CN110900181A - 一种球形桥梁支座上下板自动化生产线 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种球形桥梁支座上下板自动化生产线，包括数控加工机构、自动运料机构、若干个桁架机械手和中央控制系统，所述数控加工机构包括顺次设置的数控钻床、第一立式加工中心、第二立式加工中心、数控铣边机、数控铣槽机、第一数控立车和第二数控立车，所述自动运料机构包括自动循环辊道和AGV无人叉车，所述自动运料机构包括自动循环辊道和AGV无人叉车，所述桁架机械手包括承重基座、驱动系统、传动系统、辅助系统和夹具，本发明设计一条自动化桁架机械手与线体设备进行对接，同时利用广数GPC1000A可编程控制器及各种通讯线缆与线体设备进行通讯，实现生产运行自动化。

Description

一种球形桥梁支座上下板自动化生产线

技术领域

本发明涉及桥梁支座自动化加工领域，特别是涉及一种球形桥梁支座上下板自动化生产线。

背景技术

当今中国成为世界桥梁大国，无论在桥梁技术以及造桥数量方面均处于世界领先地位，而桥梁支座作为桥梁的重要结构部件因此发展迅猛，需求激增。

目前桥梁支座生产行业普遍处于传统加工方式阶段，具体表现为依靠设备数量堆积以及大量操作人员、管理人员多维度参与以实现成品产出满足市场需求。这种生产方式不仅耗费空间、管理混乱、效率低下，还进一步导致了桥梁支座生产成本居高不下，为进一步推动桥梁支座行业发展，生产方式的变革首当其冲。

发明内容

本发明的目的是提供一种球形桥梁支座上下板自动化生产线，以解决上述现有技术存在的问题，设计一条自动化桁架机械手与线体设备进行对接，同时利用广数GPC1000A可编程控制器及各种通讯线缆与线体设备进行通讯，实现生产运行自动化。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种球形桥梁支座上下板自动化生产线，包括数控加工机构、自动运料机构、若干个桁架机械手和中央控制系统，所述中央控制系统通过信号线和网线分别电性连接所述数控加工机构、自动运料机构和桁架机械手，所述数控加工机构包括顺次设置的数控钻床、第一立式加工中心、第二立式加工中心、数控铣边机、数控铣槽机、第一数控立车和第二数控立车，所述自动运料机构包括自动循环辊道和AGV无人叉车，所述自动循环辊道位于数控钻床的前端，所述AGV无人叉车在数控加工机构的一侧，所述桁架机械手包括承重基座、驱动系统、传动系统、辅助系统和夹具，若干个所述承重基座分别位于所述自动循环辊道和数控钻床之间、所述数控钻床与第一立式加工中心之间、所述第一立式加工中心与第二立式加工中心之间、所述第二立式加工中心与数控铣边机，所述数控铣边机与数控铣槽机之间、所述数控铣槽机与第一数控立车之间、所述第一数控立车与第二数控立车之间，所述传动系统设置在承重基座上，所述传动系统与驱动系统电性连接，所述辅助系统和夹具分别设置在传动系统上。

优选的，所述承重基座包括立柱，所述立柱底端固定有立柱连接板，所述立柱的顶端固定有X轴横梁。

优选的，所述传动系统包括X轴滑轨，所述X轴滑轨固定在所述X轴横梁上，所述X轴滑轨两端设有X轴齿条，所述X轴滑轨上滑动连接有十字滑台，所述十字滑台与X轴齿条啮合，所述十字滑台远离X轴滑轨的一端滑动连接有Z轴提升梁，所述Z轴提升梁上固定有Z轴滑轨，所述Z轴滑轨两端设有Z轴齿条。

优选的，所述夹具包括磁力吸盘，所述磁力吸盘固定在所述Z轴提升梁的底端，所述Z轴提升梁靠近磁力吸盘的一端设有吸盘控制器，所述吸盘控制器与磁力吸盘电性连接。

优选的，所述磁力吸盘包括第一磁吸固定板，所述第一磁吸固定板周向设置有若干个导杆，所述导杆的端部伸出第一磁吸固定板固定有缓冲弹簧，所述导杆靠近缓冲弹簧的一端套接有导套，所述缓冲弹簧的底端固定有第二磁吸固定板，所述第二磁吸固定板底端固定有若干个磁吸，所述磁吸与导杆上下对应设置。

优选的，所述驱动系统包括X轴伺服电机、Z轴伺服电机和行星减速机，所述X轴伺服电机、行星减速机和Z轴伺服电机固定在十字滑台上，所述X轴伺服电机和Z轴伺服电机分别电性连接行星减速机，所述X轴伺服电机的输出轴与X轴齿条啮合，所述Z轴伺服电机的输出轴与Z轴齿条啮合。

优选的，所述辅助系统包括润滑油泵，所述润滑油泵安装于十字滑台座上。

优选的，所述中央控制系统包括3台数控GPC1000A可编程控制器，所述数控GPC1000A可编程控制器内部存储的PLC程序通过读取外部输入的信号执行逻辑运算、顺序控制、计数和算术运算等操作的指令，再通过模拟式的输出来控制所述数控加工机构、自动运料机构、桁架机械手的运行，所述数控加工系统、自动运料系统的内部控制器通过接收到的PLC输出信号控制其步进电机驱动动作，所述桁架机械手通过GPC1000A内部存储的运动程序控制X轴伺服电机和Z轴伺服电机实现两个方向的运行。

优选的，所述自动循环辊道为链式传动机构，所述自动循环辊道通过步进电机配合减速机进行驱动。

一种球形桥梁支座上下板自动化生产线的生产方法，包括步骤一：OP01序毛坯上料：自动循环轨道将毛坯物料运送至生产车间，并将物料信号传输至中央控制系统，由AGV无人叉车将毛坯物料运输至上线暂存台，中央控制系统接收到物料信号后控制桁架机械手将毛坯物料搬运至数控加工设备的工作台上，然后返回原点位置，并向数控加工设备发出上料完成信号；

步骤二：OP10序——OP60序工艺执行，其中OP10序由数控钻床钻定位孔、OP20序由第一立式加工中心铣削顶面、OP30由第二立式加工中心铣削外形、OP40序由数控铣边机铣削四边、OP50序由数控铣槽机铣槽、OP60A/B分别由第一数控立车和第二数控立车车球弧面，数控加工机构收到上料完成信号后执行NC加工程序，完成夹具夹紧、工艺执行、夹具松开动作，然后发出下料请求信号；中央控制系统控制桁架机械手将在制品存放至本序暂存台上，然后返回原点位置，过程中若有其他设备触发上料请求信号，中央控制系统则控制桁架机械手将上序暂存上的在制品搬运至触发信号的数控加工机构的工作台上，然后返回原点位置，并向数控加工机构发出上料完成信号，由此进入循环加工状态。

步骤三：OP70序成品下线，OP60序数控铣槽机加工完毕后触发下料请求信号，中央控制系统控制桁架机械手将在制品存放至本序暂存台上，然后返回原点位置，同时内部寄存器进行数量累计，当总和等于10时，中央控制系统则控制AGV无人叉车将暂存台上所有成品运输至成品库房进行贮存。

本发明公开了以下技术效果：本发明针对以上问题设计了一条桥梁球形钢支座上下板自动化生产线，将生产所需的所有生产设备集中放置管理，减少占地空间，然后设计一条自动化桁架机械手与线体设备进行对接，同时利用广数GPC1000A可编程控制器及各种通讯线缆与线体设备进行通讯，实现生产运行自动化，线体作业人员只需1-2名即可，便于管理且及大地减少了人员参数数量，并提高了生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明球形桥梁支座上下板自动化生产线的结构示意图；

图2为本发明中央控制系统的流程图；

图3为本发明桁架机械手的结构示意图；

图4为本发明磁力吸盘的结构示意图；

其中，1为数控钻床，2为第一立式加工中心，3为第二立式加工中心，4为数控铣边机，5为数控铣槽机，6为第一数控立车，7为第二数控立车，8为自动循环辊道，9为AGV无人叉车，10为Z轴提升梁，11为Z轴滑轨，12为Z轴伺服电机，13为十字滑台，14为行星减速机，15为X轴伺服电机，16为立柱，17为X轴滑轨，18为X轴齿条，19为吸盘控制器，20为磁力吸盘，20.1为导杆，20.2为导套，20.3为缓冲弹簧，20.4为磁吸，20.5为第一磁吸固定板，20.6为第二磁吸固定板，20.7为球弧面工件。

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他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图1-4，本发明提供一种球形桥梁支座上下板自动化生产线，包括数控加工机构、自动运料机构、若干个桁架机械手和中央控制系统，所述中央控制系统通过信号线和网线分别电性连接所述数控加工机构、自动运料机构和桁架机械手，所述数控加工机构包括顺次设置的数控钻床1、第一立式加工中心2、第二立式加工中心3、数控铣边机4、数控铣槽机5、第一数控立车6和第二数控立车7，所述自动运料机构包括自动循环辊道8和AGV无人叉车9，所述自动循环辊道8位于数控钻床1的前端，所述AGV无人叉车9在数控加工机构的一侧，所述桁架机械手包括承重基座、驱动系统、传动系统、辅助系统和夹具，若干个所述承重基座分别位于所述自动循环辊道8和数控钻床1之间、所述数控钻床1与第一立式加工中心2之间、所述第一立式加工中心2与第二立式加工中心3之间、所述第二立式加工中心3与数控铣边机4之间，所述数控铣边机4与数控铣槽机5之间、所述数控铣槽机5与第一数控立车6之间、所述第一数控立车6与第二数控立车7之间，所述传动系统设置在承重基座上，所述传动系统与驱动系统电性连接，所述辅助系统和夹具分别设置在传动系统上，所述数控加工系统的7台设备，其工作台中心位于同一个垂直平面内，且工作台高度均高于桁架机械手中Z轴负向极限位置。

进一步地说，所述承重基座包括立柱16，所述立柱16底端固定有立柱16连接板，立柱16由不同规格尺寸的工字钢焊机而成，通过底部配重固定于地面，所述立柱16连接板由碳钢材质钢板焊接而成，通过螺栓固定在立柱16顶端，所述立柱16的顶端固定有X轴横梁(图中未标出)，X轴横梁由碳钢方管拼接而成，两根方管接口处设由定位销保证安装精度，所述方管的其中3个面均铺设精加工后的加强垫板，作为传动系统的安装基座，同时也保证了X轴横梁的整体强度，所述传动系统包括X轴滑轨17，所述X轴滑轨17固定在所述X轴横梁上，所述X轴滑轨17两端设有X轴齿条18，所述X轴滑轨17上滑动连接有十字滑台13，所述十字滑台13与X轴齿条18啮合，所述十字滑台13远离X轴滑轨17的一端滑动连接有Z轴提升梁10，所述Z轴提升梁10上固定有Z轴滑轨11，所述Z轴滑轨11两端设有Z轴齿条(图中未标出)，所述X轴齿条18和X轴滑轨17水平安装于X轴横梁加强垫板上，其中两条X轴滑轨17安装于X轴横梁两个对立面，所述Z轴齿条和Z轴滑轨11安装于Z轴提升梁10加强垫板上，其中两条Z轴滑轨11安装于Z轴提升梁10两个对立面，所述驱动系统包括X轴伺服电机15、Z轴伺服电机12和行星减速机14，所述X轴伺服电机15、行星减速机14和Z轴伺服电机12固定在十字滑台13上，所述X轴伺服电机15和Z轴伺服电机12分别电性连接行星减速机14，所述X轴伺服电机15的输出轴与X轴齿条啮合，所述Z轴伺服电机12的输出轴与Z轴齿条啮合，2套伺服电机及行星减速机14组合体均固定于桁架机械手十字滑台13上，其中一套安装在机床侧，负责驱动桁架机械手提升梁Z轴方向的升降作业，另一套交错对置安装在桁架机械手十字滑台13对立面，负责驱动桁架机械手X轴方向左右移动作业，所述辅助系统包括润滑油泵(图中未标出)，所述润滑油泵安装于十字滑台13上，内部设有可输入输出触点，可实现与中央控制系统的联机运行，主要负责齿轮齿条、滑轨滑块的润滑作业，所述夹具包括磁力吸盘20，所述磁力吸盘20固定在所述Z轴提升梁10的底端，所述Z轴提升梁10靠近磁力吸盘20的一端设有吸盘控制器19，所述吸盘控制器19与磁力吸盘20电性连接，

更进一步地说，所述磁力吸盘20包括第一磁吸固定板20.5，所述第一磁吸固定板20.5周向设置有若干个导杆20.1，所述导杆20.1的端部伸出第一磁吸固定板20.5固定有缓冲弹簧20.3，所述导杆20.1靠近缓冲弹簧20.3的一端套接有导套20.2，所述缓冲弹簧20.3的底端固定有第二磁吸固定板20.6，所述第二磁吸固定板20.6底端固定有若干个磁吸20.4，所述磁吸20.4与导杆20.1上下对应设置，夹具固定于桁架机械手Z轴提升梁10底端，核心部件为可控制磁力吸盘20，根据加工内容不同整条线体设计安装2种夹具，一种为矩形磁力吸盘20，吸盘直接与缓冲导向杆连接，作业对象为未车球弧面工件20.7中心，另一种为圆柱磁力吸盘20，通过可调整位置工装与缓冲导向杆连接，作业对象为一车球弧面的工件四个边角。

所述桁架机械手安装在加工设备正前方，通长54米，配备3个Z轴提升梁10，所述Z轴提升梁10沿X、Z两个方向行走速度均在0.25m/s～10m/s范围内可调,每个Z轴提升梁10负责2-4台设备的上下料作业,且可交叉作业区域。

进一步的优化方案，所述中央控制系统包括3台数控GPC1000A可编程控制器，每个控制柜由1台可编程控制器、2台伺服驱动器以及电源、继电器、断路器等电气元件组成，所述数控GPC1000A可编程控制器内部存储的PLC程序通过读取外部输入的信号执行逻辑运算、顺序控制、计数和算术运算等操作的指令，再通过模拟式的输出来控制所述数控加工机构、自动运料机构、桁架机械手的运行，所述数控加工系统、自动运料系统的内部控制器通过接收到的PLC输出信号控制其步进电机驱动动作，所述桁架机械手通过GPC1000A内部存储的运动程序控制X轴伺服电机15和Z轴伺服电机12实现两个方向的运行，以上通讯方式实现各系统之间的信息交互，由此实现生产线体的联动控制。

进一步的优化方案，所述自动循环辊道8为链式传动机构，所述自动循环辊道8通过步进电机配合减速机进行驱动，再由链轮链条实现位置传输，物料托盘固定在链条一端。

一种球形桥梁支座上下板自动化生产线的生产方法，包括步骤一：OP01序毛坯上料：自动循环轨道8将毛坯物料运送至生产车间，并将物料信号传输至中央控制系统，由AGV无人叉车9将毛坯物料运输至上线暂存台，中央控制系统接收到物料信号后控制桁架机械手将毛坯物料搬运至数控加工设备的工作台上，然后返回原点位置，并向数控加工设备发出上料完成信号；

步骤二：OP10序——OP60序工艺执行，其中OP10序由数控钻床1钻定位孔、OP20序由第一立式加工中心2铣削顶面、OP30由第二立式加工中心3铣削外形、OP40序由数控铣边机4铣削四边、OP50序由数控铣槽机5铣槽、OP60A/B分别由第一数控立车6和第二数控立车7车球弧面，数控加工机构收到上料完成信号后执行NC加工程序，完成夹具夹紧、工艺执行、夹具松开动作，然后发出下料请求信号；中央控制系统控制桁架机械手将在制品存放至本序暂存台上，然后返回原点位置，过程中若有其他设备触发上料请求信号，中央控制系统则控制桁架机械手将上序暂存上的在制品搬运至触发信号的数控加工机构的工作台上，然后返回原点位置，并向数控加工机构发出上料完成信号，由此进入循环加工状态。

步骤三：OP70序成品下线，OP60序数控铣槽机5加工完毕后触发下料请求信号，中央控制系统控制桁架机械手将在制品存放至本序暂存台上，然后返回原点位置，同时内部寄存器进行数量累计，当总和等于10时，中央控制系统则控制AGV无人叉车9将暂存台上所有成品运输至成品库房进行贮存。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“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，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。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种球形桥梁支座上下板自动化生产线，其特征在于：包括数控加工机构、自动运料机构、若干个桁架机械手和中央控制系统，所述中央控制系统通过信号线和网线分别电性连接所述数控加工机构、自动运料机构和桁架机械手，所述数控加工机构包括顺次设置的数控钻床、第一立式加工中心、第二立式加工中心、数控铣边机、数控铣槽机、第一数控立车和第二数控立车，所述自动运料机构包括自动循环辊道和AGV无人叉车，所述自动循环辊道位于数控钻床的前端，所述AGV无人叉车在数控加工机构的一侧，所述桁架机械手包括承重基座、驱动系统、传动系统、辅助系统和夹具，若干个所述承重基座分别位于所述自动循环辊道和数控钻床之间、所述数控钻床与第一立式加工中心之间、所述第一立式加工中心与第二立式加工中心之间、所述第二立式加工中心与数控铣边机，所述数控铣边机与数控铣槽机之间、所述数控铣槽机与第一数控立车之间、所述第一数控立车与第二数控立车之间，所述传动系统设置在承重基座上，所述传动系统与驱动系统电性连接，所述辅助系统和夹具分别设置在传动系统上。

2.根据权利要求1所述的球形桥梁支座上下板自动化生产线，其特征在于：所述承重基座包括立柱，所述立柱底端固定有立柱连接板，所述立柱的顶端固定有X轴横梁。

3.根据权利要求1所述的球形桥梁支座上下板自动化生产线，其特征在于：所述传动系统包括X轴滑轨，所述X轴滑轨固定在所述X轴横梁上，所述X轴滑轨两端设有X轴齿条，所述X轴滑轨上滑动连接有十字滑台，所述十字滑台与X轴齿条啮合，所述十字滑台远离X轴滑轨的一端滑动连接有Z轴提升梁，所述Z轴提升梁上固定有Z轴滑轨，所述Z轴滑轨两端设有Z轴齿条。

4.根据权利要求3所述的球形桥梁支座上下板自动化生产线，其特征在于：所述夹具包括磁力吸盘，所述磁力吸盘固定在所述Z轴提升梁的底端，所述Z轴提升梁靠近磁力吸盘的一端设有吸盘控制器，所述吸盘控制器与磁力吸盘电性连接。

5.根据权利要求4所述的球形桥梁支座上下板自动化生产线，其特征在于：所述磁力吸盘包括第一磁吸固定板，所述第一磁吸固定板周向设置有若干个导杆，所述导杆的端部伸出第一磁吸固定板固定有缓冲弹簧，所述导杆靠近缓冲弹簧的一端套接有导套，所述缓冲弹簧的底端固定有第二磁吸固定板，所述第二磁吸固定板底端固定有若干个磁吸，所述磁吸与导杆上下对应设置。

6.根据权利要求3所述的球形桥梁支座上下板自动化生产线，其特征在于：所述驱动系统包括X轴伺服电机、Z轴伺服电机和行星减速机，所述X轴伺服电机、行星减速机和Z轴伺服电机固定在十字滑台上，所述X轴伺服电机和Z轴伺服电机分别电性连接行星减速机，所述X轴伺服电机的输出轴与X轴齿条啮合，所述Z轴伺服电机的输出轴与Z轴齿条啮合。

7.根据权利要求3所述的球形桥梁支座上下板自动化生产线，其特征在于：所述辅助系统包括润滑油泵，所述润滑油泵安装于十字滑台座上。

8.根据权利要求6所述的球形桥梁支座上下板自动化生产线，其特征在于：所述中央控制系统包括3台数控GPC1000A可编程控制器，所述数控GPC1000A可编程控制器内部存储的PLC程序通过读取外部输入的信号执行逻辑运算、顺序控制、计数和算术运算等操作的指令，再通过模拟式的输出来控制所述数控加工机构、自动运料机构、桁架机械手的运行，所述数控加工系统、自动运料系统的内部控制器通过接收到的PLC输出信号控制其步进电机驱动动作，所述桁架机械手通过GPC1000A内部存储的运动程序控制X轴伺服电机和Z轴伺服电机实现两个方向的运行。

9.根据权利要求1所述的球形桥梁支座上下板自动化生产线，其特征在于：所述自动循环辊道为链式传动机构，所述自动循环辊道通过步进电机配合减速机进行驱动。

10.根据权利要求1-9所述的球形桥梁支座上下板自动化生产线的生产方法，其特征在于：包括步骤一：OP01序毛坯上料：自动循环轨道将毛坯物料运送至生产车间，并将物料信号传输至中央控制系统，由AGV无人叉车将毛坯物料运输至上线暂存台，中央控制系统接收到物料信号后控制桁架机械手将毛坯物料搬运至数控加工设备的工作台上，然后返回原点位置，并向数控加工设备发出上料完成信号；

步骤二：OP10序——OP60序工艺执行，其中OP10序由数控钻床钻定位孔、OP20序由第一立式加工中心铣削顶面、OP30由第二立式加工中心铣削外形、OP40序由数控铣边机铣削四边、OP50序由数控铣槽机铣槽、OP60A/B分别由第一数控立车和第二数控立车车球弧面，数控加工机构收到上料完成信号后执行NC加工程序，完成夹具夹紧、工艺执行、夹具松开动作，然后发出下料请求信号；中央控制系统控制桁架机械手将在制品存放至本序暂存台上，然后返回原点位置，过程中若有其他设备触发上料请求信号，中央控制系统则控制桁架机械手将上序暂存上的在制品搬运至触发信号的数控加工机构的工作台上，然后返回原点位置，并向数控加工机构发出上料完成信号，由此进入循环加工状态。

步骤三：OP70序成品下线，OP60序数控铣槽机加工完毕后触发下料请求信号，中央控制系统控制桁架机械手将在制品存放至本序暂存台上，然后返回原点位置，同时内部寄存器进行数量累计，当总和等于10时，中央控制系统则控制AGV无人叉车将暂存台上所有成品运输至成品库房进行贮存。

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