CN104759894A - 一种金属板材加工生产线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了板材加工装备领域内的是提供一种金属板材加工生产线，包括依次设置的数控剪板机、数控冲床和至少两台数控折弯机，所述数控剪板机的进料侧设置有原料架和定位台，数控剪板机和数控冲床上方设有第一横梁，第一横梁两端跨过数控剪板机和数控冲床，原料架和定位台分别设置在第一横梁前端两侧的下方，第一横梁的上料机械手，第一横梁的后端设有下料机械手，数控冲床的出料侧设有缓存架，所述下料机械手与缓存架相对应，缓存架的后侧设有多工位输送装置，第一横梁延伸至多工位输送装置的上方或侧上方，数控折弯机分设在多工位输送装置两侧。该装置自动化程度高，可无干涉地协同工作，协同工作的相容性好。

Description

一种金属板材加工生产线

技术领域

本发明涉及一种金属板材加工生产装置，特别涉及一种多台机床协同加工的生产线。

背景技术

中国专利数据库中，有一种金属板材成型方法及其柔性生产线，其公开号CN 102009323 A，公开日为 2011-04-13，该生产线还包括自动供料系统、切割冲裁系统、成型系统、钳焊系统、下料分拣模块、成品自动化仓库模块和成品输送模块等，所述自动供料系统、切割冲裁系统、成型系统、钳焊系统沿所述生产线的走向依次排列，并对应于该生产线一侧设有转移装置，设置一分别与所述自动供料系统、切割冲裁系统、成型系统、钳焊系统、转移装置、下料分拣模块、成品自动化仓库模块、成品输送模块相连，并控制其工作状态的控制系统，所述生产线一侧设有若干沿其走边排列的定位辊，另一侧对应设有限位辊。自动供料系统包括依次排列设置的板材仓库模块、卷料随行夹具模块、动力开卷模块、运输模块、矫平模块和数控送料模块 ；所述切割冲裁系统包括一数控冲压模块、一切割模块、一剪切分离模块和一模具冲裁模块 ；所述成型系统包括一数控折边模块、一液压成型模块、一滚弯成型模块、一整平模块和一拉伸变形模块 ；所述成型系统包括一数控折边模块、一液压成型模块、一滚弯成型模块、一整平模块和一拉伸变形模块 ；所述钳焊系统包括一焊接模块、一铆接功能模块、一焊接机械手模块和一焊接工装模块。所述切割模块为数控激光切割机或等离子切割机。所述转移装置为传送带、轨道、机械手中的任一。其不足之处在于：该装置中，如何在相互比干涉的前提下给不同的模块送料，是个难题，此外，该装置适用于卷板的加工，而不适用于堆叠板料的加工。该装置尽管给出了将不同模块结合在一起的整体技术方案，但其未能提供实际可操作的具体方案，在实际操作时，仍存在很多技术难题，例如，送料系统自身定位，与相应模块之间如何才能协同工作等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种金属板材加工生产线，使其自动化程度高，协同工作的相容性好。

本发明的目的是这样实现的：一种金属板材加工生产线，包括依次设置的数控剪板机、数控冲床和至少两台数控折弯机，所述数控剪板机的进料侧设置有原料架和定位台，数控剪板机和数控冲床上方设有第一横梁，第一横梁两端跨过数控剪板机和数控冲床，原料架和定位台分别设置在第一横梁前端两侧的下方，第一横梁的前端设有可沿第一横梁移动的上料机械手，第一横梁的后端设有可沿第一横梁移动的下料机械手，数控冲床的出料侧设有缓存架，所述下料机械手与缓存架相对应，缓存架的后侧设有多工位输送装置，第一横梁延伸至多工位输送装置的上方或侧上方，使下料机械手可以运动到多工位输送装置上方，数控折弯机分设在多工位输送装置两侧，多工位输送装置的另一侧与数控折弯机对应设有折弯横梁，折弯横梁上设有可沿折弯横梁移动的折弯机械臂，数控折弯机旁设有成品架。

本发明工作时，通过上料机械手抓取板料，送至定位台上定位，完成定位后，上料机械手将板料送至数控剪板机，进行剪切修边加工，完成板材剪板修边后，上料机械手再次吸取板料，送至数控冲床，进行冲裁加工，加工完后，下料机械手将冲压板材抓取并放在缓存架上，在需要时再将板料取出放置在多工位输送装置上，多工位输送装置将板料输送至数控折弯机的各个多工位，通过折弯机械臂取料，送入数控折弯机进行折弯加工。折弯完成后将折弯成品放在成品架上，完成板料的剪冲折的加工过程。与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、第一横梁两端跨过数控剪板机和数控冲床，使得数控剪板机和数控冲床共用上料机械手，下料机械手不仅用于数控冲床的下料，同时，用于给多工位输送装置上料，使得装置整体结构紧凑，下料和下料之间不会干涉。

2、缓存架可以用于缓存板材，使得数控冲床与数控折弯机能更好地匹配，同时，缓存架上可设置不同规格零件的缓存区域，可以摆放不同板料，使生产线可同时加工多种规格的零件。

3、折弯臂抓取板料直接在数控折弯机上进行折弯，中途不需要将板料放下，保证了加工精度。

该装置自动化程度高，可无干涉地协同工作，将板料剪冲折加工。

作为本发明的进一步改进，所述板料多工位输送装置包括平行设置的两根支撑板，两根支撑板之间设有若干相互平行的送料辊，送料辊两端经轴承安装在轴承座内，轴承座固定安装在对应的支撑板上，送料辊端部设有驱动链轮，所述支撑板上侧设有可升降的框架，框架与折弯机械臂一一对应，所述框架两侧分别连接有升降气缸，升降气缸的气缸体固定在支撑板侧面，升降气缸的活塞杆伸出端设有升降气缸接头，框架边侧设置有连接耳，升降气缸接头与连接耳之间经销轴相铰接，其中，一侧支撑板对应的升降气缸接头上设有腰型孔与所述销轴相连，另一侧支撑板对应的升降气缸接头上设有圆孔与所述销轴配合连接；所述框架包括相互平行的两块侧板，两块侧板的下侧之间经若干托料板相连；两块侧板上在相邻托料板之间的位置设有从下向上延伸的凹槽，两块侧板的一端之间设有挡料板；当升降气缸驱动侧板向下运动到下限位位置时，托料板穿过送料辊之间的间隙，使得送料辊位于所述凹槽内，送料辊的上边缘高于托料板的上表面；同时，挡料板遮挡在送料辊的送料路线上；当升降气缸驱动侧板向上运动到上限位位置时，托料板和挡料板的下缘高于送料辊的上边缘，让出送料辊的送料路线。其工作时，下料机械手从缓存架上抓取板料并逐一放在送料辊上，当送料辊转动时，板料沿支撑板的长度方向运动，此时，框架有两种工况，其一是处于待料工况，其二是让料工况，在待料工况下，升降气缸驱动侧板向下运动到下限位位置，由于送料辊的上边缘高于托料板的上表面，第一张板料可以无阻碍地运动到第一个框架上方，直至该板料前端接触到相应的挡料板，第一张板料方能停止运动；此时，升降气缸驱动单边侧板向上运动，使框架倾斜，板料可向框架另一侧滑动，从而使得板料整体移动到框架的角部，实现板料的定位，然后，另一侧的气缸动作，将板料举起，折弯机械臂抓取板料送入数控折弯机进行折弯加工，折弯机械臂以框架的对应角部为定位原点，能够更准确地抓取板料。当两侧的油缸都到达上限位位置，此时，第一个框架进入让料工况，由于托料板和挡料板的下缘高于送料辊的上边缘，让出了送料辊的送料路线，使得第二张板料能顺利从框架下方穿过，可送达到下一个框架，在多台数控折弯机同时加工板料时，可顺利地将板料送达到各折弯机械臂位置，送料过程相互之间无干涉，可实现快速高效送料，挡料板及气缸的设置使板料能够被初始定位，为折弯机械臂准确抓取板料提供了方便。

为能保证上料机械手每次抓取的板料为一张，所述上料机械手下端设有可沿Z轴转动的吸盘支架，吸盘支架下方呈阵列安装有若干吸盘，所述吸盘包括固定吸盘和活动吸盘，固定吸盘经固定杆连接在吸盘支架下侧；所述活动吸盘至少在板材的一角处对应设置有一个，所述活动吸盘连接在摆动杆下端，吸盘支架下侧与摆动杆对应设置有连接块，连接块侧面设有摆动气缸，摆动气缸的活塞杆伸出端连接有摆动气缸接头，摆动杆中部经下销轴与连接块相铰接，摆动杆上部设有腰型槽，摆动气缸接头端部设有上销轴，上销轴插入所述腰型槽内。其工作时，通过固定吸盘和活动吸盘同时吸起板料，然后通过摆动气缸驱动摆动杆摆动，驱使板料的角部弯曲，形成拱形，不同层的板料弯曲不一致，使吸附在一起的板料产生相对滑移，在弯曲部位，两者之间产生空隙，使空气进入两层板料之间，从而实现板料分层，使得吸盘每次只抓取一张板料。该方案能将板料更大幅度地弯曲，使得薄板的层与层之间产生较大的弯曲并因此而造成薄板分层。摆动杆在摆动过程中，活动吸盘的线速度方向不断变化，且在摆动的始点和末点均具有较大的加速度，促进了板料分层，使得板料分层效果更好。

为保证板料能更加好地被定位，所述数控剪板机、数控冲床上分别设有两个用于夹持住板料进行加工的定位夹钳，定位夹钳侧面设有用于探测板料边缘位置的感应开关；吸盘支架与Z轴电机传动连接，感应开关将感受到的信号经控制系统转换成旋转信号送给Z轴电机，驱动吸盘支架绕Z轴转动，使得两个定位夹钳对应的感应开关均能探测到板料。

为保证板料在框架内移动方便，所述托料板上安装有若干托料钢球。托料钢球可保证板料的运动可靠，磨损小。

该生产线上，带有腰型孔一侧的升降气缸推动单侧的框架升起时，框架倾斜角度为5~10°。该技术方案进一步保证了板料能方便地移动到框架的角部。

作为本发明的进一步改进，所述第一横梁和折弯横梁平行设置。第一横梁和折弯横梁平行布置时，方便了下料机械手将板料送到多工位输送装置上，同时也方便了折弯机的布置。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为图1的俯视图。

图3为第一横梁结构示意图。

图4为图3中A的局部放大图。

图5为多工位输送装置的立体结构示意图。

图6为为框架结构示意图。

图7为多工位输送装置的主视图。

图8为框架升起后的结构示意图。

图9为图8的左视图。

图10为单侧的框架升起时的使用状态图。

图11为上料机械手下端结构示意图。

图12为图11中B的局部放大图。

图13为避免抓取多层板料的工作原理图。

图14定位夹钳工作原理图。

其中，1第一横梁，2定位台，3原料架，4上料机械手，5数控剪板机，6数控冲床，7缓存架，8下料机械手，9多工位输送装置，901气缸支座，902升降气缸，903升降气缸接头，904连接耳，905挡料板，906侧板，907托料板，908托料钢球，909支撑板，910轴承座，911链轮，912送料辊，913凹槽，914腰型孔，915销轴，10数控折弯机一，11折弯横梁二，12折弯机械臂二，13成品架二，14数控折弯机二，15折弯横梁一，16折弯机械臂一，17成品架一，18支撑柱，19Y轴运动机构，20导轨，21齿条，22升降机构，23Z轴电机，24Y轴电机，25连接块，26摆动气缸接头，27摆动气缸，28吸盘支架，29固定杆，30a固定吸盘，30b活动吸盘，31下销轴，32上销轴，33腰型槽，34摆动杆，35感应开关，36定位夹钳，37板料。

具体实施方式

如图所示，为一种金属板材加工生产线，其结构主要包括沿X轴向依次设置的数控剪板机5、数控冲床6、数控折弯机一10和数控折弯机二14，数控剪板机5的进料侧设置有原料架3和定位台2，数控剪板机5和数控冲床6上方设有第一横梁1，第一横梁1两端跨过数控剪板机5和数控冲床6，原料架3和定位台2分别设置在第一横梁1前端两侧的下方，第一横梁1的前端设有可沿第一横梁1移动的上料机械手4，第一横梁1的后端设有可沿第一横梁1移动的下料机械手8，上料机械手4和下料机械手8经导轨20设置第一横梁1上，通过齿条21与伺服电机传动连接，伺服电机可驱动上料机械手4、下料机械手8沿第一横梁运动，上料机械手4、下料机械手8均与第一横梁1之间设置有升降机构22，使其能抓取板料并作升降运动，上料机械手下端设有与第一横梁1的长度方向呈空间垂直的Y轴运动机构19，通过Y轴电机24可驱动Y轴运动机构19沿Y轴运动，Y轴运动机构19下侧设有可沿Z轴转动的吸盘支架。

设置在数控冲床6的出料侧设有缓存架7，下料机械手8与缓存架7相对应，缓存架7的后侧设有多工位输送装置9，第一横梁1延伸至多工位输送装置9的上方或侧上方，使下料机械手8可以运动到多工位输送装置9上方，以便将板料送到多工位输送装置9上，数控折弯机一10和数控折弯机二14分设在多工位输送装置9的两侧，多工位输送装置9的另一侧与数控折弯机一10对应设有折弯横梁一，折弯横梁上一设有可沿折弯横梁一移动的折弯机械臂一，数控折弯机一旁设有成品架一，相应地，数控折弯机二14对应设有折弯横梁二11，折弯横梁二11上设有可沿折弯横梁二移动的折弯机械臂二12，数控折弯机二14旁设有成品架二13。

该装置中，板料多工位输送装置9包括平行设置的两根支撑板909，两根支撑板909之间设有若干相互平行的送料辊912，送料辊912两端经轴承安装在轴承座910内，轴承座910固定安装在对应的支撑板909上，送料辊912端部设有驱动链轮911，所述支撑板909上侧设有可升降的框架，框架与折弯机械臂一一对应，所述框架两侧分别连接有升降气缸902，升降气缸902的气缸体经气缸支座901固定在支撑板909侧面，升降气缸902的活塞杆伸出端设有升降气缸接头903，框架边侧设置有连接耳904，升降气缸接头903与连接耳904之间经销轴915相铰接，其中，一侧支撑板909对应的升降气缸接头903上设有腰型孔914与所述销轴915相连，另一侧支撑板909对应的升降气缸接头903上设有圆孔与所述销轴915配合连接；所述框架包括相互平行的两块侧板906，两块侧板906的下侧之间经若干托料板907相连；两块侧板906上在相邻托料板907之间的位置设有从下向上延伸的凹槽913，两块侧板906的一端之间设有挡料板905；当升降气缸902驱动侧板906向下运动到下限位位置时，托料板907穿过送料辊912之间的间隙，使得送料辊912位于所述凹槽913内，送料辊912的上边缘高于托料板907的上表面；同时，挡料板905遮挡在送料辊912的送料路线上；当升降气缸902驱动侧板906向上运动到上限位位置时，托料板907和挡料板905的下缘高于送料辊912的上边缘，让出送料辊912的送料路线。其工作时，下料机械手8从缓存架7上抓取板料并逐一放在送料辊912上，当送料辊912转动时，板料沿支撑板909的长度方向运动，此时，框架有两种工况，其一是处于待料工况，其二是让料工况，在待料工况下，升降气缸902驱动侧板906向下运动到下限位位置，由于送料辊912的上边缘高于托料板907的上表面，第一张板料可以无阻碍地运动到第一个框架上方，直至该板料前端接触到相应的挡料板905，第一张板料方能停止运动；此时，升降气缸902驱动单边侧板906向上运动，使框架倾斜，板料可向框架另一侧滑动，从而使得板料整体移动到框架的角部，实现板料的定位，然后，另一侧的气缸动作，将板料举起，折弯机械臂抓取板料送入数控折弯机进行折弯加工，折弯机械臂以框架的对应角部为定位原点，能够更准确地抓取板料。当两侧的油缸都到达上限位位置，此时，第一个框架进入让料工况，由于托料板907和挡料板905的下缘高于送料辊912的上边缘，让出了送料辊912的送料路线，使得第二张板料能顺利从框架下方穿过，可送达到下一个框架，在两台或两台以上的数控折弯机同时加工板料时，可顺利高效地将板料送达到各折弯机械臂位置，送料过程相互之间无干涉，可实现快速高效送料，挡料板905及升降气缸的设置使板料能够被初始定位，为折弯机械臂准确抓取板料提供了方便。

为能保证上料机械手4每次抓取的板料37为一张，上料机械手4下端设有可沿Z轴转动的吸盘支架28，吸盘支架28下方呈阵列安装有若干吸盘，所述吸盘包括固定吸盘30a和活动吸盘30b，固定吸盘30a经固定杆29连接在吸盘支架28下侧；所述活动吸盘30b至少在板材的一角处对应设置有一个，所述活动吸盘30b连接在摆动杆34下端，吸盘支架28下侧与摆动杆34对应设置有连接块25，连接块25侧面设有摆动气缸27，摆动气缸27的活塞杆伸出端连接有摆动气缸接头26，摆动杆34中部经下销轴31与连接块25相铰接，摆动杆34上部设有腰型槽33，摆动气缸接头26端部设有上销轴32，上销轴32插入所述腰型槽33内。其工作时，通过固定吸盘30a和活动吸盘30b同时吸起板料37，然后通过摆动气缸27驱动摆动杆34摆动，驱使板料37的角部弯曲，形成拱形，不同层的板料37弯曲不一致，使吸附在一起的板料37产生相对滑移，在弯曲部位，两者之间产生空隙，使空气进入两层板料37之间，从而实现板料37分层，使得吸盘每次只抓取一张板料37。该方案能将板料37更大幅度地弯曲，使得薄板的层与层之间产生较大的弯曲并因此而造成薄板分层。摆动杆34在摆动过程中，活动吸盘30b的线速度方向不断变化，且在摆动的始点和末点均具有较大的加速度，促进了板料37分层，使得板料37分层效果更好。

为保证板料37能更加好地被定位，数控剪板机5、数控冲床6上分别设有两个用于夹持住板料37进行加工的定位夹钳36，定位夹钳36侧面设有用于探测板料37边缘位置的感应开关35；吸盘支架28与Z轴电机传动连接，感应开关35将感受到的信号经控制系统转换成旋转信号送给Z轴电机，驱动吸盘支架28绕Z轴转动，使得两个定位夹钳36对应的感应开关35均能探测到板料37。

为保证板料37在框架内移动方便，所述托料板907上安装有若干托料钢球908。托料钢球908可保证板料37的运动可靠，磨损小。

该生产线上，带有腰型孔914一侧的升降气缸902推动单侧的框架升起时，框架倾斜角度为5~10°。该技术方案进一步保证了板料37能方便地移动到框架的角部。

该装置工作时，通过上料机械手4抓取板料37，送至定位台2上定位，完成定位后，上料机械手4将板料37送至数控剪板机5，进行剪切修边加工，完成板材剪板修边后，上料机械手4再次吸取板料37，送至数控冲床6，进行冲裁加工，加工完后，下料机械手8将冲压板材抓取并放在缓存架7上，在需要时将板料37取出放置在多工位输送装置9上，多工位输送装置9将板料37输送至数控折弯机的各个多工位，通过折弯机械臂一16和折弯机械臂二12取料，送入数控折弯机一10和数控折弯机二14中进行折弯加工。折弯完成后折弯机械臂一16和折弯机械臂二12将折弯成品放在成品架一17和成品架二13上，完成板料的剪冲折的加工过程。

该装置中，第一横梁1、折弯横梁一15和折弯横梁二11平行设置。第一横梁1、折弯横梁一15和折弯横梁二11平行布置时，方便了下料机械手8将板料37送到多工位输送装置9上，同时也方便了数控折弯机一10和数控折弯机二14的布置。

本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种金属板材加工生产线，包括依次设置的数控剪板机、数控冲床和至少两台数控折弯机，所述数控剪板机的进料侧设置有原料架和定位台，其特征在于：数控剪板机和数控冲床上方设有第一横梁，第一横梁两端跨过数控剪板机和数控冲床，原料架和定位台分别设置在第一横梁前端两侧的下方，第一横梁的前端设有可沿第一横梁移动的上料机械手，第一横梁的后端设有可沿第一横梁移动的下料机械手，数控冲床的出料侧设有缓存架，所述下料机械手与缓存架相对应，缓存架的后侧设有多工位输送装置，第一横梁延伸至多工位输送装置的上方或侧上方，使下料机械手可以运动到多工位输送装置上方，数控折弯机分设在多工位输送装置两侧，多工位输送装置的另一侧与数控折弯机对应设有折弯横梁，折弯横梁上设有可沿折弯横梁移动的折弯机械臂，数控折弯机旁设有成品架。

2.根据权利要求1所述的一种金属板材加工生产线，其特征在于：所述板料多工位输送装置包括平行设置的两根支撑板，两根支撑板之间设有若干相互平行的送料辊，送料辊两端经轴承安装在轴承座内，轴承座固定安装在对应的支撑板上，送料辊端部设有驱动链轮，所述支撑板上侧设有可升降的框架，框架与折弯机械臂一一对应，所述框架两侧分别连接有升降气缸，升降气缸的气缸体固定在支撑板侧面，升降气缸的活塞杆伸出端设有升降气缸接头，框架边侧设置有连接耳，升降气缸接头与连接耳之间经销轴相铰接，其中，一侧支撑板对应的升降气缸接头上设有腰型孔与所述销轴相连，另一侧支撑板对应的升降气缸接头上设有圆孔与所述销轴配合连接；所述框架包括相互平行的两块侧板，两块侧板的下侧之间经若干托料板相连；两块侧板上在相邻托料板之间的位置设有从下向上延伸的凹槽，两块侧板的一端之间设有挡料板；当升降气缸驱动侧板向下运动到下限位位置时，托料板穿过送料辊之间的间隙，使得送料辊位于所述凹槽内，送料辊的上边缘高于托料板的上表面；同时，挡料板遮挡在送料辊的送料路线上；当升降气缸驱动侧板向上运动到上限位位置时，托料板和挡料板的下缘高于送料辊的上边缘，让出送料辊的送料路线。

3.根据权利要求2所述的一种金属板材加工生产线，其特征在于：所述上料机械手下端设有可沿Z轴转动的吸盘支架，吸盘支架下方呈阵列安装有若干吸盘，所述吸盘包括固定吸盘和活动吸盘，固定吸盘经固定杆连接在吸盘支架下侧；所述活动吸盘至少在板材的一角处对应设置有一个，所述活动吸盘连接在摆动杆下端，吸盘支架下侧与摆动杆对应设置有连接块，连接块侧面设有摆动气缸，摆动气缸的活塞杆伸出端连接有摆动气缸接头，摆动杆中部经下销轴与连接块相铰接，摆动杆上部设有腰型槽，摆动气缸接头端部设有上销轴，上销轴插入所述腰型槽内。

4.根据权利要求3所述的一种金属板材加工生产线，其特征在于：所述数控剪板机、数控冲床上分别设有两个用于夹持住板料进行加工的定位夹钳，定位夹钳侧面设有用于探测板料边缘位置的感应开关；吸盘支架与Z轴电机传动连接，感应开关将感受到的信号经控制系统转换成旋转信号送给Z轴电机，驱动吸盘支架绕Z轴转动，使得两个定位夹钳对应的感应开关均能探测到板料。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种金属板材加工生产线，其特征在于：所述托料板上安装有若干托料钢球。

6.根据权利要求1-4任意一项所述的一种金属板材加工生产线，其特征在于：带有腰型孔一侧的升降气缸推动单侧的框架升起时，框架倾斜角度为5~10°。

7.根据权利要求1-4任意一项所述的一种金属板材加工生产线，其特征在于：所述第一横梁和折弯横梁平行设置。