CN105312798A - 一种钢结构数控组对中心 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢结构数控组对中心，包括固定装置、移动装置、T型固定座及通过若干段钢结构框架拼接成的长型框架，所述T型固定座位于长型框架中部，所述固定装置和移动装置分别安装在长型框架两端，其中，固定装置通过T型固定座紧固在钢结构框架上作为定位基准，移动装置通过滑块及滑轨安装在钢结构框架上，所述移动装置上安装有依次相连的齿轮组、伺服电机和减速器，在T型固定座两侧分别安装有磁栅尺及与齿轮组相连的齿条，所述磁栅尺由尺身及安装在尺身上的感应器组成，感应器通过数据线与安装在固定装置上的控制面板相连。本发明可对钢结构管件全方位变位焊接，减少员工必备工作及工作难度，提高工作效率和设备操作安全性。

Description

一种钢结构数控组对中心

技术领域

本发明属于工程机械技术领域，具体是涉及一种钢结构数控组对中心。

背景技术

由于钢结构的焊接比较繁琐，而且型号规格多样化。比如我们比较常见的产品节臂架、塔吊的焊接，焊接完一面又要焊接另一面；单片焊接完后再拼焊，虽然效率提高了一点，但精度就很难保证。另外产品的种类及外形尺寸也不尽相同，需做大量的专用设备来满足生产要求，总的来说当今这样的生产模式费时、费力，费事，生产成本较高。

为了提高生产效率，降低生产成本，目前大部分厂家在钢结构件生产中采用了各种各样的焊接工装夹具。其中，钢结构弯板式工装是目前常用的一种焊接工装夹具，如图1所示，现有的钢结构弯板式工装是由一块长平台1和两块焊接弯板2组成，其中，一块焊接弯板2上安装有固定式角钢座3，另一块焊接弯板2上安装有伸缩式角钢座4，两块焊接弯板2用T型螺栓分别与长平台1联接。使用时，先将主弦杆一端放置在固定式角钢座3的槽内，通过丝杆5将伸缩式角钢座4伸出，与主弦杆顶紧，然后将节臂架的斜腹杆按照要求点焊成型，最后，将节臂架从工装上取下，整体焊接并清理。该工装具有结构简单，工装成本较低的优点。但是工装自身精度较低、焊后标准节精度低，受工作空间的影响标准节在工装上只能点焊，不能完成整体焊接，焊接工作效率低。

如图2所示，现有尾座旋转式工装由手轮6、一块长平台1、尾座7和两个十字架9组成。尾座7的底面设有定位槽，其宽度与长平台1的T型槽尺寸相对应，目的是保证尾座7在长平台1上定位准确和两轴孔的同轴度。在尾座7的孔内安装有尾座轴8，尾座轴8在后部丝杠的带动下可前后伸缩(与车床尾座结构相似)，尾座轴8的另一端装有两个向心球轴承，用于支承十字架9，十字架9上加工有8个孔，其位置及大小与标准节的联接套相应。该工装的尾座7及十字架9均由铸铁制成，在加工过程中为了保证工装安装的精度，镗床加工尾座21时，尽可能把两尾座7成对加工。在使用过程中，为了防止出现标准节“拧劲”现象的发生，在长平台1上设有两个定位座10，确保标准节上主弦杆与底面的垂直度。由于十字架9及标准节的重量均很重，标准节的重量在350Kg左右、十字架23的重量在500Kg左右，尾座轴8的结构又为悬臂轴，因此在尾座轴8上产生的挠度比较大，为了减少挠度的影响，尽可能使两尾座轴伸出长度一致。采用该尾座旋转式工装可提高焊接精度和加工效率高，操作者可以轻而易举地在工装上将标准节旋转在工装上施焊。另外，由于尾座轴是可伸缩的，所以当标准节的高度有变化时，该工装也可以完全适用性。但是该工装制造成本较高，由于受尾座轴产生的挠度影响，标准节的精度还会产生一定的偏差。

为了提高钢结构件的焊接对装质量，减小标准节的精度偏差，目前出现了各种各样的框架式焊接组对工装。如图3所示为目前常用的框架固定式工装，它由两块钢结构件的端板11及四根联接杆12组成。两端板11应保证联接孔的位置度、四根联接杆12的长度一致，这样才能保证焊接工装有较高的精度。使用时，先将焊好联接套的主弦杆安装到端板11上，其中一侧用楔铁13顶紧，另一侧则紧贴端板11，再将其它构件与主弦杆点焊，点焊后将结构件卸下，并完成全部焊缝的焊接。该框架固定式工装结构简单，制造成本较低，加工效率高，有较高的精度。但是不能在工装上完成全部焊缝，由于主弦杆一侧是由楔铁顶紧的，所以标准节在这一侧的精度会受到一定影响。

如图4所示为现有框架旋转式工装，与框架固定式工装相似，框架固定式工装也是由两端板11及四根联接杆12组成，所不同的是两端板11的外形不是正方形而是圆形，这样，将整个工装安装到滚轮架15上，工装就可以通过滚轮14旋转任意角度，方便加工。该工装具有结构简单，制造成本较低，加工效率高，精度高，可以在工装上完成施焊，但由于是采用人工调节，费时费力，手工调节存在较大的偏差。

综上所述，现有的钢结构工装在大型钢结构焊接生产中存在如下不足：

(1)现有钢结构工装完全处于人工调节状态，往往焊接一套钢结构需要用上5至6个人，人力投资大；

(2)在现有钢结构焊接工装中虽然成本低，能拼焊市场现有的3米、6米、9米及12米的管件，但在吊装的过程中相对繁琐，在吊装的过程中易发生碰撞，导致工装的精度下降，同时对于管件长度大于12米或管件长度不为整数的钢结构时就不可使用，需要更换相应的工装，从而导致工装使用成本增加，且工装误差的调节量不是很大，不能随意调整；

(3)由于现有钢结构组对工装没有任何防护措施，因此在焊接过程中产生的焊渣容易吸附在工装上，往往会造成生产产品质量有缺陷，同时工作效率提不高，没有强大的市场竞争力；

(4)在人工焊接工装高处的钢结构管件时，需通过阶梯爬到高处，这样员工在工作过程中容易疲劳，降低效率，导致焊接质量下降，同时在焊接过程中存在安全隐患。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种钢结构数控组对中心。

本发明是通过如下技术方案予以实现的。

一种钢结构数控组对中心，包括固定装置、移动装置、T型固定座及通过若干段钢结构框架拼接成的长型框架，所述T型固定座位于长型框架中部，所述固定装置和移动装置分别安装在长型框架两端，其中，固定装置通过T型固定座紧固在钢结构框架上作为定位基准，移动装置通过滑块及滑轨安装在钢结构框架上，所述移动装置上安装有依次相连的齿轮组、伺服电机和减速器，在T型固定座两侧分别安装有磁栅尺及与齿轮组相连的齿条，所述磁栅尺由尺身及安装在尺身上的感应器组成，感应器通过数据线与安装在固定装置上的控制面板相连。

所述固定装置包括固定机座及垂直于固定机座安装的固定平台，且在固定平台上安装有定位接头。

所述移动装置包括移动机座及垂直于移动机座安装的移动平台，且在移动平台上安装有定位接头。

所述钢结构框架两侧还设置有钢轨，在钢轨上位于固定装置与移动装置之间设置有中部支撑平台，且在中部支撑平台上固定有U型方箱。

所述中部支撑平台由孔系平台、滚轮支撑座及滚轮组成，其中，滚轮支撑座对称安装在孔系平台下方两端，滚轮通过轴承及销轴安装在滚轮支撑座上。

所述中部支撑平台采用液压升降平台，其中，液压升降平台由支撑腿、液压升降设备及平台组成，支撑腿安装在液压升降设备下方，平台安装在液压升降设备上方。

所述固定平台为圆形结构，并通过变位机与固定机座相连。

所述钢结构框架侧还设置有孔系轨道。

所述钢结构框架底部设置有调整垫块，且钢结构框架与调整垫块通过地脚螺栓紧固在一起。

所述滑轨上方设置有伸缩式防护罩。

本发明的有益效果是：

与现有技术相比，本发明所述的对组中心一台工装可以满足同品种多规格产品的焊接要求，根据钢结构的长短及截面积的变化，钢结构的定位接头在柔性工作台上可相应的做出调整，大大降低了生产成本和减少了占地空间。同时通过数控***可使工装随意移动，移动距离有保证，调整周期短，可根据管件的误差进行点动微调，机座移动稳定性高，由于设置防护罩可使滑轨精度有保证，焊渣易清理，焊接精度高，同时钢结构管件可全方位变位焊接，减少员工必备工作及工作难度，提高工作效率和设备操作安全性。本发明安装较简便，焊接精度高，可灵活的附加其他的装置，定位机座可随意吊装，具有良好的经济效益和社会效益。

附图说明

图1为现有钢结构弯板式工装的结构示意图；

图2为现有尾座旋转式工装的结构示意图；

图3为现有框架固定式工装的结构示意图；

图4为现有框架旋转式工装的结构示意图；

图5为本发明实施例一的结构示意图；

图6为图5的***示意图；

图7为图5中固定装置的结构示意图；

图8为图5中移动装置的结构示意图；

图9为本发明实施例二的结构示意图；

图10为图9的***示意图；

图11为图10中固定装置的结构示意图；

图12为图10中移动装置的结构示意图；

图13为本图5中中部支撑平台的结构示意图；

图14为图9中液压升降平台的结构示意图；

图15为本发明中磁栅尺的结构示意图；

图16为本发明中滑轨与滑块的连接结构示意图；

图17为图5中钢结构框架与调整垫块的连接结构放大示意图；

图18为图9中钢结构框架与调整垫块的连接结构放大示意图；

图19为本发明中齿轮组的放大结构示意图。

图中：1-长平台，2-焊接弯板，3-固定式角钢座，4-伸缩式角钢座，5-丝杆，6-手轮，7-尾座，8-尾座轴，9-十字架，10-定位座，11-端板，12-联接板，13-楔铁，14-滚轮，15-滚轮架，16-钢结构框架，17-调整垫块，18-固定装置，19-移动装置，20-钢轨，21-中部支撑台，22-U型方箱，23-防护罩，24-定位接头，25-T固定座，26-磁栅尺，27-齿条，28-滑块，29-滑轨，30-齿轮组，31-伺服电机，32-减速器，33-保护罩，34-控制面板，35-变位机，36-孔系轨道，37-液压升降平台，38-地基，181-固定机座，182-固定平台，183-斜支撑，184-横支撑，191-移动机座，192-移动平台，211-刹车装置，212-滚轮支撑座，213-孔系平台，214-轴承，215-滚轮，216-销轴，261-尺身，262-感应器，263-数据线，301-锥齿轮A，302-锥齿轮B，371-支撑腿，372-液压升降设备，373-平台。

具体实施方式。

下面结合附图进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。

如图5至图19所示，本发明所述的一种钢结构数控组对中心，包括固定装置18、移动装置19、T型固定座25及通过若干段钢结构框架16拼接成的长型框架，所述T型固定座25位于长型框架中部，所述固定装置18和移动装置19分别安装在长型框架两端，其中，固定装置18通过T型固定座25紧固在钢结构框架16上作为定位基准，移动装置19通过滑块28及滑轨29安装在钢结构框架16上，所述移动装置19上安装有依次相连的齿轮组30、伺服电机31和减速器32，在T型固定座25两侧分别安装有磁栅尺26及与齿轮组30相连的齿条27，所述磁栅尺26由尺身261及安装在尺身261上的感应器262组成，感应器262通过数据线263与安装在固定装置18上的控制面板34相连。采用本技术方案，移动装置19通过滑块28及由齿轮组30、伺服电机31、减速器32和齿条27组成的控制***在滑轨29上任意移动，移动的距离可通过磁栅尺26上的感应器262将移动的距离通过数据线263输入控制面板34中，也可以通过控制面板34来调节移动装置19的移动位移。本技术方案在钢结构工装底部设置钢结构框架，框架上平铺滑轨29，固定于地面的固定底座一张增设为底部安装滑块28、另一张增设垫高块，可以根据不同的钢结构(长度变化)，通过滑动来改变两机座之间的相对距离；在保证整套工装中部有对钢结构的支撑时，还可根据钢结构的长短在工装中部可以调整移动。在本技术方案中采用滑轨轨道为工装的稳定性及焊接精度提高了一个层次。

所述固定装置18包括固定机座181及垂直于固定机座181安装的固定平台182，且在固定平台182上安装有定位接头24。定位接头24的数量可根据实际情况安装一个或多个，在具体应用中，定位接头24通过快速锁紧销根据钢结构的外形在固定平台182上的孔进行有规律的调整。所述固定平台182外侧通过斜支撑183和横支撑184进行固定支撑。

所述移动装置19包括移动机座191及垂直于移动机座191安装的移动平台192，且在移动平台192上安装有定位接头24。定位接头24的数量及安装位置与固定平台182上的定位接头24相匹配，可根据实际情况安装一个或多个，在具体应用中，定位接头24通过快速锁紧销根据钢结构的外形在移动机座平台32上的孔进行有规律的调整。所述移动平台192外侧通过斜支撑183和横支撑184进行固定支撑。在实际应用中，固定平台182和移动平台192可以是方形或圆形。

所述钢结构框架16两侧还设置有钢轨20，在钢轨20上位于固定装置18与移动装置19之间设置有中部支撑平台21，且在中部支撑平台21上固定有U型方箱22。

所述中部支撑平台21由孔系平台213、滚轮支撑座212及滚轮215组成，其中，滚轮支撑座212对称安装在孔系平台213下方两端，滚轮215通过轴承214及销轴216安装在滚轮支撑座212上。在使用时，中部支撑平台21通过滚轮215座落在钢轨20上，并通过滚轮支撑座212支撑、内侧导向可任意在钢轨20上行走。

如图9、图10、图14所示，所述中部支撑平台21采用液压升降平台37，其中，液压升降平台37由支撑腿371、液压升降设备372及平台373组成，支撑腿371安装在液压升降设备372下方，起支撑作用，平台373安装在液压升降设备372上方。这里的液压升降设备372是指液压***或液压泵站。由于采用液压升降平台进行中部支撑，在焊接钢结构管件时，可防止定位机座在翻转时钢结构最外点与中部支撑台台面发生干涉，同时可实现其升降支撑。

如图9所示，所述固定平台182为圆形结构，并通过变位机35与固定机座181相连。

所述钢结构框架16两侧还设置有孔系轨道36。

所述钢结构框架16底部设置有调整垫块17，且钢结构框架16与调整垫块17通过地脚螺栓紧固在一起。这样易于钢结构框架16的水平调整。

为了避免滑轨29在焊接过程中受焊渣的损害而影响滑移的精度和使用寿命，在所述滑轨29上方采用可伸缩式防护罩23将整条滑轨保护起来。

为了防止中部支撑平台21通过U型方箱22在支撑钢结构管件焊接时发生滚动，在孔系平台213的四周增设了刹车装置211。从而保证在支撑过程中不受滚动而影响钢结构的焊接。这里的刹车装置211可以是刹车片或刹车皮等具有摩擦制动片功能的部件。

所述齿轮组30、伺服电机31及减速器32外侧设置有保护罩18。

下面结构实施例进一步详细说明本发明的应用。

实施例一，如图5、图6所示，本发明是使用时，首先在已加固的地基下摆放上数段钢结构框架16，并将其拼接成长型框架，在框架底部垫上调整垫块17，然后通过地脚螺栓将钢结构框架16紧固于地表上。固定装置18作为定位基准与T型固定座25紧固在钢结构框架16上，T型固定座25两侧分别安装有齿条27和磁栅尺26，齿条27和移动装置19上的齿轮组30、伺服电机31和减速器32组合成一套控制***，移动装置19通过滑块28及控制***可在滑轨29上任意移动，移动的距离可通过磁栅尺26上的感应器262将移动的距离通过数据线263输入控制面板34中，也可以通过控制面板34来调节移动装置19的移动位移。滑轨轨道的采用为工装的稳定性及焊接精度提高一个层次，大大提高了钢结构焊接精度和提高了生产效率。磁栅尺26的作用主要是实现数据的采集(测量距离)，并将数据传送到安装在固定装置18上的控制面板34内，通过面板显示数据来进行操控。从而实现工装的自动调节，且工装移动方便，大大提高了生产效率。

实施例一，如图9、图10所示，本发明在使用时，首先在已加固的地基38上摆放上数段钢结构框架16，并将钢结构框架16拼接成长型框架，在钢结构框架16底部安装调整垫块17，然后通过地脚螺栓将钢结构框架16紧固在调整垫块17上。在固定装置18上安装变位机35，并以安装有变位机35的固定装置183作为定位基准，与T型固定座25紧固在钢结构框架16上，T型固定座25两侧分别安装有齿条27和磁栅尺26，齿条27和安装在移动装置19上的齿轮组30、伺服电机31和减速器32组合成一套控制***，移动装置19通过滑块28及控制***可在滑轨29上任意移动，移动的距离可通过磁栅尺26上的感应器将移动的距离通过数据传输线输入控制面板34中，同时也可以通过控制面板34来调节移动装置19的移动位移。当移动装置上的变位机经过升降、旋转变位时，液压升降平台37面高于或过低于钢结构定位基准时，可通过液压升降平台37的液压***来调节升降的高度，完成定位(可配合U型方箱和其他定位件来定位)、防止干涉的目的。液压升降平台37通过快速锁紧销锁于孔系导轨36上，防止升降时基座不稳定发生侧翻。

采用上述技术方案，一台工装可以满足同品种多规格产品的焊接要求，在生产效率、产品质量及市场竞争力上都将得到很大的提高，为公司在行业领域取得领先地位。

本发明所述的钢结构组对中心主要应用于工程机械吊臂的制造、风电设备制造、轨道交通车体制造、大型运输车厢制造、机床设备制造、通讯设备制造等。现在履带吊支架的焊接最为普遍，目前中国最大吨位的履带吊是4500吨，从较低吨位的50吨到4500吨中有几十种规格，由于不同客户的需要，吊车的臂长各不相同，所以吊臂一般有3、6、9、12米四种规格，再加上上下节臂的数量共多达几十上百种。使用本发明所述的数控组对中心来生此类产品，可以在一套设备上完成各种不同吨位、长短、大小的臂架焊接，同时还能配合机械手自动化焊接，工件的组对和焊接一次完成，节约生产场地；另外对于新产品的试制和工序的改进都可以快速反应而不需要作很大的投资。目前此工装设备已经在三一、徐工、柳工、宇通、雷沃重工等企业投入生产应用。在保证焊接质量和生产效率的同时大大减轻了现场操作员工的劳动强度，并得到各一线员工的一致好评。

Claims (10)

1.一种钢结构数控组对中心，其特征在于：包括固定装置(18)、移动装置(19)、T型固定座(25)及通过若干段钢结构框架(16)拼接成的长型框架，所述T型固定座(25)位于长型框架中部，所述固定装置(18)和移动装置(19)分别安装在长型框架两端，其中，固定装置(18)通过T型固定座(25)紧固在钢结构框架(16)上作为定位基准，移动装置(19)通过滑块(28)及滑轨(29)安装在钢结构框架(16)上，所述移动装置(19)上安装有依次相连的齿轮组(30)、伺服电机(31)和减速器(32)，在T型固定座(25)两侧分别安装有磁栅尺(26)及与齿轮组(30)相连的齿条(27)，所述磁栅尺(26)由尺身(261)及安装在尺身(261)上的感应器(262)组成，感应器(262)通过数据线(263)与安装在固定装置(18)上的控制面板(34)相连。

2.根据权利要求1所述的一种钢结构数控组对中心，其特征在于：所述固定装置(18)包括固定机座(181)及垂直于固定机座(181)安装的固定平台(182)，且在固定平台(182)上安装有定位接头(24)。

3.根据权利要求1所述的一种钢结构数控组对中心，其特征在于：所述移动装置(19)包括移动机座(191)及垂直于移动机座(191)安装的移动平台(192)，且在移动平台(192)上安装有定位接头(24)。

4.根据权利要求1所述的一种钢结构数控组对中心，其特征在于：所述钢结构框架(16)两侧还设置有钢轨(20)，在钢轨(20)上位于固定装置(18)与移动装置(19)之间设置有中部支撑平台(21)，且在中部支撑平台(21)上固定有U型方箱(22)。

5.根据权利要求4所述的一种钢结构数控组对中心，其特征在于：所述中部支撑平台(21)由孔系平台(213)、滚轮支撑座(212)及滚轮(215)组成，其中，滚轮支撑座(212)对称安装在孔系平台(213)下方两端，滚轮(215)通过轴承(214)及销轴(216)安装在滚轮支撑座(212)上。

6.根据权利要求4所述的一种钢结构数控组对中心，其特征在于：所述中部支撑平台(21)采用液压升降平台(37)，其中，液压升降平台(37)由支撑腿(371)、液压升降设备(372)及平台(373)组成，支撑腿(371)安装在液压升降设备(372)下方，平台(373)安装在液压升降设备(372)上方。

7.根据权利要求2所述的一种钢结构数控组对中心，其特征在于：所述固定平台(182)为圆形结构，并通过变位机(35)与固定机座(181)相连。

8.根据权利要求1所述的一种钢结构数控组对中心，其特征在于：所述钢结构框架(16)两侧还设置有孔系轨道(36)。

9.根据权利要求1所述的一种钢结构数控组对中心，其特征在于：所述钢结构框架(16)底部设置有调整垫块(17)，且钢结构框架(16)与调整垫块(17)通过地脚螺栓紧固在一起。

10.根据权利要求1所述的一种钢结构数控组对中心，其特征在于：所述滑轨(29)上方设置有伸缩式防护罩(23)。