一种起重机主梁腹板的组队焊接生产系统的制作方法

本发明涉及起重机桥架焊接制造领域，尤其是涉及一种起重机主梁腹板的组队焊接生产系统。

背景技术：

起重机的主梁一般为包厢结构，作为整机的主要承重部件，主要由上、下盖板、两侧腹板以及梁盒中间的筋板焊接组成；主梁的焊接顺序一般是先将若干均匀排列的筋板与下盖板焊接定位，再将腹板通过夹具进行组队，然后对腹板与筋板，腹板与盖板进行点焊或断焊定位，为下一步进行主梁内焊缝的焊接做好准备；因为起重机腹板长度较长，为板材拼接结构，在组对前需要对主梁腹板的板材先进行拼焊，拼焊工位由于工装的存在，能够保证腹板拼焊后的波浪度；但是在将拼焊好的腹板与盖板和筋板组队焊接时，现有生产工艺需要人工将起重机吊钩夹住腹板一侧边沿吊起，从而使主梁腹板由平放转为竖直状态，在吊直过程中易引起腹板的塑性变形，直接造成腹板组对后波浪度变差，不能满足要求，此外，由于是人工控制起重机进行起吊，不仅工作效率较低，而且也难以保证吊装精度；更重要的是，目前的生产工艺是人工组对后进行点焊，由于主梁内部可操作空间较小，人工焊接环境恶劣，不仅焊接质量和焊接精度得不到保证，而且焊接效率较低，导致整个桥架制造过程不能达到自动化快速生产的目标。

技术实现要素：

为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种起重机主梁腹板的组队焊接生产系统，能够在腹板快速精准吊装定位后，完成腹板与盖板之间纵向焊缝，腹板与筋板之间竖直方向焊缝的自动焊接。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种起重机主梁腹板的组队焊接生产系统，包含轴向与起重机主梁纵向平行的吊梁和旋转板架，以及分别位于起重机主梁两端外部的两个门式机架；两个门式机架均包含水平的顶梁，所述顶梁上表面设有沿起重机主梁横向的房车滑轨，所述房车滑轨上安装有能沿房车滑轨移动的房型小车，两个房型小车内均设有竖直起吊机构，两个竖直起吊机构分别用于同步起吊吊梁的两端，所述吊梁的端部侧面安装有用于测量对地距离的第一激光测距仪；所述吊梁的上表面设有沿起重机主梁纵向的机器人滑轨，所述机器人滑轨上安装有能沿机器人滑轨移动的组焊机器人，所述组焊机器人用于对拼装组队的腹板与筋板、腹板与下盖板的焊缝进行自动焊接；所述吊梁的下表面两端对称固定有两个吊耳箱，两个吊耳箱的底端内侧分别与旋转板架的两端对应转动连接，且吊耳箱内置有用于驱动旋转板架转动的旋转机构，所述旋转板架的下表面沿旋转板架轴向均匀设有多个用于吸取腹板的磁吸组件。

进一步，所述竖直起吊机构包含起吊电机、减速器、卷筒和吊绳，所述起吊电机固定于房型小车内，所述起吊电机的输出轴通过减速器与卷筒的中心转轴传动连接，所述吊绳的一端缠绕于卷筒筒身，吊绳的另一端连接有吊钩，所述吊钩与吊梁的对应端固定连接。

进一步，所述组焊机器人包含横行滑车架、横行滑块、竖直伸缩臂杆、焊枪和纵行小车；所述纵行小车下表面安装有由电机驱动并能沿机器人滑轨移动的车轮，所述纵行小车的上表面一端固定有与焊枪信号连接的焊接机箱，所述纵行小车的上表面另一端固定有支撑滑座；所述支撑滑座的外侧面设有第一横向滑道，所述横行滑车架的一侧安装于第一横向滑道中，并能由第一驱动机构带动横向移动；所述横行滑车架的另一侧设有第二横向滑道，所述横行滑块的一侧安装于第二横向滑道中，并能由第二驱动机构带动横向移动；所述横行滑块的另一侧固定有臂杆支撑机壳，所述竖直伸缩臂杆穿设于臂杆支撑机壳中，并能由第三驱动机构带动竖直移动；所述竖直伸缩臂杆的底端固定有焊枪座，所述焊枪座的下表面外端转动连接有头端用于卡接焊枪的焊枪夹，所述焊枪夹能由第四驱动机构带动绕竖直的转动轴线转动，所述焊枪座的下表面中部固定有用于检测纵向距离的第二激光测距仪。

进一步，所述第一驱动机构包含固定于支撑滑座上表面的第一电机，所述第一电机的输出轴同轴固定有第一齿轮，所述横行滑车架的上表面靠近支撑滑座一侧设有与第一齿轮啮合的第一齿条。

进一步，所述第二驱动机构包含固定于横行滑块上表面的第二电机，所述第二电机的输出轴同轴固定有第二齿轮，所述横行滑车架的上表面靠近横行滑块一侧设有与第二齿轮啮合的第二齿条。

进一步，所述第三驱动机构包含固定于臂杆支撑机壳外壳侧面的第三电机，所述竖直伸缩臂杆的一侧面设有第三齿条，所述第三电机的输出轴同轴固定有与第三齿条啮合的第三齿轮。

进一步，所述臂杆支撑机壳内设有分别用于顶紧竖直伸缩臂杆另外三侧面的三组辊轮组件，所述辊轮组件包含辊轮和两端安装与臂杆支撑机壳壳体上的轮轴。

进一步，所述第四驱动机构包含固定于焊枪座外端的第四电机，所述第四电机的输出轴与焊枪夹的尾端固定连接。

进一步，所述旋转机构包含水平转轴、转动电机、第四齿轮和第五齿轮，所述转动电机的电机座固定于吊耳箱的内壁，所述第四齿轮和第五齿轮分别与转动电机的输出轴和水平转轴的一端同轴固定，所述第四齿轮和第五齿轮相互传动啮合，所述水平转轴的另一端转动穿过吊耳箱侧壁并与旋转板架相应端面的中心固定连接。

进一步，所述磁吸组件包含电永磁铁、推力油缸和固定在旋转板架下表面的固定座板，所述固定座板的下板面两侧对称固定有四个与板面垂直的限位杆，每个限位杆杆身均套设有碟簧，所述碟簧的两端分别与固定座板的下板面和电永磁铁的背面固定连接；所述推力油缸的缸体固定于固定座板的上板面，所述推力油缸的推力杆杆端滑动穿过固定座板的板面中部并与电永磁铁的背面相对应。

由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下有益效果：

本发明公开的起重机主梁腹板的组队焊接生产系统，配备刚性旋转板架，旋转板架上合理布置磁吸组件，吸附拼焊腹板并保证腹板在由平放转至竖直过程中始终处于平直状态，保证了腹板波浪度符合要求，最终才能保证下一步组对工序中对主梁腹板平直度的要求；通过房型小车带动吊装的腹板沿起重机主梁横向移动定位，通过竖直起吊机构带动腹板竖直起吊，并利用第一激光测距仪感应磁吸组件与水平放置的腹板之间的距离，并在吊梁下降高度合适时发出指令使得磁吸组件启动吸附腹板板面，然后在吊梁上升到设定高度后，启动旋转机构将腹板旋转90度定位，再进行组队焊接，相对于传统的人工控制起吊，大大提高了吊装效率和吊装精度；在将下盖板、腹板和若干筋板组队后，通过组焊机器人沿起重机主梁纵向移动，使得组焊机器人能够移动到任意相邻两个筋板之间的组焊工位进行焊接操作，同时，在任一组焊工位，组焊机器人能够使焊枪定位至焊接位置，并进行腹板与盖板之间纵向焊缝，腹板与筋板之间竖直方向焊缝的自动焊接；

综上所述，本发明相对于传统的主梁腹板组队焊接方式，在自动起吊旋转腹板的同时，能够保证腹板波浪度符合要求，提高吊装效率和吊装精度，对腹板的拼装组队更加快速精准，减少了人力的损耗和因焊接对人体健康的危害，保证焊接质量和焊接精度能够达到要求标准，提高了焊接效率，使得整个桥架制造过程能够达到自动化快速生产的目标。

附图说明

图1是本发明的示意图；

图2是所述吊梁和旋转板架的端部放大示意图；

图3是所述竖直起吊机构的结构示意图；

图4是所述组焊机器人的结构示意图；

图5是所述第一和第二驱动机构的结构示意图；

图6是所述第三驱动机构的结构示意图；

图7是所述第四驱动机构的结构示意图；

图8是所述旋转机构的结构示意图；

图9是所述磁吸组件的结构示意图。

图中：1、吊梁；2、第一激光测距仪；3、吊耳箱；301、转动电机；302、第四齿轮；303、第五齿轮；304、水平转轴；4、旋转板架；5、磁吸组件；501、电永磁铁；502、碟簧；503、固定座板；504、推力油缸；6、组焊机器人；61、焊接机箱；62、纵行小车；63、支撑滑座；64、横行滑车架；65、横行滑块；66、臂杆支撑机壳；67、第一驱动机构；6701、第一电机；6702、第一齿轮；6703、第一齿条；68、第二驱动机构；6801、第二电机；6802、第二齿轮；6803、第二齿条；69、第三驱动机构；6901、第三电机；6902、第三齿轮；6903、第三齿条；6904、辊轮组件；610、第四驱动机构；61001、第四电机；611、竖直伸缩臂杆；612、焊枪；613、送丝机；614、焊枪座；615、激光测距仪；616、焊枪夹；7、门式机架；8、房型小车；9、房车滑轨；10、机器人滑轨；11、竖直起吊机构；1101、起吊电机；1102、减速器；1103、卷筒；1104、吊绳。

具体实施方式

通过下面的实施例可以详细的解释本发明，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切技术改进，本发明并不局限于下面的实施例；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系，仅是与本申请的附图对应，为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位：

结合附图1-9所述的起重机主梁腹板的组队焊接生产系统，包含轴向与起重机主梁纵向平行的吊梁1和旋转板架4，以及分别位于起重机主梁两端外部的两个门式机架7；两个门式机架7均包含水平的顶梁，顶梁上表面设有沿起重机主梁横向的房车滑轨9，房车滑轨9上安装有能沿房车滑轨9移动的房型小车8，房型小车8下表面安装有由电机驱动转动的车轮，便于通过控制房型小车8移动，进而带动吊装的一块腹板向主梁一侧的组队工位移动并进行定位，此外，房型小车8也能够在同一吊装工位，带动吊装的另一块腹板向主梁另一侧的组队工位移动并进行定位；根据需要，两个房型小车8和对应的吊梁1能够只设置一组，也能够如图1所示，设置两组分别位于起重机主梁的两侧，能够提高吊装效率；

两个房型小车8内均设有竖直起吊机构11，两个竖直起吊机构11分别用于同步起吊吊梁1的两端，吊梁1的端部侧面安装有用于测量对地距离的第一激光测距仪2，第一激光测距仪2与竖直起吊机构11信号连接，能够自动控制吊梁1的起吊高度；根据需要，竖直起吊机构11包含起吊电机1101、减速器1102、卷筒1103和吊绳1104，起吊电机1101固定于房型小车8内，起吊电机1101的输出轴通过减速器1102与卷筒1103的中心转轴传动连接，吊绳1104的一端缠绕于卷筒1103筒身，吊绳1104的另一端连接有吊钩，吊钩与吊梁1的对应端固定连接，通过起吊电机1101带动卷筒1103主动放线或收线，达到吊装的目的；此外，为保证吊装平稳，吊梁1同一端的竖直起吊机构11设为对称的两组，且两组竖直起吊机构11的吊绳1104外端连接后，挂在设置于两组竖直起吊机构11之间的定滑轮上，而位于定滑轮和卷筒1103之间的吊绳1104上设置动滑轮，将吊钩安装于动滑轮，这样就能够保证位于吊梁1同一端的两组竖直起吊机构11也能够同步起吊，使得吊梁1起吊更加平稳。

吊梁1的上表面设有沿起重机主梁纵向的机器人滑轨10，机器人滑轨10上安装有能沿机器人滑轨10移动的组焊机器人6，组焊机器人6用于对拼装组队的腹板与筋板、腹板与下盖板的焊缝进行自动焊接，在将下盖板、腹板和若干筋板组队后，通过组焊机器人6沿起重机主梁纵向移动，使得组焊机器人6能够移动到任意相邻两个筋板之间的组焊工位进行焊接操作，当然，如图1所示，也能够在任意相邻两个筋板之间均设置组焊机器人6同时焊接，提高焊接效率；

根据需要，组焊机器人6包含横行滑车架64、横行滑块65、竖直伸缩臂杆611、焊枪612和纵行小车62；纵行小车62下表面安装有由电机驱动并能沿机器人滑轨10移动的车轮，便于在纵行小车62移动时，焊枪612完成腹板与下盖板之间纵向焊缝的焊接；纵行小车62的上表面一端固定有与焊枪612信号连接的焊接机箱61，焊接机箱61向焊枪612提高电源和焊接信号，纵行小车62的上表面另一端固定有支撑滑座63；此外，焊接机箱61的顶面固定有用于向焊枪612输送焊丝的送丝机613；支撑滑座63的外侧面设有第一横向滑道，横行滑车架64的一侧安装于第一横向滑道中，并能由第一驱动机构67带动横向移动；根据需要，第一驱动机构67包含固定于支撑滑座63上表面的第一电机6701，第一电机6701的输出轴同轴固定有第一齿轮6702，横行滑车架64的上表面靠近支撑滑座63一侧设有与第一齿轮6702啮合的第一齿条6703，通过第一电机6701带动第一齿轮6702转动，进而能够在第一齿条6703上行走，使得横行滑车架64能够沿主梁横向移动；横行滑车架64的另一侧设有第二横向滑道，横行滑块65的一侧安装于第二横向滑道中，并能由第二驱动机构68带动横向移动；根据需要，第二驱动机构68包含固定于横行滑块65上表面的第二电机6801，第二电机6801的输出轴同轴固定有第二齿轮6802，横行滑车架64的上表面靠近横行滑块65一侧设有与第二齿轮6802啮合的第二齿条6803，通过第二电机6801带动第二齿轮6802转动，进而能够在第二齿条6803上行走，使得横行滑块65能够沿主梁横向移动；通过第一驱动机构67和第二驱动机构68分别驱动横行滑车架64和横行滑块65沿主梁横向移动，不仅能够使得焊枪612沿主梁横向具有粗调和微调两种定位方式，移动更加方便快捷，也使得焊枪612的整个横向支撑结构在增加了伸缩量的同时，更加稳固可靠；

横行滑块65的另一侧固定有臂杆支撑机壳66，竖直伸缩臂杆611穿设于臂杆支撑机壳66中，并能由第三驱动机构69带动竖直移动；根据需要，第三驱动机构69包含固定于臂杆支撑机壳66外壳侧面的第三电机6901，竖直伸缩臂杆611的一侧面设有第三齿条6903，第三电机6901的输出轴同轴固定有与第三齿条6903啮合的第三齿轮6902，通过第三电机6901带动第三齿轮6902转动在第三齿条6903上行走，使得竖直伸缩臂杆611能够竖直移动，从而带动焊枪612在相邻两个筋板之间完成筋板与腹板竖直方向焊缝的焊接，同时也便于竖直伸缩臂杆611在一个焊接工位焊接结束后收缩上移，便于整个组焊机器人转移到下一相邻两筋板之间；此外，臂杆支撑机壳66内设有分别用于顶紧竖直伸缩臂杆611另外三侧面的三组辊轮组件6904，辊轮组件6904包含辊轮和两端安装与臂杆支撑机壳66壳体上的轮轴，辊轮组件6904能够在不妨碍竖直伸缩臂杆611动作的同时，卡住并顶紧竖直伸缩臂杆611，防止竖直伸缩臂杆11窜动导致焊接精度下降；根据需要，竖直伸缩臂杆611的顶端固定有限位板，限位板能够防止竖直伸缩臂杆611在移动过程中脱落臂杆支撑机壳66；此外，限位板上设有穿线孔用于穿接和定位焊枪612、第四电机61001和第二激光测距仪615的信号线和电源线，防止线路过多影响竖直伸缩臂杆611动作；

竖直伸缩臂杆611的底端固定有焊枪座614，焊枪座614的下表面外端转动连接有头端用于卡接焊枪612的焊枪夹616，焊枪夹616能由第四驱动机构610带动绕竖直的转动轴线转动；根据需要，第四驱动机构610包含固定于焊枪座614外端的第四电机61001，第四电机61001的输出轴与焊枪夹616的尾端固定连接；第四驱动机构610包含固定于焊枪座614外端的第四电机61001，第四电机61001的输出轴与焊枪夹616的尾端固定连接，通过第四电机61001转动带动焊枪夹616转动，进而使得焊枪612能够转动对准焊缝，进行焊接；焊枪座614的下表面中部固定有用于检测纵向距离的第二激光测距仪615，当竖直伸缩臂杆611的底端伸入到相邻两筋板之间时，激光测距仪615用来检测焊枪612到其中一筋板之间的距离，根据这个距离来判断感应下盖板与腹板纵向焊缝的两个焊接端位置，以及当焊枪612焊接靠近筋板时，焊枪612焊接根据距离需要转动的角度，还有焊枪612竖直移动将要脱离筋板上沿或者刚要进入两筋板之间时，激光测距仪615与筋板之间距离从有到无或从无到有的信号变化；为保证移动或转动的精度，第一电机6701、第二电机6801、第三电机6901和第四电机61001均采用伺服电机。

吊梁1的下表面两端对称固定有两个吊耳箱3，两个吊耳箱3的底端内侧分别与旋转板架4的两端对应转动连接，且吊耳箱3内置有用于驱动旋转板架4转动的旋转机构；根据需要，旋转机构包含水平转轴304、转动电机301、第四齿轮302和第五齿轮303，转动电机301的电机座固定于吊耳箱3的内壁，第四齿轮302和第五齿轮303分别与转动电机301的输出轴和水平转轴304的一端同轴固定，第四齿轮302和第五齿轮303相互传动啮合，水平转轴304的另一端转动穿过吊耳箱3侧壁并与旋转板架4相应端面的中心固定连接，第一激光测距仪2与转动电机301信号连接，利用转动电机301通过第四齿轮302和第五齿轮303为水平转轴304提高旋转动力，达到自动旋转腹板和控制旋转角度的目的；此外，转动电机301设为伺服电机，使得旋转角度能够控制精准；旋转板架4的下表面沿旋转板架4轴向均匀设有多个用于吸取腹板的磁吸组件5，磁吸组件5布局合理，使得腹板在由平放转至竖直过程中始终处于平直状态，保证了腹板波浪度符合要求；根据需要，磁吸组件5间隔设有两排，保证足够的吸附力，也能够增加腹板起吊的平稳性；

根据需要，磁吸组件5包含电永磁铁501、推力油缸504和固定在旋转板架4下表面的固定座板503，固定座板503的下板面两侧对称固定有四个与板面垂直的限位杆，每个限位杆杆身均套设有碟簧502，限位杆的长度短于碟簧502的长度，防止碟簧502在伸缩过程中径向跳动距离过大；碟簧502的两端分别与固定座板503的下板面和电永磁铁501的背面固定连接，当腹板板面与电永磁铁501的吸附面不能贴合时，碟簧502能够起到微调的作用；推力油缸504的缸体固定于固定座板503的上板面，推力油缸504的推力杆杆端滑动穿过固定座板503的板面中部并与电永磁铁501的背面相对应，一般来说，电永磁铁501吸附腹板的位置是程序编制好的，能够避开拼焊腹板上加装的横向角钢的位置，若无法避开时，横向角钢就会阻碍该吊装装置整体下降，此时需启动推力油缸504工作，推动电永磁铁501单独下移，从而吸附于腹板上。

实施本发明所述的起重机主梁腹板的组队焊接生产系统，先启动房型小车8，将吊梁1移动到房车滑轨9对应吊装工位的一端，利用第一激光测距仪2感应磁吸组件5与水平放置的腹板之间的距离，并在吊梁1下降高度合适时发出指令使得磁吸组件5启动吸附腹板板面，然后在吊梁1上升到设定高度后，启动旋转机构将腹板向主梁一侧旋转90度，再启动房型小车8使得腹板向主梁移动，进行拼装组队定位；

在主梁的筋板、下盖板和腹板组对完成后，纵行小车62开始运行，直至与主梁一端部的两个筋板之间设定的对应位置；第一电机6701一开始工作，横行滑车架64向筋板运行，直至移动到两个筋板之间的上方；同时第二电机6801开始工作，横行滑块65带动竖直伸缩臂杆611向筋板运行，直至运行到横行滑车架64端部停止；此时第三电机6901开始工作，竖直伸缩臂杆611向下移动，直至设定位置；

竖直伸缩臂杆611沿主梁横向向着腹板内侧移动到设定位置，第四电机61001开始工作，焊枪612旋转至可焊接角度，焊枪612打火，开始焊接主梁腹板与盖板，同时纵行小车62开始移动，直至下一块筋板位置，焊枪612熄火，完成腹板与盖板在这一焊接工位的焊接工作，纵行小车62反向运行，原路返回至起点；

直伸缩臂杆611沿主梁横向向着腹板内侧移动到设定位置，第四电机61001开始工作，焊枪612旋转至可焊接角度，焊枪612打火，开始焊接主梁腹板与筋板，同时第三电机6901开始工作，竖直伸缩臂杆611向上移动，当第二激光测距仪615测到筋板空隙（筋板边沿挖孔穿角钢位置），焊枪612熄火，直伸缩臂杆611向远离腹板侧移动筋板挖孔宽度距离后停止，直伸缩臂杆611继续向上移动筋板挖孔高度后停止移动，直伸缩臂杆611靠近腹板侧移动筋板挖孔宽度距离后停止移动，此段动作是为了避免焊枪612与横向角钢干涉；第二激光测距仪615再次感应到筋板边沿时，焊枪612再次打火焊接，直至筋板与腹板焊接完成；任意相邻两筋板之间的焊接工位都如上述焊接完成后，位于起重机主梁一侧的一块腹板就算完成了与下盖板和筋板的组队焊接，之后再吊装另一块腹板移动定位至主梁的另一侧，再进行组队焊接即可。

本发明未详述部分为现有技术。