CN108480987A - 一种隧道钢拱架自动化生产系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种隧道钢拱架自动化生产系统，包括：输料系统，型钢对接系统，连接贴板给料系统，自动焊接系统，型钢拱弯系统，自动剪断系统，出料系统。利用生产线式的自动化钢拱架流水线并采用自动送料、自动对接和焊接、自动拱弯及自动剪断的工作方式，使钢拱架制作提高工作效率，提高精准度，降低劳动强度，提高安全性，提高了生产数据及产品质量的管理，保证隧道初期支护的稳定性，使隧道开挖支护实体更加完美。
Description
技术领域
本发明涉及机械自动化技术领域,更具体的说是涉及一种隧道钢拱架自动化生产系统。
背景技术
隧道开挖后，会使原有的围岩平衡状态被打破，周边围岩和拱顶产生了塑性变化和松弛，为了阻止被开挖扰动后的围岩的过度位移和变形，减少下沉和收敛，必须有合理的支架结构来约束承受围岩的压力，钢拱架是隧道初期支架结构中重要的组成部分，也是隧道混凝土施工前支护的重要内容；但隧道开挖后围岩千变万化，为了及时快速满足隧道开挖后支护成环施工要求，防止隧道坍塌，必须抓住最佳时间完成与围岩相适配的钢拱架。
钢拱架一般采用型钢在施工现场加工制作，按照隧道轮廓尺寸弧度半径钢拱架一般由型钢加工若干件后组成，每件端头之间用14～16mm厚钢板连接板连接成型，钢拱架连接板的焊接质量是钢拱架质量的关键；因隧道开挖后钢拱架连接板的焊接工作属于凌空作业，机械配合困难，因此，焊接后大都会出现不平整、孔位定位不对称、扭曲、错孔等缺陷，严重影响了安装质量，造成施工作业长，不能满足目前快速施工的质量要求和标准化施工。
因此，如何提供一种焊接质量高、生产效率高的隧道钢拱架生产系统成为本领域人员亟需解决的一个问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种隧道钢拱架自动化生产系统，包括：
输料系统，用于输送型钢原材料；
型钢拱弯系统，用于将型钢原材料拱弯，形成拱弯型钢；
型钢对接系统，用于将型钢原材料端部与所述拱弯型钢端部对接并焊接连接板，形成对接型钢；
连接板给料系统，用于将连接板输送至所述对接处；
自动割断系统，用于切割所述对接型钢，形成加工原件；
出料系统；
所述输料系统、型钢拱弯系统、自动割断系统、出料系统依次设置；所述连接板给料系统与所述型钢对接系统位置对应。
采用上述技术方案的有益效果是：利用生产线式的自动化钢拱架流水线并采用自动送料、自动对接和焊接、自动拱弯及自动剪断的工作方式，使钢拱架制作提高工作效率，提高精准度，降低劳动强度，提高安全性，提高了生产数据及产品质量的管理，保证隧道初期支护的稳定性，使隧道开挖支护实体更加完美。
优选的，所述输料系统包括：送料架、顶出机构、推进机构以及第一导向机构，所述送料架与所述顶出机构通过链条传动连接，所述第一导向机构具有滚道，所述推进结构设置于所述滚道一端，所述滚道另一端与所述型钢拱弯系统连接，所述顶出机构的顶出位置与所述滚道相连。
优选的，所述型钢拱弯系统包括：自动型刚拱弯机以及设置在所述自动型刚拱弯机内部的拉绳编码器和旋转编码器；所述自动型钢拱弯机的入口与所述滚道另一端连接，所述自动型刚拱弯机的出口连接所述自动割断系统。拱弯机的推进油缸通过拉绳编码器的检测可自动运行到设定位置，对型钢原材料进行拱弯；旋转编码器可对拱弯型钢的圆弧尺寸进行测量。
优选的，拱弯型钢与型钢原材料对接的实际操作位置是相邻的，当型钢原材料被送入并与前一根拱弯型钢的端部稳定相接时，自动拱弯机及自动送料机构停止工作，待型钢对接操作完成后自动拱弯机和自动送料机再次运行。
优选的，所述自动割断系统包括：万向平台、气割装置，所述万向平台与所述自动型钢拱弯机的出口连接，所述气割装置设置于所述自动型钢拱弯机的出口一侧。优选的，所述气割装置采用自动气割机器手辅助操作。
优选的，还包括推料系统，所述推料系统包括推料气缸和第二导向机构，所述推料气缸设置于所述万向平台上，所述第二导向机构一端与所述万向平台的一侧连接，所述第二导向机构的另一端与所述出料系统连接。由于型钢拱弯后为圆弧状结构，因此推料系统可以沿圆弧方向设置多个并共同运行，可以快速高效的将位于万向平台上的加工原件推送至第二导向机构。
优选的，所述连接板给料系统包括工件夹具以及连接板给料机构，所述工件夹具设置于靠近所述自动型钢拱弯机入口处的滚道两侧，所述连接板给料机构一端与所述型钢原材料端部与所述拱弯型钢端部的对接处位置对应并将连接板输送至所述对接处。
优选的，所述型钢对接系统包括自动焊接装置，所述自动焊接装置对对接处的连接板进行焊接。
优选的，所述型钢对接系统采用“安川六轴机器手”辅助操作，机器手上设有机器人焊接系统，可在型钢原材料与拱弯型钢对接后自动点焊。焊接作业完成后，工件夹具松开，自动型钢拱弯机继续工作，同时焊接机器人进行焊枪清理工作。
优选的，还包括人工焊接系统，在机器手点焊之后通过人工满焊制成成品，所述人工焊接系统与所述出料机构连接。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明的系统结构示意图。
1-送料架，2-顶出机构，3-第一导向机构，4-推进机构，5-自动钢架拱弯机，6-万向平台，7-气割装置，8-第二导向机构，9-连接板给料机构，10-焊接机器人，11-焊枪清洗器，12-焊接机器人控制台，13-型钢原材料，14-工件夹具。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种隧道钢拱架自动化生产系统，包括：输料系统，用于输送型钢原材料13；型钢拱弯系统，用于将型钢原材料13拱弯，形成拱弯型钢；型钢对接系统，用于将型钢原材料13端部与拱弯型钢端部对接并焊接连接板，形成对接型钢；连接板给料系统，用于将连接板输送至对接处；自动割断系统，用于切割对接型钢，形成加工原件；出料系统；输料系统、型钢拱弯系统、自动割断系统、出料系统依次设置；连接板给料系统与型钢对接系统位置对应。输料系统包括：送料架1、顶出机构2、推进机构4以及第一导向机构3，送料架1与顶出机构2通过链条传动连接，第一导向机构3具有滚道，推进结构设置于滚道一端，滚道另一端与型钢拱弯系统连接，顶出机构2的顶出位置与滚道相连。型钢拱弯系统包括：自动型刚拱弯机以及设置在自动型刚拱弯机内部的拉绳编码器和旋转编码器；自动型刚拱弯机5的入口与滚道另一端连接，自动型刚拱弯机的出口连接自动割断系统。自动割断系统包括：万向平台6、气割装置7，万向平台6与自动型刚拱弯机5的出口连接，气割装置7设置于自动型刚拱弯机5的出口一侧。还包括推料系统，推料系统包括推料气缸和第二导向机构8，推料气缸设置于万向平台6上，第二导向机构8一端与万向平台6的一侧连接，第二导向机构8的另一端与出料系统连接。连接板给料系统包括工件夹具以及连接板给料机构9，工件夹具设置于靠近自动型刚拱弯机5入口处的滚道两侧，连接板给料机构9一端与型钢原材料13端部与拱弯型钢端部的对接处位置对应并将连接板输送至对接处。型钢对接系统通过焊接机器人10辅助操作，由焊接机器人主控台12控制，自动对对接处的连接板进行焊接。还包括人工焊接系统，人工焊接系统与出料机构连接。
具体工作过程如下：
1、人工将型钢原材料13吊装至送料架1上，启动自动程序，此时送料架1开始工作，通过链条传动将型钢原材料13送到顶出机构2上，顶出机构2将型钢原材料13向上顶出，第一支型钢原材料13由工人将其前推至自动型刚拱弯机5内，延续型钢原材料13尾端由推进机构4自动向前推进至前道型钢原材料13的尾端进行焊接。
2、当型钢原材料13被送入自动型刚拱弯机5的工作区域内，自动型刚拱弯机5开始工作，自动型刚拱弯机5的推进油缸通过拉绳子编码器的检测自动运行到设定的位置，将型钢原材料13进行拱弯，拱弯的工件弧长尺寸，则通过旋转编码器来测量。
3、后续型钢原材料需由推进缸前推至焊接区域，此时自动拱弯机是停止状态，确保与前一根拱弯型钢端部稳合相接，工件夹具将拱弯型钢与相邻的型钢原材料对接夹紧，同时连接贴板自动送到对接处，焊接机器人主控台12控制焊接机器人10开始焊接连接板。焊接作业完成后，工件夹具松开，自动型刚拱弯机5继续工作，同时焊枪清洗器11进行焊枪清理工作。
4、后续对接型钢由剪切设备剪断，并由后道输送移交第二导向机构8，可进行人工焊接或出料。
系统工作效率如下
3.1原材料自动进料系统：输送速度为1m/s
3.2机器人自动型钢对接系统工作效率为：8s
3.3型钢自动拱弯系统工作效率为：15s
3.4机器人自动割断系统工作效率为：8s
3.5万向平台自动推料系统效率为：4s
3.6自动连接板给料系统效率为：4s
3.7机器人连接板自动点焊系统效率为：10s
3.8自动出料系统效率为：6s
3.9每套完成时间取60s，每分钟1套，每小时60套左右。
本发明提供一种隧道钢拱架的生产系统，利用生产线式的自动化钢拱架流水线并采用自动送料、自动对接和焊接、自动拱弯及自动剪断的工作方式，使钢拱架制作提高工作效率，提高精准度，降低劳动强度，提高安全性，提高了生产数据及产品质量的管理，保证隧道初期支护的稳定性，使隧道开挖支护实体更加完美。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种隧道钢拱架自动化生产系统，其特征在于，包括：
输料系统，用于输送型钢原材料(13)；
型钢拱弯系统，用于将型钢原材料(13)拱弯，形成拱弯型钢；
型钢对接系统，用于将型钢原材料(13)端部与拱弯型钢端部对接并焊接连接板，形成对接型钢；
连接板给料系统，用于将连接板输送至所述对接处；
自动割断系统，用于切割所述对接型钢，形成加工原件；
出料系统；
所述输料系统、型钢拱弯系统、自动割断系统、出料系统依次设置；所述连接板给料系统与所述型钢对接系统位置对应。
2.根据权利要求1所述的一种隧道钢拱架自动化生产系统，其特征在于，所述输料系统包括：送料架(1)、顶出机构(2)、推进机构(3)以及第一导向机构(3)，所述送料架(1)与所述顶出机构(2)通过链条传动连接，所述第一导向机构(3)具有滚道，所述推进结构设置于所述滚道一端，所述滚道另一端与所述型钢拱弯系统连接，所述顶出机构(2)的顶出位置与所述滚道相连。
3.根据权利要求2所述的一种隧道钢拱架自动化生产系统，其特征在于，所述型钢拱弯系统包括：自动型刚拱弯机以及设置在所述自动型刚拱弯机内部的拉绳编码器和旋转编码器；所述自动型钢拱弯机(5)的入口与所述滚道另一端连接，所述自动型刚拱弯机的出口连接所述自动割断系统。
4.根据权利要求3所述的一种隧道钢拱架自动化生产系统，其特征在于，所述自动割断系统包括：万向平台(6)、气割装置(7)，所述万向平台(6)与所述自动型钢拱弯机(5)的出口连接，所述气割装置(7)设置于所述自动型钢拱弯机(5)的出口一侧。
5.根据权利要求4所述的一种隧道钢拱架自动化生产系统，其特征在于，还包括推料系统，所述推料系统包括推料气缸和第二导向机构(8)，所述推料气缸设置于所述万向平台(6)上，所述第二导向机构(8)一端与所述万向平台(6)的一侧连接，所述第二导向机构(8)的另一端与所述出料系统连接。
6.根据权利要求3所述的一种隧道钢拱架自动化生产系统，其特征在于，所述连接板给料系统包括工件夹具(14)以及连接板给料机构(9)，所述工件夹具(14)设置于靠近所述自动型钢拱弯机(5)入口处的滚道两侧，所述连接板给料机构(9)一端与所述型钢原材料(13)端部与所述拱弯型钢端部的对接处位置对应并将连接板输送至所述对接处。
7.根据权利要求6所述的一种隧道钢拱架自动化生产系统，其特征在于，所述型钢对接系统包括自动焊接装置，所述自动焊接装置对对接处的连接板进行焊接。
8.根据权利要求7所述的一种隧道钢拱架自动化生产系统，其特征在于，还包括人工焊接系统，所述人工焊接系统与所述出料机构连接。
9.根据权利要求8所述的一种隧道钢拱架自动化生产系统，其特征在于，所述型钢对接系统、自动割断系统、连接板给料系统以及自动焊接系统采用智能机器人辅助完成操作。
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