CN114669763B - 一种棒材加工用自动化生产线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种棒材加工用自动化生产线，属于金属加工领域。沿棒材运输方向依次设置有上棒和堆垛机械手、用于运输棒材的上料辊道、数控车床及其上下料机构、用于运输棒材的下料辊道、检测机构；还包括用于在棒材端面打码的打码机构。本发明首尾设置两台相同结构的上棒和堆垛机械手，可以分别实现棒材加工生产线的上料和成品的码垛功能。通过车床上下料机构代替机器人将较大质量的棒材给数控车床上下料，在满足车削精度要求的前提下，从而降低设备造价，节约成本。可以实现在棒材端面上在线打码、以及棒材表面缺陷在线检测和产品分类。通过一条传输线将各个不同的生产工艺流程进行连接，满足自动化连续生产要求。

Description

一种棒材加工用自动化生产线

技术领域

本发明属于金属加工领域，涉及一种棒材加工用自动化生产线。

背景技术

现有的车床上下料主要是人工吊装操作或利用工业机器人的方法。人工吊装适合于棒材质量较小、生产节拍较慢、自动化程度要求不高的场合；工业机器人虽然可以满足各种应用场合，但造价昂贵，对于上料精度要求不高的情况，显得浪费。

现有的棒材产品标记主要是人工使用手持式喷码机或机械式打码机的方法。但前者不能实现自动化生产，后者则对打标格式内容有所限制。

现有的棒材表面缺陷检测的方式很多，如漏磁检测、红外线检测、超声波探伤检测等；但需要单独配置一套专业检测设备，或者受限于使用要求，较难实现在连续加工生产线上的应用。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种棒材加工用自动化生产线，克服现有技术中存在的不足，使用机器代替繁重的人力操作，提供一种实现棒材上料、打码、车削、表面缺陷检测、堆垛等功能为一体的自动化生产线、从而达到提高生产效率，优化生产工艺的目的。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种棒材加工用自动化生产线，沿棒材运输方向依次设置有上棒和堆垛机械手、用于运输棒材的上料辊道、数控车床及其上下料机构、用于运输棒材的下料辊道、检测机构；还包括用于在棒材端面打码的打码机构。

可选的，所述上棒和堆垛机械手包括轨道、车体、料筐；所述车体沿所述轨道运动，所述车体上设置有用于夹紧棒材两端的钳手装置以夹持料框内的棒材；由第一减速电机经位于其两侧的联轴器通过传动轴连接相配合的第一链轮及第一链条带动所述车体。

可选的，所述车体包括第二链轮、第二链条、第一拖链、液压马达、钳手横梁、液压缸、第一光杠、第一丝杠、钳手、行走轮；所述液压缸及所述第一光杠设置在所述钳手横梁上，所述液压缸带动所述第一光杠沿垂直于所述钳手横梁的方式往复运动；所述钳手沿所述第一丝杠对称地设有两个，由所述液压马达驱动，经相配合的第二链轮及第二链条，通过第一拖链带动所述钳手相互远离或相互靠近；所述行走轮与所述轨道相配合。

可选的，还包括设置在行走轮两侧的侧导向轮。

可选的，所述上料辊道包括上料台、第一轴承座、第三链条、第二减速电机、第三链轮、挡板、第一辊道支架、第一托辊、接料架、第一气缸；所述上料台承接所述上棒和堆垛机构运输而来的棒料并输送至位于接料架上的托辊上，所述第一托辊由第一轴承座固定在接料架内，并由第二减速电机经相配合的第三链条及第三链轮带动；所述接料架设置在所述第一辊道支架内，并由设置在第一辊道支架上的第一气缸带动其升降，所述接料架两侧设有挡板。

可选的，所述打码机构位于所述上料辊道及数控机床及其上下料机构之间，包括激光打码组件、用于固定所述激光打码组件的支座以及用于调整所述激光打码组件的升降架。

可选的，所述数控车床及其上下料机构包括数控机床、第二辊道支架、第四链条、第四链轮、第三减速电机、第二拖链、上料车、第二轴承座、第二托辊；所述第二托辊经所述第二轴承座设置在第二辊道支架内；所述第三减速电机通过相配合的第三链条及第三链轮带动所述第二托辊；所述上料车经所述第二拖链带动沿靠近或远离所述数控机床的方向运动。

可选的，所述上料车包括限位座、固定托臂、上料车底座、上料液压缸、第一直线导轨、手轮、第二直线导轨、升降液压缸、托臂支撑板、第二光杠、第二丝杠、活动托臂；所述上料车底座设置在所述第一直线导轨内，并通过所述上料液压缸带动，经由第一直线导轨引导沿靠近或远离所述数控机床的方向运动；所述托臂支撑板设置在固定于上料车底座上的第二直线导轨内，并通过所述升降液压缸带动，引导其沿靠近或远离第一直线导轨的方向运动；所述第二光杠和所述第二丝杠并列设置，所述固定托臂固定设置在所述托臂支撑板上，所述活动托臂设置在所述第二丝杠上并与所述固定托臂并列布置，所述活动托臂通过所述手轮带动沿所述第二丝杠沿靠近或远离所述固定托臂的方向运动；所述第一直线导轨上设有用于限制所述上料车底座行程极限的限位座。

可选的，所述下料辊道包括合格品料台、不合格品料台、第四减速电机、第五链条、第五链轮、侧挡轮、第三托辊、第三轴承座、第三辊道支架、翻料架、第二气缸；所述第四减速电机经相配合的第五链轮及第五链条带动由第三轴承座设置在第三辊道支架内的第三托辊；所述合格品料台与所述不合格品料台设置在所述第三托辊旁；所述第三辊道支架上与所述不合格品料台相匹配处设有由第二气缸驱动的翻料架，用于将棒料顶入不合格品料台，所述侧挡轮设置在所述第三托辊上。

可选的，在所述下料辊道上也设有一组上棒和堆垛机械手。

可选的，所述检测机构包括第一固定轴，所述第一固定轴上连接有视觉相机；所述第一固定轴通过横梁连接第二固定轴，所述第二固定轴上设有由锁紧手柄固定在其上的固定座，所述第二固定轴上还设有连接法兰。

本发明的有益效果在于：

1、本发明首尾设置两台相同结构的上棒和堆垛机械手，可以分别实现棒材加工生产线的上料和成品的码垛功能。

2、本发明通过车床上下料机构代替机器人将较大质量的棒材给数控车床上下料，在满足车削精度要求的前提下，从而降低设备造价，节约成本。

3、本发明可以实现在棒材端面上在线打码、以及棒材表面缺陷在线检测和产品分类。

4、本发明通过一条传输线将各个不同的生产工艺流程进行连接，满足自动化连续生产要求。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为上棒和堆垛机械手的结构示意图；

图3为车体的结构示意图；

图4为上料辊道的结构示意图；

图5为打码机构的结构示意图；

图6为数控机床及其上下料机构的结构示意图；

图7为上料车的结构示意图；

图8为下料辊道的结构示意图；

图9为第二气缸的位置示意图；

图10为检测机构的结构示意图。

附图标记：上棒和堆垛机械手1、上料辊道2、打码机构3、数控车床及其上下料机构4、下料辊道5、检测机构6、车体101、料筐102、第三拖链103、第一链条104、第一链轮105、传动轴106、第一减速电机107、联轴器108、轨道109、第二链轮110、第二链条111、第一拖链112、液压马达113、钳手横梁114、液压缸115、第一光杠116、第一丝杠117、钳手118、行走轮119、侧导向轮120、上料台201、第一轴承座202、第三链条203、第二减速电机204、第三链轮205、挡板206、第一辊道支架207、第一托辊208、接料架209、第一气缸210、升降架301、激光打码组件302、支座303、数控机床401、第二辊道支架402、第四链条403、第四链轮404、第三减速电机405、第二拖链406、上料车407、第二轴承座408、第二托辊409、限位座410、固定托臂411、上料车底座412、上料液压缸413、第一直线导轨414、手轮415、第二直线导轨416、升降液压缸417、托臂支撑板418、第二光杠419、第二丝杠420、活动托臂421、合格品料台501、不合格品料台502、第四减速电机503、第五链条504、第五链轮505、侧挡轮506、第三托辊507、第三轴承座508、第三辊道支架509、翻料架510、第二气缸511、第一固定轴610、视觉相机611、横梁612、第二固定轴613、锁紧手柄614、连接法兰615、固定座616。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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，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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参阅图1～图10，为一种棒材加工用自动化生产线，包括上棒和堆垛机械手1、上料辊道2、打码机构3、数控车床及其上下料机构4、下料辊道5、检测机构6。

上棒和堆垛机械手1由车体101、轨道109、料筐102组成。上棒和堆垛机械手1用于生产线上料或将加工后的合格棒材摆放到成品料筐102中。上料辊道2由上料台201和运输辊道组成。用于运送棒材。打码机构3设置在上料辊道2的外侧，主要由升降架301激光打码组件302和支座303组成，用于在金属棒材端面打印所需标记。数控车床及其上下料机构4设置在上料辊道2后部，由数控机床401、车床自动上下料机构组成。用于按规定尺寸自动车削加工棒材。.下料辊道5设置在车床自动上下料机构的后部，由运输辊道、不合格品料台502、合格品料台501组成。用于已加工棒材的运输和分类摆放。检测机构6设置在下料辊道5的前部，用于检测已加工棒材的表面缺陷。

所述上棒和堆垛机械手1包括轨道109、车体101、料筐102；所述车体101沿所述轨道109运动，所述车体101上设置有用于夹紧棒材两端的钳手118装置以夹持料框内的棒材；由第一减速电机107经位于其两侧的联轴器108通过传动轴106连接相配合的第一链轮105及第一链条104带动所述车体101。

所述车体101包括第二链轮110、第二链条111、第一拖链112、液压马达113、钳手横梁114、液压缸115、第一光杠116、第一丝杠117、钳手118、行走轮119；所述液压缸115及所述第一光杠116设置在所述钳手横梁114上，所述液压缸115带动所述第一光杠116沿垂直于所述钳手横梁114的方式往复运动；所述钳手118沿所述第一丝杠117对称地设有两个，由所述液压马达113驱动，经相配合的第二链轮110及第二链条111，通过第一拖链112带动所述钳手118相互远离或相互靠近；所述行走轮119与所述轨道109相配合。

还包括设置在行走轮119两侧的侧导向轮120。

所述上料辊道2包括上料台201、第一轴承座202、第三链条203、第二减速电机204、第三链轮205、挡板206、第一辊道支架207、第一托辊208、接料架209、第一气缸210；所述上料台201承接所述上棒和堆垛机械手1运输而来的棒料并输送至位于接料架209上的托辊上，所述第一托辊208由第一轴承座202固定在接料架209内，并由第二减速电机204经相配合的第三链条203及第三链轮205带动；所述接料架209设置在所述第一辊道支架207内，并由设置在第一辊道支架207上的第一气缸210带动其升降，所述接料架209两侧设有挡板206。

所述打码机构3位于所述上料辊道2及数控机床及其上下料机构4之间，包括激光打码组件302、用于固定所述激光打码组件302的支座303以及用于调整所述激光打码组件302的升降架301。

所述数控车床及其上下料机构4包括数控机床401、第二辊道支架402、第四链条403、第四链轮404、第三减速电机405、第二拖链406、上料车407、第二轴承座408、第二托辊409；所述第二托辊409经所述第二轴承座408设置在第二辊道支架402内；所述第三减速电机405通过相配合的第三链条203及第三链轮205带动所述第二托辊409；所述上料车407经所述第二拖链406带动沿靠近或远离所述数控机床401的方向运动。

所述上料车407包括限位座410、固定托臂411、上料车407底座、上料液压缸413、第一直线导轨414、手轮415、第二直线导轨416、升降液压缸417、托臂支撑板418、第二光杠419、第二丝杠420、活动托臂421；所述上料车407底座设置在所述第一直线导轨414内，并通过所述上料液压缸413带动，经由第一直线导轨414引导沿靠近或远离所述数控机床401的方向运动；所述托臂支撑板418设置在固定于上料车407底座上的第二直线导轨416内，并通过所述升降液压缸417带动，引导其沿靠近或远离第一直线导轨414的方向运动；所述第二光杠419和所述第二丝杠420并列设置，所述固定托臂411固定设置在所述托臂支撑板418上，所述活动托臂421设置在所述第二丝杠420上并与所述固定托臂411并列布置，所述活动托臂421通过所述手轮415带动沿所述第二丝杠420沿靠近或远离所述固定托臂411的方向运动；所述第一直线导轨414上设有用于限制所述上料车407底座行程极限的限位座410。

所述下料辊道5包括合格品料台501、不合格品料台502、第四减速电机503、第五链条504、第五链轮505、侧挡轮506、第三托辊507、第三轴承座508、第三辊道支架509、翻料架510、第二气缸511；所述第四减速电机503经相配合的第五链轮505及第五链条504带动由第三轴承座508设置在第三辊道支架509内的第三托辊507；所述合格品料台501与所述不合格品料台502设置在所述第三托辊507旁；所述第三辊道支架509上与所述不合格品料台502相匹配处设有由第二气缸511驱动的翻料架510，用于将棒料顶入不合格品料台502，所述侧挡轮506设置在所述第三托辊507上。

在所述下料辊道5上也设有一组上棒和堆垛机械手1。

所述检测机构6包括第一固定轴610，所述第一固定轴610上连接有视觉相机611；所述第一固定轴610通过横梁612连接第二固定轴613，所述第二固定轴613上设有由锁紧手柄614固定在其上的固定座616，所述第二固定轴613上还设有连接法兰615。

上棒机械手车体101运动到料筐102指定位置，钳手118装置在液压缸115的带动下下降到指定抓棒高度，然后设置在钳手118装置上的液压马达113转动，通过链条传动方式驱动两侧钳手118沿第一光杠116向中间并拢直至夹紧金属棒材端面为止，之后车体101返回起始位置。最后液压缸115下降到指定放棒高度，两侧钳手118松开，将棒材放置到上料台201上。

棒材被放置到上料台201上后，因上料台201存有坡度，所以棒材会自动滚落到上料辊道2的接料机构里，然后接料机构中的第一气缸210下降、使棒材下落到辊道的第一托辊208上。之后第二减速电机204通过链条传动方式带动第一托辊208转动，从而使棒材的一侧端面与挡板206靠紧，激光打码机开始打码，打码完成后，上料辊道2运输金属棒材至数控车床前。

车床自动上下料机构中，设置在上料车407上的升降液压缸417带动托臂上升并托举金属棒材至指定高度，然后上料液压缸413伸出到极限位置、此时棒材中心恰好与车床的前后顶尖连线重合，之后升降液压缸417下降至指定高度、上料车407退回等待、数控车床开始车削加工。完成后，上料车407前进，托臂托举棒材后将其运送回辊道上。当棒长变化较大时时，可以转动手轮415，通过第二丝杠420传动使活动托臂421沿光杠移动至所需位置，使棒材重心处于活动托臂421与固定托臂411之间。

下料辊道5运输金属棒材至检测位置，然后升降支座303在液压缸115的带动下上升，使检测机构6的转轮托起棒材。然后第三减速电机405通过齿轮传动方式带动转轮转动，从而使棒材按照一定的转速旋转，此时视觉相机611开始拍照，采用像素分割功能检测棒材表面缺陷，并反馈到控制***中。之后液压缸115缩回，检测机构6下降、使棒材下落到辊道上。

当***反馈棒材为不合格品时，下料辊道5第四减速电机503运转，运送棒材至不合格品料台502前，然后气缸升起，使棒材沿倾斜的托板滚落至不合格品料台502上。

当***反馈棒材为合格品时，下料辊道5第四减速电机503运转，运送棒材至合格品料台501前，然后气缸升起，使棒材沿倾斜的托板滚落至合格品料台501上。之后堆垛机械手工作，将金属棒材运送至成品料筐102中。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种棒材加工用自动化生产线，其特征在于：沿棒材运输方向依次设置有上棒和堆垛机械手、用于运输棒材的上料辊道、数控车床及其上下料机构、用于运输棒材的下料辊道、检测机构；还包括用于在棒材端面打码的打码机构；

所述数控车床及其上下料机构包括数控机床、第二辊道支架、第四链条、第四链轮、第三减速电机、第二拖链、上料车、第二轴承座、第二托辊；所述第二托辊经所述第二轴承座设置在第二辊道支架内；所述第三减速电机通过相配合的第三链条及第三链轮带动所述第二托辊；所述上料车经所述第二拖链带动沿靠近或远离所述数控机床的方向运动。

2.根据权利要求1所述的棒材加工用自动化生产线，其特征在于：所述上棒和堆垛机械手包括轨道、车体、料筐；所述车体沿所述轨道运动，所述车体上设置有用于夹紧棒材两端的钳手装置以夹持料框内的棒材；由第一减速电机经位于其两侧的联轴器通过传动轴连接相配合的第一链轮及第一链条带动所述车体。

3.根据权利要求2所述的棒材加工用自动化生产线，其特征在于：所述车体包括第二链轮、第二链条、第一拖链、液压马达、钳手横梁、液压缸、第一光杠、第一丝杠、钳手、行走轮；所述液压缸及所述第一光杠设置在所述钳手横梁上，所述液压缸带动所述第一光杠沿垂直于所述钳手横梁的方式往复运动；所述钳手沿所述第一丝杠对称地设有两个，由所述液压马达驱动，经相配合的第二链轮及第二链条，通过第一拖链带动所述钳手相互远离或相互靠近；所述行走轮与所述轨道相配合。

4.根据权利要求3所述的棒材加工用自动化生产线，其特征在于：还包括设置在行走轮两侧的侧导向轮。

5.根据权利要求1所述的棒材加工用自动化生产线，其特征在于：所述上料辊道包括上料台、第一轴承座、第三链条、第二减速电机、第三链轮、挡板、第一辊道支架、第一托辊、接料架、第一气缸；所述上料台承接所述上棒和堆垛机构运输而来的棒料并输送至位于接料架上的托辊上，所述第一托辊由第一轴承座固定在接料架内，并由第二减速电机经相配合的第三链条及第三链轮带动；所述接料架设置在所述第一辊道支架内，并由设置在第一辊道支架上的第一气缸带动其升降，所述接料架两侧设有挡板。

6.根据权利要求1所述的棒材加工用自动化生产线，其特征在于：所述打码机构位于所述上料辊道及数控机床及其上下料机构之间，包括激光打码组件、用于固定所述激光打码组件的支座以及用于调整所述激光打码组件的升降架。

7.根据权利要求1所述的棒材加工用自动化生产线，其特征在于：所述上料车包括限位座、固定托臂、上料车底座、上料液压缸、第一直线导轨、手轮、第二直线导轨、升降液压缸、托臂支撑板、第二光杠、第二丝杠、活动托臂；所述上料车底座设置在所述第一直线导轨内，并通过所述上料液压缸带动，经由第一直线导轨引导沿靠近或远离所述数控机床的方向运动；所述托臂支撑板设置在固定于上料车底座上的第二直线导轨内，并通过所述升降液压缸带动，引导其沿靠近或远离第一直线导轨的方向运动；所述第二光杠和所述第二丝杠并列设置，所述固定托臂固定设置在所述托臂支撑板上，所述活动托臂设置在所述第二丝杠上并与所述固定托臂并列布置，所述活动托臂通过所述手轮带动沿所述第二丝杠沿靠近或远离所述固定托臂的方向运动；所述第一直线导轨上设有用于限制所述上料车底座行程极限的限位座。

8.根据权利要求1所述的棒材加工用自动化生产线，其特征在于：所述下料辊道包括合格品料台、不合格品料台、第四减速电机、第五链条、第五链轮、侧挡轮、第三托辊、第三轴承座、第三辊道支架、翻料架、第二气缸；所述第四减速电机经相配合的第五链轮及第五链条带动由第三轴承座设置在第三辊道支架内的第三托辊；所述合格品料台与所述不合格品料台设置在所述第三托辊旁；所述第三辊道支架上与所述不合格品料台相匹配处设有由第二气缸驱动的翻料架，用于将棒料顶入不合格品料台，所述侧挡轮设置在所述第三托辊上。

9.根据权利要求2所述的棒材加工用自动化生产线，其特征在于：所述下料辊道上设有一组上棒和堆垛机械手。