CN110948560A - 一种分阶段流水线去表皮系统及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种分阶段流水线去表皮系统及工艺，该系统包括具有行走轨道的取废料机器人以及与行走轨道并列设置的加工设备序列，加工设备序列包括依次布置的进料辊道、第一锯床、粉尘清扫装置、第二锯床、第一数控加工中心和第二数控加工中心，第一锯床和第二锯床分别用于半成品工件上表皮和下表皮的切割，第一数控加工中心用于半成品工件两侧表皮的切割，第二数控加工中心用于将半成品工件的两端废料加工成粉末；行走轨道上靠近进料轨道的一端设有废料小车，取废料机器人上设有废料抓手。与现有技术相比，本发明使整个生产线的自动化生产创造了条件，大大节省了人工，提高了生产效率。

Description

一种分阶段流水线去表皮系统及工艺

技术领域

本发明属于液化天然气船技术领域，涉及LNG船用绝缘箱泡沫板，尤其涉及一种分阶段流水线去表皮系统及工艺。

背景技术

玻纤增强型聚氨酯绝缘箱是LNG船的关键零部件，LNG船内的超低温液化天然气主要由绝缘箱来承重，货舱内零下163℃的超低温也主要由绝缘箱来保持，总的来说绝缘箱的作用是：承重和保温。

绝缘箱主要由泡沫板和胶合板胶合而成。根据不同的产品类型有不同的方案，以L03+系列的K2、K5为例，该产品主要上下两层胶合板，四个角落板以及一个泡沫板组成。

通常情况下，LNG船用玻纤增强型聚氨酯绝缘箱的生产是由工人手工来完成，特别是泡沫板的加工，生产效率过低，为满足生产供货需求，就需要不断增加工人数量，而且加工过程中粉尘量过大，容易对工人的身心产生影响，不利于职业病的防范。

由于此条生产线为国内外第一条自动化玻纤增强型聚氨酯泡沫板生产线，自动化流程中去除废料存在很多的技术难点，主要的技术难点如下：

1.由于在发泡材料在发泡过程中表面的平整度无法精确控制，导致在自动化生产过程中，利用真空吸附技术取废料成为一个难题，而且由于为了节省原材料，往往上表皮切割厚度比较薄，采用机械抓手的形式不能实现废料的清理。

2.两个侧面需要在定位时夹紧，侧面废料需要有固定位置方便机器人抓取。两个侧面的在切割过程中，由于切割后半成品和废料之间形成空隙，一味夹紧，可能会造成物料偏移，造成半成品加工失败，如何定位半成品及侧面废料是一个技术难题。

3.由于两个侧面切割后，其中间的间距只有一块锯片宽度，如何分开废料与半成品是一个技术难题，解决此问题为实现废料自动化抓取的关键技术。

4.由于泡沫板成形后加工精度要求比较高，两个端面的废料如何去除也是制约自动化抓取技术的瓶颈。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种分阶段流水线去表皮系统及工艺。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明提供一种分阶段流水线去表皮系统，包括具有行走轨道的取废料机器人以及与行走轨道并列设置的加工设备序列，所述的加工设备序列包括依次布置的进料辊道、第一锯床、粉尘清扫装置、第二锯床、第一数控加工中心和第二数控加工中心，所述的第一锯床和第二锯床分别用于半成品工件上表皮和下表皮的切割，所述的第一数控加工中心用于半成品工件两侧表皮的切割，所述的第二数控加工中心用于将半成品工件的两端废料加工成粉末；行走轨道上靠近进料轨道的一端设有废料小车，取废料机器人上设有废料抓手。

优选地，所述的废料抓手包括抓手架以及设置于抓手架上的多个上下表皮抓取组件和多个侧面表皮抓取组件；

所述的上下表皮抓取组件包括依次连接于抓手架上的伸缩机构、浮动机构和抓取真空吸盘，所述的抓取真空吸盘通过伸缩机构和浮动机构适应半成品工件上下表皮的表面波浪形状；

所述的侧面表皮抓取组件为连接于抓手架上的气动夹爪。

优选地，所述的伸缩机构为弹簧式伸缩机构，所述的浮动机构为万向节式浮动机构。

优选地，所述的气动夹爪由匹配设置的固定夹片和活动夹片组成，所述的活动夹片采用气动控制。

优选地，所述的第一数控加工中心具有用于承载半成品工件的工作台面，所述的工作台面上设有定位机构和顶升机构；

所述的定位机构包括设置于工作台面一侧的固定挡杆、与固定挡杆并排设置于工作台面另一侧的活动挡杆以及用于驱动活动挡杆靠近或远离固定挡杆的多个推动气缸，固定挡杆和活动挡杆相对的一面均设有真空吸盘；

所述的顶升机构包括至少两个平行设置于工作台面上且位于固定挡杆和活动挡杆之间的顶升杆，顶升杆连接有升降气缸，并通过升降气缸进行升降。

优选地，所述的推动气缸为分段式自锁控制气缸。

优选地，所述的第二数控加工中心具有用于承载半成品工件的承载平台，承载平台的周围设有半成品定位组件，所述的半成品定位组件包括设置于承载平台相邻的两个侧面的第一定位气缸和第二定位气缸、设置于第一定位气缸对面的尾部推料气缸以及设置于第二定位气缸对面且可移动的移动定位气缸；所述的承载平台为真空吸附平台，用于在半成品定位组件将半成品工件定位后通过真空吸附将半成品工件固定在承载平台上。

进一步优选地，所述的第一定位气缸和第二定位气缸为升降式定位气缸。升起后挡在半成品工件的两个相邻的侧面，对半成品工件进行限位。移动定位气缸的移动方向沿其所在的半成品工件一侧的长度方向，以适应不同尺寸的半成品工件，当移动到位后，抵在半成品工件侧面。

进一步优选地，在真空吸附平台将半成品工件固定后，撤回半成品定位组件。

本发明还提供一种分阶段流水线去表皮工艺，采用上述系统，该工艺包括以下工序：

S1：“去上表皮”工序，利用第一锯床及取废料机器人将半成品工件上表皮切割并码垛进废料小车；

S2：“去下表皮”工序，利用第二锯床及取废料机器人将半成品工件下表皮切割并码垛进废料小车；

S3：“去两侧表皮”工序，利用第一数控加工中心及取废料机器人将半成品工件下表皮切割并码垛进废料小车；

S4：“去两端表皮”工序，利用第二数控加工中心将半成品工件两端的废料加工成粉末。

优选地，第一数控加工中心通过圆盘锯将半成品工件两侧表皮切割。

优选地，第二数控加工中心通过切削将半成品工件的两端废料加工成粉末。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.本发明采用多种手段实现了取废料机器人抓取废料的自动化操作，大大增加了生产效率。

2.本发明在设计取废料机器人废料抓手时采用浮动式可压缩式真空吸附头并优选采用分区控制，其自适应以及分区控制功能在去上表皮过程中完美解决了发泡材料表面平整度较差不易抓取的问题。

3.本发明在第二数控加工中心上去除侧面表皮过程中采用分段式自锁控制气缸固定侧面表皮，方便了取废料机器人的抓取。

4.本发明在第二数控加工中心上采用气缸顶升装置，将切割后的半成品与侧面废料分离，方便取半成品工件的取废料机器人的取料，为自动化加工的实现提供可能。

5.本发明在端面废料去除上采用控制原材料长度的策略，将两个端面的废料直接用锯片切成粉，减少取废料机器人的工作量，提高了生产加工效率。

6.本发明废料小车摆放为宽度方向与取废料机器人靠近，这样减少了流水线宽度方向上占地，也有利于取废料机器人的废料码垛。

附图说明

图1为本发明的分阶段流水线去表皮系统的示意图；

图2为本发明的废料抓手的结构示意图；

图3为本发明的第一数控加工中心的俯视示意图；

图4为本发明的第一数控加工中心的俯视示意图；

图5为本发明实施例1中的成品主视示意图(a)和侧视示意图(b)。

图中，1为进料轨道，2为第一锯床，3为粉尘清扫装置，4为第二锯床，5为第二锯床，51为工作台面，52为工作台面，53为活动挡杆，54为推动气缸，55为真空吸盘，56为顶升杆，6为废料小车，7为废料小车，71为抓手架，72为上下表皮抓取组件，721为伸缩机构，722为浮动机构，723为抓取真空吸盘，73为气动夹爪，8为行走轨道，9为第二数控加工中心，91为承载平台，92为第一定位气缸，93为第二定位气缸，94为尾部推料气缸，95为移动定位气缸。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

一种分阶段流水线去表皮系统，如图1～4所示，包括具有行走轨道8的取废料机器人7以及与行走轨道8并列设置的加工设备序列，加工设备序列包括依次布置的进料辊道1、第一锯床2、粉尘清扫装置3、第二锯床4、第一数控加工中心5和第二数控加工中心9，第一锯床2和第二锯床4分别用于半成品工件上表皮和下表皮的切割，第一数控加工中心5用于半成品工件两侧表皮的切割，第二数控加工中心9用于将半成品工件的两端废料加工成粉末；行走轨道8上靠近进料轨道1的一端设有废料小车6，取废料机器人7上设有废料抓手。

更具体地：

本实施例中，如图2所示，废料抓手包括抓手架71以及设置于抓手架71上的多个上下表皮抓取组件72和多个侧面表皮抓取组件；上下表皮抓取组件72包括依次连接于抓手架71上的伸缩机构721、浮动机构722和抓取真空吸盘723，抓取真空吸盘723通过伸缩机构721和浮动机构722适应半成品工件上下表皮的表面波浪形状；侧面表皮抓取组件为连接于抓手架71上的气动夹爪73。优选伸缩机构721为弹簧式伸缩机构，浮动机构722为万向节式浮动机构。气动夹爪73由匹配设置的固定夹片和活动夹片组成，活动夹片采用气动控制。

本实施例中取废料机器人的废料抓手，为了满足上下表皮去除所需功能，在废料抓手上设置多个抓取真空吸盘723，抓取真空吸盘723与废料抓手的抓手架71之间连接通过浮动机构722，可以自适应上表皮的表面波浪形的形状，且在抓取真空吸盘723与抓手架71之间加装伸缩机构721，防止上下表皮表面存在高度差。为了满足去侧面表皮功能，在抓手架71上设计气动夹爪73，由于侧面废料的高度范围为65mm～300mm，所以可以设计吸盘的直径较小，吸力较小，且容易漏气，造成抓手在抓取过程中容易自动脱落，特别是在抓取高度为200mm以上的废料时，本实施例的气动夹爪73不存在该问题，抓取率接近100％。

本实施例中，如图3所示，第一数控加工中心5具有用于承载半成品工件的工作台面51，工作台面51上设有定位机构和顶升机构；定位机构包括设置于工作台面51一侧的固定挡杆52、与固定挡杆52并排设置于工作台面51另一侧的活动挡杆53以及用于驱动活动挡杆53靠近或远离固定挡杆52的多个推动气缸54，固定挡杆52和活动挡杆53相对的一面均设有真空吸盘55；顶升机构包括至少两个平行设置于工作台面51上且位于固定挡杆52和活动挡杆53之间的顶升杆56，顶升杆56连接有升降气缸，并通过升降气缸进行升降。优选推动气缸54为分段式自锁控制气缸。

为了实现工件定位功能，在第一数控加工中心5上设计两侧挡杆，一侧固定，一侧活动，通过气缸推动，且在夹紧后CNC加工时处于锁紧状态，直至废料取完，恢复到原位。为了实现废料抓取功能，在第一数控加工中心5上设置气动顶升机构，在两个侧面及表面加工完成后，将半成品托起，供搬运机器人(图中未示出)移走进入下一个工序，此时顶升设备下降，取废料机器人7通过气动夹爪73将两侧废料送进废料小车6，并码垛。

本实施例中，参见图4，优选第二数控加工中心9具有用于承载半成品工件的承载平台91，承载平台91的周围设有半成品定位组件，半成品定位组件包括设置于承载平台91相邻的两个侧面的第一定位气缸92和第二定位气缸93、设置于第一定位气缸对面的尾部推料气缸94以及设置于第二定位气缸93对面且可移动的移动定位气缸；承载平台91为真空吸附平台，用于在半成品定位组件将半成品工件定位后通过真空吸附将半成品工件固定在承载平台91上。

进一步优选第一定位气缸91和第二定位气缸92为升降式定位气缸。升起后挡在半成品工件的两个相邻的侧面，对半成品工件进行限位。移动定位气缸95的移动方向沿其所在的半成品工件一侧的长度方向(图4中左右方向)，以适应不同尺寸的半成品工件，当移动到位后，抵在半成品工件侧面。在真空吸附平台将半成品工件固定后，撤回半成品定位组件。

本实施例中：

废料小车6，用于取废料机器人放置废料，具备堆满发讯功能。

取废料机器人7，在该系统中一共有三个动作，取上表皮，取下表皮，以及取两个侧面表皮。

机器人废料抓手，用于和机器人连接，实现废料的抓取以及放置动作。

去上表皮锯床(第一锯床2)，具备Profibus通讯功能，可以根据总控室的指令进行动作，同时加工完成后可以发信号到上位机进行下一步工序。

控制器，根据各工位专用设备先后发信号顺序进行取料，具备柔性加工的特点。

第一数控加工中心5，具备Profibus通讯功能，具备废料定位以及半成品顶升的功能。

第二数控加工中心9，具备Profibus通讯功能，具备定位功能以及采用锯片加工提高效率。

利用上述生产线之前，首先需要对各个设备进行复位，控制器进行参数设置。半成品工件经过去上表皮锯床加工后进入工序1“去上表皮”工序；半成品工件经过去下表皮锯床加工后进入下一步工序2“去下表皮”工序；半成品工件经过第一数控加工中心加工后进入工序3“去两侧表皮”工序；工序4“去两端面表皮”通过第二数控加工中心完成，由半成品工件加工成成品。

基于上述系统的分阶段流水线去表皮工艺，包括以下工序：

S1：“去上表皮”工序，利用第一锯床2及机器人7将半成品工件上表皮切割并码垛进废料小车6，该专用锯床必须满足profibus通讯功能，对于锯切厚度必须为伺服控制，且台面具备真空吸附功能；

S2：“去下表皮”工序，利用第二锯床4及机器人7将半成品工件下表皮切割并码垛进废料小车6，该专用锯床必须满足profibus通讯功能，对于锯切厚度必须为伺服控制，且台面具备真空吸附功能；

S3：“去两侧表皮”工序，利用第一数控加工中心5及机器人7将半成品工件下表皮切割并码垛进废料小车6，该专用设备需要满足半成品定位功能，切割过程中废料的固定功能，以及加工完成后半成品以及废料分开的功能；

S4：“去两端表皮”工序，利用第二数控加工中心9将半成品工件两端的废料加工成粉末，完成其余加工直至成品，应该考虑锯片厚度与直径的恰当选取，以及锯片转动过程中锯轴的承载能力、机架的稳定性。

第一数控加工中心5通过圆盘锯将半成品工件两侧表皮切割。第二数控加工中心9通过切削将半成品工件的两端废料加工成粉末。进一步优选地，实际中，为了实现两个端面完全加工成粉末功能，需要在两方面进行考量，一方面需要从原材料上着手，两端及中间切割的余量根据锯片的最大厚度来设计。并考虑锯片可以达到厚度范围，进行合理设计。

通过实施以上自动化流水线泡沫板加工过程中分阶段流水线去表皮工艺流程，使整个生产线的自动化生产创造了条件，大大节省了人工，提高了生产效率。

本实施例可以用于L03+系列K2泡沫板加工，成品示意图参见图5(a)和(b)。

上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种分阶段流水线去表皮系统，其特征在于，包括具有行走轨道(8)的取废料机器人(7)以及与行走轨道(8)并列设置的加工设备序列，所述的加工设备序列包括依次布置的进料辊道(1)、第一锯床(2)、粉尘清扫装置(3)、第二锯床(4)、第一数控加工中心(5)和第二数控加工中心(9)，所述的第一锯床(2)和第二锯床(4)分别用于半成品工件上表皮和下表皮的切割，所述的第一数控加工中心(5)用于半成品工件两侧表皮的切割，所述的第二数控加工中心(9)用于将半成品工件的两端废料加工成粉末；行走轨道(8)上靠近进料轨道(1)的一端设有废料小车(6)，取废料机器人(7)上设有废料抓手。

2.根据权利要求1所述的一种分阶段流水线去表皮系统，其特征在于，所述的废料抓手包括抓手架(71)以及设置于抓手架(71)上的多个上下表皮抓取组件(72)和多个侧面表皮抓取组件；

所述的上下表皮抓取组件(72)包括依次连接于抓手架(71)上的伸缩机构(721)、浮动机构(722)和抓取真空吸盘(723)，所述的抓取真空吸盘(723)通过伸缩机构(721)和浮动机构(722)适应半成品工件上下表皮的表面波浪形状；

所述的侧面表皮抓取组件为连接于抓手架(71)上的气动夹爪(73)。

3.根据权利要求2所述的一种分阶段流水线去表皮系统，其特征在于，所述的伸缩机构(721)为弹簧式伸缩机构，所述的浮动机构(722)为万向节式浮动机构。

4.根据权利要求2所述的一种分阶段流水线去表皮系统，其特征在于，所述的气动夹爪(73)由匹配设置的固定夹片和活动夹片组成，所述的活动夹片采用气动控制。

5.根据权利要求1所述的一种分阶段流水线去表皮系统，其特征在于，所述的第一数控加工中心(5)具有用于承载半成品工件的工作台面(51)，所述的工作台面(51)上设有定位机构和顶升机构；

所述的定位机构包括设置于工作台面(51)一侧的固定挡杆(52)、与固定挡杆(52)并排设置于工作台面(51)另一侧的活动挡杆(53)以及用于驱动活动挡杆(53)靠近或远离固定挡杆(52)的多个推动气缸(54)，固定挡杆(52)和活动挡杆(53)相对的一面均设有真空吸盘(55)；

所述的顶升机构包括至少两个平行设置于工作台面(51)上且位于固定挡杆(52)和活动挡杆(53)之间的顶升杆(56)，顶升杆(56)连接有升降气缸，并通过升降气缸进行升降。

6.根据权利要求5所述的一种分阶段流水线去表皮系统，其特征在于，所述的推动气缸(54)为分段式自锁控制气缸。

7.根据权利要求1所述的一种分阶段流水线去表皮系统，其特征在于，所述的第二数控加工中心(9)具有用于承载半成品工件的承载平台(91)，承载平台(91)的周围设有半成品定位组件，所述的半成品定位组件包括设置于承载平台(91)相邻的两个侧面的第一定位气缸(92)和第二定位气缸(93)、设置于第一定位气缸对面的尾部推料气缸(94)以及设置于第二定位气缸(93)对面且可移动的移动定位气缸；所述的承载平台(91)为真空吸附平台，用于在半成品定位组件将半成品工件定位后通过真空吸附将半成品工件固定在承载平台(91)上。

8.一种分阶段流水线去表皮工艺，其特征在于，采用权利要求1～7任一所述的系统，该工艺包括以下工序：

S1：“去上表皮”工序，利用第一锯床(2)及取废料机器人(7)将半成品工件上表皮切割并码垛进废料小车(6)；

S2：“去下表皮”工序，利用第二锯床(4)及取废料机器人(7)将半成品工件下表皮切割并码垛进废料小车(6)；

S3：“去两侧表皮”工序，利用第一数控加工中心(5)及取废料机器人(7)将半成品工件下表皮切割并码垛进废料小车(6)；

S4：“去两端表皮”工序，利用第二数控加工中心(9)将半成品工件两端的废料加工成粉末。

9.根据权利要求8所述的一种分阶段流水线去表皮工艺，其特征在于，第一数控加工中心(5)通过圆盘锯将半成品工件两侧表皮切割。

10.根据权利要求8所述的一种分阶段流水线去表皮工艺，其特征在于，第二数控加工中心(9)通过切削将半成品工件的两端废料加工成粉末。

Images