一种塔机标准节主弦杆自动焊接装置与方法

摘要

本发明公开了一种塔机标准节主弦杆的生产线自动焊接方法，包括依次排列的上料平台，送料装置，下料机床，旋转送进装置，推进翻转装置，吹干装置，第一移栽小车A，第一积存工位，第二移栽小车A，内外封板点焊工位，第二积存工位，连接套点焊工位，第三移栽小车A，第三积存工位，对齐装置，移栽小车B，定位套焊接工位，除尘房和补焊工位。通过上料及送料、锯切下料、旋转送料、推进翻转、吹干、内外封板点焊、连接套点焊、定位套焊接、补焊的工序，实现了塔机标准节主弦杆全自动焊接，具有成本低、结构简单可靠、耗能低等优点。

权利要求

1.一种塔机标准节主弦杆的生产线自动焊接方法，其特征在于，所述塔机标准节主弦杆包括主肢、连接套、外封板和内封板，所述生产线包括依次排列的上料平台，送料装置，下料机床，旋转送进装置，推进翻转装置，吹干装置，第一移栽小车A，第一积存工位，第二移栽小车A，内外封板点焊工位，第二积存工位，连接套点焊工位，第三移栽小车A，第三积存工位，对齐装置，移栽小车B，定位套焊接工位，除尘房和补焊工位；

具体焊接方法为：

（1）上料及送料

通过上料平台与送料装置进行上料及送料，上料平台与送料装置用于原材料储备和为锯床水平输送锯切方管，该上料平台包括位于下方的垂直举升机构和位于平台上的水平推进机构，斜坡支架下方采用万向球平台做支撑；送料装置包括送料机架， 送料机架采用斜坡支架结构，送料机架下方同样采用万向球平台做支撑；送料机架一侧设有对齐机构和夹紧送料机构，夹紧送料机构设有动力组件，工件位于送料机架上；

方管工件通过垂直举升机构传送到平台上，由水平推进机构推送到送料装置的斜坡支架上；工件到达送料装置后，通过对齐机构对多个工件进行对齐，由夹紧送料机构夹紧后送料；

（2）锯切下料

下料机床对输送来的方管工件进行锯切下料，根据选择的下料锯床不同，一次可锯切一根或两根管材；

（3）旋转送料

将锯切下料后的方管转到旋转送进装置上，旋转送进装置包括旋转送进装置底座，旋转送进装置底座一侧安装有回转气缸和L推臂，旋转送进装置底座上设有回转支撑，回转支撑上设有输送托架和输送滚筒，旋转送进装置一侧设有回转限位机构；

从下料机床输送来的方管到达旋转送进装置后，由回转气缸带动输送托架和输送滚筒整体旋转90°，输送至推进翻转装置；

（4）推进翻转

推进翻转装置将两根并排的主杆分开并输送，包括固定机架，固定机架上设有限位阻挡，固定机架下方设有推进翻转装置顶升机构和推进翻转装置驱动电机，固定机架两侧分别设有平推机构和翻转机构；

工件输送至推进翻转装置后，推进翻转装置顶升机构将方管顶起，通过平推机构和翻转机构，将方管从平放状态转换成V型状态，并将两根并排的主杆通过第一移栽小车A输送至第一积存工位和吹干装置进行单根吹干；

所述第一移栽小车A的结构包括位于下方的移动底座和移动气缸，移动底座上方依次设有顶升机架和顶升支架；其中顶升支架上设有V型槽，以输送V型状态摆放的方管；

（5）吹干

翻转后的工件进入第一积存工位，由吹干装置进行单根吹干；第一积存工位包括积存机架，积存机架上设有积存驱动电机，积存驱动电机通过驱动轴带动输送链条进行输送，积存机架两侧设有张紧机构；

（6）内外封板点焊

吹干后的工件由第二移栽小车A输送至第二积存工位，第二积存工位依次配置有内外封板点焊工位和连接套点焊工位；内外封板点焊工位包括位于下方的点焊工装，将内封板送至方管内，然后进行点焊；点焊完成内封板后，对V型摆放的方管两侧口进行外封板点焊；

（7）连接套点焊

内外封板点焊完成的工件进入连接套点焊工位，连接套点焊工位包括连接套点焊工位底座，下方设有工件顶升机构，两侧设有翻转变位工装，工件顶升机构将工件顶起，点焊过程中，翻转变位工装对工件进行翻转变位，以对多个连接套进行点焊；该连接套点焊工位设有防搭火点焊顶出机构、防飞溅挡弧板；

（8）定位套焊接

连接套点焊完成后，由第三移栽小车A送至第三积存工位，由对齐装置对齐后，通过移栽小车B送入除尘房，除尘房设有定位套焊接工位，定位套焊接工位包括两个相对设置固定底座，固定底座上均设有焊接机器人，焊接机器人通过机器人外部轴与固定底座连接，固定底座中间设有定位套焊接变位工装；定位套焊接工位共有5个，完成主弦杆定位套的机器人焊接；

移栽小车B是一条轨道配置的两个小车，包括行走轨道、行走小车、行走电机和拖链组件，具有X向行走和Z向升降功能；

（9）补焊

定位套焊接完成后送至补焊工位，补焊工位具有升降功能，进行主肢的补焊。

2.根据权利要求1所述的一种塔机标准节主弦杆的生产线自动焊接方法，其特征在于，所述塔机标准节主弦杆长度为2800mm，工件材料分别为Q235B、 Q345B和20#钢，焊接方式采用CO2 气体保护焊或MAG焊。

3.根据权利要求1所述的一种塔机标准节主弦杆的生产线自动焊接方法，其特征在于，焊缝位置为：内封板与方管，外封板与方管；连接套与方管、定位套与方管。

4.根据权利要求1所述的一种塔机标准节主弦杆的生产线自动焊接方法，其特征在于，焊缝形式为角焊缝和多道焊；焊前状态：方管长小于9米、定位套孔已加工完成、内封板和外封板已下料完成，所有件都未点焊，焊丝规格采用φ1.2mm的桶装焊丝。

5.根据权利要求1所述的一种塔机标准节主弦杆的生产线自动焊接方法，其特征在于，焊接节拍为每天三班、每班8小时，设备有效工作时间为20小时。

6.根据权利要求1所述的一种塔机标准节主弦杆的生产线自动焊接方法，其特征在于，每个主弦杆的焊接时间为5min。

说明书

一种塔机标准节主弦杆自动焊接装置与方法

技术领域

[0001] 本发明涉及焊接技术与设备领域，尤其涉及一种塔机标准节主弦杆自动焊接装置与方法。

背景技术

[0002] 建筑用塔式起重机主要由标准节、操纵台、悬臂梁，配重等组成。其中标准节是垂直支撑塔机最主要的部分。塔机标准节的加工质量是关系塔机安全的重要环节。按照我国
的起重机械监督检验规程，例行塔机检验程序是查阅基础及轨道等隐蔽工程验收记录，其
中在检验中首先要关注塔机的标准节质量是否符合制造厂家设计要求。塔机的标准节一般
采用国标结构，一台标准节由四根主弦杆和辅助支撑、爬梯等进行焊接组成。主弦杆的生产
主要以焊接为主，目前焊接工艺中，存在自动化程度不高，设备制造成本高、结构复杂、可靠
性低，耗能高，不环保的问题。由于以上问题的存在，迫切需要一种全自动、成本低、结构简
单可靠、耗能低的焊接装置与工艺。

发明内容

[0003] 为了解决上述技术问题，本发明提供一种塔机标准节主弦杆的生产线自动焊接方法。

[0004] 本发明完整的技术方案包括：

[0005] 一种塔机标准节主弦杆的生产线自动焊接方法，所述塔机标准节主弦杆包括主肢、连接套和内封板，所述生产线包括依次排列的上料平台，送料装置，下料机床，旋转送进
装置，推进翻转装置，吹干装置，第一移栽小车A，第一积存工位，第二移栽小车A，内外封板
点焊工位，第二积存工位，连接套点焊工位，第三移栽小车A，第三积存工位，对齐装置，移栽
小车B，定位套焊接工位，除尘房和补焊工位。

[0006] 具体焊接方法为：

[0007] (1)上料及送料

[0008] 通过上料平台与送料装置进行上料及送料，上料平台与送料装置用于原材料储备和为锯床水平输送锯切方管，该上送料平台包括斜坡支架，位于下方的垂直举升机构和位
于平台上的水平推进机构，斜坡支架下方采用万向球平台做支撑；送料装置包括送料机架，
送料机架下方同样采用万向球平台做支撑。送料机架一侧设有对齐机构和夹紧送料机构，
夹紧送料机构设有动力组件，工件位于送料机架上。

[0009] 将工件放置于上料平台上，由于工件自重的牵引于斜坡支架滑至低端，垂直举升机构将工件举起一定高度，水平推进机构推送工件至送料装置的机架上，工件到达送料装
置后，通过对齐机构对多个工件进行对齐，由夹紧送料机构夹紧后送料。

[0010] (2)锯切下料

[0011] 下料机床对输送来的方管工件进行锯切下料，根据选择的下料锯床不同，一次可锯切一根或两根管材。

[0012] (3)旋转送料

[0013] 将锯切下料后的方管转到旋转送进装置上，旋转送进装置包括旋转送进装置底座，旋转送进装置底座一侧安装有回转气缸和L推臂，旋转送进装置底座上设有回转支撑，
回转支撑上设有输送托架和输送滚筒，旋转送进装置一侧设有回转限位机构。

[0014] 从下料机床输送来的方管到达旋转送进装置后，由回转气缸带动输送托架和输送滚筒整体旋转90°，输送至推进翻转装置。

[0015] (4)推进翻转

[0016] 推进翻转装置将两根并排的主杆分开并输送，包括固定机架，固定机架上设有限位阻挡，固定机架下方设有推进翻转装置顶升机构和推进翻转装置驱动电机，固定机架两
侧分别设有平推机构和翻转机构。

[0017] 工件输送至推进翻转装置后，推进翻转装置顶升机构将方管顶起，通过平推机构和翻转机构，将方管从平放状态转换成V型状态，并将两根并排的主杆通过第一移栽小车A
输送至第一积存工位和吹干装置进行单根吹干。

[0018] 移栽小车A结构包括位于下方的移动底座和移动气缸，移动底座上方依次设有顶升机架和顶升支架。其中顶升支架上设有V型槽，以输送V型状态摆放的方管。

[0019] (5)吹干

[0020] 翻转后的工件进入第一积存工位，由吹干装置进行单根吹干。第一积存工位包括积存机架，积存机架上设有积存驱动电机，积存驱动电机通过驱动轴带动输送链条进行输
送，积存机架两侧设有张紧机构。

[0021] (6)内外封板点焊

[0022] 吹干后的工件由第二移栽小车A输送至第二积存工位，第二积存工位依次配置有内外封板点焊工位和连接套点焊工位。内外封板点焊工位包括位于下方的点焊工装，将内
封板送至方管内，然后进行点焊；点焊完成内封板后，对V型摆放的方管两侧口进行外封板
点焊。

[0023] (7)连接套点焊

[0024] 内外封板点焊完成的工件进入连接套点焊工位，连接套点焊工位包括连接套点焊工位底座，下方设有工件顶升机构，两侧设有翻转变位工装，工件顶升机构将工件顶起，点
焊过程中，翻转变位工装对工件进行翻转变位，以对多个连接套进行点焊。该连接套点焊工
位设有防搭火点焊顶出机构、防飞溅挡弧板。

[0025] (8)定位套焊接

[0026] 连接套点焊完成后，由第三移栽小车A送至第三积存工位，由对齐装置对齐后，通过移栽小车B送入除尘房，除尘房顶部设有排风口，通过管道与除尘器连接，在负压风机抽
吸作用下，焊接烟尘进入除尘器，经净化处理后达到国家排放标准排放。除尘房设有定位套
焊接工位，定位套焊接工位包括两个相对设置固定底座，固定底座上均设有焊接机器人，焊
接机器人通过机器人外部轴与固定底座连接，固定底座中间设有定位套焊接变位工装。定
位套焊接工位共有5个，完成主弦杆定位套的机器人焊接。

[0027] 移栽小车B是一条轨道配置的两个小车，包括行走轨道、行走小车、行走电机和拖链组件，具有X向行走和Z向升降功能。

[0028] (9)补焊

[0029] 定位套焊接完成后送至补焊工位，补焊工位具有升降功能，进行主肢的补焊。

[0030] 所述塔机标准节主弦杆长度为2800mm，工件材料分别为Q235B、Q345B和20#钢，焊接方式采用CO2气体保护焊或MAG焊。

[0031] 焊缝位置为：内封板与方管，外封板与方管；连接套与方管、定位套焊接与方管焊缝。

[0032] 焊缝形式为角焊缝和多道焊；焊前状态：方管长小于9米、定位套孔已加工完成、内封板和外封板已下料完成，所有件都未点焊，焊丝规格采用φ1.2mm的桶装焊丝。

[0033] 焊接自动生产线占地面积最大为：55000mm×11000mm×6000mm左右(长×宽×高)。

[0034] 焊接节拍为每天三班、每班8小时，设备有效工作时间为20小时。

[0035] 每个主弦杆的焊接时间为5min。

附图说明

[0036] 图1a为本发明所焊接的标准节主弦杆实物图。

[0037] 图1b为本发明所焊接的标准节主弦杆结构示意图。

[0038] 图2a为焊接生产线前半段示意图。

[0039] 图2b为焊接生产线后半段示意图。

[0040] 图3为上料平台示意图。

[0041] 图4为与送料装置示意图。

[0042] 图5为旋转送进装置示意图。

[0043] 图6为推进翻转装置示意图。

[0044] 图7为移栽小车A示意图。

[0045] 图8为一积存工位示意图。

[0046] 图9为内外封板点焊工位示意图。

[0047] 图10为连接套点焊工位示意图。

[0048] 图11为除尘房示意图。

[0049] 图12为定位套焊接工位示意图。

[0050] 图中：1‑连接套，2‑主肢，3‑内封板，4‑上料平台，5‑送料装置，6‑下料机床，7‑旋转送进装置，8‑推进翻转装置，9‑吹干装置，10‑第一移栽小车A，11‑第一积存工位，12‑第二移
栽小车A，13‑内外封板点焊工位，14‑第二积存工位，15‑连接套点焊工位，16‑第三移栽小车
A，17‑第三积存工位，18‑对齐装置，19‑第一移栽小车B，20‑定位套焊接工位，21‑除尘房，
22‑补焊工位，23‑工件。

具体实施方式

[0051] 下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请的实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施方式仅仅是作为例示，并非用于限制本申请。

[0052] 如图1所示，本发明公开的塔机标准节主弦杆包括主肢2、连接套1、外封板3和内封板(图中未示出)，长度为2800mm，工件材料分别为Q235B、Q345B和20#钢，焊接方式采用CO2
气体保护焊或MAG焊；焊缝位置为：内封板和外封板；连接套、主弦杆与踏步间焊缝。

[0053] 本发明所采用的焊接工艺中，焊缝形式为角焊缝和多道焊；采用全自动生产线焊接；焊前状态：方管长小于9米、定位套孔已加工完成、内封板和外封板已下料完成，所有件
都未点焊。焊丝规格采用φ1.2mm的桶装焊丝。

[0054] 其中焊接自动生产线占地面积最大为：55000mm×11000mm×6000mm左右(长×宽×高)。生产线节拍为每天三班、每班8小时，设备有效工作时间为20小时，每个主弦杆的焊
接时间为5min。

[0055] 本发明生产线和工作流程如图2a和图2b所示：整个生产线包括依次排列的上料平台4，送料装置5，下料机床6，旋转送进装置7，推进翻转装置8，吹干装置9，第一移栽小车10，
第一积存工位11，第二移栽小车A12，内外封板点焊工位13，第二积存工位14，连接套点焊工
位15，第三移栽小车A16，第三积存工位17，对齐装置18，移栽小车B19，定位套焊接工位20，
除尘房21和补焊工位22。

[0056] 具体焊接方法为：

[0057] (1)上料及送料

[0058] 通过上料平台4与送料装置5进行上料及送料，如图3‑4所示，上料平台4与送料装置5用于原材料储备和为锯床水平输送锯切方管，该上送料平台4包括斜坡支架，下方的垂
直举升机构41和位于平台上的水平推进机构42，斜坡支架下方采用万向球平台43做支撑。
送料装置5包括送料机架54，送料机架下方同样采用万向球平台做支撑。送料机架一侧设有
对齐机构51和夹紧送料机构52，夹紧送料机构设有动力组件53，工件23位于送料机架上。

[0059] 将工件放置于上料平台上，由于工件自重的牵引于斜坡支架滑至低端，垂直举升机构将工件举起一定高度，水平推进机构推送工件至送料装置5的送料机架上。工件到达送
料装置5后，通过对齐机构对多个工件进行对齐，由夹紧送料机构夹紧后送料。该送料装置
实现了自动定长进给，自动夹持和自动锯切。无需人工干预。斜坡支架采用万向球支撑结
构，有效的降低了设备制造成本和难度，利用其工件自重特点，实现位移与输送，结构简单
轻便，环保。送料装置也采用万向球支撑的方式，降低了工件与机架的摩擦阻力，成本低廉，
结构可靠。提高了输送速度效率。使得伺服送料动力系统的功率大大下降，节能环保。

[0060] (2)锯切下料

[0061] 下料机床6对输送来的方管工件进行锯切下料，根据选择的下料锯床不同，一次可锯切一根或两根管材。

[0062] (3)旋转送料

[0063] 旋转送进装置7是将上道工序中的方管顺利转到此装置上，并将主杆方向旋转90°后，输送至下一工位。

[0064] 旋转送进装置7如图5所示，包括旋转送进装置底座71，旋转送进装置底座一侧安装有回转气缸72和L推臂73，旋转送进装置底座上设有回转支撑74，回转支撑74上设有输送
托架和输送滚筒75，旋转送进装置7一侧设有回转限位机构76。还包括输送电机(图中未示
出)。

[0065] 从下料机床6输送来的方管到达旋转送进装置7后，由回转气缸带动输送托架和输送滚筒整体旋转90°，输送至推进翻转装置8。

[0066] 工件输送至旋转送进装置7的托架滚筒上后，实现了轴向定位，托举及旋转的一体化，导向夹持传输结构紧凑，动作连贯流畅。并且采用L推臂设计结构，使输送托架避免了90
度回转后的干涉问题。简化了设计结构。回转气缸72采用中摆式气缸，直接与L推臂连接，作
为旋转动力源，相比齿轮齿条结构，更加简洁节能。

[0067] (4)推进翻转

[0068] 推进翻转装置8将两根并排的主杆分开并输送。以满足单根吹干效果和后续单根点焊焊接的要求，如图6所示，包括固定机架81，固定机架上设有限位阻挡82，固定机架下方
设有推进翻转装置顶升机构83和推进翻转装置驱动电机84，固定机架两侧分别设有平推机
构85和翻转机构86。

[0069] 工件输送至推进翻转装置8后，推进翻转装置顶升机构83将方管顶起，通过平推机构85和翻转机构86，将方管从平放状态转换成V型状态，如图8中方管工件23所示。并将两根
并排的主杆通过第一移栽小车A10输送至第一积存工位11和吹干装置9进行单根吹干。

[0070] 该推进翻转装置配合移动式积存，将方管转成V型结构设计巧妙合理，为后续的内外封板焊接降低了难度，提高了精确程度。确保了翻转动作可靠连贯。设备结构紧凑，动作
连贯，传输效率高，自动化程度高，无需人工干预。

[0071] 本发明所用的移栽小车A结构如图7所示，包括位于下方的移动底座101和移动气缸102，移动底座上方依次设有顶升机架103和顶升支架104。其中顶升支架104上设有V型
槽，以输送V型状态摆放的方管。该小车可将工件从前一段生产线自动输送到下一段生产
线，自动控制，相关夹具及动作适应塔机主弦杆的移送。升降和前后移栽均采用气缸做动
力，简洁高效。

[0072] (5)吹干

[0073] 翻转后的工件进入第一积存工位11，由吹干装置9进行单根吹干。第一积存工位11如图8所示，包括积存机架111，积存机架上设有积存驱动电机112，积存驱动电机通过驱动
轴113带动输送链条114进行输送，积存机架两侧设有张紧机构115。第一积存工位配合前道
推进翻转装置将方管保持在V型放置，配合吹干装置9完成吹干工作，采用V型块定位，积存
数量为8根，保证了一定的存储空间。设备特点采用单一动力源，双滚轮输送链形式确保了
传输的同步性。节省了成本。

[0074] (6)内外封板点焊

[0075] 吹干后的工件由第二移栽小车A12输送至第二积存工位14，第二积存工位14依次配置有内外封板点焊工位13和连接套点焊工位15。内外封板点焊工位13如图9所示，包括位
于下方的点焊工装131，将内封板送至方管内，然后进行点焊；点焊完成内封板后，对V型摆
放的方管两侧口132进行外封板点焊。

[0076] (7)连接套点焊

[0077] 内外封板点焊完成的工件进入连接套点焊工位15，连接套点焊工位15如图10所示，包括连接套点焊工位底座151，下方设有工件顶升机构152，两侧设有翻转变位工装153，
工件顶升机构152将工件顶起，点焊过程中，翻转变位工装153对工件进行翻转变位，以对多
个连接套进行点焊。该连接套点焊工位设有防搭火点焊顶出机构、防飞溅挡弧板。配置工件
与输送线高效衔接，自动上料，自动夹紧，自动翻转。设备效率高，操作简单方便。

[0078] (8)定位套焊接

[0079] 连接套点焊完成后，由第三移栽小车A16送至第三积存工位17，由对齐装置18对齐后，通过移栽小车B19送入除尘房21，除尘房结构如图11所示。除尘房21设有定位套焊接工
位20，定位套焊接工位20如图12所示，包括两个相对设置固定底座201，固定底座上均设有
焊接机器人203，焊接机器人203通过机器人外部轴202与固定底座连接，固定底座中间设有
定位套焊接变位工装202。定位套焊接工位20共有5个，完成主弦杆定位套的机器人焊接。

[0080] 移栽小车B是一条轨道配置的两个小车，包括行走轨道、行走小车、行走电机和拖链组件，具有X向行走和Z向升降功能。自动将待焊接的主弦杆输送到5个焊接工作站中进行
定位套焊接，自动上料，自动焊接，自动下料，全过程自动控制，提高了生产效率及产品质
量，减少了人工成本。生产线各工序自动衔接，减少了半成品的积存及场地占用，提高了厂
房利用率。机器人自动焊接主弦杆连接套，提高了焊接质量，降低了焊接缺陷产生几率。

[0081] (9)补焊

[0082] 定位套焊接完成后送至补焊工位22，补焊工位具有升降功能，用于主肢的补焊。

[0083] 以上申请的仅为本申请的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请创造构思的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些都属于本申请的保护范
围。