机器人在钻杆接头锻压生产线中的应用

2015-12-02林晓东刘尧生张金枝

制造业自动化 2015年21期

关键词：棒料压机冲孔

林晓东，刘尧生，张金枝，徐磊

LIN Xiao-dong, LIU Yao-sheng, ZHANG Jin-zhi, XU Lei

（北京机械工业自动化研究所，北京 100120）

0 引言

传统钻杆接头的生产由整块棒料经机加工后热处理而成，如此生产方式既造成了材料的过度浪费，也造成了机加工费效比低下。因此采用先将棒料经过锻压成型生成毛坯件，再机加工、热处理生成成品件的生产方式。

系统主要由锯床自动下料线、中频加热设备、制坯工作站、成型工作站、冲控工作站、成品输送线及外围防护装置组成。实现了钻杆接头的全程自动化生产，降低了工人的工作风险，此种生产方式既可减少材料的浪费、也降低了机加工的费用，极大的提高了生产效率。

1 工艺流程

首先需要将长棒料切割成规定尺寸的棒料，锯床自动下料线由4部锯床及输送装置组成，整根棒料由车间外部放到锯床的棒料输送线上，锯床自动根据预制的尺寸进行切割，切割完成后自动输送到下一工序。

棒料加热到合适的温度后进入制坯工序，生成坯料，由搬运机器人取出后放入输送车进入成型工工序，成型工序完成后，再次由机器人放入输送车进入冲孔工序，冲孔完成后，由机器人将工件冲压机中取出，放入输送线，最后经机加工，热处理等工序完成钻杆接头的生产过程。整条锻压线对节拍要求严格，如线体上任何一个环节出问题则对整条线产生影响，因此，可靠性对线体的正常运行至关重要。

2 锻压线简介

线体组成：

1）锯床自动下料线；

图1 锻压线整体布局图

2）中频加热电源；

3）制坯工作站；

4）成型工作站；

5）冲孔工作站；

6）成品输送线；

7）锻压模具及辅助设备。

3 锻压线中机器人工作过程

图2 钻杆接头生产线现场图

整线自动运行前，应满足如下条件：

1）安全门处于关闭状态；

2）两条输送线及输送小车位于启动位置；

3）机器人处于自动状态。

线体切换到自动方式时，机器人首先对其头部安装的卡具自动进行检查，如故障则报警，提示操作进行处理；无故障则进入待机状态。

3.1 制坯机器人工作流程

图3 制坯压机工作站

1）制坯机器人启动条件

（1）机器人在HOME点；

（2）安全门关闭；

（3）抓手供气正常。

2）制坯机器人工作状态说明

自动启动完成后进入待机状态，当满足启动条件后，进入工作循环。制坯压机上设置与机器人相关的三个开关，选择开关，开始，停止。

工作选择开关有三档选择：坯料上车，烘炉，正常工作。

1）坯料上车工作状态

制坯压机退出生产线，其与机器人的交互信号处于失效状态，此种状态下，中频出料为已经经过一次压制的坯料，制坯机器人取料后判断1号车是否到位，如小车准备好则直接上车，如1号车未就位则直接抛料。

2）烘炉状态

1号车退出生产线，机器人从中频取料后判断制坯压机是否准备好，准备好则放入，否则直接抛料。

3）正常状态

机器人自中频取棒料后首先判断压机是否准备好，准备好则放入，否则直接抛掉棒料，棒料放入压机后压迫压制开关，等待压机出料信号，压制完成后，机器人进入压机取坯料，判断小车是否就位，就位则放入，否则抛料。

另外，自动运行状态下，制坯压机的进料受成型压机控制面板上的开关控制，如此时开关被按下，则制坯压机只能出料无法进棒料。

3.2 制坯机器人的工作逻辑

首先判断制坯压机中是否出料，之后检测中频是否出料，最后检测1号车是否卸料；压机出料有效则进入取料程序，之后判断小车是否就位，如未就位则抛掉。中频有料则先取料，到达HOME点判断压机是否准备好，如准备好则放入压机，压迫压机压制开关，等待压机出料，如压机出现异常信号则跳出本次工作循环。从压机取坯料后，进入1号车准备位进行判断1号车是否准备好，准备好则放入，未准备好则抛掉。

3.3 一号输送车手动卸料方法

制坯压机出料放到一号车上后，在成型工序无法抓取时，按下成型机器人暂停键，回到一号车控制盒，手动将小车开至R1机器人侧，当TO R1按钮灯亮起后按下，此时R1机器人，自动将一号车上的坯料抛掉，恢复R2机器人的自动运行。

4 成型机器人工作流程

图4 成型工作站

4.1 成型机器人启动条件

1）机器人在HOME点；

2）抓手供气正常。

4.2 成型机器人工作逻辑

压机非异常状态时，当一号输送车到位且车上有料时，自动进入一号车取料程序，返回HOME点判断压机是否允许进料，如允许则放入压机（否则直接抛掉坯料），放入压机后压迫压制开关等待取料信号，正常情况下，在压机给出取料信号后，取料运行至二号车准备点，如二号车就位则放入，否则直接抛料。如压机压制过程中出现问题则此时压机切换到手动状态，给出压机异常信号，机器人退出本次工作流程，待故障处理完成后重新切换到自动状态，机器人自动开始新的工作流程。