一种热浸锌全自动生产线的制作方法

本发明属于机械技术领域，涉及一种热浸锌全自动生产线。

背景技术：

热浸锌是将金属材料浸入700℃的锌液当中，金属的表面镀上锌层，使得浸锌的金属材料具备了抗氧化耐腐蚀的特点。

热浸锌的整个工作过程，普遍采用了人工操作的方式。热浸锌的流程为：1、锌锅浸泡；2、离心机将表面多余锌液甩干；3、冷却水槽冷却。上述工作流程皆有人工参与：步骤1中需要一名工人将待镀锌材料装入篮子里面浸入锌液中，锌锅旁一般有两名工人负责浸泡，浸泡一段时间后捞起；然后，步骤2中需要一名工人负责将材料倒入专用的离心机，从而将镀锌后的材料表面多余的锌液甩干；步骤3中甩干的镀锌材料再倒入冷却水槽进行冷却。上述浸锌工作流程皆需要人工操作完成。但是，热浸锌的工作场所不仅温度较高而且有烟雾，环境恶劣，不适合人工操作，热浸锌整个工作强度也较大，上述问题使得企业招工难度大。

目前热浸锌的工作过程基本选择下述两种方案：

一、通过工业机器人操作，就是在工业机器人手臂上装上篮子浸入锌液当中浸泡，一般是采用两个工业机器人在锌锅旁工作，浸泡完成后机器人将材料倒入离心机。上述方式的缺点如下：1、仅解决了锌锅内的两个人工，上料以及离心过水冷却还是人工操作；2、两台机器人生产效率比较低下，因为人工的话锌锅里面可以同时放入4～6个篮子，而机器人两个篮子明显慢了很多；3、机器人跟人工在一起工作安全性也是一个很大的隐患。

二、采用专机的方式，如中国专利申请cn108950449a全自动热浸锌生产线及方法,上述申请中用机械结构做成传动链的形式在锌锅内走动完成镀锌。上述方式的缺点如下：1、此种方式机械结构复杂，维护比较麻烦，特别是锌锅使用一段时间后需要清理锌锅底下的锌渣，还有锌锅每一个月基本要换一个新的；2、全封闭的机械结构不好操作。

上述两种自动化的方式皆未成熟，而且热浸锌自动化生产过程中的难点问题都未解决：1、撇锌灰，撇锌灰就是材料浸入锌液中由于材料上粘附的一些杂质会使锌液表面浮起一层灰，所以篮子起来时必须要将锌液上面的灰撇开，不然的话材料表面粘到锌灰就会有黑点，最终影响产品质量；2、材料上浮的时候会有些细小金属材料，比如一些小的紧固件(螺丝，螺帽等)会漂浮起来，因为锌液的密度大于铁。

这个时候就要想办法在篮子上加一个盖子，以防止上浮。以上两个是自动化生产中比较难以实现的地方。目前我们公司技术团队结合热浸锌企业几十余年的生产经验，采用工业机器人加外围的专用机械设备相结合，再配合专用的控制软件。所开发的全自动生产线从上料到最后过水出料整个流程无需人工参与，而且解决了撇锌灰和材料上浮等难题。

综上，为解决现有热浸锌生产线结构上的不足，本发明设计了一种结构合理、生产效率高、产品质量高的热浸锌全自动生产线。

技术实现要素：

本发明为解决现有技术存在的问题，提供了一种结构合理、生产效率高、产品质量高的热浸锌全自动生产线。

本发明的目的可通过以下技术方案来实现：一种热浸锌全自动生产线，其特征在于，包括：

上料单元，所述上料单元包括振动料斗和输送机构，所述振动料斗的上部开口，通过开口加入待镀锌材料，所述振动料斗的出料口向所述输送机构方向延伸，所述输送机构包括依次设置的输送带料斗、输送带和称重料斗，所述出料口位于输送带料斗的上方，所述输送带的输送带料斗通过支架设置于输送带入口上方，所述称重料斗设置于输送带出口的下方，所述称重料斗133的底部设有底板，通过驱动装置控制所述底板沿轴向打开或闭合；

装料篮，其上为开口，所述装料篮的外侧壁对称设有手柄；

机器人，所述机器人的机械臂上设有夹持组件，该夹持组件用于装料篮的夹持和转移；

浸锌单元，包括镀锌槽、浸泡机构和刮灰机构，所述浸泡机构设置于所述镀锌槽远离机器人的一侧，所述刮灰机构设置于镀锌槽的另一侧，所述镀锌槽内设置有锌液，所述浸泡机构用于将装有材料的装料篮放入镀锌槽内，所述刮灰机构用于锌液表面灰尘的刮除；

离心单元，包括驱动装置一、离心转盘和夹紧装置，所述驱动装置一的下部固设有离心转盘，所述离心转盘的端部对称设置有夹紧装置，所述夹紧装置用于装料篮的夹持；

冷却单元，所述冷却单元为冷却槽，其内设置通过隔板隔开的冷却单元一和冷却单元二，所述冷却单元一设有翻斗一，翻斗一的一端与隔板通过旋转轴一固定，通过翻斗电机控制翻斗一沿旋转轴翻转，所述冷却单元二设有翻斗二，翻斗二远离隔板的一端与冷却槽的侧壁通过旋转轴二固定，通过翻斗电机控制翻斗二沿旋转轴翻转。

作为进一步的改进，所述夹持组件包括夹紧气缸、固定板、连杆和夹持板，所述夹紧气缸设置于固定板上，所述夹持板对称设置于固定板的侧臂上且一端与固定板铰接，所述连杆的一端与夹紧气缸铰接，所述连杆的另一端设置于所述夹持板的中部并与所述夹持板铰接。

作为进一步的改进，所述侧臂的端部设有平行的滑槽，通过夹紧气缸驱动夹持板沿着滑槽滑动。

作为进一步的改进，所述夹持板上设有接触板，所述接触板的接触面弧度与装料篮的弧度一致。

作为进一步的改进，所述夹持板远离夹紧气缸的一端设有夹具。

作为进一步的改进，所述驱动装置为驱动气缸，所述驱动气缸的活塞杆与底板固定。

作为进一步的改进，所述冷却单元一内为氯化铵溶液，所述冷却单元二内为水。

作为进一步的改进，所述离心单元还包括套设于离心转盘外的外罩和升降装置，所述升降装置驱动外罩沿竖直方向上升或下降。

作为进一步的改进，所述浸泡机构包括垂直设置于镀锌槽的直线模组一和用于装料篮固定的托架，所述直线模组固定与所述托架固定，所述直线模组驱动所述托架在竖直方向上进行滑动。

作为进一步的改进，所述刮灰机构包括刮灰挡板、直线模组二和固定座，所述刮灰挡板通过间隔设置的支撑杆与横杆固定，所述横杆的远离刮灰挡板的一端与驱动装置二相连且通过固定座与所述镀锌槽固定。

与现有技术，本发明结构设置合理，具备下述有益效果：1、a、b两边可以同时生产两种不同规格的产品；2、当一边在清理维护或是维修时，另外一边可以继续生产；3、遇到生产淡季或是小批量的产品时，只需要一边开启即可，节省成本；本设备从上料到出料整个浸锌过程无需人工参与，节约了人工成本，具体为：镀锌槽31内设计了两套总共4个浸泡机构32，效率比单纯两个机械手两个篮子浸泡速度快一倍，而且人工一般是4～6个篮子，但人工装料没机械手多，在本方案中装料篮的重量为20kg，人工考虑到疲劳，吃饭，休息等因素，机器人使得整个流水线的效率有效提升；4、从生产质量上来讲，自动化控制时间精准，产品一致性好。特别是产品从锌锅里出来到离心机的时间控制是非常严格的，一般要5秒之内完成，否则锌液容易凝固影响产品质量，而机器人能很好的控制；5、从企业生产成本角度考虑的话，本方案替代了至少5个工人，节约了生产成本，提高了效率。

附图说明

图1为本发明热浸锌全自动生产线的结构示意图

图2为本发明上料单元的结构示意图；

图3为本发明夹持组件的结构示意图；

图4为本发明浸泡机构32的结构示意图：

图5为本发明浸泡单元3的结构示意图：

图6为本发明离心单元的结构示意图：

图7为本发明装料篮的结构示意图；

图8为本发明冷却单元的结构示意图。

图中，1-料单元，12-振动料斗，121-振动电机，13-输送机构，131-输送带料斗，132-输送带，133-称重料斗，134-底板，2-机器人，21-夹持组件，211-夹紧气缸，212-固定板，2121-滑槽，214-连杆，213-夹持板，3-浸泡单元，31-镀锌槽，32-浸泡机构，321-直线模组一，322-托架，323-盖子，33-刮灰机构，331-刮灰挡板，332-支撑杆，333-直线模组二，334-固定座，4-装料篮，41-手柄，5-冷却单元，51-冷却单元一，511-翻斗一，512-旋转轴一，52-冷却单元二，521-翻斗二，522-旋转轴二，6-离心单元，61-驱动装置一，62-外罩；

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明的技术方案作进一步的阐述。

如图1至图8所示，本热浸锌全自动生产线包括：

如图1所示，图1为热浸锌全自动生产线的立体结构示意图

如图2所示，图2为上料单元的结构示意图：

步骤1、上料

其中，上料单元1包括振动料斗12和输送机构13，所述振动料斗12的上部开口，通过开口加入待镀锌材料，所述振动料斗12的出料口向所述输送机构方向延伸，所述输送机构13包括依次设置的输送带料斗131、输送带132和称重料斗133，所述出料口位于输送带料斗的上方，所述输送带132的输送带料斗通过支架设置于输送带入口上方，所述称重料斗133设置于输送带出口的下方，所述称重料斗133的底部设有底板134，通过驱动装置控制所述底板沿轴向打开或闭合。

振动料斗12的底部设置有振动电机121，该振动电机121通过振动将待镀锌材料从出料口传至输送带料斗131。

具体上料的工作过程为：上料部分是有震动料斗和链板输送机组成的，待镀锌材料运输过来，待镀锌材料通过整桶运输，导入振动料斗12中，然后待镀锌材料通过振动电机121的振动下，均匀的震入上输送机构13的输送带132料斗，链板输送机通过输送带132将待镀锌材料输送到称重料斗133，到达设定的份量后输送机构13会停止送料，称重完成的待镀锌材料储存在称重料斗133里，等待机器人过来取料。当机器人过来取料时称重料斗133底部的底板134打开，待镀锌材料从称重料斗133中倒入到装料篮，完成上料的过程。

机器人2，所述机器人的机械臂上设有夹持组件21，该夹持组件用于装料篮的夹持和转移。

如图3所示，图3为夹持组件的结构示意图

所述夹持组件21包括夹紧气缸211、固定板212、连杆214和夹持板213，所述夹紧气缸211设置于固定板212上，所述夹持板对称设置于固定板212的侧臂上且一端与固定板212铰接，所述连杆214的一端与夹紧气缸211铰接，所述连杆214的另一端设置于所述夹持板213的中部并与所述夹持板213铰接。所述侧臂的端部设有平行的滑槽2121，通过夹紧气缸211驱动夹持板213沿着滑槽滑动。

具体工作时，通过夹紧气缸211的驱动下分为下述两种情况：

1、张开时，夹紧气缸211往夹持端方向运动，连杆214推动夹持板213沿着滑槽2121向侧壁的外边缘运动，因为所述夹持板213上设有接触板215，进一步的使得接触板215向外运动，进而张开整个夹持组件；

2、夹持时，夹紧气缸211往远离夹持端的方向运动，连杆214拉动夹持板213沿着滑槽2121向内运动，因为所述夹持板213上设有接触板215，进一步的使得接触板215向内运动，进而收缩整个夹持组件；

优选的，所述夹持板213上设有接触板215，该接触板215与装料篮4的接触面为与装料篮4弧度一致，如此设置，使得机器人在夹持装料篮4能够夹紧。

优选的，接触板215的接触面上设置有凹槽，该凹槽与装料篮4侧边设置的把手形状一致，进一步使得机械手对装料篮进行夹持时，更好的定位以及夹持，精度更加高。

机器人上设置的夹持组件21是用来夹取装料篮4的结构，由固定板212上设置的夹紧气缸来拉动两片夹持板213，从而实现对装料篮4的夹紧和松开。

步骤2浸泡镀锌

如图5所示，图5为浸泡单元3的结构示意图：

浸泡单元3，包括镀锌槽31、浸泡机构32和刮灰机构33，所述浸泡机构32设置于所述镀锌槽31远离机器人2的一侧，所述刮灰机构33设置于镀锌槽31的另一侧，所述镀锌槽31内设置有锌液，所述浸泡机构32用于将装有材料的装料篮4放入镀锌槽内，所述刮灰机构32用于锌液表面灰尘的刮除；所述刮灰机构33包括刮灰挡板331、直线模组二333和固定座334，所述刮灰挡板331通过间隔设置的支撑杆332与横杆333固定，所述横杆333的远离刮灰挡板331的一端与驱动装置二相连且通过固定座334与所述镀锌槽固定。

如图4所示，图4为浸泡机构32的结构示意图：

作为进一步的改进，所述浸泡机构32包括垂直设置于镀锌槽的直线模组一321和用于装料篮固定的托架322，所述直线模组一321与所述托架322固定，所述直线模组驱动所述托架在竖直方向上进行滑动。

优选的，所述托架322之间设有盖子323，该盖子323通过支撑架与托架322固定。

现有技术中，在浸锌的过程中，因为锌液的密度大于铁的密度，在材料装在篮子中的时候，比如一些紧固件螺丝和螺帽等会漂浮起来，影响整个镀锌过程。本申请中在托架322之间设置有与装料篮4的上部开口42形状一致的盖子323，盖子323对开口进行盖合，在浸锌的过程中有效避免了待镀锌材料的上浮。

如图1所示，浸锌单元3为两组，机器人对控制精度要求高，故采用伺服电机和直线模组进行控制，托架322能够进行上下运动，通过托架322的上下运动使装料篮4放入镀锌槽31内。在浸锌的过程中，由于直线模组一321控制托架322的上下运动也就是模仿了人工的动作，使得材料充分浸透。另外在放装料篮4的上方设计了一个盖子，装料篮4安放完毕后由气缸推动盖子把装料篮4上的开口盖起来，可以以防材料上浮逃出篮子。另外一个功能是盖子盖住后起到装料篮4定位的功能，能够进一步防止上下运动时装料篮4位置跑偏影响机器人的夹持。

刮灰机构33通过伺服电机和直线模组二333来控制撇锌灰的刮灰挡板331走位，即在装料篮4浸入镀锌槽后，刮花挡板331沿着镀锌槽的纵向移动将灰刮走，具体为在篮子起来前3秒，撇锌灰刮板会走一个位置把锌液上的灰刮走。两边的锌灰是往一边赶的，最终通过刮灰挡板331将锌灰隔离起来。

步骤3离心过程

如图6所示，图6为离心单元的结构示意图，

离心单元6，包括支架和离心机，所述离心机设置于所述支架上，通过离心机对镀锌后的材料旋转离心；

离心机包括驱动装置一61、离心转盘和夹紧装置，所述驱动装置一61的下部固设有离心转盘，所述离心转盘的端部对称设置有夹紧装置，所述夹紧装置用于装料篮的夹持；所述离心单元6还包括套设于离心转盘外的外罩62和升降装置63，所述升降装置驱动外罩沿竖直方向上升或下降。

其中，驱动装置一61采用一台倒立的15kw异步伺服电机作为动力，由变频器驱动。夹紧装置通过气缸驱动夹紧，在伺服电机的带动下高速旋转，当装料篮在旋转离心的时候，外罩62在升降装置63的驱动下可以降下来防止锌液甩开来，离心完毕外罩62上升。装料篮上有机器人拾取篮子所需的手柄41，故离心机停止的时候手柄41必须始终在一个位置，所以系统利用电机编码器计算电机轴的位置设计了定点停车功能。离心完毕，机器人将篮子转移到冷却单元5。

现有技术中，装料篮4在旋转离心的时，装料篮4在高速旋转下，材料表面的锌液会甩得到处都是，本申请中设计了外罩62，该外罩62套设在装料篮4的外部，有效防止了离心过程中锌液四处飞溅的现象。

如图7所示，图7为装料篮的结构示意图

装料篮4，其上为开口，所述装料篮4的外侧壁对称设有手柄41；

步骤4冷却清洗过程

如图8所示，图8为冷却单元的结构示意图，

冷却单元5，所述冷却单元5为冷却槽，其内设置通过隔板隔开的冷却单元一51和冷却单元二52，所述冷却单元一51设有翻斗一511，翻斗一511的一端与隔板通过旋转轴一512固定，通过翻斗电机控制翻斗一沿旋转轴翻转，所述冷却单元二52设有翻斗二521，翻斗二远离隔板的一端与冷却槽的侧壁通过旋转轴二522固定，通过翻斗电机控制翻斗二沿旋转轴翻转；

冷却槽设置有隔板，该隔板将冷却槽分隔为两个部分：冷却单元一51和冷却单元二52，所述冷却单元一51内为氯化铵溶液，所述冷却单元二52内为水。机器人将经过离心的装料篮4的材料倒入冷却单元一51中，经过冷却单元一51清洗后，翻斗电机53通过沿着旋转轴一512的旋转将镀锌后的材料放入冷却单元二52中，经过清水清洗后，翻斗二521将镀锌后的材料倒入冷却单元二52中，整个过程镀锌过程结束。

如图1所述，包括了两组本发明的热浸锌全自动生产线，上述热浸锌全自动化生产线可以分成a和b两边来工作的，为相互独立的两套生产线。镀锌槽31里每组包含有两组浸锌单元3，独立的两条生产线中有4组，镀锌槽31中有4个篮子在工作。

上述包含两组热浸锌全自动生产线，对比现有技术具备下述有益效果：1、a、b两边可以同时生产两种不同规格的产品；2、当一边在清理维护或是维修时，另外一边可以继续生产；3、遇到生产淡季或是小批量的产品时，只需要一边开启即可，节省成本；本设备从上料到出料整个浸锌过程无需人工参与，节约了人工成本，具体为：镀锌槽31内设计了两套总共4个浸泡机构32，效率比单纯两个机械手两个篮子浸泡速度快一倍，而且人工一般是4～6个篮子，但人工装料没机械手多，在本方案中装料篮的重量为20kg，人工考虑到疲劳，吃饭，休息等因素，机器人使得整个流水线的效率有效提升；4、从生产质量上来讲，自动化控制时间精准，产品一致性好。特别是产品从锌锅里出来到离心机的时间控制是非常严格的，一般要5秒之内完成，否则锌液容易凝固影响产品质量，而机器人能很好的控制；5、从企业生产成本角度考虑的话，本方案替代了至少5个工人，节约了生产成本，提高了效率。

本文中所描述的仅为本发明的优选实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此。本发明所属领域的技术人员对所描述的具体实施例进行的修改或补充或采用类似的方式替换，均应涵盖于本发明的保护范围之内。