一种预制钢构件拼接焊接防变形支撑定位装置的制作方法

本发明涉及焊接定位，特别是涉及一种预制钢构件拼接焊接防变形支撑定位装置。

背景技术：

1、预制钢构件在建筑结构、桥梁工程及大型设备制造等领域应用广泛，其拼接焊接质量直接影响整体结构的承载性能和尺寸精度；在预制钢构件的拼接焊接过程中，由于焊接热输入集中，钢构件局部温度迅速升高，容易产生角变形、波浪变形和整体弯曲等焊接变形，尤其在长直拼接焊缝中，热变形累积效应更为明显；目前，常见的焊接支撑定位方式多采用固定卡具、临时码板或简单压紧装置，对钢构件进行静态约束；这些方式虽然能在一定程度上限制构件的整体位移，但无法随焊接枪头的移动而同步调整支撑位置，导致焊缝附近区域在焊接过程中缺乏连续的支撑和散热，热影响区温度梯度较大，焊接变形仍难以有效控制。

2、固定式支撑定位装置在实际使用中，通常仅在钢构件的几个离散点位施加夹持力，支撑点之间的区域基本处于自由状态，且两端固定结构复杂，仅能实现两侧夹紧，难以适应焊接过程中的动态支撑需求；焊接热源沿焊缝移动时，焊缝两侧的母材依次经历快速加热和冷却过程，固定支撑点无法跟随热源同步移动，使得正在焊接的局部区域得不到及时有效的约束；热量在焊缝附近持续累积，温度梯度增大，钢板局部膨胀受到远处固定点的约束，容易产生翘曲和波浪变形；对于长直拼接焊缝，这种因支撑位置固定而造成的约束滞后更为突出，热变形沿焊缝方向不断累积，最终导致构件整体尺寸超差，降低预制钢构件拼接焊接的品质。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明提供一种预制钢构件拼接焊接防变形支撑定位装置。

2、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种预制钢构件拼接焊接防变形支撑定位装置，包括焊接底架和焊接枪头，所述焊接底架内部设置有滚动对夹组件，用于在焊接过程中对钢构件进行滚动夹持，滚动对夹组件包括底座架、夹持座和滚动柱，滚动柱在对钢构件侧边进行滚动夹持的同时，对钢构件焊接产生的热量进行传导散热，滚动柱随焊接枪头同步水平移动，实现边滚动支撑边焊接；

3、夹持座的内部设置有横向居中组件，用于将滚动柱调整贴合至钢构件的两侧，横向居中组件包括双向电机和蓄电池组，横向居中组件驱动夹持座顶部两端的滚动柱同步相对运动；

4、焊接底架的两端固定安装有翻转定位组件，用于对钢构件的两端进行压紧定位，翻转定位组件包括翻转侧架、压紧座和翻转板，压紧座从钢构件顶部平移下降，对钢构件顶部进行压紧定位；

5、压紧座的顶部还设置有对钢构件表面进行吹风清理的吹风清洁组件，焊接底架的顶部还设置有带动焊接枪头进行水平移动的横向移动组件。

6、作为本发明的一种优选技术方案，所述滚动对夹组件还包括旋转电机，焊接底架的内部中心处固定安装有底座架，底座架的四周通过转轴活动连接有旋转齿轮，在位于焊接底架长度方向上的两个旋转齿轮之间传动连接有链条，两个链条之间的链节上固定安装有夹持座，焊接底架内部通过电机板固定安装有旋转电机，滚动柱为铜柱结构。

7、所述滚动柱为六个，对称布置于钢构件两侧，位于焊接底架宽度方向上的两个旋转齿轮固定安装在同一根连接转杆的两端，连接转杆通过轴承可转动地安装在底座架上，且旋转电机输出端固定安装在连接转杆上，固定着夹持座的链节上固定安装有导向块，底座架两侧设有与导向块滑动配合的导向滑槽。

8、作为本发明的一种优选技术方案，所述横向居中组件还包括限位杆，夹持座内部中心处固定安装有双向电机，双向电机的两端均固定安装有第一螺杆，第一螺杆上螺纹贯穿连接有活动块，活动块对称设置在夹持座内部两端，夹持座的内部固定安装有限位杆，活动块的两端活动贯穿在限位杆中，夹持座在远离滚动柱的一侧固定安装有蓄电池组，蓄电池组对双向电机提供电能。

9、所述活动块的两端顶部均固定安装有活动杆，活动杆的顶部均贯穿延伸至夹持座的顶部外侧，每个活动块的顶部通过活动杆固定安装有活动板，活动板的顶部均固定安装有三根限位柱，且滚动柱均活动套设在限位柱的外周，夹持座的顶部两端开设有活动槽，活动槽的大小与活动板相匹配，且活动板均活动贯穿在活动槽中。

10、作为本发明的一种优选技术方案，所述翻转定位组件还包括驱动杆和支撑转杆，翻转侧架的顶部活动连接有驱动杆，驱动杆上固定安装有翻转板，翻转板在远离驱动杆的一端固定安装有衔接板，翻转侧架在位于驱动杆的底部处活动连接有支撑转杆，支撑转杆的两端固定安装有弧形运动板，弧形运动板在远离支撑转杆的一端之间活动连接有压紧座，压紧座的顶部两端固定安装有三角连接板，且三角连接板活动连接在衔接板底部。

11、所述翻转侧架的内顶部固定安装有第一电机，第一电机输出端通过转轴固定安装有第一锥齿轮，驱动杆的中端固定安装有第二锥齿轮，且第二锥齿轮与第一锥齿轮之间传动啮合，焊接底架的顶部固定安装有液压伸缩缸，液压伸缩缸的输出端固定安装在翻转侧架的底部，压紧座的底部固定安装有若干个缓冲弹簧，缓冲弹簧的底部之间固定安装有弧形压紧板，弧形压紧板对钢构件的两端进行压紧定位，液压伸缩缸通过推动翻转侧架，使弧形压紧板向钢构件方向运动。

12、作为本发明的一种优选技术方案，所述吹风清洁组件包括清洁座，压紧座的顶部固定安装有清洁座，清洁座上均固定安装有若干个清洁喷头，清洁喷头对钢构件表面的杂质灰尘进行吹风清洁，清洁座外接干燥鼓风设备。

13、作为本发明的一种优选技术方案，所述横向移动组件还包括驱动电机和第二螺杆，焊接底架顶部固定安装有限位导轨，限位导轨上滑动连接有限位导块，限位导块的顶部之间固定安装有焊接架，焊接架的顶部固定安装有焊接机械臂，焊接机械臂上连接有对钢构件进行焊接的焊接枪头，焊接底架的顶部固定安装有驱动电机，驱动电机输出端固定安装有第二螺杆，第二螺杆上螺纹贯穿连接有弧形引导块，且弧形引导块固定安装在焊接架的底部。

14、与现有技术相比，本发明能达到的有益效果是：

15、本发明中，通过滚动对夹组件实现边滚动支撑边焊接的连续散热与防变形效果；旋转电机输出旋转运动并驱动连接转杆转动，连接转杆带动焊接底架宽度方向上的两个旋转齿轮同步旋转，旋转齿轮啮合链条使两条链条沿焊接底架长度方向循环回转，链条再带动夹持座及夹持座上的六个铜质滚动柱沿钢构件拼接方向水平移动；滚动柱在钢构件两侧边滚动夹持的过程中，将焊接区域产生的热量通过铜柱持续传导散发，降低焊缝附近温度梯度，抑制角变形和波浪变形；同时，导向块与导向滑槽滑动配合约束夹持座直线运动，保证滚动柱夹持力均匀，使钢构件在焊接热输入下保持尺寸稳定，提高焊接区域的拼接精度。

16、本发明中，通过横向居中组件实现滚动柱对不同宽度钢构件的自适应居中夹紧效果；双向电机驱动两端的第一螺杆同步旋转，两个活动块在限位杆约束下沿第一螺杆轴向同步相对或相背运动，活动块通过活动杆带动活动板在活动槽内平移，活动板上的限位柱带动滚动柱靠近或远离钢构件两侧；该运动过程使滚动柱能够根据钢构件实际宽度自动调整贴合位置，形成适中夹持力，避免夹持过松导致支撑失效或夹持过紧产生过大拘束应力，提高了装置对不同截面钢构件的适应性和焊接对中精度，为焊接枪头对准拼接焊缝提供稳定基础。

17、本发明中，通过滚动对夹组件与横向居中组件联动实现滚动柱夹持力与移动轨迹的协同优化效果；横向居中组件在焊接前将滚动柱调整至钢构件两侧并施加对称夹持力，滚动对夹组件再驱动夹持座和滚动柱沿焊缝方向与焊接枪头同步水平移动；两组件联动使滚动柱在保持合适夹持压力的同时，始终在焊缝两侧附近滚动支撑和散热，避免因移动过程中夹持力波动造成钢构件偏移，从而进一步提高焊缝成形的连续性和稳定性，减少焊接缺陷产生的可能。

18、本发明中，通过翻转定位组件实现对钢构件两端可靠压紧并降低拘束应力的效果；液压伸缩缸推动翻转侧架水平移动，使压紧座底部的弧形压紧板位于钢构件端部上方；第一电机通过第一锥齿轮与第二锥齿轮传动带动驱动杆旋转，驱动杆上的翻转板通过衔接板和三角连接板拉动压紧座绕支撑转杆摆动下降，弧形压紧板接触钢构件顶部后压缩缓冲弹簧进行弹性压紧；该运动使钢构件两端在焊接过程中被可靠固定，防止端部翘起、错动，同时缓冲弹簧吸收部分热膨胀，避免过度约束引发焊接裂纹，提升了焊接过程的安全性和稳定性。

19、本发明中，通过吹风清洁组件实现钢构件焊接区域多角度全覆盖吹扫清洁效果；干燥鼓风设备将高压气流送入清洁座，清洁座分配气流至多个清洁喷头，清洁喷头向钢构件表面喷射高速干燥气体；由于清洁喷头随压紧座水平移动和摆动下降，喷射角度不断变化，从不同高度和方向对钢构件端部及焊缝两侧进行吹扫，扩大清洁覆盖范围，减少清洁盲区，降低气孔和夹杂等焊接缺陷产生的可能性，提升焊缝成形质量，为高质量焊接提供洁净的母材表面。

20、本发明中，通过翻转定位组件与吹风清洁组件联动实现清洁与定位同步完成的高效作业效果；翻转定位组件中压紧座先水平移动再摆动下降，使安装在压紧座顶部的清洁喷头随动改变空间位置和喷射方向，对钢构件表面形成多角度气流吹扫；同时压紧座底部的弧形压紧板对钢构件两端进行弹性压紧定位，使清洁与定位动作在时间上重叠，减少独立清洁工位，提高了预制钢构件拼接焊接作业的连续性和效率，并保证焊接区域洁净度，综合提升了装置的自动化程度和焊接质量。

21、本发明中，通过滚动对夹组件、横向居中组件、翻转定位组件和吹风清洁组件的协同工作，实现钢构件焊接区域的全方位约束、散热与清洁效果；滚动对夹组件中旋转电机驱动连接转杆和旋转齿轮带动链条循环运动，使夹持座和六个铜质滚动柱沿焊缝方向与焊接枪头同步水平移动，在钢构件两侧边滚动夹持并持续传导散热；横向居中组件中双向电机驱动两根第一螺杆旋转，活动块在限位杆约束下通过活动杆和活动板带动限位柱及滚动柱同步相对运动，使滚动柱根据钢构件宽度自动调整夹持位置并施加对称夹持力；翻转定位组件中液压伸缩缸推动翻转侧架水平移动，第一电机通过第一锥齿轮和第二锥齿轮传动使驱动杆旋转，翻转板通过衔接板和三角连接板带动压紧座绕支撑转杆摆动下降，弧形压紧板压缩缓冲弹簧后弹性压紧钢构件两端；吹风清洁组件中干燥鼓风设备将高压气流经清洁座分配至多个清洁喷头，清洁喷头随压紧座水平移动和摆动下降从不同角度对钢构件表面喷射气流；四个组件联动使钢构件在焊接过程中同时获得焊缝两侧的滚动支撑与散热、端部的可靠压紧、表面的多角度清洁，有效抑制焊接热变形，降低气孔和夹杂缺陷，提高预制钢构件的拼接精度和焊缝成形质量。