CN114700642A - 一种桥梁钢箱梁生产系统及桥梁钢箱梁生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种桥梁钢箱梁生产系统及桥梁钢箱梁生产方法，其包括隔板单元站，其用于获取钢箱梁隔板；底板单元站，其用于获取钢箱梁底板；接板单元站，其用于获取钢箱梁接板；顶腹板单元站，其用于完成波形钢腹板与接板的连接，以获得顶腹板；整装工作站，其用于接收所述隔板、底板以及顶腹板，并将其进行装配和焊接，以获得钢箱梁。本发明为一种高度智能化、机械化的钢箱梁生产线，可实现钢箱梁部件的有序拼装、焊接等步骤，在保证钢箱梁质量的基础上可大幅提高生产效率。

Description

一种桥梁钢箱梁生产系统及桥梁钢箱梁生产方法

技术领域

本发明涉及装备制造领域，具体为一种桥梁钢箱梁生产系统及桥梁钢箱梁生产方法。

背景技术

钢箱梁的生产制造涉及诸多过程，包括隔板、底板、顶腹板等板件的搬运下料、拼装和焊接等。对于上述钢箱梁的生产过程，虽然有可利用机械化设备完成的工序，如板件的搬运下料等，但诸如拼装、焊接等步骤，其仍然只能依靠人工手工作业来完成，例如通过传统的手工焊接来完成板件焊接，工人劳动强度大，且在高强度的工作中，工人易疲劳，由此导致焊接质量不稳定，甚至可能出现工伤事故。

同时，由于诸多步骤只能通过人工作业完成，其无法形成高度智能化、机械化的流水线生产工艺，导致生产效率低，无法满足批量、高效生产钢箱梁的要求。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种桥梁钢箱梁生产系统及桥梁钢箱梁生产方法，其为一种高度智能化、机械化的钢箱梁生产线，可实现钢箱梁部件的有序拼装、焊接等步骤，在保证钢箱梁质量的基础上可大幅提高生产效率。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

提供了一种桥梁钢箱梁生产系统，其包括：隔板单元站，其用于获取钢箱梁隔板；底板单元站，其用于获取钢箱梁底板；接板单元站，其用于获取钢箱梁接板；顶腹板单元站，其用于完成波形钢腹板与接板的连接，以获得顶腹板；整装工作站，其用于接收所述隔板、底板以及顶腹板，并将其进行装配和焊接，以获得钢箱梁。

还提供一种通过上述桥梁钢箱梁生产系统实现的桥梁钢箱梁生产方法，其包括如下步骤：

获取钢箱梁隔板、底板、接板以及顶腹板；

将钢箱梁隔板、底板以及顶腹板组装成钢箱梁，且进行焊接，以获得桥梁钢箱梁。

优选的，获取顶腹板的过程包括：

在波形钢腹板底部表面切割出坡口，钝边留1-3mm，并对坡口表面进行清理；

根据坡口位置确定波形钢腹板上的焊接区域，并对焊接区域进行打磨，然后对已完成打磨的焊接区域进行预热处理；

使一组波形钢腹板和接板进入到第一焊接机器人、第二焊接机器人之间的区域内，且该波形钢腹板的坡口朝向第一焊接机器人；另一组波形钢腹板和接板进入到第二焊接机器人、第三焊接机器人之间的区域内，且该波形钢腹板的坡口朝向第三焊接机器人；

发送焊接开始信号至第一焊接机器人、第二焊接机器人、第三焊接机器人，第一焊接机器人、第二焊接机器人、第三焊接机器人按照预设焊接程序完成焊接。

与现有技术相比，本发明的桥梁钢箱梁生产系统智能化程度高，其具有多个可独立运作的工作站，其可以同时自动生产钢箱梁的各个组成单元，如底板、接板、顶腹板以及隔板等，且不会互相干扰，部件输送、组装、焊接等过程几乎实现全程自动化，可相对传统的手工焊接方式，可大幅提高生产效率和产能，且避免因人工长时间劳动，产生疲劳而导致焊接质量不稳定的情形发生，大幅减少返修率。

附图说明

图1为桥梁钢箱梁的整体结构图；

图2为本发明桥梁钢箱梁生产系统的平面设计图；

图3为隔板的整体结构图；

图4为底板的整体结构图；

图5为顶腹板与底板的装配示意图；

图6为通过顶腹板存放架存放顶腹板时的状态示意图；

图7为顶腹板装配工位的整体结构图；

图8为底板倾斜时的状态示意图；

图9为图7圆圈部分的局部结构图；

图10为顶腹板焊接工位的整体结构图；

图11为顶腹板焊接工位对已完成装配的波形钢腹板和接板的接合处进行焊接的过程示意图；

图12为顶腹板焊接工位对已完成装配的波形钢腹板和接板的接合处进行焊接后的焊缝效果图；

图13a为整装组装工位在一视角下的整体结构图；

图13b为整装组装工位在另一视角下的整体结构图；

图14为图13a中A处的局部结构示意图。

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。

实施例1：

本实施例提供了一种桥梁钢箱梁生产装备，其中，如图1所示，所述桥梁钢箱梁包括：底板1、顶部垂直连接所述底板1的波形钢腹板2、垂直连接所述波形钢腹板2底部的接板4以及垂直连接所述底板1的隔板3；所述波形钢腹板2有两组，且相对平行设置，每一隔板3均位于两组波形钢腹板2之间,且每一隔板3均与两侧的波形钢腹板2垂直或近乎垂直。

如图2所示，所述桥梁钢箱梁生产系统包括：

隔板单元站100，其用于获取钢箱梁隔板3；

底板单元站200，其用于获取钢箱梁底板1；

接板单元站300，其用于获取钢箱梁接板4；

顶腹板单元站400，其用于完成波形钢腹板2与接板4的连接，以获得顶腹板；

整装工作站500，其用于接收所述隔板3、底板1以及顶腹板，并将其进行装配和焊接，以获得钢箱梁；

以及控制单元，其连接所述隔板单元站100、底板单元站200、接板单元站300、顶腹板单元站400以及整装工作站500中的一项或几项，以控制隔板单元站100、底板单元站200、接板单元站300、顶腹板单元站400以及整装工作站500中的一项或几项产生相应的动作。

具体的，如图3所示，所述隔板3包括：隔板主体31，且所述隔板主体31具有开孔35以及底部隔板安装槽34；隔板人孔32，其连接所述隔板主体31，且与所述开孔35连通；以及加劲肋33，其连接所述隔板主体31表面。

如图1所示，所述隔板单元工作站100包括：

隔板原料存放区101，其用于存放隔板原料S1；

隔板切割单元102，其用于对所述隔板原料S1进行切割，以获得若干个隔板主体31，且每一隔板主体31中部开设有一开孔35、底部开设有至少一个(优选为2个)隔板安装槽34；本实施例中，所述隔板切割单元102包括数控火焰切割机；

隔板主体存放区103，其用于接收并存放隔板主体31；

隔板装配工位104，其用于接收取自隔板主体存放区103、且经隔板下料装置105(如行车吊装设备等)输送的隔板主体31，且在所述隔板装配工位104处通过人工拼装等方式在隔板主体31上完成隔板人孔32和/或加劲肋33的装配，所述装配包括在每一隔板主体31的开孔35处装配取自人孔存放区106的隔板人孔32,并进行点焊，和/或，在每一隔板主体31的表面装配加劲肋33，并进行点焊，以对隔板人孔32、加劲肋33的位置进行初步固定；

隔板输送装置107，其用于输送已完成隔板人孔32和/或加劲肋33装配的隔板主体31；优选的，所述隔板输送装置107包括转动带等传动部件；

隔板焊接工位108，其用于接收隔板输送装置107输送的、已完成隔板人孔32和/或加劲肋33装配的隔板主体31，并对部件接合处进行焊接，以获得隔板3，所述部件接合处包括：隔板人孔32与隔板主体31的接合处，和/或，加劲肋33与隔板主体31的接合处；具体的，所述隔板焊接工位108包括：隔板翻板机以及隔板焊接机，所述隔板翻板机用于接收接收隔板输送装置107输送的、已完成隔板人孔32和/或加劲肋33装配的隔板主体31，使得隔板主体31一面朝上，所述隔板焊接机对所述隔板主体31朝上一面的部件接合处进行焊接，完成后，所述隔板翻板机带动隔板主体31翻转180°，使得隔板主体31另一面朝上，所述隔板焊接机再对所述隔板朝上一面的部件接合处进行焊接；

以及隔板存放区109，其用于存放经输送装置输送的隔板3。

如图4所示，所述底板1包括：底板主体11以及垂直连接所述底板主体11的、与所述底部隔板安装槽34配合的底板板肋12。

所述底板单元站200包括：

底板主体存放区201，其用于存放底板主体11；

底板板肋存放区202，其用于存放底板板肋原料；

底板板肋打磨单元203，其用于对所述底板板肋原料进行打磨，以获得所述底板板肋12；

底板装配工位204，其用于接收经底板下料单元205(如行车吊装设备等)运输的底板主体11和底板板肋12，并对所述底板主体11进行打磨和/或划线，以及在所述底板主体11上装配底板板肋12，所述装配包括在底板主体11上沿划线痕迹拼装底板板肋12，并对底板主体11、底板板肋12的接合处进行点焊，以初步固定两者的相对位置；本实施例中，已完成底板板肋12装配的底板主体11还可经底板下料单元205运输至点焊成品区206进行存放；

底板焊接工位207，其用于接收已完成底板板肋12装配的底板主体11，并对底板主体11、底板板肋12的接合处进行焊接，以获得底板焊接成品；本实施例中，所述底板焊接成品还可经底板下料单元205运输至底板焊接成品区208进行存放；

以及底板矫正单元209，其用于对底板焊接成品进行焊接变形矫正，以获得所述底板1；类似的，所述底板1还可经底板下料单元205运输至底板矫正成品区210进行存放。

如图5所示，所述接板4包括：首尾顺次连接的若干个接板单元41。

所述接板单元站300包括：

接板原料存放区301，其用于存放接板原料S2；

接板切割单元302，其用于对所述接板原料S2进行切割，以获得若干个接板单元41；本实施例中，所述接板切割单元302包括数控火焰切割机；

接板焊接工位303，其用于接收经接板输送装置(如行车吊装设备等)输送的若干接板单元41，并对其进行拼接，使其首尾顺次连接，且对相邻2个接板单元41的接合处进行焊接，由此形成预定长度(如30m)的接板主体；

接板矫正单元304，其用于对所述接板主体进行矫正(包括焊接变形矫正、宽度矫正等)，以获得所述接板4。

所述顶腹板单元站400部分/全部位于所述底板单元站200、接板单元站300之间，其包括：

波形钢腹板存放区401，其用于存放波形钢腹板2；

顶腹板运输装置402(如行车吊装设备等)，其用于输送取自波形钢腹板存放区401的波形钢腹板2，和/或，输送接板4；

顶腹板装配工位403，其用于接收经顶腹板运输装置402等输送的波形钢腹板2和接板4，且在所述接板4上完成波形钢腹板2的装配，所述装配包括使波形钢腹板2底部与接板4表面垂直且接触；

顶腹板焊接工位404，其用于对已完成装配的波形钢腹板2和接板4的接合处进行焊接，以获得顶腹板主体S3；

顶腹板矫正单元405，其用于对顶腹板主体S3进行焊接变形的矫正，以获得顶腹板S4；

以及顶腹板存放架406，其用于存放顶腹板S4；本实施例中，如图6所示，所述顶腹板存放架406包括：存放架底板4061、第一架体4062、第二架体4063；其中，所述第一架体4062、第二架体4063均垂直连接所述存放架底板4061，且相互平行设置，两者之间形成有存放区域P1，所述顶腹板S4的波形钢腹板2插入所述存放区域P1中，且接板4搁置于所述第一架体4062、第二架体4063上，由此完成所述顶腹板S4的存放；

同时，所述控制单元连接所述顶腹板装配工位403和/或顶腹板焊接工位404，用于控制顶腹板装配工位403和/或顶腹板焊接工位404产生相应动作。

所述整装工作站500包括：

整装组装工位501，用于接收底板1、顶腹板S4和隔板3，并将其组装成钢箱梁块体，其中，所述隔板3可以装载在RGV小车上，且RGV小车通过轨道600将隔板3输送至整装组装工位501，而底板1、顶腹板S4则可以先通过输送设备(如行车吊装设备等)装载至RGV小车，然后同样通过相应的轨道输送至整装组装工位501，或者，底板1、顶腹板S4直接被输送设备(如行车吊装设备等)输送至整装组装工位501；

整装焊接单元502，用于对组装成的钢箱梁块体的焊接位点进行焊接，所述焊接位点包括底板1与隔板3的接合处，和/或，底板1与顶腹板S4的接合处，和/或，顶腹板S4和隔板3的接合处；所述整装焊接单元502包括激光焊接机器人、弧焊焊接机器人等；

以及补焊工位503，用于接收经钢箱梁输送装置504(如行车吊装设备等)输送的、完成焊接后的钢箱梁，并对其进行补焊和/或焊接矫正和/或探伤和/或剪力钉焊接，以最终获得钢箱梁。

实施例2：

本实施例与实施例1的不同之处在于，如图7-8所示，所述顶腹板装配工位403包括：接板支承机构43，其用于支承所述接板4，且可带动所述接板4运动，使得接板4的两个长度侧面与水平面的距离不同，由此使得接板4相对水平面倾斜，例如，如图8所示，接板4的第一长度侧面42与水平面P的距离H小于第二长度侧面42’与水平面的距离H’，由此使得接板4相对水平面P呈倾斜状态；接板抵持机构44，其用于与所述接板4的、与水平面的距离相对较小的一个长度侧面(如第一长度侧面42)抵持，以防止接板4进一步下滑；波形钢腹板支承机构45，其用于引导所述波形钢腹板2朝向所述接板4运动，且支承所述波形钢腹板2的波峰面，使得所述波形钢腹板2底部与倾斜的接板4垂直且接触；底板夹紧机构46，其用于当波形钢腹板2底部与倾斜的接板4垂直且接触后，对所述接板4进行夹紧固定；同时，所述控制单元连接所述接板支承机构43和/或底板夹紧机构46，用于控制接板支承机构43带动所述接板4运动，和/或，控制底板夹紧机构46对所述接板4进行夹紧固定。

使用时，先通过吊装设备等将接板4平放至所述接板支承机构43上，然后控制单元启动，以控制接板支承机构43带动所述接板4运动，使得接板4相对水平面倾斜(如图8所示)至一定角度，此时接板抵持机构44与所述接板4的、与水平面的距离相对较小的一个长度侧面(如第一长度侧面42)抵持，以防止接板4进一步下滑；再使用双臂行车等设备吊起波形钢腹板2，并使其底部朝下，且在波形钢腹板支承机构45的引导下、在自身重力作用下下滑，使得所述波形钢腹板2底部与倾斜的接板4垂直且接触，同时，波形钢腹板支承机构45支承所述波形钢腹板2的波峰面；控制单元再启动底板夹紧机构46，使其对所述接板4进行夹紧固定，完成两者的快速装配。

进一步的，如图7-9所示，所述接板支承机构43包括：

第一支撑底块431，其包括第一铰接位点4311；

第二支撑底块432，其包括第二铰接位点4321；

第一液压油缸433，其一端通过第一铰接位点4311与所述第一支撑底块431铰接；

第二液压油缸434，其一端通过第二铰接位点4321与所述第二支撑底块432铰接；

所述第一液压油缸433的另一端与所述第二液压油缸434的另一端相互铰接，形成第三铰接位点435；且第一铰接位点4311、第二铰接位点4321、第三铰接位点435处的转动共一个平面；

所述第一液压油缸433和/或第二液压油缸434做伸缩运动时，第一铰接位点4311、第二铰接位点4321、第三铰接位点435处发生转动，使得第一液压油缸433/第二液压油缸434处于与水平面平行或近似平行的状态，以此来支承接板4，然后第一液压油缸433和/或第二液压油缸434再次做伸缩运动，三个铰接位点再次发生转动，以使得接板4倾斜。

所述接板抵持机构44包括：接板抵持基座441；连接所述接板抵持基座441的伸缩杆442；以及可与所述接板4的、与水平面的距离相对较小的一个长度侧面(如第一长度侧面42)抵持，且与所述伸缩杆442连接的抵持块443；

当所述接板4倾斜至一定角度时，其在自身重力作用下沿第一液压油缸433/第二液压油缸434表面下滑，直至与所述抵持块443抵持，以限定接板4的位置，防止其掉落；优选的，为避免接板4与抵持块443硬接触造成损伤，所述抵持块443可由通过形变而具备缓冲功能的材料制成，如海绵、橡胶等。

所述波形钢腹板支承机构45包括：波形钢腹板支承基座451以及与所述波形钢腹板支承基座451连接的支撑板452，且所述支撑板452相对水平面倾斜设置。

所述接板4倾斜至与所述支撑板452的夹角为直角或近似直角时，所述波形钢腹板2在吊装设备的作用下，其波峰面贴附支撑板452表面，并在支撑板452表面的引导下、在自身重力作用下朝向接板4滑动，直至与接板4接触，此时波形钢腹板2底部与倾斜的接板4垂直。

所述底板夹紧机构46包括：底板夹紧基座461；悬臂462，其一端可转动的连接所述底板夹紧基座461，且所述悬臂462的转动平面与所述底板夹紧基座461的竖直中心轴线垂直；以及压块463，其连接所述悬臂462的自由端，且可在气动、液压等驱动方式下朝向所述接板4运动，并且与所述接板4表面抵持，以完成对所述接板4的夹紧固定。

本实施例中，所述控制单元连接第一液压油缸433和/或第二液压油缸434和/或压块463和/或悬臂462，以控制其动作，由此带动所述接板4运动，和/或，完成对所述接板4的夹紧固定。

实施例3：

目前，对于波形钢腹板与接板的焊接多采用人工焊接的方式完成，但由于波形钢腹板焊缝长度较长(波形钢腹板长度可达30m)，因此，焊工需进行超长时间、超负荷的焊接工作才可完成，但长时间处于噪音大、有毒烟尘的焊接环境中会对员工的身体健康造成不可逆损害，且技术合格的焊工培训周期长、数量不足，导致产能无法满足市场需求。由此，本实施例与实施例1或2的不同之处在于，如图10所示，所述顶腹板焊接工位404包括：

相互平行设置的第一导轨4041、第二导轨4042、第三导轨4043，且第二导轨4042位于第一导轨4041、第三导轨4043之间；同时，所述第一导轨4041和第二导轨4042之间的区域、第二导轨4042和第三导轨4043之间的区域均通过吊装设备对应设置一组已完成装配的波形钢腹板2和接板4，其中，每一波形钢腹板2均直立状态，且每一波形钢腹板2朝向第一导轨4041的一面为a面，朝向第三导轨4043的一面为b面；

顶腹板焊接固定夹具4044，其用于夹持固定波形钢腹板2和/或接板4；本实施例中，所述顶腹板焊接固定夹具4044可以有若干个，且沿第一导轨4041、第二导轨4042、第三导轨4043的延伸方向均匀间隔设置；

第一焊接机器人4045，其活动连接第一导轨4041；

第二焊接机器人4046，其活动连接第二导轨4042；

第三焊接机器人4047，其活动连接第三导轨4043；

所述控制单元连接第一焊接机器人4045、第二焊接机器人4046、第三焊接机器人4047以及顶腹板焊接固定夹具4044；进一步的，所述第一焊接机器人4045、第二焊接机器人4046、第三焊接机器人4047中的一项或几项为弧焊焊接机器人；

所述控制单元控制第一焊接机器人4045、第二焊接机器人4046、第三焊接机器人4047沿对应的导轨移动，以此通过第一焊接机器人4045、第二焊接机器人4046、第三焊接机器人4047对已完成装配的波形钢腹板2和接板4的接合处进行焊接，以获得顶腹板主体S3。

进一步的，通过上述顶腹板焊接工位404对已完成装配的波形钢腹板2和接板4的接合处进行焊接的过程包括：

S1、如图11所示，在波形钢腹板2底部表面切割出坡口P2，钝边P3留1-3mm，并对坡口P2表面进行清理，以去除油污锈渍等杂质，且打磨至露出金属光泽，以保证焊接质量稳定；本步骤中，可通过等离子切割设备在波形钢腹板2底部切割出坡口P2，且坡口P2的角度为25-50°，优选为45°；

S2、根据坡口P2位置确定波形钢腹板2上的焊接区域P4，并对焊接区域P4进行打磨，然后对已完成打磨的焊接区域P4进行预热处理；其中，所述焊接区域焊接区域P4为波形钢腹板2上、坡口P2上方25-35mm范围内的区域，且预热处理温度为130-180℃，优选为150℃；

S3、通过行车等吊装设备使波形钢腹板2和接板4进入到相邻两条导轨之间的区域内，且使得位于第一导轨4041、第二导轨4042之间(也即第一焊接机器人4045、第二焊接机器人4046之间)的波形钢腹板2的a面具有朝向第一焊接机器人4045的坡口P2、b面具有钝边P3，以及使得位于第二导轨4042、第三导轨4043之间(也即第二焊接机器人4046、第三焊接机器人4047之间)的波形钢腹板2的b面具有朝向第三焊接机器人4047的坡口P2、a面具有钝边P3；

再通过控制单元控制顶腹板焊接固定夹具4042动作，使其夹持固定波形钢腹板2和/或接板4，进入焊接等待状态；

S4、控制单元产生并发送焊接开始信号至第一焊接机器人4045、第二焊接机器人4046、第三焊接机器人4047，第一焊接机器人4045、第二焊接机器人4046、第三焊接机器人4047按照预设焊接程序完成焊接；

其中，所述预设焊接程序包括：

S41、第一焊接机器人4045、第三焊接机器人4047各自沿对应的导轨移动，以通过视觉系统扫描完整焊缝，并计算实际焊接路径以及返回焊接起始位；第二焊接机器人4046沿第二导轨4042移动，以通过视觉系统扫描完整焊缝，并计算实际焊接路径以及返回焊接起始位；

S42、第一焊接机器人4045沿第一导轨4041移动，对位于第一导轨4041、第二导轨4042之间的波形钢腹板2的a面坡口P2及焊接区域P4进行焊接(可为双丝焊接)，同时，第三焊接机器人4047沿第三导轨4043移动，对位于第二导轨4042、第三导轨4043之间的波形钢腹板2的b面坡口P2及焊接区域P4进行焊接(可为双丝焊接)；

第二焊接机器人4046再次沿第二导轨4042移动，完成对位于第一导轨4041、第二导轨4042之间的波形钢腹板2的b面钝边P3处的以及对位于第二导轨4042、第三导轨4043之间的波形钢腹板2的a面钝边P3处的焊接(可为单丝焊接)。

具体的，所述步骤S42包括如下步骤：

S421、如图11所示，在波形钢腹板2的坡口P2及焊接区域P4中划分出区域1，区域3-区域N，钝边P3中划分出区域2；其中N为正整数，且4≤N≤10，本实施例中，N＝6；

S422、第一焊接机器人4045再次沿第一导轨4041移动，对位于第一导轨4041、第二导轨4042之间的波形钢腹板2的a面上的区域1进行焊接(可为双丝焊接)，同时，第三焊接机器人4047再次沿第三导轨4043移动，对位于第二导轨4042、第三导轨4043之间的波形钢腹板2的b面上的区域1进行焊接(可为双丝焊接)；

S423、第二焊接机器人4046再次沿第二导轨4042移动，完成对位于第一导轨4041、第二导轨4042之间的波形钢腹板2的b面上的区域2的焊接(可为单丝焊接)，以及完成对位于第二导轨4042、第三导轨4043之间的波形钢腹板2的a面上的区域2的焊接(可为单丝焊接)；

S424、第一焊接机器人4045再次沿第一导轨4041移动，对位于第一导轨4041、第二导轨4042之间的波形钢腹板2的a面上的区域3-区域N依次进行焊接(即按照区域3、区域4...区域N的顺序依次焊接，且可为双丝焊接)，同时，第三焊接机器人4047再次沿第三导轨4043移动，对位于第二导轨4042、第三导轨4043之间的波形钢腹板2的b面上的区域3-区域N依次进行焊接(即按照区域3、区域4...区域N的顺序依次焊接，且可为双丝焊接)。

如图12所示，最终通过对波形钢腹板2a面、b面的焊接形成焊缝L(优选为全熔透角接焊缝)。

进一步的，在第一焊接机器人4045和/或第二焊接机器人4046和/或第三焊接机器人4047的焊接过程中，对焊缝进行跟踪，以实时修正焊接轨迹，保证焊接轨迹轨迹与实际焊缝吻合，防止焊接变形以及焊接轨迹出现偏差，以保证最终焊接质量；同时，在第一焊接机器人4045和/或第二焊接机器人4046和/或第三焊接机器人4047的焊接过程中可采用分段焊接或对称焊接，以控制形变量。

进一步的，所述控制单元与第一液压油缸433、第二液压油缸434、压块463、悬臂462、第一焊接机器人4045、第二焊接机器人4046、第三焊接机器人4047以及顶腹板焊接固定夹具4044通过profinet环网进行通讯，各个设备可通过交换机接入profinet环网进行数据交换，可在100ms内将各设备的交互信号进行快速传递且不丢包，由此，可通过上述顶腹板焊接工位404同时进行多个波形钢腹板2的自动焊接，以大幅提高焊接效率，解决人工劳动强度大、人工费用高、产能低等问题，同时，从图12中可以看出，最终形成的焊缝L表面光滑、平整，且形变量符合工艺要求。

实施例4：

本实施例与实施例1或2或3的不同之处在于，如图3所示，所述隔板3还包括：连接所述隔板主体31表面的支撑肋36，且当所述隔板主体31直立时，所述支撑肋36或支撑肋36的延长线垂直水平面；

图13a-13b所示，所述整装组装工位501包括：

底板支承块5001，其用于支承所述底板1，本实施例中，所述底板支承块5001有若干个，且沿所述底板1的长度方向和/或宽度方向设置，优选的，所述底板支承块5001上端面延伸出一斜向引导板5002，由此，所述底板1可沿所述斜向引导板5002滑落到底板支承块5001上，以被底板支承块5001支承，以此实现底板1的快速定位；

整装直线导轨5003，其设置于被底板支承块5001支承的底板1的侧部，且沿所述底板1的长度方向延伸，本实施例中，所述整装直线导轨5003有两组，相互平行设置，底板支承块5001以及底板1均位于两组整装直线导轨5003之间；

隔板支撑机构5004，其用于当某一隔板3的底部隔板安装槽34与所述底板1的底板板肋12配合(如卡合)后，对该隔板3进行支撑，使得隔板3与底板1的底板主体11保持垂直；本实施例中，所述隔板支撑机构5004包括液压顶杆，其一端与所述隔板3表面的支撑肋36配合(如卡合)，另一端可分离的连接所述底板1的底板主体11的表面，以对隔板3进行支撑，防止隔板3倾倒，同时通过伸缩运动对隔板3的倾斜角度进行微调，使其与底板1的底板主体11保持垂直；

移动单元5005，其通过滑块5011与所述整装直线导轨5003配合，且可沿所述直线导轨5003滑动；

隔板夹持组价，其连接所述移动单元5005，且与所述移动单元5005同步沿整装直线导轨5003滑动，用于当某一隔板3被所述隔板支撑机构5004支撑后，夹持该隔板3的侧部，便于后续整装焊接单元502对底板1与隔板3的接合处(包括底部隔板安装槽34与底板板肋12的接合处等)进行焊接；

具体的，如图14所述，所述隔板夹持组件包括：安装架5006；夹爪驱动机构5007(如气缸等)，其连接所述安装架5006；以及夹爪5008，其连接所述夹爪驱动机构5007，并可在所述夹爪驱动机构5007的控制下开合，以实现对隔板3侧部的夹持/释放；以及推动机构5009(如气缸、液压油缸等)，其安装在所述移动单元5005上，且连接所述安装架5003，用于驱动安装架5003、夹爪驱动机构5007、夹爪5008同步朝向隔板3的侧部运动/远离所述隔板3的侧部；

以及底板高度调节机构5010，其设置于所述底板1下方，用于调节所述底板1的高度位置；

进一步的，所述夹爪驱动机构5007有若干个(如3个)，且在高度方向上、从上至下依次连接安装架5006上，对应的，所述夹爪5008也有若干个(如3个)，且每一夹爪5008均对应连接一夹爪驱动机构5007，由此，可通过沿高度方向设置的若干夹爪5008对隔板3侧部的不同位置进行夹持，以牢固固定隔板3与底板1的相对位置，避免其在焊接的过程中位置偏移，影响焊接质量。

进一步的，本实施例中，通过所述整装工作站500获得钢箱梁的过程包括：

使用行车吊装设备将底板1移动至底板支承块5001上方，然后使底板1缓慢下落，以及使所述底板可沿底板支承块5001上的斜向引导板5002滑落到底板支承块5001上，以被底板支承块5001支承；

使用行车吊装设备将一隔板3吊装至底板1上方，然后隔板3缓慢下落，直至底部隔板安装槽34与底板板肋12配合(如卡合)；

使用隔板支撑机构5004对该隔板3进行支撑，并且通过隔板支撑机构5004的微调使隔板3与底板1的底板主体11保持垂直，再撤去吊装设备；

隔板夹持组价、移动单元5005整体沿整装直线导轨5003滑动至该隔板3的侧部，夹爪驱动机构5007驱动夹爪5008打开，然后推动机构5009通过伸缩运动驱动安装架5003、夹爪驱动机构5007、夹爪5008同步朝向隔板3运动，夹爪驱动机构5007再驱动夹爪5008闭合，以完成对隔板3的夹持，然后撤除隔板支撑机构5004；

整装焊接单元502对底板1与隔板3的接合处进行焊接，焊接完毕后，夹爪驱动机构5007再次驱动夹爪5008打开，且推动机构5009通过伸缩运动驱动安装架5003、夹爪驱动机构5007、夹爪5008同步远离隔板3运动，以释放完成焊接的隔板3；

重复上述步骤，以完成若干隔板3与底板1的焊接；

使用行车吊装设备将一顶腹板S4移动至隔板3的一侧，然后该顶腹板S4缓慢下落，使得该顶腹板S4的波形钢腹板2的顶部与底板1接触；

整装焊接单元502对该顶腹板S4的波形钢腹板2与底板1的接合处进行焊接；

使用行车吊装设备将另一顶腹板S4移动至隔板3的另一侧，然后该顶腹板S4缓慢下落，使得该顶腹板S4的波形钢腹板2的顶部与底板1接触；

整装焊接单元502对该顶腹板S4的波形钢腹板2与底板1的接合处进行焊接；

将完成焊接的钢箱梁输送至补焊工位503，并对完成焊接的钢箱梁进行补焊和/或焊接矫正和/或探伤和/或剪力钉焊接，以最终获得钢箱梁。

实施例5：

本实施例提供了一种通过实施例1-4任一项所述桥梁钢箱梁生产系统实现的桥梁钢箱梁生产方法，其包括如下步骤：

S100、获取钢箱梁隔板、底板、接板以及顶腹板，优选的，所述钢箱梁隔板、底板、接板以及顶腹板中至少有2项同时获取，例如同时获取钢箱梁隔板、底板，或同时获取底板、接板，或同时获取钢箱梁隔板、底板、接板以及顶腹板，由此可同时进行多个钢箱梁组成单元的生产，由此大幅提高生产效率；

S200、将钢箱梁隔板、底板以及顶腹板组装成钢箱梁，且进行焊接，以获得桥梁钢箱梁。

具体的，获取钢箱梁隔板通过隔板单元工作站100实现，其过程包括：

利用隔板切割单元对隔板原料S1进行切割，以获得若干个隔板主体31，且使得每一隔板主体31中部开设有一开孔35、底部开设有至少一个(优选为2个)隔板安装槽34；

隔板下料装置105(如行车吊装设备等)将隔板主体31输送至所述隔板装配工位104，再通过人工拼装等方式在隔板主体31上完成隔板人孔32和/或加劲肋33的装配；

隔板输送装置107将已完成隔板人孔32和/或加劲肋33装配的隔板主体31输送至隔板焊接工位108，再对部件接合处进行焊接，以获得隔板3；

其中，对于装配、接合处、隔板下料装置105、隔板输送装置107等的限定与实施例1中对于隔板单元工作站100的描述相同，在此不再赘述。

获取钢箱梁底板通过底板单元站200实现，其过程包括：

对底板板肋原料进行打磨，以获得所述底板板肋12；

底板下料单元205将底板主体11和底板板肋12运输至底板装配工位204，再对所述底板主体11进行打磨和/或划线，以及在所述底板主体11上装配底板板肋12；

在底板焊接工位207处对底板主体11、底板板肋12的接合处进行焊接，以获得底板焊接成品；

通过底板矫正单元209对底板焊接成品进行焊接变形矫正，以获得所述底板1；

其中，对于装配、接合处、底板下料单元205等的限定与实施例1中对于底板单元站200的描述相同，在此不再赘述。

获取钢箱梁接板通过接板单元站300实现，其过程包括：

对接板原料S2进行切割，以获得若干个接板单元41；

将若干个接板单元41输送至接板焊接工位303，再对若干个接板单元41进行拼接，使其首尾顺次连接，且对相邻2个接板单元41的接合处进行焊接，形成预定长度(如30m)的接板主体；

通过接板矫正单元304对所述接板主体进行矫正(包括焊接变形矫正、宽度矫正等)，以获得所述接板4。

其中，对于接板单元41的输送方式、接板切割单元302等的限定与实施例1中对于接板单元站300的描述相同，在此不再赘述。

获取钢箱梁顶腹板通过顶腹板单元站400实现，其过程包括：

将波形钢腹板2、接板4输送至顶腹板装配工位403，再在所述接板4上完成波形钢腹板2的装配；

顶腹板焊接工位404对已完成装配的波形钢腹板2和接板4的接合处进行焊接，以获得顶腹板主体S3；

顶腹板矫正单元405对顶腹板主体S3进行焊接变形的矫正，以获得顶腹板S4。

其中，对于顶腹板装配工位403结构、顶腹板焊接工位404的结构、装配等的限定与实施例1中对于顶腹板单元站400的描述、实施例2中对于顶腹板装配工位403的描述以及实施例3中对于顶腹板焊接工位404的描述相同，在此不再赘述。

将钢箱梁隔板、底板以及顶腹板组装成钢箱梁，且进行焊接，以获得桥梁钢箱梁通过整装工作站500实现，其包括如下步骤：

将隔板3装载在RGV小车上，且RGV小车通过轨道600将隔板3输送至整装组装工位501；底板1、顶腹板S4则可以先通过输送设备(如行车吊装设备等)装载至RGV小车，然后同样通过相应的轨道输送至整装组装工位501，或者，底板1、顶腹板S4直接被输送设备(如行车吊装设备等)输送至整装组装工位501；

在整装组装工位501处将底板1、顶腹板S4和隔板3组装成钢箱梁块体；

整装焊接单元502对组装成的钢箱梁块体的焊接位点进行焊接；

补焊工位503对完成焊接后的钢箱梁进行补焊和/或焊接矫正和/或探伤和/或剪力钉焊接，以最终获得钢箱梁；

其中，对于焊接位点、整装组装工位501结构等的限定与实施例1中对于整装工作站500的描述以及实施例5中对于整装组装工位501、整装工作站500的描述相同，在此不再赘述。

综上所述，本发明的桥梁钢箱梁生产装备为一套完整的自动化流水作业线，其具有多个可独立运作的工作站，其可以同时自动生产钢箱梁的各个组成单元，如底板、接板、顶腹板以及隔板等，且不会互相干扰，同时每个工作站内部以及各工作站之间可通过输送装置(行车、RGV小车、轨道等)完成部件的有序输送，整个生产过程几乎实现全程自动化，可相对传统的手工焊接方式，可大幅提高生产效率和产能，且避免因人工长时间劳动，产生疲劳而导致焊接质量不稳定的情形发生，大幅减少返修率。

需要说明的是，上述实施例1-5中的技术特征可任意组合，且组合而成的技术方案均属于本申请的保护范围。在本文中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (18)

1.一种桥梁钢箱梁生产系统，其特征在于，包括：隔板单元站，其用于获取钢箱梁隔板；底板单元站，其用于获取钢箱梁底板；接板单元站，其用于获取钢箱梁接板；顶腹板单元站，其用于完成波形钢腹板与接板的连接，以获得顶腹板；整装工作站，其用于接收所述隔板、底板以及顶腹板，并将其进行装配和焊接，以获得钢箱梁。

2.如权利要求1所述的桥梁钢箱梁生产系统，其特征在于，所述隔板单元工作站包括：

隔板切割单元，其用于对隔板原料进行切割，以获得若干个隔板主体；

隔板装配工位，其用于接收隔板主体，且在所述隔板装配工位处，在隔板主体上完成隔板人孔和/或加劲肋的装配；

隔板焊接工位，其用于接收已完成隔板人孔和/或加劲肋装配的隔板主体，并对部件接合处进行焊接，以获得隔板。

3.如权利要求1所述的桥梁钢箱梁生产系统，其特征在于，所述底板单元站包括：

底板装配工位，其用于接收底板主体和底板板肋，并在所述底板主体上装配底板板肋；

底板焊接工位，其用于接收已完成底板板肋装配的底板主体，并对底板主体、底板板肋的接合处进行焊接，以获得底板焊接成品；

以及底板矫正单元，其用于对底板焊接成品进行焊接变形矫正，以获得所述底板。

4.如权利要求1所述的桥梁钢箱梁生产系统，其特征在于，所述接板单元站包括：

接板切割单元，其用于对接板原料进行切割，以获得若干个接板单元；

接板焊接工位，其用于接收若干接板单元，并对其进行拼接，使其首尾顺次连接，且对相邻2个接板单元的接合处进行焊接，由此形成预定长度的接板主体；

接板矫正单元，其用于对所述接板主体进行矫正，以获得所述接板。

5.如权利要求1所述的桥梁钢箱梁生产系统，其特征在于，所述顶腹板单元站包括：

顶腹板装配工位，其用于接收波形钢腹板和接板，且在所述接板上完成波形钢腹板的装配；

顶腹板焊接工位，其用于对已完成装配的波形钢腹板和接板的接合处进行焊接，以获得顶腹板主体；

顶腹板矫正单元，其用于对顶腹板主体进行焊接变形的矫正，以获得顶腹板。

6.如权利要求5所述的桥梁钢箱梁生产系统，其特征在于，所述顶腹板单元站还包括：顶腹板存放架，其用于存放顶腹板。

7.如权利要求6所述的桥梁钢箱梁生产系统，其特征在于，所述顶腹板存放架包括：存放架底板、第一架体、第二架体；其中，所述第一架体、第二架体均垂直连接所述存放架底板，且相互平行设置，两者之间形成有存放区域，所述顶腹板的波形钢腹板插入所述存放区域中，且接板搁置于所述第一架体、第二架体上。

8.如权利要求5所述的桥梁钢箱梁生产系统，其特征在于，所述顶腹板装配工位包括：

接板支承机构，其用于支承所述接板，且可带动所述接板运动，使得接板相对水平面倾斜；

波形钢腹板支承机构，其用于引导所述波形钢腹板朝向所述接板运动，且支承所述波形钢腹板的波峰面，使得所述波形钢腹板底部与倾斜的接板垂直且接触；

底板夹紧机构，其用于当波形钢腹板底部与倾斜的接板垂直且接触后，对所述接板进行夹紧固定。

9.如权利要求5所述的桥梁钢箱梁生产系统，其特征在于，所述顶腹板焊接工位包括：

相互平行设置的第一导轨、第二导轨、第三导轨，且第二导轨位于第一导轨、第三导轨之间；所述第一导轨和第二导轨之间的区域、第二导轨和第三导轨之间的区域均对应设置一组已完成装配的波形钢腹板和接板；

第一焊接机器人，其活动连接第一导轨；

第二焊接机器人，其活动连接第二导轨；

第三焊接机器人，其活动连接第三导轨；

第一焊接机器人、第二焊接机器人、第三焊接机器人沿对应的导轨移动，以此通过第一焊接机器人、第二焊接机器人、第三焊接机器人对已完成装配的波形钢腹板和接板的接合处进行焊接。

10.如权利要求1所述的桥梁钢箱梁生产系统，其特征在于，所述整装工作站包括：

整装组装工位，用于接收底板、顶腹板和隔板，并将其组装成钢箱梁块体；

整装焊接单元，用于对组装成的钢箱梁块体的焊接位点进行焊接。

11.如权利要求1所述的桥梁钢箱梁生产系统，其特征在于，所述整装组装工位包括：

底板支承块，其用于支承所述底板；

整装直线导轨，其设置于被底板支承块支承的底板的侧部，且沿所述底板的长度方向延伸；

隔板支撑机构，其用于当某一隔板与所述底板配合后，对该隔板进行支撑；

移动单元，其与所述整装直线导轨配合，且可沿所述直线导轨滑动；

隔板夹持组价，其连接所述移动单元，用于当某一隔板被所述隔板支撑机构支撑后，夹持该隔板的侧部。

12.如权利要求11所述的桥梁钢箱梁生产系统，其特征在于，所述隔板夹持组件包括：

安装架；

夹爪驱动机构，其连接所述安装架上；

夹爪，其连接所述夹爪驱动机构，并可在所述夹爪驱动机构的控制下开合，以实现对隔板侧部的夹持/释放；

以及推动机构，其安装在所述移动单元上，且连接所述安装架，用于驱动安装架、夹爪驱动机构、夹爪同步朝向隔板的侧部运动/远离所述隔板的侧部。

13.如权利要求12所述的桥梁钢箱梁生产系统，其特征在于，所述夹爪驱动机构有若干个，且在高度方向上、从上至下依次连接安装架上；所述夹爪有若干个，且每一夹爪均对应连接一夹爪驱动机构。

14.一种通过实施例权利要求1-13任一项所述桥梁钢箱梁生产系统实现的桥梁钢箱梁生产方法，其特征在于，包括如下步骤：

获取钢箱梁隔板、底板、接板以及顶腹板；

将钢箱梁隔板、底板以及顶腹板组装成钢箱梁，且进行焊接，以获得桥梁钢箱梁。

15.如权利要求14所述的生产方法，其特征在于，获取顶腹板的过程包括：

在波形钢腹板底部表面切割出坡口，钝边留1-3mm，并对坡口表面进行清理；

根据坡口位置确定波形钢腹板上的焊接区域，并对焊接区域进行打磨，然后对已完成打磨的焊接区域进行预热处理；

使一组波形钢腹板和接板进入到第一焊接机器人、第二焊接机器人之间的区域内，且该波形钢腹板的坡口朝向第一焊接机器人；另一组波形钢腹板和接板进入到第二焊接机器人、第三焊接机器人之间的区域内，且该波形钢腹板的坡口朝向第三焊接机器人；

发送焊接开始信号至第一焊接机器人、第二焊接机器人、第三焊接机器人，第一焊接机器人、第二焊接机器人、第三焊接机器人按照预设焊接程序完成焊接。

16.如权利要求15所述的生产方法，其特征在于，所述预设焊接程序包括：

第一焊接机器人对位于第一焊接机器人、第二焊接机器人之间的波形钢腹板的坡口及焊接区域进行焊接，同时，第三焊接机器人对位于第二焊接机器人、第三焊接机器人之间的波形钢腹板的坡口及焊接区域进行焊接；

第二焊接机器人完成对位于第一焊接机器人、第二焊接机器人之间的波形钢腹板的钝边处的，以及对位于第二焊接机器人、第三焊接机器人之间的波形钢腹板的钝边处的焊接。

17.如权利要求16所述的生产方法，其特征在于，所述预设焊接程序包括：

在波形钢腹板的坡口及焊接区域中划分出区域1，区域3-区域N，钝边中划分出区域2；其中，N为正整数；

第一焊接机器人沿第一导轨移动，对位于第一导轨、第二导轨之间的波形钢腹板上的区域1进行焊接，同时，第三焊接机器人沿第三导轨移动，对位于第二导轨、第三导轨之间的波形钢腹板的上的区域1进行焊接；

第二焊接机器人沿第二导轨移动，完成对位于第一导轨、第二导轨之间的波形钢腹板上的区域2的焊接，以及完成对位于第二导轨、第三导轨之间的波形钢腹板上的区域2的焊接；

第一焊接机器人再次沿第一导轨移动，对位于第一导轨、第二导轨之间的波形钢腹板上的区域3-区域N依次进行焊接，同时，第三焊接机器人再次沿第三导轨移动，对位于第二导轨、第三导轨之间的波形钢腹板上的区域3-区域N依次进行焊接。

18.如权利要求15所述的生产方法，其特征在于，所述坡口的角度为25-50°，预热处理温度为130-180℃。

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