CN102554309B

CN102554309B - 塔吊中间节主角钢销孔加工自动机床

Info

Publication number: CN102554309B
Application number: CN 201210013256
Authority: CN
Inventors: 尹广通
Original assignee: TIANJIN AOLIANTE STEEL STRUCTURE INSTALLATION ENGINEERING Co Ltd
Current assignee: TIANJIN AOLIANTE STEEL STRUCTURE INSTALLATION ENGINEERING Co Ltd
Priority date: 2012-01-16
Filing date: 2012-01-16
Publication date: 2013-08-21
Anticipated expiration: 2032-01-16
Also published as: CN102554309A

Abstract

本发明涉及一种塔吊中间节主角钢销孔加工自动机床，其特征在于包括床身，料件输送带，定位模架，定位撑紧装置，多个动力头装置及控制单元，床身为沿纵向开有贯通凹槽的条形长方体，料件输送带沿凹槽设在凹槽内部并延伸至凹槽外部；定位模架包括设置在凹槽上方的直角定位模板及固定在直角定位模板端部的定位端板，直角定位模板以直角顶部朝上、直角棱线与凹槽纵向中心线在同一竖直平面覆盖凹槽槽口固定在床身上；定位撑紧装置包括料件垂直顶压机构和料件水平顶压机构，多个动力头装置与直角定位模板加工孔位对应以动力头轴线垂直于直角定位模板的板面可往复移动分别设置在床身两侧。本发明的优点是：节省人力物力资源，高工效、高质量。

Description

塔吊中间节主角钢销孔加工自动机床

技术领域

本发明涉及一种机械加工设备，尤其涉及一种塔吊中间节主角钢销孔加工自动机床。

背景技术

塔吊是建筑工地上最常用的一种起重设备，通过一节一节地接高形成铁塔形式，用于吊运施工用钢筋、木楞、脚手管等施工原材料。塔吊中间节主角钢作为连接件是塔吊的重要零件，目前，一般中间节主角钢设有多组安装用销孔，分别设置其两个直角面上。图1示出目前典型应用的塔吊中间节主角钢90，设有4组孔，在塔吊中间节主角钢90靠近一端的两个直角面上，分别设有包括一个销孔的销孔组9a₁、9a₂，其中一个直角面的中部设有包括三个销孔的销孔组9b，在该直角面上远离销孔组9a₁、9a₂的一端的侧边设有连接块91，其上设有包括两个销孔的销孔组9c。根据使用要求，销孔的定位及尺寸精度要求很高达0.05-0.08mm。但目前，塔吊中间节主角钢的加工仍以手动加工为主，通过摇臂钻钻孔，再进行绞孔完成，生产效率底，靠模磨损大、寿命短，加工成本高，且加工精度达不到要求。如能解决应用量大面广的塔吊中间节主角钢的自动化加工，将为塔吊制造业节省巨大人力、物力资源，并带来高功效、高质量、提高行业水平。

发明内容

本发明的主要目的在于针对上述问题，提供一种代替现有手动加工的塔吊中间节主角钢销孔加工自动机床，节省人力物力资源、提高加工效率，保证其加工精度和加工工件的一致性，使其互换性得以提高，并降低加工成本。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种塔吊中间节主角钢销孔加工自动机床，其特征在于包括床身，料件输送带，定位模架，定位撑紧装置，用于钻镗孔的多个动力头装置及通过电气执行部件控制料件输送启停操作、定位撑紧操作、动力头装置定位及钻镗孔启停操作的控制单元，所述床身为一沿纵向开有水平贯通凹槽的条形长方体，所述料件输送带沿所述凹槽纵向中心线设置在凹槽内部并由凹槽进/出料端延伸至凹槽外部；所述定位模架包括设置在凹槽上方且与料件形状吻合用于料件垂直定位的直角定位模板及固定在直角定位模板对应料件前端的端部用于料件水平定位的定位端板，所述直角定位模板以其直角顶部朝上、直角棱线与凹槽纵向中心线在同一竖直平面覆盖凹槽槽口固定在床身上；所述定位撑紧装置包括在凹槽内直角定位模板下方设置的料件垂直顶压机构和在直角定位模板与其安装定位端板一端相对的另一端外侧设置的料件水平顶压机构，所述多个动力头装置与直角定位模板模孔孔位对应以动力头轴线垂直于直角定位模板的板面且动力头沿其轴线方向可往复移动分别设置在床身两侧。

所述直角定位模板与塔吊中间节主角钢销孔孔组对应，在其靠近定位端板一端的两个直角面上、其中一个直角面的中部及该直角面远离定位端板的一端分别设有模孔组。

所述料件输送带包括由连接控制单元的送料电机驱动的位于凹槽外部的序列托轮传送段和设置在凹槽内部的序列托辊传送段。

所述序列托轮传送段包括连接凹槽的条形支架、通过轴承座间隔设置在条形支架上的多个托轮，所述序列托辊传送段包括通过轴承座间隔设置在凹槽侧壁上的多个托辊，各托轮、托辊分别同轴设置传动链轮，所述送料电机通过链条、传动链轮带动各托轮、托辊转动，对应料件输送带的始端和末端分别设有连接控制单元的送料出限位开关和送料进限位开关。

所述托轮是由顶托料件顶角部位的大轮盘及对称设置于其两侧顶托料件两直角板面的小轮盘固定于轮轴上构成。

所述定位撑紧装置的垂直顶压机构包括分别对应料件的端部及中间位置设置的两个端部油缸及一个中间油缸，端部油缸及中间油缸的执行件顶部固定设置顶座，水平顶压机构为水平油缸；端部油缸、中间油缸和水平油缸分别连接压力表及电磁阀，所述压力表的接点及电磁阀连接控制单元。

在所述床身上对应中间油缸复位止动位置设有连接控制单元的中间油缸复位限位开关。

所述动力头装置包括由动力头电机驱动的动力头及由滑台电机驱动的设有滑台限位开关的滑台，所述动力头可往复移动设置在滑台上。

所述控制单元包括设有控制面板的电气控制柜，可编程序控制器PLC，用于连接送料电机、动力头电机、滑台电机的多个变频器，所述控制面板的按钮组、送料进限位开关、送料出限位开关、滑台限位开关、中间油缸复位限位开关、压力表的接点分别连至可编程序控制器PLC的输入端，所述送料电机、动力头电机、滑台电机分别通过各自变频器连至PLC控制器的输出端，两个端部油缸、一个中间油缸、一个水平油缸分别通过电磁阀连至可编程序控制器PLC的输出端。

本发明的有益效果是：本发明对塔吊中间节主角钢销孔的加工由于采用多个动力头装置与料件输送带，定位模架，定位撑紧装置相结合，并通过基于可编程序控制器PLC的自动控制单元进行自动控制，多个部位销孔同时加工，效率显著提高，尤其对目前典型应用的四组销孔的塔吊中间节主角钢加工与现有技术比，可提高功效六倍，并保证其加工精度和加工后工件的一致性，从而将低了加工成本，并使其互换性得以提高，本发明不仅可用于加工目前常用的塔吊中间节主角钢加工，还可以用于其他具有不同孔位、孔数及结构近似的塔吊或其他领域直角钢件的钻镗孔加工，完全取代传统的手工加工，减轻操作者人力消耗，节省巨大人力、物力资源并显著提高加工质量。

附图说明

图1是塔吊中间节主角钢结构示意图；

图2本发明的整体结构示意图；

图3是本发明的料件输送带及定位撑紧装置部分的结构示意图；

图4是本发明在直角定位模板的定位端板端两组模孔部位的断面图；

图5a是直角定位模板的结构示意图；

图5b是图5a的俯视图；

图6是本发明的控制框图；

图7是本发明的工作流程图。

图中：1-4动力头装置,1a-4a动力头电机，1b-4b动力头，1c-4c滑台电机，1d-4d滑台，1e-4e滑台支座，1f-4f滑板,1g-4g滑轨,5料件输送带，51大轮盘,52小轮盘,53链条,6控制单元,7定位撑紧装置,71端部油缸,72中间油缸,73水平油缸,8定位模架,81直角定位模板,82定位端板,83垫板,84模板支架,8a₁、8a₂、8b、8c模孔组,9料件,90塔吊中间节主角钢,91连接块，9a₁、9a₂、9b、9c销孔组,10托轮,11a筒形托辊,11b双盘形托辊,12凹槽,13联轴器,14主轴头,15水平油缸支架,16床身,17送料电机,18轴承座,19条形支架,20传动链轮,21送料电机变频器,22a-22d滑台电机变频器,23a-23d动力头电机变频器,24a端部油缸电磁阀,24b中间油缸电磁,24c水平油缸电磁阀,25a端部油缸压力表,25b中间油缸压力表,25c水平油缸压力表,26可编程序控制器PLC,27电气控制柜,28-63按钮组,64顶座,65滑台限位开关,66a送料进限位开关,66b送料出限位开关,67中间油缸复位限位开关,68凹槽进/出料端,69控制面板,70油泵电机。

以下结合附图和实施例对本发明详细说明。

具体实施方式

图2～图5示出一种塔吊中间节主角钢销孔加工自动机床，其特征在于包括床身16，料件输送带5，定位模架8，定位撑紧装置7，用于钻镗孔的多个动力头装置，本例中设置了四个动力头装置1-4,以及通过电气执行部件控制料件输送启停操作、定位撑紧操作、动力头装置定位及钻镗孔启停操作的控制单元6。本实施例提供的自动机床主要用于图1所示典型的塔吊中间节主角钢的加工。

上述床身16为一沿纵向开有水平贯通凹槽的条形长方体，上述料件输送带5沿凹槽纵向中心线设置在凹槽12内部并由凹槽进/出料端68延伸至凹槽外部。料件输送带5具有将料件送入和运出的功能。料件输送带5包括由连接控制单元6的送料电机17驱动的位于凹槽12外部的序列托轮传送段和设置在凹槽内部的序列托辊传送段，序列托轮传送段包括连接凹槽的条形支架19、通过轴承座18间隔设置在条形支架上的多个托轮10，工作时，料件9扣放在托轮上输送。本例中设置了四个托轮10，托轮10是由顶托料件9的顶角部位的大轮盘51及对称设置于其两侧顶托料件两直角板面的小轮盘52固定于轮轴上构成。采用序列托轮传送段的结构可保证带有图1所示连接块91的塔吊中间节主角钢料件90平稳输送。上述序列托辊传送段包括通过轴承座18间隔设置在凹槽12侧壁上的多个托辊，本例中设置了五个托辊，其中四个是桶形托辊11a，一个是设在凹槽进/出料端68处的双盘形托辊11b，各托轮10、桶形托辊11a及双盘形托辊11b分别同轴设置传动链轮20，送料电机17通过链条53、传动链轮20带动各托轮、桶形托辊及双盘形托辊转动。对应料件输送带的始端和末端分别在条形支架19和床身16上设有连接控制单元6的送料出限位开关66b和送料进限位开关66a。本例中上述轴承座18采用UP轴承座,结构简单实用性好。

上述定位模架8包括设置在凹槽12上方且与料件9形状吻合用于料件垂直定位的直角定位模板81及固定在直角定位模板对应料件前端的端部用于料件水平定位的定位端板82，该结构件通过模板支架84用螺栓和销钉固定在床身16上。上述直角定位模板81以其直角顶部朝上、直角棱线与凹槽纵向中心线在同一竖直平面覆盖凹槽槽口固定在床身16上。

本实施例中，直角定位模板81与塔吊中间节主角钢90销孔孔位对应，在其靠近定位端板82一端的两个直角面上，分别设有一个包括一个模孔的模孔组8a₁、8a₂，在其中间部位的一个直角面上设有包括三个模孔的模孔组8b，在该直角面上远离定位端板一端设有包括两个模孔的模孔组8c。为保证在加工中定位准确，在直角定位模板81内侧对应各模孔的部位还固定装有垫板83。

上述定位撑紧装置7包括在凹槽12内直角定位模板81下方设置的料件垂直顶压机构和在直角定位模板81与其安装定位端板一端相对的另一端外侧设置的料件水平顶压机构，操作时，料件9贴靠于直角定位模板81下方，垂直顶压机构包括分别对应料件9的端部及中间位置设置的两个端部油缸71及一个中间油缸72，端部油缸及中间油缸的顶部执行件固定设置顶座64；水平顶压机构为水平油缸73，端部油缸、中间油缸和水平油缸分别连接压力表及电磁阀，压力表采用了接点压力表,压力表的接点及电磁阀均连接控制单元6。上述两个端部油缸71、中间油缸72及水平油缸73分别连接端部油缸电磁阀24a、中间油缸电磁阀24b、水平油缸电磁阀24c,并分别连接端部油缸压力表25a、中间油缸压力表25b、水平油缸压力表25c。在上述床身16上对应中间油缸复位止动位置设有连接控制单元的中间油缸复位限位开关67。

当两个端部油缸和中间油缸顶升时，料件9被顶起并紧密靠在直角定位模板81内。水平油缸73通过水平油缸支架15安装在床身16上，水平油缸顶出时垂直顶压料件9使其与定位端板82紧密接触，确保端部定位准确

本例中设置的四个动力头装置1-4与直角定位模板81模孔孔位对应以动力头的轴线垂直于直角定位模板的板面且动力头沿其轴线方向可往复移动分别设置在床身两侧。其中动力头装置1、2分别与直角定位模板模孔组8a₁、8a₂对应分设在床身两侧。动力头装置3、4分别与直角定位模板的模孔组8b、8c对应与动力头装置2设在床身的同一侧。四个动力头装置1、2、3、4分别包括由动力头电机1a-4a驱动的动力头及由滑台电机1c-4c驱动的设有滑台限位开关65的滑台1d-4d，上述动力头沿其轴线方向可往复移动设置在滑台上。滑台1d-4d分别支撑在滑台支座1e-4e上。滑台1d-4d分别包括滑板1f-4f及滑轨1g-4g，滑轨与滑台支座固定，动力头与滑板固定，每个滑台支座都用螺栓紧固在床身上，通过调整使各动力头的轴中心线与直角定位模板81对应的模孔中心线重合。滑台限位开关65设置在滑轨上,在滑板上设有进停凸块和退停凸块,通过进停凸块或退停凸块碰触滑台限位开关65,给出滑板进停或退停信号,由控制单元6控制，实现动力头的进停或退停。动力头装置1、2、3、4具有相同结构的动力头电机、滑台电机及滑台。但动力头结构不完全相同。动力头装置1、2分别加工一个销孔，所以具有相同的单主轴头，分别安装一个刀具。动力头装置3用于加工三个销孔，所以其动力头2b设有三个联轴器13并分别连接主轴头14，安装三个刀具；动力头装置4用于加工两个销孔，所以其动力头3b设有两个联轴器13并分别连接主轴头14，安装两个刀具。本例中，钻头采用了尤尼卡钻头,实现高效、高质量加工。

图6是本发明的控制框图。如图所示，上述控制单元6包括设有控制面板69的电气控制柜27，可编程序控制器PLC26，用于连接送料电机17、动力头电机1a-4a、滑台电机1c-4c的多个变频器，变频器包括送料电机变频器21,动力头电机变频器23a-23d,滑台电机变频器22a-22d,上述控制面板69的按钮组28-63、送料进限位开关66a、送料出限位开关66b、滑台限位开关65、中间油缸复位限位开关67、端部油缸压力表25a、中间油缸压力表25b、水平油缸压力表25c的接点分别连至可编程序控制器PLC的输入端，送料电机17、动力头电机1a-4a、滑台电机1c-4c分别通过送料电机变频器21,动力头电机变频器23a-23d,滑台电机变频器22a-22d连至PLC控制器的输出端，两个端部油缸71、一个中间油缸72、一个水平油缸73分别通过端部油缸电磁阀24a、中间油缸电磁阀24b、水平油缸电磁阀24c连至可编程序控制器PLC的输出端。本例中上述动力头电机变频器采用7.5KW变频器，送料电机变频器及滑台电机变频器采用2.2KW变频器。

控制面板69上设置的按钮组包括：动力头开按钮28-31，动力头停按钮32-35，滑台进按钮36-39，滑台退按钮40-43，滑台停按钮44-47，送料进按钮48，送料停按钮49，送料出按钮50，中间油缸顶出按钮51,中间油缸停按钮52，中间油缸复位按钮53，水平油缸顶出按钮54，水平油缸复位按钮55，端部油缸顶出按钮56，端部油缸复位按钮57,油泵开按钮58,油泵停按钮59，自动1按钮60,自动2按钮61,自动/手动转换按钮62、急停按钮63。

参见图6、图7，本发明的工作过程及原理如下：

1.将料件9扣放在料件输送带5的序列托轮传送段的托轮10上,按自动1按钮60，油泵电机70启动,同时送料电机17经链条53、传动链轮20带动托轮10、双盘形托辊11b及筒形托辊11a转动,通过料件输送带5将料件9送入直角定位模板81下面，送料进限位开关66a动作并发出信号，由可编程序控制器PLC（以下简称PLC）控制,料件输送带停止输送。同时，启动中间油缸电磁阀24b，中间油缸72通过顶座64将料件9顶起，取中间油缸压力表25b压力达1mPa时的油压信号，由PLC控制电磁阀24b使中间油缸停止升顶；同时，打开水平油缸电磁阀24c，水平油缸73推出，将料件9前端与直角定位模板81端部的定位端板82靠合紧密，完成端部定位。取水平油缸压力表25c压力达5-8mPa（根据环境温度确定具体值）时的油压信号，PLC切换顶升两个端部油缸71，取端部油缸压力表25a压力达1mPa时的油压信号，中间油缸72跟进顶压完成料件9的垂直顶压过程，此时端部油缸71及中间油缸72的顶升压力达8-10mPa，保证料件9与直角定位模板81紧密接触，达到准确定位。至此，料件定位完成。

2.检查料件9端部的压紧程度符合要求,按自动2按钮,PLC控制四个动力头装置1-4的动力头电机变频器23a-23d,使动力头电机1a-4a分别带动动力头1b-4b旋转并具有钻镗能力,同时启动四个动力头装置的滑台电机1c-4c,使刀具前行并进行钻镗操作,当滑板1f-4f设置的进停凸块碰触滑台限位开关65时，滑板行进停止，动力头继续转动，PLC启动滑板后退操作，当滑板设置的退停凸块碰触滑台限位开关65时，滑板后退停止，回到初始位置，各动力头停止转动。

3.钻镗加工完成后，滑台1d-4d的滑板全部回到初始位置，PLC启动端部油缸71、中间油缸72、水平油缸73的复位操作，端部油缸，水平油缸回到初始位置，端部油缸电磁阀24a、水平油缸电磁阀24c断电；当中间油缸72回到初始位置时，中间油缸复位限位开关67动作并给出信号，PLC控制中间油缸电磁阀24b断开，并控制油泵电机70停转，同时启动送料电机变频器21带动送料电机17反转运行，将加工好的料件经输送带5送出至序列托轮传送段即上料的初始位置，送料出限位开关66b动作并给出信号，通过PLC控制送料电机变频器21断电，送料电机17停止转动，料件送出完成。至此，整个设备完成一个加工过程。

以上仅为本发明的最常用的应用实例，在实际应用中，还可以用于具有不同孔位、孔数及结构近似的用于塔吊等各应用领域的直角钢件的钻镗孔加工，从而取代传统的手工加工,减轻操作者人力消耗，并显著提高功效和质量。

以上内容并非对本发明的结构、形状及材料作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种塔吊中间节主角钢销孔加工自动机床，其特征在于包括床身，料件输送带，定位模架，定位撑紧装置，用于钻镗孔的多个动力头装置及通过电气执行部件控制料件输送启停操作、定位撑紧操作、动力头装置定位及钻镗孔启停操作的控制单元，所述床身为一沿纵向开有水平贯通凹槽的条形长方体，所述料件输送带沿所述凹槽纵向中心线设置在凹槽内部并由凹槽进/出料端延伸至凹槽外部；所述定位模架包括设置在凹槽上方且与料件形状吻合用于料件垂直定位的直角定位模板及固定在直角定位模板对应料件前端的端部用于料件水平定位的定位端板，所述直角定位模板以其直角顶部朝上、直角棱线与凹槽纵向中心线在同一竖直平面覆盖凹槽槽口固定在床身上；所述定位撑紧装置包括在凹槽内直角定位模板下方设置的料件垂直顶压机构和在直角定位模板与其安装定位端板一端相对的另一端外侧设置的料件水平顶压机构，所述多个动力头装置与直角定位模板模孔孔位对应以动力头轴线垂直于直角定位模板的板面且动力头沿其轴线方向可往复移动分别设置在床身两侧。

2.根据权利要求1所述的塔吊中间节主角钢销孔加工自动机床，其特征在于所述直角定位模板与塔吊中间节主角钢销孔孔组对应，在其靠近定位端板一端的两个直角面上、其中一个直角面的中部及该直角面远离定位端板的一端分别设有模孔组。

3.根据权利要求2所述的塔吊中间节主角钢销孔加工自动机床，其特征在于所述料件输送带包括由连接控制单元的送料电机驱动的位于凹槽外部的序列托轮传送段和设置在凹槽内部的序列托辊传送段。

4.根据权利要求3所述的塔吊中间节主角钢销孔加工自动机床，其特征在于所述序列托轮传送段包括连接凹槽的条形支架、通过轴承座间隔设置在条形支架上的多个托轮，所述序列托辊传送段包括通过轴承座间隔设置在凹槽侧壁上的多个托辊，各托轮、托辊分别同轴设置传动链轮，所述送料电机通过链条、传动链轮带动各托轮、托辊转动，对应料件输送带的始端和末端分别设有连接控制单元的送料出限位开关和送料进限位开关。

5.根据权利要求4所述的塔吊中间节主角钢销孔加工自动机床,其特征在于所述托轮是由顶托料件顶角部位的大轮盘及对称设置于其两侧顶托料件两直角板面的小轮盘固定于轮轴上构成。

6.根据权利要求1至5的任一项所述的塔吊中间节主角钢销孔加工自动机床，其特征在于所述定位撑紧装置的垂直顶压机构包括分别对应料件的端部及中间位置设置的两个端部油缸及一个中间油缸，端部油缸及中间油缸的执行件顶部固定设置顶座，水平顶压机构为水平油缸；端部油缸、中间油缸和水平油缸分别连接压力表及电磁阀，所述压力表的接点及电磁阀连接控制单元。

7.根据权利要求6所述的塔吊中间节主角钢销孔加工自动机床，其特征在于在所述床身上对应中间油缸复位止动位置设有连接控制单元的中间油缸复位限位开关。

8.根据权利要求7所述的塔吊中间节主角钢销孔加工自动机床，其特征在于所述动力头装置包括由动力头电机驱动的动力头及由滑台电机驱动的设有滑台限位开关的滑台，所述动力头可往复移动设置在滑台上。

9.根据权利要求8所述的塔吊中间节主角钢销孔加工自动机床，其特征在于所述控制单元包括设有控制面板的电气控制柜，可编程序控制器PLC，用于连接送料电机、动力头电机、滑台电机的多个变频器，所述控制面板的按钮组、送料进限位开关、送料出限位开关、滑台限位开关、中间油缸复位限位开关、压力表的接点分别连至可编程序控制器PLC的输入端，所述送料电机、动力头电机、滑台电机分别通过各自变频器连至PLC控制器的输出端，两个端部油缸、一个中间油缸、一个水平油缸分别通过电磁阀连至可编程序控制器PLC的输出端。