CN112934969A - 一种棒材智能化精整作业系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及棒材轧制领域，提供了一种棒材智能化精整作业系统，主要包含以下装备：在其上料桁架机器人Y轴正方向依次布置拆捆机器人、上料台及矫直机入口辊道，上料台的X轴正方向布置喷码机器人；矫直机的X轴正方向依次布置出口辊道及直线度检测装置；出口辊道Y轴负方向布置收集装置；直线度检测装置后辊道Y轴正方向布置收集装置，Y轴负方向依次布置倒棱机；通过传输通到调整后X轴正方向方布置抛丸机；与探伤机在Y轴正方向并联布置修磨机器人及修磨机；探伤机后辊道的Y轴正方向布置收集装置，Y轴负方向布置刷漆机器人；X轴正方向布置贴标机器人，Y轴正方向布置收集台及成品取放桁架机器人。

Description

一种棒材智能化精整作业系统

技术领域

本发明涉及棒材轧制技术领域，特别涉及一种棒材智能化精整作业系统。

背景技术

棒材作为轧制行业的重要产品之一，其生产质量直接反应了一个国家的经济发展水平。以往棒材精整作业线依靠大量的人工协助作业，不仅效率低下，而且工艺调整依赖人工经验，造成大量产品不合格。与此同时，精整作业线危险系数高，严重威胁工人生命安全。所以，企业为了保持高效、高质量生产，对棒材精整作业线的数据化、智能化、去人工化提出了更高的要求。

因此，为了解决现有技术中的问题，需要一种棒材智能化精整作业生产线，应用完善的、高数据化的工艺流程及先进的、高智能化的设备替代人工。

发明内容

为了解决现有棒材精整作业线智能化水平低，高效、高质量生产不达标，人工劳作频繁等问题，本发明提出了一种棒材智能化精整作业生产线，依次布置如下设备：以上上料桁架机器人1为原点，在其Y轴正方向依次布置拆捆机器人2、上料台3及矫直机5入口辊道，上料台3的X轴正方向布置喷码机器人4；矫直机5的X轴正方向依次布置出口辊道及直线度检测装置7；出口辊道Y轴负方向布置收集装置6；直线度检测装置7后辊道Y轴正方向布置收集装置8，Y轴负方向依次布置倒棱机9、倒棱质量检测装置10；通过传输通到调整后X轴正方向方布置抛丸机11、探伤样棒取放机器人12、探伤机13；与探伤机13在Y轴正方向并联布置修磨机器人14及修磨机15；探伤机13后辊道的Y轴正方向布置收集装置16，Y轴负方向布置刷漆机器人17；随后在X轴正方向布置打捆机器人18及称重装置19；在称重装置19的Y轴负方向布置称重标定块取放机器人20，X轴正方向布置贴标机器人21，Y轴正方向布置收集台22及成品取放桁架机器人23。

依靠上述装备及布置方式完成如下工艺流程：

以棒材为参考物，上料机器人1为原点，所有机器人及设备信号互通，未接受到运行信号时，设备及机器人待运行，轨道X轴传输速度为v_x，Y轴传输速度为v_y，其中Y轴传送速度由矫直速度决定，各设备间总传送时间与设备间，棒材X、Y轴行程相关，第i及i+1设备间总时长记为T_i-i+1。棒材首先通过上料桁架机器人1将成捆稳定棒材放置于“U”型槽内，单次调运循环周期T₁；到达指定位置后拆捆机器人2接受信号进行拆捆，单道次拆捆时间为t₂，产线可布置2台拆捆机器人同时工作，总拆捆时间与绑丝道数相关，即绑丝为偶数时，总拆捆时间为

绑丝为奇数时，一次拆捆至下一次拆捆时间为

T_w2为拆捆机器人等待时长；拨料装置将棒材散落在上料台3上，散落时长为T₃，此时上料机器人1接受信号，进行下一次上料；上料台3上棒材静止，喷码机器人4接受控制系统信号依次对单根棒材进行喷码，单根喷码时间t₃，总喷码耗时T₄＝t₄·n+T_w4，其中n为棒材根数，T_w4为喷码机器人等待时长，满足T₄＜T₁。该编码用于棒材精整过程的信息追溯。

棒材通过上料台3的拨料装置转送至矫直机5的入口辊道，拨料间隔时长为T_b，满足T₄＜T_b·n＜T₁，最终T_w2及T_w4时长由T_b确定；入口辊道长度L_x2及出口辊道长度L_x2均大于等于棒材长度L，矫直机长度为L_J，棒材具体矫直速度v₅与棒材直径及初始挠度相关，入口及出口辊道传送速度需与矫直速度一致，即矫直所用总时长为T₅＝(L_x1+L_J+L_x2)/v₅，且满足T_b≥T₅，所以最终T_w2、T_w4、T_b由矫直速度v₅确定。

矫后棒材可进行两个方向分流，方向一适用客户要求只进行矫直工序后转运至收集装置6，该工序流程后续设备及机器人关闭；方向二棒材沿辊道到达指定位置，直线度检测装置7接受控制信号检测直线度信息，检测速度v₇等于v₅，总时长为T₇＝v₇·L，检测信息实时反馈给矫直机控制平台进行工艺参数在线调整，矫直质量不达标的棒材转运至收集装置8，收集装置8棒材达到额定重量后，通过天车将棒材转运至上料台3进行二次矫直，期间上游工序接受控制信号停止工作。

符合直线度要求的棒材通过传送辊道送入倒棱机9，首先将不同规格和长度的棒料同时输送至对齐挡板，进行端部对齐，以便顺利实现倒棱倒棱时长根据棒材规格确定，对齐时间为t_9q，随后对不同规格和长度的棒材进行浮动倒棱处理，倒棱时长为t_9d，所以总倒棱间隔时长为T₉＝t_9q+t_9d+t_w9＝T_b，t_w9为等待间隙时间；随后利用直线度检测装置10进行直线度检测，检测时间T₁₀远小于倒棱时长。

随后棒材通过X-Y-X轴转运至抛丸机11进行抛丸处理，转运总时长为L_10-11；抛丸速度v₁₁＝v₅，总时长L₁₁＝v₁₁·L。

随后，棒材进入探伤机13进行表面及内部探伤，探伤速度v₁₃＝v₅，单根探伤时长T₁₃＝v₁₃·L；对于存在内部缺陷及表面缺陷较多难以修复的棒材传送至收集装置16，该装置设置两个“U”槽分别对内部及表面缺陷棒材进行分类收集，达到额定重量后转运；对于表面缺陷较少的棒材采用修磨机器人14进行局部修磨，单根平均修磨时间T₁₄；表面缺陷较多的棒材利用修磨机15进行整体修磨，单根修磨时间T₁₅；修磨机器人14可与修磨机15同时运行，分别在其出口测安装位置检测装置，任一出口侧检测到棒材，另一台修磨设备停止运行，同时抛丸机11前Y轴辊道传送速度降低，抛丸机停止，待棒材在抛丸机11、修磨气人14及抛丸机15交汇位置检测到棒材通过以后，另一台修磨设备开始运行，前置设备恢复正常运行速度。修磨后棒材再通过辊道传送再次进入探伤机13进行探伤，两次修磨不合格的棒材转运至收集装置16；质量达标的棒材通过辊道输送至指定位置，利用刷漆机器人17进行端部刷漆，单次喷漆周期T₁₇，刷漆完成后控制系统接受信号，进入下一个工序；探伤机13每隔八小时应用探伤样棒取放机器人12抓取样棒放入轨道后传送至探伤机13进行标定，标定结束后再抓取样棒放回原位，标定过程上游设备停止运行，每隔2-4小时标定一次，标定期间上游工序体质工作，标定时长T₁₂；

精整工艺结束后棒材被收集至“U”形辊道，达到额定根数h后转运至指定位置，打捆机器人18对棒材进行打捆，双绕单道次打捆时间t₁₈，产线布置两台打捆机器人同时打捆，打捆总时长当打捆绑丝为偶数时T₁₈＝0.5·t₁₈·k，打捆绑丝为奇数时T₁₈＝[0.5(k-1)+1]·t₁₈，其中k为打捆绑丝数量，这里打捆根数h应满足

随后转运至称重装置19称重，称重时长T₁₉，称重装置每个8小时采用重标定块取放机器人20对称重装置进行标定，标定时长T₂₀，标定过程前序工艺停止运行；随后转运至达贴标工位，控制系统给机器人贴标信号，贴标机器人系统从总线获得标签信息，标签打印机进行打印，贴标机器人21进行贴标，单根贴标时间T₂₁；贴标完成后转运至收集台22；成品取放桁架机器人23对成捆棒材进行转运，转运周期T₂₃。

单根棒材生产间隙与棒材规格相关，整个精整过程中，棒材转运采用激光限位器进行位置追踪，各设备及工业机器人信息互联，实现智能化协同运作。

附图说明

参考随附的附图，本发明更多的目的、功能和优点将通过本发明实施方式的如下描述得以阐明，其中：

图1是棒材精整作业线工艺流程及设备布置图。

具体实施方式

通过参考示范性实施例，本发明的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本发明并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同型号的机器人设备实现工艺所需功能。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本发明的具体细节。

为了解决棒材精整作业线智能化水平低，高效、高质量生产不达标，人工劳作频繁等问题，本发明提出了一种棒材智能化精整作业生产线，在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。下面通过具体的实施例详细说明，如图1所示棒材精整作业线工艺流程及设备布置图，在一个优选的实例中采用直径

最大长度9米的棒材智能化精整作业生产线，包括如下装备布置方式：

所有单根棒材输送辊道均采用120度V型辊，辊间距1200mm。矫直设备采用棒材十辊矫直机，总长约7米；以上上料桁架机器人1为原点，在其Y轴正方向依次布置拆捆机器人2、上料台3及矫直机5入口辊道，上料台3的X轴正方向布置喷码机器人4；矫直机5的X轴正方向依次布置出口辊道及直线度检测装置7；出口辊道Y轴负方向布置收集装置6；直线度检测装置7后辊道Y轴正方向布置收集装置8，Y轴负方向依次布置倒棱机9、倒棱质量检测装置10；通过传输通到调整后X轴正方向方布置抛丸机11、探伤样棒取放机器人12、探伤机13；与探伤机13在Y轴正方向并联布置修磨机器人14及修磨机15；探伤机13后辊道的Y轴正方向布置收集装置16，Y轴负方向布置刷漆机器人17；随后在X轴正方向布置打捆机器人18及称重装置19；在称重装置19的Y轴负方向布置称重标定块取放机器人20，X轴正方向布置贴标机器人21，Y轴正方向布置收集台22及成品取放桁架机器人23。目标棒材直径

长度9m，10根/捆，依靠上述装备及布置方式完成如下工艺流程：

以棒材为参考物，上料机器人1为原点，所有机器人及设备信号互通，未接受到运行信号时，设备及机器人待运行，轨道X轴传输速度为5m/s，Y轴传输速度为1m/s，其中Y轴传送速度由矫直速度决定，各设备间总传送时间与设备间，棒材X、Y轴行程相关，第i及i+1设备间总时长记为T_i-i+1。棒材首先通过上料桁架机器人1将成捆稳定棒材放置于“U”型槽内，单次调运循环周期270s；棒材稳定放置后拆捆机器人2接受信号进行拆捆，单道次拆捆时间为60s，产线布置2台拆捆机器人同时工作，绑丝数量6道，总拆捆时间为180s；拨料装置将棒材散落在上料台3上，散落时长为6s/根，此时上料机器人1接受信号，进行下一次上料；上料台3上棒材静止，喷码机器人4接受控制系统信号依次对单根棒材进行喷码，单根喷码时间15s，总喷码耗时150s，该编码用于棒材精整过程的信息追溯。

棒材通过上料台3的拨料装置转送至矫直机5的入口辊道，拨料间隔时长为20s，入口辊道长度10m及出口辊道长度10m，矫直机长度为7m，矫直速度0.5m/s，即矫直所用总时长为54s。

矫后棒材可进行两个方向分流，方向一适用客户要求只进行矫直工序后转运至收集装置6，该工序流程后续设备及机器人关闭；方向二棒材沿辊道到达指定位置，直线度检测装置7接受控制信号检测直线度信息，检测速度0.5m/s，总时长为18s，检测信息实时反馈给矫直机控制平台进行工艺参数在线调整，矫直质量不达标的棒材转运至收集装置8，收集装置8棒材达到额定重量后，通过天车将棒材转运至上料台3进行二次矫直，期间上游工序接受控制信号停止工作。

符合直线度要求的棒材通过传送辊道送入倒棱机9，首先将不同规格和长度的棒料同时输送至对齐挡板，进行端部对齐，以便顺利实现倒棱倒棱时长根据棒材规格确定，对齐时间为7s，随后对不同规格和长度的棒材进行浮动倒棱处理，倒棱时长为11s，所以总倒棱时长为18s，等待时间2s；随后利用直线度检测装置10进行直线度检测，单根检测时间1s。

随后棒材通过X-Y-X轴转运至抛丸机11进行抛丸处理，转运总时长为10s。

随后，棒材进入探伤机13进行表面及内部探伤，探伤速度0.5m/s，单根探伤时长18s；对于存在内部缺陷及表面缺陷较多难以修复的棒材传送至收集装置16，该装置设置两个“U”槽分别对内部及表面缺陷棒材进行分类收集，达到额定重量后转运；对于表面缺陷较少的棒材采用修磨机器人14进行局部修磨，单根平均修磨时间240s；表面缺陷较多的棒材利用修磨机15进行整体修磨，单根修磨时间180s；修磨机器人14可与修磨机15同时运行，分别在其出口测安装位置检测装置，任一出口侧检测到棒材，另一台修磨设备停止运行，同时抛丸机11前Y轴辊道传送速度降低，抛丸机停止，待棒材在抛丸机11、修磨气人14及抛丸机15交汇位置检测到棒材通过以后，另一台修磨设备开始运行，前置设备恢复正常运行速度。修磨后棒材再通过辊道传送再次进入探伤机13进行探伤，两次修磨不合格的棒材转运至收集装置16；质量达标的棒材通过辊道输送至指定位置，利用刷漆机器人17进行端部刷漆，单次喷漆周期11s，刷漆完成后控制系统接受信号，进入下一个工序；探伤机13每隔八小时应用探伤样棒取放机器人12抓取样棒放入轨道后传送至探伤机13进行标定，标定结束后再抓取样棒放回原位，标定过程上游设备停止运行，每隔2-4小时标定一次，标定期间上游工序体质工作，标定时长T₁₂；

精整工艺结束后棒材被收集至“U”形辊道，达到5根后转运至指定位置，打捆机器人18对棒材进行打捆，双绕单道次打捆时间17s，产线布置两台打捆机器人同时打捆，共6道绑丝，打捆总时长51s。

随后转运至称重装置19称重，称重时长10s，称重装置每个8小时采用重标定块取放机器人20对称重装置进行标定，标定时长240s，标定过程前序工艺停止运行；随后转运至达贴标工位，控制系统给机器人贴标信号，贴标机器人系统从总线获得标签信息，标签打印机进行打印，贴标机器人21进行贴标，单根贴标时间6s；贴标完成后转运至收集台22；成品取放桁架机器人23对成捆棒材进行转运，转运周期240s。

综合考虑，该工艺下产量约100根/小时。

单根棒材生产间隙与棒材规格相关，整个精整过程中，棒材转运采用激光限位器进行位置追踪，各设备及工业机器人信息互联，实现智能化协同运作。

本发明一种棒材智能化精整作业生产线，通过在精整作业线布置工业机器人，解决了棒材精整作业线智能化水平低，高效、高质量生产不达标，人工劳作频繁等问题。

Claims (1)

1.一种棒材智能化精整作业系统，包括依次布置如下装备：以上上料桁架机器人为原点，在其Y轴正方向依次布置拆捆机器人、上料台及矫直机入口辊道，上料台的X轴正方向布置喷码机器人；矫直机的X轴正方向依次布置出口辊道及直线度检测装置；出口辊道Y轴负方向布置收集装置；直线度检测装置后辊道Y轴正方向布置收集装置，Y轴负方向依次布置倒棱机、倒棱质量检测装置；通过传输通到调整后X轴正方向方布置抛丸机、探伤样棒取放机器人、探伤机；与探伤机在Y轴正方向并联布置修磨机器人及修磨机；探伤机后辊道的Y轴正方向布置收集装置，Y轴负方向布置刷漆机器人；随后在X轴正方向布置打捆机器人及称重装置；在称重装置的Y轴负方向布置称重标定块取放机器人，X轴正方向布置贴标机器人，Y轴正方向布置收集台及成品取放桁架机器人；矫直、倒棱、抛丸、探伤、修磨等关键工位前设置编码识别装置，提供位置并给检测信号，进行物料识别；矫直机、倒棱机能够接受质量检测信号，实现在线调整。所有工艺参数及检测信息同步存储到二级模型，实现信息互联。

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