專利名稱：一種h型鋼焊接裝置及其焊接工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種焊接裝置，尤其是涉及一種H型鋼焊接裝置及其焊接工藝。
背景技術(shù)：
H型鋼由于截面經(jīng)濟合理、性能優(yōu)越、加工制作和施工安裝工藝簡單、方便、快捷， 成為建筑鋼結(jié)構(gòu)體系中重要的材料組成部分，從而被廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟建設(shè)的各個領(lǐng)域，工業(yè)廠房，塔體設(shè)備支架，冶金行業(yè)的煉鋼平臺，高爐框架、軌道等，電廠的煤倉、輸送長廊等，陸地和海洋石油鉆井平臺、車輛、倉儲式大型超市、橋梁隧道等大型施工，都應(yīng)用到了各種規(guī)格、各種尺寸的H型鋼。H型鋼包括了腹板和翼緣板，翼緣板直立焊接在腹板的兩側(cè)，按照腹板正投影形狀的不同，可以分為等截面H型鋼和變截面H型鋼，現(xiàn)有技術(shù)在加工H型鋼的時候，存在生產(chǎn)效率低、強度低、規(guī)格單一的缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種自動化程度高、效率高、產(chǎn)品規(guī)格豐富的H型鋼焊接裝置，該種焊接裝置在加工時，可以實現(xiàn)自動輸料、自動定位、自動焊接、自動切割等工藝過程，克服了傳統(tǒng)焊接設(shè)備效率低、質(zhì)量差、速度慢的缺點。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種H型鋼焊接裝置，包括輸入部分，焊接部分和輸出部分，其特征在于所述焊接部分包括翼緣板裝夾定位裝置、腹板輸送裝置和至少一個機械手，所述機械手安裝在焊接站上，在所述焊接站驅(qū)動下運動，所述機械手還連接有機械頭，所述機械頭可以更換成激光掃描頭、焊接頭或者是切割頭中的任意一個。本發(fā)明的技術(shù)方案還有所述機械手的數(shù)目為兩個，安裝在兩個焊接站上。本發(fā)明的技術(shù)方案還有所述H型鋼由翼緣板I、翼緣板II和腹板組成，所述翼緣板I、翼緣板II直立焊接在所述腹板的兩側(cè)。本發(fā)明的技術(shù)方案還有所述H型鋼為等截面H型鋼，所述等截面H型鋼的腹板的正投影為矩形。本發(fā)明的技術(shù)方案還有所述焊接工藝由程序控制，自動完成，包括以下步驟
1)將加工好的翼緣板I、翼緣板II和腹板分別輸入到焊接部分中，并調(diào)整好翼緣板I、 翼緣板II和腹板的相對位置；
2)機械手連接激光掃描頭，激光掃描確定焊接軌跡；
3)機械手更換成焊接頭后，沿掃描位置焊接所述翼緣板I、翼緣板II和腹板為所述等截面H型鋼；
4)輸出加工好的成品H型鋼。本發(fā)明的技術(shù)方案還有所述焊接工藝在調(diào)整好翼緣板I、翼緣板II和腹板的相對位置之后，輸出焊接好的成品H型鋼之前，還可以包括以下步驟
a)機械手更換成掃描頭后，激光掃描確定腹板上的安裝孔軌跡；b)機械手更換成切割頭后，沿腹板上的安裝孔的掃描位置對腹板進行切割，得到安裝孔。本發(fā)明的技術(shù)方案還有所述H型鋼為變截面H型鋼，所述變截面H型鋼的腹板的正投影為梯形。本發(fā)明的技術(shù)方案還有所述焊接工藝過程由程序控制，自動完成，所述變截面H 型鋼的焊接工藝步驟是
1)將翼緣板I、II和腹板分別輸送到焊接裝置中并定位、組裝在一起；
2)機械手連接激光掃描頭，激光掃描確定焊接軌跡；
3)機械手更換成焊接頭后，沿掃描位置焊接所述翼緣板I、II和腹板為所述H型鋼；
4)機械手更換成激光掃描頭后，沿腹板的切割位置進行掃描確定切割位置；
5)機械手更換成切割頭后，沿掃描位置斜向切割腹板I，得到變截面H型鋼I和變截面H型鋼II的毛坯；
6)輸入翼緣板III和IV，并和變截面H型鋼毛坯I、II進行組裝；
7)機械手更換成激光掃描頭后，激光掃描焊接軌跡；
8)機械手更換成焊接頭后，沿掃描位置焊接翼緣板III和變截面H型鋼I的毛坯、翼緣板IV和變截面H型鋼II的毛坯為變截面H型鋼I、II ；
9)將變截面H型鋼I、II向外輸出。本發(fā)明的技術(shù)方案還有所述步驟1)之后，步驟9)之前，還包括以下工藝步驟
a)機械手更換成激光掃描頭后，激光掃描腹板上的安裝孔軌跡；
b)機械頭更換成切割頭后，沿掃描位置對腹板進行切割，得到安裝孔。本發(fā)明的技術(shù)方案還有所述焊接工藝為氣體保護焊。本發(fā)明的有益效果在于該種H型鋼焊接裝置焊接自動化程度高，焊縫均勻、整齊，強度高，整個過程由程序控制自動完成，采用機械手可以依次完成激光掃描、焊接和切割加工，大大提高了工作效率，可節(jié)省成本20%以上。


附圖1是H型鋼焊接裝置的焊接部分結(jié)構(gòu)示意圖，附圖2是H型鋼焊接裝置的輸送部分結(jié)構(gòu)示意圖，附圖3是等截面H型鋼18的主視圖，附圖4是等截面H型鋼18左視圖， 附圖5是等截面H型鋼18的結(jié)構(gòu)示意圖，附圖6是等截面H型鋼18切割后的示意圖，附圖 7是變截面H型鋼I 19的示意圖，附圖8是變截面H型鋼II 20的示意圖，附圖9是波浪腹板的示意圖，附圖10是梯形腹板的示意圖，其中，1表示機架，2表示焊接站導(dǎo)軌系統(tǒng)，3表示翼緣板裝夾定位裝置，4表示腹板輸送裝置，5表示機械手，6表示焊接站，7表示翼緣板箱， 8表示翼緣板升降臺，9表示翼緣板傳輸機，10表示翼緣板推進器，11表示腹板傳送機，12表示腹板位置調(diào)制器，13表示翼緣板I，14表示翼緣板II，15表示腹板，16表示翼緣板III，17 表示翼緣板IV，18表示等截面H型鋼，19表示變截面H型鋼I，20表示變截面H型鋼II，21 表示變截面H型鋼I 19的毛坯，22表示變截面H型鋼II 20的毛坯，23表示安裝孔。
具體實施例方式結(jié)合附圖，H型鋼由翼緣板和腹板焊接而成，腹板的正投影為矩形，則該種H型鋼為等截面H型鋼18，腹板的正投影為梯形，則該種H型鋼為變截面H型鋼。為了實現(xiàn)H型鋼毛坯材料的自動輸入和焊接，本焊接設(shè)備由輸入部分，焊接部分和輸出部分組成。在輸入部分中，待用的翼緣板儲存在翼緣板箱7中，翼緣板平放，一塊一塊的疊壓在一起，升降臺8可以升降翼緣板箱7。工作時，待用的翼緣板放在翼緣板箱7中， 由升降臺8上升到高位，隨后最上面的一塊翼緣板在翼緣板推進器10作用下滑行到低位， 后由翼緣板傳輸機9將翼緣板推送到焊接部分。腹板傳送機11負責(zé)對腹板的傳送，腹板位置調(diào)制器12完成對腹板位置的調(diào)整。輸入部分包括了位于左右兩邊的兩套翼緣板箱7、升降臺8、翼緣板傳輸機9、翼緣板推進器10，故可以實現(xiàn)兩塊翼緣板同時輸送。腹板I 15和翼緣板I 13、翼緣板II 14被分別輸送到焊接部分，本焊接設(shè)備的焊接部分包括了機架1，焊接站導(dǎo)軌系統(tǒng)2，翼緣板裝夾定位裝置3，腹板輸送裝置4，機械手5和焊接站6。其中，機架1主要起到了對設(shè)備的支撐作用，機械手5置于焊接站6上，在焊接站 6帶動下運動，焊接站導(dǎo)軌系統(tǒng)2驅(qū)動焊接站6，翼緣板裝夾定位裝置3將從輸入部分傳來的翼緣板I 13、翼緣板II 14抬起升高到適當?shù)母叨?，并與腹板15組合在一起，腹板輸送裝置4負責(zé)焊接部分中對腹板15的輸送。機械手5由預(yù)先輸入的程序加以控制，在焊接站6 中有三個機械頭可以分別和機械手5相配合連接，當激光掃描頭和機械手5配合連接時，可對待加工部件進行激光掃描定位，確定焊接軌跡，當焊接頭和機械手5相配合連接時，可對待加工工件進行焊接，當切割頭和機械手5相配合連接時，可實現(xiàn)對腹板15的切割操作。結(jié)合附圖7和附圖8，為了使H型鋼承重性能更強，對腹板15的形狀進行了改進， 焊接時，腹板15可以是任何符合使用要求的形狀，如平板、波浪形和梯形均可，尤其是腹板采用波浪腹板和梯形腹板時可以使H型鋼的承重強度增加，使其使用效果更好。波浪腹板是指腹板的橫截面輪廓為曲線，本實施例中波浪腹板的橫截面輪廓曲線是正弦曲線，梯形腹板是指腹板的一段曲線輪廓為近似梯形。當翼緣板I 13、翼緣板II 14和腹板15確定好相對位置后，機械手5連接激光掃描頭對焊接軌跡進行掃描定位，完成后，機械手5更換上焊接頭，沿掃描位置對翼緣板I 13、 翼緣板II 14和腹板15的連接處進行立焊，隨后，機械手5可更換成激光掃描頭后將在程序驅(qū)動下對加工完畢的等截面H型鋼18的腹板I 15進行掃描，以確定安裝孔的切割位置，然后，機械手5將更換成切割頭后沿掃描位置對腹板15進行切割，切割完畢，則等截面H型鋼 18加工完畢。要加工變截面H型鋼的話，則首先用機械手5將等截面H型鋼18切割成兩個變截面H型鋼的毛坯21、22，隨后，翼緣板III16和翼緣板IV 17被輸送進入焊接部分，與兩個變截面H型鋼的毛坯21、22進行組合、并焊接后，就得到了變截面H型鋼I 19和變截面H型鋼 II 20。焊接等截面H型鋼18的焊接工藝是
1)將加工好的翼緣板I13、翼緣板II 14和腹板15分別輸入到焊接部分中，并調(diào)整好翼緣板I 13、翼緣板II 14和腹板15的相對位置；
2)機械手5連接激光掃描頭，激光掃描確定焊接軌跡；
3)機械手更換成焊接頭后，沿掃描位置焊接翼緣板I13、翼緣板II 14和腹板15為等截面H型鋼18 ；4)機械手5更換成掃描頭后，激光掃描確定腹板15上的安裝孔23軌跡；
5)機械手更換成切割頭后，沿腹板上的安裝孔23的掃描位置對腹板進行切割，得到安裝孔23 ；
6)輸出加工好的成品H型鋼18。焊接變截面H型鋼19和20的加工工藝是
1)將翼緣板I13、II 14和腹板15分別輸送到焊接裝置中并定位、組裝在一起；
2)機械手5連接激光掃描頭，激光掃描確定焊接軌跡；
3)機械手5更換成焊接頭后，沿掃描位置焊接所述翼緣板I13、II 14和腹板15為等截面H型鋼18 ；
4)機械手5更換成激光掃描頭后，沿腹板15的切割位置進行掃描確定切割位置；
5)機械手5更換成切割頭后，沿掃描位置斜向切割腹板15，得到變截面H型鋼I和變截面H型鋼II的毛坯21、22 ；
6)輸入翼緣板III16和翼緣板IV 17，并和變截面H型鋼毛坯I 21、II 11進行組裝；
7)機械手5更換成激光掃描頭后，激光掃描焊接軌跡；
8)機械手5更換成焊接頭后，沿掃描位置焊接翼緣板III16和變截面H型鋼I的毛坯 21、翼緣板IV 17和變截面H型鋼II的毛坯22為變截面H型鋼I 19、變截面H型鋼II 20 ；
9)機械手5更換成激光掃描頭后，激光掃描腹板上的安裝孔23軌跡；
10)機械頭5更換成切割頭后，沿掃描位置對腹板進行切割，得到安裝孔23；
11)將變截面H型鋼I19、變截面H型鋼II向外輸出。當然，上述說明并非對本發(fā)明的限制，本發(fā)明也不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的實質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種H型鋼焊接裝置，包括輸入部分，焊接部分和輸出部分，其特征在于所述焊接部分包括翼緣板裝夾定位裝置、腹板輸送裝置和至少一個機械手，所述機械手安裝在焊接站上，在所述焊接站驅(qū)動下運動，所述機械手還連接有機械頭，所述機械頭可以更換成激光掃描頭、焊接頭或者是切割頭中的任意一個。
2.按照權(quán)利要求1所述的H型鋼焊接裝置，其特征在于所述機械手的數(shù)目為兩個，安裝在兩個焊接站上。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的H型鋼焊接裝置，其特征在于所述H型鋼由翼緣板I、 翼緣板II和腹板組成，所述翼緣板I、翼緣板II直立焊接在所述腹板的兩側(cè)。
4.按照權(quán)利要求3所述的H型鋼焊接裝置，其特征在于所述H型鋼為等截面H型鋼， 所述等截面H型鋼的腹板的正投影為矩形。
5.一種用于權(quán)利要求4所述的H型鋼焊接裝置的焊接工藝，其特征在于所述焊接工藝由程序控制，自動完成，包括以下步驟1)將加工好的翼緣板I、翼緣板II和腹板分別輸入到焊接部分中，并調(diào)整好翼緣板I、 翼緣板II和腹板的相對位置；2)機械手連接激光掃描頭，激光掃描確定焊接軌跡；3)機械手更換成焊接頭后，沿掃描位置焊接所述翼緣板I、翼緣板II和腹板為所述等截面H型鋼；4)輸出加工好的成品H型鋼。
6.按照權(quán)利要求5所述的H型鋼焊接裝置的焊接工藝，其特征在于所述步驟1)之后、 步驟4)之前，還包括以下步驟a)機械手更換成掃描頭后，激光掃描確定腹板上的安裝孔軌跡；b)機械手更換成切割頭后，沿腹板上的安裝孔的掃描位置對腹板進行切割，得到安裝孔。
7.按照權(quán)利要求3所述的H型鋼焊接裝置，其特征在于所述H型鋼為變截面H型鋼， 所述變截面H型鋼的腹板的正投影為梯形。
8.一種用于權(quán)利要求7所述的H型鋼焊接裝置的焊接工藝，其特征在于所述焊接工藝過程由程序控制，自動完成，所述變截面H型鋼的焊接工藝步驟是1)將翼緣板I、II和腹板分別輸送到焊接裝置中并定位、組裝在一起；2)機械手連接激光掃描頭，激光掃描確定焊接軌跡；3)機械手更換成焊接頭后，沿掃描位置焊接所述翼緣板I、II和腹板為所述H型鋼；4)機械手更換成激光掃描頭后，沿腹板的切割位置進行掃描確定切割位置；5)機械手更換成切割頭后，沿掃描位置斜向切割腹板I，得到變截面H型鋼I和變截面H型鋼II的毛坯；6)輸入翼緣板III和IV，并和變截面H型鋼毛坯I、II進行組裝；7)機械手更換成激光掃描頭后，激光掃描焊接軌跡；8)機械手更換成焊接頭后，沿掃描位置焊接翼緣板III和變截面H型鋼I的毛坯、翼緣板IV和變截面H型鋼II的毛坯為變截面H型鋼I、II ；9)將變截面H型鋼I、II向外輸出。
9.按照權(quán)利要求8所述的H型鋼焊接裝置的焊接工藝，其特征在于所述步驟1)之后，步驟9)之前，還包括以下工藝步驟a)機械手更換成激光掃描頭后，激光掃描腹板上的安裝孔軌跡；b)機械頭更換成切割頭后，沿掃描位置對腹板進行切割，得到安裝孔。
10.按照權(quán)利要求5或8所述的H型鋼焊接裝置的焊接工藝，其特征在于所述焊接工藝為氣體保護焊。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種H型鋼焊接裝置及其焊接工藝，采用的技術(shù)方案是一種H型鋼焊接裝置，包括輸入部分，焊接部分和輸出部分，其特征在于所述焊接部分包括翼緣板裝夾定位裝置、腹板輸送裝置和至少一個機械手，所述機械手安裝在焊接站上，在所述焊接站驅(qū)動下運動，所述機械手還連接有機械頭，所述機械頭可以更換成激光掃描頭、焊接頭或者是切割頭中的任意一個。本發(fā)明的有益效果在于該種H型鋼焊接裝置焊接自動化程度高，焊縫均勻、整齊，強度高，整個過程由程序控制自動完成，采用機械手可以依次完成激光掃描、焊接和切割加工，大大提高了工作效率，可節(jié)省成本20%以上。
文檔編號B23K31/02GK102343493SQ201110042739
公開日2012年2月8日 申請日期2011年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月23日
發(fā)明者劉曉玉, 劉澍滋, 姚登輝, 孫憲華, 張本利, 曹連鵬, 李志軍, 楊慶華, 牟國棟, 王德軍, 王永峰, 鄭洪軍, 韓濤, 駱浩如 申請人:山東華興機械股份有限公司