装配式钢箱复合梁的组合装配系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种装配式钢箱复合梁的组合装配系统，设置在底箱焊接工位的末端，其结构中包括与底箱焊接工位相衔接的底箱传输机构和设置在底箱传输机构两侧的升降式夹紧机构，在底箱传输机构上依次设置隔板与底箱组焊工位、波腹板定位与预焊工位、波腹板与底箱焊接工位、上翼板与波腹板焊接工位以及设置在各工位的配套焊接机构，在上翼板与波腹板焊接工位设置梁体翻转机构。本实用新型本实用新型将独立加工完成的底箱、波腹板、隔板和上翼板并行传输至组焊工位，有利于系统结构的设计，便于拼装、组焊，设置梁体翻转机构，将预焊之后的梁体翻转，使得上翼板在下，底箱在上，便于焊接，提高了工作效率。
【专利说明】装配式钢箱复合梁的组合装配系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种钢箱复合梁结构的加工系统，尤其是一种装配式钢箱复合梁的组合装配系统。
【背景技术】
[0002]装配式钢箱复合梁的结构中包括底箱、上翼板、以及倾斜装配在底箱和上翼板之间的左右波形钢腹板(以下简称波腹板)，该钢箱复合梁采用在工厂预制、拼装，有利于实现桥梁构件的预制化、工厂化、标准化生产，确保施工质量。其加工程序为:首先下料剪裁底箱坯料、上翼板坯料和左右波腹板坯料等。然后分别同步或异步将各坯料进行加工:①将底箱坯料加工成由底板、顶板和结构筋组件组成的双端面圆弧状扁箱体结构的底箱，②将波腹板坯料借助成型模具加工成波折状、并借助设有弧压跟踪的等离子切割机加工成倾斜设计角度后上下端面水平的左、右波腹板，③加工定位在左右波腹板、底箱和上翼板之间的隔板，所述隔板的的外型与钢箱复合梁梁体的横截面相匹配；④将上翼板坯料加工成上翼板所需的形状。最后将底箱、波腹板、隔板和上翼板进行组焊。
[0003]当将左、右波腹板与底箱进行拼装时，由于波腹板径向较长、约为30m，其极易发生形变，在拼装焊接时不易固定，且由于波腹板在焊接时是倾斜一定的角度，若角度调节不准确会导致定位的误差较大。如何将波腹板与底箱进行限位、角度精确调节、组焊，如何将长约30m的上翼板在高度约为1.8m的波腹板上进行焊接、定位，以及如何能够实现组焊的自动化控制以提高复合梁的预制生产效率、并节约人工成本、实现安全生产是目前复合梁预制装备亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0004]本实用新型要解决的技术问题是提供一种装配式钢箱复合梁的组合装配系统，其采用带有角度调节机构的波腹板定位机构、并借助底箱传输机构的传输依次实现各工位的布局和流水线式生产，提高了复合梁的组焊效率、节约了人工成本。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是:
[0006]一种装配式钢箱复合梁的组合装配系统，设置在底箱焊接工位的末端，其结构中包括与底箱焊接工位相衔接的底箱传输机构和设置在底箱传输机构两侧的升降式夹紧机构，在底箱传输机构上依次设置隔板与底箱组焊工位、波腹板定位与预焊工位、波腹板与底箱焊接工位、上翼板与波腹板焊接工位以及设置在各工位的配套焊接机构，在上翼板与波腹板焊接工位设置梁体翻转机构。
[0007]优选的，在底箱焊接工位、隔板与底箱组焊工位和波腹板定位与预焊工位的两侧分别设有左右波腹板输送机构，在波腹板输送机构和波腹板定位与预焊工位之间还设有第三横向吊装机构。
[0008]采用上述技术方案产生的有益效果在于:(1)本实用新型将独立加工完成的底箱、波腹板、隔板和上翼板并行传输至组焊工位，有利于系统结构的设计，便于拼装、组焊，设置梁体翻转机构，将预焊之后的梁体翻转，使得上翼板在下，底箱在上，便于焊接；(2)在进一步改进的方案中，采用波腹板定位机构利用磁铁或电磁铁的吸附对波腹板进行限位，借助油缸调节波腹板与水平面之间的夹角，其结构简单、调节方便、定位准确，而且波腹板不发生形变，减少了因形变导致的抗冲击力下降；(3)本实用新型首先预焊定位、再借助自动补焊机将波腹板与底部之间进行焊接，有利于提高工作效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是本实用新型组焊系统的俯视布局图；
[0010]图2是波腹板定位机构的立体结构示意图；
[0011]图3是梁体翻转机构的立体结构示意图；
[0012]其中，I代表底箱焊接工位，2代表隔板与底箱组焊工位，2-1代表自动埋弧焊机，3代表波腹板定位与预焊工，4代表波腹板与底箱焊接工位，5、上翼板与波腹板焊接工位，5-1、上翼板预焊定位工位，5-2、梁体翻转后上翼板补焊工位，7-1代表第一横向吊装机构，7-2代表第二横向吊装机构，7-3代表第三横向吊装机构，7-4代表第四横向吊装机构，7-5代表第五横向吊装机构，8-1代表底箱传输机构，8-2代表升降式夹紧机构，9-1代表隔板，
9-2代表底箱，9-3代表波腹板，9-4代表上翼板，10代表波腹板定位机构，10-1、驱动油缸，
10-2代表底座，10-3代表支撑杆，10-4代表支架，10-7、活塞杆，10-8、滑动导轨，11-1,自动补焊机，11-2代表上翼板拼装焊接机器人，11-3补焊机器人，12、梁体翻转机构，12-1、卡具，12-1-1、机座，12-1-2、旋转体，12-2、纵向滑轨，13代表波腹板输送机构。
【具体实施方式】
[0013]参见图1，本实用新型是一种装配式钢箱复合梁的波腹板及底箱的组合装配系统，设置在底箱焊接工位I的末端，其结构中包括与底箱焊接工位I相衔接的底箱传输机构8-1和设置在底箱传输机构8-1两侧的升降式夹紧机构8-2，在底箱传输机构8-1上依次设置隔板与底箱组焊工位2、波腹板定位与预焊工位3和波腹板与底箱焊接工位4、上翼板与波腹板焊接工位5以及设置在各工位的配套焊接机构，在上翼板与波腹板焊接工位5设置梁体翻转机构12。加工完成的底箱经辊轮式输送带的底箱传输机构8-1传送到相应的工位，然后升降式夹紧机构8-2将底箱升起夹紧定位，在相应的工位即可实现在底箱上组焊隔板、波腹板以及上翼板等加工工艺。
[0014]在底箱焊接工位1、隔板与底箱组焊工位2和波腹板定位与预焊工位3的两侧分别设有左右波腹板输送机构13，在波腹板输送机构13和波腹板定位与预焊工位3之间还设有第三横向吊装机构7-3。所述第三横向吊装机构7-3的结构中包括设置在左、右波腹板输送机构13之间的横向滑轨、装配在横向滑轨两端的机架、以及设置在机架上与抽真空系统连通的吸盘，所述机架借助电机具有升降自由度。所述第三横向吊装机构7-3将左右波腹板输送机构13上传输到位的波腹板吊装至设置在波腹板定位与预焊工位3两侧设有波腹板定位机构10上。所述波腹板定位机构10的结构中包括设置在底箱传输机构8-1两侧的底座10-2、一端与底座10-2铰接的2个不等臂支撑杆10-3、以及与支撑杆10-3另一端铰接的用于限位波腹板9-3的支架10-4，所述支架10-4的下部与设置在底座10-2上的油缸活塞杆10-7末端铰接，借助活塞杆10-7的伸缩所述支架10-4具有以底座2与支撑杆3铰接轴为圆心、以支撑杆10-3为半径进行转动的自由度、形成角度调节机构；在支架10-4上设有固定波腹板的磁铁或电磁铁，参见图2。所述底座10-2装配在滑动导轨10-8上、借助驱动油缸10-1具有沿滑动导轨10-8运动的自由度，所述滑动导轨10-8垂直于底箱传输机构8-1的轴向方向。所述支撑杆两端分别与底座10-2和支架10-4铰接、形成四边形结构，由于四边形的结构不稳定，当活塞杆10-7伸长时，支架10-4带动2个支撑杆10-3以与底座10-2的铰接轴为圆心、以各自的支撑杆的长度为半径向上进行转动，由于支撑杆的长度不等，支架10-4顶部和底部旋转的弧长与不等，这样支架10-4的顶部与底部旋转的角度不同、从而实现支架10-4与水平面之间的角度调节功能。
[0015]所述上翼板与波腹板焊接工位5包括依次连接的上翼板预焊定位工位5-1和梁体翻转后上翼板补焊工位5-2，所述梁体翻转机构12与上翼板预焊定位工位5-1或梁体翻转后上翼板补焊工位5-2平行设置、并借助第五横向吊装机构7-5衔接。将上翼板与波腹板预焊定位后，借助第五横向吊装机构7-5将预焊的梁体吊装至梁体翻转机构12处，翻转180°，实现上翼板朝下、底箱朝上，然后再通过第五横向吊装机构7-5将翻转后的梁体吊装回位，再进入梁体翻转后上翼板补焊工位5-2，实现上翼板的焊接。
[0016]所述梁体翻转机构12的结构中包括纵向滑轨12-2和装配在所述纵向滑轨12-2上的一对卡具12-1，所述卡具12-1包括与所述纵向滑轨12-2滑动配合的机座12-1-1和设置在机座12-1-1内的旋转体12-1-2，所述旋转体12-1-2设有与钢箱复合梁梁体横断面形状相匹配的卡槽、并在机座12-1-1内具有旋转自由度。参见图3。
[0017]底箱焊接工位1、隔板与底箱组焊工位2和波腹板与底箱焊接工位4的上方分别设有第一横向吊装机构7-1、第二横向吊装机构7-2和第四横向吊装机构7-4,所述第一横向吊装机构7-1、第二横向吊装机构7-2和第四横向吊装机构7-4分别连接并行的底箱坯料、隔板和上翼板的加工工位或暂存工位。所述第一横向吊装机构7-1、第四横向吊装机构7-4的结构与第三横向吊装机构7-3的结构相同，其中不同的是第一横向吊装机构7-1的横向滑轨设置在底箱坯料加工工位或暂存工位与底箱焊接工位I之间，第四横向吊装机构7-4的横向滑轨设置在上翼板加工工位或暂存工位与上翼板预焊定位工位之间。通过上部吊装各部件至组焊工位，便于实现拼装组焊的自动化。所述第二横向吊装机构7-2的结构中包括设置在隔板加工工位或存储工位之间的横向滑轨、装配在横向滑轨上的机架、以及设置在机架上吊钩，所述机架借助电机具有升降自由度。所述隔板设置在底箱、左右波腹板之间，起支撑作用和传递冲击力的作用，为上宽下窄的喇叭口结构。在底箱加工工位I上方还设有连接底箱坯料工位的第一横向吊装机构7-1。
[0018]上翼板预焊定位工位5-1和梁体翻转后上翼板补焊工位5-2两侧、沿底箱传输机构8-1分别设有上翼板拼装焊接机器人11-2和补焊机器人11-3。
[0019]隔板与底箱组焊工位2的两端分别设有自动埋弧焊机2-1。实现隔板与底箱的焊接。
[0020]在波腹板与底箱焊接工位4两侧沿底箱传输机构8-1分别设有自动补焊机11-1。将预焊的波腹板9-3底端与底箱9-2形成稳定的焊缝结构。
[0021]上翼板预焊定位工位5-1和梁体翻转后上翼板补焊工位5-2两侧、沿底箱传输机构8-1分别设有上翼板拼装焊接机器人11-2和补焊机器人11-3。上翼板拼装焊接机器人
11-2用于焊接两块平行上翼板拼接处的焊缝，补焊机器人11-3用于焊接上翼板与波腹板连接处的焊缝。
[0022]采用组焊系统进行焊接的工艺为:
[0023]步骤1、将加工完成的底箱经底箱传输机构8-1传输至隔板与底箱组焊工位2，借助升降式夹紧机构8-2将底箱升起夹紧定位，然后借助第二横向吊装机构7-2将外型呈喇叭口状的隔板吊装至底箱上、并以平行于底箱横向方向的方式纵向均布，再借助自动埋弧焊机2-1定位焊接；焊接完成后将升降式夹紧机构8-2落下、底箱落至底箱传输机构8-1上，继续传输至下一工位——波腹板定位与预焊工位3 ；
[0024]步骤2:左右两侧的波腹板输送机构13将左右波腹板传输至波腹板定位与预焊工位3 ;传输到波腹板定位与预焊工位3的底箱借助升降式夹紧机构8-2升起夹紧定位，波腹板输送机构13上的波腹板借助第三横向吊装机构7-3吊装至波腹板定位机构10上。
[0025]具体的，首先将第三横向吊装机构7-3的机架下降、抓取波腹板输送机构13的波腹板，平移至调整好倾斜角度的波腹板定位机构10，再调整波腹板的水平高度与底箱传输机构8-1上的底箱9-2上表面高度匹配；然后将底座10-2整体地沿滑动导轨10-8向底箱传输机构8-1靠近，至左右波腹板9-3与隔板、底箱贴合，将波腹板9-3与隔板9-1焊接、与底箱9-2预焊定位。
[0026]将升降式夹紧机构8-2落下、底箱落至底箱传输机构8-1上，继续传输至波腹板与底箱焊接工位4。
[0027]步骤3、在波腹板与底箱焊接工位4，借助升降式夹紧机构8-2将底箱升起夹紧定位，然后借助设置在底箱传输机构8-1两侧的自动补焊机完成底箱9-2与波腹板9-3的焊接。再借助第四横向吊装机构7-4将上翼板加工工位或存储工位的上翼板吊装至波腹板上方，点焊预定位。
[0028]升降式夹紧机构8-2落下、底箱落至底箱传输机构8-1上，继续传输至上翼板预焊定位工位5-1。
[0029]步骤4、传输到上翼板预焊定位工位5-1的底箱借助升降式夹紧机构8-2升起夹紧定位，然后设置在上翼板上方的上翼板拼装焊接机器人11-2将拼接的两片波腹板进行焊接，形成一体结构。形成预焊的梁体。
[0030]再借助第五横向吊装机构7-5将梁体吊装至梁体翻转工位，实现梁体翻转180°后，再将梁体吊装至上翼板预焊定位工位5-1，然后借助底箱传输机构8-1传递至梁体翻转后上翼板补焊工位5-2。
[0031]步骤5、梁体翻转后上翼板补焊工位5-2借助补焊机器人11-3将上翼板与波腹板焊接。
【权利要求】
1.一种装配式钢箱复合梁的组合装配系统，设置在底箱焊接工位(I)的末端，其结构中包括与底箱焊接工位(I)相衔接的底箱传输机构(8-1)和设置在底箱传输机构(8-1)两侧的升降式夹紧机构(8-2)，其特征在于在底箱传输机构(8-1)上依次设置隔板与底箱组焊工位(2)、波腹板定位与预焊工位(3)、波腹板与底箱焊接工位(4)、上翼板与波腹板焊接工位(5)以及设置在各工位的配套焊接机构，在上翼板与波腹板焊接工位(5)设置梁体翻转机构(12)。
2.根据权利要求1所述的装配式钢箱复合梁的组合装配系统，其特征在于在底箱焊接工位(I )、隔板与底箱组焊工位(2)和波腹板定位与预焊工位(3)的两侧分别设有左右波腹板输送机构(13)，在波腹板输送机构(13)和波腹板定位与预焊工位(3)之间还设有第三横向吊装机构(7-3)。
3.根据权利要求1所述的装配式钢箱复合梁的组合装配系统，其特征在于波腹板定位与预焊工位(3)两侧设有波腹板定位机构(10)，所述波腹板定位机构的结构中包括设置在底箱传输机构(8-1)两侧的底座(10-2)、一端与底座(10-2)铰接的2个不等臂支撑杆(10-3)、以及与支撑杆(10-3)另一端铰接的用于限位波腹板(9-3)的支架(10-4)，所述支架(10-4)的下部与设置在底座(10-2)上的油缸活塞杆(10-7)末端铰接，借助活塞杆(10-7)的伸缩所述支架(10-4)具有以底座(2)与支撑杆(3)铰接轴为圆心、以支撑杆(10-3)为半径进行转动的自由度、形成角度调节机构；在支架(10-4)上设有固定波腹板的磁铁或电磁铁。
4.根据权利要求3所述的装配式钢箱复合梁的组合装配系统，其特征在于所述底座(10-2)装配在滑动导轨(10-8)上、借助驱动油缸(10-1)具有沿滑动导轨(10-8)运动的自由度，所述滑动导轨(10-8)垂直于底箱传输机构(8-1)的轴向方向。
5.根据权利要求1所述的装配式钢箱复合梁的组合装配系统，其特征在于所述上翼板与波腹板焊接工位(5)包括依次连接的上翼板预焊定位工位(5-1)和梁体翻转后上翼板补焊工位(5-2)，所述梁体翻转·机构(12)与上翼板预焊定位工位(5-1)或梁体翻转后上翼板补焊工位(5-2 )平行设置、并借助第五横向吊装机构(7-5 )衔接。
6.根据权利要求1所述的装配式钢箱复合梁的组合装配系统，其特征在于所述梁体翻转机构(12)的结构中包括纵向滑轨(12-2)和装配在所述纵向滑轨(12-2)上的一对卡具(12-1),所述卡具(12-1)包括与所述纵向滑轨(12-2)滑动配合的机座(12-1-1)和设置在机座(12-1-1)内的旋转体(12-1-2)，所述旋转体(12-1-2)设有与钢箱复合梁梁体横断面形状相匹配的卡槽、并在机座(12-1-1)内具有旋转自由度。
7.根据权利要求5所述的装配式钢箱复合梁的组合装配系统，其特征在于底箱焊接工位(I )、隔板与底箱组焊工位(2)和波腹板与底箱焊接工位(4)的上方分别设有第一横向吊装机构(7-1)、第二横向吊装机构(7-2 )和第四横向吊装机构(7-4)，所述第一横向吊装机构(7-1 )、第二横向吊装机构(7-2 )和第四横向吊装机构(7-4)分别连接并行的底箱坯料、隔板和上翼板的加工工位或暂存工位。
8.根据权利要求1所述的装配式钢箱复合梁的组合装配系统，其特征在于隔板与底箱组焊工位(2 )的两端分别设有自动埋弧焊机(2-1)。
9.根据权利要求1所述的装配式钢箱复合梁的组合装配系统，其特征在于在波腹板与底箱焊接工位(4)两侧沿底箱传输机构(8-1)分别设有自动补焊机(11-1)。
10.根据权利要求5所述的装配式钢箱复合梁的组合装配系统，其特征在于在上翼板预焊定位工位(5-1)和梁体翻转后上翼板补焊工位(5-2 )两 侧、沿底箱传输机构(8-1)分别设有上翼板拼装焊接机器人(11-2)和补焊机器人(11-3)。
【文档编号】B23K37/047GK203426651SQ201320516800
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年8月23日 优先权日:2013年8月23日
【发明者】李来宾, 郑会玺, 马朝波, 石英杰, 司魁, 王珑, 赵志斌 申请人:邢台路桥千山桥梁构件有限责任公司