冷轧变厚度板自动落料装置及方法与流程

本发明涉及机械加工设备技术领域，尤其涉及一种冷轧变厚度板自动落料装置及方法。

背景技术：

为了实现汽车轻量化的目标，目前汽车行业正在推广使用一种通过轧制得到的厚度连续变化的带材——变厚板，变厚板可由如图1所示的带材剪切成图中长度为l的各段成品板材制成，从图中可以看出变厚板整卷带材的厚度呈周期性变化的，每个周期包含至少两个不同厚度的等厚段，等厚段之间的斜率≤1/100。这种变厚板可以通过单张或是成卷的方式轧制生产，虽然成卷轧制的方式效率较高，但对后续落料有定位精度的要求。

在实际生产中，为了便于轧制控制，会将出口厚度轮廓设定为周期性的，对这种轧制方法进行板材剪切通常的做法是根据轧制时设定的目标轮廓，在剪切时加以定位，并控制剪刀动作，之后，将剪切好的板料送至后道工序进行处理。

现有技术的中国专利cn106270718a、cn101607264b中均公开了变厚板的剪切。但是，考虑到后续工艺往往需要对已经剪好的板材进行落料，需要设计出对成卷的变厚度板材可以直接同步完成剪切和落料的装置及方法。并且，在落料的时候，必须能够对所需落料的带材厚度轮廓进行识别并跟踪，控制带材设定的落料位置行走至压机时，压机对其进行落料；必须能够识别出所落料的样板是否满足成品要求，并在堆垛时加以区分。但是目前的现有技术中并没有这样的自动落料的装置。

针对现有技术中没有针对变厚度板进行自动落料的装置的问题，本发明提供了一种能够对变厚度板进行尺寸识别，并根据识别后的结果自动落料并分类堆垛的装置及方法。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供一种冷轧变厚度板自动落料装置及方法，能够根据识别的板材轮廓判断是否满足尺寸精度，并进行分类堆垛，提高变厚度板的加工效率。

为实现上述目的，本发明的一种冷轧变厚度板自动落料装置，包括控制系统，和分别与控制系统通信连接的轮廓检测装置、压机和堆垛装置，其中，

轮廓检测装置布置于压机的前序工位，堆垛装置布置于压机的后序工位；

控制系统通过轮廓检测装置获取经过轮廓检测装置的待落料带材的实际轮廓信息；控制系统控制压机的动作时刻，以冲压待落料带材获得落料板材；控制系统根据落料板材对应的待落料带材位置的实际轮廓信息和预设轮廓信息，确定落料板材是否为成品板材并控制堆垛装置对落料板材分类。

进一步地，轮廓检测装置包括测厚仪和长度检测装置，控制系统根据测厚仪测量的各个时刻待落料带材的厚度信息和长度检测装置测量的经过长度检测装置的待落料带材的长度信息，确定待落料带材的实际轮廓信息。

进一步地，控制系统根据长度信息、实际轮廓信息和预设轮廓信息确定压机的动作时刻。

进一步地，还包括矫直设备，布置于轮廓检测装置的前序工位。

进一步地，还包括标志识别装置，控制系统根据标志识别装置检测待落料带材上的标记情况，确定对待落料带材进行轮廓识别和冲压的起始点。

本发明的一种冷轧变厚度板自动落料方法，采用上述的冷轧变厚度板自动落料装置，包括如下步骤：

s1、设置成品板材的预设轮廓信息，并获得待落料带材的实际轮廓信息；

s2、将检测后的待落料带材输送至压机，控制压机冲压待落料带材并获得落料板材；

s3、根据落料板材对应的待落料带材位置的实际轮廓信息和预设轮廓信息，确定落料板材是否为成品板材并分类。

进一步地，获得待落料带材的实际轮廓信息的方法，包括：获取各个时刻待落料带材的厚度信息和待落料带材的长度信息，根据厚度信息和长度信息确定待落料带材的实际轮廓信息。

进一步地，还包括，根据长度信息、实际轮廓信息和预设轮廓信息控制压机冲压待落料带材。

进一步地，还包括，检测待落料带材前，对待落料带材进行矫平处理。

进一步地，还包括，识别待落料带材上的标记，并根据标记确定对待落料带材进行轮廓识别和冲压的起始点。

本发明的冷轧变厚度板自动落料装置及方法，由于布置了轮廓检测装置，因此，在落料的时候，能够对待落料板材的轮廓进行识别，能够判断出压机所冲压出来的板材是否满足成品要求，并在堆垛时加以区分，可以高效准确地将纵向具有周期性不同厚度的成卷带材来料落料成用户可以直接使用的具有不同厚度段的板材。本发明的冷轧变厚度板自动落料装置及方法，具有结构、操作简单、成本低、精度高的优点。

附图说明

图1为变厚度来料的厚度轮廓示意图；

图2为本发明一个实施例的冷轧变厚度板自动落料装置；

图3为图2所述实施例的待落料带材长度计算方法原理图；

图4为本发明另一个实施例的冷轧变厚度板自动落料装置；

图5为图4所述实施例的待落料带材长度计算方法原理图；

图6为应用于图4所示装置的变厚轧制机架结构示意图；

图7为图6所述变厚轧制机架轧制的待落料带材结构示意图；

图8为本发明的冷轧变厚度板自动落料方法的流程图；

图9为本发明中带落料板材的结构示意图。

具体实施方式

下面，结合附图，对本发明的结构以及工作原理等作进一步的说明。

如图2所示，本发明提供了一种冷轧变厚度板自动落料装置，包括控制系统10，和分别与控制系统10通信连接的轮廓检测装置、压机5和堆垛装置9，各个装置按照工工序的相对位置为：轮廓检测装置布置于压机5的前序工位，堆垛装置布置于压机5的后序工位，即，轮廓检测装置先对待落料带材2来料进行实际轮廓检测，检测后的待落料带材2输送至压机5进行冲压，最后控制系统控制堆垛装置9将冲压好的落料板材6输送至指定堆垛工位，即分别堆至成品堆垛7或废品堆垛8内。

在本发明实施例中，轮廓检测装置包括测厚仪4和长度检测装置3，具体地，长度检测装置3可以布置于测厚仪4之前。测厚仪4先对待落料带材2来料进行厚度检测，同时，长度检测装置3对经过长度检测装置3待落料带材2的长度进行测量。测厚仪可以为接触式测厚仪、光学测厚仪或者是放射性测厚仪中的任意一种，只要是能够实时测量经过测厚仪4的待落料带材2的厚度即可。长度检测装置3可以是常规的测长轮或者是光学测长设备，具有实时测量经过其的待落料带材2的长度的功能。

测厚仪4检测到的数据信息和长度检测装置3检测到的数据信息分别输送至控制系统10，控制系统10将测厚仪4和长度检测装置3的输入信号加以整合，即可还原出待落料带材2的实际轮廓。控制系统10可以根据长度检测装置3的信号跟踪待落料带材2，确定压机5的动作时刻，即预设轮廓信息中包括成品板材的长度信息，当长度检测装置3跟踪发现位于压机5的待落料带材2的轮廓、长度满足成品板材轮廓、长度要求时，控制系统10将控制压机5动作一次，对待落料带材2进行冲压，获得落料板材6。最后，控制装置10通过比较实际轮廓信息和预设轮廓信息，确定落料板材6是否为成品板材并控制堆垛装置9(一般为输送皮带)的输送位置，若落料板材6是成品板材，则输送并堆放至成品堆垛7，否则，输送并堆放至废品堆垛8。

当然，确定落料板材6是否为成品板材的方法还可以包括，设置误差范围，实际轮廓信息与预设的轮廓信息进行比较时，可以根据偏差是否在允许的误差范围内判断是否为成品板材。

此时，对于压机5的动作时刻的计算，可以根据长度检测装置3和轮廓检测装置4通过计算获得每个周期的起始点，并以该点作为轮廓识别和冲压的起始点s。假设轮廓检测装置4与压机基准点o(一般设定为压机5沿待落料带材2运行方向的中点位置)之间的距离是l0，每个落料板材6的周期长度(两个相邻的周期的起始点s之间的距离)为l，通过控制系统10设定的待落料带材2的运行速度为v，如图3所示，阴影部分为控制系统已经识别出的样件20，可以看到，与该样件20的起始点s距离l长度的为下一样件的起始点s’，s’距离测厚仪4的距离为x，x是控制系统10计算出来的，计算过程如下：

假设从控制系统10收集到足够的信息(厚度、长度)至识别出样件20的起始点s的过程需要t1时间，而识别出的起始点s距离开始识别的时刻所对应的待落料带材2上的位置为l2，则

x＝l2-l+t1×v

当识别完成时，对该起始点s’的位置跟踪trace开始，即

trace＝0

当s点行走时的位置跟踪trace

其中，δ是修正系数，其根据压机5的动作情况和待落料带材2的行走速度确定，假设压机5动作需要时间τ，而已知待落料带材2的行走速度是v，则

δ＝τ·v

当trace达到时，控制系统10将向控制压机5发出指令，压机5开始动作。

在本发明的另一个实施例中，还包括矫直设备1，布置于轮廓检测装置4的前序工位，将待落料带材2矫平，可以提高轮廓检测的准确性，并且，进入压机5的待落料带材2需要平整，才能方便压机5进行冲压并且尽可能小出现误差。当然，在本发明中，矫直设备1布置在长度检测装置3的前序工位，使对于待落料带材2的长度测量更加准确，减小误差。

在本发明的另一个实施例中，如图4所示，还包括布置于矫直设备1的后序工位、长度检测装置3的前序工位的标志识别装置19，标志识别装置19识别出轧制时在待落料带材2上做标记，控制系统10根据标志识别装置19检测待落料带材2上的标记情况进行判断，确定对待落料带材2进行检测和冲压的起始点。

此时，对于压机5的动作时刻的计算，可以直接通过标志识别装置19检测到每一个落料板材周期首尾交接处的标记，并以该点作为识别和冲压的一个周期的起始点s。假设标志识别装置19与压机基准点o(一般设定为压机5沿待落料带材2运行方向的中点位置)之间的距离是l1，每个落料板材6的周期长度(两个相邻的周期的起始点s之间的距离)为l，通过控制系统10设定的待落料带材2的运行速度为v，如图5所述，当标志识别装置19识别出一个周期的起始点s时，对该起始点s的位置跟踪trace开始，即

trace＝0

当s点行走时的位置跟踪trace

其中，δ是修正系数，其根据压机5的动作情况和待落料带材2的行走速度确定，假设压机5动作需要时间τ，而已知带材2的行走速度是v，则

δ＝τ·v

当trace达到时，，控制系统10将向压机5发出指令，压机5开始动作。

如图6所示，为生产带标记的待落料带材2的变厚轧机布置图。其中，图中所示箭头为待落料带材2的运输方向，变厚轧制机架包括，轧辊11、分别布置于轧辊11前、后序工位的前、后测厚仪13、15、布置于前测厚仪13前序工位的前测长辊17、布置于后测厚仪15后序工位的后测长辊18和布置于两端的前、后卷取机12、14。在后测长辊18与后卷取机14之间布置有打标器16，即打标器16布置在轧机辊缝的出口，变厚轧制机架的控制系统可以根据前测长辊17和后测长辊18的测量结果，在每个设定周期的首尾相接处打上一个标记，生产出的带标记的待落料带材2如图7所示。

其中，打标器16可以采取机械、激光或是喷色的方式进行标记，对应标记的形式可以是刻痕、孔洞或者是色标等可以检测的记号。此时，对应不同的标记方式，标志识别装置9的识别方式可以是拍照、颜色识别或者是红外线感应等，即标志识别装置9可以为相机、颜色检测传感器或者红外激光检测仪等。

综上，本发明提出了两个实施例的冷轧变厚度板自动落料装置，一个实施例是根据经过测厚仪4、长度检测装置3的待落料带材2的检测数据信息，由控制系统10计算出待落料带材2上每一个周期的起始位置，并以此起始位置作为实际轮廓的识别起始点；另一个实施例则是采用标志识别装置19检测出待落料带材2上带有的标记，该标记是轧制的落料板材每个周期首尾的交接点，控制系统10将该标记作为实际轮廓的识别起始点。

如图8所示，本发明的一种冷轧变厚度板自动落料方法，采用上述的冷轧变厚度板自动落料装置，包括如下步骤：

s1、设置成品板材的预设轮廓信息，并获得待落料带材的实际轮廓信息。

在本发明实施例中，成品板材的预设轮廓信息可以包括各等厚段的厚度及长度、以及各过渡段的长度。

在本发明实施例中，获得待落料带材的实际轮廓信息的方法，包括：获取待落料带材各个位置的厚度信息和待落料带材的长度信息，根据厚度信息和长度信息确定待落料带材的实际轮廓信息。

s2、将检测后的待落料带材输送至压机，根据预设轮廓信息控制压机冲压待落料带材并获得落料板材。

在本发明实施例中，还可以根据长度信息、实际轮廓信息和预设轮廓信息控制压机冲压待落料带材。

s3、根据落料板材对应的待落料带材位置的实际轮廓信息和预设轮廓信息，确定落料板材是否为成品板材并分类。当然在本发明另一实施例中，还可以预先设定误差范围，将实际轮廓信息与预设轮廓信息进行对比，若各等厚段的厚度及长度偏差、各过渡段的长度偏差小于预设的误差范围，即可判断为该待落料板材为成品板材。一般来说厚度偏差≤±50μm，长度偏差≤±2mm，当然，根据不同需要，也可以依据实际情况设定偏差值。

在本发明实施例中，检测待落料带材前，还可以对待落料带材进行矫平处理，可以提高轮廓检测的准确性，尽可能小在剪切时出现的误差，并且使对于待落料带材的长度测量更加准确。

在本发明另一实施例中，还可以识别待落料带材上的标记，并根据标记确定对待落料带材进行检测和剪切的起始点。

例如，轧制如图9所示的成品板材，该产品板材的预设轮廓信息为：

厚度：h1＝2.0mm，h2＝1.0mm；

长度：len1＝250mm，t1＝100mm，len2＝500mm，t2＝100mm，len3＝250mm。

在待落料带材进入冷轧变厚度板自动落料装置之前，先将上述轮廓信息数据输入控制系统，从数据中可以看出，这是一个包含三个等厚段(三个等厚段的厚度依次为2.0、1.0、2.0mm，三个等厚段的长度依次为250、50、250mm)和两个过渡段(过度的的长度依次为100、100mm)的成品板材，因此，一个成品板材的长度是：

l＝len1+t1+len2+t2+len3＝1200mm

当采用如图2所示的冷轧变厚度板自动落料装置时，其具体的自动落料流程为：

控制系统10测量已经矫平的待落料带材2，并根据距离检测装置3和轮廓检测装置4判断待落料带材2的位置(关键是判断图9中a、b、c、d个拐点的位置)，同时，与已输入的成品板材的预设轮廓信息进行比对，决定压机5的动作时刻。以图3对该过程进行说明，在识别出一个周期的起始点s距离轮廓检测装置4为800mm，此时对起始点s的位置跟踪trace开始，即

trace＝0

当s点行走

其中，δ是修正系数，根据压机动作情况、待落料带材行走速度而定，假设压机启动需要60ms，而待落料带材的行走速度是8mpm，则

trace＝1250-δ＝1242mm

之后，控制系统10控制压机5开始动作。

此时，对待落料板材6进行堆垛分类的基本原则是，如果测量的该待落料板材6对应的待落料带材2的轮廓中，没有出现上述拐点、或者上述拐点没有完全出现，则落料，并堆放至废料堆垛8；否则，将该待落料板材6的各段的厚度、长度与预设轮廓信进行比较，在误差范围内的待落料板材6堆放进产品堆垛7，误差范围之外的待落料板材6堆放进废料堆垛8。

当采用如图4所示的冷轧变厚度板自动落料装置时，其具体的自动落料流程为：

标志识别装置19检测到每一段较厚位置的中点上的标记，控制系统10控制压机基准点o落在标记位置。以图5对该过程进行说明，当标志识别装置19识别出一个周期的起始点s时，对该起始点s的位置跟踪trace开始，即

trace＝0

当s点行走时的位置跟踪trace

其中，δ是修正系数，根据压机动作情况、待落料带材行走速度而定，假设压机启动需要60ms，而待落料带材的行走速度是8mpm，则

trace＝2100-δ＝2092mm

之后，控制系统10控制压机5开始动作。

同时，控制系统10也要识别图9中a、b、c、d个拐点的位置，将待落料板材6的各段的厚度、长度与预设轮廓信进行比较，在误差范围内的预设轮廓信堆放进产品堆垛7，误差范围之外的预设轮廓信堆放进废料堆垛8。

以上，仅为本发明的示意性描述，本领域技术人员应该知道，在不偏离本发明的工作原理的基础上，可以对本发明作出多种改进，这均属于本发明的保护范围。