专利名称：一种h型钢焊接装置及其焊接工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种焊接装置，尤其是涉及一种H型钢焊接装置及其焊接工艺。
背景技术：
H型钢由于截面经济合理、性能优越、加工制作和施工安装工艺简单、方便、快捷， 成为建筑钢结构体系中重要的材料组成部分，从而被广泛应用于国民经济建设的各个领域，工业厂房，塔体设备支架，冶金行业的炼钢平台，高炉框架、轨道等，电厂的煤仓、输送长廊等，陆地和海洋石油钻井平台、车辆、仓储式大型超市、桥梁隧道等大型施工，都应用到了各种规格、各种尺寸的H型钢。H型钢包括了腹板和翼缘板，翼缘板直立焊接在腹板的两侧，按照腹板正投影形状的不同，可以分为等截面H型钢和变截面H型钢，现有技术在加工H型钢的时候，存在生产效率低、强度低、规格单一的缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自动化程度高、效率高、产品规格丰富的H型钢焊接装置，该种焊接装置在加工时，可以实现自动输料、自动定位、自动焊接、自动切割等工艺过程，克服了传统焊接设备效率低、质量差、速度慢的缺点。本发明采用的技术方案是一种H型钢焊接装置，包括输入部分，焊接部分和输出部分，其特征在于所述焊接部分包括翼缘板装夹定位装置、腹板输送装置和至少一个机械手，所述机械手安装在焊接站上，在所述焊接站驱动下运动，所述机械手还连接有机械头，所述机械头可以更换成激光扫描头、焊接头或者是切割头中的任意一个。本发明的技术方案还有所述机械手的数目为两个，安装在两个焊接站上。本发明的技术方案还有所述H型钢由翼缘板I、翼缘板II和腹板组成，所述翼缘板I、翼缘板II直立焊接在所述腹板的两侧。本发明的技术方案还有所述H型钢为等截面H型钢，所述等截面H型钢的腹板的正投影为矩形。本发明的技术方案还有所述焊接工艺由程序控制，自动完成，包括以下步骤
1)将加工好的翼缘板I、翼缘板II和腹板分别输入到焊接部分中，并调整好翼缘板I、 翼缘板II和腹板的相对位置；
2)机械手连接激光扫描头，激光扫描确定焊接轨迹；
3)机械手更换成焊接头后，沿扫描位置焊接所述翼缘板I、翼缘板II和腹板为所述等截面H型钢；
4)输出加工好的成品H型钢。本发明的技术方案还有所述焊接工艺在调整好翼缘板I、翼缘板II和腹板的相对位置之后，输出焊接好的成品H型钢之前，还可以包括以下步骤
a)机械手更换成扫描头后，激光扫描确定腹板上的安装孔轨迹；b)机械手更换成切割头后，沿腹板上的安装孔的扫描位置对腹板进行切割，得到安装孔。本发明的技术方案还有所述H型钢为变截面H型钢，所述变截面H型钢的腹板的正投影为梯形。本发明的技术方案还有所述焊接工艺过程由程序控制，自动完成，所述变截面H 型钢的焊接工艺步骤是
1)将翼缘板I、II和腹板分别输送到焊接装置中并定位、组装在一起；
2)机械手连接激光扫描头，激光扫描确定焊接轨迹；
3)机械手更换成焊接头后，沿扫描位置焊接所述翼缘板I、II和腹板为所述H型钢；
4)机械手更换成激光扫描头后，沿腹板的切割位置进行扫描确定切割位置；
5)机械手更换成切割头后，沿扫描位置斜向切割腹板I，得到变截面H型钢I和变截面H型钢II的毛坯；
6)输入翼缘板III和IV，并和变截面H型钢毛坯I、II进行组装；
7)机械手更换成激光扫描头后，激光扫描焊接轨迹；
8)机械手更换成焊接头后，沿扫描位置焊接翼缘板III和变截面H型钢I的毛坯、翼缘板IV和变截面H型钢II的毛坯为变截面H型钢I、II ；
9)将变截面H型钢I、II向外输出。本发明的技术方案还有所述步骤1)之后，步骤9)之前，还包括以下工艺步骤
a)机械手更换成激光扫描头后，激光扫描腹板上的安装孔轨迹；
b)机械头更换成切割头后，沿扫描位置对腹板进行切割，得到安装孔。本发明的技术方案还有所述焊接工艺为气体保护焊。本发明的有益效果在于该种H型钢焊接装置焊接自动化程度高，焊缝均勻、整齐，强度高，整个过程由程序控制自动完成，采用机械手可以依次完成激光扫描、焊接和切割加工，大大提高了工作效率，可节省成本20%以上。
附图1是H型钢焊接装置的焊接部分结构示意图，附图2是H型钢焊接装置的输送部分结构示意图，附图3是等截面H型钢18的主视图，附图4是等截面H型钢18左视图， 附图5是等截面H型钢18的结构示意图，附图6是等截面H型钢18切割后的示意图，附图 7是变截面H型钢I 19的示意图，附图8是变截面H型钢II 20的示意图，附图9是波浪腹板的示意图，附图10是梯形腹板的示意图，其中，1表示机架，2表示焊接站导轨系统，3表示翼缘板装夹定位装置，4表示腹板输送装置，5表示机械手，6表示焊接站，7表示翼缘板箱， 8表示翼缘板升降台，9表示翼缘板传输机，10表示翼缘板推进器，11表示腹板传送机，12表示腹板位置调制器，13表示翼缘板I，14表示翼缘板II，15表示腹板，16表示翼缘板III，17 表示翼缘板IV，18表示等截面H型钢，19表示变截面H型钢I，20表示变截面H型钢II，21 表示变截面H型钢I 19的毛坯，22表示变截面H型钢II 20的毛坯，23表示安装孔。
具体实施例方式结合附图，H型钢由翼缘板和腹板焊接而成，腹板的正投影为矩形，则该种H型钢为等截面H型钢18，腹板的正投影为梯形，则该种H型钢为变截面H型钢。为了实现H型钢毛坯材料的自动输入和焊接，本焊接设备由输入部分，焊接部分和输出部分组成。在输入部分中，待用的翼缘板储存在翼缘板箱7中，翼缘板平放，一块一块的叠压在一起，升降台8可以升降翼缘板箱7。工作时，待用的翼缘板放在翼缘板箱7中， 由升降台8上升到高位，随后最上面的一块翼缘板在翼缘板推进器10作用下滑行到低位， 后由翼缘板传输机9将翼缘板推送到焊接部分。腹板传送机11负责对腹板的传送，腹板位置调制器12完成对腹板位置的调整。输入部分包括了位于左右两边的两套翼缘板箱7、升降台8、翼缘板传输机9、翼缘板推进器10，故可以实现两块翼缘板同时输送。腹板I 15和翼缘板I 13、翼缘板II 14被分别输送到焊接部分，本焊接设备的焊接部分包括了机架1，焊接站导轨系统2，翼缘板装夹定位装置3，腹板输送装置4，机械手5和焊接站6。其中，机架1主要起到了对设备的支撑作用，机械手5置于焊接站6上，在焊接站 6带动下运动，焊接站导轨系统2驱动焊接站6，翼缘板装夹定位装置3将从输入部分传来的翼缘板I 13、翼缘板II 14抬起升高到适当的高度，并与腹板15组合在一起，腹板输送装置4负责焊接部分中对腹板15的输送。机械手5由预先输入的程序加以控制，在焊接站6 中有三个机械头可以分别和机械手5相配合连接，当激光扫描头和机械手5配合连接时，可对待加工部件进行激光扫描定位，确定焊接轨迹，当焊接头和机械手5相配合连接时，可对待加工工件进行焊接，当切割头和机械手5相配合连接时，可实现对腹板15的切割操作。结合附图7和附图8，为了使H型钢承重性能更强，对腹板15的形状进行了改进， 焊接时，腹板15可以是任何符合使用要求的形状，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时可以使H型钢的承重强度增加，使其使用效果更好。波浪腹板是指腹板的横截面轮廓为曲线，本实施例中波浪腹板的横截面轮廓曲线是正弦曲线，梯形腹板是指腹板的一段曲线轮廓为近似梯形。当翼缘板I 13、翼缘板II 14和腹板15确定好相对位置后，机械手5连接激光扫描头对焊接轨迹进行扫描定位，完成后，机械手5更换上焊接头，沿扫描位置对翼缘板I 13、 翼缘板II 14和腹板15的连接处进行立焊，随后，机械手5可更换成激光扫描头后将在程序驱动下对加工完毕的等截面H型钢18的腹板I 15进行扫描，以确定安装孔的切割位置，然后，机械手5将更换成切割头后沿扫描位置对腹板15进行切割，切割完毕，则等截面H型钢 18加工完毕。要加工变截面H型钢的话，则首先用机械手5将等截面H型钢18切割成两个变截面H型钢的毛坯21、22，随后，翼缘板III16和翼缘板IV 17被输送进入焊接部分，与两个变截面H型钢的毛坯21、22进行组合、并焊接后，就得到了变截面H型钢I 19和变截面H型钢 II 20。焊接等截面H型钢18的焊接工艺是
1)将加工好的翼缘板I13、翼缘板II 14和腹板15分别输入到焊接部分中，并调整好翼缘板I 13、翼缘板II 14和腹板15的相对位置；
2)机械手5连接激光扫描头，激光扫描确定焊接轨迹；
3)机械手更换成焊接头后，沿扫描位置焊接翼缘板I13、翼缘板II 14和腹板15为等截面H型钢18 ；4)机械手5更换成扫描头后，激光扫描确定腹板15上的安装孔23轨迹；
5)机械手更换成切割头后，沿腹板上的安装孔23的扫描位置对腹板进行切割，得到安装孔23 ；
6)输出加工好的成品H型钢18。焊接变截面H型钢19和20的加工工艺是
1)将翼缘板I13、II 14和腹板15分别输送到焊接装置中并定位、组装在一起；
2)机械手5连接激光扫描头，激光扫描确定焊接轨迹；
3)机械手5更换成焊接头后，沿扫描位置焊接所述翼缘板I13、II 14和腹板15为等截面H型钢18 ；
4)机械手5更换成激光扫描头后，沿腹板15的切割位置进行扫描确定切割位置；
5)机械手5更换成切割头后，沿扫描位置斜向切割腹板15，得到变截面H型钢I和变截面H型钢II的毛坯21、22 ；
6)输入翼缘板III16和翼缘板IV 17，并和变截面H型钢毛坯I 21、II 11进行组装；
7)机械手5更换成激光扫描头后，激光扫描焊接轨迹；
8)机械手5更换成焊接头后，沿扫描位置焊接翼缘板III16和变截面H型钢I的毛坯 21、翼缘板IV 17和变截面H型钢II的毛坯22为变截面H型钢I 19、变截面H型钢II 20 ；
9)机械手5更换成激光扫描头后，激光扫描腹板上的安装孔23轨迹；
10)机械头5更换成切割头后，沿扫描位置对腹板进行切割，得到安装孔23；
11)将变截面H型钢I19、变截面H型钢II向外输出。当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种H型钢焊接装置，包括输入部分，焊接部分和输出部分，其特征在于所述焊接部分包括翼缘板装夹定位装置、腹板输送装置和至少一个机械手，所述机械手安装在焊接站上，在所述焊接站驱动下运动，所述机械手还连接有机械头，所述机械头可以更换成激光扫描头、焊接头或者是切割头中的任意一个。
2.按照权利要求1所述的H型钢焊接装置，其特征在于所述机械手的数目为两个，安装在两个焊接站上。
3.按照权利要求1或2所述的H型钢焊接装置，其特征在于所述H型钢由翼缘板I、 翼缘板II和腹板组成，所述翼缘板I、翼缘板II直立焊接在所述腹板的两侧。
4.按照权利要求3所述的H型钢焊接装置，其特征在于所述H型钢为等截面H型钢， 所述等截面H型钢的腹板的正投影为矩形。
5.一种用于权利要求4所述的H型钢焊接装置的焊接工艺，其特征在于所述焊接工艺由程序控制，自动完成，包括以下步骤1)将加工好的翼缘板I、翼缘板II和腹板分别输入到焊接部分中，并调整好翼缘板I、 翼缘板II和腹板的相对位置；2)机械手连接激光扫描头，激光扫描确定焊接轨迹；3)机械手更换成焊接头后，沿扫描位置焊接所述翼缘板I、翼缘板II和腹板为所述等截面H型钢；4)输出加工好的成品H型钢。
6.按照权利要求5所述的H型钢焊接装置的焊接工艺，其特征在于所述步骤1)之后、 步骤4)之前，还包括以下步骤a)机械手更换成扫描头后，激光扫描确定腹板上的安装孔轨迹；b)机械手更换成切割头后，沿腹板上的安装孔的扫描位置对腹板进行切割，得到安装孔。
7.按照权利要求3所述的H型钢焊接装置，其特征在于所述H型钢为变截面H型钢， 所述变截面H型钢的腹板的正投影为梯形。
8.一种用于权利要求7所述的H型钢焊接装置的焊接工艺，其特征在于所述焊接工艺过程由程序控制，自动完成，所述变截面H型钢的焊接工艺步骤是1)将翼缘板I、II和腹板分别输送到焊接装置中并定位、组装在一起；2)机械手连接激光扫描头，激光扫描确定焊接轨迹；3)机械手更换成焊接头后，沿扫描位置焊接所述翼缘板I、II和腹板为所述H型钢；4)机械手更换成激光扫描头后，沿腹板的切割位置进行扫描确定切割位置；5)机械手更换成切割头后，沿扫描位置斜向切割腹板I，得到变截面H型钢I和变截面H型钢II的毛坯；6)输入翼缘板III和IV，并和变截面H型钢毛坯I、II进行组装；7)机械手更换成激光扫描头后，激光扫描焊接轨迹；8)机械手更换成焊接头后，沿扫描位置焊接翼缘板III和变截面H型钢I的毛坯、翼缘板IV和变截面H型钢II的毛坯为变截面H型钢I、II ；9)将变截面H型钢I、II向外输出。
9.按照权利要求8所述的H型钢焊接装置的焊接工艺，其特征在于所述步骤1)之后，步骤9)之前，还包括以下工艺步骤a)机械手更换成激光扫描头后，激光扫描腹板上的安装孔轨迹；b)机械头更换成切割头后，沿扫描位置对腹板进行切割，得到安装孔。
10.按照权利要求5或8所述的H型钢焊接装置的焊接工艺，其特征在于所述焊接工艺为气体保护焊。
全文摘要
本发明公开了一种H型钢焊接装置及其焊接工艺，采用的技术方案是一种H型钢焊接装置，包括输入部分，焊接部分和输出部分，其特征在于所述焊接部分包括翼缘板装夹定位装置、腹板输送装置和至少一个机械手，所述机械手安装在焊接站上，在所述焊接站驱动下运动，所述机械手还连接有机械头，所述机械头可以更换成激光扫描头、焊接头或者是切割头中的任意一个。本发明的有益效果在于该种H型钢焊接装置焊接自动化程度高，焊缝均匀、整齐，强度高，整个过程由程序控制自动完成，采用机械手可以依次完成激光扫描、焊接和切割加工，大大提高了工作效率，可节省成本20%以上。
文档编号B23K31/02GK102343493SQ201110042739
公开日2012年2月8日 申请日期2011年2月23日 优先权日2011年2月23日
发明者刘晓玉, 刘澍滋, 姚登辉, 孙宪华, 张本利, 曹连鹏, 李志军, 杨庆华, 牟国栋, 王德军, 王永峰, 郑洪军, 韩涛, 骆浩如 申请人:山东华兴机械股份有限公司