一种钢箱梁顶板u型肋的双向焊接装置
技术领域
1.本发明涉及钢箱梁焊接技术领域，更具体地说，本发明涉及一种钢箱梁顶板u型肋的双向焊接装置。
背景技术：
2.钢箱梁制造时将各节段分成若干板单元进行预制，对于钢箱梁的底板需要对其焊接加劲肋，用以保证底板的使用强度和使用稳定性。现有的钢箱梁底板与u型肋进行焊接时往往采用单侧人工焊接的方式，在u型肋第一侧进行焊接时第二侧处于自由状态，在第二侧焊接时u型肋的第一侧处于固定状态，这种焊接状态的不一致就会导致产生焊接应力变形，影响钢箱梁底板的强度，另外由于人工焊接的操作偏差也会导致u型肋的变形，因此需要对u型肋两侧同时焊接。
3.现有技术中，如申请号为202220732633.1的中国专利，公开了一种钢箱梁底板加劲肋焊接装置，包括龙门架、支撑结构和焊接结构，焊接结构与所述龙门架滑动连接，支撑结构支撑连接底板，支撑结构用于支撑和抬升所述底板，焊接结构包括焊接部，焊接部用于对抬升后的底板与所述加劲肋双面焊接。此装置可以实现同时对两条加劲肋的两侧进行焊接，有效保证了加劲肋的焊接效果，保证了底板以及钢箱梁的使用强度。但在焊接过程中由于u型肋在两端装夹，焊接位置处于自由状态，因此焊接位置仍有发生局部变形的可能。
4.因此，有必要提出一种钢箱梁顶板u型肋的双向焊接装置，以至少部分地解决现有技术中存在的问题。
技术实现要素：
5.在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
6.为至少部分地解决上述问题，本发明提供了一种钢箱梁顶板u型肋的双向焊接装置，包括：
7.焊接平台，所述焊接平台用于支撑钢箱梁顶板和u型肋；
8.滑台，所述滑台连接于焊接平台两侧，用于移动龙门架；
9.焊枪，两个所述焊枪连接于龙门架下方并布置于u型肋两侧；
10.局部定位单元，所述局部定位单元连接于龙门架下方，用于对u型肋的焊接位置装夹定位且装夹角度可调节。
11.优选的，所述一种钢箱梁顶板u型肋的双向焊接装置，还包括：装夹单元，所述装夹单元连接于焊接平台两端，用于将所述u型肋装夹固定于钢箱梁顶板上预设位置。
12.优选的，所述一种钢箱梁顶板u型肋的双向焊接装置，还包括：焊枪调节单元，所述焊枪调节单元连接于龙门架和焊枪之间，用于同步调节两个焊枪与u型肋焊接位置的距离。
13.优选的，所述一种钢箱梁顶板u型肋的双向焊接装置，还包括：
14.支撑板，所述支撑板滑动连接于龙门架底端；
15.液压缸，所述液压缸连接于支撑板中心，所述液压缸输出端竖直连接有液压杆，所述液压杆侧端与焊枪调节单元连接，所述液压杆底端与局部定位单元连接，所述液压缸带动焊枪调节单元和局部定位单元同步动作。
16.优选的，所述焊枪调节单元包括：
17.转杆，两个所述转杆对称铰接于液压杆两侧，所述转杆倾斜设置且由液压杆向两侧高度降低，所述转杆底端设置有卡齿；
18.齿轮，所述齿轮转动连接于支撑板上并与转杆底端啮合连接；
19.齿条，所述齿条滑动设置于支撑板上并与齿轮底端啮合连接，所述焊枪斜向连接于齿条上，所述焊枪焊接端靠近u型肋设置。
20.优选的，所述支撑板上连接有转筒和导向块，所述转筒铰接于支撑板上，所述转杆远离液压杆的一端延伸至转筒内并与其内壁滑动连接，两个所述导向块沿支撑板水平布置，所述齿条滑动连接于导向块内。
21.优选的，所述局部定位单元包括：连接于液压杆底端的第一夹板、第二夹板和调节框，所述第一夹板水平设置，两个所述第二夹板布置于第一夹板两侧形成与u型肋适应的夹持面，所述第一夹板和第二夹板之间设有缝隙，所述调节框输出端与第二夹板连接，用于调节第二夹板与第一夹板的夹角。
22.优选的，所述调节框包括：
23.水平滑轨，所述水平滑轨连接于调节框底端且底部开口设置，所述水平滑轨沿u型肋宽度方向延伸；
24.滑块，所述滑块滑动连接于水平导轨上；
25.竖杆，所述竖杆连接于滑块底端并穿过调节框，第二夹板侧端设有凸耳，所述凸耳铰接于竖杆底端；
26.第一电机，所述第一电机连接于竖杆外侧，且所述第一电机输出轴与凸耳连接。
27.优选的，所述调节框还包括：
28.曲柄，所述曲柄中部铰接于水平滑轨内侧且靠近液压杆设置，调节框上开设有供曲柄移动的开槽；
29.连杆，所述连杆两端分别与曲柄端部和滑块铰接，所述连杆的长度大于曲柄的长度；
30.第二电机，所述第二电机连接于水平滑轨外侧，所述第二电机的输出轴与曲柄中部连接。
31.优选的，所述第一夹板底面和第二夹板靠近u型肋的一侧均设有压力检测面，所述压力检测面上设置有多个压力检测点，各压力检测点处采用压力传感器检测第一夹板和第二夹板装夹在u型肋上时受到的压力。
32.优选的，所述支撑板上还设有：第一位置检测单元和第二位置检测单元，第一位置检测单元用于检测待焊接的u型肋两顶点的位置，第二位置检测单元用于检测待焊接的u型肋两底点的位置，控制器依据检测到的位置数据计算获得u型肋侧面的倾斜角度，并确定u型肋侧面的边沿，控制局部定位单元动作。
33.优选的，局部定位单元还包括：夹板锁止单元，夹板锁止单元连接于竖杆内，并同
心设置于凸耳铰接轴外侧，夹板锁止单元包括：
34.第一环体，第一环体滑动连接于凸耳铰接轴外侧；
35.第三环体，第三环体连接于竖杆底端，第三环体与第一环体同心设置；
36.第二环体，所述第二环体固定连接于第一环体和第三环体之间，第二环体采用弹性材料制成；
37.凹槽，四个凹槽均匀连接于第一环体内，凹槽与凸耳铰接轴存在间隙；
38.锥形槽，锥形槽开设于第二环体外侧端，锥形槽内卡接有第一弹片，第一弹片与锥形槽之间设有间隙，第一弹片外侧端与第三环体抵触连接，四个第一弹片与四个凹槽位置分别对应；
39.第二弹片，第二弹片连接于第二环体内，第二弹片一端与第一弹片侧壁固定连接，第二弹片另一端与第一环体滑动连接，两个第二弹片对称布置于凹槽两侧，第二弹片采用记忆合金材料制成，且第二弹片与加热装置连接，升温后有从弯曲状态变直的趋势。
40.相比现有技术，本发明至少包括以下有益效果：
41.本发明提供的一种钢箱梁顶板u型肋的双向焊接装置，采用两个焊枪分别设置在u型肋两侧，随着龙门架的移动对u型肋两侧进行双向连续焊接，提高了焊接过程中u型肋两侧的受力平衡性，解决了单侧焊接时u型肋向一侧弯曲变形的情况，并在焊接位置处局部装夹定位，使焊接位置与u型肋整体相对固定，降低焊接位置处的局部变形，改善了钢箱梁顶板的力学性能，同时提高了焊接效率。
42.本发明所述的一种钢箱梁顶板u型肋的双向焊接装置，本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
43.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
44.图1为本发明一种钢箱梁顶板u型肋的双向焊接装置的结构示意图；
45.图2为本发明一种钢箱梁顶板u型肋的双向焊接装置支撑板内部结构示意图；
46.图3为本发明一种钢箱梁顶板u型肋的双向焊接装置中局部定位单元的局部结构示意图；
47.图4为本发明一种钢箱梁顶板u型肋的双向焊接装置中调节框的结构示意图；
48.图5为本发明一种钢箱梁顶板u型肋的双向焊接装置中第二夹板的结构示意图；
49.图6为本发明一种钢箱梁顶板u型肋的双向焊接装置中夹板锁止单元的剖面结构示意图。
50.图中：1.焊接平台；2.钢箱梁顶板；3.u型肋；4.滑台；5.龙门架；6.焊枪；7.液压缸；8.液压杆；12.支撑板；11.转杆；13.齿轮；14.齿条；15.转筒；16.导向块；17.第一夹板；18.第二夹板；19.调节框；21.水平滑轨；22.滑块；23.竖杆；24.凸耳；25.第一电机；26.曲柄；27.连杆；28.第二电机；29.压力检测面；30.凸耳铰接轴；31.第一环体；32.第二环体；33.第三环体；34.凹槽；35.锥形槽；36.第一弹片；38.第二弹片。
具体实施方式
51.下面结合附图以及实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
52.应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
53.实施例：
54.如图1-2所示，本发明提供了一种钢箱梁顶板u型肋的双向焊接装置，包括：
55.焊接平台1，所述焊接平台1用于支撑钢箱梁顶板2和u型肋3；
56.滑台4，所述滑台4连接于焊接平台1两侧，用于移动龙门架5；
57.焊枪6，两个所述焊枪6连接于龙门架5下方并布置于u型肋3两侧；
58.局部定位单元，所述局部定位单元连接于龙门架5下方，用于对u型肋3的焊接位置装夹定位且装夹角度可调节。
59.上述技术方案的工作原理及有益效果为：
60.一种钢箱梁顶板u型肋的双向焊接装置使用时，将待焊接的钢箱梁顶板2装夹在焊接平台1上，并将u型肋3装夹在钢箱梁顶板2的预设位置，启动滑台4将龙门架5移动至预设的焊接起始点，使两个焊枪6位于u型肋3的两侧，然后启动局部定位单元将焊枪6对应焊接位置处的u型肋3装夹，同时启动两个焊枪6对u型肋3的两侧进行双向焊接，焊接使启动滑台4沿钢箱梁顶板2长度方向水平移动，带动焊枪6和局部定位单元沿着u型肋3延伸方向水平进给，对u型肋3进行连续焊接。
61.本发明提供一种钢箱梁顶板u型肋的双向焊接装置，采用两个焊枪6分别设置在u型肋3两侧，随着龙门架5的移动对u型肋3两侧进行双向连续焊接，提高了焊接过程中u型肋3两侧的受力平衡性，解决了单侧焊接时u型肋3向一侧弯曲变形的情况，并在焊接位置处局部装夹定位，使焊接位置与u型肋3整体相对固定，降低焊接位置处的局部变形，改善了钢箱梁顶板2的力学性能，同时提高了焊接效率。
62.在一个实施例中，所述的一种钢箱梁顶板u型肋的双向焊接装置，还包括：装夹单元，所述装夹单元连接于焊接平台1两端，用于将所述u型肋3装夹固定于钢箱梁顶板2上预设位置，保持焊接时u型肋3不发生移位。
63.如图1-2所示，在一个实施例中，所述的一种钢箱梁顶板u型肋的双向焊接装置，还包括：焊枪调节单元，所述焊枪调节单元连接于龙门架5和焊枪6之间，用于同步调节两个焊枪6与u型肋3焊接位置的距离。
64.上述技术方案的工作原理及有益效果为：
65.在u型肋3焊接前，采用焊枪调节单元将焊枪6与u型肋3远离，避免u型肋3安装时发生磕碰，减少操作过程的干涉；在u型肋3焊接时，采用焊枪调节单元将焊枪6焊接端与u型肋3底端靠近，保证焊接时焊枪6有效焊接。
66.如图1-2所示，在一个实施例中，所述的一种钢箱梁顶板u型肋的双向焊接装置，还包括：
67.支撑板12，所述支撑板12滑动连接于龙门架5底端；
68.液压缸7，所述液压缸7连接于支撑板12中心，所述液压缸7输出端竖直连接有液压杆8，所述液压杆8侧端与焊枪调节单元连接，所述液压杆8底端与局部定位单元连接，所述
液压缸7带动焊枪调节单元和局部定位单元同步动作。
69.液压缸7用于驱动液压杆8沿竖直方向运动，液压缸7在运动时驱动焊枪调节单元和局部定位单元同步动作，即同步完成焊枪的位置调节和u型肋3的定位装夹动作，缩短调节环节时间，效率更高。支撑板12用于支撑液压缸7，支撑板12连接于龙门架5的水平滑台上，能够沿着水平方向移动，调节液压缸7的位置使其与u型肋3正对。
70.如图1-2所示，在一个实施例中，所述焊枪调节单元包括：
71.转杆11，两个所述转杆11对称铰接于液压杆8两侧，所述转杆11倾斜设置且由液压杆8向两侧高度降低，所述转杆11底端设置有卡齿；
72.齿轮13，所述齿轮13转动连接于支撑板12上并与转杆11底端啮合连接；
73.齿条14，所述齿条14滑动设置于支撑板12上并与齿轮13底端啮合连接，所述焊枪6斜向连接于齿条14上，所述焊枪6焊接端靠近u型肋3设置。
74.所述支撑板12上连接有转筒15和导向块16，所述转筒15铰接于支撑板12上，所述转杆11远离液压杆8的一端延伸至转筒15内并与其内壁滑动连接，两个所述导向块16沿支撑板12水平布置，所述齿条14滑动连接于导向块16内。
75.上述技术方案的工作原理及有益效果为：
76.焊枪调节单元使用时，当龙门架5移动至焊接起点后，启动液压缸7使液压杆8向下伸出，液压杆8带动两个转杆11同时转动，转杆11沿着转筒15内壁滑动，转筒15对转杆11起导向作用，转杆11滑动时底端与齿轮13啮合传动，带动齿轮13逆时针转动，齿轮13与齿条14啮合传动，带动齿条14向靠近液压杆8的方向滑动，齿条14上的焊枪6随之移动，并靠近u型肋3的两侧焊接位置。采用焊枪调节单元，能够快速调节焊枪6的位置，使焊枪6与u型肋3底端靠近，焊接端能够正对焊接位置，两个焊枪6同步调节，使焊枪6与u型肋3的距离相等，提高双向焊接过程中焊缝的一致性，有助于u型肋3两侧受力均匀。
77.如图3所示，在一个实施例中，所述局部定位单元包括：连接于液压杆8底端的第一夹板17、第二夹板18和调节框19，所述第一夹板17水平设置，两个所述第二夹板18布置于第一夹板17两侧形成与u型肋3适应的夹持面，所述第一夹板17和第二夹板18之间设有缝隙，所述调节框19输出端与第二夹板18连接，用于调节第二夹板18与第一夹板17的夹角。
78.上述技术方案的工作原理及有益效果为：
79.局部定位单元使用时，采用调节框19调节第二夹板18的角度，使第二夹板18与第一夹板17之间的夹角，与u型肋3侧面和顶面的夹角相等，第二夹板18与两个第一夹板17共同形成夹持面，提高夹持面与u型肋3的贴合度，适应不同角度u型肋3的焊接。然后随着液压杆8向下移动，第一夹板17与u型肋3的顶面接触，第二夹板18与u型肋3的侧面接触，两个夹板将u型肋3上部夹持，焊接时随着龙门架5的移动，两个夹板在u型肋3上移动，保持焊接位置处的稳定性。在第一夹板17和第二夹板18之间设置缝隙，对顶面和侧面分别装夹，减少各夹板之间的耦合，避免在焊接过程中各面间拉扯变形。
80.如图4所示，在一个实施例中，所述调节框19包括：
81.水平滑轨21，所述水平滑轨连接于调节框19底端且底部开口设置，所述水平滑轨21沿u型肋3宽度方向延伸；
82.滑块22，所述滑块22滑动连接于水平导轨21上；
83.竖杆23，所述竖杆23连接于滑块22底端并穿过调节框19，第二夹板18侧端设有凸
耳24，所述凸耳24铰接于竖杆23底端；
84.第一电机25，所述第一电机25连接于竖杆23外侧，且所述第一电机25输出轴与凸耳24连接；
85.曲柄26，所述曲柄26中部铰接于水平滑轨21内侧且靠近液压杆8设置，调节框19上开设有供曲柄26移动的开槽；
86.连杆27，所述连杆27两端分别与曲柄26端部和滑块22铰接，所述连杆27的长度大于曲柄26的长度；
87.第二电机28，所述第二电机28连接于水平滑轨21外侧，所述第二电机28的输出轴与曲柄16中部连接。
88.在一个实施例中，所述支撑板12上还设有：第一位置检测单元和第二位置检测单元，第一位置检测单元用于检测待焊接的u型肋3两顶点的位置，第二位置检测单元用于检测待焊接的u型肋3两底点的位置，控制器依据检测到的位置数据计算获得u型肋3侧面的倾斜角度，并确定u型肋3侧面的边沿，控制局部定位单元动作。
89.上述技术方案的工作原理及有益效果为：
90.局部定位单元使用时，首先将支撑板12移动至待焊接的u型肋3上方，使第一夹板17中心与u型肋3顶面中心对应，采用第一位置检测单元和第二位置检测单元确定u型肋3侧面的倾斜角度和u型肋3侧面的中心，首先以获得的u型肋3侧面倾斜角度为调节依据，启动第一电机25使输出轴转动，带动凸耳24转动，使第二夹板18随之转动，从而调节第二夹板18的角度使其与当前焊接的u型肋3侧面角度对应。然后以获得的u型肋3侧面边沿为调节依据，启动第二电机28的输出轴转动，带动曲柄16以自身中点为重心转动，曲柄16转动时通过连杆27拉动滑块22在水平滑轨21上滑动，从而调节第二夹板18的水平位置，使第一夹板17与第二夹板18能够同时与u型肋3接触。采用检测单元快速获取u型肋3的轮廓，为第二夹板18调节提供依据，实现u型肋3的快速装夹，无需更换夹板组件，提高装置的适用性和焊接效率。通过曲柄16的转动驱动滑块22移动，能够在第二电机28单向转动的情况下实现第二夹板22水平位置的调节，避免第二电机28换向时产生的回差，位置调节更准确。
91.如图5所示，在一个实施例中，所述第一夹板17底面和第二夹板18靠近u型肋3的一侧均设有压力检测面29，所述压力检测面29上设置有多个压力检测点，各压力检测点处采用压力传感器检测第一夹板17和第二夹板18装夹在u型肋3上时受到的压力。
92.上述技术方案的工作原理及有益效果为：
93.在第一夹板17和第二夹板18上均设置压力检测面29，检测获得的压力即为u型肋3顶面和侧面上受到的压力，当压力检测值均达到预设装夹压力值时，则u型肋3处于稳定夹持状态，当u型肋3任一侧的压力值超过预设变形压力值时，u型肋3存在变形风险，控制器记录当前位置，为焊接完成后的整形提供依据，设置多个压力检测点，提高检测的准确性。
94.如图6所示，在一个实施例中，局部定位单元还包括：夹板锁止单元，夹板锁止单元连接于竖杆23内，并同心设置于凸耳铰接轴30外侧，夹板锁止单元包括：
95.第一环体31，第一环体31滑动连接于凸耳铰接轴30外侧；
96.第三环体33，第三环体33连接于竖杆23底端，第三环体33与第一环体31同心设置；
97.第二环体32，所述第二环体32固定连接于第一环体31和第三环体33之间，第二环体32采用弹性材料制成；
98.凹槽34，四个凹槽34均匀连接于第一环体31内，凹槽34与凸耳铰接轴30存在间隙；
99.锥形槽35，锥形槽35开设于第二环体32外侧端，锥形槽45内卡接有第一弹片36，第一弹片36与锥形槽35之间设有间隙，第一弹片36外侧端与第三环体33抵触连接，四个第一弹片36与四个凹槽34位置分别对应；
100.第二弹片38，第二弹片38连接于第二环体32内，第二弹片38一端与第一弹片36侧壁固定连接，第二弹片38另一端与第一环体31滑动连接，两个第二弹片38对称布置于凹槽34两侧，第二弹片38采用记忆合金材料制成，且第二弹片38与加热装置连接，升温后有从弯曲状态变直的趋势。
101.上述技术方案的工作原理和有益效果为：
102.当第二夹板18调节到位后，随着龙门架5的移动，第二夹板18在u型肋3上移动，在移动过程中由于u型肋3装夹误差或焊接变形，会导致第二夹板18上受到压力发生移位，因此设置夹板锁止单元。当第二夹板18调节到位后，将第二弹片38与加热装置接通，第二弹片38升温后由弯曲状态变直，第二弹片38的内侧段与凸耳铰接轴30外侧抵接，凸耳铰接轴30外侧设置锯齿，从而通过第二弹片38将凸耳铰接轴30锁定，避免焊接过程中发生移位。通过凹槽34的设置，在第二夹板18进行角度调节时，减少第一环体31与凸耳铰接轴30之间的接触，保证调节过程更平顺。将第二环体32采用弹性材料制成，使其具有一定的复位和缓冲能力，在第二夹板18受力不发生转动但发生弯曲变形趋势时，弹性的第二环体32能够起缓冲作用，并辅助凸耳铰接轴30复位，采用第一弹片36和第二弹片38的设置，能够增加第一环体31和第二环体32之间的刚度，便于将第一环体31的偏移量控制在设定范围内。将第二弹片38的一端连接于第一弹片36上，保证第二弹片38变直时，另一端沿着第一环体31滑动伸出。
103.通过上述结构设计，在保证第二夹板18调节单位后实现锁止，使第二夹板18不发生偏转，在第二夹板18位于变形位置处与u型肋3接触不均匀，使凸耳铰接轴30发生弯曲变形趋势时，能够对凸耳铰接轴30进行缓冲，避免凸耳铰接轴30与竖杆23直接刚性接触时发生损坏，便于焊接过程的连续进行。
104.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“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。
105.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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。
106.尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节与这里示出与描述的图例。