PC預制生產線焊接主機開發研究
時間:2022-03-29 10:49:22
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【摘要】介紹了一款用于pc預制生產線的專用網片焊接設備,相較于與傳統網片焊接設備,其焊接主機具有成本低、耗能小且結構簡單緊湊等優點。采用雙變壓器左右布置,單電極對應多焊點的結構布局,此焊接主機包含鋼筋導向裝置(縱筋)、機身、電極組及橫筋系統、開門機構、接網架為一體,集成化高。
【關鍵詞】PC;智能;鋼筋;焊網
1引言
隨著國家對建筑產業化政策的調整、對節能環保要求的不斷提高及勞動力成本的大幅增長,裝配式建筑得到了快速發展,配套PC預制生產線也變得越來越主流。PC構件生產中使用的鋼筋網片需求迅速增長,帶動了鋼筋焊網設備的快速發展[1]。為滿足提高生產效率,節約制造成本,降低空間占用率等國內PC預制市場的實際需求,本文介紹一款智能鋼筋網片焊接機器人(線),技術處于國內領先水平。其采用的焊接主機在滿足目前PC產能的基礎上,實現了低成本,高集成,高效率的設計。本設備為國內首臺針對PC預制構件生產線定制開發的鋼筋焊網設備。
2結構設計
2.1項目背景。目前,傳統的網片焊接主機主要有2種布局方式:(1)多變壓器并列布置,回路獨立;(2)雙變壓雙回路伺服驅動布置。第一種布局方式如圖1所示,優點為焊接速度快,但結構復雜且成本很高,需要客戶大量的投入。常用結構為一個變壓器對應2組焊接電極。焊接工件時,上電極整體下壓,變壓器錯峰依次放電,單輪焊接時間小于2s。第二種布局方式如圖2所示,優點為變壓器較少,但焊接速率較低,焊頭采用伺服電機移動,結構較復雜,成本也較高。此布局所有焊接回路電流均為左右兩側變壓器提供,由伺服系統驅動上電極移動,對上下電極中間的工件依次焊接,單輪焊接時間小于10s。為提高PC預制生產線的生產效率、降低制造成本低、減少耗能及提高智能化程度,開發了一款基于PC預制生產線的焊接主機。2.2總體設計。如圖3所示,1及1′分別為左機身及右機身;2左焊接變壓器及2′右焊接變壓器分別布置在左右機身內;3上電極組整排布置在4上橫梁上;7下電極組整排布置于14下橫梁上。2左焊接變壓器過5左導電裝置連接左側一半的上電極組;通過6左導電裝置二連接左側一半的下電極組,上電極組通過氣動或液壓驅動與下電極組連接,下電極組通過安裝在9輔助支撐的氣動或液壓驅動裝置上下運動,形成作用回路。同理,5′右導電裝置連接右側一半的上電極組,6′右導電裝置二連接右側一半下電極組,形成作用回路。3上電極組中單個電極有多個焊點,可實現同時焊接一個或多個點,節約焊接時間。本焊接主機可實現針對不同直徑鋼筋,有不同焊點位置,根據圖紙的需求焊接,且焊接參數可調。8縱向鋼筋導向裝置采用喇叭筒等間距并排,擴口為鋼筋入口,縮口為鋼筋出口,通過氣動或液壓驅動控制實現向上送鋼筋焊接電極處。10橫筋系統布置在3上電極組后面,橫筋通過橫筋系統的斜面導向,經過由氣動或液壓驅動控制打開的11開門機構,鋼筋滑落至焊接電極處,吸附在固定于下橫梁上的12定位架,與縱筋會合,實現接觸點焊接。焊接好的網片送入13接網架。本結構優點包括:(1)焊接變壓器、一側上電極組、同側對應下電機組及連接裝置形成作用雙回路,減少焊接變壓器使用數量,節約成本;(2)電極組整排布置,從中間向兩邊依次焊接,焊接時長短,提高生產效率;(3)單個電極有多個焊點,可實現同時焊接一個或多個點,節約焊接時間。
3結構校核
本文采用Ansysworkbench對本文的焊接主機進行強度、剛度校核。網片機焊接主機采用電阻焊,本方案將常規變壓器由16組減小到2組等定制化設計。本裝備采用了專業焊接控制器可存儲多種焊接規范,其適應范圍廣,焊接性能穩定、質量高。焊接壓力采用氣源,可得單個焊接氣缸所需壓力為:F=500D-100=50×12-100=5000N式中,D為鋼筋直徑,取最大值12mm;F為焊接所需壓力。本方案采用了16組焊接氣缸,總壓力達16×5000=80000N;考慮極限工況,結構校核按1.5倍系統加載,即按總的焊接壓力1.2t計算。焊接主機強度計算結果如圖4所示,剛度計算結果如圖5所示。由以上分析可知,結構在極限工況下的最大應力值為260MPa,小于鋼材345MPa的屈服強度,且其大片應力在100MPa以下,結構在極限工況下最大變形為3mm,滿足使用要求。
4結語
本文所述焊接主機結構簡單,且控制簡單;剛度、強度均滿足設計需求;經濟性好,后期在PC領域可推廣使用。
【參考文獻】
【1】劉曉中.預制構件廠智能化鋼筋加工及管理[J].混凝土世界,2018(113):28-33.
作者:徐鑫 裴娟苗 許富青 單位:湖南三一快而居住宅工業有限公司研究院
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