CN109926574A - 一种离心铸管的自动生产线和生产方式 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种离心铸管的自动生产线和生产方式，包括配料库，配料库一端设置有上料装置，上料装置包括上料机器人、四个上料小车、支撑上料机器人的第一轨道和支撑上料小车的第二轨道，第二轨道的另一端设置有熔炼装置，熔炼装置另一端设置有拔管机器人，拔管机器人另一端设置有转向机器人，转向机器人包括旋转机器人和滑行轨道，滑行轨道另一侧设置有抛丸机和矫直机，矫直机另一端设置有切头装置，切头装置包括运转切头、双头车床、激光打标机和运转机器人，激光打标机一侧安装有PT池，PT池另一侧设置有转运通道，转运通道另一端设置有第一转运架，第一转运架另一侧设置有镗床机器人，镗床机器人下方设置有镗床，镗床另一端设置有第二转运架。

Description

一种离心铸管的自动生产线和生产方式

技术领域

本发明涉及铸造领域，具体涉及一种离心铸管的自动生产线和生产方式。

背景技术

铸造在大型工件的生产中应用十分的广泛，随着科技的发展，人们在工艺上的要求也越来越高，传统现有的铸造技术，生产效率低；浇铸的过程中人工干预多，容易出现操作不当，造成人员伤害，浪费人力；铸件的生产过程不能够追踪，造成不能实时监控，在出现事故或产品质量问题时，不能够及时的发现问题、解决和进一步改进，会浪费很多工时，降低了生产效率；而且产品的质量不能够很好的控制，使产品的质量参差不齐，合格率降低。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种生产效率高、全自动，且产品质量可以控制的离心铸管的自动生产线和生产方式。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种离心铸管的自动生产线和生产方式，包括配料库，配料库一端设置有上料装置，上料装置包括上料机器人、四个上料小车、支撑上料机器人的第一轨道和支撑上料小车的第二轨道，第二轨道的另一端设置有熔炼装置，熔炼装置另一端设置有拔管机器人，拔管机器人另一端设置有转向机器人，转向机器人包括旋转机器人和滑行轨道，滑行轨道另一侧设置有抛丸机和矫直机，矫直机另一端设置有切头装置，切头装置包括运转切头、双头车床、激光打标机和运转机器人，激光打标机一侧安装有用于检查缺陷的PT池，PT池另一侧设置有转运通道，转运通道另一端设置有第一转运架，第一转运架另一侧设置有镗床机器人，镗床机器人下方设置有镗床，镗床另一端设置有第二转运架。

优选地，前述熔炼装置包括一组1T熔炼炉11和一组2T熔炼炉，一组1T熔炼炉包括两个1T熔炼炉，一组2T熔炼炉包括两个2T熔炼炉，一组1T熔炼炉和一组2T熔炼炉均包括中间包小车和两个离心机，两组不同容积的熔炼炉可以根据不同的产品需求来进行选择，更加的方便，合理分配，提高生产效率。

再优选地，前述拔管机器人包括拔管机构、清理机构、喷涂机构、小车机构和储管机构，其中，拔管机构、清理机构和喷涂机构在X方向上共用一个零点，共用一个零点，可以更好通过PLC控制，更加精准。

更优选地，前述镗床机器人包括上管机器人和卸管机器人，卸管机器人的优先级高于上管机器人，可以在发生故障的时候，第一时间停止上管，并卸下已上的管，减少损失。

进一步优选地，前述运转机器人包括第一横梁、第二横梁和第三横梁，分别负责运转切头、双头车床和激光打标机的上下料，使工作过程更加连贯、快速，提高了工作效率，保证产品质量。

一种离心铸管的自动生产线和生产方式，包括以下步骤：（一）、配料，配料库从终端接收配料信息（配料总量、成分、次序、配料炉号），将炉料传送到上料机器人的料斗内，并对炉子进行上料；每种成分的炉料进行上料时，配料库根据该种成分炉料所需的质量以及上料机器人料斗的容量，来决定上料次数；对于每次送料而言，当达称重传送带所称质量达到每次上料质量后，振动料斗停止振动，待称重传送带内的炉料全部传送到上料机器人的料斗内时，上料机器人根据配料库传来的炉号信息，对指定的炉子进行填料，并生成材料信息，发送到相应的炉子以及终端中；（二）、上料：根据接收的炉号信息，上料机器人自动屏蔽其它炉号处的位置传感器，上料机器人首先做水平直线运动，当其运动到未屏蔽的位置传感器时，机器人停止水平直线运动，3s后，料斗的气缸缩回，使料斗的底板门打开，炉料倾倒进炉子内部；3s后，料斗在垂直方向上向上走200mm，然后在向下走200mm，然后再上下运动循环一次，倾倒结束后，料斗的气缸伸出，使料斗底板门关闭，然后回到上料机器人的零点位置，等待下次上料；（三）、炉子：炉子达到浇铸状态后，炉子根据终控发出的生产要求，将钢液倒入中间包小车的中间包中；钢液倾倒之前，需要扒渣结束（扒渣信号）、温度合格（温度信号）、成分合格（成分信号）、离心机上挡板完成、中间包小车在接收钢液位置这五个条件全部满足才能进行倾倒钢液；当扒渣信号、温度信号、成分信号以及离心机上挡板完成满足后，炉子向离心机发出欲倾倒信号，使离心机达到浇铸转速、中间包小车到达接收钢液位置，待离心机达到浇铸转速且中间包小车处于接收钢液位置，炉子开始倾倒，中间包内含称重传感器，当倾倒钢液质量达到每根炉管组所需质量的90%，炉子倾倒速度减缓，质量达到每根炉管所需质量，倾倒结束，自动生成炉批号，炉子复原到原位，等待下次浇铸，炉子要自动记录浇铸次数，当炉内剩余钢液不足一根钢管所需质量时，炉子向终端发出填料信号，填料总质量为该炉子已经浇铸钢液的质量；（四）、中间包小车：中间包小车初始位置在其零点位置（处于天然气喷火保温状态），当从炉子接收到接钢液信号后，中间包小车运动沿x方向运动，运动到接收钢液位置后，炉子开始倾倒钢液，其中间包之下的重量传感器开始测量所倾倒钢液的质量，当达到每根钢管质量的90%时，炉子倾倒速度减缓，待达到整根管质量时，停止倾倒；倾倒结束之后，炉子复原，中间包小车沿y方向运动，运动到离心机浇铸位置，中间包处的电动推杆伸出（伸出速度需要现场试验确定），使中间包内的钢液快速倒入牛角包内，完成单根钢管的浇铸；浇铸完成后，中间包小车先沿着y方向运动，再沿着x方向运动，回到零点位置，等待下次浇铸；（五）、离心机：离心机在浇铸之前，必须对其进行预处理，首先将型筒从烘房内取出，人工安装在离心机上，型筒附近含有温度传感器，将终端发出的浇铸环境温度信息作为型筒外部环境是加热还是冷却的判断依据；浇铸之前，需要对型筒进行清理和喷涂工作，期间离心机要做转速配合，待清理和喷涂结束之后，使用离心机附近的挡板机器人对型筒上挡板，准备工作（清理、喷涂、上挡板）完成之后，将准备完毕的信号传递给对应的炉子；待炉子发出浇铸信号后，离心机开始运转到浇铸转速状态，并传递给对应炉子，中间包小车开始浇铸；浇铸结束之后，离心机停止运转，挡板机器人将型筒两端的挡板卸下，向拔管机器人发出拔管信号；待接收到拔管结束信号之后，再对型筒进行清理、喷涂、上挡板工作；（六）、拔管机器人：包括拔管、清理和喷涂；（七）、转向机器人：旋转机器人收到转向信号后，转向机器人的抓取手爪首先从零点位置出发，向下运动到抓取钢管位置，抓取手爪夹紧钢管，回到零点位置；接着抓取手爪沿x方向运动到转向位置，抓取手爪旋转90度，使钢管旋转90度，最后抓取手爪向下运动到滑行轨道上方，松开抓取手爪，然后转向机器手回到初始零状态；钢管沿滑动轨道自动运往抛丸、矫直机构；（八）、抛丸、矫直机构：抛丸、矫直机构接收到炉管信息后，矫直机自动调节可矫直直径；钢管从滑行轨道运送到抛丸机进口的轨道上进行抛丸，抛丸结束之后，进入矫直机矫直；矫直结束之后，发出运转切头指令：（九）、运转切头：运转切头指令发出后，运转机器人1的抓取手爪从切头零点开始向下运动，运动到抓取位置后，抓取钢管，然后向上运动到零点位置，沿y方向运动到切头机上方，抓取手爪向下运动，把钢管放到切头机的托架上，抓取手爪回到切头零点位置；切头机的夹紧装置夹紧，切头机切头，切头机切头完成后，夹紧装置松开，发出切头完成指令：（十）、双头车床，双头车床根据接收到的钢管信息，自动完成刀具位置调节；切头完成指令发出后，运转机器人2的抓取手爪从双头车床零位开始向下运动，运动到抓取位置后，抓取钢管，然后向上运动到零点位置，沿y方向运动到双头车床的上方，抓取手爪向下运动，把钢管放到双头车床的托架上，抓取手爪回到双头车床零点位置；双头车床的夹紧装置夹紧，双头车床开始工作，完成钢管的导向孔以及光亮带的加工，加工结束后，夹紧装置松开，发出加工完成指令；（十一）、激光打标：双头车床加工完成指令发出后，运转机器人3的抓取手爪从激光打标零位开始向下运动，运动到抓取位置后，抓取钢管，然后向上运动到打标零点位置，沿y方向运动到激光打标机的上方，抓取手爪向下运动，把钢管放到激光打标机的托架上，激光打标机的夹紧装置夹紧，激光打标机根据收到的钢管信息对钢管进行打标，打标结束后，夹紧装置松开，抓取手爪夹紧钢管，向上运动，在沿y方向运动，将钢管放到pt储管架上，然后回到打标零点位置，并发出打标完成指令；（十二）、PT：Pt采用批量处理的方式每十根一批次，首先对钢管喷洒渗透剂，10分钟后， 用水将渗透剂清理干净，5分钟后，喷洒显影剂，10分钟后，判断钢管是否有缺陷，有移除，没有，进入下一工作环节；（十三）、镗床机器人包含上管机器人以及卸管机器人，Pt完成指令发出后，上管机器人的抓取手爪从上管零点开始向下运动，运动到抓取位置后，抓取钢管，回到零点位置，然后沿y方向运动到镗床上方（plc按顺序将钢管依次各台镗床），抓取手爪向下运动，把钢管放到该镗床的托架上，镗床的夹紧装置夹紧钢管，镗床镗孔工作，抓取手爪回到上管零点位置；镗孔结束后，镗床的夹紧装置松开，卸管机器人自卸管零点开始运动，运动到待卸管镗床的上方，抓取手爪向下运动到夹紧位置，夹紧钢管，抓取手爪向上运动，然后回到卸管零点位置，抓取手爪向下运动到卸管位置，将钢管放到坡口车床的托架上,回到零点位置，并发出坡口指令；（十四）、镗床机器人：镗床的主要功能是对铸管内径进行切削加工，使铸管内壁达到规定的表面精度；镗床开始工作，镗孔结束后，工作人员将铸管脱离镗床的夹紧装置，按下卸料按钮，镗床机器人的卸料机器人将铸管运走；（十五）、坡口车床。

优选地，前述上料机器人的料斗最大所容炉料为500KG。

再优选地，前述离心机的工作顺序包括：S1、人工将型筒A、型筒B安装在相应离心机上；S2、使用拔管机器人对离心机A进行清理、喷涂工作（拔管机器人开机自检动作），然后用挡板机器人对离心机A上挡板；S3、使用拔管机器人对离心机B进行清理、喷涂工作（拔管机器人开机自检动作），然后用挡板机器人对离心机B上挡板；S4、达到浇铸条件后，首先对离心机A进行浇铸，浇铸结束后，挡板机器人对离心机A卸挡板，挡板拆卸完成后，该离心机向拔管机器人发出拔管信号；拔管机器人接到拔管信号后对离心机A进行拔管，拔管结束之后，使用拔管机器人对离心机A行进清理、喷涂工作，与此同时，可以对离心机B进行浇铸；清理、喷涂结束后，挡板机器人对离心机A上挡板；S5、离心机B浇铸结束之后，挡板机器人对离心机B卸挡板（卸挡板的优先级低于上挡板），然后拔管机器人对离心机B进行拔管，（该动作的优先级排在拔管机器人对离心机A清理、喷涂之后）；离心机B拔管结束之后，对离心机B进行清理喷涂工作，与此同时，离心机A又可以进行浇铸工作；如此循环下去。

更优选地，前述拔管机器人的具体工作过程：S1、拔管：（一）、当离心机发出拔管信号后，拔管机械手首先从X方向零点位置沿x方向运动到离心机型筒位置后停止运动（拔管位置传感器x），拔管机械手从Y方向零点位置沿y方向运动到拔管位置（拔管位置传感器y），拔管机械手胀开，从钢管内部胀紧钢管，然后拔管机械手沿y方向反向运动到Y方向零点位置；（二）、与此同时，小车上的液压装置工作，小车升起，托起钢管；待拔管机械手回到y方向零点前100mm处，机械手胀紧装置松开，拔管机械手回到y方向零点位置，然后再沿x方向运动到零点处；（三）、小车沿x方向运动到储管机构（储管位置传感器），由抬沟将钢管传到储管机构，储管机构通过两端的侧板绕支点旋转将钢管沿x方向运送到一个工位；旋转运送周期为该拔管机器人下一根拔管结束时间；待钢管最终运动到储管机构边缘处时，中间传送装置上的抬沟抬起，将钢管传送到中间传送装置；此时该管的拔管结束，向离心机、转向机器人以及终端发出拔管结束信号；离心机收到拔管结束命令后，向拔管机器人发出清理、喷涂指令；S2、清理：（一）、清理机构从x方向零点沿着x方向运动到所需清理的型筒处（清理位置传感器x）；（二）、清理机械手从Y方向零点处沿y方向运动到清理结束位置（清理位置传感器y），然后回到y方向零点位置；（三）、清理机械手沿Y方向运动到清理位置，然后回到y方向零点位置；（四）、清理机械手沿x方向运动到x零点位置，清理结束；清理结束之后，发出开始喷涂指令；S3、喷涂：（一）、喷涂机构从x方向零点沿着x方向运动到所需喷涂的型筒处（喷涂位置传感器X）；（二）、喷涂机械手从Y方向零点处沿y方向运动到开始喷涂位置（喷涂位置传感器y1），喷头开始喷洒涂料；（三）、当运动到喷涂结束位置后（喷涂位置传感器y2），喷头停止喷洒涂料，然后喷涂机械手回到y方向零点位置；（四）、喷涂机械手沿x方向运动到x零点位置，喷涂结束，喷涂结束之后，向离心机以及终端发出清理、喷涂结束指令。

进一步优选地，前述镗床工作前需要满足一下条件：（一）、工作人员将镗刀安装好；（二）、工作人员对铸管的对中性进行调节，并将铸管固定在镗床的夹紧装置上。

本发明的有益之处在于：通过PLC控制铸造生产线上的每一个设备，实现自动化，使生产效率大幅提高；减少了人工操作，避免出现操作人员损伤，还可以提高工作效率和精准度；对铸件的生产过程进行全程追踪，可以及时了解每步的具体生产情况，出现问题及时处理，可以有效了避免隐藏的问题，还可以进一步的提高；生产过剩绿色环保，节约能源；对产品质量进行最大的监控，提高合格率，优品率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是拔管机器人的结构示意图；

图3是转向机器人的结构示意图；

图4是本发明的工作过程示意图；

图5是配料的工作过程示意图；

图6是上料机器人的工作过程示意图；

图7是炉子的工作过程示意图；

图8是中间包小车的工作过程示意图；

图9是离心机的工作过程示意图；

图10是拔管机器人的工作过程示意图。

图中附图标记的含义：1A 、1T熔炼炉，1B、 2T熔炼炉，2、上料机器人，3、上料小车，4、离心机，5、转向机器人，51、旋转机器人，52、滑行轨道，6、拔管机器人，61、拔管机构，62、清理机构，63、喷涂机构，64、小车机构，65、储管机构，7、抛丸机，8、运转切头，9、PT池，10、转运通道，11、第一转运架，12、镗床机器人，13、镗床，14、第二转运架，15、双头车床，16、配料库，17、第一轨道，18，第二轨道，19、中间包小车，20、激光打标机，21、矫直机，22、运转机器人。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

一种离心铸管的自动生产线和生产方式，包括配料库16，配料库16一端设置有上料装置，上料装置包括上料机器人2、四个上料小车3、支撑上料机器人2的第一轨道17和支撑上料小车3的第二轨道18，第二轨道18的另一端设置有熔炼装置，熔炼装置包括一组1T熔炼炉11和一组2T熔炼炉，一组1T熔炼炉包括两个1T熔炼炉1A，一组2T熔炼炉包括两个2T熔炼炉1B，一组1T熔炼炉和一组2T熔炼炉均包括中间包小车19和两个离心机4，两组不同容积的熔炼炉可以根据不同的产品需求来进行选择，更加的方便，合理分配，提高生产效率。

熔炼装置另一端设置有拔管机器人6，拔管机器人6包括拔管机构61、清理机构62、喷涂机构63、小车机构64和储管机构65，其中，拔管机构61、清理机构62和喷涂机构63在X方向上共用一个零点，共用一个零点，可以更好通过PLC控制，更加精准。

拔管机器人6另一端设置有转向机器人5，转向机器人5包括旋转机器人51和滑行轨道52，滑行轨道52另一侧设置有抛丸机7和矫直机21，矫直机21另一端设置有切头装置，切头装置包括运转切头8、双头车床15、激光打标机20和运转机器人22，运转机器人22包括第一横梁、第二横梁和第三横梁，分别负责运转切头8、双头车床15和激光打标机20的上下料，使工作过程更加连贯、快速，提高了工作效率，保证产品质量。

激光打标机20一侧安装有用于检查缺陷的PT池9，PT池9另一侧设置有转运通道10，转运通道10另一端设置有第一转运架11。

第一转运架11另一侧设置有镗床机器人12，镗床机器人12包括上管机器人和卸管机器人，卸管机器人的优先级高于上管机器人，可以在发生故障的时候，第一时间停止上管，并卸下已上的管，减少损失，镗床机器人12下方设置有镗床13，镗床13另一端设置有第二转运架14。

一种离心铸管的自动生产线和生产方式，包括以下步骤：

（一）、配料库

配料库16，振动料斗通过振动，将炉料从料斗振动到称重传送带上，炉料经传送带传送到上料机器人2的料斗内，上料机器人2料斗最大所容炉料500kg。

配料库16从终端接收配料信息（配料总量、成分、次序、配料炉号），将炉料传送到上料机器人2的料斗内，并对炉子进行上料；每种成分的炉料进行上料时，配料库16根据该种成分炉料所需的质量以及上料机器人2料斗的容量，来决定上料次数；对于每次送料而言，当达称重传送带所称质量达到每次上料质量后，振动料斗停止振动，待称重传送带内的炉料全部传送到上料机器人2的料斗内时，上料机器人2根据配料库16传来的炉号信息，对指定的炉子进行填料，并生成材料信息，发送到相应的炉子以及终端中。

注：

1、上料机器人2的料斗必须在零点位置时，配料库16才能进行配料工作；

2、因为每炉各种炉料之间投料时间间隔较长，配料可能会对两个炉子进行交错配料；

3、若炉子内炉料熔化结束后，化学成分检测不合格，若所需添加炉料的质量大于5 kg，则需要料库优先对其进行配料填料；

4、配料库16要将配料库16的实时状态信息发送到控制终端上；如果配料库16发生故障，配料库16以及其后的上料机器人2停止运动，并发出警告，但是不影响炉子以及炉子后续设备的正常运作。

（二）、上料机器人

上料机器人2在零点位置接收炉料后，根据配料库16发送的炉号信息，对指定炉子进行填料。

具体过程为：根据接收的炉号信息，上料机器人2自动屏蔽其它炉号处的位置传感器，上料机器人2首先做水平直线运动，当其运动到未屏蔽的位置传感器时，机器人停止水平直线运动，3s后，料斗的气缸缩回，使料斗的底板门打开，炉料倾倒进炉子内部；3s后，料斗在垂直方向上向上走200mm，然后在向下走200mm，然后再上下运动循环一次，倾倒结束后，料斗的气缸伸出，使料斗底板门关闭，然后回到上料机器人2的零点位置，等待下次上料。

注：

1、上料机器人2工作时，炉子必须都在原始位置，即不能处于倾倒钢液状态；

2、上料机器人2对应炉子的每个位置传感器都有两个，这两个位置传感器是串联关系，若其中一个发现异常，上料机器人2要发出警报；

3、上料机器人2要将上料机器人2的实时状态信息发送到控制终端上；

4、若上料机器人2发生故障，则上料机器人2以及配料库16停止工作，并发出警告，但不影响后续设备的正常运行；

5、回炉料的投放由人工完成。

（三）、炉子

本车间的工业炉一共有四台，1T和2T的各两台，均采用一拖二的控制方式（其中1t的一组，2t的一组，后面分别配一个中间包小车19、两台离心机4、一台拔管机器人6）。

炉子达到浇铸状态后，炉子根据终控发出的生产要求，将钢液倒入中间包小车19的中间包中。

钢液倾倒之前，需要扒渣结束（扒渣信号）、温度合格（温度信号）、成分合格（成分信号）、离心机4上挡板完成、中间包小车19在接收钢液位置这五个条件全部满足才能进行倾倒钢液。

当扒渣信号、温度信号、成分信号以及离心机4上挡板完成满足后，炉子向离心机4发出欲倾倒信号，使离心机4达到浇铸转速、中间包小车19到达接收钢液位置，待离心机4达到浇铸转速且中间包小车19处于接收钢液位置，炉子开始倾倒，中间包内含称重传感器，当倾倒钢液质量达到每根炉管组所需质量的90%，炉子倾倒速度减缓，质量达到每根炉管所需质量，倾倒结束，自动生成炉批号，炉子复原到原位，等待下次浇铸；炉子要自动记录浇铸次数，当炉内剩余钢液不足一根钢管所需质量时，炉子向终端发出填料信号，填料总质量为该炉子已经浇铸钢液的质量。

注：

1、温度信号、扒渣信号、成分信号为手动信号，相当于常开开关，对于每炉钢液而言，当满足浇铸条件后，第一次浇铸需要手动按下，开关闭合，后续不需要再按，但是当对该炉重新填炉料时，开关又会断开，停止浇铸，直到满足浇铸条件后，重新手动按下按钮才行；

2、炉子要将炉子的实时状态信息、材料信息、炉批号，发送到中间包小车19以及控制终端上；

3、正常工作条件下，两种型号的炉子一个在浇铸状态下，另一个在熔化状态下；

4、当某号炉子发生故障时，向终端发出警告，该炉子停止工作，但是不影响其它炉子的正常工作。

（四）、中间包小车

中间包小车19初始位置在其零点位置（处于天然气喷火保温状态），当从炉子接收到接钢液信号后，中间包小车19运动沿x方向运动，运动到接收钢液位置后，炉子开始倾倒钢液，其中间包之下的重量传感器开始测量所倾倒钢液的质量，当达到每根钢管质量的90%时，炉子倾倒速度减缓，待达到整根管质量时，停止倾倒；倾倒结束之后，炉子复原，中间包小车19沿y方向运动，运动到离心机4浇铸位置，中间包处的电动推杆伸出（伸出速度需要现场试验确定），使中间包内的钢液快速倒入牛角包内，完成单根钢管的浇铸；浇铸完成后，中间包小车19先沿着y方向运动，再沿着x方向运动，回到零点位置，等待下次浇铸。

注：

1、中间包小车19共有两个，其中一个对应两个1t炉子，另一个对应2t炉子；

2、中间包小车19要将中间包小车19的实时状态信息发送到控制终端上；

3、若中间包小车19发生故障，则其对应的炉子处于复位状态（保温不浇铸）、离心机4以及拔管机器人6停止工作，但是从转向机器人5开始，后续设备继续工作；

4、每一个中间包小车19的牛角包对应着一种型号的钢管。

（五）、离心机

离心机4在浇铸之前，必须对其进行预处理，首先将型筒从烘房内取出，人工安装在离心机4上，型筒附近含有温度传感器，将终端发出的浇铸环境温度信息作为型筒外部环境是加热还是冷却的判断依据。

浇铸之前，需要对型筒进行清理和喷涂工作，期间离心机4要做转速配合，待清理和喷涂结束之后，使用离心机4附近的挡板机器人对型筒上挡板，准备工作（清理、喷涂、上挡板）完成之后，将准备完毕的信号传递给对应的炉子；待炉子发出浇铸信号后，离心机4开始运转到浇铸转速状态，并传递给对应炉子，中间包小车19开始浇铸；浇铸结束之后，离心机4停止运转，挡板机器人将型筒两端的挡板卸下，向拔管机器人6发出拔管信号；待接收到拔管结束信号之后，再对型筒进行清理、喷涂、上挡板工作。

注：离心机4要将离心机4的实时状态信息、实时状态信息、材料信息、炉批号、发送到拔管机器人6以及控制终端上。

车间现在一共四台离心机4，可分为两组，每组两台，每组离心机4共用一对拆卸挡板机器人，每组离心机4配有一套拔管机器人6；对于每组离心机4而言，其对应的型筒标记为型筒A、型筒B；其工作工序为：

1、人工将型筒A、型筒B安装在相应离心机4上；

2、使用拔管机器人6对离心机A进行清理、喷涂工作（拔管机器人6开机自检动作），然后用挡板机器人对离心机A上挡板；

3、使用拔管机器人6对离心机B进行清理、喷涂工作（拔管机器人6开机自检动作），然后用挡板机器人对离心机B上挡板；

4、达到浇铸条件后，首先对离心机A进行浇铸，浇铸结束后，挡板机器人对离心机A卸挡板，挡板拆卸完成后，该离心机4向拔管机器人6发出拔管信号；拔管机器人6接到拔管信号后对离心机A进行拔管，拔管结束之后，使用拔管机器人6对离心机A行进清理、喷涂工作，与此同时，可以对离心机4B进行浇铸；清理、喷涂结束后，挡板机器人对离心机A上挡板；

5、离心机B浇铸结束之后，挡板机器人对离心机B卸挡板（卸挡板的优先级低于上挡板），然后拔管机器人6对离心机B进行拔管，（该动作的优先级排在拔管机器人6对离心机A清理、喷涂之后）；离心机B拔管结束之后，对离心机B进行清理喷涂工作，与此同时，离心机A又可以进行浇铸工作；如此循环下去。

注意：

1、拔管机器人6可以完成拔钢管、型桶清理、型桶喷涂这三个动作；

2、当某台离心机4发生故障后，应该立刻停止该离心机4，但是不影响其他离心机4的正常工作。

（六）、拔管机器人

拔管机器人6包含拔管机构61、清理机构62、喷涂机构63、小车机构64、储管机构65，其中清理机构62、拔管机构61、喷涂机构63在x方向上共用一个零点。

拔管：1、当离心机4发出拔管信号后，拔管机械手首先从X方向零点位置沿x方向运动到离心机4型筒位置后停止运动（拔管位置传感器x），拔管机械手从Y方向零点位置沿y方向运动到拔管位置（拔管位置传感器y），拔管机械手胀开，从钢管内部胀紧钢管，然后拔管机械手沿y方向反向运动到Y方向零点位置；2、与此同时，小车上的液压装置工作，小车升起，托起钢管；待拔管机械手回到y方向零点前100mm处，机械手胀紧装置松开，拔管机械手回到y方向零点位置，然后再沿x方向运动到零点处；3、小车沿x方向运动到储管机构65（储管位置传感器），由抬沟将钢管传到储管机构65，储管机构65通过两端的侧板绕支点旋转将钢管沿x方向运送到一个工位；旋转运送周期为该拔管机器人6下一根拔管结束时间；待钢管最终运动到储管机构65边缘处时，中间传送装置上的抬沟抬起，将钢管传送到中间传送装置上；此时该管的拔管结束，向离心机4、转向机器人5以及终端发出拔管结束信号；离心机4收到拔管结束命令后，向拔管机器人6发出清理、喷涂指令。

清理：1、清理机构62从x方向零点沿着x方向运动到所需清理的型筒处（清理位置传感器x）；2、清理机械手从Y方向零点处沿y方向运动到清理结束位置（清理位置传感器y），然后回到y方向零点位置；3、清理机械手沿Y方向运动到清理位置，然后回到y方向零点位置；4、清理机械手沿x方向运动到x零点位置，清理结束；清理结束之后，发出开始喷涂指令。

喷涂：1、喷涂机构63从x方向零点沿着x方向运动到所需喷涂的型筒处（喷涂位置传感器X）；2、喷涂机械手从Y方向零点处沿y方向运动到开始喷涂位置（喷涂位置传感器y1），喷头开始喷洒涂料；3、当运动到喷涂结束位置后（喷涂位置传感器y2），喷头停止喷洒涂料，然后喷涂机械手回到y方向零点位置；4、喷涂机械手沿x方向运动到x零点位置，喷涂结束；喷涂结束之后，向离心机4以及终端发出清理、喷涂结束指令。

注：

拔管机器人6要将离心机4的实时状态信息、实时状态信息、材料信息、炉批号、发送到拔管机器人6以及控制终端上。

若拔管过程出现异常，需要马上向拔管机器人6的控制器以及终端发出警告，拔管机器人6停止运动，同时，该拔管机器人6所对应的浇铸机构（浇铸小车、离心机4机组）全部停止，直到故障排除，但是后续设备正常使用。

（七）、转向机器人

旋转机器人51收到转向信号后，转向机器人5的抓取手爪首先从零点位置出发，向下运动到抓取钢管位置，抓取手爪夹紧钢管，回到零点位置；接着抓取手爪沿x方向运动到转向位置，抓取手爪旋转90度，使钢管旋转90度，最后抓取手爪向下运动到滑行轨道52上方，松开抓取手爪，然后转向机器手回到初始零状态；钢管沿滑动轨道自动运往抛丸、矫直机21构。

（八）、抛丸、矫直机构

抛丸、矫直机21构接收到炉管信息后，矫直机21自动调节可矫直直径；钢管从滑行轨道52运送到抛丸机7进口的轨道上进行抛丸，抛丸结束之后，进入矫直机21矫直；矫直结束之后，发出运转切头8指令。

（九）、运转切头

运转切头8指令发出后，运转机器人221的抓取手爪从切头零点开始向下运动，运动到抓取位置后，抓取钢管，然后向上运动到零点位置，沿y方向运动到切头机上方，抓取手爪向下运动，把钢管放到切头机的托架上，抓取手爪回到切头零点位置；切头机的夹紧装置夹紧，切头机切头，切头机切头完成后，夹紧装置松开，发出切头完成指令。

（十）、双头车床

双头车床15根据接收到的钢管信息，自动完成刀具位置调节；切头完成指令发出后，运转机器人222的抓取手爪从双头车床15零位开始向下运动，运动到抓取位置后，抓取钢管，然后向上运动到零点位置，沿y方向运动到双头车床15的上方，抓取手爪向下运动，把钢管放到双头车床15的托架上，抓取手爪回到双头车床15零点位置；双头车床15的夹紧装置夹紧，双头车床15开始工作，完成钢管的导向孔以及光亮带的加工，加工结束后，夹紧装置松开，发出加工完成指令。

（十一）、激光打标

双头车床15加工完成指令发出后，运转机器人223的抓取手爪从激光打标零位开始向下运动，运动到抓取位置后，抓取钢管，然后向上运动到打标零点位置，沿y方向运动到激光打标机20的上方，抓取手爪向下运动，把钢管放到激光打标机20的托架上，激光打标机20的夹紧装置夹紧，激光打标机20根据收到的钢管信息对钢管进行打标，打标结束后，夹紧装置松开，抓取手爪夹紧钢管，向上运动，在沿y方向运动，将钢管放到pt储管架上，然后回到打标零点位置，并发出打标完成指令。

（十二）、PT

Pt采用批量处理的方式每十根一批次，首先对钢管喷洒渗透剂，10分钟后， 用水将渗透剂清理干净，5分钟后，喷洒显影剂，10分钟后，判断钢管是否有缺陷，有移除，没有，进入下一工作环节。

（十三）、镗床机器人12

镗床机器人12包含上管机器人以及卸管机器人，Pt完成指令发出后，上管机器人的抓取手爪从上管零点开始向下运动，运动到抓取位置后，抓取钢管，回到零点位置，然后沿y方向运动到镗床13上方（plc按顺序将钢管依次各台镗床13），抓取手爪向下运动，把钢管放到该镗床13的托架上，镗床13的夹紧装置夹紧钢管，镗床13镗孔工作，抓取手爪回到上管零点位置；镗孔结束后，镗床13的夹紧装置松开，卸管机器人自卸管零点开始运动，运动到待卸管镗床13的上方，抓取手爪向下运动到夹紧位置，夹紧钢管，抓取手爪向上运动，然后回到卸管零点位置，抓取手爪向下运动到卸管位置，将钢管放到坡口车床的托架上,回到零点位置，并发出坡口指令。

注：卸管的优先级高于上管。

（十四）、镗床

镗床13的主要功能是对铸管内径进行切削加工，使铸管内壁达到规定的表面精度；镗床13进行工作之前，需要满足两个条件：1、工作人员将镗刀安装好；2、工作人员对铸管的对中性进行调节，并将铸管固定在镗床13的夹紧装置上；待这两个条件满足后，工作人员按下工作按钮，镗床13开始工作；镗孔结束后，工作人员将铸管脱离镗床13的夹紧装置，按下卸料按钮，镗床13机器人12的卸料机器人将铸管运走。

（十五）、坡口车床

指令接收后，坡口车床的夹紧装置夹紧，坡口车床开始工作，工作结束后，坡口车床的夹紧装置松开，人工将钢管取下。

本发明的有益之处在于：通过PLC控制铸造生产线上的每一个设备，实现自动化，使生产效率大幅提高；减少了人工操作，避免出现操作人员损伤，还可以提高工作效率和精准度；对铸件的生产过程进行全程追踪，可以及时了解每步的具体生产情况，出现问题及时处理，可以有效了避免隐藏的问题，还可以进一步的提高；生产过剩绿色环保，节约能源；对产品质量进行最大的监控，提高合格率，优品率。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种离心铸管的自动生产线，包括配料库，其特征在于，所述配料库一端设置有上料装置，所述上料装置包括上料机器人、四个上料小车、支撑上料机器人的第一轨道和支撑上料小车的第二轨道，所述第二轨道的另一端设置有熔炼装置，所述熔炼装置另一端设置有拔管机器人，所述拔管机器人另一端设置有转向机器人，所述转向机器人包括旋转机器人和滑行轨道，所述滑行轨道另一侧设置有抛丸机和矫直机，所述矫直机另一端设置有切头装置，所述切头装置包括运转切头、双头车床、激光打标机和运转机器人，所述激光打标机一侧安装有用于检查缺陷的PT池，所述PT池另一侧设置有转运通道，所述转运通道另一端设置有第一转运架，所述第一转运架另一侧设置有镗床机器人，所述镗床机器人下方设置有镗床，所述镗床另一端设置有第二转运架。

2.根据权利要求1所述的一种离心铸管的自动生产线和生产方式，其特征在于，所述熔炼装置包括一组1T熔炼炉和一组2T熔炼炉，所述一组1T熔炼炉包括两个1T熔炼炉，所述一组2T熔炼炉包括两个2T熔炼炉，所述一组1T熔炼炉和一组2T熔炼炉均包括中间包小车和两个离心机。

3.根据权利要求1所述的一种离心铸管的自动生产线和生产方式，其特征在于，所述拔管机器人包括拔管机构、清理机构、喷涂机构、小车机构和储管机构，其中，所述拔管机构、清理机构和喷涂机构在X方向上共用一个零点。

4.根据权利要求1所述的一种离心铸管的自动生产线和生产方式，其特征在于，所述镗床机器人包括上管机器人和卸管机器人，所述卸管机器人的优先级高于上管机器人。

5.根据权利要求1所述的一种离心铸管的自动生产线和生产方式，其特征在于，所述运转机器人包括第一横梁、第二横梁和第三横梁，分别负责运转切头、双头车床和激光打标机的上下料。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的一种离心铸管的自动生产线和生产方式，其特征在于，包括以下步骤：（一）、配料，配料库从终端接收配料信息（配料总量、成分、次序、配料炉号），将炉料传送到上料机器人的料斗内，并对炉子进行上料；每种成分的炉料进行上料时，配料库根据该种成分炉料所需的质量以及上料机器人料斗的容量，来决定上料次数；对于每次送料而言，当达称重传送带所称质量达到每次上料质量后，振动料斗停止振动，待称重传送带内的炉料全部传送到上料机器人的料斗内时，上料机器人根据配料库传来的炉号信息，对指定的炉子进行填料，并生成材料信息，发送到相应的炉子以及终端中；（二）、上料：根据接收的炉号信息，上料机器人自动屏蔽其它炉号处的位置传感器，上料机器人首先做水平直线运动，当其运动到未屏蔽的位置传感器时，机器人停止水平直线运动，3s后，料斗的气缸缩回，使料斗的底板门打开，炉料倾倒进炉子内部；3s后，料斗在垂直方向上向上走200mm，然后在向下走200mm，然后再上下运动循环一次，倾倒结束后，料斗的气缸伸出，使料斗底板门关闭，然后回到上料机器人的零点位置，等待下次上料；（三）、炉子：炉子达到浇铸状态后，炉子根据终控发出的生产要求，将钢液倒入中间包小车的中间包中；钢液倾倒之前，需要扒渣结束（扒渣信号）、温度合格（温度信号）、成分合格（成分信号）、离心机上挡板完成、中间包小车在接收钢液位置这五个条件全部满足才能进行倾倒钢液；当扒渣信号、温度信号、成分信号以及离心机上挡板完成满足后，炉子向离心机发出欲倾倒信号，使离心机达到浇铸转速、中间包小车到达接收钢液位置，待离心机达到浇铸转速且中间包小车处于接收钢液位置，炉子开始倾倒，中间包内含称重传感器，当倾倒钢液质量达到每根炉管组所需质量的90%，炉子倾倒速度减缓，质量达到每根炉管所需质量，倾倒结束，自动生成炉批号，炉子复原到原位，等待下次浇铸，炉子要自动记录浇铸次数，当炉内剩余钢液不足一根钢管所需质量时，炉子向终端发出填料信号，填料总质量为该炉子已经浇铸钢液的质量；（四）、中间包小车：中间包小车初始位置在其零点位置（处于天然气喷火保温状态），当从炉子接收到接钢液信号后，中间包小车运动沿x方向运动，运动到接收钢液位置后，炉子开始倾倒钢液，其中间包之下的重量传感器开始测量所倾倒钢液的质量，当达到每根钢管质量的90%时，炉子倾倒速度减缓，待达到整根管质量时，停止倾倒；倾倒结束之后，炉子复原，中间包小车沿y方向运动，运动到离心机浇铸位置，中间包处的电动推杆伸出（伸出速度需要现场试验确定），使中间包内的钢液快速倒入牛角包内，完成单根钢管的浇铸；浇铸完成后，中间包小车先沿着y方向运动，再沿着x方向运动，回到零点位置，等待下次浇铸；（五）、离心机：离心机在浇铸之前，必须对其进行预处理，首先将型筒从烘房内取出，人工安装在离心机上，型筒附近含有温度传感器，将终端发出的浇铸环境温度信息作为型筒外部环境是加热还是冷却的判断依据；浇铸之前，需要对型筒进行清理和喷涂工作，期间离心机要做转速配合，待清理和喷涂结束之后，使用离心机附近的挡板机器人对型筒上挡板，准备工作（清理、喷涂、上挡板）完成之后，将准备完毕的信号传递给对应的炉子；待炉子发出浇铸信号后，离心机开始运转到浇铸转速状态，并传递给对应炉子，中间包小车开始浇铸；浇铸结束之后，离心机停止运转，挡板机器人将型筒两端的挡板卸下，向拔管机器人发出拔管信号；待接收到拔管结束信号之后，再对型筒进行清理、喷涂、上挡板工作；（六）、拔管机器人：包括拔管、清理和喷涂；（七）、转向机器人：旋转机器人收到转向信号后，转向机器人的抓取手爪首先从零点位置出发，向下运动到抓取钢管位置，抓取手爪夹紧钢管，回到零点位置；接着抓取手爪沿x方向运动到转向位置，抓取手爪旋转90度，使钢管旋转90度，最后抓取手爪向下运动到滑行轨道上方，松开抓取手爪，然后转向机器手回到初始零状态；钢管沿滑动轨道自动运往抛丸、矫直机构；（八）、抛丸、矫直机构：抛丸、矫直机构接收到炉管信息后，矫直机自动调节可矫直直径；钢管从滑行轨道运送到抛丸机进口的轨道上进行抛丸，抛丸结束之后，进入矫直机矫直；矫直结束之后，发出运转切头指令：（九）、运转切头：运转切头指令发出后，运转机器人1的抓取手爪从切头零点开始向下运动，运动到抓取位置后，抓取钢管，然后向上运动到零点位置，沿y方向运动到切头机上方，抓取手爪向下运动，把钢管放到切头机的托架上，抓取手爪回到切头零点位置；切头机的夹紧装置夹紧，切头机切头，切头机切头完成后，夹紧装置松开，发出切头完成指令：（十）、双头车床，双头车床根据接收到的钢管信息，自动完成刀具位置调节；切头完成指令发出后，运转机器人2的抓取手爪从双头车床零位开始向下运动，运动到抓取位置后，抓取钢管，然后向上运动到零点位置，沿y方向运动到双头车床的上方，抓取手爪向下运动，把钢管放到双头车床的托架上，抓取手爪回到双头车床零点位置；双头车床的夹紧装置夹紧，双头车床开始工作，完成钢管的导向孔以及光亮带的加工，加工结束后，夹紧装置松开，发出加工完成指令；（十一）、激光打标：双头车床加工完成指令发出后，运转机器人3的抓取手爪从激光打标零位开始向下运动，运动到抓取位置后，抓取钢管，然后向上运动到打标零点位置，沿y方向运动到激光打标机的上方，抓取手爪向下运动，把钢管放到激光打标机的托架上，激光打标机的夹紧装置夹紧，激光打标机根据收到的钢管信息对钢管进行打标，打标结束后，夹紧装置松开，抓取手爪夹紧钢管，向上运动，在沿y方向运动，将钢管放到pt储管架上，然后回到打标零点位置，并发出打标完成指令；（十二）、PT：Pt采用批量处理的方式每十根一批次，首先对钢管喷洒渗透剂，10分钟后， 用水将渗透剂清理干净，5分钟后，喷洒显影剂，10分钟后，判断钢管是否有缺陷，有移除，没有，进入下一工作环节；（十三）、镗床机器人包含上管机器人以及卸管机器人，Pt完成指令发出后，上管机器人的抓取手爪从上管零点开始向下运动，运动到抓取位置后，抓取钢管，回到零点位置，然后沿y方向运动到镗床上方（plc按顺序将钢管依次各台镗床），抓取手爪向下运动，把钢管放到该镗床的托架上，镗床的夹紧装置夹紧钢管，镗床镗孔工作，抓取手爪回到上管零点位置；镗孔结束后，镗床的夹紧装置松开，卸管机器人自卸管零点开始运动，运动到待卸管镗床的上方，抓取手爪向下运动到夹紧位置，夹紧钢管，抓取手爪向上运动，然后回到卸管零点位置，抓取手爪向下运动到卸管位置，将钢管放到坡口车床的托架上,回到零点位置，并发出坡口指令；（十四）、镗床机器人：镗床的主要功能是对铸管内径进行切削加工，使铸管内壁达到规定的表面精度；镗床开始工作，镗孔结束后，工作人员将铸管脱离镗床的夹紧装置，按下卸料按钮，镗床机器人的卸料机器人将铸管运走；（十五）、坡口车床。

7.根据权利要求6所述的一种离心铸管的自动生产线和生产方式，其特征在于，所述上料机器人的料斗最大所容炉料为500KG。

8.根据权利要求1所述的一种离心铸管的自动生产线和生产方式，其特征在于，所述离心机的工作顺序包括：S1、人工将型筒A、型筒B安装在相应离心机上；S2、使用拔管机器人对离心机A进行清理、喷涂工作（拔管机器人开机自检动作），然后用挡板机器人对离心机A上挡板；S3、使用拔管机器人对离心机B进行清理、喷涂工作（拔管机器人开机自检动作），然后用挡板机器人对离心机B上挡板；S4、达到浇铸条件后，首先对离心机A进行浇铸，浇铸结束后，挡板机器人对离心机A卸挡板，挡板拆卸完成后，该离心机向拔管机器人发出拔管信号；拔管机器人接到拔管信号后对离心机A进行拔管，拔管结束之后，使用拔管机器人对离心机A行进清理、喷涂工作，与此同时，可以对离心机B进行浇铸；清理、喷涂结束后，挡板机器人对离心机A上挡板；S5、离心机B浇铸结束之后，挡板机器人对离心机B卸挡板（卸挡板的优先级低于上挡板），然后拔管机器人对离心机B进行拔管，（该动作的优先级排在拔管机器人对离心机A清理、喷涂之后）；离心机B拔管结束之后，对离心机B进行清理喷涂工作，与此同时，离心机A又可以进行浇铸工作；如此循环下去。

9.根据权利要求1所述的一种离心铸管的自动生产线和生产方式，其特征在于，所述拔管机器人的具体工作过程：S1、拔管：（一）、当离心机发出拔管信号后，拔管机械手首先从X方向零点位置沿x方向运动到离心机型筒位置后停止运动（拔管位置传感器x），拔管机械手从Y方向零点位置沿y方向运动到拔管位置（拔管位置传感器y），拔管机械手胀开，从钢管内部胀紧钢管，然后拔管机械手沿y方向反向运动到Y方向零点位置；（二）、与此同时，小车上的液压装置工作，小车升起，托起钢管；待拔管机械手回到y方向零点前100mm处，机械手胀紧装置松开，拔管机械手回到y方向零点位置，然后再沿x方向运动到零点处；（三）、小车沿x方向运动到储管机构（储管位置传感器），由抬沟将钢管传到储管机构，储管机构通过两端的侧板绕支点旋转将钢管沿x方向运送到一个工位；旋转运送周期为该拔管机器人下一根拔管结束时间；待钢管最终运动到储管机构边缘处时，中间传送装置上的抬沟抬起，将钢管传送到中间传送装置；此时该管的拔管结束，向离心机、转向机器人以及终端发出拔管结束信号；离心机收到拔管结束命令后，向拔管机器人发出清理、喷涂指令；S2、清理：（一）、清理机构从x方向零点沿着x方向运动到所需清理的型筒处（清理位置传感器x）；（二）、清理机械手从Y方向零点处沿y方向运动到清理结束位置（清理位置传感器y），然后回到y方向零点位置；（三）、清理机械手沿Y方向运动到清理位置，然后回到y方向零点位置；（四）、清理机械手沿x方向运动到x零点位置，清理结束；清理结束之后，发出开始喷涂指令；S3、喷涂：（一）、喷涂机构从x方向零点沿着x方向运动到所需喷涂的型筒处（喷涂位置传感器X）；（二）、喷涂机械手从Y方向零点处沿y方向运动到开始喷涂位置（喷涂位置传感器y1），喷头开始喷洒涂料；（三）、当运动到喷涂结束位置后（喷涂位置传感器y2），喷头停止喷洒涂料，然后喷涂机械手回到y方向零点位置；（四）、喷涂机械手沿x方向运动到x零点位置，喷涂结束；喷涂结束之后，向离心机以及终端发出清理、喷涂结束指令。

10.根据权利要求1所述的一种离心铸管的自动生产线和生产方式，其特征在于，所述镗床工作前需要满足一下条件：（一）、工作人员将镗刀安装好；（二）、工作人员对铸管的对中性进行调节，并将铸管固定在镗床的夹紧装置上。