钢筋笼滚焊机液压自动支撑装置及方法
【专利摘要】钢筋笼滚焊机液压自动支撑装置及方法，涉及机械工程领域，解决了现有的钢筋笼支撑方式存在的设计安装复杂、成本高、抗干扰能力弱、生产效率低的问题。该装置中的托料架包括底架、通过油缸后轴固定在底架后端的油缸、固定在油缸前端的油缸推动杆、与油缸推动杆前端相连的连接板、通过摆架轴与底架前端相连的摆架组件、与摆架组件上端固定在一起的托架组件、固定在托架组件上的两个托辊部件、与两个托辊部件一一对应固定的两个辊子、通过拉杆轴固定在底架前端的拉杆组件，拉杆组件能绕拉杆轴转动，油缸与比例减压阀相连，两个辊子用于承载钢筋笼。该装置结构简单、操作简便，成本低；该方法通用性较强，实现了对不同直径钢筋笼的自动支撑。
【专利说明】
钢筋笼滚焊机液压自动支撑装置及方法
技术领域
[0001] 本发明涉及机械工程技术领域，具体涉及一种钢筋笼滚焊机液压自动支撑装置及 方法。
【背景技术】
[0002] 利用钢筋笼滚焊机在焊接钢筋笼的过程中，当钢筋笼成型到一定长度(例如4米） 时，为了避免由于钢筋笼质量过大造成的弯曲变形，需要增加中间托料架来支撑逐渐成型 的钢筋笼。目前，托料架普遍采用固定高度的支撑架，当生产不同直径的钢筋笼时，需要配 备相应高度的支撑架，这样就增加了生产成本，同时降低了生产效率。公开号为103909338A 的中国专利公开了一种钢筋笼滚焊机的新型托笼装置，此装置在托辊下设有弹簧，弹簧压 缩使弹簧托杆接触到感应接近开关，从而控制电机的开启和停止。其存在的问题是:弹簧抗 干扰能力较弱，长期使用时需要经常更换，且设计安装比较复杂。另外，公开号为 103785779A的中国专利公开了一种用于电杆钢筋笼成型机中的自动气动支撑装置，其工作 原理为橡胶滚筒受压变形后，钢筋笼触碰到滚筒支撑座上的高度限位装置，以此控制气缸 的开启和关闭。其存在的问题是:橡胶滚筒价格昂贵，大大增加了设计成本。上述的两种钢 筋笼支撑方式都是利用了感应接近开关控制托料架的升降，但是感应接近开关易受周围环 境的影响，产生误差。
【发明内容】
[0003] 为了解决现有的钢筋笼支撑方式存在的设计安装复杂、成本高、抗干扰能力弱、生 产效率低的问题，本发明提供一种钢筋笼滚焊机液压自动支撑装置及方法。
[0004] 本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：
[0005] 本发明的钢筋笼滚焊机液压自动支撑装置，包括：
[0006] 控制器；
[0007] 与控制器相连的比例减压阀，接收控制器输出的电压信号并将其转换为油压；
[0008] 与比例减压阀相连的液压栗，供给比例减压阀所需的压力油；
[0009] 托料架，包括:底架、通过油缸后轴固定在底架后端的油缸、固定在油缸前端的油 缸推动杆、与油缸推动杆前端相连的连接板、通过摆架轴与底架前端相连的摆架组件、与摆 架组件上端固定在一起的托架组件、固定在托架组件上的两个托辊部件、与两个托辊部件 一一对应固定的两个辊子、通过拉杆轴固定在底架前端的拉杆组件，所述拉杆组件能绕拉 杆轴转动，所述油缸与比例减压阀相连，两个辊子用于承载钢筋笼。
[0010]进一步的，所述摆架组件包括：
[0011] 通过摆架轴与底架相连的连杆，所述连杆能绕摆架轴转动，所述连接板上端固定 在连杆下端；
[0012] 固定在连杆上端的第二横板；
[0013] 与第二横板平行放置的第一横板；
[0014] 固定在第一横板和第二横板两端的两个固定板。
[0015] 进一步的，所述托架组件包括：
[0016] 相互平行的两个横梁，两个托辊部件均固定在两个横梁上；
[0017] 固定在两个横梁两端的两个连接块，两个固定板端部分别与两个连接块通过轴固 定；
[0018] 固定在一个横梁中心位置的连接件，所述连接件通过轴与拉杆组件相连。
[0019] 进一步的，所述控制器采用欧姆龙的NJ控制器，用于控制信号输入和输出。
[0020] 进一步的，所述比例减压阀采用意大利阿托斯的RZG0-A-010/210/6,用于将电压 信号转化成油缸所需的油压。
[0021] 进一步的，所述液压栗采用康百世朝田的定量时片栗VQ15-14-F-L。
[0022] 本发明还提供了一种钢筋笼滚焊机液压自动支撑方法，包括以下步骤：
[0023] 步骤一、根据所要焊接的钢筋笼直径D计算得出钢筋笼焊接完成后的总重量，由于 托料架需要承载的重量等于钢筋笼焊接完成后的总重量，因此托料架需要承载的重量m为：
[0024](1) 寸
[0025] 式（1)中，η为钢筋笼主筋根数，Φ i为钢筋笼主筋直径，Φ 2为钢筋笼箍筋直径，p为 钢筋笼箍筋间距，Pi为钢筋笼主筋密度，P2为钢筋笼箍筋密度，D为钢筋笼直径，1为钢筋笼焊 接总长度；
[0026] 步骤二、根据所要焊接的钢筋笼直径D求得托料架需要对应升起的高度h，根据托 料架需要承载的重量m和托料架需要对应升起的高度h，计算得到油缸的油压F:
[0027] mgsi = Fs2 (2)
[0028] 式(2)中，m为托料架需要承载的重量，g为重力加速度，81为钢筋笼的质心b到矩心 a的垂直距离，s2为油缸作用点c到矩心a的垂直距离；
[0029] 步骤三、根据比例减压阀的压力调整量与电压信号的关系曲线，给控制器输入电 压信号，通过比例减压阀将电压信号转换成油缸所需要的油压F并作用在油缸上，油缸通过 油缸推动杆驱动摆架组件相对于底架竖直向上运动，同时拉杆组件下端绕拉杆轴向上转 动，通过托架组件的联动作用使托辊组件连同辊子升高相应的高度h。
[0030] 进一步的，步骤二中，根据所要焊接的钢筋笼直径D求得托料架需要对应升起的高 度h的具体计算过程为：
[0031]初始位置时，两个辊子下端与摆架轴位于同一条水平面上，钢筋笼位于两个辊子 的上方，通过测量得到钢筋笼中心轴与托料架的摆架轴之间的垂直距离为1.979m，根据式 (3)可以计算得到两个辊子需要对应升起的高度h:
[0032]
(3)
[0033] 式（3)中，In为钢筋笼中心与辊子中心的垂直距离，R为钢筋笼半径，d为辊子的直 径，L为两个辊子中心之间的距离。
[0034] 本发明的有益效果是:本发明的钢筋笼滚焊机液压自动支撑装置通过给控制器输 入电压信号，通过比例减压阀将电压信号转换成油缸所需要的油压并作用在油缸上，从而 通过油缸驱动托料架稳定升高，所设计的托料架结构简单、设计和安装简单，操作简便，并 且该支撑装置设计成本较低。
[0035] 本发明的钢筋笼滚焊机液压自动支撑方法在不使用传感器的情况下，实现了对不 同直径钢筋笼的自动支撑，通用性较强，并且大大提高了钢筋笼焊接效率，同时抗干扰能力 大大增强，不易受恶劣环境的影响，安全可靠。
【附图说明】
[0036] 图1为本发明的一种钢筋笼滚焊机液压自动支撑装置的结构示意图。
[0037] 图2为图1所示的一种钢筋笼滚焊机液压自动支撑装置的俯视图。
[0038]图3为托架组件的结构示意图。
[0039] 图4为根据所要焊接的钢筋笼直径求解托料架需要对应升起的高度的示意图。
[0040] 图5为本发明的一种钢筋笼滚焊机液压自动支撑装置的结构简图。
[0041] 图6为本发明的一种钢筋笼滚焊机液压自动支撑方法的原理图。
[0042] 图7为比例减压阀的压力调整量与电压信号的关系曲线。
[0043] 图中：1、油缸，2、底架，3、摆架轴，4、摆架组件，41、连杆，42、固定板，43、第一横板， 44、第二横板，5、辊子，6、托辊部件，7、托架组件，71、连接块，72、横梁，73、连接件，8、拉杆组 件，9、拉杆轴，10、连接板，11、油缸推动杆，12、油缸后轴，a、矩 ;L·、，b、钢肋笼的质;L·、，c、油缸 作用点。
【具体实施方式】
[0044]以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0045] 本发明的一种钢筋笼滚焊机液压自动支撑装置，主要包括:控制器、比例减压阀、 液压栗和托料架。
[0046] 如图6所示，控制器与比例减压阀相连，比例减压阀分别与液压栗和固定在托料架 上的油缸1相连。给控制器输入电压信号后，控制器将电压信号传输给比例减压阀，通过液 压栗给比例减压阀供给压力油，通过比例减压阀将电压信号转换成油缸1所需要的油压F并 作用在油缸1上，通过油缸1驱动托料架整体稳速升高，托料架托举所要焊接的钢筋笼。
[0047] 如图1和图2所示，托料架包括油缸1、底架2、摆架轴3、摆架组件4、两个辊子5、两个 托辊部件6、托架组件7、拉杆组件8、拉杆轴9、连接板10、油缸推动杆11、油缸后轴12。油缸1 后端通过油缸后轴12与底架2后端相连，油缸推动杆11 一端固定在油缸1如端，油缸推动杆 11另一端固定在连接板10下端。
[0048] 摆架组件4主要包括连杆41、两个固定板42、第一横板43、第二横板44,连杆41下端 通过摆架轴3与底架2前端相连，连接板10上端固定在连杆41下端，连杆41上端固定在第二 横板44中心，摆架组件4的连杆41可以绕摆架轴3转动，第一横板43两端分别与两个固定板 42固定，第一横板43和第二横板44之间相互平行，第二横板44两端也分别与两个固定板42 固定。
[0049] 如图3所示，托架组件7主要包括两个连接块71、两个横梁72、连接件73,两个横梁 72之间相互平行，两个连接块71分别固定两个横梁72两端，即一个连接块71固定在两个横 梁72左端面上，另一个连接块71固定在这两个横梁72右端面上，连接件73后端固定在一个 横梁72中心位置，连接件73前端带有安装孔，连接件73前端通过轴与拉杆组件8上端相连， 拉杆组件8下端通过拉杆轴9固定在底架2上，拉杆组件8下端可以绕拉杆轴9转动。摆架组件 4中的两个固定板42端部分别与两个连接块71通过轴固定，即一个固定板42与上侧的连接 块71通过轴固定，另一个固定板42与下侧的连接块71通过轴固定。辊子5固定在托辊部件6 上，两个辊子5与两个托辊部件6-一对应固定，两个托辊部件6均固定在两个横梁72上，即 两个横梁72平行且水平放置，两个托辊部件6也平行且水平放置，并且托辊部件6与横梁72 相互垂直。
[0050] 本发明的钢筋笼滚焊机液压自动支撑方法，是基于上述的钢筋笼滚焊机液压自动 支撑装置实现的，该方法由以下步骤实现：
[0051] 步骤一、按照图1、图2和图6所示，将本发明的钢筋笼滚焊机液压自动支撑装置装 配完成。
[0052]步骤二、根据所要焊接的钢筋笼直径D等已知参数计算得出钢筋笼焊接完成后的 总重量，由于托料架需要承载的重量就是钢筋笼焊接完成后的总重量，由此可得出托料架 需要承载的重量m:
[0053]
(1)
[0054] 式（1)中，η为钢筋笼主筋根数，Φ i为钢筋笼主筋直径，Φ 2为钢筋笼箍筋直径，p为 钢筋笼箍筋间距，Pi为钢筋笼主筋密度，P2为钢筋笼箍筋密度，D为钢筋笼直径，1为钢筋笼焊 接总长度。
[0055] 步骤三、根据所要焊接的钢筋笼直径D可以求得托料架中的两个辊子5需要对应升 起的高度h，具体计算过程如下：
[0056] 如图4所示，初始位置时，两个辊子5下端与摆架轴3在同一条水平面上，钢筋笼位 于两个辊子5的上方，有一定的距离，通过测量得到钢筋笼中心轴与托料架的摆架轴3之间 的垂直距离为1.979m，根据式(3)可以计算得到两个辊子5需要对应升起的高度h:
[0057]
(3)
[0058] 式(3)中，In为钢筋笼中心与辊子5中心的垂直距离，R为钢筋笼半径，d为辊子5的 直径，L为两个辊子5中心之间的距离。
[0059] 步骤四、根据托料架需要承载的重量m和托料架需要对应升起的高度h等参数，利 用力矩平衡原理计算得到油缸1的油压F，从而得出托料架需要承载的重量m与油缸1的油压 F的关系：
[0060] mgsi = Fs2 (2)
[0061] 式⑵中，g为重力加速度，81为钢筋笼的质心b到矩心a的水平距离，S2为油缸作用 点c到矩心a的垂直距离，如图5所示。
[0062] 步骤五、在完成对油缸1的油压F计算之后，钢筋笼滚焊机开始运作，钢筋笼箍筋绕 着主筋焊接，当钢筋笼成型到一定的长度(4米)时，由于钢筋笼的质量太大而致使中间部分 向下弯曲变形，此时，根据如图7所示的比例减压阀的压力调整量与电压信号的关系曲线， 给控制器输入电压信号（电压模拟量），控制器将电压信号传送到比例减压阀，通过液压栗 给比例减压阀供给压力油，通过比例减压阀将电压信号转换成油缸1所需要的油压F并作用 在油缸1上，油缸1通过油缸推动杆11驱动摆架组件4相对于底架2竖直向上运动，即油缸1伸 长，同时带动油缸推动杆11伸长，通过油缸推动杆11作用于摆架组件4下端的连接板10上， 摆架组件4的连杆41绕摆架轴3向上转动，同时拉杆组件8下端绕拉杆轴9向上转动，通过托 架组件7的联动作用使托辊组件6连同辊子5升高相应的高度h，即托料架整体稳速升高相应 的高度h，托辊组件6上的两个辊子5承载将要变形的钢筋笼。
[0063]本实施方式中，控制器采用欧姆龙的NJ控制器，用于控制信号输入和输出。
[0064] 本实施方式中，比例减压阀采用意大利阿托斯(AT0S)的RZG0-A-010/210/6,用于 将电压信号转化成油缸1所需的油压。
[0065] 本实施方式中，液压栗采用康百世朝田的定量时片栗VQ15-14-F-L，可保持输出流 速不变。
[0066] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人 员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应 视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 钢筋笼滚焊机液压自动支撑装置，其特征在于，包括： 控制器； 与控制器相连的比例减压阀，接收控制器输出的电压信号并将其转换为油压； 与比例减压阀相连的液压栗，供给比例减压阀所需的压力油； 托料架，包括:底架(2 )、通过油缸后轴（12)固定在底架(2)后端的油缸(1 )、固定在油缸 (1)前端的油缸推动杆（11)、与油缸推动杆（11)前端相连的连接板（10)、通过摆架轴(3)与 底架(2)前端相连的摆架组件(4)、与摆架组件(4)上端固定在一起的托架组件(7)、固定在 托架组件(7)上的两个托辊部件(6)、与两个托辊部件(6)-一对应固定的两个辊子(5)、通 过拉杆轴(9)固定在底架(2)前端的拉杆组件(8 )，所述拉杆组件(8)能绕拉杆轴(9)转动，所 述油缸(1)与比例减压阀相连，两个辊子(5)用于承载钢筋笼。2. 根据权利要求1所述的钢筋笼滚焊机液压自动支撑装置，其特征在于，所述摆架组件 (4)包括： 通过摆架轴(3)与底架(2)相连的连杆(41)，所述连杆(41)能绕摆架轴(3)转动，所述连 接板(10)上端固定在连杆(41)下端； 固定在连杆(41)上端的第二横板(44); 与第二横板(44)平行放置的第一横板(43); 固定在第一横板(43)和第二横板(44)两端的两个固定板(42)。3. 根据权利要求2所述的钢筋笼滚焊机液压自动支撑装置，其特征在于，所述托架组件 (7)包括： 相互平行的两个横梁(72)，两个托辊部件(6)均固定在两个横梁(72)上； 固定在两个横梁(72)两端的两个连接块(71)，两个固定板(42)端部分别与两个连接块 (71)通过轴固定； 固定在一个横梁(72)中心位置的连接件(73)，所述连接件(73)通过轴与拉杆组件(8) 相连。4. 根据权利要求1所述的钢筋笼滚焊机液压自动支撑装置，其特征在于，所述控制器采 用欧姆龙的NJ控制器，用于控制信号输入和输出。5. 根据权利要求1所述的钢筋笼滚焊机液压自动支撑装置，其特征在于，所述比例减压 阀采用意大利阿托斯的RZG0-A-010/210/6,用于将电压信号转化成油缸(1)所需的油压。6. 根据权利要求1所述的钢筋笼滚焊机液压自动支撑装置，其特征在于，所述液压栗采 用康百世朝田的定量时片栗VQ15-14-F-L。7. 权利要求1所述的钢筋笼滚焊机液压自动支撑装置的支撑方法，其特征在于，包括以 下步骤： 步骤一、根据所要焊接的钢筋笼直径D计算得出钢筋笼焊接完成后的总重量，由于托料 架需要承载的重量等于钢筋笼焊接完成后的总重量，因此托料架需要承载的重量m为：(1) 式（1)中，η为钢筋笼主筋根数，Φ i为钢筋笼主筋直径，Φ 2为钢筋笼箍筋直径，p为钢筋 笼箍筋间距，Pl·为钢筋笼主筋密度，P2为钢筋笼箍筋密度，D为钢筋笼直径，1为钢筋笼焊接总 长度； 步骤二、根据所要焊接的钢筋笼直径D求得托料架需要对应升起的高度h，根据托料架 需要承载的重量m和托料架需要对应升起的高度h，计算得到油缸(1)的油压F: mgsi = Fs2 (2) 式(2)中，m为托料架需要承载的重量，g为重力加速度，81为钢筋笼的质心b到矩心a的水 平距离，S2为油缸作用点c到矩心a的垂直距离； 步骤三、根据比例减压阀的压力调整量与电压信号的关系曲线，给控制器输入电压信 号，通过比例减压阀将电压信号转换成油缸（1)所需要的油压F并作用在油缸（1)上，油缸 (1)通过油缸推动杆（11)驱动摆架组件(4)相对于底架(2)竖直向上运动，同时拉杆组件(8) 下端绕拉杆轴(9)向上转动，通过托架组件(7)的联动作用使托辊组件6连同辊子(5)升高相 应的高度h。8.根据权利要求7所述的钢筋笼滚焊机液压自动支撑方法，其特征在于，步骤二中，根 据所要焊接的钢筋笼直径D求得托料架需要对应升起的高度h的具体计算过程为： 初始位置时，两个辊子(5)下端与摆架轴（3)位于同一条水平面上，钢筋笼位于两个辊 子（5)的上方，通过测量得到钢筋笼中心轴与托料架的摆架轴（3)之间的垂直距离为 1.979m，根据式(3)可以计算得到两个辊子(5)需要对应升起的高度h:式⑶中，lu为钢筋笼中心与辊子(5)中心的垂直距离，R为钢筋笼半径，d为辊子(5)的直 径，L为两个辊子(5)中心之间的距离。
【文档编号】B23K37/047GK105945464SQ201610422474
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年6月13日
【发明人】王德民, 刘荣帅, 邹建新, 苏成志, 刘杨, 张健, 张玉石, 邵方超, 吴红刚, 钟垒
【申请人】长春理工大学