专利名称：板式加劲肋板单元自动组装定位焊专用机床的制作方法
技术领域：
本发明涉及在大型桥梁钢结构制造中，在组焊成桥梁梁段的各种板单元中，一种专门用于组装焊接板式加劲肋板单元的自动组装定位焊专用机床。
背景技术：
在我国的大型钢结构桥梁中，有一种箱型结构的桥梁，其结构是顺桥向四周都是钢结构体，中间被多层横隔板隔为一段段空间，整体结构象一个巨形的长箱子，故为钢箱梁。其制造过程是由若干个板单元，焊接成桥梁段，再由桥梁段对接组装焊接成大桥的钢结构整体。板单元是箱型结构的最基本的结构单元，它有若干种，其中很常见的一种，也是制造难度较大的一种就是板式加劲肋板单元，其结构示意图见图1和图2，它主要是构成钢箱梁的底板及两侧腹板。长期以来， 板式加劲肋板单元的制造方式是人工辅助以简单工装进行组装焊接，这种生产方式存在的问题是板肋间距精度差，板肋间平行度差，与面板垂直度差，不能保证与面板密贴。同时还存在效率低，劳动强度大，暴露式除底漆及锈垢方式造成锈垢尘弥漫，使工作环境恶劣等诸多问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种操作简单，能使工作效率和产品质量得到显著提高的多功能板式加劲肋板单元自动组装定位焊专用机床。为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是板式加劲肋板单元自动组装定位焊专用机床，包括一对平行设置的钢轨、在钢轨上移动的龙门框架，两根钢轨之间铺设组装平台；龙门框架包括相互固定联接的主横梁、立柱和走行梁，两个走行梁的底部各设置一个龙门走行；其特征在于所述主横梁上设有可移动的焊接系统和平行四边形定位夹紧
>J-U ρ α装直。所述龙门走行设在两走行梁的各一端，包括走行轮及轮轴，通过轴承和轴承架与走行梁联接；还包括变速箱及电动机，由电动机联接变速箱输入轴旋转，变速箱输出端法兰与走行梁联接，变速箱输出轴联接轮轴，由电机带动走行轮使龙门框架沿钢轨行走。其中，所述走行梁与钢轨之间设有夹轨装置，用于在平行四边形定位夹紧装置上方油缸下压之前，用来先夹紧钢轨，以避免整个机床脱离钢轨而悬浮起来；所述夹轨装置包括夹轨油缸和夹口件，夹轨油缸用螺栓固定在走行梁上，夹口件的施力端联接夹轨油缸的活塞杆，转轴固定在走行梁上，夹口的张合由夹轨油缸活塞杆拉动，夹口对准钢轨轨腰。其中，在所述走行梁上设有一道后横梁，后横梁上设有打磨除尘系统；所述打磨除尘系统包括两组轮式钢丝刷，分左右交错布置，轮式钢丝刷固定在长轴上，长轴的两端设有固定托架，中间设有辅助托架，内装轴承，托架和龙门框架螺栓联接；长轴的一端伸出托架，和减速箱的输出端联接，减速箱的输入端联接电动机，实现旋转；在轮式钢丝刷的上方扣有
Iv大吸尘罩，吸尘罩的两端检接在龙丨]框架上；吸尘罩的上口设有电动机带动的吸风扇，其基座与龙门框架栓接；再上是联接两根管道，通到烟尘净化器中。
其中，所述主横梁上方设有薄钢板平铺的人行走台，用于承载操作人员、液压系统和电控系统；液压系统包括液压站以及在液压站与油缸之间输送压力油的管路；电控系统包括全部工作电源和程序控制电路以及各种电器配件。其中，所述主横梁上设有横向的滑道，滑道上安装有多个横移支架；焊接系统和平行四边形定位夹紧装置分别固定在相应的横移支架上。其中，所述焊接系统由焊接电源、送丝机、送丝机支架、焊接机头和风冷焊枪组成；送丝机、送丝机支架、焊接机头和风冷焊枪均栓接在横移支架上。其中，所述平行四边形定位夹紧装置包括两套相互对称的固定在横移支架的滑座板上的平行四边形连杆机构，定位油缸的活塞杆端联接一个同心轴，同心轴上套一弹簧，同心轴的一端用螺母调节弹簧，弹簧的另一端用轴台上的压座控制，压座两侧耳上出孔，用销轴联接平行四边形连杆机构的一端，当定位油缸下压时，使弹簧压住压座，带动平行四边形连杆机构运动，两夹口面平行靠近，最终夹住板式加劲肋，完成横向定位；两夹口面在夹紧过程中始终保持相互平行；夹合后，活塞继续下压弹簧，使联接轴穿过弹簧，垂直向下压紧所要焊接的加劲肋，保证加劲肋与下面面板的焊接面无间隙。其中，在横移支架上且与平行四边形定位夹紧装置相背处安装有一对导向装置，导向装置由两个导向轮和两个支架组成，支架固定在横移支架上，两导向轮的开口对准平行四边形定位装置的夹口中心。采用上述技术方案所产生的有益效果在于本发明具有板式加劲肋组装精度高、自动组装生产效率高、焊缝质量稳定的优点，具有很强的针对性。本发明所涉及的技术方案是建立在系统完整的机构功能配置和焊接试验研究的基础之上，具有充分的客观性和合理性。本发明将平行四边形定位夹紧装置与打磨除尘系统、机器人焊接系统相结合，实现了板式加劲肋板单元待焊接区域的打磨除尘、板式加劲肋定位、压紧以及机器人定位焊的全自动化控制为一体，在国内和国际钢桥制造领域首次提出，并进行了试验研究，在同行业技术领先，构思独特、巧妙，具有创造性和先进性。由于采用了焊接机器人进行板式加劲肋角焊缝自动定位焊技术，钢桥板式加劲肋角焊缝的定位焊缝的焊接质量具有很大改善，生产效率明显提高，实用性强，具有很高的经济效益和社会效益。本发明解决了前面提到的原来生产方式所有的问题与不足，使桥梁制造中板式加劲肋板单元的生产方式有了质的提高。本发明中除了用于板式加劲肋板单元自动组装以外，还适用于类似板单元结构的组装和定位焊，适用性强，可以在船舶钢结构、机械钢结构、建筑钢结构等钢结构制造领域推广应用，适用范围广。
图1是板式加劲肋板单元的结构示意 图2是图1的仰视 图3是本发明的结构示意 图4是图3的A-A向剖视 图5是图3的侧视 图中，1、钢轨，2-1、主横梁，2-2、立柱，2-3、走行梁，2-4、横移支架，2_5、后横梁，2_6、横移支架走行轮，2-7、龙门结构件；3-1、焊接电源，3-2、送丝机，3-3、送丝机支架，3-4、焊接机头，3-5、丝杠，4-1、夹轨油缸，4-2、夹□件，5-1、平行四边形连杆机构，5-2、夹□面，5-3、定位油缸，5-4、同心轴，5-5、弹簧，5-6、螺母，5-7、压座；6、打磨除尘系统，6_7、管道，6_8、烟尘净化器，7、组装平台，8、龙门走行，9、导向装置，10、液压站，11、操作台，12、板式加劲肋，13、面板。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。如图3至图5所示，本发明的板式加劲肋板单元自动组装定位焊专用机床，包括一对平行设置的钢轨1、在钢轨I上移动的龙门框架，两根钢轨I之间铺设组装平台7 ;龙门框架包括相互固定联接的主横梁2-1、立柱2-2和走行梁2-3，两个走行梁2-3的底部各设置一个龙门走行8 ;主横梁2-1上设有可移动的焊接系统和平行四边形定位夹紧装置；走行梁2-3与钢轨I之间设有夹轨装置4，在走行梁2-3上设有一道后横梁2-5，主横梁2_1位于龙门框架前进方向的正面，后横梁2-5位于龙门框架前进方向的背面，后横梁2-5上设有打磨除尘系统6 ;主横梁2-1上方设有薄钢板平铺的人行走台，承载操作人员、液压系统和电控系统；液压系统包括液压站10以及在液压站10与油缸之间输送压力油的管路；电控系统包括全部工作电源和程序控制电路以及各种电器配件。将钢轨I平铺在混凝土基础之上，调整两条钢轨I的水平度和平行度后，在预埋在基础中的螺栓上套上压板，再由螺母压紧将钢轨固定；板单元放在组装平台7上面，进行组装焊接。龙门框架包括整个机床框架和上栏杆，它承载着本机床的各个部分在轨道上行驶，来完成焊接。此龙门结构架由三个部分组成，即横梁2-1、立柱2-2和走行梁2-3，相互用螺栓联接，横梁2-1上设有横移支架2-4。龙门走行8设在两走行梁2-3的各一端，包括走行轮及轮轴，通过轴承和轴承架与走行梁2-3联接；还包括变速箱及电动机，由电动机联接变速箱输入轴旋转，变速箱输出端法兰与走行梁2-3联接，变速箱输出轴联接轮轴，由电机带动走行轮使龙门框架沿钢轨I行走。夹轨装置4用于在平行四边形定位夹紧装置上方油缸下压之前，用来先夹紧钢轨1，以避免整个机床脱离钢轨I而悬浮起来；夹轨装置4包括夹轨油缸4-1和夹口件4-2，夹轨油缸4-1用螺栓固定在走行梁2-3上，夹口件4-2的施力端联接夹轨油缸4-1的活塞杆，转轴固定在走行梁2-3上，夹口的张合由夹轨油缸4-1活塞杆拉动，夹口对准钢轨I轨腰。打磨除尘系统6包括两组轮式钢丝刷，分两部分，前后平行但不同轴的交错布置，轮式钢丝刷固定在长轴上，长轴的两端设有固定托架，中间设有辅助托架，内装轴承，托架和龙门框架螺栓联接；长轴的一端伸出托架，和减速箱的输出端联接，减速箱的输入端联接电动机，实现旋转；在轮式钢丝刷的上方扣有一个大吸尘罩，吸尘罩的两端栓接在龙门框架上；吸尘罩的上口设有电动机带动的吸风扇，其基座与龙门框架栓接；再上是联接两根管道6-7，通到烟尘净化器6-8中。轮式钢丝刷6-1是专门用来祛除板单元面板组焊前焊缝处的预涂底漆锈尘垢等，当启动钢丝刷6-1旋转除锈时，烟尘净化器6-8同步工作，使施焊处洁净，保证了焊接质量，也使工作环境不被漆锈垢尘污染。主横梁2-1上设有横向的滑道，滑道上安装有多个横移支架2-4 ;焊接系统和平行四边形定位夹紧装置分别固定在相应的横移支架2-4上。焊接系统由焊接电源3-1、送丝机3-2、送丝机支架3-3、焊接机头3_4和风冷焊枪组成；送丝机3-2、送丝机支架3-3、焊接机头3-4和风冷焊枪均栓接在横移支架2-4上；焊接电源3-1安装在人行走台上。在焊接时，送丝机3-2的焊丝盘转动，通过焊接机头3-4的管路，将焊丝源源不断的送到焊接机头3-4枪口处的焊点。冷风与焊丝为同一管路。平行四边形定位夹紧装置包括两套相互对称的固定在横移支架2-4的滑座板上的平行四边形连杆机构5-1，定位油缸5-3用螺栓固定在横移支架2-4上，通过活塞杆的伸缩来拉动平行四边形连杆机构5-1，完成夹紧定位动作；定位油缸5-3的活塞杆端联接一个同心轴5-4,同心轴5-4上套一弹簧5-5,同心轴5-4的一端用螺母5_6调节弹簧5-5,弹簧5-5的另一端用轴台上的压座5-7控制，压座5-7两侧耳上出孔，用销轴联接平行四边形连杆机构5-1的一端，当定位油缸5-3下压时，使弹簧5-5压住压座5-7，带动平行四边形连杆机构5-1运动，两夹口面5-2平行靠近，最终夹住板式加劲肋，完成横向定位；两夹口面5-2在夹紧过程中始终保持相互平行；夹合后，活塞继续下压弹簧5-5，使联接轴穿过弹簧5-5，垂直向下压紧所要焊接的加劲肋，保证加劲肋与下面面板的焊接面无间隙。在安装平行四边形定位夹紧装置的横移支架2-4上且与平行四边形定位夹紧装置相背处安装有一对导向装置9，导向装置9由两个导向轮和两个支架组成，支架固定在横移支架2-4上，两导向轮的开口对准平行四边形定位装置的夹口中心。导向装置9的作用是使板式加劲肋进入焊接位置时先有个大致的方向，保证加劲肋能准确进入平行四边形定位夹紧装置的夹口而避免Si碰。本发明的焊接系统、平行四边形定位夹紧装置、导向装置都用螺栓固定在不同的横移支架上，可以在通过主横梁上的滑道上同时移动。移动可以是由手工拨动，达到组装板单元时需要的横向位置后使用螺栓紧固。本发明的工作过程是将机床停到工作台一端，让板单元面板13就位，根据板式加劲肋12应焊接的位置，调整并开启打磨除尘系统6工作，机床徐徐前进，根据板式加劲肋12的数量和位置，在面板13上清除出数道无尘无锈垢长条表面。之后，机床已经停到了面板13的另一端，调整横移支架上的丝杠3-5，使平行四边形定位夹紧装置和导向装置9按板式加劲肋板间距尺寸调整到位，再将加劲肋板通过导向装置9，伸入平行四边形定位夹紧装置的夹口 5-2间，再对齐端头横线，完成纵向定位。这时，启动自动程序，则平行四边形定位夹紧装置、龙门走行、夹轨装置、焊接系统和相关液压系统开始连续工作至板单元完成组装焊接。本发明解决了前面提到的原来生产方式所有的问题与不足，使桥梁制造中板式加劲肋板单元的生产方式有了质的提高。
权利要求
1.板式加劲肋板单元自动组装定位焊专用机床，包括一对平行设置的钢轨(I)、在钢轨(I)上移动的龙门框架，两根钢轨(I)之间铺设组装平台(7);龙门框架包括相互固定联接的主横梁(2-1)、立柱(2-2)和走行梁(2-3)，两个走行梁(2-3)的底部各设置一个龙门走行(8);其特征在于所述主横梁(2-1)上设有可移动的焊接系统和平行四边形定位夹紧装置。
2.根据权利要求1所述的板式加劲肋板单元自动组装定位焊专用机床，其特征在于所述龙门走行(8)设在两走行梁(2-3)的各一端，包括走行轮及轮轴，通过轴承和轴承架与走行梁(2-3)联接；还包括变速箱及电动机，由电动机联接变速箱输入轴旋转，变速箱输出端法兰与走行梁(2-3)联接，变速箱输出轴联接轮轴，由电机带动走行轮使龙门框架沿钢轨(I)行走。
3.根据权利要求1所述的板式加劲肋板单元自动组装定位焊专用机床，其特征在于所述走行梁(2-3)与钢轨(I)之间设有夹轨装置(4)，用于在平行四边形定位夹紧装置上方油缸下压之前，用来先夹紧钢轨(I)，以避免整个机床脱离钢轨(I)而悬浮起来；所述夹轨装置(4)包括夹轨油缸(4-1)和夹口件(4-2)，夹轨油缸(4-1)用螺栓固定在走行梁(2-3)上，夹口件(4-2 )的施力端联接夹轨油缸(4-1)的活塞杆，转轴固定在走行梁(2-3 )上，夹口的张合由夹轨油缸(4-1)活塞杆拉动，夹口对准钢轨(I)轨腰。
4.根据权利要求1所述的板式加劲肋板单元自动组装定位焊专用机床，其特征在于在所述走行梁(2-3)上设有一道后横梁(2-5)，后横梁(2-5)上设有打磨除尘系统(6);所述打磨除尘系统(6)包括两组轮式钢丝刷，分左右交错布置，轮式钢丝刷固定在长轴上，长轴的两端设有固定托架，中间设有辅助托架，内装轴承，托架和龙门框架螺栓联接；长轴的一端伸出托架，和减速箱的输出端联接，减速箱的输入端联接电动机，实现旋转；在轮式钢丝刷的上方扣有一个大吸尘罩，吸尘罩的两端栓接在龙门框架上；吸尘罩的上口设有电动机带动的吸风扇，其基座与龙门框架栓接；再上是联接两根管道(6-7)，通到烟尘净化器(6-8)中。
5.根据权利要求1所述的板式加劲肋板单元自动组装定位焊专用机床，其特征在于所述主横梁(2-1)上方设有薄钢板平铺的人行走台，用于承载操作人员、液压系统和电控系统；液压系统包括液压站(10)以及在液压站(10)与油缸之间输送压力油的管路；电控系统包括全部工作电源和程序控制电路以及各种电器配件。
6.根据权利要求1所述的板式加劲肋板单元自动组装定位焊专用机床，其特征在于所述主横梁(2-1)上设有横向的滑道，滑道上安装有多个横移支架(2-4);焊接系统和平行四边形定位夹紧装置分别固定在相应的横移支架(2-4)上。
7.根据权利要求6所述的板式加劲肋板单元自动组装定位焊专用机床，其特征在于所述焊接系统由焊接电源(3-1)、送丝机(3-2)、送丝机支架(3-3)、焊接机头(3-4)和风冷焊枪组成；送丝机(3-2)、送丝机支架(3-3)、焊接机头(3-4)和风冷焊枪均栓接在横移支架(2-4)上。
8.根据权利要求6所述的板式加劲肋板单元自动组装定位焊专用机床，其特征在于所述平行四边形定位夹紧装置包括两套相互对称的固定在横移支架(2-4)的滑座板上的平行四边形连杆机构(5-1)，定位油缸(5-3)的活塞杆端联接一个同心轴(5-4)，同心轴(5-4)上套一弹簧(5-5),同心轴(5-4)的一端用螺母(5-6)调节弹簧(5-5),弹簧(5_5)的另一端用轴台上的压座(5-7)控制，压座(5-7)两侧耳上出孔，用销轴联接平行四边形连杆机构(5-1)的一端，当定位油缸(5-3)下压时，使弹簧(5-5)压住压座(5-7)，带动平行四边形连杆机构(5-1)运动，两夹口面(5-2 )平行靠近，最终夹住板式加劲肋，完成横向定位；两夹口面(5-2)在夹紧过程中始终保持相互平行；夹合后，活塞继续下压弹簧(5-5)，使联接轴穿过弹簧(5-5)，垂直向下压紧所要焊接的加劲肋，保证加劲肋与下面面板的焊接面无间隙。
9.根据权利要求8所述的板式加劲肋板单元自动组装定位焊专用机床，其特征在于在横移支架(2-4)上且与平行四边形定位夹紧装置相背处安装有一对导向装置(9)，导向装置(9)由两个导向轮和两个支架组成，支架固定在横移支架(2-4)上，两导向轮的开口对准平行四边形定位装置的夹口中心。
全文摘要
本发明公开了一种板式加劲肋板单元自动组装定位焊专用机床，包括一对平行设置的钢轨、在钢轨上移动的龙门框架，两根钢轨之间铺设组装平台；龙门框架包括相互固定联接的主横梁、立柱和走行梁，两个走行梁的底部各设置一个龙门走行；其特征在于所述主横梁上设有可移动的焊接系统和平行四边形定位夹紧装置。本发明将平行四边形定位夹紧装置与打磨除尘系统、机器人焊接系统相结合，实现了板式加劲肋板单元待焊接区域的打磨除尘、板式加劲肋定位、压紧以及机器人定位焊的全自动化控制为一体，本发明具有板式加劲肋板单元组装精度高、自动组装生产效率高、焊缝质量稳定的优点。
文档编号B23K9/28GK103008828SQ201210550649
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月18日 优先权日2012年12月18日
发明者胡广瑞, 李效峰, 魏云祥, 金荣铭, 娄玉春, 曲振美, 王玉竹, 刘申, 蒋润民, 王松林, 刘洪柱 申请人:中铁山桥集团有限公司