大跨度箱梁主筋用自动化传输、弯曲、焊接一体化装置的制作方法

本发明属于建筑施工领域，涉及一种大跨度箱梁主筋用自动化传输、弯曲、焊接一体化装置，尤其适用于高速公路建造用大跨度箱梁主筋的弯曲、焊接。

背景技术：

钢结构所具备的强度高，塑性和韧性好、良好延展性等特性，决定了自身具备优秀的抗震性能，也使得钢结构在高层建筑、高速公路、大跨度空间结构和桥梁等方面都得到广泛的应用。

传统钢结构制作工艺主要包括传输、弯曲、焊接和校正等步骤，以高速公路建造用大跨度箱梁主筋钢结构为例，一般需要是长度30米的钢筋；但通常标准钢筋尺寸为12米每根，这就需要至少两根的12米长钢筋和至少一根6米长钢筋一起进行拼合焊接。

传统工艺则难以满足制作要求。主要表现在：在钢筋传输步骤中，由于钢筋较长且重，仅靠人工对沉重的钢筋进行拖拽，搬运，十分费力。在钢筋弯曲步骤中，现有的操作方法大多采用人力进行弯曲，而一些较粗的钢筋在弯曲时，需要人力再配合一些简单的设备进行弯曲加工，这样需要的人力较大，同时也没有专门的弯曲机，导致工人的劳动量大，存在着不规范、制作工效慢、并且工作效率低下，给实际的使用造成了诸多问题，影响了实际的使用。在箱梁主筋拼合步骤中，传统及普通组装的方法难以达到两个弧面完全匹配的要求，组装后极易出现曲面不规则，导致相邻的弧面之间无法配对焊接致使返工，浪费了大量生产成本，同时也降低了生产效率；在箱梁主部件焊接步骤中，对于大型钢结构传统方法是直接将焊机对接缝处焊接，但这种焊接方式难以满足箱梁主筋拼合部位中弧线形主焊缝的焊接要求，焊缝成形不美观，焊接要求也难以达到标准要求。

因此，如何解决上述技术难题，是本领域技术人员着重要研究的内容。

技术实现要素：

为克服上述现有技术中的不足，本发明目的在于提供一种大跨度箱梁主筋用自动化传输、弯曲、焊接一体化装置。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种大跨度箱梁主筋用自动化传输、弯曲、焊接一体化装置，包括弯曲平台、设置于所述弯曲平台上的焊接装置、传输装置和旋转装置；

所述弯曲平台包括n台相距设置的弯曲平台，其中n大于或等于2；对应每台所述弯曲平台均设有一台焊接装置；所述传输装置对应为n+1套；所述每相邻的两套传输装置之间设有一台所述弯曲平台；所述旋转装置为两套，分别设置在位于端部的传输装置的尾端；

每台所述弯曲平台均包括机架、设置在所述机架上的工作台面，所述工作台面的中部上相距设置有第一弯曲机构和第二弯曲机构；所述第一弯曲机构包括第一弯曲导槽、第一弯曲销柱及第一曲柄滑块机构；所述第一曲柄滑块机构设置在所述工作台面下方，所述第一曲柄滑块机构与所述第一弯曲销柱连接，并驱动所述第一弯曲销柱沿所述第一弯曲导槽内做往复运动；所述第二弯曲机构包括第二弯曲导槽、第二弯曲销柱、第二曲柄滑块机构及升降气缸；所述第二弯曲导槽与所述第一弯曲导槽相距对称设置；所述第二曲柄滑块机构设置在所述工作台面下方，所述第二曲柄滑块机构与所述第二弯曲销柱连接，并驱动所述第二弯曲销柱沿所述第二弯曲导槽内做往复运动；所述升降气缸的作用端与所述第二弯曲销柱的底端相对连接，并驱动所述第二弯曲销柱在所述第二弯曲导槽内沿竖直方向作伸出第二弯曲导槽平面和落回第二弯曲导槽平面的运动；所述弯曲平台上对应所述第一弯曲机构的进料端和所述第二弯曲机构的进料端分别设有定位夹持机构；每个所述定位夹持机构均包括沿钢筋送料路线方向设置的限位块及夹紧气缸；所述限位块至少为四块，两两相对设置在钢筋送料路线的两侧，并形成供钢筋通过的限位槽道；所述夹紧气缸的作用端与所述限位块错位设置，并与所述限位块的一侧内壁配合，在所述钢筋送料线路上夹紧固定钢筋；所述定位夹持机构分别与所述第一弯曲机构和所述第二弯曲机构配合，对钢筋进行同弧度弯曲；

每台所述焊接装置均包括焊接工作头、设置在所述弯曲平台工作台面上的移动平台；所述移动平台带动所述焊接工作头在水平和竖直方向移动；还包括曲杆机构，所述曲杆机构与所述焊接工作头连接，并驱动所述焊接工作头作偏心往复运动；

每台所述传输装置均包括送料支架、送料导槽、顶料气缸及顺料气缸；所述送料支架倾斜设置在所述送料导槽的旁侧，所述送料支架上沿其宽度方向相距设有主动辊和从动辊；所述主动辊与所述从动辊之间经链条传动；所述送料导槽的横截面为v型，所述送料导槽的前端与所述弯曲平台的进料端相对接；所述送料导槽的底部沿其长度方向均布设有复数个转轮；所述转轮的中部设有供放置钢筋的安置部，所述钢筋在所述转轮的转动下匀速前移；所述顶料气缸为复数个，沿所述送料导槽的长度方向相距设置在所述送料导槽的下方，且每个所述顶料气缸的作用端与所述转轮错位设置并作用于所述钢筋，以此驱动所述钢筋在送料导槽内作上下升降动作；所述顺料气缸也为复数个，相对于所述送料支架设置于所述送料导槽的另一侧；每个所述顺料气缸的作用端均设有顺料挡板；

每台所述旋转装置均包括三爪定心气动卡盘和旋转气缸；所述旋转气缸的作用端作用于所述三爪定心气动卡盘，并驱动所述三爪定心气动卡盘带动钢筋做180°旋转。

上述方案中，有关内容解释如下：

1、上述方案中，所述第一弯曲导槽和所述第二弯曲导槽为长腰孔且弯曲弧度一致。

2、上述方案中，所述顺料挡板相对于所述送料导槽倾斜设置。所述复数个转轮之间经同步链轮或同步带传动连接，并经由一驱动电机驱动。

3、上述方案中，所述移动平台包括x向滑动平台、y向滑动平台及z向滑动平台；所述焊接工作头可沿所述x向滑动平台、y向滑动平台及z向滑动平台在水平方向和竖直方向上移动。

4、上述方案中，所述旋转装置还包括滑动机构，所述滑动机构包括沿所述送料导槽尾端设置的滑轨、与所述三爪定心气动卡盘固定连接的滑块、及驱动所述滑块带动所述三爪定心气动卡盘沿所述滑轨作往复移动的滑动气缸。在工作时，所述三爪定心气动卡盘的端面与所述钢筋的端面之间留有缝隙，以防止在加工过程中因应力的作用使钢筋变形。

5、上述方案中，所述焊接装置还包括plc编程控制装置，所述焊接工作头在所述plc编程控制装置控制下按设定位移移动。

6、上述方案中，所述升降气缸、夹紧气缸、顶料气缸、顺料气缸及旋转气缸的缸体分别铰接在对应位置的机架上。

7、上述方案中，钢筋弯曲的长度为130-140mm；钢筋弯曲的角度为15°。

8、上述方案中，所述焊接工作头对弯曲钢筋的焊接长度为130mm-140mm，焊缝的宽度为10mm。

9、上述方案中，还包括钢筋位移传感器，所述钢筋位移传感器对应所述第一弯曲销柱和第二弯曲销柱的起始位置设置。

10、上述方案中，还包括控制装置，所述弯曲平台、焊接装置、传输装置和旋转装置均与所述控制装置电气连接。

11、上述方案中，相邻的两台所述弯曲平台上，第一弯曲平台上的第二弯曲导槽至第二弯曲平台上第一弯曲导槽之间的距离，与位于两台弯曲平台之间的钢筋长度相等。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有的有益效果是：

1、本发明方案采用传输装置传送钢筋，使得操作人员更加省力，同时提高生产效率；

2、本发明方案的弯曲平台，具有结构简单，操作方便、省力的优点，在实际使用时，能自动有效的完成对钢筋的弯曲，弯曲效率高，工人的劳动强度低，实际的使用效果好，符合生产加工需求；

3、本发明方案的焊接装置，有效满足箱梁主筋拼合部位处弧线形主焊缝的焊接要求，曲柄机构使得焊接工作头作左右往复运动，焊缝可达到有效的10mm宽度，再利用旋转机构对钢筋进行180°反转，进行双面焊接，焊接标准达到标准要求。

4、本发明方案很巧妙地将钢筋弯曲、焊接、传送机构结合为一体，结构紧凑，体积缩小，适用于大跨度箱梁主筋的制作，并都采用标准件，成本大幅降低。

说明书附图

图1为大跨度箱梁主筋的局部焊接结构示意图；

图2为本发明传输装置结构示意图；

图3为本发明的结构示意图；

图4为本发明弯曲平台及焊接装置示意图；

图5为本发明旋转装置的结构示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例结合附图说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

实施例：

如图1-图5所示，一种大跨度箱梁主筋用自动化传输、弯曲、焊接一体化装置，包括弯曲平台、设置于所述弯曲平台上的焊接装置、传输装置和旋转装置；

所述弯曲平台包括第一弯曲平台1和第二弯曲平台2，所述焊接装置对应所述第一弯曲平台1和第二弯曲平台2分别设有第一焊接装置3和第二焊接装置4；所述传输装置包括第一传输装置5、第二传输装置6和第三传输装置7；这些所述传输装置依次用于传输长度为12米、12米和6米的钢筋；所述第一传输装置5位于所述第一弯曲平台1的左侧，所述第二传输装置6位于所述第一弯曲平台1和所述第二弯曲平台2两者之间，所述第三传输装置7位于所述第二弯曲平台2的右侧，所述旋转装置包括第一旋转装置8和第二旋转装置9；所述第一旋转装置8位于所述第一传输装置5的左侧，所述第二旋转装置9位于所述第三传输装置7的右侧。

所述第一弯曲平台1和所述第二弯曲平台2均包括机架（图中未示出）、设置在所述机架上的工作台面10，所述工作台面10的中部上相距设置有第一弯曲机构和第二弯曲机构；所述第一弯曲机构包括第一弯曲导槽11、第一弯曲销柱12及第一曲柄滑块机构（图中未示出）；所述第一曲柄滑块机构设置在所述工作台面10下方，所述第一曲柄滑块机构与所述第一弯曲销柱12连接，并驱动所述第一弯曲销柱12沿所述第一弯曲导槽11内做往复运动；所述第二弯曲机构包括第二弯曲导槽13、第二弯曲销柱14、第二曲柄滑块机构（图中未示出）及升降气缸（位于工作台面10的下方，图中未示出）；所述第二弯曲导槽13与所述第一弯曲导槽11相距对称设置；所述第二曲柄滑块机构设置在所述工作台面下方，所述第二曲柄滑块机构与所述第二弯曲销柱14连接，并驱动所述第二弯曲销柱14沿所述第二弯曲导槽13内做往复运动；所述升降气缸的作用端与所述第二弯曲销柱14的底端相对连接，并驱动所述第二弯曲销柱14在所述第二弯曲导槽13内沿竖直方向作伸出第二弯曲导槽13平面和落回第二弯曲导槽13平面的运动；所述第一弯曲平台1和所述第二弯曲平台2上对应所述第一弯曲机构的进料端和所述第二弯曲机构的进料端分别设有定位夹持机构；每个所述定位夹持机构均包括沿钢筋送料路线方向设置的限位块15及夹紧气缸16；所述限位块15至少为四块，两两相对设置在钢筋送料路线的两侧，并形成供钢筋通过的限位槽道；所述夹紧气缸16的作用端设有夹紧块17与所述限位块15错位设置，并与所述限位块15的一侧内壁配合，在所述钢筋送料线路上夹紧固定钢筋；所述定位夹持机构分别与所述第一弯曲机构和所述第二弯曲机构配合，对钢筋进行同弧度弯曲。钢筋弯曲的长度为130-140mm；钢筋弯曲的角度为15°。所述第一弯曲导槽11和所述第二弯曲导槽13为长腰孔且弯曲弧度一致。在所述第一弯曲平台1上，对应第一弯曲销柱12和第二弯曲销柱14起始位置均设有钢筋位移传感器18（对应于所述第一弯曲销柱12的钢筋位移传感器未示出），所述钢筋位移传感器18对应所述第一弯曲销柱12和第二弯曲销柱14设置。在所述第二弯曲平台2上，对应第二弯曲销柱14起始位置处设有钢筋位移传感器18。

所述第一焊接装置3和所述第二焊接装置4均包括焊接工作头19、设置在所述工作台面10上的移动平台20；所述移动平台20带动所述焊接工作头19在水平和竖直方向移动；还包括曲杆机构31，所述曲杆机构31与所述焊接工作头19连接，并驱动所述焊接工作头19作偏心往复运动；所述移动平台20包括x向滑动平台32、y向滑动平台33及z向滑动平台34；所述焊接工作头可沿所述x向滑动平台、y向滑动平台及z向滑动平台在水平方向和竖直方向上移动。焊接装置还包括plc编程控制装置，所述焊接工作头19在所述plc编程控制装置控制下按设定位移移动。所述焊接工作头19对弯曲钢筋301的焊接长度为130mm-140mm，焊缝302的宽度为10mm。

所述第一传输装置5、第二传输装置6、第三传输装置7均包括送料支架21、送料导槽22、顶料气缸（图中未示出）及顺料气缸23；所述送料支架21倾斜设置在所述送料导槽22的旁侧，所述送料支架21上沿其宽度方向相距设有主动辊24和从动辊25；所述主动辊24与所述从动辊25之间经链条（图中未示出）传动；所述送料导槽22的横截面为v型。所述第一传输装置5的所述送料导槽22的前端与所述第一弯曲平台1的左侧进料端相对接；所述第二传输装置6的所述送料导槽22，一端与所述第一弯曲平台1的右侧进料端相对接，另一端与第二弯曲平台2的左侧进料端相对接；所述第三传输装置7的送料导槽22的前端与所述第二弯曲平台2的右侧进料端相对接；相邻的两台所述弯曲平台上，第一弯曲平台1上的第二弯曲导槽13至第二弯曲平台2上第一弯曲导槽11之间的距离，与位于两台弯曲平台之间的钢筋30长度相等。

所述送料导槽22的底部沿其长度方向均布设有复数个转轮26；所述复数个转轮26之间经同步链轮或同步带传动（图中未示出）连接，并经由一驱动电机（图中未示出）驱动。所述转轮26的中部设有供放置钢筋30的安置部，所述钢筋30在所述转轮26的转动下匀速前移；所述顶料气缸（图中未示出）为复数个，沿所述送料导槽22的长度方向相距设置在所述送料导槽22的下方，且每个所述顶料气缸的作用端与所述转轮26错位设置并作用于所述钢筋30，以此驱动所述钢筋30在送料导槽22内作上下升降动作；所述顺料气缸23也为复数个，相对于所述送料支架21设置于所述送料导槽22的另一侧；每个所述顺料气缸23的作用端均设有顺料挡板27；所述顺料挡板27相对于所述送料导槽22倾斜设置。

所述第一旋转装置8和所述第二旋转装置9均包括三爪定心气动卡盘28和旋转气缸29；所述旋转气缸29的作用端作用于所述三爪定心气动卡盘28，并驱动所述三爪定心气动卡盘28带动钢筋30做180°旋转。所述旋转装置还包括滑动机构，所述滑动机构包括沿所述送料导槽尾端设置的滑轨35、与所述三爪定心气动卡盘28固定连接的滑块36、及驱动所述滑块带动所述三爪定心气动卡盘28沿所述滑轨作往复移动的滑动气缸（图中未示出）。在工作时，所述三爪定心气动卡28盘的端面与所述钢筋30的端面之间留有缝隙，以防止在加工过程中因应力的作用使钢筋变形。

所述升降气缸、夹紧气缸16、顶料气缸、顺料气缸23及旋转气缸29的缸体分别铰接在对应位置的机架上。

还包括控制装置，所述弯曲平台、焊接装置、传输装置和旋转装置均与所述控制装置电气连接。

工作时，先由起重机构将直条钢筋吊装分别放在第一传输装置和第二传输装置的送料支架上（可同步放置），在送料支架的主动辊和从动辊的带动下，将直条钢筋运送到送料导槽内，在送料过程中避免因钢筋自重和惯性的作用滑过送料导槽，故在送料导槽的另一侧设置顺料挡板，从而有效的保证钢筋可以落入到送料导槽内；钢筋落入送料导槽后，在转轮的带动下向前匀速前进，进入第一弯曲平台和第二弯曲平台（第二传输装置的钢筋左端直接放入第一弯曲平台上右侧的夹持机构形成的导槽内，其右端直接放入第二弯曲平台上左侧夹持机构行程的导槽内）。再将第三传输装置送料支架上的钢筋按同步骤放置于所述第三传输装置的送料导槽内（对应第一传输装置的为第一钢筋，对应第二传输装置的为第二钢筋，对应第三传输钢制的为第三钢筋）；第一钢筋经过第一弯曲平台上的左侧定位夹持机构到达第一弯曲导槽，第二钢筋的左端经过第一弯曲平台的右侧定位夹持机构到达第二弯曲导槽（此时，第二钢筋的右端恰好位于第二弯曲平台上的第一弯曲导槽处），以及第三钢筋的左端经过第二弯曲平台的右侧定位加持机构到达第二弯曲平台上的第二弯曲导槽时，由各钢筋位移传感器发出信号，控制装置启停传输装置，第一钢筋、第二钢筋和第三钢筋分别停止在各自对应的弯曲销柱的旁侧，此时，启动第一弯曲平台和第二弯曲平台上的夹紧气缸，则夹紧气缸的作用端与对应限位块的内侧壁配合将钢筋固定夹紧；再启动各曲柄滑块机构，以此驱动各弯曲销柱推动钢筋的端部沿限位块的内侧壁端点为圆心轴弯曲，待弯曲销柱沿弯曲导槽将钢筋弯曲后，第一弯曲平台和第二弯曲平台上的各弯曲销柱均退回到起始位置，而第一弯曲平台上的第一弯曲销柱在升降气缸的作用下降回到第一弯曲台面或以下，第二弯曲平台上的第二弯曲销柱也在升降气缸的作用下降回到第二弯曲台面或以下。此时，启动第一传输装置和第三传输装置，将第一钢筋和第二钢筋分别向右和向左输送，分别至第二钢筋的两端弯曲部位拼合位置。同步启动第一焊接装置和第二焊接装置，则第一焊接工作头和第二焊接工作头分别在各自移动平台和曲杆机构的作用下，对两段钢筋的拼接处进行焊接操作。待此面焊接完成后，松开第一弯曲平台和第二弯曲平台上的夹紧气缸；启动各送料导槽槽底的顶料气缸，将焊接在一起的第一钢筋、第二钢筋及第三钢筋顶出送料导槽槽面，此时启动第一旋转装置和第二旋转装置，则其上的三爪定心气动卡盘分别夹紧第一钢筋的左尾端和第三钢筋的右尾端，进行180°的旋转后，第一旋转装置和第二旋转装置退回原味，此时，松开各顶料气缸，将焊接在一起的第一钢筋、第二钢筋及第三钢筋再落回各自的送料导槽内，并在第一弯曲平台和第二弯曲平台上进行第二次定位夹紧，再次启动第一焊接装置和第二焊接装置，则第一焊接工作头和第二焊接工作头分别在各自移动平台和曲杆机构的作用下，对两段钢筋的拼接处另一面进行焊接操作。焊接完成后，松开夹紧气缸，由顶料气缸将焊接成一体的钢筋顶出，由起重机构抓取至收料位。完成一次操作。

本发明方案采用传输装置传送钢筋，使得操作人员更加省力，同时提高生产效率。本发明方案的弯曲平台，具有结构简单，操作方便、省力的优点，在实际使用时，能自动有效的完成对钢筋的弯曲，弯曲效率高，工人的劳动强度低，实际的使用效果好，符合生产加工需求；本发明方案的焊接装置，有效满足箱梁主筋拼合部位处弧线形主焊缝的焊接要求，曲柄机构使得焊接工作头作左右往复运动，焊缝可达到有效的10mm宽度，再利用旋转机构对钢筋进行180°反转，进行双面焊接，焊接标准达到标准要求。

本发明方案很巧妙地将钢筋弯曲、焊接、传送机构结合为一体，结构紧凑，体积缩小，适用于大跨度箱梁主筋的制作，并都采用标准件，成本大幅降低。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。