CN113042662B - 用于大型箱梁的钢筋骨架成型*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于大型箱梁的钢筋骨架成型***，包括主轨道以及由前至后依次行走于主轨道上的纵筋定位机器人、横向箍筋储藏机器人和骨架运输机器人，主轨道的前段通过第一从轨道可移动地设置有喂料装置，主轨道的中段通过第二从轨道可移动地设置有电磁装置，第一从轨道和第二从轨道分别垂直于主轨道。本发明采用智能化的装备群，代替传统人工手段，可借助PLC控制装备群进行全自动智能装配，解决传动人工手段制作成型大型箱梁的钢筋骨架的功效低人力投入大、人工劳动量大、安全风险高等问题。

Description

用于大型箱梁的钢筋骨架成型***

技术领域

本发明涉及一种钢筋骨架成型技术领域，尤其涉及一种用于大型箱梁的钢筋骨架成型***。

背景技术

在铁路和公路高架桥中，梁截面一般采用箱梁的截面形式，截面配筋梁较大也较复杂。随着工程质量及标准化施工要求不断提高大型箱梁钢筋施工所需的人力物力也不断增加，安全风险不断提高；但是，由于大型箱梁断面大、钢筋数量多且形状特殊、工序交错复杂等原因，传统的人工加工成型钢筋骨架的方法，使得人工消耗较大、工人劳动量大且工效低，且存在巨大安全风险，因此已经无法满足施工需求。

发明内容

本发明的目的在于针对现有的大型箱梁钢筋人工加工成型的方法存在的施工功效低人力投入大、人工劳动量大、安全风险高等问题，提供了一种用于大型箱梁的钢筋骨架成型***，自动化程度高、适应性强且操作简单可靠。

本发明采用的技术方案是：

一种用于大型箱梁的钢筋骨架成型***，其包括主轨道以及由前至后依次行走于所述主轨道上的纵筋定位机器人、横向箍筋储藏机器人和骨架运输机器人，所述主轨道的前段通过第一从轨道可移动地设置有喂料装置，所述主轨道的中段通过第二从轨道可移动地设置有电磁装置，所述第一从轨道和第二从轨道分别垂直于所述主轨道；

所述喂料装置将纵筋喂料至所述纵筋定位机器人，所述纵筋定位机器人将所述纵筋按照设计排布方式进行定位并移动至所述横向箍筋储藏机器人，将所述纵筋与所述横向箍筋储藏机器人内储藏的成型的横向箍筋进行定位，所述电磁装置逐道吸取所述横向箍筋储藏机器人内的横向箍筋与所述纵筋进行连接，所述骨架运输机器人将连接后的所述横向箍筋和所述纵筋沿所述主轨道运输至场外。

作为所述钢筋骨架成型***的较佳实施方式，所述纵筋定位机器人、所述横向箍筋储藏机器人及所述运输机器人的底部均采用第一滑靴滑设于所述主轨道上，所述第一滑靴通过第一滚轮滚动于所述主轨道上，所述第一滚轮分别由第一电机驱使转动。

作为所述钢筋骨架成型***的较佳实施方式，所述喂料装置和所述电磁装置分别采用第二滑靴滑设于所述第一从轨道和所述第二从轨道上，所述第二滑靴通过第二滚轮分别滚动于所述第一从轨道和所述第二从轨道，所述第二滚轮分别由第二电机驱使转动。

作为所述钢筋骨架成型***的较佳实施方式，各所述第一电机、各所述第二电机、所述喂料装置、所述纵筋定位机器人、所述横向箍筋储藏机器人、所述运输机器人及所述电磁装置均连接于主控室。

作为所述钢筋骨架成型***的较佳实施方式，所述纵筋定位机器人包括两台内环纵筋机器人和两台外环纵筋机器人，且两台所述内环纵筋机器人位于两台所述外环纵筋机器人的内侧。

作为所述钢筋骨架成型***的较佳实施方式，所述内环纵筋机器人具有形状与所述内环纵筋的横截面分布形状一致的内环传送带，所述内环传送带由第一驱动机构驱使传动。

作为所述钢筋骨架成型***的较佳实施方式，所述外环纵筋机器人具有形状与所述外环纵筋的横截面分布形状一致的外环传动带，所述外环传送带由第二驱动机构驱使传动。

作为所述钢筋骨架成型***的较佳实施方式，所述电磁装置包括电磁棒及为所述电磁棒供电的电箱，所述电箱移动于所述第二从轨道上，所述第二从轨道布置在所述横向箍筋储藏机器人的前端出口的两侧，所述电磁棒沿垂直于所述主轨道的方向设置且在通电后吸取所述前端出口处的横向箍筋。

作为所述钢筋骨架成型***的较佳实施方式，所述横向箍筋储藏机器人的前端出口处还设置有可伸缩的分筋铲，用于分隔所述横向箍筋储藏机器人的前端出口处的横向箍筋。

作为所述钢筋骨架成型***的较佳实施方式，所述分筋铲由液压缸控制升降，所述液压缸固定在所述横向箍筋储藏机器人的前端出口的上方。

由于采用上述技术方案，使得本发明能够具有以下有益效果：采用智能化的装备群，代替传统人工手段，可借助主控室内的PLC控制***控制装备群进行全自动智能钢筋骨架成型，解决传动人工手段制作成型大型箱梁的钢筋骨架的功效低人力投入大、人工劳动量大、安全风险高等问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的用于大型箱梁的钢筋骨架成型***的整体布局图。

图2为本发明实施例中内环纵筋定位的结构示意图。

图3为本发明实施例中外环纵筋定位的结构示意图。

图4为本发明实施例中内、外环纵筋机器人向横向箍筋储藏机器人移动的结构示意图。

图5为本发明实施例中内、外环纵筋***横向箍筋储藏机器人的结构示意图。

图6为本发明实施例中内、外环纵筋与横向箍筋连接的结构示意图。

图7为本发明实施例中骨架运输机器人运输箱梁骨架的结构示意图。

图8为本发明实施例中内、外环纵筋机器人退出箱梁骨架的结构示意图。

图9为本发明实施例中骨架运输机器人运输箱梁骨架的结构示意图。

图10为本发明实施例中下一段箱梁骨架的纵筋定位的结构示意图。

具体实施方式

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

参见图1，为实现本发明用于大型箱梁的钢筋骨架成型***的整体示意图。其中，主要涉及的装备有：主轨道10、喂料装置1及其第一从轨道100、内环纵筋机器人2、外环纵筋机器人3、横向箍筋储藏机器人4、电磁装置5及其第二从轨道6，以及骨架运输机器人7。并且，喂料装置1、内环纵筋机器人2、外环纵筋机器人3、横向箍筋储藏机器人4、电磁装置5及骨架运输机器人7均由主控室内的PLC控制***所控制。

其中，主轨道10的数量为两条，两条主轨道10均为一字型轨道，相互平行地布置在操作工位的两侧。内环纵筋机器人2、外环纵筋机器人3、横向箍筋储藏机器人4以及骨架运输机器人7均沿两条主轨道10移动，通过在内环纵筋机器人2、外环纵筋机器人3、横向箍筋储藏机器人4以及骨架运输机器人7的底部设置第一滑靴，各第一滑靴内设置有第一滚轮，由第一滚轮滚动于主轨道10的轨道面上，再由第一电机驱使第一滚轮滚动，以实现内环纵筋机器人2、外环纵筋机器人3、横向箍筋储藏机器人4以及骨架运输机器人7沿主轨道10移动。该第一电机由PLC控制***所控制。

喂料装置1设置在主轨道10的前段的旁侧、靠近内环纵筋机器人2和外环纵筋机器人3的位置，且喂料装置1通过第一从轨道100沿垂直于主轨道10的方向移动，第一从轨道100垂直设置于主轨道10的前端旁侧，喂料装置1可沿第一从轨道100移动，以调节其与内环纵筋机器人2和外环纵筋机器人3之间的相对位置，确保将钢筋准确送料至内环纵筋机器人2和外环纵筋机器人3上。进一步地，喂料装置1可采用皮带或齿条齿轮传动机构进行纵筋喂料，喂料装置1的高度可调，如采用液压升降支架承载上方的皮带或齿条齿轮传动机构，将纵筋自喂料入口向内环纵筋机器人2和外环纵筋机器人3上进行送料，相比于传统人工送料的方式，高效便捷且更加安全。液压升降支架及皮带或齿条齿轮传动机构的具体结构可依循现有技术，在此不赘。喂料装置1的底部可通过第二滑靴滑设在第一从轨道100上，第二滑靴内设置第二滚轮，第二滚轮由第二电机驱使转动，从而实现喂料装置在第一从轨道上的移动。该第二电机、皮带或齿条齿轮传动机构、液压升降支架均可由PLC控制***所控制。

在本实施例中，内环纵筋机器人2和外环纵筋机器人3分别为两个，且两个内环纵筋机器人2位于两个外环纵筋机器人3的内侧。内环纵筋机器人2主要为具有形状与内环纵筋的横截面分布形状一致的内环传送带，内环传送带由第一驱动机构驱使传动，该第一驱动机构可由PLC控制***控制；外环纵筋机器人则主要为具有形状与外环纵筋的横截面分布形状一致的外环传动带，外环传送带由第二驱动机构驱使传动，该第二驱动机构可由PLC控制***控制。其中，第一驱动机构和第二驱动机构可采用电机驱动，由电机驱动主动轮转动以带动与之配合的内环传送带或外环传送带进行传动，该内环传送带和外环传送带可采用齿条，则主动轮采用齿轮；若该内环传送带和外环传送带采用皮带，则主动轮采用滚轮。齿轮齿条及皮带传动可依循现有技术，在此不赘。进一步地，在内环传送带和外环传送带上分别按照内环纵筋和外环纵筋的分布间距设置有卡环，来卡住下料至传送带上的内环纵筋和外环纵筋。卡环采用自动开合式卡环，由无源接近开关通过磁力感觉感知是否有纵筋落入卡环内，若有则关闭卡环将掉落的纵筋固定其中。

进一步地，内环传送带由特殊形状的内环支撑架支设成型外形与箱梁骨架的内环纵筋的横截面排布形状一致，该内环支撑架的底部通过第一滑靴滑设在主轨道10上，第一滑靴由电机控制，于主轨道10上进行滑移。

同样地，外环传送带由特殊形状的外环支撑架支设成型外形与箱梁骨架的外环纵筋的横截面排布形状一致，该外环支撑架的底部通过第一滑靴滑设在主轨道10上，滑靴由第一电机控制，于主轨道10上进行滑移。

横向箍筋由多个半成品钢筋组成，需要提前连接形成整体，然后储藏在横向箍筋储藏机器人4中，横向箍筋储藏机器人4主要包括用于储藏横向箍筋的箍筋箱，箍筋箱前后贯通以供内环纵筋和外环纵筋***，箍筋箱的前端出口是横向箍筋与内、外环纵筋焊接连接的工位，箍筋箱的背部设置有用于将内部横向箍筋逐渐抵推至前端出口的推杆机构，推杆机构可以是电动推杆机构，也可以采用液压推杆机构或气缸推杆机构等。箍筋箱内进一步可设置有供横向箍筋的底部搁置且配合推杆机构的推拉进行水平移动传动的传动机构，如由电机驱动的齿轮齿条传动机构或者皮带滚轮传动机构等，确保箍筋箱内剩余的横向箍筋能够被整体移动。其中的推杆机构和传递机构均可由主控室内的PLC***进行控制。

主轨道10的布置方向与内环纵筋、外环纵筋的纵长方向一致，横向箍筋储藏机器人4通过底部滑靴移动于主轨道10上，第一滑靴由第一电机控制滑行。垂直于主轨道10在横向箍筋储藏机器人4的前端出口的两侧设置有电磁装置5的第二从轨道6，第二从轨道6垂直于主轨道10设置，电磁装置5主要由电磁棒以及为电磁棒供电的电箱构成，电箱的底部通过第二滑靴滑动在第二从轨道6上，第二滑靴内设置有第二滚轮，第二滚轮由第二电机控制滚动于第二从轨道6上。电磁棒通电后，可以吸附住横向箍筋储藏机器人前端出口处的最前一道横向箍筋，将该最前一道横向箍筋从箍筋箱内取出，采用焊接机器人进行该最前一道横向箍筋与已定位的内环纵筋、外环纵筋之间的焊接固定，并且，重复采用该方法按照横向箍筋的设计间距逐道从箍筋箱中取出横向箍筋，可配合箍筋箱和内、外环纵筋机器人沿轨道的移动，进行钢筋焊接位置的准确定位，确保横向箍筋间距符合设计要求。

较佳地，为确保电磁棒每次仅吸附固定最外侧的一道横向箍筋，而不会连带吸附多余的横向箍筋，可以箍筋箱的前端出口处合适活动挡板或分筋铲，活动挡板或分筋铲可采用升降或开合的方式设置在箍筋箱的前端出口处，目的是将最外侧的一道横向箍筋与箍筋箱中剩余的横向箍筋进行分隔。活动挡板或分筋铲的升降或开合可采用液压、电机、气缸等驱动来实现。该液压、电机、气缸等驱动亦由主控室内的PLC控制***所控制。

骨架运输机器人7设置在主轨道10的最后段，用于将焊接完成的由多道横向箍筋和内、外环纵筋构成的箱梁骨架单元沿主轨道10运输至下一工位，进行后续安装或吊装工作等。

下面结合图2～10来对本发明用于大型箱梁的钢筋骨架成型***的使用方法做进一步详细说明。

第1步：首先进行内环纵筋的定位。

此步骤的机械装备主要涉及：内环纵筋机器人2和喂料装置1。对位完毕后，同时启动喂料装置及内环纵筋定位机器人2，喂料装置1将内环纵筋逐根送料至内环纵筋机器人2的内环传动带上，喂料装置的出料口与内环传送带上的卡环平行且对准，卡环在接收到内环纵筋后关闭，内环传送带在第一驱动机构的驱使启动传动，将卡有内环纵筋的卡环逐个向前传送，直至内环传送带上的所有卡环内均卡设有内环纵筋，完成所有内环纵筋的定位，此时第一驱动机构感应到传送行程结束的信息，将该信息发送至外环纵筋机器人的第二驱动机构。

第2步：进行外环纵筋的定位。

此步骤的机械设备主要涉及：外环纵筋机器人3和喂料装置1。将两个内环纵筋机器人2相对地向内运动一段近距离，将外环纵筋机器人3移动到原内环纵筋机器人的位置，与喂料装置1对位完毕。喂料装置1将外环纵筋逐根送料至外环纵筋机器人3的外环传动带上，喂料装置的出料口与外环传送带上的卡环平行且对准，卡环在接收到外环纵筋后关闭，外环传送带在第二驱动机构的驱使启动传动，将卡有外环纵筋的卡环逐个向前传送，直至外环传送带上的所有卡环内均卡设有外环纵筋，完成所有外环纵筋的定位，此时第二驱动机构感应到传送行程结束的信息，将该信息发送至内环纵筋机器人和外环纵筋机器人底部滑靴的电机。

第3步：内、外环纵筋定位结构后，将内环纵筋机器人2和外环纵筋机器人3分别相向向内移动一段距离，目的是让内、外环纵筋的两端悬挑出来。

第4步：内环纵筋机器人2和外环纵筋机器人3带着内、外环纵筋整体沿主轨道10向前方横向箍筋储藏机器人4移动，直到内、外环纵筋的前端***横向箍筋储藏机器人4中，目的是对内、外环纵筋和横向箍筋进行竖直面内的相对定位，但是还没有进行内、外环纵筋和横向箍筋的连接。

第5步：位于前侧的一组内环纵筋机器人和外环纵筋机器人继续向前移动，知道将内、外环纵筋***横向箍筋储藏机器人的最前侧的横向箍筋中。将电磁装置5沿第二从轨道6移动至电磁棒抵触横向箍筋储藏机器人的前端出口，电磁棒通电，将箍筋箱中最前侧一道横向箍筋吸附在电磁棒上，箍筋箱带着剩余的横向箍筋沿主轨道后退一段距离，让出电磁棒上所吸附的最前侧一道横向箍筋与内、外环纵筋进行焊接的工位，可采用焊接机器人进行焊接工作，待该最前侧一道箍筋与内、外环纵筋焊接完成后，电磁棒断电并沿第二从轨道移出工位。

将内环纵筋机器人和外环纵筋机器人向前移动一环横向箍筋的距离，将箍筋箱移回到下一环横向箍筋的焊接工位，利用箍筋箱背部的推杆机构将箍筋箱内剩余的骨架整体向前推抵至当前最前一道横向箍筋代替原最前一道横向箍筋的位置，移回电磁棒，重复上述步骤，进行当前最前一道横向箍筋与内、外环纵筋的焊接工作。循环进行，完成整段内、外内环纵筋上所有横向箍筋的焊接工作，成型第一段箱梁骨架单元的制作。

第6步：将骨架运输机器人7移动至成型的第一段箱梁骨架单元的底部，沿主轨道10向下一工位进行运输。

第7步：第一段箱梁骨架单元完全落于骨架运输机器人7上，退出内环纵筋机器人2和外环纵筋机器人3，并退回至初始位置，即退回至内环纵筋机器人与喂料装置对位的状态。

第8步：在初始位置进行第二段箱梁骨架单元的内、外环纵筋定位。

第9步：第二段箱梁骨架单元的内、外环纵筋定位完成，利用内环纵筋机器人和外环纵筋机器人将第二段箱梁骨架单元的内、外纵筋运输至横向箍筋储藏机器人附近；从第3步～第9步开始循环操作，直至整个箱梁骨架成型结束。

上述第一驱动机构、第二驱动机构、各电机、电磁机构等可配合采用PLC控制***进行数字控制，以提高整个***的智能化。本发明用于大型箱梁的钢筋骨架成型工艺，采用智能化的装备群，代替传统人工手段，可借助PLC控制装备群进行全自动智能装配，解决传动人工手段制作成型大型箱梁的钢筋骨架的功效低人力投入大、人工劳动量大、安全风险高等问题。

同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

虽然本申请已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本申请，在没有脱离本申请精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本申请的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (5)

1.一种用于大型箱梁的钢筋骨架成型***，其特征在于：包括主轨道以及由前至后依次行走于所述主轨道上的纵筋定位机器人、横向箍筋储藏机器人和骨架运输机器人，所述主轨道的前段通过第一从轨道可移动地设置有喂料装置，所述主轨道的中段通过第二从轨道可移动地设置有电磁装置，所述第一从轨道和第二从轨道分别垂直于所述主轨道；

所述喂料装置将纵筋喂料至所述纵筋定位机器人，所述纵筋定位机器人将所述纵筋按照设计排布方式进行定位并移动至所述横向箍筋储藏机器人，将所述纵筋与所述横向箍筋储藏机器人内储藏的成型的横向箍筋进行定位，所述电磁装置逐道吸取所述横向箍筋储藏机器人内的横向箍筋与所述纵筋进行连接，所述骨架运输机器人将连接后的所述横向箍筋和所述纵筋沿所述主轨道运输至场外；

所述横向箍筋储藏机器人包括用于储藏横向箍筋的箍筋箱，箍筋箱前后贯通以供内环纵筋和外环纵筋***，箍筋箱的前端出口是横向箍筋与内、外环纵筋焊接连接的工位，箍筋箱的背部设置有用于将内部横向箍筋逐渐抵推至前端出口的推杆机构；所述箍筋箱内设置有供横向箍筋的底部搁置且配合推杆机构的推拉进行水平移动传动的传动机构；所述横向箍筋储藏机器人的前端出口处还设置有可伸缩的分筋铲，用于分隔所述横向箍筋储藏机器人的前端出口处的横向箍筋；

所述电磁装置包括电磁棒及为所述电磁棒供电的电箱，所述电箱移动于所述第二从轨道上，所述第二从轨道布置在所述横向箍筋储藏机器人的前端出口的两侧，所述电磁棒沿垂直于所述主轨道的方向设置，将电磁装置沿第二从轨道移动至电磁棒抵触横向箍筋储藏机器人的前端出口，且在电磁棒通电后，将箍筋箱中最前侧一道横向箍筋吸附在电磁棒上，箍筋箱带着剩余的横向箍筋沿主轨道后退一段距离，让出电磁棒上所吸附的最前侧一道横向箍筋与内、外环纵筋进行焊接的工位，采用焊接机器人进行焊接工作，待该最前侧一道箍筋与内、外环纵筋焊接完成后，电磁棒断电并沿第二从轨道移出工位，采用焊接机器人进行该最前侧一道横向箍筋与已定位的内环纵筋、外环纵筋之间的焊接固定，并且，重复采用该方法按照横向箍筋的设计间距逐道从箍筋箱中取出横向箍筋，配合箍筋箱和内、外环纵筋机器人沿轨道的移动，进行钢筋焊接位置的准确定位，确保横向箍筋间距符合设计要求；

所述纵筋定位机器人包括两台内环纵筋机器人和两台外环纵筋机器人，且两台所述内环纵筋机器人位于两台所述外环纵筋机器人的内侧；所述内环纵筋机器人具有形状与所述内环纵筋的横截面分布形状一致的内环传送带，所述内环传送带由第一驱动机构驱使传动；所述外环纵筋机器人具有形状与所述外环纵筋的横截面分布形状一致的外环传送带，所述外环传送带由第二驱动机构驱使传动；在内环传送带和外环传送带上分别按照内环纵筋和外环纵筋的分布间距设置有卡环，来卡住下料至传送带上的内环纵筋和外环纵筋；卡环采用自动开合式卡环，由无源接近开关通过磁力感觉感知是否有纵筋落入卡环内，若有则关闭卡环将掉落的纵筋固定其中。

2.如权利要求1所述的用于大型箱梁的钢筋骨架成型***，其特征在于：所述纵筋定位机器人、所述横向箍筋储藏机器人及所述骨架运输机器人的底部均采用第一滑靴滑设于所述主轨道上，所述第一滑靴通过第一滚轮滚动于所述主轨道上，所述第一滚轮分别由第一电机驱使转动。

3.如权利要求2所述的用于大型箱梁的钢筋骨架成型***，其特征在于：所述喂料装置和所述电磁装置分别采用第二滑靴滑设于所述第一从轨道和所述第二从轨道上，所述第二滑靴通过第二滚轮分别滚动于所述第一从轨道和所述第二从轨道，所述第二滚轮分别由第二电机驱使转动。

4.如权利要求3所述的用于大型箱梁的钢筋骨架成型***，其特征在于：各所述第一电机、各所述第二电机、所述喂料装置、所述纵筋定位机器人、所述横向箍筋储藏机器人、所述骨架运输机器人及所述电磁装置均连接于主控室。

5.如权利要求1所述的用于大型箱梁的钢筋骨架成型***，其特征在于：所述分筋铲由液压缸控制升降，所述液压缸固定在所述横向箍筋储藏机器人的前端出口的上方。

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