一种钢板切割系统的制作方法

本发明涉及船舶与海洋工程制造领域，尤其涉及一种金属材料切割系统。

技术背景

在重工制造业，特别是船舶与海洋工程制造业，钢板是生产的主要原材料。其生产工序中一般需通过切割加工将原材料的钢板、板材转换成各类生产必须的零件，该工序简称为下料。在船舶建造过程中，所需要的零件数量往往数以万计，零件种类繁多。板材下料的效率直接影响到工程进度，提高下料效率对缩短造船周期有重要意义。

在传统船舶与海洋工程制造业中，钢板切割一般通过数控等离子切割机、数控火焰切割机、数控激光切割机等切割设备完成。钢板板材下料的主要流程为：

钢板预处理→待切割钢板转运至缓存堆场→待切割钢板转运至切割台上→数控切割→标识零件名、流向码等生产信息→分拣零件、装托盘。

传统的钢板切割工场一般包括有切割设备和辅助设备。钢板材料的流转主要依靠人工操作吊机等辅助设备来实现，数控切割则需要人工操作各类切割设备来实现。零件的编码流向等信息的标识也主要由人工手写完成。零件的分拣和装托盘也需要由人工操作吊机辅助完成。

也就是说，传统的下料工艺的各环节，大多为人工或半人工操作，整体下料效率较低，影响工程进度。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的不足，提供了一种能够提高钢板下料整体效率的钢板切割系统。

为实现以上目的，本发明的钢板切割系统，其包括：数控切割机，包括至少一组，每一组所述数控切割机分别独立的用于对钢板进行切割作业，获得零件。分拣工位，包括分别排列在每一组所述数控切割机后端的多个，每一个所述分拣工位分别用于对所述数控切割机切割后所获得的零件进行分拣。输送线单元，包括间隔地排列在所述各组数控切割机之间、各分拣工位之间的驱动轮和支撑轮，所述驱动轮和支撑轮之上设置有多个小车单元，每一个所述小车单元上还分别设置有钢料托盘；所述驱动轮驱动所述小车单元，由所述小车单元运输装载于所述钢料托盘之上的钢板或零件到达对应的数控切割机或分拣工位。程控行车，设置在钢料堆场附近，其配备有真空吸盘吊具，所述真空吸盘吊具上设置有吸盘，所述吸盘能够根据钢板的尺寸调整开闭数量和开闭范围，以将切割所需的钢板由所述钢料堆场吊入至输送线单元中对应的钢料托盘上。

可选的，上述的钢板切割系统中，所述分拣工位包括有：至少一个预分拣工位、两个或多个零件分拣工位以及至少一个柔性分拣工位；每一组所述数控切割机的后端依次沿直线排列有上述的预分拣工位、零件分拣工位以及柔性分拣工位。所述输送线单元包括至少一条切割输送线；上述每一组数控切割机后端所排列的各分拣工位之间由一条所述切割输送线连接；所述的每一条切割输送线均分别设置有至少一个小车单元，所述小车单元上设置有钢料托盘以驱动其上所装载的钢板或零件到达对应的数控切割机或分拣工位。

可选的，上述的钢板切割系统中，所述输送线单元还包括上料摆渡车轨道，所述上料摆渡车轨道连接各组所述数控切割机的前端，所述上料摆渡车轨道上设置有至少一个小车单元以作为上料摆渡车装载所述钢板，所述上料摆渡车用于沿所述上料摆渡车轨道移动以将其上装载的钢板运输到对应的数控切割机上进行切割作业。

可选的，上述的钢板切割系统中，所述输送线单元还包括回流摆渡车轨道，所述回流摆渡车轨道连接所述各柔性分拣工位的前端，所述回流摆渡车轨道上设置有至少一个小车单元以作为回流摆渡车装载所述零件，所述回流摆渡车能够沿所述回流摆渡车轨道移动。

可选的，上述的钢板切割系统中，所述输送线单元还包括至少一条上料输送线，所述上料输送线设置在所述钢料堆场附近，连接所述上料摆渡车轨道以及所述回流摆渡车轨道；所述上料输送线上设置有至少一个小车单元以作为上料工位，所述上料工位上设置有所述钢料托盘，所述真空吸盘吊具将钢料堆场内的钢板吊起需要切割的钢板，将该钢板装载于对应的所述钢料托盘上，由所述上料工位驱动所述钢料托盘而将所述钢板运输至所述上料摆渡车轨道；所述回流摆渡车轨道上的回流摆渡车能够在卸载全部零件之后进入所述上料输送线作为上料工位运输所述钢板。

可选的，上述的钢板切割系统中，所述数控切割机还设置有除尘子系统，所述除尘子系统包括设置于所述钢料托盘下方的抽风式除尘器，所述抽风式除尘器在所述数控切割机进行切割、划线、喷码、开设坡口作业时同步的启动以将作业所产生的粉尘吸入至所述钢料托盘的下方。

可选的，上述的钢板切割系统中，所述钢料托盘的表面设置有贯穿孔或开槽。

可选的，上述的钢板切割系统中，所述钢料托盘包括：架设于所述支撑轮上方的筐体结构，以及设置在所述筐体结构中间的活动格栅；所述活动格栅包括有多个，所述多个活动格栅平行且可拆卸的设置在所述筐体结构内，所述活动格栅能够供所述数控切割机作业所产生的粉尘穿过。

可选的，上述的钢板切割系统中，所述输送线单元中的支撑轮排列为相互平行的两道。

有益效果：

1、本发明采用了中心制理念，布局紧凑，通过高效的物流方式，在钢板切割系统中引入输送线单元，使其中所排布的驱动轮和支撑轮能够驱动对应的小车单元运输装载于钢料托盘之上的钢板或零件到达对应的位置进行不同的作业。本发明通过高效的输送线单元和在其上高效流转的小车单元，将生产所需的每张板材以及钢板切割所获得的零件有序的输送到指定的数控切割机位置和分拣工位，使钢板的输送、切割、分拣等环节精准衔接，保证生产节拍的连贯性，实现了柔性分拣，大幅提高了钢板下料的效率。

2、本发明的钢板切割系统，其对重工业尤其是造船业的适用性非常好，尤其，由于其中设置有较多的分拣工位，可以满足各类零件的分拣和分流，还可在柔性分拣工位上对较大或特殊的零件作单独分拣，以满足特殊生产需求。配合相应的智能化信息管理系统和自动化控制系统，还能够对分流和分拣的各钢板、零件进行高效的传输，进一步提高效率和分拣的准确性。

3、本发明的可拓展性好。本系统安装时能够预留输送线位置，设置摆渡小车的输送速度为较大值。如此，在需要拓展产能时，可延长摆渡小车轨道，增加输送线和切割机即可。

4、本发明方案中的切割设备布置得集中紧凑，可在切割区域设置整体隔音除尘房，能有效降低车间内的噪声和粉尘污染。尤其，设置在钢料托盘下方的抽风式除尘器，能够在所述数控切割机进行切割、划线、喷码、开设坡口作业时同步的启动，以将作业所产生的粉尘吸入至所述钢料托盘的下方，实现更好的除尘效果。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本发明的实施例一起，用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的钢板切割系统的整体布置示意图；

图2是本发明的钢板切割系统中输送线单元的俯视图；

图3是图2中输送线单元的侧视图；

图4是图2中输送线单元的前视图；

图5是本发明的钢板切割系统中上料摆渡小车的示意图；回流摆渡小车与之结构相同；

图6是图5中上料摆渡小车的侧视图；

图7是本发明所述的钢板切割系统中的钢料托盘结构示意图；

图8是本发明所述的钢板切割系统中的除尘子系统的示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

参考图1所示的钢板切割系统，其包括：

数控切割机，在一种实现方式下，可采用数控等离子切割机。所述的数控切割机，包括至少一组，其通过数控切割机配备切割管理系统（以下简称为cms）进行控制。每一组所述数控切割机分别独立的用于对钢板9进行切割作业，获得零件；

分拣工位，包括分别排列在每一组所述数控切割机后端的多个，每一个所述分拣工位分别用于对所述数控切割机切割后所获得的零件进行分拣；

输送线单元，包括间隔地排列在所述各组数控切割机之间、各分拣工位之间的驱动轮3h和支撑轮3g，其通过相对独立的托盘输送管理系统（以下简称为pts）进行控制。所述驱动轮3h和支撑轮3g之上设置有多个小车单元，每一个所述小车单元上还分别设置有钢料托盘2；所述驱动轮3h驱动所述小车单元，由所述小车单元运输装载于所述钢料托盘2之上的钢板9或零件到达对应的数控切割机或分拣工位；

程控行车4，设置在钢料堆场附近，其配备有仓库管理系统（以下简称为wms）和真空吸盘吊具4a，所述真空吸盘吊具4a上设置有吸盘，所述吸盘能够根据钢板9的尺寸调整开闭数量和开闭范围，以将切割所需的钢板9由所述钢料堆场吊入至输送线单元中对应的钢料托盘2上。

上述系统，利用切割机管理系统的智能排产功能和程控行车的智能库管系统，向托盘输送管理系统下达即时输送指令，通过高效的输送线单元将生产所需的每张钢板板材有序的输送到指定的切割工位和分拣工位，实现对整个钢板9下料生产的精准衔接和柔性分拣，大幅提高了板材下料效率。

具体而言，参考图1所示，所述的分拣工位包括有：至少一个预分拣工位、两个或多个零件分拣工位以及至少一个柔性分拣工位；每一组所述数控切割机的后端依次沿直线排列有上述的预分拣工位、零件分拣工位以及柔性分拣工位。切割传送线的柔性分拣工位作为切割输送线的特殊分拣工位，设置在整个系统的后方，可满足大型零件或特殊零件的单独分拣需求，处于该工位的托盘可通过该工位前的回流小车流转至其他柔性工位和上料输送线上。

所述输送线单元包括至少一条切割输送线3a、上料摆渡车轨道、上料输送线3b以及回流摆渡车轨道。上述的四种输送线主要均由数个支撑轮3g和数个驱动轮组成，支撑轮和驱动轮均布置在输送线两侧，中间作为托盘输送通道。

其中，上述每一组数控切割机后端所排列的各分拣工位之间由一条所述切割输送线3a连接；所述的每一条切割输送线3a均分别设置有至少一个小车单元，所述小车单元上设置有钢料托盘2以驱动其上所装载的钢板9或零件到达对应的数控切割机或分拣工位。

所述上料摆渡车轨道连接各组所述数控切割机的前端，所述上料摆渡车轨道上设置有至少一个小车单元以作为上料摆渡车3c装载所述钢板9，所述上料摆渡车3c用于沿所述上料摆渡车轨道移动以将其上装载的钢板9运输到对应的数控切割机上进行切割作业。

所述回流摆渡车轨道连接所述各柔性分拣工位的前端，所述回流摆渡车轨道上设置有至少一个小车单元以作为回流摆渡车3d装载所述零件，所述回流摆渡车3d能够沿所述回流摆渡车轨道移动。

所述上料输送线3b设置在所述钢料堆场附近，连接所述上料摆渡车轨道以及所述回流摆渡车轨道；所述上料输送线3b上设置有至少一个小车单元以作为上料工位，所述上料工位上设置有所述钢料托盘2，所述真空吸盘吊具4a将钢料堆场内的钢板9吊起需要切割的钢板9，将该钢板9装载于对应的所述钢料托盘2上，由所述上料工位驱动所述钢料托盘2而将所述钢板9运输至所述上料摆渡车轨道；所述回流摆渡车轨道上的回流摆渡车能够在卸载全部零件之后进入所述上料输送线3b作为上料工位运输所述钢板9。

具体而言，参考图3至图6所示的结构。上料摆渡小车3c可由两组小车单元3e组成，回流摆渡小车3d与上料摆渡小车3c结构完全相同，由两组小车单元3e组成。上料输送线3b及切割输送线3a均由若干输送线单元组成，每个输送线单元由图2至图4所示的若干支撑轮3g和驱动轮3h组成。

为实现高效的自动化的切割作业，上述系统还可以设置：钢板位置识别系统、自动划线、喷码、开坡口（3d切割）模块。

为降低作业环境中的污染，上述系统中的数控等离子切割机还可配有“底抽风式”除尘子系统8、上位机系统。所述“底抽风式”除尘子系统设有多个抽风单元，能够实时跟踪切割位置开闭对应除尘单元的吸入口进行除尘。所述上位机系统，可接收、执行、记录、反馈cms的指令和信号。

为配合除尘子系统，钢料托盘2可设计成图7至图8所示的结构。其主要由框体结构2a和活动格栅2b组成。钢料托盘底部不封闭，粉尘气流可以穿过格栅到达托盘底部，以适应切割机的“底抽风式”除尘系统。进一步地，格栅为框式单元结构件，每个钢料托盘2b内安装数个格栅单元，方便定期更换格栅。托盘输送线采用单元化控制，托盘所处位置处的驱动轮工作时，其他驱动轮不工作。所述上料摆渡车和回流摆渡车可设有顶升装置，由此，摆渡车可在其下所设置的轨道上自动行走，并可实时反馈所处位置信息。所述上料摆渡车可与上料输送线和切割托盘输送线实现一对多的对接，将钢板9从上料传送线分别转送至各条切割托盘输送线上。所述托盘回流摆渡车也可对接各条切割托盘输送线和上料输送线，可将分拣完毕的空托盘送回至上料工位，实现托盘循环。

具体而言，所述上料输送线设有若干工位，含数个上料工位、1个摆渡取料工位，1个摆渡回流工位和数个空托盘缓冲工位。所述切割托盘传送线设有数个工位，含1个摆渡上料工位，1个切割工位，数个分拣工位，1个摆渡回流工位和1个柔性分拣工位。

而所有分拣工位均可配备站点控制器，每个控制器可独立控制所属工位输送单元的“前进、后退、停止”动作，可显示当前工作状态，并即时向pts发送状态更新信息。

由此，本发明所述切割系统，其工作流程如下：

cms收到工作任务包（可由车间制造执行系统即mes传输下发，也可用其他方式导入系统）；

cms根据生产任务类型按照优先级和当前切割机的运行状态智能排产；

cms确认空闲或即将进入空闲状态的切割机编号，分配下料板号和切割指令给对应切割机；

cms根据排产顺序提前发出喂料请求给pts和wms；

pts与wms系统通讯，确认上料输送线3b的本次上料位置；

上料输送线3b将空的钢料托盘2输送至原材料装载区对应上料工位后，pts向wms系统发出装载请求；

程控行车4将所需钢板9吊入指定上料工位处的钢料托盘2上，wms发出装载完成信号和钢板9信息给pts；

托盘输送线通过上料摆渡车3c将已装入钢板9的钢料托盘2从上料输送线3b输送至切割前等待区域；

当前切割机进入空闲状态后，cms给pts发出上料指令，pts给上料摆渡车3c发出送料指令，将钢板9送入切割区，将钢板9信息传达给cms；

pts给cms发出钢板9已送达信号；

cms收到pts信号，向对应切割机下达开始切割命令，切割机自行导入先前收到的工作任务包，识别当前钢板9位置，按位置信息和任务包中的指令信息执行切割、划线、喷码、开设坡口等动作，作业过程中，“底抽风式”除尘系统同步工作，切割机上位机系统将切割机的工作状态实时反馈给cms；

cms确认钢板9已开始切割，并向wms回馈钢板9已出库信息；

wms对板材库存信息进行销账；

切割完成后cms发出出料请求给pts，切割输送线3a将钢料托盘从切割工位送至预分拣工位；

在预分拣工位，主要分拣废料及小零件，该区域的物流单元设置控制站点，控制站点可与分拣机相互通讯，分拣完成后，分拣机通过控制站点向pts发出“前进”或“后退”输送请求；

pts根据整条输送线的实际物流状态判断是否执行请求命令，确定符合转运策略后，执行输送请求，以使得托盘输送线将钢料托盘2依次送至下一个分拣工位，直至最后一个分拣工位。在最后一个分拣工位，分拣站点发出请求信号将钢料托盘2输送至柔性分拣工位，若没有柔性分拣需求，则发出回流请求，回流小车3d接管钢料托盘2，将空钢料托盘2输送至上料输送线3b托盘缓存区；

钢料托盘内零件全部分拣完毕后，在最后一个分拣工位的控制站点向pts发出空托盘回流请求；

回流小车3d将空钢料托盘输送至上料输送线3b托盘缓存区，完成工作循环。

本领域普通技术人员可以理解：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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，均应包含在本发明的保护范围之内。