工程辅助设施钢结构固定扣件的生产系统及循环使用方法

摘要

本发明公开了工程辅助设施钢结构固定扣件的生产系统，包括移动系统、开槽系统、夹持系统、开孔系统、组装系统，以及设置在移动系统上方的高温系统；本发明的生产系统可以生产多种功能的扣件，一方面可以提高产能、降低成本，另一方面生产过程加工方式科学，开槽系统采用三组件分三段式开槽，开槽过程未穿透原材料，不易造成原材料损伤，本发明的生产系统在开槽和开孔作业过程中，同时进行冷却液喷洒和吹风降温冷处理辅助手段，一方面可有效避免造成原料内损伤情况出现，另一方面可以去除加工过程中产生大量的碎屑残渣，提高加工精度。

说明书

技术领域

本发明涉及固定扣件生产设备技术领域，具体为工程辅助设施钢结构固定扣件的生产系统及循环使用方法。

背景技术

随着基建热潮的兴起，大量的土木土方工程得以开展实施，其中工程辅助设施钢结构固定扣件就是一种必不可少且使用量极其巨大的耗材。固定扣件自身的质量决定了其所承载搭建的平台或框架是否安全稳定。例如在中华人民共和国行业标准《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》一文中就提出对接扣件的抗滑承载力设计值需高于3.2kN，直角扣件和旋转扣件的抗滑承载力设计值需高于8kN，底座和可调托撑的受压承载力设计值需高于40kN。而且因为经济因素，大部分的固定扣件一方面需要循环使用，故而需要有较高的寿命耐久值，另一方面随着经济成本的日益提高，需要扣件同时兼具有多用性，若对接扣件只能用来进行管材对接，直角扣件只能用来进行角度联接，底座只能用来进行承载的话，会导致工程中的耗材费用大幅提升。故而设计高度可靠且具有多用性的工程辅助设施钢结构固定扣件成为了本领域的发展趋势。目前现行的工程辅助设施钢结构固定扣件的生产系统大多存在以下几个方面的问题：

(1)现行大部分的生产系统大多是专项生产线，例如只能生产具有单一性功能的扣件，包括对接扣件、直角扣件或基座等，一方面很容易造成产能浪费和成体抬高，另一方面生产过程大多采用硬加工方式，例如对原材料进行穿透式钻孔，大概率造成原材料积攒大量的内应力和损伤。同时所生产的扣件在检测出问题后往往只能整体丢弃，不能进行局部替换达到再次循环使用的效果，也大幅抬高了使用成本。

(2)目前的主流生产系统在对原材料进行凿孔和钻取作业时很少采用冷处理辅助手段，但单纯的热加工处理一方面不但容易造成内伤，另一方面加工过程中大量的碎屑残渣的遗留和堆积很容易造成加工精度下降，在后续的使用过程中很容易出问题。

(3)现有的生产系统所生产的扣件大多是采用外管壁和孔壁相互挤压，而后通过焊接方式将其固定联接在一起，这种方式不但费时费力，造成大量污染不说，而且长期循环使用后所造成的疲劳损伤难以检测，容易埋下安全事故的隐患。更为关键的是因为加工误差会导致上述挤压存留大量或大尺度缝隙，造成焊接不实或者虚焊，扣件良品率低。

因此，基于上述缺陷，在固定扣件生产系统技术领域，对于新型的工程辅助设施钢结构固定扣件仍存在研究和改进的需求，这也是目前该领域的一个研究热点和重点，更是本发明得以完成的出发点和动力所在。

发明内容

有鉴于此，为了开发新型的新型的工程辅助设施钢结构固定扣件的生产系统及固定扣件的循环使用方法，本发明人对此进行了深入研究，在付出了大量创造性劳动后，从而完成了本发明。

综合而言，本发明主要涉及如下几个方面。

第一个方面，本发明涉及一种工程辅助设施钢结构固定扣件的生产系统，所述工程辅助设施钢结构固定扣件的生产系统，包括移动系统、设置在移动系统下方两侧的开槽系统、夹持系统、开孔系统、组装系统，以及设置在移动系统上方的高温系统；

所述移动系统包括两个滑轨，两个滑轨通过支撑杆上下对称设置，两个滑轨上均设置有若干个移动抓取机构；

开槽系统、夹持系统、开孔系统均为两个并对称设置于移动系统下方两侧，开槽系统包括喷液机构、以及若干个开槽机构；组装系统包括插管机构和若干个锁紧机构，并分别位于移动系统下方两侧；

喷液机构包括轨道一、液罐，轨道一上滑动设置有滑车，滑车上连接有输液杆，输液杆通过转动式管道与输液软管连接，输液软管一端连接有喷嘴，液罐设置在滑车一侧并与输液杆连通；

开槽机构包括移动轨，移动轨上滑动设置有滑移平台，滑移平台上设置有升降柱，升降柱上设置有基座，基座上设置有电机机箱，电机机箱两侧分别设置有抽风扇阵列，抽风扇阵列前侧设置有转动导流板，电机机箱前侧设置有旋转电机一，旋转电机一一端连接有钻头组件一或钻头组件二或钻头组件三。

优选的，所述移动抓取机构包括滑台，滑台滑动设置在滑轨上，滑台一端依次连接有伸缩套杆、旋转节、抓手；

原料件通过两个对称设置的移动抓取机构的抓手抓取固定，并跟随移动抓取机构的移动而移动，被输送至各个系统完成相应的工序操作最终得到工程辅助设施钢结构固定扣件。

优选的，夹持系统包括滑动车，滑动车上设置有垂直柱，垂直柱上滑动设置有滑动套，滑动套一侧连接有旋转台一，旋转台一一端通过伸缩竿连接有夹头。

优选的，开孔系统包括若干个转动机械臂一，转动机械臂一两侧连接有Y轴滑套，Y轴滑套滑动设置在Y轴滑轨上，Y轴滑轨两端连接有X轴滑套，X轴滑套滑动设置在X轴滑轨，转动机械臂一上设置有转动机械臂二，转动机械臂二上设置有伸缩转动机械臂一，伸缩转动机械臂一上端设置有转动机械臂三连接，转动机械臂三一端依次连接有转动节一、旋转电机二，旋转电机二一端连接有钻头四或者钻头五。

优选的，所述插管机构包括料腔、环形轨道、连接架，所述料腔内设置有推杆，料腔底部连接有若干个滑动台，滑动台滑动设置在滑台轨道上，环形轨道、连接架均设置在料腔一侧面上，环形轨道上滑动设置有轨道车，轨道车上连接有滑移框，滑移框上滑动设置有滑台轨道，滑台轨道一侧连接有旋切刀，连接架上连接有转动轴，若干个转动轴通过辊连接构成四方形结构。

优选的，所述锁紧机构包括Z轴滑轨、Z轴滑套、转动机械臂四、伸缩转动机械臂二、转动机械臂五、转动节二、接头；所述Z轴滑套滑动设置在Z轴滑轨上，Z轴滑套一侧与转动机械臂四连接，转动机械臂四通过伸缩转动机械臂二与转动机械臂五连接，转动机械臂五通过转动节二与接头连接。

优选的，高温系统包括若干个机架和烘灯一，烘灯一两端通过机架支撑，烘灯一上端连接有反射板一，机架内侧设置有烘灯二，烘灯二两侧设置有反射板二。

优选的，钻头组件一包括转轴一、钻头一，所述转轴一一端与旋转电机一，另一端与钻头一连接；钻头组件二包括转轴二、钻头二，所述转轴二一端与旋转电机一，另一端与钻头二连接；钻头组件三包括转轴三、钻头三；所述转轴三一端与旋转电机一，另一端与钻头三连接。

优选的，所述钻头一为锥形钻头，钻头二为柱形钻头，钻头三为套形钻头，钻头四为尖头钻头，钻头五为螺纹形钻头。

第二个方面，本发明还涉及上述工程辅助设施钢结构固定扣件的生产系统的循环使用方法，所述循环使用方法具体包括如下步骤：

(1)将原料件置于两个对称设置的移动抓取机构的抓手之间，通过抓手抓取固定，完成原料件安装；

(2)通过移动系统将原料件移动至开槽系统进行开槽，开槽采用三组件分三段式开槽，开槽系统分别对原料件的四个侧面进行开槽；由三种不同型号尺寸的钻头对原料件的侧面进行开槽，得到预设形状的槽孔；

(3)通过夹持系统与移动抓取机构配合操作，可以实现对原料件的翻转，使得未开槽的两个面对准开孔系统，由开孔系统对该两个面开孔；即打多个螺纹孔；

(4)将四根连接管分别插入四个槽孔，并通过锁紧机构将连接管与原料件通过螺丝锁紧完成组装，再通过高温系统加固，最终得到固定扣件；

(5)使用时，将需要连接的钢结构一头插入固定扣件的连接管，钢结构另一头插入另一固定扣件的连接管，根据需要的长度和宽度使用若干个固定扣件连接钢结构；

(6)检修固定扣件，发现固定扣件的某个连接管松动或损坏时，可以对应拆下该连接管，重新在对应的槽孔插入新的连接管再锁紧完成组装，通过局部替换达到再次循环使用的效果。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

(1)本发明的生产系统可以生产多种功能的扣件，一方面可以提高产能、降低成本，另一方面生产过程加工方式科学，开槽系统采用三组件分三段式开槽，开槽过程未穿透原材料，不易造成原材料损伤，同时本发明所生产的扣件在检测出问题后可以进行局部替换达到再次循环使用的效果，有效降低成本。

(2)本发明的生产系统在开槽和开孔作业过程中，同时进行冷却液喷洒和吹风降温冷处理辅助手段，一方面可有效避免造成原料内损伤情况出现，另一方面可以去除加工过程中产生大量的碎屑残渣，提高加工精度。

(3)本发明的说生产的扣件通过组装系统完成原料件和连接管的组装，不仅省时省力，且长期循环使用后的疲劳损伤易于检测，以便及时更换扣件防止安全事故隐患的发生，此外，通过高温系统高温照射可以使得螺丝锁得更紧，连接管与开槽贴合程度更高，使得固定扣件的良品率更高，使用寿命更长。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明移动系统的结构示意图；

图3为本发明移动抓取机构的结构示意图；

图4为本发明开槽系统的结构示意图；

图5为本发明夹持系统的结构示意图；

图6为本发明开孔系统的结构示意图；

图7为本发明插管机构的结构示意图；

图8为本发明锁紧机构的结构示意图；

图9为本发明高温系统的结构示意图；

图10为本发明抽风扇阵列、转动导流板的结构示意图；

图11为本发明旋切刀及相关部件结构示意图的结构示意图；

其中：滑轨1、滑台2、伸缩套杆201、旋转节202、抓手203、轨道一3、滑车301、液罐302、输液杆303、转动式管道304、输液软管305、喷嘴306、移动轨4、滑移平台401、升降柱402、基座403、电机机箱404、抽风扇阵列405、转动导流板406、旋转电机一407、转轴一5、钻头一501、转轴二6、钻头二601、转轴三7、钻头三701、夹头8、伸缩竿801、旋转台一802、滑动套803、垂直柱804、滑动车805、X轴滑轨9、X轴滑套901、Y轴滑轨902、Y轴滑套903、转动机械臂一904、转动机械臂二905、伸缩转动机械臂一906、转动机械臂三907、转动节一908、旋转电机二909、钻头四9010、钻头五9011、料腔10、推杆1001、滑动台1002、滑台轨道1003、环形轨道11、轨道车1101、滑移框1102、缩进滑套1103、旋切刀1104、连接架12、转动轴1201、辊1202、Z轴滑轨13、Z轴滑套1301、转动机械臂四1302、伸缩转动机械臂二1303、转动机械臂五1304、转动节二1305、接头1306、机架14、烘灯一1401、反射板一1402、烘灯二1403、反射板二1404。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1-11，工程辅助设施钢结构固定扣件的生产系统，包括移动系统、设置在移动系统下方两侧的开槽系统、夹持系统、开孔系统、组装系统，以及设置在移动系统上方的高温系统；开槽系统、夹持系统、开孔系统均为两个并对称设置于移动系统下方两侧，开槽系统包括喷液机构、以及若干个开槽机构；组装系统包括插管机构和若干个锁紧机构，并分别位于移动系统下方两侧；

工作时，移动系统用于将原料件固定并移动至各个系统进行对应的工序操作，通过移动抓取机构不仅可以夹取固定原料件，配合夹持系统还可以实现对原料件的翻转。首选原料件被移动至开槽系统，依次由开槽机构的三个不同型号的钻头进行打孔开槽，开槽的过程中配合喷液机构喷液可以降温、除杂，提高开槽效果，得到带嵌槽的圆孔。开槽机构分别对原料件四个面进行开槽。开槽完成后原料件被移动至夹持系统之间，通过夹持系统和移动抓取机构完成对原料件的翻转，使得未开槽的两个面对准开孔系统。原料件移动至开孔系统，由开孔系统对原料件未开槽的两个面进行螺纹开孔。之后原料件被移动至组装系统的插管机构和锁紧机构之间，先通过插管机构分别将四根连接管插入四个槽孔当中，然后通过锁紧机构将连接管与原料件通过螺丝锁紧完成组装。组装完成后的固定扣件被移动至高温系统，通过高温系统加热使得螺丝加固，最终得到高质量的固定扣件。使用时，将需要连接的钢结构一头插入固定扣件的连接管，钢结构另一头插入另一固定扣件的连接管完成钢结构连接。在工程中根据需要的长度和宽度使用若干个固定扣件连接钢结构，且可以根据使用需要调整拆装钢结构。

如图2、3所示，移动系统包括两个滑轨1，两个滑轨1通过支撑杆上下对称设置，两个滑轨1上均设置有若干个移动抓取机构；所述移动抓取机构包括滑台2，滑台2滑动设置在滑轨1上，滑台2可在滑轨1上自由滑动，滑台2一端依次连接有伸缩套杆201、旋转节202、抓手203；原料件通过两个对称设置的移动抓取机构的抓手203抓取固定，并跟随移动抓取机构滑台2的移动而移动，被输送至各个系统完成相应的工序操作最终得到工程辅助设施钢结构固定扣件。通过控制伸缩套杆201的伸缩、旋转节202的旋转，可以相应调整原料件的高度位置和角度，以适用各个工序的相应操作。

如图4所示，喷液机构包括轨道一3、液罐302，轨道一3上滑动设置有滑车301，滑车301上连接有输液杆303，输液杆303通过转动式管道304与输液软管305连接，输液软管305一端连接有喷嘴306，液罐302设置在滑车301一侧并与输液杆303连通；滑车301可以沿着轨道一3来回滑动，从而调整喷嘴306的水平位置，液罐302内有冷却液，冷却液依次通过输液杆303、转动式管道304、输液软管305输送至喷嘴306，并通过喷嘴306喷洒到进行钻头操作的原料件上。转动式管道304转动可以调整喷嘴306角度，输液软管305可以根据需要调整长度以满足喷嘴306位置调整，以配合各个钻头组件完成钻槽操作，起到降温、除杂的效果。

如图4、10所示，开槽机构包括移动轨4，移动轨4上滑动设置有滑移平台401，滑移平台401在移动轨4上前后滑动以调整钻头距离原料件的距离，滑移平台401上设置有升降柱402，通过控制升降柱402升降可以调整钻头的高度，升降柱402上设置有基座403，基座403上设置有电机机箱404，电机机箱404用于给抽风扇阵列405供电，电机机箱404两侧分别设置有抽风扇阵列405，抽风扇阵列405向原料件吹风以配合钻槽操作，起到降温和去除钻槽产生的杂质的作用。抽风扇阵列405前侧设置有转动导流板406，转动导流板406用于将风力集中导向吹至原料件。电机机箱404前侧设置有旋转电机一407，旋转电机一407一端连接有钻头组件一或钻头组件二或钻头组件三。

钻头组件一包括转轴一5、钻头一501，所述转轴一5一端与旋转电机一407，另一端与钻头一501连接；钻头组件二包括转轴二6、钻头二601，所述转轴二6一端与旋转电机一407，另一端与钻头二601连接；钻头组件三包括转轴三7、钻头三701；所述转轴三7一端与旋转电机一407，另一端与钻头三701连接。旋转电机一407用于驱动转轴转动，从而带动钻头转动用于给原料件打槽孔。钻头一501为锥形钻头，钻头一501把方形的原料件侧面打出孔，钻头二601为柱形钻头，钻头二601把原料件侧面已经打出来的孔拓宽成圆柱形孔，钻头三701为套形钻头，钻头三701把圆柱形孔的侧面打出嵌槽。开槽机构分别对原料件四个面进行开槽。

如图5所示，夹持系统包括滑动车805，滑动车805滑动可以调整夹头与开槽后的固定扣件的距离，滑动车805上设置有垂直柱804，垂直柱804上滑动设置有滑动套803，滑动套803一侧连接有旋转台一802，旋转台一802一端通过伸缩竿801连接有夹头8。通过控制滑动套803在垂直柱804上上下滑动的位置，可以调整夹头8的高度位置，通过控制旋转台一802旋转，可以调整夹头8的角度，通过上述对夹头8高度、角度、与固定扣件距离的调整，再加上两个夹持系统与上下两个移动抓取机构配合操作，可以实现对固件扣件的翻转，使得未开槽的两个面对准开孔系统。

如图6所示，开孔系统包括若干个转动机械臂一904，转动机械臂一904两侧连接有Y轴滑套903，Y轴滑套903滑动设置在Y轴滑轨902上，Y轴滑轨902两端连接有X轴滑套901，X轴滑套901滑动设置在X轴滑轨9，通过控制X轴滑套901在X轴滑轨9上的滑动位置、Y轴滑套903在Y轴滑轨902上的滑动位置，可以调整钻头四9010或者钻头五9011的水平位置，以便进行开孔操作。转动机械臂一904上设置有转动机械臂二905，转动机械臂二905上设置有伸缩转动机械臂一906，伸缩转动机械臂一906上端设置有转动机械臂三907连接，转动机械臂三907一端依次连接有转动节一908、旋转电机二909，旋转电机二909一端连接有钻头四9010或者钻头五9011。通过控制转动机械臂一904、转动机械臂二905、转动机械臂三907转动，伸缩转动机械臂一906伸缩、转动节一908旋转，可以调整钻头钻头四9010或者钻头五9011的高度及角度，以便进行开孔操作。钻头四9010为尖头钻头，用于先对固定扣件未开槽的两个面打上多个小孔，钻头五9011为螺纹形钻头，用于对小孔进行螺纹开孔。

如图7、11所示，所述插管机构包括料腔10、环形轨道11、连接架12，所述料腔10内设置有推杆1001，料腔10底部连接有若干个滑动台1002，滑动台1002滑动设置在滑台轨道1003上，通过控制滑动台1002在滑台轨道1003上来回滑动可以调整料腔10与固定扣件的距离。环形轨道11、连接架12均设置在料腔10一侧面上，环形轨道11上滑动设置有轨道车1101，轨道车1101上连接有滑移框1102，滑移框1102上滑动设置有滑台轨道1003，滑台轨道1003一侧连接有旋切刀1104，轨道车1101可以沿着环形轨道11做环形运动，滑台轨道1003可以在滑移框1102上上下滑动，通过上述调整可以控制旋切刀1104的位置，以便对连接管进行切割。连接架12上连接有转动轴1201，若干个转动轴1201通过辊1202连接构成四方形结构。料腔10内装有多根连接管，通过推杆1001可以将连接管推出料腔10外部，由环形轨道11中心穿过并插入转动轴1201形成的镂空四边形中，通过转动轴1201和辊1202可卡和连接管使其缓慢插入固定扣件的开槽中，连接管插入固定扣件的开槽后，可通过旋切刀1104将连接管另一端切断。

如图8所示，所述锁紧机构包括Z轴滑轨13、Z轴滑套1301、转动机械臂四1302、伸缩转动机械臂二1303、转动机械臂五1304、转动节二1305、接头1306；所述Z轴滑套1301滑动设置在Z轴滑轨13上，Z轴滑套1301一侧与转动机械臂四1302连接，转动机械臂四1302通过伸缩转动机械臂二1303与转动机械臂五1304连接，转动机械臂五1304通过转动节二1305与接头1306连接。通过控制Z轴滑套1301在Z轴滑轨13上上下滑动，转动机械臂四1302、转动机械臂五1304的转动，伸缩转动机械臂二1303的伸缩，转动节二1305的旋转，可以分别调整接头1306的高度、角度、水平位置等，从而能有效的将螺丝插入螺纹小孔锁紧，使得连接管固定在开槽内。

如图9所示，高温系统包括若干个机架14和烘灯一1401，烘灯一1401两端通过机架14支撑，烘灯一1401上端连接有反射板一1402，反射板一1402用于将烘灯一1401产生的高温光束集中照射到锁紧落实后的固定扣件上表面，机架14内侧设置有烘灯二1403，烘灯二1403两侧设置有反射板二1404，反射板二1404用于将烘灯二1403产生的高温光束集中照射到锁紧落实后的固定扣件侧表面，通过高温照射，可以使得螺丝锁得更紧，连接管与开槽贴合程度更高，使得固定扣件的使用寿命更长。

实施例2

本发明还涉及上述工程辅助设施钢结构固定扣件的生产系统的循环使用方法，所述循环使用方法具体包括如下步骤：

(1)将原料件置于两个对称设置的移动抓取机构的抓手203之间，通过抓手203抓取固定，完成原料件安装；

(2)通过移动系统将原料件移动至开槽系统进行开槽，开槽采用三组件分三段式开槽，开槽系统分别对原料件的四个侧面进行开槽；由三种不同型号尺寸的钻头对原料件的侧面进行开槽，得到预设形状的槽孔；

具体的，依次由开槽机构的三个不同型号的钻头进行打孔开槽，开槽的过程中配合喷液机构喷液可以降温、除杂，提高开槽效果，得到带嵌槽的圆孔。开槽机构分别对原料件四个面进行开槽。

(3)通过夹持系统与移动抓取机构配合操作，可以实现对原料件的翻转，使得未开槽的两个面对准开孔系统，由开孔系统对该两个面开孔；即打多个螺纹孔；

(4)将四根连接管分别插入四个槽孔，并通过锁紧机构将连接管与原料件通过螺丝锁紧完成组装，再通过高温系统加固，最终得到固定扣件；

(5)使用时，将需要连接的钢结构一头插入固定扣件的连接管，钢结构另一头插入另一固定扣件的连接管，根据需要的长度和宽度使用若干个固定扣件连接钢结构；

(6)检修固定扣件，发现固定扣件的某个连接管松动或损坏时，可以对应拆下该连接管，重新在对应的槽孔插入新的连接管再锁紧完成组装，通过局部替换达到再次循环使用的效果。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。