CN105195655A - 工业机器人锻造自动线系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锻造自动线系统及控制方法，通过对锻造工艺的整体协调控制处理，包括中频感应加热炉、压力机及多个不同工位处的工业机器人，其中设置在取料点之后的第一冲床，以及包括设置在取料点与第一冲床之间的第一机器人；设置在第一冲床之后的压力机，以及包括设置在第一冲床和压力机之间的第二机器人；设置在压力机之后的第二冲床，以及设置在两者之间的第四机器人；以及第五机器人，其设置在第二冲床之后，用于对经第二冲床加工后的工件进行取料，以送至下料点，实现自动化锻造。本发明还公开了相应的控制方法。本发明可实现少人甚至无人的锻造自动化生产，降低了锻工的劳动强度，提高了劳动生产率，并且能够更好地保证锻件的一致性和质量。

Description

工业机器人锻造自动线系统及其控制方法

技术领域

本发明属于锻造自动线领域，特别涉及一种锻造自动线系统及其控制方法。

背景技术

锻压工艺包括从原始坯料加热、上料、预锻、喷墨、移位到终锻等生产过程，由于锻压行业生产环境恶劣，锻工劳动强度大，锻造自动线成为了锻造企业的迫切需求，同时也是锻压行业的发展方向。

工业机器人可用于从原始坯料加热、上料、预锻、喷墨、移位、终锻等生产过程，其灵活方便、稳定可靠，可替代传统的重复单调、枯燥乏味的人工操作，实现少人甚至无人的锻造自动化生产。不但降低了锻工的劳动强度，提高了劳动生产率，而且能够更好地保证锻件的一致性和质量。

专利文献203695856U公开了一种智能化机器人锻造加工流水线，其包括筛选流水线和锻打流水线，其中筛选流水线包括筛选箱、输送轨道、传感器，筛选箱包括：箱体、底座、立柱、滑板、气缸。立柱固连于所述底座上，所述箱体固连于所述立柱，所述箱体的上部开口，下部设置有出料口，所述箱体的一侧设置有斜坡。所述箱体两侧对称地分布有滑槽，所述滑槽中活动连接有所述滑板，所述气缸的活塞杆铰接于所述滑板，所述传感器为对射式传感器，布置置于所述输送轨道的两侧。所述输送轨道的出料端口位于所述筛选箱的上方，所述锻打流水线包括第一冲床、第二冲床、第一机器人、第二机器人，所述第一冲床和所述第二冲床成90度垂直布置，所述第一机器人位于所述第一冲床和所述第二冲床之间，所述第二机器人位于所述第二冲床的出料口位置。

上述机器人锻造加工流水线尽管可以在一定程度上由工业机器人实现，减轻人工工作量，但是，该方案中仍然无法覆盖锻造的全部工艺，而且其整体控制系统的协调控制仍然不够稳定，锻造工艺的精度可靠性等仍存在较大问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工业机器人锻造自动线的系统及上方法，其通过对锻造工艺的整体协调控制处理，实现对锻造自动线所包括的中频感应加热炉、压力机、工业机器人等各个单元的动作时序和逻辑关系，确保整线的开动率以及压力机、工业机器人等设备安全稳定运行。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供一种工业机器人锻造自动线系统，包括中频感应加热炉、压力机及多个不同工位处的工业机器人，其中所述中频感应加热炉用于对待处理的棒料坯件进行预热处理，加热炉通过下料滑到与取料点连通，通过该中频感应加热炉加热后的棒料，从下料滑道到达取料点，以用于机器人取料进入下一工序；

其特征在于，该包括：

设置在取料点之后的第一冲床，用于对棒料进行镦粗加工，以及包括设置在取料点与第一冲床之间的第一机器人，其用于对取料点的棒料进行筛选并送入第一冲床中进行镦粗加工；

设置在第一冲床之后的压力机，用于对镦粗料进行锻造，以及包括设置在第一冲床和压力机之间的第二机器人，其用于对经第一冲床进行镦粗加工后的镦粗料取出，以送入压力机进行锻造；

设置在压力机之后的第二冲床，以及设置在两者之间的第四机器人，该第四机器人取出模具内的锻造件送至第二冲床的冲孔切边点，与此同时压力机的下顶料退回，自动喷石墨装置动作冷却润滑锻造模具；以及

第五机器人，其设置在第二冲床之后，用于对经第二冲床加工后的工件进行取料，以送至下料点，实现自动化锻造。

作为本发明的改进，所述锻造包括预锻和终锻，所述压力机包括用于进行预锻的第一压力机，和用于终锻的第二压力机，所述第二压力机设置在第一压力机之后，且两者之间设置有第三机器人，所述第二机器人夹持所述镦粗料送至第一压力机的预锻点进行预锻，所述第三机器人用于夹取预锻件以送入第二压力机进行终锻。

作为本发明的改进，所述第一机器人通过获取到的棒料温度信息实现对棒料的温度分选，即通过设定的温度范围实现对棒料的筛选，并将选择的棒料送至镦粗点。

按照本发明的另一方面，提供一种上述工业机器人锻造自动线系统的控制方法，包括：

所述第一机器人从取料点处抓取棒料，获取其温度信息，并根据预设的温度范围对棒料进行分选，将符合条件的棒料输送至第一冲床；该第一机器人放料后，返回取料点准备下一次取料，与此同时第一冲床滑块动作完成镦粗工序后，自动吹气装置吹去镦粗后的氧化皮；

所述第二机器人取出镦粗料，退出到第一冲床外侧时，自动喷水装置喷水到镦粗模具的上模，与此同时第二机器人夹持镦粗料送至压力机的锻造点，第二机器人放料后，返回第一冲床的镦粗点附近准备下一次取料，与此同时压力机的滑块动作完成锻造；

第四机器人取出模具内的锻造件送至第二冲床的冲孔切边点，第四机器人放料后，返回压力机的锻造点附近，准备下一次取料，与此同时冲床滑块动作完成冲孔切边工序；

第五机器人取料后，退出到第二冲床外侧时，自动吹气装置吹去模具上残留的氧化皮，送至下料点后马上返回第二冲床的冲孔切边点附近准备下一次取料；

通过上述动作的循环控制，即可实现对工业机器人锻造自动线的控制。

作为本发明的改进，所述锻造包括预锻和终锻，所述压力机包括用于进行预锻的第一压力机，和用于终锻的第二压力机，所述第二压力机设置在第一压力机之后，且两者之间设置有第三机器人，所述第二机器人夹持所述镦粗料送至第一压力机的预锻点进行预锻，并在第一压力机滑块回程的时候下顶料开始动作，将预锻件顶出并保持；所述第三机器人夹取预锻件以送入第二压力机进行终锻，并在第二压力机的滑块回程的时候下顶料开始动作，将终锻件顶出并保持。

作为本发明的改进，所述第三机器人取出模具内的预锻件送至第二压力机的终锻点的同时，第一压力机的下顶料退回，自动喷石墨装置动作冷却润滑预锻模具。

作为本发明的改进，所述第四机器人取出模具内的终锻件送至第二冲床的冲孔切边点的同时，上述第二压力机的下顶料退回，自动喷石墨装置动作冷却润滑终锻模具。

本发明的锻造自动线具备取料点、镦粗点、预锻点、终锻点、冲孔切边点、下料点等特征工序点，自动完成从原始坯料加热、上料、预锻、喷墨、移位、终锻等生产过程。

实际上，根据不同锻件工艺流程，锻造自动线可以只有预锻点，省去终锻点工序，也可以只有终锻点，省去预锻点工序，或者同时具备预锻点和终锻点工序。

本发明中，总控系统与中频感应加热炉、工业机器人等单元节点可采用现场总线通讯。

本发明中，人机交互界面上可以精确设置自动吹气、自动喷水、自动喷墨的时间，同时显示整条锻造自动线的状态和报警信息。

总体而言，通过本发明提供的上述技术方案，具有如下突出的有益效果：

1)本发明锻造自动线的各工位通过设置相应的自动取料装置，并利用控制器对各个单元的动作时序和逻辑关系进行协调控制，从而使得

2)本发明的系统可以实现从原始坯料加热、上料、预锻、喷墨、移位、终锻等生产过程，替代过去重复单调、枯燥乏味的人工操作，降低企业的人工成本。

3)本发明的系统和方法相比人工上下料随意性较大，工业机器人重复定位精度高达0.05mm，因此能够更好地保证锻件的一致性和质量。

附图说明

图1是按照本发明实施例所构建的锻造自动线的结构布局图；

图2是按照本发明实施例所述的锻造自动线的控制系统架构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1为本发明一个优选实施例的锻造自动线系统。如图1所示，所述工业机器人锻造自动线包括中频感应加热炉1、压力机及多个不同工位处的工业机器人。

如图1所示，其中，中频感应加热炉1用于对待处理的棒料坯件进行预热处理，加热炉通过下料滑2到与取料点3连通，通过中频感应加热炉1加热后的棒料，从下料滑道2到达取料点3，以用于机器人取料进入下一工序。

本实施例中，中频感应加热炉1通过相应的结构或控制机构，可以保证棒料通过下滑通道在取料点3处的位置和姿态基本一致。

在一个实施例中，还包括设置在取料点3之后的冲床7，用于对棒料进行镦粗加工，以及包括设置在取料点3与冲床7之间的第一机器人，其用于取料点3的棒料进行筛选并送入冲床7中进行镦粗加工。具体地，在本实施例中，第一机器人4从取料点3处抓取棒料，并被控制而对获取到的棒料温度信息由第一机器人4实现对棒料的温度分选。进一步的，如果棒料温度超过设定温度范围，第一机器人4把抓取的棒料扔进高温料框5，如果低于设定温度范围，则扔进低温料框6，只有符合设定温度范围的棒料才会被送至冲床7的镦粗点8，进行镦粗加工。

在一个实施例中，还包括设置在冲床7之后的电动螺旋压力机10，用于对镦粗料进行预锻，以及包括设置在冲床7和电动螺旋压力机10之间的第二机器人9，其用于对经冲床7进行镦粗加工后的镦粗料取出，以送入电动螺旋压力机10进行预锻。

第一机器人4放料后，马上返回取料点3附近准备下一次取料，与此同时冲床7滑块动作完成镦粗工序后，自动吹气装置吹去镦粗后的氧化皮，等待第二机器人9取料。第二机器人9取出镦粗料，退出到冲床7外侧时，自动喷水装置喷水到镦粗模具的上模，与此同时第二机器人9夹持镦粗料送至电动螺旋压力机10的预锻点11。第二机器人9放料后，马上返回冲床7的镦粗点8附近准备下一次取料，与此同时电动螺旋压力机10滑块动作完成预锻工序，滑块回程的时候下顶料开始动作，将预锻件顶出并保持。

在一个实施例中，还可包括设置在电动螺旋压力机10之后的电动螺旋压力机13，其用于对预锻后的锻件进行终锻，以及还包括设置在电动螺旋压力机10和电动螺旋压力机13之间的第三机器人12，用于夹取预锻件以送入电动螺旋压力机13。具体地，第三机器人12取出模具内的预锻件送至电动螺旋压力机13的终锻点14，与此同时电动螺旋压力机10的下顶料退回，自动喷石墨装置动作冷却润滑预锻模具。第三机器人12放料后，马上返回电动螺旋压力机10的预锻点11附近，准备下一次取料，与此同时电动螺旋压力机13滑块动作完成终锻工序，滑块回程的时候下顶料开始动作，将终锻件顶出并保持。

在一个实施例中，还包括设置在电动螺旋压力机13之后的冲床16，以及设置在两者之间的第四机器人15。具体地，第四机器人15取出模具内的终锻件送至冲床16的冲孔切边点17，与此同时电动螺旋压力机13的下顶料退回，自动喷石墨装置动作冷却润滑终锻模具。第四机器人15放料后，马上返回电动螺旋压力机13的终锻点14附近，准备下一次取料，与此同时冲床16滑块动作完成冲孔切边工序。

在一个实施例中，还包括第五机器人18，其设置在冲床16之后，用于对经冲床16加工后的工件进行取料，以送至下料点19。具体地，第五机器人18取料后，退出到冲床16外侧时，自动吹气装置吹去模具上残留的氧化皮，送至下料点19后马上返回冲床16的冲孔切边点17附近准备下一次取料。如此，整条锻造自动线流水线操作，周而复始，循环运行。

图2为本发明一个实施例的自动线系统的控制系统示意图，上述工作流程通过该控制系统进行控制实现。如图2所示，控制系统主要包括PLC(ProgrammableLogicController，可编程逻辑控制器)、HMI(HumanMachineInterface，人机交互界面)。PLC与HMI通过MPI协议通讯，HMI作为人机交互工具，可以精确设置自动吹气、自动喷水、自动喷墨的时间，同时显示整条锻造自动线的状态和报警信息等。PLC与第一机器人到第五机器人之间通过Profibus-DP现场总线连接通讯，具备数据容错机制，相对于传统简单的数字量信号传输，还可以传输整型数、浮点数等复杂数据信息。

在一个实施例中，由于中频感应加热炉本身是相对独立的单机控制系统，采用DP/DPCoupler(Profibus-DP现场总线耦合器)模块与PLC数据通讯，实现两个相对独立、甚至速率不同的网络之间数据交换。外部系统中的按钮、开关、传感器接入PLC扩展的DI(DigitalInput，数字量输入)模块，继电器、指示灯由PLC扩展的DO(DigitalOutput，数字量输出)模块控制。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种工业机器人锻造自动线系统，包括中频感应加热炉、压力机及多个不同工位处的工业机器人，其中所述中频感应加热炉(1)用于对待处理的棒料坯件进行预热处理，加热炉通过下料滑道(2)与取料点(3)连通，通过该中频感应加热炉(1)加热后的棒料，从下料滑道(2)到达取料点(3)，以用于机器人取料进入下一工序；

其特征在于，该包括：

设置在取料点(3)之后的第一冲床(7)，用于对棒料进行镦粗加工，以及包括设置在取料点(3)与第一冲床(7)之间的第一机器人，其用于对取料点(3)的棒料进行筛选并送入第一冲床(7)中进行镦粗加工；

设置在第一冲床(7)之后的压力机，用于对镦粗料进行锻造，以及包括设置在第一冲床(7)和压力机之间的第二机器人(9)，其用于对经第一冲床(7)进行镦粗加工后的镦粗料取出，以送入压力机进行锻造；

设置在压力机之后的第二冲床(16)，以及设置在两者之间的第四机器人(15)，该第四机器人(15)取出模具内的锻造件送至第二冲床(16)的冲孔切边点(17)，与此同时压力机(13)的下顶料退回，自动喷石墨装置动作冷却润滑锻造模具；以及

第五机器人(18)，其设置在第二冲床(16)之后，用于对经第二冲床(16)加工后的工件进行取料，以送至下料点(19)，实现自动化锻造。

2.根据权利要求1所述的一种工业机器人锻造自动线系统，其中，所述锻造包括预锻和终锻，所述压力机包括用于进行预锻的第一压力机(10)，和用于终锻的第二压力机(13)，所述第二压力机(13)设置在第一压力机(10)之后，且两者之间设置有第三机器人(12)，所述第二机器人(9)夹持所述镦粗料送至第一压力机(10)的预锻点(11)进行预锻，所述第三机器人(12)用于夹取预锻件以送入第二压力机(13)进行终锻。

3.根据权利要求1或2所述的一种工业机器人锻造自动线系统，其中，所述第一机器人(4)通过获取到的棒料温度信息实现对棒料的温度分选，即通过设定的温度范围实现对棒料的筛选，并将选择的棒料送至镦粗点(8)。

4.一种权利要求1-3中任一项所述的工业机器人锻造自动线系统的控制方法，包括：

所述第一机器人(4)从取料点(3)处抓取棒料，获取其温度信息，并根据预设的温度范围对棒料进行分选，将符合条件的棒料输送至第一冲床；该第一机器人(4)放料后，返回取料点(3)准备下一次取料，与此同时第一冲床(7)滑块动作完成镦粗工序后，自动吹气装置吹去镦粗后的氧化皮；

所述第二机器人(9)取出镦粗料，退出到第一冲床(7)外侧时，自动喷水装置喷水到镦粗模具的上模，与此同时第二机器人(9)夹持镦粗料送至压力机(10)的锻造点(11)，第二机器人(9)放料后，返回第一冲床(7)的镦粗点(8)附近准备下一次取料，与此同时压力机(10)的滑块动作完成锻造；

第四机器人(15)取出模具内的锻造件送至第二冲床(16)的冲孔切边点(17)，第四机器人(15)放料后，返回压力机(13)的锻造点(14)附近，准备下一次取料，与此同时冲床(16)滑块动作完成冲孔切边工序；

第五机器人(18)取料后，退出到第二冲床(16)外侧时，自动吹气装置吹去模具上残留的氧化皮，送至下料点(19)后马上返回第二冲床(16)的冲孔切边点(17)附近准备下一次取料；

通过上述动作的循环控制，即可实现对工业机器人锻造自动线的控制。

5.根据权利要求4所述的工业机器人锻造自动线系统的控制方法，其中，所述锻造包括预锻和终锻，所述压力机包括用于进行预锻的第一压力机(10)，和用于终锻的第二压力机(13)，所述第二压力机(13)设置在第一压力机(10)之后，且两者之间设置有第三机器人(12)，所述第二机器人(9)夹持所述镦粗料送至第一压力机(10)的预锻点(11)进行预锻，并在第一压力机滑块回程的时候下顶料开始动作，将预锻件顶出并保持；所述第三机器人(12)夹取预锻件以送入第二压力机(13)进行终锻，并在第二压力机的滑块回程的时候下顶料开始动作，将终锻件顶出并保持。

6.根据权利要求5所述的工业机器人锻造自动线系统的控制方法，其中，所述第三机器人(12)取出模具内的预锻件送至第二压力机(13)的终锻点(14)的同时，第一压力机(10)的下顶料退回，自动喷石墨装置动作冷却润滑预锻模具。

7.根据权利要求4-6中任一项所述的工业机器人锻造自动线系统的控制方法，其中，所述第四机器人(15)取出模具内的终锻件送至第二冲床(16)的冲孔切边点(17)的同时，上述第二压力机(13)的下顶料退回，自动喷石墨装置动作冷却润滑终锻模具。