一种钢拱架法兰焊接装置及钢拱架自动加工系统的制作方法

1.本技术涉及型钢加工的领域，尤其是涉及一种钢拱架法兰焊接装置及钢拱架自动加工系统。


背景技术：

2.在隧道开挖过程中，钢拱架是隧道初期支架结构中重要的组成部分，也是隧道混凝土施工前支护的重要内容。
3.钢拱架一般采用型钢加工而成，将型钢首尾焊接后，将型钢弯曲成一定弧度后，按照隧道尺寸切断而成弧形的钢架，最后在钢架的两端焊接法兰而成钢拱架。
4.但是在加工钢拱架的过程中，由于钢拱架加工装置中的焊接装置难以焊接到钢拱架的背面，需要人工补焊，耗费加工时的人力和物力。


技术实现要素：

5.为了提高钢拱架焊接效率，本技术提供一种钢拱架法兰焊接装置及钢拱架自动加工系统。
6.第一方面，本技术提供的一种钢拱架法兰焊接装置，采用如下的技术方案：一种钢拱架法兰焊接装置，包括机架，所述机架上安装有法兰焊接机器人，还包括：光电传感器，设置在机架上，用于检测到钢拱架移动至所述夹紧组件上时，向控制器发出检测信号；夹紧组件，包括底架和安装在所述底架上的夹紧臂，所述底架上安装有驱动组件；所述驱动组件，用于在控制器接收到所述检测信号后，驱动所述夹紧臂靠近所述底架；或在控制器接收到法兰焊接机器人发送的第二完成信号后，驱动夹紧臂远离所述底架；所述法兰焊接机器人，用于在控制器控制所述驱动组件夹紧所述钢拱架后，启动焊接，并在焊接完成钢拱架正面后向控制器发送第一完成信号；或在控制器控制所述转动组件正向转动后，启动焊接，并在焊接完成钢拱架背面后向控制器发送第二完成信号；转动组件，设置在所述机架上，用于在控制器接收到所述第一完成信号后，带动所述夹紧组件正向转动预设角度；以及，在所述控制器控制所述夹紧臂远离所述底架后，带动所述夹紧组件反向转动预设角度；所述驱动组件、所述转动组件、所述法兰焊接机器人和所述光电传感器均与所述控制器连接。
7.通过采用上述技术方案，当光电传感器检测到钢拱架放置在了夹紧组件上时，向控制器发送检测信号，控制器接收到检测信号后，控制夹紧臂靠近底架，夹紧臂夹紧钢拱架，并控制法兰焊接机器人启动焊接，焊接完成钢拱架正面后，法兰焊接机器人向控制器发送第一完成信号。控制器接收到第一完成信号后，控制转动组件正向转动，带动夹紧组件正
向转动预设角度完成翻转，接着，控制器控制法兰焊接机器人再次启动焊接，焊接完成钢拱架背面后，法兰焊接机器人向控制器发送第二完成信号。控制器接收到第二完成信号后，控制夹紧臂远离底架，夹紧臂松开钢拱架，接着控制转动组件反向转动，带动夹紧组件反向转动预设角度完成翻转，夹紧组件恢复原位。因此，在加工钢拱架的过程中，自动焊接钢拱架背面，无需人工补焊，提高钢拱架加工效率。
8.可选的，所述转动组件在所述控制器控制所述夹紧臂远离所述底架后，驱动所述夹紧组件反向转动第一预设角度，并在预设时间后，驱动所述夹紧组件反向转动第二预设角度，所述第一预设角度和所述第二预设角度的和等于所述预设角度。
9.通过采用上述技术方案，控制器驱动夹紧组件反向转动第一预设角度，使钢拱架被放置在成品放置架上，即钢拱架与夹紧组件脱离，并且在钢拱架远离夹紧组件的过程中，避免底架与钢拱架之间有摩擦，保护夹紧组件，并且夹紧组件反向转动第二预设角度后，夹紧组件恢复原位，等待加工下一个钢拱架。
10.可选的，所述驱动组件包括固定在所述底架上的支架，所述支架一端铰接有转动架，所述支架另一端铰接有夹紧液压缸，所述夹紧液压缸的输出端与所述转动架的另一端铰接，所述夹紧臂固定在所述转动架上。
11.通过采用上述技术方案，夹紧液压缸推动转动架转动，使夹紧臂相向底架转动，进而压紧钢拱架，实现自动锁紧钢拱架，提高自动化程度。
12.可选的，所述底架上设置有托辊，所述夹紧臂位于所述托辊上方。
13.通过采用上述技术方案，减小与钢拱架的接触面积，在钢拱架滑动到夹紧组件或离开夹紧组件时，均减小钢拱架与夹紧组件之间的摩擦，保护夹紧组件。
14.可选的，所述转动组件包括设置在所述机架内的转动电机，所述转动电机与所述控制器连接，所述机架上转动连接有圆盘，所述转动电机的输出端与所述圆盘固定，所述圆盘上固定有支撑臂，所述支撑臂与所述底架固定。
15.通过采用上述技术方案，在控制器的控制下，转动电机转动，转动电机带动圆盘转动，圆盘上的支撑臂带动底架一同转动，进而实现翻转钢拱架，提高使用便利性和加工过程中的自动化程度。
16.可选的，所述机架一侧设置有推正组件，所述推正组件包括设置在机架上的连接轨，所述连接轨上滑动连接有底架，所述底架上固定有推板，所述机架上固定有推正液压缸，所述推正液压缸与所述底架固定，所述推正液压缸的输出方向与所述连接轨延伸方向平行。
17.通过采用上述技术方案，在控制器的控制下，推正液压缸动作，带动底架在连接轨上滑动，使推板推动钢拱架，摆正钢拱架的位置，便于焊接钢拱架，提高加工精度，使自动化加工过程顺利进行。
18.可选的，述夹紧臂内设置有钢索，所述钢索一端位于夹紧臂内，所述钢索另一端由所述夹紧臂远离所述转动架的一侧伸出，并固定有可被磁化的连接块，所述夹紧臂上设置有用于收卷所述钢索的收卷组件；所述底架上设置有竖直的滑槽，所述滑槽内滑动连接有电磁铁，所述电磁铁靠近槽底的一侧固定有弹簧，所述底架上设置有固定筒，所述固定筒内竖直滑动连接有重锤，所述重锤远离所述夹紧臂的一侧与所述弹簧之间固定有连接绳；
所述电磁铁和所述收卷组件均与所述控制器连接，在控制器接收到检测信号时，控制所述收卷组件放卷所述钢索以及所述电磁铁通电；在控制器接收到第二完成信号时，控制所述收卷组件收卷以及所述电磁铁断电。
19.通过采用上述技术方案，在控制器接收到检测信号时，控制收卷组件放卷钢索、电磁铁通电，在重力的作用下，连接块牵引钢索拉长，连接块与电磁铁通电，钢索、夹紧臂和底架环绕在钢拱架周围。在钢拱架翻转后，在重力的作用下，重锤牵动电磁铁在滑槽内滑动，钢索被拉紧，减小夹紧臂受到的力，保护夹紧组件。
20.可选的，所述收卷组件包括固定在所述夹紧臂上的收卷电机，所述夹紧臂内转动连接有收卷辊，所述收卷电机与所述收卷辊之间连接有电磁离合器；所述电磁离合器和所述收卷电机均与所述控制器连接，在控制器接收到检测信号时，控制器控制所述电磁离合器断开；在控制器接收到第二完成信号时，控制所述电磁离合器闭合且收卷电机转动。
21.通过采用上述技术方案，在控制器接收到检测信号时，控制控制电磁离合器断开，收卷辊即可转动，使钢索被拉开，而在控制器控制电磁离合器闭合后，收卷电机带动带动收卷辊收卷钢索，使连接块被牵引起。
22.可选的，所述电磁铁的面积大于所述连接块的面积。
23.通过采用上述技术方案，当连接块落下时，便于被更大面积的电磁铁吸附。
24.第二方面，本技术提供的一种钢拱架自动加工系统，包括如第一方面中任一项所述的一种钢拱架法兰焊接装置；还包括：进料辊，用于运送所述工字钢；端头切断装置，用于切割所述工字钢的端头；型材续接焊接装置，用于在工字钢的端头被切掉后，焊接两相邻的工字钢；型材冷弯装置，用于将续焊后的工字钢弯拱成钢拱架；弯拱后切断装置，用于定长切断钢拱架；吊装运送装置，用于将定长的钢拱架吊装至送料装置；送料装置，用于将所述钢拱架送至两相对设置的钢拱架法兰焊接装置之间；成品暂存架，用于承接所述焊接后的钢拱架。
25.通过采用上述技术方案，进料辊运送工字钢，端头切断装置切割工字钢的端头，型钢续接焊接装置将两相邻的工字钢焊接在一起，型材冷弯装置将工字钢弯拱成钢拱架，弯拱后切断装置切割成定长的钢拱架，钢拱架被吊装运送装置运动至送料装置上，法兰焊接装置焊接完成法兰和钢拱架的正面后，翻转钢拱架并焊接背面，焊接完成后的钢拱架放置在成品暂存架上。
26.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：1.在加工钢拱架的过程中，自动焊接钢拱架背面，无需人工补焊，提高钢拱架加工效率；2.在控制器接收到检测信号时，控制收卷组件放卷钢索、电磁铁通电，在重力的作用下，连接块牵引钢索拉长，连接块与电磁铁通电，钢索、夹紧臂和底架环绕在钢拱架周围。在钢拱架翻转后，在重力的作用下，重锤牵动电磁铁在滑槽内滑动，钢索被拉紧，减小夹紧臂受到的力，保护夹紧组件。
附图说明
27.图1是本技术实施例中钢拱架加工系统的结构示意图。
28.图2是本技术实施例中钢拱架法兰焊接装置的结构示意图。
29.图3是本技术实施例中钢拱架法兰焊接装置的结构框图。
30.图4是本技术实施例中夹紧组件夹紧钢拱架的结构示意图。
31.图5是本技术实施例中夹紧组件夹紧钢拱架翻转后的结构示意图。
32.图6是本技术实施例中收卷钢索的结构示意图。
33.图7是本技术实施例中重锤牵拉钢索的剖面图。
34.图8是本技术实施例中型材冷弯装置的结构示意图。
35.附图标记说明：1、机架；2、法兰焊接机器人；3、钢拱架；4、夹紧组件；41、底架；411、滑槽；42、托辊；43、驱动组件；431、支架；432、转动架；433、夹紧液压缸；434、夹紧臂；5、光电传感器；6、控制器；7、推正组件；71、连接轨；72、滑动架；73、推板；74、推正液压缸；8、转动组件；81、转动电机；82、圆盘；83、支撑臂；9、钢索；10、收卷电机；11、收卷辊；12、电磁离合器；13、连接块；14、电磁铁；15、弹簧；16、固定筒；17、重锤；18、连接绳；19、进料辊；20、端头切断装置；21、型材续接焊接装置；22、型材冷弯装置；221、工作台；222、压紧组件；2221、支撑架；2222、支撑辊；223、导引辊；224、压弯液压缸；225、压弯辊；23、弯拱后切断装置；24、送料装置；25、法兰焊接装置；26、成品暂存架。
具体实施方式
36.以下结合附图1-8对本技术作进一步详细说明。
37.本技术实施例公开一种钢拱架法兰焊接装置，参照图1和图2，设置钢拱架加工系统中，包括机架1，机架1底端滑动连接在滑轨上，在使用时，两个法兰焊接装置25相对设置，根据钢拱架3的尺寸滑动机架1，进而调节两机架1之间的距离，使钢拱架3位于两法兰焊接装置25之间时，钢拱架3的端部位于两机架1相靠近的一侧。
38.两法兰焊接装置25一侧设置有送料装置24，另一侧设置有成品暂存架26，法兰通过人工点焊在钢拱架3上后，钢拱架3通过送料装置24传送至两法兰焊接装置25之间。
39.机架1上设置有法兰焊接机器人2，本技术实施例中，法兰焊接机器人2为现有技术，本技术不再对其功能做具体详述。法兰焊接机器人2可通过工业相机，自动查找法兰和钢拱架3之间的焊缝，并自动调整焊接角度，焊接法兰和钢拱架3。
40.在机架1一侧设置有夹紧组件4，夹紧组件4包括底架41，底架41一端上表面设置有两相平行的托辊42，托辊42的轴线与底架41延伸方向平行。在托辊42一侧的底架41上还设置有驱动组件43。
41.驱动组件43包括固定在底架41上的支架431，支架431靠近托辊42的一端铰接有转动架432，转动架432的另一端与一夹紧液压缸433的输出端铰接，夹紧液压缸433的缸体铰接在支架431远离托辊42的一端上，在转动架432靠近托辊42的一侧固定有夹紧臂434。
42.在机架1上设置有光电传感器5，光电传感器5检测托辊42上方是否放置有钢拱架3，光电传感器5和夹紧液压缸433均与控制器6连接，当光电传感器5检测到钢拱架3时，向控制器6发送检测信号。
43.在机架1靠近送料装置24的一侧设置有推正组件7，推正组件7包括设置在机架1上
的连接轨71，连接轨71水平设置且与送料装置24的传送方向垂直。在连接轨71上滑动连接有滑动架72，滑动架72上固定有推板73。机架1上还固定有推正液压缸74，推正液压缸74与滑动架72固定，具体地，推正液压缸74的缸体可以与滑动架72固定，且推正液压缸74的输出端与机架1固定。推正液压缸74与控制器6连接。
44.当控制器6接收到检测信号时，控制器6控制推正液压缸74动作，使滑动架72沿连接轨71滑动，推板73推动法兰，即两法兰焊接装置25上的推板73相向动作，将钢拱架3推正在两个法兰焊接装置25之间，然后推正液压缸74回位。
45.参照图3和图4，接着，控制器6控制夹紧液压缸433伸出，使转动架432带动夹紧臂434靠近底架41，进而使夹紧臂434抵紧在钢拱架3上表面，钢拱架3被夹紧在夹紧组件4上。进而，控制器6控制法兰焊接机器人2开始焊接法兰和钢拱架3的正面，在焊接完成正面后，法兰焊接机器人2向控制器6发送第一完成信号。
46.参照图2和图3，在机架1上还设置有转动组件8，转动组件8包括设置在机架1内的转动电机81（图中未示出），还包括转动连接在机架1上的圆盘82，转动电机81的输出端与圆盘82的圆心固定，因此，转动电机81可带动圆盘82转动。在圆盘82上固定有支撑臂83，支撑臂83固定在底架41上。当控制器6接收到第一完成信号后，控制器6控制转动电机81正向转动预设角度，预设角度可以为180度，进而使夹紧组件4带动钢拱架3翻转，并从送料装置24移动到成品暂存架26上。
47.参照图3和图5，转动组件8完成正向翻转后，控制器6控制法兰焊接机器人2开始焊接法兰和钢拱架3的背面。在焊接完成背面后，法兰焊接机器人2可向控制器6发送第二完成信号。
48.当控制器6接收到第二完成信号后，接着控制器6控制夹紧液压缸433缩回，即夹紧臂434远离底架41，钢拱架3落在成品暂存架26上，同时控制器6控制转动电机81反向转动第一预设角度，第一预设角度可以为10度，使底架41悬在钢拱架3的上方，防止钢拱架3在移动过程中与夹紧组件4摩擦。
49.当成品暂存架26将钢拱架3带离后，控制器6控制转动电机81继续反向转动第二预设角度，第二预设角度可以为170度，使夹紧组件4恢复到原位。其中第一预设角度和第二预设角度的和与预设角度相等，且第一预设角度和第二预设角度的大小不唯一。
50.参照图2和图6，为了减小翻转后夹紧臂434受到的压力，在夹紧臂434内还设置有钢索9，钢索9一端位于夹紧臂434内，另一端由夹紧臂434远离转动架432的一侧伸出。在夹紧臂434一侧固定有收卷电机10，在夹紧臂434内转动连接有收卷辊11，在收卷辊11和收卷电机10输出端之间固定有电磁离合器12。钢索9一端缠绕在收卷辊11上，另一端固定有连接块13，连接块13为可此话的金属制成。收卷电机10和电磁离合器12均与控制器6连接。
51.参照图2和图7，在底架41上设置有竖直开设的滑槽411，滑槽411位于夹紧臂434端部正下方，在滑槽411内滑动连接有电磁铁14，电磁铁14的顶面积大于连接块13的侧面面积。在电磁铁14靠近槽底的一侧固定有弹簧15，在无外力作用下，弹簧15推动电磁铁14悬在滑槽411顶部。
52.在底架41上固定有母线竖直的固定筒16，固定筒16内沿竖直方向滑动连接有重锤17，在重锤17远离夹紧臂434的一侧和弹簧15之间固定有无弹性的连接绳18。电磁铁14与控制器6连接。
53.参照图3和图4，当控制器6控制夹紧液压缸433伸出的同时，控制器6控制电磁离合器12断开，收卷辊11解除锁定，并控制电磁铁14通电，连接块13在重力的作用下下落，电磁铁14吸附连接块13。钢索9从收卷辊11上被拉出，因此钢索9牵拉在夹紧臂434和底架41之间，钢索9、夹紧臂434和底架41圈紧钢拱架3。
54.参照图7，当底架41翻转后，重锤17在重力的作用下，在固定筒16内滑动，重锤17拉动连接绳18，连接绳18拉动弹簧15，使弹簧15带动电磁铁14向滑槽411内滑动，进而钢索9被拉紧，为夹紧臂434施加一个向上的力，减小夹紧臂434受到的压力，保护夹紧组件4。
55.当控制器6接收到第二完成信号后，控制器6控制电磁离合器12连接、收卷电机10启动和电磁铁14断电，即钢索9被收卷到收卷辊11上，钢拱架3得以从夹紧组件4上移出。
56.本技术实施例一种钢拱架法兰焊接装置的实施原理为：当传送装置将钢拱架3放置在托辊42上后，光电传感器5向控制器6发送检测信号，控制器6接收到检测信号后，控制器6控制推正液压缸74动作，推板73推动钢拱架3，使钢拱架3摆正在两个法兰焊接装置25之间。
57.接着，控制器6控制夹紧液压缸433伸长，夹紧臂434夹紧钢拱架3，同时控制器6控制电磁离合器12断开，并且电磁铁14通电，连接块13被吸附在电磁铁14上，钢索9环绕在钢拱架3一侧。控制器6控制法兰焊接机器人2开始焊接，当焊接完成正面后，法兰焊接机器人2向控制器6发送第一完成信号。
58.控制器6接收到第一完成信号后，控制转动电机81转动预设角度，钢拱架3翻转后背面朝上。在重锤17的作用下，连接绳18牵动电磁铁14和连接块13向滑槽411内部移动，钢索9被拉紧。控制器6控制法兰焊接机器人2再次动作，当法兰焊接机器人2焊接完成背面后，向控制器6发送第二完成信号。
59.当控制器6接收到第二完成信号后，控制器6控制电磁离合器12连接、收卷电机10启动、电磁铁14断电和夹紧液压缸433缩回，并且控制转动电机81反向转动第一预设角度。当成品暂存架26将钢拱架3带离底架41后，控制器6控制转动电机81反向转动第二预设角度。直至夹紧组件4恢复原位、钢索9收卷在收卷辊11上。
60.本技术实施例还提供一种钢拱架自动加工系统，参照图1，包括上述的钢拱架法兰焊接装置25，还包括：进料辊19，用于运送工字钢；端头切断装置20，用于切割工字钢的端头；型材续接焊接装置21，用于在工字钢的端头被切掉后，焊接两相邻的工字钢；在型材续接焊接装置21完成工字钢一侧焊接后，人工在工字钢另一侧补焊；型材冷弯装置22，用于将续焊后的工字钢弯拱成钢拱架3；弯拱后切断装置23，用于定长切断钢拱架3；吊装运送装置，用于将定长的钢拱架3吊装至送料装置24，具体可以采用天车；送料装置24，用于将钢拱架3送至两相对设置的钢拱架法兰焊接装置25之间；成品暂存架26，用于承接焊接后的钢拱架3。
61.其中，在钢拱架加工系统中，每个装置均对应有控制器，各个控制器均连接至中控装置，中控装置与各个控制器相通讯，以实现加工系统的自动运行。
62.端头切断装置20和型材续接焊接装置21一侧的进料辊19上设置有编码器，编码器
与端头切断装置20的第一控制器连接。当第一控制器通过编码器检测到工字钢传送达到预设长度后，第一控制器控制端头切断装置20动作，将工字钢的两端切割，使工字钢端部平整，便于续焊；还控制型材续接焊接装置21开始续焊。
63.进一步地，参照图8，型材冷弯装置22包括工作台221，工作台221上设置有四组压紧组件222，四组压紧组件222呈扇形分布，每个压紧组件222均包括一个支撑架2221，支撑架2221上设置有一对支撑辊2222，工字钢可从两个支撑辊2222中穿过，在支撑架2221一侧设置有导引辊223，导引辊223带动工字钢缓慢从支撑架2221中穿过。在两组压紧组件222之间的工作台221上固定有压弯液压缸224，压弯液压缸224的输出端固定有压弯辊225，当冷弯工字钢时，压弯液压缸224的输出端伸长，使压弯辊225接触工字钢，压弯辊225和导引辊223分别位于工字钢的两侧，工字钢被弯曲成弧形。
64.进一步地，在型材冷弯装置22的其中一支撑辊2222上设置有编码器，编码器与型材冷弯装置22的第二控制器连接，当第二控制器根据编码器检测到钢拱架3运送达到一定长度后，第二控制器控制弯拱后切断装置23切断钢拱架3。
65.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。