一种立式热轧环机的自动上下料装置及方法
【专利摘要】本发明提出一种立式热轧环机的自动上下料装置及方法。该装置包括固定基座、驱动装置和控制装置，固定基座上安装有横向导轨，横向导轨上安装横向活动基座，横向活动基座上平行对称设有两条纵向导轨，两条纵向导轨上分别安装有纵向活动基座，纵向活动基座上平面分别设有夹持机构，驱动装置分别与横向活动基座、纵向活动基座及夹持机构相连，控制装置包括PLC控制器、限位开关、传感器和电磁阀，限位开关分别安装于横向导轨和纵向导轨的行程的起始端及终止端，电磁阀分别于驱动装置相连，传感器安装于立式热轧环机的主轧辊导轨上。本发明实现了轧环过程中上下料的自动化操作，提高了整个生产过程的自动化水平。
【专利说明】一种立式热轧环机的自动上下料装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于立式热轧环机的【技术领域】，尤其涉及一种立式热轧环机的自动上下料装置及方法。
【背景技术】
[0002]目前，在立式热轧环的生产中，毛坯环件的上料及成形环件的下料过程一般由人工操作完成，自动化程度较低，不确定性因素较多。立式热轧环机的自动化轧制水平和生产效率普遍较低，人工操作不当容易造成工伤事故，因此，提出一种能自动完成上下料作业的装置对立式热轧环全过程的自动化具有重要意义，既可提高生产效率，也可降低人工成本。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题在于针对上述存在的问题，提供一种立式热轧环机的自动上下料装置及方法，提高立式热轧环过程的自动化水平。
[0004]本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是:一种立式热轧环机的自动上下料装置，其特征在于，包括固定基座、驱动装置和控制装置，所述固定基座上安装有横向导轨，所述横向导轨上安装横向活动基座，所述横向活动基座上平行对称设有两条纵向导轨，所述两条纵向导轨上分别安装有纵向活动基座，所述纵向活动基座上平面分别设有夹持机构，所述横向导轨和纵向导轨上两端均设置有限位装置；所述驱动装置包括多个活塞式气缸，所述多个活塞式气缸分别与所述横向活动基座、纵向活动基座及夹持机构相连；所述控制装置包括PLC控制器、限位开关、传感器和电磁阀，所述PLC控制器的输入端分别与所述传感器、限位开关相连，PLC控制器的输出端与所述电磁阀相连，所述传感器安装于立式热轧环机的主轧辊行程滑块导轨上，传感器输入端接收所述行程滑块的位移信号，所述限位开关分别安装于所述横向导轨和纵向导轨的行程的起始端及终止端，所述电磁阀与所述活塞式气缸的气体管道相连。
[0005]按上述方案，所述立式热轧环机的两侧分别安设有毛坯环件支架和成型环件滑道，两个夹持机构的夹持端分别与立式热轧环机的芯辊和毛坯环件支架中心对正，所述横向导轨的单向行程距离与毛坯环件输送到芯辊的距离及成型环件输送到成型环件滑道的距离相等，所述纵向导轨的单向行程距离与夹持机构端头到毛坯环件及成型环件的被夹持位置的距离相等。
[0006]按上述方案，所述夹持机构由三根夹角为钝角的折弯杆、连接板组件组成，相邻两根折弯杆夹角相等，折弯杆一折边的端头通过销轴与安装于所述活塞式气缸活塞杆伸出端的端面上的折弯杆铰链座相连，折弯杆另一折边上开有通孔；所述连接板组件由两块两端中心位置均开有通孔的连接板组成，两块连接板分别设置于所述折弯杆另一折边两侧，两块连接板的一端与折弯杆另一折边通过销轴相铰接，两块连接板的另一端通过销轴与连接板铰链座相连。
[0007]按上述方案，所述折弯杆铰链座由三个内凹铰链座组成，相邻两个内凹铰链座的夹角相同，内凹铰链座为底部固设于活塞式气缸活塞杆伸出端的端面上的矩形块，所述矩形块顶部中间位置开有凹槽，凹槽两边的凸块中心位置开有通孔，所述折弯杆一折边的端头通过销轴与矩形块相铰接。
[0008]按上述方案，所述连接板铰链座为带有三个矩形齿的块体，相邻两个矩形齿的夹角相等，矩形齿顶部中心开有通孔，所述块体一侧端面中心设有连接轴，所述连接轴与所述活塞式气缸的活塞杆伸出端相连，所述两块连接板的另一端分别设于矩形齿顶部两侧，两块连接板与矩形齿通过销轴相铰接。
[0009]按上述方案，所述电磁阀为三位四通电磁阀，所述活塞式气缸为单活塞式气缸。
[0010]按上述方案，所述限位装置为带有沉头孔的金属块，所述金属块分别通过内螺栓与导轨固定连接。
[0011]采用上述一种立式热轧环机的自动上下料装置进行上下料的操作方法，其特征在于，首先调节所述驱动装置的驱动力，使所述横向活动基座、纵向活动基座和夹持机构的运行速度与轧环过程相配合，确认横向活动基座、纵向活动基座、夹持机构位于行程起始位置，所述横向导轨及纵向导轨的起始端的限位开关闭合；
[0012]PLC控制器向所述立式热轧环机发出启动指令，主轧辊上行，所述传感器检测到主轧辊行程滑块位于上位后向PLC控制器输送信号，PLC控制器向与纵向活动基座相连的电磁阀发出指令，使与纵向活动基座相连的驱动装置正向运行，推动纵向活动基座开始正向行程直至触碰并闭合纵向导轨终止端的限位开关，纵向导轨起始端限位开关断开，PLC控制器同时向与纵向活动基座相连的电磁阀及与夹持机构相连的电磁阀发出指令，使与纵向活动基座相连的驱动装置停止运行，与夹持机构相连的驱动装置正向运行，夹持机构分别夹紧毛坯环件和成型环件，PLC控制器向与纵向活动基座相连的电磁阀发出指令，使与纵向活动基座相连的驱动装置逆向运行，推动纵向活动基座开始逆向行程直至触碰并闭合纵向导轨起始端限位开关，纵向导轨终止端限位开关断开；
[0013]PLC控制器向与横向导轨相连的电磁阀发出指令,使与横向活动基座相连的驱动装置正向运行，推动横向活动基座开始正向行程直至触碰并闭合横向导轨终止端的限位开关，横向导轨起始端的限位开关断开；
[0014]传感器检测到主轧辊行程滑块位于上位后向PLC控制器输送信号，PLC控制器向与纵向活动基座相连的电磁阀发出指令，使与纵向活动基座相连的驱动装置正向运行，推动纵向活动基座开始正向行程直至触碰并闭合纵向导轨终止端的限位开关，纵向导轨起始端限位开关断开，PLC控制器向与夹持机构相连的电磁阀发出指令，与夹持机构相连的驱动装置逆向运行，夹持机构均松开，毛坯环件被准确放到芯辊上，同时，成型环件准确放入滑道，进入下一道工序，PLC控制器向与纵向活动基座相连的电磁阀发出指令，使与纵向活动基座相连的驱动装置逆向运行，推动纵向活动基座开始逆向行程直至触碰并闭合纵向导轨起始端限位开关，纵向导轨终止端限位开关断开；
[0015]最后,PLC控制器向与横向导轨相连的电磁阀发出指令，使与横向活动基座相连的驱动装置逆向运行，推动横向活动基座开始逆向行程直至触碰并闭合横向导轨起始端的限位开关，横向导轨终止端的限位开关断开，并开始准备重复上述步骤，进入下一上下料过程。
[0016]本发明的有益效果是:通过采用本发明的自动上下料装置，减少了在立式热轧环的上下料过程中由于人为操作所产生的不确定性因素，提高了生产效率，控制精度高，实现了立式热轧环过程中上下料的自动化操作，提高了整个生产过程的自动化水平。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本发明一个实施例的装置分布图。
[0018]图2为本发明一个实施例的俯视图。
[0019]图3为本发明一个实施例的正视图。
[0020]图4为本发明一个实施例的夹持机构结构示意图。
[0021]图5为图4的折弯杆铰链座的局部放大图。
[0022]图6为图4的连接板铰链座的局部放大图。
[0023]图7为本发明一个实施例的控制装置流程图。
[0024]其中:1.立式热轧环机，2.成型环件滑道，3.销轴，4.毛坯环件支架，5.成型环件，6.毛坯环件，7.芯辊，8.限位开关，9.固定基座，10.单活塞式气缸，11.纵向活动基座，12.横向活动基座，13.横向导轨，14.纵向导轨，15.夹持机构，16.折弯杆，17.内凹铰链座，18.矩形齿，19.上下料装置，20.连接板，21.活塞杆，22.折弯杆铰链座，23.连接板铰链座，24.连接轴。
【具体实施方式】
[0025]为更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
[0026]如图1-3所示，一种立式热轧环机的自动上下料装置，包括固定基座9、驱动装置和控制装置，固定基座上安装有横向导轨13，横向导轨上安装横向活动基座12，横向活动基座上平行对称设有两条纵向导轨14，两条纵向导轨上分别安装有纵向活动基座11，纵向活动基座上平面分别设有夹持机构15，横向导轨和纵向导轨上两端均设置有限位装置；驱动装置包括5个活塞式气缸，5个活塞式气缸分别与横向活动基座、纵向活动基座及夹持机构相连；控制装置包括PLC控制器、限位开关8、传感器和电磁阀，PLC控制器分别与传感器、限位开关及电磁阀相连，PLC控制器的输入端分别与传感器、限位开关相连，PLC控制器的输出端与电磁阀相连，传感器安装于立式热轧环机的主轧棍行程滑块导轨上，传感器输入端接收行程滑块的位移信号，限位开关分别安装于横向导轨和纵向导轨的行程的起始端及终止端，电磁阀为三位四通电磁阀，与活塞式气缸的气体管道相连，活塞式气缸为单活塞式气缸，限位装置为带有沉头孔的金属块，金属块分别通过内螺栓与导轨固定连接，防止活动基座脱轨。
[0027]立式热轧环机的两侧分别安设有毛坯环件支架4和成型环件滑道2，两个夹持机构的夹持端分别与立式热轧环机的芯辊和毛坯环件支架中心对正，横向导轨13的单向行程距离与毛坯环件6输送到芯辊的距离及成型环件5输送到成型环件滑道的距离相等，纵向导轨14的单向行程距离与夹持机构端头到毛坯环件及成型环件的被夹持位置的距离相坐寸。
[0028]如图4-6所示，夹持机构15由三根夹角为钝角的折弯杆16、连接板组件组成，相邻两根折弯杆夹角相等，折弯杆一折边的端头通过销轴与安装于单活塞式气缸10的活塞杆21伸出端的端面上的折弯杆铰链座22相连，折弯杆另一折边上开有通孔；连接板组件由两块两端中心位置均开有通孔的连接板20相铰接组成，两块连接板分别设置于所述折弯杆另一折边两侧，两块连接板的一端与折弯杆另一折边通过销轴相铰接，两块连接板的另一端通过销轴与连接板铰链座23相连。折弯杆铰链座22由三个内凹铰链座17组成，相邻两个内凹铰链座的夹角相同，内凹铰链座为底部固设于活塞式气缸活塞杆伸出端的端面上的矩形块，矩形块顶部中间位置开有凹槽，凹槽两边的凸块中心位置开有通孔，折弯杆一折边的端头通过销轴与矩形块相铰接。连接板铰链座23为带有三个矩形齿18的块体，相邻两个矩形齿的夹角相等，矩形齿顶部中心开有通孔，块体一侧端面中心设有连接轴24，连接轴24与活塞杆伸出端相连，两块连接板的另一端分别设于矩形齿顶部两侧，两块连接板与矩形齿通过销轴相铰接。当活塞杆伸出时，带动连接板铰链座向前移动，连接板与折弯杆的连接端向下移动，带动折弯杆向中间靠拢，环件夹持机构夹紧，反之，当活塞杆收缩时环件夹持机构张开。
[0029]如图7所示，采用上述一种立式热轧环机的自动上下料装置进行上下料的操作方法:
[0030]1)初始化系统，调节单活塞式气缸10的气体流量，使横向活动基座12、纵向活动基座11和夹持机构15的运行速度与轧环过程相配合，确认横向活动基座、纵向活动基座、夹持机构15位于行程起始位置，横向导轨13及纵向导轨14的起始端的限位开关8闭合；
[0031]2)环件夹持过程，PLC控制器向立式热轧环机发出启动指令，主轧辊上行，传感器检测到主轧辊行程滑块位于上位后向PLC控制器输送信号，PLC控制器向与纵向活动基座11相连的电磁阀发出指令，使与纵向活动基座相连的单活塞式气缸10的活塞杆21前伸，推动纵向活动基座开始正向行程直至触碰并闭合纵向导轨14终止端的限位开关8，纵向导轨起始端限位开关断开，PLC控制器同时向与纵向活动基座相连的电磁阀及与夹持机构15相连的电磁阀发出指令，使与纵向活动基座相连的单活塞式气缸停止运行，与夹持机构相连的单活塞式气缸的活塞杆前伸，夹持机构的折弯杆16分别夹紧毛坯环件6和成型环件5，PLC控制器向与纵向活动基座相连的电磁阀发出指令，使与纵向活动基座相连的单活塞式气缸的活塞杆后缩，带动纵向活动基座开始逆向行程直至触碰并闭合纵向导轨起始端限位开关，纵向导轨终止端限位开关断开；
[0032]3)环件输送过程，PLC控制器向与横向导轨13相连的电磁阀发出指令，使与横向活动基座12相连的单活塞式气缸10的活塞杆前伸，推动横向活动基座开始正向行程直至触碰并闭合横向导轨终止端的限位开关，横向导轨起始端的限位开关断开；
[0033]4)环件释放过程，传感器检测到主轧辊行程滑块位于上位后向PLC控制器输送信号，PLC控制器向与纵向活动基座11相连的电磁阀发出指令，使与纵向活动基座相连的单活塞式气缸10的活塞杆前伸，推动纵向活动基座开始正向行程直至触碰并闭合纵向导轨14终止端的限位开关，纵向导轨起始端限位开关断开，PLC控制器向与夹持机构15相连的电磁阀发出指令，与夹持机构相连的单活塞式气缸10的活塞杆后缩，折弯杆16均松开，毛坯环件被准确放到芯辊上，同时，成型环件准确放入滑道2，进入下一道工序，PLC控制器向立式热轧环机发出启动指令，轧环过程完成后主轧辊上行，传感器检测到主轧辊上行向PLC控制器输送信号，PLC控制器向与纵向活动基座11相连的电磁阀发出指令，使与纵向活动基座相连的单活塞式气缸的活塞杆后缩，推动纵向活动基座开始逆向行程直至触碰并闭合纵向导轨14起始端限位开关，纵向导轨终止端限位开关断开；
[0034] 5)恢复初始状态，PLC控制器向与横向导轨13相连的电磁阀发出指令，使与横向活动基座12相连的单活塞式气缸的活塞杆后缩，推动横向活动基座开始逆向行程直至触碰并闭合横向导轨起始端的限位开关，横向导轨终止端的限位开关断开，并开始准备重复上述步骤，进入下一上下料过程。
【权利要求】
1.一种立式热轧环机的自动上下料装置，其特征在于，包括固定基座、驱动装置和控制装置，所述固定基座上安装有横向导轨，所述横向导轨上安装横向活动基座，所述横向活动基座上平行对称设有两条纵向导轨，所述两条纵向导轨上分别安装有纵向活动基座，所述纵向活动基座上平面分别设有夹持机构，所述横向导轨和纵向导轨上两端均设置有限位装置；所述驱动装置包括多个活塞式气缸，所述多个活塞式气缸分别与所述横向活动基座、纵向活动基座及夹持机构相连；所述控制装置包括PLC控制器、限位开关、传感器和电磁阀，所述PLC控制器的输入端分别与所述传感器、限位开关相连，PLC控制器的输出端与所述电磁阀相连，所述传感器安装于立式热轧环机的主轧辊行程滑块导轨上，传感器输入端接收所述行程滑块的位移信号，所述限位开关分别安装于所述横向导轨和纵向导轨的行程的起始端及终止端，所述电磁阀与所述活塞式气缸的气体管道相连。
2.根据上述权利要求1所述的一种立式热轧环机的自动上下料装置，其特征在于，所述立式热轧环机的两侧分别安设有毛坯环件支架和成型环件滑道，两个夹持机构的夹持端分别与立式热轧环机的芯辊和毛坯环件支架中心对正，所述横向导轨的单向行程距离与毛坯环件输送到芯辊的距离及成型环件输送到成型环件滑道的距离相等，所述纵向导轨的单向行程距离与夹持机构端头到毛坯环件及成型环件的被夹持位置的距离相等。
3.根据权利要求2所述的一种立式热轧环机的自动上下料装置，其特征在于，所述夹持机构由三根夹角为钝角的折弯杆、连接板组件组成，相邻两根折弯杆夹角相等，折弯杆一折边的端头通过销轴与安装于所述活塞式气缸活塞杆伸出端的端面上的折弯杆铰链座相连，折弯杆另一折边上开有通孔；所述连接板组件由两块两端中心位置均开有通孔的连接板组成，两块连接板分别设置于所述折弯杆另一折边两侧，两块连接板的一端与折弯杆另一折边通过销轴相铰接，两块连接板的另一端通过销轴与连接板铰链座相连。
4.根据权利要求3所述的一种立式热轧环机的自动上下料装置，其特征在于，所述折弯杆铰链座由三个内凹铰链座组成，相邻两个内凹铰链座的夹角相同，内凹铰链座为底部固设于活塞式气缸活塞杆伸出端的端面上的矩形块，所述矩形块顶部中间位置开有凹槽，凹槽两边的凸块中心位置开有通孔，所述折弯杆一折边的端头通过销轴与矩形块相铰接。
5.根据权利要求3所述的一种立式热轧环机的自动上下料装置，其特征在于，所述连接板铰链座为带有三个矩形齿的块体，相邻两个矩形齿的夹角相等，矩形齿顶部中心开有通孔，所述块体一侧端面中心设有连接轴，所述连接轴与所述活塞式气缸的活塞杆伸出端相连，所述两块连接板的另一端分别设于矩形齿顶部两侧，两块连接板与矩形齿通过销轴相铰接。
6.根据权利要求1所述的一种立式热轧环机的自动上下料装置，其特征在于，所述电磁阀为三位四通电磁阀，所述活塞式气缸为单活塞式气缸。
7.根据上述权利要求1所述的一种立式热轧环机的自动上下料装置，其特征在于，所述限位装置为带有沉头孔的金属块，所述金属块分别通过内螺栓与导轨固定连接。
8.采用上述权利要求之一所述的一种立式热轧环机的自动上下料装置进行上下料的操作方法，其特征在于，首先调节所述驱动装置的驱动力，使所述横向活动基座、纵向活动基座和夹持机构的运行速度与轧环过程相配合，确认横向活动基座、纵向活动基座、夹持机构位于行程起始位置，所述横向导轨及纵向导轨的起始端的限位开关闭合； PLC控制器向所述立式热轧环机发出启动指令，主轧辊上行，所述传感器检测到主轧辊行程滑块位于上位后向PLC控制器输送信号，PLC控制器向与纵向活动基座相连的电磁阀发出指令，使与纵向活动基座相连的驱动装置正向运行，推动纵向活动基座开始正向行程直至触碰并闭合纵向导轨终止端的限位开关，纵向导轨起始端限位开关断开，PLC控制器同时向与纵向活动基座相连的电磁阀及与夹持机构相连的电磁阀发出指令，使与纵向活动基座相连的驱动装置停止运行，与夹持机构相连的驱动装置正向运行，夹持机构分别夹紧毛坯环件和成型环件，PLC控制器向与纵向活动基座相连的电磁阀发出指令，使与纵向活动基座相连的驱动装置逆向运行，推动纵向活动基座开始逆向行程直至触碰并闭合纵向导轨起始端限位开关，纵向导轨终止端限位开关断开； PLC控制器向与横向导轨相连的电磁阀发出指令，使与横向活动基座相连的驱动装置正向运行，推动横向活动基座开始正向行程直至触碰并闭合横向导轨终止端的限位开关，横向导轨起始端的限位开关断开； 传感器检测到主轧辊行程滑块位于上位后向PLC控制器输送信号，PLC控制器向与纵向活动基座相连的电磁阀发出指令，使与纵向活动基座相连的驱动装置正向运行，推动纵向活动基座开始正向行程直至触碰并闭合纵向导轨终止端的限位开关，纵向导轨起始端限位开关断开，PLC控制器向与夹持机构相连的电磁阀发出指令，与夹持机构相连的驱动装置逆向运行，夹持机构均松开，毛坯环件被准确放到芯辊上，同时，成型环件准确放入滑道，进入下一道工序，PLC控制器向与纵向活动基座相连的电磁阀发出指令，使与纵向活动基座相连的驱动装置逆向运行，推动纵向活动基座开始逆向行程直至触碰并闭合纵向导轨起始端限位开关，纵向导轨终止端限位开关断开； 最后，PLC控制器向与横向导轨相连的电磁阀发出指令，使与横向活动基座相连的驱动装置逆向运行，推动横向活动基座开始逆向行程直至触碰并闭合横向导轨起始端的限位开关，横向导轨终止端的限位开关断开，并开始准备重复上述步骤，进入下一上下料过程。
【文档编号】B21H1/06GK104384407SQ201410481778
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年9月19日 优先权日:2014年9月19日
【发明者】汪小凯, 华林, 王德辉, 吴剑, 戴玉同, 宋亚东 申请人:张家港海陆环形锻件有限公司, 武汉理工大学