一种U肋板单元的封板焊接装置、系统及方法

技术领域

本发明涉及焊接技术，具体涉及U肋板单元的封板焊接装置、系统及方法。

背景技术

现在的大型桥梁都会用到钢箱梁结构，钢箱梁主要用于提供支撑，避免桥梁变形。钢箱梁一般由顶板、底板(钢板)、闭口肋(U肋)等构件通过全焊接方式连接而成，底板与闭口肋形成U肋板单元结构。在U肋板单元结构的两端，还需焊接封板，封板的横截面的轮廓与U肋内部轮廓一致，焊接在U肋的端头，起到密封防水防锈的作用。目前U肋封板的焊接均是人工焊接，效率不高，但人工成本却不低，不能产生较好的经济效益。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种U肋板单元的封板焊接装置、系统及方法，可以提高焊接效率和焊接质量。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：

在一个实施例中，提供一种U肋板单元的封板焊接装置，所述U肋板单元的封板焊接装置包括：机架，移动机构，焊接机构；所述移动机构与所述机架连接，所述焊接机构与所述移动机构连接，所述移动机构用于驱动所述焊接机构移动；所述焊接机构用于焊接所述U肋封板。

在一个实施例中，所述移动机构包括横向移动机构和垂向移动机构，所述横向移动机构包括横向导轨，所述垂向移动机构包括垂向导轨，所述垂向导轨与所述横向导轨连接，所述垂向导轨可沿所述横向导轨横向移动，所述焊接机构可沿所述垂向导轨垂向移动。

在一个实施例中，所述移动机构还包括纵向移动机构，所述纵向移动机构可驱动所述焊接机构沿纵向移动，所述纵向为所述U肋板单元的U肋的长度方向。

在一个实施例中，所述纵向移动机构包括纵向移动架，所述纵向移动架与所述机架连接，所述横向移动机构的横向导轨设置在所述纵向移动架上。

在一个实施例中，所述焊接机构包括焊枪定位机构，所述焊枪定位机构包括转轴，所述转轴用于与待焊接封板所在的U肋的内轮廓贴合。

在一个实施例中，所述焊枪定位机构还包括旋转驱动机构，所述旋转驱动机构与所述移动机构连接，所述旋转驱动机构用于驱动所述转轴旋转。

在一个实施例中，所述封板焊接装置还包括U肋板单元定位结构，所述U肋板单元定位结构包括U肋定位结构、钢板垂向定位结构、钢板纵向定位结构；所述U肋定位结构用于限定所述封板焊接装置与待焊接封板所在的U肋的位置，所述钢板垂向定位结构用于限定所述封板焊接装置与U肋板单元的钢板的垂向位置，所述钢板纵向定位结构用于限定所述封板焊接装置与U肋板单元的钢板的纵向位置。

在一个实施例中，所述机架包括两个固定臂，所述U肋定位结构包括至少一个侧板，所述侧板与所述机架的固定臂连接，所述侧板与U肋的外侧面倾斜角度相同，用于与U肋外侧面贴合；所述钢板垂向定位结构包括钢板垂向贴合面；优选的，所述钢板垂向贴合面为所述机架的固定臂的下边沿；所述钢板纵向定位结构包括钢板纵向贴合面；优选的，所述钢板纵向贴合面设置在所述机架的下方。

在一个实施例中，所述封板焊接装置包括固定机构，所述固定机构与所述机架连接，用于将所述封板焊接装置与U肋板单元固定。

在一个实施例中，所述固定结构包括卡板，所述卡板与所述钢板垂向贴合面相对设置，所述卡板上具有螺纹孔，螺钉穿过所述螺纹孔与钢板抵接；所述固定结构包括固定板，所述固定板与所述侧板相对设置，所述固定板上具有螺纹孔，螺钉穿过所述螺纹孔与U肋的外侧面抵接。

本申请另一方面，还提供一种U肋板单元的封板焊接系统，所述封板焊接系统包括如上任一项所述的封板焊接装置，所述封板焊接系统还包括移动平台，所述封板焊接装置与所述移动平台连接，所述移动平台包括水平移动机构和举升机构，用于将所述封板焊接装置移动到待焊接封板处。

在一个实施例中，所述移动平台为叉车装置。

本申请另一方面，还提供一种U肋板单元的封板焊接方法，所述封板焊接方法包括采用如上任一项所述的封板焊接装置进行焊接或者采用如上任一项所述的封板焊接系统进行焊接。

本申请的U肋板单元的封板焊接装置、系统及方法，可以提高焊接效率，保证焊接质量。本申请的封板焊接装置，包括：机架，移动机构，焊接机构；所述移动机构与所述机架连接，所述焊接机构与所述移动机构连接，所述移动机构用于驱动所述焊接机构移动；所述焊接机构用于焊接所述U肋封板，可实现封板的自动焊接，提高焊接效率，保证焊接质量。

附图说明

图1为U肋板单元整体结构示意图。

图2为U肋板单元的一个U肋装配的截面示意图。

图3为U肋板单元的封板的截面示意图。

图4为本申请一个实施例的U肋板单元的封板焊接装置对封板进行焊接的示意图。

图5为本申请一个实施例的封板焊接装置的整体结构示意图。

图6为本申请一个实施例的封板焊接装置侧面示意图。

图7为本申请一个实施例的封板焊接装置正向示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”、“顶”、“底”“内”、“外”、“周向”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，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。对于这类词语的解释应站位本领域技术人员的角度进行。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应站位本领域技术人员的角度做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

参见图1-2，该U肋板单元包括钢板1和U肋2。每个U肋板单元由若干U肋和钢板焊接而成，钢板1和U肋2之间形成一细长狭窄的腔室，钢板和U肋结合的部位形成纵向焊缝。在作为桥面板实际使用时，钢板1朝上，U肋2在下面。钢板1为结构钢，其厚度B≥12mm，其纵向长度可达16m，横向宽度可达6m。

图2为U肋板单元100一个U肋装配的截面示意图。U肋2为结构钢，其厚度b≥6mm，高度H≥250mm，上口宽Wa≥250mm左右，下底宽Wb≥150mm，轧制或冷弯成型。可以理解的是，本申请的横向为U肋板单元的钢板宽度的方向(图中X方向)，本申请的垂向为为与U肋板单元的钢板平面垂直的方向(图中Z方向)。纵向为U肋长度方向，即U肋延伸的方向。

参见图3，为U肋板单元的封板的截面示意图。该封板3的横截面的轮廓与U肋2内部轮廓一致，焊接在U肋2的端头，起到密封防水防锈的作用。参见图4，为本申请一个实施例的U肋板单元的封板焊接装置101对封板3进行焊接的示意图。

在本申请一个实施例中，参考图5，U肋板单元的封板焊接装置包括：机架1011，移动机构1021，焊接机构1031。移动机构与机架连接，焊接机构与移动机构连接，移动机构用于驱动焊接机构移动；焊接机构用于焊接U肋封板。可以理解的是，机架1011用于承载移动机构和焊接机构，对于机架的具体结构，可以为固定梁结构，优选的，包括两个沿纵向平行设置的固定臂1020，保证焊接稳定，机架还可以包括两个沿横向设置的横臂，形成框架架构，进一步加强固定和稳定性。

在一个实施例中，移动机构包括横向移动机构和垂向移动机构，横向移动机构包括横向导轨1022，垂向移动机构包括垂向导轨1023，垂向导轨与横向导轨连接。在本申请一个实施例中，垂向导轨可沿所述横向导轨横向移动，焊接机构可沿垂向导轨垂向移动。可以理解的是，焊接机构可直接与垂向移动机构连接，即垂向向移动机构设置在焊接机构和横向移动机构之间；焊接机构也可直接与横向移动机构连接，即横向移动机构设置在焊接机构和垂向移动机构之间。在本申请一个实施例中，焊接机构直接与垂向移动机构连接，横向移动机构设置在机架上，结构合理，空间利用率大，结构更加稳定。可以理解的是，本申请的横向为U肋板单元的钢板宽度方向，本申请的垂向为U肋板单元的钢板平面垂直方向。

在一个实施例中，移动机构还包括纵向移动机构1024，纵向移动机构可驱动焊接机构沿纵向移动，纵向为U肋板单元的U肋的长度方向。在一个实施例中，纵向移动机构包括纵向移动架1012，纵向移动架与机架连接，横向移动机构的横向导轨设置在纵向移动架上。在一个实施例中，纵向移动机构还包括滚轮1025和纵向固定结构1013。纵向移动机构1024通过滚轮可在机架上滚动，纵向移动机构1024通过纵向固定结构可拆卸连接于机架上。纵向固定结构的形式可以为卡接，螺栓连接等。在一个实施例中，纵向固定结构1013为卡接结构，在机架1011上具有卡口，在纵向移动架1012上具有卡扣。当纵向移动机构1024移动到所需位置时，将卡扣锁定在卡口内，完成纵向固定。具体的，卡口设置在固定臂上，滚轮可在固定臂上移动，滚轮可以设置4个，每个固定臂对应两个滚轮。纵向移动架具有横梁1026，横梁横跨两个固定臂，横向导轨设置在横梁上。在本实施例中，设置可拆卸式纵向固定结构1013，方便焊接机构和移动机构从机架上拆卸安装，简单有效。采用滚轮，可以避免因封板焊接装置过重导致的拆卸困难。滚轮可以直接滚动，纵向固定结构1013解锁后，焊接结构和移动机构可以直接在机架上滚动，拆卸方便。而且，焊接结构和移动机构可以直接从机架上滚下来(垂向移动机构根据需要调节到地面高度以上，防止与地面发生碰撞)，在地面移动，方便搬运。在一个实施例中，垂向移动机构的垂向导轨设置为高度可调，在拆卸搬运时，其可调最高的高度高于地面，在焊接时，纵向固定结构锁定后，将其高度降低，调到合适高度，充分利用空间。

在一个实施例中，焊接机构包括焊枪定位机构，焊枪定位机构包括转轴1014，转轴用于与待焊接封板所在的U肋的内轮廓贴合。焊枪定位机构还包括旋转驱动机构，旋转驱动机构与垂向移动机构连接，旋转驱动机构用于驱动转轴旋转。具体的，旋转驱动机构包括旋转驱动电机1017、第一齿轮1015、第二齿轮1016。旋转驱动机构通过旋转驱动支架1018、导轨连接板1019连接在垂向导轨1023上。旋转驱动电机1017、第一齿轮1015、第二齿轮1016安装在旋转驱动支架1018上。第一齿轮1015与旋转驱动电机1017的输出轴连接，第二齿轮1016与第一齿轮1015啮合传动，转轴1014与第二齿轮1016连接。焊枪固定在转轴1014上(图中未画出)。通过设置可转动的焊枪定位机构，使得在焊接封板时，边焊接边旋转定位，减少摩擦，定位准确，运行顺畅。

在一个实施例中，封板焊接装置还包括U肋板单元定位结构，U肋板单元定位结构包括U肋定位结构、钢板垂向定位结构、钢板纵向定位结构。U肋定位结构用于限定封板焊接装置与待焊接封板所在的U肋的位置，钢板垂向定位结构用于限定封板焊接装置与U肋板单元的钢板的垂向位置，钢板纵向定位结构用于限定封板焊接装置与U肋板单元的钢板的纵向位置。

具体的，在一个实施例中，U肋定位结构包括至少一个侧板1042，侧板与所述机架的固定臂连接，侧板与U肋的外侧面倾斜角度相同，用于与U肋外侧面贴合。通过侧板直接贴合紧靠在U肋的外侧面上，能够快速定位和拆装，适应U肋的各种位置摆放，提高设备使用效率。钢板垂向定位结构包括钢板垂向贴合面1044，钢板垂向贴合面1044用于与钢板的上侧面贴合；优选的，钢板垂向贴合面为机架的固定臂的下边沿。钢板纵向定位结构包括钢板纵向贴合面1045，钢板纵向贴合面1045用于抵接贴合钢板的端面(参考图6)；优选的，钢板纵向贴合面设置在机架的下方。

在一个实施例中，封板焊接装置包括固定机构，固定机构与所述机架连接，用于将所述封板焊接装置与U肋板单元固定。固定结构包括卡板1051，卡板上具有卡板螺纹孔1052，在使用时，其中钢板垂向贴合面1044与钢板的上侧面贴合，螺钉穿过螺纹孔与钢板的下侧面抵接。在一个实施例中，钢板纵向贴合面1045设置在钢板纵向贴合板1046一侧，卡板1051通过钢板纵向贴合板1046与固定臂1020连接。固定结构还包括固定板1043，固定板的形状可与侧板1042相同，固定板1043上开有多个固定板螺纹孔1044，固定板1043和侧板1042相对设置，侧板1042和固定板1043的间距大于U肋外轮廓的宽度，在使用时，其中侧板1042与U肋的一侧的外侧面贴合，将螺钉穿过固定板螺纹孔顶住U肋另一侧的外侧面(参考图7)。

在本申请实施例中，钢板垂向贴合面1044为固定臂一端的下边沿。钢板垂向定位结构实际上为固定臂一端，采用该方式，结构简单，结构稳定，定位方便。当然，也可以采用其他更复杂的方式。而且，钢板纵向贴合面设置在机架的下方，固定结构包括卡板，卡板上具有卡板螺纹孔，在使用时，钢板纵向贴合面抵接贴合钢板的端面，其中钢板垂向贴合面与钢板的上侧面贴合，螺钉穿过螺纹孔与钢板的下侧面抵接。采用该方式，整体结构简单，结构稳定，钢板定位和固定都方便。

在本申请实施例中，固定机构都为纯机械连接结构，结构简单，结构稳定，固定方便。当然，也可以采用其他更复杂的方式，例如电动控制结构、液压结构等，但其成本高，结构复杂，故障率高，不便于拆卸运输。

本申请采用纯机械结构，合理利用空间，通过巧妙的U肋板单元定位结构、固定机构、移动机构，形成可拆卸式整体结构，结构简单，成本低，拆装方便。

本申请一个实施例还提供一种U肋板单元的封板焊接系统，该封板焊接系统包括封板焊接装置，还包括移动平台(未示出)，封板焊接装置与移动平台连接，移动平台包括水平移动机构和举升机构，用于将所述封板焊接装置移动到待焊接封板处。可以理解的是，封板焊接装置可以为上述任一实施例中的封板焊接装置及其组合。本申请的单个封板焊接装置重量轻便，方便移动施工。

在一个实施例中，移动平台为叉车装置。叉车装置与封板焊接装置可以为分别独立的装置，在封板焊接装置一端设置插口，叉车装置具有插臂，将插臂插入插口，对封板焊接装置进行运输移动和固定。叉车装置与封板焊接装置也可以设计为其它可拆卸连接方式，例如螺栓连接、卡接等。在一个实施例中，叉车装置为现有的叉车或者自定义设计的叉车。利用现有叉车，可以高效利用已有产品，完成本申请的封板焊接装置在厂房的移动，并可以很好地适应多层U肋板单元叠放的情形，将封板焊接装置举升到待焊接U肋板单元的高度进行焊接。

在本申请一个实施例中，可以根据施工要求，将多个封板焊接装置并联使用，提高工人工作效率。而且，焊枪枪头采用开放式夹头，能够根据生产需求快速更换不同的焊枪，适用不同的封板焊接。在一个实施例中，封板焊接系统还包括液晶显示屏，用于实时显示焊接状态，并方便进行参数调整。在焊接时，不同的焊接段可以设置不同的焊接电压电流和焊接速度，保证焊接效果。

本申请一个实施例还提供一种U肋板单元的封板焊接方法，该封板焊接方法包括采用如上任一实施例所述的封板焊接装置进行焊接或者采用如上所述的封板焊接系统进行焊接。

在本申请一个实施例中，该封板焊接方法包括：

利用叉车将封板焊接装置移动至U肋，钢板纵向贴合板1046一侧的钢板纵向贴合面1045抵住钢板一端，钢板垂向贴合面1044与钢板的上侧面贴合，侧板1042与U肋的一侧的外侧面贴合，将螺钉穿过固定板1043的固定板螺纹孔1044顶住U肋另一侧的外侧面，将螺钉穿过卡板1051的卡板螺纹孔1052与钢板的下侧面抵接。

调整焊接机构位置，调整焊枪位置，将焊枪枪头对齐焊接原点，焊枪从原点沿封板轮廓开始仿形焊接。

具体的，以U肋2与钢板1的一侧交点设置为坐标原点，程序控制焊枪枪头移至坐标原点。仿形焊接方式为：在定位坐标系中，根据U肋的形状设置关键参数，转轴1014沿U肋2内轮廓运动，焊枪固定在转轴1014上(图中未画出)，由此完成仿形焊接。

本申请的仿形运动由编程控制，通过横向、竖直方向的导轨及旋转电机，在3个方向进行仿形运动，能够适用于各种规格的U肋封板的焊接。利用本申请的U肋板单元的封板焊接方法，工人可以同时操作多台封板焊接装置，方便高效，焊接质量好。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。