TWI411490B - 箱型鋼組立機及組立箱型鋼之方法 - Google Patents

Description

箱型鋼組立機及組立箱型鋼之方法

本發明係關於一種型鋼組立機，特別是關於一種箱型鋼組立機。

型鋼被廣泛使用於營建、廠房、橋樑、造船、輸配電塔、機械結構體、運輸、金屬製品業及鋼骨結構等，其中箱型鋼(□)主要應用於柱子，台灣較常採用由四片鋼板銲接組合而成之箱型鋼柱，甚少使用無縫鋼管。四片鋼板銲接組合時，一般使用人工進行組立、點焊固定後，進行例如二氧化碳打底焊接、潛弧焊接等，而構成箱型鋼。

手工組立方式，除操作費力、耗時外，容易造成尺寸不準確、位置不一、成品不一致等各種缺點，例如製造過程中，將三片鋼板組成U字型時，需確定2塊直立鋼板垂直於底部的鋼板，才能焊接固定，稍有疏失，會影響成品的尺寸及品質。傳統方法係使用人力，藉由榔頭及直角的治具等，使2塊直立鋼板垂直於底部的鋼板，然後焊接固定。

因此，箱型鋼的組立，需要機械化，更進一步自動化，得到尺寸準確的箱型鋼，以減少組立時間，提高生產效率，且提高生產良率。

鑒於上述之發明背景，為了符合產業上之要求，本發明之目的之一在於提供一種箱型鋼組立機，可適用於各種尺寸的箱型鋼之組立，且可精確地組立所期望的尺寸之箱型鋼，進一步可減少組立時間，提高生產效率，且提高生產良率。

為了達到上述目的，根據本發明一實施態樣，揭露一種箱型鋼組立機，用以組立包含1片底鋼板、2片側鋼板及1片頂鋼板之4片鋼板成為一箱型鋼，該箱型鋼組立機包括：一進給機構，包括一鋼板支持構件以及一傳動裝置，其中該鋼板支持構件，係用以承載組立中的鋼板且包含複數滾輪，該複數滾輪中至少一滾輪與該傳動裝置連接，作為主動滾輪，其他與該傳動裝置不連接之滾輪為被動滾輪；一定位機構，使組立中的鋼板位於鋼板的預定位置，包括第一定位裝置、第二定位裝置、第三定位裝置、第四定位裝置以及第五定位裝置，其中該第一定位裝置包括複數第一支承元件，該複數第一支承元件之位置為可調整，該第二定位裝置包括複數第二支承元件；該複數第二支承元件之位置為可調整，該第一支承元件與該第二支承元件互相對應，朝相反方向施力用以夾住該2片側鋼板，使該2片側鋼板垂直於該底鋼板；該第三定位裝置，設置於底鋼板與2片側鋼板的交接處，使該底鋼板的2側緣分別與該2片側鋼板的一主平面貼齊，包括2個第三支承元件，該2個第三支承元件之位置為可調整；該第四定位裝置包含2個定位構件以及 一移動裝置，該移動裝置可調整2個定位構件的位置，使該2個定位構件夾持2片側鋼板的邊緣；該第五定位裝置包括一整平構件，用以調整該頂鋼板的水平度，使該頂鋼板與該底鋼板平行；以及一焊接機構，包含至少一焊接元件，其中當該定位機構使鋼板位於鋼板的預定位置時，該焊接元件焊接鋼板之間的特定點，以保持該鋼板位於該鋼板的預定位置；其中該進給機構移動該組立中的鋼板至該定位機構可以定位鋼板之位置，當該定位機構使鋼板位於鋼板的預定位置時，該焊接機構焊接鋼板，以保持該鋼板位於該鋼板的預定位置。

根據本發明另一實施態樣，揭露一種組立箱型鋼之方法，用以組立包含1片底鋼板、2片側鋼板及1片頂鋼板之4片鋼板成為一箱型鋼，該方法包括：放置該底鋼板於一鋼板支持構件上，其中該鋼板支持構件與一傳動裝置連結，該傳動裝置可移動放置於該鋼板支持構件上之鋼板；放置該2片側鋼板於該底鋼板上；藉由一定位機構，使該2片側鋼板垂直豎立於該底鋼板上且使該底鋼板的2側緣分別與該2片側鋼板的一主平面貼齊；焊接該2片側鋼板與該底鋼板之間的複數預定點，以保持該2片側鋼板與該底鋼板之相對位置，形成一U形鋼；放置該頂鋼板於該U形鋼上；藉由該定位機構，調整該頂鋼板的水平度，使該頂鋼板與該底鋼板平行；以及焊接該2片側鋼板與該頂鋼板的複數預定點，以保持該2片側鋼板與該頂鋼板之相對位置，形成該箱型鋼。

綜上所述，根據本發明的箱型鋼組立機及使用其之組立方法，可應用於各種尺寸的箱型鋼之組立，可以節省組立時間，提高生產效率，同時所得的箱型鋼的尺寸精確度高。更進一步，藉由自動控制裝置，本發明的箱型鋼組立機及組立方法方法可自動組立各種尺寸的箱型鋼。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。圖示中，相同的元件係以相同的符號表示。各圖只是在可理解發明的程度，概略表示構成要素的形狀、大小以及配置。本發明不限於以下記載者，各構成要素只要不脫離本發明的要旨，可適當的變更。

第一圖表示箱型鋼的示意圖，其中(a)為剖面圖，(b)為側視圖。如第一圖所示，一般由4片鋼板組立所構成之箱型鋼40的示意圖，4片鋼板包含1片底鋼板10、2片側鋼板20及1片頂鋼板30。第二圖表示組立箱型鋼之流程圖，(a)表示設置底鋼板的狀態，(b)表示設置2片側鋼板後的狀態，(c)表示設置頂鋼板後的狀態。因此，第二圖(b)之形成U形鋼的步驟時，必須使側鋼板20與底鋼板10垂直，且該底鋼板10的兩側緣10a分別與該2片側鋼板20的主平面20a貼齊(側 緣10a與平面20a位於相同平面，在剖面圖為相同直線上。)後，藉由點焊固定，此步驟影響箱型鋼是否符合規格。然後，如第二圖(c)所示，設置底鋼板30，使底鋼板30的兩側緣30a與側鋼板20的主平面20a貼齊後，藉由點焊固定，此步驟亦會影響箱型鋼是否符合規格。於另一實施形態，組立箱型鋼之流程圖如第三圖所示，(a)表示底鋼板設置隔板的狀態，(b)表示設置2片側鋼板後的狀態，(c)表示設置頂鋼板後的狀態。此時，底鋼板上，預先設置具有預定間隔之隔板，其他與第二圖相同。

因此，箱型鋼組立機，要求可以輕易、準確且快速完成上述第二圖及第三圖所示之組立流程，且適用於各種尺寸的箱型鋼。

第四圖表示根據本發明第一實施例的箱型鋼組立機之側面示意圖。第五圖表示沿第四圖的AA線之剖面示意圖。第六圖表示沿第四圖的BB線之剖面示意圖。請同時參考第四圖至第六圖。箱型鋼組立機100包括進給機構200、定位機構300及焊接機構400。進給機構200，包括鋼板支持構件205、傳動裝置(未圖示)及複數L形支持構件210。於本實施例，鋼板支持構件205包含複數滾輪，該複數滾輪中至少一滾輪與該傳動裝置連接，作為主動滾輪，其他與該傳動裝置不連接之滾輪為被動滾輪，用以承載組立中的鋼板。L形支持構件210，分別設置於複數滾輪排列的路徑上，用以支持該2片側鋼板， 使該2片側鋼板垂直豎立於該底鋼板上，且可調整該L形支持構件的位置，以符合該箱型鋼的尺寸。

定位機構300，使組立中的鋼板位於鋼板的預定位置，參照第一圖(a)，例如使側鋼板20與底鋼板10垂直，且該底鋼板10的兩側緣10a分別與該2片側鋼板20的主平面20a貼齊(側緣10a與平面20a位於相同平面，在剖面圖為相同直線上。)。定位機構300包括第一定位裝置305、第二定位裝置310、第三定位裝置320、第四定位裝置330以及第五定位裝置350。

第一定位裝置305包括複數第一支承元件，該複數第一支承元件之位置為可調整；且第二定位裝置310包括複數第二支承元件；該複數第二支承元件之位置為可調整。例如第五圖所示，藉由油壓缸，可調整第一支承元件伸出的位置，以便與該第二支承元件互相對應，朝相反方向施力用以夾住該2片側鋼板20。由第五圖得知，複數第一支承元件及該第二支承元件的伸出位置，係對應所欲組成的箱型鋼的尺寸，亦即隨箱型鋼的尺寸變大，第一支承元件伸出的位置越短而第二支承元件伸出的位置越長。第五圖中雖然顯示第一支承元件的數目為4個，但本發明不限於此，係依據所需組立的箱型鋼的尺寸而設計，第一支承元件與第二支承元件的相對位置，只要可以夾住2片側鋼板20，朝相反方向的施力互相平衡，使2片側鋼板20穩定地垂直豎立於底鋼板10上即可。

第三定位裝置320，包括2個第三支承元件，設置於底鋼板與2片側鋼板的交接處，使該底鋼板的2側緣分別與該2片側鋼板的主平面貼齊。同樣地，2個第三支承元件之位置為可調整。此外，第一支承元件與第二支承元件之末端，例如具有可滾動之構件(例如牛眼珠等)，藉由滾動可調整鋼板的相對位置，使其定位在所期望的位置。於一實施例，第三支承元件可由滾輪及油壓缸來實施，設置滾輪於第三支承元件的末端，抵住底鋼板的側緣以及側鋼板的主平面。

於一實施例，第一支承元件、第二支承元件及第三支承元件分別可由油壓缸所構成。

第四定位裝置330包含2個定位構件332以及一移動裝置331，該移動裝置331可調整2個定位構件的位置，使該2個定位構件332夾持2片側鋼板的邊緣，如第六圖中的虛線所示，可進一步確立2片側鋼板垂直於底鋼板。此時，可確認3片鋼板已位於預定的位置，可藉由焊接機構進行焊接，組立成U型鋼，依據箱型鋼的長度，上述定位與焊接的步驟，可重複進行。例如，當箱型鋼中包含隔板時，可每2片隔板間，進行上述定位與焊接的步驟，但本發明不限於此，間隔的距離係依據焊接固定的強度而決定。

第五定位裝置350包括一整平構件(例如滾輪)，用以調整該頂鋼板的水平度，使該頂鋼板與該底鋼板平行。於一實施例，為了簡化箱型鋼組立機的構成要件，第五定位裝置350可 與移動裝置331連結，藉由驅動移動裝置331而可移動第五定位裝置350之上下。第七圖表示定位機構的一部分的剖面示意圖。如第七圖所示，於實際操作時，3片鋼板組立成U型鋼後，定位構件332可以向左右移動，當第五定位裝置350向下接觸頂鋼板30時，2個定位構件332不在工作範圍內，第五定位裝置350之整平構件，可藉由進給機構來回移動鋼板而調整頂鋼板的水平度。

焊接機構400，包含至少一焊接元件，於第六圖的實施例，包含2個焊接元件。於另一實施例，焊接機構400可更包含一移動裝置，移動焊接元件至所欲焊接之位置後，進行焊接。

當該定位機構使鋼板位於鋼板的預定位置時，該焊接元件焊接鋼板之間的特定點，以保持該鋼板位於該鋼板的預定位置。

箱型鋼組立機，除了上述構成要件外，尚包含習知的各種固定構件，以固定各構成要件在適當的位置，該部分可藉由熟習本技藝者所熟知的方法實施，所以省略其說明。

本發明的箱型鋼組立機，可更包含一控制裝置，用以控制該進給機構及該定位機構。

再者，第八圖表示根據本發明第二實施例的箱型鋼組立機之側面示意圖。第二實施例的箱型鋼組立機，與第一實施例之差異在於具備2組第五圖的剖面圖所示之第一定位裝置305、第二定位裝置310及第三定位裝置320，設置於第四定位裝置 330的兩側，以提高定位精度。

另一方面，根據本發明第三實施例，揭露一種組立箱型鋼之方法，用以組立包含1片底鋼板、2片側鋼板及1片頂鋼板之4片鋼板成為一箱型鋼。第九圖表示根據本發明一實施例的組立箱型鋼的方法之流程圖，該方法包括以下步驟：步驟S110：放置底鋼板於鋼板支持構件上，其中該鋼板支持構件與一傳動裝置連結，該傳動裝置可移動放置於該鋼板支持構件上之鋼板；步驟S120：放置2片側鋼板於底鋼板上；步驟S130：定位側鋼板與底鋼板，藉由定位機構，使2片側鋼板垂直豎立於底鋼板上且使底鋼板的2側緣分別與2片側鋼板的主平面貼齊；步驟S140：焊接側鋼板與底鋼板，焊接2片側鋼板與底鋼板之間的複數預定點，以保持2片側鋼板與底鋼板之相對位置，形成一U形鋼；步驟S150：放置頂鋼板於側鋼板上，亦即放置於U形鋼上；步驟S160：定位頂鋼板，藉由定位機構，調整頂鋼板的水平度，使頂鋼板與底鋼板平行；以及步驟S170：焊接側鋼板與頂鋼板，焊接2片側鋼板與頂鋼板之間的複數預定點，以保持2片側鋼板與頂鋼板之相對位置，形成箱型鋼。

綜上所述，根據本發明的箱型鋼組立機及使用其之組立方法，可應用於各種尺寸的箱型鋼之組立，可以節省組立時間，提高生產效率，同時所得的箱型鋼的尺寸精確度高。更進一步，藉由自動控制裝置，本發明的箱型鋼組立機及組立方法方法可自動組立各種尺寸的箱型鋼。

以上雖以特定實施例說明本發明，但並不因此限定本發明之範圍，只要不脫離本發明之要旨，熟悉本技藝者瞭解在不脫離本發明的意圖及範圍下可進行各種變形或變更。另外本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。

10‧‧‧底鋼板

10a‧‧‧側緣

20‧‧‧側鋼板

20a‧‧‧主平面

30‧‧‧頂鋼板

30a‧‧‧側緣

40‧‧‧箱型鋼

100‧‧‧箱型鋼組立機

200‧‧‧進給機構

300‧‧‧定位機構

400‧‧‧焊接機構

205‧‧‧鋼板支持構件

210‧‧‧L形支持構件

305‧‧‧第一定位裝置

310‧‧‧第二定位裝置

320‧‧‧第三定位裝置

330‧‧‧第四定位裝置

350‧‧‧第五定位裝置

332‧‧‧定位構件

331‧‧‧移動裝置

S110~S170‧‧‧步驟流程

305s‧‧‧第一支承元件

310s‧‧‧第二支承元件

320s‧‧‧第三支承元件

第一圖表示箱型鋼的示意圖，其中(a)為剖面圖，(b)為側視圖。

第二圖表示組立箱型鋼之流程圖，(a)表示設置底鋼板的狀態，(b)表示設置2片側鋼板後的狀態，(c)表示設置頂鋼板後的狀態。

第三圖表示組立箱型鋼之流程圖，(a)表示底鋼板設置隔板的狀態，(b)表示設置2片側鋼板後的狀態，(c)表示設置頂鋼板後的狀態。

第四圖表示根據本發明一實施例的箱型鋼組立機之側面示意圖。

第五圖表示沿第四圖的AA線之剖面示意圖。

第六圖表示沿第四圖的BB線之剖面示意圖。

第七圖表示根據本發明一實施例的定位機構的一部分的剖面示意圖。

第八圖表示根據本發明第二實施例的箱型鋼組立機之側面示意圖。

第九圖表示根據本發明第三實施例的組立箱型鋼的方法之流程圖。

10‧‧‧底鋼板

20‧‧‧側鋼板

100‧‧‧箱型鋼組立機

200‧‧‧進給機構

300‧‧‧定位機構

205‧‧‧鋼板支持構件

210‧‧‧L形支持構件

305‧‧‧第一定位裝置

310‧‧‧第二定位裝置

320‧‧‧第三定位裝置

330‧‧‧第四定位裝置

Claims (15)

1. 一種箱型鋼組立機，用以組立包含1片底鋼板(10)、2片側鋼板(20)及1片頂鋼板(30)之4片鋼板成為一箱型鋼，該底鋼板位於該箱型鋼的底部，2片該側鋼板構成該箱型鋼的側面且位於該底鋼板的兩側邊，該頂鋼板位於該箱型鋼的上部，該箱型鋼組立機包括：一進給機構(200)，包括一鋼板支持構件以及一傳動裝置，其中該鋼板支持構件，係用以承載組立中的鋼板且包含承載該底鋼板之複數滾輪，該複數滾輪形成一路徑，該複數滾輪中至少一滾輪與該傳動裝置連接，作為主動滾輪，其他與該傳動裝置不連接之滾輪為被動滾輪；一定位機構(300)，設置於該路徑之中途，使組立中的鋼板位於鋼板的預定位置，包括第一定位裝置(305)、第二定位裝置(310)、第三定位裝置(320)、第四定位裝置(330)以及第五定位裝置(350)，該第一定位裝置、該第二定位裝置及該第三定位裝置設置於該路徑之中途的位置，該第四定位裝置及第五定位裝置設置於該路徑之中途的位置且鄰接該第一定位裝置、該第二定位裝置及該第三定位裝置所設置的位置，在垂直於底鋼板的方向(縱方向)上該第一定位裝置(305)設置於該第二定位裝置(310)與該第三定位裝置(320)之間，第五定位裝置設置於該第四定位裝置的下方，其中該第一定位裝置包括複數第一支承元件(305s)，該複數第一支承元件之位置為可 調整，該第二定位裝置(310)包括複數第二支承元件(310s)；該複數第二支承元件之位置為可調整，該第一支承元件(305s)與該第二支承元件(310s)互相對應，朝相反方向施力用以夾住該2片側鋼板(20)，使該2片側鋼板垂直於該底鋼板；該第三定位裝置(320)，設置於底鋼板(10)與2片側鋼板(20)的交接處，使該底鋼板的2側緣分別與該2片側鋼板的一主平面貼齊，包括2個第三支承元件(320s)，該2個第三支承元件之位置為可調整；該第四定位裝置(330)包含2個定位構件(332)以及一移動裝置(331)，該移動裝置(331)可調整2個定位構件(332)的位置，使該2個定位構件夾持2片側鋼板(20)的邊緣；該第五定位裝置(350)包括一整平構件，用以調整該頂鋼板的水平度，使該頂鋼板與該底鋼板平行；以及一焊接機構(400)，設置於該第四定位裝置(330)的下方，包含至少一焊接元件，其中當該定位機構使鋼板位於鋼板的預定位置時，該焊接元件焊接鋼板之間的特定點，以保持該鋼板位於該鋼板的預定位置；其中該進給機構移動該組立中的鋼板至該定位機構可以定位鋼板之位置，當該定位機構使鋼板位於鋼板的預定位置時，該焊接機構焊接鋼板，以保持該鋼板位於該鋼板的預定位置。
2. 如申請專利範圍第1項所述之箱型鋼組立機，其中該進給機構更包含複數L形支持構件，分別設置於該複數滾輪排列的路徑上，用以支持該2片側鋼板，使該2片側鋼板垂直豎立 於該底鋼板上，且可調整該L形支持構件的位置，以符合該箱型鋼的尺寸。
3. 如申請專利範圍第1項所述之箱型鋼組立機，其中該底鋼板放置於該鋼板支持構件上，設置該2片側鋼板垂直於該底鋼板，該第一定位裝置設置於該2片側鋼板的外側，該第二定位裝置設置於該2片側鋼板之間。
4. 如申請專利範圍第1項所述之箱型鋼組立機，其中該底鋼板包括複數隔板，以一預定間隔，垂直設置於該底鋼板上。
5. 如申請專利範圍第1項所述之箱型鋼組立機，其中該第四定位裝置係設置於該4片鋼板的上方，當該2片側鋼板垂直豎立於該底鋼板上時，該第四定位裝置之該移動裝置移動該2個定位構件，使該2個定位構件夾持2片側鋼板的邊緣。
6. 如申請專利範圍第1項所述之箱型鋼組立機，其中該第五定位裝置係設置於該4片鋼板的上方，當該3片鋼板已經組立成為3片鋼板所構成的U形鋼時，放置該頂鋼板於該U形鋼上，該第五定位裝置之整平構件，與該頂鋼板接觸，藉由該進給機構移動該U型鋼，調整該頂鋼板的水平度後，使該頂鋼板與該底鋼板平行。
7. 如申請專利範圍第1項所述之箱型鋼組立機，其中該第一支承元件、該第二支承元件及該第三支承元件分別係由油壓缸所構成。
8. 如申請專利範圍第7項所述之箱型鋼組立機，其中該第 二支承元件更包括一牛眼珠，用以抵住該側鋼板的主平面。
9. 如申請專利範圍第1項所述之箱型鋼組立機，其中該定位構件係由滾輪所構成，該整平構件係由滾輪所構成。
10. 如申請專利範圍第1項所述之箱型鋼組立機，更包含一控制裝置，用以控制該進給機構及該定位機構。
11. 一種組立箱型鋼之方法，用以組立包含1片底鋼板、2片側鋼板及1片頂鋼板之4片鋼板成為一箱型鋼，該方法包括進行以下的步驟：(1)放置該底鋼板於一鋼板支持構件上，其中該鋼板支持構件與一傳動裝置連結，該傳動裝置可移動放置於該鋼板支持構件上之鋼板；(2)放置該2片側鋼板於該底鋼板上；(3)藉由一定位機構，使該2片側鋼板垂直豎立於該底鋼板上且使該底鋼板的2側緣分別與該2片側鋼板的一主平面貼齊；(4)焊接該2片側鋼板與該底鋼板之間的複數預定點，以保持該2片側鋼板與該底鋼板之相對位置，形成一U形鋼；(5)放置該頂鋼板於該U形鋼上；(6)藉由該定位機構，調整該頂鋼板的水平度，使該頂鋼板與該底鋼板平行；以及(7)焊接該2片側鋼板與該頂鋼板之間的複數預定點，以保持該2片側鋼板與該頂鋼板之相對位置，形成該箱型鋼。
12. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中該定位機構包括第一定位裝置、第二定位裝置、第三定位裝置、第四定位裝置以及第五定位裝置，其中該第一定位裝置包括複數第一支承元件，該複數第一支承元件之位置為可調整，該第二定位裝置包括複數第二支承元件；該複數第二支承元件之位置為可調整，該第一支承元件與該第二支承元件互相對應，朝相反方向施力用以夾住該2片側鋼板，使該2片側鋼板垂直於該底鋼板；該第三定位裝置，設置於底鋼板與2片側鋼板的交接處，使該底鋼板的2側緣分別與該2片側鋼板的一主平面貼齊，包括2個第三支承元件，該2個第三支承元件之位置為可調整；該第四定位裝置包含2個定位構件以及一移動裝置，該移動裝置可調整2個定位構件的位置，使該2個定位構件夾持2片側鋼板的邊緣；該第五定位裝置包括一整平構件，用以調整該頂鋼板的水平度，使該頂鋼板與該底鋼板平行。
13. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中該鋼板支持構件包含複數滾輪，該複數滾輪中至少一滾輪與該傳動裝置連接，作為主動滾輪，其他與該傳動裝置不連接之滾輪為被動滾輪。
14. 如申請專利範圍第12項所述之方法，其中該第一支承元件、該第二支承元件及該第三支承元件分別係由油壓缸所構成，該定位構件係由滾輪所構成，該整平構件係由滾輪所構成。
15. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中步驟(3) 及步驟(6)分別進行複數次。