专利名称：轻便钢筋电渣焊机头的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种焊接机具的改进技术，可用于自动控制和手动控制两用型的钢筋竖向电渣焊。
自六十年代，我国即首先采用钢筋竖向电渣焊技术，因机头笨重，难于推广，致使在钢筋连接上仍沿用旧的钢筋绑扎工艺、搭接焊和气压焊工艺，故浪费大量钢材、费电、费工、工期长和成本高。近年来，我国市场上出售的钢筋电渣机，其工作结构、原理基本相同，装置由机头、控制部分和原有电焊机组成；上、下钢筋分别接电焊机正、负极电缆线，焊接接头埋在焊剂中施焊。其中常见的两种机头有单柱杠杆式(见专利号‘CN2068442U’)及双柱伞齿轮螺杆式(见专利号‘CN2053963U’)但是，现有电渣焊机头结构仍较笨重，表现在1、升降加压机构方面，体积及各部间隙仍较大，特别是单柱式，其高度不易定位，难于直接引弧，需加引弧丝，而双柱式，亦需用手动反复升降，反复引弧，操作仍较繁杂；2、夹紧钢筋的方式仍不理想，总的来说较慢，特别是用伸入钢筋内部的卡栏式螺钉压板者，夹紧极为不便；3、在控制方面，用手动控制。由于电压表极易损坏，大多凭工人经验操作。
以上诸问题，造成工人掌握较慢、效率低、焊接质量不稳定，从而影响该技术的进一步推广普及，影响进一步发挥其经济效益。
本实用新型的目的，在于从机头的三个基本功能——“升、降、加压”、“夹紧”和“控制”方面，进一步全面改进、完善，减小体积重量，实现快速夹紧；采用逻辑控制电路，通过机电一体化的途径，实现手动工具自动化(自动操作或手动操作，可任意选择)。可自动地进行完成直接引弧阶段、电弧阶段、电渣阶段和加压阶段的全部过程。在整个焊接过程中，操作轻便、快捷、准确、可靠、并省力省电，保证焊接质量稳定，实现产品的现代化，从而有利于在国内、外进一步推广、利用钢筋竖向电渣焊技术。
实现上述目的的主要措施是1、对于单一手动控制型，首先取消机头上部的传动箱或杠杆传动装置，借助装在动钳体内的一个伞齿轮带动一个伞齿轮螺母，使其在固定的螺杆上旋转，以带动动钳体自身的升降。
对于自动控制型，则在螺杆的顶端，再装一蜗杆幅，以带动螺杆旋转，此时伞齿轮螺母被锁住不动，螺杆则带动钳体升降。螺杆传动的动力系由一个随身携带的、可快速插接的、供各机头通用的、手枪式控制传动器完成。
2、用平面凸轮从人站立的一边快速夹紧钢筋，搬动手柄旋转角度一次完成(最大旋转角度不超过120°)。在夹紧前，将机头搭在下钢筋的顶端，用以定位和减轻手挚机头之力。
3、采用一套逻辑控制电路，装在手枪式控制器的手枪柄内。控制线路由inter8098或inter8798系列单片机为核心，配有MC14499、7406等集成电路及器件组成。由变化的焊接电压模拟输入信号、予设好的时间控制信号、电机转数控制加压行程的转数信号、及事先设置好的、并固化在EPROM存储器中的程序软件自动运算和控制。焊接电压的显示及时间的设置和显示，采用两组、每组两位数字、八段LED数码管来实现。另外，在下部铸钢件的定钳体内还装有一块小型电压表，可通过其顶部有机玻璃的容器观察焊接的电压值，做为辅助显示，或单独手动操纵时的显示。由于壳体的坚固保护，不易碰坏。在焊接过程四个阶段转换时，还可发出报警蜂鸣声。
手枪式控制传动器的塑料外壳、永磁直流电机和两级行星减速器等是借用了自行新开发的大批量生产的无导线电钻与电动螺丝刀产品，技术可靠，成本低，取出其原有六节电池和充电器，用以装入控制电路和单片机。电机转速为13，000rpm，行星减速器速比为116，蜗轮幅的减速比为124，总减速比为1384，每启动一次，螺杆旋转约1／40圈，相当于钢筋升降0.1mm；这一精度，对于电渣焊四个阶段的升降行程已经足够了，从而开创了采用体积小、力矩大、价格低廉的永磁电机进行自动控制的可能性。
附
图1为机头部分结构图，
图1a为主视图，
图1B为剖视图。
在双导柱［12］下端装定夹钳［8］并与导柱绝缘且固定不动，定夹钳用于夹持在下钢筋上。导柱［12］上端由固定板［25］紧固不动。导柱［12］中、上部安装可升降的动夹钳［19］，并夹持上钢筋。当手动控制动夹钳［19］的升降时，则摇动夹钳［19］体上的手柄［2］，使齿轮［20］转动，带动伞齿轮螺母［21］在固定的螺杆［22］上旋转，以带动夹钳［19］的升降；当自动控制动夹钳［19］的升降时，伞齿轮螺母［21］通过螺钉［7］被锁住，不能转动，由手枪式自动控制器［15］通过快速插接套组装［23］插接到蜗轮箱组装［24］的输入端来实现。［5］为伞齿轮支架，由螺纹套［27］和卡箍［6］固定在动钳体［19］上。
在右侧导柱下部安装可升降和摆动的支撑［10］，将其上移至中部点划线处，靠上止挡［14］后，即可搭在下钢筋顶端，以支撑机头重量并兼定位用。定夹钳夹紧后向右转动支撑［10］，或必要时先左施具复位弹簧和止挡的手柄［11］，完全松缓后再左转支撑［10］，但也可不用手柄［11］，即可离开钢筋顶端，自动落回原位。简易型则可不装此支撑［10］等件。
两个夹钳的快速夹紧是由压下带手柄的平面凸轮［1］，使压迫回转压板［9］实现的。凸轮［1］依靠轴［4］为支撑。凸轮［1］的手柄转至上垂直位时，压板［9］的力点落空在凸轮没有型面处，由弹簧［29］的作用，压板［9］夹紧端张开最大，以便钳口伸入钢筋。向左下转动凸轮手柄时，压板［9］的力点首先进入凸轮形面，继而通过凸轮的大升角形面，使夹紧端快速靠近钢筋，再继而通过凸轮的小升角形面，并在此自锁角条件下夹紧钢筋。凸轮手柄的最大总转角不超过120°。予先调整螺钉［28］以满足不同直径钢筋的夹紧。弹簧钢球［3］可使凸轮手柄［1］松开时定在上垂直位。
［15］为手枪式控制器。［17］为显示器，其斜面上的面板［16］有个显示窗口以显示焊接电压值和时间参数，并装有四个设置按键。［13］为焊剂箱。［26］为电焊机输出电缆夹钳。
图2为蜗轮传动装置图。
在蜗轮箱体内有蜗轮蜗杆幅［36］，外插接套［35］装在蜗杆输入端的蜗轮箱体上，内插接套［34］装在手枪式控制器［15］的输出端壳体上。内、外插接套插接后，具有双线的微型插座［32］同时插接好，以接通焊接过程电压信号的正、负极做为采样控制。固定在手枪式控制器输出轴上的传动套［33］内有六方孔，插接的同时，此六方扎也插入蜗杆［36］的六方头上。(亦可不装微型插座［32］，而另用独立的插座)。
图3为插座套的锁紧结构图。
弹性锁紧片［30］装在固定板［25］上，内、外插接套的左下方沿全长方向有缺口，与弹性片［30］接触的一边端头处还有和弹性片相吻合的凹弧，插接后此园弧结构正好卡住内插接套，以防止内插接套纵向脱出；而内插接套的纵向缺口则卡在固定板［25］及弹性片上平面间，以防止内插接套转动。
图4为光电计数装置结构图。
在电机的尼龙后盖［41］上加工出一纵槽，槽内装入光电管支架［42］，带一个小孔的园盘［43］装在电机尾端的轴伸上，以此计算电机转数和确定动夹钳压下的距离。
图5为电气测控电路图。
［60］为单片机inter8798，是全部测控功能的核心。在inter8798单片机上，除通常单片机上所具有的功能外，还有可改写的EPROM程序存储器和模——数转换功能。体积小、工作可靠。必要时可采用类似功能的inter87C51GA单片机作替换代用品。单片机通过LED数码管的译码驱动器MC14499［66］、带有反向的驱动器7406［69］、［72］和两组相同的DLED八段数码管［70］、［73］联接，在运行程序时，［70］可显示0－99(伏)的电弧电压；［73］可显示0－99(秒)的时间，用按键［63］予设置时间后，按键［62］清零，运行时则对时间进行实测显示。
VCC为稳压电源(＋5V)。［56］为由电容和CRY1组成的单片机的晶体振荡电路。［64］为由电容组成的单片机的滤波电路。［65］为MC14499译码驱动器；通过电容为片内振荡器提供振荡频率。［68］为LED数码管的限流电阻。［55］为上电自动复位电路。［54］为手动复位按钮、［59］为上拉电阻。
手枪式控制器插接后，焊接电压信号从端子［76］、［77］输入。［75］是交流电焊机或直流电焊机的选择开关。［74］是隔离电容器。［71］为电阻和电位器组成的调试电路。焊接电压经整流后，将焊接电压的模拟信号送入单片机的模拟输入端口。
四路开关量的输入控制［61］启动自动焊接的全部过程［62］为选择定时器予设置开关；［63］为选择设置定时器予设置按键；［58］为电机转数的计数输入电路，由［58］MOC70T2光电管、［57］74CH14两个电阻和一个电容器组成。
四路开关量的输出控制声报警控制电路由蜂鸣器［93］、IM4001［94］，TIL117［95］、电阻［96］及7407［97］组成。电机正转的控制电路由TIL117［51］、7406［52］、继电器［53］和按钮［98］等组成，在单片机程序的控制下，使KMFW－1和KMFW－3常开触点闭合，使电机正转，按钮［18］可点动电机的正转，进行调整用；电机反转的控制电路由TIL117［92］，继电器［88］及按钮［89］等器件组成，在单片机程序的控制下，使KMBW－1和KMBW－2常开触点闭合，电机反转，按钮［89］可点动电机反转，进行调整用。
电焊机电源自动断电的控制电路由TIL117［91］、继电器K1［87］等器件组成，按钮［90］闭合时，经K1－2常闭触点，K2中间继电器［86］、K2－1常开触点及KM接触器，使电焊机接通电源。当定时控制时间到时，在单片机程序的控制下，通过继电器［87］的线圈得电，使电焊机断开电源(见附图6)。当按钮［90］打开时，则恢复到初始状态。
电动机的供电电源由交流220V供电，通过变压器［79］降压，和整流电路［78］组成。
附图6为电源线路。其中＋5V稳压电源经B1整流后，向BO蓄电池浮充电能，经［M］集成稳压块MC7805T使VCC获得＋5V稳压电源。
附图5、附图6中实线所示的部分装在手枪式控制器［15］内；虚线所示的部分装在靠近电焊机的控制箱内。
手枪式控制器［15］由操作者随身携带，每8－10个机头共用一套控制器，最少也应2－3个机头共用一套控制器。机头循环装夹使用，控制器顺序插接操作。操作时先按键［63］以设定总焊接时间，再按键［62］使清零，再按键［61］即可启动自动进行电渣焊。在钢筋直径不变的情况下，一次设定时间即可，以后的操作只需按键［61］即启动，至于电弧阶段与电渣阶段分段时间控制，按时间的百分比和电压信号由程序软件自行控制。键［18］为调整备用键。本自动控制型若不插接控制器［15］，也可摇动手柄［2］，作为手动控制使用。
单纯的手动控制型机头，可不装备上部的蜗轮箱［24］和手枪式控制器［15］，其电气控制和显示由一个手持式控制盒完成，同时观察定钳体内的电压表和报警声为信号，由摇动手柄［2］完成四个阶段的升降加压等工作。此时，电焊机的断电也是自动进行的。
本设计与旧式钢筋电渣焊机头相比具有许多优点1、自动控制和手动控制两用。手枪式控制器，快速插接，多机头共用，使机头重量不增加，成本也增加甚微。单纯手动控制型，则结构更简单，重量更轻。
2、由于夹钳的V形面在侧面并改薄，可伸入净距离为25mm的密集钢筋间夹紧。
3、可用一个动作实现快速夹紧，同时上、下两夹钳的V形面导向部分很长，而V形面的对正精度较好，不用调整即可使上、下钳的钢筋对正。
4、首先将机头支承在下钢筋顶端进行定位，并减小了手挚机头之力。
5、采用单片机和无触点逻辑控制，实现了合理的监控，提高了现场使用和控制的可靠性；减少了维修量。
6、引弧、起弧快而准确，减少了短路电流的时间，并且起弧后开始计时，自动停机，可节电、省时、省力。
7、由于实现了产品的智能化和机电一体化，简化了操作，提高了可靠性，使工人易于撑握，质量易于保证，实现了产品的现代化，从而使电渣焊技术更易于广泛向国内，外推广，随之带来更大的经济效益和社会效益。
权利要求1.一种自动控制和手动控制两用的轻便钢筋电渣焊机头，它由导柱机身、定夹钳、动夹钳、升降装置及控制器等组成，其特征在于(1)动夹钳[19]自身体内装有供传动升、降的伞齿轮[20]及伞齿轮螺母[21]，伞齿轮在支架[5]上，由手柄[2]摇动，(2)自动控制时，一个可快速插接的手枪式控制器[15]借助插接套组装[23]装在蜗轮箱[24]的蜗杆输入端，(3)两个夹钳的夹紧结构由装在夹钳侧面的平面凸轮[11]和旋转压板[9]组成，旋转压板的转轴上并装有弹簧[29]，(4)支撑[1]可靠在止挡[14]上以支撑机头和定位，并备用一个松缓手柄[11]，但也可不用此松缓手柄。
2.根据权利要求1所述的钢筋电渣焊机头，其特征在于手枪式控制器［15］系借用了由永磁直流电动机、行星减速器及外壳等组成的无导线电动工具改制，在其手枪柄内装有以inter8098或inter8798等系列单片机为核心组成的逻辑控制线路，控制器后端装有显示器［17］、面板［16］、按钮［18］及［90］等。
3.根据权利要求2所述的钢筋电渣焊机头，其特征在于其手枪式控制器［15］的逻辑控制线路，由焊接电压变化的模拟输入线路、随机予选输入的时间计数线路及以电机转数计算加压行程的转速计数装置组成。
4.根据权利要求3所述的电渣焊机头，其特征在于其手枪式控制器［15］中的电机转数计数装置，系由在电机后盖［41］的纵向槽内装入光电管支架［42］和电机轴尾端的带孔园盘［43］组成。
5.根据权利要求1所述的钢筋电渣焊机头，其特征在于手枪式控制器的插接套组装［23］，系由外插接套［35］、内插接套［34］、双线微型插座［32］、传动套［33］及弹性锁紧片［30］组成，(亦可不装微型插座［32］)。
专利摘要一种自控和手控两用的轻便钢筋电渣焊机头，包括导柱、定夹钳、动夹钳和可快速插接的手枪式控制传动器等组成。手动操作时利用装在动夹钳体内的伞齿轮和伞齿轮螺母带动其自身的升降。靠侧面的平面凸轮和回转压板快速夹紧，并在夹紧前搭在下钢筋端面以支撑机头和定位。用以单片机为核心的逻辑电路实现电渣焊四个阶段的自动控制，该线路装在手枪式控制器的枪柄内。具有操作迅捷、准确、可靠、不易损坏、直接引弧快、保证焊接质量、省力、省时、省电等优点，实现了手动机具的自动化和现代化。
文档编号B23K25/00GK2158763SQ93213699
公开日1994年3月16日 申请日期1993年5月26日 优先权日1993年5月26日
发明者刘天民, 田佑, 金惠琴, 刘亚滨 申请人:刘天民