一种型钢拱架翻转模块及翻转方法与流程

本发明涉及型钢加工的，尤其是涉及一种型钢拱架翻转模块及翻转方法。

背景技术：

1、型钢拱架（型钢钢架）是隧道、地下工程初期刚性支护构件，采用工字钢、h 型钢、u型钢等热轧型钢，冷弯成隧道轮廓弧形，分多节段加工，现场螺栓拼接成环形拱架。型钢拱架的每一个阶段均由弧形钢组成，弧形钢的加工流程为：1、使用型钢冷弯机（液压弯拱机）冷弯成型，缓慢加压；2、将连接板定位在每节型钢两端，围焊满焊；必要时焊接加劲板补强接头；焊缝饱满，无虚焊、夹渣、气孔，焊脚高度满足设计；3、由生产线转运至包装线进行码垛包装。

2、由于弧形钢存在一定的弧度，使其分为凸面和凹面两个面，当进行码垛时，凹面向下，弧形钢的两个端头（直边）接触垫木或下层钢材，两点支撑，重心落在支撑范围内，不容易滚动、滑移；但是当凹面朝上，圆弧底面接触，属于线接触，轻微震动、碰撞就容易滚动、散垛，有倾倒安全隐患；并且凹槽朝下，雨水直接流走，不会积水存污，减少生锈。

3、在弧形钢的加工过程中，为了便于焊接，弧形钢时平铺在加工生产线上的，所以在进行向包装生产线的转运时需要停机，然后再手动将弧形钢进行翻转，并转运到包装生产线上；此时的停机操作使得整个生产效率较低，同时人工成本也产生增加。

技术实现思路

1、为了减少停机翻转弧形钢带来的生产效率的下降，减少人工成本，本技术提供一种型钢拱架翻转模块及翻转方法。

2、第一方面：

3、本技术提供的一种型钢拱架翻转模块，采用如下的技术方案：

4、一种型钢拱架翻转模块，包括安装在生产机架上的抬升转动机构和安装在包装机架上的输送机构；

5、所述抬升转动机构包括两个安装板，两个所述安装板通过动力组件滑动连接在所述生产机架上，所述安装板上通过距离调节组件安装有第一调节斜板，所述安装板上还通过角度调节安装组件安装有第二调节斜板，两个所述第一调节斜板分别与两个所述第二调节斜板对称设置，所述第一调节斜板和所述第二调节斜板均为三角板，且所述第二调节斜板的绝对斜率大于所述第一调节斜板的绝对斜率；

6、所述输送机构包括通过驱动组件滑动连接在所述包装机架上的运输底座，所述运输底座上通过多个第二电动推杆共同滑动连接有输送平台，多个所述第二电动推杆通过同一控制器控制。

7、通过采用上述技术方案，当生产完成的弧形钢运输到第一调节斜板和第二调节斜板之间的位置时，弧形钢的凹面朝向第二调节斜板，此时动力组件带动安装板上升，进而使得第一调节斜板和第二调节斜板与弧形钢抵接并带动弧形钢上升，使得弧形钢离开生产机架，由于第二调节斜板的绝对斜率大于第一调节斜板的绝对斜率，并且弧形钢的凹面朝向第二调节斜板，所以弧形钢的自身重力在第二调节斜板在倾斜方向上分力更大，因此弧形钢位于所述第二调节斜板斜面的一端下滑，呈现出倾斜姿态；当安装板上升到指定高度后，驱动组件驱动运输底座运动到弧形钢的下方，然后第二电动推杆推动输送平台上升，此时弧形钢在自身重力的作用下实现翻转，然后驱动组件带动运输平台运输到包装机架的位置，此时第二电动推杆下降，使得弧形钢落到包装机架上，并且使得弧形钢的凹面朝向包装机架，实现了弧形钢的90°翻转，并且生产机架和包装机架全程不用停机等待，提高了生产效率，降低了人工成本。

8、可选的，所述角度调节安装组件包括连接板，所述连接板与所述第二调节斜板固定连接，所述连接板通过第一螺栓固定连接在所述安装板上。

9、通过采用上述技术方案，当输送平台在弧形钢的下方上升时，弧形钢位于下方的内凹边与运输平台接触，实现翻转的原理是通过弧形钢位于下方的内凹边与运输平台的接触位置作为铰接点，然后在弧形钢的重力下实现的；所以想要实现翻转，那么就必须要使得弧形钢的重心位于弧形钢位于下方的内凹边与运输平台接触位置前方；弧形钢将弧形钢的重心是受弧形钢的弯曲程度影响的，即受弧形钢的圆心角影响，圆心角越小，弧形钢的重心越靠近钢梁本身，圆心角越大，弧形钢的重心越远离钢梁本身；因此为了实现自动翻转，对于不同弯曲程度的弧形钢，需要更换不同绝对斜率的第二调节斜板，以保证弧形钢的重心位于铰接点的前方，圆心角越小的弧形钢需要的更小斜率的第二调节斜板；连接板和第一螺栓的设置实现了不同绝对斜率的第二调节板的更换，进而使得整个翻转模块的适用性更强。

10、可选的，所述距离调节组件包括第一滑轨，所述第一滑轨固定连接在所述安装板上，所述第一滑轨上滑动连接有第一滑块，所述第一滑块与所述第一调节斜板固定连接，所述安装板上还转动链接有第一丝杠，所述第一滑块内设置有第一丝杠螺母，所述第一丝杠与第一丝杠螺母配合。

11、通过采用上述技术方案，在不同的应用场景下，对弧形钢的宽度要求也不同，所以在进行弧形钢的翻转时，弧形钢的宽度会影响到自动翻转效果，当弧形钢的宽度小于第一调节斜板与第二调节斜板之间的间距时，安装板的上升并不能实现对弧形钢的倾斜；因此第一调节斜板的滑动调节实现了第一调节斜板与第二调节斜板之间距离的调节，进而使得第一调节斜板与第二调节斜板可以对不同宽度的弧形钢进行倾斜，进一步提高了整个翻转模块的适用性。

12、可选的，所述动力组件包括第一外线发射器和第一红外线接收器，所述第一红外线发射器与所述第一红外线接收器分别位于所述生产机架的两侧且对称设置，所述第一红外线发射器发出的射线穿过所述第一调节斜板与所述第二调节斜板之间距离的中间位置，所述生产机架上安装有第一plc控制器，所述第一红外线发射器和所述第一红外线接收器均与所述第一plc控制器通信连接，所述生产机架上还安装有两个第一电动推杆，两个所述第一电动推杆的活塞轴分别与两个所述安装板固定连接，两个所述第一电动推杆均与所述第一plc控制器通信连接。

13、通过采用上述技术方案，当弧形钢运输到第一调节斜板与所述第二调节斜板之间距离的中间位置时，第一红外线发射器发出的射线被弧形钢遮挡，第一红外线接收器接收不到射线，此时第一plc控制器接受信号，并发出指令，控制两个第一电动推杆同时启动，使得两个安装板同时上升，进而实现对弧形钢的抬升。

14、可选的，所述驱动组件包括电机，所述电机与所述第一plc控制器信号连接，所述电机安装在所述包装机架上，所述包装机架上还安装有第二滑轨，所述第二滑轨上滑动连接有第二滑块，所述第二滑块与所述运输底座固定连接，所述电机的输出轴上固定连接有第二丝杠，所述第二滑块内设置有第二丝杠螺母，所述第二丝杠与第二丝杠螺母配合。

15、通过采用上述技术方案，当第一电动推杆上升到指定位置后，第一plc控制器控制电机启动，进而带动运输底座滑动到弧形钢的下方，进而实现了输送平台的位移。

16、可选的，所述生产机架的两侧均设置有防偏载机构，所述防偏载机构包括第二红外线发射器和第二红外线接收器，所述第二红外线发射器和所述第二红外线接收器分别安装在所述安装板的两端，所述生产机架上安装有第二plc控制器，所述第二红外线发射器与所述第二红外线接收器均与所述第二plc控制器通信连接；所述生产机架的两侧还安装有执行组件，所述执行组件受所述第二plc控制器控制并对偏载的弧形钢进行摆正。

17、通过采用上述技术方案，由于弧形钢在生产机架向包装机架的运输过程中属于平躺在生产机架的运输线上，生产机架的运输线的支撑力与弧形钢的重力相反且相互抵消，弧形钢即便偏载也不会朝向一侧滑落；但是当弧形钢翻转后，其凹面与输送平台接触，输送平台与弧形钢接触位置为线接触，最大静摩擦力较小；当弧形钢出现偏载较大时，输送平台的支撑力合力与弧形钢的重力方向不再相反，当弧形钢垂直于输送平台支撑力合力的分力大于弧形钢与输送平台之间的最大静摩擦力时，弧形钢会向重心偏移的方向滑动，进而从运输平台上滑落；第二红外线发射器和第二红外线接收器的设置实现了对偏载的弧形钢的检测，当弧形钢偏载时，其遮挡了第二红外线发射器发出的射线，此时第二红外线接收器接收不到射线，向第二plc控制器传递信号，此时第二plc控制器控制对应的执行组件对偏载的弧形钢进行摆正；进而降低了因弧形钢的偏载导致翻转后从运输平台滑落的概率，提高的翻转稳定性。

18、可选的，所述执行组件包括第三电动推杆，所述第三电动推杆与所述第二plc控制器信号连接，所述第三电动推杆的活塞轴上固定连接有推动块。

19、通过采用上述技术方案，当弧形钢向一侧偏载滑动时，该侧的第二红外线接收器接收不到射线，向该侧的第二plc控制器传递信号，此时第二plc控制器控制该侧的第三电动推杆启动，第三电动推杆通过推动块推动弧形钢进行摆正，进而降低了因弧形钢的偏载导致翻转后从运输平台滑落的概率，提高的翻转稳定性。

20、可选的，所述输送机构还包括防滑组件，所述防滑组件包括两个直角橡胶条，两个所述直角橡胶条均通过第二固定螺栓分别安装在所述输送平台与弧形钢接触的两个棱角上。

21、通过采用上述技术方案，直角橡胶条弹性较高，其表面摩擦系数较高，当弧形钢与其接触时，弧形钢在自身的重力作用下会压迫直角橡胶条产生形变，使得原本的线接触变为面接触，增大了接触面积，进而增强了运输平台与弧形钢之间的最大静摩擦力，扩大了运输平台可承受的弧形钢的偏载距离，进一步降低了因弧形钢的偏载导致翻转后从运输平台滑落的概率，提高的翻转稳定性。

22、另一方面，本技术提供的一种型钢拱架翻转方法，采用如下的技术方案：

23、一种型钢拱架翻转方法，包括以下步骤：

24、步骤1：生产机架上的运输线将加工好的弧形钢由凹面朝向前进方向运输到第一调节斜板与所述第二调节斜板之间距离的中间位置时第一红外线发射器发出的射线被弧形钢遮挡，第一红外线接收器接收不到射线，此时第一plc控制器接受信号，并发出指令，控制两个第一电动推杆同时启动，使得两个安装板同时上升，进而实现对弧形钢的抬升；

25、步骤2：此时第一plc控制器控制第一电动推杆启动，带动安装板上升，进而使得第一调节斜板和第二调节斜板与弧形钢抵接并带动弧形钢上升，使得弧形钢离开生产机架，并且由于第二调节斜板的绝对斜率大于第一调节斜板的绝对斜率，并且弧形钢的凹面朝向第二调节斜板，所以弧形钢的自身重力在第二调节斜板在倾斜方向上分力更大，因此弧形钢位于所述第二调节斜板斜面的一端下滑，呈现出倾斜姿态；

26、步骤3：当第一电动推杆上升到指定位置后，第一plc控制器控制电机启动，进而带动运输底座滑动到弧形钢的下方，此时第二电动推杆推动输送平台上升，此时弧形钢在自身重力的作用下实现翻转，然后电机启动，带动运输平台运输到包装机架的位置，此时第二电动推杆下降，使得弧形钢落到包装机架上，并且使得弧形钢的凹面朝向包装机架，实现了弧形钢的90°翻转；

27、步骤4：当弧形钢偏载时，其向一侧滑动，进而遮挡了该侧的第二红外线发射器发出的射线，此时第二红外线接收器接收不到射线，向第二plc控制器传递信号，此时第二plc控制器控制该侧的第三电动推杆启动，第三电动推杆通过推动块推动弧形钢进行摆正。

28、综上所述，本技术包括以下有益技术效果：

29、1.当生产完成的弧形钢运输到第一调节斜板和第二调节斜板之间的位置时，弧形钢的凹面朝向第二调节斜板，此时动力组件带动安装板上升，进而使得第一调节斜板和第二调节斜板与弧形钢抵接并带动弧形钢上升，使得弧形钢离开生产机架，由于第二调节斜板的绝对斜率大于第一调节斜板的绝对斜率，并且弧形钢的凹面朝向第二调节斜板，所以弧形钢的自身重力在第二调节斜板在倾斜方向上分力更大，因此弧形钢位于所述第二调节斜板斜面的一端下滑，呈现出倾斜姿态；当安装板上升到指定高度后，驱动组件驱动运输底座运动到弧形钢的下方，然后第二电动推杆推动输送平台上升，此时弧形钢在自身重力的作用下实现翻转，然后驱动组件带动运输平台运输到包装机架的位置，此时第二电动推杆下降，使得弧形钢落到包装机架上，并且使得弧形钢的凹面朝向包装机架，实现了弧形钢的90°翻转，并且生产机架和包装机架全程不用停机等待，提高了生产效率，降低了人工成本；

30、2.当输送平台在弧形钢的下方上升时，弧形钢位于下方的内凹边与运输平台接触，实现翻转的原理是通过弧形钢位于下方的内凹边与运输平台的接触位置作为铰接点，然后在弧形钢的重力下实现的；所以想要实现翻转，那么就必须要使得弧形钢的重心位于弧形钢位于下方的内凹边与运输平台接触位置前方；弧形钢将弧形钢的重心是受弧形钢的弯曲程度影响的，即受弧形钢的圆心角影响，圆心角越小，弧形钢的重心越靠近钢梁本身，圆心角越大，弧形钢的重心越远离钢梁本身；因此为了实现自动翻转，对于不同弯曲程度的弧形钢，需要更换不同绝对斜率的第二调节斜板，以保证弧形钢的重心位于铰接点的前方，圆心角越小的弧形钢需要的更小斜率的第二调节斜板；连接板和第一螺栓的设置实现了不同绝对斜率的第二调节板的更换，进而使得整个翻转模块的适用性更强；

31、3.在不同的应用场景下，对弧形钢的宽度要求也不同，所以在进行弧形钢的翻转时，弧形钢的宽度会影响到自动翻转效果，当弧形钢的宽度小于第一调节斜板与第二调节斜板之间的间距时，安装板的上升并不能实现对弧形钢的倾斜；因此第一调节斜板的滑动调节实现了第一调节斜板与第二调节斜板之间距离的调节，进而使得第一调节斜板与第二调节斜板可以对不同宽度的弧形钢进行倾斜，进一步提高了整个翻转模块的适用性；

32、4.由于弧形钢在生产机架向包装机架的运输过程中属于平躺在生产机架的运输线上，生产机架的运输线的支撑力与弧形钢的重力相反且相互抵消，弧形钢即便偏载也不会朝向一侧滑落；但是当弧形钢翻转后，其凹面与输送平台接触，输送平台与弧形钢接触位置为线接触，最大静摩擦力较小；当弧形钢出现偏载较大时，输送平台的支撑力合力与弧形钢的重力方向不再相反，当弧形钢垂直于输送平台支撑力合力的分力大于弧形钢与输送平台之间的最大静摩擦力时，弧形钢会向重心偏移的方向滑动，进而从运输平台上滑落；第二红外线发射器和第二红外线接收器的设置实现了对偏载的弧形钢的检测，当弧形钢偏载时，其遮挡了第二红外线发射器发出的射线，此时第二红外线接收器接收不到射线，向第二plc控制器传递信号，此时第二plc控制器控制对应的执行组件对偏载的弧形钢进行摆正；进而降低了因弧形钢的偏载导致翻转后从运输平台滑落的概率，提高的翻转稳定性；

33、5.直角橡胶条弹性较高，其表面摩擦系数较高，当弧形钢与其接触时，弧形钢在自身的重力作用下会压迫直角橡胶条产生形变，使得原本的线接触变为面接触，增大了接触面积，进而增强了运输平台与弧形钢之间的最大静摩擦力，扩大了运输平台可承受的弧形钢的偏载距离，进一步降低了因弧形钢的偏载导致翻转后从运输平台滑落的概率，提高的翻转稳定性。