CN219900765U - 输电铁塔用棱锥形钢管法兰焊接系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种输电铁塔用棱锥形钢管法兰焊接系统，包括闭环式旋转夹持座，用于夹持支撑棱锥形钢管的前端，并能够带动棱锥形钢管360°转动；浮动支撑装置，用于支撑棱锥形钢管的后端，并能够调整支撑棱锥形钢管后端高度，使棱锥形钢管的轴线与其转动平面相互垂直；至少一个焊接机械臂A，用于焊接棱锥形钢管与法兰之间外缝隙和三角肋板；至少两个焊接机械臂B，分别位于闭环式旋转夹持座前方和浮动支撑装置后方，用于焊接棱锥形钢管与法兰之间内缝隙。焊接过程中能够充分保证钢管转动平面稳定性，防止发生偏斜，有利于提高焊接质量，延长使用寿命，且能够360°转动连续焊接完成，大大提高焊接质量和效率，即提高成品铁塔用钢管的生产效率。

Description

输电铁塔用棱锥形钢管法兰焊接系统

技术领域

本实用新型属于铁塔生产设备领域，具体涉及一种输电铁塔用棱锥形钢管法兰焊接系统。

背景技术

输电铁塔按照构成主要结构主要分为两种，一种采用角钢搭建而成，另一种则采用锥形钢管竖向堆叠连接形成，这种铁塔又称为钢管铁塔，钢管铁塔整体呈锥状，因此单根钢管在长度方向也成锥状，并且为提高整体强度和稳定性，固钢管截面又呈多边形结构，即钢管为棱锥状结构，相邻两根钢管之间通过法兰连接，因此在组装之前，需要在钢管的两端焊接法兰盘，法兰盘的焊接质量直接影响到相邻两根钢管之间的连接质量。

而法兰焊接的关键又在于内外缝隙的焊接，以及与钢管之间三角肋板的焊接，因为钢管的特殊结构，导致其在转动过程中，轴线很容易相对其转动方向发生偏转，进而导致在进行缝隙焊接时位置偏移，使得焊缝存在拉力失衡的情况，在承压状态下，法兰易发生偏斜变形，最终影响铁塔的使用寿命。因此现有技术中，在进行内外缝的焊接时，基本采用钢管不动，操作人员转动的方式进行焊接，大大增加了工人的劳动强度，同时焊接效率较低，阻碍了生产效率的提高，限制了产能。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种输电铁塔用棱锥形钢管法兰焊接系统，以解决现有技术中，棱锥形钢管法兰焊接质量欠佳，且焊接效率较低，影响生产效率等问题。

其技术方案如下：

一种输电铁塔用棱锥形钢管法兰焊接系统，其关键在于，包括：

闭环式旋转夹持座，用于夹持支撑棱锥形钢管的前端，并能够带动所述棱锥形钢管360°转动；

浮动支撑装置，用于支撑棱锥形钢管的后端，并能够调整支撑棱锥形钢管后端高度，使棱锥形钢管的轴线与其转动平面相互垂直；

至少一个焊接机械臂A，用于焊接棱锥形钢管与法兰之间外缝隙和三角肋板；

至少两个焊接机械臂B，分别位于闭环式旋转夹持座的前方和浮动支撑装置的后方，用于焊接棱锥形钢管与法兰之间内缝隙。

采用以上方案，焊接时利用闭环式旋转夹持座夹持钢管前端实现钢管的360°转动，而后端通过浮动支撑装置支撑，确保钢管旋转过程中，其轴线保持水平状态，即防止钢管的转动平面发生偏斜，以保证法兰与钢管之间焊接位置更精准，大大提高焊接质量，并且利用焊接机械臂配合钢管360°转动焊接，避免出现焊接盲区，一次焊接完成，有利于提高焊接效率，即提高成品钢管的生产效率。

作为优选：还包括导轨架A，所述浮动支撑装置和与之靠近的焊接机械臂B均设置于该导轨架A上，并能够沿导轨架A长度方向滑动，以靠近或远离所述闭环式旋转夹持座；

所述导轨架A的中部具有沿其长度方向水平设置的齿条，导轨架A上在齿条的两侧具有对称设置的导轨。

采用以上方案，浮动支撑装置和相近的焊接机械臂B均可在导轨架A上滑动，以适应不同长度的钢管，有利于增强其适用范围。

作为优选：所述浮动支撑装置包括支撑基座A和浮动支撑组件，所述支撑基座A顶部具有敞口朝上的弧形槽口，所述浮动支撑组件包括支撑钢丝、两个对称设置于弧形槽口上端的定滑轮A、位于所述定滑轮A正下方的钢丝辊轮，以及用于驱动所述钢丝辊轮转动的钢丝随动电机，所述支撑钢丝一端缠绕于其中一个钢丝辊轮上，依次通过两个定滑轮A后，另一端固定于另一钢丝辊轮上。采用以上方案，利用支撑钢丝实现对钢管后端的浮动支撑，利用钢丝随动电机放松或者收紧钢丝即可调整钢管后端的高度以及左右位置，有利于保证钢管前后两端的对中性，同时在钢管转动过程中，利用钢丝随动电机牵引钢丝跟随滑动，减少钢丝与钢管之间的相对摩擦，有利于保证钢管转动稳定性，同时减少对钢管表面涂层的磨损。

作为优选：所述支撑基座A上对应弧形槽口的两侧以及底部均设有夹紧组件A，所述夹紧组件A呈等腰三角形分布，其包括夹紧头A和用于驱动所述夹紧头A靠近或远离弧形槽口的夹紧电机A。采用以上方案，当钢管水平移动过程中，利用夹紧组件A将钢管抱紧，可避免或缓解钢管轴向晃动幅度，保证整体稳定性，减少超负损伤。

作为优选：还包括设置于导轨架A上的中部支撑装置，所述中部支撑装置位于闭环式旋转夹持座和浮动支撑装置之间；

所述中部支撑装置包括支撑基座B，以及设置于该支撑基座B上的升降座，所述支撑基座B上设有用于驱动所述升降座升降的升降调整机构；

所述升降座上具有两个沿导轨架A宽度方向分布的辊轮座，以及用于驱动两个所述辊轮座同步靠近或远离的距离调整机构，所述辊轮座上至少设有一个辊轮，所述辊轮朝上倾斜设置。

利用中部支撑装置可辅助支撑钢管的前端，焊接前，通过吊装设备将钢管吊放至中部支撑装置和浮动支撑装置上，调整各自高度，使钢管前端正对闭环式夹持座之后，即可通过浮动支撑装置前移将钢管前推至闭环式旋转夹持座工作区域内，焊接完成之后，同样可辅助钢管退出该区域，相对直接通过吊装设备将钢管吊放到或吊出闭环式旋转夹持座的工作区域而言，借助中部支撑装置操作难度更小，便于实施，有利于提高吊装效率，降低操作风险等。

作为优选：所述闭环式旋转夹持座包括支撑基座C，该支撑基座C的一侧具有通过转盘轴承安装的旋转转盘，所述转盘轴承具有外齿，支撑基座C上设有用于驱动转盘轴承转动的驱转电机；

所述旋转转盘上具有至少三个沿其周向均匀分布的夹紧组件B，所述夹紧组件B包括夹紧头B和用于驱动所述夹紧头B正对旋转转盘圆心移动的夹紧电机B。采用以上方案，利用转盘轴承实现旋转转盘的360°旋转，再通过夹紧组件B辅助夹紧钢管，确保能够完成圆周方向所有区域的焊接。

作为优选：所述旋转转盘位于靠近浮动支撑装置的一侧。采用以上方案，可减少对焊接工作区域的空间占用，提高闲置空间的利用率。

作为优选：所述支撑基座B与导轨滑动配合，其上设有用于驱动其沿导轨滑移的行走电机B。采用以上方案，可以更好的调整中部支撑装置的位置，以适应不同长度的钢管。

作为优选：当所述焊接机械臂A仅有一个时，所述导轨架A的一侧具有与其平行设置的导轨架B，所述焊接机械臂A以可滑动方式设置于该导轨架B上，能够沿导轨架B长度方向滑移至正对待加工棱锥形钢管前后两端的位置。采用以上方案，有利于提高焊接机械臂A的利用效率，降低实施成本。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

采用本实用新型提供的输电铁塔用棱锥形钢管法兰焊接系统，焊接过程中能够充分保证钢管转动平面的稳定性，防止发生偏斜，有利于提高焊接质量，延长使用寿命，且能够360°连续转动焊接完成，充分保证焊缝连续性和均匀度，同时大大提高焊接质量和效率，即提高成品铁塔用钢管的生产效率。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为图1轴测图；

图3为闭环式旋转夹持座、浮动支撑装置和中部支撑装置的布局示意图；

图4为图3侧视图；

图5为闭环式旋转夹持座结构示意图；

图6为图5轴测图；

图7为图5爆炸图；

图8为浮动支撑装置结构示意图；

图9为图8轴测图；

图10为中部支撑装置；

图11为图10侧视图；

图12为夹紧组件A结构示意图；

图13为焊接机械臂B400结构示意图；

图14为本申请使用状态示意图；

图15为棱锥形钢管焊接成品结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。

参考图1至图15所示的输电铁塔用棱锥形钢管法兰焊接系统，主要包括闭环式旋转夹持座100、浮动支撑装置200、至少一个焊接机械臂A300和至少两个焊接机械臂B400，其中闭环式旋转夹持座100用于夹持支撑棱锥形钢管的前端，并能够带动待焊接棱锥形钢管360°转动，浮动支撑装置200用于支撑棱锥形钢管的后端，并能够调整支撑棱锥形钢管后端高度，使棱锥形钢管的轴线与其转动平面相互垂直。

焊接机械臂A300，用于焊接棱锥形钢管与法兰之间外缝隙和三角肋板，两个焊接机械臂B400分别位于闭环式旋转夹持座100的前方和浮动支撑装置200的后方用于焊接棱锥形钢管与法兰之间内缝隙。

当仅有闭环式旋转夹持座100和浮动支撑装置200时，需要吊装设备将待焊接棱锥形钢管吊运到闭环式旋转夹持座100夹持空间，以及浮动支撑装置200的支撑趋于内，对吊装设备的操作要求比较高，且容易出现吊装安全事故，因此，本申请还对应闭环式旋转夹持座100设置有导轨架A500，如图所示，浮动支撑装置200和与之靠近的焊接机械臂B400均设置于该导轨架A500上，并能够沿导轨架A500长度方向滑动，以靠近或远离闭环式旋转夹持座100，导轨架A500的中部具有沿其长度方向水平设置的齿条510，导轨架A500上在齿条510的两侧具有对称设置的导轨520。

具体实施时，浮动支撑装置200包括支撑基座A210和浮动支撑组件220，支撑基座A210顶部具有敞口朝上的弧形槽口211，本实施例中，弧形槽口211大体呈半圆形，其两侧具有对称设置的支耳212。

浮动支撑组件220包括支撑钢丝224、两个对称设置于弧形槽口211上端的定滑轮A221、位于定滑轮A221正下方的钢丝辊轮222，以及用于驱动钢丝辊轮222转动的钢丝随动电机223，如图所示，定滑轮A221设置于支耳212上，其转动平面与弧形槽口211的径向截面平行，钢丝辊轮222以可转动方式支撑于支撑基座A210的下部，支撑钢丝224一端缠绕于其中一个钢丝辊轮222上，依次通过两个定滑轮A221后，另一端固定于另一钢丝辊轮222上，可以通过其中一个钢丝随动电机223的转动，实现支撑钢丝224的收放，也可通过两个钢丝随动电机223同步反向工作，使支撑钢丝224从钢丝辊轮222朝另一钢丝辊轮222上缠绕。同时，在支耳212上对应支撑钢丝224的位置设有阻力张紧组件250，通过对支撑钢丝224张紧夹持，有利于保证钢丝的初始弧形形态。

此外，支撑基座A210上对应弧形槽口211的两侧以及底部均设有夹紧组件A230，如图所示，本实施例中，有三组夹紧组件A230，其中两组分别位于两个支耳212上，弧形槽口211底部为中空腔室，第三组夹紧组件A230则位于该中空腔室内，三组夹紧组件A230呈等腰三角形分布，单组夹紧组件A230主要包括夹紧头A231和用于驱动夹紧头A231靠近或远离弧形槽口211的夹紧电机A232，具体实施时，夹紧头A231通过支撑导向座A233固定于支撑基座A210上，夹紧头A231与支撑导向座A233之间具有导向结构，同时夹紧电机A232通过蜗轮蜗杆传动结构驱动夹紧头A231伸出或收回，蜗杆前端与夹紧头A231以可转动方式相连，通常导向结构为与夹紧头A231固定连接的导向杆，导向杆与支撑导向座A233滑动配合。

支撑基座A210底部两端与导轨520滑动配合，底部靠近中部的位置设有行走电机A240，行走电机A240电机轴竖直向下，其上具有与齿条510啮合的齿轮，行走电机A240工作则可带动浮动支撑装置200整体沿导轨520长度方向滑动，以调整其与闭环式旋转夹持座100之间的直线距离。

为进一步降低焊接过程的操作难度，提高焊接操作效率，故本申请中还配套设置有中部支撑装置600，如图所示中部支撑装置600也设置于导轨架A500上，并且位于闭环式旋转夹持座100和浮动支撑装置200之间。

中部支撑装置600包括支撑基座B610，以及设置于该支撑基座B610上的升降座620，支撑基座B610上设有用于驱动升降座620升降的升降调整机构630，具体而言，升降座620两端具有竖向设置的升降导杆631，升降导杆631与支撑基座B610通过直线轴承滑动配合，支撑基座B610大体呈U形，其中部设有升降驱动电机632，升降座620的中部具有竖向设置的蜗杆633，升降驱动电机632同样通过蜗轮蜗杆传动结构驱动蜗杆633升降，从而带动升降座620升降，当然升降座620的升降也可直接采用液压杆升降驱动等，均在本申请保护范围之内。

与此同时，升降座620上具有两个沿导轨架A500宽度方向分布的辊轮座621，以及用于驱动两个辊轮座621同步靠近或远离的距离调整机构650，辊轮座621上至少设有一个辊轮622，辊轮622朝上倾斜设置。如图所示，升降座620上，左右两端的辊轮622大体呈90°-120°夹角分布，辊轮座621以可拆卸方式安装于升降座620上，可以根据需要更换辊轮座621，以调整辊轮622倾角。

距离调整机构650主要包括丝杆电机651，如图所示丝杆电机651的丝杆652沿升降座620长度方向设置，辊轮座621底部与升降座620滑动配合，能够沿升降座620长度方向相对滑动，同时辊轮座621底部具有与丝杆电机651螺纹配合的螺母座，需要注意的是，两个辊轮座621底部的螺母座螺纹旋向相反，这样当丝杆电机651工作时，辊轮座621是相向运动，确保二者同步靠近或同步远离，充分保证支撑的居中度。

支撑基座B610的底部靠近中部的位置设有行走电机B640，行走电机B640电机轴竖直向下，其上具有与齿条510啮合的齿轮，行走电机B640工作则可带动中部支撑装置600整体沿导轨520长度方向滑动，以调整其与闭环式旋转夹持座100之间的直线距离。

本申请中，闭环式旋转夹持座100包括支撑基座C110，该支撑基座C110的一侧具有通过转盘轴承120安装的旋转转盘130，转盘轴承120具有外齿，支撑基座C110上设有用于驱动转盘轴承120转动的驱转电机140，如图所示，支撑基座C110由上部大体呈正多边形的安装架111和底部与安装架111连成一体的矩形框架底座112构成，转盘轴承120与安装架111同轴安装，可以充分保证支撑基座C110的整体稳定性，驱转电机140位于安装架111下方，其电机轴上具有与转盘轴承120啮合的旋转齿轮141。

旋转转盘130上具有至少三个沿其周向均匀分布的夹紧组件B150，如图所示，夹紧组件B150结构与夹紧组件A230结构基本相似，其夹紧组件B150包括夹紧头B151和用于驱动夹紧头B151正对旋转转盘130圆心移动的夹紧电机B152。具体实施时，旋转转盘130上具有与夹紧头B151一一对应设置的支撑导向座B153，夹紧头B151与支撑导向座B153之间具有相互配合的导向结构，且夹紧头B151移动方向均沿旋转转盘130的径向，夹紧头B151可通过直线传动杆设置于支撑导向座B153上，夹紧电机B152通过传动机构驱动夹紧头B151直线运动，本申请中夹紧组件B150有四组，沿旋转转盘130的周向均分分布。

本实施例中，旋转转盘130位于靠近浮动支撑装置200的一侧，支撑基座C110的另一侧设有防护架113，可防止焊接过程中法兰意外脱落。

当焊接机械臂A300仅有一个时，导轨架A500的一侧具有与其平行设置的导轨架B700，焊接机械臂A300以可滑动方式设置于该导轨架B700上，并能够沿导轨架B700长度方向滑移至正对待加工棱锥形钢管前后两端的位置。实施时，导轨架A500的位置比导轨架B700低，其中一个焊接机械臂B400设置于导轨架A500上，并配置有行走电机C410，同样通过电机轴上的齿轮与齿条510配合，可驱动焊接机械臂B400沿导轨架A500滑移，以适应不同长度的钢管，另一焊接机械臂B400则设置于闭环式旋转夹持座100的前方，且处于较高的位置，通常与导轨架B700处于同一安装高度。

参考图1至图15所示的输电铁塔用棱锥形钢管法兰焊接系统，利用本申请焊接钢管法兰的步骤如下：第一步，在初焊工作站内，将棱形钢管本体800与法兰810进行对正初焊固定。

第二步，根据棱形钢管本体800长度调整好中部支撑装置600和浮动支撑装置200之间的距离，通过吊装工具，将棱形钢管本体800吊装并放至中部支撑装置600和浮动支撑装置200上，并利用夹紧组件A230将棱形钢管本体800后部夹紧。

第三步，通过行走电机A240驱动浮动支撑装置200前行，棱形钢管本体800与辊轮622滚动摩擦，直至棱形钢管本体800大头端的法兰810通过旋转转盘130，处于前方的焊接机械臂B400工作范围之内，同时通过行走电机C410驱动后方的焊接机械臂B400使其靠近棱形钢管本体800的后端，并处于工作范围之内。

第四步，通过夹紧组件B150将棱形钢管本体800的前部夹紧，夹紧组件A230松开，利用浮动支撑组件220实现对棱形钢管本体800的浮动支撑，并利用钢丝随动电机223收放支撑钢丝224，确保棱形钢管本体800的轴线与旋转转盘130的转动平面相互垂直，升降座620处于下降状态，脱离与棱形钢管本体800的接触。

第五步，利用驱转电机140驱动旋转转盘130转动，即带动棱形钢管本体800转动，前后两个焊接机械臂B400工作，完成对棱形钢管本体800与法兰810之间内缝隙的焊接，而焊接机械臂A300通过沿导轨架B700滑移，则可完成对二者之间外焊缝缝隙的焊接，以及二者之间三角肋板820的焊接，因为旋转转盘130可360°持续转动，避免回转调整姿态，有利于提高焊接效率。

在旋转转盘130转动过程中，两个钢丝随动电机223工作，一个收支撑钢丝224，另一个放收支撑钢丝224，且速度与旋转转盘130的角速度保持一致，从而避免转动过程中，棱形钢管本体800前后两端出现长度方向的偏摆，进而影响焊接质量。

最后需要说明的是，上述描述仅仅为本实用新型的优选实施例，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不违背本实用新型宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种输电铁塔用棱锥形钢管法兰焊接系统，其特征在于，包括：

闭环式旋转夹持座(100)，用于夹持支撑棱锥形钢管的前端，并能够带动所述棱锥形钢管360°转动；

浮动支撑装置(200)，用于支撑棱锥形钢管的后端，并能够调整支撑棱锥形钢管后端高度，使棱锥形钢管的轴线与其转动平面相互垂直；

至少一个焊接机械臂A(300)，用于焊接棱锥形钢管与法兰之间外缝隙和三角肋板；

至少两个焊接机械臂B(400)，分别位于闭环式旋转夹持座(100)的前方和浮动支撑装置(200)的后方，用于焊接棱锥形钢管与法兰之间内缝隙。

2.根据权利要求1所述的输电铁塔用棱锥形钢管法兰焊接系统，其特征在于：还包括导轨架A(500)，所述浮动支撑装置(200)和与之靠近的焊接机械臂B(400)均设置于该导轨架A(500)上，并能够沿导轨架A(500)长度方向滑动，以靠近或远离所述闭环式旋转夹持座(100)；

所述导轨架A(500)的中部具有沿其长度方向水平设置的齿条(510)，导轨架A(500)上在齿条(510)的两侧具有对称设置的导轨(520)。

3.根据权利要求2所述的输电铁塔用棱锥形钢管法兰焊接系统，其特征在于：所述浮动支撑装置(200)包括支撑基座A(210)和浮动支撑组件(220)，所述支撑基座A(210)顶部具有敞口朝上的弧形槽口(211)，所述浮动支撑组件(220)包括支撑钢丝(224)、两个对称设置于弧形槽口(211)上端的定滑轮A(221)、位于所述定滑轮A(221)正下方的钢丝辊轮(222)，以及用于驱动所述钢丝辊轮(222)转动的钢丝随动电机(223)，所述支撑钢丝(224)一端缠绕于其中一个钢丝辊轮(222)上，依次通过两个定滑轮A(221)后，另一端固定于另一钢丝辊轮(222)上。

4.根据权利要求3所述的输电铁塔用棱锥形钢管法兰焊接系统，其特征在于：所述支撑基座A(210)上对应弧形槽口(211)的两侧以及底部均设有夹紧组件A(230)，所述夹紧组件A(230)呈等腰三角形分布，其包括夹紧头A(231)和用于驱动所述夹紧头A(231)靠近或远离弧形槽口(211)的夹紧电机A(232)。

5.根据权利要求2至4中任一所述的输电铁塔用棱锥形钢管法兰焊接系统，其特征在于：还包括设置于导轨架A(500)上的中部支撑装置(600)，所述中部支撑装置(600)位于闭环式旋转夹持座(100)和浮动支撑装置(200)之间；

所述中部支撑装置(600)包括支撑基座B(610)，以及设置于该支撑基座B(610)上的升降座(620)，所述支撑基座B(610)上设有用于驱动所述升降座(620)升降的升降调整机构(630)；

所述升降座(620)上具有两个沿导轨架A(500)宽度方向分布的辊轮座(621)，以及用于驱动两个所述辊轮座(621)同步靠近或远离的距离调整机构(650)，所述辊轮座(621)上至少设有一个辊轮(622)，所述辊轮(622)朝上倾斜设置。

6.根据权利要求2至4中任一所述的输电铁塔用棱锥形钢管法兰焊接系统，其特征在于：所述闭环式旋转夹持座(100)包括支撑基座C(110)，该支撑基座C(110)的一侧具有通过转盘轴承(120)安装的旋转转盘(130)，所述转盘轴承(120)具有外齿，支撑基座C(110)上设有用于驱动转盘轴承(120)转动的驱转电机(140)；

所述旋转转盘(130)上具有至少三个沿其周向均匀分布的夹紧组件B(150)，所述夹紧组件B(150)包括夹紧头B(151)和用于驱动所述夹紧头B(151)正对旋转转盘(130)圆心移动的夹紧电机B(152)。

7.根据权利要求6所述的输电铁塔用棱锥形钢管法兰焊接系统，其特征在于：所述旋转转盘(130)位于靠近浮动支撑装置(200)的一侧。

8.根据权利要求5所述的输电铁塔用棱锥形钢管法兰焊接系统，其特征在于：所述支撑基座B(610)与导轨(520)滑动配合，其上设有用于驱动其沿导轨(520)滑移的行走电机B(640)。