CN106141827B - 轧辊自动磨削系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轧辊自动磨削系统，包括装卸模块、磨削模块、缓存模块、运输模块和控制模块；装卸模块位于轧机附近，包括辊盒、装卸辊盒架和起重装置；磨削模块包括自动轧辊磨床、磨削辊盒架和自动上料装置，自动上料装置包括能够移动至自动轧辊磨床和磨削辊盒架上方任意位置并升降取放轧辊的机械手；缓存模块包括设在自动轧辊磨床附近的用于缓存辊盒的立体货架、堆垛机和出入库辊盒架；运输模块包括用于在装卸模块、磨削模块和缓存模块任意两点间运输辊盒的AGV小车。该系统集成了轧辊自动输送、出入库、自动上料、自动磨削功能，节省了磨削辅助时间。

Description

轧辊自动磨削系统

技术领域

本发明属于机械加工领域，具体涉及一种轧辊自动磨削系统。

背景技术

不锈钢及硅钢生产线用到的轧辊尺寸小、结构简单、重磨量大、加工精度高，考虑其对加工精度及自动化的要求，目前均采用进口轧辊磨床进行磨削。进口轧辊磨床自动化程度高，磨削效率高，轧辊纯磨削的时间短，一般磨削一根轧辊约10分钟左右。

轧辊在磨床上磨削过程仅仅是轧辊磨削周期的阶段之一，一个完整的轧辊磨削周期还包括轧辊的转运、轧辊上下料等辅助步骤。目前，轧辊整个磨削周期约20～35分钟，辅助时间占相当大的比例，轧辊磨削辅助时间一般由轧辊转运效率和轧辊上下料效率这两个主要因素决定，要减少辅助时间，一方面要减少轧辊转运距离、加快转运节拍，另一方面需要设置磨床专用的上下料设施，同时还要尽可能提高这些环节的自动化程度以减少作业时间。现有的磨削工艺在这方面尝试很少，自动化程度较低，更未有一整套自动化解决方案，因此，研发一整套小轧辊磨削自动化工艺和设备是小轧辊磨削工艺发展的需要，同时也符合国家工业4.0及智能制造的发展需要。

发明内容

本发明的目的是提供一种轧辊自动磨削系统，该系统集成了轧辊自动输送、出入库、自动上料、自动磨削功能，节省了磨削辅助时间。

本发明所采用的技术方案是：

一种轧辊自动磨削系统，包括装卸模块、磨削模块、缓存模块、运输模块和分别与上述模块双向通讯的控制模块；装卸模块位于轧机附近，包括用于放置轧辊的辊盒、用于放置辊盒的装卸辊盒架和用于吊运轧辊和辊盒的起重装置；磨削模块包括自动轧辊磨床、设在自动轧辊磨床附近用于放置辊盒的磨削辊盒架和自动上料装置，自动上料装置包括能够移动至自动轧辊磨床和磨削辊盒架上方任意位置并升降取放轧辊的机械手；缓存模块包括设在自动轧辊磨床附近的用于缓存辊盒的立体货架、能在立体货架任意位置装卸辊盒的堆垛机和设在堆垛机取料位置用于放置辊盒的出入库辊盒架；运输模块包括用于在装卸模块、磨削模块和缓存模块任意两点间运输辊盒的AGV小车。

进一步地，装卸辊盒架、磨削辊盒架和出入库辊盒架上均设有定位装置。

进一步地，起重装置为轧机区域内原有的天车或者新设的专用吊车。

进一步地，自动上料装置还包括设在自动轧辊磨床和磨削辊盒架两侧的导轨、横跨在两侧导轨上并能够沿导轨移动的纵移机构、设在纵移机构上并能够沿纵移机构移动的横移机构、设在横移机构上的升降机构，机械手设在升降机构上。

进一步地，磨削模块设有一个以上自动轧辊磨床，每个自动轧辊磨床都配有1或2个磨削辊盒架，每个自动轧辊磨床都配有一个自动上料装置或者多个自动轧辊磨床共用一个自动上料装置。

进一步地，轧辊上设有RFID电子标签，机械手上设有RFID读写器。

进一步地，立体货架包括由立柱、支撑件和连接件拼接成的矩形架，矩形架上设有呈方阵排列的用于放置辊盒的托架。

进一步地，连接件与立柱之间通过自锁式连接孔插接。

进一步地，AGV小车的结构形式为背驮举升式，采用交流伺服电机驱动，动力电源为蓄电池，采用激光导引或磁导引。

进一步地，控制模块为PLC控制器。

本发明的有益效果是：

1.该系统集成了轧辊自动输送、出入库、自动上料、自动磨削功能，装卸模块用于装卸并存放轧机处的轧辊，磨削模块通过自动上料装置和自动轧辊磨床完成轧辊的自动磨削，缓存模块中的立体货架以辊盒为贮存单元，节约了用地，靠近自动轧辊磨床布置，减少了轧辊磨削运距，提高了效率，节省了磨削辅助时间，运输模块采用AGV小车进行辊盒运输，提高轧辊运输的自动化程度和运输效率，节省了磨削辅助时间。控制模块用于综合控制各模块执行设备完成相应任务。

2.定位装置可以使检测辊盒定位，便于机械手定位抓取。

3.当轧机区域内具有天车时，可以不用新设专用吊车，节约成本。

纵移机构、横移机构和升降机构实现了机械手在自动轧辊磨床和磨削辊盒架上方区域内的三坐标运动，纵移机构横跨在两侧导轨上能够沿自动轧辊磨床和磨削辊盒架布置的方向运动，方便自动轧辊磨床和磨削辊盒架的扩展。

4.多个自动轧辊磨床共同工作，增加了运转效率。

5.机械手可以读取轧辊的加工信息，用于轧辊全生命周期的管理。

6.自锁式连接孔插接牢靠，可以避免误操作带来的危险。

7.AGV小车采用背驮举升式，可以驶入辊盒架底部，然后举升或者下方辊盒。

8.PLC控制器不但可控制整个系统的各个环节，而且还可以对整个系统数据进行管理并具有报表功能。

附图说明

图1是本发明的示意图。

图2是本发明中磨削模块的俯视图。

图3是本发明中磨削模块的正视图。

图4是本发明中缓存模块的俯视图。

图5是本发明中缓存模块的正视图。

图6是本发明中缓存模块的侧视图。

图中：1-装卸辊盒架；2-辊盒；3-AGV小车；4-自动轧辊磨床；5-导轨；6-纵移机构；7-磨削辊盒架；8-升降机构；9-横移机构；10-机械手；11-出入库辊盒架；12-立体货架；13-堆垛机；14-托架。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1所示，一种轧辊自动磨削系统，包括装卸模块、磨削模块、缓存模块、运输模块和分别与上述模块（中的自动设备）双向通讯的控制模块；装卸模块位于轧机附近，包括用于放置轧辊的辊盒2、用于放置辊盒2的装卸辊盒架1和用于吊运轧辊和辊盒2的起重装置；磨削模块包括自动轧辊磨床4、设在自动轧辊磨床4附近用于放置辊盒2的磨削辊盒架7和自动上料装置，自动上料装置包括能够移动至自动轧辊磨床4和磨削辊盒架7上方任意位置并升降取放轧辊的机械手10（机械手10为双钩结构，根据要求可选用C型或夹钳型）；缓存模块包括设在自动轧辊磨床4附近的用于缓存辊盒2的立体货架12、能在立体货架12任意位置装卸辊盒2的堆垛机13（堆垛机13主要用于立体货架12的出入库作业，完成辊盒2的存取工作，并与出入库辊盒架11进行搬运作业交接，堆垛机13一般由机架、行走机构、起升机构、装有货叉的载货台、限速装置、外形检测装置、电气控制部件、安全保护装置等组成。堆垛机13的控制方式有在线自动、单机自动、手动模式3种模式，日常运行时使用在线自动模式，其它模式在检修、维护以及调试时使用）和设在堆垛机13取料位置用于放置辊盒2的出入库辊盒架11；运输模块包括用于在装卸模块、磨削模块和缓存模块任意两点间运输辊盒2的AGV小车3。

该系统集成了轧辊自动输送、出入库、自动上料、自动磨削等功能，装卸模块用于装卸并存放轧机处的轧辊，在冶金等行业涉及小轧辊磨削的不锈钢及硅钢磨辊生产线具有广泛的应用前景，磨削模块通过自动上料装置和自动轧辊磨床4完成轧辊的自动磨削，缓存模块中的立体货架12以辊盒2为贮存单元，节约了用地，靠近自动轧辊磨床4布置，减少了轧辊磨削运距，提高了效率，节省了磨削辅助时间，运输模块采用AGV小车3进行辊盒2运输，提高轧辊运输的自动化程度和运输效率，节省了磨削辅助时间。控制模块用于综合控制各模块执行设备完成相应任务。

在本实施例中，装卸辊盒架1、磨削辊盒架7和出入库辊盒架11上均设有（机械）定位装置。定位装置可以使检测辊盒2定位，便于机械手10定位抓取。

在本实施例中，起重装置为轧机区域内原有的天车或者新设的专用吊车。当轧机区域内具有天车时，可以不用新设专用吊车，节约成本。

如图2和图3所示，在本实施例中，自动上料装置还包括设在自动轧辊磨床4和磨削辊盒架7两侧的导轨5、横跨在两侧导轨5上并能够沿导轨5移动的纵移机构6、设在纵移机构6上并能够沿纵移机构6移动的横移机构9、设在横移机构9上的升降机构8，机械手10设在升降机构8上。纵移机构6、横移机构9和升降机构8实现了机械手10在自动轧辊磨床4和磨削辊盒架7上方区域内的三坐标运动，纵移机构6横跨在两侧导轨5上能够沿自动轧辊磨床4和磨削辊盒架7布置的方向运动，方便自动轧辊磨床4和磨削辊盒架7的扩展。

能够实现纵移、横移和升降的机构有很多种，如，链传动机构、齿轮传动机构、丝杠滑座传动机构等，考虑到传动的平稳性，纵移机构6和升降机构8均通过齿轮齿条传动，横移机构9通过丝杠和滑座传动，同时，考虑到运动的精确性，纵移机构6、横移机构9和升降机构8上都设有光电定位机构。

如图2和图3所示，在本实施例中，磨削模块设有一个以上自动轧辊磨床4，每个自动轧辊磨床4都配有1或2个磨削辊盒架7（本实例有2台轧辊磨床,可根据实际需要增加自动轧辊磨床4的数量），每个自动轧辊磨床4都配有一个自动上料装置或者多个自动轧辊磨床4共用一个自动上料装置。多个自动轧辊磨床4共同工作，增加了运转效率。

在本实施例中，轧辊上设有RFID电子标签，机械手10上设有RFID读写器。机械手10可以读取轧辊的加工信息，用于轧辊全生命周期的管理。

如图4至图6所示，在本实施例中，立体货架12包括由立柱、支撑件和连接件拼接成的矩形架，矩形架上设有呈方阵排列的用于放置辊盒2的托架14（托架14通过螺栓固定在矩形架上）。

在本实施例中，连接件与立柱之间通过自锁式连接孔插接。自锁式连接孔插接牢靠，可以避免误操作带来的危险。

在本实施例中，AGV小车3的结构形式为背驮举升式，采用交流伺服电机驱动，动力电源为蓄电池，采用激光导引或磁导引。AGV小车3采用背驮举升式，可以驶入辊盒架底部，然后举升或者下方辊盒2。AGV小车3每次运输一个辊盒2，每个辊盒2内摆放一套轧辊，一般AGV小车3都具有调度管理、控制管理、图形监控及路径变更等功能。

在本实施例中，控制模块为PLC控制器。PLC控制器不但可控制整个系统的各个环节，而且还可以对整个系统数据进行管理并具有报表功能。该系统高度集成，无需人工干预,可实现无人化磨削。在调试和故障状态下，系统可进行半自动或手动操作。

待磨轧辊由轧机前至自动轧辊磨床4磨削的过程：

1）轧辊由轧机换辊小车成组换下，置于辊盒2中，由起重装置吊至装卸辊盒架1上并定位，定位后系统会产生辊盒2准备就绪的信号，系统根据此信号生成转运指令，AGV小车3得到指令后将此装有轧辊的辊盒2根据控制模块判定的优先等级送至缓存模块或磨削模块。

2）当将装有待磨轧辊的辊盒2直接送至磨削模块时，AGV小车3沿给定路径行走并将此辊盒2放在磨削辊盒架7上，此时该AGV小车3完成一个运输指令，处于待命状态；当要将装有待磨轧辊的辊盒2送至缓存模块缓存时，AGV小车3沿给定路径行走并将此辊盒2放在出入库辊盒架11上，此时该AGV小车3完成一个运输指令，处于待命状态，堆垛机13根据指令将位于出入库辊盒架11上装有待磨轧辊的辊盒2放置于立体货架12上，缓存于立体货架12的装有待磨轧辊的辊盒2可根据需要由AGV小车3运往磨削模块待磨，此时执行一个与入库逆序的出库指令。

3）当装有待磨轧辊的辊盒2在磨削辊盒架7上就绪后，上料机械手10根据指令将单个轧辊从辊盒2中依次送至自动轧辊磨床4上加工，加工好的轧辊由机械手10送至该轧辊在辊盒2中的原位置，当整盒轧辊加工完成后，集成控制系统将生成加工完毕的信号。至此，完成了一个待磨轧辊由轧机前至自动轧辊磨床4磨削的过程。

磨削完毕的整盒轧辊由磨削模块至装卸模块的过程：

辊盒2可由AGV小车3直接送至装卸模块，也可先送至立体货架12缓存，然后在某一时候根据系统指令将之由立体货架12送至装卸模块，该工艺过程类似以上过程1）至3）中的辊盒2转运过程，不再赘述。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种轧辊自动磨削系统，其特征在于：包括装卸模块、磨削模块、缓存模块、运输模块和分别与上述模块双向通讯的控制模块；装卸模块位于轧机附近，包括用于放置轧辊的辊盒、用于放置辊盒的装卸辊盒架和用于吊运轧辊和辊盒的起重装置；磨削模块包括自动轧辊磨床、设在自动轧辊磨床附近用于放置辊盒的磨削辊盒架和自动上料装置，自动上料装置包括能够移动至自动轧辊磨床和磨削辊盒架上方任意位置并升降取放轧辊的机械手；缓存模块包括设在自动轧辊磨床附近的用于缓存辊盒的立体货架、能在立体货架任意位置装卸辊盒的堆垛机和设在堆垛机取料位置用于放置辊盒的出入库辊盒架；运输模块包括用于在装卸模块、磨削模块和缓存模块任意两点间运输辊盒的AGV小车；装卸辊盒架、磨削辊盒架和出入库辊盒架上均设有定位装置；起重装置为轧机区域内原有的天车或者新设的专用吊车。

2.如权利要求1所述的轧辊自动磨削系统，其特征在于：自动上料装置还包括设在自动轧辊磨床和磨削辊盒架两侧的导轨、横跨在两侧导轨上并能够沿导轨移动的纵移机构、设在纵移机构上并能够沿纵移机构移动的横移机构、设在横移机构上的升降机构，机械手设在升降机构上。

3.如权利要求2所述的轧辊自动磨削系统，其特征在于：磨削模块设有一个以上自动轧辊磨床，每个自动轧辊磨床都配有1或2个磨削辊盒架，每个自动轧辊磨床都配有一个自动上料装置或者多个自动轧辊磨床共用一个自动上料装置。

4.如权利要求1所述的轧辊自动磨削系统，其特征在于：轧辊上设有RFID电子标签，机械手上设有RFID读写器。

5.如权利要求1所述的轧辊自动磨削系统，其特征在于：立体货架包括由立柱、支撑件和连接件拼接成的矩形架，矩形架上设有呈方阵排列的用于放置辊盒的托架。

6.如权利要求5所述的轧辊自动磨削系统，其特征在于：连接件与立柱之间通过自锁式连接孔插接。

7.如权利要求1所述的轧辊自动磨削系统，其特征在于：AGV小车的结构形式为背驮举升式，采用交流伺服电机驱动，动力电源为蓄电池，采用激光导引或磁导引。

8.如权利要求1所述的轧辊自动磨削系统，其特征在于：控制模块为PLC控制器。