本發(fā)明涉及電弧焊接，具體是一種預(yù)熱防變形式鋼結(jié)構(gòu)立柱用電弧焊接裝置。

背景技術(shù)：

1、電弧焊接作為一種借助電弧所產(chǎn)生的高溫以熔化金屬，進(jìn)而達(dá)成材料連接的工藝，其運(yùn)作的基本原理為：在電極與工件間構(gòu)建電弧，借由電弧釋放的高溫促使金屬局部熔化，形成熔池，待冷卻后，熔池凝固便生成穩(wěn)固的焊縫。當(dāng)前，電弧焊接技術(shù)已然成為現(xiàn)代制造業(yè)中極為關(guān)鍵且不可或缺的加工手段，在鋼結(jié)構(gòu)、船舶、汽車以及航空航天等諸多領(lǐng)域均有著廣泛應(yīng)用。隨著科技的不斷進(jìn)步，該技術(shù)正朝著高效、精密以及智能化的方向深入發(fā)展，通過與機(jī)器人、傳感器和ai算法等先進(jìn)技術(shù)相結(jié)合，得以進(jìn)一步提升焊接質(zhì)量與生產(chǎn)效率。

2、在鋼結(jié)構(gòu)立柱的電弧焊接實(shí)踐中，由于電弧焊接所引發(fā)的局部高溫，導(dǎo)致金屬膨脹與收縮存在差異，鋼結(jié)構(gòu)面臨應(yīng)力殘留以及變形的風(fēng)險(xiǎn)。在焊接過程中，對(duì)收縮變形進(jìn)行精準(zhǔn)檢測(cè)與矯正，乃是確保焊接質(zhì)量以及結(jié)構(gòu)尺寸精度的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。同時(shí)，針對(duì)不同型號(hào)的鋼立柱，還需提升自動(dòng)化焊接的效率與質(zhì)量，對(duì)焊接路徑予以優(yōu)化，從而確保焊接過程無死角。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種預(yù)熱防變形式鋼結(jié)構(gòu)立柱用電弧焊接裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種預(yù)熱防變形式鋼結(jié)構(gòu)立柱用電弧焊接裝置包括底架、傳送帶、夾持機(jī)構(gòu)、模塊夾桿、調(diào)角平臺(tái)、焊接機(jī)構(gòu)和機(jī)箱，夾持機(jī)構(gòu)包括底臺(tái)、伺服氣缸、液壓機(jī)構(gòu)和預(yù)熱機(jī)構(gòu)，模塊夾桿包括鎖銷架，調(diào)角平臺(tái)包括第一回轉(zhuǎn)臺(tái)，焊接機(jī)構(gòu)包括龍門架，傳送帶、第一回轉(zhuǎn)臺(tái)、龍門架、機(jī)箱均與底架固定連接，底臺(tái)與鎖銷架固定連接，模塊夾桿與調(diào)角平臺(tái)固定連接，伺服氣缸、液壓機(jī)構(gòu)、預(yù)熱機(jī)構(gòu)、龍門架均與機(jī)箱通過電信號(hào)連接。

3、本發(fā)明為一種用于鋼結(jié)構(gòu)立柱的電弧焊接設(shè)備，通過傳送帶將鋼立柱運(yùn)輸至調(diào)角平臺(tái)上，通過模塊夾桿將夾持機(jī)構(gòu)模塊化布置在調(diào)角平臺(tái)上，機(jī)箱控制液壓機(jī)構(gòu)對(duì)鋼立柱的預(yù)裝配焊縫周邊進(jìn)行柔性夾持，模塊化柔性夾持大幅提升對(duì)于不同尺寸形狀的鋼立柱自動(dòng)化焊接的效率與穩(wěn)定性，焊接前，預(yù)熱機(jī)構(gòu)對(duì)焊縫周邊進(jìn)行預(yù)熱，減少因局部高溫導(dǎo)致的膨脹與收縮差異，從而降低殘余應(yīng)力和變形風(fēng)險(xiǎn)，焊接時(shí)，調(diào)角平臺(tái)帶動(dòng)鋼結(jié)構(gòu)立柱在三軸坐標(biāo)系內(nèi)以一定范圍調(diào)整傾斜角度，同時(shí)帶動(dòng)立柱自轉(zhuǎn)，配合焊接機(jī)構(gòu)在三軸坐標(biāo)系內(nèi)自由調(diào)整焊槍角度，可以對(duì)鋼結(jié)構(gòu)立柱的死角進(jìn)行焊接，鋼結(jié)構(gòu)立柱調(diào)角傾斜時(shí)對(duì)夾持機(jī)構(gòu)壓力改變，同時(shí)鋼結(jié)構(gòu)因受熱膨脹和冷卻收縮會(huì)產(chǎn)生變形，預(yù)熱機(jī)構(gòu)檢測(cè)變形，通過機(jī)箱反饋電信號(hào)至夾持機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)夾具壓力實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，完成焊接后鋼柱由傳送帶運(yùn)輸下料。

4、進(jìn)一步的，夾持機(jī)構(gòu)還包括滑臺(tái)和套管組件，液壓機(jī)構(gòu)包括殼體和密封法蘭，伺服氣缸與底臺(tái)固定連接，伺服氣缸輸出端與滑臺(tái)固定連接，滑臺(tái)與底臺(tái)滑動(dòng)連接，滑臺(tái)與殼體固定連接，殼體上設(shè)有通管腔、外管腔和滑桿腔，套管組件包括外套管和滑移桿，外套管與通管腔、外管腔、密封法蘭均滑動(dòng)連接，滑移桿與外套管、滑桿腔均滑動(dòng)連接，外套管上設(shè)有限位扣，滑移桿與限位扣接觸，滑移桿上設(shè)有半球腔，預(yù)熱機(jī)構(gòu)包括球頭桿，球頭桿與半球腔接觸。

5、通過模塊夾桿將夾持機(jī)構(gòu)模塊化布置在調(diào)角平臺(tái)上，機(jī)箱發(fā)送電信號(hào)至伺服氣缸，伺服氣缸輸出端推動(dòng)滑臺(tái)，液壓機(jī)構(gòu)向立柱方向滑動(dòng)，預(yù)熱機(jī)構(gòu)通過球頭桿裝配在半球腔內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，球頭桿推動(dòng)滑移桿，滑移桿抵住限位扣，帶動(dòng)外套管在通管腔內(nèi)向伺服氣缸方向滑動(dòng)，若干組矩形陣列均布的預(yù)熱機(jī)構(gòu)貼住鋼立柱的曲面，外套管被液壓機(jī)構(gòu)鎖緊，對(duì)鋼立柱的預(yù)裝配焊縫周邊進(jìn)行柔性夾持。

6、進(jìn)一步的，液壓機(jī)構(gòu)還包括進(jìn)油閥、電控閥和后油管，殼體上還設(shè)有油通路和補(bǔ)油口，通管腔、油通路、電控閥、密封法蘭、后油管、補(bǔ)油口、外管腔、滑桿腔、套管組件、預(yù)熱機(jī)構(gòu)均設(shè)有若干組，若干組通管腔、電控閥、密封法蘭、后油管、補(bǔ)油口、外管腔、滑桿腔、套管組件、預(yù)熱機(jī)構(gòu)均沿殼體橫截面矩形陣列均布，若干組油通路沿進(jìn)油閥沿殼體豎直線性均布，油通路與通管腔、進(jìn)油閥均連通，密封法蘭與通管腔固定連接，后油管、電控閥均與補(bǔ)油口固定連接。

7、伺服氣缸推動(dòng)殼體向立柱位移，球頭桿推動(dòng)滑移桿，滑移桿拉伸第二彈簧，滑移桿抵住限位扣，帶動(dòng)外套管在通管腔內(nèi)向伺服氣缸方向滑動(dòng)，外管腔與外套管擠壓第一彈簧，至若干組預(yù)熱機(jī)構(gòu)分別轉(zhuǎn)動(dòng)不同角度貼住鋼立柱的曲面，外部油泵通過進(jìn)油閥、油通路向若干組通管腔中通入液壓油，通過液壓油提供的壓力，緊縮管將外套管鎖緊固定在通管腔內(nèi)，當(dāng)結(jié)束夾持后，油泵抽走液壓油，緊縮管松開外套管，外套管在第一彈簧恢復(fù)形變的作用力下，滑移桿在第二彈簧恢復(fù)形變作用下，外套管、滑移桿均向遠(yuǎn)離伺服氣缸方向位移復(fù)位，完成若干組矩形均布的預(yù)熱機(jī)構(gòu)在不同角度上對(duì)鋼立柱的預(yù)裝配焊縫周邊進(jìn)行柔性夾持。

8、進(jìn)一步的，套管組件還包括緊縮管、第一彈簧和第二彈簧，滑移桿上還設(shè)有底盤，底盤設(shè)于滑移桿上遠(yuǎn)離半球腔一端，底盤與后油管滑動(dòng)連接，第二彈簧與殼體、底盤均固定連接，緊縮管與通管腔、外套管均接觸，第一彈簧與外管腔、外套管均固定連接。

9、鋼結(jié)構(gòu)立柱調(diào)角傾斜時(shí)對(duì)預(yù)熱機(jī)構(gòu)壓力改變，同時(shí)鋼結(jié)構(gòu)因受熱膨脹和冷卻收縮會(huì)產(chǎn)生變形，預(yù)熱機(jī)構(gòu)檢測(cè)變形，根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)向外部壓力增大區(qū)域，對(duì)應(yīng)位置預(yù)熱機(jī)構(gòu)通過機(jī)箱反饋電信號(hào)至電控閥，外部油泵通過電控閥、補(bǔ)油口向后油管中輸入液壓油，通過液壓油推動(dòng)底盤在后油管內(nèi)向遠(yuǎn)離伺服氣缸方向位移，底盤與殼體擠壓第二彈簧，緊縮管依舊緊固外套管，滑移桿與外套管相對(duì)位移，對(duì)應(yīng)滑移桿向立柱對(duì)應(yīng)外部壓力增大區(qū)域反向施加作用力，施加力的大小通過電控閥輸入的液壓油控制，在立柱向外部形變區(qū)域施加方向相反，壓力相同的作用力，抵消鋼結(jié)構(gòu)形變對(duì)立柱進(jìn)行矯正，松開夾持后，滑移桿在第二彈簧恢復(fù)形變作用下復(fù)位。

10、進(jìn)一步的，預(yù)熱機(jī)構(gòu)還包括壓電膜和發(fā)熱電阻圈，壓電膜、發(fā)熱電阻圈均與球頭桿固定連接，壓電膜、發(fā)熱電阻圈、進(jìn)油閥、電控閥均與機(jī)箱通過電信號(hào)連接。

11、伺服氣缸推動(dòng)殼體向立柱位移，壓電膜接觸鋼立柱，球頭桿推動(dòng)滑移桿，球頭桿在立柱與殼體相向位移作用下在半球腔內(nèi)偏轉(zhuǎn)，使若干組壓電膜分別轉(zhuǎn)動(dòng)不同角度垂直貼住鋼立柱曲面的微積分平面，通過壓電膜檢測(cè)接觸面局部應(yīng)變，反饋電信號(hào)至機(jī)箱推算收縮變形，焊接前通過發(fā)熱電阻圈對(duì)焊縫周邊進(jìn)行預(yù)熱，減少因局部高溫導(dǎo)致的膨脹與收縮差異，從而降低殘余應(yīng)力和變形風(fēng)險(xiǎn)。

12、進(jìn)一步的，模塊夾桿還包括支架和螺母鎖銷，支架與鎖銷架滑動(dòng)連接，支架上設(shè)有通槽，調(diào)角平臺(tái)還包括六邊板，六邊板上設(shè)有螺紋孔，螺紋孔設(shè)有若干組，若干組螺紋孔沿六邊板填充陣列均布，螺母鎖銷與通槽接觸，螺母鎖銷與螺紋孔通過螺紋連接。

13、螺紋孔螺紋裝配螺母鎖銷，螺母鎖銷接觸通槽緊固支架，通過若干組沿六邊板填充陣列均布的螺紋孔，可以快速更換模塊夾桿，支架與鎖銷架滑動(dòng)裝配可以調(diào)節(jié)夾持機(jī)構(gòu)的高度，適應(yīng)不同型號(hào)鋼立柱，模塊化柔性夾持大幅提升對(duì)于不同尺寸形狀的鋼立柱自動(dòng)化焊接的效率與穩(wěn)定性。

14、進(jìn)一步的，調(diào)角平臺(tái)還包括六自由度平臺(tái)，六自由度平臺(tái)與第一回轉(zhuǎn)臺(tái)、六邊板均固定連接，第一回轉(zhuǎn)臺(tái)、六自由度平臺(tái)均與機(jī)箱通過電信號(hào)連接。

15、焊接時(shí)，機(jī)箱控制第一回轉(zhuǎn)臺(tái)帶動(dòng)六自由度平臺(tái)繞其軸線定軸自轉(zhuǎn)，六自由度平臺(tái)帶動(dòng)六邊板在三軸坐標(biāo)系內(nèi)以一定范圍調(diào)整傾斜角度，配合焊接機(jī)構(gòu)在三軸坐標(biāo)系內(nèi)自由調(diào)整焊槍角度，可以對(duì)鋼結(jié)構(gòu)立柱的死角進(jìn)行焊接。

16、進(jìn)一步的，焊接機(jī)構(gòu)還包括三軸位移模塊、第二回轉(zhuǎn)臺(tái)和電弧焊槍，三軸位移模塊與龍門架、第二回轉(zhuǎn)臺(tái)均固定連接，電弧焊槍與第二回轉(zhuǎn)臺(tái)固定連接，三軸位移模塊、第二回轉(zhuǎn)臺(tái)、電弧焊槍均與機(jī)箱通過電信號(hào)連接。

17、焊接時(shí)，機(jī)箱控制三軸位移模塊帶動(dòng)第二回轉(zhuǎn)臺(tái)在三軸坐標(biāo)系內(nèi)位移，通過第二回轉(zhuǎn)臺(tái)帶動(dòng)電弧焊槍繞其軸線定軸自轉(zhuǎn)，電弧焊槍沿焊縫曲線位移，完成對(duì)鋼結(jié)構(gòu)立柱支柱的焊接。

18、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明設(shè)計(jì)了夾持機(jī)構(gòu)，通過模塊夾桿模塊化布置，伺服氣缸推動(dòng)殼體，球頭桿在半球腔內(nèi)偏轉(zhuǎn)，若干組壓電膜分別轉(zhuǎn)動(dòng)不同角度垂直貼住立柱曲面的微積分平面，球頭桿推動(dòng)滑移桿拉伸第二彈簧，滑移桿抵住限位扣帶動(dòng)外套管滑動(dòng)，擠壓第一彈簧，外部油泵通過進(jìn)油閥、油通路向通管腔中通入液壓油提供壓力，緊縮管鎖緊固定外套管，結(jié)束夾持，油泵抽走液壓油，外套管、滑移桿復(fù)位，對(duì)立柱的預(yù)裝配焊縫周邊進(jìn)行柔性夾持，大幅提升不同尺寸型號(hào)立柱自動(dòng)化焊接效率、穩(wěn)定性；本法設(shè)計(jì)了套管組件，立柱調(diào)角傾斜時(shí)壓力改變，鋼結(jié)構(gòu)因受熱膨脹和冷卻收縮會(huì)產(chǎn)生變形，壓電膜檢測(cè)接觸面局部應(yīng)變，反饋電信號(hào)至機(jī)箱推算收縮變形，立柱向外部壓力增大區(qū)域，對(duì)應(yīng)位置電控閥接受電信號(hào)打開，外部油泵通過電控閥輸入液壓油，液壓油推動(dòng)底盤遠(yuǎn)離伺服氣缸位移，擠壓第二彈簧，對(duì)應(yīng)滑移桿向立柱對(duì)應(yīng)外部壓力增大區(qū)域反向施加作用力，施加力的大小通過電控閥輸入的液壓油控制，方向相反，壓力相同的作用力，抵消鋼結(jié)構(gòu)形變對(duì)立柱進(jìn)行矯正，松開夾持后，滑移桿在第二彈簧恢復(fù)形變作用下復(fù)位，調(diào)節(jié)夾具壓力實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償；本發(fā)明對(duì)鋼立柱的預(yù)裝配焊縫周邊進(jìn)行柔性夾持預(yù)熱，提升對(duì)不同尺寸型號(hào)立柱自動(dòng)化焊接效率、穩(wěn)定性，減少因局部高溫導(dǎo)致的膨脹與收縮差異，降低殘余應(yīng)力和變形，多角度調(diào)整對(duì)立柱的死角進(jìn)行焊接，實(shí)時(shí)檢測(cè)應(yīng)力變形，調(diào)節(jié)夾具壓力實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。