一种纵向金属板上下料与切割方法及其系统的制作方法
【专利摘要】一种纵向金属板上下料与切割方法及其系统，采用平行设置两条纵向移动上下料、切割作业线，每条作业线分别依次包括组料上料位、切割工位、片料下料位及设于两条作业线之间的一搬运堆垛机器人；两条作业线组料上料方向相反；组料上料位、片料下料位设组料小车、片料小车及导轨；切割工位设有至少两台激光切割头和移动快台；移动快台纵向移动、双向进出料，设两个待料位、一切割位；搬运堆垛机器人的外部轴分别横跨各自作业线的组料上料位及对应的移动快台一待料位，同时也横跨相对的另一条作业线的片料下料位及对应的移动快台另一待料位；每个切割工位设一废料传送系统。本发明能有效提高切割作业节奏和产量，同时系统布局更为合理。
【专利说明】一种纵向金属板上下料与切割方法及其系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及金属加工领域，特别地，涉及用于汽车制造【技术领域】的金属板上下料及切割的方法及其系统。
【背景技术】
[0002]激光技术用于材料切割加工领域已经是一种成熟的商用技术，同时，随着激光发生器的发展，带来了更快的加工速度、更灵活的应用方式，以及产生了对自动化上下料、高节奏连续生产的需求。随着机器人及其控制技术的发展，基于机器人自动化控制开发的搬运及上下料系统也已日趋完善，在此背景下，实现一种上料与下料作业并完成切割的整合系统，可极大满足客户的加工需求。例如，美国奥特迈提克公司公开专利CN102105256A提出了一种用于高速切削的渐进激光切料装置。提出的装置中包含每个门架上至少一个可移动激光头进行激光切割作业。
[0003]已经使用的技术中，采用了横向双快台金属板上下料及切割的方法，由于使用了横向快台工作方式，快台进料出料移动方向与废料出料方向垂直，增加了整个系统的工作空间。另外，每个快台含一个切割位与二个组料上料和片料下料位，相应有二个组料小车垛位以及片料小车垛位，每组导轨共有四辆小车，使搬运堆垛单元控制设计较为复杂。此种方式占用横向长度厂，从而使厂区平面布局颇为紧张局促。
[0004]同时，在横向快台移动中，快台导轨跨度间距与料片长度有关，为了适应各种规格料片快台跨度至少为4000mm，这对加工精度以及安装条件要求很高。更窄的快台导轨间距可以更好保证加工及安装精度，提高工作性能。纵向移动的快台，导轨间跨度间距与料片宽度有关，即与带钢宽度相关，通常带钢宽度在1500-1800_间，因此，快台导轨跨度至多为2000mm即可满足生产需求，可以极大保证加工质量与安装精度，从而提高工作稳定性。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种纵向金属板上下料与切割方法及其系统，可实现钢板上料及下料作业，并能有效提高作业节奏和产量，同时系统可靠性强，布局更为合理。
[0006]为达到上述目的，本发明的技术方案是:
[0007]—种金属板切割系统，采用平行设置两条纵向移动上下料、切割作业线，每条作业线分别依次包括组料上料位、切割工位、片料下料位及设置于两条作业线之间的一台搬运堆垛机器人及相应的外部轴；两条作业线组料上料位设置方向相反即组料上料方向相反；所述组料上料位、片料下料位分别设置组料小车、片料小车及相应的导轨；切割工位设有至少一台激光发生器以及二台激光切割头和移动组料、片料出入激光切割头切割区域的移动快台；所述的移动快台为纵向移动且可双向进出料，其上设两个待料位及其之间的一个切割位；所述的两条作业线的搬运堆垛机器人的外部轴分别横跨各自作业线的组料上料位及相对应的移动快台位于组料下料位侧的一待料位，相对地，同时也横跨另一条作业线的片料下料位及相对应的移动快台位于片料下料位侧的一待料位；搬运堆垛机器人设抓取组料、片料的端拾器；每个切割工位设置废料传送系统一套。
[0008]进一步，所述的切割工位上设可更换的衬板模，衬板模上对应片料及可回收废料的位置下设置支撑装置，其余位置为供落料的留空结构。
[0009]所述的废料传送系统包括供落料的废料溜槽及废料输送带。
[0010]所述的废料传送系统废料出料方向与移动快台移动方向垂直。
[0011]所述的激光发生器设有两台，分别对应一台激光切割头。
[0012]所述的激光发生器为光纤激光发生器或碟片激光发生器。
[0013]所述的切割工位设置至少一个以上的分段烟道进行烟气分段开启关闭的隔离抽离。
[0014]本发明的一种金属板切割方法，采用平行设置两条纵向移动上下料、切割作业线，每条作业线分别依次包括组料上料位、切割工位、片料下料位及设置于两条作业线之间的一搬运堆垛机器人；两条作业线组料上料方向相反；所述组料上料位、片料下料位分别设置组料小车、片料小车及相应的导轨；切割工位设有至少一台激光发生器以及二台激光切割头和移动组料、片料出入切割区域的移动快台；所述的移动快台为纵向移动且可两侧双向进出料，并设两个待料位和一个切割位；组料成垛后由组料小车运至组料上料位，搬运堆垛机器人进行组料上料至移动快台一待料位，移动快台将组料移动至切割位；激光切割头按预设切割路径对组料进行切割，切割完毕再由移动快台将片料移出切割位，由搬运堆垛机器人将片料下料至片料下料位，成垛后片料由片料小车通过导轨运至工作区域外，切除的废料由废料输送系统移除至切割工位外。
[0015]进一步，所述的两个作业线的搬运堆垛机器人的外部轴分别横跨本作业线的组料上料位及靠近组料上料位侧的移动快台的一待料位；每条作业线的搬运堆垛机器人搬运堆垛另一条作业线的组料上料、片料下料的作业，以此可实现两条作业线共用一个片料下料位。
[0016]所述的两个作业线的任意一个搬运堆垛机器人负责两个移动快台一侧的组料上料与片料下料作业。
[0017]所述的切割工位上设可更换的衬板模，衬板模上对应片料及可回收废料的位置下设置支撑装置，其余位置为供落料的留空结构。
[0018]所述的废料输送系统出料方向与移动快台移动方向垂直。
[0019]所述的激光切割头的运功机构为直角坐标机器人形式，可沿XYZ三个方向运动。
[0020]本发明的有益效果:
[0021]本发明使系统布局更为紧凑，移动快台纵向移动，缩短了横向长度，不仅降低了占地面积，更保证了加工安装质量，使该方式下整个系统工作更加稳定，从而实现高质量的切割作业。此外，两个移动快台在一侧可共用一个组料垛位和片料垛位，减少了垛位数量，简化机器人的控制操作系统与运输系统，工作方式更为便利。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为本发明一实施例的俯视图。
[0023]图2为本发明一实施例立体示意图。
[0024]图3?图10为本发明一实施例工艺作业流程示意图。【具体实施方式】
[0025]参照图1、图2，本发明的一种金属板切割系统，采用平行设置两条纵向移动上下料、切割作业线A、B，每条作业线A、B分别依次包括组料上料位1、1’、切割工位2、2’、片料下料位3、3’，设置于两条作业线之间的二台搬运堆垛机器人4、4’及相应的外部轴41、41’；两条作业线A、B组料上料位1、I’设置方向相反；所述组料上料位1、I’、片料下料位3、3’分别设置组料小车5、5’、片料小车6、6’及相应的导轨7、7’、8、8’;切割工位2、2’设有至少一台激光发生器及二台激光切割头9、9’和移动组料、片料出入切割区域的移动快台10、10’ ；所述的移动快台10、10’为纵向移动且可两侧双向进出料，并设两个待料位即1#、2#待料位和一个切割位。
[0026]所述的两条作业线A、B的搬运堆垛机器人4、4’的外部轴41、41’分别横跨各自作业线A、B的组料上料位1、1’及相对应的移动快台10、10’位于组料上料位1、1’侧的1#待料位，同时也横跨另一条作业线B、A的片料下料位3’、3及相对应的移动快台10’、10位于片料下料位3’、3侧的2#待料位。
[0027]搬运堆垛机器人4、4’设抓取组料、片料的端拾器11、11’ ；每个切割工位2、2’设置一套废料传送系统12、12’。
[0028]进一步，所述的切割工位2、2’上设可更换的衬板模，衬板模上对应片料及可回收废料的位置下设置支撑装置，其余位置为供落料的留空结构，衬板模下部设置有废料传送系统12、12’供落料的废料溜槽，对应废料溜槽还设废料输送带。
[0029]所述的废料传送系统12、12’废料出料口设置在移动快台10、10’侧部。
[0030]在本实施例中，设有两台激光发生器14、14’，分别对应激光二台激光切割头9、9’，获得二路光束传输接入激光切割头。所述的激光发生器14、14’为光纤激光发生器或碟片激光发生器。
[0031]在本实施例中，切割工位2、2’设置多个分段烟道13、13’进行烟气分段开启关闭的隔离抽离。
[0032]本发明的一种金属板切割方法，采用平行设置两条纵向移动上下料、切割作业线A、B，每条作业线A、B分别依次包括组料上料位1、1’、切割工位2、2’、片料下料位3、3’及设置于两条作业线A、B之间的两搬运堆垛机器人4、4’及相应的外部轴41、41’ ；两条作业线A、B组料上料方向相反；移动快台10、10’为纵向移动且可两侧双向进出料，并设两个待料位即1#、2#待料位和一切割位；组料成垛后由组料小车5、5’运至组料上料位1、1’，搬运堆垛机器人4、4’进行组料上料至移动快台10、10’待料位，移动快台10、10’将组料移动至切割位；激光切割头9、9’按预设切割路径对组料进行切割，切割完毕再由移动快台10、10’将片料移出切割位，由搬运堆垛机器人4、4’将片料下料至片料下料，成垛后片料由片料小车6、6 ’通过导轨运至工作区域外，切除的废料由废料输送系统12、12 ’移除至切割工位外。
[0033]再有，本发明所述的两个搬运堆垛机器人4、4’的外部轴41、41’分别横跨组料上料位及相对应的移动快台一待料位；每条作业线的搬运堆垛机器人可搬运堆垛另一条作业线的组料上料、片料下料的作业，以此可实现两条作业线共用一个片料下料位。
[0034]另外，本发明所述的搬运堆垛机器人4、4’还可以负责两个移动快台10、10’ 一侧的组料上料与片料下料作业。[0035]所述的激光切割头9、9’的运动机构为直角坐标机器人形式，可沿XYZ三个方向运动。
[0036]本发明还设置设备安全围栏对整套系统进行隔离。设备安全围栏在二侧导轨处以及在废料出料处开放，用于小车的行进行出以及废料的收集；在废料出口放置废料箱。
[0037]图2为本发明实施例立体示意图，其中，激光切割头9与9’的运动机构为直角坐标机器人形式，可沿XYZ三个方向运动。
[0038]每台激光切割头工作行程长4000mm (X轴)X宽2000mm (Y轴)X厚400mm (Z轴)。
[0039]设备安全围栏5在二侧导轨处开放，用于组料及片料小车的行驶，在废料传送系统12处设开槽口放置废料箱13用于废料输出。该系统占地为纵向总长36m，横向总长9m，总面积为324m2。纵向移动的快台，快台导轨间距为2000mm，降低了安装难度，更好保证了系统工作性能。图3?图10，为本发明系统工艺流程示意图。本实施例按最大组料3700 X 1850mm组料进行设计，由此快台大小为4000 X 2000mm。
[0040]本实施例采用的组料为侧围外板单片组料，侧围外板长宽尺寸为3325X 1580mm，该组料单次可切割片料数为I片。
[0041]工艺作业流程如下:
[0042]搬运堆垛机器人4、4’同时从组料垛位取组料a、b，分别放置在移动快台10、10’的1#待料位，如图3所示，激光切割头9、9’位于切割位。上料完毕，二移动快台10、10’移动使移动快台10、10’的1#待料位位于切割位，如图4所示。
[0043]上料完毕，搬运堆垛机器人4、4’至下料位待机，准备移动快台10、10’2#待料位的上料作业。二台激光切割头9、9’分别根据预设定切割路径对二个切割位上的组料a、b进行激光切割作业。与此同时，搬运堆垛机器人4、4’从组料上料位1、1’抓取组料a’、b’放置到移动快台10、10’的2#待料位，如图5所示。
[0044]切割位的二台激光切割头9、9’对移动快台10、10’的1#待料位组料a、b切割完毕，二个移动快台移动。移动快台10、10’的2#待料位移动至切割位，由激光切割头9、9’分别根据预设定切割路径对2#待料位上的组料a’、b’进行激光切割作业。与此同时，搬运堆垛机器人4、4’分别从1#待料位取下组料a、b切割完毕获得的片料A、B进行堆垛，如图6所示。
[0045]堆垛完毕，搬运堆垛机器人分别从组料垛位取组料C、d至移动快台10、10’的1#待料位。与此同时，激光切割头9、9’对2#待料位上的组料a’、b’完成切割作业，如图7所
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[0046]切割位二台激光切割头9、9’对移动快台10、10’的2#待料位上组料切割完毕，二个移动快台10、10’移动使移动快台10、10’的1#待料位位于切割位，如图8所示。
[0047]二台激光切割头9、9’分别根据预设定切割路径对移动快台10、10’的1#待料位组料c、d进行激光切割作业。与此同时，搬运堆垛机器人4、4’分别从移动快台10、10’的2#待料位取下组料a’、b’切割完毕获得的片料A’、B’进行堆垛，堆垛完毕，搬运堆垛机器人4、4’从组料上料位1、1’抓取组料c’、d’放置到移动快台10、10’的2#待料位，如图9所示。
[0048]切割位的二台激光切割头9、9’对移动快台10、10’的1#待料位组料C、d切割完毕，二移动快台移动使移动快台10、10’的2#待料位面位于切割位，移动快台10、10’的1#待料位组料c、d切割完毕获得片料C、D，并至片料堆垛位，如图10所示，由搬运堆垛机器人
4、4’外送至片料下料位3、3’。
[0049]如此，二移动快台10、10’上各自包含的二个切割位交替往复移动，二台激光切割头9、9’在各自切割工位2、2’进行切割的同时，二个搬运堆垛机器人4、4’负责各自方向上二个移动快台10、10’的组料上料及片料下料作业。
[0050]当机器人两侧组料切割完毕即垛料堆放结束，组料小车及片料小车移出切割区域，供给新一批组料，组料到位，片料小车准备就绪，新一轮切割作业开始，重复如上由图3起始的作业流程直至搬运堆垛机器人两侧组料切割完毕即垛料堆放结束。
【权利要求】
1.一种金属板切割系统，采用平行设置两条纵向移动上下料、切割作业线，每条作业线分别依次包括组料上料位、切割工位、片料下料位及设置于两条作业线之间的一台搬运堆垛机器人及相应的外部轴；两条作业线组料上料位设置方向相反即组料上料方向相反；所述组料上料位、片料下料位分别设置组料小车、片料小车及相应的导轨；切割工位设有至少一台激光发生器以及二台激光切割头和移动组料、片料出入激光切割头切割区域的移动快台；所述的移动快台为纵向移动且可双向进出料，其上设两个待料位及其之间的一个切割位；所述的两条作业线的搬运堆垛机器人的外部轴分别横跨各自作业线的组料上料位及相对应的移动快台位于组料下料位侧的一待料位，相对地，同时也横跨另一条作业线的片料下料位及相对应的移动快台位于片料下料位侧的一待料位；搬运堆垛机器人设抓取组料、片料的端拾器；每个切割工位设置废料传送系统一套。
2.如权利要求1所述的金属板切割系统，其特征是，所述的切割工位上设可更换的衬板模，衬板模上对应片料及可回收废料的位置下设置支撑装置，其余位置为供落料的留空结构。
3.如权利要求1所述的金属板切割系统，其特征是，所述的废料传送系统包括供落料的废料溜槽及废料输送带。
4.如权利要求1或3所述的金属板切割系统，其特征是，所述的废料传送系统废料出料方向与移动快台移动方向垂直。
5.如权利要求1所述的金属板切割系统，其特征是，所述的激光发生器设有两台，分别对应一台激光切割头。
6.如权利要求1或5所述的金属板切割系统，其特征是，所述的激光发生器为光纤激光发生器或碟片激光发生器。
7.如权利要求1所述的金属板切割系统，其特征是，所述的切割工位设置至少一个以上的分段烟道进行烟气分段 开启关闭的隔离抽离。
8.一种金属板切割方法，采用平行设置两条纵向移动上下料、切割作业线，每条作业线分别依次包括组料上料位、切割工位、片料下料位及设置于两条作业线之间的一搬运堆垛机器人；两条作业线组料上料方向相反；所述组料上料位、片料下料位分别设置组料小车、片料小车及相应的导轨；切割工位设有至少一台激光发生器以及二台激光切割头和移动组料、片料出入切割区域的移动快台；所述的移动快台为纵向移动且可两侧双向进出料，并设两个待料位和一个切割位；组料成垛后由组料小车运至组料上料位，搬运堆垛机器人进行组料上料至移动快台一待料位，移动快台将组料移动至切割位；激光切割头按预设切割路径对组料进行切割，切割完毕再由移动快台将片料移出切割位，由搬运堆垛机器人将片料下料至片料下料位，成垛后片料由片料小车通过导轨运至工作区域外，切除的废料由废料输送系统移除至切割工位外。
9.如权利要求8所述的金属板切割方法，其特征是，所述的两个作业线的搬运堆垛机器人的外部轴分别横跨本作业线的组料上料位及相对应的移动快台位于组料上料位侧的一待料位；每条作业线的搬运堆垛机器人搬运堆垛另一条作业线的组料上料、片料下料的作业，以此可实现两条作业线共用一个片料下料位或共用一个组料上料位。
10.如权利要求8或9所述的金属板切割方法，其特征是，所述的两个作业线的任意一个搬运堆垛机器人负责两个移动快台一侧的组料上料与片料下料作业。
11.如权利要求8所述的金属板切割方法，其特征是，所述的切割工位上设可更换的衬板模，衬板模上对应片料及可回收废料的位置下设置支撑装置，其余位置为供落料的留空结构。
12.如权利要求8所述的金属板切割方法，其特征是，所述的废料输送系统出料口设置在移动快台一侧。
13.如权利要求8所述的金属板切割方法，其特征是，所述的激光切割头的运动机构为直角坐标机器人形式，可沿XYZ三个方向运动。
【文档编号】B23K26/38GK103600170SQ201310157671
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年4月28日 优先权日:2013年4月28日
【发明者】杨赛丹, 乔俊良, 金文海, 潘胜波, 吴瑞珉, 金成国, 王玉明 申请人:宝山钢铁股份有限公司, 上海宝钢国际经济贸易有限公司