CN113020832B - 一种大型专用钢构件加工装置及加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大型专用钢构件加工装置及加工工艺，属于钢构件加工技术领域，本发明通过输料装置、导正块、槽钢夹持装置及对中挤压装置能够实现连接片、槽钢及下钢板的自动对齐及定位，保证焊接作业的快速高效进行，并且能够起到焊接胎架的作用，保证焊接质量及效率。本发明的钢桥面板设计更加合理，更便于焊接，使其在焊接过程中不需要焊枪深入至两块钢板之间，能够保证焊接质量，同时便于后期质检及维护。本发明的输料装置能够自动完成所有连接片的夹紧及输送，对中挤压装置保证了焊接前连接片与槽钢位置的准确性。本发明上钢板与槽钢的连接方式避免了焊接时焊枪伸入钢板之间的问题，能够保证焊接质量，同时便于后期质检及维护。

Description

一种大型专用钢构件加工装置及加工工艺

技术领域

本发明涉及钢构件加工技术领域，具体涉及一种大型专用钢构件加工装置及加工工艺。

背景技术

装配式桥梁的桥面部分通常采用钢制，由于桥面需要与支撑结构（如桥墩、侧部的贝雷片）可靠连接。钢桥面板主要包括两块钢板及处于两块钢板之间的若干筋板（槽钢），整体通常采用焊接的方式制造，但由于筋板处于钢板的内部，当焊接第二块钢板时则会出现焊接比较困难的问题，尤其对于面积较大的钢桥面板，则只能通过长度较长的机械手深入至两层钢板之间对槽钢和钢板进行焊接，这样一方面焊接成本较高，并且焊接质量也无法保障，鉴于上述原因，工程应用中需要一种能够更好加工的钢桥面板及加工效率更高的钢桥面板加工装置。

发明内容

为解决现有技术中的不足，本发明提供一种大型专用钢构件加工装置及加工工艺，解决了现有技术中钢桥面板焊接效率较低、人工拼焊质量无法保证的技术问题。

为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案：

一种大型专用钢构件加工装置：大型专用钢构件包括平行设置的下钢板、上钢板，及设置在下钢板、上钢板之间的若干根平行设置的槽钢，槽钢与上钢板连接侧设有交替设置的缺口、焊接部，相邻槽钢之间还设有若干片同时垂直于下钢板、上钢板、槽钢的连接片，且连接片焊接于缺口的中心线以及下钢板和上钢板；

上钢板设有凹槽，凹槽设有与焊接部相匹配的通槽，焊接部焊接于通槽，且焊接部的端部高于凹槽；

加工装置包括输料装置及槽钢夹持装置；

输料装置包括若干组传送带及若干组相间排列的导正块，每组传送带包括两根独立运行的传送带一、传送带二，传送带一设有夹板一，传送带二设有夹板二，夹板一、夹板二用于夹持连接片，输料装置的侧部还设有用于挤压连接片、下钢板的对中挤压装置；

导正块的最大宽度大于槽钢的宽度；

对中挤压装置包括相对设置、且可相对于输料装置横移的驱动臂一、驱动臂二，驱动臂一、驱动臂二均设有上推板、下推板，上推板与连接片的位置相匹配，下推板与下钢板的位置相匹配，驱动臂一、驱动臂二的端部均铰接于可旋转的驱动盘。

进一步的：槽钢夹持装置包括吊杆、夹臂及驱动板，夹臂有两个，且两个夹臂均铰接于吊杆，夹臂下端设有弹性垫，上端设有导向轴，驱动板可滑动连接于吊杆，且设有倾斜、对称设置的斜槽，导向轴可滑动连接于斜槽，驱动板上端设有缸体，吊杆设有与缸体相配合的活塞。

进一步的：还包括上横梁，上横梁设有T型槽，吊杆通过滑块连接T型槽，滑块通过拉簧连接上横梁；

拉簧有两根，且两根拉簧分别用于驱动滑块向T型槽的两个方向滑动；

当两根拉簧处于平衡状态时，相邻槽钢夹持装置之间的距离大于连接片的宽度。

进一步的：吊杆下端设有长度可调节的螺纹顶杆。

进一步的：导正块的最大宽度比槽钢的宽度大4-10mm。

进一步的：当两根拉簧处于平衡状态时，相邻槽钢夹持装置之间的距离比连接片的宽度大4-10mm。

进一步的：夹板一、夹板二均向传送带的中间延伸，且夹板一、夹板二的上端均设有折弯端。

基于前述的大型专用钢构件加工装置的加工工艺：按照以下步骤操作：

将连接片放置于夹板一、夹板二之间，通过传送带一、传送带二的差动完成对多列连接片的夹紧，并在输料装置上放置待焊接的下钢板；

通过槽钢夹持装置夹持与连接片列数相匹配的槽钢并移动至预设位置；

传送带一、传送带二同步传动，将所夹持的连接片通过导正块进入至槽钢夹持装置所夹持的槽钢之间，当所有连接片均进入至槽钢之间、且连接片运动至缺口的中间位置时，传送带一、传送带二停止运动；

驱动盘旋转，通过上推板挤压处于最外侧的一列连接片，使所有连接片的两侧均与槽钢侧部相接触；

在连接片底部与槽钢底部相齐平的状态下完成连接片与槽钢的焊接；

传送带一、传送带二松开连接片，上横梁上升至连接片与夹板一、夹板二脱离的高度；

输料装置前进，将下钢板输送至焊接完成的连接片、槽钢正下方；

上横梁下降至与焊接完成的连接片、槽钢相接触；

驱动盘旋转，通过下推板挤压下钢板的侧部，使下钢板的四边与焊接完成的连接片、槽钢的距离达到预设距离；

完成焊接完成的连接片、槽钢与下钢板之间的焊接；

完成两侧U型钢与下钢板、连接片之间的焊接；

将上钢板放置在焊接完成的连接片、槽钢、下钢板，并使焊接部插入至通槽；

在凹槽内完成通槽与焊接部之间的焊接。

进一步的：槽钢夹持装置夹持槽钢之前，所有槽钢夹持装置的螺纹顶杆下端处于等高状态。

本发明所达到的有益效果：相对于现有技术，本发明的钢桥面板设计更加合理，更便于焊接，使其在焊接过程中不需要焊枪深入至两块钢板之间，能够保证焊接质量，同时便于后期质检及维护。

本发明通过输料装置、导正块、槽钢夹持装置及对中挤压装置能够实现连接片、槽钢及下钢板的自动对齐及定位，保证焊接作业的快速高效进行，并且能够起到焊接胎架的作用，保证焊接质量及效率。

附图说明

图1是本发明大型专用钢构件的轴测图一；

图2是本发明大型专用钢构件的轴测图二（隐藏上钢板）；

图3是本发明大型专用钢构件中上钢板的局部放大图；

图4是本发明大型专用钢构件加工装置轴测图；

图5是本发明输料装置的局部放大图；

图6是本发明槽钢夹持装置主视图；

图7是图6中A处的局部放大图；

图8是本发明上横梁的局部轴测图；

附图标记的含义：1-下钢板；2-槽钢；3-连接片；4-U型钢；5-上钢板；6-传送带一；7-传送带二；8-导正块；9-槽钢夹持装置；10-上横梁；11-上推板；12-下推板；13-驱动臂一；14-驱动臂二；15-驱动盘；21-缺口；22-焊接部；51-凹槽；52-通槽；61-夹板一；71-夹板二；91-吊杆；92-螺纹顶杆；93-夹臂；94-驱动板；95-缸体；911-活塞；912-滑块；913-拉簧；931-弹性垫；932-导向轴；941-斜槽；101-T型槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本实施例公开了一种大型专用钢构件加工装置，具体如下：

如图1至图3所示：本实施例中的大型专用钢构件是一种经过改良的钢桥面板，具体包括平行设置的下钢板1、上钢板5，及设置在下钢板1、上钢板5之间的若干根平行设置的槽钢2，槽钢2的上钢板5连接侧（开口侧）设有交替设置的缺口21、焊接部22，相邻槽钢2之间还设有若干片同时垂直于下钢板1、上钢板5、槽钢2的连接片3，且连接片3焊接于缺口21的中心以及下钢板1和上钢板5。

其中，上钢板5设有凹槽51，凹槽51设有与焊接部22相匹配的通槽52，焊接部22焊接于通槽52，且焊接部22的端部高于凹槽51，即焊接部22能够穿过通槽52，并预留一定的焊接余量，当焊接部22穿过通槽52时，缺口21的边沿与凹槽51相接触。另一方面，为了保证产品表面的平整性，焊接部22的高度通常不会高出上钢板5的表面。

通过上述结构可以看出：对于改良之后的钢桥面板，当下钢板1、槽钢2及连接片3三者焊接完成之后，最后焊接上钢板5时不需要将焊枪深入至两片钢板之间，而是焊接在上钢板5的通槽52内，尽管槽钢2与上钢板5之间并未采用满焊的方式，但焊接部22整体的长度也占到槽钢2长度的一半以上，并且焊接部22与缺口21是均匀相间分布的，因此槽钢2与上钢板5之间的焊接强度并未降低，也就是说，由于新增了较多数量的连接片3，因此整体的强度及刚性并不会降低。

但上述钢桥面板的焊接过程中，多片连接片3与槽钢2、下钢板1之间的焊接工序较多，如果采用现有技术中的手动拼焊的方式则效率较低，并且由于焊缝较多很容易会出现最后焊接部22无法进入至通槽52的内情况，导致产品加工失败，甚至报废。

因此，针对上述改良的钢桥面板，本实施例公开了一种能够满足上述结构的加工装置，加工装置包括输料装置及槽钢夹持装置9。

如图4至图8所示：本实施例的输料装置包括若干组传送带及相间排列的导正块8、，每组传送带包括两根独立运行的传送带一6、传送带二7，传送带一6设有夹板一61，传送带二7设有夹板二71，夹板一61、夹板二71用于夹持连接片3，如图5所示，夹板一61、夹板二71均向传送带一6、传送带二7的中间部分延伸，保证其夹持部分能够正对夹持，以便更好地夹持连接片3；再者，且夹板一61、夹板二71的上端均设有折弯端，便于连接片3的放入。

当连接片3与槽钢2拼接完成之后，为了使两者能够接触并满足焊接的要求，本实施例输料装置的侧部还设有用于挤压连接片3、下钢板1的对中挤压装置。

图5中的箭头P表示连接片3进入导正块8的方向，导正块8的前端（连接片3的进入端）的侧部设有斜面，后端宽度一致，用于对连接片3进行导正，以便使整列连接片能够整齐排列，导正块8的最大宽度（后端宽度）大于槽钢2的宽度，在本实施例中，导正块8的最大宽度比槽钢2的宽度大4-10mm。

如图6所示：对中挤压装置包括相对设置、且可相对于输料装置横移的驱动臂一13、驱动臂二14，驱动臂一13、驱动臂二14均设有上推板11、下推板12，并且上推板11与连接片3的位置相匹配，下推板12与下钢板1的位置相匹配，上推板11、下推板12分别用来推动连接片3、下钢板1。驱动臂一13、驱动臂二14的端部均铰接于可旋转的驱动盘15；驱动盘15的中心是固定的，当驱动盘15旋转时，驱动臂一13、驱动臂二14能够同步打开、闭合，需要注意的是，驱动盘15需要通过径向设置的腰型孔与驱动臂一13、驱动臂二14端部的铰接轴连接，避免驱动臂一13、驱动臂二14在横移时发生旋转或上下移动。

参阅图6及图7：槽钢夹持装置9的具体结构是：包括吊杆91、夹臂93及驱动板94，夹臂93有两个，且两个夹臂93均铰接于吊杆91，夹臂93下端设有弹性垫931，上端设有导向轴932，驱动板94可滑动连接于吊杆91，且设有倾斜、对称设置的两个斜槽941，导向轴932可滑动连接于斜槽941，驱动板94上端设有缸体95，吊杆91设有与缸体95相配合的活塞911，缸体95的两端设有连接控制阀的接口，便于控制活塞911在缸体95内的位置。当缸体95被压缩空气驱动时，缸体95带动驱动板94沿着吊杆91上下移动，继而通过斜槽941实现两个夹臂93的打开或闭合，通过两个夹臂93完成对槽钢2的夹持。

所有槽钢夹持装置9均连接于上横梁10，上横梁10（图8）设有T型槽101，吊杆91通过滑块912连接T型槽101，T型槽101的方向平行于上横梁10的方向，并且当槽钢夹持装置9安装于上横梁10之后，两个夹臂93的夹持方向平行于T型槽101，滑块912通过拉簧913连接上横梁10，拉簧913有两根，且两根拉簧913分别用于驱动滑块912向T型槽101的两个方向滑动。当两根拉簧913处于平衡状态时，相邻槽钢夹持装置9之间的距离大于连接片3的宽度。在本实施例中，当两根拉簧913处于平衡状态时，相邻槽钢夹持装置9之间的距离比连接片3的宽度大4-10mm。

为了保证被抓取的多根槽钢2能够处于等高状态，本实施例吊杆91下端设有长度可调节的螺纹顶杆92，这样每次通过槽钢夹持装置9夹持槽钢2时，螺纹顶杆92的底部能够接触到槽钢2，保证夹持位置。

本实施例还公开了一种大型专用钢构件的加工工艺，具体按照以下步骤操作：

将连接片3放置于夹板一61、夹板二71之间，通过传送带一6、传送带二7的差动（两根传送带相对运动）完成对多列连接片3的夹紧，需要说明的是传送带一6、传送带二7上并非全部设置夹板一61、夹板二71，应该预留一端没有设置夹板，该段用来放置下钢板1，在夹持连接片3的同时，也在输料装置上放置待焊接的下钢板1。

通过槽钢夹持装置9夹持与连接片3列数相匹配的槽钢2并移动至预设位置，这里记载的预设位置是指传送带一6、传送带二7的下游。槽钢夹持装置9夹持槽钢2之前，所有槽钢夹持装置9的螺纹顶杆92下端处于等高状态，这样能够保证所有被夹持的槽钢2处于等高状态。

为了便于焊接，连接片3的四角可适当设置倒角，当连接片3被传送带夹紧之后，由于人工放置误差的存在，使得连接片3的放置位置可能会存在横向（平行于夹板一61、夹板二71形成的钳口的方向）误差，为了消除上述误差，当传送带一6、传送带二7同步传动时，将所夹持的连接片3通过导正块8进入至槽钢夹持装置9所夹持的槽钢2之间。由于导正块8的最大宽度大于槽钢2的宽度，并且当两根拉簧913处于平衡状态时，相邻槽钢夹持装置9之间的距离比连接片3的宽度大4-10mm。因此当输料装置将连接片3输送至槽钢2之间时，连接片3与槽钢2之间是具有一定间隙的，这样的好处就是保证连接片3能够顺利进入至槽钢2之间，避免连接片3发生卡滞。

同一传送带（夹板一61、夹板二71）上夹板之间的距离等于同一槽钢2上缺口21的间距。当所有连接片3均进入至槽钢2之间、且连接片3运动至缺口21的中间位置时，传送带一6、传送带二7停止运动。此时连接片3下沿与槽钢2底部齐平。

驱动盘15旋转，通过上推板11挤压处于最外侧的一列连接片3，使所有连接片3的两侧均与槽钢2侧部相接触（同时保持在垂直状态），由于吊杆91通过滑块912连接T型槽101，且拉簧913的弹性作用，因此当上推板11挤压处于最外侧的一列连接片3时，能够消除连接片3与槽钢2之间的间隙，达到焊接的要求。

在连接片3底部与槽钢2底部相齐平的状态下完成连接片3与槽钢2的焊接。参阅图4，图4中的两根加粗虚线分别表示两根上横梁10相对于槽钢2的分布，也就是说：本实施例的槽钢夹持装置9有两排，即上横梁10有两根，且垂直于输料装置的输送方向，两根上横梁10之间具有一定的间隙，这样能够使夹持同一根槽钢2上的两个槽钢夹持装置9分别分布在槽钢2的两端，在保证对槽钢2稳定夹持的前提下，还能够避免对焊接操作造成影响。

当连接片3与槽钢2完成焊接之后，传送带一6、传送带二7松开连接片3，上横梁10上升至连接片3与夹板一61、夹板二71脱离的高度，输料装置前进，将下钢板1输送至焊接完成的连接片3、槽钢2正下方。上横梁10下降至与焊接完成的连接片3、槽钢2相接触；驱动盘15旋转，通过下推板12挤压下钢板1的侧部，使下钢板1的四边与焊接完成的连接片3、槽钢2的距离达到预设距离，即：保证下钢板1相对于连接片3、槽钢2的位置，接着完成焊接完成的连接片3、槽钢2与下钢板1之间的焊接，完成两侧U型钢4与下钢板1、连接片3之间的焊接，这样钢桥面板即可拼接至图2状态。

最后，将上钢板5放置在焊接完成的连接片3、槽钢2、下钢板1，并使焊接部22插入至通槽52；在凹槽51内完成通槽52与焊接部22之间的焊接，这样就完成了整个钢桥面板主体的焊接，尽管连接片3并未与上钢板5焊接，但考虑到钢桥面板应用场景，处于上端的上钢板5的实际受力相对较小，因此依然能够保证整个钢桥面板的强度及刚性。最后根据钢桥面板的需要可继续安装其他附属件。

相对于现有技术，本实施例的钢桥面板设计更加合理，更便于焊接，使其在焊接过程中不需要焊枪深入至两块钢板之间，能够保证焊接质量，同时便于后期质检及维护。

本实施例通过输料装置、导正块8、槽钢夹持装置9及对中挤压装置能够实现连接片3、槽钢2及下钢板1的自动对齐及定位，保证焊接作业的快速高效进行，并且能够起到焊接胎架的作用，保证焊接质量及效率。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种大型专用钢构件加工装置，其特征在于：大型专用钢构件包括平行设置的下钢板（1）、上钢板（5），及设置在下钢板（1）、上钢板（5）之间的若干根平行设置的槽钢（2），所述槽钢（2）与上钢板（5）连接侧设有交替设置的缺口（21）、焊接部（22），相邻槽钢（2）之间还设有若干片同时垂直于下钢板（1）、上钢板（5）、槽钢（2）的连接片（3），且连接片（3）焊接于缺口（21）的中心线以及下钢板（1）和上钢板（5）；

所述上钢板（5）设有凹槽（51），所述凹槽（51）设有与焊接部（22）相匹配的通槽（52），所述焊接部（22）焊接于通槽（52），且焊接部（22）的端部高于凹槽（51）；

加工装置包括输料装置及槽钢夹持装置（9）；

所述输料装置包括若干组传送带及若干组相间排列的导正块（8），每组传送带包括两根独立运行的传送带一（6）、传送带二（7），所述传送带一（6）设有夹板一（61），所述传送带二（7）设有夹板二（71），所述夹板一（61）、夹板二（71）用于夹持连接片（3），所述输料装置的侧部还设有用于挤压连接片（3）、下钢板（1）的对中挤压装置；

所述导正块（8）的最大宽度大于槽钢（2）的宽度；

所述对中挤压装置包括相对设置、且可相对于输料装置横移的驱动臂一（13）、驱动臂二（14），所述驱动臂一（13）、驱动臂二（14）均设有上推板（11）、下推板（12），所述上推板（11）与连接片（3）的位置相匹配，所述下推板（12）与下钢板（1）的位置相匹配，所述驱动臂一（13）、驱动臂二（14）的端部均铰接于可旋转的驱动盘（15）。

2.根据权利要求1所述的一种大型专用钢构件加工装置，其特征在于：所述槽钢夹持装置（9）包括吊杆（91）、夹臂（93）及驱动板（94），所述夹臂（93）有两个，且两个夹臂（93）均铰接于吊杆（91），所述夹臂（93）下端设有弹性垫（931），上端设有导向轴（932），所述驱动板（94）可滑动连接于吊杆（91），且设有倾斜、对称设置的斜槽（941），所述导向轴（932）可滑动连接于斜槽（941），所述驱动板（94）上端设有缸体（95），所述吊杆（91）设有与缸体（95）相配合的活塞（911）。

3.根据权利要求2所述的一种大型专用钢构件加工装置，其特征在于：还包括上横梁（10），所述上横梁（10）设有T型槽（101），所述吊杆（91）通过滑块（912）连接T型槽（101），所述滑块（912）通过拉簧（913）连接上横梁（10）；

所述拉簧（913）有两根，且两根拉簧（913）分别用于驱动滑块（912）向T型槽（101）的两个方向滑动；

当两根拉簧（913）处于平衡状态时，相邻槽钢夹持装置（9）之间的距离大于连接片（3）的宽度。

4.根据权利要求2所述的一种大型专用钢构件加工装置，其特征在于：所述吊杆（91）下端设有长度可调节的螺纹顶杆（92）。

5.根据权利要求1所述的一种大型专用钢构件加工装置，其特征在于：所述导正块（8）的最大宽度比槽钢（2）的宽度大4-10mm。

6.根据权利要求3所述的一种大型专用钢构件加工装置，其特征在于：当两根拉簧（913）处于平衡状态时，相邻槽钢夹持装置（9）之间的距离比连接片（3）的宽度大4-10mm。

7.根据权利要求1所述的一种大型专用钢构件加工装置，其特征在于：所述夹板一（61）、夹板二（71）均向传送带的中间延伸，且夹板一（61）、夹板二（71）的上端均设有折弯端。

8.采用权利要求3所述的大型专用钢构件加工装置的加工工艺，其特征在于：按照以下步骤操作：

将连接片（3）放置于夹板一（61）、夹板二（71）之间，通过传送带一（6）、传送带二（7）的差动完成对多列连接片（3）的夹紧，并在输料装置上放置待焊接的下钢板（1）；

通过槽钢夹持装置（9）夹持与连接片（3）列数相匹配的槽钢（2）并移动至预设位置；

传送带一（6）、传送带二（7）同步传动，将所夹持的连接片（3）通过导正块（8）进入至槽钢夹持装置（9）所夹持的槽钢（2）之间，当所有连接片（3）均进入至槽钢（2）之间、且连接片（3）运动至缺口（21）的中间位置时，传送带一（6）、传送带二（7）停止运动；

驱动盘（15）旋转，通过上推板（11）挤压处于最外侧的一列连接片（3），使所有连接片（3）的两侧均与槽钢（2）侧部相接触；

在连接片（3）底部与槽钢（2）底部相齐平的状态下完成连接片（3）与槽钢（2）的焊接；

传送带一（6）、传送带二（7）松开连接片（3），上横梁（10）上升至连接片（3）与夹板一（61）、夹板二（71）脱离的高度；

输料装置前进，将下钢板（1）输送至焊接完成的连接片（3）、槽钢（2）正下方；

上横梁（10）下降至与焊接完成的连接片（3）、槽钢（2）相接触；

驱动盘（15）旋转，通过下推板（12）挤压下钢板（1）的侧部，使下钢板（1）的四边与焊接完成的连接片（3）、槽钢（2）的距离达到预设距离；

完成焊接完成的连接片（3）、槽钢（2）与下钢板（1）之间的焊接；

完成两侧U型钢（4）与下钢板（1）、连接片（3）之间的焊接；

将上钢板（5）放置在焊接完成的连接片（3）、槽钢（2）、下钢板（1），并使焊接部（22）插入至通槽（52）；

在凹槽（51）内完成通槽（52）与焊接部（22）之间的焊接。

9.根据权利要求8所述的一种大型专用钢构件的加工工艺，其特征在于：槽钢夹持装置（9）夹持槽钢（2）之前，所有槽钢夹持装置（9）的螺纹顶杆（92）下端处于等高状态。

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