全文摘要
本实用新型公开了一种用于钢箱梁裂纹焊合修复装置，包括行车装置、机械手臂、叉状手臂、碳棒\/焊条、机械手指；其中：所述机械手臂从底座的上表面伸出，并通过转轮一与机械手指连接；机械手指为一板状构件，两端分别设置有一个夹持孔，碳棒\/焊条通过夹持孔安装在机械手指上，并与焊接电源电路接通；叉状手臂设置于底座前端，包括竖直段和叉头，竖直段的下端固定在底座上，上端通过转轮二转动连接叉头；叉头间夹持安装照明灯，竖直段上分别安装扫描裂纹长度的线激光发射器。由此可知，本实用新型可以准确描述裂纹路径，即使在钢箱梁封闭、狭窄的环境中也能实现裂纹修复。
主设计要求
1.一种用于钢箱梁裂纹焊合修复装置，其特征在于，包括行车装置、机械手臂、叉状手臂、碳棒\/焊条、机械手指；其中：所述行车装置，包括呈长方形设置的底座，底座的四角安装旋转轮，中央位置设置旋钮式磁力座；所述机械手臂，从底座的上表面伸出，并沿着弧形路径伸向待焊接位置；机械手臂为中空部件，在行车装置中与进气管道连通，伸向待焊接位置的端部则具有排气孔，并通过转轮一与机械手指连接；机械手指为一板状构件，中间通过安装销钉与转轮一定位连接，两端分别设置有一个夹持孔，机械手指在每一个夹持孔外侧的位置均设置一个出气孔；碳棒\/焊条通过夹持孔安装在机械手指上，并与焊接电源电路接通；机械手指在出气孔与夹持孔之间设置有用于感应碳棒\/焊条长度的红外感应器；叉状手臂设置于底座前端，包括竖直段和叉头，竖直段的下端固定在底座上，上端通过转轮二转动连接叉头；叉头间夹持安装照明灯，竖直段上分别安装扫描裂纹长度的线激光发射器；底座前端还安装有拍摄裂纹形状的监控摄像机。
设计方案
1.一种用于钢箱梁裂纹焊合修复装置，其特征在于，包括行车装置、机械手臂、叉状手臂、碳棒\/焊条、机械手指；其中：
所述行车装置，包括呈长方形设置的底座，底座的四角安装旋转轮，中央位置设置旋钮式磁力座；
所述机械手臂，从底座的上表面伸出，并沿着弧形路径伸向待焊接位置；机械手臂为中空部件，在行车装置中与进气管道连通，伸向待焊接位置的端部则具有排气孔，并通过转轮一与机械手指连接；
机械手指为一板状构件，中间通过安装销钉与转轮一定位连接，两端分别设置有一个夹持孔，机械手指在每一个夹持孔外侧的位置均设置一个出气孔；
碳棒\/焊条通过夹持孔安装在机械手指上，并与焊接电源电路接通；机械手指在出气孔与夹持孔之间设置有用于感应碳棒\/焊条长度的红外感应器；
叉状手臂设置于底座前端，包括竖直段和叉头，竖直段的下端固定在底座上，上端通过转轮二转动连接叉头；叉头间夹持安装照明灯，竖直段上分别安装扫描裂纹长度的线激光发射器；
底座前端还安装有拍摄裂纹形状的监控摄像机。
2.根据权利要求1所述的用于钢箱梁裂纹焊合修复装置，其特征在于，每一个夹持孔的内壁均设置有滚轮，而碳棒\/焊条的外壁面具有与滚轮相配的凹凸状纹路。
3.根据权利要求2所述的用于钢箱梁裂纹焊合修复装置，其特征在于，叉状手臂设置在底座前端的中央位置处；进气管道的进气接头设置在底座后端。
4.根据权利要求3所述的用于钢箱梁裂纹焊合修复装置，其特征在于，机械手的转轮一的旋转角度精确到0.1°。
5.根据权利要求4所述的用于钢箱梁裂纹焊合修复装置，其特征在于，所述行车装置宽度小于钢箱梁U肋之间的距离，且小于U肋的横截面宽度。
6.根据权利要求5所述的用于钢箱梁裂纹焊合修复装置，其特征在于，所述行车装置的旋转角度精确到0.1°，平移速度精确到0.1mm\/s。
7.根据权利要求6所述的用于钢箱梁裂纹焊合修复装置，其特征在于，所述碳棒\/焊条的旋转路径与机械手臂不相交。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及一种钢箱梁裂纹修复装置，尤其涉及一种用于钢箱梁裂纹焊合修复装置。
背景技术
裂纹焊合法是一种常规的疲劳裂纹修复方法，一般可采用碳弧气刨、风铲等将裂纹边缘加工出坡口直至裂纹尖端，然后用焊缝焊合。在实桥环境下，若裂纹情形较为严重，修复裂纹时优先采用裂纹焊合方法。
刨除重焊设备包括：碳弧气刨机、手工电弧焊机、埋弧焊机及辅具；操作步骤主要包括：1）打磨去除裂纹两侧80mm以上范围内板面污物及涂层至露出洁净的金属面；2）使用无损检测方法检查和确认裂纹的准确长度及深度；3）开坡口刨除裂纹，使两板端部成斜边型；4）通过一个新的对接焊进行焊接，焊缝尽量完全熔透；5）对重焊焊缝进行修磨；6）焊接质量检验。
钢箱梁是大跨径桥梁常见的主梁形式，在日常频繁的车流荷载下，钢箱梁受力情况复杂，导致其多处构造细节易发生开裂。针对裂纹进行焊合修复，现有的焊合设备机械化程度较低，导致人工施工时精确度不高，修复质量较低，主要表现有：刨除裂纹时会偏离裂纹开裂路径，裂纹未能完全刨除或刨除了未开裂的钢板；仰焊导致焊缝质量低，易产生焊瘤、焊接裂纹、未焊透、夹渣、气孔等；加工完成的坡口截面、深度与设计参数有偏差，不符合规范要求。此外，由于钢箱梁中空间狭小，照明条件低，通行不利，设备难以安置，导致人工进行裂纹焊合修复具有很大的不便。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种用于钢箱梁裂纹修复装置，该用于钢箱梁裂纹修复装置解决了现有的焊合操作机械化低、精度低、质量不高、操作不便的问题，而且可以加快施工进度。
技术方案：
本实用新型所述的用于钢箱梁裂纹焊合修复装置，包括行车装置、机械手臂、叉状手臂、碳棒\/焊条、机械手指；其中：
所述行车装置，包括呈长方形设置的底座，底座的四角安装旋转轮，中央位置设置旋钮式磁力座；
所述机械手臂，从底座的上表面伸出，并沿着弧形路径伸向待焊接位置；机械手臂为中空部件，在行车装置中与进气管道连通，伸向待焊接位置的端部则具有排气孔，并通过转轮一与机械手指连接；
机械手指为一板状构件，中间通过安装销钉与转轮一定位连接，两端分别设置有一个夹持孔，机械手指在每一个夹持孔外侧的位置均设置一个出气孔；
碳棒\/焊条通过夹持孔安装在机械手指上，并与焊接电源电路接通；机械手指在出气孔与夹持孔之间设置有用于感应碳棒\/焊条长度的红外感应器；
叉状手臂设置于底座前端，包括竖直段和叉头，竖直段的下端固定在底座上，上端通过转轮二转动连接叉头；叉头间夹持安装照明灯，竖直段上分别安装扫描裂纹长度的线激光发射器；
底座前端还安装有拍摄裂纹形状的监控摄像机。
进一步地，每一个夹持孔的内壁均设置有滚轮，而碳棒\/焊条的外壁面具有与滚轮相配的凹凸状纹路。
进一步地，叉状手臂设置在底座前端的中央位置处；进气管道的进气接头设置在底座后端。
进一步地，机械手的转轮一的旋转角度精确到0.1°。
进一步地，所述行车装置宽度小于钢箱梁U肋之间的距离，且小于U肋的横截面宽度。
进一步地，所述行车装置的旋转角度精确到0.1°，平移速度精确到0.1mm\/s。
进一步地，所述碳棒\/焊条的旋转路径与机械手臂不相交。
根据上述的技术方案，相对于现有技术，本实用新型具有如下的效果：
一、可适用于不同的开裂细节，通过向智能行车发射信号，调节行车角度与行车速度，操纵智能行车在不同的开裂细节上行驶；
二、完全智能化，通过机器手操纵焊接，不需要人工施焊，采用激光确定裂纹路径，提高施工精确度与效率；
三、施工一体化，通过改变操作模式，选择刨除裂纹模式、焊接模式，并可根据需要更换碳棒（电焊条）的直径；
四、实时监控施工过程，避免出现施工事故。
本实用新型的钢箱梁裂纹焊合修复装置，可以准确描述裂纹路径，即使在钢箱梁封闭、狭窄的环境中也能实现裂纹修复的智能化与一体化，并且能够提供实时的施工监控，提高施工精度和效率。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
图1是本实用新型钢箱梁裂纹焊合修复装置的总体结构图。
图2是本实用新型中行车装置下部结构示意图。
图3是本实用新型中智能机械手的工作示意图。
图4是本实用新型中机械手指与碳棒（电焊条）的具体细节图。
图5是本实用新型中控制器的操作界面示意图
图6是本实用新型钢箱梁裂纹焊合修复装置在钢箱梁中工作的几种状态。
图1中：1、被焊接物；2、旋转轮；3、进气管道；4、行车装置；5、机械手臂；6、叉状手臂；7、碳棒\/电焊条；8、转轮一；9、机械手指；10、电弧；11、焊接电源。
图2中：2a、磁力座；2b、磁力座旋钮；2c、照明灯；2d、线激光发射器；2e、监控摄像机；2f、转轮二；2g、主板。
图3中：3a、销钉；3b、裂纹；3c：焊合路径。
图4中：4a、出气孔；4b、红外线感应器；4c、夹持孔；4d、滚轮；4e、齿轮。
图5中：5a、行车装置平动按钮；5b、行车装置旋转角度显示器；5c、行车装置平动速度显示器；5d、行车装置旋转角度调节旋钮；5e、行车装置平动速度调节旋钮；5f、照明灯滚轮角度调节旋钮；5g：机械手指滚轮角度调节旋钮；5h、碳弧气刨功能按钮；5i、电弧焊功能按钮；5j、空气压缩机功能按钮；5k、焊接状况显示屏；5l、监控摄像机角度调节旋钮；5m、线激光发射器激光长度调节旋钮；
图6中：6a、钢箱梁；6b、U肋；6c、钢箱梁裂纹焊合修复装置。
具体实施方式
以下结合附图，对依据本实用新型提供的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
如图1至4所示，本实用新型所述的用于钢箱梁裂纹焊合修复装置，包括行车装置、机械手臂、叉状手臂、碳棒\/焊条、机械手指；其中：
所述行车装置，包括呈长方形设置的底座，底座的四角安装旋转轮，中央位置设置旋钮式磁力座；
所述机械手臂，从底座的上表面伸出，并沿着弧形路径伸向待焊接位置；机械手臂为中空部件，在行车装置中与进气管道连通，伸向待焊接位置的端部则具有排气孔，并通过转轮一与机械手指连接；
机械手指为一板状构件，中间通过安装销钉与转轮一定位连接，两端分别设置有一个夹持孔，机械手指在每一个夹持孔外侧的位置均设置一个出气孔；
碳棒\/焊条通过夹持孔安装在机械手指上，并与焊接电源电路接通；机械手指在出气孔与夹持孔之间设置有用于感应碳棒\/焊条长度的红外感应器；
叉状手臂设置于底座前端，包括竖直段和叉头，竖直段的下端固定在底座上，上端通过转轮二转动连接叉头；叉头间夹持安装照明灯，竖直段上分别安装扫描裂纹长度的线激光发射器；
底座前端还安装有拍摄裂纹形状的监控摄像机。
行车装置内部设置信号接收主板，主板通过电线与旋转轮、机械手相连，主板集成有控制器，所述控制器上设置无线信号接发器，控制器上设置LCD显示屏，以及控制按钮。
进一步地，每一个夹持孔的内壁均设置有滚轮，而碳棒\/焊条的外壁面具有与滚轮相配的凹凸状纹路。
进一步地，叉状手臂设置在底座前端的中央位置处；进气管道的进气接头设置在底座后端。
进一步地，机械手的转轮一的旋转角度精确到0.1°。
进一步地，所述行车装置宽度小于钢箱梁U肋之间的距离，且小于U肋的横截面宽度。
进一步地，所述行车装置的旋转角度精确到0.1°，平移速度精确到0.1mm\/s。
以下将结合附图详细地说明本实用新型的技术方案，和工作原理。
图1所示为钢箱梁裂纹焊合修复装置的总体结构图。通过控制器输出信号，控制智能行车装置在被焊接物1上移动，碳棒（电焊条）7由机械手指9给进，通过焊接电源11连接碳棒（电焊条）7与被焊接物1之间产生电弧10，通过转轮8可以调节焊接角度。行车装置4根据动作控制信号通过车轮2在被焊接物1上移动或转动。在所述行车装置4的中央前端设置叉状手臂6，后部设置进气管3，气流通过机械手臂5传递到机械手指9中，吹除焊接路径上的焊渣。
如图2所示，为行车装置下部结构示意图。来自控制器发出的操作信号被输入到主板2g中，该主板2g基于控制器发出的指令，总体协调该钢箱梁裂纹焊合修复装置的运作。行车装置4通过磁力座2a固定于被焊接物1上，磁力座旋钮2b用于关闭或打开磁力座。操作人员根据监控摄像头2e反馈在控制器上的钢箱梁实况，通过转轮2f调节照明灯2c的角度，为施工空间提供照明。线激光发射器2d固定在叉状手臂6上。
如图3所示，为智能机械手的工作示意图。机械手指9通过销钉3a与转轮一8相连，进行刨除裂纹操作时选择碳棒，进行刨除区重焊时选择电焊条，所选操作方式通过转轮一8旋转到底部。通过调节线激光发射器2d发射的线激光3b与裂纹开展路径3c基本重合，从而确定刨除路径。
如图4所示，为机械手指与碳棒（电焊条）的具体细节图。机械手指9上设置出气孔4a，从进气管3进入的气流通过出气孔4a喷射而出，吹去焊接时的焊渣。机械手指上开外夹持孔4c，孔壁上设置滚轮4d，滚轮4d为金属，与焊接电源相连。所述碳棒（电焊条）7两侧开挖与滚轮相配的凹凸状纹路4e，可以增大滚轮4d与凹凸状纹路之间的摩擦。夹持孔与出气孔之间设置红外感应器4e，当感应到碳棒（电焊条）7长度消耗到一定程度时，会对滚轮4d输出信号推送碳棒（电焊条）7。
如图5所示，为控制器的操作界面示意图。通过行车装置平动按钮5a可以调节行车装置4的运行方向；通过旋转行车装置旋转角度调节旋钮5d可以调节行车装置旋转角度显示器5b上的角度值；通过旋转行车装置平动速度调节旋钮5e可以调节行车装置平动速度显示器5c上的角度值；通过旋转照明灯滚轮角度调节旋钮5f可以调节照明灯2c的照明角度；通过旋转机械手指滚轮角度调节旋钮5g可以调节焊接角度；通过碳弧气刨功能按钮5h可以选择碳弧气刨功能；通过电弧焊功能按钮5i可以选择碳弧气刨功能；通过空气压缩机功能按钮5j可以向进气管3中输入气流；通过焊接状况显示屏5k可以实时获得实桥焊接状态；通过旋转监控摄像机角度调节旋钮可以调节监控角度；通过旋转线激光发射器激光长度调节旋钮可以调节线激光发射长度。
如图6所示，钢箱梁裂纹焊合修复装置在钢箱梁中工作的几种状态，分别为钢箱梁裂纹焊合修复装置6c在钢箱梁6a中U肋6b一侧、U肋6b之间、U肋6b之上和倒垂U肋6b之间四种工作状态。
以下，对该钢箱梁裂纹焊合修复装置的操作流程加以说明：
将钢箱梁裂纹焊合修复装置放置在被焊接物1上，通过旋转2b启动磁力座2a使其固定。通过控制器调节照明灯2c与监控摄像头2e的角度，获得焊合修复区域的视角，根据控制器显示的裂纹位置，操控控制器向主板2g输出指令，使行车装置4向裂纹位置平动或转动。
行车装置4到达裂纹前端，输入指令使线激光发射器2d打开，调节线激光3b的长度，使其与裂纹开展路径3c大致重合，即为确定的碳弧气刨路径。
按下碳弧气刨功能按钮5h，所选择的碳弧气刨分支旋转到机械手指9的最底部。通过旋转机械手指滚轮角度调节旋钮5g，指挥转轮8的转动从而调节机械手指的角度，使其与待刨除区域起点的距离约为1-2mm。
按下空气压缩机功能按钮5j向进气管3中输入气流，气流通过出气孔4a吹向裂纹路径3c。打开接通焊接电源11，在碳棒7与被焊接物1之间形成电弧。
通过旋转行车装置平动速度调节旋钮5e操作行车装置4保持0.5-1.2m\/min的速度沿裂纹路径行进，完成碳弧气刨过程。
关闭焊接电源11，操作行车装置4旋转180°，按下电弧焊功能按钮5i，所选择的操作分支旋转到机械手指9的最底部，通过旋转机械手指滚轮角度调节旋钮5g，指挥转轮8的转动从而调节机械手指的角度，使其与待焊接区域起点的距离约为1-2mm。
打开焊接电源11，在电焊条7与被焊接物1之间形成电弧。
通过旋转行车装置平动速度调节旋钮5e操作行车装置4保持0.5-1.2m\/min的速度沿裂纹路径行进，完成焊接过程。
操作完成后，依序关闭焊机电源11、空气压缩机、线激光发射器2d、摄像头2e、照明灯2c，并关闭磁力座2a，取下整个操作装置。
需要说明的是，本实用新型说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有理论和技术。以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201822260629.6
申请日:2018-12-30
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:84(南京)
授权编号:CN209491431U
授权时间:20191015
主分类号:B23K 9/04
专利分类号:B23K9/04;B23K9/013;B23K9/32;E01D22/00;E01D2/04;E01D101/30
范畴分类:25E;
申请人:河海大学
第一申请人:河海大学
申请人地址:211100 江苏省南京市江宁区佛城西路8号
发明人:吉伯海;王益逊;傅中秋;王秋东
第一发明人:吉伯海
当前权利人:河海大学
代理人:彭英
代理机构:32200
代理机构编号:南京经纬专利商标代理有限公司
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计