一种工字型钢梁卧式组拼系统

摘要

一种工字型钢梁卧式组拼系统，包括底座、支承机构、多个挤紧机构、多个托辊机构、多个激振器、多个拾振器。其中，支承机构固定于底座上端面，挤紧机构布置于于支承机构的外侧，托辊机构安装于支承机构与挤紧机构之间，激振器安装于面板底部，拾振器安装于面板顶部。本发明通过托辊轮、万向球、多孔安装板及相关机构，实现工字型钢梁于各个角度的灵活对接，提升工字型钢梁拼装制造的效率和质量，同时，本发明通过激振器与拾振器的联动，可有效检测出面板夹持点偏移中线的程度，实现面板中线与腹板侧边位置的高度吻合，完成面板与腹板的高精度拼装作业，以此制得对称性及位置度良好的优质工字型钢梁产品，保障了桥梁设施的使用安全。

说明书

技术领域

本发明属于自动化设备技术领域，具体涉及一种工字型钢梁卧式组拼系统。

背景技术

工字型杆件是一种应用于钢桁梁桥、钢混组合梁桥的典型构件，我国现阶段的桥梁钢结构有约35％为工字型杆件，由于其尺寸、力学强度等性质需要达到规定指标，因此需要进行特殊定制加工。在大型桥梁建设过程中，时常对工字型钢梁进行预先拼装、焊接，然后运送现场完成搭建，但是，现行的工字型钢梁制造工艺，多采用固定式胎架进行拼装，存在通用性低、自动化程度低、拼装精度难以控制的缺点，且由于桥梁建设所需工字型钢梁的外形尺寸十分巨大，导致工字型钢梁拼装制造效率低、尺寸控制精度低。因此，现有技术需要一种实现高精度、高效率工字型钢梁组装作业的新型设备。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种工字型钢梁卧式组拼系统，用以对工字型钢梁实现高质量的自动化拼装作业。

本发明的技术方案如下：一种工字型钢梁卧式组拼系统，包括底座、支承机构、多个挤紧机构、多个托辊机构。其中，所述底座呈一焊接构件并放置于地面或平台之上；所述支承机构包括多个支承台、多个万向滚轮机构、连接杆，多个所述支承台呈立柱状焊接构件，并分左右两侧固定于底座上端面，每个支承台上方装有所述万向滚轮机构，左右两侧支承台之间装有一个连接杆；多个所述挤紧机构分左右两侧布置于于支承机构的外侧，挤紧机构包括挤紧立柱、挤紧油缸、多孔安装板，其中所述挤紧立柱固定于底座之上，所述挤紧油缸缸身固定于挤紧立柱之上，所述多孔安装板固定于所述挤紧立柱上朝向支承机构一面的侧壁处；所述托辊机构包括托辊底座、二个轴承座、托辊轮，其中二个所述轴承座固定于所述托辊底座上端面，其中间以轴孔配合方式装有所述托辊轮，多个托辊机构以相同数量布置于底座上方区域的两侧，并安装于支承机构与挤紧机构之间的间隙处；多个所述万向滚轮机构之上可放置横向布置的腹板，多个托辊机构之上可放置竖向布置的面板，通过托辊机构的高度调整与二侧挤紧油缸对中间施加压力，可将两侧的所述面板的中段部位抵住中央横向布置的腹板，以此实施焊接、组装作业。

进一步的，本发明还包括多个伺服电缸，所述伺服电缸是伺服电机与丝杠一体化的模块化产品，并以相同数量布置于所述底座的左右部位，其缸身固定于底座之上，其输出轴朝上并与所述托辊底座相连。

进一步的，本发明还包括多个激振器、多个拾振器，所述激振器具有产生机械振动的功能，并安装于多个竖向布置的所述面板的底部，所述拾振器具有感应振动信号并转换为电信号的功能，并安装于多个面板的顶部，当面板被一侧的所述挤紧油缸输出轴与另一侧腹板侧边同时抵住时，其抵住位置形成夹持位，开启底部激振器使其贴合的面板产生水平机械振动，机械波在经过夹持点位传导至面板顶部的拾振器，如果面板于夹持位为分界的上、下部分长度不一致，则会通过杠杆原理将振动量放大或缩小，进而造成机械波传导至面板上端头的振幅被放大或缩小，通过拾振器检测到的振幅差异调整托辊机构的水平高度，直至面板两端振幅差异接近一定范围，以此方式确保面板中部与腹板侧边贴合装配的精准对中。

进一步的，所述挤紧油缸输出轴上设有抵板、伸缩套、接触头、弹簧，所述抵板中部设有内孔，并套合安装了所述伸缩套，伸缩套的一端通过所述弹簧抵住挤紧油缸的输出轴，其另一端装有所述接触头。

进一步的，所述多孔安装板与所述托辊底座的侧边都设有多个等距阵列分布、大小相等的通孔。

进一步的，所述挤紧油缸输出轴轴线与所述万向滚轮机构上端面平行，并保持二者在垂直方向上的间距＜150mm。

进一步的，所述万向滚轮机构顶部设有万向球。

进一步的，当所述拾振器的检测振幅处于所诉激振器激励振幅的0.95～1.05倍时，停止所述托辊机构的竖向调整并启动两侧挤紧油缸将所述腹板与其两侧的所述面板完全夹紧，并以此实施焊接作业。

进一步的，所述激振器所产生机械波的振动频率处于2-3000Hz范围内。

进一步的，所述激振器与脉冲电源形成电路连接，所述拾振器与计算模块形成电路连接，激振器、拾振器均通过电致伸缩或磁致伸缩材料实现电信号与机械振动信号之间的转换。

进一步的，所述接触头朝向所述支承机构的一侧呈弧形。

本发明的有益效果是：

1.本发明通过托辊轮、万向球及相关机构，并利用多孔安装板及伺服电缸的位移调节功能，实现工字型钢梁于各个角度的灵活对接，并可实施原材料面板、腹板的吊运、组装、焊接、卸货一体化操作，从而能够满足国内各种工字型钢梁的拼装生产作业，大幅提升工字型钢梁拼装制造的效率和质量，具有低成本、高效率、通用性强、操作方便、自动化程度高的优点。

2.本发明利用与杠杆式测振仪相类似的原理，通过激振器与拾振器的联动，可有效检测出面板夹持点偏移中线的程度，当夹持点偏向激振器一侧时，面板等效为费力杠杆并将机械波传导至拾振器的振幅放大，当夹持点偏向拾振器一侧时，面板等效为省力杠杆并将机械波传导至拾振器的振幅减小，只有当拾振器的检测振幅与激振器的激励振幅十分接近时，夹持点才能确保与面板中线准确定位，以此夹紧二侧油缸并实施组装焊接，实现面板中线与腹板侧边位置的高度吻合，完成面板与腹板的高精度拼装作业，以此制得对称性及位置度良好的优质工字型钢梁产品，保障了桥梁设施的使用安全，具有较好的社会效益与实用价值。

3.本发明在利用多孔安装板与托辊底座通孔对接、螺栓副装配的基础上完成对托辊机构的高度位置调节，还能再通过伺服电缸的高精度性对托辊机构高度进行精确微调，从而满足各种不同规格产品的生产，当实施普通产品的批量生产时，则通过多孔安装板与螺栓副固定托辊机构高度进行量产拼装，当需要生产高规格桥梁产品时，则可通过伺服电缸实现准确定位，提高钢梁拼组设备应对各类产品生产的适应性。

附图说明

图1是本发明的装配结构示意图；

图2是本发明中挤紧油缸的结构示意图；

图3是本发明中托辊机构的结构示意图；

图4是本发明中面板与腹板的拼装状态示意图；

图5是本发明的校准作业示意图；

图6是本发明的夹紧拼装示意图。

图中：1-底座，11-面板，12-腹板，2-支承机构，21-支承台，22-万向滚轮机构，23-连接杆，3-挤紧机构，31-挤紧立柱，32-挤紧油缸，32a-抵板，32b-伸缩套，32c-接触头，32d-弹簧，33-多孔安装板，4-托辊机构，41-托辊底座，42-轴承座，43-托辊轮，5-伺服电缸，6-激振器，7-拾振器。

具体实施方式

下面结合说明书附图及实施例，对发明作进一步的详细描述。

如图1-3所示，一种工字型钢梁卧式组拼系统，包括底座1、支承机构2、多个挤紧机构3、多个托辊机构4、多个伺服电缸5。其中，所述底座1呈一焊接构件并放置于地面或平台之上；所述支承机构2包括多个支承台21、多个万向滚轮机构22、连接杆23，多个所述支承台21呈立柱状焊接构件，并分左右两侧固定于底座1上端面，每个支承台21上方都装有所述万向滚轮机构22，所述万向滚轮机构22顶部设有万向球，左右两侧支承台21之间装有一个连接杆23；多个所述挤紧机构3分左右两侧布置于于支承机构2的外侧，挤紧机构3包括挤紧立柱31、挤紧油缸32、多孔安装板33，其中所述挤紧立柱31固定于底座1之上，所述挤紧油缸32缸身固定于挤紧立柱31之上，其输出轴上设有抵板32a、伸缩套32b、接触头32c、弹簧32d，所述抵板32a中部设有内孔，并套合安装了所述伸缩套32b，伸缩套32b的一端通过所述弹簧32d抵住挤紧油缸32的输出轴，其另一端装有所述接触头32c，所述接触头32c朝向所述支承机构2的一侧呈弧形，同时，挤紧油缸32输出轴轴线与万向滚轮机构22上端面平行，并保持二者在垂直方向上的间距＜150mm；所述多孔安装板33固定于所述挤紧立柱31上朝向支承机构2一面的侧壁处；所述托辊机构4包括托辊底座41、二个轴承座42、托辊轮43，其中二个所述轴承座42固定于所述托辊底座41上端面，其中间以轴孔配合方式装有所述托辊轮43，多个托辊机构4以相同数量布置于底座1上方区域的两侧，并安装于支承机构2与挤紧机构3之间的间隙处；所述多孔安装板33与托辊底座41的侧边都设有多个等距阵列分布、大小相等的通孔；多个所述万向滚轮机构22之上可放置横向布置的腹板12，多个托辊机构4之上可放置竖向布置的面板11，通过托辊机构4的高度调整与二侧挤紧油缸32对中间施加压力，可将两侧的所述面板11的中段部位抵住中央横向布置的腹板12，以此实施焊接、组装作业；所述伺服电缸5是伺服电机与丝杠一体化的模块化产品，并以相同数量布置于所述底座1的左右部位，其缸身固定于底座1之上，其输出轴朝上并与所述托辊底座41相连。

如图4所示，本发明还包括多个激振器6、多个拾振器7，所述激振器6具有产生2-3000Hz机械波的功能，并与与脉冲电源形成电路连接；所述拾振器7具有感应振动信号并转换为电信号的功能，并与计算模块形成电路连接；激振器6、拾振器7均通过电致伸缩材料实现电信号与机械振动信号之间的转换；当二个所述面板11分别以竖向放置于左右两侧的托辊机构4之上、一个所述腹板12横向放置于二个万向滚轮机构11的上方时，将二个激振器6分别安装于两侧面板11靠近底部的侧边之上，而后将二个拾振器7分别安装于两侧面板12靠近顶部的侧边之上。

本发明的工作步骤如下：

步骤一：如图5所示，通过吊具将长短不一致的二个面板11分别放在左右两侧的托辊机构4之上，而后将一个所述腹板12横向放置于二个所述万向滚轮机构11的上方，当腹板12位置不端正时，由于其通过万向滚轮机构11上的万向球进行支撑，可通过手锤敲击即可迫使腹板12滑动，直至其位置校正合格；当需要批量生产规格较低的钢梁时，直接手动测量、标记面板11的中线，启动伺服电缸5调节托辊机构4的水平高度并目测其对准腹板12侧边后停止，并微调伺服电缸5以确保多孔安装板33与托辊底座41的通孔对齐，而后将螺栓副安装于其上进行固定，启动两侧挤紧油缸32对两侧面板11与中间腹板12进行夹持、焊接，以此方式确保托辊机构4的位置固定不变并实施重复作业，实现常规钢梁批量生产作业。

步骤二：当需要生产规格要求较高的工字型钢梁时，则需要保持较好的位置度与对称性，因此无需安装多孔安装板11上的螺栓副；如图5所示，此时左侧面板11位置偏高，右侧面板11位置偏低，此时启动两侧挤紧油缸32使其输出轴抵住二个面板11，同时，控制输出力以确保面板11仅与挤紧油缸32上的接触头32c接触，而不与抵板32a接触。

步骤三：开启二个激振器6使其贴合的面板11底端产生频率为60Hz的水平机械振动，由于面板11被一侧的接触头32c与另一侧腹板12侧边同时抵住，其抵住位置形成夹持位，则其左侧面板11的夹持位离其中线偏低，右侧面板11的夹持位离其中线偏高，激振器6产生的机械波在底部传导时，则将左侧面板11视为费力杠杆，使传导至左侧面板11顶端的机械波振幅减小；同理，机械波的传导将右侧面板12视为省力杠杆，使传导至右侧面板11顶端的机械波振幅增大；此时微调伺服电缸5使面板11在夹持力作用下悬空，而后在弧形接触头32c的夹持下充分振动；机械波在经过夹持位后传导至面板11顶部的拾振器7，通过二个拾振器7检测到到面板11顶部反馈机械波与底部激励机械波7之间的振幅差异，通过其连接的计算模块，根据振幅差值反馈信号的大小对两侧伺服电缸5发送启动指令，使左侧伺服电缸5输出轴下降、右侧伺服电缸5输出轴上升(如图5箭头所示)，此时微调挤紧油缸32使面板便于滑动，当托辊机构4的水平高度调整至计算距离，停止伺服电缸5并重新启动挤紧油缸32将面板11夹持悬空，再次开启激振器6与拾振器7并实施重复作业，直至面板11两端振幅十分接近，并确保拾振器7的检测振幅处于激振器6激励振幅的0.95～1.05倍时，停止托辊机构4的微调操作，完成左、右面板11中线与中间腹板12侧边的精确对中。

步骤四：当面板11中线与腹板12侧边的位置精确吻合，重新启动二侧挤紧油缸32，使其抵板32a完全抵住面板11侧边，并确保其输出轴上的弹簧32d被压缩且将伸缩套32b、接触头32c纳入抵板32a内孔，使二侧挤紧油缸32上的抵板32a完全贴住面板11，并对中间二个面板11与一个腹板12形成夹持力(如图6箭头所示)，由于面板11位置已经过准确调校，以此状态实施焊接、组装作业，制成对称性、位置度优良高规格工字型钢梁产品。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明作出形式上的限定，对于本领域内的技术人员，利用本发明权利要求书的特征而作出的各种等同替换，均应落入本发明的保护范围之内。