CN210334727U - 一种单机双工位型钢切割设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种单机双工位型钢切割设备，属于型钢切割技术领域，解决了现有技术中的切割外观和焊接质量差、劳动强度高、材料利用率低，加工效率低、轮廓曲线和焊接坡口工艺加工困难等问题。该设备包括移动式切割机器人(1)、操控台(2)、第一工位(13)和第二工位(14)；操控台(2)控制移动式切割机器人(1)、移动式除尘工作间(16)完成型材的切割和除尘，移动式切割机器人(1)可沿第一工位(13)和第二工位(14)的X向(1‑1)和Y向(1‑2)移动；第一工位(13)和第二工位(14)用于交替进行切割和上、下料操作。本实用新型设备适用于型钢的3D切割。

Description

一种单机双工位型钢切割设备

技术领域

本实用新型涉及型钢切割技术领域，特别涉及一种单机双工位型钢切割设备。

背景技术

通常市场上常见的型钢工件3D加工设备，主要设备构造为冷加工机床，如：锯床、铣床和钻床等。型钢工件加工设备主要功能为锯床定尺截断、铣床锁口、铣削焊接坡口、钻床孔洞加工等工序。由于冷加工类机床加工速度慢、更换刀具种类多、磨刀和对刀时间长、工序反复不断转换等客观因素，已经不能适应目前钢构幕墙、造船、海洋工程、轨道交通、重型汽车、工程机械、游乐设施等行业型材多样化的快速发展需求。目前上述行业型钢工件的3D切割方式主要为以下三种方式：

1、手工切割：手持火焰/等离子切割工具，依靠手工放样以及操作工目测和感觉，现场完成型钢构件的3D热切割，工人劳动强度大、切割效率低、工件误差大、焊接坡口质量差；

2、机床加工：采用目前市场供应的多种冷加工机床，如：锯床、铣床和钻床等完成型钢工件的3D机加工，但随着工程应用的日益增多、加工量越来越大，冷加工机床设备的加工速度和效率已无法满足大量型钢工程构件的加工生产需要。

3、目前，型钢工程制作中对于H型钢、工字钢、槽钢、角钢、球扁钢、圆管、矩形管工件的3D加工，部分企业也采用上述手工切割结合机床加工的组合切割方式。

上述三种传统型钢(H型钢/工字钢/槽钢/角钢/球扁钢/方管/圆管/矩形管)工件的楔头、螺栓孔和各类孔洞的3D加工工艺，特别是轮廓曲线和焊接坡口工艺，采用手工切割和机床加工都非常困难，无论从型钢工件的工艺外观和焊接质量、操作工的劳动强度、工序反复不断转换、健康、环保和材料利用率、加工效率等诸多方面都不尽人意。

实用新型内容

鉴于上述分析，本实用新型旨在提供一种智能型钢切割设备，用以解决现有技术中切割外观和焊接质量差、劳动强度高、材料利用率低，加工效率低、轮廓曲线和焊接坡口工艺加工困难等问题。

本实用新型的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种单机双工位型钢切割设备，包括移动式切割机器人、操控台、第一工位、第二工位、移动式工件支撑小车、支撑小车副滑轨和机械定位滚轮块；

操控台控制移动式切割机器人完成型材的切割，移动式切割机器人能够沿第一工位和第二工位的移动；第一工位和第二工位用于交替进行切割和上、下料操作；

第一工位和第二工位上均设置有支撑小车副滑轨，支撑小车副滑轨上设有多台移动式工件支撑小车，移动式工件支撑小车可沿支撑小车副滑轨运动；

移动式工件支撑小车平台上设有用于定位型钢原料的机械定位滚轮块。

进一步的，第一工位和第二工位上均设有龙门架X向主滑轨，X向主滑轨上设有机器人龙门架；

机器人龙门架上设有Y向滑轨，移动式切割机器人可同时沿X向主滑轨和Y向滑轨直线运动。

进一步的，还包括用于除去切割时产生的金属粉尘的烟尘净化装置和移动式除尘工作间。

进一步的，烟尘净化装置通过烟尘管道与和移动式除尘工作间连接，移动式除尘工作间和移动式切割机器人始终保持同步移动。

进一步的，还包括用于为移动式切割机器人提供切割能源的等离子电源。

进一步的，移动式切割机器人包括机器人本体和等离子割炬。

进一步的，机器人本体为关节工业机器人，用于带动等离子割炬对型钢原料进行切割。

进一步的，龙门架X向主滑轨与支撑小车副滑轨平行设置。

进一步的，支撑小车副滑轨设置在龙门架X向主滑轨的内侧。

进一步的，还包括用于对型钢原料进行变形测控的激光测控装置。

与现有技术相比，本实用新型至少能实现以下技术效果之一：

1)本实用新型设备设置有双工位，当移动式切割机器人1在第一工位进行型钢工件3D等离子切割的同时，第二工位可以完成型钢工件的上、下料操作，第一工位、第二工位交替进行切割和上、下料操作，使切割效率始终保持在最佳工作状态，极大的提高了生产效率。

2)本实用新型设备型钢原料切割过程中静止不动，切割机器人随龙门架运动的工作，控制台控制系统软件结合本实用新型的激光测控装置不断修正型钢原料的理论几何数据，使得有一定变形量的型钢原料在切割过程中不会因受到外力作用而产生错位、跳动和卡滞，解决了以往传统的型钢原材料遇到有变形时必须采用费时、费力、费钱的机床矫正的多道工序问题。

3)本实用新型设备设置了机械定位滚轮块，当待加工的型钢原料吊装在移动式工件支撑小车上后，紧靠机械定位滚轮块，无需装卡和找正。

4)本实用新型设备，采用移动式切割机器人进行切割，实现H型钢、工字钢、槽钢、角钢、球扁钢、圆管、方管、矩形管等多种型钢工件楔头、螺栓孔和各类孔洞3D切割；同时，还能够一次完成型材工件的焊接坡口切割，不仅增加了智能型钢切割机器人系统设备装置产品应用范围和功能，而且还为不同场地、工程、资金条件的用户提供了更多选择。

5)本实用新型设备采用了激光测控技术装置结合工业机器人控制技术，采用本实用新型技术效果2)所描述的方法，较好地解决了钢结构幕墙、造船、海工、轨道交通、重型汽车、工程机械、游乐设施等行业自制或外购型钢原材料尺寸误差大等型材切割加工问题，从而大大提高了型钢焊接构件的质量。

本实用新型的目的和其他优点可通过说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。

图1为智能型钢切割设备结构示意图；

图2为智能型钢切割设备烟尘净化系统装置结构示意图。

附图标记：

1-1、X轴；1-2、Y轴；1、移动式切割机器人；2、操控台；3、机器人龙门架；4、龙门架X向滑座；5、龙门架X向主滑轨；6、龙门架Y向滑座；7、龙门架Y向滑轨；8、移动式工件支撑小车；9、机械定位滚轮块、10、烟尘净化装置；11、等离子电源；12、移动式工件支撑小车副滑轨；13、第一工位；14、第二工位；15、型钢原料；16、移动式除尘工作间；17、烟尘管道。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本实用新型的优选实施例，其中，附图构成本实用新型一部分，并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型的原理，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1所示，一种单机双工位型钢切割设备，包括：移动式切割机器人1、系统设备装置操控台2、第一工位13、第二工位14；系统装置选择一台侧挂安装的6关节工业机器人+2个直线运动外部轴，具体的机器人可以为GP12机器人，YRC1000控制系统。

2个机器人外部轴是指除6个关节回转轴之外增加的直线运动轴，这8个运动轴机器人控制器YRC1000可以进行协同。其中，机器人X向外部轴电机减速机驱动机器人龙门架3沿1-1向直线运动，机器人Y向外部轴电机减速机驱动龙门架Y向滑座6沿1-2直线运动。具体的，X向外部轴可由机器人驱动电机减速机、齿轮齿条结构控制龙门架X向滑座的滑块沿固定的直线导轨运动；Y向外部轴可由机器人驱动电机减速箱、滚珠丝杠丝母控制龙门架Y向滑块的滑块沿固定的直线导轨运动。

第一工位13、第二工位14设有龙门架X向主滑轨5，X向滑轨上设有机器人龙门架3；龙门架上设有Y向滑轨7和系统设备装置操控台2，移动式切割机器人1可同时沿X1-1向和Y1-2向滑轨运动，采用两个机器人外部轴完成驱动控制。

本实用新型设备采用型钢原料切割过程中静止不动，切割机器人随龙门架运动的工作原理，结合本实用新型的激光测控技术装置，使得有一定变形量的型钢原料在切割过程中不会受到外力作用而产生错位、跳动和卡滞，解决了以往型钢原材料有变形必须采用费时、费力、费钱的机床矫正等多道生产工序问题。

采用移动式切割机器人进行切割，实现H型钢、工字钢、槽钢、角钢、球扁钢、圆管、方管、矩形管等多种型钢工件楔头、螺栓孔和各类孔洞3D切割；同时，还能够一次完成型材工件的焊接坡口切割，不仅增加了智能型钢切割机器人系统设备装置产品应用范围和功能，而且还为不同场地、工程、资金条件的用户提供了更多选择。

第一工位13、第二工位14设有移动式工件支撑小车副滑轨12，支撑小车副滑轨上设有多台移动式工件支撑小车8，移动式工件支撑小车8可沿副滑轨X1-1向运动。每个工位设计有4台移动式工件支撑小车8，型钢原料15放置在小车上面的支撑平台上，靠近设置在边缘的机械定位滚轮快，用于协助完成原料定位、支撑和切割以及工件的支撑。切割完成后的成品工件，可通过吊具从支撑小车上吊下，一般车间会选择从同一侧上、下料。一个工位在进行切割作业的同时，另一个工位可以进行上、下料操作。

支撑小车8平台上设有机械定位滚轮块9，当待加工的型钢原料15吊装在移动式工件支撑小车8上，紧靠机械定位滚轮块9后，无需装卡和找正。机械定位滚轮块9由安装在多台移动式工件支撑小车平台上方的机械滚轮组成。操作人员吊装过程中凭目测同时完成原料15向多台工件支撑小车滚轮靠紧，定位滚轮靠块9作为工件基准，同时也作为机器人的参考点。原料与滚轮靠块间允许有误差，激光测控装置可以通过测控自动修正原料和摆放误差。允许误差范围±30mm。

当移动式切割机器人1在第一工位13进行型钢工件3D等离子切割的同时，第二工位14可以完成型钢工件的上、下料操作，第一工位13、第二工位14交替进行切割和上、下料操作，使切割效率始终保持在最佳工作状态，提高生产效率。

龙门架X向主滑轨5、移动式工件支撑小车副滑轨12平行设置，支撑小车副滑轨设置在龙门架X向主滑轨5的内侧，支撑小车8滑动时不会妨碍机器人龙门架3的移动。

移动式切割机器人1包括机器人本体、等离子割炬和激光测控装置；机器人本体为6关节工业机器人，用于带动等离子割炬对型钢原料15进行切割；等离子电源11为移动式切割机器人1等离子割炬提供切割能源的。

激光测控装置用于对型钢原料15进行变形测控，获取型钢原料15的变形修正数据，并将变形修正数据传输至操控台2，操控台2根据型材工件的理论切割数据，结合变形修正数据控制移动式切割机器人1完成对型材原料的切割。

本实用新型设备与传统的型钢“生产线”产品相比较工作原理明显不同，由于本实用新型采用了型材工件不动，切割机器人随龙门架移动的工作原理，对型钢母材的摆放和变形没有特殊要求，通过软件测控和纠偏技术即可完成全自动切割。本实用新型关注的是“型材切割”，而不是“型材传输”。

目前市场上常见的“生产线”产品的工作原理恰恰是“型材传输”，对热轧、冷轧型材原材料的要求非常高，常见的国标型材由于生产、运输、存储等环节变形或尺寸误差非常大，直接影响到生产线产品的自动上下料机构、定长送料机构等机构的正常抓取、推送或分拣。生产线产品对不断变换的型钢规格、类型(工字钢、槽钢、角钢、矩形管、球扁钢、管材)抓取、推送并进入切割工作区将变得非常困难，更严重的是一个节拍出错就会造成全线停产。热轧或冷轧型材制品不太适合做生产线产品，把简单“型材切割”问题变成复杂的“型材传输”。

本实用新型设备采用了激光测控装置结合工业机器人控制技术，较好地解决了钢构幕墙、造船、海工、轨道交通、重型汽车、工程机械、游乐设施等行业自制或外购型钢原材料外观差、尺寸误差大等特殊型材的自动化切割加工的应用问题。

本实用新型采用完全满足用户工厂切割生产时产生的金属粉尘及烟尘的环保要求，设置有移动式烟尘净化装置10并通过烟尘管道17与移动式除尘工作间16连接。所述移动式除尘工作间16和移动式切割机器人1始终保持同步移动，两者保持相对静止，及时去除切割时产生的粉尘及烟尘。

本实用新型采用激光测控技术及装置完成型材变形测控，系统切割控制软件结合离线编程软件将完成工件自动优化套排料、规划路径、工艺设置等功能。

采用单机-双工位工作模式的型钢工件切割加工方法，将H型钢、工字钢、槽钢、角钢、球扁钢、圆管、方管、矩形管等型材的3D切割功能需求组合集中在一起，能够完成多种型材工件的智能切割。

采用单机双工位型钢切割设备对H型钢、工字钢、槽钢、角钢、球扁钢、矩形管、方管等型材工件进行3D切割时：

型钢原料规格尺寸(mm)范围为：

矩形管或方管：100×100～500×500；

圆管：48～800；

H型钢和工字钢：150×150×7×10～900×300×14×26；

槽钢：50×37×4.5～400×104×14.5；

等边角钢：25×3～200×18；

不等边角钢：40×25×3～200×125×18；

球扁钢：80×5～430×20。

型钢成品工件的有效长度为600～12000。

采用上述设备切割型钢，操作工不需要任何制图知识和学历即可轻松实现机床操控、完成型钢工件的离线和在线编程，操控台控制系统软件提供(GB,JIS,ASTM)标准的型材原材料规格库，并可提供NC类DSTV标准接口规范，同时还可以提供TEKLA、AUTOCAD、TRIBON、CATIA等流行设计软件数据接口、不同品牌机器人程序代码转换支持。

本实用新型方法一次可完成H型钢、工字钢、槽钢、角钢、球扁钢、圆管、矩形管、方管等型材工件3D切割，同时包括型材工件轮廓上的螺栓孔、孔洞和焊接坡口的切割。

综上所述，本实用新型实施例提供了一种单机双工位型钢切割设备，采用本实用新型设备可完成H型钢、工字钢、槽钢、角钢、球扁钢、矩形管、方管等多种型材工件的轮廓、螺栓孔、孔洞、焊接坡口的3D切割，高精度、高效率、高可靠性。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种单机双工位型钢切割设备，其特征在于，包括移动式切割机器人(1)、操控台(2)、第一工位(13)、第二工位(14)、移动式工件支撑小车(8)、支撑小车副滑轨(12)和机械定位滚轮块(9)；

所述操控台(2)控制所述移动式切割机器人(1)完成型材的切割，所述移动式切割机器人(1)能够沿第一工位(13)和第二工位(14)移动；所述第一工位(13)和第二工位(14)用于交替进行切割和上、下料操作；

所述第一工位(13)和第二工位(14)上均设置有支撑小车副滑轨(12)，支撑小车副滑轨(12)上设有多台移动式工件支撑小车(8)，所述移动式工件支撑小车(8)能够沿支撑小车副滑轨(12)运动；

所述移动式工件支撑小车(8)平台上设有用于定位型钢原料(15)的机械定位滚轮块(9)。

2.根据权利要求1所述的单机双工位型钢切割设备，其特征在于，所述第一工位(13)和第二工位(14)上均设有龙门架X向主滑轨(5)，X向主滑轨(5)上设有机器人龙门架(3)；

所述机器人龙门架(3)上设有Y向滑轨(7)，移动式切割机器人(1)能够同时沿X向主滑轨(5)和Y向滑轨(7)直线运动。

3.根据权利要求1所述的单机双工位型钢切割设备，其特征在于，还包括用于除去切割时产生的金属粉尘的烟尘净化装置(10)和移动式除尘工作间(16)。

4.根据权利要求3所述的单机双工位型钢切割设备，其特征在于，所述烟尘净化装置(10)通过烟尘管道(17)与和移动式除尘工作间(16)连接，所述移动式除尘工作间(16)和移动式切割机器人(1)始终保持同步移动。

5.根据权利要求1所述的单机双工位型钢切割设备，其特征在于，还包括用于为所述移动式切割机器人(1)提供切割能源的等离子电源(11)。

6.根据权利要求1所述的单机双工位型钢切割设备，其特征在于，所述移动式切割机器人(1)包括机器人本体和等离子割炬。

7.根据权利要求6所述的单机双工位型钢切割设备，其特征在于，所述机器人本体为6关节工业机器人，用于带动所述等离子割炬对型钢原料(15)进行切割。

8.根据权利要求2所述的单机双工位型钢切割设备，其特征在于，所述龙门架X向主滑轨(5)与支撑小车副滑轨(12)平行设置。

9.根据权利要求8所述的单机双工位型钢切割设备，其特征在于，支撑小车副滑轨(12)设置在龙门架X向主滑轨(5)的内侧。

10.根据权利要求1-9任一项所述的单机双工位型钢切割设备，其特征在于，还包括用于对型钢原料(15)进行变形测控的激光测控装置。

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