全自动智能履带板冲裁生产线的制作方法

本发明属于锻压机械领域，特别是涉及一种全自动智能履带板冲裁生产线。

背景技术：

随着现代制造技术的发展,冲压生产技术正向自动化、柔性化、智能化、精密化的方向发展。现代机械制造行业对材料成形具有十分严格的要求，必须在几个甚至十几个不同的工序成形后，才能获得一个标准的零件，因此如何实现大批量工件在线检查和尺寸测量，确保工件质量，提高生产效率，成为各个锻压设备制造商迫切需要解决的一个问题。

现代成形技术重要的发展方向是向成形制件作为基本零件，其成形形状向非对称、曲面化等异形化发展，开发适用于多工序成形的异形制件在线、快速、智能检测系统，实现对成形制件各工序加工的快速检测、筛选和诊断控制已经成为新一代数控液压机的主要创新内容。由于传统履带板冲压加工过程中的生产需要通过人工来完成送料、传送和检测操作等，整个生产工序受操作人员的主观因素影响极大，产品一致性差、劳动强度大且生产效率低，故人工操作严重制约了现代冲压生产技术向自动化、柔性化、智能化和精密化的方向发展。因此在现代自动化冲压生产中需要采用连续的在线检测与测量数字化系统，确保自动化生产线的高效、数字化和智能化。这是提高生产效率、提高生产质量的有效方法，也是现代冲压生产技术的重要发展方向。

技术实现要素：

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种无需人工干预、各加工工序全部实现自动化控制操作、省时省力、便于操作且可大幅度减轻操作人员的劳动强度、提高履带板冲裁精度和效率的全自动智能履带板冲裁生产线。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

全自动智能履带板冲裁生产线，其特征在于：包括运料小车、拆垛装置、翻转装置、输送辊道、工件切断液压机、换模装置、2D视觉相机长度检测装置、工件冲孔液压机、工件冲槽液压机、挡料定位机构、3D视觉相机孔位尺寸检测装置和废料输送装置，所述拆垛装置、翻转装置、输送辊道、工件切断液压机、换模装置、2D视觉相机长度检测装置、工件冲孔液压机、工件冲槽液压机、挡料定位机构和3D视觉相机孔位尺寸检测装置均受控于PLC总控制器。

所述输送辊道一端的一侧上设有运料小车和导轨，在运料小车的上方设有可将工件拾取至翻转装置或输送辊道上的拆垛装置，位于运料小车一侧设有可将工件进行180°翻转的翻转装置；所述拆垛装置的地脚固装在地面上，所述翻转装置固装在输送辊道架体的侧面；所述输送辊道另一端对接工件切断液压机的进料端，所述工件切断液压机出料侧设置有挡料定位机构、出料输送链板装置、输送辊道和2D视觉相机长度检测装置，位于工件切断液压机出料侧的输送辊道对接有工件冲孔液压机，在工件冲孔液压机出料侧设有挡料定位机构和输送辊道，所述输送辊道另一端对接有工件冲槽液压机，在工件冲槽液压机的出料侧设有挡料定位机构、输送辊道、3D视觉相机孔位尺寸检测装置和废料输送装置，在工件切断液压机、工件冲孔液压机和工件冲槽液压机的侧面上分别设置有换模装置。

本发明还可以采用如下技术方案：

所述拆垛装置包括固装在地面的拆垛装置架体、移动横梁、吸盘横梁、升降驱动电机、齿轮齿条传动机构和行走驱动电机，所述移动横梁两端固定有滑动导轨，滑动导轨座与移动横梁连接，滑动导轨本身与架体连接，在移动横梁的侧面固定齿轮齿条传动机构，所述齿轮齿条传动机构的齿条底面与吸盘横梁连接；在移动横梁侧面还固定有升降驱动电机，所述升降电机输出轴通过同步轴与两端的齿轮齿条传动机构连接；在移动横梁的另一侧面上固定行走驱动电机，行走驱动电机的输出轴通过连接轴连接到两端的滚轮。

所述翻转装置包括4组相同的翻转机构，每组翻转机构包括翻转架体、左工件支撑架、右工件支撑架、左翻转气缸和右翻转气缸，所述翻转架体固装在地面和输送辊道上，所述左工件支撑架通过左旋转轴与翻转架体连接，所述右工件支撑架通过右旋转轴3-4与架体连接，所述左翻转气缸一端与翻转架体连接，左翻转气缸的驱动端与左工件支撑架连接，所述右翻转气缸一端与翻转架体连接，右翻转气缸的驱动端与右工件支撑架连接。

所述2D视觉相机长度检测装置包括：支架、工业相机、光源和一对固装在输送辊道架体上的测长传感器，所述支架固装在输送辊道的架体上，在支架末端连接有工业相机，所述工业相机悬在输送辊道上；在支架的两侧上还连接有悬浮在输送辊道4上的光源。

所述挡料定位机构分别固定于工件切断液压机、工件冲孔液压机和工件冲槽液压机工件出料方向的机身立柱上并上悬安装在工件切断液压机、工件冲孔液压机和工件冲槽液压机出料输送装置的上方；所述挡料定位机构包括：支撑架体、驱动电机、蜗轮蜗杆减速机、调节丝杠、导向机构和挡块，所述支撑架体固装在工件切断液压机、工件冲孔液压机和工件冲槽液压机的机身立柱上，在支撑架体末端连接有驱动电机，所述该驱动电机的输出轴连接蜗轮蜗杆减速机，蜗轮蜗杆减速机的输出端连接调节丝杠，所述调节丝杠前端连接有挡块，在调节丝杠两侧设置有导向机构。

所述3D视觉相机孔位尺寸检测装置包括固装在输送辊道架体上的检测支架和一对测孔传感器，在检测支架上固装有直线模组，所述直线模组末端连接有伺服电机，在直线模组上安装有3D相机。

所述废料输送装置包括：汇总输送链、镜像对称固定在汇总输送链两侧地面上的分输送链和用于驱动分输送链运转的电机，所述汇总输送链与分输送链垂直布局，所述分输送链包括架体、输送链条、输送链板和支撑导轨，所述架体中间贯穿有输送链条，在架体内侧面设置有支撑导轨，所述输送链条上装有输送链板。

本发明具有的优点和积极效果是：由于本发明采用上述技术方案，通过本生产线可实现履带板型材冲裁加工的各工序全部实现自动化控制操作，即将工件通过拆垛装置单根放到翻转装置上，在翻转装置将工件进行180°翻转后，将工件放到输送辊道上。然后输送辊道再将工件输送到1400吨工件切断液压机中，并通过挡料定位机构对工件进行定位，1400吨工件切断液压机对工件完成切断加工。此时，通过输送辊道将切断后的工件传送到2D时间相机测长装置处，对工件是否满足设计尺寸要求进行判定，符合设计尺寸要求的工件继续由输送辊道输送到1200吨工件冲孔液压机中。并通过挡料定位机构对对工件进行挡料定位，再由1200吨冲孔液压机对工件进行冲孔加工，完成后继续输送到1200吨工件冲槽液压机，完成挡料定位后，对工件进行冲槽工艺，完成后继续输送到输送辊道。当工件通过输送辊道送至3D视觉相机孔位尺寸检测装置进行拍照检测，符合设计要求的工件继续输送至生产线末端，不符合要求的工件被推料缸推下至废料框内。本生产线适用于各种规格的履带板型材的冲裁压制工艺，无人工干预，省时省力、减轻操作人员的劳动强度，工件送料和上料定位准确，便于操作，自动化程度高且可大幅度提高履带板冲裁的精度和效率，为现代冲压生产技术向自动化、柔性化、智能化和精密化的方向发展提供了便利条件。

附图说明

图1是本发明生产线的布局图；

图2是图1的俯视图；

图3是本发明拆垛装置结构示意图；

图3a是图3的左视图；

图4是本发明运料小车结构示意图；

图5是本发明翻转装置整体结构示意图；

图6是图5的俯视图；

图7是本发明输送辊道装置结构示意图；

图8是本发明工件切断液压机结构示意图；

图8a是图8的左视图；

图9是本发明2D视觉相机测长装置结构示意图；

图9a是图9的俯视图：

图10是本发明挡料定位装置结构示意图；

图10a是图10的俯视图；

图11是本发明3D视觉相机测孔位装置结构示意图；

图11a是图11的俯视图：

图12是本发明废料输送装置结构示意图；

图12a是图12的俯视图；

图12b是图12a的A-A剖视图。

图中：1、拆垛装置；1-1、拆垛装置架体；1-2、移动横梁；1-3、吸盘横梁；1-4、升降驱动电机；1-5、齿轮齿条机构；1-6、行走驱动电机；1-7、连接轴；1-8、滚轮；1-9、同步轴；1-10、吸盘；2、运料小车；2-1、车体；2-2、驱动电机；2-3、链轮；2-4、传动轴；2-5、行走轮；3、翻转装置；3-1、翻转架体；3-2、右翻转气缸；3-3、右翻转支撑架；3-4、右同步轴；3-5、左同步轴；3-6、左翻转支撑架；3-7、左翻转气缸；4、输送辊道；4-1、辊道架体；4-2、输送辊；4-3、轴承座；4-4、驱动链轮；4-5驱动电机；5、工件切断液压机；5-1、机身；5-2、主液压缸；5-3、滑块；5-4、缓冲机构；5-5、缓冲缸；6、换模装置；7、2D视觉相机测长装置；7-1、支架；7-2、视觉相机；7-3、光源；7-4、测长传感器；8、工件冲孔液压机；9、挡料定位装置；9-1、支撑架体；9-2、驱动电机；9-3、蜗轮蜗杆减速机；9-4、调节丝杠；9-5、导向装置；9-6、挡块；10、工件冲槽液压机；11、3D视觉相机测孔位装置；11-1、检测架体；11-2、直线模组；11-3、伺服电机；11-4、3D相机；11-5、测孔传感器；12、废料输送装置；12-1、行走架体；12-2、输送链条；12-3、输送链板；12-4、支撑导轨；12-5、汇总输送链；12-6、电机。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参阅图1-图12b，全自动智能履带板冲裁生产线，包括：运料小车2、拆垛装置1、翻转装置3、输送辊道4、工件切断液压机5、换模装置6、2D视觉相机长度检测装置7、工件冲孔液压机8、工件冲槽液压机10、挡料定位机构9、3D视觉相机孔位尺寸检测装置11和废料输送装置12。所述拆垛装置、翻转装置、输送辊道、工件切断液压机、换模装置、2D视觉相机长度检测装置、工件冲孔液压机、工件冲槽液压机、挡料定位机构和3D视觉相机孔位尺寸检测装置均受控于PLC总控制器。

所述输送辊道4一端的一侧上设有运料小车2和导轨13，在运料小车的上方设有可将工件拾取至翻转装置或输送辊道上的拆垛装置1，位于运料小车一侧设有可将工件进行180°翻转的翻转装置3；所述拆垛装置1的地脚固装在地面上，所述翻转装置3固装在输送辊道4架体的侧面。所述输送辊道另一端对接工件切断液压机5的进料端，所述工件切断液压机出料侧设置有挡料定位机构9、出料输送链板装置、输送辊道4和2D视觉相机长度检测装置7。位于工件切断液压机出料侧的输送辊道对接有工件冲孔液压机8，在工件冲孔液压机出料侧设有挡料定位机构9和输送辊道4，所述输送辊道另一端对接有工件冲槽液压机10，在工件冲槽液压机的出料侧设有挡料定位机构9、输送辊道4、3D视觉相机孔位尺寸检测装置11和废料输送装置12，在工件切断液压机、工件冲孔液压机和工件冲槽液压机的侧面上分别设置有换模装置6。

所述换模装置包括：车体、定位装置、导轮装置、滚轮装置、防落装置、链条脱钩装置、限位装置、中间平台和链条箱装置。该车体右型材焊接而成，能够承载个套模具，车体的上面安装有导轮装置、滚轮装置和防落装置。其中小车通过安装在其内的减速机带动链条，从而驱动滚轮使得小车左右移动。在每个工位两侧均有导轮作为导向装置，每工位的导向轮之间的距离需保证通用模板顺畅的进入、推出小车上的模具存放区域。在换模小车的后面设有链条箱机构，此装置安装有减速机驱动链轮、链条，带动脱钩前进、后退，从而推动模具进出压机内部。

请参阅图3和图3a，所述拆垛装置1包括固装在地面的拆垛装置架体1-1、移动横梁1-2、吸盘横梁1-3、升降驱动电机1-4、齿轮齿条传动机构1-5和行走驱动电机1-6，所述移动横梁1-2两端固定有滑动导轨，滑动导轨座与移动横梁连接，滑动导轨本身与架体连接，在移动横梁1-2的侧面固定齿轮齿条传动机构，所述齿轮齿条传动机构的齿条底面与吸盘横梁1-3连接；在移动横梁1-2侧面还固定有升降驱动电机1-4，所述升降电机输出轴通过同步轴1-9与两端的齿轮齿条传动机构连接；在移动横梁1-2的另一侧面上固定行走驱动电机1-6，行走驱动电机的输出轴通过连接轴1-7连接到两端的滚轮1-8，所述吸盘横梁1-3的底部装有多个吸盘1-10。

移动横梁1-2的横向移动是由行走驱动电机1-6通过连接轴1-7驱动，滚轮1-8在导轨上移动来实现横向移动。吸盘横梁1-3的上下运动是通过升降电机1-4驱动齿轮齿条机构1-5带动，沿导向机构完成上下运动，并由同步轴1-9将左右运动部分连为一体，保证平稳同步升降。吸盘横梁附着在移动横梁上，通过二者复合运动来完成工件的位置搬运。在吸盘连接位置附近设置有万向气管，可人工手动调节万向气管方向，用于吹扫工件表面及吸盘底面的灰尘或铁屑。

请参阅图4，所述运料小车2的车体2-1整体为型材焊接结构，由交流变频电机2-2驱动链轮2-3，带动传动轴2-4运动，使底部的轮子2-5支撑在轻轨上运转移动，台车的位置由开关检测。

请参阅图5和图6，所述翻转装置3包括4组相同的翻转机构，每组翻转机构包括翻转架体3-1、左工件支撑架3-6、右工件支撑架3-3、左翻转气缸3-7和右翻转气缸3-2，所述翻转架体3-1固装在地面和输送辊道4上，所述左工件支撑架3-6通过左旋转轴3-5与翻转架体3-1连接，所述右工件支撑架3-3通过右旋转轴3-4与架体连接，所述左翻转气缸3-7一端与翻转架体连接，左翻转气缸的驱动端与左工件支撑架3-6连接，所述右翻转气缸3-2一端与翻转架体连接，右翻转气缸的驱动端与右工件支撑架3-3连接。

所述左翻转气缸3-7和右翻转气缸3-2是通过一个液压泵站统一驱动，当需要翻转工件时，一侧的右工件支撑架3-3先通过右翻转气缸3-2驱动翻起到约80°，此时另一侧的左工件支撑架3-6通过左翻转气缸3-7驱动，推动工件翻起至约100°，工件随自重落在翻起的80°侧的右工件支撑架3-3上，然后两侧支撑架同时翻至水平状态，即可完成工件的翻转动作。

请参阅图7，所述输送辊道4，是由辊道架体4-1、输送辊4-2、轴承座4-3、驱动电机4-5、驱动链轮链条4-4组成，辊道架体4-1由型钢焊接而成，牢固可靠，上部布置有等间距的输送辊4-2，通过驱动电机4-5驱动链轮链条4-4使输送辊4-2旋转，从而完成传送工件。辊道架体的地脚设有高度可调机构，辊道两侧设置有挡板防止工件输送过程中掉落，且在靠近1400吨工件切断压机5附近设置有导向装置，可根据不同规格工件尺寸进行人工手动调节，以便对工件精确导向，进入1400吨工件切断压机。

请参阅图8和图8a，所述工件切断液压机5采用整体机身5-1结构，上横梁上部设置有液压控制系统，内部安装有主液压缸5-2，与主液压缸活塞连接的为滑块5-3，在滑块5-3上设置有4角缓冲机构5-4，下横梁上安装有工作台垫板及缓冲缸5-5，机身立柱上固定有挡料定位机构9所述滑块上设置有四角缓冲机构，在下横梁上安装有工作台垫板，机身立柱上固定有挡料定位机构9，在工件切断液压机的侧面设置一套换模装置。

所述四角缓冲机构采用4点缓冲结构，在工作台上设有4组缓冲缸，在滑块的底面四角均设有套缓冲丝杠杆，通过丝杠母与滑块连接，缓冲丝杠底部设有限位垫块，用于缓冲时与工作台上的缓冲缸接触受力。缓冲丝杠上部通过连接杆及蜗轮蜗杆机构与电机连接，通过电机旋转来达到调节缓冲丝杠位置作用，同时此驱动电机带有编码器，能够数字显示调试位置。

所述工件切断液压机两侧面设有固定和升降安全防护门，在液压机左侧为上下两扇固定安全防护门，在关闭防护门时有插销将门固定，同时有安全开关检测门的开闭状态。在工件切断液压机的右侧设置有升降安全防护门，由气缸驱动升降运动，同时两侧设有运行导轨导向，该防护门中间设置有有机玻璃，便于人员观察内部情况。

请参阅图9和图9a，所述2D视觉相机长度检测装置7包括：支架7-1、工业相机7-2、光源7-3和一对固装在输送辊道4的辊道架体4-1上的测长传感器7-4，所述支架7-1固装在输送辊道的辊道架体上，在支架末端连接有工业相机7-2，所述工业相机7-2悬在输送辊道上；在支架7-1的两侧上还连接有悬浮在输送辊道4上的光源7-3。该装置还配备有工控机、工业显示器、工业键盘鼠标等周边控制设备，完成视觉系统的控制及与PLC总控制器的通讯，且设置有铝合金支撑台和防护门等对此装置进行承载和防护。当工件通过前续输送装置输送到视觉测长位置时，触发附近测长传感器7-4，启动工业相机7-2拍照，工业相机7-2快速完成拍照并经软件处理，将得到的工件长度数据与存储的要求数据进行对比，将对比结果反馈给总控PLC，得出处理结果。测量精度：≤±1.5mm。

请参阅图10和图10a，所述挡料定位机构9分别固定于工件切断液压机、工件冲孔液压机和工件冲液压机工件出料方向的机身立柱上并上悬安装在工件切断液压机、工件冲孔液压机和工件冲槽液压机出料输送装置的上方，所述挡料定位机构包括：支撑架体9-1、驱动电机9-2、蜗轮蜗杆减速机9-3、调节丝杠9-4、导向机构9-5和挡块9-6，所述支撑架体9-1固装在工件切断液压机5、工件冲孔液压机8和工件冲槽液压机10的机身立柱上，在支撑架体末端连接有驱动电机9-2，所述该驱动电机9-2的输出轴连接蜗轮蜗杆减速机9-3，蜗轮蜗杆减速机的输出端连接调节丝杠9-4，所述调节丝杠前端连接有挡块9-6，在调节丝杠两侧设置有导向机构9-5。

支撑架体9-1用于支撑整个装置重量，由型钢焊接而成，固定在液压机立柱上。支撑架体下方设有位置调整机构及驱动电机动，调整机构前部设置有工件到位检测机构。位置调整机构通过驱动电机9-2驱动调节丝杠9-4，所述驱动电机9-2连接有编码器，可以准确记录到位检测装置。当压制不同长度规格工件时，通过驱动电机9-2驱动蜗轮蜗杆减速机9-3运动，带动调节丝杠9-4旋转，实现前部的挡块9-6前后运动，进而可满足检测不同长度工件的需求，调整到位后，驱动电机9-2制动，可保证位置准确不变。

请参阅图11和图11a，所述3D视觉相机孔位尺寸检测装置11包括固装在输送辊道4架体上的检测支架11-1和一对测孔传感器11-5，在检测支架上固装有直线模组11-2，所述直线模组末端连接有伺服电机11-3，在直线模组上安装有3D相机11-4。

所述3D视觉相机测孔位装置11，该装置通过固装在检测支架11-1上的3D相机11-4，通过伺服电机11-3运动，带动直线模组11-2，使3D相机直线运动，完成工件扫描拍照，检测装置感知工件的实时位移，并将其反馈给视觉控制器。该装置启动是通过装在输送辊道上的测控传感器11-5发讯，进行触发，传动机构由电机丝杠带动3D相机以最大100mm/s—300mm/s速度，对工件进行扫描成像。经控制器软件通过3D拟合，找出关键定位轴，测出所需数据。

请参阅图12-图12b所述废料输送装置12包括：汇总输送链12-5、镜像对称固定在汇总输送链两侧地面上的分输送链和用于驱动分输送链运转的电机12-6，所述汇总输送链与分输送链垂直布局，且安装在工件冲孔液压机和冲槽液压机的地坑内，沿一定角度爬出地面。所述汇总输送链和分输送链均为板式链排输送结构，所述分输送链包括架体12-1、输送链条12-2、输送链板12-3和支撑导轨12-4，所述架体中间贯穿有输送链条，在架体内侧面设置有支撑导轨，所述输送链条上装有输送链板。所述架体采用钢板焊接而成，在废料输送装置装有倒顺停开关，以便实现独立运动输送废料。当电机12-6 旋转时，可驱动输送链条12-2在支撑导轨12-4上运动，从而带动输送链板12-3，当废料掉落到输送链板上时，输送链板的运行带动了废料输送，完成废料的收集。

本发明的工作原理为：

请参阅图1和图2，操作人员提前在上料区准备好需要吊装的捆料，然后将捆料吊装到运料小车2的定位挡块范围内，再将捆扎带剪断，保证运料小车上的坯料相对齐平以满足拆垛要求。运料小车2自动移动到拆垛位置1处，拆垛装置的移动横梁1-2横移到运料小车2上方，吸盘横梁1-3下移，接触到工件后吸盘1-10吸取工件，吸盘横梁带动工件上移，此时，移动横梁带动吸盘横梁及工件横移返回。

正面工件被直接放至输送辊道4上，反面工件被放至翻转装置3上，然后通过翻转装置3可将反面工件直接翻转到输送辊道4上。通过输送辊道4将工件输送，经过导向装置及压紧装置进入工件切断液压机5。工件撞到工件切断液压机上的挡料定位机构9的端头，输送辊道4停止输送，工件切断液压机将工件切断，工件掉落，由输送辊道4继续向工件切断液压机输送，工件切断液压机5继续切断，这样往复运动，直至剩余最后一截料尾，被后续输送的工件顶出。

切断工件输通过输送辊道4继续输送到2D视觉相机长度检测装置7的位置处，进行拍照检测，符合长度要求的工件继续输送，不符合长度要求的工件被推料气缸推下输送辊道至废料框内。工件继续沿输送辊道到达工件冲孔液压机8内，并经过挡料定位机构9对工件进行定位，然后工件冲孔液压机对工件进行冲孔加工，冲孔产生的废料沿工件冲孔液压机下横梁孔掉落到废料输送链12上，经冲孔后的工件被后续工件顶出，经快速辊带动，继续输送。

工件继续沿输送辊道4到达工件冲槽液压机10内，经挡料定位机构9对工件进行定位，工件冲槽液压机对工件进行冲槽加工，冲槽产生的废料沿冲槽液压机下横梁孔掉落到废料输送链12上，冲槽后的工件被后续工件顶出，经快速辊带动，继续输送沿末尾输送辊道运动，到达3D视觉相机测孔位装置11的位置，对工件进行拍照检测，符合要求的工件继续输送至本生产线末尾，不符合要求的工件被推料缸推下至废料框内。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。