CN104405073B - 一种钢结构板材生产线及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢结构板材生产线及其生产方法，包括用于加工面板的面板生产线、用于标准料切割的双头锯、用于钢结构加工的钢结构成型生产线、用于钢框架结构焊接的焊接工作站和用于钢结构板材复合的钉板线，其具有自动化程度高，生产的钢结构板材产品质量稳定等特点。

Description

一种钢结构板材生产线及其生产方法

【技术领域】

本发明涉及一种板材生产线及其生产方法，尤其是一种钢结构板材生产线及其生产方法。

【背景技术】

目前，由于钢结构移动板房、厂房和集成房屋相比于传统的钢筋混凝土结构的房屋具有价格低廉、安装方便、安装周期短、可移动性高、可循环利用等优点，在日常生活中得到了广泛的应用。集成房屋的板材可以以工业化方式生产，实现装配化施工，由于市场的巨大需求，针对集成房屋及集成房屋所使用的钢结构板材的结构及材料已经有了大量的研究，但是目前制造钢结构板材自动化程度还不够高，生产效率较低，严重影响了集成房屋工业化装配的进程。

【发明内容】

针对上述技术问题，本发明旨在提供一种钢结构板材生产线及其生产方法，以适应钢结构板材工业化生产的需要。

为了解决以上的技术问题，本发明具体技术方案如下：

一种钢结构板材生产线，包括用于加工面板的面板生产线、用于标准料切割的双头锯、用于钢结构加工的钢结构成型生产线、用于钢框架结构焊接的焊接工作站和用于钢结构板材复合的钉板线，其特征在于，所述面板生产线包括上料机、双头铣边机、雕刻机和自动落码装置，所述钢结构成型生产线包括放料架、给料架、冲孔给料架、成型装置、冲孔装置和裁断装置，所述焊接工作站包括焊接机器人、行走导轨、工装底座和工装，所述钉板线从进料口到出料口依此包括自动上料装置、校位工装、上钉装置、补丁工位、翻转台、打胶工作台、填料工作台、打胶工作台、校位工装、上钉装置、成品检测、自动下料装置。

进一步，所述焊接工作站中所述工装为长方形框架，框架相对两边中点固定于所述工装底座上，所述工装底座上设置有电机，所述工装可在所述电机带动下沿两点所在中心轴旋转，所述行走导轨与所述旋转中心轴平行或者垂直。

进一步，所述所述焊接工作站中一个焊接机器人负责三个工装焊接，三个方形工装分别处在所述焊接机器人左侧、右侧和前方，其中左右两个工装旋转轴线与所述行走导轨平行，前方工装旋转轴线与所述行走导轨垂直。

进一步，所述焊接机器人从下到上依次包括基座、旋转圆盘、下臂、上臂和焊枪，所述基座固定于所述行走导轨上，并可沿所述行走导轨运动，所述旋转圆盘设置于所述基座上，并可沿所述基座轴心旋转，所述下臂一端与所述圆盘上表面中点连接，另一端与所述上臂连接。

进一步，所述校位工装底座固定设有可上下浮动的浮动模架，所述浮动模架不同位置设置有可用于夹紧钢框腹板的夹紧装置，所述浮动模架前后方向和左右侧设有可定位钢框的定位气缸，所述校位工装底座两侧设置有滑动导轨，所述校位工装底座设置有用于输送钢框架结构的辊轴，所述滑动导轨上设有可沿导轨方向滑动的多个横梁，所述横梁上设置有可自由行走的钻孔打钉装置。

进一步，所述钉板线中自动上料装置采用上料龙门机械手，所述机械手采用真空吸盘，所述两个龙门机械手分别用于面板和钢框架结构的供给。

一种钢结构板材的生产方法，包括如下步骤：

步骤1：钢框架结构的生产：

（1）根据设计的钢框架结构选择标准料和成型料，标准料为中空长方体钢材，成型料为卷装长方形钢材；

（2）使用双头锯将标准料裁切成规定长度；

（3）成型料经成型生产线退卷、给料、冲孔、多组模轮成型、在孔中间处裁断，得到截面形状为大C形、小C形、Z形；

（4）根据钢框架结构组装的需要，重复步骤（2）和（3）；

（5）将得到的钢材组装成所需的钢框架结构，并固定在焊接工作站的工装上，使工装正面朝上处于水平位置，焊接机械人焊接完钢框架正面和侧面的接缝后，将工装旋转180度使工装反而朝上，再焊接钢框架的反面；

（6）焊好后工装翻转，钢材在重力作用下脱落，人工拖出；

步骤2：面板的加工，将面板经双头铣边、雕刻、裁切和自动码垛得到规定尺寸和花纹效果的面板；

步骤3：填料的加工，将填料按钢结构内部空间结构大小切割成规定大小，以便于板材内部填充；

步骤4：钢结构板材复合加工：

（1）采用吸盘将步骤2中得到的面板和步骤1中得到的钢框架结构依次叠加，经输送辊筒进入上钉装置，校正面板和钢框架结构位置，使其前后左右对齐，通过钻孔上钉使面板与钢框架结构上下结合；

（2）结合在一起的面板与钢框架结构经输送辊筒送入补钉工位，将（1）中漏上钉部分补上；

（3）再经输送辊筒进入翻转台，经翻转180度使面板处于钢框架结构下面；

（4）完成翻转后进入打胶工位，将钢框架内侧及面板朝上露出部分打上胶水，经输送辊筒进入填料工位，并在钢框架内部填满填料；

（5）填完填料后，在填料上表面打上胶水，经辊筒输送进入上料工位，采用吸盘将步骤2中得到的面板吸放在填完填料的钢框架上，经输送辊筒进入上钉装置，校正上面板和钢框架结构位置，使其前后左右对齐，通过钻孔上钉使上面板与钢框架结构上下结合；

（6）得到的钢结构板材经输送辊筒进入成品检测工位进行检测，然后采用龙门机械手自动下料得到所需的钢结构板材。

进一步，所述的步骤1中通过编程对焊接机械人焊接顺序和工装旋转的时间进行设定，实现全自动焊接。

进一步，所述的步骤（1）中一个焊接机器人对应三个工装，三个工装分布于所述焊接机器人的左侧、右侧和前方，所述焊接机器人在焊接其中一个工装的同时，第二个工装翻转卸下钢框架结构，第三个工装根据需要组装钢框架结构，所述焊接机器人在焊接完第一个工装后可无间断进行第二个工装的焊接。

本发明提供一种钢结构板材生产线及其生产方法，具有如下有益效果：

（1）采用机械人全自动焊接，可有效降低焊接误差，提高焊接效果，提高焊接效率，对于提高钢结构框架的稳定性具有重要意义；

（2）在钉板线上，从吸盘自动上料、自动校位上钉、板材翻转、吸盘自动下料等设备均为自动化，机械化程度高，可有效降低人工成本及劳动强度，提高生产效率；

（3）钉板机中采用多横梁在滑动导轨上可前后移动，以满足不同板长、不同打钉间距的需要；横梁上设置可自由行走的钻孔打钉装置，该钻孔打钉装置均可自由移动，以满足不同宽度、不同板型的打钉需要，且不会相互干涉；采用浮动模架，上下浮动，利于框架、面板的进出；

（4）在浮动模架上不同位置设置夹紧装置，通过夹紧其腹板，可保证打钉时不会发生翘曲变形影响打钉效果，模架的初始状态是在辊轴下方，当钢框架和水泥板到了模架上方时，模架浮出托住钢框和水泥板，通过定位气缸上的压板压紧钢框外沿以达到定位的目的；

（4）钉板线中自动给料装置采用两个龙门机械手，一侧放置钢框，另一侧放置面板，左右循环放置钢框和面板，提高效率；

（5）一个机器人负责三个工装的焊接，焊接一个、安装组件一个、卸焊好的一个，无需停机、循环作业，提高效率；

（6）焊好后模架翻转，构件在重力作用下脱落，人工拖出，省时省力。

【附图说明】

图1为本发明的工艺流程框图；

图2为本发明面板生产线工艺流程框图；

图3为本发明钉板线工艺流程框图；

图4为本发明较佳之焊接工作站结构图；

图5为本发明较佳之钉板机结构图；

图6为利用本发明生产线和生产方法得到的较佳之钢结构板材剖视图；

图7为本发明较佳之钢框架结构拆解图；

1—工装；2—底座；3—气压固定装置；4—电机；5—行走轨道；

6—基座；7—旋转圆盘；8—下臂；9—上臂；10—焊枪；

11—电机；12—钉板机底座；13—辊筒；14—滑动导轨；15—横梁；

16—钻孔打钉装置；17—浮动模架；18—定位气缸；19—工作头；

20—钢结构板材；21—上面板；22—填料；23—螺丝钉；

24—Z型加强筋；25—小C型加强筋；26—下面板；27—上下边框。

【具体实施方式】

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

为了本领域的技术人员能够更好地理解本发明所提供的技术方案， 下面结合具体实施例进行阐述。

如图1所示为本发明的工艺流程图，标准料为中空长方体钢材，成型料为卷装长方形钢材，具体工艺步骤如下：

（1）标准料为标准料经双头锯裁切成规定规格；

（2）成型料经成型生产线加工成退卷、给料、冲孔、多组模轮成型、在孔中间处裁断，得到截面形状为大C形、小C形、Z形；

（3）将得到的成型钢材组装成所需的钢框架结构，并固定在焊接工作站的工装上，使工装正面朝上处于水平位置，焊接机械人焊接完钢框架正面和侧面的接缝后，将工装旋转180度使工装反而朝上，再焊接钢框架的反面，完成框架的焊接；

（4）同时将面板经面板生产线得到规定尺寸、花纹效果的面板；

（5）将填料按钢结构内部空间结构大小切割成规定大小，以便于板材内部填充；

（6）在钉板线上将钢框架结构和上下面板上钉，并完成填料的填充，得到所需要的钢结构板材。

如图2所示为本发明面板生产线工艺流程框图，依次包括上料机、双头铣边机、雕刻机、自动码垛机，面板经依次经过上料、双头铣边、雕刻，最终得到成型面板。

如图3所示为本发明钉板线工艺流程框图，依次包括自动上料装置、校位工装、上钉装置、补丁工位、翻转台、打胶工作台、填料工作台、打胶工作台、校位工装、上钉装置、成品检测、自动下料装置，具体步骤如下：

（1）采用吸盘将成型面板和钢框架结构依次叠加，经输送辊筒进入上钉装置，校正面板和钢框架结构位置，使其前后左右对齐，通过钻孔上钉使面板与钢框架结构上下结合；

（2）结合在一起的面板与钢框架结构经输送辊筒送入补钉工位，将（1）中漏上钉部分补上；

（3）再经输送辊筒进入翻转台，经翻转180度使面板处于钢框架结构下面；

（4）完成翻转后进入打胶工位，将钢框架内侧及面板朝上露出部分打上胶水，经输送辊筒进入填料工位，并在钢框架内部填满填料；

（5）填完填料后，在填料上表面打上胶水，经辊筒输送进入上料工位，采用吸盘将成型面板吸放在填完填料的钢框架上，经输送辊筒进入上钉装置，校正上面板和钢框架结构位置，使其前后左右对齐，通过钻孔上钉使上面板与钢框架结构上下结合；

（6）得到的钢结构板材经输送辊筒进入成品检测工位进行检测，然后采用龙门机械手自动下料得到所需的钢结构板材。

如图4所示为本发明较佳之焊接工作站结构图，包括工装1、底座2、气压固定装置3、电机4、行走轨道5、基座6、旋转圆盘7、下臂8、上臂9、焊枪10，电机11，其在工作时先将成型钢材组装成所需的钢框架结构，并用气压固定装置3固定在焊接工作站的工装1上，使工装1正面朝上处于水平位置，焊接机械人基座6固定在行走轨道5，并可沿行走轨道5方向运动，旋转圆盘7设置于基座6上，并可沿基座6轴心旋转，下臂8一端与旋转圆盘7上表面中点连接，另一端与上臂9连接，通过基座的带动焊接机械人水平运动，旋转圆盘7的旋转运动，下臂8和上臂9的摆动可使得焊枪10到达钢框架结构焊接的每一个部位，焊接完钢框架正面和侧面的接缝后，将工装旋转180度使工装反而朝上，再焊接钢框架的反面，完成框架的焊接。

如图5所示为本发明较佳之钉板机结构图，包括钉板机底座12、辊筒13、滑动导轨14、横梁15、钻孔打钉装置16、浮动模架17、定位气缸18和工作头19，其中钉板机底座12固定设有可上下浮动的浮动模架17，浮动模架17前后方和左右侧设置有定位气缸18，浮动模架17的初始状态是在辊轴下方，当钢框架和水泥板到了浮动模架17上方时，浮动模架17浮出托住钢框和水泥板，通过定位气缸18上的压板压紧钢框外沿以达到定位的目的；完成定位后，通过横梁15在滑动导轨14上前后移动和钻孔打钉装置16在横梁15上左右移动，钻孔打钉装置16上设有用于钻孔打钉的工作头19，工作头19采用气缸推动。

如图6所示为利用本发明生产线和生产方法得到的较佳之钢结构板材20剖视图，如图7为本发明较佳之钢框架结构拆解图，包括上面板21、填料22、螺丝钉23、Z型加强筋24、小C型加强筋25、下面板26和上下边框27，其中Z型加强筋24、小C型加强筋25为成型料经成型加工得到，上面板21和下面板26为成型面板。

上已将本发明做一详细说明，以上所述，仅为本发明之较佳实施例而已，并不限制本发明实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖范围内。

Claims (8)

1.一种钢结构板材生产线，包括用于加工面板的面板生产线、用于标准料切割的双头锯、用于钢结构加工的钢结构成型生产线、用于钢框架结构焊接的焊接工作站和用于钢结构板材复合的钉板线，其特征在于，所述面板生产线依次包括上料机、双头铣边机、雕刻机和自动落码装置，所述钢结构成型生产线包括放料架、给料架、冲孔给料架、成型装置、冲孔装置和裁断装置，所述焊接工作站包括焊接机器人、行走导轨、工装底座和工装，所述焊接工作站中所述工装为长方形框架，框架相对两边中点固定于所述工装底座上，所述工装底座上设置有电机，所述工装可在所述电机带动下沿两点所在中心轴旋转，所述行走导轨与旋转中心轴平行或者垂直，所述焊接机器人从下到上依次包括基座、旋转圆盘、下臂、上臂和焊枪，所述基座固定于所述行走导轨上，并可沿所述行走导轨运动，所述钉板线从进料口到出料口依次包括自动上料装置、校位工装1、上钉装置1、补钉工位、翻转台、打胶工作台1、填料工作台、打胶工作台2、校位工装2、上钉装置2、成品检测、自动下料装置。

2.如权利要求1所述的一种钢结构板材生产线，其特征在于，所述焊接工作站中一个焊接机器人负责三个工装焊接，三个方形工装分别处在所述焊接机器人左侧、右侧和前方，其中左右两个工装旋转轴线与所述行走导轨平行，前方工装旋转轴线与所述行走导轨垂直。

3.如权利要求1所述的一种钢结构板材生产线，其特征在于，所述旋转圆盘设置于所述基座上，并可沿所述基座轴心旋转，所述下臂一端与所述旋转圆盘上表面中点连接，另一端与所述上臂连接。

4.如权利要求1所述的一种钢结构板材生产线，其特征在于，所述校位工装底座固定设有可上下浮动的浮动模架，所述浮动模架不同位置设置有可用于夹紧钢框架结构腹板的夹紧装置，所述浮动模架前后方向和左右侧设有可定位钢框架结构的定位气缸，所述校位工装底座两侧设置有滑动导轨，所述校位工装底座设置有用于输送钢框架结构的辊轴，所述滑动导轨上设有可沿导轨方向滑动的多个横梁，所述横梁上设置有可自由行走的钻孔打钉装置。

5.如权利要求1所述的一种钢结构板材生产线，其特征在于，所述钉板线中自动上料装置采用上料龙门机械手，所述机械手采用真空吸盘，两个龙门机械手分别用于面板和钢框架结构的供给。

6.一种采用权利要求1-5任一项所述的钢结构板材生产线的钢结构板材生产方法，包括如下步骤：

步骤1：钢框架结构的生产

（1）根据设计的钢框架结构选择标准料和成型料，标准料为中空长方体钢材，成型料为卷装长方形钢材；

（2）使用双头锯将标准料裁切成规定长度；

（3）成型料经钢结构成型生产线退卷、给料、冲孔、多组模轮成型、在孔中间处裁断，得到截面形状为大C形、小C形、Z形；

（4）根据钢框架结构组装的需要，重复步骤（2）和（3）；

（5）将得到的钢材组装成所需的钢框架结构，并固定在焊接工作站的工装上，使工装正面朝上处于水平位置，焊接机器人焊接完钢框架结构正面和侧面的接缝后，将工装旋转180度使工装反面朝上，再焊接钢框架结构的反面；

（6）焊好后工装翻转，钢材在重力作用下脱落，人工拖出；

步骤2：面板的加工，将面板经双头铣边、雕刻、裁切和自动码垛得到规定尺寸和花纹效果的面板；

步骤3：填料的加工，将填料按钢结构内部空间结构大小切割成规定大小，以便于板材内部填充；

步骤4：钢结构板材复合加工

（1）采用吸盘将步骤2中得到的面板和步骤1中得到的钢框架结构依次叠加，经输送辊筒进入上钉装置1，校正面板和钢框架结构位置，使其前后左右对齐，通过钻孔上钉使面板与钢框架结构上下结合；

（2）结合在一起的面板与钢框架结构经输送辊筒送入补钉工位，将步骤4（1）中漏上钉部分补上；

（3）再经输送辊筒进入翻转台，经翻转180度使面板处于钢框架结构下面；

（4）完成翻转后进入打胶工作台，将钢框架结构内侧及面板朝上露出部分打上胶水，经输送辊筒进入填料工作台，并在钢框架结构内部填满填料；

（5）填完填料后，在填料上表面打上胶水，经辊筒输送进入上料工位，采用吸盘将步骤2中得到的面板吸放在填完填料的钢框架结构上，经输送辊筒进入上钉装置2，校正上面板和钢框架结构位置，使其前后左右对齐，通过钻孔上钉使上面板与钢框架结构上下结合；

（6）得到的钢结构板材经输送辊筒进入成品检测工位进行检测，然后采用龙门机械手自动下料得到所需的钢结构板材。

7.如权利要求6所述的一种钢结构板材的生产方法，其特征在于，所述的步骤1中通过编程对焊接机器人焊接顺序和工装旋转的时间进行设定，实现全自动焊接。

8.如权利要求6所述的一种钢结构板材的生产方法，其特征在于，所述的步骤1（5）中一个焊接机器人对应三个工装，三个工装分布于所述焊接机器人的左侧、右侧和前方，所述焊接机器人在焊接其中一个工装的同时，第二个工装翻转卸下钢框架结构，第三个工装根据需要组装钢框架结构，所述焊接机器人在焊接完第一个工装后可无间断进行第二个工装的焊接。