提高金属板材承载能力的双加强筋同步加工设备的制作方法

1.本实用新型属于板材加工技术领域，具体涉及一种提高金属板材承载能力的双加强筋同步加工设备。


背景技术：

2.成卷板材具有便于运输，能够根据需求裁剪出不同长度的优点；因而广泛应用多种设备生产；但是，为了便于卷绕，成卷板材的厚度往往较薄，抗弯曲能力较差；进而导致成卷板材在展平后容易沿长度方向发生弯曲，使得成卷板材为原料的产品往往存在负载能力和抗冲击性能较弱的缺陷。现有技术中大多通过在成卷板材上焊接加强筋的方式克服这一问题；但是焊接工艺难以实现高度自动化，其不同长度的板材需要预先准备不同长度的加强筋，进而导致生产成本大大提高；因此，需要设计一种能够利用成卷板材本身材料形成加强筋结构的加工设备。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种提高金属板材承载能力的双加强筋同步加工设备。
4.本实用新型提供的一种提高金属板材承载能力的双加强筋同步加工设备，包括机架，以及安装在机架上并依次相连的导入段、双槽同步弯折段、双加强筋同步定型段。导入段用于将成卷的板材准确送入双槽同步弯折段。
5.所述的双槽同步弯折段包括依次排列的多个双槽弯折单元；双加强筋同步定型段包括依次排列的多个双加强筋定型单元。所有双槽弯折单元和双加强筋定型单元均包括竖直排布的第一转轴和第二转轴。第一转轴和第二转轴均转动连接在机架上。第一转轴与第二转轴反向传动。第一转轴或第二转轴由动力元件驱动旋转。
6.在双槽弯折单元中，第一转轴上间隔设置有两个环形凸起；第二转轴上间隔设置有两个环形凹槽。两个环形凸起与两个环形凹槽分别对齐。两个环形凸起分别伸入到两个环形凹槽。沿着板材的输送方向，各双槽弯折单元中环形凸起伸入环形凹槽的深度逐渐增大，环形凹槽的宽度逐渐减小，两个环形凹槽间距逐渐减小。
7.双加强筋定型单元还包括并排设置的两个定型子单元；两个定型子单元与最后一个双槽弯折单元中两个环形凹槽分别对齐。定型子单元包括侧压轮。两个侧压轮均转动连接在机架上。工作过程中，两个侧压轮分别挤压双槽同步弯折段上加工出的预加工凹槽两侧。沿着板材的输送方向，各定型子单元中两个侧压轮的间距逐渐减小。
8.作为优选，两个环形凸起的相对侧面为外凸的圆台面。该圆台面的内边缘与环形凹槽的侧面对齐。环形凸起的外圆周面位于对应的环形凹槽内的正中位置。
9.作为优选，在第二转轴向第一转轴的方向上，两个侧压轮的轴线均向远离第一限位轮的一侧倾斜。
10.作为优选，侧压轮的外圆周面包括位于上侧的挤压面和限位面。在侧压轮与板材
的接触位置上，挤压面为竖直线，限位面为倾斜线。挤压面用于将预加工凹槽的两侧板靠近开口的位置保持竖直姿态向内挤压，使得开口减小；限位面用于将预加工凹槽的两侧板远离开口的位置，引导至倾斜姿态。
11.作为优选，用于加工同一条加强筋的所有定型子单元中，位于第一限位轮内侧的各个侧压轮沿着板材输送方向对齐。
12.作为优选，所述的定型子单元还包括第一限位轮和第二限位轮。第一限位轮、第二限位轮固定在对应的第一转轴、第二转轴上。第二限位轮与第一限位轮对齐。第一限位轮与板材的顶面接触；第二限位轮与加强筋的底面接触。位于前面的若干个双加强筋定型单元中的第一限位轮圆周面中部一体成型有限位圆环；沿着板材的输送方向，各限位圆环的宽度逐渐减小。工作过程中，限位圆环伸入到对应的双槽同步弯折段在板材上形成的预加工凹槽内。
13.作为优选，所述第一转轴和第二转轴的端部均固定有传动齿轮；该两个传动齿轮啮合。任意两根相邻的第二转轴之间均通过带传动机构连接。若干根第二转轴由电机驱动。
14.作为优选，双加强筋同步定型段的输出端设置有加强筋强化机构。所述的加强筋强化机构包括并排设置的两个碾轮强化组件。两个碾轮强化组件与双加强筋同步定型段的两个加强筋输出位置分别对齐。碾轮强化组件用于在板材上形成的加强筋闭合位置的单侧挤压出一个侧凹槽。该侧凹槽使得加强筋闭合位置的两侧板的相对侧面上分别形成凹槽和凸起；凸起嵌入到凹槽中。
15.作为优选，所述的碾轮强化组件包括第一碾轮、第二碾轮和联动组件；轴线竖直设置的第一碾轮和第二碾轮并排设置，且转动连接在机架上。联动组件包括两个同步齿轮。相互啮合的两个同步齿轮与第一碾轮、第二碾轮的转轴部分底端分别固定。第一碾轮的外圆周面上设置有一个加压凸起；第二碾轮的外圆周面上设置有一个让位缺口。加压凸起与让位缺口位置对应。第一碾轮和第二碾轮每转动一周，加压凸起和让位缺口均对齐一次。
16.作为优选，所述的导入段包括支撑滚筒、导向板和宽度调节机构；沿机架长度方向依次间隔排列的多个支撑滚筒均转动连接在机架的输入端；两块导向板均与机架构成沿机架宽度方向滑动的滑动副；导向板与支撑滚筒的连接处设置有让位孔或让位槽；两块导向板分别通过对应的宽度调节机构调整自身在机架宽度方向上的位置；工作过程中，板材的两侧边缘分别由两块导向板的相对侧面进行限位。
17.本实用新型具有的有益效果是：
18.1、本实用新型能够在板材上同时加工出两条加强筋，且两条加强筋的加工过程互不干扰；本实用新型将双槽同步弯折段中的两个环形凸起的相对侧面设置为圆台面，使得加工过程中位于环形凸起内侧的板材与环形凸起紧密接触，而故位于环形凸起外侧的板材与悬空；因此，位于环形凸起内侧的板材区域受到的摩擦力大于位于环形凸起外侧的板材区域受到的摩擦力；该摩擦力差异使得板材上形成预加工槽所需的材料，主要由板材的边缘处向内缩入来提供；避免了两个预加工槽同时成型导致板材中间位置被向两侧拉扯而造成板材损伤的情况出现。
19.2、本实用新型将两个预加工凹槽在成型过程中逐渐向内靠近，使得板材上在预加工凹槽靠板材中心位置的部分材料能够形成预加工凹槽加深所需材料的一部分，进一步减小了两个预加工槽同时成型对板材中间位置造成的拉扯力。
20.3、本实用新型通过将侧压轮的轴线倾斜设置，并将侧压轮的外圆周面分为挤压面和限位面，使得加强筋在开口闭合的过程中，自动形成下部为三角形槽体，上部为两侧板闭合的稳定结构，大大提高金属板材沿长度方向的抗弯曲能力。
附图说明
21.图1为本实用新型的整体结构示意图。
22.图2为本实用新型中导入段的示意图(图1中a部分的局部放大图)。
23.图3为本实用新型中双槽弯折单元的截面示意图(图1中b-b截面的局部放大图)。
24.图4为本实用新型中双加强筋定型单元的截面示意图(图1中c-c截面的局部放大图)。
25.图5为本实用新型中加强筋强化机构的截面示意图(图1中d-d截面的局部放大图)。
26.图6为本实用新型中碾轮强化组件的俯视示意图。
具体实施方式
27.以下结合附图对本实用新型作进一步说明。
28.实施例1
29.如图1和2所示，一种提高金属板材承载能力的双加强筋同步加工设备，用于在展开的成卷板材同步加工出对称的两条加强筋，以提高薄板材的抗弯性能和货物承载能力。该双加强筋同步加工设备包括机架1，以及安装在机架1上并依次相连的导入段2、双槽同步弯折段 3、双加强筋同步定型段4和加强筋强化机构5。导入段2用于将成卷的板材6准确送入双槽同步弯折段3。
30.如图3和4所示，双槽同步弯折段3包括依次等间距排列的多个双槽弯折单元3-1；双加强筋同步定型段4包括依次等间距排列的多个双加强筋定型单元4-1。各双槽弯折单元3-1用于板材中间位置的两侧同步加工出对称的两个预加工凹槽，并同步使得该两个预加工凹槽逐渐加深缩窄。各双加强筋定型单元4-1用于将两个预加工凹槽的开口逐渐缩窄直至闭合，形成下部为三角形槽体、上部双侧板闭合结构的加强筋。该形状的加强筋具有优良的抗弯性能。
31.如图5所示，加强筋强化机构5包括并排设置的两个碾轮强化组件。两个碾轮强化组件分别位于双加强筋同步定型段4的两个加强筋输出位置。碾轮强化组件用于在加强筋两块侧板的顶部闭合位置的单侧挤压出一个侧凹槽。该侧凹槽使得加强筋两侧板闭合位置的相对侧面上分别形成凹槽和凸起；凸起嵌入到凹槽中，使得加强筋的两侧板紧密固定在一起，提高加强筋的结构稳定性。
32.如图2所示，导入段2包括支撑滚筒2-1、导向板2-2、导杆2-3和宽度调节机构2-4。沿机架1长度方向依次等间隔排列的多个支撑滚筒2-1均转动连接在机架1的输入端。轴线平行于机架1宽度方向的两根导杆2-3均固定在机架1输入端。两块导向板2-2均通过滑块与两根导杆2-3滑动连接。导向板2-2与支撑滚筒2-1的连接处设置有让位孔或让位槽，以避免导向板2-2与支撑滚筒2-1之间发生干涉。两块导向板2-2分别通过对应的宽度调节机构2-4调整自身在机架1宽度方向上的位置。宽度调节机构2-4包括丝杠和螺母。轴线平行于机架1
宽度方向的丝杠通过轴承连接在机架1上。螺母固定在对应的导向板2-2上。丝杠与螺母转动连接。通过转动丝杠，使得导向板2-2横向调节位置。两块导向板2-2的间距调节至与输入的成卷板材6的宽度一致；通过调节两块导向板2-2的位置，能够横向调节成卷板材6的输入位置，保证加工出的两个加强筋的对称性。
33.如图3和4所示，所有双槽弯折单元3-1和双加强筋定型单元4-1均包括第一转轴8和第二转轴9。第一转轴8和第二转轴9的两端均通过轴承转动连接在机架1上。第一转轴8位于第二转轴9的正上方。第一转轴8和第二转轴9的端部均固定有传动齿轮10；该两个传动齿轮10啮合，使得第一转轴8和第二转轴9能够反向同步转动。任意两根相邻的第二转轴9之间均通过带传动机构7连接。其中一根第二转轴9由电机驱动，具体驱动方式为电机的输出轴通过减速器和带传动机构7连接至该第二转轴9。
34.如图3所示，在第一转轴8、第二转轴9的基础上，每个双槽弯折单元3-1均还包括上压轮3-1-1和下压轮3-1-2。上压轮3-1-1固定在第一转轴8的中部。两个下压轮3-1-2均固定在对应第二转轴9上。呈长条形的上压轮3-1-1的外圆周面上设置有两个环形凸起3-1-3；两个下压轮3-1-2的外圆周面上均设置有环形凹槽3-1-4。两个环形凸起3-1-3与两个环形凹槽3-1-4 分别对齐。两个环形凸起3-1-3的底部分别伸入到两个环形凹槽3-1-4的顶部。两组环形凸起 3-1-3与环形凹槽3-1-4相互配合，能够将输入的板材6上压制出两条呈矩形的预加工凹槽。环形凹槽3-1-4既可以通过在盘状工件上开设得到；可以通过两个大径圆盘之间夹一块小径圆盘的方式得到(大径圆盘与小径圆盘之间可以留有间隙，从而可以通过移动大径圆盘的位置来调节环形凹槽3-1-4的宽度)。
35.两个环形凸起3-1-3的相对侧面为外凸的圆台面3-1-5。该圆台面3-1-5的内边缘与环形凹槽3-1-4靠近第二转轴中间位置的侧面对齐。环形凸起3-1-3的外圆周面位于对应的环形凹槽 3-1-4内的正中位置。形成预加工凹槽的过程中，圆台面3-1-5将与板材紧密接触。故位于环形凸起3-1-3内侧的板材与环形凸起3-1-3紧密接触；而故位于环形凸起3-1-3外侧的板材与悬空；因此，对于板材在环形凸起3-1-3外圆周面左右两侧的区域而言，位于环形凸起3-1-3 内侧(靠板材中间的一侧)的板材区域受到的摩擦力大于位于环形凸起3-1-3外侧的板材区域受到的摩擦力；进而使得板材上形成预加工槽所需的材料，主要由板材的边缘处向内缩入来提供；避免了两个预加工槽同时成型导致板材中间位置被向两侧拉扯而造成板材损伤的情况。
36.沿着板材6的输送方向，各双槽弯折单元3-1中环形凸起3-1-3的环宽(即环形凸起3-1-3 外径与上压轮3-1-1的直径之差)及环形凹槽3-1-4的深度均逐渐增大，环形凹槽3-1-4的宽度逐渐减小，两个下压轮3-1-2的环形凹槽3-1-4间距逐渐减小，从而将板材6上的预加工凹槽逐渐压深、缩窄，使得凹槽形状逐渐接近加强筋的要求；并且通过将两个预加工凹槽在成型过程中逐渐向内靠近，使得板材上在预加工凹槽靠板材中心位置的部分材料能够形成预加工凹槽加深所需材料的一部分，进一步避免两个预加工槽同时成型导致板材中间位置被向两侧拉扯而造成板材损伤的情况。
37.如图4所示，双加强筋定型单元4-1还包括并排设置的两个定型子单元；两个定型子单元与最后一个双槽弯折单元3-1中的两个下压轮3-1-2分别对齐。定型子单元包括第一安装座 4-1-1、第二限位轮4-1-2、第一限位轮4-1-3和侧压轮4-1-4。第一限位轮4-1-3、第二限位轮 4-1-2分别固定在对应的第一转轴8、第二转轴9上。第一限位轮4-1-3用于限定板
材的顶面位置，避免板材顶面变形。第二限位轮4-1-2用于对双槽同步弯折段3加工出的预加工凹槽的底面提供支撑。第一安装座4-1-1固定在机架1上，且位于对应的第二限位轮4-1-2的正下方。两个侧压轮4-1-4均转动连接在第一安装座4-1-1，且分别位于第一限位轮4-1-3底部的两侧。在从下向上的方向上，两个侧压轮4-1-4的轴线均向远离第一限位轮4-1-3的一侧倾斜。
38.侧压轮4-1-4的外圆周面包括位于上侧的挤压面4-1-5和限位面4-1-6。在侧压轮4-1-4与板材6的接触位置上，挤压面4-1-5为竖直线，限位面4-1-6为倾斜线。两个侧压轮4-1-4的挤压面4-1-5用于将预加工凹槽的两侧板靠近开口的位置保持竖直姿态向内挤压，使得开口减小；两个侧压轮4-1-4的限位面4-1-6用于将预加工凹槽的两侧板远离开口的位置，引导至倾斜姿态，实现预加工凹槽不变的底面宽度与逐渐减小的开口宽度之间的过渡。
39.用于加工同一条加强筋的所有定型子单元中，位于第一限位轮4-1-3内侧的各个侧压轮 4-1-4沿着板材输送方向对齐；从而避免预加工凹槽的开口闭合过程中对板材中间位置造成拉扯；沿着板材6的输送方向，各定型子单元中两个侧压轮4-1-4的间距逐渐减小；通过逐渐变形的方式使得预加工凹槽最终形成上方的闭合部分和下方的三角形部分。
40.位于前面的若干个双加强筋定型单元4-1中的第一限位轮4-1-3圆周面中部一体成型有限位圆环；限位圆环的底部伸入到板材上形成的预加工凹槽内，对预加工凹槽的顶部提供由内向外的支撑，配合两个侧压轮4-1-4实现对预加工凹槽形状的调整。位于后面的若干个双加强筋定型单元4-1中的第一限位轮4-1-3上不设置限位圆环，原因在于，此时预加工凹槽两侧面的顶部已经十分靠近，不再需要由内向外的支撑。
41.如图5和6所示，两个碾轮强化组件与两个定型子单元分别对齐；碾轮强化组件包括第一碾轮5-1、第二碾轮5-2和驱动组件；轴线竖直设置的第一碾轮5-1和第二碾轮5-2并排设置，且转动连接在机架上。联动组件包括两个同步齿轮5-5。相互啮合的两个同步齿轮5-5与第一碾轮5-1、第二碾轮5-2的转轴部分底端分别固定。从而实现第一碾轮5-1与第二碾轮5-2 的同步反向转动。第一碾轮5-1和第二碾轮5-2的中间位置与对应的加强筋输出位置的顶部对齐，使得加强筋从第一碾轮5-1和第二碾轮5-2之间通过，受到第一碾轮5-1和第二碾轮5-2 的挤压，提高加强筋的形状稳定性。
42.第一碾轮5-1的外圆周面上设置有一个加压凸起5-3；第二碾轮5-2的外圆周面上设置有一个让位缺口5-4。加压凸起5-3与让位缺口5-4位置对应。第一碾轮5-1和第二碾轮5-2每转动一周，加压凸起5-3和让位缺口5-4均对齐一次，在加强筋的顶部挤压出一个侧凹槽，使得加强筋两块侧板的顶部紧密结合在一起，提高加强筋的结构稳定性。
43.在此基础上，第一碾轮5-1和第二碾轮5-2既可以在加强筋前进的摩擦力下转动，也可以单独的电机驱动旋转，为加强筋的向前输送提供辅助动力。
44.作为一种可选的技术方案，加强筋强化机构5远离双加强筋同步定型段4的一侧设置有裁切设备11，裁切设备11通过切刀的升降运动来切割得到指定长度的带加强筋的板材。
45.作为一种可选的技术方案，其中部分或全部第二转轴上均安装有若干个辅助支撑轮。辅助支撑轮的位置与加工两条加强筋的位置错开；工作过程中，辅助支撑轮与板材的底面接触，用于使得板材在加工过程中保持平整，并为板材向前输送提供辅助动力。
46.本实用新型的工作原理如下：
47.将成卷的金属板材的一端以平铺状态送入导入段2；板材在导入段2的引导下进入双槽同步弯折段3。板材先依次通过各双槽弯折单元3-1；各双槽弯折单元3-1通过在板材上同步形成出两个预加工凹槽，并使得两个预加工凹槽逐渐加深缩窄；各双加强筋定型单元4-1均通过侧压轮挤压预加工凹槽的开口处，使得预加工凹槽的开口处逐渐闭合，形成下部为三角形槽体，上部为两侧闭合段的两条加强筋。加强筋经过对应的碾轮强化组件时，两个碾轮每转一周，加压凸起5-3均与让位缺口5-4配合，在加强筋的顶部闭合位置的侧部压出凹槽；该凹槽使得加强筋的顶部两侧板紧密贴合在一起，提高加强筋的抗变形能力。
48.由于加强筋的形状特点，使得板材在沿自身长度方向上的抗弯曲能力大大提高，从而显著提高了板材的承载能力；此外，由于加强筋的顶部闭合，故板材的顶面已经保持基本平整，故形成加强筋后的板材顶面能够用于承载货物，可用于作为货架隔板。
49.实施例2
50.本实施例与实施例1的区别在于：第一转轴不在第二转轴的正上方，而是在第二转轴的正下方；本实施例中加工出的加强筋位于板材主体的上方。