CN114515934B - 一种塔式起重机标准节焊接定位工装 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种塔式起重机标准节焊接定位工装，主要涉及焊接工装领域。包括两个同步转动的尾座架，尾座架的四角端点位置固定安装有夹持机构，所述夹持机构包括基座，基座上内外水平的贯穿有矩形的安装通道，基座的里侧设有第一发射器和第二发射器，第一发射器安装有发射点激光的第一光源，第二发射器安装有发射点激光的第二光源，所述第一光源光束路径所在平面与第二光源光束路径所在的平面互相垂直，当主弦杆垂直尾座架被夹持固定在顶件之间时，所述第一光源射出的光束在主弦杆端面的中央落有光点，第二光源射出的光束在主弦杆端面的中央落有光点。本发明有益效果在于：易于及时发现主弦杆焊接前安装固定时候的垂直度问题，提高焊接精度。

Description

一种塔式起重机标准节焊接定位工装

技术领域

本发明涉及焊接工装领域，具体是一种塔式起重机标准节焊接定位工装。

背景技术

塔式起重机广泛应用于建筑施工中，起重机生产制造业也逐渐形成一定的规模。起重机属于特种作业设备，它的产品质量不容忽视，特别是标准节的焊接质量直接影响着整机质量，在批量生产过程中，必须由焊接工装来保证其焊接质量，比如垂直度、平行度、互换性。

标准节的尺寸固定统一，其结构一般由联接套、主弦杆、斜腹杆水平腹杆、节点板组成。主弦杆作为主体框架的主要支撑部分，在焊接中需要首要关注的是其垂直度。现有用于焊接标准节的固定工装，为了配合机械臂或人工焊接，一般使用可旋转的尾座式工装，通过两端的尾座固定主弦杆，实现焊接的定位。为了保证精度，主弦杆与尾座的垂直情况则尤为关键。由于尾座上的相关夹持件在使用中必然存在磨损、下垂、变形等问题，都会对垂直度造成直接的干扰。但是现有生产商只能实现定期的标定和检修，无法及时发现垂直度的问题，造成设备调整不及时，批量产品的质量受损，甚至返工浪费的情况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种塔式起重机标准节焊接定位工装，它易于及时发现主弦杆焊接前安装固定时候的垂直度问题，提高焊接精度。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

一种塔式起重机标准节焊接定位工装，包括两个相对的支撑底座，所述支撑底座顶部转动安装有尾座架，两个尾座架同步转动，所述尾座架的四角端点位置固定安装有夹持机构，所述夹持机构包括基座，所述基座上内外水平的贯穿有矩形的安装通道，所述安装通道的里侧出口为敞口，所述安装通道内设有调整座，所述调整座的里侧设有与其伸缩配合的顶件，所述基座的里侧设有第一发射器和第二发射器，所述第一发射器和第二发射器分别位于敞口的相邻侧边的居中位置，所述第一发射器安装有发射点激光的第一光源，所述第二发射器安装有发射点激光的第二光源，所述第一光源光束路径所在平面与第二光源光束路径所在的平面互相垂直，当主弦杆垂直尾座架被夹持固定在顶件之间时，所述第一光源射出光束的路径所在的平面与主弦杆的一侧端面垂直相交，且所述第一光源射出的光束在主弦杆端面的中央落有光点，所述第二光源射出的光束所在的平面与主弦杆的一侧端面垂直相交，且所述第二光源射出的光束在主弦杆端面的中央落有光点。

两个所述尾座架之间设有连接柱，所述连接柱的两端分别与同侧的尾座架固定连接。

所述调整座内居中的设有将其贯穿的安装孔，所述安装孔内安装蜗轮蜗杆机构，所述蜗轮蜗杆机构包括能够基于该机构实现动力控制伸缩的顶杆丝杠，所述顶杆丝杠的长度方向与尾座架垂直，所述顶杆丝杠的内管与顶件的后部固定连接。

所述顶件为截面是正方形的直柱体，所述顶件的内端设有倒角，所述顶件的四条侧边上分别固定有翅板，所述翅板为与顶件截面对角线相重合的直板，所述翅板的前侧设有斜边。

所述安装通道内可转动的安装有第一丝杠和第二丝杠，所述第一丝杠和第二丝杠垂直，所述第一丝杠和第二丝杠分别与安装通道的截面平行，所述第一丝杠上配合有第一丝母，所述第二丝杠上配合有第二丝母，所述调整座上贯穿的设有第一滑道和第二滑道，所述第一滑道和第二滑道相互独立且垂直，所述第一丝母贯穿第一滑道，所述第一滑道内固定安装有第一导轨，所述第一丝母的侧壁上安装有与第一导轨滑动配合的第一滑块，所述第一导轨与第一滑块的滑动方向与第二丝杠的长度方向相对应，所述第二滑道内安装有第二导轨，所述第二丝母的侧壁上安装有与第二导轨滑动配合的第二滑块，所述第二滑块与第二导轨的滑动行程与第一丝杠的长度方向相对应。

所述调整座的周侧设有延长板，所述延长板向安装通道的敞口处延伸，所述延伸板的外端暴露在安装通道外部，所述延伸板的外端固定有挡板。

对比现有技术，本发明的有益效果在于：

当主弦杆夹持固定好，准备焊接的时候，通过位于其相邻侧面的两组四条激光光束，能够基于肉眼快速判断光束落点是否在主弦杆的中央位置，基于主弦杆是标准件，其长度维度都是固定的，在垂直状态下光点应当位于中央并重合，但是如果主弦杆发生偏转，两个第一光源的光点和两个第二光源的光点都可能反应为交叉或分离的四个独立的光点，从而警示人们夹持机构的夹持可能已经存在磨损和误差，需要及时的调整。

附图说明

图1是本发明的示意图。

图2是本发明的侧视图。

图3是本发明的俯视图。

图4是本发明原理示意图（A为主弦杆垂直状态，光束的光点重合；a和b均举例示意主弦杆倾斜状态，光束的光点无法重合，光束用虚线表示）。

图5是本发明夹持机构整体示意图。

图6是本发明基座的示意图。

图7是本发明安装通道内部的组件示意图。

图8是本发明基座内部组件的拆分示意图。

图9是本发明夹持机构拆分示意图。

附图中所示标号：

1、主弦杆；2、支撑底座；3、安装座；4、转轴；5、尾座架；6、连接柱；7、安装板；8、夹持机构；9、基座；10、安装通道；11、敞口；12、调整座；13、顶件；14、翅板；15、延长板；16、挡板；17、第一发射器；18、第二发射器；19、第一丝杠；20、第二丝杠；21、第一丝母；22、第二丝母；23、第一滑道；24、第二滑道；25、第一导轨；26、第一滑块；27、第二导轨；28、第二滑块；29、蜗轮蜗杆机构；30、顶杆丝杠。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。

下述实施例中所涉及的仪器、试剂、材料等，若无特别说明，均为现有技术中已有的常规仪器、试剂、材料等，可通过正规商业途径获得。下述实施例中所涉及的实验方法，检测方法等，若无特别说明，均为现有技术中已有的常规实验方法，检测方法等。

实施例：一种塔式起重机标准节焊接定位工装

根据图1-8所示，本工装的基本结构包括两个相对的支撑底座2，所述支撑底座2上固定有安装座3，所述安装座3的上部设有轴承座，所述安装座3通过轴承座可转动的安装有转轴4，所述转轴4的内端设有与其固定连接的尾座架5，所述尾座架5为带米字加强筋的矩形框架结构，所述转轴4居中的固定在尾座架5的外侧，所述转轴4转动能够带动尾座架5转动。所述安装座3内安装有用于驱动转轴4转动的传动机构及动力机构。

具体的，所述传动机构包括固定在转轴4上的上链轮，以及下链轮和链条，所述链条缠绕在上链轮和下链轮上，所述动力机构为驱动电机，所述驱动电机的输出轴与下链轮连接，从而驱动转轴4转动。

不局限于本示例，也可以使用齿轮组作为传动机构，应知息两端转轴4及底座的安装结构及动力驱动结构不局限于现有技术的常见结构。

两个所述尾座架5之间设有连接柱6，所述连接柱6的两端分别与同侧的尾座架5固定连接，用于对两个尾座架5的转动进一步保证同步。

所述尾座架5的四角端点位置固定有安装板7，所述安装板7的外侧固定安装有夹持机构8，所述夹持机构8包括基座9，所述基座9为矩形件，所述基座9上内外贯穿的设有矩形的安装通道10，所述安装通道10的延伸方向与主弦杆1加工时的长度方向一致。为了便于描述，定义所述安装通道10的里侧出口为敞口11，基于安装通道10为正方形截面，故敞口11为正方形。

所述安装通道10内设有调整座12，所述调整座12为上下及左右与安装通道10内部分别具有一定距离的矩形件。

所述调整座12的里侧设有与其伸缩配合的顶件13，所述顶件13的伸缩方向与主弦杆1加工时的长度方向一致。所述顶件13在初始状态居中的位于敞口11内。并通过缩入安装通道10而便于主弦杆1就位，通过自敞口11伸出而顶紧夹持主弦杆1使其固定。

具体结构为：所述调整座12内居中的设有将其贯穿的安装孔，所述安装孔内安装蜗轮蜗杆机构29，且通过蜗轮蜗杆机构29实现对顶件13伸缩的控制，所述蜗轮蜗杆机构29包括机壳、蜗杆、蜗轮、丝杠副、顶杆丝杠30、蜗杆电机；所述机壳贯穿并固定安装在安装孔内，实现与调整座12的固定，所述丝杠副安装在机壳内，所述顶杆丝杠30与丝杠副相配合，且顶杆丝杠30作为该机构的输出件贯穿机壳及安装孔，所述顶杆丝杠30的长度方向与尾座架5垂直，从而通过顶杆丝杠30的伸缩能够相对主弦杆1的两端靠近或远离，实现夹持或松开。所述顶杆的内端与顶件13固定连接，控制顶件13夹持工件，所述蜗轮同轴固定在顶杆丝杠30上，所述蜗轮与蜗杆啮合，蜗杆驱动蜗轮转动，所述蜗杆电机的输出轴与蜗杆连接，实现对丝杠副转动的驱动，从而实现对顶件13的夹持控制。

所述顶件13也为矩形件，所述顶件13的截面为正方形且与主弦杆1的内空截面相适应，所述顶件13的内端设有倒角，便于插入主弦杆1的两端，所述顶件13的四条侧边上分别固定有翅板14，所述翅板14为与顶件13截面对角线相重合的直板，所述翅板14的前侧设有斜边，从而获得楔形结构，便于更加紧密的卡锁在主弦杆1内。通过顶件13迅速插入，并通过展开的翅板14而实现紧密配合和夹持，使不但对主弦杆1两端夹持顶紧固定，也对通过对其方管内对角线侧边位置的抵靠而实现对其位置的精密定位。

在使用中，由于尾座架5整体需要转动，且由于十字架及标准节的重量均很重，标准节的重量在350Kg左右、十字架的重量在500Kg左右，尾座轴的结构又为悬臂轴，因此在尾座轴上产生的挠度比较大，磨损及变形在所难免。现有技术都是通过定期的人工检查标定垂直度，是滞后的质量管控模式。本方案可通过结构改进实现肉眼的随时监控，具体改进方法为在基座9的里侧端面上设置第一发射器17和第二发射器18，所述第一发射器17和第二发射器18均安装在安装通道10的里侧出口处， 且第一发射器17和第二发射器18分别位于敞口11相邻侧边的居中位置，故当主弦杆1固定后，所述第一发射器17和第二发射器18分别相对主弦杆1的两个相邻的侧面居中。

所述第一发射器17安装有发射点激光的第一光源，所述第二发射器18安装有发射点激光的第二光源，所述第一光源光线路径所在平面与第二光源光线路径所在的平面互相垂直，所述第一光源路径所在的平面与主弦杆1的一侧端面居中垂直，所述第二光源路径所在平面与主弦杆1的相邻一侧端面居中垂直，故而分别能够照射在主弦杆1相邻的两侧端面上。基于主弦杆1的尺寸是固定的，设置第一光源和第二光源的照射方向均向主弦杆1侧面端面倾斜，且落点在主弦杆1长度方向的中央位置。

以上的结构实现的效果是，主弦杆1夹持固定好后，两侧尾座架5上的第一光源落点分别应当在主弦杆1一侧端面的中央位置具有重合的光点，而两侧尾座架5上的第二光源则分别应该在主弦杆1相邻一侧端面具有重合的光点，最精确的垂直理想情况下，两个第一光源的光点重合，两个第二光源的光点重合。如果垂直度有误差，则两个光点则无法在预定的中央位置重合，而形成两个单独的光点，肉眼易于分辨。

以图1的右上角位置安装的主弦杆1为例，第一光源在主弦杆1上端面的中央有光点，第二光源在主弦杆1外侧端面中央有光点，当主弦杆1与尾座架5有一定倾斜的时候，该倾斜可能是上下范围内的倾斜，也可能是内外倾斜，更有可能在上下内外均有倾斜。而主弦杆1在上下的倾斜可以通过第一光源肉眼标示，因为当主弦杆1上下存在一定角度的时候，则两侧的第一光源落在主弦杆1上表面的光点会发生明显的交叉或分离，一个光点变成两个，易于发现，且倾斜严重则光点的分离越明显，人肉眼即可及时发现该倾斜问题。对于内外倾斜的判断同理，当主弦杆1内外存在角度倾斜的时候，本应当落在主弦杆1外侧面居中的第二光源，也会发生光点交叉的情况，则会警示人们该定位的主弦杆1已经发生倾斜，需要对夹持机构8进行调整，否则垂直度将不符合质量要求。

极端情况下，主弦杆1沿其绝对中央位置发生角度倾斜，是无法通过本方法获知的，但是此种情况为小概率时间，其发生的可能性非常低，故本方法能够高概率的及时发现垂直度不精确的问题，并指导对夹持机构8进行停机调整维护，保证产品生产精度。

根据上述可视化及时的判断，可及时对夹持机构8进行调节。夹持机构8的调整座12能够在安装通道10内上下左右微调，具体结构为：所述安装通道10内可转动的安装有第一丝杠19和第二丝杠20，所述第一丝杠19和第二丝杠20垂直，所述第一丝杠19和第二丝杠20分别与安装通道10的截面平行，所述第一丝杠19上配合有第一丝母21，所述第二丝杠20上配合有第二丝母22，所述调整座12上贯穿的设有第一滑道23和第二滑道24，所述第一滑道23和第二滑道24相互独立且垂直，所述第一丝母21贯穿第一滑道23，所述第一滑道23内固定安装有第一导轨25，所述第一丝母21的侧壁上安装有与第一导轨25滑动配合的第一滑块26，所述第一导轨25与第一滑块26的滑动方向与第二丝杠20的长度方向相对应，所述第二滑道24内安装有第二导轨27，所述第二丝母22的侧壁上安装有与第二导轨27滑动配合的第二滑块28，所述第二滑块28与第二导轨27的滑动行程与第一丝杠19的长度方向相对应。

所述基座9上安装有第一电机和第二电机，所述第一电机的输出轴与第一丝杠19连接，所述第二电机的输出轴与第二丝杠20连接，用于对第一丝杠19和第二丝杠20驱动，从而实现对调整座12上下左右的微小距离调整。

通过上述结构，能够高精度、连续的对调整座12在安装通道10内的位置调整，且四个夹持机构8的调整分别是独立的，故而能够对主弦杆1两端顶件13的夹持位置实现微小的精度调整，基于对主弦杆1倾斜度的及时发现及可视化反馈，能够指导调整与否及调整幅度过程，从而获得主弦杆1固定时与尾座架5的高垂直度，保证焊接精度。

所述调整座12的周侧设有延长板15，所述延长板15用于向安装通道10的敞口11处延伸，所述延伸板的外端暴露在安装通道10外部，所述延伸板的外端固定有挡板16，所述挡板16用于对敞口11的周边缝隙尽量遮挡，减少焊渣溅入积累，降低维护工作量。

Claims (6)

1.一种塔式起重机标准节焊接定位工装，其特征在于，包括两个相对的支撑底座，所述支撑底座顶部转动安装有尾座架，两个尾座架同步转动，所述尾座架的四角端点位置固定安装有夹持机构，所述夹持机构包括基座，所述基座上内外水平的贯穿有矩形的安装通道，所述安装通道的里侧出口为敞口，所述安装通道内设有调整座，所述调整座的里侧设有与其伸缩配合的顶件，所述基座的里侧设有第一发射器和第二发射器，所述第一发射器和第二发射器分别位于敞口的相邻侧边的居中位置，所述第一发射器安装有发射点激光的第一光源，所述第二发射器安装有发射点激光的第二光源，所述第一光源光束路径所在平面与第二光源光束路径所在的平面互相垂直，当主弦杆垂直尾座架被夹持固定在顶件之间时，所述第一光源射出光束的路径所在的平面与主弦杆的一侧端面垂直相交，且所述第一光源射出的光束在主弦杆端面的中央落有光点，所述第二光源射出的光束所在的平面与主弦杆的一侧端面垂直相交，且所述第二光源射出的光束在主弦杆端面的中央落有光点。

2.根据权利要求1所述一种塔式起重机标准节焊接定位工装，其特征在于，两个所述尾座架之间设有连接柱，所述连接柱的两端分别与同侧的尾座架固定连接。

3.根据权利要求1所述一种塔式起重机标准节焊接定位工装，其特征在于，所述调整座内居中的设有将其贯穿的安装孔，所述安装孔内安装蜗轮蜗杆机构，所述蜗轮蜗杆机构包括能够基于该机构实现动力控制伸缩的顶杆丝杠，所述顶杆丝杠的长度方向与尾座架垂直，所述顶杆丝杠的内管与顶件的后部固定连接。

4.根据权利要求1所述一种塔式起重机标准节焊接定位工装，其特征在于，所述顶件为截面是正方形的直柱体，所述顶件的内端设有倒角，所述顶件的四条侧边上分别固定有翅板，所述翅板为与顶件截面对角线相重合的直板，所述翅板的前侧设有斜边。

5.根据权利要求1所述一种塔式起重机标准节焊接定位工装，其特征在于，所述安装通道内可转动的安装有第一丝杠和第二丝杠，所述第一丝杠和第二丝杠垂直，所述第一丝杠和第二丝杠分别与安装通道的截面平行，所述第一丝杠上配合有第一丝母，所述第二丝杠上配合有第二丝母，所述调整座上贯穿的设有第一滑道和第二滑道，所述第一滑道和第二滑道相互独立且垂直，所述第一丝母贯穿第一滑道，所述第一滑道内固定安装有第一导轨，所述第一丝母的侧壁上安装有与第一导轨滑动配合的第一滑块，所述第一导轨与第一滑块的滑动方向与第二丝杠的长度方向相对应，所述第二滑道内安装有第二导轨，所述第二丝母的侧壁上安装有与第二导轨滑动配合的第二滑块，所述第二滑块与第二导轨的滑动行程与第一丝杠的长度方向相对应。

6.根据权利要求1所述一种塔式起重机标准节焊接定位工装，其特征在于，所述调整座的周侧设有延长板，所述延长板向安装通道的敞口处延伸，所述延长板的外端暴露在安装通道外部，所述延长板的外端固定有挡板。

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