光伏法兰式螺旋地桩自动绕丝焊接装置及使用方法

摘要

本发明公开了光伏法兰式螺旋地桩自动绕丝焊接装置及使用方法，包括传动装置，所述传动装置的底板上分别设置有绕丝焊接装置、绕丝装置及顶紧装置，顶紧装置上设置有法兰盘焊接装置，传动装置、绕丝焊接装置、绕丝装置、顶紧装置及法兰盘焊接装置均由控制装置统一控制；本发明设备集成度高；焊接效率高；自动化水平高，劳动量少；制造成本低。

说明书

技术领域

本发明涉及光伏产业领域中一种通用的光伏支架固结装置---法兰式螺旋地桩的制造，具 体是一种集螺旋绕丝、焊接于一体的自动化装置及使用方法。

背景技术

光伏螺旋地桩用于支撑光伏支架。目前，对于光伏螺旋地桩的焊接过程，一般由人工完 成或是由绕丝机、绕丝焊接、法兰盘焊接等多台设备完成。按照上述过程，存在如下缺陷： (1)人员劳动强度大；(2)自动化水平低，加工生产效率低。

针对这一现状，制造高水平的光伏法兰式螺旋地桩自动绕丝焊接装置，利用自动化技术， 提高相关工艺的自动化水平，降低人工成本已成为市场的一大需求。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明公开了光伏法兰式螺旋地桩自动绕丝焊接装置及使 用方法，该装置具有集成度高、焊接效率高、自动化水平高、制造成本低、焊接质量好的优 点。

为实现上述目的，本发明的具体方案如下：

光伏法兰式螺旋地桩自动绕丝焊接装置，包括传动装置，所述传动装置的底板上分别设 置有绕丝焊接装置、绕丝装置及顶紧装置，顶紧装置上设置有法兰盘焊接装置；

所述传动装置用于使绕丝焊接装置及绕丝装置运动到指定位置；所述绕丝装置与绕丝焊 接装置通过杆件连接一起，保持位移同步；

所述顶紧装置用于将地桩夹紧处于设定的顶紧位置，所述绕丝装置用于在绕丝焊接装置 及绕丝装置运动到指定位置后对地桩绕丝，绕丝焊接装置用于把绕好的丝焊接在地桩上，法 兰盘焊接装置的步进电机工作时使第二焊枪到达地桩与法兰盘的缝隙处进行焊接。

具体的：传动装置用于使地桩旋转、绕丝装置和绕丝焊接装置位移，绕丝焊接装置把绕 丝焊接在地桩上，绕丝装置用于使丝绕在地桩上，顶紧装置用于顶紧法兰盘和地桩以方便使 地桩旋转，法兰盘焊接装置用于焊接地桩和法兰盘，这些装置均由控制装置统一控制。

进一步的，所述传动装置包括底板，所述底板安装在底架上，底板相对的两边分别安装 有第一直线导轨及圆轨，第一直线导轨上设置有绕丝装置，圆轨上设置有绕丝焊接装置，绕 丝装置包括圆轨滑块，圆轨与圆轨滑块相配合，绕丝装置包括第一滑块，第一滑块与第一直 线导轨相配合，所述顶紧装置的移动板安装在传动装置的底板上，顶紧装置的壳体上面安装 法兰盘焊接装置。

更进一步的，所述传动装置还包括安装在底板上的传动轴座，传动轴通过轴承与传动轴 座配合，减速器安装在传动轴座并与传动轴配合，第一伺服电机安装在减速器上，夹具安装 在传动轴上，伺服电机座安装在底板上，第二伺服电机安装在伺服电机座上，通过联轴器与 滚珠丝杠配合，所述滚珠丝杠一端与第二伺服电机配合，另一端与轴承座配合，丝母与滚珠 丝杠配合并且安装在绕丝装置中的绕丝车板上。

优选的，所述底板安装在底架上，支架安装在底板上用于支撑地桩。

进一步的，所述绕丝装置还包括绕丝车板，绕丝车板上安装有垫块、第二直线导轨及第 一推进气缸，垫块与第一滑块相连，第二直线导轨与第二滑块相配合，第二滑块安装在绕丝 上板上，第一推进气缸的活塞杆与绕丝上板连接，可以使绕丝上板位移，绕丝上板上还安装 有剪钳座、剪钳气缸座及绕丝竖板，剪钳一端安装在剪钳座，另一端与剪钳气缸的活塞杆连 接，剪钳气缸安装在剪钳气缸座上，用于使剪钳剪断绕丝，第一绕丝滚轮、第二绕丝滚轮、 第三绕丝滚轮分别安装在绕丝竖板上，用于固定绕丝的走线路径。

进一步的，绕丝焊接装置还包括绕丝焊接车板，绕丝焊接车板上安装有圆轨滑块、第三 直线导轨及第二推进气缸，第三滑块安装焊接上板上并与第三直线导轨配合，第二推进气缸 活塞杆连接在焊接上板上，用于使焊接上板在直线导轨上位移，顶杆安装在焊接上板上，工 作时一端顶在地桩上用于保证地桩的直径变化时焊枪与地桩之间的距离不变，焊接上板上还 设置有第一焊枪。

进一步的，所述顶紧装置还包括安装在移动板上主轴台及竖板，主轴壳安装在主轴台上， 滑轴安装在主轴壳内可以滑动，并与气缸的活塞杆连接，主轴通过轴承与滑轴配合，卡盘安 装在主轴上，气缸安装在竖板上，活塞杆与滑轴连接可以使滑轴在主轴壳内滑动。

进一步的，所述法兰盘焊接装置还包括第一电机架及第二电机架，第一电机架安装在顶 紧装置的壳体上面，第二电机架安装在第一电机架的滑块上，第一步进电机座安装在第一电 机架上，第一步进电机安装在第一步进电机座上，第二步进电机座安装在第二电机架上，第 二步进电机安装在第二步进电机座上，两个步进电机通过分别通过联轴器与滚珠丝杠配合， 丝母座与滚珠丝杠配合，丝母座与滚珠丝杠分别安装在第二电机架和滑板上，第四直线导轨 分别安装在第一电机架及第二电机架上，第二电机架通过滑块与第四直线导轨配合，滑板通 过滑块与直线导轨配合，直杆安装在滑板上，固枪块安装在直杆上，第二焊枪固定在固枪块 上。

光伏法兰式螺旋地桩自动绕丝焊接装置的使用方法，包括：

根据地桩的长度调整顶紧装置处于设定的顶紧位置，将法兰盘放在顶紧装置的卡盘中， 将地桩的尖头放进夹具中，地桩的另一端放在支架中；

顶紧装置的气缸工作将地桩夹紧，传动装置中的第二伺服电机工作使绕丝装置和绕丝焊 接装置运动到指定位置，绕丝装置和绕丝焊接装置中的推进气缸工作，丝片通过绕丝轮中的 缝隙到地桩上，先点焊住，绕丝焊接装置的顶杆顶住地桩，法兰焊接装置的两个步进电机同 时工作使第二焊枪到达地桩与法兰盘的缝隙处；

然后传动装置中的第一伺服电机开始工作，同时第二伺服电机与第一伺服电机按一定的 传动比例工作，这时，绕丝装置一边绕丝同时绕丝焊接装置一边把绕好的丝焊接在地桩上， 直到绕到一定距离后，绕丝装置中的剪钳气缸工作把绕丝剪断，绕丝装置和绕丝焊接装置中 的推进气缸停止工作，第一伺服电机停止工作，第二伺服电机反向工作，带动绕丝装置和绕 丝焊接装置返回到初始位置；第一伺服电机工作使得地桩锥体回转一圈，其端部法兰焊接装 置也随之焊接一整圈，第二焊枪停止焊接而反向运动回到初始位置，至此整个螺旋地桩焊接 完毕。

本发明的有益效果：

(1)设备集成度高。设备由传动装置、绕丝焊接装置、绕丝装置、顶紧装置及法兰盘焊 接装置这五个装置组成，不用分部、分设备加工，而是一次性完成的工件的加工。(2)焊接 效率高。工件加工集成度高，减少了流转加工时间，同时采用绕丝、绕丝焊接、法兰焊接等 各个工序同时加工，从而提高了工作效率。(3)自动化水平高，劳动量少；本设备只需一人 上下料，其余过程均是自动完成。(4)制造成本低。

附图说明

图1为本发明设备的总体结构框图；

图2为光伏法兰式螺旋地桩自动绕丝焊接装置的传动装置的结构示意图；

图3为光伏法兰式螺旋地桩自动绕丝焊接装置的绕丝装置的结构示意图；

图4为光伏法兰式螺旋地桩自动绕丝焊接装置的绕丝焊接装置的结构示意图；

图5为光伏法兰式螺旋地桩自动绕丝焊接装置的顶紧装置的结构示意图；

图6为光伏法兰式螺旋地桩自动绕丝焊接装置的法兰焊接的装置结构示意图；

图中：1传动装置、2绕丝装置、3绕丝焊接装置、4顶紧装置、5法兰盘焊接装置、1.1底 架、1.2底板、1.3直线导轨Ⅰ、1.4圆轨、1.5伺服电机Ⅰ、1.6减速器、1.7传动轴、1.8传动 轴座、1.9夹具、1.10伺服电机Ⅱ、1.11伺服电机座、1.12滚珠丝杠Ⅰ、1.13丝母、1.14联轴 器Ⅰ、1.15轴承座、1.16支架、2.1滑块Ⅰ、2.2垫块、2.3绕丝车板、2.4直线导轨Ⅱ、2.5 滑块Ⅱ、2.6推进气缸Ⅰ、2.7绕丝上板、2.8剪钳座、2.9剪钳气缸座、2.10剪钳气缸、2.11 剪钳、2.12绕丝竖板、2.13绕丝滚轮Ⅰ、2.14绕丝滚轮Ⅱ、2.15绕丝滚轮Ⅲ、3.1圆轨滑块、 3.2焊接车板、3.3直线导轨Ⅲ、3.4滑块Ⅲ、3.5推进气缸Ⅱ、3.6焊接上板、3.7顶杆、3.8 焊枪Ⅰ、4.1移动板、4.3主轴台、4.4主轴壳、4.5滑轴、4.6主轴、4.7卡盘、4.8气缸、4.9 竖板、5.1电机架Ⅰ、5.2电机架Ⅱ、5.3步进电机、5.4步进电机座、5.5滚珠丝杠Ⅱ、5.6丝 母座、5.7联轴器Ⅱ、5.8直线导轨IV，5.9滑块IV、5.10滑板、5.11直杆、5.12固枪块、5.13 焊枪Ⅱ。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明进行详细说明：

如图1所示，本发明是一种光伏法兰式螺旋地桩自动绕丝焊接装置，包括传动装置1、 绕丝装置2、绕丝焊接装置3、顶紧装置4、法兰盘焊接装置5。所述绕丝装置2的滑块Ⅰ2.1 与传动装置1的直线导轨Ⅰ1.3配合，所述绕丝焊接装置3的圆轨滑块3.1安装在传动装置1 的圆轨1.4上，所述绕丝装置2与绕丝焊接装置3通过杆件连接一起，保持位移同步，所述 顶紧装置4安装在传动装置1的底板1.2上，所述法兰焊接装置5安装在顶紧装置4的上面， 所述传动装置1、绕丝装置2、绕丝焊接装置3、顶紧装置4、法兰盘焊接装置5由控制装置 统一控制。根据地桩的长度，调整好顶紧装置4的位置，把法兰盘放在顶紧装置4的卡盘4.7 中，把地桩的尖头放进夹具1.9中，另一端放在支架1.16中，顶紧装置4的气缸4.8工作把 地桩夹紧，传动装置1中的伺服电机Ⅱ1.10工作使绕丝装置2和绕丝焊接装置3运动到指定 位置，绕丝装置2和绕丝焊接装置3中的推进气缸Ⅰ2.6、推进气缸Ⅱ3.5工作，丝片通过绕 丝轮中的缝隙到地桩上，人工先点焊住，绕丝焊接装置3的顶杆3.7顶住地桩，法兰焊接装 置5的两个步进电机工作使焊枪Ⅱ5.13到达地桩与法兰盘的缝隙处，然后传动装置1中的伺 服电机Ⅰ1.5开始工作，同时伺服电机Ⅱ1.10与伺服电机Ⅰ1.5按一定的传动比例工作。这 时装置一边绕丝，一边把绕好的丝焊接在地桩上，直到绕到一定距离后，绕丝装置2中的剪 钳气缸2.10工作使剪钳2.11把绕丝剪断，绕丝装置2和绕丝焊接装置3中的推进气缸停止 工作，伺服电机Ⅰ1.5停止工作，绕丝装置2和绕丝焊接装置3运动到初始位置，同时法兰 焊接装置5焊接一圈后停止焊接，焊枪Ⅱ5.13运动到初始位置。这样一根地桩焊好。

如图2所示，传动装置包括底架1.1、底板1.2、直线导轨Ⅰ1.3、圆轨1.4、伺服电机 Ⅰ1.5、减速器1.6、传动轴1.7、传动轴座1.8、夹具1.9、伺服电机Ⅱ1.10、伺服电机座 1.11、滚珠丝杠1.12、丝母1.13、联轴器1.14、轴承座1.15、支架1.16。所述底板1.2安 装在底架1.1上，所述直线导轨Ⅰ1.3、圆轨1.4安装在底板的各一边，所述传动轴座1.8安 装在底板1.2上，所述传动轴1.7通过轴承与传动轴座1.8配合，所述减速器1.6安装在传 动轴座1.8并与传动轴1.7配合，所述伺服电机Ⅰ1.5安装在减速器1.6上，所述夹具1.9 安装在传动轴1.7上，所述伺服电机座Ⅱ1.11安装在底板1.2上，所述伺服电机Ⅱ1.10安装 在伺服电机座1.11上，通过联轴器1.14与滚珠丝杠1.12配合，所述滚珠丝杠1.12一端与 伺服电机Ⅱ1.10配合，另一端与轴承座1.15配合，所述丝母1.13与滚珠丝杠1.12配合并 且安装在绕丝装置2中的绕丝车板2.3上，所述支架1.16用于支撑工件。伺服电机Ⅰ1.5工 作使传动轴1.7工作，从而使焊接工件旋转，伺服电机Ⅱ1.10工作带动滚珠丝杠1.12旋转， 使绕丝装置2和绕丝焊接装置3位移。

如图3所示，绕丝装置2包括滑块Ⅰ2.1、垫块2.2、绕丝车板2.3、直线导轨Ⅱ2.4、滑 块Ⅱ2.5、推进气缸Ⅰ2.6、绕丝上板2.7、剪钳座2.8、剪钳气缸座2.9、剪钳气缸2.10、剪 钳2.11、绕丝竖板2.12、绕丝滚轮Ⅰ2.13、绕丝滚轮Ⅱ2.14、绕丝滚轮Ⅲ2.15。所述滑块Ⅰ 2.1通过垫块2.2安装在绕丝车板2.3上并与传动装置1中的导轨配合，所述直线导轨Ⅱ2.4 安装在绕丝车板2.3上，所述滑块Ⅱ2.5安装在绕丝上板2.7上并与直线导轨Ⅱ2.4配合，所 述推进气缸2.6安装在绕丝车板2.3上，并且活塞杆与绕丝上板2.7连接，用于使绕丝上板 位移，所述剪钳座2.8、剪钳气缸座2.9分别安装在绕丝上板2.7上，所述剪钳一端安装在 剪钳座2.8，另一端与剪钳气缸2.10的活塞杆连接，所述剪钳气缸2.10安装在剪钳座2.8 上，用于使剪钳剪断绕丝，所述绕丝竖板2.12安装在绕丝上板2.7上，所述绕丝滚轮Ⅰ2.13、 绕丝滚轮Ⅱ2.14、绕丝滚轮Ⅲ2.15安装在绕丝竖板2.12上，用于固定绕丝的走线路径。推 进气缸Ⅰ2.6可以使推动绕丝上板2.7移动，绕丝滚轮Ⅰ2.13、绕丝滚轮Ⅱ2.14、绕丝滚轮 Ⅲ2.15固定绕丝走线路径，剪钳气缸2.10使剪钳2.11把绕丝剪断。

如图4所示，绕丝焊接装置3包括圆轨滑块3.1、焊接车板3.2、直线导轨Ⅲ3.3、滑块 Ⅲ3.4、推进气缸Ⅱ3.5、焊接上板3.6、顶杆3.7、焊枪3.8。所述圆轨滑块3.1安装在焊接 车板3.2上并与传动装置1的圆轨1.4配合，所述滑块Ⅲ3.4安装焊接上板3.6上并与直线 导轨Ⅲ3.3配合，所述气缸3.5安装在焊接车板上，气缸活塞杆连接在焊接上板3.6上，用 于使焊接上板3.6在直线导轨Ⅲ3.3上滑动，所述顶杆3.7安装在焊接上板3.6上，工作时 一端顶在螺旋地桩上用于保证地桩的直径变化时焊枪3.8与地桩之间的距离不变。推进气缸 Ⅱ3.5可以推动焊接上板3.6移动，使顶杆3.7顶到地桩上使焊枪始终与焊缝保持确定的距 离，以保证焊枪处于螺旋地桩螺旋绕丝焊接的合适位置。

如图5所示，所述顶紧装置4包括移动板4.1、竖板4.9、主轴台4.3、主轴壳4.4、滑 轴4.5、主轴4.6、卡盘4.7、气缸4.8。所述移动板4.1安装在传动装置1的底板1.2上， 所述主轴台4.3、竖板4.2安装在移动板4.1上，所述主轴壳4.4安装在主轴台4.3上，所 述滑轴4.5安装在主轴壳4.4内可以滑动，并与气缸4.8的活塞杆连接，所述主轴4.6通过 轴承与滑轴4.5配合，所述卡盘4.7安装在主轴4.6上，所述气缸4.8安装在竖板4.2上， 活塞杆与滑轴4.5连接并使其在主轴壳4.4内滑动。气缸4.8推动滑轴4.5位移，从而使卡 盘4.7与地桩顶紧，并且主轴4.6可以随着地桩的旋转而旋转。

如图6所示，焊接装置5包括电机架Ⅰ5.1、电机架Ⅱ5.2、步进电机5.3、步进电机座5.4、 滚珠丝杠Ⅱ5.5、丝母座5.6、联轴器Ⅱ5.7、直线导轨5.8，滑块5.9、滑板5.10、直杆5.11、 固枪块5.12、焊枪5.13。所述电机架Ⅰ5.1安装在壳体2.1上面，所述步进电机5.3座分别安装 在电机架Ⅰ5.1和电机架Ⅱ5.2上，所述步进电机5.3安装在步进电机座5.4上，通过联轴器Ⅱ 5.7与滚珠丝杠5.5配合，所述丝母座5.6与滚珠丝杠Ⅱ5.5配合，分别安装在电机架Ⅱ5.2和滑 板5.10上，所述直线导轨IV5.8分别安装在电机架Ⅰ5.1和电机架Ⅱ5.2，所述电机架Ⅱ5.2 通过滑块IV5.9与直线导轨IV5.8配合，所述滑板5.10通过滑块5.9与直线导轨IV5.8配合， 所述直杆5.11安装在滑板5.10上，所述固枪块5.12安装在直杆5.11上，所述焊枪Ⅱ5.13固定 在固枪块5.12上。电机架Ⅱ5.2上的步进电机5.3工作，使焊枪Ⅱ5.13的前后移动，电机架Ⅰ 5.1上的步进电机5.4工作使电机架Ⅱ5.2上下移动，从而使焊枪Ⅱ5.13上下移动。在传动装置 2的伺服电机Ⅰ2.2工作之前，使的电机架Ⅱ5.2的步进电机向移动距离，电机架Ⅰ5.1步进电 机向下移动到焊缝处。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限 制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付 出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。