一种体育馆钢结构网架焊接用辅助装置及其使用方法与流程

本发明涉及一种焊接辅助装置，特别是涉及应用于网架焊接设备领域的一种体育馆钢结构网架焊接用辅助装置及其使用方法。

背景技术：

1、体育馆钢结构网架是体育场馆建设中不可或缺的重要组成部分，其结构主要由各种杆件通过节点连接而成，形成网格状，承受着屋盖、屋顶和看台上的载荷，根据不同杆件的组合形式和支撑结构的形状，体育馆钢结构网架可分为双曲面网架、球面网架和空间网架结构等多种类型。

2、在体育馆钢结构网架的安装过程中，需要对节点位置的杆件进行焊接，传统的焊接方式是手工握持焊枪进行转动实现杆件的圆周缝隙的焊接，这种手工焊接方式依赖人工的握持的稳定性，特别是少量节点需要吊装后再在高空焊接，人工握持并转动焊枪在高空作业时的稳定性不佳，影响焊接质量。

技术实现思路

1、针对上述现有技术，本发明要解决的技术问题是传统的体育馆网架采用人工焊接的方式，存在稳定性不佳、影响焊接质量的情况。

2、为解决上述问题，本发明提供了一种体育馆钢结构网架焊接用辅助装置，包括卡筒，卡筒前侧安装有一组相对设置且用来夹持网架焊接球的第一卡环和第二卡环，第一卡环为上端设有第一缺口的圆环，第一卡环朝向网架焊接球的一侧设有与网架焊接球外壁适配的第一球面，第二卡环为设有第二缺口的圆环，第二卡环朝向网架焊接球的一侧设有与网架焊接球外壁适配的第二球面，第二球面上嵌套有呈圆周分布的滚珠，第一卡环连接有伸缩机构；第二卡环外端固定连接有连接片，连接片上安装有朝向杆件和网架焊接球之间焊缝的焊枪，连接片固定连接有转动嵌套在卡筒内的缺口齿轮环，缺口齿轮环连接有驱动其转动的转动机构；卡筒设有供杆件插入的卡槽，卡槽上方设有用来挤压杆件的挤压板，挤压板连接有安装在卡筒上的升降丝杆组件，卡筒下端固定连接有手柄。

3、在上述体育馆钢结构网架焊接用辅助装置中，通过第一卡环和第二卡环实现卡筒的安装固定，并通过与第二卡环联动转动的焊枪，实现焊枪的稳定焊接作业。

4、作为本申请进一步的改进，伸缩机构包括与第一卡环垂直固定连接的垂直板，垂直板固定连接有延伸至卡筒内的牵引杆，牵引杆外侧套设有安装在卡筒内的导向筒，导向筒贯穿有与牵引杆端部固定连接的移动框，移动框螺纹连接有轴向丝杆，轴向丝杆通过传动齿轮组连接有第一电机。

5、作为本申请进一步的改进，转动机构包括与缺口齿轮环外壁拟合的一组交替齿轮，一组交替齿轮均啮合有驱动齿轮，驱动齿轮连接有第二电机，缺口齿轮环为设有缺口且外壁设有卡齿的环形齿轮。

6、作为本申请进一步的改进，升降丝杆组件连接有弧形杆，弧形杆滑动连接有延伸至手柄内侧的弧形导轨，手柄上贯穿有弹性插销，弧形杆上开设有与弹性插销配合的定位孔。

7、作为本申请进一步的改进，卡筒内安装有陀螺仪，导向筒内嵌套有与牵引杆抵接的弹簧，弹簧内侧安装有与牵引杆抵接的压力传感器，第一电机的输出轴上安装有第一光电编码器，第二电机的输出轴上安装有第二光电编码器，陀螺仪、第一电机、第一光电编码器、第二电机、第二光电编码器均与固定在卡筒前端的控制器连接，控制器连接有显示屏和安装在手柄上的开关面板。

8、作为本申请进一步的改进，卡槽与待焊接的杆件适配，待焊接的杆件插入卡槽后与卡槽的底壁滑动抵接，卡筒前侧设有供缺口齿轮环转动的环形槽，环形槽与卡槽连通，卡筒内设有用来容纳第一电机和第二电机的设备腔，一组交替齿轮均通过安装轴与设备腔内壁转动连接，环形槽上开设有与设备腔连通的安装口，一组交替齿轮贯穿安装口。

9、作为本申请进一步的改进，连接片开设有供焊枪贯穿的通槽，连接片位于通槽下方设有用来固定焊枪的安装套，安装套铰接有与连接片固定连接的铰接座，铰接座一侧安装有蜗轮蜗杆调节组件，通过蜗轮蜗杆调节组件调节焊枪的朝向。

10、作为本申请进一步的改进，第一缺口和第二缺口的宽度均大于待焊接杆件的直径，第二卡环的内径大于待焊接杆件的直径，第二卡环内壁与杆件之间形成有供焊枪插入到环形焊接空间。

11、一种体育馆钢结构网架焊接用辅助装置的使用方法包括如下步骤：

12、步骤一，卡筒安装固定；根据网架焊接球上的待焊接位置标记，通过手柄移动卡筒，使得第一卡环和第二卡环位于网架焊接球的两侧且使得第二卡环的圆心抵接在焊接位置的圆心位置，然后通过开关面板启动第一电机，第一卡环向第二卡环靠近，两者将卡筒夹持在网架焊接球上，直到压力传感器监测的夹持压力达到设定的阈值范围，关闭第一电机完成安装固定；

13、步骤二，安装杆件并转动焊接；将待焊接的杆件插入到卡槽内并使得杆件的端部抵接在网架焊接球上，然后手动按压弹性插销并转动弧形杆使得挤压板移动到卡槽上方后释放弹性插销，旋拧升降丝杆组件带动挤压板与待焊接杆件接触，对待焊接杆件进行挤压固定；最后控制器启动第二电机，焊枪对杆件与网架焊接球的缝隙进行转动焊接，直到焊接圈数达到设定的阈值，停止焊接，并使得焊枪回到初始位置；

14、步骤三，拆卸装置；首先，通过升降丝杆组件拆卸挤压板并使得弧形杆回到初始位置，然后通过开关面板启动第一电机，使得第一卡环回到初始位置，第一卡环和第二卡环对网架焊接球进行释放，再通过托举装置进行拆卸。

15、有益效果：（1）本发明通过具有缺口和球面的第一卡环和第二卡环，在焊接前，利用第一卡环和第二卡环的相对移动实现焊接装置的快速安装固定，无需手工托举装置，便于后续焊接，在焊接时，利用与第二卡环同步转动的连接片以及安装在连接片上的焊枪，实现焊枪稳定的转动焊接，代替人工握持和转动焊枪作业，操纵简单省力且焊接时稳定性较好，提高焊接精度，进而提高体育馆网架的焊接质量。

16、（2）本发明通过与连接片连接的缺口齿轮环以及安装在卡筒内的转动机构，在焊接时，具有滚珠的第二卡环在网架焊接球表面稳定的转动，在实现夹持稳定性的前提下实现高效的转动焊接，提高焊接质量。

17、（3）本发明通过包括垂直板、牵引杆、移动框的伸缩机构，实现第一卡环的移动，使得第一卡环和第二卡环配合对网架焊接球进行稳定夹持，进而实现卡筒的安装固定，同时，利用连接有弧形杆的升降丝杆组件的挤压板对待焊接的杆件进行挤压固定，进一步提高了焊接稳定性，并通过弧形导轨对弧形杆进行收纳避免杆件与升降丝杆组件发生干涉。

18、（4）本发明通过陀螺仪监测卡筒的空间倾斜角度，在确定焊接点后精确夹持卡筒，为后续杆件的插入和固定提供精确的参照，提高焊接的精度；另外通过第一光电编码器和第二光电编码器，实现夹持力精确控制和焊接圈数的精确控制，提高焊接精度并方便焊接结束后使得各个部件回到初始位置，便于拆卸。

技术特征：

1.一种体育馆钢结构网架焊接用辅助装置，其特征在于，包括卡筒（1），卡筒（1）前侧安装有一组相对设置且用来夹持网架焊接球（10）的第一卡环（2）和第二卡环（3），第一卡环（2）为上端设有第一缺口（201）的圆环，第一卡环（2）朝向网架焊接球（10）的一侧设有与网架焊接球（10）外壁适配的第一球面（202），所述第二卡环（3）为设有第二缺口（301）的圆环，第二卡环（3）朝向网架焊接球（10）的一侧设有与网架焊接球（10）外壁适配的第二球面（302），第二球面（302）上嵌套有呈圆周分布的滚珠（4），第一卡环（2）连接有伸缩机构；

2.根据权利要求1所述的一种体育馆钢结构网架焊接用辅助装置，其特征在于，所述伸缩机构包括与第一卡环（2）垂直固定连接的垂直板（12），垂直板（12）固定连接有延伸至卡筒（1）内的牵引杆（13），牵引杆（13）外侧套设有安装在卡筒（1）内的导向筒（14），导向筒（14）贯穿有与牵引杆（13）端部固定连接的移动框（15），移动框（15）螺纹连接有轴向丝杆（16），轴向丝杆（16）通过传动齿轮组连接有第一电机（17）。

3.根据权利要求2所述的一种体育馆钢结构网架焊接用辅助装置，其特征在于，所述转动机构包括与缺口齿轮环（6）外壁拟合的一组交替齿轮（20），一组交替齿轮（20）均啮合有驱动齿轮（21），驱动齿轮（21）连接有第二电机（22），缺口齿轮环（6）为设有缺口且外壁设有卡齿的环形齿轮。

4.根据权利要求3所述的一种体育馆钢结构网架焊接用辅助装置，其特征在于，所述升降丝杆组件（9）连接有弧形杆（31），弧形杆（31）滑动连接有延伸至手柄（30）内侧的弧形导轨（32），手柄（30）上贯穿有弹性插销（33），弧形杆（31）上开设有与弹性插销（33）配合的定位孔。

5.根据权利要求4所述的一种体育馆钢结构网架焊接用辅助装置，其特征在于，所述卡筒（1）内安装有陀螺仪（27），导向筒（14）内嵌套有与牵引杆（13）抵接的弹簧，弹簧内侧安装有与牵引杆（13）抵接的压力传感器（19），第一电机（17）的输出轴上安装有第一光电编码器（18），第二电机（22）的输出轴上安装有第二光电编码器（23），陀螺仪（27）、第一电机（17）、第一光电编码器（18）、第二电机（22）、第二光电编码器（23）均与固定在卡筒（1）前端的控制器（28）连接，控制器（28）连接有显示屏（29）和安装在手柄（30）上的开关面板。

6.根据权利要求1所述的一种体育馆钢结构网架焊接用辅助装置，其特征在于，所述卡槽（101）与待焊接的杆件（11）适配，待焊接的杆件（11）插入卡槽（101）后与卡槽（101）的底壁滑动抵接，卡筒（1）前侧设有供缺口齿轮环（6）转动的环形槽（102），环形槽（102）与卡槽（101）连通，卡筒（1）内设有用来容纳第一电机（17）和第二电机（22）的设备腔（103），一组交替齿轮（20）均通过安装轴与设备腔（103）内壁转动连接，环形槽（102）上开设有与设备腔（103）连通的安装口，一组交替齿轮（20）贯穿安装口。

7.根据权利要求1所述的一种体育馆钢结构网架焊接用辅助装置，其特征在于，所述连接片（5）开设有供焊枪（7）贯穿的通槽（501），连接片（5）位于通槽（501）下方设有用来固定焊枪（7）的安装套（24），安装套（24）铰接有与连接片（5）固定连接的铰接座（25），铰接座（25）一侧安装有蜗轮蜗杆调节组件（26），通过蜗轮蜗杆调节组件（26）调节焊枪（7）的朝向。

8.根据权利要求1所述的一种体育馆钢结构网架焊接用辅助装置，其特征在于，所述第一缺口（201）和第二缺口（301）的宽度均大于待焊接杆件（11）的直径，第二卡环（3）的内径大于待焊接杆件（11）的直径，第二卡环（3）内壁与杆件（11）之间形成有供焊枪（7）插入到环形焊接空间。

9.一种体育馆钢结构网架焊接用辅助装置的使用方法，采用如权利要求5所述的体育馆钢结构网架焊接用辅助装置，其特征在于，包括如下步骤：

技术总结本发明涉及网架焊接设备领域的一种体育馆钢结构网架焊接用辅助装置及其使用方法，通过具有缺口和球面的第一卡环和第二卡环，在焊接前，利用第一卡环和第二卡环的相对移动实现焊接装置的快速安装固定，无需手工托举装置，便于后续焊接，在焊接时，利用与第二卡环同步转动的连接片以及安装在连接片上的焊枪，实现焊枪稳定的转动焊接，代替人工握持和转动焊枪作业，操纵简单省力且焊接时稳定性较好，提高焊接精度，进而提高体育馆网架的焊接质量。技术研发人员：阳建民,彭联伟,张路,朱帅,孙鹏,夏禹,李威,何迪,尹茂林受保护的技术使用者：中建五局第三建设有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/11