CN208322691U - 一种波纹腹板h型钢焊接成型设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种波纹腹板H型钢焊接成型设备，沿波纹腹板H型钢(4)的物料行进方向，包括依次设置的腹板开卷装置、对轧成型装置、翼板开卷装置和焊接装置。该波纹腹板H型钢焊接成型设备利用辊压折弯成型原理，将平板冷弯成波纹板，然后与另两翼板自适应焊接成波纹腹板H型钢。本实用新型所述设备的原理简单，焊接合理可靠，可行性强。对于不同规格波纹腹板H型钢，配套相应的波纹轧辊，调整开卷位置，保证焊接到位，满足不同规格波纹腹板H型钢的生产要求。

Description

一种波纹腹板H型钢焊接成型设备

技术领域

本实用新型涉及金属板材加工成型设备领域，具体的是一种波纹腹板H型钢焊接成型设备。

背景技术

目前广泛采用的H型钢一般是热轧工字钢、热轧H型钢、焊接H型钢，传统的此类型钢工艺受限，腹板厚度较厚造成用钢量大。波纹腹板H型钢亦称为波形腹板H型钢，波浪腹板，是钢结构行业针对现有H型钢的不足之处开发的创新产品，腹板由平板改为波纹板(波形板)，突破了传统平腹板H型钢高厚比的限制，克服了平腹板容易局部失稳变形的问题，在同等强度下用钢重量大为降低。因为采用更薄的钢板实现更强的承载能力，大大减少用钢量，是符合国家发展低碳经济之产业政策的节能环保新型材，必将深刻影响国内H型钢市场的现有格局，故，波纹腹板H型钢市场前景广阔。

产品推广重点须要解决波纹腹板H型钢的高质量规模化连续流水线工业化生产问题。目前没有成熟的工艺技术和专门的生产线设备，波纹板一般采用冷弯成型，在全面焊接成型波纹腹板H型钢前，将分别切割成形的波纹腹板和翼缘钢板拼装并点焊成H型组合，组合拼装和点焊的质量直接影响后续焊接成型的波纹腹板H型钢的质量。由于腹板形状的改变导致焊接技术成为目前的难题，并且波纹腹板H型组合运行至焊接工位的过程没有实现自动化，属于相互独立的工步，没有连续性，通常采用起重设备将波纹腹板H型钢吊送至焊接工位，然后人工焊接，焊接效率低，劳动强度大，焊接质量难以保证。因此，必须摆脱低效、高强度、依靠吊车和人工搬运并翻转部件的现状，开发高效、高质量的波纹腹板H型钢工艺及设备，实现波纹腹板H型钢规模化连续生产。

波纹板采用冷弯成型，切割成形的波纹腹板，和翼缘钢板拼装并点焊成H型组合，然后通过吊运或输送搬运至焊接工位，进行人工焊接，或机器焊接。连续性差，而且冷弯工序通常采用辊弯成型，得到波纹板为横向波纹，即板宽方向呈现波浪，为得到固定高度的H型钢，通常切割一定长度的波纹板，然后与翼板焊接起来，此时得到的H型钢往往不够长，并且切割不易保证切口平整笔直，使得焊接质量难以保证。本实用新型采用辊轧折弯成型，得到波纹板为纵向波纹，即板长方向呈现波浪，这样最大的优势是，不用切割波纹板，只需要定制固定板宽的钢卷，即可满足成批量的H型钢波纹腹板的生产要求，并且板宽固定，板边齐整，利于焊接。

由于采用辊弯成型，得到波纹板须要再切割，加大了工作量，质量却更难以保证，而且得到的H型钢长度受到此工艺的限制，除了拼焊加长，别无他法，应用面窄，不适用长梁应用场合。组合拼装和点焊的质量直接影响后续焊接成型的波纹腹板H型钢的质量。各个工序没有连续性，采用起重设备或其它运输设备将点焊的拼装H型钢吊送至焊接工位，没有解决腹板形状的改变所导致焊接困难的问题，而进行人工焊接，焊接效率低，劳动强度大，焊接质量难以保证。

名词介绍：

波纹板：又称波形板、波浪板、瓦楞板等，是钢板经辊压等冷弯成型各种波形的型板，适用于工业与民用建筑、仓库、特种建筑、大跨度钢结构房屋的屋面、墙面以及内外墙装饰等。

波纹腹板H型钢：由波纹腹板和上下翼缘板组成，上翼缘板与下翼缘板平行或者呈一定的角度，波纹腹板垂直于上翼缘板之间采用单面角焊缝或双面角焊缝，具体根据波纹腹板的厚度和焊接工艺决定，目前其波纹腹板的波纹为通过严格试验确定的波形(可以是梯形、正弦曲线、矩形、折线等形状)。

实用新型内容

为了解决现有波纹腹板H型钢采用人工焊接效率低的问题。本实用新型提供了一种波纹腹板H型钢焊接成型设备，该波纹腹板H型钢焊接成型设备利用辊压折弯成型原理，将平板冷弯成波纹板，然后与另两翼板自适应焊接成波纹腹板H型钢。本实用新型所述设备的原理简单，焊接合理可靠，可行性强。对于不同规格波纹腹板H型钢，配套相应的波纹轧辊，调整开卷位置，保证焊接到位，满足不同规格波纹腹板H型钢的生产要求。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种波纹腹板H型钢焊接成型设备，沿波纹腹板H型钢的物料行进方向，该波纹腹板H型钢焊接成型设备包括依次设置的腹板开卷装置、对轧成型装置、翼板开卷装置和焊接装置；该腹板开卷装置含有第三开卷机，第三开卷机能够将卧式钢卷打开展平成平板；该对轧成型装置含有上下设置的上轧辊和下轧辊，上轧辊和下轧辊能够将平板冷弯成型为波纹板；该翼板开卷装置含有第一开卷机和第二开卷机，第一开卷机能够将第一立式钢卷打开展平成第一翼板，第二开卷机能够将第二立式钢卷打开展平成第二翼板；该焊接装置含有第一焊接机和第二焊接机，第一焊接机能够将波纹板与第一翼板焊接固定，第二焊接机能够将波纹板与第二翼板焊接固定。

第三开卷机能够沿波纹腹板H型钢的物料行进方向移动，第一开卷机能够向靠近或远离波纹板的方向移动，第二开卷机能够向靠近或远离波纹板的方向移动。

该焊接装置的焊枪能够沿着波纹板的板面起伏，第一焊接机能够对波纹板一侧的上方和下方进行点焊，第二焊接机能够对波纹板另一侧的上方和下方进行点焊。

第一焊接机为焊丝电焊机，第一焊接机含有第一焊机本体和自适应焊接机构，该自适应焊接机构含有上下对称设置的上自适应焊接组件和下自适应焊接组件，所述上自适应焊接组件和下自适应焊接组件均与该第一焊机本体连接。

所述上自适应焊接组件含有焊枪、行走滚轮、随动杆、曲柄、摆杆、第一支座和第二支座，焊枪朝向波纹板与第一翼板的连接处，第一焊接机与第二焊接机的结构相同且互为镜像。

焊枪和行走滚轮固定于随动杆的一端，随动杆的另一端与曲柄的一端铰接，曲柄的另一端通过第一支座与该第一焊机本体铰接，摆杆的一端与随动杆的中部铰接，摆杆的另一端通过第二支座与该第一焊机本体铰接。

行走滚轮为单滚轮或双滚轮，行走滚轮能够在波纹板的表面上滚动，所述上自适应焊接组件的随动杆与所述下自适应焊接组件的随动杆通过弹簧连接。

第一焊接机为电阻焊焊机，第一焊接机含有轮式电极，第一焊接机还含有触式或轮式电极，第一焊接机与第二焊接机的结构相同且互为镜像。或者，第一焊接机为上下设置的两台工业焊接机器人，第一焊接机与第二焊接机的结构相同且互为镜像。

上轧辊和下轧辊的结构相同；上轧辊的节圆直径的计算公式为：D＝nP/π；D为上轧辊的节圆直径，单位为mm；n为圆周波谷个数，无单位；P为波纹板的波长，单位为mm；π为圆周率；上轧辊的柱状波峰圆弧的半径r₀比波纹板的内圆弧半径r小0.5mm～3mm；上轧辊的柱状波谷圆弧的半径比上轧辊的柱状波峰圆弧的半径大3mm～12mm。

本实用新型的有益效果是：该波纹腹板H型钢焊接成型设备利用辊压折弯成型原理，将平板冷弯成波纹板，然后与另两翼板自适应焊接成波纹腹板H型钢。本实用新型所述设备的原理简单，焊接合理可靠，可行性强。对于不同规格波纹腹板H型钢，配套相应的波纹轧辊，调整开卷位置，保证焊接到位，满足不同规格波纹腹板H型钢的生产要求。助力于波纹腹板H型钢的高质量规模化连续流水线工业化生产的实现，降低劳动强度，大大减少用钢量，高效优质，环保经济，市场前景广阔。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1是本实用新型所述波纹腹板H型钢焊接成型设备的主视图。

图2是本实用新型所述波纹腹板H型钢焊接成型设备的俯视图。

图3是第一种焊接装置的结构示意图。

图4是第二种焊接装置的结构示意图。

图5是第三种焊接装置的结构示意图。

图6是第四种焊接装置的结构示意图。

图7是现有的波纹板的截面及尺寸标注图。

图8是本实用新型所述轧辊的辊形及尺寸标注图。

图9是现有的大规格波纹腹板H型钢的轴测图。

图10是现有的小规格波纹腹板H型钢的轴测图。

1、波纹板；2、第一翼板；3、第二翼板；4、波纹腹板H型钢；5、平板；

11、第一开卷机；12、第二开卷机；13、第三开卷机；

20、上轧辊；21、下轧辊；

31、第一焊接机；32、第二焊接机；33、轮式电极；33、触式或轮式电极；

300、焊枪；301、焊丝；302、行走滚轮；303、弹簧；304、随动杆；305、曲柄；306、摆杆；307、第一支座；308、第二支座。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

一种波纹腹板H型钢焊接成型设备，沿波纹腹板H型钢4的物料行进方向F，该波纹腹板H型钢焊接成型设备包括依次设置的腹板开卷装置、对轧成型装置、翼板开卷装置和焊接装置；该腹板开卷装置含有第三开卷机13，第三开卷机13能够将卧式钢卷打开展平成平板5；该对轧成型装置含有上下设置的上轧辊20和下轧辊21，上轧辊20和下轧辊21能够将平板5冷弯成型为波纹板1；该翼板开卷装置含有第一开卷机11和第二开卷机12，第一开卷机11能够将第一立式钢卷打开展平成第一翼板2，第二开卷机12能够将第二立式钢卷打开展平成第二翼板3；该焊接装置含有第一焊接机31和第二焊接机32，第一焊接机31能够将波纹板1的一侧边缘与第一翼板2焊接固定，第二焊接机32能够将波纹板1的另一侧边缘与第二翼板3焊接固定，如图1和图2所示。

具体的，图1中左侧的一个卧式钢卷经第三开卷机13打开展平成平板5，并经过成对的上轧辊20和下轧辊21冷弯成型为波纹板1；两个立式钢卷对称分立于物料中心线的两侧，分别经第一开卷机11、第二开卷机12打开展平成第一翼板2和第二翼板3。所述的波纹板1、第一翼板2和第二翼板3经两侧的第一焊接机31和第二焊接机32焊接成波纹腹板H型钢4，并沿着物料行进方向F出料，如图1、图2、图9、图10所示。

其中，所述的上轧辊20绕旋转方向R0转动，所述的下轧辊21绕旋转方向R1转动；针对不同规格的波纹腹板H型钢，所述的第一开卷机11可沿着开卷机位置调节方向K1调整，即第一开卷机11能够向靠近或远离波纹板1的方向移动。所述的第二开卷机12可沿着开卷机位置调节方向K2调整，即第二开卷机112能够向靠近或远离波纹板1的方向移动。第三开卷机13能够沿波纹腹板H型钢4的物料行进方向F移动。所述的第一焊接机31和第二焊接机32可满足不同波形腹板的焊接要求，沿着物料方向F自动调整焊接点位置。

在本实施例中，该焊接装置的焊枪能够沿着波纹板1的板面起伏，第一焊接机31能够对波纹板1一侧的上方和下方进行点焊，第二焊接机32能够对波纹板1另一侧的上方和下方进行点焊。使得第一焊接机31和第二焊接机32的焊枪始终在垂直物料中心线的直线上沿着波形腹板面起伏而自适应焊接。所述的波纹腹板H型钢4由波纹板1、翼板2、翼板3焊接而成，共有四道焊缝，每侧上、下方的焊缝分别由第一焊接机31和第二焊接机32完成，每台焊接机配带两套自适应机构，分别焊接所述的波纹腹板H型钢4的一侧的上方和下方。

在本实施例中，第一焊接机31和第二焊接机32可以多种实现方式。例如，第一焊接机31和第二焊接机32均为采用焊丝作为焊材的焊丝电焊机。第一焊接机31含有第一焊机本体和自适应焊接机构，该自适应焊接机构含有上下对称设置的上自适应焊接组件和下自适应焊接组件，所述上自适应焊接组件和下自适应焊接组件均与该第一焊机本体连接。

具体的，第一焊接机31的所述上自适应焊接组件含有焊枪300、行走滚轮302、随动杆304、曲柄305、摆杆306、第一支座307和第二支座308，第一焊接机31的焊枪300朝向波纹板1与第一翼板2的连接处。第一焊接机31与第二焊接机32的结构相同，第一焊接机31与第二焊接机32在波纹板1的左右两侧互为镜像，如图3所示。

焊枪300和行走滚轮302固定于随动杆304的头端，随动杆304的尾端与曲柄305的一端铰接，曲柄305的另一端与第一支座307铰接，第一支座307与该第一焊机本体连接固定，摆杆306的一端与随动杆304的中部铰接，摆杆306的另一端与第二支座308铰接，第二支座308与该第一焊机本体连接固定，如图3所示。行走滚轮302为单滚轮或双滚轮(如图4所示)，行走滚轮302能够在波纹板1的表面上滚动，所述上自适应焊接组件的随动杆304与所述下自适应焊接组件的随动杆304通过弹簧303连接。

所述的单滚轮为鼓形轮或球形轮，且该单滚轮的轮廓上的每一点到轮心的距离不变；焊丝301能够自动送进至焊枪300；上自适应焊接组件的随动杆304与所述下自适应焊接组件的随动杆304通过弹簧303连接在一起，从而使得行走滚轮302始终紧贴波纹腹板(波纹板1)表面。

为保持与波纹腹板面前进方向始终垂直，在随动杆304上增加一个关节，即所述单滚轮的行走滚轮302替换为带铰接支座的双滚轮，从而采用普通滚轮即可。所述的焊枪300固定在所述的铰接支座上，保持更理想的焊接效果。

在本实施例中，第一焊接机31与第二焊接机32也可以均为电阻焊焊机，第一焊接机31含有轮式电极33，第一焊接机31还含有触式或轮式电极34，持续形成电流回路，完成焊接。第一焊接机31与第二焊接机32的结构相同，第一焊接机31与第二焊接机32在波纹板1的左右两侧互为镜像，如图5所示。

在本实施例中，第一焊接机31与第二焊接机32还可以均为上下设置的两台工业焊接机器人，即所述焊接装置可采用四台工业机器人焊接，波纹板1的每侧两台，分别焊接波纹板1每侧的上下方；亦可采用每侧一台，完成上下方的焊接。所述的工业机器人(第一焊接机31)和工业机器人(第二焊接机32)分布在波纹腹板H型钢成品4的两侧。第一焊接机31与第二焊接机32的结构相同，且第一焊接机31与第二焊接机32在波纹板1的左右两侧互为镜像，如图6所示。

在本实施例中，上轧辊20和下轧辊21的结构和尺寸均完全相同，在轧制平板5时，上轧辊20的波谷与下轧辊21的波峰相对应，如图1所示。下面介绍上轧辊20和下轧辊21的尺寸和结构方面的设计。

上轧辊20的节圆直径的计算公式为：D＝nP/π；其中，D为上轧辊20的节圆直径，单位为mm；n为圆周波谷个数，无单位；P为波纹板1的波长，单位为mm；π为圆周率。波纹板1的截面及尺寸标注，如图7所示，比如：取n＝8，P＝400mm，则D＝1018.6mm。

上轧辊20的柱状波峰圆弧的半径r₀比波纹板1的内圆弧半径r小0.5mm～3mm；上轧辊20的柱状波谷圆弧的半径r₀+t比上轧辊20的柱状波峰圆弧r₀的半径大t，t＝3mm～12mm。例如，柱状波峰圆弧r₀为略小于波纹板内圆弧半径r，因波纹板具有一定的变形弹复系数，柱状波谷圆弧为r₀+t。比如：取r＝81mm，t＝10，则r+t＝91mm，则r₀＝80mm，r₀+t＝90mm为可取值，或者更小取值。对于不同规格的波纹腹板H型钢，相应的辊形参数和调整参数均不同，如图7和图8所示。

为了便于理解和描述，本实用新型中采用了绝对位置关系进行表述，其中的方位词“上”表示图1中的上侧方向，“下”表示图1中的下侧方向，“左”表示图3中的左侧方向，“右”表示图3中的右侧方向。可以理解为本实用新型使用了阅读本实用新型的读者的观察视角。但上述方位词不能理解或解释为是对本实用新型保护范围的限定。例如，第三开卷机13能够将立式钢卷打开展平成平板5；第一开卷机11能够将第一卧式钢卷打开展平成第一翼板2，第二开卷机12能够将第二卧式钢卷打开展平成第二翼板3，即以该波纹腹板H型钢焊接成型设备能够以图2中的F方向为轴转动90°。

下面介绍一种波纹腹板H型钢焊接成型方法，该波纹腹板H型钢焊接成型方法采用了上述的波纹腹板H型钢焊接成型设备，该波纹腹板H型钢焊接成型方法包括以下步骤：

步骤1、一个卧式钢卷经第三开卷机13打开展平成平板5，上轧辊20和下轧辊21将平板5冷弯成型为波纹板1；两个立式钢卷分别经第一开卷机11和第二开卷机12打开展平成第一翼板2和第二翼板3；

步骤2、第一焊接机31和第二焊接机32将所述的波纹板1、第一翼板2和第二翼板3焊接成波纹腹板H型钢4。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施例，不能以其限定实用新型实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本实用新型专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本实用新型中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案之间、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。

Claims (8)

1.一种波纹腹板H型钢焊接成型设备，其特征在于，沿波纹腹板H型钢(4)的物料行进方向，该波纹腹板H型钢焊接成型设备包括依次设置的腹板开卷装置、对轧成型装置、翼板开卷装置和焊接装置；该腹板开卷装置含有第三开卷机(13)，第三开卷机(13)能够将卧式钢卷打开展平成平板(5)；该对轧成型装置含有上下设置的上轧辊(20)和下轧辊(21)，上轧辊(20)和下轧辊(21)能够将平板(5)冷弯成型为波纹板(1)；该翼板开卷装置含有第一开卷机(11)和第二开卷机(12)，第一开卷机(11)能够将第一立式钢卷打开展平成第一翼板(2)，第二开卷机(12)能够将第二立式钢卷打开展平成第二翼板(3)；该焊接装置含有第一焊接机(31)和第二焊接机(32)，第一焊接机(31)能够将波纹板(1)与第一翼板(2)焊接固定，第二焊接机(32)能够将波纹板(1)与第二翼板(3)焊接固定。

2.根据权利要求1所述的波纹腹板H型钢焊接成型设备，其特征在于，第三开卷机(13)能够沿波纹腹板H型钢(4)的物料行进方向移动，第一开卷机(11)能够向靠近或远离波纹板(1)的方向移动，第二开卷机(12)能够向靠近或远离波纹板(1)的方向移动。

3.根据权利要求1所述的波纹腹板H型钢焊接成型设备，其特征在于，该焊接装置的焊枪能够沿着波纹板(1)的板面起伏，第一焊接机(31)能够对波纹板(1)一侧的上方和下方进行点焊，第二焊接机(32)能够对波纹板(1)另一侧的上方和下方进行点焊。

4.根据权利要求1所述的波纹腹板H型钢焊接成型设备，其特征在于，第一焊接机(31)为焊丝电焊机，第一焊接机(31)含有第一焊机本体和自适应焊接机构，该自适应焊接机构含有上下对称设置的上自适应焊接组件和下自适应焊接组件，所述上自适应焊接组件和下自适应焊接组件均与该第一焊机本体连接。

5.根据权利要求4所述的波纹腹板H型钢焊接成型设备，其特征在于，所述上自适应焊接组件含有焊枪(300)、行走滚轮(302)、随动杆(304)、曲柄(305)、摆杆(306)、第一支座(307)和第二支座(308)，焊枪(300)朝向波纹板(1)与第一翼板(2)的连接处，第一焊接机(31)与第二焊接机(32)的结构相同且互为镜像。

6.根据权利要求5所述的波纹腹板H型钢焊接成型设备，其特征在于，焊枪(300)和行走滚轮(302)固定于随动杆(304)的一端，随动杆(304)的另一端与曲柄(305)的一端铰接，曲柄(305)的另一端通过第一支座(307)与该第一焊机本体铰接，摆杆(306)的一端与随动杆(304)的中部铰接，摆杆(306)的另一端通过第二支座(308)与该第一焊机本体铰接。

7.根据权利要求6所述的波纹腹板H型钢焊接成型设备，其特征在于，行走滚轮(302)为单滚轮或双滚轮，行走滚轮(302)能够在波纹板(1)的表面上滚动，所述上自适应焊接组件的随动杆(304)与所述下自适应焊接组件的随动杆(304)通过弹簧(303)连接。

8.根据权利要求1所述的波纹腹板H型钢焊接成型设备，其特征在于，第一焊接机(31)为电阻焊焊机，第一焊接机(31)含有轮式电极(33)，第一焊接机(31)还含有触式或轮式电极(34)，或者，第一焊接机(31)为上下设置的两台工业焊接机器人；

第一焊接机(31)与第二焊接机(32)的结构相同且互为镜像。