专利名称：制造钢筋骨架的机器、焊接装置和相应的生产方法
技术领域：
本发明涉及一种制造钢筋骨架(reinforcement cages)的机器，该机器由多个纵向钢筋(longitudinal bar)形成，围绕该纵向钢筋具有螺旋地缠绕和焊接的金属圆片，具体地所述钢筋骨架为圆柱形，但是通常也可以为正方形或多边形。该骨架通常用于建筑业， 例如制造钢筋混凝土柱。本发明还涉及用于一种加强所述纵向钢筋和所述金属圆片之间连接的焊接装置， 以及一种通过上述机器和上述装置生产骨架的方法。
背景技术：
已知用于制造上述类型的圆柱形钢筋骨架的机器，包括第一头部、第二头部和多个支撑工具，所述第一头部具有旋转板，纵向钢筋的端部与该旋转板连接，金属圆片的螺旋焊接装置组装到所述第二头部上，支撑工具沿纵向钢筋的整个长度滑动，并且能够支撑纵向钢筋上未固定金属圆片的部分。所述第一头部和所述第二头部能够彼此相对运动。旋转板的旋转和第二头部的相对运动之间的协调作用决定金属圆片螺旋的设置。在已知的机器中，焊接装置为跟踪型，并且适于在一个部分中跟踪每个纵向钢筋的旋转，至少在纵向钢筋焊接到金属圆片上时，焊接装置保持固定在纵向钢筋上，并通过纵向钢筋拉动。该技术领域需要提供一种钢筋骨架，在该钢筋骨架中纵向钢筋成组或成对地沿着骨架本身的轮廓分布。现有的焊接装置由于它们的结构和功能设计而不能实现双跟踪焊接，以将金属圆片焊接到每组或每对纵向钢筋中的所有纵向钢筋上。这个功能限制在必须用成组或成对的纵向钢筋制造骨架的情况下会导致不同的操作问题。在实践中，这些问题通过随后的重复步骤以及通常手动地以经验方案完全执行来解决。这个已知的解决方案需要更多的时间和更高的生产成本，而且不能保证生产的金属骨架的质量的满意度和重复度。本发明的一个目的是优化制造钢筋骨架的机器和焊接装置，并且该钢筋骨架也为具有成组或成对的纵向钢筋的类型，该机器和焊接装置的生产简单经济，减少正常工作时间的效果，并能够基本确保每种类型的产品的质量的满意度和可重复度。本发明的另一个目的是优化生产钢筋骨架的方法，该钢筋骨架为成组或成对的纵向钢筋类型，该方法能够克服现有技术的缺陷。申请人:设计、实验并实现了本发明来克服现有技术中的缺陷，并获得了上述和其他的目的和优点。
发明内容
本发明在独立权利要求中阐明和描述，并且从属权利要求描述本发明的其它特征或主要发明思想的其它变形。根据上述目的，本发明优选地用于但不仅限于制造钢筋骨架，该钢筋骨架的骨架由位于其轮廓处成组或成对分布的多个纵向钢筋组成，并且具有至少一个围绕纵向钢筋螺旋缠绕和焊接的金属圆片。根据本发明的机器至少第一头部和第二头部，所述第一头部具有旋转板，所述纵向钢筋的末端与该旋转板连接，在所述第二头部上至少安装有用于金属圆片的焊接装置。所述第一头部和所述第二头部可以在相对于所述钢筋骨架的形成方向在纵向方向上相对移动。由所述第一头部控制的所述纵向钢筋的旋转，以及所述第一头部和所述第二头部的相对运动之间的运动连接决定了所述金属圆片在所述纵向钢筋上的螺旋布置。根据本发明的技术特征，所述焊接装置包括焊接滑块，该焊接滑块沿相对于所述钢筋骨架的形成方向基本横向的方向滑动安装在所述第二头部上。所述焊接滑块包括能够将所述金属圆片焊接到每组或每对所述纵向钢筋上的焊接工具，和至少两个能够选择性移动的止动件。具体地，所述至少两个止动件中的每个都能够在第一约束位置和第二释放位置之间移动，在所述第一约束位置，每个所述止动件都通过与所述每组或每对的纵向钢筋的一个接触而相配合，以暂时地相对于所述纵向钢筋旋转限制滑块，并且保持所述焊接工具与所述纵向钢筋中确定的一个相对应，在所述第二释放位置，每个所述止动件都不阻碍所述纵向钢筋，并且允许至少一个部分的所述纵向钢筋和所述焊接滑块的相对运动。根据本发明，在一个优选但非限制性的方案中，所述纵向钢筋设置为成对的，将所述金属圆片焊接到所述纵向钢筋对中的两个纵向钢筋上的操作顺序为如下步骤。在第一步中，第一止动致动件和第二止动致动件都在所述第一位置，以使所述第一止动件通过与所述纵向钢筋对中的第一纵向钢筋接触而相配合，保持所述焊接工具与所述第一纵向钢筋相对应。在第二步中，所述第一止动器进入所述第二位置，并且第二止动件保持在所述第一位置。在这种情况下，在所述滑块和所述纵向钢筋之间具有相对运动，直到所述第一纵向钢筋和所述第二止动件之间相互接触。这个接触决定所述焊接工具的定位与所述第二纵向钢筋相对应。在第三步中，所述第二止动件也进入第二位置，使焊接到所述金属圆片上的所述纵向钢筋相对于所述焊接滑块的运动自由。在第四步中，所述两个止动件都返回到所述第一位置，以相对于一对新的所述纵向钢筋开始新的焊接周期。以这种方式，利用所述止动件的交替运动，能够将所述焊接工具对应于每个所述纵向钢筋定位，确保将所述金属圆片正确地焊接到每个所述纵向钢筋上。因此，通过本发明，可以保证获得满意的质量和可重复的焊接质量。此外，由于所述焊接以跟踪的方式执行，在所述金属圆片设置在所述纵向钢筋上的步骤中，在生产金属骨架的总体操作中焊接操作的影响基本为零，并且还避免了之后的重起动和完成步骤。
通过下面参考附图对作为关于附图的非限制性实施例给出的实施方式的优选形式的描述，本发明的上述和其他特征将会变得清楚，其中图1是根据本发明的用于生产骨架的机器的示意性侧视图；图2是图1所示的机器的焊接装置在第一操作步骤的前视图；图3是图1所示的机器的焊接装置在第二操作步骤的前视图；图4是图1所示的机器的焊接装置在第三操作步骤的前视图；图5是图1所示的机器的焊接装置在第四操作步骤的前视图。
具体实施例方式参考附图，根据本发明的机器10用于制造钢筋骨架11，例如用于建筑业中制造钢筋混凝土柱的钢筋骨架，在本例中钢筋骨架11为圆柱形并且在图中为完全显示出。圆柱形骨架11包括多个纵向钢筋12，该多个纵向钢筋12沿理想的圆周成对地彼此平行设置，并且纵向钢筋12对以一定角度彼此成角度地间隔，在本例中该角度大约为 60° 。圆柱形骨架11还包括夹持圆片(clamping round piece) 13，该夹持圆片13螺旋地围绕每个纵向钢筋12缠绕和焊接，从而使一对纵向钢筋12相互接合，并形成合并的圆柱形结构。根据本发明的机器10通常包括基架(base frame) 15，该基架15上从左至右安装有第一头部16、第二头部17和两个支撑工具，在本例中，所述第一头部16是固定的、所述第二头部17可纵向滑动并且所述两个支撑工具包括第一滑块19和第二滑块20。与基架15相邻地设置有用于预切割的纵向钢筋12的储存部(store)(未图示)， 纵向钢筋12通过该储存部依次供给到机器10中。基架15包括两个导轨(track) 22和四个臂23，所述两个导轨22基本沿机器10的整个长度延伸，并且第二头部17和两个滑块19和20在该两个导轨22上滑动，所述四个臂 23设置在导轨22之间，并且能够支撑逐渐形成的圆柱形骨架11。具体地，四个臂23可以在其相对于轨道22成角度地朝向顶部的第一操作位置和其基本平行于导轨22的第二收缩位置之间，通过各自的线性致动器24相互独立地移动。通常，第一头部16基本包括机动的旋转盘25，该旋转盘25具有多个卡钳 (clamp) 26，在本例中该卡钳26为6个并且可以方便地调整，纵向钢筋12对的端部连接在卡钳26上。第二头部17包括机动的小车(trolley) 29、夹持圆片13的供给装置(未图示)和焊接件31，所述小车29滑动安装在导轨22上，所述焊接件31适于将夹持圆片13焊接到纵向钢筋12上。焊接件31为跟踪型，即能够跟随待焊接部件的运动执行焊接的类型。焊接件31 包括安装在机动的小车29上的支撑臂36和滑动安装在支撑臂36上的焊接滑块37。滑块37具有两个导向轮39，该两个导向轮39设置为相互对齐并且能够搭接夹持圆片13，两个导向轮39恰好分别位于夹持圆片13与纵向钢筋12的切点的上游和下游。焊接滑块37还包括焊机40，例如缝焊机，该焊机40在两个导向轮39的侧向设置于两个导轨39之间，从而在接近夹持圆片13和纵向钢筋12切点处将夹持圆片13焊接到纵向钢筋12上。两个止动致动器(stopping actuator)也安装在焊接滑块37上，分别为第一止动致动器41和第二止动致动器42，该两个止动致动器相对于骨架11的形成方向基本横向地确定方位。具体地，两个止动致动器41和42相对于纵向钢筋12对在骨架11的形成过程中的旋转方向依次设置。止动致动器41和42中的每个可以相对于另外一个以独立和自动的方式在第一约束位置(first constrained position)禾口第二释放位置(second re leasedpos it ion)之间基本沿骨架11的径向方向有选择地运动。具体地，止动致动器41和42中的每个在其第一位置下降并且与一对的两个纵向钢筋12中的第一个配合，在其第二位置相对于纵向钢筋12上升，以允许焊接滑块37和纵向钢筋12之间的相对运动。在这种情况下，当第一致动器41位于第一位置时，第一致动器41与两个纵向钢筋 12中的第一个接触，保持焊机40与纵向钢筋12对中的第一个相对应，从而将夹持圆片13 焊接到纵向钢筋12对中的第一个上。第二致动器42需要与第一致动器41之间具有距离，并且能够相对于第一致动器 41自动运动。当第二致动器42位于其第一位置时，能够与两个纵向钢筋12中的第一个接触，并能够保持焊机40与纵向钢筋12对中的第二个纵向钢筋12相对应，从而将夹持圆片13焊接到纵向钢筋12对中的第二个上。有利地，第一致动器41和第二致动器42之间的距离可以根据纵向钢筋12的直径和/或纵向钢筋12之间的距离有选择地调整，以使得焊机40能够准确地设置为与待焊接的纵向钢筋12中的一个或另一个相对应。焊接滑块37还包括定位弹簧43，该定位弹簧43适当地限制于焊接滑块37和支撑臂36，以弹性地移动焊接滑块37，并且当两个致动器41和42位于第一位置时，保持两个致动器41和42中的一个或另一个与第一纵向钢筋12接触，补偿在挤压步骤中由于纵向钢筋 12和夹持圆片13的旋转运动而导致的运动的连续变化。如上所述的用于钢筋骨架11的生产的机器10的功能如下。开始，纵向钢筋12成对地加载在机器10上，并设置在第一头部16和第二头部17 之间，该纵向钢筋12还通过卡钳26夹持在该第一头部16上。在这种情况下，纵向钢筋12对设置为基本相互平行，并且相互之间以60°成角度地间距。当将纵向钢筋12在机器10上的加载完成时，启动供给装置，以使夹持圆片13的一端与纵向钢筋12中的一个保持对应。夹持圆片13的上述端通过焊接装置31焊接到纵向钢筋12上，然后使旋转盘25旋转。旋转盘25的旋转导致夹持圆片13绕纵向钢筋12的相对缠绕。在这点上，第二头部17的纵向前进沿第一操作方向控制，即远离固定的第一头部 16的方向。
第二头部17的前进与纵向钢筋12的旋转和夹持圆片13的切向供给一起决定了夹持圆片13相对于纵向钢筋12基本盘旋位置。在旋转的过程中，夹持圆片13通过焊接装置31逐渐焊接到经过切点的纵向钢筋 12上。具体地参考图2和图5，夹持圆片13与纵向钢筋12的焊接按照以下步骤进行。开始地，第一止动致动器41和第二止动致动器42都位于其第一位置，以使第一致动器41与纵向钢筋12对中的第一纵向钢筋12接触，从而保持焊机40与第一纵向钢筋12 相对应，以使该第一纵向钢筋12与夹持圆片13焊接(图2)。一旦第一纵向钢筋12的焊接结束，第一致动器41移至第二位置，而第二致动器42 保持在第一位置。由于定位弹簧43的作用，焊接滑块37具有相对于纵向钢筋12的弹性运动，直到第二致动器42与第一纵向钢筋12接触。因此，焊机40与第二纵向钢筋12相对应地设置，以将夹持圆片12焊接到第二纵向钢筋12上。一旦完成将夹持圆片13焊接到第二纵向钢筋12上的操作，第二致动器42也被带入第二位置，使焊接的纵向钢筋12相对于焊接滑块37运动自由(图4)。由于定位弹簧43的弹性作用，焊接滑块37返回其关于支撑杆36的初始位置，并且致动器41和42都返回到第一位置，以相对于一对新的纵向钢筋12开始新的焊接循环。可是，很显然在不脱离本发明的领域和范围的情况下，可以对上述的机器10、装置 31以及方法的部件或步骤进行修改和/或添加。例如，以下情况也在本发明的范围之内根据纵向钢筋12或者要制造的圆柱形骨架11的类型，可以提供两个以上致动器41和42。并且，以下情况也在本发明的范围之内将两个致动器41和42之间的相互距离的调整通过自动化的方式进行，例如通过已知类型的电子命令和控制系统，如传感器 (traducers)、感应器(sensors)等。而且，以下情况也在本发明的范围之内设置与每组的纵向钢筋12的数量相等数量的止动致动器41和42，以依次限定焊机40的不同的焊接位置，每个位置与相对的纵向钢筋12相一致。很显然，尽管已参考具体实施例对本发明进行了描述，本领域的技术人员应该能够实现用来制造圆柱形骨架机器、制造骨架的焊接装置和相关制造方法的很多其他等效形式，所有这些都在本发明所保护的范围内。
权利要求
1.一种用于制造钢筋骨架(11)的机器，该钢筋骨架(11)具有成组分布的多个纵向钢筋(12)和至少一个围绕所述纵向钢筋(12)螺旋焊接的金属圆片(13)，每组所述纵向钢筋(12)包括至少两个纵向钢筋(12)，所述机器至少包括旋转的第一头部(16)和第二头部 (17)，所述纵向钢筋(12)能够连接在所述第一头部(16)上，所述第二头部(2)上至少安装有焊接装置(31)，其特征在于，所述焊接装置(31)至少包括焊接滑块(37)、焊接工具(40) 和至少两个止动件(41、42)，所述焊接滑块(37)能够相对于所述钢筋骨架(11)的形成方向横向移动，所述焊接工具(40)能够将所述金属圆片(13)焊接到所述每组纵向钢筋(12) 上，每个所述止动件(41、42)都能够在第一位置和第二位置之间选择性地移动，在所述第一位置，每个所述止动件(41、42)都通过与所述每组纵向钢筋(12)中的一个接触而配合， 并保持所述焊接工具(40)与所述纵向钢筋(12)中确定的一个相对应，在所述第二位置，每个所述止动件(41、42)都不阻碍所述纵向钢筋(12)，并允许至少一个部分的所述纵向钢筋 (12)和所述焊接滑块(37)的相对运动。
2.根据权利要求1所述的机器，其特征在于，每个所述止动件(41、42)能够在所述第一位置和所述第二位置之间相对于另一个止动件(41、42)以自动和独立的方式移动。
3.根据上述任意一项权利要求所述的机器，其特征在于，所述止动件(41、42)之间的距离能够根据所述纵向钢筋(12)的直径选择性地选取。
4.根据上述任意一项权利要求所述的机器，其特征在于，每个所述止动件包括能够相对于所述钢筋骨架(11)的形成方向横向运动的致动器(41、42)。
5.根据上述任意一项权利要求所述的机器，其特征在于，所述止动件(41、42)在所述纵向钢筋(12)由所述第一头部(16)控制的旋转方向上前后设置。
6.根据上述任意一项权利要求所述的机器，其特征在于，所述焊接装置(31)还包括弹性件(43)，该弹性件(43)限制于所述焊接滑块(37)，从而弹性地移动所述焊接滑块(37)， 并在所述止动件(41、42)位于第一位置时保持所述止动件(41、42)中的至少一个与相应的所述纵向钢筋(12)接触。
7.一种用于制造钢筋骨架(11)的机器中的焊接装置，该钢筋骨架(11)具有成组分布的多个纵向钢筋(12)和至少一个围绕所述纵向钢筋(12)螺旋焊接的金属圆片(13)，其特征在于，该焊接装置还至少包括焊接滑块(37)、焊接工具(40)和至少两个止动件(41、 42)，所述焊接滑块(37)能够相对于所述钢筋骨架(11)的形成方向横向移动，所述焊接工具(40)能够将所述金属圆片(13)焊接到每组所述纵向钢筋(12)上，每个所述止动件 (41,42)都能够在第一位置和第二位置之间选择性地移动，在所述第一位置，每个所述止动件(41、42)都通过与所述每组纵向钢筋(12)中的一个接触而相配合，并保持所述焊接工具 (40)与所述纵向钢筋(12)中确定的一个相对应，在所述第二位置，每个所述止动件(41、 42)都不阻碍所述纵向钢筋(12)，并允许至少一个部分的所述纵向钢筋(12)和所述焊接滑块(37)的相对运动。
8.—种制造钢筋骨架(11)的方法，该钢筋骨架(11)具有成组分布的多个纵向钢筋 (12)和至少一个围绕所述纵向钢筋(12)螺旋焊接的金属圆片(13)，其特征在于，该方法至少包括焊接步骤，在该焊接步骤中，所述金属圆片(13)通过焊接装置(31)焊接到每组所述纵向钢筋(12)上，该焊接装置(31)至少具有焊接滑块(37)和焊接工具(40)，所述焊接滑块(37)能够相对于所述钢筋骨架(11)的形成方向横向移动，其中至少两个止动件(41、42)能够在第一位置和第二位置之间分别选择性地移动，在所述第一位置，每个所述止动件 (41,42)都通过与每组所述纵向钢筋(12)中的一个接触而相配合，并保持所述焊接工具 (40)与所述纵向钢筋(12)中确定的一个相对应，在所述第二位置，每个所述止动件(41、 42)都不阻碍所述纵向钢筋(12)，并允许至少一个部分的所述纵向钢筋(12)和所述焊接滑块(37)的相对运动。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述焊接步骤至少包括 第一步，所述止动件(41、42)位于所述第一位置，所以第一止动件(41)通过与一组所述纵向钢筋(12)中的第一纵向钢筋(12)接触而相配合，并保持所述焊接工具(40)与所述第一纵向钢筋(12)相对应，以将所述第一纵向钢筋(12)焊接在所述金属圆片(13)上；第二步，所述第一止动件(41)进入所述第二位置，并且第二止动件(42)保持在所述第一位置，以确定所述焊接滑块(37)和所述纵向钢筋(12)之间的相对运动，直到所述第一纵向钢筋(12)和所述第二止动件(42)接触，并且将所述焊接工具(40)与所述一组纵向钢筋 (12)中的第二纵向钢筋(12)相对应地安置，以将所述第二纵向钢筋(12)焊接到所述金属圆片(13)上；第三步，所述第二止动件(42)进入所述第二位置，使焊接到所述金属圆片(13)上的所述纵向钢筋(12)相对于所述焊接滑块(37)的运动自由；和第四步，所述止动件(41、42)返回到所述第一位置，以相对于新的一组所述纵向钢筋 (12)开始新的焊接周期。
全文摘要
一种用于制造钢筋骨架(11)的机器(10)，该钢筋骨架(11)具有成组分布的多个纵向钢筋(12)和至少一个围绕所述纵向钢筋(12)螺旋焊接的金属圆片(13)，每组所述纵向钢筋(12)包括至少两个纵向钢筋(12)。所述机器(10)至少包括旋转的第一头部(16)和第二头部(17)，所述纵向钢筋(12)能够连接在所述第一头部(16)上，所述第二头部(2)上至少安装有焊接装置(31)，所述焊接装置(31)至少包括焊接滑块(37)、焊接工具(40)和至少两个止动件(41、42)，所述焊接滑块(37)能够相对于所述钢筋骨架(11)的形成方向横向移动，所述焊接工具(40)能够将所述金属圆片(13)焊接到所述每组纵向钢筋(12)上，每个所述止动件都能够在第一位置和第二位置之间选择性地移动，在所述第一位置，每个所述止动件都通过与所述每组纵向钢筋(12)中的一个接触而相配合，保持所述焊接工具(40)与所述纵向钢筋(12)中确定的一个相对应，在所述第二位置，每个所述止动件都不阻碍纵向钢筋(12)，并允许至少一个部分的纵向钢筋(12)和焊接滑块(37)的相对运动。本发明还涉及制造钢筋骨架的方法。
文档编号B23K11/00GK102458711SQ201080027006
公开日2012年5月16日 申请日期2010年5月26日 优先权日2009年5月28日
发明者杰玛诺·泰保加 申请人:Mep 意大利美普机械制造有限公司