CN114042840A - 高铁轨道板用钢筋笼的下层制备方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高铁轨道板用钢筋笼的下层制备方法，包括有：下序一、下序二、下序三、下序四；所述下序一，预制、布置下层钢筋笼的横向筋；所述下序二，预制、布置下层钢筋笼的纵向筋、接地筋、L形筋；所述下序三，预制、布置下层钢筋笼的架立筋、V形筋。本发明还提供一种高铁轨道板用钢筋笼的下层制备装置，包括：下序一工段、下序二工段、下序三工段、下序四工段。本发明的有益效果为：突破性实现了高铁轨道板用钢筋笼的全自动化生产，无需人工参与，自动完成下层钢筋笼的制备；有效将现有的钢筋笼生产效率提高2倍以上，将现有钢筋笼的生产成本降低至0.7倍。

Description

高铁轨道板用钢筋笼的下层制备方法及其装置

技术领域

本发明涉及高铁轨道板领域，尤其是涉及高铁轨道板用钢筋笼的下层制备方法及其装置。

背景技术

近年来，伴随着我国高速铁路的蓬勃发展，无砟轨道配套技术也得以快速提升，相较于现浇式无砟轨道，板式无砟轨道具有施工进度快、构件质量易控、可修复性好、寿命长、线路状态良好、不易涨轨跑道、高速行车时不会有石砟飞溅等优点。随着我国铁路2035年及2050年的发展目标和主要任务，以“八纵八横”为主通道的高铁网和普速铁路网都将进一步优化和完善。预制板式无砟轨道在城市轨道交通中开始进入发展的快车道，对于高速铁路无砟轨道板的研发和应用，已成为体现我国高铁技术水平、彰显国家实力的当务之急。

申请人发现，钢筋笼作为高速铁路无砟轨道板的重要组成部分，在目前的技术中，高速铁路无砟轨道板钢筋笼的生产过程中，需经过钢筋校直、切断、套管、热缩、折弯、绑扎等多个工序，其生产流程繁琐，且钢筋笼的整个生产制造过程，几乎全部需要人工参与。具体的，需人工预制横向筋、纵向筋、接地筋、L形筋、架立筋、V形筋、V形筋、门形筋、开口门形筋、纵向补强筋、横向补强筋等，其需要人工先采用校直机进行钢筋下料，将热缩管逐个套到原料钢筋上，然后将套设有热缩管的钢筋逐根摆放至热缩机上进行热缩，然后逐根转移至折弯机进行折弯。前述的钢筋笼各原料筋预制完成后，还需要根据高速铁路无砟轨道板及钢筋笼的相关尺寸要求，人工将下层横向筋、接地筋、L形筋、接地端子依次排布到焊接专用工装上，焊接到一起，组成焊接组件；然后人工将焊接组件放置到绑扎专用工装上，再将其他原料筋筋（横向筋、纵向筋、架立筋、V形筋、门形筋、开口门形筋、纵向补强筋、横向补强筋）放置到绑扎专用工装上，进行绑扎，最终制得钢筋笼。可以看出，虽然目前的钢筋加工设备已较为成熟，但是还是需要根据高速铁路无砟轨道板及钢筋笼的相关尺寸要求，由人工进行或参与钢筋笼的原料预处理、搭建、焊接、绑扎等工作，工人劳动强度大，且生产精度难以控制，钢筋笼歪斜现象时有发生。

申请人经研究发现，为解决现有技术中无法实现轨道板钢筋笼全自动化生产的技术难题，可以在自动化生产过程中，预先将高速铁路无砟轨道板钢筋笼分为上、下两个部分，并分别通过互不干涉的特定制备工艺，分别制得上层钢筋笼和下层钢筋笼后，再对两者进行自动合笼及自动加固处理，最终制得成品钢筋笼。而下层钢筋笼作为整体钢筋笼称重、支撑的底座，其结构较为复杂，且搭建、固定过程繁琐，成为高铁轨道板用钢筋笼自动生产的难点。

由此，针对现有高速铁路无砟轨道板钢筋笼的生产过程中，下层钢筋笼无法实现全自动化生产，生产效率低，工人劳动强度大，生产精度不高的问题，亟需研发一种高铁轨道板用钢筋笼的下层制备方法及其装置，以克服前述的技术问题。

发明内容

为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种高铁轨道板用钢筋笼的下层制备方法及其装置，以解决现有技术中，现有高速铁路无砟轨道板钢筋笼的生产过程中，下层钢筋笼无法实现全自动化生产，生产效率低，工人劳动强度大，生产精度不高的问题。

为解决以上技术问题，本发明采取的技术方案如下：

高铁轨道板用钢筋笼的下层制备方法，包括有：下序一、下序二、下序三、下序四；

所述下序一，预制、布置下层钢筋笼的横向筋；

所述下序二，预制、布置下层钢筋笼的纵向筋、接地筋、L形筋；

所述下序三，预制、布置下层钢筋笼的架立筋、V形筋；

所述下序四，预制、布置、紧固下层钢筋笼的门形筋、开口门形筋，制得下层钢筋笼。

进一步的，所述下序一至下序四之间，各工艺步骤顺序连接；上一工艺步骤制得的产品可通过转运机构，沿输送线转运至下一工艺步骤进行处理。

进一步的，所述下序一，包括有：下层横向筋预制、下层横向筋布置；所述下序一，对原料热缩管进行捋直、切断、扩散处理，以及对原料钢筋进行校直、切断处理后，将所述钢筋穿管至热缩管内，经热缩、折弯处理制得下层横向筋，并布置于转运机构上，转运至下序二；

所述下序二，包括有：下层纵向筋预制、接地筋与L形筋预制、下层纵向筋布置、接地筋与L形筋布置；所述下序二，对原料钢筋进行校直、切断处理后，将所述钢筋折弯制得下层纵向筋、接地筋、L形筋，并分别布置于转运机构上，进行紧固处理后，转运至下序三。

进一步的，所述下序三，包括有：架立筋预制、架立筋布置、V形筋预制、V形筋布置；所述下序三，对原料热缩管进行捋直、切断、扩散处理，以及对原料钢筋进行校直、切断处理后，将所述钢筋穿管至热缩管内部，经热缩、折弯处理制得架立筋、V形筋，并布置于转运机构上，转运至下序四；

所述下序四，包括有：门形筋预制、开口门形筋预制、门形筋与开口门形筋布置、门形筋内纵向筋预制、门形筋内纵向筋布置；所述下序四，对原料钢筋和/或原料热缩管进行处理，制得门形筋、开口门形筋、门形筋内纵向筋，并分别布置于转运机构上；紧固门形筋和开口门形筋，制得下层钢筋笼。

高铁轨道板用钢筋笼的下层制备装置，包括有：下序一工段、下序二工段、下序三工段、下序四工段；

所述下序一工段，对下层钢筋笼的横向筋进行预制、布置；

所述下序二工段，对下层钢筋笼的纵向筋、接地筋、L形筋进行预制、布置；

所述下序三工段，对下层钢筋笼的架立筋、V形筋进行预制、布置；

所述下序四工段，对下层钢筋笼的门形筋、开口门形筋进行预制、布置、紧固，制得下层钢筋笼。

进一步的，所述下序一工段，包括有：下层横向筋预制单元、下层横向筋布置单元；其中，所述下层横向筋预制单元，包括有：上料模块、热缩管切断模块、热缩管扩散模块、穿管模块、热缩模块、折弯模块；

所述热缩管扩散模块，用于将切断后的热缩管分散至预定位置；

所述热缩管扩散模块，包括并列设置的若干个夹紧机械手，若干个所述夹紧机械手滑动设置于同一横梁上；且相邻的两个夹紧机械手相联动，前一个夹紧机械手移动一段距离后可带动后一个夹紧机械手移动。

进一步的，相邻两个所述夹紧机械手之间通过连接轴联动连接；前一个夹紧机械手移动一段距离后可通过连接轴带动后一个夹紧机械手移动；

所述夹紧机械手，包括夹爪和夹爪座；所述连接轴两端分别穿出相邻两个夹爪座，所述连接轴与前一个夹爪座固定连接；所述连接轴与后一个夹爪座滑动连接。

进一步的，所述下序二工段，包括有：下层纵向筋预制单元、接地筋与L形筋预制单元、下层纵向筋布置单元、接地筋与L形筋布置单元；

其中，所述接地筋与L形筋布置单元，包括有：抓取放置模块；

所述抓取放置模块，用于抓取接地筋和L形筋，在预定时间内，改变各相邻接地筋或L形筋间距，并放置于转运机构；

所述抓取放置模块，包括有放置机械手；

所述放置机械手，包括可上下移动的横梁，所述横梁的两端可移动设有第一夹紧机构，所述第一夹紧机构之间设有若干个第二夹紧机构，所述第二夹紧机构可移动设置在横梁上；

进一步的，所述放置机械手，还包括第三夹紧机构和第四夹紧机构，所述第三夹紧机构固定设置在横梁的两端，所述第一夹紧机构设置在第三夹紧机构的内侧；所述第四夹紧机构固定设置在横梁上。

进一步的，所述第二夹紧机构数量为偶数多个，所述第四夹紧机构数量一个，所述第二夹紧机构依次排列布置在两个第一夹紧机构之间；所述第四夹紧机构位于排列布置的第二夹紧机构的中间。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

（1）本发明的高铁轨道板用钢筋笼的下层制备方法及其装置，由目前钢筋笼几乎全部依靠人工生产的现状，突破性实现了高铁轨道板用钢筋笼的全自动化生产，且克服了自动化生产难度最高的下层钢筋笼的生产问题，能够通过自动化的原料（钢筋、热缩管、扎丝等）预处理、搭建、焊接、绑扎工艺，无需人工参与，完成下层钢筋笼的制备，真正实现钢筋笼的全自动生产作业。

（2）本发明的高铁轨道板用钢筋笼的下层制备方法及其装置，有效将现有的钢筋笼生产效率提高2倍以上，同时，还能够将现有钢筋笼的生产成本降低至0.7倍。

（3）本发明的高铁轨道板用钢筋笼的下层制备方法及其装置，生产的下层钢筋笼尺寸一致、精度高，有效克服人工生产精度难以控制，钢筋笼产品歪斜、不稳固等不良现象，制得的下层钢筋笼能够为整体钢筋笼及轨道板提供可靠的支撑、称重，有效保证整体钢筋笼及轨道板的质量可靠、统一。

（4）本发明的高铁轨道板用钢筋笼的下层制备方法及其装置，能够适用于P5600、P4925、P4856等多种型号的钢筋笼生产，可根据实际生产需求随时切换不同型号的钢筋笼生产，无需进行停产调整，为后续高铁轨道板的自动化生产提供有力支撑。

（5）本发明的高铁轨道板用钢筋笼的下层制备方法及其装置，在对下层钢筋笼的制备过程中，能够有效对批量的热缩管及钢筋进行扩散、排布处理，能够保证对下层钢筋笼中各组成钢筋的全自动快速预制，有效实现高效的全自动生产。

（6）本发明的高铁轨道板用钢筋笼的下层制备方法及其装置，大大降低了工人劳动强度，突破钢筋笼自动化生产的世界性难题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明的高铁轨道板用钢筋笼的下层制备方法流程示意图；

图2为本发明的高铁轨道板用钢筋笼的下层制备装置示意图；

图3为本发明的高铁轨道板用钢筋笼的下层钢筋笼立体图；

图4为本发明的高铁轨道板用钢筋笼的下层钢筋笼俯视图；

图5为图4的高铁轨道板用钢筋笼的下层钢筋笼俯视图中的A向视图；

图6为图4的高铁轨道板用钢筋笼的下层钢筋笼俯视图中的B向视图；

图7为本发明实施例2的热缩管扩散模块示意图；

图8为本发明实施例2的热缩管扩散模块局部示意图；

图9为本发明实施例2的放置机械手示意图。

图10为图9放置机械手示意图中C处局部放大图。

图中：101-下序一工段；102-下序二工段；103-下序三工段；104-下序四工段；105-转运机构；16-输送线；201-下层横向筋；202-下层纵向筋；203-架立筋；204-V形筋；205-门形筋；206-开口门形筋；207-接地筋；208-L形筋；209-接地端子；301-夹爪；302-夹爪座；303-线性导轨；304-横梁；305-立柱；306-连接轴；307-螺母；308-挡圈；309-紧定螺钉；310-驱动电机；311-齿条；312-限位块；401-第一夹紧机构；402-第二夹紧机构；403-横梁；404-立臂；405-第一线性导轨；406-横臂；407-螺母座；408-丝杠；409-轴承座；410-驱动电机；411-联轴器；412-第二线性导轨；413-第一气缸；414-第二气缸；415-第三夹紧机构；416-第四夹紧机构；417-电机安装座；418-气动手指；419-第三气缸。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现说明本发明的具体实施方式。

实施例1

如图1所示，高铁轨道板用钢筋笼的下层制备方法，包括：下序一、下序二、下序三、下序四，共四个下序工艺单元。其中，所述的下序一单元为横向筋布置，所述的下序二单元为纵向筋布置，所述的下序三单元为架立筋、V形筋布置，所述的下序四单元为门形筋布置。

其中，下序工艺的下序一至下序四之间，各工艺步骤顺序连接；上一工艺步骤制得的产品可通过转运机构，沿预定路线（及输送线）转运至下一工艺步骤进行处理。

经下序工艺的下序一至下序四，可制得高铁轨道板用钢筋笼的下半部分，即下层钢筋笼。这里需要格外引起注意的是，所述的高铁轨道板钢筋笼的下半部分（即下层钢筋笼），其中的“下半部分”、“下层”并不代表其必然的位于高铁轨道板下侧，其仅代表在本发明的高铁轨道板用钢筋笼自动生产过程中，在后续的钢筋笼合笼工序中，下层钢筋笼位于下侧进行合笼。

如图3-6所示，所述的下层钢筋笼，包括有：下层横向筋201、下层纵向筋202、门形筋205、开口门形筋206、架立筋203、L形筋208、V形筋204、接地筋207、接地端子209。所述的下层钢筋笼底部设置有若干条纵横交叉布置的下层横向筋201和下层纵向筋202。所述的若干条下层横向筋201沿下层纵向筋202的长度方向，以预定间隔平行设置。进一步的，沿下层横向筋的长度方向上，还设置有三列平行设置的门形筋205和开口门形筋206，其中开口门形筋206设置于下层横向筋201中线位置，门形筋205沿开口门形筋206对称设置。所述门形筋205或开口门形筋206沿下层纵向筋202长度方向，以预定间隔平行设置。所述门形筋205或开口门形筋206内，固定穿设有至少四条下层纵向筋202；可选的，至少两根上下相邻的下层纵向筋202之间还固定设置有若干架立筋203支撑。同时，下层横向筋201和纵向补强筋交叉处还设置有L形筋208，所述L形筋208沿下层纵向筋202长度方向间隔布置。进一步的，所述的下层钢筋笼还设置有V形筋204、接地筋207和接地端子209。

所述的下序一单元（横向筋布置），包括A1下层横向筋预制、A2下层横向筋布置、A3转运。

所述的A1下层横向筋预制，对原料热缩管和钢筋进行预处理，将预处理后的钢筋穿管至热缩管内部，然后进行热缩处理、折弯处理，制得下层横向筋。其中，所述的热缩处理使热缩管包覆于钢筋外侧，所述的折弯处理使热缩处理后的横向筋折弯成预定形状。进一步的，所述的热缩管预处理，包括热缩管的上料、捋直、切断、扩散。具体的，热缩管经上料、捋直后，夹圆热缩管，以保证钢筋穿管时热缩管不会脱离；然后采用切断刀头，将热缩管切断成预定长度的若干段；最后将切断的热缩管扩散至预定位置，所述预定位置，为热缩管在钢筋上的对应位置。所述的钢筋预处理，包括钢筋的上料、校直、切断。

所述的A2下层横向筋布置，抓取A1步骤制得的下层横向筋，将下层横向筋扩散到下层横向筋预定位置后，布置于转运机构上，准备转运处理。具体的，每次抓取4根A1步骤制得的下层横向筋。所述预定位置，为下层横向筋在下层钢筋笼上的对应位置。

所述的A3转运，将A2步骤布置完成的下层横向筋，转运至下序二（纵向筋布置）。

所述的下序二单元（纵向筋布置），包括B1下层纵向筋预制、B2接地筋与L形筋预制、B3下层纵向筋布置、B4接地筋与L形筋布置、B5接地筋与横向筋焊接、B6接地筋与接地端子焊接、B7转运。

所述的B1下层纵向筋预制，对原料钢筋进行上料、校直、切断处理，然后将所述钢筋折弯成预定形状，制得下层纵向筋。具体的，先折弯校直后钢筋的一端，切断预定长度的钢筋后，再折弯所述钢筋的另一端，制得下层纵向筋。

所述的B2接地筋与L形筋预制，对原料钢筋进行上料、校直、切断处理，然后将所述钢筋折弯成预定形状，制得L形筋和接地筋。具体的，L形筋预制的上料过程中，采用振动的方式将原料钢筋振散，然后采用单根连续上料的方式上料，所述的钢筋经校直、切断处理后，折弯成预定形状，制得L形筋。同样的，对校直、切断处理后的钢筋的一端进行折弯处理，再对另一端进行折弯处理，制得接地筋。

所述的B3下层纵向筋布置，抓取前述步骤制得的下层纵向筋，布置于转运机构，准备转运处理。

所述的B4接地筋与L形筋布置，抓取前述步骤制得的接地筋和L形筋，布置于转运机构，准备转运处理。

所述的B5接地筋与横向筋焊接和B6接地筋与接地端子焊接，对接地筋与横向筋、接地筋与接地端子进行焊接处理。

所述的B7转运，转运机构转运至下序三（纵向筋布置）。

所述的下序三单元（架立筋、V形筋布置），包括：C1架立筋预制、C2架立筋布置、C3V形筋预制、C4 V形筋布置、C5转运。

所述的C1架立筋预制，对原料热缩管和钢筋进行预处理，将预处理后的钢筋穿管至热缩管内部，然后进行热缩处理、折弯处理，制得架立筋。其中，所述的热缩处理使热缩管包覆于钢筋外侧，所述的折弯处理使热缩处理后的架立筋折弯成预定形状。进一步的，所述的热缩管预处理，包括热缩管的上料、捋直、切断、扩散。所述的钢筋预处理，包括钢筋的上料、校直、切断。

所述的C2架立筋布置，抓取C1步骤制得的架立筋，将架立筋扩散到预定位置后，再布置于转运机构上。所述预定位置，为架立筋在下层钢筋笼上的对应位置。

同样的，采用与C1架立筋预制同样的方法，进行所述的C3 V形筋预制步骤，制得预定形状的V形筋。然后进行C4 V形筋布置，抓取C3步骤制得的V形筋，布置于转运机构上。

所述的C5转运，转运机构转运至下序四（门形筋布置）。

所述的下序四单元（门形筋布置），包括：D1门形筋预制、D2开口门形筋预制、D3门形筋与开口门形筋布置、D4门形筋内纵向筋预制、D5门形筋内纵向筋布置、D6绑门形筋与开口门形筋。

所述的D1门形筋预制，对原料热缩管和钢筋进行预处理，将预处理后的钢筋穿管至热缩管内部，然后进行热缩处理、折弯处理，制得门形筋。其中，所述的热缩处理使热缩管包覆于钢筋外侧，所述的折弯处理使热缩处理后的门形筋折弯成预定形状。进一步的，所述的热缩管预处理，包括热缩管的上料、捋直、切断、扩散。所述的钢筋预处理，包括钢筋的上料、校直、切断。

所述的D2开口门形筋预制，采用与D1步骤相同的方法，制得预定形状的开口门形筋。

所述的D3门形筋与开口门形筋布置，将前述步骤制得的门形筋和开口门形筋分别放置于放置台上，再抓取布置到转运机构上。

所述的D4门形筋内纵向筋预制，对原料钢筋进行上料、校直、切断处理，然后折弯为预定形状，制得门形筋内纵向筋。

所述的D5门形筋内纵向筋布置，将D4步骤预制完成的三组门形筋内纵向筋同时穿入至所述的门形筋与开口门形筋内的预定位置。其中，所述的每组门形筋内纵向筋为4根。

所述的D6绑门形筋与开口门形筋，对门形筋或开口门形筋与纵向筋交叉处、门形筋或开口门形筋与横向筋交叉处进行绑扎，制得高铁轨道板钢筋笼的下半部分，即下层钢筋笼。

本实施例的高铁轨道板用钢筋笼的下层制备方法，将高铁轨道板钢筋笼拆分为上、下两个部分，并针对性的优化下层钢筋笼的特定生产方法，突破性实现了高铁轨道板用钢筋笼的全自动化生产，且克服了自动化生产难度最高的下层钢筋笼的生产问题，能够通过自动化的原料（钢筋、热缩管、扎丝等）预处理、搭建、焊接、绑扎工艺，无需人工参与，完成下层钢筋笼的制备，真正实现钢筋笼的全自动生产作业；有效将现有的钢筋笼生产效率提高2倍以上，同时，还能够将现有钢筋笼的生产成本降低至0.7倍。制得的下层钢筋笼尺寸一致、精度高、质量可靠统一。

实施例2

基于实施例1所述的一种高铁轨道板用钢筋笼的下层制备方法，本实施例还提供高铁轨道板用钢筋笼的下层制备装置。

如图2所示，所述高铁轨道板用钢筋笼的下层制备，包括：下序一工段101、下序二工段102、下序三工段103、下序四工段104，共四个下序工段单元。具体的，下序一工段为横向筋布置工位，下序二工段为纵向筋布置工位，下序三工段为架立筋、V形筋布置工位，下序四工段为门形筋布置工位。

其中，下序工段的下序一至下序四之间，各工段依次顺序连接；上一工段制得的产品可通过转运机构，如转运小车、摆渡车等，沿输送线转运至下一工段进行处理。

所述的下序一工段（横向筋布置工位），包括：下层横向筋预制单元、下层横向筋布置单元。

所述的下层横向筋预制单元，包括有原料热缩管上料模块、原料钢筋上料模块、热缩管切断模块、热缩管扩散模块、穿管模块、热缩输送模块、折弯模块、放置模块。所述的原料热缩管上料模块和原料钢筋上料模块，对原料热缩管和钢筋进行预处理后；所述的热缩管切断模块和热缩管扩散模块，切断热缩管并将其扩散至预定位置，然后穿管模块将钢筋穿设于切断的热缩管内部，由热缩输送模块和折弯模块进行热缩及折弯处理，制得下层横向筋。具体的，在热缩管预处理过程及切断过程中，先采用夹爪将热缩管夹圆，保证钢筋穿设过程中热缩管不会脱离；然后热缩管切断模块采用的若干个切断刀头滑动至预定位置，一次性将热缩管切断为若干段；并在规定时间内，将切断的热缩管按一定间距扩散至预定位置；同时，原料钢筋经校直机构校直、切断机构切断后，输送至穿管模块进行后续的穿管、热缩、折弯处理。

如图7-8所示，所述的热缩管扩散模块，包括并设置有若干个热缩管夹紧机械手，每个机械手夹取一段热缩管，若干个所述夹紧机械手滑动设置于同一横梁304上，相邻两个夹紧机械手之间通过连接轴306连接，前一个夹紧机械手移动一段距离后可通过连接轴306带动后一个夹紧机械手移动。

同时，所述的热缩管夹紧机械手，包括夹爪301和夹爪座302；所述夹爪座302为U型，所述夹爪座302的两侧可滑动设置线性导轨303上，所述线性导轨303固定在横梁304的侧部，所述横梁304的两端分别固定立柱305上。

相邻两个夹爪座302之间通过连接轴306连接，所述连接轴306两端分别穿出相邻两个夹爪座302，前一个夹爪座302与连接轴306通过螺母307固定连接，后一个夹爪座302与连接轴306滑动连接；所述连接轴306靠近后一个夹爪座302的一端设置挡圈308，通过挡圈308防止连接轴306与后夹爪座302脱离，并且限制相邻两个夹爪座302的之间散开的距离。所述挡圈308与连接轴306之间通过紧定螺钉309固定。

最前端夹紧机械手的夹爪座302上通过螺钉安装有驱动电机310，所述驱动电机310通过设置在其输出轴上的齿轮与齿条311啮合传动；所述齿条311固定在横梁304的顶部，所述齿条311沿横梁长度方向延伸。所述齿条311的末端设置限位块312，用于限位最前端夹紧机械手的移动位置。

所述的热缩管扩散模块工作过程中，在驱动电机310的带动下，前一个夹紧机械手的夹爪座302可通过连接轴306带动后一个夹紧机械手的夹爪座302移动，依次类推，将夹紧机械手扩散开。

本实施例中，通过前述的特定热缩管扩散模块，能够有效热缩管扩散至预定位置，能够保证后续的穿管模块有效、准确的将钢筋穿设于各个切断的热缩管内部，不仅实现对钢筋笼横向筋的全自动预制，同时还能够一次性对多个线材进行处理，进一步提高自动化生产效率。

所述的下层横向筋布置单元，包括有横向筋放置扩散模块。所述的横向筋放置扩散模块的抓取机构下移，抓取下层横向筋，并将其扩散到预定位置后，抓取机构平移、下降，将下层横向筋布置于转运机构上准备转运。具体的，所述横向筋放置扩散模块每次抓取4根下层横向筋。

所述的下序二工段（纵向筋布置工位），包括：下层纵向筋预制单元、接地筋与L形筋预制单元、下层纵向筋布置单元、接地筋与L形筋布置单元、焊接单元。

所述的下层纵向筋预制单元，包括有纵向筋上料校直模块、纵向筋折弯模块、纵向筋切断模块。用于对原料钢筋进行上料、校直、切断处理，然后将所述钢筋折弯成预定形状，制得下层纵向筋。

所述的接地筋与L形筋预制单元，采用前述的下层纵向筋预制单元中的各模块，对原料钢筋进行上料、校直、切断处理，然后将所述钢筋折弯成预定形状，制得L形筋和接地筋。具体的，L形筋预制的上料过程中，振动振散原料钢筋，然后采用阶梯上料机构，将预定数量的原料钢筋每根依次排布上料，然后所述的钢筋经折弯、切断处理后，制得预定形状的L形筋。同样的，对上料、折弯、切断处理后的钢筋的一端进行折弯处理，再对另一端进行折弯处理，制得接地筋。

所述的下层纵向筋布置单元，包括有抓取放置模块；所述的抓取放置模块抓取前述步骤制得的下层纵向筋，布置于转运机构，准备转运处理。

所述的接地筋与L形筋布置单元，包括有抓取放置模块；所述的抓取放置模块的夹紧机构夹紧前述步骤制得的接地筋和L形筋，在预定时间内，改变各接地筋或L形筋间距；具体的，每个夹紧单元由一个三位置气缸驱动，带动L形筋夹紧单元沿线性导轨完成移动，从而改变各接地筋或L形筋间距。然后将所述的接地筋或L形筋放置到转运机构上，准备转运处理。其中，所述的抓取放置模块，包括有放置机械手。如图9-10所示，所述的放置机械手，包括第一夹紧机构401、第二夹紧机构402、第三夹紧机构415和第四夹紧机构416。所述第一夹紧机构401和第三夹紧机构415用于夹住接地端子；所述第二夹紧机构402和第四夹紧机构416用于夹紧L形筋。

所述第一夹紧机构401和第三夹紧机构415数量均为两个，两个第三夹紧机构415固定设置在横梁403的两端部；两个第一夹紧机构401可平移设置在横梁403的两端，第一夹紧机构401设置在第三夹紧机构415的内侧。

所述第二夹紧机构402数量为偶数多个，所述第四夹紧机构416数量一个，所述第二夹紧机构402和第四夹紧机构416依次排列布置在两个第一夹紧机构401之间。所述第四夹紧机构416固定在横梁403上，所述第二夹紧机构402可平移设置在横梁403上。

所述横梁403的底面设有两端各设有一个第一线性导轨405，所述第一夹紧机构401和所述第二夹紧机构402滑动连接在第一线性导轨405上。

所述第一夹紧机构401与第一气缸413的活塞杆连接，所述第一气缸413固定在横梁403的侧部；所述第二夹紧机构402与第二气缸414的活塞杆连接，所述第二气缸414固定在横梁403的侧部。

所述第二气缸414为双行程气缸，具有三个位置，可以实现L形筋的三种不同放置位置。

所述横梁403通过螺钉安装在立臂404上，所述立臂404滑动设置在第二线性导轨412上，所述线性导轨412数量为两根，所述线性导轨412竖向延伸设置在横臂406上。所述横臂406的中部固定设置有螺母座407，所述螺母座407上螺纹连接丝杠408，所述丝杠408为滚珠丝杠，所述丝杠408的两端采用轴承与轴承座409转动连接，所述轴承座409安装于立臂404上。

所述丝杠408的上端通过联轴器411与驱动电机410传动连接，所述驱动电机410通过电机安装座417安装在立臂404上。

所述丝杠408与轴承座409之间设置有防撞块412。

所述驱动电机410以及第一气缸413和第二气缸414均与控制单元连接。

所述第二夹紧机构402和第四夹紧机构416均包括L形筋机械手，所述L形筋机械手倾斜设置，优选倾斜角度为45°。

所述L形筋机械手包括气动手指418，所述气动手指安装在第三气缸419的伸缩部件上，第三气缸419伸出带动气动手指手指418推送L型筋与横向筋、纵向筋贴紧。所述第一夹紧机构401和第三夹紧机构415均包括接地端子机械手。

所述的抓取放置模块工作过程中，第二夹紧机构和第四夹紧机构夹紧L形筋，第一夹紧机构和第三夹紧机构夹紧接地端子，第二气缸和第一气缸不动作时，实现L形筋和接地端子的第一种排布间距。控制系统控制第二气缸伸出至第一行程、第一气缸伸出，第二夹紧机构和可第一夹紧机构动作，实现L形筋和接地端子的第二种排布间距。控制系统控制第二气缸伸出至第二行程，使可平移设置的第二夹紧机构带动夹紧的L形筋动作，实现L形筋和接地端子的第三种排布间距。

本实施例中，采用特定的抓取放置模块，能够自动实现多种钢筋笼用L形筋和接地筋间距一次性排布，有效节省人工操作换型时多个工装，大幅提高生产效率。

所述焊接单元，采用两套相对位置的焊接装置，从两侧同时对接地筋与横向筋、接地筋与接地端子进行焊接处理。

所述的下序三工段（架立筋、V形筋布置工位），包括：架立筋预制单元、V形筋预制单元、架立筋与V形筋布置单元。

所述的架立筋预制单元，包括有：上料模块、切断模块、热缩管扩散模块、穿管模块、热缩模块、折弯模块；用于对原料热缩管和钢筋进行预处理，将预处理后的钢筋穿管至热缩管内部，然后进行热缩处理、折弯处理，制得架立筋。其中，所述的热缩处理使热缩管包覆于钢筋外侧，所述的折弯处理使热缩处理后的架立筋折弯成预定形状。进一步的，所述的热缩管预处理，包括热缩管的上料、捋直、切断、扩散。所述的钢筋预处理，包括钢筋的上料、校直、切断。

同样的，所述的V形筋预制单元，包括有上料模块、切断模块、热缩管扩散模块、穿管模块、热缩模块、折弯模块；用于对原料热缩管和钢筋进行预处理，将预处理后的钢筋穿管至热缩管内部，然后进行热缩处理、折弯处理，制得V形筋。

所述的架立筋与V形筋布置单元，包括有抓取放置模块；所述的抓取放置模块分别抓取前述步骤制得的架立筋和V形筋，布置于转运机构，准备转运处理。

所述的下序四工段（门形筋布置工位），包括：门形筋预制单元、开口门形筋预制单元、门形筋和开口门形筋布置单元、门形筋内纵向筋预制单元、门形筋内纵向筋布置单元、门形筋和开口门形筋绑扎单元。

所述的门形筋预制单元，包括有：上料模块、切断模块、热缩管扩散模块、穿管模块、热缩模块、折弯模块；用于对原料热缩管和钢筋进行预处理，将预处理后的钢筋穿管至热缩管内部，然后进行热缩处理、折弯处理，制得门形筋。其中，所述的热缩管预处理，包括热缩管的上料、捋直、切断、扩散。所述的钢筋预处理，包括钢筋的上料、校直、切断。所述的热缩模块使热缩管包覆于钢筋外侧。

同样的，所述的开口门形筋预制单元，包括有：上料模块、切断模块、热缩管扩散模块、穿管模块、热缩模块、折弯模块；用于对原料热缩管和钢筋进行预处理，将预处理后的钢筋穿管至热缩管内部，然后进行热缩处理、折弯处理，制得开口门形筋。

所述的门形筋和开口门形筋布置单元，包括有第一抓取放置模块、第二抓取放置模块、第三抓取放置模块、第四抓取放置模块。所述第一抓取放置模块从门形筋折弯模块上抓取门形筋，转移放置于门形筋放置台上，所述第二抓取放置模块从开口门形筋折弯模块上抓取开口门形筋，转移放置于门形筋放置台上，所述第三抓取放置模块从门形筋放置台上抓取门形筋和开口门形筋，并在门形筋放置台上进行排布放置，第四抓取放置模块抓取布置好的门形筋和开口门形筋，放置于转运机构，准备转运处理。

所述的门形筋内纵向筋预制单元，包括有上料模块、校直模块、切断模块、折弯模块，用于对原料钢筋进行上料、校直、切断处理，然后折弯为预定形状，制得门形筋内纵向筋。

所述的门形筋内纵向筋布置单元，包括有抓取行走模块；用于将前述步骤预制完成的三组门形筋内纵向筋同时穿入至所述的门形筋与开口门形筋内的预定位置。其中，所述的每组门形筋内纵向筋为4根。

所述的门形筋和开口门形筋绑扎单元，包括上部绑扎行走模块、下部绑扎行走模块，用于对门形筋和开口门形筋各节点进行绑扎，制得高铁轨道板钢筋笼的下半部分，即下层钢筋笼。具体的，上部移绑扎行走模块下移，下部绑扎行走模块上移，对各节点进行绑扎处理。

本实施例的高铁轨道板用钢筋笼的下层制备装置，将高铁轨道板钢筋笼拆分为上、下两个部分，并针对性的优化下层钢筋笼的特定生产方法，突破性实现了高铁轨道板用钢筋笼的全自动化生产，且克服了自动化生产难度最高的下层钢筋笼的生产问题，能够通过自动化的原料（钢筋、热缩管、扎丝等）预处理、搭建、焊接、绑扎工艺，无需人工参与，完成下层钢筋笼的制备，真正实现钢筋笼的全自动生产作业；有效将现有的钢筋笼生产效率提高2倍以上，同时，还能够将现有钢筋笼的生产成本降低至0.7倍。制得的下层钢筋笼尺寸一致、精度高、质量可靠统一。同时，所述装置能够适用于P5600、P4925、P4856等多种型号的钢筋笼生产，可根据实际生产需求随时切换不同型号的钢筋笼生产，无需进行停产调整，为后续高铁轨道板的自动化生产提供有力支撑。

除非另有说明，本发明中所采用的百分数均为质量百分数。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.高铁轨道板用钢筋笼的下层制备方法，其特征在于，包括有：下序一、下序二、下序三、下序四；

所述下序一，预制、布置下层钢筋笼的横向筋；

所述下序二，预制、布置下层钢筋笼的纵向筋、接地筋、L形筋；

所述下序三，预制、布置下层钢筋笼的架立筋、V形筋；

所述下序四，预制、布置、紧固下层钢筋笼的门形筋、开口门形筋，制得下层钢筋笼。

2.根据权利要求1所述的高铁轨道板用钢筋笼的下层制备方法，其特征在于，所述下序一至下序四之间，各工艺步骤顺序连接；上一工艺步骤制得的产品可通过转运机构，沿预定路线转运至下一工艺步骤进行处理。

3.根据权利要求1所述的高铁轨道板用钢筋笼的下层制备方法，其特征在于，所述下序一，包括有：下层横向筋预制、下层横向筋布置；所述下序一，对原料热缩管进行捋直、切断、扩散处理，以及对原料钢筋进行校直、切断处理后，将所述钢筋穿管至热缩管内，经热缩、折弯处理制得下层横向筋，并布置于转运机构上，转运至下序二；

所述下序二，包括有：下层纵向筋预制、接地筋与L形筋预制、下层纵向筋布置、接地筋与L形筋布置；所述下序二，对原料钢筋进行校直、切断处理后，将所述钢筋折弯制得下层纵向筋、接地筋、L形筋，并分别布置于转运机构上，进行紧固处理后，转运至下序三。

4.根据权利要求1所述的高铁轨道板用钢筋笼的下层制备方法，其特征在于，所述下序三，包括有：架立筋预制、架立筋布置、V形筋预制、V形筋布置；所述下序三，对原料热缩管进行捋直、切断、扩散处理，以及对原料钢筋进行校直、切断处理后，将所述钢筋穿管至热缩管内部，经热缩、折弯处理制得架立筋、V形筋，并布置于转运机构上，转运至下序四；

所述下序四，包括有：门形筋预制、开口门形筋预制、门形筋与开口门形筋布置、门形筋内纵向筋预制、门形筋内纵向筋布置；所述下序四，对原料钢筋和/或原料热缩管进行处理，制得门形筋、开口门形筋、门形筋内纵向筋，并分别布置于转运机构上；紧固门形筋和开口门形筋，制得下层钢筋笼。

5.高铁轨道板用钢筋笼的下层制备装置，其特征在于，包括有：下序一工段（101）、下序二工段（102）、下序三工段（103）、下序四工段（104）；

所述下序一工段（101），对下层钢筋笼的横向筋进行预制、布置；

所述下序二工段（102），对下层钢筋笼的纵向筋、接地筋、L形筋进行预制、布置；

所述下序三工段（103），对下层钢筋笼的架立筋、V形筋进行预制、布置；

所述下序四工段（104），对下层钢筋笼的门形筋、开口门形筋进行预制、布置、紧固，制得下层钢筋笼。

6.根据权利要求5所述的高铁轨道板用钢筋笼的下层制备装置，其特征在于，所述下序一工段（101），包括有：下层横向筋预制单元、下层横向筋布置单元；其中，所述下层横向筋预制单元，包括有：上料模块、热缩管切断模块、热缩管扩散模块、穿管模块、热缩模块、折弯模块；

所述热缩管扩散模块，用于将切断后的热缩管分散至预定位置；

所述热缩管扩散模块，包括并列设置的若干个夹紧机械手，若干个所述夹紧机械手滑动设置于同一横梁上；相邻的两个夹紧机械手通过连接件连接，前一个夹紧机械手移动一段距离后，可通过所述连接件带动后一个夹紧机械手移动；

所述连接件，用于限定相邻两个夹紧机械手之间的最大间隔距离。

7.根据权利要求6所述的高铁轨道板用钢筋笼的下层制备装置，其特征在于，所述夹紧机械手，包括夹爪（301）和夹爪座（302）；所述连接件为连接轴（306）；所述连接轴（306）连接相邻两个夹爪座（302）；相邻两个夹爪座（302）中至少一个与连接轴（306）滑动连接，所述连接轴（306）的端部穿出与其滑动连接的夹爪座（302）；所述连接轴（306）穿出夹爪座（302）的一端设置限位件。

8.根据权利要求5所述的高铁轨道板用钢筋笼的下层制备装置，其特征在于，所述下序二工段（102），包括有：下层纵向筋预制单元、接地筋与L形筋预制单元、下层纵向筋布置单元、接地筋与L形筋布置单元；

其中，所述接地筋与L形筋布置单元，包括有：抓取放置模块；

所述抓取放置模块，用于抓取接地筋和L形筋，在预定时间内，改变各相邻接地筋或L形筋间距，并放置于转运机构；

所述抓取放置模块，包括有放置机械手；

所述放置机械手，包括可上下移动的横梁（403），所述横梁（403）的两端可移动设有第一夹紧机构（401），所述第一夹紧机构（401）之间设有若干个第二夹紧机构（402），所述第二夹紧机构（402）可移动设置在横梁（403）上。

9.根据权利要求8所述的高铁轨道板用钢筋笼的下层制备装置，其特征在于，所述放置机械手，还包括第三夹紧机构（415）和第四夹紧机构（416），所述第三夹紧机构（415）固定设置在横梁（403）的两端，所述第一夹紧机构（401）设置在第三夹紧机构（415）的内侧；所述第四夹紧机构（416）固定设置在横梁（403）上。

10.根据权利要求9所述的高铁轨道板用钢筋笼的下层制备装置，其特征在于，所述第二夹紧机构（402）数量为偶数多个，所述第四夹紧机构（416）数量一个，所述第二夹紧机构（402）依次排列布置在两个第一夹紧机构（401）之间；所述第四夹紧机构（416）位于排列布置的第二夹紧机构（402）的中间。

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