一種縱向金屬板上下料與切割方法及其系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種縱向金屬板上下料與切割方法及其系統(tǒng)，采用平行設(shè)置兩條縱向移動上下料、切割作業(yè)線，每條作業(yè)線分別依次包括組料上料位、切割工位、片料下料位及設(shè)于兩條作業(yè)線之間的一搬運堆垛機器人；兩條作業(yè)線組料上料方向相反；組料上料位、片料下料位設(shè)組料小車、片料小車及導(dǎo)軌；切割工位設(shè)有至少兩臺激光切割頭和移動快臺；移動快臺縱向移動、雙向進出料，設(shè)兩個待料位、一切割位；搬運堆垛機器人的外部軸分別橫跨各自作業(yè)線的組料上料位及對應(yīng)的移動快臺一待料位，同時也橫跨相對的另一條作業(yè)線的片料下料位及對應(yīng)的移動快臺另一待料位；每個切割工位設(shè)一廢料傳送系統(tǒng)。本發(fā)明能有效提高切割作業(yè)節(jié)奏和產(chǎn)量，同時系統(tǒng)布局更為合理。
【專利說明】一種縱向金屬板上下料與切割方法及其系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬加工領(lǐng)域，特別地，涉及用于汽車制造【技術(shù)領(lǐng)域】的金屬板上下料及切割的方法及其系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]激光技術(shù)用于材料切割加工領(lǐng)域已經(jīng)是一種成熟的商用技術(shù)，同時，隨著激光發(fā)生器的發(fā)展，帶來了更快的加工速度、更靈活的應(yīng)用方式，以及產(chǎn)生了對自動化上下料、高節(jié)奏連續(xù)生產(chǎn)的需求。隨著機器人及其控制技術(shù)的發(fā)展，基于機器人自動化控制開發(fā)的搬運及上下料系統(tǒng)也已日趨完善，在此背景下，實現(xiàn)一種上料與下料作業(yè)并完成切割的整合系統(tǒng)，可極大滿足客戶的加工需求。例如，美國奧特邁提克公司公開專利CN102105256A提出了一種用于高速切削的漸進激光切料裝置。提出的裝置中包含每個門架上至少一個可移動激光頭進行激光切割作業(yè)。
[0003]已經(jīng)使用的技術(shù)中，采用了橫向雙快臺金屬板上下料及切割的方法，由于使用了橫向快臺工作方式，快臺進料出料移動方向與廢料出料方向垂直，增加了整個系統(tǒng)的工作空間。另外，每個快臺含一個切割位與二個組料上料和片料下料位，相應(yīng)有二個組料小車垛位以及片料小車垛位，每組導(dǎo)軌共有四輛小車，使搬運堆垛單元控制設(shè)計較為復(fù)雜。此種方式占用橫向長度廠，從而使廠區(qū)平面布局頗為緊張局促。
[0004]同時，在橫向快臺移動中，快臺導(dǎo)軌跨度間距與料片長度有關(guān)，為了適應(yīng)各種規(guī)格料片快臺跨度至少為4000mm，這對加工精度以及安裝條件要求很高。更窄的快臺導(dǎo)軌間距可以更好保證加工及安裝精度，提高工作性能?？v向移動的快臺，導(dǎo)軌間跨度間距與料片寬度有關(guān)，即與帶鋼寬度相關(guān)，通常帶鋼寬度在1500-1800_間，因此，快臺導(dǎo)軌跨度至多為2000mm即可滿足生產(chǎn)需求，可以極大保證加工質(zhì)量與安裝精度，從而提高工作穩(wěn)定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種縱向金屬板上下料與切割方法及其系統(tǒng)，可實現(xiàn)鋼板上料及下料作業(yè)，并能有效提高作業(yè)節(jié)奏和產(chǎn)量，同時系統(tǒng)可靠性強，布局更為合理。
[0006]為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0007]—種金屬板切割系統(tǒng)，采用平行設(shè)置兩條縱向移動上下料、切割作業(yè)線，每條作業(yè)線分別依次包括組料上料位、切割工位、片料下料位及設(shè)置于兩條作業(yè)線之間的一臺搬運堆垛機器人及相應(yīng)的外部軸；兩條作業(yè)線組料上料位設(shè)置方向相反即組料上料方向相反；所述組料上料位、片料下料位分別設(shè)置組料小車、片料小車及相應(yīng)的導(dǎo)軌；切割工位設(shè)有至少一臺激光發(fā)生器以及二臺激光切割頭和移動組料、片料出入激光切割頭切割區(qū)域的移動快臺；所述的移動快臺為縱向移動且可雙向進出料，其上設(shè)兩個待料位及其之間的一個切割位；所述的兩條作業(yè)線的搬運堆垛機器人的外部軸分別橫跨各自作業(yè)線的組料上料位及相對應(yīng)的移動快臺位于組料下料位側(cè)的一待料位，相對地，同時也橫跨另一條作業(yè)線的片料下料位及相對應(yīng)的移動快臺位于片料下料位側(cè)的一待料位；搬運堆垛機器人設(shè)抓取組料、片料的端拾器；每個切割工位設(shè)置廢料傳送系統(tǒng)一套。
[0008]進一步，所述的切割工位上設(shè)可更換的襯板模，襯板模上對應(yīng)片料及可回收廢料的位置下設(shè)置支撐裝置，其余位置為供落料的留空結(jié)構(gòu)。
[0009]所述的廢料傳送系統(tǒng)包括供落料的廢料溜槽及廢料輸送帶。
[0010]所述的廢料傳送系統(tǒng)廢料出料方向與移動快臺移動方向垂直。
[0011]所述的激光發(fā)生器設(shè)有兩臺，分別對應(yīng)一臺激光切割頭。
[0012]所述的激光發(fā)生器為光纖激光發(fā)生器或碟片激光發(fā)生器。
[0013]所述的切割工位設(shè)置至少一個以上的分段煙道進行煙氣分段開啟關(guān)閉的隔離抽離。
[0014]本發(fā)明的一種金屬板切割方法，采用平行設(shè)置兩條縱向移動上下料、切割作業(yè)線，每條作業(yè)線分別依次包括組料上料位、切割工位、片料下料位及設(shè)置于兩條作業(yè)線之間的一搬運堆垛機器人；兩條作業(yè)線組料上料方向相反；所述組料上料位、片料下料位分別設(shè)置組料小車、片料小車及相應(yīng)的導(dǎo)軌；切割工位設(shè)有至少一臺激光發(fā)生器以及二臺激光切割頭和移動組料、片料出入切割區(qū)域的移動快臺；所述的移動快臺為縱向移動且可兩側(cè)雙向進出料，并設(shè)兩個待料位和一個切割位；組料成垛后由組料小車運至組料上料位，搬運堆垛機器人進行組料上料至移動快臺一待料位，移動快臺將組料移動至切割位；激光切割頭按預(yù)設(shè)切割路徑對組料進行切割，切割完畢再由移動快臺將片料移出切割位，由搬運堆垛機器人將片料下料至片料下料位，成垛后片料由片料小車通過導(dǎo)軌運至工作區(qū)域外，切除的廢料由廢料輸送系統(tǒng)移除至切割工位外。
[0015]進一步，所述的兩個作業(yè)線的搬運堆垛機器人的外部軸分別橫跨本作業(yè)線的組料上料位及靠近組料上料位側(cè)的移動快臺的一待料位；每條作業(yè)線的搬運堆垛機器人搬運堆垛另一條作業(yè)線的組料上料、片料下料的作業(yè)，以此可實現(xiàn)兩條作業(yè)線共用一個片料下料位。
[0016]所述的兩個作業(yè)線的任意一個搬運堆垛機器人負責(zé)兩個移動快臺一側(cè)的組料上料與片料下料作業(yè)。
[0017]所述的切割工位上設(shè)可更換的襯板模，襯板模上對應(yīng)片料及可回收廢料的位置下設(shè)置支撐裝置，其余位置為供落料的留空結(jié)構(gòu)。
[0018]所述的廢料輸送系統(tǒng)出料方向與移動快臺移動方向垂直。
[0019]所述的激光切割頭的運功機構(gòu)為直角坐標(biāo)機器人形式，可沿XYZ三個方向運動。
[0020]本發(fā)明的有益效果:
[0021]本發(fā)明使系統(tǒng)布局更為緊湊，移動快臺縱向移動，縮短了橫向長度，不僅降低了占地面積，更保證了加工安裝質(zhì)量，使該方式下整個系統(tǒng)工作更加穩(wěn)定，從而實現(xiàn)高質(zhì)量的切割作業(yè)。此外，兩個移動快臺在一側(cè)可共用一個組料垛位和片料垛位，減少了垛位數(shù)量，簡化機器人的控制操作系統(tǒng)與運輸系統(tǒng)，工作方式更為便利。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明一實施例的俯視圖。
[0023]圖2為本發(fā)明一實施例立體示意圖。
[0024]圖3?圖10為本發(fā)明一實施例工藝作業(yè)流程示意圖?！揪唧w實施方式】
[0025]參照圖1、圖2，本發(fā)明的一種金屬板切割系統(tǒng)，采用平行設(shè)置兩條縱向移動上下料、切割作業(yè)線A、B，每條作業(yè)線A、B分別依次包括組料上料位1、1’、切割工位2、2’、片料下料位3、3’，設(shè)置于兩條作業(yè)線之間的二臺搬運堆垛機器人4、4’及相應(yīng)的外部軸41、41’；兩條作業(yè)線A、B組料上料位1、I’設(shè)置方向相反；所述組料上料位1、I’、片料下料位3、3’分別設(shè)置組料小車5、5’、片料小車6、6’及相應(yīng)的導(dǎo)軌7、7’、8、8’;切割工位2、2’設(shè)有至少一臺激光發(fā)生器及二臺激光切割頭9、9’和移動組料、片料出入切割區(qū)域的移動快臺10、10’ ；所述的移動快臺10、10’為縱向移動且可兩側(cè)雙向進出料，并設(shè)兩個待料位即1#、2#待料位和一個切割位。
[0026]所述的兩條作業(yè)線A、B的搬運堆垛機器人4、4’的外部軸41、41’分別橫跨各自作業(yè)線A、B的組料上料位1、1’及相對應(yīng)的移動快臺10、10’位于組料上料位1、1’側(cè)的1#待料位，同時也橫跨另一條作業(yè)線B、A的片料下料位3’、3及相對應(yīng)的移動快臺10’、10位于片料下料位3’、3側(cè)的2#待料位。
[0027]搬運堆垛機器人4、4’設(shè)抓取組料、片料的端拾器11、11’ ；每個切割工位2、2’設(shè)置一套廢料傳送系統(tǒng)12、12’。
[0028]進一步，所述的切割工位2、2’上設(shè)可更換的襯板模，襯板模上對應(yīng)片料及可回收廢料的位置下設(shè)置支撐裝置，其余位置為供落料的留空結(jié)構(gòu)，襯板模下部設(shè)置有廢料傳送系統(tǒng)12、12’供落料的廢料溜槽，對應(yīng)廢料溜槽還設(shè)廢料輸送帶。
[0029]所述的廢料傳送系統(tǒng)12、12’廢料出料口設(shè)置在移動快臺10、10’側(cè)部。
[0030]在本實施例中，設(shè)有兩臺激光發(fā)生器14、14’，分別對應(yīng)激光二臺激光切割頭9、9’，獲得二路光束傳輸接入激光切割頭。所述的激光發(fā)生器14、14’為光纖激光發(fā)生器或碟片激光發(fā)生器。
[0031]在本實施例中，切割工位2、2’設(shè)置多個分段煙道13、13’進行煙氣分段開啟關(guān)閉的隔離抽離。
[0032]本發(fā)明的一種金屬板切割方法，采用平行設(shè)置兩條縱向移動上下料、切割作業(yè)線A、B，每條作業(yè)線A、B分別依次包括組料上料位1、1’、切割工位2、2’、片料下料位3、3’及設(shè)置于兩條作業(yè)線A、B之間的兩搬運堆垛機器人4、4’及相應(yīng)的外部軸41、41’ ；兩條作業(yè)線A、B組料上料方向相反；移動快臺10、10’為縱向移動且可兩側(cè)雙向進出料，并設(shè)兩個待料位即1#、2#待料位和一切割位；組料成垛后由組料小車5、5’運至組料上料位1、1’，搬運堆垛機器人4、4’進行組料上料至移動快臺10、10’待料位，移動快臺10、10’將組料移動至切割位；激光切割頭9、9’按預(yù)設(shè)切割路徑對組料進行切割，切割完畢再由移動快臺10、10’將片料移出切割位，由搬運堆垛機器人4、4’將片料下料至片料下料，成垛后片料由片料小車6、6 ’通過導(dǎo)軌運至工作區(qū)域外，切除的廢料由廢料輸送系統(tǒng)12、12 ’移除至切割工位外。
[0033]再有，本發(fā)明所述的兩個搬運堆垛機器人4、4’的外部軸41、41’分別橫跨組料上料位及相對應(yīng)的移動快臺一待料位；每條作業(yè)線的搬運堆垛機器人可搬運堆垛另一條作業(yè)線的組料上料、片料下料的作業(yè)，以此可實現(xiàn)兩條作業(yè)線共用一個片料下料位。
[0034]另外，本發(fā)明所述的搬運堆垛機器人4、4’還可以負責(zé)兩個移動快臺10、10’ 一側(cè)的組料上料與片料下料作業(yè)。[0035]所述的激光切割頭9、9’的運動機構(gòu)為直角坐標(biāo)機器人形式，可沿XYZ三個方向運動。
[0036]本發(fā)明還設(shè)置設(shè)備安全圍欄對整套系統(tǒng)進行隔離。設(shè)備安全圍欄在二側(cè)導(dǎo)軌處以及在廢料出料處開放，用于小車的行進行出以及廢料的收集；在廢料出口放置廢料箱。
[0037]圖2為本發(fā)明實施例立體示意圖，其中，激光切割頭9與9’的運動機構(gòu)為直角坐標(biāo)機器人形式，可沿XYZ三個方向運動。
[0038]每臺激光切割頭工作行程長4000mm (X軸)X寬2000mm (Y軸)X厚400mm (Z軸)。
[0039]設(shè)備安全圍欄5在二側(cè)導(dǎo)軌處開放，用于組料及片料小車的行駛，在廢料傳送系統(tǒng)12處設(shè)開槽口放置廢料箱13用于廢料輸出。該系統(tǒng)占地為縱向總長36m，橫向總長9m，總面積為324m2。縱向移動的快臺，快臺導(dǎo)軌間距為2000mm，降低了安裝難度，更好保證了系統(tǒng)工作性能。圖3?圖10，為本發(fā)明系統(tǒng)工藝流程示意圖。本實施例按最大組料3700 X 1850mm組料進行設(shè)計，由此快臺大小為4000 X 2000mm。
[0040]本實施例采用的組料為側(cè)圍外板單片組料，側(cè)圍外板長寬尺寸為3325X 1580mm，該組料單次可切割片料數(shù)為I片。
[0041]工藝作業(yè)流程如下:
[0042]搬運堆垛機器人4、4’同時從組料垛位取組料a、b，分別放置在移動快臺10、10’的1#待料位，如圖3所示，激光切割頭9、9’位于切割位。上料完畢，二移動快臺10、10’移動使移動快臺10、10’的1#待料位位于切割位，如圖4所示。
[0043]上料完畢，搬運堆垛機器人4、4’至下料位待機，準備移動快臺10、10’2#待料位的上料作業(yè)。二臺激光切割頭9、9’分別根據(jù)預(yù)設(shè)定切割路徑對二個切割位上的組料a、b進行激光切割作業(yè)。與此同時，搬運堆垛機器人4、4’從組料上料位1、1’抓取組料a’、b’放置到移動快臺10、10’的2#待料位，如圖5所示。
[0044]切割位的二臺激光切割頭9、9’對移動快臺10、10’的1#待料位組料a、b切割完畢，二個移動快臺移動。移動快臺10、10’的2#待料位移動至切割位，由激光切割頭9、9’分別根據(jù)預(yù)設(shè)定切割路徑對2#待料位上的組料a’、b’進行激光切割作業(yè)。與此同時，搬運堆垛機器人4、4’分別從1#待料位取下組料a、b切割完畢獲得的片料A、B進行堆垛，如圖6所示。
[0045]堆垛完畢，搬運堆垛機器人分別從組料垛位取組料C、d至移動快臺10、10’的1#待料位。與此同時，激光切割頭9、9’對2#待料位上的組料a’、b’完成切割作業(yè)，如圖7所
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[0046]切割位二臺激光切割頭9、9’對移動快臺10、10’的2#待料位上組料切割完畢，二個移動快臺10、10’移動使移動快臺10、10’的1#待料位位于切割位，如圖8所示。
[0047]二臺激光切割頭9、9’分別根據(jù)預(yù)設(shè)定切割路徑對移動快臺10、10’的1#待料位組料c、d進行激光切割作業(yè)。與此同時，搬運堆垛機器人4、4’分別從移動快臺10、10’的2#待料位取下組料a’、b’切割完畢獲得的片料A’、B’進行堆垛，堆垛完畢，搬運堆垛機器人4、4’從組料上料位1、1’抓取組料c’、d’放置到移動快臺10、10’的2#待料位，如圖9所示。
[0048]切割位的二臺激光切割頭9、9’對移動快臺10、10’的1#待料位組料C、d切割完畢，二移動快臺移動使移動快臺10、10’的2#待料位面位于切割位，移動快臺10、10’的1#待料位組料c、d切割完畢獲得片料C、D，并至片料堆垛位，如圖10所示，由搬運堆垛機器人
4、4’外送至片料下料位3、3’。
[0049]如此，二移動快臺10、10’上各自包含的二個切割位交替往復(fù)移動，二臺激光切割頭9、9’在各自切割工位2、2’進行切割的同時，二個搬運堆垛機器人4、4’負責(zé)各自方向上二個移動快臺10、10’的組料上料及片料下料作業(yè)。
[0050]當(dāng)機器人兩側(cè)組料切割完畢即垛料堆放結(jié)束，組料小車及片料小車移出切割區(qū)域，供給新一批組料，組料到位，片料小車準備就緒，新一輪切割作業(yè)開始，重復(fù)如上由圖3起始的作業(yè)流程直至搬運堆垛機器人兩側(cè)組料切割完畢即垛料堆放結(jié)束。
【權(quán)利要求】
1.一種金屬板切割系統(tǒng)，采用平行設(shè)置兩條縱向移動上下料、切割作業(yè)線，每條作業(yè)線分別依次包括組料上料位、切割工位、片料下料位及設(shè)置于兩條作業(yè)線之間的一臺搬運堆垛機器人及相應(yīng)的外部軸；兩條作業(yè)線組料上料位設(shè)置方向相反即組料上料方向相反；所述組料上料位、片料下料位分別設(shè)置組料小車、片料小車及相應(yīng)的導(dǎo)軌；切割工位設(shè)有至少一臺激光發(fā)生器以及二臺激光切割頭和移動組料、片料出入激光切割頭切割區(qū)域的移動快臺；所述的移動快臺為縱向移動且可雙向進出料，其上設(shè)兩個待料位及其之間的一個切割位；所述的兩條作業(yè)線的搬運堆垛機器人的外部軸分別橫跨各自作業(yè)線的組料上料位及相對應(yīng)的移動快臺位于組料下料位側(cè)的一待料位，相對地，同時也橫跨另一條作業(yè)線的片料下料位及相對應(yīng)的移動快臺位于片料下料位側(cè)的一待料位；搬運堆垛機器人設(shè)抓取組料、片料的端拾器；每個切割工位設(shè)置廢料傳送系統(tǒng)一套。
2.如權(quán)利要求1所述的金屬板切割系統(tǒng)，其特征是，所述的切割工位上設(shè)可更換的襯板模，襯板模上對應(yīng)片料及可回收廢料的位置下設(shè)置支撐裝置，其余位置為供落料的留空結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1所述的金屬板切割系統(tǒng)，其特征是，所述的廢料傳送系統(tǒng)包括供落料的廢料溜槽及廢料輸送帶。
4.如權(quán)利要求1或3所述的金屬板切割系統(tǒng)，其特征是，所述的廢料傳送系統(tǒng)廢料出料方向與移動快臺移動方向垂直。
5.如權(quán)利要求1所述的金屬板切割系統(tǒng)，其特征是，所述的激光發(fā)生器設(shè)有兩臺，分別對應(yīng)一臺激光切割頭。
6.如權(quán)利要求1或5所述的金屬板切割系統(tǒng)，其特征是，所述的激光發(fā)生器為光纖激光發(fā)生器或碟片激光發(fā)生器。
7.如權(quán)利要求1所述的金屬板切割系統(tǒng)，其特征是，所述的切割工位設(shè)置至少一個以上的分段煙道進行煙氣分段 開啟關(guān)閉的隔離抽離。
8.一種金屬板切割方法，采用平行設(shè)置兩條縱向移動上下料、切割作業(yè)線，每條作業(yè)線分別依次包括組料上料位、切割工位、片料下料位及設(shè)置于兩條作業(yè)線之間的一搬運堆垛機器人；兩條作業(yè)線組料上料方向相反；所述組料上料位、片料下料位分別設(shè)置組料小車、片料小車及相應(yīng)的導(dǎo)軌；切割工位設(shè)有至少一臺激光發(fā)生器以及二臺激光切割頭和移動組料、片料出入切割區(qū)域的移動快臺；所述的移動快臺為縱向移動且可兩側(cè)雙向進出料，并設(shè)兩個待料位和一個切割位；組料成垛后由組料小車運至組料上料位，搬運堆垛機器人進行組料上料至移動快臺一待料位，移動快臺將組料移動至切割位；激光切割頭按預(yù)設(shè)切割路徑對組料進行切割，切割完畢再由移動快臺將片料移出切割位，由搬運堆垛機器人將片料下料至片料下料位，成垛后片料由片料小車通過導(dǎo)軌運至工作區(qū)域外，切除的廢料由廢料輸送系統(tǒng)移除至切割工位外。
9.如權(quán)利要求8所述的金屬板切割方法，其特征是，所述的兩個作業(yè)線的搬運堆垛機器人的外部軸分別橫跨本作業(yè)線的組料上料位及相對應(yīng)的移動快臺位于組料上料位側(cè)的一待料位；每條作業(yè)線的搬運堆垛機器人搬運堆垛另一條作業(yè)線的組料上料、片料下料的作業(yè)，以此可實現(xiàn)兩條作業(yè)線共用一個片料下料位或共用一個組料上料位。
10.如權(quán)利要求8或9所述的金屬板切割方法，其特征是，所述的兩個作業(yè)線的任意一個搬運堆垛機器人負責(zé)兩個移動快臺一側(cè)的組料上料與片料下料作業(yè)。
11.如權(quán)利要求8所述的金屬板切割方法，其特征是，所述的切割工位上設(shè)可更換的襯板模，襯板模上對應(yīng)片料及可回收廢料的位置下設(shè)置支撐裝置，其余位置為供落料的留空結(jié)構(gòu)。
12.如權(quán)利要求8所述的金屬板切割方法，其特征是，所述的廢料輸送系統(tǒng)出料口設(shè)置在移動快臺一側(cè)。
13.如權(quán)利要求8所述的金屬板切割方法，其特征是，所述的激光切割頭的運動機構(gòu)為直角坐標(biāo)機器人形式，可沿XYZ三個方向運動。
【文檔編號】B23K26/38GK103600170SQ201310157671
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年4月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月28日
【發(fā)明者】楊賽丹, 喬俊良, 金文海, 潘勝波, 吳瑞珉, 金成國, 王玉明 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司, 上海寶鋼國際經(jīng)濟貿(mào)易有限公司