CN115958322A - 一种钢结构桥梁构件总装线及其装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢结构桥梁构件总装线及其装配方法，属于钢箱梁加工领域。包括适于放置待加工钢箱梁的加工平台，和沿着待加工钢箱梁传输方向分布的拼装工位、焊接工位和矫正工位；所述待加工钢箱梁包括底板，底部设置在所述底板两侧、截面形状为T形、并顶部相隔预定距离的两个顶腹板，以及设置在所述顶腹板和底板之间的多个横隔板。本发明通过对中推动装置、升降机、横隔板定位装置快速定位，确定底板、顶腹板、横隔板三部件的相对位置，完成高精度的拼装作业；然后通过第一焊接装置和第二焊接装置同步对待焊接钢箱梁的焊缝的外侧和内侧进行焊接，不仅省去了打磨工艺，大幅节省成本、减少用料，而且两侧同步焊接，大大的节约工时。

Description

一种钢结构桥梁构件总装线及其装配方法

技术领域

本发明属于钢箱梁加工领域，尤其是一种钢结构桥梁构件总装线及其装配方法。

背景技术

钢箱梁又叫钢板箱形梁，是大跨径桥梁常用的结构形式，具有自重轻、预应力效率高、腹板抗屈曲能力高、不需要加劲肋等优点，一般用在跨度较大的桥梁上，是一种很有潜力的新型桥梁。钢箱梁一般由底板、顶腹板和横隔板三部分组成，而桥梁顶腹板由波腹板与顶板焊接组成。

现有的钢箱梁拼装方法，一般采用人工划线定位、配合吊装设备进行组装，然后通过多人同时对钢箱梁之间的焊缝进行焊接，费时费力，容易出错，组装精度较差。

发明内容

为了克服上述技术缺陷，本发明提供一种钢结构桥梁构件总装线及其装配方法，以解决背景技术所涉及的问题。

本发明提供一种钢结构桥梁构件总装线及其装配方法，包括：适于放置待加工钢箱梁的加工平台，和沿着待加工钢箱梁传输方向分布的拼装工位、焊接工位和矫正工位；所述待加工钢箱梁包括底板，底部设置在所述底板两侧、截面形状为T形、并顶部相隔预定距离的两个顶腹板，以及设置在所述顶腹板和底板之间的多个横隔板；

拼装工位，包括设置在待加工工件两侧、推动待加工钢箱梁的底板向对称中心或预定位置移动多个对中推动装置，间隔分布在所述加工平台之间、使得待加工钢箱梁的底板与钢梁箱在实际道路坡度相符的多个升降机，以及设置在所述加工平台两侧、并可平行于待加工钢箱梁两侧移动的横隔板定位装置；

焊接工位，包括设置在待焊接钢箱梁外侧，始终与钢箱梁外部的焊缝表面之间保持恒定间距、恒定角度的第一焊接装置；设置在待焊接钢箱梁上方，始终与钢箱梁内部的焊缝表面之间保持恒定间距、恒定角度的第二焊接装置；

矫正工位，包括设置在所述加工平台一侧或两侧、可沿着所述待加工钢箱梁纵向移动的移动小车。

优选地或可选地，所述对中推动装置包括：设置在所述加工平台两侧的机架，设置在所述机架上的第一直线模组，与所述第一直线模组传动连接的第一伺服电机，安装在所述第一直线模组输出端上安装座，固定安装在所述安装座上的弹性推动件，设置在所述安装座上、与所述推动件位置变化的接近传感器，以及与所述第一伺服电机、接近传感器信号连接的控制器。

优选地或可选地，所述接近传感器的检测头与所述推动件的活动端相对齐；

所述推动件包括：设置在所述挡板的一侧的转动轴，转动安装在所述转动轴上的推杆，以及设置在所述推杆与挡板之间的弹性件。

优选地或可选地，所述横隔板定位装置包括：分别设置在所述加工平台的两侧、平行于待加工钢箱梁纵向放置的两组第三直线导轨，分别设置在所述第三直线导轨上、沿着所述第三直线导轨同步移动的两个第一移动小车，设置在所述第一移动小车上、且垂直于所述底板横向运动的至少两个伸缩模组，以及设置在所述伸缩模组输出端上、截面形状为V形的定位块。

优选地或可选地，所述伸缩模组和所述第一移动小车之间还设置有升降模组，适于调整升降模组的高度和两个定位块之间的间距。

优选地或可选地，所述拼装工位还包括：设置在吊装在所述加工平台一侧、采用液压油缸驱动的C形卡钳结构的焊缝校准装置。

优选地或可选地，所述焊缝校准装置包括：上卡钳臂和下卡钳臂，所述上夹钳臂和下夹钳臂之间通过伸缩组件连接，形成一个“C”形或近似于“C”形的卡钳结构，在所述上卡钳臂上设置有液压油缸，在所述下卡钳臂上设置有垫片，在所述液压油缸输出端与垫片在竖直方向形成的容纳空间，适于放置组装完成后的钢箱梁。

优选地或可选地，所述第一焊接装置，包括设置在所述传输装置两侧的第一直线导轨，分别滑动安装在所述第一导轨上的至少两个第二移动小车，分别设置在所述第二移动小车上的两个第一工业机器人，以及设置在所述第一工业机器人输出端、且始终与钢箱梁外部的焊缝表面之间保持恒定间距、恒定角度的两个第一焊枪；

第二焊接装置，包括设置在所述第一直线导轨外侧的第二直线导轨，滑动安装在两侧第二直线导轨上的龙门架，安装在所述龙门架横梁下表面的两个第二工业机器人，以及设置在所述第二工业机器人输出端、且始终与钢箱梁内部的焊缝表面之间保持恒定间距、恒定角度的两个第二焊枪。

优选地或可选地，所述第二移动小车上还设置有激光跟踪装置，被配置为检测待焊接钢箱梁上焊缝的实际位置；

所述激光跟踪装置包括设置在所述传输装置一侧的立柱，安装在所述立柱上、且平行与所述传输装置的传输面的直线运动模组，以及安装在所述直线运动模组输出端上、且相对于焊缝之间的间距始终保持一致或保持预定范围之内的激光跟踪系统。

本发明还提供一种基于所述的钢结构桥梁构件总装线的装配方法，包括：

步骤1、将底板放置在所述加工平台上；根据底板设计图纸控制多个对中推动装置的输出距离，调整底板在横向的移动的距离，实现底板的对中定位；

步骤2、然后根据设计图纸控制升降机的输出端高度，形成与待加工钢箱梁在安装工况下倾斜度相同的虚拟坡度；

步骤3、根据设计图纸移动横隔板定位装置的位置至指定区域，并推动位于待加工钢箱梁两侧的多个定位块至预定位置，然后通过吊装设备将横隔板放置在定位块之间，将横隔板固定在底板上，并保持横隔板垂直于加工平面；

步骤4、通过吊装设备在底板和横隔板的两侧组装顶腹板，且两侧顶腹板的顶部相隔预定距离，然后固定形成待加工钢箱梁；

步骤5、判断待加工钢箱梁之间焊缝是否符合设计需求，若是则执行下一步骤；反之，则通过液压油缸驱动C形卡钳对待加工的钢箱梁进行挤压，消除待加工钢箱梁之间的组装缝隙；

步骤6、将所述待焊接钢箱梁转移至焊接工位处加工平台上，并将第二焊接装置移动至待焊接钢箱梁的一端；

步骤7、由于激光跟踪装置始终位于第一焊接装置和第二焊接装置运动方向的前方，可通过激光跟踪装置预先获取所述待焊接钢箱梁外部的焊缝路径，并根据底板、顶腹板、横隔板的尺寸计算所述待焊接钢箱梁内部的焊缝路径；

步骤8、在焊接过程中，第一工业机器人和第二工业机器人调整第一焊枪和第二焊枪的位姿，使得第一焊枪和第二焊枪分别位于顶腹板的两侧，且第一焊枪和第二焊枪始终与焊缝之间保持恒定间距、与底板上焊缝的法向量保持恒定角度；然后所述第一焊枪、第二焊枪以相同速率分别沿着待焊接钢箱梁外侧、内侧的焊缝移动，完成底板和两个顶腹板底部之间的焊接；

步骤9、然后，通过两个第二工业机器人调整两个第二焊枪的位姿，使得两个第二焊枪分别位于横隔板的两侧，且两个第二焊枪始终与焊缝之间保持恒定间距、与横隔板上焊缝的法向量保持恒定角度；两个第二焊枪以相同速率沿着横隔板两侧的焊缝移动，且两个第二焊枪的焊接点始终位于钢箱梁的焊缝同一位置的外侧和内侧；完成横隔板与两个顶腹板侧面、底板上表面之间的焊接；

步骤10、调整龙门架的位置，重复步骤8、步骤9，完成对整个待焊接钢箱梁的焊接；

步骤11、通过将所述待焊接钢箱梁转移至矫正工位处加工平台上，通过人工或设备对钢箱梁进行检测或/和补焊。

本发明涉及一种钢结构桥梁构件总装线及其装配方法，相较于现有技术，具有如下

有益效果：

1、本发明通过对中推动装置、升降机、横隔板定位装置快速定位，确定底板、顶腹板、横隔板三部件的相对位置，完成高精度的拼装作业；然后通过第一焊接装置和第二焊接装置同步对待焊接钢箱梁的焊缝的外侧和内侧进行焊接，不仅省去了打磨工艺，大幅节省成本、减少用料，而且两侧同步焊接，大大的节约工时。

2、本发明根据底板尺寸数据控制第一伺服电机驱动第一直线模组，控制多个对中推动装置的输出距离，调整底板在横向的移动的距离，实现底板的对中定位；不仅极大提高了生产效率，而且还能切换底板尺寸数据适应各种工件的快速定位。

3、本发明在对中推动装置的输出端设置接近传感器，配合接近传感器检测弹性推动件的位置变化，保证对中定位的精确性。

4、本发明通过多轴数控系统控制多个定位V形块代替人工划线定位工作，可以根据工件设计图纸直接输入数据即可快速定位到指定位置提高了生产效率和产品品质。

5、本发明通过升降模组调整两个定位块之间的间距，以满足不同规格的钢箱梁加工，提高横隔板定位装置的适用范围。

6、本发明采用C形卡钳结构，以液压油缸为动力，通过液压油缸对待加工的钢箱梁进行挤压，能够较好的消除了钢箱梁的组装缝隙；且上卡钳臂和下卡钳臂之间为活套设计，方便调整，可适应不同工件高度尺寸。

7、本发明通过设计激光跟踪装置和工业机器人配合，自动实时调解机器人焊枪的空间位置(TCP)与焊缝的间距保持恒定的基础上，同时自动实时调解焊枪姿态，与焊缝保持恒定的角度(最好是垂直于焊缝)，可以实现待焊接板材焊缝空间任意弯曲、任意弧线、任意斜度的线段、任意波纹焊的跟踪焊接，从而达到最佳的焊接效果。

附图说明

图1是本发明的流程示意图。

图2是本发明中总装生产线(拼装工位段)的结构示意图。

图3是本发明中传输装置的结构示意图。

图4是本发明中对中推动装置的分布示意图。

图5是本发明中对中推动装置的结构示意图。

图6是本发明中升降机的分布示意图。

图7是本发明中升降机的结构示意图。

图8是本发明中横隔板定位装置的分布示意图。

图9是本发明中横隔板定位装置的结构示意图。

图10是本发明中焊缝校准装置的结构示意图。

图11是本发明中总装生产线(焊接工位段)的结构示意图。

图12是本发明中第一焊接装置和第二焊接装置的结构示意图。

图13是本发明中第一焊接装置的结构示意图。

图14是本发明中第一工业机器人的结构示意图。

图15是本发明中激光跟踪装置的结构示意图。

图16是本发明中第二焊接装置的结构示意图。

图17是本发明中总装生产线(矫正工位段)的结构示意图。

图18是本发明中待焊接钢箱梁的结构示意图。

附图标记为：

100、加工平台；110、传输装置；111、支撑架；112、辊筒；113、驱动电机；

200、拼装工位；

210、对中推动装置；211、机架；212、第一直线模组；213、第一伺服电机；214、第四安装座；215、接近传感器；216、挡板；217、转动轴；218、推杆；219、弹性件；

221、第二伺服电机；222、数控自动升降机；2221、升降杆；2222、顶升块；

230、横隔板定位装置；231、第三直线导轨；232、第一移动小车；233、第一伸缩模组；235、第一升降模组；234、定位块；2321、底座；2322、挂板；2323、框架；2324、齿条；2325、减速电机；2326、驱动齿轮；2327、升降油缸；2328、调节螺母；2329、限位导柱；2331、第三伺服电机；2332、第二螺旋升降机；2333、第二安装座；2334、第二导轨；2335、第三安装座；2336、气弹簧；2337、限位顶杆；2351、第四伺服电机；2352、第一螺旋升降机；2353、第一导轨；2354、第一安装座；2355、光电感应器；

240、焊缝校准装置；2401、上卡钳臂；2402、下卡钳臂；2403、液压油缸；2404、垫片；2405、内活动杆；2406、定位孔；2407、外固定套；2408、固定插销；2409、第二直线模组；2410、第五伺服电机；2411、油缸安装座；2412、液压矫正装置；2413、行车吊环；

300、焊接工位；

310、第一焊接装置；311、第一直线导轨；312、第二移动小车；313、第一工业机器人；314、第一焊枪；3131、基座；3132、腰部回转机构；3133、大臂机构；3134、小臂机构；3135、腕部机构；3136、末端执行机构；

320、第二焊接装置；321、第二直线导轨；322、龙门架；323、第二工业机器人；324、第二焊枪；3221、安装架；3222、横梁；3223、伸缩杆；3224、第三直线模组；3225、第四直线模组；

330、激光跟踪装置；331、立柱；332、第二伸缩模组；333、第六伺服电机；334、激光跟踪系统；335、角度调节装置；336、第二升降模组；337、第五安装座；338、滑动座；339、拖链；

340、电气控制柜；

400、矫正工位；410、第三移动小车；

500、待加工钢箱梁；510、底板；520、顶腹板；530、横隔板；540下焊缝；550、上焊缝。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

参阅附图1、附图2、附图11、附图17，一种钢结构桥梁构件总装线，包括：适于放置待加工钢箱梁500的加工平台100，和沿着待加工钢箱梁500传输方向分布的拼装工位200、焊接工位300和矫正工位400。

其中，所述加工平台100被配置为放置待焊接钢箱梁；在本实施例中，所述加工平台100可以为传输装置110，所述传输装置110采用电机驱动的辊筒112式传输装置110，具体地，参阅附图3，所述传输装置110包括支撑架111、辊筒112和驱动电机113。支撑架111截面形状为“T”形或近似于“T”形；辊筒112转动安装在所述安装台上方；驱动电机113设置在所述安装台上，与所述辊筒112传动连接。既能够用于放置待焊接钢箱梁，还能调整待焊接钢箱梁的位置。

参阅附图18，所述待焊接钢箱梁包括底板510，底部设置在所述底板510两侧、截面形状为T形、并顶部相隔预定距离的两个顶腹板520，以及设置在所述顶腹板520和底板510之间的多个横隔板530。所述顶腹板520有顶板和波腹板焊接组成，预先焊接设备焊接在一起；所述波腹板的侧面形状为波浪线，一侧垂直安装在所述顶板上，另外一侧与底板510通过人工点焊固定在一起。需要说明的是，两个顶腹板520的顶板之间留有预定间距，形成一个开口，用于容纳混凝土，形成稳定的桥梁结构。

参阅附图2，拼装工位200包括设置在待加工工件两侧、推动待加工钢箱梁500的底板510向对称中心或预定位置移动多个对中推动装置210，间隔分布在所述加工平台100之间、使得待加工钢箱梁500的底板510与钢梁箱在实际道路坡度相符的多个升降机，设置在所述加工平台100两侧、并可平行于待加工钢箱梁500两侧移动的横隔板530定位装置230，以及设置在吊装在所述加工平台100一侧、采用液压油缸2403驱动的C形卡钳结构的焊缝校准装置240。

参阅附图4，多个对中推动装置210镜像分布在所述待加工钢箱梁500的底板510的两侧，并且能够向着中心线进行相对运动，推动待加工钢箱梁500的底板510向对称中心或预定位置移动。在本实施例中所述待加工钢箱梁500的底板510为用于组装成钢箱梁的底板510。

参阅附图5，所述对中推动装置210包括：机架211，设置在所述机架211上的第一直线模组212，与所述第一直线模组212传动连接的第一伺服电机213，安装在所述第一直线模组212输出端上第四安装座214，固定安装在所述第四安装座214上的弹性推动件，设置在所述第四安装座214上、与所述推动件位置变化的接近传感器215，以及与所述第一伺服电机213、接近传感器215信号连接的控制器。

对于本领域技术人员而言，需要明确的是，由于底板510的外边缘并非一定是直线，还可以为弧线，因此，所述推动件不适宜采用传统对中装置的推板，与底板510外边缘为线接触，在本实施例中，所述推动件与底板510外边缘之间为点接触，为了保证定位的精准性，在底板510的一侧至少设置有2组推动机构。同样地，当底板510的外边缘为弧线或不规则形状时，所述底板510的运动方向并非一定是底板510的对称中心，还可以为其他预定位置，只需要满足后续组装需求即可。

在本实施例中所述第一直线模组212选用丝杆运动机构，具有更高的定位精度，当然对于本领域技术人员而言，所述第一直线模组212还可为其他方式，例如液压油缸2403、齿轮齿条2324运动机构。

在进一步实施例中，所述第四安装座214上设置有挡板216，用于安装所述接近传感器215。且所述接近传感器215的检测头与所述推动件的活动端相对齐。其中，所述推动件包括：设置在所述挡板216的一侧的转动轴217，转动安装在所述转动轴217上的推杆218，以及设置在所述推杆218与挡板216之间的弹性件219。所述推杆218截面形状为哑铃形，其一端转动安装在所述转动轴217上，另一端适于与底板510的外边缘相抵。第四安装座214在横向运动过程中，至推杆218与底板510的外边缘侧边相抵，然后沿着所述转动轴217转动，至于所述接近传感器215相抵，当多个推动组件的推杆218全部与接触传感器相抵时，即可说明所述底板510达到预定位置，符合定位需求。

在对中定位过程中，底板510尺寸数据输入控制器，通过控制器计算每一个推动机构需要移动的距离，然后控制第一伺服电机213、第一直线模组212驱动所述推动件横向移动，调整底板510在横向的移动的距离，实现底板510的对中定位，当多个推动组件的推杆218全部与接触传感器相抵时，即可说明所述底板510达到预定位置，符合定位需求。

参阅附图6、附图7，所述升降机为数控自动升降机222，与第二伺服电机221相连接。控制器与所述升降机信号连接，根据设计图纸控制所述升降机升高不同高度，使得所述升降机的升降杆2221顶部的连线与钢梁箱在实际道路坡度相符，快速自动调整多个顶杆高度形成虚拟坡度，极大的提高了生产效率。所述升降机的升降杆2221顶部设置有顶升块2222，与所述底板510相抵，且所述顶升块2222的上表面为弧形。如此设置，无论底板510处于何种角度，所述顶升块2222与所述底板510之间只有一个接触点，保证了钢梁箱的加工稳定性。

参阅附图8、附图9，所述横隔板530定位装置230包括：分别设置在所述加工平台100的两侧、平行于底板510纵向放置的两组第三直线导轨231，分别设置在所述第三直线导轨231上、沿着所述第三直线导轨231同步移动的两个第一移动小车232，至少两个设置在所述第一移动小车232上、且垂直于所述底板510横向运动的第一伸缩模组233，以及设置在所述第一伸缩模组233输出端上、截面形状为V形的定位块234。通过多轴数控系统控制底板510两侧共4个定位块234位置，实现对横隔板530的定位。

在进一步实施例中，所述第一移动小车232包括：底座2321、框架2323和动力组件。其中，底座2321通过设置底部的挂板2322滑动安装在所述第三直线导轨231上；框架2323设置在所述底座2321上，由多个型材拼接形成的桁架结构；用于安装第一伸缩模组233和定位块234；动力组件包括固定安装在所述第三直线导轨231一侧的齿条2324，固定安装在底座2321一侧的减速电机2325，与所述驱动电机113传动连接、并与所述齿条2324相啮合的驱动齿轮2326。通过减速电机2325输出齿轮沿着所述齿条2324相对移动，使得第一移动小车232沿着第三直线导轨231移动，实现定位块234在纵向上的定位。

另外，所述底座2321与所述框架2323之间还设置高度调节装置；所述高度调节装置包括：多个底部固定安装在所述框架2323上、输出顶杆与所述底座2321上表面相抵的升降油缸2327，以及设置在所述框架2323外边缘与所述底座2321之间的多个限位导柱2329和调节螺母2328。针对不同类型的钢箱梁加工过程中，即使底板510厚度发生了改变，也能够通过高度调整装置调整框架2323的高度，以满足不同钢箱梁的加工需求。

在进一步实施例中，所述第一伸缩模组233和所述第一移动小车232之间还设置有第一升降模组235，具体地，所述第一升降模组235包括：安装在所述框架2323侧面上的第四伺服电机2351，与所述第四伺服电机2351传动连接的第一螺旋升降机2352，竖直设置在所述框架2323侧面上的两个第一导轨2353，滑动安装在所述第一导轨2353上、且与所述第一螺旋升降机2352的输出螺杆相连接、并向所述框架2323内部延伸的第一安装座2354。用于调整所述第一升降模组235、定位块234的高度，保证同侧的两个定位块234之间的高度差大于预定值，所述预定值至少为横隔板530高度的一半，保证所述横隔板530垂直于底板510，提高横隔板530定位精度。

另外，所述框架2323的侧面还设置有至少两个光电感应器2355，用于检测所述第一安装座2354的运动位置，保证上、下侧两个定位块234之间的高度差大于预定值，进而保证所述横隔板530垂直于底板510，提高横隔板530定位精度。

在进一步实施例中，与所述第一升降模组235的机构相似，所述第一伸缩模组233包括：位于所述框架2323内部、安装在所述第一安装座2354上的第三伺服电机2331，与所述第三伺服电机2331相连接的第二螺旋升降机2332，水平安装在所述第一安装座2354上的第二安装座2333，设置在所述第二安装座2333上的第二导轨2334，以及滑动安装在所述第一导轨2353上、且与所述第二螺旋升降机2332的输出螺杆相连接第三安装座2335。通过第三伺服电机2331驱动所述第三安装座2335沿着第二安装座2333(即平行于底板510上部方向)水平移动，实现定位块234在横向上的定位。

另外，在所述第三安装座2335的上部还设置有气弹簧2336，在所述气弹簧2336的输出端上还设置有限位顶杆2337。所述限位顶杆2337在气弹簧2336的作用下，起到减震的作用，避免第三安装座2335发生回弹，对第一伸缩模组233产生不可逆的影响。

在横隔板530定位过程中，将底板510的工件设计图纸直接输入该横隔板530定位装置230的控制中心，然后根据钢箱梁的设计图纸通过两侧的第一移动小车232沿底板510纵向移动，通过上、下两个第一伸缩模组233将定位块234沿着底板510横向移动，将底板510两侧共4个定位块234移动至预定位置，即为横隔板530待安装的指定位置；然后通过吊装装置调整横隔板530至预定位置，即可对横隔板530进行人工点焊，进行预安装。相较于现有技术而言，该定位装置230可以根据工件设计图纸直接输入数据即可快速定位到指定位置提高了生产效率和产品品质。

所述拼装工位200还包括：设置在吊装在所述加工平台100一侧、采用液压油缸2403驱动的C形卡钳结构的焊缝校准装置240。参阅附图10，所述焊缝校准装置240包括：上卡钳臂2401和下卡钳臂2402，所述上夹钳臂和下夹钳臂之间通过伸缩组件连接，形成一个“C”形或近似于“C”形的卡钳结构，在所述上卡钳臂2401上设置有液压油缸2403，在所述下卡钳臂2402上设置有垫片2404，在所述液压油缸2403输出端与垫片2404在竖直方向形成的容纳空间，适于放置组装完成后的钢箱梁。

所述伸缩结构为套筒结构，具体地，所述伸缩组件包括：内活动杆2405、外固定套2407和固定插销2408。所述内活动杆2405与所述上卡钳臂2401固定连接，优选为一体式结构，并在竖直方向上设置有多个定位孔2406；外固定套2407与所述下卡钳臂2402固定连接，优选为一体式结构，并在竖直方向上设置有至少一个定位孔2406；其中，所述内活动杆2405套装在外固定套2407内部，固定插销2408贯穿所述内活动杆2405和外固定套2407上的定位孔2406，将所述上卡钳臂2401和下卡钳臂2402连接在一起。方便调整上卡钳臂2401和下卡钳臂2402的高度差，可适应不同工件高度尺寸。

在进一步实施例中，所述上卡钳臂2401上设置有第二直线模组2409和第五伺服电机2410，所述第二直线模组2409的输出端上设置有用于油缸安装座2411。用于调整所述液压油缸2403的位置，使得所述液压油缸2403与上缝隙、下缝隙对齐，提高挤压效果，更好的消除了钢箱梁的组装缝隙。

在进一步实施例中，所述上卡钳臂2401上还设置有液压矫正装置2412，所述液压油缸2403通过液压矫正装置2412与液压油泵相连接。所述液压校正装置为调压阀，通过校准液压油压力，提高液压油缸2403的运动精度，更好的消除了钢箱梁的组装缝隙。

在进一步实施例中，所述上卡钳臂2401上方设置有行车吊环2413，所述焊缝校准装置240通过行车吊环2413安装在吊装装置的输出端上。

在缝隙校准过程，根据待加工的钢箱梁类型调整内活动杆2405和外固定套2407之间的相对位置，以满足待加工的钢箱梁的高度尺寸，通过吊装装置将焊缝校准装置240放置在待加工的钢箱梁的一侧，然后将上卡钳臂2401和下卡钳臂2402分别插入待加工的钢箱梁的顶板的上方和底板510的下方，然后调整位置，尽量使得所述液压油缸2403与上缝隙、下缝隙对齐，然后通过液压油缸2403的输出端向下预定距离，对待加工的钢箱梁进行挤压，以消除了钢箱梁的组装缝隙。

参阅附图11至12，焊接工位300包括设置在待焊接钢箱梁外侧，始终与钢箱梁外部的焊缝表面之间保持恒定间距、恒定角度的第一焊接装置310；设置在待焊接钢箱梁上方，始终与钢箱梁内部的焊缝表面之间保持恒定间距、恒定角度的第二焊接装置320。

参阅附图13，第一焊接装置310包括设置在所述传输装置110两侧的第一直线导轨311，分别滑动安装在所述第一导轨2353上的至少两个第二移动小车312，分别设置在所述第二移动小车312上的两个第一工业机器人313，以及设置在所述第一工业机器人313输出端、且始终与钢箱梁外部的焊缝表面之间保持恒定间距、恒定角度的两个第一焊枪314。

所述第二移动小车312的结构与第一移动小车232结构相同的，在所述第一直线导轨311上设置有齿条2324，在第二移动小车312上设置有减速电机2325，与所述减速电机2325传动连接的输出齿轮与所述齿条2324相啮合，通过检索电机带动第二移动小车312、第一焊枪314沿着待焊接钢箱梁移动。由于待焊接钢箱梁的重量较大，如果直接采用传输装置110调整待焊接钢箱梁和第一焊枪314之间的位置，所需传输动力较大，能耗较大，而且移动速度难以控制，因此本实施例采用第二移动小车312驱动第一焊枪314移动，具有更高的焊接精度。

所述第一工业机器人313至少包括6个自由度，通过六轴机器人和第一焊枪314配合，整个第一焊接装置310不仅可以实现焊缝空间位置的补偿，同时可以自动调节焊枪的姿态，使得焊枪始终垂直于焊缝路径或者与焊缝路径保持恒定的角度，从而达到更完美的焊接效果。参阅附图14，本实施例给出了一种示例性的六轴机器人的结构，所述第一工业机器人313包括：基座3131，转动安装在所述基座3131上的腰部回转机构3132，转动安装在所述腰部回转机构3132上的大臂机构3133；转动安装在所述大臂机构3133另一端的小臂机构3134，转动设置在所述小臂机构3134另一端的腕部机构3135，以及转动安装在所述腕部机构3135另一端、用于安装焊枪的末端执行机构3136。

由于顶腹板520与底板510之间的焊缝具有一定的具有弧度的波浪线形，而目前市面上所有的焊缝跟踪系统包括国外进口的焊缝跟踪系统都只能跟踪焊缝的空间位置，但是不能自动调节焊枪的姿态，需要人工在固定的位置预设机器人焊枪姿态，因此本实施例中的激光跟踪装置330将激光跟踪系统334与直线运动模组结合，以获取顶腹板520与底板510之间焊缝的位置，所述第二移动小车312上还设置有激光跟踪装置330，被配置为检测待焊接钢箱梁上焊缝540下焊缝；550的实际位置。

参阅附图15，所述激光跟踪装置330包括：设置在所述传输装置110一侧的立柱331，安装在所述立柱331上、且平行与所述传输装置110的传输面的直线运动模组，以及安装在所述直线运动模组输出端上、且相对于焊缝之间的间距始终保持一致或保持预定范围之内的激光跟踪系统334。让激光跟踪系统334始终保持最佳跟踪范围，同时在待焊接板材的两侧均设置激光跟踪系统334，通过叠加两侧激光跟踪系统334的检测数据，从而获取焊缝的真实空间坐标。

立柱331竖直安装在工作平面上，在所工作平面上设置有传输装置110，适于传输待焊接板材，方便待焊接板材的运输，提高整个设备的自动化程度。将本实施例中，所述立柱331设置在所述传输装置110的一侧，将激光跟踪装置330安装在传输装置110的一侧。

所述直线运动模组包括：第五安装座337，固定安装在所述第五安装座337上的第六伺服电机333，安装在所述第五安装座337上、且与所述第六伺服电机333传动连接的丝杆，设置在所述丝杆两侧的导轨，以及滑动安装在所述丝杆和导轨上的滑动座338。当然对于本领域技术人员而言，所述直线运动模组还可以为其他类型可编程式直线模组，在此不做赘述。

另外，在所述直线运动模组上设置有拖链339，适于容纳控制线路和供电线路，所述控制线路和供电线路与第六伺服电机333相连接，适于控制第六伺服电机333的开闭和转速。

激光跟踪系统334安装在所述直线运动模组输出端上，与工作平面呈预定夹角，所述预定夹角的范围为15～75°，优选为45°。另外，在所述运动直线模组的带动下所述激光跟踪系统334相对于焊缝之间的间距始终保持一致或保持预定范围之内，即保证焊缝始终位于激光跟踪系统334的最佳测量范围之内。

其中，所述激光跟踪系统334为市售产品；在本实施例中，所述激光跟踪系统334包括：固定安装在所述滑动座338上的安装架3221，设置在所述安装架3221上、其出射口始终正对焊缝的激光发生器，以及安装在所述安装架3221上、适于获取从目标反射回来的激光信号的激光探测器。

在进一步实施例中，所述立柱331上还设有第二升降模组336，所述第二升降模组336的输出端上安装有第二伸缩模组332。所述滑动座338与所述激光跟踪系统334之间还设置角度调节装置335。对于生产不同类型和规格的产品时，用户可以通过第二升降模组336、角度调节装置335调节激光跟踪系统334相对于工作平面的高度、与工作平面呈预定夹角，优化相关检测参数，提高所述激光焊缝跟踪装置的应用范围。

在所述第二移动小车312上表面、龙门架322上分别设置有的电气控制柜340，所述电气控制柜340分别与第一焊接装置310、第二焊接装置320之间信号连接。一方面，所述电气控制柜340分别与第一焊接装置310、第二焊接装置320之间电力连接，为所述激光跟踪装置330、第一工业机器人313、第二工业机器人323的运动提供动力，另一方面，所述电气控制柜340分别与所述第一焊接装置310、第二焊接装置320之间信号连接，用于控制所述激光跟踪装置330和焊接装置的精准运动，保证第一焊接装置310和第二焊接装置320之间运动的协同性。

参阅附图16，第二焊接装置320包括设置在所述第一直线导轨311外侧的第二直线导轨321，滑动安装在两侧第二直线导轨321上的龙门架322，安装在所述龙门架322横梁3222下表面的两个第二工业机器人323，以及设置在所述第二工业机器人323输出端、且始终与钢箱梁内部的焊缝表面之间保持恒定间距、恒定角度的两个第二焊枪324。

同样地，在所述第二直线导轨321上设置有齿条2324，在龙门架322底部设置有减速电机2325，与所述减速电机2325传动连接的输出齿轮与所述齿条2324相啮合，通过检索电机带动龙门架322、第二焊枪324沿着待焊接钢箱梁移动。所述第二工业机器人323和第一工业机器人313结构相同，所述第二工业机器人323具有至少包括6个自由度，实现对第二焊枪324相对于焊缝在空间位置的补偿，同时可以自动调节第二焊枪324的姿态。由于安装方向相反，第二工业机器人323刚好可以从顶板之间的开口处插入待焊接钢箱梁内部，实现对钢箱梁内部的焊接。如此，保证所述第一焊枪314和第二焊枪324以预定速率沿着焊缝移动，且所述第一焊枪314和第二焊枪324所对应的焊接点位于待焊接钢箱梁的焊缝同一位置的外侧和内侧。

所述龙门架322包括：横跨所述加工平台100和待焊接钢箱梁、位于上部的安装区域为一个矩形的安装框架2323，设置在所述框架2323上、平行于所述待焊接钢箱梁的放置方向的两个横梁3222，设置在所述两个横梁3222之间的伸缩杆3223，设置在所述横梁3222上、平行于所述待焊接钢箱梁的放置方向运动的第三直线模组3224，以及安装在所述第三直线模组3224输出端上、位于所述待焊接钢箱梁内部竖直运动的第四直线模组3225；所述第二工业机器人323的基座3131安装位于所述第四直线模组3225输出端上，且所述第二工业机器人323朝下运动。其中，针对待焊接钢箱梁的规格，通过伸缩杆3223、第三直线模组3224、第四直线模组3225共同作用，调整所述第二工业机器人323的位置，使之刚好位于待焊接钢箱梁顶腹板520之间形成的开口处，提高整个装置的适用性。

参阅附图17，所述矫正工位400包括设置在所述加工平台100一侧或两侧、可沿着所述待加工钢箱梁500纵向移动的第三移动小车410。所述第三移动小车410的结构与第一移动小车232结构相同的，在此不作赘述，工人可以站在所述第三移动小车410上通过人工或设备对钢箱梁进行检测或/和补焊。

为了方便理解钢结构桥梁构件总装线及其装配方法的技术方案，对其装配做出简要说明：

步骤1、将底板510放置在所述加工平台100上；根据底板510设计图纸控制多个对中推动装置210的输出距离，调整底板510在横向的移动的距离，实现底板510的对中定位；

步骤2、然后根据设计图纸控制升降机的输出端高度，形成与待加工钢箱梁500在安装工况下倾斜度相同的虚拟坡度；

步骤3、根据设计图纸移动横隔板530定位装置230的位置至指定区域，并推动位于待加工钢箱梁500两侧的多个定位块234至预定位置，然后通过吊装设备将横隔板530放置在定位块234之间，将横隔板530固定在底板510上，并保持横隔板530垂直于加工平面；

步骤4、通过吊装设备在底板510和横隔板530的两侧组装顶腹板520，且两侧顶腹板520的顶部相隔预定距离，然后固定形成待加工钢箱梁500；

步骤5、判断待加工钢箱梁500之间焊缝是否符合设计需求，若是则执行下一步骤；反之，则通过液压油缸2403驱动C形卡钳对待加工的钢箱梁进行挤压，消除待加工钢箱梁500之间的组装缝隙；

步骤6、将所述待焊接钢箱梁转移至焊接工位300处加工平台100上，并将第二焊接装置320移动至待焊接钢箱梁的一端；

步骤7、由于激光跟踪装置330始终位于第一焊接装置310和第二焊接装置320运动方向的前方，可通过激光跟踪装置330预先获取所述待焊接钢箱梁外部的焊缝路径，并根据底板510、顶腹板520、横隔板530的尺寸计算所述待焊接钢箱梁内部的焊缝路径；

步骤8、在焊接过程中，第一工业机器人313和第二工业机器人323调整第一焊枪314和第二焊枪324的位姿，使得第一焊枪314和第二焊枪324分别位于顶腹板520的两侧，且第一焊枪314和第二焊枪324始终与焊缝之间保持恒定间距、与底板510上焊缝540下焊缝；550的法向量保持恒定角度；然后通过移动小车带动所述第一焊枪314以预定速率沿着待焊接钢箱梁外部的焊缝移动，通过第三直线模组3224带动所述第一焊枪314以预定速率沿着待焊接钢箱梁内部的焊缝移动，且第一焊枪314与第二焊枪324的焊接点始终位于钢箱梁的焊缝同一位置的外侧和内侧；同时完成底板510和两个顶腹板520底部之间的焊接；

步骤9、然后，通过两个第二工业机器人323调整两个第二焊枪324的位姿，使得两个第二焊枪324分别位于横隔板530的两侧，且两个第二焊枪324始终与焊缝之间保持恒定间距、与横隔板530上焊缝540下焊缝；550的法向量保持恒定角度；然后通过第三直线模组3224带动两个第二焊枪324以预定速率沿着横隔板530两侧的焊缝移动，且两个第二焊枪324的焊接点始终位于钢箱梁的焊缝同一位置的外侧和内侧；完成横隔板530与两个顶腹板520侧面、底板510上表面之间的焊接；

步骤10、调整龙门架322的位置，重复步骤8、步骤9，完成对整个待焊接钢箱梁的焊接；

步骤11、通过将所述待焊接钢箱梁转移至矫正工位400处加工平台100上，通过人工或设备对钢箱梁进行检测或/和补焊。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims (10)

1.一种钢结构桥梁构件总装线，其特征在于，包括：适于放置待加工钢箱梁的加工平台，和沿着待加工钢箱梁传输方向分布的拼装工位、焊接工位和矫正工位；所述待加工钢箱梁包括底板，底部设置在所述底板两侧、截面形状为T形、并顶部相隔预定距离的两个顶腹板，以及设置在所述顶腹板和底板之间的多个横隔板；

拼装工位，包括设置在待加工工件两侧、推动待加工钢箱梁的底板向对称中心或预定位置移动多个对中推动装置，间隔分布在所述加工平台之间、使得待加工钢箱梁的底板与钢梁箱在实际道路坡度相符的多个升降机，以及设置在所述加工平台两侧、并可平行于待加工钢箱梁两侧移动的横隔板定位装置；

焊接工位，包括设置在待焊接钢箱梁外侧，始终与钢箱梁外部的焊缝表面之间保持恒定间距、恒定角度的第一焊接装置；设置在待焊接钢箱梁上方，始终与钢箱梁内部的焊缝表面之间保持恒定间距、恒定角度的第二焊接装置；

矫正工位，包括设置在所述加工平台一侧或两侧、可沿着所述待加工钢箱梁纵向移动的移动小车。

2.根据权利要求1所述的钢结构桥梁构件总装线，其特征在于，所述对中推动装置包括：设置在所述加工平台两侧的机架，设置在所述机架上的第一直线模组，与所述第一直线模组传动连接的第一伺服电机，安装在所述第一直线模组输出端上安装座，固定安装在所述安装座上的弹性推动件，设置在所述安装座上、与所述推动件位置变化的接近传感器，以及与所述第一伺服电机、接近传感器信号连接的控制器。

3.根据权利要求2所述的钢结构桥梁构件总装线，其特征在于，所述接近传感器的检测头与所述推动件的活动端相对齐；

所述推动件包括：设置在所述挡板的一侧的转动轴，转动安装在所述转动轴上的推杆，以及设置在所述推杆与挡板之间的弹性件。

4.根据权利要求1所述的钢结构桥梁构件总装线，其特征在于，所述横隔板定位装置包括：分别设置在所述加工平台的两侧、平行于待加工钢箱梁纵向放置的两组第三直线导轨，分别设置在所述第三直线导轨上、沿着所述第三直线导轨同步移动的两个第一移动小车，设置在所述第一移动小车上、且垂直于所述底板横向运动的至少两个伸缩模组，以及设置在所述伸缩模组输出端上、截面形状为V形的定位块。

5.根据权利要求4所述的钢结构桥梁构件总装线，其特征在于，所述伸缩模组和所述第一移动小车之间还设置有升降模组，适于调整升降模组的高度和两个定位块之间的间距。

6.根据权利要求1所述的钢结构桥梁构件总装线，其特征在于，所述拼装工位还包括：设置在吊装在所述加工平台一侧、采用液压油缸驱动的C形卡钳结构的焊缝校准装置。

7.根据权利要求6所述的钢结构桥梁构件总装线，其特征在于，所述焊缝校准装置包括：上卡钳臂和下卡钳臂，所述上夹钳臂和下夹钳臂之间通过伸缩组件连接，形成一个“C”形或近似于“C”形的卡钳结构，在所述上卡钳臂上设置有液压油缸，在所述下卡钳臂上设置有垫片，在所述液压油缸输出端与垫片在竖直方向形成的容纳空间，适于放置组装完成后的钢箱梁。

8.根据权利要求1所述的钢结构桥梁构件总装线，其特征在于，所述第一焊接装置，包括设置在所述传输装置两侧的第一直线导轨，分别滑动安装在所述第一导轨上的至少两个第二移动小车，分别设置在所述第二移动小车上的两个第一工业机器人，以及设置在所述第一工业机器人输出端、且始终与钢箱梁外部的焊缝表面之间保持恒定间距、恒定角度的两个第一焊枪；

第二焊接装置，包括设置在所述第一直线导轨外侧的第二直线导轨，滑动安装在两侧第二直线导轨上的龙门架，安装在所述龙门架横梁下表面的两个第二工业机器人，以及设置在所述第二工业机器人输出端、且始终与钢箱梁内部的焊缝表面之间保持恒定间距、恒定角度的两个第二焊枪；

其中，所述第一焊枪和第二焊枪以预定速率沿着焊缝移动，且所述第一焊枪和第二焊枪所对应的焊接点位于待焊接钢箱梁的焊缝同一位置的外侧和内侧。

9.根据权利要求8所述的钢结构桥梁构件总装线，其特征在于，所述第二移动小车上还设置有激光跟踪装置，被配置为检测待焊接钢箱梁上焊缝的实际位置；

所述激光跟踪装置包括设置在所述传输装置一侧的立柱，安装在所述立柱上、且平行与所述传输装置的传输面的直线运动模组，以及安装在所述直线运动模组输出端上、且相对于焊缝之间的间距始终保持一致或保持预定范围之内的激光跟踪系统。

10.一种基于权利要求1至9任一项所述的钢结构桥梁构件总装线的装配方法，其特征在于，包括：

步骤1、将底板放置在所述加工平台上；根据底板设计图纸控制多个对中推动装置的输出距离，调整底板在横向的移动的距离，实现底板的对中定位；

步骤2、然后根据设计图纸控制升降机的输出端高度，形成与待加工钢箱梁在安装工况下倾斜度相同的虚拟坡度；

步骤3、根据设计图纸移动横隔板定位装置的位置至指定区域，并推动位于待加工钢箱梁两侧的多个定位块至预定位置，然后通过吊装设备将横隔板放置在定位块之间，将横隔板固定在底板上，并保持横隔板垂直于加工平面；

步骤4、通过吊装设备在底板和横隔板的两侧组装顶腹板，且两侧顶腹板的顶部相隔预定距离，然后固定形成待加工钢箱梁；

步骤5、判断待加工钢箱梁之间焊缝是否符合设计需求，若是则执行下一步骤；反之，则通过液压油缸驱动C形卡钳对待加工的钢箱梁进行挤压，消除待加工钢箱梁之间的组装缝隙；

步骤6、将所述待焊接钢箱梁转移至焊接工位处加工平台上，并将第二焊接装置移动至待焊接钢箱梁的一端；

步骤7、由于激光跟踪装置始终位于第一焊接装置和第二焊接装置运动方向的前方，可通过激光跟踪装置预先获取所述待焊接钢箱梁外部的焊缝路径，并根据底板、顶腹板、横隔板的尺寸计算所述待焊接钢箱梁内部的焊缝路径；

步骤8、在焊接过程中，第一工业机器人和第二工业机器人调整第一焊枪和第二焊枪的位姿，使得第一焊枪和第二焊枪分别位于顶腹板的两侧，且第一焊枪和第二焊枪始终与焊缝之间保持恒定间距、与底板上焊缝的法向量保持恒定角度；然后所述第一焊枪、第二焊枪以相同速率分别沿着待焊接钢箱梁外侧、内侧的焊缝移动，完成底板和两个顶腹板底部之间的焊接；

步骤9、然后，通过两个第二工业机器人调整两个第二焊枪的位姿，使得两个第二焊枪分别位于横隔板的两侧，且两个第二焊枪始终与焊缝之间保持恒定间距、与横隔板上焊缝的法向量保持恒定角度；两个第二焊枪以相同速率沿着横隔板两侧的焊缝移动，且两个第二焊枪的焊接点始终位于钢箱梁的焊缝同一位置的外侧和内侧；完成横隔板与两个顶腹板侧面、底板上表面之间的焊接；

步骤10、调整龙门架的位置，重复步骤8、步骤9，完成对整个待焊接钢箱梁的焊接；

步骤11、通过将所述待焊接钢箱梁转移至矫正工位处加工平台上，通过人工或设备对钢箱梁进行检测或/和补焊。

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