滑动作用下，最终带动焊接组件同步下移，可使得焊接组件与钢结构房梁焊接位置始终处于有效焊接范围内，实现自动对钢结构房梁焊接位置翻转调整的同时，同步对焊接组件的位置适应调整，无需人工手动调节，减少了工作人员的工作量，在使用时更加方便、更加轻松。

附图说明

图1为本发明实施例提供的钢结构焊接加工设备的结构示意图。

图2为本发明实施例提供的钢结构焊接加工设备内部的结构示意图。

图3为图2所示的驱动机构与焊接结构之间的结构。

图4为图1所示的夹紧机构的结构示意图。

图5为图4所示的转动部与伸缩件之间的结构示意图。

图6为图5所示的A部放大示意图。

图7为图4所示的夹紧座内部的结构示意图。

图8为图7所示的B部放大示意图。

图9为图1所示的防护机构与固定架之间的结构示意图。

图中标号：1a、钢结构房梁；1、基座；2、驱动机构；21、支撑座；22、驱动电机；23、连接转筒；24、齿轮；25、齿板；26、连接杆；3、焊接机构；31、固定架；32、活动板；33、滑杆；34、支撑弹簧；35、焊接组件；4、夹紧机构；41、转动板；42、夹紧座；43、夹紧转件；44、电动伸缩杆；45、移动板；46、伸缩件；47、转动电机；48、螺纹杆；49、滚动组件；491、滑轮；492、压力弹簧；5、防护机构；51、连接架；52、滑座；53、防护罩；54、转动杆。

具体实施方式

下面参考附图对本发明的实施例进行说明。在此过程中，为确保说明的明确性和便利性，我们可能对图示中线条的宽度或构成要素的大小进行夸张的标示。

另外，下文中的用语基于本发明中的功能而定义，可以根据运用者的意图或惯例而不同；因此，这些用语基于本说明书的全部内容进行定义。

请结合参阅图1-3，钢结构焊接加工设备，包括：基座1，所述基座1上设有活动腔；驱动机构2，所述驱动机构2设置在所述基座1上，所述驱动机构2包括转动部和活动部，所述转动部包括支撑座21、驱动电机22、连接转筒23；所述活动部包括齿轮24、齿板25以及连接杆26，所述支撑座21固定安装在所述基座1上；所述驱动电机22安装在所述支撑座21上，所述驱动电机22的输出端与所述连接转筒23的一端固定安装；所述齿轮24套设在所述连接转筒23上，其中，所述齿轮24上齿牙设置在90-180度范围内；所述齿板25滑动安装在所述支撑座21上，且所述齿板25的底端贯穿所述支撑座21，并延伸至所示活动腔内；所述连接杆26设置在所述活动腔内，且所述连接杆26的一端与所述齿板25的底端固定安装。

在本实施例中，齿轮24与连接转筒23的外部固定安装，使得连接转筒23转动，可带动齿轮24转动，而齿轮24上的齿牙仅在90-180度范围内存在，是为了在连接转筒23转动超过90度时，使得齿轮24与齿板25能够啮合，而在其他情况下，即连接转筒23不转动或转动角度小于90度，齿轮24与齿板25不会啮合。

请结合参阅图2，需要说明的是，为了保证齿板25活动时的稳定性，齿板25远离齿轮24的一侧通过限位轴与支撑座21内壁滑动连接。

请结合参阅图2，所述焊接机构3设置在所述基座1上，所述焊接机构3包括固定架31、活动板32、滑杆33、支撑弹簧34以及焊接组件35，所述固定架31固定安装在所述基座1上，所述活动板32滑动安装在所述固定架31上；所述滑杆33的一端与所述活动板32底部固定安装，所述滑杆33的另一端贯穿所述固定架31，并与所述连接杆26的另一端固定安装；所述支撑弹簧34套设在所述滑杆33上，所述焊接组件35设置在所述活动板32的底部。

在本实施例中，焊接机构3主要用于对钢结构房梁1a进行焊接，其中，焊接机构3位于基座1顶部的中间位置，由于焊接的钢结构房梁1a的两个工件完全相同，在钢结构房梁1a对齐后，两者的连接位置正好处于固定架31中间，这样便于焊接机构3进行焊接作业。

在固定架31的上端设有与活动板32适配的活动腔，作为活动板32的活动路径，同时对活动板32起到限位作用，使其移动时更加稳定。

滑杆33的顶端与底端分别与活动板32以及连接杆26的右端固定安装，使得齿板25与活动板32之间建立连接关系，在齿板25活动时，可带动活动板32同步活动，最终实现通过齿轮24的转动状态来控制活动板32位置的功能。

支撑弹簧34通过套接在滑杆33的上端，主要为滑杆33提供弹力支持，在滑杆33下移时，使得活动板32可挤压该支撑弹簧34收缩，而设置该支撑弹簧34，可在齿轮24与齿板25不再啮合时，使得滑杆33以及活动板32借助该支撑弹簧34的弹力上移复位，实现了该焊接机构3的自动复位功能。

在本实施例中，焊接组件35为常规的电弧焊结构形式，包括了焊头、导轨、驱动部件、连接部件等，其上设置的焊头具备水平方向移动功能以及高度手动调节功能，主要用于对钢结构房梁1a连接位置进行焊接作业，其安装在活动板32上，可跟随活动板32活动，实现对其整体的高度调节功能，以适应钢结构房梁1a焊接位置的变化。

所述转动部的数量设置有两个，且两个所述转动部分别位于所述基座1顶部的左侧与右侧；所述活动部设置在任意一侧的所述转动部上。

两个转动部在基座1的顶部呈左右对称设置，作为驱动机构2的动力来源，而在本实施例中，活动部是设置在左侧的转动部位置的。

所述连接杆26设置为L型结构；当所述连接转筒23的转动角度大于90度时，使得所述齿板25与所述齿轮24正好啮合。

将连接杆26设置为L型结构，是为了适应活动腔的形状，使其能够在其内部正常活动。

请结合参考图1，需要说明的是，由于钢结构房梁1a的上端以及前后两端三者的焊接位置在变化时，与焊头的间距变化相对较小，是在焊头有效焊接范围内，因此在对该三个位置焊接时，不需要对焊头的位置进行调节，仅在对下端焊接位置焊接时，调节即可。

所述固定架31位于所述基座1顶部的中间，所述活动板32与所述固定架31的设置方向为垂直状态。

请结合参考图1和4，所述基座1上设置有夹紧机构4，所述夹紧机构4包括两个夹紧部和驱动部，所述夹紧部包括转动板41、夹紧座42、夹紧转件43、电动伸缩杆44；所述驱动部包括两个移动板45、两个伸缩件46、转动电机47以及螺纹杆48；所述夹紧座42转动安装在所述转动板41的一侧，所述夹紧转件43安装在所述夹紧座42的上端，所述电动伸缩杆44的伸缩端与所述夹紧座42下端转动安装；两个所述伸缩件46分别安装在两个所述移动板45上，其中，所述伸缩件46的一端与所述转动板41的一侧固定安装，且另一端与所述连接转筒23的另一端滑动连接；两个所述移动板45分别滑动安装在所述基座1的两侧，所述螺纹杆48与分别与两个所述移动板45的底部螺纹连接，所述转动电机47安装在所述基座1的一侧，所述螺纹杆48的一端与所述转动电机47的输出端固定安装。

在本实施例中，该夹紧机构4用于分别对两个钢结构进行夹紧固定并自动对齐，其中，夹紧座42作为钢结构房梁1a的夹持位置，用于对其非焊接的一端固定，而两个夹紧座42保持左右对称设置，确保两个钢结构可以保持对齐连接。

夹紧转件43主要用于对钢结构的上端面夹紧，在其与钢结构接触的一侧，设置有防护层，该防护层可以为橡胶材质、石棉材质等，避免对钢结构外部造成磨损。

请结合参阅图5，伸缩件46是由转轴与轴承组成，该转轴的一端通过与连接转筒23滑动连接，可在连接转筒23内部水平滑动，而在转轴的两端设置有凸起，不仅对转轴起到限位作用，使其滑动时更加稳定，另外在连接转筒23转动的同时，带动转轴转动，因此，该伸缩件46同时具备了水平移动和转动功能。

移动板45通过与伸缩件46上的轴承连接，主要作为伸缩件46的支撑结构，使其可以正常转动，同时通过移动板45的水平移动，可以带动伸缩件46的水平移动。

而伸缩件46的另一端通过与转动板41的一侧固定安装，可带动转动板41转动，最终使得整个夹紧部可以转动，使得夹紧部具备带动钢结构转动的功能，通过转动方式调节钢结构的焊接位置。

需要说明的是，在本实施例中，螺纹杆48外部的左右两侧螺纹方向相反，通过分别与两个移动板45的底部螺纹连接，可使得两个移动板45同步相向移动，而最终实现两个夹紧部的同步活动，在将两个钢结构贴合时，通过夹紧部的同步相向活动，保证了钢结构组成的V字型结构正好处于焊接组件35的正下方，便于其进行焊接。

所述转动板41与所述夹紧座42贴合的一侧设有角度刻度线，该所述角度刻度线是以所述夹紧座42的转动中心为原点，所述夹紧转件43与所述夹紧座42螺纹连接。

在实际使用过程中，由于两个夹紧座42分别通过两个电动伸缩杆44调节，因此通过在转动板41上设置角度刻度线，可以作为夹紧座42角度调节的直接参考，判断两个夹紧座42的转动角度是否一致，避免后续两个钢结构不能正好对齐贴合。

在本实施例中，通过设置该夹紧机构4，主要用于对钢结构进行夹紧固定，并能够实现两个钢结构的快速对齐贴合，其中，通过设置电动伸缩杆44与夹紧座42配合使用，使其具备角度调节功能，能够根据实际的生产需要，通过调节夹紧座42的角度，来调整V字型结构的焊接夹角，使得该夹紧机构4在使用时更加灵活，适应范围更广。

需要说明的是，由于夹紧座42的角度调节，使得V字型结构的夹角发生了变化，在调节夹紧座42角度之后，还需根据其调节情况，对焊接组件35的焊头高度进行手动适应的调节，确保焊头与V字型结构始终处于有效焊接范围内。

所述夹紧座42的下端设置有多个滚动组件49，所述滚动组件49包括滑轮491和压力弹簧492，所述滑轮491滑动安装在所述夹紧座42上，所述压力弹簧492设置在所述滑轮491的底部。

请结合参阅图7-8，多个滚动组件49均匀设置在夹紧座42上，主要用于降低夹紧座42下端与钢结构之间的摩擦力，其中，在没有安装钢结构时，滑轮491在压力弹簧492的弹力作用下，延伸至夹紧座42下端，而将钢结构安装在夹紧座42上后，通过滑轮491的滚动作用，使得钢结构移动更加流畅，受到的摩擦力更小。

需要说明的是，多个压力弹簧492提供的弹力是大于钢结构质量的，这样就避免了钢结构安装时，将滑轮491挤压收缩，而在钢结构安装后之后，通过夹紧转件43的挤压作用，可使得该滑轮491收缩，而使得钢结构能够与夹紧座42下端面贴合。

请结合参阅图9，所述钢结构焊接加工设备，还包括防护机构5，所述防护机构5包括连接架51、滑座52、防护罩53以及转动杆54，所述连接架51固定安装在所述固定架31的一侧，所述滑座52滑动安装在所述连接架51的底部，所述防护罩53的上端与所述滑座52转动安装，所述转动杆54的两端分别与所述防护罩53以及所述焊接组件35转动安装。

在本实施例中，连接架51安装在固定架31上，主要作为滑座52的支撑以及移动路径结构使用，而将滑座52与连接架51设置为滑动连接，使其可以跟随焊接组件35水平滑动，避免对焊接组件35活动造成阻碍。

转动杆54通过分别与焊头以及防护罩53连接，建立焊头与防护罩53之间的连接，在焊头下移的同时，可带动防护罩53转动，进而实现防护罩53的转动收缩功能。

防护罩53采用耐高温的非金属材料，如石英材质，与焊接组件35上的焊头适配设置，焊头下移，适应转动至下端面朝上的钢结构房梁1a焊接时，可同步转动至与焊头外部靠近，作为焊头外部的防护结构，能够很好的防止反弹的焊料溅落在焊头上，进而对焊头起到保护作用，而在其他状态时，由于焊头不会下移，则使得防护罩53处于展开状态，这样也有利于焊头的散热。

所述连接架51设置为U字形结构，所述滑座52、所述防护罩53、所述转动杆54的数量均设置有两个。

防护罩53设置有两个，正好对焊头外部的左右两侧同时起到保护作用。

此外，本发明还提供了一种钢结构焊接加工设备的焊接加工工艺，具体工艺步骤如下：

S1、先分别将两个相同的钢结构安装在两个夹紧座42上，通过将钢结构从夹紧座42的前侧卡接在夹紧座42上，并使得其一端与夹紧座42的内侧紧密贴合，之后，通过手动转动夹紧转件43，使其对钢结构的上端夹紧固定。

S2、之后开始将两个钢结构对齐贴合，通过控制转动电机47转动，使得螺纹杆48可以转动，并同时带动两个移动板45相向移动，通过移动板45移动，可使得伸缩件46伸长，并带动转动板41活动，最终使得夹紧座42带动钢结构移动，直至两个钢结构正好对齐贴合，组成形成倒放的V字型结构。

S3、然后开始对该V字型结构进行焊接，通过控制焊接组件35启动，先对V字型结构的上端面进行焊接作业，焊接完成后，通过控制驱动电机22转动，可使得连接转筒23带动伸缩件46转动，最终使得两个夹紧座42同步带动V字型结构转动，转动至九十度后驱动电机22停止转动，再次控制焊接组件35对该焊接位置进行焊接。

S4、焊接完成之后，控制驱动电机22继续转动，此时使得齿轮24上的齿牙正好与齿板25啮合，而通过齿轮24的转动，可同步带动齿板25下移，通过齿板25下移，可使得连接杆26向下拉动滑杆33，最终使得活动板32带动焊接组件35下移，直至夹紧座42带动V字型结构继续转动九十度后，驱动电机22停止转动，此时焊头也正好下移至对V字型结构焊接位置的有效焊接范围内，然后控制焊接组件35，对该焊接位置进行焊接作业；而在焊头下移的过程中，使得两个转动杆54受到焊头向下的拉力，使其开始转动，并带动两个防护罩53转动，直至焊头停止下移，正好使得两个防护罩53正好转动至焊头外部的左右两侧，将焊头包裹在其内部，对焊头起到防护作用。

S5、待上一焊接位置焊接完成后，继续控制驱动电机22转动，此时由于连接转筒23的转动角度超过了一百八十度，使得齿轮24不再与齿板25啮合，而在支撑弹簧34的弹力作用下，使得滑杆33带动焊接组件35上移复位，使得焊头恢复至开始的高度，然后继续该调整后的焊接位置焊接，焊接完成后，将V字型结构取下即可。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。