CN111649976A - 一种棒材冷床在线自动取样设备及其取样方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了机械技术领域一种棒材冷床在线自动取样设备及其取样方法，包括冷床、机器人、取样房，冷床带动螺纹钢间歇移动，取样房上安装有冷却水箱、圆锯机、样品收集仓和螺纹钢检测设备，取样房上安装有机器人横移轨道，机器人在机器人横移轨道上直线移动并固定，机器人的自由端安装有割炬和抓手，机器人横移轨道一端位于冷床正上方，机器人上安装有螺纹钢视觉检测系统，本发明螺纹钢检测过程中无需人工操作，避免人工操作被火星飞溅伤人；同时，可提前发现成品缺陷，减少废品量，检测样品的取样时无需停机，实现在线实时取样。

Description

一种棒材冷床在线自动取样设备及其取样方法

技术领域

本发明涉及机械技术领域，具体为一种棒材冷床在线自动取样设备及其取样方法。

背景技术

目前，棒材厂螺纹钢检测样品的取样工作都是由人工手动来完成，并且为了提前发现成品缺陷，减少废品量，检测样品的取样工作大多在冷床区域进行停机取样，无法进行在线实时取样。冷床上的样品采集区域，螺纹钢还处于高温状态下，钢温约有600～800℃，螺纹钢附近1米区域的空气温度也超过了100℃，作业环境恶劣。并且由于螺纹钢表面带肋不光滑的结构特性以及冷床结构特点，螺纹钢在进入冷床的运行过程中存在飞溅伤人的危险性，容易引发人员伤亡的事故。螺纹钢米重的检测目前有两种方式：一种是人工过秤后由人工反馈到轧钢生产区；另一种是人工过秤后自动反馈到轧钢生产区。这些方法在样品的定长切制及称重过程中均需要人工的参与；螺纹钢截面尺寸及表面缺陷的分析检测，目前都是由人工进行操作，当发现问题后，仍旧依赖人工才能反馈到轧钢生产区进行相应调整。

基于此，本发明设计了一种棒材冷床在线自动取样设备及其取样方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种棒材冷床在线自动取样设备及其取样方法，以解决上述背景技术中提出的目前棒材厂螺纹钢检测样品的取样工作都是由人工手动来完成的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种棒材冷床在线自动取样设备，包括冷床、机器人、取样房，所述冷床带动螺纹钢间歇移动，所述取样房上安装有冷却水箱、圆锯机、样品收集仓和螺纹钢检测设备，所述取样房上安装有机器人横移轨道，所述机器人在机器人横移轨道上直线移动并固定，所述机器人的自由端安装有割炬和抓手，所述机器人横移轨道一端位于冷床正上方，所述机器人上安装有螺纹钢视觉检测系统。

优选的，所述冷却水箱、圆锯机、样品收集仓和螺纹钢检测设备位于机器人横移轨道下方。

优选的，所述机器人采用六轴机器人。

优选的，所述机器人横移轨道包括滑轨以及在滑轨对立两侧滑动的滑块，两组所述滑块通过安装座连成一体，所述安装座上安装有电机，所述滑轨上固接有齿条，所述电机输出端安装有与齿条啮合的齿轮，所述机器人安装在安装座上。

优选的，所述圆锯机有为双头圆锯机。

优选的，所述机器人自由端安装有安装套，所述割炬在安装套内部移动并固定，所述安装套一端固接有两组位于割炬头部对立两侧的压板。

一种棒材冷床在线自动取样方法，包括以下步骤：

成品螺纹钢上冷床后，冷床按照一定的时间间隔做步进动作，将螺纹钢不断地往前推送；

螺纹钢视觉检测系统开始扫描冷床上螺纹钢的头部，当扫描到螺纹钢时，机器人移动至距离螺纹钢头部设定距离的切割位置；

安装在机器人上的割炬自动点火对准螺纹钢进行切割；

安装在机器人上的夹爪夹取切断的螺纹钢放入冷却水箱进行冷却；

冷却完后机器人上的夹爪夹取螺纹钢与螺纹钢视觉检测系统配合对其表面商标的完整性进行判定；

商标判定完后机器人上的夹爪夹取螺纹钢放入圆锯机中进行定长切割；

机器人上的夹爪夹取定长螺纹钢放入螺纹钢检测设备进行螺纹钢重量、尺寸检测；

机器人上的夹爪夹取检测后的定长螺纹钢放入样品收集仓。

优选的，割炬对螺纹钢进行切割时机器人与冷床同步移动。

现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明螺纹钢检测过程中无需人工操作，避免人工操作被火星飞溅伤人；同时，可提前发现成品缺陷，减少废品量，检测样品的取样时无需停机，实现在线实时取样。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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为本发明结构示意图；

图2为本发明机器人、及其自由端部件、机器人横移轨道结构示意图；

图3为本发明机器人横移轨道结构示意图；

图4为本发明机器人自由端部件示意图。

1、冷床；2、压板；21、安装套；3、割炬；4、夹爪；5、机器人；51、安装座；6、机器人横移轨道；61、电机；62、齿轮；63、齿条；64、滑块；65、滑轨；7、取样房；8、冷却水箱；9、圆锯机；10、样品收集仓；11、螺纹钢检测设备；12、螺纹钢。

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作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。

一种棒材冷床在线自动取样设备，包括冷床1、机器人5、取样房7，冷床1带动螺纹钢12间歇移动，取样房7上安装有冷却水箱8、圆锯机9、样品收集仓10和螺纹钢检测设备11，取样房7上安装有机器人横移轨道6，机器人5在机器人横移轨道6上直线移动并固定，机器人5的自由端安装有割炬3和抓手4，机器人横移轨道6一端位于冷床1正上方，机器人5上安装有螺纹钢视觉检测系统。

进一步的，冷却水箱8、圆锯机9、样品收集仓10和螺纹钢检测设备11位于机器人横移轨道6下方。

进一步的，机器人5采用六轴机器人。

进一步的，机器人横移轨道6包括滑轨65以及在滑轨65对立两侧滑动的滑块64，两组滑块64通过安装座51连成一体，安装座51上安装有电机61，滑轨65上固接有齿条63，电机61输出端安装有与齿条63啮合的齿轮62，机器人5安装在安装座51上。

进一步的，圆锯机9有为双头圆锯机。

进一步的，机器人5自由端安装有安装套21，割炬3在安装套21内部移动并固定，安装套21一端固接有两组位于割炬3头部对立两侧的压板2。

一种棒材冷床在线自动取样方法，包括以下步骤：

成品螺纹钢12上冷床1后，冷床1按照一定的时间间隔做步进动作，将螺纹钢12不断地往前推送；

螺纹钢视觉检测系统开始扫描冷床上螺纹钢12的头部，当扫描到螺纹钢12时，机器人5移动至距离螺纹钢12头部设定距离的切割位置；

安装在机器人5上的割炬3自动点火对准螺纹钢12进行切割；

安装在机器人5上的夹爪4夹取切断的螺纹钢12放入冷却水箱8进行冷却；

冷却完后机器人5上的夹爪4夹取螺纹钢12与螺纹钢视觉检测系统配合对其表面商标的完整性进行判定；

商标判定完后机器人5上的夹爪4夹取螺纹钢12放入圆锯机9中进行定长切割；

机器人5上的夹爪4夹取定长螺纹钢12放入螺纹钢检测设备进行螺纹钢重量、尺寸检测；

机器人5上的夹爪4夹取检测后的定长螺纹钢12放入样品收集仓10。

割炬3对螺纹钢12进行切割时机器人5与冷床1同步移动。

本发明的一个实施例：

机器人可采用型号为川崎RS080N；

割炬3可采用型号为Cutting Torch FIT+TWO 220/40PMY red；在系统完成切割点定位后，PLC控制高压包点火，割炬喷射高温火焰，机器人按照工艺要求的切割轨迹移动割炬，实现螺纹钢的预热和切割。

冷却水箱8内装有冷水；

取样房7可采用钢结构制成；

样品收集仓10为多组竖直放置内部中空顶部开口的圆筒组成；

螺纹钢检测设备11为样品在线自动分析设备，该设备通过自动升降电子秤进行螺纹钢重量检测，通过3D激光镜头对钢筋长度、横肋高、横肋顶宽、纵肋高、纵肋顶宽、内径、横肋间距、横肋末端间隙的测量，并进行横肋与轴线夹角、纵肋倾角、重量偏差的计算。

圆锯机9可采用型号YJ450Y-2A的双头圆锯机，圆锯机有两个切割锯片，两个切割锯片同时对螺纹钢12进行切割实现定长切割。

冷床是冶金轧钢行业对轧制产品(螺纹钢、园钢、钢管等)有效进行冷却的工作台面。冷床由机械传动系统、冷却系统、冷床工作台面、固定支架等方面组成。冷床主要有拔齿式冷床、齿条步进式冷床、拨爪式冷床、运载链式冷床、滚盘式冷床等。冷床是中小型棒材车间不可缺少的辅助设备之一。它的功能是将轧机轧制后经飞剪剪切成倍尺长度的棒材，输送并卸到冷床齿条上冷却，使其温度由900℃降至100～300℃，然后由冷床下料装置将其收集成组送至输出辊道上，再由输出辊道将其送到冷剪剪切成定尺成品。

样品切断后，系统根据冷床运动轨迹，推算出样品的位置，机器人5将夹爪4转到工作位，双向伸缩缸的型号可采用费斯托HGPT-50平行气爪，双向伸缩缸的两个输出端的夹爪4相互靠近实现夹取样品，通过气阀，控制夹爪4动作，抓取样品。

螺纹钢视觉检测系统就是用工业相机代替人眼睛去完成识别、测量、定位等功能。一般视觉检测系统由相机、镜头、光源组合合成，可以代替人工完成条码字符、裂痕、包装、表面图层是否完整、凹陷等检测，使用视觉检测系统能有效的提高生产流水线的检测速度和精度，大大提高产量和质量，降低人工成本，同时防止因为人眼疲劳而产生的误判；

例如中国专利申请号为CN201120472600.X一种视觉检测系统、或者中国专利申请号为CN201920799224.1一种视觉检测系统。

机器人横移轨道6中的滑轨65水平固定在取样房7上，齿条63与滑轨65等长平行设置，电机61旋转带动齿轮62旋转，齿轮62旋转与齿条63啮合配合，从而反向带动安装座51直线移动，安装座51通过两组滑块64在滑轨65配合下直线移动，从而实现机器人5在机器人横移轨道6上直线水平移动。

安装套21固定在机器人5自由端，安装套21为内部中空两端开口结构，割炬3的输出端穿过安装套21，安装套21上的螺栓用于将割炬3固定，安装套21一端固接有两组位于割炬3两侧的压板2。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (8)

1.一种棒材冷床在线自动取样设备，包括冷床(1)、机器人(5)、取样房(7)，所述冷床(1)带动螺纹钢(12)间歇移动，其特征在于：所述取样房(7)上安装有冷却水箱(8)、圆锯机(9)、样品收集仓(10)和螺纹钢检测设备(11)，所述取样房(7)上安装有机器人横移轨道(6)，所述机器人(5)在机器人横移轨道(6)上直线移动并固定，所述机器人(5)的自由端安装有割炬(3)和抓手(4)，所述机器人横移轨道(6)一端位于冷床(1)正上方，所述机器人(5)上安装有螺纹钢视觉检测系统。

2.根据权利要求1所述的一种棒材冷床在线自动取样设备，其特征在于：所述冷却水箱(8)、圆锯机(9)、样品收集仓(10)和螺纹钢检测设备(11)位于机器人横移轨道(6)下方。

3.根据权利要求1所述的一种棒材冷床在线自动取样设备，其特征在于：所述机器人(5)采用六轴机器人。

4.根据权利要求1所述的一种棒材冷床在线自动取样设备，其特征在于：所述机器人横移轨道(6)包括滑轨(65)以及在滑轨(65)对立两侧滑动的滑块(64)，两组所述滑块(64)通过安装座(51)连成一体，所述安装座(51)上安装有电机(61)，所述滑轨(65)上固接有齿条(63)，所述电机(61)输出端安装有与齿条(63)啮合的齿轮(62)，所述机器人(5)安装在安装座(51)上。

5.根据权利要求1所述的一种棒材冷床在线自动取样设备，其特征在于：所述圆锯机(9)有为双头圆锯机。

6.根据权利要求1所述的一种棒材冷床在线自动取样设备，其特征在于：所述机器人(5)自由端安装有安装套(21)，所述割炬(3)在安装套(21)内部移动并固定，所述安装套(21)一端固接有两组位于割炬(3)头部对立两侧的压板(2)。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种棒材冷床在线自动取样方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)成品螺纹钢(12)上冷床(1)后，冷床(1)按照一定的时间间隔做步进动作，将螺纹钢(12)不断地往前推送；

2)螺纹钢视觉检测系统开始扫描冷床上螺纹钢(12)的头部，当扫描到螺纹钢(12)时，机器人(5)移动至距离螺纹钢(12)头部设定距离的切割位置；

3)安装在机器人(5)上的割炬(3)自动点火对准螺纹钢(12)进行切割；

4)安装在机器人(5)上的夹爪(4)夹取切断的螺纹钢(12)放入冷却水箱(8)进行冷却；

5)冷却完后机器人(5)上的夹爪(4)夹取螺纹钢(12)与螺纹钢视觉检测系统配合对其表面商标的完整性进行判定；

6)商标判定完后机器人(5)上的夹爪(4)夹取螺纹钢(12)放入圆锯机(9)中进行定长切割；

7)机器人(5)上的夹爪(4)夹取定长螺纹钢(12)放入螺纹钢检测设备进行螺纹钢重量、尺寸检测；

8)机器人(5)上的夹爪(4)夹取检测后的定长螺纹钢(12)放入样品收集仓(10)。

8.根据权利要求7所述的一种棒材冷床在线自动取样方法，其特征在于：割炬(3)对螺纹钢(12)进行切割时机器人(5)与冷床(1)同步移动。

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