CN114101959A - 桥梁剪力钉自动焊接系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种桥梁剪力钉自动焊接系统，包括机架、第一存储装置、第二存储装置、机械爪和焊接装置。机架用于沿桥梁的延伸方向行走于桥梁上；第一存储装置用于存储瓷环并能将瓷环输送至桥梁上的设定位置；第二存储装置与机架连接，用于存储剪力钉；机械爪与机架连接，用于拾取位于第二存储装置中的剪力钉，并将剪力钉插接至处于设定位置上的瓷环中；焊接装置与机架连接，用于焊接与瓷环完成定位的剪力钉。该自动焊接装置能够保障同一批剪力钉的焊接质量基本稳定，不受工人操作水平的影响，装焊一体的自动化装置既提高了焊接效率，也减少了人工成本的投入。

Description

桥梁剪力钉自动焊接系统

技术领域

本发明涉及路桥建设领域，具体而言，涉及一种桥梁剪力钉自动焊接系统。

背景技术

钢混组合梁因具有良好的力学性能和施工性能而得到广泛应用。剪力钉作为钢混组合结构的关键部件以及使用最广泛的一种抗剪连接件，剪力钉起着将两种完全不同的材料构成一个整体，共同抵抗外力的作用。

经发明人研究发现，现在钢混组合梁中剪力钉的安装多依靠工人手持剪力钉焊枪，将剪力钉垂直插入已定位的瓷环进行焊接，此种方法过于依靠工人的技术水平，不仅影响剪力钉的焊接质量，从而影响钢和混凝土的连接效果，还存在效率低下、成本较高的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种桥梁剪力钉自动焊接系统，其能够实现剪力钉的自动化焊接作业，劳动强度低，效率高，焊接质量高，桥梁整体质量高。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明提供一种桥梁剪力钉自动焊接系统，包括：

机架，机架用于沿桥梁的延伸方向行走于桥梁上；

第一存储装置，第一存储装置用于存储瓷环并能将瓷环输送至桥梁上的设定位置；

第二存储装置，第二存储装置与机架连接，用于存储剪力钉；

机械爪，机械爪与机架连接，用于拾取位于第二存储装置中的剪力钉，并将剪力钉插接至处于设定位置上的瓷环中；

以及焊接装置，焊接装置与机架连接，用于焊接与瓷环完成定位的剪力钉。

在可选的实施方式中，机架包括骨架、导向梁和滑块，骨架用于沿桥梁的延伸方向行走于桥梁上；导向梁与骨架连接，滑块与导向梁在导向梁的延伸方向上可滑动地连接；第一存储装置、第二存储装置、机械爪和焊接装置均与滑块连接。

在可选的实施方式中，导向梁与骨架在与导向梁的延伸方向具有夹角的方向上可滑动地连接。

在可选的实施方式中，骨架包括主架体和与主架体可转动地连接的行走轮，行走轮用于行走于桥梁上。

在可选的实施方式中，第一存储装置包括外壳和第一推送机构，外壳具有用于容置多个瓷环的容置腔以及与容置腔连通的出口，第一推送机构与外壳连接，第一推送机构用于将位于容置腔内的多个瓷环中的一个从出口推出，并推送至设定位置。

在可选的实施方式中，第一存储装置还包括隔板和第二推送机构，隔板设于外壳内，用于将容置腔分隔形成连通的第一子腔和第二子腔，第二子腔与出口连通；第一推送机构设于第一子腔中，第二推送机构设于第二子腔中；第二推送机构用于将位于第二子腔中的瓷环推送至第一子腔和第二子腔连通的位置处，以使瓷环掉落至第一子腔内。

在可选的实施方式中，第一推送机构包括曲柄滑动结构和推送块，曲柄滑动结构与外壳连接，推送块设有防卡斜面，推送块与曲柄滑动结构连接，曲柄滑动结构用于带动推送块沿直线往复滑动，以通过推送块将瓷环从出口推出；防卡斜面用于在推送块推送瓷环时与目标瓷环相邻且位于目标瓷环顶部的待推送瓷环抵持，以使待推送瓷环具有向上远离目标瓷环的趋势。

在可选的实施方式中，第二存储装置包括机壳、输送机构和多个夹具，机壳设有腔室和连通腔室的出料口，输送机构设于腔室内，多个夹具均与输送机构连接，每个夹具均用于定位剪力钉；输送机构用于带动夹具运动，以通过夹具带动剪力钉运动至出料口处。

在可选的实施方式中，输送机构包括输送带和两个带轮，两个带轮均与机壳可转动地连接，输送带张紧于两个带轮外，输送带在两个带轮之间的部分具有至少一个折弯段。

在可选的实施方式中，桥梁剪力钉自动焊接系统还包括行走导轨，行走导轨用于与桥梁可拆卸地连接，机架用于行走于行走导轨上。

本发明实施例的有益效果是：

综上所述，本实施例提供的桥梁剪力钉自动焊接系统，能够同时实现瓷环位置定位、剪力钉在机械爪抓取下移动至与位于桥梁的设定位置处的瓷环对应，并将剪力钉垂直插入设定位置处的瓷环中。焊接装置启动完成一根剪力钉的焊接。在机架的移动下，使得第一存储装置、第二存储装置、机械爪和焊接装置能共同移动到下一定位点，从而进行下一根剪力钉的焊接。该自动焊接装置能够保障同一批剪力钉的焊接质量基本稳定，不受工人操作水平的影响，装焊一体的自动化装置既提高了焊接效率，也减少了人工成本的投入。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例的桥梁剪力钉自动焊接系统的一视角的结构示意图；

图2为本发明实施例的桥梁剪力钉自动焊接系统的另一视角的结构示意图；

图3为本发明实施例的桥梁剪力钉自动焊接系统的部分结构示意图；

图4为本发明实施例的第二存储装置的结构示意图；

图5为本发明实施例的第一推送机构的结构示意图。

图标:

001-桥梁；002-剪力钉；003-瓷环；031-目标瓷环；032-待推送瓷环；100-机架；110-骨架；111-主体架；112-行走轮；120-导向梁；130-滑块；200-第一存储装置；210-外壳；211-第一子腔；212-第二子腔；213-通道；214-出口；220-隔板；230-第一推送机构；231-曲柄滑动结构；232-推送块；233-防卡斜面；240-第二推送机构；300-第二存储装置；310-机壳；311-出料口；320-输送机构；321-输送带；322-带轮；330-夹具；400-机械爪；500-焊接装置；600-行走导轨；700-控制盒。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

目前，在钢结构桥梁001施工过程中，将剪力钉002与桥梁001主体进行焊接作业时，一般采用人工进行手动焊接，如此，劳动强度高，效率低，并且焊接质量与工人的熟练度密切相关，因此难以保证焊接质量。

请参阅图1-图5，鉴于此，设计者设计了一种桥梁001剪力钉002自动焊接系统，剪力钉002自动焊接于桥梁001上，自动化作业，劳动强度低，效率高，且能够保证剪力钉002焊接质量，从而提高桥梁001的整体质量。

应当理解，本实施例中涉及的桥梁001的形状大小根据现场规划设计即可，本实施例中不进行具体限定，为便于描述，本实施例中以平桥为例进行说明，平桥大致为矩形状。并且，桥梁001上用于定位瓷环003和剪力钉002的多个设定位置呈矩形阵列排布，在桥梁001的横向也即宽度方向上呈直线排布有多个设定位置，在横向上排布的多个设定位置为一横排，在桥梁001的延伸方向上分布有多排设定位置，每个设定位置处先定位一个瓷环003，然后将剪力钉002插接于定位好的瓷环003中，利用焊接装置500焊接剪力钉002即可。作业时，可以先依次完成一横排的剪力钉002的焊接，然后再进行下一横排的多个剪力钉002的依次焊接。其中，每一横排的多个设定位置均按照设定的同一方向依次进行瓷环003和剪力钉002的配对，例如，每一横排均按照从左往右或从右往左的方向进行焊接，已经完成配对的瓷环003和剪力钉002不会阻碍第二存储装置的移动。并且，待剪力钉002焊接后再进行下一位置的瓷环003和剪力钉002的配对。

请结合图1，本实施例中，桥梁001剪力钉002自动焊接系统包括机架100、第一存储装置200、第二存储装置300、机械爪400和焊接装置500。机架100用于沿桥梁001的延伸方向行走于桥梁001上。第一存储装置200用于存储瓷环003并能将瓷环003输送至桥梁001上的设定位置。第二存储装置300与机架100连接，用于存储剪力钉002。机械爪400与机架100连接，用于拾取位于第二存储装置300中的剪力钉002，并将剪力钉002插接至处于设定位置上的瓷环003中。焊接装置500与机架100连接，用于焊接与瓷环003完成定位的剪力钉002。

本实施例提供的桥梁001剪力钉002自动焊接系统的作业原理如下：

该自动焊接系统能够同时实现瓷环003位置定位、剪力钉002在机械爪400抓取下移动至与位于桥梁001的设定位置处的瓷环003对应，并将剪力钉002垂直插入设定位置处的瓷环003中。当剪力钉002和瓷环003配对后，焊接装置500启动完成一根剪力钉002的焊接。在机架100的移动下，使得第一存储装置200、第二存储装置300、机械爪400和焊接装置500能共同移动到下一定位点，将瓷环003输送至定位点处，然后再在瓷环003中插入剪力钉002，从而进行下一根剪力钉002的焊接，如此循环操作即可。该自动焊接装置500能够保障同一批剪力钉002的焊接质量基本稳定，不受工人操作水平的影响，装焊一体的自动化装置既提高了焊接效率，也减少了人工成本的投入。

本实施例中，可选的，桥梁001上设置有两条行走导轨600，两条行走轮112导轨均为工字钢，每条行走导轨600在桥梁001的延伸方向上呈直线延伸，两条行走导轨600在桥梁001的宽度方向上也即桥梁001横向平行间隔排布。机架100能行走在两条行走导轨600上。应当理解，行走导轨600与桥梁001为可拆卸地连接，当剪力钉002焊接完成后，将行走导轨600从桥梁001上拆除即可。

请结合图1和图2，本实施例中，机架100包括骨架110、导向梁120和滑块130，骨架110包括呈“U”形的主体架111以及与主体架111连接的行走轮112。换句话说，主体架111包括横梁和两根立柱，两根立柱的一端分别与横梁的两端固定连接，两根立柱平行设置且均垂直于横梁。每根立柱远离横梁的一端均安装有行走轮112，例如，本实施例中，每根立柱远离横梁的一端安装有两组行走轮112，两组行走轮112均能行走于对应的行走导轨600上。导向梁120与横梁平行设置，导向梁120的两端分别与两根立柱可滑动地连接，且导向梁120与立柱的滑动方向沿立柱的延伸方向。例如，导向梁120可以通过气缸、液压缸或电动推杆等结构驱动。滑块130与导向梁120在导向梁120的延伸方向上可滑动地连接，如此，滑块130能够在三维坐标系中运动，便于调整位置，其中，三维坐标系中的三个方向分别为桥梁001的延伸方向、桥梁001的横向以及桥梁001的高度方向，三个方向两两垂直设置。

应当理解，机架100相对于行走导轨600的运行可以通过电机带动行走轮112转动实现，并且可以在行走轮112或骨架110上设置行程检测传感器，能够检测机架100相对于行走导轨600行走的距离，便于将瓷环003和剪力钉002设于桥梁001上的设定位置处，从而提高剪力钉002的焊接质量。

请结合图3，本实施例中，可选的，第一存储装置200包括外壳210、隔板220、第一推送机构230和第二推送机构240。外壳210固定在滑块130上，通过滑块130带动外壳210运动。隔板220设于外壳210内，第一推送机构230和第二推送机构240均设于外壳210内，第一推送机构230和第二推送机构240位于隔板220的两侧。

可选的，外壳210为矩形壳，外壳210具有相对的左侧板和右侧板、相对的顶板和底板以及相对的前板和后板，前板上设置有供瓷环003输出的出口214，出口214的底部与底板的靠近顶板的板面平齐，便于瓷环003直接从底板滑出出口214。出口214为矩形口，出口214的形状大小与一个瓷环003的形状大小匹配，仅能够供一个瓷环003进出，也即，当多个瓷环003层叠时，仅底部靠近出口214的瓷环003能够被输出。隔板220与顶板或底板平行，隔板220同时与左侧板、右侧板和后板连接，隔板220与前板之间具有间距形成通道213。隔板220将外壳210的内腔分隔形成上下布设的两个子腔，两个子腔通过通道213连通，第一子腔211与出口214连通。为便于描述，位于下部也即靠近底板的为第一子腔211，位于上部也即靠近顶板的为第二子腔212，第二子腔212用于存储瓷环003；第一推送机构230设于第一子腔211，第二推送机构240设于第二子腔212。瓷环003具体放置时，多个瓷环003在竖向上层叠排布形成一竖列，在前板至后板的方向上，具有多列呈竖列排布的瓷环003，并且，通道213的宽度与瓷环003的外径基本相等，仅一列瓷环003穿过通道213。在瓷环003放置过程中，位于第一子腔211中且靠近出口214处仅一个瓷环003，该瓷环003为目标瓷环031，目标瓷环031用于在第一推送机构230的作用下从出口214离开第一子腔211，并移动至桥梁001的设定位置处。为便于描述，与目标瓷环031相邻且位于目标瓷环031顶部的瓷环003为待推送瓷环032，当目标瓷环031被推送处出口214后，待推送瓷环032在重力作用下通过通道213进入第一子腔211，变更为目标瓷环031。

请结合图5，本实施例中，第一推送机构230用于将位于第一子腔211中的一个瓷环003从出口214推出并推动至桥梁001上的设定位置。可选的，第一推送机构230包括曲柄滑动结构231和推送块232，曲柄滑动结构231与外壳210的底板连接，推送块232设有防卡斜面233，推送块232与曲柄滑动结构231连接，推送块232被底板支撑。曲柄滑动结构231用于带动推送块232沿直线相对于底板往复滑动，以通过推送块232将瓷环003从出口214推出。防卡斜面233用于在推送块232推送瓷环003时与待推送瓷环032抵持，以使待推送瓷环032具有向上远离目标瓷环031的趋势，避免在推动目标瓷环031时推送块232被待推送瓷环032卡住，影响第一推送机构230的正常运行。同时，推送块232在将目标瓷环031推送至设定位置时，推送块232始终保持关闭通道213的状态，或者推送块232至少封堵通道213的一半以上的面积，从而避免在推送块232推出目标瓷环031而未返回至第一子腔211的过程中，待推送瓷环032从通道213落下卡住推送块232回退。

应当理解，防卡斜面233可以为弧形面。此外，推送块232可以通过气缸、液压缸或其他伸缩结构驱动。

需要说明的是，外壳210设于滑块130上，滑块130在三维坐标系中运动时，能带动外壳210运动，从而带动整个第一存储装置200运动，使第一推送机构230能够将瓷环003依次推送至桥梁001的设定位置上。

请结合图4，本实施例中，可选的，第二存储装置300包括机壳310、输送机构320和多个夹具330。机壳310固定在滑块130上，随滑块130一起运动。机壳310设有腔室和连通腔室的出料口311，输送机构320设于腔室内，多个夹具330均与输送机构320连接，每个夹具330均用于定位剪力钉002；输送机构320用于带动夹具330运动，以通过夹具330带动剪力钉002运动至出料口311处。

进一步的，输送机构320包括输送带321和两个带轮322，两个带轮322均与机壳310可转动地连接，输送带321张紧于两个带轮322外，输送带321在两个带轮322之间的部分具有至少一个折弯段。例如，本实施例中，输送带321呈“S”形延伸，合理利用空间，能够携带更多的剪力钉002。在输送带321的外侧面均匀间隔布设有多个夹具330，每个夹具330能定位一个剪力钉002。当输送带321将多个夹具330中的一个输送至出料口311处时，输送带321停止运动，利用机械爪400抓取位于出料口311处的剪力钉002并插入位于设定位置处的瓷环003中即可。

本实施例中，可选的，机械爪400设于滑块130上，能够随滑块130一起运动，并且机械爪400具有多个关节，能够按需转动和伸缩，便于拾取剪力钉002。

本实施例中，可选的，焊接装置500固定在滑块130上。可选的，焊接装置500包括机械臂和焊枪，机械臂与滑块130连接，焊枪与机械臂连接，机械臂能够带动焊枪运动，从而使焊枪焊接剪力钉002和桥梁001。其中，在利用焊枪焊接剪力钉002时，焊枪的枪口能够包住剪力钉002的顶部，提高焊接质量。

本实施例中，需要说明的是，通过调节机架100带动整个焊接系统相对于桥梁001在桥梁001的延伸方向上移动时，可以先使导向梁120相对于立柱上升，使外壳210和机壳310离开桥梁001，减小摩擦力。而在定位瓷环003和剪力钉002时，导向梁120下降，外壳210和机壳310与桥梁001接触，提高稳定性，利于瓷环003和剪力钉002的拾取和放置。

本实施例中，需要说明的是，焊接系统可以配备控制盒700，机架100、第一存储装置200、第二存储装置300、机械爪400和焊接装置500的动作均可以通过控制盒700控制，便于控制，且各个动作配合紧密，施工质量高，施工效率高。

本实施例提供的桥梁001剪力钉002自动焊接系统，能够实现瓷环003和剪力钉002的自动化配对，以及剪力钉002的自动焊接，整个作业过程中自动化程度高，作业效率高，桥梁001质量高。

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，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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)

1.一种桥梁剪力钉自动焊接系统，其特征在于，包括：

机架，所述机架用于沿桥梁的延伸方向行走于所述桥梁上；

第一存储装置，所述第一存储装置用于存储瓷环并能将所述瓷环输送至所述桥梁上的设定位置；

第二存储装置，所述第二存储装置与所述机架连接，用于存储剪力钉；

机械爪，所述机械爪与所述机架连接，用于拾取位于所述第二存储装置中的剪力钉，并将所述剪力钉插接至处于所述设定位置上的瓷环中；

以及焊接装置，所述焊接装置与所述机架连接，用于焊接与所述瓷环完成定位的所述剪力钉。

2.根据权利要求1所述的桥梁剪力钉自动焊接系统，其特征在于：

所述机架包括骨架、导向梁和滑块，所述骨架用于沿所述桥梁的延伸方向行走于所述桥梁上；所述导向梁与所述骨架连接，所述滑块与所述导向梁在所述导向梁的延伸方向上可滑动地连接；所述第一存储装置、所述第二存储装置、所述机械爪和所述焊接装置均与所述滑块连接。

3.根据权利要求2所述的桥梁剪力钉自动焊接系统，其特征在于：

所述导向梁与所述骨架在与所述导向梁的延伸方向具有夹角的方向上可滑动地连接。

4.根据权利要求2所述的桥梁剪力钉自动焊接系统，其特征在于：

所述骨架包括主架体和与所述主架体可转动地连接的行走轮，所述行走轮用于行走于所述桥梁上。

5.根据权利要求1所述的桥梁剪力钉自动焊接系统，其特征在于：

所述第一存储装置包括外壳和第一推送机构，所述外壳具有用于容置多个瓷环的容置腔以及与所述容置腔连通的出口，所述第一推送机构与所述外壳连接，所述第一推送机构用于将位于所述容置腔内的所述多个瓷环中的一个从所述出口推出，并推送至所述设定位置。

6.根据权利要求5所述的桥梁剪力钉自动焊接系统，其特征在于：

所述第一存储装置还包括隔板和第二推送机构，所述隔板设于所述外壳内，用于将所述容置腔分隔形成连通的第一子腔和第二子腔，所述第二子腔与所述出口连通；所述第一推送机构设于所述第一子腔中，所述第二推送机构设于所述第二子腔中；所述第二推送机构用于将位于所述第二子腔中的瓷环推送至所述第一子腔和所述第二子腔连通的位置处，以使所述瓷环掉落至所述第一子腔内。

7.根据权利要求5所述的桥梁剪力钉自动焊接系统，其特征在于：

所述第一推送机构包括曲柄滑动结构和推送块，所述曲柄滑动结构与所述外壳连接，所述推送块设有防卡斜面，所述推送块与所述曲柄滑动结构连接，所述曲柄滑动结构用于带动所述推送块沿直线往复滑动，以通过所述推送块将所述瓷环从所述出口推出；所述防卡斜面用于在所述推送块推送所述瓷环时与目标瓷环相邻且位于所述目标瓷环顶部的待推送瓷环抵持，以使所述待推送瓷环具有向上远离所述目标瓷环的趋势。

8.根据权利要求1所述的桥梁剪力钉自动焊接系统，其特征在于：

所述第二存储装置包括机壳、输送机构和多个夹具，所述机壳设有腔室和连通所述腔室的出料口，所述输送机构设于所述腔室内，所述多个夹具均与所述输送机构连接，每个所述夹具均用于定位剪力钉；所述输送机构用于带动所述夹具运动，以通过所述夹具带动所述剪力钉运动至所述出料口处。

9.根据权利要求8所述的桥梁剪力钉自动焊接系统，其特征在于：

所述输送机构包括输送带和两个带轮，所述两个带轮均与所述机壳可转动地连接，所述输送带张紧于所述两个带轮外，所述输送带在所述两个带轮之间的部分具有至少一个折弯段。

10.根据权利要求1所述的桥梁剪力钉自动焊接系统，其特征在于：

所述桥梁剪力钉自动焊接系统还包括行走导轨，所述行走导轨用于与所述桥梁可拆卸地连接，所述机架用于行走于所述行走导轨上。

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