CN105739448A - 凹印版辊自动化加工工艺 - Google Patents

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Abstract

一种凹印版辊自动化加工工艺，包括以下措施：设计一台版辊机器人、一台法兰机器人和一台焊接机器人，创建一个产品数据库，建立一个自动控制***。在加工过程中由自动控制***根据版辊编号从数据库中提取信息，分发给各机床、机器人，并按此数据进行加工。本发明在加工过程中通过版辊编号从数据库中提取信息，分发给各机床、机器人，并按此数据进行加工，全过程自动化控制，实现了凹印版辊机械加工的无人化操作。

Description

凹印版辊自动化加工工艺
技术领域
本发明涉及机械加工，特别涉及一种凹印版辊自动化加工工艺。
背景技术
现有技术凹印版辊的机械加工通常是在多个单机上操作完成的，版辊中间和转运也是人工使用吊车上下工件。这种加工方法存在的问题是：
1、生产的自动化程度不高，生产效率低。
2、人工成本高，人员劳动强度大。
3、由于工序比较多，生产信息不流畅。
发明内容
本发明的目的，就是为了解决上述问题，提供一种新的凹印版辊自动化加工工艺。
本发明的目的是这样实现的：一种凹印版辊自动化加工工艺，包括以下措施：
1.1、设计一台版辊机器人代替人工实现版辊的上下料装夹；
1.2、设计一台法兰机器人代替人工实现法兰的上下料装夹；
1.3、设计一台焊接机器人代替人工对钢管和法兰进行焊接；
1.4、创建一个产品数据库，将版辊编号、版辊直径、版辊长度、版辊内孔大端直径、键槽宽度及深度、堵片外径、厚度、钢管外径、长度和壁厚录入产品数据库，按版辊编号记录产品数据；
1.5、建立一个自动控制***，采用上下两级通讯网络；控制层采用以太网，连接计算机与PLC；设备层采用profibus现场总线，连接PLC与各机器人、各工位设备、伺服驱动、远程IO及通讯模块，由中控PLC统一控制各设备；
1.6、在加工过程中由自动控制***根据版辊编号从数据库中提取信息，分发给各机床、机器人，并按此数据进行加工。
所述凹印版辊自动化加工工艺的具体步骤是：
2.1、上料称重：由版辊机器人从钢管料仓中抓取钢管放到称重检测工位，测量钢管的重量、外径、长度，并由此得到钢管的壁厚值；
2.2、检测甩料：当检测出来料钢管与指定生产规格不符时，版辊机器人自动将不合格钢管运送到甩料工位，并报警提示，由人工取出处理；
2.3、粗加工-端头：版辊机器人将检测合格的钢管运送到端头粗车车床进行端头粗加工；
2.4、粗加工-外圆：版辊机器人将经过端头粗加工的钢管运送到外圆粗车车床进行外圆粗加工；
2.5、粗加工甩料：端头粗车车床和外圆粗车车床对加工后的零件进行检测，当检测不合格时，版辊机器人自动将不合格品运送到甩料工位，并报警提示，由人工取出处理；
2.6、清洁烘干：版辊机器人将粗加工合格的钢管运送到清洁烘干工位，清除铁屑及切削液并进行烘干处理；
2.7、送入变位机：版辊机器人将清洁烘干后的钢管运送到变位机，变位机将钢管固定，等待法兰到位后进行焊接；
2.8、法兰加工：
2.8.1、上料：人工给法兰料仓上料，并确认对应的堵头相关规格数据
2.8.2、称重、检测：法兰机器人从法兰料仓拾取法兰放到稳重检测工位，测量法兰的重量、外径、内径，并由此得到法兰的壁厚值，或者直接测量法兰的厚度获得法兰的壁厚值；
2.8.3、检测甩料：当检测出来料法兰与指定生产规格不符时，法兰机器人自动将不合格法兰运送到甩料工位，并报警提示，由人工取出处理；
2.8.4、车削：法兰机器人将检测合格的法兰运送到车削车床进行车削加工，车削加工分别由两台车床完成，第一台车床车外圆，第二台车床车内孔；
2.8.5、刨键：法兰机器人将完成车削后的法兰运送到刨床内进行刨键加工；
2.9、焊接：法兰机器人将完成刨键加工的法兰运送到变位机上，并将两件法兰分别定位在钢管的两端，由焊接机器人对钢管和法兰进行焊接；
2.10、冷却：版辊机器人将焊接后的工件运送到冷却工位进行自然冷却；
2.11、半精加工：版辊机器人将冷却后的工件运送到半精加工车床上进行半精加工；
2.12、掏孔：版辊机器人将半精加工后的工件运送到掏孔车床上进行两端堵孔的精车；
2.13、精车：版辊机器人将动掏孔后的工件运送到精车车床进行精车加工，加工完毕后进行成品在线检测并传输检测数据及记录；
2.14、精车甩料：精车车床对精车加工后的工件进行检测，当检测不合格时，版辊机器人自动将不合格品运送到甩料工位，并报警提示，由人工取出处理；
2.15、研磨抛光：版辊机器人将精车后的工件运送到磨床进行研磨抛光；
2.16、打号：版辊机器人将研磨抛光后的工件运送到打码工位打号，形成版辊产品；
2.17、下料：版辊机器人将打号后的版辊运送到下料工位，生产线完成一组版辊的自动加工。
所述版辊机器人采用R-2000IB/165F机器人。
所述法兰机器人采用M-710IC/50机器人。
所述焊接机器人采用M-10IA机器人。
步骤2.3中所述端头粗加工包括车架窝、车端面和车止口。
步骤2.8.4中所述车内孔的标准是孔径90mm-110mm，锥度为10°或15°。
与现有技术相比，本发明实现了从ERP下载版辊基本信息(版号、版辊直径、版辊长度、版辊内孔大端直径、键槽宽度及深度、堵片外径、厚度、钢管外径、长度、壁厚)，并结合各机床需求，创建产品数据库，按版辊编号记录产品数据。产品在加工过程中通过版辊编号从数据库中提取信息，分发给各机床、机器人，并按此数据进行加工的全过程自动化控制。真正实现了凹印版辊机械加工的无人化操作。
具体实施方式
包括以下措施：
1.1、设计一台版辊机器人代替人工实现版辊的上下料装夹；
1.2、设计一台法兰机器人代替人工实现法兰的上下料装夹；
1.3、设计一台焊接机器人代替人工对钢管和法兰进行焊接；
1.4、创建一个产品数据库，将版辊编号、版辊直径、版辊长度、版辊内孔大端直径、键槽宽度及深度、堵片外径、厚度、钢管外径、长度和壁厚录入产品数据库，按版辊编号记录产品数据；
1.5、建立一个自动控制***，采用上下两级通讯网络；控制层采用以太网，连接计算机与PLC；设备层采用profibus现场总线，连接PLC与各机器人、各工位设备、伺服驱动、远程IO及通讯模块，由中控PLC统一控制各设备；
1.6、在加工过程中由自动控制***根据版辊编号从数据库中提取信息，分发给各机床、机器人，并按此数据进行加工。
本发明中采用的控制方法如下：
从ERP下载版辊基本信息(版号、版辊直径、版辊长度、版辊内孔大端直径、键槽宽度及深度、堵片外径、厚度、钢管外径、长度、壁厚)，并结合各机床需求(产品对应程序号、定位面等信息)，创建产品数据库，按版辊编号记录产品数据。产品在加工过程中通过版辊编号从数据库中提取信息，分发给各机床、机器人，并按此数据进行加工。
本发明中的控制***构成如下：
自动控制***采用上下两级通讯网络，控制层采用以太网，连接计算机与PLC；设备层采用profibus现场总线，连接PLC与机器人、机床、其它专机设备(插键机、钢管及堵头料仓、检测设备、清洁烘干设备、二次掏孔、研磨机、自动打码机、冷却工位)、伺服驱动、远程IO及通讯模块等，由中控PLC统一控制各设备。对通用机床(车削车床、粗车车床、半精车车床、精车车床)接口要求：具备以太网接口及IO接口；对专用机床(刨床、磨床)接口要求：具备profibus现场总线接口。对各被控设备软件要求：总控会对每台被控设备与中控***之间制定接口协议，要求各设备提供商严格按协议执行。机床与机床、机床与机器人之间不进行直接通讯。为方便不同供应商之间的网络组态，设置DP/DP耦合器；为方便人机交互，分别设置触摸屏，显示排产信息，(法兰料仓处也要设置一个人机界面窗口，以确认法兰料仓的工位定义值，因为法兰料仓的工位并非所有堵头规格能满足就位)。同时允许操作者信息输入。在控制室设置显示器，监视现场所有设备状态。
上述凹印版辊自动化加工工艺的具体步骤是：
上料称重：版辊机器人R-2000IB/165F从钢管料仓中抓取钢管检测称重。R-2000IB/165F机器人抓取钢管后放到称重检测工位，进行称重及检测，并将检测结果反馈给***，判定是否为***指定生产规格，主要对钢管外径和长度进行检测；测量钢管的重量、外径、长度。并由此数据可以得到钢管的壁厚值。
检测甩料：当***检测出来料钢管与指定生产规格不符时，机器人自动将钢管放到甩料工位，并报警提示，由人工取出处理，***报警不影响生产线运行；
粗加工-端头：R-2000IB/165F机器人从称重检测工位抓取钢管放到端头粗车车床内进行粗加工，此工位需要进行换面加工；车架窝，车端面，车止口；
粗加工-外圆：R-2000IB/165F机器人从称重检测工位抓取钢管放到外圆粗车车床内进行粗加工；车外圆，并检测直线度和椭圆度；
粗加工甩料：粗车车床可对加工后的零件进行检测，当检测不合格时，***给机器人发指令，将不合格品放到甩料工位，并报警提示，由人工取出处理，***报警不影响生产线运行；
清洁烘干：R-2000IB/165F机器人将粗加工完成的钢管抓取并移动到清洁烘干工位，清除铁屑及切削液并进行烘干处理；
送入变位机：R-2000IB/165F机器人将清洁烘干完成的钢管取走并放到变位机上，变位机将钢管固定，等待法兰到位后再进行焊接；
法兰加工：
上料：人工给料仓上料；并确认工位对应的堵头相关规格数据
称重、检测：法兰机器人M-710IC/50从料仓拾取法兰到称重检测工位进行称重及检测，并将数据传送给***，确认是否为***指定加工的规格(主要检测厚度和外径)；测量堵头的重量、外径、内径。并由此数据可以得到钢管的壁厚值。或者厚度直接测量获得数据。
甩料：当检测不合格时，***给机器人发指令，将不合格品放到甩料工位，并报警提示，由人工取出处理，***报警不影响生产线运行；
车削：检测通过后，M-710IC/50机器人将法兰放到车床内加工，车削分为两道工序，分别由两台车床完成，中间利用换面放置台来进行端拾器对法兰抓取方式及换面的功能实现；第一台车床车堵头的外圆，第二台车床车堵头的内孔。堵头的内孔锥度为10°或15°。成品内孔从90mm-110mm。
刨键：M-710IC/50机器人从车床内取下工件放到刨床内进行刨键；
焊接：M-10IA焊接机器人对钢管和法兰进行焊接，每个版辊需要在两端分别进行焊接，变位机具有回旋功能，能够夹持工件回转180度，焊接工作站为封闭房屋式，具有排风口，能够将焊接产生的烟尘排出，并可收集焊渣；
冷却：R-2000IB/165F机器人将焊接后的工件取走并放到冷却工位上进行自然冷却；
半精加工：R-2000IB/165F机器人将冷却后的工件取走并放到车床内上进行半精加工，此工位需要进行换面加工；
掏孔：R-2000IB/165F机器人将半精加工后的工件取走并放到掏孔车床上进行两端堵孔的精车。
精车：R-2000IB/165F机器人将动掏孔后的工件取走并放到车床内进行精车，加工完毕后进行成品在线检测并传输检测数据及记录；
精车甩料：精车车床可对加工后的工件进行检测，当检测不合格时，***给机器人发指令，将不合格品放到甩料工位，并报警提示，由人工取出处理，***报警不影响生产线运行；
研磨抛光：R-2000IB/165F机器人将精车后的工件取走并放到磨床内研磨抛光；
打号：R-2000IB/165F机器人把研磨结束的工件放置到打码工位(结构与动平衡工位相似)，打号，得到版辊产品。
下料：R-2000IB/165F机器人将打号完成的版辊取走并放到下料工位；生产线完成一组版辊的自动加工工作过程。
生产线发生故障时，控制***都将发出声、光报警，生产线停止作业，等待现场人员解决。

Claims (7)

1.一种凹印版辊自动化加工工艺，其特征在于，包括以下措施：
1.1、设计一台版辊机器人代替人工实现版辊的上下料装夹；
1.2、设计一台法兰机器人代替人工实现法兰的上下料装夹；
1.3、设计一台焊接机器人代替人工对钢管和法兰进行焊接；
1.4、创建一个产品数据库，将版辊编号、版辊直径、版辊长度、版辊内孔大端直径、键槽宽度及深度、堵片外径、厚度、钢管外径、长度和壁厚录入产品数据库，按版辊编号记录产品数据；
1.5、建立一个自动控制***，采用上下两级通讯网络；控制层采用以太网，连接计算机与PLC；设备层采用profibus现场总线，连接PLC与各机器人、各工位设备、伺服驱动、远程IO及通讯模块，由中控PLC统一控制各设备；
1.6、在加工过程中由自动控制***根据版辊编号从数据库中提取信息，分发给各机床、机器人，并按此数据进行加工。
2.根据权利要求1所述的凹印版辊自动化加工工艺，其特征在于：所述凹印版辊自动化加工工艺的具体步骤是：
2.1、上料称重：由版辊机器人从钢管料仓中抓取钢管放到称重检测工位，测量钢管的重量、外径、长度，并由此得到钢管的壁厚值；
2.2、检测甩料：当检测出来料钢管与指定生产规格不符时，版辊机器人自动将不合格钢管运送到甩料工位，并报警提示，由人工取出处理；
2.3、粗加工-端头：版辊机器人将检测合格的钢管运送到端头粗车车床进行端头粗加工；
2.4、粗加工-外圆：版辊机器人将经过端头粗加工的钢管运送到外圆粗车车床进行外圆粗加工；
2.5、粗加工甩料：端头粗车车床和外圆粗车车床对加工后的零件进行检测，当检测不合格时，版辊机器人自动将不合格品运送到甩料工位，并报警提示，由人工取出处理；
2.6、清洁烘干：版辊机器人将粗加工合格的钢管运送到清洁烘干工位，清除铁屑及切削液并进行烘干处理；
2.7、送入变位机：版辊机器人将清洁烘干后的钢管运送到变位机，变位机将钢管固定，等待法兰到位后进行焊接；
2.8、法兰加工：
2.8.1、上料：人工给法兰料仓上料，并确认对应的堵头相关规格数据
2.8.2、称重、检测：法兰机器人从法兰料仓拾取法兰放到稳重检测工位，测量法兰的重量、外径、内径，并由此得到法兰的壁厚值，或者直接测量法兰的厚度获得法兰的壁厚值；
2.8.3、检测甩料：当检测出来料法兰与指定生产规格不符时，法兰机器人自动将不合格法兰运送到甩料工位，并报警提示，由人工取出处理；
2.8.4、车削：法兰机器人将检测合格的法兰运送到车削车床进行车削加工，车削加工分别由两台车床完成，第一台车床车外圆，第二台车床车内孔；
2.8.5、刨键：法兰机器人将完成车削后的法兰运送到刨床内进行刨键加工；
2.9、焊接：法兰机器人将完成刨键加工的法兰运送到变位机上，并将两件法兰分别定位在钢管的两端，由焊接机器人对钢管和法兰进行焊接；
2.10、冷却：版辊机器人将焊接后的工件运送到冷却工位进行自然冷却；
2.11、半精加工：版辊机器人将冷却后的工件运送到半精加工车床上进行半精加工；
2.12、掏孔：版辊机器人将半精加工后的工件运送到掏孔车床上进行两端堵孔的精车；
2.13、精车：版辊机器人将动掏孔后的工件运送到精车车床进行精车加工，加工完毕后进行成品在线检测并传输检测数据及记录；
2.14、精车甩料：精车车床对精车加工后的工件进行检测，当检测不合格时，版辊机器人自动将不合格品运送到甩料工位，并报警提示，由人工取出处理；
2.15、研磨抛光：版辊机器人将精车后的工件运送到磨床进行研磨抛光；
2.16、打号：版辊机器人将研磨抛光后的工件运送到打码工位打号，形成版辊产品；
2.17、下料：版辊机器人将打号后的版辊运送到下料工位，生产线完成一组版辊的自动加工。
3.根据权利要求2所述的凹印版辊自动化加工工艺，其特征在于：所述版辊机器人采用R-2000IB/165F机器人。
4.根据权利要求2所述的凹印版辊自动化加工工艺，其特征在于：所述法兰机器人采用M-710IC/50机器人。
5.根据权利要求2所述的凹印版辊自动化加工工艺，其特征在于：所述焊接机器人采用M-10IA机器人。
6.根据权利要求2所述的凹印版辊自动化加工工艺，其特征在于：步骤2.3中所述端头粗加工包括车架窝、车端面和车止口。
7.根据权利要求2所述的凹印版辊自动化加工工艺，其特征在于：步骤2.8.4中所述车内孔的标准是孔径90mm-110mm，锥度为10°或15°。
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