一种熔化极气体保护焊半自动焊接导轨装置及其控制方法、焊接装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于设备制造技术领域，公开了一种熔化极气体保护焊半自动焊接导轨装置及其控制方法、焊接装置。安装在PHC管桩静力压桩机上的，通用于多种管桩型号PHC管桩端板GMAW焊接接桩施工的，可以对桩机中心和管桩中心偏差、焊接弧长偏差、上下节垂直度偏差造成的接口位置偏差进行补偿的半自动GMAW焊接小车及导轨装置。加快PHC管桩端板焊接生产效率；基于静力压桩机安装，使用中无需拆卸适用于多种圆桩型号；有着更大的机器自由度，可以对压桩过程中对焊接接口产生的多种偏差进行补偿；使用集中安排的一体化控制面板，实现更加方便灵活的控制；较数控焊接机器人而言成本更低，且避免了对操作人员数控技术的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种熔化极气体保护焊半自动焊接导轨装置及其控制方法、焊接装置
本专利技术属于设备制造
，尤其涉及一种熔化极气体保护焊半自动焊接导轨装置及其控制方法、焊接装置。
技术介绍
目前，随着社会经济的发展和建筑行业生产的扩张，高强度混凝土预应力管桩(PHC)以其优良的力学性能和更加机械化的施工方法，在建筑施工中得以广泛应用。而PHC管桩端板焊接作为整个沉桩过程中为数不多的完全依赖于手工操作的施工工艺，其质量稳定性往往受到焊工技术水平、环境因素的影响，而成为沉桩施工过程中效率最低下、质量最难以控制的环节，常常出现各种质量缺陷。现有的PHC端板半自动焊接装置几乎完全改装于实现钢制管道焊接的半自动焊接小车，不适应于PHC管桩端板焊接的使用条件，因而绝大多数桩基施工企业依旧选择采用手工焊的方式实施接桩。现有的PHC端板半自动焊接装置存在以下技术瓶颈：受制于PHC管桩静压施工的技术方式限制，每次接桩桩头需要施焊的部位都难以保持在以机器或地表为基准的同一水平面上。且由于PHC静力压桩机在压桩过程中，桩机中心与管桩中心之间存在一定的中心偏差，安装于静力压桩机上的半自动焊接小车难以实现对机器中心和管桩中心偏差的补偿。加之改装用于钢制管道焊接的半自动焊接小车在技术上更易实现，故现有的PHC焊接小车轨道系统基于抱桩方法安装固定，每次接桩施焊必须进行拆卸。通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：(1)现有技术中，PHC管桩端板GMAW手工焊接不能提供稳定的焊角、焊速，容易造成各种焊接缺陷。(2)现有的PHC管桩端板GMAW手工焊接技术焊接质量差，生产效率低，不能达到一次成型。(3)现有的将导轨安装在桩体上的PHC端板半自动焊接装置使用过程中需拆卸，需频繁安装带来不便。现有的PHC端板半自动焊接装置，机器自由度小，特别是在竖向定位与焊缝定位方面不能更加方便地进行操作。现有的PHC端板半自动焊接装置不能对静压法施工中产生的桩机中心和管桩中心偏差、焊接弧长偏差、上下节垂直度偏差造成的焊接影响进行补偿。(4)现有PHC端板自动焊接机器人成本很高，对数控操作对人员技术的要求高，人力成本高。(5)现有PHC端板半自动焊接装置对焊接过程各种焊接参数的不能集成化控制和监控，不能在较远距离上对电弧形态及熔池行为进行观测。解决以上问题及缺陷的难度为：为解决PHC管桩端板GMAW手工焊接不能提供稳定的焊角、焊速，接质量差，生产效率低，不能达到一次成型缺陷的问题，就必须要实现PHC端板半自动GMAW焊接的半自动化。要解决PHC端板半自动焊接技术将导轨安装在桩体上的使用过程中需拆卸，需频繁安装带来不便的问题就必须设计基于连接静力压桩机实现的半自动焊接系统。要解决快速定位与偏差补偿的问题，就必须设计有较高机器自由度和补偿功能的手臂模组。要实现对焊接参数的调整和对焊接过程的的监控，就必须配置有集成式控制面板与驾驶舱可视化控制系统。解决以上问题及缺陷的意义为：可以有效控制因为人工操作水平问题导致的各类焊接缺陷，可以使焊接过程标准化。可以有效提高焊接施工效率，加快PHC管桩端板GMAW焊接速度，减少施工时间成本。可以免除现有的基于管道焊接改装的半自动装置需要频繁拆卸，对施工过程造成的不便。可以对各类焊接参数进行精确调整，对焊接过程进行实时监控，有利于提高焊缝成形质量。可以减少PHC管桩端板GMAW焊接对于焊工用量和焊接技术的要求，减少人力成本。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种熔化极气体保护焊半自动焊接导轨装置，具体涉及一种PHC静力压桩机用半自动GMAW焊接小车及导轨装置。具体属于一种安装在高强度混凝土预应力管桩(PHC)静力压桩机上的，在接桩过程中使用的熔化极气体保护焊(GMAW)半自动焊接小车及导轨装置。本专利技术是这样实现的：本装置设置有：吊架、轨道、焊接小车、动力总成、手臂模组、弧长补偿导轮及焊枪夹具、走线装置；吊架安装在静力压桩机底部，沿机器中心极坐标方向每45°设置一组，其主要作用是将轨道与静力压桩机机身可靠相连。轨道分为为通过铰链连接的左右两个部分，轨道齿条通过预留的螺纹孔用螺钉连接到轨道预设的齿条槽上，轨道通过螺钉与吊架可靠连接。焊接小车与动力总成可在轨道内滑行，通过齿轮齿条实现可靠传动。动力总成通过螺纹连接在安装板上，并与焊接小车可靠相连。其主要作用是使整个装置可以在轨道上做可调速的移动。手臂模组通过安装支座与小车相连，其主要作用是对弧长补偿导轮及焊枪夹具进行定位，并对桩机中心和管桩中心偏差、焊接弧长偏差、上下节垂直度偏差造成的焊接接口位置偏差进行补偿。弧长补偿导轮及焊枪夹具连接在手臂模组万向头上，并将GMAW直焊枪与手臂模组连接。其主要作用是夹持焊枪，并通过弧长补偿导轮将其与PHC管桩套箍顶紧以控制焊枪头与工件之间的距离。焊枪夹具预留有接焊接前烘干装置、熔滴过渡外加洛伦兹力控制线圈等装置的接口。集成式控制面板悬挂在吊架外侧，驾驶舱可视化控制面板接入静力压桩机驾驶室内，其主要作用在于用以调整焊接过程的各项焊接参数，对焊接过程进行监控。导轨通过吊架永久的安装在静力压桩机机器下部，在日常使用中无需对导轨进行拆卸；设计大半径的厚大金属导轨代替打孔钢板导轨，以增加其耐久度与力学性能；两台焊接小车对称安装在导轨之上以实现JGJ/T394-2017《静压桩施工技术规程》对对称施焊的要求，同时提高焊接生产效率；小车行走使用较小模数的齿轮齿条机构，以实现精密传动；焊接手臂纵向定位采用齿轮齿条机构和以随意停气弹簧为核心部件的五连杆机构双重控制措施。以实现可靠牢固与随意自如调整之间的平衡；采用可拆卸的多种长度尺寸的弹簧伸缩管机构与以随意停气弹簧为核心部件的五连杆机构，控制焊枪与机器中心的距离，以适应对各个尺寸型号圆桩的焊接；采用手臂导轮+弹簧伸缩管机构的设计，以自动补偿机器中心和管桩中心之间的偏差，并有效控制焊枪的焊接干伸长；采用在导轨上带有弹簧的小行程曲柄滑块往复摆动机构，以实现大焊缝焊接时的规律摆动。该机构可随导轮活动在一定范围内自由摆动，实现对上下节垂直度偏差造成的接口竖向位置偏差的补偿；设计有可随焊接小车活动的轨道吊线架，以减少在焊接过程中送丝管道与其他线材对焊接过程的干扰；本装置设计有整合焊接电源控制、小车行走控制、竖向摆动控制及可能加入的约束线圈控制、烘干控制、焊接过程监控的控制面板。焊接电源控制由焊机改装后接入，小车行走和竖向摆动控制的核心为电机变频调速控制器，约束线圈控制为线圈交变洛伦兹力的频率控制，烘干控制为外接风机开关，焊接监控为镀有黑色涂膜滤光镜和无色保护镜的视频监控设备。控制面板在静力压桩机手臂轨道部位及桩机驾驶舱内可各安装一套。本专利技术的另一目的在于提供一种熔化极气体保护焊半自动焊接导轨装置的控制方法，包括：通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种熔化极气体保护焊半自动焊接导轨装置，其特征在于，所述熔化极气体保护焊半自动焊接导轨装置设置有：/n吊架，所述吊架安装在静力压桩机底部，沿机器中心极坐标方向每45°设置一组；/n轨道，所述轨道分为通过铰链连接的左右两个部分，轨道齿条通过预留的螺纹孔用螺钉连接到轨道预设的齿条槽上，轨道通过螺钉与吊架连接；/n小车、动力总成，所述小车与动力总成在轨道内滑行，通过齿轮齿条实现传动；动力总成通过螺纹连接在安装板上，并与小车相连；/n手臂模组，所述手臂模组通过安装支座与小车相连，对弧长补偿导轮及焊枪夹具进行定位，并对桩机中心和管桩中心偏差、焊接弧长偏差、上下节垂直度偏差造成的焊接接口位置偏差进行补偿；/n弧长补偿导轮、焊枪夹具，所述弧长补偿导轮及焊枪夹具均连接在手臂模组万向头上，并将GMAW直焊枪与手臂模组连接，实现夹持焊枪，并通过弧长补偿导轮将其与PHC管桩套箍顶紧以控制焊枪头与工件之间的距离；/n焊枪夹具，所述焊枪夹具预留有接焊接前烘干装置、熔滴过渡外加洛伦兹力控制线圈装置的接口；/n集成式控制面板，所述集成式控制面板悬挂在吊架外侧，驾驶舱可视化控制面板接入静力压桩机驾驶室内，用以调整焊接过程的各项焊接参数，对焊接过程进行监控。/n...

【技术特征摘要】
1.一种熔化极气体保护焊半自动焊接导轨装置，其特征在于，所述熔化极气体保护焊半自动焊接导轨装置设置有：
吊架，所述吊架安装在静力压桩机底部，沿机器中心极坐标方向每45°设置一组；
轨道，所述轨道分为通过铰链连接的左右两个部分，轨道齿条通过预留的螺纹孔用螺钉连接到轨道预设的齿条槽上，轨道通过螺钉与吊架连接；
小车、动力总成，所述小车与动力总成在轨道内滑行，通过齿轮齿条实现传动；动力总成通过螺纹连接在安装板上，并与小车相连；
手臂模组，所述手臂模组通过安装支座与小车相连，对弧长补偿导轮及焊枪夹具进行定位，并对桩机中心和管桩中心偏差、焊接弧长偏差、上下节垂直度偏差造成的焊接接口位置偏差进行补偿；
弧长补偿导轮、焊枪夹具，所述弧长补偿导轮及焊枪夹具均连接在手臂模组万向头上，并将GMAW直焊枪与手臂模组连接，实现夹持焊枪，并通过弧长补偿导轮将其与PHC管桩套箍顶紧以控制焊枪头与工件之间的距离；
焊枪夹具，所述焊枪夹具预留有接焊接前烘干装置、熔滴过渡外加洛伦兹力控制线圈装置的接口；
集成式控制面板，所述集成式控制面板悬挂在吊架外侧，驾驶舱可视化控制面板接入静力压桩机驾驶室内，用以调整焊接过程的各项焊接参数，对焊接过程进行监控。


2.如权利要求1所述的熔化极气体保护焊半自动焊接导轨装置，其特征在于，所述导轨采用大半径的厚大金属导轨，导轨与轨道齿条分为左右两个互为镜像的部分，导轨上轨道齿条通过预留的螺纹孔用螺钉连接到轨道预设的齿条槽上；
小车与走线装置滑动安装在轨道内，轨道与吊架通过螺钉安装。


3.如权利要求1所述的熔化极气体保护焊半自动焊接导轨装置，其特征在于，所述小车为两台，两台小车对称安装在导轨上，使用时从两侧同时对称施焊。


4.如权利要求1所述的熔化极气体保护焊半自动焊接导轨装置，其特征在于，动力总成包括一个带有减速装置的小型无级调速的伺服电机和一台专用的减速输出装置；动力由动力齿轮输入且经一级减速齿轮减速后，将线速度直接通过输出齿轮从机壳侧部所开的输出窗口中输出。


5.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨砚博，孙良旭，马永炯，李逢俊，魏庆军，张世龙，范琳，
申请(专利权)人：甘肃第三建设集团有限公司，
类型：发明
国别省市：甘肃;62