CN104384690A - 一种型材切割的定长方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种型材切割的定长方法,输送辊道将型材向前推送,定长小车的传感器沿直线滑轨下降至正好挡住型材,型材前端撞到传感器挡板,传感器发出信号给夹紧油缸,两个夹紧油缸把型材夹紧,输送辊道停止;机器人测量出X、Y、Z三个轴的基准点,对型材进行切割;定长小车在型材被夹紧后,自动后退一个作业区,待机器人切割完一个作业区,夹紧油缸松开,输送辊道重启,重复上述过程对下一个作业区进行切割,直至切完整根型材。本发明提供的方法能适应各类船用型材及型材规格尺寸的变化,切割质量好,定长精度高,自动化程度高。

Description

一种型材切割的定长方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种型材切割的定长方法,用于自动切割型材,属于自动加工装备技 术领域。
背景技术
[0002] 型材是船体的重要构件,在装配之前需经定长切割和流水孔切割。流水孔包括圆 孔、椭圆孔、腰形孔等。型材切割的精度直接影响造船的精度,而建造 LNG船对型材的切割 精度有更高的要求。
[0003] 型材的自动切割可以把型材放在切割台上,由数控切割机来自动切割。此方法适 合用火焰加氧气的平面切割,若用等离子切割和进行立体切割时,大面积的消烟除尘设施, 会大幅增加设备制造成本。
[0004] 造船系统型材的自动切割,大多放在流水线上进行定点切割。通过建造封闭的切 割房,把切割产生的烟尘从切割房中抽吸出去,通过消烟除尘,达标后再排放。
[0005] 在流水线上切割型材,经典的定长方法是用一个数字式伺服电机驱动小车,小车 上装备液压夹紧器,用液压夹紧器"咬住"型材,小车定长直线驱动,带动型材定长移动,此 方法用在单一类型型材切割中是非常成功的,例如用在钢管割断中,小车上的液压夹紧器 咬住管端的上部管壁推送钢管,如钢管规格变化,液压夹紧器作相应的上升下降,都能自动 咬住管壁。
[0006] 如需要在同一流水线上切割多种型材,液压夹紧器如何寻找夹紧点成为应用中的 难题。造船中常用的型材有扁钢、球扁钢、等边角钢、不等边角钢、T型钢等,每种型材的尺 寸规格有几十种,液压夹紧器自动寻找夹紧点确非易事。
发明内容
[0007] 本发明的目的在于克服上述现有技术的不足,提供一种型材切割的定长方法,能 适应各类型材及型材规格尺寸的变化,切割质量好,定长精度高,自动化程度高。
[0008] 为了解决上述技术问题,本发明的技术方案是:
[0009] -种型材切割的定长方法,用于型材切割流水线上,其特征在于:型材切割流水线 包括贮料架,贮料架安装在输送辊道的一侧;定长小车的传感器安装在一组直线导轨上; 采用自主发明的组合式定位传感装置;传感器挡板可沿该直线滑轨上下升降,油缸提升传 感器到设定高度;型材切割的定长方法由以下4个步骤组成:
[0010] 步骤1 :将待切割的型材放置在流水线的贮料架上,开始工作时,贮料架下的横向 输送杆抬起,把型材从贮料架推送到输送辊道上;
[0011] 步骤2 :输送辊道在驱动装置的驱动下将型材向前推送;
[0012] 步骤3 :定长小车的传感器沿直线滑轨下降至正好挡住型材的高度,拦在输送辊 道上方;型材前端撞到传感器挡板,挡板上的组合传感器中多联接近开关就会发出到位信 号,同时其中位移传感器提供精确位移量,所有信号通过电缆传至控制器。通过控制器中对 此复合信号的综合处理给切割机器人提供准确的定位信息,同时系统发出信号给夹紧油 缸,两个夹紧油缸顶出,把型材夹紧,输送辊道停止输送;
[0013] 步骤4:机器人按定长小车组合传感器发来的位置信息作为X轴的定长基准,机器 人自带的激光测距仪测出型材的边作为Y轴的定长基准,激光测距仪测出型材的待切割面 与割炬的距离作为Z轴的定长基准,机器人以X轴、Y轴、Z轴的三个基准点,按顺序对型材 进行切割;
[0014] 按机器人的工作范围定义作业区,定长小车在型材被夹紧后,自动后退一个作业 区,油缸提升传感器;待机器人切割完一个作业区,夹紧油缸松开,输送辊道重启,重复步骤 2〜步骤4,机器人对下一个作业区进行切割;一个一个作业区切下去,直至切完整根型材。
[0015] 优选地,所述步骤1中,输送辊道由等间距设置的辊子组成,辊子在电机和减速器 的驱动下运转,将待切割型材向前推送。
[0016] 优选地,所述步骤2中,定长小车的导轨由矩形钢管加工而成,在矩形钢管的上平 面上和左侧面上分别安装一组直线导轨,矩形钢管的上平面上还安装齿条。
[0017] 优选地,所述机器人对每个作业区切割前都要重新测量出X轴、Y轴、Z轴三个基准 点。
[0018] 本发明提供的型材切割的定长方法釆用辊道自动输送型材,切割前两个油缸夹紧 型材;定长小车上安装接触传感器,型材碰撞接触传感器后反馈小车位置尺寸;机器人携 带激光测距仪测出型钢的边和高度,并用夹持的等离子割炬实现全位置立体切割。
[0019] 相比现有技术,本发明提供的型材切割的定长方法的有益效果是:
[0020] 1、机器人每更换一个作业区,都要重新测量并更新X、Y、Z坐标基准,这样每个作 业区的坐标基准是现场即时测得的,也是最正确、可靠的,即使型材有侧弯或扭曲现象,通 过动态修正补偿也可使切割误差最小化;
[0021] 2、机器人的切割作业区在两油缸夹紧点之间,切割产生的热变形被二个夹紧点约 束,不会引起作业区坐标基准的位移;
[0022] 3、机器人在作业区内可进行立体、全位置切割,如球扁钢的倾斜面等;
[0023] 4、切割时操作人员不需进入切割房,由机器人自动完成切割;切割房安装抽风和 消烟除尘,不污染环境;
[0024] 5、传感器受撞面可升降,能适用各类型材众多规格的切割。
[0025] 6、定位采用接近开关、位移传感器复合定位方法,此方法定位可靠、成本低、精度 商。
附图说明
[0026] 图1为型材切割流水线前视图;
[0027] 图2为型材切割流水线顶视图;
[0028] 图3为型材切割流水线左视图;
[0029] 图4为切割房前视图;
[0030] 图5为切割房顶视图。
[0031] 图6为组合定位装置左视图。
[0032] 图中:1-输送辊道、2-机器人、3-传感器、4-定长小车、5-矩形钢管、6-贮料架、 7-横向输送杆、8-夹紧油缸、9-第一直线导轨、10-齿条、11-油缸、12-第二直线导轨、 13-等离子切割机和割炬、14-激光测距仪。
具体实施方式
[0033] 为使本发明更明显易懂,兹以一优选实施例,并配合附图作详细说明如下。
[0034] 以一造船厂的型材切割流水线为例,此流水线能切割扁钢、球扁钢、等边角钢、不 等边角钢、T型钢五种型材的上百种规格,下面以切割HPX300X 12球扁钢为例,叙述本发 明的具体实施方法。
[0035] 图1〜图3分别为型材切割流水线前视图、顶视图和左视图。输送辊道1的辊子 直径为·φ 100mm,长650mm,辊子间距800mm。机器人2选用ABB公司生产的。等离子切割 机和割炬13选用Kjellberg公司产品,型号Hi440i。
[0036] 图1中定长小车4的导轨由200mm*200mm*12mm的矩形钢管5加工而成,在矩形钢 管5的上平面上和左侧面上分别安装1组第一直线导轨9,矩形钢管5的上平面上还安装齿 条10。
[0037] 结合图4、图5及图6,定长小车4的传感器3安装在一付第二直线导轨12上,油 缸11提升传感器3到需要高度。
[0038] 输送辊道由等间距设置的辊子组成,辊子在电机和减速器的驱动下运转,将待切 割型材向前推送。定长小车的导轨由矩形钢管加工而成,在矩形钢管的上平面上和左侧面 上分别安装一组直线导轨,矩形钢管的上平面上还安装齿条。
[0039] 工件要求:HP X 300 X 12球扁钢,长度12米,一端切25°正坡口,一端切25°反坡 口,均布10个100X50椭圆孔,椭圆孔中心离边线80mm。
[0040] 有一 HPX300X12球扁钢,长13米,可供切割。由行车把料吊至贮料架6上,贮料 架下的横向输送杆7抬起,把型材从贮料架6推送到输送辊道1上。
[0041] 输送辊道的辊子转动将型材向前推送,定长小车4停在离作业区中心1300mm的地 方,传感器3沿直线滑轨12下降至正好挡住球扁钢的高度,拦在输送辊道上方,型材前端撞 到传感器挡板,传感器3发出信号,两个夹紧油缸8顶出,把型材夹紧,输送辊道1停止输 送。
[0042] 机器人2按定长小车4的传感器3发来的位置信息作为X轴定长基准,机器人2 自带的激光测距仪14测出型材的边作为Y轴的定长基准,激光测距仪14测出型材的待切 割面与割炬的距离作为Z轴的定长基准,机器人2有了 X轴、Y轴、Z轴三个基准点,就能按 顺序对型材进行切割(如料头处25°正坡口,均布10个100X50椭圆孔,椭圆孔中心离边 线80mm,料尾端切25°反坡口。)
[0043] 机器人的作业区长2000mm,机器人先在离料头300mm的地方切25°正坡口,300mm 的料头切去后,以后X轴坐标以25°正坡口处为基准。然后在离坡口 1090. 9mm处作为X轴 坐标,离边线80mm处作为Y轴坐标,切一个100X50椭圆孔,油缸8夹紧松开,输送辊道1 重启,型材前移,此时定长小车4停在离作业区中心3000mm的地方,型材的25°正坡口撞在 定长小车4的传感器3上,传感器3发出信号,两个夹紧油缸8顶出,把型材夹紧,输送辊道 1停止输送。机器人2以新的X轴、Y轴、Z轴三个坐标参数,在型材上切割两个100X 50椭 圆孔,椭圆孔的中心距为1090. 9mm,椭圆孔离坡口端头的距离也是1090. 9mm,定长小车4再 后退2000mm,再切二个100X50椭圆孔……最后切25°反坡口。
[0044] 经测量型材总长为12002mm,合格;各椭圆孔的中心距为1090. 9±1. 5mm,范围内, 合格。整根球扁钢在12米长度内有5mm侧弯,但椭圆孔中心离边线距离均控制在80 ± I. 5mm 范围内,如没有每个作业区更新坐标的功能,80± I. 5mm尺寸无法保证。
[0045] 本发明的要点在于:型材撞到定位挡板传感器时,辊道输送电机不可能马上停下 来,型材在惯性力作用下发生多次碰撞,在油缸夹紧型材时,型材的位移又会使型材推撞传 感器,多次撞击将使定长挡板发生移动,通过创新的接近开关、位移传感器复合定位方法动 态修正原定长参数,机器人切割时以最后一次撞击后的精确位置为基准点,这样最大限度 消除测量误差,提高了型材定长切割的精度。

Claims (2)

1. 一种型材切割的定长方法,用于型材切割流水线上,型材切割流水线包括贮料架,贮 料架安装在输送辊道(1)的一侧;定长小车(4)的传感器(3)安装在一组直线导轨上,传感 器挡板可沿该直线滑轨上下升降,油缸(11)提升传感器(3)到设定高度;其特征在于,该定 长方法包括如下步骤: 步骤1 :将待切割的型材放置在流水线的贮料架上,开始工作时,贮料架下的横向输送 杆处抬起,把型材从贮料架推送到输送辊道(1)上; 步骤2 :输送辊道(1)在驱动装置的驱动下将型材向前推送,定长小车(4)的传感器 (3)沿直线滑轨下降至正好挡住型材的高度,拦在输送辊道(1)的上方; 步骤3 :型材前端撞到传感器挡板时,传感器(3)发出信号给夹紧油缸(8),两个夹紧油 缸(8)顶出,使型材夹紧,同时,输送辊道(1)停止输送; 步骤4 :机器人(2)按定长小车的传感器(3)发来的位置信息作为X轴的定长基准,机 器人(2)自带的激光测距仪测出型材的边作为Y轴的定长基准,该激光测距仪测出型材的 待切割面与割炬的距离作为Z轴的定长基准,机器人(2)以X轴、Y轴、Z轴的三个基准点, 按预设程序指令要求,对型材进行切割 步骤5:按机器人的工作范围定义作业区,型材被夹紧后,定长小车(4)自动后退一个 作业区,油缸(11)提升传感器(3);待机器人(2)切割完一个作业区,夹紧油缸(8)松开, 输送辊道(1)重启, 步骤6 :重复步骤2〜步骤:5,机器人(2)对下一个作业区进行切割,直至切完整根型 材。
2. 如权利要求1所述的一种型材切割的定长方法,其特征在于:所述机器人对每个作 业区切割前都要重新测量出X轴、Y轴、Z轴三个基准点。
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