十字柱组立机 【技术领域】
本发明涉及一种自动化焊接装备，具体地说是一种十字柱组立机。
背景技术
随着经济的快速发展，成本低、建造快的钢结构建筑被越来越多的采用，钢结构件的制作也越来越多的采用现代化的机械设备。十字柱是大型钢结构建筑和石油钻井平台上常用的钢结构件，它是由一根H型钢和两根T型钢拼焊而成。专用于十字柱的拼装设备在钢结构生产领域现在还很少，目前的十字柱制作还是靠人工和行车的配合来完成，不仅拼装精度得不到保证，而且劳动强度高，拼装效率低下。
目前焊接H型钢已普遍采用流水线制作，H型钢组立机已被广泛采用，但要将H型钢和T型钢拼装成十字柱，现有的H型钢组立机是无法做到的，原因如下：(1)H型钢组立机是对腹板和翼板板条进行定位，而十字柱组立机是对H型钢和T型钢进行定位，定位的对象完全不同。(2)H型钢的翼板在组立机上始终落在传动辊上，而十字柱的H型钢和T型钢轮流落在传动辊上，H型钢的定位位置要不断的变化。(3)H型钢的腹板只要侧面定位即可，而十字柱的T型钢不仅要进行侧面定位还要在垂直方向进行定位，十字柱T型钢的定位机构要复杂的多。
【发明内容】
本发明的目的在于针对现有技术中存在的不足，提供一种结构巧妙合理的十字柱组立机，该组立机实现了十字柱拼装的机械化，提高了十字柱的制作质量和制作效率，降低了劳动强度。
按照本发明提供的技术方案，所述十字柱组立机包括传动装置、预对中装置、主机、液压系统和电控系统，其特征在于，主机包括底座、立柱、上横梁、升降梁、上压油缸、上压轮、上定位夹紧机构、下定位机构、下夹紧机构、升降机构、顶升机构和传动辊，底座固定在地面上，底座的四角竖直安装有四根立柱，上横梁、升降梁的四角分别开设有与立柱相对应的孔，立柱穿在孔内，上横梁固定在立柱上，升降梁可在立柱上上下自由升降；上压油缸的缸体固定在上横梁上，上压油缸的活塞杆端与升降梁相连接；上压轮、上定位夹紧机构安装在升降梁下表面上；下定位机构、下夹紧机构分别与安装在底座上的升降机构连接，通过升降机构控制升降；传动辊通过轴承组件安装在底座上，用于承载H型钢。
所述上定位夹紧机构为两组，两组上定位夹紧机构一前一后安装在升降梁的下表面上；上定位夹紧机构包括上定位底座、线性滑轨、夹紧油缸、上定位轮组、上夹紧轮组、定位丝杆、液压马达、减速机和联接杆，上定位底座安装在升降梁下表面上，线性滑轨设置在上定位底座侧边上，上定位轮组、上夹紧轮组可在线性滑轨上滑动；夹紧油缸的缸体固定在上定位底座上，夹紧油缸的活塞杆端连接上夹紧轮组；定位丝杆安装在上定位底座上，定位丝杆与夹紧油缸同轴向布置，两组上定位夹紧机构中的定位丝杆的端部分别连接有减速机，两台减速机采用联接杆相连，通过同一液压马达带动，同步运转；上定位轮组与定位丝杆啮合传动，减速机运转带动定位丝杆旋转，定位丝杆旋转带动上定位轮组在线性滑轨上平滑移动。
所述上定位轮组包括定位轮座、提升油缸、连轴套、托轮、上定位夹紧轮和导向轴，定位轮座装配在定位丝杆上，提升油缸安装在定位轮座上部，提升油缸的活塞杆端通过连轴套连接导向轴，上定位夹紧轮通过轴承安装在导向轴上，提升油缸的活塞杆伸缩带动上定位夹紧轮独立升降；托轮安装在定位轮座上，位于上定位夹紧轮的外侧部。
所述上夹紧轮组包括夹紧轮座、提升油缸、连轴套、托轮、上定位夹紧轮和导向轴，夹紧轮座与夹紧油缸的活塞杆相连，提升油缸安装在夹紧轮座上部，提升油缸的活塞杆端通过连轴套连接导向轴，上定位夹紧轮安装在导向轴上，提升油缸的活塞杆伸缩带动上定位夹紧轮独立升降；托轮安装在夹紧轮座上，位于上定位夹紧轮的外侧部。
所述下定位机构包括下定位梁、液压马达、减速机、丝杆丝母传动机构和下定位轮，下定位梁装配在H型钢、T型钢行进路线一侧的两根立柱上，通过升降机构控制升降；液压马达通过联接轴带动减速机做正反向转动，减速机转动推动下定位轮伸缩移动。
所述下夹紧机构包括下夹紧梁、下夹紧油缸和下夹紧轮，下夹紧梁装配在H型钢、T型钢行进路线另一侧的两根立柱上，下夹紧油缸直接推动下夹紧轮做夹紧和松开运动，下夹紧轮安装在下夹紧油缸的活塞杆端。
所述底座上安装有顶升机构，顶升机构用于承接来自上压轮对H型钢腹板的压紧力，防止H型钢腹板受压变形。所述上压轮有两组，两组上压轮一前一后安装在升降梁的下表面上；所述顶升机构包括液压马达和两个丝杆升降机，两个丝杆升降机采用联轴节、连接轴相连，并由同一个液压马达带动运转；每个丝杆升降机上安装顶升轮，顶升轮与安装在升降梁下表面上的上压轮上下相对。
所述升降机构包括液压马达和两个丝杆升降机，两个丝杆升降机采用联轴节、连接轴连接，两个丝杆升降机由同一个液压马达带动运转，控制下定位机构、下夹紧机构升降。
所述上定位夹紧机构、下定位机构上分别安装有编码器，编码器用于与电控系统的计数器结合应用。
本发明的优点在于：(1)结构巧妙合理，实现了十字柱拼装的机械化，提高了十字柱的制作质量和制作效率，降低了工人的劳动强度。(2)设有升降机构，满足了H型钢定位位置变化的需要。(3)设有顶升机构，解决了H型钢腹板受压变形的问题。(4)上定位轮组中的上定位夹紧轮能够独立升降，更精确保证T型钢与H型钢的腹板垂直，提高焊接地精度及质量。(5)预对中装置中的上部预对中机构具有升降功能，使得T型钢在进入主机之前能够初步对中在H型钢的腹板上。
【附图说明】
图1为十字柱的拼装情况示意图。
图2为本发明的总装结构示意图。
图3为本发明中主机的结构示意图。
图4为图3的左视图。
图5为图3中上定位夹紧机构的结构俯视图。
图6为图5中上定位轮组的结构示意图。
图7为图5中上夹紧轮组的结构示意图。
图8为图4中下定位机构、下夹紧机构的结构俯视图。
图9为图3中顶升机构的结构示意图。
图10为图3中升降机构的结构示意图。
图11为图10的左视图。
附图标记说明：1-T型钢、2-H型钢、3-传动装置、4-预对中装置、5-主机、6-底座、7-下定位机构、8-升降梁、9-立柱、10-上横梁、11-上压油缸、12-上压轮、13-上定位夹紧机构、14-下夹紧机构、15-传动辊、16-顶升机构、17-升降机构、18-上定位底座、19-线性滑轨、20-上定位轮组、21-定位丝杆、22-夹紧油缸、23-上夹紧轮组、24-液压马达、25-减速机、26-联接杆、27-编码器、28-提升油缸、29-连轴套、30a-定位轮座、30b-夹紧轮座、31-托轮、32-上定位夹紧轮、33-导向轴、34-液压马达、35-减速机、36-联接轴、37-编码器、38-下定位梁、39-下定位轮、40-下夹紧轮、41-下夹紧梁、42-下夹紧油缸、43-丝杆升降机、44-顶升轮、45-联轴节、46-连接轴、47-液压马达、48-丝杆升降机、49-联轴节、50-连接轴、51-液压马达。
【具体实施方式】
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步描述。
如图1所示，十字柱是由一根H型钢2和两根T型钢1通过两次焊接而成，首先将一根T型钢1的腹板与H型钢2的腹板中部焊接固定，然后将另一根T型钢1的腹板与H型钢2腹板中部的另一面焊接固定，即组成十字柱。
如图2所示，本发明所述的十字柱组立机是将H型钢2和T型钢1拼接成十字柱的专用设备，其主要由传动装置3、预对中装置4、主机5、液压系统和电控系统组成，传动装置3用于将H型钢2、T型钢1传送到主机5上进行拼装并将拼装出的十字柱传送出来；预对中装置4用于将拼接前的H型钢2、T型钢1预先对正，以提高十字柱的拼接精度和拼接质量；主机5用于将H型钢2、T型钢1点焊成型。
如图3、4所示，主机5主要由底座6、立柱9、上横梁10、升降梁8、上压油缸11、上压轮12、上定位夹紧机构13、下定位机构7、下夹紧机构14、升降机构17、顶升机构16、传动辊15等部件组成，底座6固定在地面上，底座6的四角竖直安装有四根立柱9，上横梁10、升降梁8的四角分别开设有与立柱9相对应的孔，立柱9穿在孔内，上横梁10固定在立柱9上，升降梁8可在立柱9上上下自由升降；上压油缸11的缸体固定在上横梁10中心部位，上压油缸11的活塞杆端与升降梁8的中心部位相连接，上压油缸11控制升降梁8在立柱9上上下升降；上压轮12、上定位夹紧机构13安装在升降梁8下表面上，上压轮12用于将T型钢1压紧在H型钢2的腹板上，上定位夹紧机构13用于T型钢1的精确定位及夹紧，以便于焊接；下定位机构7、下夹紧机构14分别与安装在底座6上的升降机构17连接，通过升降机构17控制升降，下定位机构7、下夹紧机构14用于H型钢2的精确定位及夹紧，以便于焊接；顶升机构16安装在底座6上，顶升机构16与安装在升降梁8下表面上的上压轮12上下相对，可承接来自上压轮12对H型钢2腹板的压紧力，防止H型钢2腹板受压变形；传动辊15通过轴承组件安装在底座6上，用于承载H型钢2。
如图5所示，所述上定位夹紧机构13为两组，两组上定位夹紧机构13一前一后安装在升降梁8的下表面上，上定位夹紧机构13主要由上定位底座18、线性滑轨19、夹紧油缸22、上定位轮组20、上夹紧轮组23、定位丝杆21、液压马达24、减速机25、联接杆26和编码器27组成，上定位底座18通过螺栓件固定安装在升降梁8下表面上，线性滑轨19设置在上定位底座18侧边上，上定位轮组20、上夹紧轮组23都可在线性滑轨19上滑动；夹紧油缸22的缸体固定在上定位底座18上，夹紧油缸22的活塞杆端连接上夹紧轮组23，夹紧油缸22可直接拉动上夹紧轮组23在线性滑轨19上平滑移动，实现夹紧T型钢1的操作；定位丝杆21采用轴承组件安装在上定位底座18上，定位丝杆21与夹紧油缸20同轴向布置，两组上定位夹紧机构13中的定位丝杆21的端部分别连接有减速机25，两台减速机25采用联接杆26相连，通过同一液压马达24带动，同步运转；上定位轮组20与定位丝杆21啮合传动，减速机25运转带动定位丝杆21旋转，定位丝杆21旋转带动上定位轮组20在线性滑轨19上平滑移动；所述上定位夹紧机构13中的减速机25上还安装有编码器27，编码器27用于检测上定位轮组20的移动位置，编码器27可与电控系统的计数器结合应用，通过人工设定参数，控制上定位轮组20的移动位置，以适应不同规格工件的定位要求。
如图6所示，所述上定位轮组20包括定位轮座30a、提升油缸28、连轴套29、托轮31、上定位夹紧轮32和导向轴33，定位轮座30a装配在定位丝杆21上，提升油缸28安装在定位轮座30a上部，提升油缸28的活塞杆端通过连轴套29连接导向轴33，上定位夹紧轮32通过轴承安装在导向轴33上，提升油缸28的活塞杆伸缩带动上定位夹紧轮32独立升降。托轮31安装在夹紧轮座30a上，位于上定位夹紧轮32的外侧部，托轮31与上定位夹紧轮32相配合，以便于更精确地定位T型钢1。
如图7所示，所述上夹紧轮组23包括夹紧轮座30b、提升油缸28、连轴套29、托轮31、上定位夹紧轮32和导向轴33，夹紧轮座30b与夹紧油缸22的活塞杆相连，提升油缸28安装在夹紧轮座30b上部，提升油缸28的活塞杆端通过连轴套29连接导向轴33，上定位夹紧轮32安装在导向轴33上，提升油缸28的活塞杆伸缩带动上定位夹紧轮32独立升降；托轮31安装在夹紧轮座30b上，位于上定位夹紧轮32的外侧部，托轮31与上定位夹紧轮32相配合，以便于更牢固地夹紧T型钢1。
如图8所示，所述下定位机构7主要由下定位梁38、液压马达34、减速机35、丝杆丝母传动机构和下定位轮39组成，下定位梁38装配在H型钢2、T型钢1行进路线一侧的两根立柱9上，通过升降机构17控制升降；液压马达34通过联接轴36带动减速机35做正反向转动，减速机35转动又带动丝杆丝母传动机构，从而推动下定位轮39伸缩移动；所述下定位机构7中的减速机35上也安装一个编码器37，该编码器37也可与电控系统的计数器结合应用，通过人工设定参数，控制下定位轮39的移动位置，以适应不同规格工件的定位要求。
如图8所示，所述下夹紧机构14包括下夹紧梁41、下夹紧油缸42和下夹紧轮40，下夹紧梁41装配在H型钢2、T型钢1行进路线另一侧的两根立柱9上，下夹紧油缸42直接推动下夹紧轮40做夹紧和松开运动，下夹紧轮40安装在下夹紧油缸42的活塞杆端。
如图4、图9所示，所述上压轮12有两组，两组上压轮12一前一后安装在升降梁8的下表面上；所述顶升机构16包括液压马达47和两个丝杆升降机43，两个丝杆升降机43采用联轴节45、连接轴46相连，并由同一个液压马达47带动运转；每个丝杆升降机43上安装顶升轮44，顶升轮44与安装在升降梁8下表面上的上压轮12上下相对，用于承接来自上压轮12对H型钢2腹板的压紧力，防止H型2钢腹板受压变形。
如图10、图11所示，所述升降机构17是使下定位机构7和下夹紧机构14在立柱9上自由升降移动的机构，其结构原理与顶升机构16基本相同，包括液压马达51和两个丝杆升降机48，两个丝杆升降机48采用联轴节49、连接轴50连接，两个丝杆升降机48由同一个液压马达51带动运转，控制下定位机构7、下夹紧机构14升降。
如图2所示，所述传动装置3采用现有技术中常用的辊道输送装置。所述预对中装置4为两台，两台预对中装置4间隔布置在辊道输送装置3之间，两台预对中装置4包括上部预对中机构和下部预对中机构，下部预对中机构用于对H型钢2进行初步对中，可采用现有技术中的成熟产品；上部预对中机构上设有电机减速机和丝杆传动机构，可以对T型钢进行提升和落下操作。