CN116237684A - 箱型柱构件条板自动坡口设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种箱型柱构件条板自动坡口设备，包括底座和位于底座上的工作台，所述底座的两端设置有可沿底座纵向移动的龙门架，每个龙门架内侧滑动设置有两组横向对中定位与夹紧装置，横向对中定位夹紧装置之间连接有驱动其反向运动的夹紧横移传动装置，一侧龙门架上设置有两组割枪装置，所述割枪装置连接有割枪横移传动装置、割枪纵移装置和割枪旋转装置。本发明使腹板零件的坡口加工实现自动化，在提高产品质量与生产效率的同时，大幅度减轻了生产人员的劳动强度。

Description

箱型柱构件条板自动坡口设备

技术领域

本发明涉及钢结构建筑技术领域，更具体涉及一种箱型柱构件条板自动坡口设备。

背景技术

箱型柱构件是钢结构建筑的重要受力构件，主要用于钢结构建筑的竖向支撑钢柱，具体结构见图1所示。箱型柱构件主要是由4张条板零件(2张翼板、2张腹板)及位于节点处的6个隔板零件组成，经依次组立、焊接在一起构成箱型柱构件，(注：箱型柱构件中也包含节点处的牛腿零件，为方便说明起见，图中从略)。依照图1箱型柱构件结构示意图，对箱型柱构件的腹板要求进行说明：箱型柱主要是由两张腹板与两张翼板通过组立/焊接构成的。箱型柱腹板与翼板组立形成的4条焊缝一般要求二级全熔透焊缝，即腹板的两长边需要切割加工制成坡口(见图2所示)，在节点附近还需加大腹板与翼板焊缝的根部尺寸,满足全熔透焊接技术要求。腹板全长一般均需切割加工坡口，在节点处的坡口深度需适当加大，坡口加工后的腹板零件见图3所示。

箱型柱构件腹板坡口加工的传统工序，均为手工操作，即工人搬运腹板零件，摆放到切割平台上，手工将腹板零件按尺寸要求定位后，使用半自动火焰割枪小车，对腹板零件进行坡口切割加工。这道工序存在着劳动强度大、生产效率低及质量不易保证等问题。

发明内容

针对现有传统生产技术的不足，本发明提供了一种箱型柱构件条板自动坡口设备，使腹板零件的坡口加工实现自动化，在提高产品质量与生产效率的同时，大幅度减轻了生产人员的劳动强度。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种箱型柱构件条板自动坡口设备，包括底座和位于底座上的工作台，所述底座的两端设置有可沿底座纵向移动的龙门架，每个龙门架内侧滑动设置有两组横向对中定位与夹紧装置，横向对中定位夹紧装置之间连接有驱动其反向运动的夹紧横移传动装置，一侧龙门架上设置有两组割枪装置，所述割枪装置连接有割枪横移传动装置、割枪纵移装置和割枪旋转装置。

进一步，所述横向对中定位与夹紧装置包括横向对中溜板，所述横向对中溜板的下部转动连接有横向对中立辊，所述横向对中立棍安装有条板宽度检测装置。

进一步，所述横向对中溜板的底部连接有对中托辊，所述对中托辊连接有对中托辊横移装置。

进一步，所述夹紧横移传动装置包括设置在所述龙门架横梁内侧的横移导轨，所述横向对中溜板一与所述横移导轨滑动连接，所述横移导轨之间设置有横移丝杆，所述横移丝杆连接有横移电机，两个所述横向对中溜板一与所述横移丝杆螺纹连接且丝口相反设置。

进一步，所述龙门架与所述底座之间设置有纵向传动装置，所述纵向传动装置包括安装在所述底座两侧的纵向导轨和齿条，所述龙门架连接有与所述齿条相啮合的龙门架驱动装置。

进一步，所述工作台的一端设置有条板纵向定位块。

进一步，所述龙门架的横梁下部设置有条板定位顶推装置，所述条板定位顶推装置上设置有条板长度检测装置。

进一步，沿所述工作台纵向等间距设置有若干可转动的固定支撑辊，所述支撑辊的最高点高于所述工作台面。

进一步，所述底座上设置有若干组对称安装在所述工作台两侧的翻转支撑托辊装置，所述翻转支撑托辊装置包括安装在底座上的旋转臂和驱动所述旋转臂翻转的驱动装置，所述旋转臂的上端连接有支撑辊。

进一步，所述割枪装置包括与所述龙门架滑动连接的割枪横向溜板，所述割枪横向溜板上滑动连接有割枪竖向溜板，所述割枪竖向溜板的下部转动安装有割枪，所述割枪横移传动装置、割枪纵移装置和割枪旋转装置分别控制割枪横向溜板、割枪竖向溜板和割枪实现相应的运动。

本发明具有如下特点：

1、本发明自动坡口设备，不但可以加工条板的坡口，而且由于割枪装置可以按要求自动调整切割角度，也可以完成其他异形构件或零件的切割加工；

2、割枪装置既可以安装火焰割枪，也可以根据需要改换为等离子或激光切割装置；

3、右龙门架的条板定位顶推装置上安装有纵向压力检测传感器，在完成条板定位顶推夹紧动作后，同时与龙门架驱动电机中的伺服电机相配合，可以精确检测条板的长度尺寸，免除了烦琐的人工测量工作，节省了时间，提高了测量精度；

4、分别安装在两组左、右横向对中溜板下部的4组横向对中立辊均安装有压力传感器，在对条板实行横向对中定位夹紧时，与左、右横向导轨传动装置中数控电机相配合，可以精确检测条板的宽度尺寸，为割枪装置的切割位置调整定位提供精准数据；

5、工作台采用小截面型钢制作，使较小宽度的条板大于工作台宽度，保证小宽度条板坡口加工时，也不会切割损伤工作台；宽度较大的条板，利用安装在工作台两侧的数组翻转支撑托辊装置，翻转到竖直位置对条板进行支撑，当切割加工的割枪装置，运行至某组翻转支撑托辊装置附近时，该组装置可自动由竖直位置翻转到水平避让位置，免受割枪切割火焰的意外割伤。当割枪装置经过该组翻转支撑托辊装置后，该组装置可自动恢复竖直位置，对条板进行支撑；

6、安装在左、右横向对中溜板下部的4组左、右对中托辊，作为辅助支撑，用于在条板横向对中定位夹紧后，与龙门架加工同步运行的随动支撑，且可在左、右对中托辊横移装置的气缸推动下，实现对切割余留残渣避让的横向移动，避免托辊支撑在条板边缘余留残渣上产生不必要的振动，影响坡口或工件的切割。

综上所述：本发明箱型柱条板自动坡口设备，通过对腹板对中夹紧后进行切割，能够使腹板零件的坡口加工实现自动化，解决了手工生产存在的生产效率低、劳动强度大、质量难以保证等问题。

附图说明

图1为箱型柱构件结构示意图；

图2箱型柱翼腹板组立焊缝结构示意图；

图3为箱型柱腹板加工坡口结构示意图；

图4为本发明箱型柱腹板自动坡口设备结构立体图；

图5为本发明结构三视图；

图6-图11为本发明生产过程分解示意图。

具体实施方式

参照图1至图11对本发明一种箱型柱构件条板自动坡口设备的具体实施方式作进一步的说明。

箱型柱构件结构如图1所示：

1)箱型柱一般由两张腹板(件1’)、两张翼板(件2’)、六件隔板(件3’)等构成，具体结构如图所示，各部件之间采用组立、焊接，构成箱型柱；

2)箱型柱截面尺寸一般为W1＝250-1200mm；W2＝250-1200mm，隔板厚度一般为16-25mm，箱型柱长度L一般为9000mm，其中两张腹板需开坡口

隔板3’安装在箱型柱内部起到支撑与传递荷载作用的零件，一般一个箱型柱构件有6块隔板，位于楼层节点位置；

腹板1’组成箱型柱的开坡口的条板，一个箱型柱有两张翼板条板，与两张开坡口的腹板条板共同组成箱型柱；

翼板2’组成箱型柱的不开坡口的条板，一个箱型柱有两张腹板，与两张不开坡口的翼板条板共同组成箱型柱。

本发明一种箱型柱构件条板自动坡口设备，包括底座1和位于底座1上的工作台7，所述底座1的两端设置有可沿底座纵向移动的龙门架(2、15)，每个龙门架内侧滑动设置有两组横向对中定位与夹紧装置，横向对中定位夹紧装置之间连接有驱动其反向运动的夹紧横移传动装置3(14)，一侧龙门架上设置有两组割枪装置20，所述割枪装置20连接有割枪横移传动装置16、割枪纵移装置17和割枪旋转装置19。

底座1由钢板焊接构成的箱型结构件，作为基础件，用于支撑安装工作台7、龙门架对中夹紧装置等部件，完成腹板的定位与切割工作。底座两端设置左、右龙门架，龙门架内侧对称设置有结构相同的横向对中定位与夹紧装置。右龙门架2由钢板及型钢焊接制作，其上安装两组横向对中溜板4及条板定位顶推装置23等部件，采用纵向传动装置9，与工作台底座1连接安装，实现条板纵向定位夹紧移动。工作台7采用型钢制作，居中安装在工作台底座1上，用于摆放预坡口的条板,工作台上表面下部附近安装有数组固定支撑辊22，可以在右龙门架顶推条板时，减少条板与工作台面间的摩擦阻力。在工作台左端部安装有定位块10，用于对坡口条板进行纵向定位。左龙门架15由钢板焊接制作，在其横梁上安装两组横向对中溜板13及两组割枪横向对中溜板18等部件，采用纵向传动装置9，与工作台底座1连接安装，工作时沿纵向导轨移动，实现条板坡口切割的纵向移动。龙门架驱动电机21有两套，主要由伺服电机、减速装置等组成，安装在左右龙门架(2、15)的底部，用于驱动纵向传动装置9中的齿轮齿条传动副，分别带动左右龙门架沿纵向做条板定位夹紧及坡口切割运动。

本实施例优选地，所述横向对中定位与夹紧装置包括横向对中溜板4(13)，所述横向对中溜板4(13)的下部转动连接有横向对中立辊4.1(13.1)，所述横向对中立棍4.1(13.1)安装有条板宽度检测装置。横向对中溜板4(13)各有两组，由钢板及型钢制作，采用两条横向直线导轨，安装在左右龙门架2(15)横梁侧面，用于在夹紧横移传动装置3(14)的带动下，使两组对中托辊6(11)，沿横移导轨对中相向移动，实现条板的对中定位夹紧。横向对中立辊4.1(13.1)有两组，由立辊、轴承座等组成，安装在横向对中溜板4(13)的下部，在夹紧横移传动装置3(14)的带动下，做条板对中定位夹紧的横向移动，当两组立辊对中夹紧条板后，检测传感器检测条板实际宽度信息，并向夹紧横移传动装置3(14)中的步进电机发出停止指令。

本实施例优选地，所述横向对中溜板的底部连接有对中托辊6(11)，所述对中托辊连接有对中托辊横移装置5(12)。对中托辊有4组托辊，分别安装在左右龙门架2(15)上的两组对中托辊横移装置5(12)旋转轴端部，用于对比较宽的条板初始定位时，从条板底部对称支撑条板，避免条板因重心失稳从工作台上产生倾覆。对中托辊横移装置5(12)主要由横移小溜板、托辊横移导轨副与驱动气缸组成，安装在横向对中溜板4(13)的底部，用于在横向对中溜板移动到位后，对托辊横向移动进行微调。

本实施例优选地，所述夹紧横移传动装置3(14)包括设置在所述龙门架内侧的横移导轨，所述横向对中溜板4(13)与所述所述横移导轨滑动连接，所述横移导轨之间设置有横移丝杆，所述横移丝杆连接有横移电机，两个所述横向对中溜板4(13)与所述横移丝杆螺纹连接且丝口相反设置。夹紧横移传动装置3(14)由横移导轨、步进电机及正反扣丝杆等组成，安装在右龙门架横梁的侧面，用于带动与其连接的两组横向对中溜板，在正反扣丝杆带动下，实现条板横向对中定位夹紧移动。

本实施例优选地，所述龙门架2(15)与所述底座1之间设置有纵向传动装置9，所述纵向传动装置包括安装在所述底座两侧的纵向导轨和齿条，所述龙门架连接有与所述齿条相啮合的龙门架驱动装置。纵向传动装置主要由安装在工作台底座侧面的纵向导轨副、齿条以及与其相啮合的安装在龙门架驱动装置21底部的齿轮组成，用于在龙门架驱动电机21驱动下，通过齿轮齿条传动副，分别带动左右龙门架沿纵向做条板顶推夹紧及坡口切割运动。

本实施例优选地，所述工作台7的一端设置有条板纵向定位块10，条板纵向定位块10由板条块或小型钢制作，水平安装在工作台面左侧端部附近，用于配合右龙门架2的条板顶推运动，对待坡口条板实现纵向定位夹紧，起到基准作用。

本实施例优选地，所述龙门架的横梁下部设置有条板定位顶推装置23，所述条板定位顶推装置上设置有条板长度检测装置。条板定位顶推装置23由钢板(型钢)制作，居中安装在右龙门架2横梁下部，用于顶推待坡口加工的条板，向左移动实现纵向定位。当条板左侧与纵向定位块10接触后，条板顶推装置的检测传感器检测条板的实际长度，并发出右龙门架停止前进指令。

本实施例优选地，沿所述工作台纵向等间距设置有若干可转动的固定支撑辊22，所述支撑辊的最高点高于所述工作台面。固定支撑辊22有数组，由支撑辊、支架、轴承等组成，等间距居中安装在工作台上表面下部附近，要求支撑辊的最高点统一高出工作台面5mm左右，用于支撑待坡口条板下表面微小距离地脱离工作台面，便于右龙门架的条板定位顶推装置23顶推条板向左移动定位时，减少右龙门架2受到条板与工作台面间的摩擦阻力，保护工作台7上表面避免摩擦受损。

本实施例优选地，所述底座1上设置有若干组对称安装在所述工作台两侧的设置有翻转支撑托辊装置8，所述翻转支撑托辊装置8包括安装在底座上的旋转臂和驱动所述旋转臂翻转的驱动装置，所述旋转臂的上端连接有支撑辊。

翻转支撑托辊装置8有数组，由支撑辊、旋转臂及驱动气缸(或其他驱动装置)等组成，成组对称安装在工作台两侧，用于对摆放在工作台上较宽的条板，从工作台两侧进行支撑。条板坡口加工时，当火焰割枪接近时，可以从支撑的直立位置旋转至放松的水平位置，避免割枪火焰割伤，待割枪移动经过一段距离后，可以自动回转到对条板的直立支撑位置。

本实施例优选地，所述割枪装置20包括与所述龙门架滑动连接的割枪横向溜板18，所述割枪横向溜板上滑动连接有割枪竖向溜板17，所述割枪竖向溜板的下部转动安装有割枪，所述割枪横移传动装置、割枪纵移装置和割枪旋转装置分别控制割枪横向溜板、割枪竖向溜板和割枪实现相应的运动。

割枪装置有两组，由割枪、输气管路等组成，安装在两组割枪竖向溜板17下部，在割枪横向溜板18与割枪竖向溜板17带动下，实现割枪位置调整，在左龙门架15的带动下，实现条板坡口的切割加工。

割枪横移传动装置16由横向水平导轨副、步进电机及正反扣丝杆等组成，安装在左龙门架15横梁的外侧面，用于带动与其连接的两组割枪横向溜板18，在正反扣丝杆带动下，实现两组割枪的横向对中定位移动；

割枪竖向溜板17有两组，由竖向溜板、竖向导轨副、步进电机及传动丝杆等组成，采用竖向导轨副与两组割枪横向溜板18连接，在电机与丝杆驱动下，竖向溜板带动两组割枪，依照坡口条板的厚度，做升降定位移动；

割枪横向溜板18有两组，由横向溜板、横向与竖向导轨副等组成，采用横向导轨副与左龙门架15连接，采用竖向导轨副与割枪竖向溜板17连接，在割枪横移传动装置16驱动下，带动竖向溜板17及割枪，依照坡口条板的宽度，做横向对中定位移动；

割枪旋转装置19有两组，由气缸(或电机)、齿轮齿条传动副、割枪旋转轴等组成，安装在两组割枪竖向溜板17下部，割枪安装在旋转轴端部，气缸(电机)驱动齿轮齿条传动副，带动割枪旋转，实现技术要求的割枪切割角度的调整。

在箱型柱条板自动坡口加工过程中，组成箱型柱构件的两张(或四张)条板，需要根据焊接工艺设计要求，对其进行两长边的坡口加工，条板的坡口角度与深度也需按工艺要求有所变化。生产时，首先采用吊运装置将待坡口条板摆放到工作台上，通过对条板的横向定位、夹紧及尺寸检测后，采用龙门架顶推装置推移条板，做向左纵向定位移动，并在检测条板实际长度后，设备从横向、纵向对条板实行定位夹紧，然后左龙门架带动割枪向右移动，调整好位置与角度的割枪，对条板两边实行坡口切割，完成条板的坡口加工。箱型柱条板自动坡口加工工艺过程如下。

工序1、条板上料(见图6所示)：

1)利用吊运装置，将待坡口的条板，吊运摆放到工作台7的居中位置，此时，左右两龙门架(2、15)均位于工作台两侧的零位，4件横向对中溜板(4、13)均处于龙门架(2、15)两侧的零位,对条板的吊运实行避让；

2)对于较宽的条板，数组翻转支撑托辊装置8需从水平的避让最低位置(零位)，旋转到直立的支撑最高位置，用于对吊运到工作台的条板，实行辅助支撑，避免因条板吊运摆放时，重心不稳而倾覆。

工序2、条板纵横向定位(见图7所示)：

1)纵向定位：右龙门架2在龙门架驱动电机21带动下，向左移动，龙门架横梁下部的条板定位顶推装置23与条板右端接触后，推动条板向左运动，当条板左端面与条板纵向定位块10接触后，安装条板定位顶推装置23上的检测传感器，与驱动电机21配合，检测条板的实际长度，并发出停止运行的指令后，右龙门架2纵向夹紧条板并停止；

2)横向对中定位与夹紧：条板纵向定位后，右龙门架2向右后退一个松夹距离，使条板处于放松状态。启动两组夹紧横移传动装置(3、14)，分别带动两套(共4组)横向对中溜板(4、13)，做朝向条板的对中运动，当各横向对中立辊(4.1、13.1，共4组)接触条板，并推动条板实行对中定位夹紧后，安装在立辊装置中的检测传感器，检测出条板的实际宽度，并发出停止运行指令后，两组横向导轨传动装置停止工作；

3)当横向对中定位夹紧工作完成后，安装在各横向对中溜板(4、13)下部的4组对中托辊(6、11)同步运行到条板的下部，对条板起到辅助支撑作用，为了确保条板坡口加工过程中，不产生会影响切割质量的振动，需要利用对中托辊横移装置(5、12共4件)推动对中托辊(6、11)，深入条板底部，使各对中托辊(6、11)避开条板两侧切割条板时产生的割渣残留区域；

4)右龙门架2再次向左移动顶紧条板，确保条板在坡口加工时，不会因左龙门架15对条板对中夹紧产生的摩擦力，带动条板向右移动产生切割精度出现问题。

工序3、条板坡口切割工序(见图8所示)：

1)处于零位的左龙门架15从条板左侧对中定位夹紧条板后，即开始准备对条板进行坡口加工；

2)启动割枪横移传动装置16，带动两组割枪横向溜板18，根据条板的宽度尺寸，移动到自动计算好的割枪对中切割位置；

3)按照焊接工艺技术要求，启动两组割枪旋转装置19，分别带动两把割枪装置20旋转到预定的坡口切割角度；

4)两组割枪竖向溜板17在步进电机的驱动下，按条板的厚度与坡口的角度，自动调整割枪的升降位置，以满足坡口加工对割枪位置的要求；

5)割枪位置与角度调整完毕后，左龙门架15在驱动电机21的驱动下，带动两组割枪，开始对条板进行坡口切割加工，并且在楼层节点附近，两组割枪横向溜板18可以自动相向移动，加大坡口的切割深度，满足全熔透焊接要求；

6)当割枪移动到翻转支撑托辊装置8附近时，为了避免不被火焰割枪割到部件而损坏，翻转支撑托辊装置8由直立支撑状态自动回转到水平位置，进行安全避让，见图9所示；

7)当条板坡口切割加工接近条板尾部时，左龙门架15携带割枪装置20逐渐向右龙门架2移动，为了完成条板的全部坡口加工，需要右龙门架2向右后退至零位，避让左龙门架15，使左龙门架15可以实行条板的右侧剩余边长的坡口加工，见图10所示。

工序4、坡口加工完成左龙门架复位(见图11所示)：

1)左龙门架15带动割枪装置20，逐步向右移动，完成条板坡口全部切割加工后，测长传感器发出完成指令，左龙门架15停止前行，割枪装置20自动熄火；

2)两组割枪横向溜板18在割枪横移传动装置16的驱动下，带动两组割枪竖向溜板17及割枪装置20，向远离条板的方向移动，最终回到零位；

3)割枪装置20复位后，左龙门架15得到复位指令，快速向左移动，回到最左端的零位后停止；

4)吊运装置移动到条板上方，将完成坡口加工的条板吊离工作台7，运至条板存放区码垛，至此一张条板的坡口加工工作全部完成，准备进行后续条板的坡口加工。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种箱型柱构件条板自动坡口设备，其特征在于：包括底座和位于底座上的工作台，所述底座的两端设置有可沿底座纵向移动的龙门架，每个龙门架内侧滑动设置有两组横向对中定位与夹紧装置，横向对中定位夹紧装置之间连接有驱动其反向运动的夹紧横移传动装置，一侧龙门架上设置有两组割枪装置，所述割枪装置连接有割枪横移传动装置、割枪纵移装置和割枪旋转装置。

2.根据权利要求1所述的箱型柱构件条板自动坡口设备，其特征在于：所述横向对中定位与夹紧装置包括横向对中溜板，所述横向对中溜板的下部转动连接有横向对中立辊，所述横向对中立棍安装有条板宽度检测装置。

3.根据权利要求2所述的箱型柱构件条板自动坡口设备，其特征在于：所述横向对中溜板的底部连接有对中托辊，所述对中托辊连接有对中托辊横移装置。

4.根据权利要求2所述的箱型柱构件条板自动坡口设备，其特征在于：所述夹紧横移传动装置包括设置在所述龙门架内侧的横移导轨，所述横向对中溜板一与所述横移导轨滑动连接，所述横移导轨之间设置有横移丝杆，所述横移丝杆连接有横移电机，两个所述横向对中溜板一与所述横移丝杆螺纹连接且丝口相反设置。

5.根据权利要求1所述的箱型柱构件条板自动坡口设备，其特征在于：所述龙门架与所述底座之间设置有纵向传动装置，所述纵向传动装置包括安装在所述底座两侧的纵向导轨和齿条，所述龙门架连接有与所述齿条相啮合的龙门架驱动装置。

6.根据权利要求1所述的箱型柱构件条板自动坡口设备，其特征在于：所述工作台的一端设置有条板纵向定位块。

7.根据权利要求6所述的箱型柱构件条板自动坡口设备，其特征在于：所述龙门架的横梁下部设置有条板定位顶推装置，所述条板定位顶推装置上设置有条板长度检测装置。

8.根据权利要求1所述的箱型柱构件条板自动坡口设备，其特征在于：沿所述工作台纵向等间距设置有若干可转动的固定支撑辊，所述支撑辊的最高点高于所述工作台面。

9.根据权利要求1所述的箱型柱构件条板自动坡口设备，其特征在于：所述底座上设置有若干组对称安装在所述工作台两侧的翻转支撑托辊装置，所述翻转支撑托辊装置包括安装在底座上的旋转臂和驱动所述旋转臂翻转的驱动装置，所述旋转臂的上端连接有支撑辊。

10.根据权利要求1所述的箱型柱构件条板自动坡口设备，其特征在于：所述割枪装置包括与所述龙门架滑动连接的割枪横向溜板，所述割枪横向溜板上滑动连接有割枪竖向溜板，所述割枪竖向溜板的下部转动安装有割枪，所述割枪横移传动装置、割枪纵移装置和割枪旋转装置分别控制割枪横向溜板、割枪竖向溜板和割枪实现相应的运动。

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