CN107976345A - 一种板材拉伸试验自动制样测试系统 - Google Patents

一种板材拉伸试验自动制样测试系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种板材拉伸试验自动制样测试系统，包括机架和PLC控制器，所述机架下方沿加工工位顺序依次设置有激光切割机、数控铣床和拉力试验机，所述机架上滑动连接有用于夹持板材的机械臂，所述机械臂的滑动方向为沿加工工位顺序方向，所述激光切割机、数控铣床、拉力试验机和机械臂均与PLC控制器电连接。该板材拉伸试验自动制样测试系统集成了制样和测试两部分功能，采用PLC控制器与实验室计算机管理系统可进行双向通讯，实现板材试样制备、测试到实验结果上传的全自动操作，无需人工干预，提高试验的自动化程度，缩短试验周期。

Description

一种板材拉伸试验自动制样测试系统
技术领域
本发明属于板材拉力测试技术领域，具体涉及一种板材拉伸试验自动制样测试系统，可应用于钢铁企业板材检验室中的薄板拉伸试验，还可用于其他领域同类试验过程中。
背景技术
钢铁企业中对薄板的拉伸试验一般均采用剪切（+冲切）→铣削（或磨边）→拉伸试验的流程。目前全自动拉力试验机已被广泛使用，在提高试验效率和准确度、减少人员配置和人为误差方面起到了极大的作用，但与之配套的前工序制样过程，仍然需要人工操作，这就延长了试验周期，制约了整个试验流程的自动化，尤其是在大型综合检验室中，由于承担检验的机组多，来样堆积，更易造成加工瓶颈；而且，由于人工操作的原因，受限于操作人员的水平和责任心，还会造成板面刮伤的情况，导致板材浪费和重新取样的后果。
发明内容
本发明的目的是克服现有全自动拉力试验机与之配套的前工序制样过程通过人工操作，效率低，且易造成板面刮伤，影响试验结果的问题。
为此，本发明实施例提供了一种板材拉伸试验自动制样测试系统，包括机架和PLC控制器，所述机架下方沿加工工位顺序依次设置有激光切割机、数控铣床和拉力试验机，所述机架上滑动连接有用于夹持板材的机械臂，所述机械臂的滑动方向为沿加工工位顺序方向，所述激光切割机、数控铣床、拉力试验机和机械臂均与PLC控制器电连接。
作为一种优化实施方式，所述机架的下方设置有小车轨道，该小车轨道上滑动连接有进料小车，所述进料小车位于所述激光切割机的前一工位上。
作为一种优化实施方式，所述机械臂有两个，两个机械臂分别在机架(1)的前半段的加工工位和后半段的加工工位间滑动。
作为一种优化实施方式，所述机械臂的下端为沿水平方向并排设置的两个夹钳，且两个夹钳之间的水平距离可调节。
作为一种优化实施方式，所述机架包括两个横杆和滑动连接在两个横杆之间的纵杆，所述机械臂上设有驱动机械臂沿纵杆轴向移动的纵移机构以及驱动机械臂升降的升降机构，所述纵移机构和升降机构均与PLC控制器电连接。
作为一种优化实施方式，所述激光切割机上集成设置有喷码器，该喷码器与PLC控制器电连接，所述拉力试验机上设有与喷码器相配套的读码器。
作为一种优化实施方式，所述激光切割机一侧设有用于堆叠板材毛坯样的堆叠机构。
作为一种优化实施方式，所述堆叠机构包括用于存放切割后板材毛坯样的样盒以及设置在样盒内用于检测板材毛坯样厚度的测厚仪，所述样盒与激光切割机的工作台之间通过过渡滑板连接，所述测厚仪与PLC控制器之间电连接。
作为一种优化实施方式，所述机架的下方还设置有存样柜，该存样柜位于拉力试验机的下一工位处。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
(1)本发明提供的这种板材拉伸试验自动制样测试系统集成了制样和测试两部分功能，采用PLC控制器与实验室计算机管理系统可进行双向通讯，实现板材试样制备、测试到实验结果上传的全自动操作，无需人工干预，提高试验的自动化程度，缩短试验周期。
(2)本发明提供的这种板材拉伸试验自动制样测试系统中采用双夹钳的机械臂结构，一机多用，既负责制样过程中板材试样的转运，又负责测试过程中板材试样的装、卸。
(3)本发明提供的这种板材拉伸试验自动制样测试系统通过设置堆叠机构可将薄板组成批样一起铣削，避免单个薄板样不能满足铣床加工厚度需求，无法进行铣削操作的问题，同时提高了板材试样铣削效率。
(4)本发明提供的这种板材拉伸试验自动制样测试系统可根据实际需求设置和修改有关参数(板材尺寸规格、铣削加工量等)满足不同场合的使用需求，适用范围广泛。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明板材拉伸试验自动制样测试系统的主视图；
图2是图1中沿A-A方向的结构示意图；
图3是本发明板材拉伸试验自动制样测试系统的俯视图；
图4是图1中I部的放大图。
附图标记说明：1、机架；2、机械臂；3、激光切割机；4、数控铣床；5、拉力试验机；6、夹钳；7、PLC控制器；8、小车轨道；9、进料小车；10、存样柜；11、升降机构；12、横杆；13、纵杆；14、堆叠机构；15、纵移机构。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1、图2和图3所示，本实施例提供了一种板材拉伸试验自动制样测试系统，包括机架1和PLC控制器7，所述机架1下方沿加工工位顺序依次设置有激光切割机3、数控铣床4和拉力试验机5，所述机架1上滑动连接有用于夹持板材的机械臂2，所述机械臂2的滑动方向为沿加工工位顺序方向，所述激光切割机3、数控铣床4、拉力试验机5和机械臂2均与PLC控制器7电连接。批量板材进入待加工工位后，机械臂2在机架1上滑动至待加工工位上夹持最上层一张板材样板，然后夹持着样板的机械臂2在机架1上滑动至激光切割机3工位处，激光切割机3主要包括工作台、激光切割头、数控系统等(激光切割机的具体结构为现有技术，此处不再详细赘述)，机械臂2将板材样板送到激光切割机3的工作台上，激光切割机3根据相关标准自动选取待切割区域和大小形状，激光切割头根据板材厚度及强度等信息自动选择切割功率、切割速度等参数后开始移动工作将板材样板切割出设计尺寸的毛坯样，然后通过机械手臂2将切割后得到的毛坯样送往数控铣床4的工作台上，数控铣床4根据设定热影响区尺寸自动选择铣削量和铣刀进给量等加工参数开始铣削；铣削完成后，机械臂2继续将铣削后的试样送往拉力试验机5工位处，试样自动装卡，测量原始横截面及长度，施力拉伸至断裂，自动弃料，全程跟踪测量长度及截面尺寸变化，自动绘制拉力—变形量曲线，自动计算相关数据，此处拉力试验机5可以采用现有的全自动拉伸试验机，其拉力测试过程及相关数据的计算为现有技术，此处不再一一赘述，最终试验结果自动上传至检验室管理计算机，最后机械臂2将试验后的试样由拉力试验机5上卸下，至此全部试验过程完成，机械臂2回至待加工工位进行下一轮的板材拉伸试验。优选的，所述机架1的下方还设置有存样柜10，该存样柜10位于拉力试验机5的下一工位处，拉伸试样完成后的板材试样通过机械臂2搬运至存样柜10中存放，整齐有序而且可以累积大批量后再一起运走，节约运输成本。本实施例板材拉伸试验自动制样测试系统集成了制样和测试两部分功能，采用PLC控制器7与激光切割机3、数控铣床4和拉力试验机5自带的子系统进行双向通讯，实现板材试样制备、测试到实验结果上传的全自动操作，无需人工干预，提高试验的自动化程度，缩短试验周期。
一种优化的实施方式，为了减轻人工将批量板材搬运至待加工工位的劳动强度，所述机架1的下方设置有小车轨道8，该小车轨道8上滑动连接有进料小车9，所述进料小车9位于所述激光切割机3的前一工位上，进料小车9可与PLC控制器7电连接，批量板材通过进料小车9在小车轨道8上的滑动运送至待加工工位，PLC控制器7可控制进料小车9运行速度、方向等，无需人工的搬运，进一步提高了板材整个拉伸试验过程的自动化程度，节约人工成本。
为了避免一个机械臂完成整个系统中各加工工位处板材试样的搬运耗时长，工作效率低的问题，本实施例提供了一种优化的实施方式，将所述机械臂2设计为两个，两个机械臂2分别在机架1的前半段的加工工位和后半段的加工工位间滑动，一个机械臂2负责将待加工的板材试样由待加工工位至激光切割机3再至数控铣床4的上料、下料动作，另一个机械臂2则负责板材试样由数控铣床4至拉力试验机5的上料、下料动作，通过两个机械臂2的配合，在板材试样进行后续的铣削和拉力试验过程中，可同时进行下一板材试样前续的激光切割等制样工序，提高加工效率。进一步优化的，所述机械臂2的下端为沿水平方向并排设置的两个夹钳6，通过双夹钳6的设置可以将板材试样夹持得更加稳固，避免板材试样在搬运过程中掉落，提高加工过程的安全性，而且由于待加工板材在激光切割机3进行切割前后板材试样的尺寸大小是不一样的，因而为了更好的对板材试样进行搬运和上下料工作，可以将两个夹钳6之间的水平距离设计为可调节结构，PLC控制器7接收到经激光切割机3切割后板材试样的大小信号后，根据板材试样的大小调节两个夹钳6之间距离，从而可使得该系统能适应不同尺寸大小板材试样的拉伸试验，扩大了其适用范围。另外，为了能适应不同大小板材试样的搬运及上下料工作，本实施例中所述机架1包括两个横杆12和滑动连接在两个横杆12之间的纵杆13，如图4所示，所述机械臂2上设有驱动机械臂2沿纵杆13轴向移动的纵移机构15以及驱动机械臂2升降的升降机构11，所述纵移机构15和升降机构11均与PLC控制器7电连接，纵杆13在横杆12上的横向(X轴向)移动可带动机械臂2的横向移动，完成不同工位之间板材试样的搬运工作，纵移机构15驱动机械臂2纵向(Y轴向)移动完成靠近或远离加工工位的动作，升降机构11可驱动机械臂2在竖直方向(Z轴向)根据不同加工工位的高度做升降运动，纵杆13、纵移机构15和升降机构11之间的配合工作可实现机械臂2在X/Y/Z三轴上移动以此精确定位机械臂2的位置，准确完成板材试样的搬运和上下料工作，而纵移机构15和升降机构11的具体结构可以有多种形式，例如可通过电机驱动滑块在滑轨中的移动实现，或者通过丝杆连接实现，实现形式多样，可根据实际需求进行选择，只要满足能实现驱动机械臂2的移动即可，此处其具体结构不再一一赘述。
一种优化的实施方式，所述激光切割机3上集成设置有喷码器(图未示)，该喷码器与PLC控制器7电连接，激光切割机3自动根据相关标准确认待板材试样的切割区域位置及大小形状后，喷码器根据PLC控制器7反馈的板材信息和编码规则自动在待切割板材试样上自动喷写特有编码，标示板材试样的生产信息，避免大批量板材之间的混样；同时在所述拉力试验机5上设有与喷码器相配套的读码器(图未示)，通过读码器读取信息，便于准确记录各板材试样所对应的拉伸试验结果。
另外，考虑到超薄的板材试样无法进行铣削操作，所述激光切割机3一侧设有用于堆叠板材毛坯样的堆叠机构14，通过堆叠机构14将每一批薄板材试样自动叠放整齐达到符合要求的厚度后再送入数控铣床4进行铣削操作，这样不仅能避免单个薄板样不能满足铣床加工厚度需求，无法进行铣削操作的问题，同时也提高了板材试样铣削效率。具体的，所述堆叠机构14包括用于存放切割后板材毛坯样的样盒以及设置在样盒内用于检测板材毛坯样厚度的测厚仪(图未示)，所述样盒与激光切割机3的工作台之间通过过渡滑板连接，所述测厚仪与PLC控制器7之间电连接，激光切割机3将薄板材试样切割后毛坯样通过过渡滑板自动滑入样盒内存放，待测厚仪检测到存放的毛坯样总厚度达到设定值后，将信号传输给PLC控制器7，PLC控制器7控制机械臂2移动夹持这一批堆叠的毛坯样送往数控铣床4的工作台进行铣削操作。
综上所述，本发明提供的这种板材拉伸试验自动制样测试系统集成了制样和测试两部分功能，采用PLC控制器与实验室计算机管理系统可进行双向通讯，实现板材试样制备、测试到实验结果上传的全自动操作，无需人工干预，提高试验的自动化程度，缩短试验周期。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种板材拉伸试验自动制样测试系统，其特征在于：包括机架(1)和PLC控制器(7)，所述机架(1)下方沿加工工位顺序依次设置有激光切割机(3)、数控铣床(4)和拉力试验机(5)，所述机架(1)上滑动连接有用于夹持板材的机械臂(2)，所述机械臂(2)的滑动方向为沿加工工位顺序方向，所述激光切割机(3)、数控铣床(4)、拉力试验机(5)和机械臂(2)均与PLC控制器(7)电连接。
2.如权利要求1所述的板材拉伸试验自动制样测试系统，其特征在于：所述机架(1)的下方设置有小车轨道(8)，该小车轨道(8)上滑动连接有进料小车(9)，所述进料小车(9)位于所述激光切割机(3)的前一工位上。
3.如权利要求1所述的板材拉伸试验自动制样测试系统，其特征在于：所述机械臂(2)有两个，两个机械臂(2)分别在机架(1)的前半段的加工工位和后半段的加工工位间滑动。
4.如权利要求1或3所述的板材拉伸试验自动制样测试系统，其特征在于：所述机械臂(2)的下端为沿水平方向并排设置的两个夹钳(6)，且两个夹钳(6)之间的水平距离可调节。
5.如权利要求4所述的板材拉伸试验自动制样测试系统，其特征在于：所述机架(1)包括两个横杆(12)和滑动连接在两个横杆(12)之间的纵杆(13)，所述机械臂(2)上设有驱动机械臂(2)沿纵杆(13)轴向移动的纵移机构(15)以及驱动机械臂(2)升降的升降机构(11)，所述纵移机构(15)和升降机构(11)均与PLC控制器(7)电连接。
6.如权利要求1所述的板材拉伸试验自动制样测试系统，其特征在于：所述激光切割机(3)上集成设置有喷码器，该喷码器与PLC控制器(7)电连接，所述拉力试验机(5)上设有与喷码器相配套的读码器。
7.如权利要求1所述的板材拉伸试验自动制样测试系统，其特征在于：所述激光切割机(3)一侧设有用于堆叠板材毛坯样的堆叠机构(14)。
8.如权利要求7所述的板材拉伸试验自动制样测试系统，其特征在于：所述堆叠机构(14)包括用于存放切割后板材毛坯样的样盒以及设置在样盒内用于检测板材毛坯样厚度的测厚仪，所述样盒与激光切割机(3)的工作台之间通过过渡滑板连接，所述测厚仪与PLC控制器(7)之间电连接。
9.如权利要求1所述的板材拉伸试验自动制样测试系统，其特征在于：所述机架(1)的下方还设置有存样柜(10)，该存样柜(10)位于拉力试验机(5)的下一工位处。
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180501

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