钢筋桁架楼承板用模板数控加工设备及其使用方法与流程

本申请涉及一种楼承板用模板数控加工设备及加工方法，特别是一种钢筋桁架楼承板用模板数控加工设备及其使用方法，主要适用于建筑施工。

背景技术：

目前通常使用的钢筋桁架楼承板有两类，一是将自动焊接好的钢筋桁架与冷弯成型的镀锌模板，通过电阻点焊机焊接在一起制成的，称为焊接式钢筋桁架楼承板。二是将自动焊接好的钢筋桁架与冲孔并定长剪切的镀锌模板，装配在一起，并通过数个联接件将二者联接在一起制成的，称为装配式钢筋桁架楼承板。前者只能供一次性施工使用，后者由于是可拆卸的，所以可以重复利用。目前在钢结构建筑施工中这两类楼承板都有使用。焊接式钢筋桁架楼承板用模板一般是采用镀锌薄钢板，经钢板矫平、冷弯成型及定长剪切等工艺加工制作。装配式钢筋桁架楼承板用模板是采用比焊接式模板稍厚一些的镀锌薄钢板，经钢板矫平、冷弯（带肋式需制作加强肋）或不需冷弯（平板式无加强肋）、冲孔及定长剪切等工艺加工制作。现在还没有一种设备能够适应上述两种楼承板用模板的连续数控生产。

技术实现要素：

本申请解决的技术问题是克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构简洁，使用方便，成本低，效果好的钢筋桁架楼承板用模板数控加工设备及其使用方法。

本申请解决上述技术问题所采用的技术方案包括：一种钢筋桁架楼承板用模板数控加工设备，其特征是设置有上料架、导料架、夹送装置、前成型机组、第一冲孔装置、第二冲孔装置、冲剪模装置、模板移送机构、后成型机组，上料架上转动安装旋转轴，旋转轴上安装模板加工用的钢卷，钢卷由薄钢带料卷绕而成，薄钢带料经导料架连接至夹送装置，由夹送装置牵拉带动钢卷连同旋转轴旋转，使钢卷向主机连续输送薄钢带料，所述前成型机组包括前上辊组、前下辊组、前成型机架、前升降装置，前上辊组、前下辊组、前升降装置均安装在前成型机架上，前上辊组通过前升降装置滑动安装在前成型机架上，前上辊组设置有下压成型用的凸起，下辊组设置有对应的凹槽，凸起、凹槽均与模板上的加强肋对应，前下辊组与主动力装置连接，通过前升降装置调整前上辊组垂直起方向的位置，使其与前下辊组相配合，对薄钢带料进行冷弯成型，加工模板的加强肋或者对模板放行不做加工动作（当模板为平板式模板时）；前成型机组后依次设置第一冲孔装置、第二冲孔装置、冲剪模装置，第一冲孔装置用来在薄钢带料上冲制装配式模板的联接孔和合缝孔，第二冲孔装置用来在薄钢带料上冲制装配式模板的调节孔，冲剪模装置上下剪刃与模板对应，用来将冲制好的薄钢带料冲剪成装配式或焊接式模板；冲剪模装置后设置有模板移送机构，模板移送机构后依次设置有后成型机组，后成型机组采用与前成型机组类似的结构和方法来冷弯成型（逐步压制）焊接式模板边部形状（上弯钩和下弯钩）。

本申请所述模板移送机构包括支撑机架、搬运装置、滚动导轨副、支撑板、驱动系统、装配式模板定位装置、输送辊组，支撑机架悬吊安装支撑板，支撑板下安装装配式模板下料用的搬运装置，支撑板与支撑机架之间设置滚动导轨副，驱动系统安装在支撑机架上并对支撑板采用齿轮齿条传动副驱动，驱动支撑板和搬运装置沿滚动导轨副往复运动，将装配式模板从输送辊组上移送到下料台位置，并卸下整齐堆料，装配式模板定位装置位于输送辊组后并用来挡住装配式模板放行焊接式模板。

所述搬运装置包括吸式机械手及升降驱动装置，吸式机械手通过升降驱动装置安装在支撑板下，其功能是通过升降驱动装置将吸式机械手下移并接触到停止在输送辊组上的装置式模板，吸式机械手吸取并在升降驱动装置的作用下提升加工完成的装配式模板，然后在驱动系统驱动下沿着滚动导轨副移动到下料台位置，卸下装配式模板并准确堆料。

所述驱动系统包括搬运电机、齿轮、齿条，搬运电机安装在支撑机架的上框架上，搬运电机与齿轮连接，齿条与支撑板固定连接，齿轮与齿条啮合传动，实现支撑板沿滚动导轨副的移动。

所述装配式模板定位装置包括定位板、伸缩装置，伸缩装置上安装可上下移动的定位板（伸缩装置驱动定位板根据需要上下移动），定位板上移并超出输送辊顶面时用于挡住并定位加工完成的装配式模板，定位板下移时对输送辊组上的焊接式模板放行并让其前行（也可设计成下移挡住，上移放行），实现焊接式模板两侧边部的冷弯成型加工。

本申请所述夹送装置有两套，两套夹送装置之间设置矫平机。

本申请还设置有第一对中装置、第二对中装置，第一对中装置有两套，分别位于矫平机前后，第二对中装置有两套，分别位于前成型机组与第一冲孔装置之间以及模板移送机构与后成型机组之间。

本申请还设置有控制器、主动力装置，控制器与主动力装置、夹送装置、前成型机组、第一冲孔装置、第二冲孔装置、冲剪模装置、模板移送机构、后成型机组均连接并控制它们的操作。

本申请解决上述技术问题所采用的技术方案还包括：上述钢筋桁架楼承板用模板数控加工设备的使用方法，其特征是包括以下步骤：

1.在上料架上安装好钢卷；

2．将钢卷上的薄钢带料经导料架连接至夹送装置；

3．控制器初始化，设置好加工模板种类以及加工数量；

4.控制器控制主动力装置、夹送装置工作，驱动薄钢带料前移；

5．薄钢带料前移至前成型机组，根据实际需要（平板式模板还是带肋式模板）确定是否冷弯压制出模板表面的加强肋；

6．薄钢带料前移至第一冲孔装置，控制器根据被加工的模板是装配式模板还是焊接式模板来确定是否启动第一冲孔装置，若是装配式模板则停止主动力装置（夹送装置停止输送钢卷），启动第一冲孔装置，冲制装配式模板的联接孔和合缝孔后再启动主动力装置；若是焊接式模板则不启动第一冲孔装置（也不停止主动力装置，直接做下一步，下同）；

7.薄钢带料前移至第二冲孔装置，控制器根据被加工的模板是装配式模板还是焊接式模板来确定是否启动第二冲孔装置，若是装配式模板则停止主动力装置，启动第二冲孔装置，冲制装配式模板末端的调节孔后再启动主动力装置；若是焊接式模板则不启动第二冲孔装置；

8.薄钢带料前移至冲剪模装置，控制器根据被加工的模板是装配式模板还是焊接式模板来确定模板要求的剪切长度（一般情况下，装配式模板短于焊接式模板），在剪切长度达到时停止主动力装置，启动冲剪模装置定长剪切模板后再启动主动力装置；

9.控制器根据被加工的模板是装配式模板还是焊接式模板来确定是否启动模板移送机构的装配式模板定位装置，整体设备正常工作时，装配式模板定位装置上的定位板顶面是低于输送辊组顶面的，若是装配式模板，装配式模板定位装置上移挡住加工好的装配式模板，停止主动力装置，控制器启动模板移送机构，模板移送机构将装配式模板固定可靠后上移，控制器启动主动力装置，模板移送机构将装配式模板平移至装配式模板摆放位置并放下装配式模板，模板移送机构返回原位，准备下一张装配式模板的移送，如此连续工作直至任务完成或钢卷用尽停机；若是焊接式模板则不启动装配式模板定位装置，让焊接式模板通过模板移送机构，向前移至后成型机组，由后成型机组压制出焊接式模板边部形状，加工好的焊接式模板前移并从设备前端脱离设备自动下料堆放，如此连续工作直至任务完成或钢卷用尽停机。

本申请所述模板移送机构工作详细步骤为：控制器控制升降驱动装置下移并接触装配式模板，启动吸式机械手吸取装配式模板，吸式机械手通过升降驱动装置上移至平移工作位置，控制器启动驱动系统，将搬运装置平移至装配式模板摆放位置上方，吸式机械手通过升降驱动装置下移至接近装配式模板摆放位置或摆放好的装配式模板并放下装配式模板，吸式机械手通过升降驱动装置上移至平移工作位置，驱动系统将搬运装置平移至输送辊组上方。

本申请与现有技术相比，具有以下优点和效果：结构简洁，使用方便，成本低，效果好，能够适应两种模板的加工，自动化程度高，减轻工人劳动强度。

附图说明

图1是本申请实施例焊接式钢筋桁架楼承板的结构示意图。

图2是图1的右视示意图。

图3是本申请实施例装配式钢筋桁架楼承板的结构示意图。

图4是图3的右视示意图。

图5是本申请实施例焊接式楼承板用模板的结构示意图。

图6是图5的右视示意图。

图7是本申请实施例带肋的装配式楼承板用模板的结构示意图。

图8是图7的右视示意图。

图9是本申请实施例平板的装配式楼承板用模板的结构示意图。

图10是图9的右视示意图。

图11是本申请实施例钢筋桁架楼承板用模板数控加工设备的结构示意图。

图12是图11的左视示意图。

图13是图11的俯视示意图。

图14是本申请实施例后成型机组冷弯成型焊接式模板的辊花图。

图中,100-焊接式钢筋桁架，200-焊接式模板，300-装配式钢筋桁架，400-装配式模板，500-卡爪联接件，601-一根上弦筋，602-两根下弦筋，603-两根腹杆筋，701-联接孔，702-合缝孔，703-调节孔，704-加强肋，705-焊接式模板上弯钩，706-焊接式模板下弯钩，t-模板厚度，h1-模板加强肋（对于焊接式模板起加强和焊接作用）高度，l1-焊接式模板长度，w1-焊接式模板宽度，w2-宽度方向相邻钢筋桁架中心线之间间距，w3-模板宽度方向上位于钢筋桁架下部的两条相邻v型肋中心线之间间距，w6-装配式模板宽度，w4-联接孔、调节孔的长度，w5-每行中两个联接孔、调节孔之间间距，w7-合缝孔宽度，l2-装配式模板定长，l3-装配式模板两端部到最近的联接孔中心线距离，l4-相邻两列联接孔（或联接孔与调节孔）中心线之间间距，l5-联接孔左右方向距离（实际上是联接孔宽度），l6-调节孔左右方向距离（调节孔是横向配置的，实际上是调节孔宽度），l7-合缝孔长度。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本申请作进一步的详细说明，以下实施例是对本申请的解释而本申请并不局限于以下实施例。文中所述长度(标号以l开头)是指图1、图3、图5、图7、图9中左右方向距离，宽度（标号以w开头）是指所述图中上下方向距离，高度（标号以h开头）或厚度（标号以t开头）是指所述图中前后方向距离。前后是指模板移动方向的前后（图11左为前，右为后）。

参见图1～图13，本实施例（焊接式、装配式）楼承板主要由以下几种基本结构件组成，主要结构与功用如下：

钢筋桁架（包括焊接式钢筋桁架100和装配式钢筋桁架300）：由钢筋组焊而成，截面形状呈三角形，用来构成现浇混凝土楼板的钢筋骨架，通常钢筋桁架由五根钢筋组焊而成，包括一根上弦筋601、两根下弦筋602、两根腹杆筋603。钢筋桁架与模板或者通过焊接（图1）或者通过卡爪联接件500联接（图3），构成完整的钢筋桁架楼承板，主要用来承受楼板建筑施工的外部荷载。在构成装配式楼承板时，联接件的卡爪需要钩卡住装配式钢筋桁架300下弦筋602（或腹杆筋603底脚），使装配式钢筋桁架300、装配式模板400及卡爪联接件500形成可靠的装配联接。

模板（包括焊接式模板200和装配式模板400）：通常由矩形镀锌薄钢板构成，其中焊接式模板200采用长度l1、宽度为w1的一条薄镀锌钢板组成，而装配式模板400分为两种，一种是平板式模板，即模板整体为平板，无加强肋，主要加工工艺为：上料—对中—矫平—冲联接孔701及合缝孔702—冲调节孔703—定长剪切—下料堆垛；另一种是带肋式模板，即模板沿上下方向带加强肋（特例为v型）704，主要加工工艺为：上料—对中—矫平—冷弯成型加强肋—冲联接孔701及合缝孔702—冲调节孔703—定长剪切—下料堆垛。两种装配式模板400均由矩形镀锌薄钢板构成，制作尺寸要求能够易于在施工时人工装取方便。具体结构为在长度为l2、宽度为w6、厚度为t的矩形镀锌薄钢板（板面为平面或带加强肋）平面区域内，对称布置有三行（每行对应一个钢筋桁架，行轴线间距为w2）、n+1列（列间距为l4）且每行均有以行轴线为对称的两排细长矩形通孔（联接孔701，长为w4，宽为l5，同一行中两个联接孔701之间的距离为w5）、调节孔703（长为w4，宽为l6，孔间距为w5），一张装配式模板400上共有3*2*n个相同尺寸的的细长矩形联接孔701（通孔）与尾部的3*2个相同尺寸的细长矩形调节孔703（通孔），这些通孔的作用是安装3*（n+1）个卡爪联接件500，将装配式钢筋桁架300（通常为等长的三根一组）与装配式模板400，从模板底部穿过这些成对的细长孔与模板上面的钢筋桁架进行联接形成装配式钢筋桁架楼承板。另外，在装配式模板400两侧各有一行细长矩形孔（合缝孔702，长为l7，宽为w7)，用于将宽度（上下）方向相邻两张装配式钢筋桁架楼承板，叠合铺设后通过特制联接件安装在一起，形成整体楼板底模。

卡爪联接件500：主要由联接卡爪、支撑外壳、连杆或者定位块、销轴等零件构成。卡爪联接件500用于联接装配式钢筋桁架300与装配式模板400，联接卡爪在支撑外壳防护下，穿过装配式模板400上的联接孔701钩牢装配式钢筋桁架300，共同形成装配式钢筋桁架楼承板。支撑外壳为薄板制作的罩壳，由两部分组成，呈上小下大的阶梯状。上部两个小罩壳分别对应装配式模板400上每行两个对应联接孔701，小罩壳将联接卡爪有空隙地包覆在其中并作为联接卡爪的支撑件，保证联接卡爪在支撑外壳中可以按要求滑动或绕销轴转动。下部为一个大罩壳，用于支撑联接卡爪，供其在内部滑动的导向或转动的转轴支撑，同时也起到封堵装配式模板400上对应的两个联接孔701的作用。

装配式钢筋桁架楼承板在建筑物的楼板施工过程中起到承载现浇混凝土的作用。待现浇混凝土养护完成后，人工从装配式模板400下部松开各卡爪联接件500，将装配式模板400与现浇混凝土楼板分离，取下装配式模板400和卡爪联接件500，清理后即可重复利用。

本实施例研发出即能生产焊接式模板200又能生产装配式模板400的数控加工设备。实现不同模板的单机生产模式，既提高模板生产效率，又能节省人工成本与生产场地。钢筋桁架楼承板用模板数控加工设备结构原理图见图11～图13。

本实施例主要功能是将镀锌薄钢卷原料（薄钢带料）经过顺次加工工艺，最终制成焊接式或装配式楼承板用模板，设备各主要装置与部件的功能如下：

控制器：控制主动力装置、夹送装置4、前成型机组6、第一冲孔装置8、第二冲孔装置9、搬运装置12、驱动系统15、装配式模板定位装置16、后成型机组17按照工作逻辑顺序工作。

1、上料架1：与设备主机分离，是由钢板、型钢、旋转轴及滚动件组成的钢卷承载装置，生产时将钢卷21内孔套入并支撑在上料架的旋转轴1-1上，由夹送装置4拉力或自带旋转动力的驱动下，带动钢卷连同旋转轴旋转，使钢卷向主机（指钢筋桁架楼承板用模板数控加工设备的主体部分，即标号2~20）连续输送薄钢带料，保证模板的连续生产；

2、导料架2：安装在主机前端，由钢板、型钢及水平导辊组成，钢卷输送到主机的薄钢带料，经由导料架2的对中粗定位后，在水平导辊的承托下，无滑动摩擦地向矫平机方向送料；

3、第一对中装置3：位于导料架2后端及前成型机组6前端，主要由凹型立辊、辊架及对中调整进给装置组成，用于将薄钢带料精确对中，防止生产过程中的带料的偏移，避免对生产质量的不良影响；

4、夹送装置4：位于矫平机5前后端，主要由上水平辊4-1、下水平辊4-2、辊架及安装在辊架上的下压装置（手动或电动）组成，生产时，控制调整下压装置，使上水平辊4-1与下水平辊4-2共同作用，用于夹紧通过二者之间的薄钢带料，下水平辊4-2与主动力装置连接，带动上料架1上的钢卷21旋转，促使薄钢带料前行，持续通过矫平机5，为连续生产供料；

5、矫平机5：位于主机前端，由矫平辊与机架组成，用于在薄钢带料通过矫平辊组时，对其进行整体矫平，保证后续生产的带料表面平整；

6、前成型机组6：由前成型辊组（包括成对的前上辊组6-1、前下辊组6-2）、前成型机架6-4、前升降装置（手动或电机即可）6-3组成，安装在设备基座18上，在动力驱动下，用于对薄钢带料进行v型加强肋704的冷弯成型，几类模板中，除装配式钢筋桁架楼承板用的平板式模板外，其它的焊接式模板及装配式带肋模板均需制作v型加强肋704，前上辊组6-1通过前升降装置6-3滑动安装在前成型机架6-4上可以实现移动，前上辊组6-1上对应位置设置有下压成型用的v型凸起，前下辊组6-2设置有对应的v型凹槽，v型凸起、v型凹槽均与模板上的v型加强肋704对应。平板式模板在生产时，需要通过前升降装置6-3将前成型机组6的前上辊组6-1升起，使其与前下辊组6-2之间保持大于v型加强肋704肋高的间隙，使通过的薄钢带料不受冷弯成型的挤压，即保持模板整体平整，且在制作平板式模板时，下辊组6-2与主动力装置连接，可用作带料输送辊。作为一种特例，所述前成型机组6具有三道前成型辊组，通过三次逐步（按从左到右顺序，第一道初步挤压，第二道进一步挤压，第三道完全成型，下同）挤压成型,完成v型加强肋的加工。

7、第二对中装置7：位于支撑机架11后端及第一冲孔装置前端，主要由凹型立辊、辊架及对中调整进给装置组成，用于将经过v型加强肋冷弯成型的薄钢带料精确对中，防止生产过程中的带料的偏移，顺利为冲孔及制作焊接式模板工序送料，避免对生产质量的不良影响；

8、第一冲孔装置8：主要由上、下冲孔模具、冲模机架及第一冲孔动力装置组成，安装在设备基座18上，在动力驱动下，用于连续递进冲制装配式模板400上间距为l4的联接孔701与合缝孔702,每次递进冲孔数量及形式见图13。

9、第二冲孔装置9：主要由上、下冲孔模具、冲模机架及第二冲孔动力装置组成，安装在设备基座18上，在动力驱动下，用于连续递进冲制装配式模板400上末尾一排调节孔703，每次递进冲孔数量及形式见图13。

10、冲剪模装置10：主要由上、下板状剪刀片、冲剪机架及冲剪动力装置组成，安装在设备基座18上，在动力驱动下，用于连续定长剪切焊接式模板200（模板长度为l1）或装配式模板400（模板长度为l2)，每次递进冲剪形式见图13。冲剪模装置上下剪刃与模板对应（对于带v型加强肋704的模板具有相应的凸凹剪口，对于不带v型加强肋的模板就是普通剪口）。

11、支撑机架11：位于冲剪模装置10后，是由型钢制成的框架结构，主要用于悬吊支撑装配式模板400下料用的搬运装置，实现装配式模板400生产后的下料搬运，即当装配式模板400加工完成后，支撑机架11悬吊支撑的搬运装置12，采用吸式机械手拾取并提升装配式模板400，在驱动系统15的动力驱动下，安装在支撑板14上的搬运装置12，沿滚动导轨副13沿图13上下方向往复运动，将装配式模板400从设备输送辊组20上搬运到主机一侧的下料台19位置，并卸下装配式模板400整齐堆料。

12、搬运装置12：由数组吸式机械手及升降驱动装置等组成，其中吸式机械手可为电磁铁式或真空吸附式，搬运装置12安装在支撑板14上，其功能是从输送辊组20上吸取并提升加工完成的装配式模板400（每次提升一张模板），并在驱动系统15的驱动下，沿着滚动导轨副13移动到下料台19位置，按确定位置卸下装配式模板400并堆垛。

13、滚动导轨副13：由直线导轨与滑座组成，直线导轨悬吊安装在支撑机架11上框下，滑座与其下部的支撑板14连接，用于引导支撑板14带动搬运装置12沿着直线导轨移动，实现装配式模板400的下料搬运。

14、支撑板14：由钢板制成的框架，悬吊安装滚动导轨副13底部，用于安装并带动搬运装置12等部件沿着直线导轨方向往复运动，实现装配式模板400下料搬运。

15、驱动系统15：由搬运电机（带减速装置）、齿轮齿条传动副等组成，其中搬运电机（减速装置）、齿轮靠搬运电机座固定安装在支撑机架11的上框架上，齿条则与支撑板14固定连接，在搬运电机驱动下，齿轮带动齿条、支撑板14沿导轨作往复运动，实现装配式模板400的下料搬运。

16、装配式模板定位装置16：由定位板、伸缩装置等组成，位于输送辊组20后，安装在设备基座18上，用于对加工完成的装配式模板400在输送辊组20上卸料时的前后定位。

17、后成型机组17：位于支撑机架11后，由后成型辊组、后成型动力装置、后成型机架组成，安装在设备基座18上，在动力驱动下，用于对制作焊接式模板200的薄钢带料，在经过板面中的v型加强肋704的冷弯成型后，再对焊接式模板200边部上弯钩705和下弯钩706进行数（本实施例为七道）道逐步冷弯成型。

18、设备基座18：由型钢及钢板制成，用于支撑安装设备各功能装置与部件，实现模板的生产。

19、下料台19：由型钢与钢板制成，用于接收从设备中移出的装配式模板400的下料堆垛。下料台高度19低于输送辊组200的高度，搬运装置12将依次加工完成的装配式模板400从设备输送辊组20上每次一张地运到下料台19位置，并精确定位地逐张堆放在下料台19上，以方便后续包装。

20、输送辊组20：由输送辊与辊架组成，可以有或无动力驱动，用于模板在连续成型运行过程中，承载并向前滚动输送模板薄钢带料，也可作为加工完成的装配式模板400下料前的待取料台。

21、钢卷21：常用的为镀锌薄钢带料钢卷，用于制作各类钢筋桁架楼承板用模板，生产时安装在上料架1的主轴上，由夹送装置4带动上料架1主轴的旋转使钢卷21放料，为模板生产供料。

当只需要生产装配式模板时，可取消本设备的后成型机组17并适当缩短设备基座18即可。

凡是本申请技术特征和技术方案的简单变形或者组合，应认为落入本申请的保护范围。