管材柔性智能下料生产线 |
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| 申请号 | CN202311616571.3 | 申请日 | 2023-11-29 | 公开(公告)号 | CN117483859A | 公开(公告)日 | 2024-02-02 |
| 申请人 | 成都成飞航空产业发展有限责任公司; | 发明人 | 何腾达; 赵裔俊; 繆楠; 傅桂林; 唐千茜; 刘晓蓉; 董艳伟; 周奎; 李鑫; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种管材柔性智能下料生产线，包括备料系统、切割系统以及传输系统；所述备料系统设置在传输系统前端，备料系统识别待切割管材并由传输系统输送至切割系统；所述切割系统包括切割头和驱动机构，所述切割头包括刀盘、连接在刀盘外的螺旋转盘、连接在刀盘和螺旋转盘之间的多个切割刀具；所述驱动机构包括至少两个驱动源，分别包括刀盘和螺旋转盘联动驱动源、以及螺旋转盘驱动源。本发明通过智能化生产产线的设置，集合进料、识别、切割、转运、仓储等等为一体，在减少所需人工劳 力 的 基础 上，进一步提升生产效率。 | ||||||
| 权利要求 | 1.管材柔性智能下料生产线，其特征在于：包括备料系统、切割系统以及传输系统；所述备料系统设置在传输系统前端，备料系统识别待切割管材并由传输系统输送至切割系统；所述切割系统包括切割头(1)和驱动机构，所述切割头(1)包括刀盘(6)、连接在刀盘(6)外的螺旋转盘(11)、连接在刀盘(6)和螺旋转盘(11)之间的多个切割刀具；所述驱动机构包括至少两个驱动源，分别包括刀盘(6)和螺旋转盘(11)联动驱动源、以及螺旋转盘(11)驱动源。 |
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| 说明书全文 | 管材柔性智能下料生产线技术领域[0001] 本发明属于管材加工技术领域，具体涉及一种管材柔性智能下料生产线。 背景技术[0002] 航空航天飞行器的管路系统包括引起管路、液压管路、燃油管路等，管路系统是飞机的生命线，直接影响飞机的整体性能。管路系统的可靠性和持久性是满足适航要求、保障飞行安全和降低维修成本的重要因素。 [0003] 在现有技术中，航空管材多为合金金属管材，在前期轧制过程中，为了节省工序，一般单管管身的长度会在3‑6m不等，因此需要根据需要对管材做切割。而在现有的一般切割设备中，其所需人工参与程度高，在其切割产线上需要大量的工人进行操作，包含下料、切割、转运等等工序。而其切割过程中，一般是通过夹爪或者其它类似夹持机构将管材固定，并通过将管材旋转并用砂轮进行切割。但这种切割方式存在一定的缺点，一方面是砂轮切割的方式噪音大，造成工厂内的工作环境恶劣；另一方面是，这种传统切割方式，在切割砂轮的刀片下压切割的时候，由于挤压力瞬间变大，造成管材圆周面受力不平衡，管材会变形，特别是管材切口不平整等问题的出现。 发明内容[0004] 本发明的目的在于提供一种管材柔性智能下料生产线，通过智能化生产产线的设置，集合进料、识别、切割、转运、仓储等等为一体，在减少所需人工劳力的基础上，进一步提升生产效率。 [0005] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案具体为： [0006] 管材柔性智能下料生产线，包括备料系统、切割系统以及传输系统；所述备料系统设置在传输系统前端，备料系统识别待切割管材并由传输系统输送至切割系统；所述切割系统包括切割头和驱动机构，所述切割头包括刀盘、连接在刀盘外的螺旋转盘、连接在刀盘和螺旋转盘之间的多个切割刀具；所述驱动机构包括至少两个驱动源，分别包括刀盘和螺旋转盘联动驱动源、以及螺旋转盘驱动源。 [0007] 进一步地，所述联动驱动源包括主电机，且主电机驱动刀盘和螺旋盘转动；所述螺旋盘驱动源包括进给电机，进给电机驱动螺旋盘相对于刀盘转动。 [0008] 进一步地，所述切割刀具包括刀具底座、活动连接在刀具底座上的刀具夹柄、连接在刀具夹柄端部的切割刀片。 [0009] 进一步地，所述刀具底座固定在刀盘上，并在刀具底座上设置有滑动连接槽，且该滑动连接槽与刀具夹柄大小适配。 [0010] 进一步地，所述备料系统包括识别系统、测量系统和备料架；所述识别系统包括机架、设置在机架上的红外长短识别机构、对待切割管材的管径和管壁厚度进行测量的端面相机、以及对待切割管材上质量标识信息进行读取的旋转相机。 [0011] 进一步地，所述机架包括至少两根相对设置的立柱，并在立柱之间设置有安装梁，且在安装梁上设置有旋转机构，且所述旋转相机安装在旋转机构上。 [0013] 进一步地，所述抓取机器人包括机械臂、设置在机械臂端部的柔性夹爪，所述柔性夹爪包括连接头、设置在连接头上的驱动电机、连接到驱动电机输出轴上的夹爪；且所述夹爪包括充气头，设置在充气头上的气囊夹，并在气囊夹上设置有稳固V槽。 [0014] 进一步地，所述储管托盘包括盒体、设置在盒体内的多个管材储存槽。 [0015] 进一步地，还包括仓储系统，所述仓储系统包括管材储存库、仓储流水线，管材储存库内设置有多个相互独立的存放仓，每个存放仓内依次堆叠放置储管托盘。 [0016] 与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明通过采用两个不同的驱动电机分别作为驱动源，主电机作为主要的驱动源，通过带动驱动轮带动整个刀盘进行转动，而进给电机则在此基础上，带动螺旋盘进行旋转，并与刀盘形成速度差，而用于切割的刀具的尾端通过限位滑块连接到螺旋盘上，而刀具的前端又通过刀具座固定在刀盘上，当螺旋盘与刀盘之间形成速度差时，刀具会分别进行退刀和进刀的动作，从而进行切割和退刀。通过刀具旋转的方式，而非传统工件旋转的方式，一方面是有效提高了切割效率，同时另一方面能够避免管材壁的变形，提高切割质量。 [0017] 其次，本发明设置有备料系统，备料系统将针对待切割管材进行前期的合格化检测，通过端面相机识别管材的厚度、直径等信息；通过红外长短识别系统对待切割管材的长度进行识别，以方便做切割方案选择；通过旋转相机自动转动并识别到管材上的标识二维码，做到信息化管理。 [0018] 最后，本发明将切割后的管材做统一的仓储管理，利用托盘上的多个储管槽来对切割后的管材做一一储存，避免管材之间的相互挤压和碰撞，保证切割后的管材无凹陷等情况的发生，并且能够通过托盘的形式做到统一管理和储存。附图说明 [0019] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应该看作是对范围的限定，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相关的附图。 [0020] 图1是本发明提供的管材柔性智能下料生产线的结构示意图。 [0021] 图2是本发明提供的管材柔性智能下料生产线的切割系统的结构示意图一。 [0022] 图3是本发明提供的管材柔性智能下料生产线的切割系统的结构示意图二。 [0023] 图4是本发明提供的管材柔性智能下料生产线的切割系统的切割头的结构示意图。 [0024] 图5是图4的正视示意图。 [0025] 图6是本发明提供的管材柔性智能下料生产线的仓储系统的结构示意图。 [0026] 图7是本发明提供的管材柔性智能下料生产线的储管托盘的结构示意图。 [0027] 图8是本发明提供的管材柔性智能下料生产线的识别系统的结构示意图。 [0028] 图9是本发明提供的管材柔性智能下料生产线的柔性夹爪的结构示意图。 [0029] 附图标记：1、切割头；2、切割流水线；3、机械臂；4、夹持装置；5、主电机；6、刀盘；7、刀具底座；8、刀具夹柄；9、滑动连接槽；10、切割刀片；11、螺旋转盘；12、进给电机；13、限位滑块；14、备料架；15、储管托盘；16、管材储存槽；17、立柱；18、安装梁；19、端面相机；20、旋转机构；21、旋转相机；22、管材储存库；23、仓储流水线；24、连接头；25、气囊夹；26、稳固V槽。 具体实施方式[0030] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0031] 应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。 [0032] 在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。 [0033] 此外，若出现术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。 [0034] 此外，若出现术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。 [0035] 在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。 [0036] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。 [0037] 如图1‑图9所示，管材柔性智能下料生产线，包括备料系统、切割系统以及传输系统；所述备料系统设置在传输系统前端，备料系统识别待切割管材并由传输系统输送至切割系统；所述切割系统包括切割头1和驱动机构，所述切割头1包括刀盘6、连接在刀盘6外的螺旋转盘11、连接在刀盘6和螺旋转盘11之间的多个切割刀具；所述驱动机构包括至少两个驱动源，分别包括刀盘6和螺旋转盘11联动驱动源、以及螺旋转盘11驱动源。 [0038] 在现有技术中，对于管材的切割或者其它类型的工件加工，一般是采用刀具固定、旋转工件，通过刀具靠近飞速旋转的工件来完成切割，但是对于管材加工而言，管材一般为空心圆管，其壁厚有限，采用工件转动而刀具贴近的方式，一方面是对管材的装夹有一定要求，过于夹紧会造成管材的凹陷，而松动的装夹又可能造成工件在切割时飞脱；并且，另一方面，由于是采用的是固定的刀具，刀具在贴近工件时会造成工件瞬时受力不平衡，而管壁又较薄，造成意外破损的情况。但在本发明中，对管件的加工方式进行了革新，采用将切割用的刀具固定到刀盘6和螺旋盘上，具体而言，是采用刀具底座7固定到刀盘上，而限位滑块13连接到螺旋盘上，切割刀具的夹柄尾端固定到螺旋盘，切割刀具的切割头1连接到刀具底座7上，并在刀具底座7上设置滑动连接槽9。通过两个驱动源分别驱动，其中主电机5驱动刀盘6整体进行转动，刀盘6和螺旋盘保持一致的瞬时速度。而进给电机12则再单独驱动螺旋盘，进给电机12进行工作时，使螺旋盘和刀盘6之间产生了瞬时速度差，螺旋盘迫使连接在上的限位滑块13在旋进过程中带动刀柄在滑动连接槽9内向内或向外运动，从而控制了切割刀具的切割头1靠近和原理工件，从而完成切割和退刀。 [0039] 联动驱动源包括主电机5，且主电机5驱动刀盘6和螺旋盘转动；螺旋盘驱动源包括进给电机12，进给电机12驱动螺旋盘相对于刀盘6转动。切割刀具包括刀具底座7、活动连接在刀具底座7上的刀具夹柄8、连接在刀具夹柄8端部的切割刀片10。刀具底座7固定在刀盘6上，并在刀具底座7上设置有滑动连接槽9，且该滑动连接槽9与刀具夹柄8大小适配。 [0040] 采用本发明的切割方式，由工件旋转改为了刀具旋转，由一个切割刀具变更为多个切割刀具从不同角度同时进行切割，多方位的进刀方式能够在一定程度上有效避免了管件在切割过程中由于受压压力不同而产生的破损或者凹陷。同时多方位的进刀方式能够有效提高切割效率。 [0041] 备料系统包括识别系统、测量系统和备料架14；识别系统包括机架、设置在机架上的红外长短识别机构、对待切割管材的管径和管壁厚度进行测量的端面相机19、以及对待切割管材上质量标识信息进行读取的旋转相机21。机架包括至少两根相对设置的立柱17，并在立柱17之间设置有安装梁18，且在安装梁18上设置有旋转机构20，且旋转相机21安装在旋转机构20上。 [0042] 本发明设置有备料系统，该备料系统，其中，红外长度识别机构主要采用红外测距仪或者其它类似仪器，主要方式是通过待切割管材出库后进入产线后，红外测距仪感知到待切割管材的端部和尾部的位置，从而计算出待切割管材的长度信息，一方面是判断该待切割管材的长度是否满足切割需求，同时另一方面对切割方案进行规划。而同时，再通过设置的端面相机19拍摄并设置待切割管材的壁厚、直径等信息，与此同时，旋转相机21通过不断旋转，寻找待切割管材上的标识二维码，对管材来源信息做出识别，以便进行信息化管理。 [0043] 传输系统包括生产运输线、设置在生产运输线两侧的多个抓取机器人、以及放置在生产运输线上的储管托盘15；且生产运输线包括多个可升降的传输滚轴。抓取机器人包括机械臂3、设置在机械臂3端部的柔性夹爪，柔性夹爪包括连接头24、设置在连接头24上的驱动电机、连接到驱动电机输出轴上的夹爪；且夹爪包括充气头，设置在充气头上的气囊夹25，并在气囊夹25上设置有稳固V槽26。 [0044] 储管托盘15包括盒体、设置在盒体内的多个管材储存槽16。还包括仓储系统，仓储系统包括管材储存库22、仓储流水线23，管材储存库22内设置有多个相互独立的存放仓，每个存放仓内依次堆叠放置储管托盘15。 [0045] 具体而言，本发明所提供的管材柔性智能下料生产线，是集合下料、切割、储存为一体的智能化产线，下面结合具体实施例详细介绍本发明的工作程序。 [0047] 该轧制好的管材通过运输到本发明提供的管材柔性智能下料生产线后，首先就需要通过备料系统，备料系统对进入的管材进行识别，获取该管材的直径、壁厚、长短等信息，并可以与下料单进行比对，判断现场获取消息是否与下料单匹配。并作溯源处理，将信息化和机械化进行结合，提高企业的管理与生产水平。 [0048] 若该来料管材符合下料信息，并满足切割条件，通过机械臂3将其夹爪起来进行放置，亦或者可以直接将进料口连接在切割流水线2上，通过切割流水线2上的滚轴进行输送到切割位，流水线作业属于较为常见的机械化形式，在此不多作复述。 [0049] 在实际切割过程中，本发明针对航空管材要求高的特点，为避免管材在切割时发生挤压破损等情况的发生，特将切割方式进行变革，采用刀具旋转，从多方位切割，避免传统切割方式管材受力不均易变形的缺点。 [0051] 主电机5：功率3kw； [0052] 进给电机12：0.75kw； [0053] 且均为交流伺服电机，其中主电机5带动刀具盘旋转，进给电机12带动螺旋盘旋转，而螺旋盘在旋转过程中又带动刀具运动。 [0054] 主电机5转速按不同的原料管材的直径，可以由控制系统确定变更。主电机5转速与进给电机12转速的比例为：1:4，也就是主电机5转1转，进给电机12转4转，主电机5最高转速为750r/min，进给电机12最高转速为3000r/min，主电机5与进给电机12的瞬时速度(包括加速、减速过程)一直维持1:4的关系，则刀具没有进给运动，当主电机5速度快于进给电机12速度时，则刀具退刀运动，当进给电机12速度大于主电机5速度时，则刀具进刀运动。 [0055] 例如：当主电机5与进给电机12同时从零启动，速度比一直维持1:4，则当主电机5速度达到600r/min时，进给电机12速度则为2400r/min，如要做进刀进行切割时，则主电机5速度维持不变，进给电机12速度大于2400r/min,当切割完成后，主电机5速度仍然不变,只需将进给电机12速度降低到低于2400r/min即可实现退刀；对于进给电机12来说，单独运转10转，则螺旋盘旋转1转，刀具进给16mm，也就是说进给电机12相对于主电机5每旋转1转,刀具进给或退出1.6mm。 [0056] 综上所述，本发明采用刀具转动，而工件固定的方式，多个切割刀具通过良好的设计从不同方位，通过两个驱动源分别带动刀盘6和螺旋盘进行转动，并形成速度差，从而分别实现进刀和退刀，以实现从多方向角度直接进行切割，切割方式更快，且切割效果明显优于传统的切割方式。 [0057] 当切割完成后，本发明采用机械臂3夹爪储管托盘15到流水线上，并依次将切割好的管材一一存放进储管托盘15的储管槽内。每个储管托盘15的储管槽相互独立，互不干扰，能够有效避免管材切割后，在后期的管理过程中发生碰撞、挤压等不必要的损耗，保证产品质量。 [0058] 而本发明还提供有仓储系统，通过单独仓库的形式，可以将储管托盘15整体进行存放，保证存放有序进行。 |
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