CN111069954A - 一种纵剪线自动换刀系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钢材加工技术领域，具体涉及一种纵剪线自动换刀系统，包括挂杆组立、四轴机器人、中转装置、端拾装置、前置推刀装置、刀座、推刀桁架、电控操作台，挂杆组立、四轴机器人、中转装置、端拾装置、刀座在水平面内依次摆放，挂杆组立具有悬挂工件的悬挂杆，中转装置可容纳预装刀轴的工件及拆卸的工件，四轴机器人、中转装置、端拾装置、前置推刀装置、推刀桁架分别与电控操作台电连接，本发明使双刀座自动换刀系统具备缓存功能，相较于常规解决方案，该装置不需额外占用场地，也不需要进行土建作业，安装调整更简易，除新纵剪线机组可采用上述装置，为老旧机组的改造提供了解决方案。

Description

一种纵剪线自动换刀系统

技术领域

本发明涉及钢材加工技术领域，具体涉及一种纵剪线自动换刀系统。

背景技术

目前，相当数量的纵剪线机组刀具的更换依赖于人工，排刀工需要根据订单情况，合理选择隔圈、刀具、一体化胶圈规格，完成排刀工作，一般来说，热轧、酸洗类钢卷，其工件普遍尺寸大，重量高；冷轧类钢卷，因其广泛使用场合，分条数一般会达到30条以上，同时，根据不同的板厚，排刀工需要灵活调整刀间隙并判断上、下刀轴之间是否需要增加填充介质等工作。由此可见，排刀工作是一项极为复杂繁琐且属于重体力劳动的工作，在某种程度上来说，排刀工作还是一项技术工作，对排刀工的熟练度及经验有着相当高的要求。

市面上常见的纵剪线机组可按刀座形式分为单刀座纵剪线和双刀座纵剪线。单刀座纵剪线由一个刀座配一字臂或十字臂构成；双刀座纵剪线由两个刀座构成。单刀座纵剪线具有缓存功能，可一次性完成工件拆、装更换。双刀座纵剪线可在预排刀时对刀具间隙进行检测。综合考虑生产中的各个因素，因此双刀座纵剪线采用较多。

由此可见，自动换刀系统相较于传统人工换刀优势在于：

1、库存动态更新，工件选择更合理；

2、取代人工换刀，降低劳动强度；

3、算法集成换刀配方，降低技术依赖；

4、更高的换刀效率，可实现无等待切换；

5、减少人员占用，产品品质稳定。

目前国内纵剪线机组厂家设备自动化水平普遍不高，双刀座纵剪线仍具有一定市场。目前传统双刀座自动换刀系统其解决方案存在如下问题：

1.双刀座自动换刀系统效率低下问题：国内双刀座自动换刀系统并无缓存工位，工作过程中，机器人相互等待占用节拍；

2.场地占用问题：国外双刀座自动换刀系统改造，通常需要外置一字臂或十字臂，或进行土建作业，场地占用及改造成本极大。

3.改造受限问题：老旧双刀座纵剪线机组空间有限，自动换刀系统不能够完全展开。

发明内容

为解决上述问题，本发明设计了一种纵剪线自动换刀系统，该系统规避了传统基于双刀座的自动换刀系统解决方案的弊端。

一种纵剪线自动换刀系统，包括挂杆组立、四轴机器人、中转装置、端拾装置、前置推刀装置、刀座、推刀桁架、电控操作台；

挂杆组立、四轴机器人、中转装置、端拾装置、刀座在水平面内依次摆放；

挂杆组立具有悬挂工件的悬挂杆；

中转装置可容纳预装刀轴的工件及拆卸的工件；

四轴机器人、中转装置、端拾装置、前置推刀装置、推刀桁架分别与电控操作台电连接；

装刀时：

四轴机器人将悬挂于悬挂杆上的工件取出转送至中转装置；

端拾装置将中转装置上的工件取出转送至刀座上；

前置推刀装置将刀座上的工件推入刀轴中；

拆刀时：

推刀桁架将刀轴中的工件推出；

端拾装置将刀座上的工件转送至中转装置；

四轴机器人将中转装置上的工件转送至悬挂杆上。

进一步的，

还包括防护房、防护栏；

挂杆组立、四轴机器人、中转装置集成在防护房内；

防护栏围设在整个自动剪线自动换刀系统工作区的外周。

进一步的，

四轴机器人包括滑台机构和三轴专机；

三轴专机可绕Z轴180°自转并可横向滑动的安装在滑台机构上，三轴专机上设有拾取机构，拾取机构可Z向上下滑动的安装在三轴专机上，拾取机构上设有用于拾取工件的拾取抓手，拾取抓手可Y向伸缩的安装在拾取机构上。

进一步的，

中转装置包括回转模块、定位悬挂模块、防脱落机构、底座模块、动力输入模块；

回转模块周向壁的外侧面上均匀安装有多个定位悬挂模块，定位悬挂模块包括用于悬挂工件的悬挂杆，悬挂杆上设有与工件键槽相应的定位键，防脱落机构设置在悬挂杆的端部，该端部指的是悬挂杆悬空的那一端；

动力输入模块驱动回转模块旋转，回转模块回转角度n×360°，可根据系统切换工作表面；

回转模块、动力输入模块与底座模块相连，底座模块通过预制化学螺栓固定在场地上；

动力输入模块包括伺服电机、减速机、回转支撑，回转模块固定在回转支撑的旋转圈上。

进一步的，

端拾装置包括机器人底座、六轴机器人、端拾器；

六轴机器人的一轴安装在底座上，六轴末端设置端拾器；

端拾器可拾取一定长度的工件组；

底座通过预埋件固定在场地上。

进一步的，

前置推刀装置包括安装框架、气缸、推板；

框架固定在场地上，框架上沿竖向方向安装有两个气缸，推板固定在气缸的伸缩端，气缸的伸缩端带动推板沿水平方向作伸缩动作；

每个气缸可由电控操作台控制分别动作。

进一步的，

推刀桁架包括立柱、横梁、动力输入模块、推刀机械手；

推刀机械手具有连接件和推刀手，连接件固定在滑块上，连接件沿竖向方向至少安装有一个推刀手，推刀手位于横梁下方，用于将工件推出刀轴，推刀手安装在气缸的伸缩端，气缸的伸缩端带动推刀手沿水平方向作伸缩动作，气缸固定在连接件上；

横梁上设有与滑块配套的导轨，导轨的两端设有限位机构；

滑块由动力输入模块驱动，带动推刀手沿导轨在水平方向滑动。

本发明有益效果在于，

1.本发明使双刀座自动换刀系统具备缓存功能：现有双刀座自动换刀系统更换工件时，效率较低，本发明增加了缓存工位，使双刀座自动换刀系统具有单刀座特点的缓存功能，提前进行预排刀，提升效率；

2.场地占用更少：相较于常规解决方案，该装置不需额外占用场地，也不需要进行土建作业，安装调整更简易；

3.应用场景更广泛：除新纵剪线机组可采用上述装置，为老旧机组的改造提供了解决方案。

附图说明

图1为本发明纵剪线自动换刀系统结构示意图；

图2为本发明四轴机器人结构示意图；

图3为本发明防护房结构示意图；

图4为本发明中转装置结构示意图；

图5为本发明端拾装置结构示意图；

图6为本发明前置推刀装置结构示意图；

图7为本发明推刀桁架结构示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施方式对本发明进一步说明，以下实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明的保护范围，另外，本发明中所提到的所有联结/连接关系，并非单指构件直接相连，而是根据具体实施情况，通过添加或减少联结辅件，来组成更优的联结/连接结构。

实施例1、

本发明纵剪线自动换刀系统包括防护房1、挂杆组立11、四轴机器人、中转装置2、端拾装置3、前置推刀装置6、刀座5、推刀桁架4、防护栏28、电控操作台7；

其中，挂杆组立11、四轴机器人、中转装置2集成在防护房1内；

其中，挂杆组立11、四轴机器人、中转装置2、端拾装置3、刀座5在水平面内由前至后依次摆放；

其中，挂杆组立11具有用于悬挂工件的悬挂杆；

装刀时：

四轴机器人将悬挂于悬挂杆上的工件取出转送至中转装置2；

端拾装置3将中转装置2上的工件取出转送至刀座5上；

前置推刀装置6将刀座5上的工件推入刀轴中；

拆刀时：

推刀桁架4将刀轴中的工件推出；

端拾装置3将刀座5上的工件转送至中转装置2；

四轴机器人将中转装置2上的工件转送至悬挂杆上；

其中，四轴机器人、中转装置2、端拾装置3、前置推刀装置6、推刀桁架4分别与电控操作台7连接；

其中，防护栏28围设在整个自动剪线自动换刀系统工作区的外周；

如图2所示：四轴机器人包括滑台机构10和三轴专机9；

三轴专机9可绕Z轴180°回转并可横向滑动的安装在滑台机构10上，三轴专机9上设有拾取机构8，拾取机构8可Z向上下滑动的安装在三轴专机9上，拾取机构上设有拾取抓手，拾取抓手可Y向伸缩的安装在拾取机构8上；

装刀时，三轴专机9横向滑动至工件所在水平位置处，拾取机构8Z向上下滑动至工件所在竖向位置处，拾取抓手Z向滑动至工件位置处，将挂杆组立上的工件取出，三轴专机9回转180°使拾取抓手朝向定位悬挂模块，将工件转送至中转装置；

拆刀时，三轴专机9横向滑动至工件所在水平位置处，拾取机构8Z向上下滑动至工件所在竖向位置处，拾取抓手Z向滑动至工件位置处，将定位悬挂模块上的工件取出，三轴专机9回转180°使拾取抓手朝向挂杆组立，将工件转送至挂杆组立；

如图3所示：防护房1内安装有挂杆组立11；

防护房1用来维护工件状态；

挂杆组立11具有悬挂工件的悬挂杆，挂杆组立11的作用是用来按照不同作用、不同种类以及不同使用场景来悬挂不同工件组合；

该工件库通过设计尺寸，限定容纳指定库存工件数；

如图4所示：中转装置2包括回转模块12、底座模块15、动力输入模块16、定位悬挂模块14、防脱落机构13；

中转装置2可容纳预装刀轴的工件及拆卸的工件；

回转模块12周向四个侧面上均安装有定位悬挂模块14，用于悬挂工件17，根据工件库尺寸，可在工件库内配套多台中转装置2使用；

动力输入模块16驱动回转模块12旋转，回转模块12回转角度n×360°，可根据系统切换工作表面；

底座模块15主要起到连接固定作用，回转模块12、动力输入模块16与底座模块15相连，本发明实际安装时，场地需预置化学螺栓，并与底座模块15固定连接。

动力输入模块16包括伺服电机、减速机、回转支撑，为回转模块12的回转提供动力输入源；

定位悬挂模块14包括悬挂杆，悬挂杆上设有与工件键槽相应的定位键；

防脱落机构13设置在悬挂杆的端部，该端部指的是悬挂杆悬空的那一端，防脱落机构13设置有效避免了回转过程中工件意外脱落情况；

如图5所示：端拾装置包括机器人底座18、六轴机器人19、端拾器20；

六轴机器人依次末端设置一轴、二轴、三轴、四轴、五轴、六轴，六轴机器人的一轴可回转的安装在底座18上，六轴末端设置端拾器20；

端拾器20可拾取一定长度的工件组；

底座18通过预埋件固定在场地上；

如图6所示：前置推刀装置包括安装框架22、气缸23、推板21；

前置推刀装置用于装刀时工件的安装，在装刀时，将工件推入刀轴；

框架22固定在场地上，框架22上沿竖向方向安装有两排气缸23，推板21固定在气缸23的伸缩端，气缸23的伸缩端带动推板21沿水平方向作伸缩动作；

竖向方向的上、下两排气缸23可分别动作，根据需要，伸出相应推板21；

如图7所示：推刀桁架包括立柱27、横梁24、动力输入模块25、推刀机械手；

推刀桁架用于拆刀时工件的拆卸；

横梁24下侧面上设有导轨，导轨的两端设有限位机构，导轨上安装有配套滑块，推刀机械手与滑块连接，滑块由动力输入模块25驱动，带动推刀机械手在横梁24下方沿导轨在水平方向滑动；

动力输入模块包括伺服电机、减速机、齿轮，齿条，齿条固定在导轨的前侧面上，伺服电机的输出轴与减速机相连，减速机输出轴与齿轮相连，齿轮与齿条啮合连接，伺服电机、减速机通过安装座与滑块连接；

推刀机械手具有连接件28和推刀手26，连接件28固定在滑块上，连接件28垂直于横梁24且平行于立柱27设置，连接件28沿竖向方向安装有两排推刀手26，推刀手26同时垂直于连接件28、立柱27、横梁24设置，用于将工件推出刀轴，推刀手26安装在气缸的伸缩端，气缸的伸缩端带动推刀手沿水平方向作伸缩动作，气缸固定在连接件上；

根据算法，推刀桁架可使工件在横向方向移动指定长度位移；

推刀桁架的上、下刀轴推刀手可根据工作状态分别伸出，推动工件移动。

本发明具体工作流程为：装刀时，依据算法软件计算出最优组刀方案，由四轴机器人分组拾取挂于工件库内的工件，并将拾取工件组依次放置于中转装置，如图4所示，实施例中的中转装置共四面，每一面共四层，放满一面后，中转装置旋转90°，直至排刀方案全部预装完成；

然后由端拾装置将工件组依次放置到刀座上，并由前置推刀装置将每组工件推入刀轴中，至最后一组安装完毕；

拆刀时，依据算法软件计算出最优拆刀方案，由推刀桁架将刀座中工件依次推出刀轴外，并由端拾装置将工件分组拆至中转装置上；

同理，中转装置依次逐面被放置工件，直至刀轴上工件全部拆卸完毕；然后，由四轴机器人逐次将工件放回工件库，至工件完全拆卸完毕。

上述实施例仅为本发明技术构思及特点，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或装饰，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种纵剪线自动换刀系统，其特征在于，包括挂杆组立、四轴机器人、中转装置、端拾装置、前置推刀装置、刀座、推刀桁架、电控操作台；

挂杆组立、四轴机器人、中转装置、端拾装置、刀座在水平面内依次摆放；

挂杆组立具有悬挂工件的悬挂杆；

中转装置可容纳预装刀轴的工件及拆卸的工件；

四轴机器人、中转装置、端拾装置、前置推刀装置、推刀桁架分别与电控操作台电连接；

装刀时：

四轴机器人将悬挂于悬挂杆上的工件取出转送至中转装置；

端拾装置将中转装置上的工件取出转送至刀座上；

前置推刀装置将刀座上的工件推入刀轴中；

拆刀时：

推刀桁架将刀轴中的工件推出；

端拾装置将刀座上的工件转送至中转装置；

四轴机器人将中转装置上的工件转送至悬挂杆上。

2.根据权利要求1所述的一种纵剪线自动换刀系统，其特征在于，

还包括防护房、防护栏；

挂杆组立、四轴机器人、中转装置集成在防护房内；

防护栏围设在整个自动剪线自动换刀系统工作区的外周。

3.根据权利要求1所述的一种纵剪线自动换刀系统，其特征在于，

四轴机器人包括滑台机构和三轴专机；

三轴专机可绕Z轴180°自转并可横向滑动的安装在滑台机构上，三轴专机上设有拾取机构，拾取机构可Z向上下滑动的安装在三轴专机上，拾取机构上设有用于拾取工件的拾取抓手，拾取抓手可Y向伸缩的安装在拾取机构上。

4.根据权利要求1所述的一种纵剪线自动换刀系统，其特征在于，

中转装置包括回转模块、定位悬挂模块、防脱落机构、底座模块、动力输入模块；

回转模块周向壁的外侧面上均匀安装有多个定位悬挂模块，定位悬挂模块包括用于悬挂工件的悬挂杆，悬挂杆上设有与工件键槽相应的定位键，防脱落机构设置在悬挂杆的端部，该端部指的是悬挂杆悬空的那一端；

动力输入模块驱动回转模块旋转，回转模块回转角度n×360°，可根据系统切换工作表面；

回转模块、动力输入模块与底座模块相连，底座模块通过预制化学螺栓固定在场地上；

动力输入模块包括伺服电机、减速机、回转支撑，回转模块固定在回转支撑的旋转圈上。

5.根据权利要求1所述的一种纵剪线自动换刀系统，其特征在于，

端拾装置包括机器人底座、六轴机器人、端拾器；

六轴机器人的一轴安装在底座上，六轴末端设置端拾器；

端拾器可拾取一定长度的工件组；

底座通过预埋件固定在场地上。

6.根据权利要求1所述的一种纵剪线自动换刀系统，其特征在于，

前置推刀装置包括安装框架、气缸、推板；

框架固定在场地上，框架上沿竖向方向安装有两个气缸，推板固定在气缸的伸缩端，气缸的伸缩端带动推板沿水平方向作伸缩动作；

每个气缸可由电控操作台控制分别动作。

7.根据权利要求1所述的一种纵剪线自动换刀系统，其特征在于，

推刀桁架包括立柱、横梁、动力输入模块、推刀机械手；

推刀机械手具有连接件和推刀手，连接件固定在滑块上，连接件沿竖向方向至少安装有一个推刀手，推刀手位于横梁下方，用于将工件推出刀轴，推刀手安装在气缸的伸缩端，气缸的伸缩端带动推刀手沿水平方向作伸缩动作，气缸固定在连接件上；

横梁上设有与滑块配套的导轨，导轨的两端设有限位机构；

滑块由动力输入模块驱动，带动推刀手沿导轨在水平方向滑动。

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