CN115570088A - 一种自动化辊锻成型生产线 - Google Patents

Abstract

提供一种自动化辊锻成型生产线，具有多台通过传输辊串联的感应加热炉，感应加热炉入料端设有夹持辊；与夹持辊同心设有进料辊；垂直于进料辊设有储料架；感应加热炉末端出料端同心连接出料辊以及定位油缸；与出料辊间隔平行一侧设有接料辊，另一侧设有带锻压工位的液压辊锻机和锻造操作机；纵向垂直跨越锻压工位、出料辊以及接料辊设有纵向跨越式桁架机械手上下料旋转机构，以带动工件纵向位移、竖向升降且360°旋转；接料辊出料端同心设有步进式缓冷链板辊道以及下料辊；垂直衔接下料辊设***垛装置。本发明采用低成本的结构改进，实现心轨等产品从上料、加热、锻造尤其是调头、翻转以及下料的自动连续生产，结构简单、经济实用，生产高效。

Description

一种自动化辊锻成型生产线

技术领域

本发明属于作业运输金属锻造机械技术领域，具体涉及一种自动化辊锻成型生产线。

背景技术

国铁、地铁与重载铁路道岔市场中，合金钢辙叉产品需求呈逐年上升趋势，不同结构型式、轨型的合金钢辙叉产品中，均需要至少一件锻制合金钢心轨，部分产品还需要两件锻制合金钢翼轨镶嵌块。

目前，因合金钢辙叉产品特殊锻件结构，采用传统自由锻工艺制坯，存在加工余量大，材料利用率低的问题；产品总量可观，但因其型号众多，在现阶段，尚不具备开发模锻件的经济性。而目前采用的辊锻生产工艺，在解决自由锻工艺不足的同时，很好的规避了模锻生产所需设备吨位大，模具型号多，单一产品批量小导致的经济效益不高的问题；因此，辊锻生产工艺，是现阶段进行合金钢辙叉心、翼轨锻件生产的最佳锻造工艺方法。

现有技术下，已有部分厂家开展了辊锻生产相关技术的研究与应用，但其设备自动化程度和生产效率不高，工艺落后，没有形成从上料、加热、锻造、调头、翻转、至下料的自动化连续生产线。

以公开号为CN210387417U的中国专利一种自动辊锻生产***为例，其虽实现了上料、加热、辊锻的自动连续生产，但是该生产***仅一方面适用于一些小型零件的连续辊锻生产，另一方面尤其无法实现坯料的调头辊锻加工；因此导致其加工效率不高，且不适用于长尺寸产品的加工。

对此，针对长尺寸产品如心轨、翼轨镶块结构，在现有辊锻生产技术基础上，应用目前辊锻行业先进的感应加热、自动取料、程序锻造、自动下料归集等分项成熟技术；通过集成设计，开发一种自动化辊锻成型生产线，用于实现心轨、翼轨镶块结构等长尺寸产品从上料、加热、锻造到调头、翻转、下料的全流程自动化连续生产，达到全自动辊锻生产的经济化、连续化生产目标，提出如下技术方案。

发明内容

本发明解决的技术问题：提供一种自动化辊锻成型生产线，采用纵向跨越出料工位、锻造工位、接料工位的纵向跨越式桁架机械手上下料旋转机构，结合纵向跨越式桁架机械手上下料旋转机构的360°旋转功能，以及进料辊、连续通过式感应加热炉、出料辊、液压辊锻机、锻造操作机、接料辊、步进式缓冷链板辊道、下料辊、码垛装置、下料架的有效集成，解决如何采用低成本的结构改进和设备间的模块化组合，实现心轨、翼轨镶块等产品从上料、加热、锻造、调头、翻转、至下料的自动连续生产问题。

本发明采用的技术方案：一种自动化辊锻成型生产线，包括液压辊锻机和感应加热炉；液压辊锻机和感应加热炉横向间隔平行设置；感应加热炉具有多台，相邻的感应加热炉通过传输辊横向同心串联衔接组成连续通过式感应加热炉组；感应加热炉入料端部设有夹持辊；与夹持辊同心共线设有进料辊；垂直于进料辊传输方向设有储料架；最末端的感应加热炉出料端同心连接出料辊一端；出料辊另一端同心设有定位油缸；与出料辊间隔平行，位于出料辊一侧设有接料辊，出料辊另一侧设有同心的液压辊锻机和锻造操作机；液压辊锻机和锻造操作机中间为锻压工位，且是锻压工位的同时还是锻件旋转工作区；纵向垂直跨越锻压工位、出料辊以及接料辊设有纵向跨越式桁架机械手上下料旋转机构；纵向跨越式桁架机械手上下料旋转机构带动工件纵向位移、竖向升降且360°旋转；接料辊出料端同心设有步进式缓冷链板辊道；步进式缓冷链板辊道传输末端同心设有下料辊；与下料辊垂直衔接设***垛装置。

上述技术方案中，进一步地：包括全自动控制模式、纯手动控制模式、分步半自动控制模式。

上述技术方案中，进一步地：储料架逐根间隔平行摆放吊运到位的工件；储料架由多个等间距竖向布置的独立支架组成；独立支架与工件接触的上支撑面设有传输链板；传输链板用于竖向传料。

上述技术方案中，进一步地：储料架配备上料按钮；当进料辊上检测无料但储料架上有料时，按下上料按钮，储料架自动将其上工件竖向输送至进料辊中心位置后停止传输；停止的同时，进料辊检测工件到位后开始启动并将工件横向输送至第一台感应加热炉的炉口。

上述技术方案中，进一步地：夹持辊和传输辊结构相同但功能不同，夹持辊用于实现工件的夹持和咬入，传输辊用于实现工件的连续输送；夹持辊具有紧邻的两台或多台，传输辊具有一台；当前位工件完全脱离夹持辊后，夹持辊检测无料时；进料辊开始自动上料后位工件，以实现感应加热炉的连续供料；其中夹持辊转速和夹持力始终与传输辊转速和夹持力相同。

上述技术方案中，进一步地：夹持辊设有位移传感器；当位移传感器检测到工件传输至夹持辊上下两辊之间定位移值时，夹持辊辊体自动顶出以咬入工件，且夹持辊按照设定转速夹持工件且匀速向感应加热炉内移动送料。

上述技术方案中，进一步地：出料辊与进料辊均为主动式传输辊道；且出料辊与进料辊结构相同同心共线；工件到达出料辊固定位置后，触发定位油缸工作信号，定位油缸按照设定数值顶出以调整出炉工件中心位置，使得出炉工件的中心始终位于纵向跨越式桁架机械手上下料旋转机构夹持工位的正下方。

上述技术方案中，进一步地：步进式缓冷链板辊道为主动式链板传输机构；且接料辊与步进式缓冷链板辊道结构相同；步进式缓冷链板辊道与接料辊组成的连续辊道总长度至少为成型工件的三倍长度；所述步进式缓冷链板辊道整个传输方向外侧适配隔热罩。

上述技术方案中，进一步地：下料辊为无动力下料辊结构；码垛装置具***垛机械手和下料架；码垛机械手用于将下料辊上到位成型的工件夹持且竖向移送至下料架；下料架逐根间隔平行摆放移送到位的成型工件。

上述技术方案中，优选地：锻造操作机具有夹紧、松开、前进、后退以及夹料旋转功能。

上述技术方案中，优选地：纵向跨越式桁架机械手上下料旋转机构具有抓料机械手，抓料机械手具有沿水平方向直线位移、沿竖直方向直线升降以及在水平面内360°旋转的功能。

本发明与现有技术相比的优点：

1、本发明基于现有辊锻工艺，实现了工件从上料、加热、锻造、至下料的自动化流水线生产；尤其通过可夹持工件360°旋转的纵向跨越式桁架机械手上下料旋转机构的合理布局，实现了工件的调头锻造功能，因此在节省设备投入的同时，大大缩短了锻造时间，提高了锻造效率，为具有先进工艺的自动化连续辊锻生产线。

2、本发明连续通过式感应加热炉，采用现有感应加热炉通过传输辊对炉体同心串联，结合夹持辊咬入工件，无需设计新的感应加热炉，采用现有感应加热炉有效串联，实现长轴向长度工件的连续锻前加热，实现诸如心轨等长轴向长度工件的一火次锻前加热，提高锻前加热效率，降低锻前加热成本，适合普及。

3、本发明通过集成设计，沿用现有自动取料、自动程序锻造、自动下料归集等分项成熟技术，结合纵向跨越式桁架机械手上下料旋转机构的升降、纵移、旋转功能，以及锻造操作机的工件翻转功能，组成自动化辊锻成型生产线，用于实现心轨、翼轨镶块结构等长尺寸产品从上料、加热、锻造到调头、翻转、下料的全流程自动化连续生产，达到全自动辊锻生产的经济化、连续化生产目标。

4、本发明锻造操作机具有夹紧、松开、前进、后退以及夹料旋转功能；其夹料旋转功能，可实现工件的翻转锻造，满足复杂形态工件的轨头、轨底的适应性翻转锻造需求。

5、本发明步进式缓冷链板辊道，实现合金钢锻件锻后缓冷的技术需求，适配的隔热罩，减少了作业现场的大量热辐射，改善了作业环境。

6、本发明储料架、进料辊、夹持辊、传输辊相配合的技术方案，实现了感应加热炉的连续供料。

7、本发明通过在出料辊端头设置定位油缸的技术方案，实现了不同长度坯料出炉后的准确定位，保证抓料机械手每次都能夹持在坯料中部。

8、本发明液压辊锻机采用中国专利ZL 202020742783.1公开的平面辊辊锻，无需更换辊锻模具，实现了不同规格大型长轴类锻件最大长度4m，单重500kg的工件辊锻成型生产。

9、本发明设置的自动码垛装置，实现了锻造缓冷成型工件下料后的自动归集与码垛，节省人力，实现自动化连续完整的辊锻生产线的建立。

附图说明

图1为本发明集成布局示意图；

图2为图1中储料架、进料辊、夹持辊的放大细节示意图；

图3为本发明基于PLC控制的结构原理框图一；

图4为本发明基于PLC控制的结构原理框图二；

图5为本发明流程图一；

图6为本发明流程图二；

图7为本发明流程图三；

图8为本发明基于西门子1500PLC实现图3至图4以及图5至图7自动控制功能和过程的控制电路图一；

图9为本发明基于西门子1500PLC实现图3至图4以及图5至图7自动控制功能和过程的控制电路图二；

图10为本发明基于西门子1500PLC实现图3至图4以及图5至图7自动控制过程的程序梯形图一；

图11为本发明基于西门子1500PLC实现图3至图4以及图5至图7自动控制过程的程序梯形图二；

图中：1-储料架，101-独立支架，102-传输链板；2-进料辊，3-感应加热炉，3-1夹持辊，3-2传输辊，4-出料辊，4-1定位油缸，5-纵向跨越式桁架机械手上下料旋转机构，5-1门架，5-2抓料机械手，6-锻造操作机，7-液压辊锻机，8-接料辊，9-步进式缓冷链板辊道，9-1隔热罩，10-码垛装置，10-1下料辊，10-2下料架，11-锻件旋转工作区。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图1-11，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做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。

一种自动化辊锻成型生产线，包括液压辊锻机7和感应加热炉3。

所述液压辊锻机7为中国专利ZL202020742783.1公开的自研平面辊液压辊锻机7，该液压辊锻机，具有结构设计简单、合理，适用于长条类变截面锻件的辊锻，工件长度不受轧辊与模具直径限制，生产效率高，加工成本低的辊锻优势。且锻件长度不受辊锻机辊轮尺寸的限制，辊锻过程中上辊轮高度位置连续可调；上、下辊轮中心距的调整，采用活塞缸驱动的方式，既实现了上、下辊轮中心距的精确、大幅度调整，也在辊锻过程中提供了足够的压制力；当上、下辊轮的同步相向旋转与上辊轮的下压时，可实现工件长度方向不同横截面高度尺寸的控制要求；上、下辊轮的旋转动力由上、下液压马达分别提供，相对常规电机驱动的方式，体积更小。上、下辊轮采用平面辊结构形式，工件的咬入采用中间咬入，工件不同横截面的高度尺寸通过上、下辊轮旋转过程中，上辊轮的同步下压实现。上辊轮固定安装在动横梁下部，下辊轮固定安装的下横梁上部，由液压驱动，通过活塞油缸带动上辊轮实现上下位置的调整，液压马达分别驱动上、下辊轮实现相向转动，上、下辊轮均为平面结构，可实现长轴类工件的连续延展成型，辊锻过程采用程序控制，通过辊轮转速、上辊轮位移的单独或同时调整，可实现长条类锻件不同截面高度尺寸控制。

所述感应加热炉3为公开号为CN114777475A所公开的名称为“一种货叉加工用中频感应加热炉***”的中国专利，其具有上料机构、并配带有中频IGBT电源的感应加热炉、工装升降机构和出料机构。采用该中频感应加热炉对工件热处理加工，工件热处理过程时间缩短，降低能耗，提高加工效率；该中频感应加热炉采用上料机构进行自动上料、出料机构进行自动出料，不需要人工搬运工件，降低工人劳动强度。将其进行组合串联使用，具有连续进出料的功能和工件加热温度均匀的优势。

(如图1所示)所述液压辊锻机7和感应加热炉3横向间隔平行设置；且所述感应加热炉3具有多台，相邻的感应加热炉3通过传输辊3-2横向同心串联衔接组成连续通过式感应加热炉组；所述连续通过式感应加热炉组，用于实现长轴向工件的连续锻前加热传输功能。

所述感应加热炉3入料端部设有夹持辊3-1；上述实施例中，进一步地：所述夹持辊3-1和传输辊3-2结构相同但功能不同，所述夹持辊3-1用于实现工件的夹持和咬入，所述传输辊3-2用于实现工件的连续输送。所述传输辊3-2具有一台，所述夹持辊3-1具有紧邻的两台或多台。

其中，所述夹持辊3-1和传输辊3-2的具体结构为公开号为CN208818001U公开的一种名称为“感应透热炉用夹棍进料装置”的中国专利。采用该结构特征的夹持辊3-1和传输辊3-2，与串联式结构的感应加热炉3结合使用，具有连续进料，提高作业效率，降低成本的功能和效果。

上述实施例中，进一步地：所述夹持辊3-1设有位移传感器；具体地，所述位移传感器安装在夹持辊3-1前端15mm位置。当位移传感器检测到工件传输至夹持辊3-1上下两辊之间定位移值时，所述夹持辊3-1辊体自动顶出以咬入工件，且夹持辊3-1按照设定转速夹持工件且匀速向感应加热炉3内移动送料。

具体地，所述位移传感器安装在夹持辊3-1前端15mm位置，当位移传感器检测到工件位移至前述15mm距离时，证明工件端部已经抵靠夹持辊3-1前端，这时触发夹持辊3-1动作，夹持辊辊体自动顶出以咬入工件，保证工件能够顺利咬入以可靠夹持以便传送。

与夹持辊3-1同心共线设有进料辊2；垂直于所述进料辊2传输方向设有储料架1。上述实施例中，进一步地：所述储料架1逐根间隔平行摆放吊运到位的工件；所述储料架1由多个等间距竖向布置的独立支架101组成；所述独立支架101与工件接触的上支撑面设有传输链板102；所述传输链板102用于竖向传料。所述传输链板102的位移功能的实现由减速电机，减速电机驱动的主动链轮主动链轮轴、链条、从动链轮从动链轮轴、与链条连接的传输链板组成。为防止链条塌陷，所述独立支架101设有若干防塌辊。

上述实施例中，进一步地：所述储料架1配备上料按钮；当进料辊2上检测无料但储料架1上有料时，按下所述上料按钮，所述储料架1自动将其上工件竖向输送至进料辊2中心位置后停止传输。

为实现中心停止功能：在所述进料辊2中心位置安装光电传感器。光电传感器检测到工件到位的同时，所述光电传感器朝PLC发出有效电信号，PLC控制储料架1停止传输，储料架1停止传输的同时，所述进料辊2检测工件到位并开始启动，且启动后的所述进料辊2将工件横向输送至第一台感应加热炉3的炉口。

所述感应加热炉3的炉口附近安装到位检测传感器，到位检测传感器检测工件到位后，触发后文描述的夹持辊3-1开始动作。

上述实施例基础上，当前位工件完全脱离夹持辊3-1进入感应加热炉3后，所述夹持辊3-1检测无料时；所述进料辊2和储料架1开始自动上料后位工件，以实现感应加热炉3的连续供料。

上述连续供料功能的实现，同样需要与传感器结合使用。具体地，所述夹持辊3-1前端安装的检测传感器用于检测其附近是否有料，一旦检测无料，证明工件已完全进入感应加热炉3，此处触发储料架1和进料辊2自动补料。

其中，为保证锻前加热连续送料传输的连贯性和稳定性：夹持辊3-1转速和夹持力始终与传输辊3-2转速和夹持力相同。

最末端的感应加热炉3出料端同心连接出料辊4一端；所述出料辊4另一端同心设有定位油缸4-1。

上述实施例中，进一步地：所述出料辊4与进料辊2均为主动式传输辊道；所述出料辊4与进料辊2结构相同同心共线。所述进料辊2和出料辊4的具体结构参见公开号为CN215556320U公开的名称为“一种辊道输送装置”的中国专利。选择该结构，其具有自动化运输无需人工的特点；且辊体中部的环形槽能使工件居中运输，避免工件滑出辊道情况出现。

工件到达所述出料辊4固定位置后，触发定位油缸4-1工作信号，所述定位油缸4-1按照设定数值顶出以调整出炉工件中心位置，使得出炉工件的中心始终位于后文描述的纵向跨越式桁架机械手上下料旋转机构5夹持工位的正下方，即使得每次夹持工件的位置都在工件的中部位置夹持，从而保证夹持稳定性。

具体地，在出料辊4固定位置安装光电传感器，当工件到达光电传感器安装位时，光电传感器的发射端被工件遮挡，光电传感器朝PLC发出有效电信号表示工件传输到位；此时，PLC输出端朝所述定位油缸4-1触发工作信号，所述定位油缸4-1活塞杆按照设定数值顶出设定长度，以推送工件后退，使得工件按设定值后退后的工件中心恰好位于纵向跨越式桁架机械手上下料旋转机构5夹持工位的正下方，从而保证工件后续被夹持的可靠性。

与出料辊4间隔平行，位于出料辊4一侧设有接料辊8，所述接料辊8的具体结构参见公开号为CN215556320U公开的一种名称为“一种辊道输送装置”的中国专利。接料辊8起始端为接料工位，所述出料辊4另一侧设有同心的液压辊锻机7和锻造操作机6。

所述液压辊锻机7和锻造操作机6中间为锻压工位，且是锻压工位的同时还是锻件旋转工作区11。工件在液压辊锻机7和锻造操作机6中间锻压工位，实现工件的翻转锻造功能和调头锻造功能。

上述实施例中，进一步地：所述锻造操作机6具有夹紧、松开、前进、后退以及夹料旋转功能；所述“锻造操作机”为现有技术，参见公开号为CN205464137U所公开的名称为“一种锻造操作机”的中国专利，所述“锻造操作机”用于完成工件的夹紧、松开、前进、后退尤其是夹料旋转动作。

为实现工件从锻前加热工位、到锻造工位、接料下料工位的自动流转功能：纵向垂直跨越锻压工位、出料辊4以及接料辊8设有纵向跨越式桁架机械手上下料旋转机构5。纵向跨越式桁架机械手上下料旋转机构5带动工件纵向位移、竖向升降且360°旋转。

尤其地，所述纵向跨越式桁架机械手上下料旋转机构5用于实现工件在锻压工位、出料辊4出料工位、接料辊8接下料工位的物流流转。

即进一步地：所述纵向跨越式桁架机械手上下料旋转机构具有抓料机械手5-2，所述抓料机械手5-2具有沿水平方向直线位移、沿竖直方向直线升降以及在水平面内360°旋转的功能。

需要说明的是：所述抓料机械手5-2沿水平方向直线位移以及在水平面内360°旋转功能的实现，参见公开号为：CN208759113U，名称为“一种桁架机械手上下料机构”的中国专利。而所述抓料机械手5-2沿竖直方向直线升降功能的实现，通过对抓料机械手5-2增加直线升降机构来实现。

进一步地，所述直线升降机构执行端搭载抓料机械手水平位移机构，所述抓料机械手水平位移机构搭载抓料机械手360°旋转机构。

在此基础上：所述接料辊8出料端同心设有步进式缓冷链板辊道9；步进式缓冷链板辊道9用于实现锻后工件的步进式传输和步进式缓慢冷却功能。

上述实施例中，进一步地：所述步进式缓冷链板辊道9为主动式链板传输机构；即包括机架、链条传动机构、链板防坠支撑辊道。其中，所述链条传动机构包括减速电机、主动链轮和主动链轮轴、从动链轮和从动链轮轴，减速电机驱动主动链轮和主动链轮轴转动，主动链轮和从动链轮上啮合绕过链条以带动链条位移；位移的链条上设有水平链板；所述水平链板底部设有链板防坠支撑辊道，支撑辊道为非主动辊道，所述支撑辊道沿机架等间距均匀分布以支撑链板底部从而防止链板下坠塌陷。

所述接料辊8与步进式缓冷链板辊道9结构相同组成长尺寸缓冷传输结构。所述步进式缓冷链板辊道9与接料辊8组成的连续辊道总长度至少为成型工件的三倍长度，以满足充分缓冷功能。本发明步进式缓冷链板辊道9，实现合金钢锻件锻后缓冷的技术需求。

进一步地：所述步进式缓冷链板辊道9整个传输方向外侧适配隔热罩9-1。本发明步进式缓冷链板辊道9传输方向上所适配的隔热罩9-1，有效减少了作业现场的大量热辐射，改善了作业环境。

所述步进式缓冷链板辊道9传输末端同心设有下料辊10-1；与所述下料辊10-1垂直衔接设***垛装置10。所述下料辊10-1具体结构参见公开号为CN215556320U公开的名称为“一种辊道输送装置”的中国专利。

上述实施例中，进一步地：所述下料辊10-1为无动力下料辊结构；所述码垛装置10具***垛机械手和下料架10-2；所述码垛机械手用于将下料辊10-1上到位成型的工件夹持且竖向移送至下料架10-2；所述下料架10-2逐根间隔平行摆放码垛机械手移送到位的成型工件。

所述码垛装置10具体结构参见公开号为CN 114590603A公开一种名称为“一种用于铝圆棒自动码垛设备”的中国专利，其具有所述码垛机械手和下料架，且所述码垛机械手具有等间距摆放成型工件的功能。

在此基础上，本发明所述一种自动化辊锻成型生产线，包括基于品牌为西门子，型号为1500的PLC的全自动控制模式、纯手动控制模式、分步半自动控制模式。

其中，全自动控制模式的工作过程，尤其是全自动模式运行下所编写的程序梯形图参见说明书附图。

所述纯手动控制模式和分布半自动控制模式分别通过各设备现有手动控制按键和半自动控制程序进行，不做修改。

本发明的工作原理为：人工逐根吊料至储料架1并间隔摆放；按下上料按钮，储料架1自动将第一根工件定距离竖向输送至进料辊2中心；进料辊2检测工件到位中心位置后，进料辊2启动，进料辊2将第一根工件横向输送至感应加热炉3炉口；感应加热炉3炉口设有传感器，传感器检测工件是否到位，检测工件到位后触发夹持辊3-1动作；首位的感应加热炉3炉口设有的夹持辊3-1上下夹料并咬入工件开始转动，通过紧邻的两台夹持辊3-1匀速夹持工件咬入工件并将工件匀速送入感应加热炉3炉膛；夹持辊3-1启动的同时，所述传输辊3-2同步启动；多台感应加热炉3通过传输辊3-2连接相邻的感应加热炉3组成连续串联炉膛，从而实现长轴向长度工件的连续锻前加热和连续传送；当第一根工件完全脱离夹持辊3-1后，夹持辊3-1检测无料时，触发储料架1和进料辊2开始后续自动补料操作；即第二根工件自动上料并重复上述动作直至储料架1上的工件全部入炉，从而实现感应加热炉3的连续自动供料。与此同时，每根工件由间隔布置的传输辊3-2实现其在炉膛内部的匀速前进与连续加热，直至通过最末端的感应加热炉3将最后一件工件出料至出料辊4上为止；出料辊4上设有的检测传感器检测工件是否到位，出料辊4检测工件到位时，每检测到工件到达出料辊4后，触发定位油缸4-1工作信号，定位油缸4-1按照设定数值顶出活塞杆，顶出的活塞杆推送工件位移，用于调整工件出炉位置，使得工件位移后工件的中部始终正对纵向跨越式桁架机械手上下料旋转机构5夹持工位的正下方，从而保证纵向跨越式桁架机械手上下料旋转机构5对工件的可靠夹料；定位油缸4-1活塞杆推送定值后自动后退复位，定位油缸4-1自动后退复位的同时，触发纵向跨越式桁架机械手上下料旋转机构5启动运行，启动运行后的纵向跨越式桁架机械手上下料旋转机构5的抓料机械手5-2从起始零位纵向移动至出料辊4工件正上方；抓料机械手5-2下降后夹料，抓料机械手5-2可靠夹料后上升复位，上升到位后的抓料机械手5-2带动工件纵向位移至锻压工位后，抓料机械手5-2下降，且下降到位后松开工件，工件由锻造操作机6接料；锻造操作机6接料成功后，抓料机械手5-2上升，且上升后的抓料机械手5-2纵向位移至起始零位待料位置；锻造操作机6夹料结合液压辊锻机7对工件一端进行多道次辊锻成型；液压辊锻机7对工件一端辊锻成型后，锻造操作机6松开工件并后退；抓料机械手5-2再次纵向位移至辊锻位；抓料机械手5-2重新下降并夹料；抓料机械手5-2夹持工件旋转180°后放料实现工件调头旋转，抓料机械手5-2松开调头后的工件；锻造操作机6重新接料工件另一端，与液压辊锻机7结合使用以对调头后工件另一端重复多道次锻造，并在调头端的锻造程序运行下对调头后工件锻造成型；工件辊锻成型后，锻造操作机6再次松开工件并后退；抓料机械手5-2重新到锻造工位取料；抓料机械手5-2夹持成型锻件移动至接料辊8接料工位后停止移动并下降松开成型工件，接料辊8检测工件到位后，接料辊8开始启动并将成型工件送入步进式缓冷链板辊道9；步进式缓冷链板辊道9将成型工件缓冷传输至下料辊10-1；下料辊10-1检测工件到位后，触发码垛装置10启动运行，所述码垛装置10将下料辊10-1到位的成型工件转移至下料架10-2上整齐码放，至此完成长轴向长度如心轨等工件的连续高效、经济实用、可靠的辊锻自动化连续生产。上述全自动功能的实现所需要修改的程序梯形图参见说明书附图，不再赘述。

通过以上描述可以发现：本发明本发明基于现有辊锻工艺，实现了工件从上料、加热、锻造、至下料的自动化流水线生产；尤其通过可夹持工件360°旋转的纵向跨越式桁架机械手上下料旋转机构5的合理布局，实现了工件的调头锻造功能，因此在节省设备投入的同时，大大缩短了锻造时间，提高了锻造效率，为具有先进工艺的自动化连续辊锻生产线。

本发明连续通过式感应加热炉3，采用现有感应加热炉3通过传输辊3-2对炉体同心串联，结合夹持辊3-1咬入工件，无需设计新的感应加热炉3，采用现有感应加热炉3有效串联，实现长轴向长度工件的连续锻前加热，实现诸如心轨等长轴向长度工件的一火次锻前加热，提高锻前加热效率，降低锻前加热成本，适合普及。

本发明通过集成设计，沿用现有自动取料、自动程序锻造、自动下料归集等分项成熟技术，结合纵向跨越式桁架机械手上下料旋转机构的升降、纵移、旋转功能，以及锻造操作机6的工件翻转功能，组成自动化辊锻成型生产线，用于实现心轨、翼轨镶块结构等长尺寸产品从上料、加热、锻造到调头、翻转、下料的全流程自动化连续生产，达到全自动辊锻生产的经济化、连续化生产目标。

本发明锻造操作机具有夹紧、松开、前进、后退以及夹料旋转功能；其夹料旋转功能，可实现工件的翻转锻造，满足复杂形态工件的轨头、轨底的适应性翻转锻造需求。

本发明步进式缓冷链板辊道，实现合金钢锻件锻后缓冷的技术需求，适配的隔热罩9-1，减少了作业现场的大量热辐射，改善了作业环境。

本发明储料架1、进料辊2、夹持辊3-1、传输辊3-2相配合的技术方案，实现了感应加热炉3的连续供料。

本发明通过在出料辊4端头设置定位油缸4-1的技术方案，实现了不同长度坯料出炉后的准确定位，保证抓料机械手5-2每次都能夹持在坯料中部。

本发明液压辊锻机7采用中国专利ZL 202020742783.1公开的平面辊辊锻，无需更换辊锻模具，实现了不同规格大型长轴类锻件最大长度4m，单重500kg的工件辊锻成型生产。

本发明设置的自动码垛装置，实现了锻造缓冷成型工件下料后的自动归集与码垛，节省人力，实现自动化连续完整的辊锻生产线的建立。

综上所述，采用纵向跨越出料工位、锻造工位、接料工位的纵向跨越式桁架机械手上下料旋转机构的合理布局，结合纵向跨越式桁架机械手上下料旋转机构的360°旋转功能，以及进料辊、连续通过式感应加热炉、出料辊、液压辊锻机、锻造操作机、接料辊、步进式缓冷链板辊道、下料辊、码垛装置、下料架的有效集成；有效解决如何采用低成本的结构改进，实现心轨、翼轨镶块等产品从上料、加热、锻造、调头、翻转、至下料的自动连续生产问题。尤其地，本发明采用低成本的结构改进，实现心轨等产品从上料、加热、锻造尤其是调头、翻转以及下料的自动连续生产；本发明生产线结构简单、经济实用，生产高效，适合普及。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (11)

1.一种自动化辊锻成型生产线，包括液压辊锻机(7)和感应加热炉(3)；其特征在于：所述液压辊锻机(7)和感应加热炉(3)横向间隔平行设置；所述感应加热炉(3)具有多台，相邻的感应加热炉(3)通过传输辊(3-2)横向同心串联衔接组成连续通过式感应加热炉组；所述感应加热炉(3)入料端部设有夹持辊(3-1)；与夹持辊(3-1)同心共线设有进料辊(2)；垂直于所述进料辊(2)传输方向设有储料架(1)；最末端的感应加热炉(3)出料端同心连接出料辊(4)一端；所述出料辊(4)另一端同心设有定位油缸(4-1)；与出料辊(4)间隔平行，位于出料辊(4)一侧设有接料辊(8)，所述出料辊(4)另一侧设有同心的液压辊锻机(7)和锻造操作机(6)；所述液压辊锻机(7)和锻造操作机(6)中间为锻压工位，且是锻压工位的同时还是锻件旋转工作区(11)；纵向垂直跨越锻压工位、出料辊(4)以及接料辊(8)设有纵向跨越式桁架机械手上下料旋转机构(5)，纵向跨越式桁架机械手上下料旋转机构(5)带动工件纵向位移、竖向升降且360°旋转；所述接料辊(8)出料端同心设有步进式缓冷链板辊道(9)；所述步进式缓冷链板辊道(9)传输末端同心设有下料辊(10-1)；与所述下料辊(10-1)垂直衔接设***垛装置(10)。

2.根据权利要求1所述自动化辊锻成型生产线，其特征在于：包括全自动控制模式、纯手动控制模式、分步半自动控制模式。

3.根据权利要求1所述自动化辊锻成型生产线，其特征在于：所述储料架(1)逐根间隔平行摆放吊运到位的工件；所述储料架(1)由多个等间距竖向布置的独立支架(101)组成；所述独立支架(101)与工件接触的上支撑面设有传输链板(102)；所述传输链板(102)用于竖向传料。

4.根据权利要求1或3所述自动化辊锻成型生产线，其特征在于：所述储料架(1)配备上料按钮；当进料辊(2)上检测无料但储料架(1)上有料时，按下所述上料按钮，所述储料架(1)自动将其上工件竖向输送至进料辊(2)中心位置后停止传输；停止的同时，所述进料辊(2)检测工件到位后开始启动并将工件横向输送至第一台感应加热炉(3)的炉口。

5.根据权利要求1所述自动化辊锻成型生产线，其特征在于：所述夹持辊(3-1)和传输辊(3-2)结构相同但功能不同，所述夹持辊(3-1)用于实现工件的夹持和咬入，所述传输辊(3-2)用于实现工件的连续输送；所述夹持辊(3-1)具有紧邻的两台或多台，所述传输辊(3-2)具有一台；当前位工件完全脱离夹持辊(3-1)后，所述夹持辊(3-1)检测无料时；所述进料辊(2)开始自动上料后位工件，以实现感应加热炉(3)的连续供料；其中夹持辊(3-1)转速和夹持力始终与传输辊(3-2)转速和夹持力相同。

6.根据权利要求1或5所述自动化辊锻成型生产线，其特征在于：所述夹持辊(3-1)设有位移传感器；当位移传感器检测到工件传输至夹持辊(3-1)上下两辊之间定位移值时，所述夹持辊(3-1)辊体自动顶出以咬入工件，且夹持辊(3-1)按照设定转速夹持工件且匀速向感应加热炉(3)内移动送料。

7.根据权利要求1所述自动化辊锻成型生产线，其特征在于：所述出料辊(4)与进料辊(2)均为主动式传输辊道；且所述出料辊(4)与进料辊(2)结构相同同心共线；工件到达所述出料辊(4)固定位置后，触发定位油缸(4-1)工作信号，所述定位油缸(4-1)按照设定数值顶出以调整出炉工件中心位置，使得出炉工件的中心始终位于纵向跨越式桁架机械手上下料旋转机构(5)夹持工位的正下方。

8.根据权利要求1所述自动化辊锻成型生产线，其特征在于：所述步进式缓冷链板辊道(9)为主动式链板传输机构；且所述接料辊(8)与步进式缓冷链板辊道(9)结构相同；所述步进式缓冷链板辊道(9)与接料辊(8)组成的连续辊道总长度至少为成型工件的三倍长度；所述步进式缓冷链板辊道(9)整个传输方向外侧适配隔热罩(9-1)。

9.根据权利要求1所述自动化辊锻成型生产线，其特征在于：所述下料辊(10-1)为无动力下料辊结构；所述码垛装置(10)具***垛机械手和下料架(10-2)；所述码垛机械手用于将下料辊(10-1)上到位成型的工件夹持且竖向移送至下料架(10-2)；所述下料架(10-2)逐根间隔平行摆放码垛机械手移送到位的成型工件。

10.根据权利要求1所述自动化辊锻成型生产线，其特征在于：所述锻造操作机(6)具有夹紧、松开、前进、后退以及夹料旋转功能。

11.根据权利要求1或7所述自动化辊锻成型生产线，其特征在于：所述纵向跨越式桁架机械手上下料旋转机构具有抓料机械手(5-2)，所述抓料机械手(5-2)具有沿水平方向直线位移、沿竖直方向直线升降以及在水平面内360°旋转的功能。

Images