CN108412127B - 用于重型装配式注浆钢管叠合柱的加工装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于重型装配式注浆钢管叠合柱的加工装置，包括机架，机架上设有上下运动的成型压头，在成型压头的一侧，还设有用于压紧待加工板件的限位压头。进料小车将待加工板件从加热炉中运送至折弯装置，直至待加工板件的端头抵到定位杆的基准定位部；上料小车沿着机架行走至待加工板件的上方，升降机构动作通过吸盘将待加工板件的端头吸附抬起与进料小车的上表面平齐，上料小车运行至待加工位置，上料小车与进料小车同时将待加工板件放下；限位压头降下，压紧压头将待加工板件压紧，随后成型压头降下，将待加工板件压制成型；由此步骤得到重型装配式注浆钢管叠合柱的竖板。本发明能够方便的弯折长度较长的竖板，形成尺寸精密的弯折段结构。

Description

用于重型装配式注浆钢管叠合柱的加工装置及方法

技术领域

本发明涉及用于高层建筑的注浆钢管领域，特别是一种用于重型装配式注浆钢管叠合柱的加工装置及方法。

背景技术

现有的高层建筑要求承重柱具有较高的承载能力，因此发展出一种能够在钢管内腔和外壁灌浆的装配式立柱，其中重型的装配式注浆钢管单根重量能够达到上十吨。现有的安装结构如图10中所示，每根的装配式注浆钢管之间通过法兰连接，存在的问题是，高层建筑的承重柱除了承受轴向应力，可能还需要承受侧向应力，而法兰之间通过螺栓连接，剪切强度较弱，侧向受力较弱，因此通常需要通过增加直径来克服。但是这样会占用更多的建筑室内的空间。

中国专利文献CN206158011U记载了一种半装配式超高强钢管注浆叠合柱结构，该方案采用了利用环形连接隔板现场焊接连接的方式，但是该结构的施工效率较低，尤其是，现场的焊接施工条件较差，焊后质量难以保障，容易出现安全隐患。

发明内容

为克服上述的技术困难，发明人研发了如图8、9中的叠合柱结构，该结构采用套合和法兰连接组合的结构克服了上述的技术难题。但是由于叠合柱的长度较长，有的长度超过10米，壁厚达到15mm以上，涉及其中竖板端头的弯折加工较为困难，在合理的成本条件下，市场上未见适于本发明的技术方案使用的设备。

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于重型装配式注浆钢管叠合柱的加工装置及方法，能够以较低的成本，实现叠合柱竖板的弯折加工，并确保加工精度符合要求。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种用于重型装配式注浆钢管叠合柱的加工装置，包括机架，机架上设有上下运动的成型压头，在成型压头的一侧，还设有用于压紧待加工板件的限位压头。

优选的方案中，所述的限位压头位于成型压头的上游；

在成型压头设有上模具，在与上模具相对的下方设有下模具；

所述的上模具和下模具用于使待加工板件向一侧平行弯折形成弯折段。

优选的方案中，在机架上游的位置设有定位杆，用于定位待加工板件进料的位置；

在机架上设有沿着机架进料方向行走的上料小车，用于将进料位置的待加工板件运送至加工位置，并卸料。

优选的方案中，所述的定位杆一端与机架铰接，另一端设有基准定位部，设置的定位杆用于定位待加工板件的进料位置，便于利用无精度控制要求的输送工具；定位杆中间的位置与定位杆气缸连接。

优选的方案中，定位杆气缸的进气管路上设有压力传感器，在压力传感器之后设有并联的缓冲电磁阀和进气电磁阀；

在缓冲电磁阀的支路上设有进气单向阀、可调泄压阀和可调流量阀。

优选的方案中，在机架上设有沿机架行走的上料小车；

上料小车的结构为：门架的底部设有机架行走机构，在门架的横梁上设有升降机构，升降机构的底部设有吸盘。

优选的方案中，所述的横梁上设有沿横梁行走的行走小车，升降螺母通过轴承支承在行走小车上，吸盘与升降螺杆固定连接，吸盘与行走小车之间还通过导杆滑动连接，升降螺母通过传动机构与升降电机连接。

优选的方案中，还设有进料小车，进料小车的顶部设有可升降的辊道，辊道通过多个千斤顶与进料小车的车架连接。

一种上述的用于重型装配式注浆钢管叠合柱的加工装置的加工方法，包括以下步骤：

s1、还设有进料小车，进料小车的顶部设有可升降的辊道，辊道通过多个千斤顶与进料小车的车架连接；

进料小车将待加工板件从加热炉中运送至折弯装置，直至待加工板件的端头抵到定位杆的基准定位部；

折弯装置包括机架，机架上设有上下运动的限位压头和成型压头，限位压头的下端设有压紧压头；

s2、上料小车沿着机架行走至待加工板件的上方，升降机构动作通过吸盘将待加工板件的端头吸附抬起与进料小车的上表面平齐，上料小车运行至待加工位置，上料小车与进料小车同时将待加工板件放下，置于下模具上；

s3、限位压头降下，压紧压头将待加工板件压紧，随后成型压头降下，将待加工板件压制成型；

由此步骤得到重型装配式注浆钢管叠合柱的竖板。

优选的方案中，还包括以下步骤：

s4、以扩边端头焊模和中部定位焊模将竖板、扩边端头板和补缝板焊接连接成型；

所述的扩边端头焊模中，基板上设有与竖板相对应的边板挡块；设有与补缝板相对应的角板挡块，还设有定位凸台；

边板挡块与定位凸台之间的槽用于限位竖板；

角板挡块与定位凸台之间的槽用于限位补缝板；

在定位凸台上设有用于限位扩边端头板的端面和用于固定扩边端头板的端头板定位孔；

边板挡块与角板挡块之间的间隙将竖板与补缝板之间的焊缝暴露在外；

在焊接时，先将角板挡块与扩边端头板点焊在一起，然后再插入竖板进行焊接；

所述的中部定位焊模中，支撑底板上设有两个相对的限位底板，限位底板之间的槽用于限位底部的竖板，限位底板上设有两个侧限位板，侧限位板上设有顶限位板，限位底板与顶限位板之间形成槽用于限位两侧的竖板，顶限位板的内壁设有槽用于限位顶部的竖板，顶部的竖板用勾头螺栓穿过注浆孔固定。

s5、焊接法兰；

通过以上步骤得到重型装配式注浆钢管叠合柱。

本发明提供的一种用于重型装配式注浆钢管叠合柱的加工装置及方法，能够方便的弯折长度较长的竖板，形成尺寸精密的弯折段结构。进一步优选的，还能够实现自动和精确的上料、卸料。本发明的方法能够获得尺寸精确，强度高的重型装配式注浆钢管叠合柱。本发明的方法还能够减少加工难度，提高加工效率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明中折弯装置的工作状态结构示意图。

图2为本发明中折弯装置的上料状态结构示意图。

图3为本发明中定位杆气缸控制结构示意图。

图4为本发明中上料小车的结构示意图。

图5为本发明中扩边端头焊模的立体图。

图6为本发明中扩边端头焊模的平面图。

图7为本发明中中部定位焊模的横截面示意图。

图8为本发明中重型装配式注浆钢管叠合柱的结构示意图。

图9为本发明中重型装配式注浆钢管叠合柱的另一优选结构示意图。

图10为本发明中竖板的立体图。

图11为本发明中补缝板的立体图。

图12为图8的A-A剖视示意图。

图中：管柱1，竖板11，补缝板12，待加工板件100，扩边端头101，扩边端头法兰102，端头法兰103，注浆孔104，缩边端头105，直板段106，弯折段107，角板竖直段108，角板弯折段109，转角法兰段110，直法兰段111，扩边端头板112，缩边端头法兰113，扩边端头焊模2，边板挡块201，角板挡块202，基板203，定位凸台204，端头板定位孔205，中部定位焊模3，顶限位板31，顶垫块32，勾头螺栓33，侧限位板34，限位底板35，支撑底板36，折弯装置4，上料小车400，门架4001，机架行走机构4002，横梁4003，升降螺杆4004，轴承4005，升降螺母4006，导杆4007，吸盘4008，升降电机4009，行走小车4010，进料小车401，限位压头402，成型压头403，机架404，下模具405，上模具406，压紧压头407，辊道408，千斤顶409，基准定位线410，定位杆411，定位杆气缸412，压力传感器413，可调泄压阀414，进气单向阀415，缓冲电磁阀416，可调流量阀417，进气电磁阀418。

具体实施方式

如图1、2中，一种用于重型装配式注浆钢管叠合柱的加工装置，包括机架404，机架404上设有上下运动的成型压头403，在成型压头403的一侧，还设有用于压紧待加工板件100的限位压头402。由于本申请中重型装配式注浆钢管叠合柱的竖板11的长度达到甚至超过10米，相应尺寸的大型设备价格较高，生产成本较高。也有采用在压力机旁边布置辊道的方案，但是在该方案中，需要人工去定位待加工板件100，劳动强度大，生产效率低。通过增设独立的限位压头402能够可靠固定待加工板件100，提高加工精度，降低劳动强度。

优选的方案如图1、2中，所述的限位压头402位于成型压头403的上游；

在成型压头403设有上模具406，在与上模具406相对的下方设有下模具405；

所述的上模具406和下模具405用于使待加工板件100向一侧平行弯折形成弯折段107。

优选的方案如图1中，在机架404上游的位置设有定位杆411，用于定位待加工板件100进料的位置；

在机架404上设有沿着机架404进料方向行走的上料小车400，用于将进料位置的待加工板件100运送至加工位置，并卸料。

优选的方案如图1、2中，所述的定位杆411一端与机架404铰接，另一端设有基准定位部，基准定位部与待加工板件100接触的位置为基准定位线410，定位杆411中间的位置与定位杆气缸412连接。本例中，设置的定位杆411，能够定位待加工板件100的进料位置，便于利用无精度控制要求的输送工具，例如进料小车401来辅助定位待加工板件100，在确保加工精度的要求的前提下，大幅降低生产成本。进一步的，也便于为后继的自动化设备提供精度基础，例如基准定位线410。后继的自动化设备例如上料小车400，以此基准定位线410为零点，进行自动化操作。

优选的方案如图3中，定位杆气缸412的进气管路上设有压力传感器413，在压力传感器413之后设有并联的缓冲电磁阀416和进气电磁阀418；

在缓冲电磁阀416的支路上设有进气单向阀415、可调泄压阀414和可调流量阀417。所述的缓冲电磁阀416用于缓冲待加工板件100对定位杆411的运动冲击，此时，仅缓冲电磁阀416开启，而进气电磁阀418关闭。由于在缓冲电磁阀416的支路设有可调泄压阀414和可调流量阀417，此时定位杆气缸412内的压力不高，定位杆气缸412可以视作一个气弹簧，能够很好的缓冲待加工板件100对定位杆411的运动冲击；当待加工板件100对定位杆411产生冲击后，压力传感器413的压力会产生瞬时变化，该数据作为启动进气电磁阀418的反馈信号，进气电磁阀418在控制装置例如PLC的控制下开启，定位杆气缸412的活塞杆伸出，直至到行程终点，确保待加工板件100的端头精确的位于基准定位线410。

优选的方案中，在机架404上设有沿机架404行走的上料小车400；

上料小车400的结构为：门架4001的底部设有机架行走机构4002，在门架4001的横梁4003上设有升降机构，升降机构的底部设有吸盘4008。优选的，升降机构包括气缸、液压缸、齿轮齿条机构或螺母螺杆机构等。

优选的方案如图4中，所述的横梁4003上设有沿横梁4003行走的行走小车4010，升降螺母4006通过轴承4005支承在行走小车4010上，吸盘4008与升降螺杆4004固定连接，吸盘4008与行走小车4010之间还通过导杆4007滑动连接，升降螺母4006通过传动机构与升降电机4009连接。本例中的吸盘4008采用电磁吸盘。

优选的方案中，还设有进料小车401，进料小车401的顶部设有可升降的辊道408，辊道408通过多个千斤顶409与进料小车401的车架连接。由此结构，进料小车401也作为待加工板件100上料和定位的一部分。优选的方案中，车架的底部设有行走轮，所述的行走轮为根据导轨线自动行走的行走轮。辊道408设有驱动装置，能够自动驱动待加工板件100的移动。

本发明的装置使用时，进料小车401将待加工板件100从加热炉输送至折弯装置4，待加工板件100的端头接触到定位杆411，定位杆气缸412缓冲，压力传感器413检测到压力脉冲信号，进气电磁阀418开启，定位杆气缸412伸出到位，确保待加工板件100的端头位于基准定位线410，如图2、3中所示。上料小车400提前行走至待加工板件100的端头上方，升降电机4009动作，通过齿轮传动机构驱动升降螺母4006旋转，本例中的升降螺母4006外壁固定套接有齿轮。升降螺杆4004降下，吸盘4008落在待加工板件100上表面，优选的在吸盘4008的底部设有隔热层，吸盘4008通磁，将待加工板件100吸附，定位杆气缸412排气，定位杆411落下，让出待加工板件100的运动空间，上料小车400行走，至上模具406的下方，进料小车401的千斤顶409降下，升降电机4009动作，使吸盘4008降下，吸盘4008同时消磁。上料小车400继续行走，让开上模具406的位置。压紧压头407落下，将待加工板件100压紧；上模具406落下，将待加工板件100弯折成型成为竖板11，如图10中所示。上料小车400行走至竖板11上方，将竖板11吸附提起，然后继续行走至竖板11部分的位于进料小车401上方，千斤顶409将辊道408升起，使竖板11落在辊道408上，上料小车400继续前行完成卸料。

实施例2：

一种上述的用于重型装配式注浆钢管叠合柱的加工装置的加工方法，包括以下步骤：

s1、进料小车401将待加工板件100从加热炉中运送至折弯装置4，直至待加工板件100的端头抵到定位杆411的基准定位部；

s2、上料小车400沿着机架404行走至待加工板件100的上方，升降机构动作通过吸盘4008将待加工板件100的端头吸附抬起与进料小车401的上表面平齐，上料小车400运行至待加工位置，上料小车400与进料小车401同时将待加工板件100放下，置于下模具405上；

s3、限位压头402降下，压紧压头407将待加工板件100压紧，随后成型压头403降下，将待加工板件100压制成型；

由此步骤得到重型装配式注浆钢管叠合柱的竖板。

优选的方案中，还包括以下步骤：

s4、加工补缝板12和扩边端头板112，以扩边端头焊模2和中部定位焊模3将竖板11、扩边端头板112和补缝板12焊接连接成型；

所述的扩边端头焊模2如图5、6中，基板203上设有与竖板11相对应的边板挡块201；设有与补缝板12相对应的角板挡块202，还设有定位凸台204；

边板挡块201与定位凸台204之间的槽用于限位竖板11；

角板挡块202与定位凸台204之间的槽用于限位补缝板12；

在定位凸台204上设有用于限位扩边端头板112的端面和用于固定扩边端头板112的端头板定位孔205；

边板挡块201与角板挡块202之间的间隙将竖板11与补缝板12之间的焊缝暴露在外；

在焊接时，先将角板挡块202与扩边端头板112点焊在一起，然后再插入竖板11进行焊接；由上述的方案，大幅提高扩边端头101的尺寸精度，降低了加工难度，提高加工效率。

所述的中部定位焊模3中，支撑底板36上设有两个相对的限位底板35，限位底板35之间的槽用于限位底部的竖板11，限位底板35上设有两个侧限位板34，侧限位板34上设有顶限位板31，限位底板35与顶限位板31之间形成槽用于限位两侧的竖板11，顶限位板31的内壁设有槽用于限位顶部的竖板11，顶部的竖板11用勾头螺栓33穿过注浆孔104固定。优选的，中部定位焊模3侧壁和底壁的竖板11也用勾头螺栓33可靠固定。在焊接过程中，采用先点焊定位，尺寸校核后，再分段交错焊接，以降低焊接变形。

s5、焊接法兰；包括焊接扩边端头法兰102和端头法兰103，对于设有缩边端头105的管柱1而言，则是焊接扩边端头法兰102和缩边端头法兰113。如图12中所示，法兰沿圆周分为转角法兰段110和直法兰段111，其中转角法兰段110要包覆位于转角的焊缝。以提高侧向受力强度，还包括多个法兰加强筋。

通过以上步骤得到重型装配式注浆钢管叠合柱。如图8、9、12中所示。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于重型装配式注浆钢管叠合柱的加工装置，包括机架（404），机架（404）上设有上下运动的成型压头（403），其特征是：在成型压头（403）的一侧，还设有用于压紧待加工板件（100）的限位压头（402）；

在机架（404）上游的位置设有定位杆（411），用于定位待加工板件（100）进料的位置；

在机架（404）上设有沿着机架（404）进料方向行走的上料小车（400），用于将进料位置的待加工板件（100）运送至加工位置，并卸料；

所述的定位杆（411）一端与机架（404）铰接，另一端设有基准定位部，设置的定位杆（411）用于定位待加工板件（100）的进料位置，便于利用无精度控制要求的输送工具；

定位杆（411）中间的位置与定位杆气缸（412）连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于重型装配式注浆钢管叠合柱的加工装置，其特征是：所述的限位压头（402）位于成型压头（403）的上游；

在成型压头（403）上设有上模具（406），在与上模具（406）相对的下方设有下模具（405）；

所述的上模具（406）和下模具（405）用于使待加工板件（100）向一侧平行弯折形成弯折段（107）。

3.根据权利要求1所述的一种用于重型装配式注浆钢管叠合柱的加工装置，其特征是：定位杆气缸（412）的进气管路上设有压力传感器（413），在压力传感器（413）之后设有并联的缓冲电磁阀（416）和进气电磁阀（418）；

在缓冲电磁阀（416）的支路上设有进气单向阀（415）、可调泄压阀（414）和可调流量阀（417）。

4.根据权利要求1所述的一种用于重型装配式注浆钢管叠合柱的加工装置，其特征是：在机架（404）上设有沿机架（404）行走的上料小车（400）；

上料小车（400）的结构为：门架（4001）的底部设有机架行走机构（4002），在门架（4001）的横梁（4003）上设有升降机构，升降机构的底部设有吸盘（4008）。

5.根据权利要求4所述的一种用于重型装配式注浆钢管叠合柱的加工装置，其特征是：所述的横梁（4003）上设有沿横梁（4003）行走的行走小车（4010），升降螺母（4006）通过轴承（4005）支承在行走小车（4010）上，吸盘（4008）与升降螺杆（4004）固定连接，吸盘（4008）与行走小车（4010）之间还通过导杆（4007）滑动连接，升降螺母（4006）通过传动机构与升降电机（4009）连接。

6.根据权利要求1所述的一种用于重型装配式注浆钢管叠合柱的加工装置，其特征是：还设有进料小车（401），进料小车（401）的顶部设有可升降的辊道（408），辊道（408）通过多个千斤顶（409）与进料小车（401）的车架连接。

7.一种采用权利要求1~6任一项所述的用于重型装配式注浆钢管叠合柱的加工装置的加工方法，其特征是包括以下步骤：

s1、进料小车（401）将待加工板件（100）从加热炉中运送至折弯装置（4），直至待加工板件（100）的端头抵到定位杆（411）的基准定位部；

折弯装置（4）包括机架（404），机架（404）上设有上下运动的限位压头（402）和成型压头（403），限位压头（402）的下端设有压紧压头（407）；

s2、上料小车（400）沿着机架（404）行走至待加工板件（100）的上方，升降机构动作通过吸盘（4008）将待加工板件（100）的端头吸附抬起与进料小车（401）的上表面平齐，上料小车（400）运行至待加工位置，上料小车（400）与进料小车（401）同时将待加工板件（100）放下，置于下模具（405）上；

s3、限位压头（402）降下，压紧压头（407）将待加工板件（100）压紧，随后成型压头（403）降下，将待加工板件（100）压制成型；

由此步骤得到重型装配式注浆钢管叠合柱的竖板。

8.根据权利要求7所述的一种用于重型装配式注浆钢管叠合柱的加工装置的加工方法，其特征是还包括以下步骤：

s4、以扩边端头焊模（2）和中部定位焊模（3）将竖板（11）、扩边端头板（112）和补缝板（12）焊接连接成型；

所述的扩边端头焊模（2）中，基板（203）上设有与竖板（11）相对应的边板挡块（201）；设有与补缝板（12）相对应的角板挡块（202），还设有定位凸台（204）；

边板挡块（201）与定位凸台（204）之间的槽用于限位竖板（11）；

角板挡块（202）与定位凸台（204）之间的槽用于限位补缝板（12）；

在定位凸台（204）上设有用于限位扩边端头板（112）的端面和用于固定扩边端头板（112）的端头板定位孔（205）；

边板挡块（201）与角板挡块（202）之间的间隙将竖板（11）与补缝板（12）之间的焊缝暴露在外；

在焊接时，先将角板挡块（202）与扩边端头板（112）点焊在一起，然后再插入竖板（11）进行焊接；

所述的中部定位焊模（3）中，支撑底板（36）上设有两个相对的限位底板（35），限位底板（35）之间的槽用于限位底部的竖板（11），限位底板（35）上设有两个侧限位板（34），侧限位板（34）上设有顶限位板（31），限位底板（35）与顶限位板（31）之间形成槽用于限位两侧的竖板（11），顶限位板（31）的内壁设有槽用于限位顶部的竖板（11），顶部的竖板（11）用勾头螺栓（33）穿过注浆孔（104）固定；

s5、焊接法兰；

通过以上步骤得到重型装配式注浆钢管叠合柱。

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