CN112570865B - 一种格栅型拱架连续焊接生产方法及生产线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种格栅型拱架连续焊接生产方法及生产线，方法包括主筋送料：将拱架主筋依次送到数个胎具上，并具有跨过焊接成型区的主筋段，以通过胎具定位将主筋段塑造成拱架形状；花筋上料：将一个焊接循环的拱架花筋逐一置于待焊位置；花筋焊接：在焊接成型区进行花筋与主筋焊接，以形成拱架主体的焊接成型段；定长推送：将焊接成型段移出焊接成型区；持续焊接。生产线依次包括塑型区、焊接成型区和定型区；至少在塑型区和定型区内分布有构成焊接夹具的多个焊接胎具。本发明的有益效果是，焊接方法解决了长期困扰行业的拱架焊接效率低和制造成本高的难题；生产线为焊接方法提供了设施保障。

Description

一种格栅型拱架连续焊接生产方法及生产线

技术领域

本发明涉及连续焊接生产线，特别是一种格栅型拱架连续焊接生产方法及生产线。

背景技术

铁路、公路、地铁或高速铁路等隧道开挖完成后，需要安装钢骨架，钢骨架作为底衬混凝土层的基础骨架，用于承载隧道上方岩土重量并通过隧道壁卸载在隧道基础上。为保持隧道结构稳定性，通常将隧道断面设计成鹅蛋形，相应钢骨架形状与之匹配。钢骨架制作时，都需要按多个段落分别制作，大多段落需要制成拱形，简称拱架。拱架结构形式包括型钢拱架和钢筋拱架，钢筋拱架为主要采用螺纹钢筋焊接形成桁架结构的花拱架，亦称格栅拱架。花拱架或格栅拱架制作主要是将多个主筋通过众多花筋焊接在一起。现有格栅拱架制作最有效的方式是利用焊接夹具与焊接机器人结合的胎膜焊接方式，提高效率和保障焊接质量。拱架胎膜焊接方式的过程是在单独焊接完成桁架上一个棱面的焊片后，再将多个焊片组合在一起。焊片焊接主要有两种方式，一是先将主筋通过成型模具压弯使之塑性变形形成拱形，然后，将构成焊片的两根拱形主筋固定在胎膜上进行花筋焊接；二是将构成焊片的两根主筋固定在胎膜上，通过胎膜使之在弹性变形下状态下形成拱形，然后，通过焊接花筋使其形成稳定的结构，该方式也是目前效率最高焊接方式。由于两种制作模式都只能形成格栅拱架中的一个焊片，拱架整体的形成还需要将焊片组合焊接在一起，在拱架断面为奇数的多边形中，要么采用双主筋结构，以在焊接与边数相等的焊片后，将它们通过主筋之间的直接焊接组合焊在一起；要么在组合时，还需要焊接两个棱柱面上的花筋，严重制约拱架制作速度。为此，需要一种利用钢筋弹性特性，采用胎模焊接技术，能够实现拱架整体焊接的连续焊接生产，以显著提高生产效率，降低生产成本。

发明内容

本发明的第一目的就是针对现有中拱架焊接效率低的不足，提供一种格栅型拱架连续焊接生产方法，以利用钢筋具有的弹性变形特性，通过胎具对构成拱架的主筋钢筋塑型，并结合多根钢筋同步推送进料，实现连续焊接生产，从而提高焊接效率，降低拱架制造成本。本发明的第二目的是提供一种格栅型拱架连续焊接生产线，以为连续焊接生产方法提供设施保证。

为实现第一目的，本发明采用如下技术方案。

一种格栅型拱架连续焊接生产方法，基于由多个焊接胎具构成的焊接夹具实施，且拱架主筋能够在焊接夹具上滑动；包括以下步骤：

第一步，主筋送料：将拱架主筋由焊接夹具的主筋进口到拱架产品出口依次送到数个胎具上，并具有跨过焊接成型区的主筋段，以通过胎具定位将位于焊接夹具上的主筋段塑造成拱架形状；

第二步，花筋上料：将一个焊接循环的拱架花筋逐一置于待焊位置；

第三步，花筋焊接：在焊接成型区，将置于待焊位置的拱架花筋与对应拱架主筋焊接，以形成拱架主体的焊接成型段；

第四步，定长推送：将焊接成型段移出焊接成型区；

第五步，持续焊接：循环执行第二步至第四步。

采用前述技术方案的本方法，利用钢筋的弹性特性，将构成格栅拱架主体部分的主筋沿拱架弧线长度方向，通过多个焊接胎具定位，而将其塑造为拱架的弧形，并在焊接成型区焊接花筋后形成拱架主体成型段；再通过整体推送主筋方式，将下一主筋段推送至焊接成型区等待焊接；持续进行主筋推送和花筋焊接的交替循环过程，不断增加拱架主体成型段长度，进而形成拱架主体连件，以在切断后获得单个拱架主体；最后，在拱架主体上焊接连接板和箍筋后得到拱架成品。本方法采用在位置相对固定的焊接成型区内进行拱架主体焊接，按拱架移动，重复作业内容的作业区间不动的原则，实现流水化作业的拱架连续焊接，可有效提高焊接效率，降低制造成本，解决了长期困扰行业的焊接效率低和制造成本高的难题。

优选的，在花筋焊接步骤中，焊枪按之字形行走轨迹焊接。由于拱架弧度相对较大，曲度较小，每个花筋长度在主筋长度上所占位置很小，其弧度变化可以忽略不计，并且花筋焊缝长度在花筋长度上占比也较小，因此，花筋焊缝长度在焊接时通常按直焊缝处理而无需考虑弧度。并通过之字形焊接轨迹加宽焊缝，确保焊接牢固，特别是对于主筋与花筋均采用螺纹钢或圆条时，通过两圆相切部位焊接连接时，这种加宽对焊接连接强度的加强效果特别显著。

优选的，在主筋送料前还包括主筋接长焊接和对接长焊缝进行光整处理的步骤。以便提供不断延长，且焊缝光整的主筋材料，如采用闪光对焊，其连接牢固，焊缝突出部分小，便于在线光整处理，可进一步为生产效率的提高提供保障。

优选的，在主筋送料步骤中，多根主筋材料按等弧度推送。以适应同一拱架的不同弧度处钢筋长度不同的送料需求，确保可靠实现连续焊接。其中，等弧度推送时，利用可摆动的送料结构和单向挟持机构的单向特性协调配合，实现内外主筋送料长度不同的需求。

优选的，在花筋上料步骤中，采用花筋上料机构上料。以利用成熟的工业控制技术实现自动上料，替代人工上料，可节省人力，缩短上料时间，提高焊接生产效率。

为实现第二目的，本发明采用如下技术方案。

一种格栅型拱架连续焊接生产线，由主筋进口到拱架产品出口的方向，依次包括塑型区、焊接成型区和定型区；至少在塑型区和定型区内分布有构成焊接夹具的多个焊接胎具；位于塑型区的焊接胎具分别约束单根拱架主筋，位于定型区的焊接胎具对拱架截面形状形成整体约束。

采用前述技术方案的焊接线，利用细长主筋材料的弹性特性，通过焊接夹具约束形成设定弧度和截面特征，在焊接成型区焊接花筋后，形成拱架主体的一个节段，最后，在定型区释放焊接应力后形成结构稳定的拱架主体成型段。焊接拱架时，持续进行主筋推送和花筋焊接的交替循环过程，不断增加拱架主体成型段长度，进而形成拱架主体连件，以在切断后获得单个拱架主体；最后，在拱架主体上焊接连接板和箍筋后得到拱架成品，从而实现拱架的连续焊接生产。提高拱架生产效率，降低生产成本。

优选的，焊接成型区内设有自动焊接机。以利用成熟的工业控制技术，实现焊接自动化，消除人为因素导致的产品质量隐患，确保焊接质量，并能够进一步提高生产效率。

优选的，在焊接夹具的进料端设有主筋推送装置，主筋推送装置上设有多个用于挟持单根主筋的单向挟持机构，且主筋推送装置能够随多根主筋的不同推送长度需求而自适应摆动。以通过推送装置实现自动送料，并巧妙地将挟持机构的单向特性和主筋推送装置的自适应偏摆特性，实现多根主筋同步送料，避免因受力主筋数量少，作用力偏离推送中心而出现卡阻，提高送料机构运行可靠性。并且主筋推送装置在推送主筋的同时，将定型的拱架从生产线的出口端送出，相对于在出口段设置拉拽装置而言，方便在出口端设置切割设备，将拱架主体连件切割成单件产品。

优选的，焊接成型区内还设有花筋上料机构，花筋上料机构具有将料仓中的花筋逐个送出，并置于待焊接位置，且能够使花筋处于与焊接后姿态一致的姿态。以利用现有成熟的工业控制技术实现花筋自动上料，进一步提高拱架生产效率。

优选的，还包括用于主筋接长焊接，并具有焊缝光整单元的闪光焊接机。以利用闪光对焊连接牢固，焊缝突出部分小，并且对接焊缝经过光整的不断延伸的主筋材料，进一步为生产效率的提高提供保障。

本发明的有益效果是，焊接方法解决了长期困扰行业的拱架焊接效率低和制造成本高的难题；生产线为焊接方法提供了设施保障。

附图说明

图1是本发明的格栅连续焊接生产线平面布局图。

图2是本发明中焊前胎具的结构示意主视图。

图3是本发明图2中的A部放大图。

图4是本发明图2的左视图，图中仅展示了部分结构。

图5是本发明中焊前胎具的结构示意后视图。

图6是本发明中焊后胎具的结构示意主视图。

图7是本发明图6中的B部放大图。

图8是本发明图6的左视图，图中仅展示了部分结构。

图9是本发明中焊后胎具的结构示意后视图。

图10是本发明中自动焊接机的结构示意图。

图11是本发明中主筋推送装置的结构示意主视图。

图12是本发明图11的A向视图。

图13是本发明中主筋推送装置的部分结构示意图，其中，单向挟持机构处于送料行程状态。

图14是本发明中花筋上料机构的结构示意图，其中花筋水平推送，并翻转后就位。

图15是本发明图14的俯视图。

图16是应用本发明推送的花筋结构示意图。

图17是本发明中花筋上料机构的结构示意图，其中花筋俯斜推送就位。

图18是本发明中闪光焊接机的结构示意主视图。

图19是本发明图18的左视图。

图20是本发明中焊缝光整单元的结构示意主视图。

图21是本发明图20的A向视图。

图22是本发明图20的B向视图。

图23是本发明图20的C向视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1，参见图1，一种格栅型拱架连续焊接生产方法，基于由多个焊接胎具100构成的焊接夹具实施，且拱架主筋能够在焊接夹具上滑动；包括以下步骤：

第一步，主筋送料：将拱架主筋由焊接夹具的主筋进口到拱架产品出口依次送到数个胎具100上，并具有跨过焊接成型区的主筋段，以通过焊接胎具100定位将位于焊接夹具上的主筋段塑造成拱架形状；

第二步，花筋上料：将一个焊接循环的拱架花筋逐一置于待焊位置；

第三步，花筋焊接：在焊接成型区，将置于待焊位置的拱架花筋与对应拱架主筋焊接，以形成拱架主体的焊接成型段；

第四步，定长推送：将所述焊接成型段移出焊接成型区；

第五步，持续焊接：循环执行第二步至第四步。

其中，在花筋焊接步骤中，焊枪按之字形行走轨迹焊接。在主筋送料前还包括主筋接长焊接和对接长焊缝进行光整处理的步骤；在所述主筋送料步骤中，利用主筋推送装置同步推送，以实现多根主筋材料等长度或等弧度推送。在等弧度推送时，利用可摆动的送料结构和单向挟持机构的单向特性协调配合，实现内外主筋送料长度不同的需求；在所述花筋上料步骤中，采用花筋上料机构上料。

实施例2，参见图1～图23，一种格栅型拱架连续焊接生产线，由主筋进口到拱架产品出口的方向，依次包括塑型区、焊接成型区和定型区；至少在塑型区和定型区内分布有构成焊接夹具的多个焊接胎具100；位于塑型区的焊接胎具100分别约束单根拱架主筋，位于定型区的焊接胎具100对拱架截面形状形成整体约束。

其中，所述焊接成型区内设有数台自动焊接机，每台自动焊接机至少焊接一条焊缝。在焊接夹具的进料端设有主筋推送装置，主筋推送装置上设有多个用于挟持单根主筋的单向挟持机构，且主筋推送装置能够随多根主筋的不同推送长度需求而自适应摆动。焊接成型区内还设有花筋上料机构，花筋上料机构具有将料仓中的花筋逐个送出，并置于待焊接位置，且能够使花筋处于与焊接后姿态一致的姿态。在主筋原料段还设有用于主筋接长焊接，并具有焊缝光整单元的闪光焊接机；闪光焊接机设在轨道车上，轨道车能够在地轨上由闪光焊机驱动气缸驱动往返移动。

焊接胎具100由焊前胎具和焊后胎具组成，焊前胎具布置在塑型区，焊后胎具布置在定型区，焊接胎具100固定连接在焊接工作平台408上。

参见图2、图3、图4、图5，焊前胎具包括竖向设置的基础板101，基础板101上开设有供拱架单根主筋钢筋穿过的多个穿孔101a；基础板101上设有用于滚动支撑拱架主筋钢筋的槽轮121。

其中，槽轮121成对设置，且一对中两个槽轮121的轴线竖向平行设置，两轴线所在平面与基础板101侧面平行。两个槽轮121位于槽轮架122的内部，并通过穿在槽轮架122上的槽轮轴123设置，槽轮架122周壁对应侧面抵靠在安装座124侧面上，并通过螺栓125与安装座124固定连接。槽轮架122的两侧分别设有一安装座124，两个安装座124均焊接在基础板101上。穿孔101a由长条孔构成，多个长条孔呈放射状分布；槽轮121顺着长条孔呈位置可调节地设在基础板101上；安装座124上用于穿设螺栓125的螺栓穿设孔为条形孔。

另外，基础板101呈位置可调节地设在基座103上，且基础板101按仅改变拱架弧形大小的方向调节，且基础板101与基座103之间设有丝杠螺母调节结构。其中，丝杠螺母调节结构包括水平设置平行于基础板101的丝杠111，与丝杠111配合的螺母112固定连接在基础板101上，基础板101通过导向结构进行位置调节时的移动导向，导向结构包括两根平行且水平设置的导向柱113，两根导向柱113呈上下分布，与导向柱113配合的导套114固定在基础板101上，导向柱113的两端支撑在固定设置的基座103上，两根导向柱113的同一端连接同一个基座103上，两根导向柱113位于基础板101的同一侧，丝杠111位于基础板101的另一侧，丝杠111通过两端分别支撑在对应端的基座103上。这样设置可充分利用基础板101的高度空间，利于降低整个高度，同时，通过将丝杠111和导向柱113设在两侧，增强了结构稳定性，并减少了零件数量。具体地，基础板101上的设有三个穿孔101a，构成三个穿孔101a的长条孔呈放射状分布，适用于焊接三角形截面的拱架。安装座124上用于安装的槽轮架122的安装面与长条孔中心线平行；在长条孔中心线呈竖直时，槽轮架122周壁的两端面与安装座124抵靠连接；在长条孔中心线呈倾斜时，为保证滚轮21轴线的竖直设置要求，槽轮架122需要在周壁上增设具有倾斜面的连接部与安装座124抵靠连接。附图仅展示了基础板的一侧设有槽轮121，而两侧均设槽轮121的方案虽无附图展示。

参见图6、图7、图8、图9，焊后胎具中竖向设置的基础板101中部开设有供拱架整体穿过的多边形孔101b；基础板101上设有用于滚动支撑拱架主筋钢筋的槽轮121。其中，多边形每个顶点处均设有一槽轮121；槽轮121设在槽轮支架126远端，槽轮支架126通过固定螺栓127固定连接在基础板101上，且基础板101设置有穿设螺栓的条形安装孔，多个条形安装孔呈放射状分布。槽轮支架126呈长条形结构；基础板101上固定连接有支架限位座128，支架限位座128抵靠在槽轮支架126侧面。具体地，多边形为三角形，适用于焊接端面为三角形的三棱形拱架，或称三角形拱架。当多边形采用四边形、五边形或六边形时，用于焊接对应多边形截面的拱架。焊后胎具的其余结构与焊前胎具相同，在此不再赘述。

其中，基础板101下端焊接有底板，二者形成“⊥”形结构，并通过底板安装固定。安装时，需要注意安装在适当的位置，适用于直线型桁架或拱架的直线分段。

参见图10，自动焊接机采用桁架机械手与可调节焊枪支架相结合的结构，桁架机械手具体包括升降臂201，以及通过升降臂201设置的纵向直线模组202和横向直线模组203，升降臂201通过升降驱动气缸204驱动升降；可调节焊枪支架205呈多轴可调节结构；纵向直线模组202沿焊缝长度方向设置，横向直线模组203沿焊缝宽度方向设置，以利用直线模组的独立驱动和可进行数字化控制的特性，两个直线模组综合形成之子形运动轨迹，从而方便地获得之字形焊接焊缝。

参见图11、图12和图13，主筋推送装置，包括基架301和推动所述基架301移动的推送油缸302；多个单向挟持机构设在基架301上，基架301下端设有滚轮309；基架301和推送油缸302均能够在支撑平台303的平面内摆动。单向挟持机构包括匣形料盒304，匣形料盒304的盒底形成有供长条形物料通过的物料穿设通道，物料穿设通道旁边设有凸轮或偏心轮305，凸轮或偏心轮305通过铰接销306可转动地设在匣形料盒304的两侧壁之间；所述匣形料盒304与所述凸轮或偏心轮305之间设有驱动凸轮或偏心轮305转动的弹簧构件307，以使所述物料穿设通道变窄。

其中，凸轮或偏心轮305呈扇形；弹簧构件307由压缩弹簧构成，压缩弹簧装在弹簧安装管307a内，弹簧安装管307a固定在匣形料盒304上，一端管口设有封堵的堵塞307b，以使管孔形成盲孔结构，弹簧自由端由开放的管口伸出，并抵靠在凸轮或偏心轮305的侧面上，且抵接点靠近凸轮或偏心轮305的工作曲面高程端，凸轮或偏心轮305的中心到工作曲面边缘的距离，由工作曲面的高程端至低程端逐渐减小；凸轮或偏心轮305铰接轴线位于其中心轴线上。凸轮或偏心轮305的凸轮工作面上形成有花纹或者单向齿305a；匣形料盒304上固定连接有限位构件308，限位构件308限制所述凸轮或偏心轮305转动的极限位置；限位构件308由销、柱或钉等之一的构件构成，限位构件308与匣形料盒304固定连接，并用于抵靠凸轮或偏心轮305位于工作曲面低程端的侧面边缘。

基架301包括两竖向且平行设置的竖板301a，两竖板301a通过连接板301b连接；所述单向挟持机构设在所述连接板301b上；所述推送油缸302与对应侧的竖板301a连接；竖板301a上设有供长条形物料穿过的条形孔；所述连接板301b上设有供所述单向挟持机构连接的长条孔；单向挟持机构仅通过所述匣形料盒304上的单个安装孔304a与连接板301b连接

具体地，单向挟持机构仅设有单个凸轮或偏心轮305，由设置夹爪的匣形料盒304形成长条形物料的倚靠基础，匣形料盒304呈U形结构时，借助匣形料盒304底部槽的槽壁抵靠物料；匣形料盒304在U形两端具有封堵板的情况下，可在封堵板上开设物料穿设孔，孔壁与槽底壁有距离时，靠近底壁的部分孔壁形成倚靠基础；靠近槽底的孔壁与槽底壁重合时，匣形料盒304底部槽的槽壁抵靠物料。弹簧构件307除由压缩弹簧构成外，还可采用弹簧片、拉伸弹簧、压缩弹簧和扭转弹簧等。

用于拱架焊接送料时，单向挟持机构的数量，以及基架301上供长条形物料穿过的条形孔数量均对应于拱架的主筋数量相相等，如四棱形拱架则需要设置4个。附图展示了三个单向挟持机构的设置方式，用于焊接三角形拱架。

参见图14和图15，花筋上料机构，包括按平放状态逐个提供拱架花筋的料仓401，料仓401下方设有接料平台416，接料平台416后方设有由推料气缸402驱动的花筋推板403，花筋推板403能够从料仓401穿过，接料平台416前方设有焊接载台404上，焊接载台404上设有拱架花筋定位结构，以使承载在其上的拱架花筋处于与拱架主筋焊接的相应位置。

其中，所述花筋推板403通过两侧墙板409上设置的导向槽409a与墙板滑动连接；墙板固定连接在底板407上；底板407呈位置可调节地设在焊接工作平台408上，且底板407的位置调节移动方向与拱架对应处的法向一致；拱架呈直线形时，底板407的移动方向与拱架纵向垂直；拱架为弧形时，底板407的移动方向与拱架对应处圆弧切线的垂直方向即法向一致。底板407与焊接工作平台408之间设有丝杠螺母调节结构，包括丝杠410、螺母411和两个丝杠座412，丝杠410可转动地支撑在两个丝杠座412上，丝杠座412固定在焊接工作平台408上，螺母411固定在底板407；底板407与焊接工作平台408之间通过两根圆形导向柱414导向，圆形导向柱414通过安装座415固定在焊接工作平台408上，底板407上固定连接有与圆形导向柱414配合的导向套。

所述焊接载台404呈可翻转地设置，焊接载台404铰接有翻转驱动气缸405，翻转驱动气缸405通过气缸缸体的中部铰接在两侧墙板409上，或者铰接在翻转气缸座上，翻转气缸座固定在底板407或侧墙板409上；焊接载台404旁边设有限制其翻转角度的翻转限位结构；并在使用状态下，所述接料平台416从对应拱架主筋下方，由对应主筋外侧延伸到内侧，并与对应的拱架主筋之间具有供拱架花筋通过的间距。翻转限位结构包括角钢型限位座413，角钢型限位座413固定在底板407上；角钢型限位座413上设有限位凸起；所述拱架花筋定位结构由多个沿拱架花筋形状分布的定位钉406构成，定位钉406的分布能够限制花筋纵向移动极限位置和花筋的左右位置，角钢型限位座413上的限位凸起与定位钉406抵接，限制焊接载台404翻转的极限位置；所述焊接载台404由绝缘材料制成，或者，拱架花筋在处于焊接位置时，拱架花筋与焊接载台404接触的区域表面覆盖或嵌设有绝缘材料。

图16展示了拱架花筋形状为带尾翼的开口梯形，在尾翼与主筋焊接后使开口封闭，相邻尾翼组合形成反向梯形的顶，从而使拱架沿纵向形成正反交错梯形的组合结构。

料仓401包括一竖向设置并由板材弯折成拱架花筋形状的后仓壁401a，后仓壁401a前方分布由多个竖向设置的立柱或立管形成栅栏状前仓壁，前仓壁还包括用于从立柱或立管顶端和底端分别将多个立柱或立管固定连接为一体的连接板401b，下端的连接板和后仓壁401a均呈中间悬空的方式设置，下端的连接板和后仓壁401a两端均与两个侧墙板409固定连接，并且前仓壁高于后仓壁401a，以方便拱架花筋上料。为更方便架花筋上料，最好，在后仓壁401a的顶部斜向后地，向上延伸设置料槽，以便将拱架花筋放置料槽中，利用重力自动滑落到料仓401内，并在料仓内形成逐个叠放状态。虽然，附图中未展示料槽结构，但本领技术人员应当理解为本料槽与普通自动滑槽结构相同，仅仅考虑与拱架花筋相适应的尺寸即可。

其中，花筋推板403水平设置，角钢型限位座413将焊接载台404限制在翻转呈竖直状态的位置，对应为拱架竖直棱面推送花筋。

参见图17，所述花筋推板403呈俯斜30度设置，用于向拱架的俯斜棱面提供花筋，焊接载台404呈固定设置；焊接载台404与所述接料平台416平行设置，并与低于所述接料平台416；在使用状态下，所述焊接载台404位于多棱形拱架截面对应的拱架主筋内侧，所述接料平台416前端位于多棱形拱架截面对应的拱架主筋外侧，接料平台416不低于拱架主筋。

显然，用于向拱架的仰斜棱面提供花筋时，所述花筋推板403呈仰斜设置。

其中，焊接载台404可设置为由电缸或气缸驱动的升降结构。

参见图18、图19，闪光焊接机包括由闪光焊机构成的焊接单元511和焊缝光整单元512；所述闪光焊机固定设在轨道车平台513上；焊缝光整单元512可横向移动地设在所述轨道车平台513上，并连接有焊缝光整单元驱动油缸516，且轨道车平台513通过设有两根导向杆517，导向杆517两端支撑在导向杆座518，闪光焊接机的基座514上设有导向支耳，导向支耳与导向杆517形成轴孔配合的滑动配合结构，焊缝光整单元驱动油缸516通过基座514的油缸连接座与焊缝光整单元512连接，焊缝光整单元驱动油缸516在宽度方向位于两根导向杆517之间的中间。

其中，焊缝光整单元512包括工件夹持机构和环形光整刮刀501，工件夹持机构呈相对固定地设置在基座514上，环形光整刮刀501固定连接在刀座502上，刀座502能够相对于所述工件夹持机构纵向移动，刀座502连接有刀座驱动油缸503；且环形光整刮刀501内孔适用于圆形件接长焊接的圆形，刀座502通过两个导向柱515的导向结构设在基座514前侧的侧壁上。

参见图20、图21、图22和图23，所述工件夹持机构包括U形叉结构的夹持座504，夹持座504固定在基座514设置刀座502的同一侧壁上，其U形叉水平设置，夹持座504的U形侧臂上开设有竖向设置的第一插孔，第一插孔内滑动配合有定位块505，夹持座504的U形底端开设有水平设置的第二插孔，第二插孔内配合有压紧块506，压紧块506连接有压紧油缸507；所述定位块505和所述压紧块506的相向面上均设有工件接纳槽，定位块505和压紧块506通过工件接纳槽的槽壁抵靠工件；工件接纳槽采用适用于圆形件的弧形凹槽或V形凹槽，在定位块505和压紧块506夹持工件时，工件的轴线位于U形叉的U形对称平面上，并与环形光整刮刀501的轴线重合。定位块505还连接有其移动的定位油缸508，且定位块505与定位油缸508之间设有杠杆509，杠杆509铰接在基座514顶端，杠杆509两端分别与定位块505和定位油缸508的活塞杆远端铰接，定位油缸508的缸体与在固定连接在基座514的背面侧壁上油缸座铰接。

另外，刀座502由承载部和刮刀安装部组成，承载部上设有U形开槽，该U形开槽与夹持座504上的U形叉的U形槽朝向一致，并位于同一直线上，刮刀安装部由固定安装部和活动安装部组成抱箍式结构；具体活动安装部520一端铰接在固定安装部上，另一端通过螺钉521和蝶形螺帽522与固定安装部连接；承载部和固定安装部形成一体结构，并在该组合部分上设有导向孔，导向孔与导向柱515滑动配合，且通过该组合部分与刀座驱动油缸503的活塞杆连接，刀座驱动油缸503与基座514连接；两个导向柱515呈上下分布地设置，导向柱515两端固定在导向柱支撑座519上，导向柱支撑座519固定在基座514上，且导向柱支撑座519还用于限制刀座502移动的极限位置。对应的，环形光整刮刀501呈两瓣组合结构，两个刀瓣502a分别安装在固定安装部和活动安装部的刀具安装槽内；环形光整刮刀501的尾端抵靠在所述刀座502的承载部上；具体在轴向上，所述环形光整刮刀501与所述承载部之间还设有刀垫510，刀垫510也呈两瓣结构，并与环形光整刮刀501的两瓣一一对应设置，刀垫510内孔直径大于环形光整刮刀501刀尖形成的内孔直径。

附图仅展示了一处设置工件夹持机构，也可以在两处设置工件夹持机构，光整加工过程中对焊后产品的焊缝形成拉伸，适用于焊缝面积较大的对接工件。在两处设置时，除如图所示的一处外，在刀座502光整行程的前方的另一处设置，以通过两处设置工件夹持机构将对接焊接的产品两段都形成夹持固定。另外，一处设置工件夹持机构时，也可将其设在刀座502光整行程的前方，并利用前方设置的工件夹持机构，使整加工过程中对焊后产品的焊缝形成挤压，消除削弱焊缝强度隐患，更适合于焊缝面积相对较小工件，如管状构件等。

在本发明焊接线上进行拱架焊接时，包括：

一、闪光对焊焊接：多支拱架主筋通过闪电对焊交错不断加长。

二、闪电对焊焊缝光整：闪电对焊焊缝焊渣剔除，获得连续光滑拱架主筋。

三、多支拱架主筋同步送料：多支拱架主筋同步整体推送，单向定长送料。

四、拱架骨架定型：主筋钢筋在多个按设计形状分布的焊接胎具约束下，利用主筋钢筋的弹性变形特性形成设定轮廓形状的格栅型拱架骨架主筋。

五、拱架花筋自动上料：相邻拱架骨架主筋连接的花筋由花筋上料机构送至焊接位置等待与拱架骨架主筋焊接。

六、桁架式焊接机械手自动焊接：包括纵横直线模组的桁架式焊接机械手携带二保焊机焊枪，按照之字形行走轨迹将花筋与主筋焊接在一起。

七、格栅型拱架步进式循环焊接：相邻两个主筋形成拱架的一个面，从第一个面推送一个待焊接花筋开始，到最后一个面的一个花筋焊接完成为止，被定义为一个花筋焊接循环；在完成一个花筋焊接循环后，主筋推送机构将多根主筋整体推送到下一个花筋焊接循环的待焊位置，以备花筋上料和焊接；主筋推送过程中，前端已通过焊接花筋后形成的花拱架部分被逐渐推送出焊接胎具。

八、格栅型拱架定长切割、端头板焊接：当格栅拱架达到设定长度后，人工切割形成所需拱架主体，在焊接端头板、箍筋后形成拱架产品。

本发明具有以下有益效果：

1、本格栅型拱架自动焊接生产线，在工位Ⅰ（闪光对焊自动焊接及焊缝光整），工位Ⅱ(拱架花筋料仓人工上料)，工位Ⅲ（拱架端头板定位焊接、箍筋焊接、定长切割）各一人，即可操作。

2、格栅型拱架花筋焊接用时约45秒/循环（焊接长度约0.52米），工位Ⅰ用时约3.75～5分钟/循环，工位Ⅲ用时约6分钟/循环,每工位工人操作时间充分，劳动强度小，简单易行。

3、本格栅型拱架自动焊接生产线产能42米/小时。拱架主筋毫无损耗。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种格栅型拱架连续焊接生产线，其特征在于，由主筋进口到拱架产品出口的方向，依次包括塑型区、焊接成型区和定型区；至少在塑型区和定型区内分布有构成焊接夹具的多个焊接胎具；位于塑型区的焊接胎具分别约束单根拱架主筋，位于定型区的焊接胎具对拱架截面形状形成整体约束；

所述焊接胎具由焊前胎具和焊后胎具组成，焊前胎具布置在塑型区，焊后胎具布置在定型区；其中，焊前胎具和焊前胎具均包括竖向设置的基础板，焊前胎具的基础板上开设有供拱架单根主筋钢筋穿过的多个穿孔；该基础板上设有分别用于滚动支撑拱架单根主筋钢筋的槽轮，该槽轮成对设置；焊后胎具中竖向设置的基础板中部开设有供拱架整体穿过的多边形孔，该基础板上设有用于滚动支撑拱架主筋钢筋，并与多边形孔每个顶点对应的另一槽轮；基础板按仅改变拱架弧形大小的方向呈位置可调节地设在基座上；基础板下端焊接有底板，二者形成“⊥”形结构，并通过底板安装固定。

2.根据权利要求1所述的生产线，其特征在于，所述焊接成型区内设有自动焊接机。

3.根据权利要求1所述的生产线，其特征在于，在所述焊接夹具的进料端设有主筋推送装置，主筋推送装置上设有多个用于挟持单根主筋的单向挟持机构，且主筋推送装置能够随多根主筋的不同推送长度需求而自适应摆动。

4.根据权利要求1所述的生产线，其特征在于，所述焊接成型区内还设有花筋上料机构，花筋上料机构具有将料仓中的花筋逐个送出，并置于待焊接位置，且能够使花筋处于与焊接后姿态一致的姿态。

5.根据权利要求1～4中任意一项所述的生产线，其特征在于，还包括用于主筋接长焊接，并具有焊缝光整单元的闪光焊接机。

6.一种格栅型拱架连续焊接生产方法，其特征在于，基于权利要求1～5中任意一项所述的格栅型拱架连续焊接生产线实施，拱架主筋能够在焊接夹具上滑动；包括以下步骤：

第一步，主筋送料：将拱架主筋由焊接夹具的主筋进口到拱架产品出口依次送到数个胎具上，并具有跨过焊接成型区的主筋段，以通过胎具约束将位于焊接夹具上的主筋段塑造成拱架形状；

第二步，花筋上料：将一个焊接循环的拱架花筋逐一置于待焊位置；

第三步，花筋焊接：将置于待焊位置的拱架花筋与对应拱架主筋焊接，以形成拱架主体的焊接成型段；

第四步，定长推送：将所述焊接成型段移出焊接成型区；

第五步，持续焊接：循环执行第二步至第四步。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述花筋焊接步骤中，用于拱架花筋与拱架主筋固定连接的长焊缝沿长度方向呈“Z”字形延伸。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述主筋送料步骤前，还包括主筋接长焊接和对接长焊缝进行光整处理的步骤。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述主筋送料步骤中，多根主筋材料按等弧度推送。

10.根据权利要求6～9中任意一项所述的方法，其特征在于，在所述花筋上料步骤中，采用花筋上料机构上料。