專利名稱：U形肋板單元自動組裝定位焊接系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及大型橋梁鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及ー種專門用于組裝焊接U形肋板単元的自動組裝定位焊接系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在我國的大型鋼結(jié)構(gòu)橋梁中，有一種叫做箱型結(jié)構(gòu)的橋梁，其結(jié)構(gòu)是順橋向四周都是鋼結(jié)構(gòu)體，中間被多層橫隔板隔為一段段空間，整體結(jié)構(gòu)象一個巨形的長箱子，故為箱型結(jié)構(gòu)。其制造過程是由若干個板單元，焊接成橋梁段，再由橋梁段對接組裝焊接成大橋的鋼結(jié)構(gòu)整體。板單元是箱型結(jié)構(gòu)的最基本的結(jié)構(gòu)單元，它有若干種，其中很常見的ー種，也是制造難度較大的ー種就是U形肋板単元，其結(jié)構(gòu)示 意圖見圖1和圖2，它由橋面板14和焊接在橋面板14上的多個U形肋15組成，它主要是構(gòu)成箱型梁的上橋面和下橋面，有些橋梁兩側(cè)腹板處也有分布。長期以來，U形肋板単元的制造方式是人工輔助以簡單エ裝進行組裝焊接，這種生產(chǎn)方式存在的問題是U形肋間距精度差，U形肋間平行度差，不能保證與面板密貼。同時還存在效率低，勞動強度大，同時，暴露式除銹垢方式造成銹垢塵彌漫，使工作環(huán)境惡劣等諸多問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供ー種操作簡單，能使工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量得到顯著提高的多功能U形肋板単元自動組裝定位焊接系統(tǒng)。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是U形肋板単元自動組裝定位焊接系統(tǒng)，包括ー對平行設(shè)置的鋼軌、在鋼軌上移動的龍門框架，兩根鋼軌之間鋪設(shè)組裝平臺；所述龍門框架包括上橫梁、下橫梁、四根立柱和兩個走行梁，上橫梁和下橫梁分別固定在前面的兩根立柱之間，兩個走行梁的底部各設(shè)置ー個龍門走行；上橫梁上設(shè)有可移動的焊接系統(tǒng)；下橫梁上設(shè)有可移動的ニ維可調(diào)定位壓緊系統(tǒng)。其中，所述龍門走行設(shè)在走行梁的一端，包括走行輪及輪軸，通過軸承和軸承架與走行梁聯(lián)接；還包括變速箱及電動機，由電動機聯(lián)接變速箱輸入軸旋轉(zhuǎn)，變速箱輸出端法蘭與走行梁聯(lián)接，變速箱輸出軸聯(lián)接輪軸，由電機帶動走行輪使龍門框架沿鋼軌行走。其中，所述走行梁與鋼軌之間設(shè)有夾軌裝置，用于在ニ維可調(diào)定位壓緊系統(tǒng)上方油缸下壓之前，用來先夾緊鋼軌，以避免整個機床脫離鋼軌而懸浮起來；夾軌裝置包括夾軌油缸和夾ロ件，夾軌油缸用螺栓固定在兩側(cè)走行梁的同向端頭上方，夾ロ件的施力端聯(lián)接上方夾軌油缸的活塞桿，轉(zhuǎn)軸固定在走行梁端頭，夾ロ的張合由走行梁上方的油缸活塞桿拉動，夾ロ對準(zhǔn)鋼軌軌腰。其中，在龍門框架后面的兩根立柱之間設(shè)有打磨除塵系統(tǒng)；所述打磨除塵系統(tǒng)包括兩組輪式鋼絲刷，分左右交錯布置，輪式鋼絲刷固定在長軸上，長軸的兩端設(shè)有固定托架，中間設(shè)有輔助托架，內(nèi)裝軸承，托架和龍門框架螺栓聯(lián)接；長軸的一端伸出托架，和減速箱的輸出端聯(lián)接，減速箱的輸入端聯(lián)接電動機，實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)；在輪式鋼絲刷的上方扣有ー個大吸塵罩，吸塵罩的兩端栓接在龍門框架上；吸塵罩的上ロ設(shè)有電動機帶動的吸風(fēng)扇，其基座與龍門框架栓接；再上是聯(lián)接兩根管道，通到煙塵凈化器中。其中，所述上橫梁上方設(shè)有薄鋼板平鋪的人行走臺，用于承載操作人員、液壓系統(tǒng)和電控系統(tǒng)；液壓系統(tǒng)包括液壓站以及在液壓站與油缸之間輸送壓力油的管路；電控系統(tǒng)包括全部工作電源和程序控制電路以及各種電器配件。其中，所述焊接系統(tǒng)由焊接電源、送絲機、橫移支架、焊接機頭、焊接機械手組成；所述上橫梁上設(shè)有橫向的滑道，橫移支架安裝在滑道上，通過安裝在橫移支架上的程序控制電機，帶動齒輪嚙合齒條作橫向往復(fù)移動，齒條與滑道平行，并栓接在滑道的ー側(cè)；其它各部都固定在橫移支架上；焊接機械手由自動程序電路控制，對焊點實施焊接。其中，所述ニ維可調(diào)定位壓緊系統(tǒng)包括固定托架、U形滑動卡板、卡板導(dǎo)向板、導(dǎo)向壓板、聯(lián)軸件、齒輪組件、定位油缸；上部的固定托架和下部的卡板導(dǎo)向板用螺栓聯(lián)接成一體，通過齒輪和用螺栓聯(lián)接在龍門框架上的齒條的嚙合，用手輪轉(zhuǎn)動，使之在下橫梁上的滑 道上作橫向移動，達到組裝板單元時需要的橫向位置；卡板導(dǎo)向板和導(dǎo)向壓板組成導(dǎo)向槽，U形滑動卡板的U形ロ向下設(shè)置在導(dǎo)向槽內(nèi)；定位油缸豎直栓接在固定托架上方，其活塞桿豎直向下，依次聯(lián)接聯(lián)軸件、軸和U形滑動卡板，推動U形滑動卡板完成定位；當(dāng)定位油缸的活塞桿運動時，通過聯(lián)軸件和軸，牽引U形滑動卡板在導(dǎo)向槽內(nèi)上下滑動，壓緊定位U形肋。采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于本發(fā)明具有正交異性橋板単元U形肋組裝精度高、自動組裝生產(chǎn)效率高、焊縫質(zhì)量穩(wěn)定的優(yōu)點，具有很強的針對性。本發(fā)明所涉及的技術(shù)方案是建立在系統(tǒng)完整的機構(gòu)功能配置和焊接試驗研究的基礎(chǔ)之上，具有充分的客觀性和合理性。本發(fā)明將ニ維可調(diào)定位壓緊系統(tǒng)與打磨除塵系統(tǒng)、機器人焊接系統(tǒng)相結(jié)合，實現(xiàn)了 U形肋板単元待焊接區(qū)域的打磨除塵、U形肋定位、壓緊以及機器人定位焊的全自動化控制為一體，在國內(nèi)和國際鋼橋制造領(lǐng)域首次提出，并進行了試驗研究，在同行業(yè)技術(shù)領(lǐng)先，構(gòu)思獨特、巧妙，具有創(chuàng)造性和先進性。由于采用了焊接機器人進行U形肋角焊縫自動定位焊技木，鋼橋U形肋角焊縫的定位焊縫的焊接質(zhì)量具有很大改善，生產(chǎn)效率明顯提高，實用性強，具有很高的經(jīng)濟效益和社會效益。本發(fā)明解決了前面提到的原來生產(chǎn)方式所有的問題與不足，使橋梁制造中U形肋板単元的生產(chǎn)方式有了質(zhì)的提高。本發(fā)明中除了用于板單元U形肋自動組裝以外，還適用于類似板單元結(jié)構(gòu)的組裝和定位焊，適用性強，可以在船舶鋼結(jié)構(gòu)、機械鋼結(jié)構(gòu)、建筑鋼結(jié)構(gòu)等鋼結(jié)構(gòu)制造領(lǐng)域推廣應(yīng)用，適用范圍廣。


圖1是U形肋板單元的結(jié)構(gòu)示意 圖2是圖1的俯視 圖3是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意 圖4是圖3的B向視 圖5是圖4的C向視 圖6是圖5的A向視 圖7是ニ維可調(diào)定位壓緊系統(tǒng)的放大 圖中，1、鋼軌，2-1、上橫梁，2-2、立柱，2-3、走行梁，2-4、下橫梁，3-1、橫移支架，3-2、焊接機械手，4-1、夾軌油缸，4-2、夾ロ件，5-1、固定托架，5-2、U形滑動卡板，5-3、卡板導(dǎo)向板，
5-4、導(dǎo)向壓板，5-5、聯(lián)軸件，5-6、齒輪組件，5-7、定位油缸，5_8、活塞桿，6_1、輪式鋼絲刷，
6-2、長軸，6-3、固定托架，6-4減速箱，6-5、電動機，6-6、吸塵罩，6-7、管道，6-8、煙塵凈化器，7、組裝平臺，8、龍門走行，9、地基，10、液壓站，11、電控系統(tǒng)，12、人行走臺，14、橋面板，15、U形肋。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進ー步詳細的說明。如圖3至圖6，本發(fā)明的U形肋板単元自動組裝定位焊接系統(tǒng)包括ー對平行設(shè)置的鋼軌1、在鋼軌I上移動的龍門框架，兩根鋼軌I之間鋪設(shè)組裝平臺7 ;龍門框架包括通過螺 栓固定聯(lián)接的上橫梁2-1、下橫梁2-4、四根立柱2-2和兩個走行梁2-3，上橫梁2_1和下橫梁2-4分別固定在前面的兩根立柱2-2之間，兩個走行梁2-3的底部各設(shè)置ー個龍門走行8 ;上橫梁2-1上設(shè)有可移動的焊接系統(tǒng)；走行梁2-3與鋼軌I之間設(shè)有夾軌裝置4，下橫梁2-4上設(shè)有可移動的ニ維可調(diào)定位壓緊系統(tǒng)；后面的兩根立柱2-2之間設(shè)有打磨除塵系統(tǒng)。上橫梁2-1上方設(shè)有薄鋼板平鋪的人行走臺12，用于承載操作人員、液壓系統(tǒng)和電控系統(tǒng)11;液壓系統(tǒng)包括液壓站10以及在液壓站10與油缸之間輸送壓力油的管路；電控系統(tǒng)11包括全部工作電源和程序控制電路以及各種電器配件。焊接系統(tǒng)由焊接電源、送絲機、橫移支架3-1、焊接機頭和焊接機械手3-2組成；上橫梁2-1上設(shè)有橫向的滑道，橫移支架3-1安裝在滑道上，通過安裝在橫移支架3-1上的程序控制電機，帶動齒輪嚙合齒條作橫向往復(fù)移動，可準(zhǔn)確到達各焊接位置，齒條與滑道平行，并栓接在滑道的ー側(cè)；其它各部都固定在橫移支架3-1上；焊接機械手3-2由自動程序電路控制，是焊接系統(tǒng)終端，對焊點實施焊接。焊接機械手3-2的多維聯(lián)動，使焊接系統(tǒng)終端精確定位，由機械手本身的伺服電機及傳感器控制。龍門走行8設(shè)在兩個走行梁2-3的一端，包括走行輪及輪軸，通過軸承和軸承架與走行梁2-3聯(lián)接；還包括變速箱及電動機，由電動機聯(lián)接變速箱輸入軸旋轉(zhuǎn)，變速箱輸出端法蘭與走行梁2-3聯(lián)接，變速箱輸出軸聯(lián)接輪軸，由電機帶動走行輪使龍門框架沿鋼軌I行走。夾軌裝置4用于在ニ維可調(diào)定位壓緊系統(tǒng)上方油缸下壓之前，用來先夾緊鋼軌1，以避免整個機床脫離鋼軌I而懸浮起來；夾軌裝置4共四套，包括夾軌油缸4-1和夾ロ件4-2，夾軌油缸4-1用螺栓固定在兩側(cè)走行梁2-3的同向端頭上方，夾ロ件4-2的施カ端聯(lián)接上方夾軌油缸4-1的活塞桿，轉(zhuǎn)軸固定在走行梁2-3端頭，夾ロ的張合由走行梁2-3上方的油缸活塞桿拉動，夾ロ對準(zhǔn)鋼軌I軌腰。ニ維可調(diào)定位壓緊系統(tǒng)包括固定托架5-1、U形滑動卡板5-2、卡板導(dǎo)向板5-3、導(dǎo)向壓板5-4、聯(lián)軸件5-5、齒輪組件5-6、定位油缸5-7 ;上部的固定托架5_1和下部的卡板導(dǎo)向板5-3用螺栓聯(lián)接成一體，通過齒輪和用螺栓聯(lián)接在龍門框架上的齒條的嚙合，用手輪轉(zhuǎn)動，使之在下橫梁2-4上的滑道上作橫向移動，達到組裝板單元時需要的橫向位置；卡板導(dǎo)向板5-3和導(dǎo)向壓板5-4組成導(dǎo)向槽,U形滑動卡板5-2的U形ロ向下設(shè)置在導(dǎo)向槽內(nèi)；定位油缸5-7豎直栓接在固定托架5-1上方，其活塞桿豎直向下，依次聯(lián)接聯(lián)軸件5-5、軸和U形滑動卡板5-2，推動U形滑動卡板5-2完成定位；當(dāng)定位油缸5-7的活塞桿5_8運動時，通過聯(lián)軸件5-5和軸，牽引U形滑動卡板5-2在導(dǎo)向槽內(nèi)上下滑動，壓緊定位U形肋。上述焊接系統(tǒng)和ニ維可調(diào)定位壓緊系統(tǒng)都設(shè)置在龍門框架前進方向的正面；打磨除塵系統(tǒng)設(shè)置在龍門框架前進方向的背面，即龍門框架后面的兩根立柱之間的一道橫梁上。打磨除塵系統(tǒng)包括兩組輪式鋼絲刷6-1，分左右兩部分，前后平行但不同軸的交錯布置，其中，輪式鋼絲刷6-1固定在長軸6-2上，長軸6-2的兩端設(shè)有固定托架6-3，中間設(shè)有輔助托架，內(nèi)裝軸承，托架和立柱2-2螺栓聯(lián)接；長軸6-2的一端伸出托架6-3，和減速箱6-4的輸出端聯(lián)接，減速箱6-4的輸入端聯(lián)接電動機6-5，實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)；在輪式鋼絲刷6-1的上方扣有ー個大吸塵罩6-6，吸塵罩6-6的兩端栓接在立柱2-2上；吸塵罩6-6的上ロ設(shè)有電動機帶動的吸風(fēng)扇，其基座與立柱2-2栓接；再上是聯(lián)接兩根管道6-7，通到煙塵凈化器6-8中。本發(fā)明的工作過程是將本系統(tǒng)停到組裝平臺7的起始端，讓橋面板14在組裝平臺7上就位，根據(jù)U形肋15應(yīng)焊接的焊縫位置，首先調(diào)整并開啟打 磨除塵系統(tǒng)6工作，龍門框架沿著鋼軌I徐徐前進，直到本系統(tǒng)行進到到組裝平臺7的另一端，這時，在橋面板14上已經(jīng)清除出數(shù)道無塵無銹垢長條表面，形成U形肋的待焊接區(qū)域及組裝定位線；將ニ維可調(diào)定位壓緊系統(tǒng)的U形滑動卡板5-2的間距尺寸調(diào)整到位，再將數(shù)根U形肋15分別放到橋面板14上的多道待焊接區(qū)域上，U形肋15的端頭對齊縱向組裝定位線，啟動龍門走行稍作行走，使U形滑動卡板5-2下移卡壓住U形肋15的一端定位，檢查無誤后，啟動自動程序，則ニ維可調(diào)定位壓緊系統(tǒng)、龍門走行、夾軌裝置、焊接系統(tǒng)和相關(guān)液壓系統(tǒng)開始連續(xù)工作，直至U形肋板単元完成組裝焊接。本發(fā)明解決了前面提到的原來生產(chǎn)方式所有的問題與不足，使橋梁制造中U形肋板単元的生產(chǎn)方式有了質(zhì)的提高。
權(quán)利要求
1.U形肋板單元自動組裝定位焊接系統(tǒng)，包括一對平行設(shè)置的鋼軌(I)、在鋼軌(I)上移動的龍門框架，兩根鋼軌(I)之間鋪設(shè)組裝平臺(7);所述龍門框架包括上橫梁(2-1)、下橫梁(2-4 )、四根立柱(2-2 )和兩個走行梁(2-3 )，上橫梁(2-1)和下橫梁(2-4 )分別固定在前面的兩根立柱(2-2)之間，兩個走行梁(2-3)的底部各設(shè)置一個龍門走行(8);其特征在于上橫梁(2-1)上設(shè)有可移動的焊接系統(tǒng)；下橫梁(2-4)上設(shè)有可移動的二維可調(diào)定位壓緊系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的U形肋板單元自動組裝定位焊接系統(tǒng)，其特征在于所述龍門走行(8)設(shè)在走行梁(2-3)的一端，包括走行輪及輪軸，通過軸承和軸承架與走行梁 (2-3)聯(lián)接；還包括變速箱及電動機，由電動機聯(lián)接變速箱輸入軸旋轉(zhuǎn)，變速箱輸出端法蘭與走行梁(2-3)聯(lián)接，變速箱輸出軸聯(lián)接輪軸，由電機帶動走行輪使龍門框架沿鋼軌(I)行走。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的U形肋板單元自動組裝定位焊接系統(tǒng)，其特征在于所述走行梁(2-3)與鋼軌(I)之間設(shè)有夾軌裝置(4)，用于在二維可調(diào)定位壓緊系統(tǒng)上方油缸下壓之前，用來先夾緊鋼軌(1)，以避免整個機床脫離鋼軌(I)而懸浮起來；夾軌裝置(4)包括夾軌油缸(4-1)和夾口件(4-2)，夾軌油缸(4-1)用螺栓固定在兩側(cè)走行梁(2-3)的同向端頭上方，夾口件(4-2)的施力端聯(lián)接上方夾軌油缸(4-1)的活塞桿，轉(zhuǎn)軸固定在走行梁(2-3) 端頭，夾口的張合由走行梁(2-3)上方的油缸活塞桿拉動，夾口對準(zhǔn)鋼軌(I)軌腰。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的U形肋板單元自動組裝定位焊接系統(tǒng)，其特征在于在龍門框架后面的兩根立柱(2-2)之間設(shè)有打磨除塵系統(tǒng)；所述打磨除塵系統(tǒng)包括兩組輪式鋼絲刷(6-1)，分左右交錯布置，輪式鋼絲刷(6-1)固定在長軸(6-2)上，長軸(6-2)的兩端設(shè)有固定托架(6-3)，中間設(shè)有輔助托架，內(nèi)裝軸承，托架和龍門框架螺栓聯(lián)接；長軸(6-2) 的一端伸出托架(6-3)，和減速箱(6-4)的輸出端聯(lián)接，減速箱(6-4)的輸入端聯(lián)接電動機 (6-5)，實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)；在輪式鋼絲刷(6-1)的上方扣有一個大吸塵罩(6-6)，吸塵罩(6-6)的兩端栓接在龍門框架上；吸塵罩(6-6)的上口設(shè)有電動機帶動的吸風(fēng)扇，其基座與龍門框架栓接；再上是聯(lián)接兩根管道(6-7)，通到煙塵凈化器(6-8)中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的U形肋板單元自動組裝定位焊接系統(tǒng)，其特征在于所述上橫梁(2-1)上方設(shè)有薄鋼板平鋪的人行走臺(12)，用于承載操作人員、液壓系統(tǒng)和電控系統(tǒng)(11);液壓系統(tǒng)包括液壓站(10)以及在液壓站(10)與油缸之間輸送壓力油的管路；電控系統(tǒng)(11)包括全部工作電源和程序控制電路以及各種電器配件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的U形肋板單元自動組裝定位焊接系統(tǒng)，其特征在于所述焊接系統(tǒng)由焊接電源、送絲機、橫移支架(3-1)、焊接機頭、焊接機械手(3-2)組成；所述上橫梁(2-1)上設(shè)有橫向的滑道，橫移支架(3-1)安裝在滑道上，通過安裝在橫移支架(3-1)上的程序控制電機，帶動齒輪嚙合齒條作橫向往復(fù)移動，齒條與滑道平行，并栓接在滑道的一側(cè)；其它各部都固定在橫移支架(3-1)上；焊接機械手(3-2)由自動程序電路控制，對焊點實施焊接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的U形肋板單元自動組裝定位焊接系統(tǒng)，其特征在于所述二維可調(diào)定位壓緊系統(tǒng)包括固定托架(5-1)、U形滑動卡板(5-2)、卡板導(dǎo)向板(5-3)、導(dǎo)向壓板(5-4)、聯(lián)軸件(5-5)、齒輪組件(5-6)、定位油缸(5-7);上部的固定托架(5_1)和下部的卡板導(dǎo)向板(5-3)用螺栓聯(lián)接成一體，通過齒輪和用螺栓聯(lián)接在龍門框架上的齒條的嚙合，用手輪轉(zhuǎn)動，使之在下橫梁(2-4)上的滑道上作橫向移動，達到組裝板單元時需要的橫向位置；卡板導(dǎo)向板(5-3)和導(dǎo)向壓板(5-4)組成導(dǎo)向槽，U形滑動卡板(5-2)的U形口向下設(shè)置在導(dǎo)向槽內(nèi)；定位油缸(5-7)豎直栓接在固定托架(5-1)上方,其活塞桿豎直向下,依次聯(lián)接聯(lián)軸件(5-5)、軸和U形滑動卡板(5-2)，推動U形滑動卡板(5-2)完成定位；當(dāng)定位油缸(5-7)的活塞桿(5-8)運 動時，通過聯(lián)軸件(5-5)和軸，牽引U形滑動卡板(5-2)在導(dǎo)向槽內(nèi)上下滑動，壓緊定位U形肋。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種U形肋板單元自動組裝定位焊接系統(tǒng)，包括一對平行設(shè)置的鋼軌、在鋼軌上移動的龍門框架，兩根鋼軌之間鋪設(shè)組裝平臺；所述龍門框架包括上橫梁、下橫梁、四根立柱和兩個走行梁，上橫梁和下橫梁分別固定在前面的兩根立柱之間，兩個走行梁的底部各設(shè)置一個龍門走行；上橫梁上設(shè)有可移動的焊接系統(tǒng)；下橫梁上設(shè)有可移動的二維可調(diào)定位壓緊系統(tǒng)。本發(fā)明將二維可調(diào)定位壓緊系統(tǒng)與打磨除塵系統(tǒng)、機器人焊接系統(tǒng)相結(jié)合，實現(xiàn)了U形肋板單元待焊接區(qū)域的打磨除塵、U形肋定位、壓緊以及機器人定位焊的全自動化控制為一體，本發(fā)明具有正交異性橋板單元U形肋組裝精度高、自動組裝生產(chǎn)效率高、焊縫質(zhì)量穩(wěn)定的優(yōu)點。
文檔編號B23K37/04GK103008933SQ201210550460
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月18日
發(fā)明者胡廣瑞, 李效峰, 魏云祥, 婁玉春, 曲振美, 王玉竹, 李硯秋, 付常誼, 王松林, 劉申, 蔣潤民 申請人:中鐵山橋集團有限公司