CN108890103A - 用于不锈钢屋面的定型焊接设备及其连续焊接施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于不锈钢屋面的定型焊接设备及其连续焊接施工方法，所属不锈钢焊接装置技术领域。包括不锈钢屋面板件和焊接区域，还包括行走架和焊接架，行走架上设有与行走架相活动式配接的焊接架，焊接架上设有一对与焊接区域相对称且移动式触接的电阻焊枪机械臂，电阻焊枪机械臂后部设有与电阻焊枪机械臂呈一体化配接的焊接探伤器，支撑架上端设有锁边组件和收口组件。具有结构紧凑、全自动化运行、操控简便安全及性价比高的特点，其施工方法解决了不锈钢屋面被风揭和漏水的问题。采用钢材定位、自动焊接及自动锁边及收口的施工方法，提高了不锈钢屋面的定型焊接施工的自动化程度，降低了劳动力成本。

Description

用于不锈钢屋面的定型焊接设备及其连续焊接施工方法

技术领域

本发明涉及不锈钢焊接装置技术领域，具体涉及一种用于不锈钢屋面的定型焊接设备及其连续焊接施工方法。

背景技术

自从金属屋面在国内应用以来，成为工业及公共建筑常用的屋面形式之一，得到了迅速发展和普及。金属屋面所用到材料及形式多种多样。材料包括镀锌钢板、镀铝锌钢板、铝板、不锈钢板、钛锌板、铜板等；形式有搭接、插接、锁边、摺边；板型有高肋、矮肋；构造有单板、复合板等等。20世纪八、九十年代，金属屋面形式更多应用到工业建筑中，公共建筑偶有涉及。然而，随着“铝镁锰直立锁屋面系统”的引进，这种状况发生了根本性的变化。直立锁边金属屋面系统绝大多数采用了铝板这一相对耐腐蚀、易加工的材料。同时该系统还具备施工方便快捷，热变形适应性强、板材自身强度高，板材可超长加工，避免了长向搭接，对建筑多样化造型有一定的适应能力等优点。所以迅速得到了建筑业界及建筑业主的认可，被大量应用到公共建筑的屋面上，成为了公共建筑最常用的屋面围护形式。例如机场、车站、体育场馆、展览馆、博物馆、剧院等。

直立锁边铝板屋面系统在国内应用已经有20多年的时间，但随着案例的增多，系统存在的问题也全面地暴露了出来。最常出现、影响较严重的问题是风揭和渗漏。这两个问题一直在困扰着建筑业界和建筑业主。现在的情况是，每一个采用金属屋面的重点建筑项目实施前都把这两个问题作为重点解决的技术问题。然而风揭及渗漏依然是金属屋面工程的顽疾，各种技术措施的采用仅是一些局部的修补及改善，没能根本上解决直立锁边屋面存在问题的内因，所以效果并不理想。特别是一些大型重点工程项目频频出现被风揭、漏水等现象，造成极大的社会影响，直接造成严重的损失。

让金属屋面行业及建筑使用者头疼的问题在很长一段时间内成为常态，恰恰证明了金属屋面行业自身建设与发展出了问题，在技术、设计、管理、工艺、思维上有待改善的地方很多，亟待提高与变革。在现阶段中，钢结构的焊接和锁边以人工作业为主，其受力均匀度不一，焊缝不均匀。为了减少人力资源的浪费，节约企业生产的成本，自动化焊接设备日益更新，在现代工业发展中起着关键作用。

发明内容

本发明主要解决现有技术中存在钢结构屋顶易被风揭、漏水和人力资源消耗浪费的不足，提供了一种用于不锈钢屋面的定型焊接设备及其连续焊接施工方法，该用于不锈钢屋面的定型焊接设备，其结构紧凑、全自动化运行、操控简便安全及性价比高的特点，其连续焊接施工方法，解决了不锈钢屋面被风揭和漏水的问题。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种用于不锈钢屋面的定型焊接设备，包括不锈钢屋面板件和焊接区域，所述的不锈钢屋面板件上设有呈水平带状的焊接区域，其特征在于：还包括行走架和焊接架，所述的行走架上设有与行走架相活动式配接的焊接架，所述的焊接架上设有一对与焊接区域相对称且移动式触接的电阻焊枪机械臂，所述的电阻焊枪机械臂后部设有与电阻焊枪机械臂呈一体化配接的焊接探伤器，所述的不锈钢屋面板件上方设有支撑架，所述的支撑架上端设有锁边组件，所述的锁边组件侧边设有与锁边组件相平行的收口组件，所述的锁边组件包括作用于不锈钢屋面板件顶部的压板Ⅰ，所述的收口组件包括作用于不锈钢屋面板件顶部的压板Ⅱ。

行走架驱动焊接架上的电阻焊枪机械臂和焊接探伤器对不锈钢屋面板件在焊接区域上进行连续焊接定型。完成焊接定型后，驱动锁边组件和收口组件对凸出的板边缘进行锁边和收口的施工。实现自动连续焊接的同时完成对焊接区域的质量检测，防止虚焊、漏焊引起不锈钢屋面板件的牢固程度。

作为优选，所述的焊接架包括焊接座，所述的焊接座上端设有与焊接座相旋转固定的位移连杆，所述的位移连杆前端与焊接区域相活动式触接的电阻焊枪机械臂和焊接探伤器，所述的焊接座侧边设有若干个与行走架相移动式啮合的齿轮轴承座，所述的位移连杆与焊接座之间设有轴承固定销，所述的位移连杆上端面设有驱动连杆，所述的驱动连杆下端设有与焊接座相滑移式嵌接的滑块，所述的滑块端面设有固定于焊接座的气动活塞缸。

通过固定于焊接座上气动活塞的伸缩带动滑块并调节驱动连杆与位移连杆的相对位置，作用于工作状态和停机状态时相对称的电阻焊枪机械臂之间的位置。保证焊接机构在同一水平面上，随焊接架完成均匀的焊接施工。

作为优选，所述的行走架包括位于支撑架内侧的一对相对称的导轨座，相对称的导轨座上端设有与齿轮轴承座相移动式啮合的齿条轨道，所述的齿条轨道侧边设有与齿条轨道相平行的拖链。

行走轨道上的齿条轨道作用于焊接架进行相对位移，具有齿形滚动及位移导向的作用。拖链用于放置电缆线和屏蔽信号线，并随着行走架驱动焊接架移动时，在拖链槽管内位移。

作为优选，一对相对称的齿轮轴承座之间设有与齿轮轴承座相套接的传动轴，所述的传动轴侧边设有与传动轴相链轮式连接的变频电机驱动焊接架进行位移。

变频电机输通过链轮式连接方式带动传动轴对焊接架提供动力，采用齿轮和链条的组合形式进行传递动能，一端齿轮通过平键或花键并用螺钉与变频电机输出轴固定连接，另一端齿轮通过通过平键或花键套接与传动轴上，为焊接架提供驱动力，实现焊接的行走功能。

作为优选，所述的锁边组件包括一对位于压板Ⅰ两侧的轴承座Ⅰ，所述的一对轴承座Ⅰ上设有与轴承座Ⅰ相套接的驱动件，所述的轴承座Ⅰ安装与支撑架端面上；所述的收口组件包括一对位于压板Ⅱ两侧的轴承座Ⅱ，所述的一对轴承座Ⅱ上设有与轴承座Ⅱ相套接的驱动件，所述的轴承座Ⅱ安装与支撑架端面上；所述的驱动件包括驱动轴，所述的驱动轴的端部设有与驱动轴相嵌接的步进电机。

通过步进电机输出动能带动驱动轴进行所需角度的旋转运动，驱动轴分别在轴承座Ⅰ和轴承座Ⅱ的轴承固定下产生扭力，根据操作需要分别对压板Ⅰ和压板Ⅱ进行转角，实现对不锈钢屋面板件的锁边和收口工作。

作为优选，所述的用于不锈钢屋面的定型焊接设备的连续焊接施工方法如下步骤进行：

步骤一：对不锈钢屋面板件进行选材及板材的折边处理，将搭接好的不锈钢屋面板件进行锐边打磨去毛刺。

步骤二：处理好的不锈钢屋面板件放置于定型焊接设备中，由变频电机驱动焊接架上的电阻焊枪机械臂在焊接区域上进行连续焊接施工，同时焊接探伤器对焊接过的焊接区域进行探伤质检工作；焊接完成后的不锈钢屋面板件需要进行一段时间的自然冷却；此时电阻焊枪机械臂断电，气动活塞缸缩回活塞拉动驱动连杆使得位移连杆上的电阻焊枪机械臂和焊接探伤器脱离开焊接区域，并且变频电机驱动焊接架回到起始位置。

步骤三：冷却后的不锈钢屋面板件通过开启锁边组件进行锁边施工。

步骤四：完成锁边施工后，锁边组件回到初始位置，再运行收口组件对不锈钢屋面板件进行收边施工。

作为优选，根据不锈钢屋面板件的厚度选择相匹配的电阻焊枪机械臂，由于电阻顶端直径决定电阻焊接的品质；该设备电机采用380V电压进行工作，电阻焊枪机械臂通电预热时，气动活塞缸拉伸驱动连杆使得位移连杆上的电阻焊枪机械臂伸展至与焊接区域进行接触，相对称的电阻焊枪机械臂对不锈钢屋面板件进行调节电流预焊工作，当调节到相匹配的工作电流时，运行变频电机驱动焊接架以每分钟1.8米～2.2米的速度带动电阻焊枪机械臂沿着焊接区域进行水平方向上的焊接施工，通过齿条轨道对焊接架进行导向。

作为优选，所述的锁边组件采用步进电机对驱动轴输出350N·m～400 N·m的扭矩，而此时所述的收口组件趋于自锁状态为锁边施工起到靠山端的作用，所述的驱动轴带动压板Ⅰ完成对不锈钢屋面板件82度～88度角的锁边施工，所述的压板Ⅰ的厚度为不锈钢屋面板件厚度的2～2.5倍。

作为优选，所述的收口组件采用步进电机对驱动轴输出325N·m～350 N·m的扭矩，所述的驱动轴驱动压板Ⅱ完成对不锈钢屋面板件80度～85度角的收口施工，所述的压板Ⅱ的厚度为不锈钢屋面板件厚度的2.5～3倍。

本发明能够达到如下效果：

本发明提供了一种用于不锈钢屋面的定型焊接设备及其连续焊接施工方法，与现有技术相比较，实现了钢材定位、自动焊接及自动锁边及收口的施工方法，提高了不锈钢屋面的定型焊接施工的自动化程度，降低了劳动力成本。该用于不锈钢屋面的定型焊接设备，通过电阻焊、锁边和收边的施工方法，解决了不锈钢屋面被风揭和漏水的问题。

附图说明

图1是本发明的俯视结构示意图。

图2是本发明的右视结构示意图。

图3是本发明中的行走架和焊接架的结构示意图。

图4是本发明中的锁边组件和收口组件的结构示意图。

图中：行走架1，焊接架2，支撑架3，电阻焊枪机械臂4，收口组件5，锁边组件6，不锈钢屋面板件7，焊接区域8，拖链9，齿条轨道10，导轨座11，变频电机12，焊接座13，气动活塞缸14，滑块15，驱动连杆16，位移连杆17，传动轴18，齿轮轴承座19，轴承固定销20，驱动件21，压板Ⅱ22，轴承座Ⅰ23，压板Ⅰ24,驱动轴25，步进电机26，焊接探伤器27, 轴承座Ⅱ28。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：如图1、图2、图3和图4所示，用于不锈钢屋面的定型焊接设备及其连续焊接施工方法，包括不锈钢屋面板件7和焊接区域8，不锈钢屋面板件7上设有呈水平带状的焊接区域8，还包括行走架1和焊接架2，行走架1上设有与行走架1相活动式配接的焊接架2，行走架1包括位于支撑架3内侧的一对相对称的导轨座11，相对称的导轨座11上端设有与齿轮轴承座19相移动式啮合的齿条轨道10，齿条轨道10侧边设有与齿条轨道10相平行的拖链9，一对相对称的齿轮轴承座19之间设有与齿轮轴承座19相套接的传动轴18，传动轴18侧边设有与传动轴18相链轮式连接的变频电机12；焊接架2包括焊接座13，焊接座13上端设有与焊接座13相旋转固定的位移连杆17，位移连杆17前端设有电阻焊枪机械臂4和焊接探伤器27，焊接座13侧边设有2个与行走架1相移动式啮合的齿轮轴承座19，位移连杆17与焊接座13之间设有轴承固定销20，位移连杆17上端面设有驱动连杆16，驱动连杆16下端设有与焊接座13相滑移式嵌接的滑块15，滑块15端面设有固定于焊接座13的气动活塞缸14；焊接架2上设有一对与焊接区域8相对称且移动式触接的电阻焊枪机械臂4，电阻焊枪机械臂4后端设有与电阻焊枪机械臂4呈一体化的焊接探伤器27，不锈钢屋面板件7上方设有支撑架3，支撑架3上端设有锁边组件6，锁边组件6包括一对轴承座Ⅰ23，一对轴承座Ⅰ23上设有与轴承座Ⅰ23相套接的驱动件21，驱动件21端面上设有压板Ⅰ24，轴承座Ⅰ23安装与支撑架3端面上；锁边组件6侧边设有与锁边组件6相平行的收口组件5，收口组件5包括一对轴承座Ⅱ28，一对轴承座Ⅱ28上设有与轴承座Ⅱ28相套接的驱动件21，驱动件21端面上设有压板Ⅱ22，轴承座Ⅱ28安装与支撑架3端面上，驱动件21包括驱动轴25，驱动轴25的端部设有与驱动轴25相嵌接的步进电机26。

所述的用于不锈钢屋面的定型焊接设备的连续焊接施工方法如下步骤进行：

步骤一：对不锈钢屋面板件7进行选材及板材的折边处理，将搭接好的不锈钢屋面板件7进行锐边打磨去毛刺。

步骤二：处理好的不锈钢屋面板件7放置于定型焊接设备中，根据不锈钢屋面板件7的厚度选择相匹配的电阻焊枪机械臂4，由于电阻顶端直径决定电阻焊接的品质；该设备电机采用380V电压进行工作，电阻焊枪机械臂4通电预热时，气动活塞缸14拉伸驱动连杆16使得位移连杆17上的电阻焊枪机械臂4伸展至与焊接区域8进行接触，相对称的电阻焊枪机械臂4对不锈钢屋面板件7进行调节电流预焊工作，当调节到相匹配的工作电流时，运行变频电机12驱动焊接架2以每分钟1.8米～2.2米的速度带动电阻焊枪机械臂4沿着焊接区域8进行水平方向上的焊接施工，通过齿条轨道10对焊接架2进行导向。由变频电机12驱动焊接架2上的电阻焊枪机械臂4在焊接区域8上进行连续焊接施工，同时焊接探伤器27对焊接过的焊接区域8进行探伤质检工作；焊接完成后的不锈钢屋面板件7需要进行一段时间的自然冷却；此时电阻焊枪机械臂4断电，气动活塞缸14缩回活塞拉动驱动连杆16使得位移连杆17上的电阻焊枪机械臂4和焊接探伤器27脱离开焊接区域8，并且变频电机12驱动焊接架2回到起始位置。

步骤三：冷却后的不锈钢屋面板件7通过开启锁边组件6进行锁边施工。所述的锁边组件6采用步进电机26对驱动轴25输出360 N·m的扭矩，而此时所述的收口组件5趋于自锁状态为锁边施工起到靠山端的作用，所述的驱动轴25带动压板Ⅰ24完成对不锈钢屋面板件7进行85度角的锁边施工，压板Ⅰ24的厚度为不锈钢屋面板件7厚度的2倍。

步骤四：完成锁边施工后，锁边组件6回到初始位置，再运行收口组件5对不锈钢屋面板件7进行收边施工。收口组件5采用步进电机26对驱动轴25输出350 N·m的扭矩，驱动轴25驱动压板Ⅱ22完成对不锈钢屋面板件7进行82度角的收口施工，压板Ⅱ22的厚度为不锈钢屋面板件7厚度的2.5倍。

综上所述，该用于不锈钢屋面的定型焊接设备，通过对不锈钢屋面所需材料放置；进行自动连续焊接；进行锁边及收口的施工方法，解决了不锈钢屋面被风揭和漏水的问题。具有结构紧凑、全自动化运行、操控简便安全及性价比高的特点，采用钢材定位、自动焊接及自动锁边及收口的施工方法，提高了不锈钢屋面的定型焊接施工的自动化程度，降低了劳动力成本。

以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的结构特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。

Claims (9)

1.一种用于不锈钢屋面的定型焊接设备，包括不锈钢屋面板件（7）和焊接区域（8），所述的不锈钢屋面板件（7）上设有呈水平带状的焊接区域（8），其特征在于：还包括行走架（1）和焊接架（2），所述的行走架（1）上设有与行走架（1）相活动式配接的焊接架（2），所述的焊接架（2）上设有一对与焊接区域（8）相对称且移动式触接的电阻焊枪机械臂（4），所述的电阻焊枪机械臂（4）后部设有与电阻焊枪机械臂（4）呈一体化配接的焊接探伤器（27），所述的不锈钢屋面板件（7）上方设有支撑架（3），所述的支撑架（3）上端设有锁边组件（6），所述的锁边组件（6）侧边设有与锁边组件（6）相平行的收口组件（5），所述的锁边组件（6）包括作用于不锈钢屋面板件（7）顶部的压板Ⅰ（24），所述的收口组件（5）包括作用于不锈钢屋面板件（7）顶部的压板Ⅱ（22）。

2.根据权利要求1所述的用于不锈钢屋面的定型焊接设备，其特征在于：所述的焊接架（2）包括焊接座（13），所述的焊接座（13）上端设有与焊接座（13）相旋转固定的位移连杆（17），所述的位移连杆（17）前端设有与焊接区域（8）相活动式触接的电阻焊枪机械臂（4）和焊接探伤器（27），所述的焊接座（13）侧边设有若干个与行走架（1）相移动式啮合的齿轮轴承座（19），所述的位移连杆（17）与焊接座（13）之间设有轴承固定销（20），所述的位移连杆（17）上端面设有驱动连杆（16），所述的驱动连杆（16）下端设有与焊接座（13）相滑移式嵌接的滑块（15），所述的滑块（15）端面设有固定于焊接座（13）的气动活塞缸（14）。

3.根据权利要求2所述的用于不锈钢屋面的定型焊接设备，其特征在于：所述的行走架（1）包括位于支撑架（3）内侧的一对相对称的导轨座（11），相对称的导轨座（11）上端设有与齿轮轴承座（19）相移动式啮合的齿条轨道（10），所述的齿条轨道（10）侧边设有与齿条轨道（10）相平行的拖链（9）。

4.根据权利要求3所述的用于不锈钢屋面的定型焊接设备，其特征在于：一对相对称的齿轮轴承座（19）之间设有与齿轮轴承座（19）相套接的传动轴（18），所述的传动轴（18）侧边设有与传动轴（18）相链轮式连接的变频电机（12）驱动焊接架（2）进行位移。

5.根据权利要求1所述的用于不锈钢屋面的定型焊接设备，其特征在于：所述的锁边组件（6）包括一对位于压板Ⅰ（24）两侧的轴承座Ⅰ（23），所述的一对轴承座Ⅰ（23）上设有与轴承座Ⅰ（23）相套接的驱动件（21），所述的轴承座Ⅰ（23）安装与支撑架（3）端面上；所述的收口组件（5）包括一对位于压板Ⅱ（22）两侧的轴承座Ⅱ（28），所述的一对轴承座Ⅱ（28）上设有与轴承座Ⅱ（28）相套接的驱动件（21），所述的轴承座Ⅱ（28）安装与支撑架（3）端面上；所述的驱动件（21）包括驱动轴（25），所述的驱动轴（25）的端部设有与驱动轴（25）相嵌接的步进电机（26）。

6.一种适用于权利要求4所述的用于不锈钢屋面的定型焊接设备，其特征在于：所述的用于不锈钢屋面的定型焊接设备的连续焊接施工方法如下步骤进行：

步骤一：对不锈钢屋面板件（7）进行选材及板材的折边处理，将搭接好的不锈钢屋面板件（7）进行锐边打磨去毛刺；

步骤二：处理好的不锈钢屋面板件（7）放置于定型焊接设备中，由变频电机（12）驱动焊接架（2）上的电阻焊枪机械臂（4）在焊接区域（8）上进行连续焊接施工，同时焊接探伤器（27）对焊接过的焊接区域（8）进行探伤质检工作；焊接完成后的不锈钢屋面板件（7）需要进行一段时间的自然冷却；此时电阻焊枪机械臂（4）断电，气动活塞缸（14）缩回活塞拉动驱动连杆（16）使得位移连杆（17）上的电阻焊枪机械臂（4）和焊接探伤器（27）脱离开焊接区域（8），并且变频电机（12）驱动焊接架（2）回到起始位置；

步骤三：冷却后的不锈钢屋面板件（7）通过开启锁边组件（6）进行锁边施工；

步骤四：完成锁边施工后，锁边组件（6）回到初始位置，再运行收口组件（5）对不锈钢屋面板件（7）进行收边施工。

7.根据权利要求6所述的用于不锈钢屋面的定型焊接设备的连续焊接施工方法，其特征在于：根据不锈钢屋面板件（7）的厚度选择相匹配的电阻焊枪机械臂（4），由于电阻顶端直径决定电阻焊接的品质；该设备电机采用380V电压进行工作，电阻焊枪机械臂（4）通电预热时，气动活塞缸（14）拉伸驱动连杆（16）使得位移连杆（17）上的电阻焊枪机械臂（4）伸展至与焊接区域（8）进行接触，相对称的电阻焊枪机械臂（4）对不锈钢屋面板件（7）进行调节电流预焊工作，当调节到相匹配的工作电流时，运行变频电机（12）驱动焊接架（2）以每分钟1.8米～2.2米的速度带动电阻焊枪机械臂（4）沿着焊接区域（8）进行水平方向上的焊接施工，通过齿条轨道（10）对焊接架（2）进行导向。

8.根据权利要求6所述的用于不锈钢屋面的定型焊接设备的连续焊接施工方法，其特征在于：所述的锁边组件（6）采用步进电机（26）对驱动轴（25）输出350N·m～400 N·m的扭矩，而此时所述的收口组件（5）趋于自锁状态为锁边施工起到靠山端的作用，所述的驱动轴（25）带动压板Ⅰ（24）完成对不锈钢屋面板件（7）82度～88度角的锁边施工，所述的压板Ⅰ（24）的厚度为不锈钢屋面板件（7）厚度的2～2.5倍。

9.根据权利要求8所述的所述的用于不锈钢屋面的定型焊接设备的连续焊接施工方法，其特征在于：所述的收口组件（5）采用步进电机（26）对驱动轴（25）输出325N·m～350N·m的扭矩，所述的驱动轴（25）驱动压板Ⅱ（22）完成对不锈钢屋面板件（7）80度～85度角的收口施工，所述的压板Ⅱ（22）的厚度为不锈钢屋面板件（7）厚度的2.5～3倍。