辅助工装和具有其的焊接系统、焊接方法与流程

本发明涉及钢结构制造领域，特别涉及一种辅助工装和具有其的焊接系统、焊接方法。

背景技术：

隔板是港口起重机(岸边集装箱起重机、轨道吊及龙门吊等)箱型梁结构的重要部件，数量大且结构较为相近。对于箱梁受力条件苛刻部位的隔板(如节点板位置)，为提升隔板强度和抗变形能力，通常会采用加强筋进行结构加固，隔板与加强筋的结构配合形式如图1和图3所示，加强筋的结构如图2所示。

加强筋与隔板采用角焊缝连接，设计焊角尺寸一般为6mm、8mm或10mm，加强筋长度一般为1-3m，高度为120-150mm。为降低操作难度、改善焊缝成形，传统制作工艺通常采用撑杆支撑，将隔板(焊缝)摆成船型位置，采用人工焊实现6mm、8mm或10mm焊角一道成型。为了提高焊接效率，可以通过焊接小车进行自动焊接，虽然焊接效率较高，但是仍存在一些问题，比如，(1)采用轨道式焊接小车，优点是轨道长度足够的情况下，可以实现加强筋全长度范围内的焊接，缺点是需配备多种长度规格轨道用于组合，箱体加强筋穿越孔和隔板中间工艺孔会增大轨道安装的难度，轨道需人工搬运和固定，且轨道大于2m时，需两个人配合搬运和安装，费时费力；(2)采用传统无轨式(即轮式)焊接小车，轮距较大，通常需要以隔板为行走踏面(加强筋高度不够)，加强筋为行走基面。但箱体加强筋穿越孔及隔板中间工艺孔的存在，导致小车难以连续行走焊接，使得焊接小车的焊接受到了限制。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种辅助工装。

本发明还提供一种具有上述辅助工装的焊接系统。

本发明还提供一种港口起重机箱型梁隔板和加强筋的焊接方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

根据本发明第一方面实施例的辅助工装，用于焊接港口起重机箱型梁隔板和加强筋，包括：

基面板，所述基面板用于与所述隔板共面配合；

踏面板，所述踏面板与所述基面板相连且用于与所述加强筋共面配合；

固定部，所述固定部与所述踏面板相连且所述固定部用于与所述隔板相连。

进一步地，所述基面板与所述踏面板垂直相连。

进一步地，所述基面板上与所述隔板对应的位置设有锁扣，所述锁扣用于与所述隔板相连。

进一步地，所述锁扣形成为u型，所述锁扣能够卡接在所述隔板。

进一步地，所述踏面板形成为梯形状且所述踏面板与所述加强筋配合的一端设有与所述踏面板平行的基准片。

进一步地，所述固定部包括开关磁铁，所述开关磁铁与所述踏面板相连，所述开关磁铁用于吸附在所述隔板上。

进一步地，所述固定部还包括固定套，所述开关磁铁设在所述固定套内。

进一步地，还包括连接部，所述连接部设在所述踏面板和所述固定套之间且分别与所述踏面板和所述固定套相连。

进一步地，所述固定套包括第一固定套和与所述第一固定套相连的第二固定套，所述第一固定套和所述第二固定套内分别设有一个所述开关磁铁，所述第一固定套与所述踏面板相连。

根据本发明第二方面实施例的焊接系统，包括：

上述实施例的辅助工装，所述辅助工装用于分别与所述隔板和所述加强筋配合；

焊接装置，所述焊接装置包括：

焊枪，所述焊枪用于焊接所述隔板和所述加强筋；

车体，所述焊枪可移动地设在所述车体上；

踏面轮，所述踏面轮设在所述车体上且用于在所述加强筋上行走。

进一步地，所述焊接装置还包括吸附磁铁，用于吸附所述加强筋，所述吸附磁铁设在所述车体内且邻近所述踏面轮的位置。

进一步地，所述焊接装置包括上下调节部和左右调节部，所述上下调节部与所述车体相连，所述左右调节部与所述上下调节部相连且所述焊枪设在所述左右调节部上。

进一步地，所述焊接装置还包括夹持部，所述夹持部设在所述左右调节部上且用于夹持所述焊枪。

进一步地，所述焊接装置还包括靠轮，所述靠轮设在所述车体上且用于在所述隔板上行走。

根据本发明第三方面实施例的港口起重机箱型梁隔板和加强筋的焊接方法，包括以下步骤：

步骤s1，将隔板与加强筋装配并进行局部定位点焊；

步骤s2，安装辅助工装，其中，辅助工装的基面板与所述隔板共面配合；

辅助工装的踏面板与所述加强筋共面配合；

辅助工装的固定部与所述隔板相连；

步骤s3，安装焊接装置，以使焊接装置的踏面轮在所述加强筋上行走，焊接装置的靠轮在隔板上行走；

步骤s4，调节焊接装置，以使焊枪对应在所述隔板和所述加强筋的待焊接位置；

步骤s5，进行焊接。

本发明的上述技术方案至少具有如下有益效果之一：

根据本发明的辅助工装，基面板能够与隔板共面配合以使隔板延长，焊接小车行走到端部时能够支撑小车轮行走，踏面板能够与加强筋共面配合以使加强筋延长，小车行走到端部时供小车吸附行走，固定部能够稳定地固定在隔板，使得隔板与加强筋稳固不松动，便于快速安装定位，解决了加强筋端部小车自动焊接时不可到达的问题，实现全长度焊接，便于焊接小车的焊接，提高了焊接小车的效率；通过焊接系统，能够实现隔板与加强筋的小车自动化焊接，焊角尺寸均一，焊缝连续，显著减少焊缝修磨工作量，焊接过程基本无需人工干预，可实现连续焊接，整条焊缝无接头，显著降低劳动强度，提高焊接效率。

为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例并结合附图详细说明。

附图说明

图1为隔板与加强筋配合的示意图；

图2为加强筋的结构示意图；

图3为隔板与加强筋配合的一个侧视示意图；

图4为本发明实施例的辅助工装的一个结构示意图；

图5为本发明实施例的辅助工装的一个侧视图；

图6为本发明实施例的辅助工装的另一个侧视图；

图7为本发明实施例的辅助工装的又一个侧视图；

图8为图7中线a-a的剖视图；

图9为本发明的辅助工装与隔板配合的示意图；

图10为本发明的辅助工装与隔板配合的局部示意图；

图11本发明的焊接系统中焊接装置与加强筋配合的示意图。

附图标记：

基面板10；踏面板11；锁扣12；基准片13；开关磁铁14；连接部15；

第一固定套16；第二固定套17；

焊枪20；车体21；踏面轮22；吸附磁铁23；

上下调节部24；左右调节部25；夹持部26；

隔板30；

加强筋40。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合较佳实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

除非另作定义，本发明中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。

下面首先结合附图具体描述根据本发明实施例的辅助工装。

如图1至图11所示，根据本发明实施例的辅助工装，用于焊接港口起重机箱型梁隔板和加强筋。

辅助工装包括基面板10、踏面板11和固定部。

具体而言，基面板10用于与隔板30共面配合，踏面板11与基面板10相连且用于与加强筋40共面配合，固定部与踏面板11相连且固定部用于与隔板30相连。

也就是说，辅助工装主要由基面板10、踏面板11和固定部构成，其中，基面板10可以为长板状，可以为长方形或正方形状，基面板10用于与隔板30共面配合，基面板10与隔板30配合时，基面板10与隔板30共面配合，基面板10可以设在隔板30的一端，以使得隔板30的一端得到延长，焊接小车行走到端部时能够支撑焊接小车车轮行走。踏面板11与基面板10相连，踏面板11用于与加强筋40共面配合，踏面板11与加强筋40配合时，踏面板11与加强筋40处于同一平面，踏面板11可以设在加强筋40的一端，以使得加强筋40的一端得到延长，焊接小车行走到端部时供焊接小车吸附行走，固定部与踏面板11相连，且固定部可以用于与隔板30相连，可以通过固定部来使得辅助工装稳定，使得隔板30与加强筋40稳定。

由此，根据本发明的辅助工装，基面板10能够与隔板30共面配合以使隔板延长，焊接小车行走到端部时能够支撑焊接小车车轮行走，踏面板11能够与加强筋40共面配合以使加强筋延长，焊接小车行走到端部时供焊接小车吸附行走，固定部能够稳定地固定在隔板，使得隔板与加强筋稳固不松动，便于快速安装定位，解决了加强筋端部焊接小车自动焊接时不可到达的问题，实现全长度焊接，便于焊接小车的焊接，提高了焊接小车的效率。

在一些实施例中，基面板10与踏面板11可以垂直相连，由于实际应用中，加强筋40垂直于隔板30，为了便于辅助工装的配合，基面板10与踏面板11可以垂直相连，使得辅助工装更加方便安装配合。

在另一些实施例中，基面板10上与隔板30对应的位置可以设有锁扣12，锁扣12可以用于与隔板30相连，基面板10上邻近隔板30的一端的位置可以设有锁扣12，锁扣12可以与隔板30可拆卸相连，可以利用螺栓通过锁扣锁紧隔板30，螺栓可以为m6(30mm)螺栓，以使得辅助工装稳定牢固。工装船型位置安装时，通过锁扣12可以防止工装窜动；工装水平位置安装时，可以不需此锁扣12的锁紧。

优选地，锁扣12可以形成为u型，锁扣12能够卡接在隔板30，可以在锁扣12上形成有螺孔，在螺孔中设有螺栓，通过螺栓和锁扣12来锁紧隔板30。

可选地，踏面板11可以形成为梯形状，能够与加强筋40共面配合即可。且踏面板11与加强筋40配合的一端可以设有与踏面板11平行的基准片13，安装延长段工装时，可以通过基准片13保证踏面板11与加强筋40平齐，便于准确安装，快速方便。

根据一些实施例，固定部可以包括开关磁铁14，开关磁铁14可以与踏面板11相连，开关磁铁14可以用于吸附在隔板30上，开关磁铁14吸附力可以不低于120公斤，可以通过开关磁铁14吸附在隔板30上来实现辅助工装的稳固，安装好后可以使得开关磁铁14具有强磁性，当需要拆卸时可以使得开关磁铁14不具有磁性，便于安装与拆卸。

具体地，固定部还可以包括固定套，开关磁铁14可以设在固定套内，固定套可以根据开关磁铁14的结构尺寸合理选择。紧固开关磁铁14与固定套可以采用m6螺栓连接，螺柱长度可以为20mm，可以用4个螺栓。锁扣12可以采用m6螺栓与隔板30连接，螺柱长度可以为30mm，可以用1个螺栓，为方便调节，可以在螺栓头顶面焊接长60mm、直径为6mm的圆棒。

在一些实施例中，辅助工装还可以包括连接部15，连接部15可以设在踏面板11和固定套之间，且连接部15可以分别与踏面板11和固定套相连，连接部15可以为连接角钢，通过设置40mm长的连接角钢，满足不同厚度加强筋焊接，通过连接部15的过渡连接，便于辅助工装与隔板30和加强筋40的配合。

可选地，固定套可以包括第一固定套16和第二固定套17，第一固定套16可以与第二固定套17相连，开关磁铁14可以包括两个，第一固定套16和第二固定套17内可以分别设有一个开关磁铁14，第一固定套16与踏面板11相连，使得开关磁铁14能够稳固地吸附在隔板30上，保证辅助工装的稳固。

根据本发明的辅助工装，基面板10能够与隔板30共面配合以使隔板延长，焊接小车行走到端部时能够支撑焊接小车车轮行走，踏面板11能够与加强筋40共面配合以使加强筋延长，焊接小车行走到端部时供焊接小车吸附行走，固定部能够稳定地固定在隔板，使得隔板与加强筋稳固不松动，便于快速安装定位，解决了加强筋端部焊接小车自动焊接时不可到达的问题，实现全长度焊接，便于焊接小车的焊接，提高了焊接小车的效率。

根据本发明第二方面实施例的焊接系统，包括上述实施例中的辅助工装和焊接装置，其中，辅助工装可以用于分别与隔板30和加强筋40配合；焊接装置可以包括焊枪20、车体21和踏面轮22，焊枪20可以用于焊接隔板30和加强筋40，焊枪20可移动地设在车体21上，以便调节焊枪20的位置，使得焊枪20对应在待焊接的位置，车体21上可以设有把手，便于提起车体21，踏面轮22可以设在车体21上，且踏面轮22可以用于在加强筋40上行走，通过踏面轮22的行走带动焊枪20移动，从而通过焊枪20来焊接隔板30和加强筋40。踏面轮22的轮距小，焊接装置为窄轮距侧吸式焊接小车，即踏面轮22侧吸，踏面轮22可侧吸加强筋40，两踏面轮22的轮距可以为150mm，两踏面轮22的轮距可以为100mm左右，踏面轮22与靠轮50之间的间距较小，适应加强筋30宽度较小的情况。

传统的焊接小车轮距偏大，由于加强筋高度不够，通常需要以隔板30为行走踏面，加强筋40为行走基面，但箱体加强筋穿越孔及隔板中间工艺孔的存在，导致小车难以连续行走焊接，需要小车的自动化焊接。通过上述焊接系统，能够实现隔板与加强筋的小车自动化焊接，焊角尺寸均一，焊缝连续，显著减少焊缝修磨工作量，焊接过程基本无需人工干预，可实现连续焊接，整条焊缝无接头，显著降低劳动强度，提高焊接效率。

在一些实施例中，焊接装置还可以包括吸附磁铁23，吸附磁铁23可以设在车体21内，可以内置于车体21内部，且吸附磁铁23可以邻近踏面轮22的位置设置，吸附磁铁23可以吸附加强筋40，以使得踏面轮22可以在加强筋40上稳定地行走。优选地，吸附磁铁23、侧吸轮(即踏面轮22)下置，能够以加强筋40侧面为行走面。

在另一些实施例中，焊接装置可以包括上下调节部24和左右调节部25，上下调节部24可以与车体21相连，左右调节部25可以与上下调节部24相连，且焊枪20可以设在左右调节部25上，可以通过上下调节部24调节焊枪20在上下方向上的位置，可以通过左右调节部25调节焊枪20在左右方向上的位置，使得焊枪20能够对准在待焊接的位置。优选地，上下调节部24为丝杠丝杆结构，左右调节部25为丝杠丝杆结构，通过手动旋转丝杠，带动丝杆螺母移动，将周向运动转化为直线运动，实现上下和左右调整。

进一步地，焊接装置还可以包括夹持部26，夹持部26可以设在左右调节部25上，夹持部26可以用于夹持焊枪20，保证焊枪20的稳固。

进一步地，所述焊接装置还包括靠轮50，靠轮50设在车体21上且用于在隔板30上行走。靠轮50紧贴隔板30面，实现高度方向定位。

在焊接系统的实际应用过程中，可以辅助工装安装在隔板和加强筋上，基面板与隔板共面配合以使隔板延长，焊接小车行走到端部时能够支撑焊接小车车轮行走，踏面板与加强筋共面配合以使加强筋延长，焊接小车行走到端部时供焊接小车吸附行走，开关磁铁吸附在隔板，使得隔板与加强筋稳固不松动；然后，安装焊接装置，吸附磁铁23可以吸附在加强筋40上，焊枪20可以调节到对准待焊接的位置，通过踏面轮22的行走带动焊枪20移动，开启焊枪20，同时使得踏面轮22在加强筋40上行走，从而通过焊枪20来焊接隔板30和加强筋40。通过焊接系统，能够实现隔板与加强筋的焊接小车自动化焊接，焊角尺寸均一，焊缝连续，显著减少焊缝修磨工作量，焊接过程基本无需人工干预，可实现连续焊接，整条焊缝无接头，显著降低劳动强度，提高焊接效率。

根据本发明第三方面实施例的港口起重机箱型梁隔板和加强筋的焊接方法，包括以下步骤：

步骤s1，将隔板30与加强筋40装配并进行局部定位点焊。

在步骤s1中，可以先将隔板30放置在焊接架或支架上，可以水平放置，也可以倾斜放置，可以通过支架将隔板30固定牢固，然后使加强筋40垂直于隔板30设置，通过点焊进行定位，避免加强筋40滑动出现偏差。

步骤s2，安装辅助工装，其中，辅助工装的基面板与隔板30共面配合；

辅助工装的踏面板与加强筋40共面配合；辅助工装的固定部与隔板30相连。

在步骤s2中，辅助工装安装在隔板30和加强筋40上，基面板10与隔板30共面配合以使隔板延长，焊接小车行走到端部时能够支撑焊接小车车轮行走，本实施例中，焊接小车为上述焊接装置。踏面板11与加强筋40共面配合以使加强筋延长，焊接小车行走到端部时供焊接小车吸附行走，固定部中的开关磁铁14可以吸附在隔板30上，使得隔板与加强筋稳固不松动。

步骤s3，安装焊接装置，以使焊接装置的踏面轮22在加强筋40上行走，靠轮50在隔板面30上行走。

在步骤s3中，焊接装置中的吸附磁铁23可以吸附在加强筋40上，使得踏面轮22在加强筋40上稳定行走，从而通过踏面轮22的行走带动焊枪20移动。

步骤s4，调节焊接装置，以使焊枪对应在隔板30和加强筋40的待焊接位置。

在步骤s4中，可以通过上下调节部24调节焊枪20在上下方向上的位置，可以通过左右调节部25调节焊枪20在左右方向上的位置，使得焊枪20能够对准在待焊接的位置，保证焊接的准确性，减小焊接偏差，保证焊接质量。

步骤s5，进行焊接。

在步骤s5中，调节焊枪20对准在待焊接的位置，开启焊枪20，踏面轮22在加强筋40上行走，通过踏面轮22的行走带动焊枪20移动，使得焊枪20焊接的同时稳定移动。

也就是说，在焊接过程中，先进行焊前工件准备：按设计要求，将隔板30与加强筋40装配定位点焊，对角焊缝位置进行打磨，露出光亮金属，对于10mm焊角，可以用撑杆将隔板30与加强筋40的焊缝船型位置定位，8mm以下的焊角，可以直接平位置焊接；再进行辅助工装安装定位：将辅助工装安装到隔板30与加强筋40的端部，可以利用螺栓通过锁扣12锁紧隔板30，开关磁铁14可以吸附紧贴在隔板30，安装延长段工装时，可以通过基准片13保证踏面板11与加强筋40平齐。

焊接装置准备：连接小车的电源线及焊接控制线，装配焊枪20，将焊枪20安装在夹持部26，将小车侧通过吸附磁铁23吸到加强筋40上，踏面轮22紧贴加强筋40，踏面轮22在加强筋40上行走，调整焊枪20的姿态及焊丝指向，可以在加强筋端部5mm处，可以通过上下调节部24调节焊枪20在上下方向上的位置，可以通过左右调节部25调节焊枪20在左右方向上的位置，使得焊枪20能够对准在待焊接的位置，最后设定焊接的参数，比如，焊接时的电流、电压和行走速度等；起弧及焊接：调节完成后，可以按下起弧开关进行起弧，顺利起弧后打开行走开关，进行退焊，可以根据焊角尺寸和位置，及时调整焊接参数，比如，电流、电压和行走速度，以及焊枪姿态；收弧及停止：当电弧接近加强筋40端部5mm左右时，此时小车位于辅助工装上，依次按下收弧开关和行走停止开关，完成隔板30与加强筋40的角焊缝焊接。

可以重复上述步骤过程，焊完一面需进行翻身，对于需要进行船型位置焊接的焊缝(10mm焊角)，则需进行翻转和焊道位置调整，以完成4根加强筋(8条焊缝)的焊接，从而实现整个隔板30和加强筋40的焊接。对于8mm以下焊角，可采用平角焊，只需进行一次翻身就可完成四条加强筋角焊缝焊接，翻身变位工作量降低70％以上，对于10mm焊角，可以采用船型位置焊接，通过本发明的方装置和方法可实现一人操作两台焊接小车，提高生产效率1倍以上。

通过本发明的工装、焊接系统和方法，解决了加强筋端部小车自动焊接时不可到达的问题，实现全长度焊接，便于焊接小车的焊接，焊角尺寸均一，焊缝连续，显著减少焊缝修磨工作量，焊接过程基本无需人工干预，可实现连续焊接，整条焊缝无接头，显著降低劳动强度，提高焊接效率。

综上所述，本发明提供的上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。