吊臂盖板焊接系统和吊臂盖板焊接方法

技术领域

本发明属于吊臂加工领域，具体地，涉及一种吊臂盖板焊接系统和吊臂盖板焊接方法。

背景技术

在起重机等起重机械中，吊臂作为起重机中的重要承重部件，在起重机工作过程中起着至关重要的作用。

目前，在吊臂的制作过程中，吊臂拼板通常由多个吊臂拼板通过人工操作的方式拼焊而成，具体地，通过链式翻身机对吊臂拼板进行翻转变位，操作人员使用焊枪对吊臂拼板之间的接缝进行焊接，焊接完成后，再使用砂轮机将焊缝表面修磨平整，此种人工操作的方式存在作业效率低下、焊接质量不高、作业强度大以及容易对吊臂拼板造成意外损伤而影响力学强度。

发明内容

针对现有技术中的上述不足或缺陷，本发明提供一种，旨在解决的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种吊臂盖板焊接系统，包括：

变位装置，用于固定并绕翻转轴线翻转多个吊臂拼板，所述翻转轴线沿第一水平方向延伸；

支撑导轨，设置于所述变位装置在第二水平方向上的一侧，并沿所述第一水平方向延伸，所述第一水平方向与所述第二水平方向垂直；

焊接装置，设置于所述支撑导轨上并能够沿所述支撑导轨移动，所述焊接装置用于焊接多个所述吊臂拼板之间的接缝；以及

打磨装置，设置于所述支撑导轨上并能够沿所述支撑导轨移动，所述打磨装置用于打磨多个所述吊臂拼板之间的焊缝。

可选地，所述变位装置包括多个沿所述第一水平方向间隔布置的变位机构，所述变位机构包括：

基座；

卡盘，设置于所述基座上并能够相对所述基座绕所述翻转轴线转动，所述卡盘设有用于供所述吊臂拼板穿过的第一通腔；

翻转驱动件，与所述卡盘传动连接，以用于驱动所述卡盘绕所述翻转轴线转动；以及

定位夹紧工装，设置于所述卡盘上并邻近所述第一通腔的底部布置，所述定位夹紧工装用于定位并夹紧穿过所述第一通腔的所述吊臂拼板。

可选地，所述基座设有多个导向轮和与所述卡盘的第一通腔对置的第二通腔，多个所述导向轮设置于所述第二通腔的周围并环绕所述翻转轴线间隔布置，所述卡盘设有与多个所述导向轮滑动配合的滑槽。

可选地，所述第一通腔和所述第二通腔的顶部均设有供所述吊臂拼板放入的敞开口。

可选地，所述卡盘固定设有中心轴线与所述翻转轴线一致的驱动齿圈，所述基座设有与所述驱动齿圈啮合的驱动齿轮，所述翻转驱动件为伺服电机，所述伺服电机的输出轴与所述驱动齿轮相连。

可选地，所述定位夹紧工装包括：

升降座，设置于所述卡盘上并邻近所述第一通腔的底部设置，所述升降座能够相对所述卡盘竖向升降；

两个夹臂，分别设置于所述升降座上并沿所述第二水平方向相对布置；以及

夹紧驱动件，设置于所述升降座上并用于驱动两个所述夹臂相对靠近或远离。

可选地，所述变位机构还包括压紧工装，所述压紧工装设置于所述卡盘上并邻近所述第一通腔的顶部布置，所述压紧工装能够沿远离或靠近所述定位夹紧工装的方向移动，以能够压紧定位于所述定位夹紧工装上的所述吊臂拼板。

可选地，所述变位机构包括两个所述压紧工装，两个所述压紧工装分别位于所述第一通腔的顶部在所述第二水平方向上的两侧。

可选地，所述焊接装置包括：

第一滑动平台，滑动连接于所述支撑导轨上；

第一回转机构，设置于所述第一滑动平台上；

支撑架，包括立柱和悬臂，所述立柱设置于所述第一回转机构上且能够在所述第一回转机构的驱动下绕竖向轴线转动，所述悬臂水平设置且一端与所述立柱的顶端相连；

水平滑动机构，设置于所述悬臂上；

升降机构，设置于所述水平滑移机构上且能够在所述水平滑动机构的驱动下沿所述悬臂滑移；以及

焊接机器人，包括焊接机器人本体、焊枪以及第一激光焊缝跟踪传感器，所述焊接机器人本体设置于所述升降机构上且能够在所述升降机构的驱动下沿竖向升降，所述焊枪和所述第一激光焊缝跟踪传感器设置于所述焊接机器人本体的末端。

可选地，所述打磨装置包括：

第二滑动平台，滑动连接于所述支撑导轨上；

第二回转机构，设置于所述第二滑动平台上；以及

打磨机器人，包括打磨机器人本体、力控式打磨头以及第二激光焊缝跟踪传感器，所述打磨机器人本体设置于所述第二回转机构上且能够在所述第二回转机构的驱动下绕竖向轴线转动，所述力控式打磨头和所述第二激光焊缝跟踪传感器分别设置于所述打磨机器人本体的末端。

可选地，所述吊臂盖板焊接系统还包括：

定位装置，设置于所述支撑导轨上并能够沿所述支撑导轨移动，所述定位装置用于检测多个所述吊臂拼板之间的接缝的位置；

控制系统，与所述定位装置、所述焊接装置以及所述打磨装置分别通信连接，用于根据所述定位装置的检测结果分别控制所述焊接位置和所述打磨装置移动至与多个所述吊臂拼板之间的接缝位置对应的位置。

本发明还提供了一种基于上述的吊臂盖板焊接系统的吊臂盖板焊接方法，所述吊臂盖板焊接系统包括定位装置，所述吊臂盖板焊接方法包括以下步骤：

通过所述变位装置固定多个所述吊臂拼板；

通过所述定位装置检测被所述变位装置固定的多个所述吊臂拼板之间的接缝的位置；

根据所述定位装置的检测结果控制所述焊接装置移动至与所述接缝对应的位置，到位后，控制所述焊接装置对所述接缝进行焊接以形成所述焊缝，其中，在焊接过程中，控制所述变位装置驱动多个所述吊臂拼板翻转；

根据所述定位装置的检测结果控制所述打磨装置移动至与所述焊缝对应的位置，到位后，控制所述打磨装置对所述焊缝进行打磨，其中，在打磨过程中，控制所述变位装置驱动多个所述吊臂拼板翻转。

在本发明的吊臂盖板焊接系统中，包括变位装置、焊接装置以及打磨装置，变位装置可用于固定并翻转多个待焊接的吊臂拼板，以使该多个吊臂拼板处于最佳的焊接位置，焊接装置能够沿支撑导轨移动到与多个吊臂拼板之间的接缝对应的位置并进行自动化焊接，焊接完成后，打磨装置也能够沿支撑导轨移动到与多个吊臂拼板之间的焊缝对应的位置并进行自动化打磨，如此设置，整个吊臂盖板的焊接过程无需人工操作，大大提高了作业效率和焊接质量，降低了作业强度，避免了吊臂盖板造成意外损伤而影响力学强度的情况。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明的一种实施方式中的吊臂盖板焊接系统的立体结构示意图；

图2为图1中的吊臂盖板焊接系统的侧视图；

图3为图1中的焊接装置；

图4为图1中的打磨装置；

图5为一种实施方式中的吊臂盖板焊接方法的流程示意图。

附图标记说明：

1         变位机构

11        基座                111        导向轮

12        卡盘                13         翻转驱动件

14        定位夹紧工装        15         压紧工装

2         支撑导轨

3         焊接装置

31        第一滑动平台        32         第一回转机构

33        支撑架              331        立柱

332       悬臂                34         水平滑动机构

35        升降机构            36         焊接机器人

4         打磨装置

41        第二滑动平台        42         第二回转机构

43        打磨机器人

5         定位装置

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。

下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。

本发明首先提供了一种吊臂盖板焊接系统。

在一种实施方式中，参照附图1至附图4所示，吊臂盖板焊接系统包括变位装置、支撑导轨2、焊接装置3以及打磨装置4，变位装置用于固定并绕翻转轴线翻转多个吊臂拼板，翻转轴线沿第一水平方向延伸，支撑导轨2设置于变位装置在第二水平方向上的一侧，并沿第一水平方向延伸，第一水平方向与第二水平方向垂直，焊接装置3设置于支撑导轨2上并能够沿支撑导轨2移动，焊接装置3用于焊接多个吊臂拼板之间的接缝，打磨装置4设置于支撑导轨2上并能够沿支撑导轨2移动，打磨装置4用于打磨多个吊臂拼板之间的焊缝。

可以理解地，在本实施方式的吊臂盖板焊接系统中，包括变位装置、焊接装置3以及打磨装置4，变位装置可用于固定并翻转多个待焊接的吊臂拼板，以使该多个吊臂拼板处于最佳的焊接位置，焊接装置3能够沿支撑导轨2移动到与多个吊臂拼板之间的接缝对应的位置并进行自动化焊接，焊接完成后，打磨装置4也能够沿支撑导轨2移动到与多个吊臂拼板之间的焊缝对应的位置并进行自动化打磨，如此设置，整个吊臂盖板的焊接过程无需人工操作，大大提高了作业效率和焊接质量，降低了作业强度，避免了吊臂盖板造成意外损伤而影响力学强度的情况。

在一种实施方式中，参照附图1所示，变位装置包括多个沿第一水平方向间隔布置的变位机构1，变位机构1包括基座11、卡盘12、翻转驱动件13以及定位夹紧工装14，卡盘12设置于基座11上并能够相对基座11绕翻转轴线转动，卡盘12设有用于供吊臂拼板穿过的第一通腔，翻转驱动件13与卡盘12传动连接，以用于驱动卡盘12绕翻转轴线转动，定位夹紧工装14设置于卡盘12上并邻近第一通腔的底部布置，定位夹紧工装14用于定位并夹紧穿过第一通腔的吊臂拼板。

可以理解地，吊臂拼板穿过卡盘12的第一通腔并被定位夹紧工装14定位并夹紧，当卡盘12在翻转驱动件13的驱动下绕翻转轴线转动时会带动吊臂拼板绕翻转轴线转动，实现吊臂拼板的翻转变位。

在实际应用时，多个变位机构1可分别用于定位一个吊臂拼板，使各个吊臂拼板准确对接形成接缝，再通过焊接装置3对接缝进行焊接。

在一种实施方式中，参照附图1所示，基座11设有多个导向轮111和与卡盘12的第一通腔对置的第二通腔，如此，第二通腔能够供穿过第一通腔的吊臂拼板穿过，多个导向轮111设置于第二通腔的周围并环绕翻转轴线间隔布置，卡盘12设有与多个导向轮111滑动配合的滑槽，如此设置，多个导向轮111对卡盘12起到支撑、导向以及限位的作用，使卡盘12在翻转驱动件13的驱动下的转动更加稳定顺畅。

在一种实施方式中，第一通腔和第二通腔的顶部均设有供吊臂拼板放入的敞开口，如此设置，吊臂拼板可通过第一通腔和第二通腔的顶部的敞开口吊穿入第一通腔和第二通腔内，提高了吊臂拼板安装在变位机构1的便利性。

在一种实施方式中，卡盘12固定设有中心轴线与翻转轴线一致的驱动齿圈，基座11设有与驱动齿圈啮合的驱动齿轮，翻转驱动件13为伺服电机，伺服电机的输出轴与驱动齿轮相连，如此设置，由伺服电机驱动驱动齿轮转动，驱动齿轮的转动可带动驱动齿圈转动，实现卡盘12的翻转。

在本实施方式中，驱动齿轮可设置多个，多个驱动齿轮分别与驱动齿圈啮合，多个驱动齿轮分别与伺服电机连接，如此，多个驱动齿轮带动驱动齿圈转动，可靠性更高。

在一种实施方式中，定位夹紧工装14包括升降座、两个夹臂以及夹紧驱动件，升降座设置于卡盘12上并邻近第一通腔的底部设置，升降座能够相对卡盘12竖向升降，两个夹臂分别设置于升降座上并沿第二水平方向相对布置，夹紧驱动件设置于升降座上并用于驱动两个夹臂相对靠近或远离，如此设置，通过两个夹臂的相对运动即可实现对吊臂拼板的定位和夹紧。

具体地，夹紧驱动件可采用驱动电机或者驱动油缸等，与两个夹臂通过齿轮齿条机构或者其他传动机构传动连接。

具体地，卡盘12的底部设置有升降驱动件和沿竖向延伸的升降导轨，升降座滑动连接于升降导轨上，升降驱动件与升降座连接，用于驱动升降座竖向升降，升降驱动件可采用电机或者电动推杆等。

在一种实施方式中，参照附图1所示，变位机构1还包括压紧工装15，压紧工装15设置于卡盘12上并邻近第一通腔的顶部布置，压紧工装15能够沿远离或靠近定位夹紧工装14的方向移动，以能够压紧定位于定位夹紧工装14上的吊臂拼板。

可以理解地，压紧工装15与定位夹紧工装14配合，能够进一步提高对吊臂拼板定位的可靠性，可有效避免翻转过程中吊臂拼板意外移位的情况。

具体地，卡盘12邻近第一通腔的顶部的位置设置有从上至下朝向定位夹紧工装14延伸的滑轨，压紧工装15滑动连接于滑轨上，卡盘12上还设置有压紧驱动件，压紧驱动件与压紧工装15连接，以驱动压紧工装15沿滑轨滑动，压紧驱动件可采用伺服电机或者伺服液压缸，以使得压紧工装15对定位于定位夹紧工装14上的吊臂拼板施加的压紧力能够处于合理范围内，即起到良好的压紧作用，也不会损坏吊臂拼板。

在一种实施方式中，参照附图1所示，变位机构1包括两个压紧工装15，两个压紧工装15分别位于第一通腔的顶部在第二水平方向上的两侧，通过设置两个压紧工装15，可有效提高压紧固定吊臂拼板的可靠性。

在一种实施方式中，参照附图3所示，焊接装置3包括第一滑动平台31、第一回转机构32、支撑架33、水平滑动机构34、升降机构35以及焊接机器人36，第一滑动平台31滑动连接于支撑导轨2上，第一回转机构32设置于第一滑动平台31上，支撑架33包括立柱331和悬臂332，立柱331设置于第一回转机构32上且能够在第一回转机构32的驱动下绕竖向轴线转动，悬臂332水平设置且一端与立柱331的顶端相连，水平滑动机构34设置于悬臂332上，升降机构35设置于水平滑移机构上且能够在水平滑动机构34的驱动下沿悬臂332滑移，焊接机器人36包括焊接机器人本体、焊枪以及第一激光焊缝跟踪传感器，焊接机器人本体设置于升降机构35上且能够在升降机构35的驱动下沿竖向升降，焊枪和第一激光焊缝跟踪传感器设置于焊接机器人本体的末端。

具体地，水平滑动机构34包括设置于悬臂332上并沿悬臂332延伸的水平导轨、滑动连接于水平导轨上的水平滑动座以及驱动水平滑动座沿水平导轨滑动的水平滑动座驱动件，升降机构35设置于水平滑动座上。

具体地，升降机构35包括设置于水平滑动座上并沿竖向延伸的竖向滑轨、滑动连接于竖向滑轨上的竖向滑动座以及驱动竖向滑动座沿竖向滑轨滑动的竖向滑动座驱动件，焊接机器人本体设置于竖向滑动座的底端。

具体地，第一回转机构32包括第一回转支承和与第一回转支承的传动连接的第一回转驱动件，为本领域常规的机构，在此对其具体结构和原理不再赘述。

在实际应用时，第一滑动平台31的滑动、第一回转机构32、水平滑动机构34以及升降机构35均可通过PLC系统进行控制，以实现焊接机器人36多个方向的准确移动，进而满足吊臂拼板所有位置的接缝的焊接要求，焊接的效率得到较大提高，而且，焊接机器人36配置有第一激光焊缝跟踪传感器，通过第一激光焊缝跟踪传感器的在线激光跟踪作用，辅助焊接机器人36精准定位接缝，可进一步提高焊接质量。

在一种实施方式中，参照附图4所示，打磨装置4包括第二滑动平台41、第二回转机构42以及打磨机器人43，第二滑动平台41滑动连接于支撑导轨2上，第二回转机构42设置于第二滑动平台41上，打磨机器人43包括打磨机器人本体、力控式打磨头以及第二激光焊缝跟踪传感器，打磨机器人本体设置于第二回转机构42上且能够在第二回转机构42的驱动下绕竖向轴线转动，力控式打磨头和第二激光焊缝跟踪传感器分别设置于打磨机器人本体的末端。

具体地，打磨机器人本体为多关节型高负载机器人，末端设置力控式打磨头，配合第二滑动平台41和第二回转机构42，可带动力控式打磨头多方位运动，满足吊臂拼板所有位置的焊缝的打磨要求，打磨的效率得到较大提高，而且，打磨机器人本体的末端还设置有第二激光焊缝跟踪传感器，通过第二激光焊缝跟踪传感器的在线激光跟踪作用，辅助打磨机器人43精准定位焊缝，可进一步提高打磨质量；另外，力控式打磨头可采用气浮系统控制，通过气浮系统自动调整力控式打磨头对吊臂拼板的打磨接触力的大小，精确控制打磨压力，保证打磨接触力的精确和稳定，确保打磨时不伤及吊臂拼板。

具体地，第二回转机构42包括第一回转支承和与第一回转支承的传动连接的第一回转驱动件，为本领域常规的机构，在此对其具体结构和原理不再赘述。

在一种实施方式中，参照附图1和附图2所示，吊臂盖板焊接系统还包括定位装置5和控制系统，定位装置5设置于支撑导轨2上并能够沿支撑导轨2移动，定位装置5用于检测多个吊臂拼板之间的接缝的位置；控制系统与定位装置5、焊接装置3以及打磨装置4分别通信连接，用于根据定位装置5的检测结果分别控制焊接位置3和打磨装置4移动至与多个吊臂拼板之间的接缝位置对应的位置。

具体地，定位装置5包括移动小车和固定设置于移动小车上的红外线传感器，移动小车设置于支撑导轨2上并能够沿支撑导轨2移动，从而搭载红外线传感器移动，红外线传感器能够对多个吊臂拼板之间的接缝的位置进行检测并反馈至控制系统，如此设置，即可实现多个吊臂拼板之间的接缝的位置的初步检测，控制系统通过检测结果即可较准确地将焊接装置3或打磨装置4移动至与接缝的位置对应的作业位置，进一步提高自动化和智能化的程度。

本发明还提供了一种基于上述的吊臂盖板焊接系统的吊臂盖板焊接方法，吊臂盖板焊接系统包括定位装置，参照附图5所示，吊臂盖板焊接方法包括以下步骤：

通过变位装置固定多个吊臂拼板；

通过所述定位装置检测被变位装置固定的多个吊臂拼板之间的接缝的位置；

根据定位装置的检测结果控制焊接装置移动至与接缝对应的位置，到位后，控制焊接装置对接缝进行焊接以形成焊缝，其中，在焊接过程中，控制变位装置驱动多个吊臂拼板翻转；

根据定位装置的检测结果控制打磨装置移动至与焊缝对应的位置，到位后，控制打磨装置对焊缝进行打磨，其中，在打磨过程中，控制变位装置驱动多个吊臂拼板翻转。

通过上述吊臂盖板焊接方法，可实现吊臂盖板焊接的自动化，提供焊接和打磨的精度，进而提高焊接和打磨的质量效果。

以上仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。