本发明属于钻杆热处理加工,涉及热处理设备,具体是一种多规格钻杆摩擦焊缝的柔性连续热处理自动系统及方法。
背景技术:
1、摩擦焊接是矿用地质钻杆常用的焊接手段,通过高速旋转对接的方式,公母接头与杆体接触、摩擦焊接形成钻杆整体,为了保证钻杆使用的可靠性和稳定性,焊接后需要对杆体与接头焊缝处进行回火加热处理工艺。
2、目前,国内现有钻杆热处理工艺是通过回火加热炉设备实现的,基本工艺流程为:操作人员借助转运工具将钻杆整体放入加热炉设备,针对不同类型钻杆设定加热炉参数,待热处理完毕后,再将钻杆移出加热炉设备,进行下一步工序。考虑到热处理设备成本,需要一定数量钻杆按批次入炉,延长了工艺等待时间;其次,无法满足多种规格钻杆同批次加热生产且自动化程序低下,降低了生产效率和生产灵活性。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足,本发明的目的在于,提供一种多规格钻杆摩擦焊缝的柔性连续热处理自动系统及方法,以解决现有的回火加热设备加工效率低下的技术问题。
2、为了解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案予以实现:
3、一种多规格钻杆摩擦焊缝的柔性连续热处理自动系统,包括物料输送机构、上料机构、转运桁架机构、热处理机构和控制单元;
4、所述的物料输送机构包括两个第一支架,两个所述的第一支架的中部分别设置有输入链和输出链,两个所述的第一支架纵向后端的侧壁上均设置有到位传感器;
5、所述的上料机构包括第二支架,所述的第二支架的横向前侧沿纵向设置有多个沿横向分布的v形缓存架,所述的第二支架的横向后端设置有检测平台,所述的第二支架的横向后侧的端面上推杆结构;还包括与输入链平行的第三支架,所述的第三支架上设置有检测结构;
6、所述的转运桁架机构包括一对平行的横向支架,两个所述的横向支架上沿横向依次可移动设置有上料桁架和下料桁架,所述的上料桁架上可移动设置有上料机械臂,所述的下料桁架上可移动设置有下料机械臂,所述的上料桁架、下料桁架、上料机械臂和下料机械臂分别与外部电机连接;
7、所述的热处理机构包括多个热处理单元,每个所述的热处理单元包括分别设置在一对所述的横向支架底部的支撑板,其中一个所述的支撑板的底部可移动设置有机械臂,所述的机械臂的末端设置有感应线圈,另一个所述的支撑板的底部设置有冷却器,每一对所述的支撑板的对称中心正下方均设置有一个热处理工位。
8、本发明还包括以下技术特征:
9、所述的检测平台包括平行设置在第二支架上的两对支撑座,两对所述的支撑座上分别设置有一个转轴,其中一个转轴可转动设置在支撑座上,且其与外部电机连接。
10、所述的检测结构包括可移动设置在第三支架上的第一激光传感器,以及设置在第三支架一端的第二激光传感器和扫描枪。
11、所述的推杆结构包括固定在第二支架的横向后侧的端面上的第四支架,所述的第四支架上设置有一对横向分布的气缸,所述的气缸的横向前端设置有推板。
12、所述的推杆结构与所述的检测平台之间设置有缓冲板。
13、两个所述的横向支架上均设置有导轨,所述的上料桁架和下料桁架均通过导轨在所述的横向支架上移动。
14、一种多规格钻杆摩擦焊缝的柔性连续热处理自动方法,基于所述的多规格钻杆摩擦焊缝的柔性连续热处理自动系统,包括以下步骤:
15、步骤一,钻杆经物料输送机构的输入链送入至第一支架纵向后端,触发到位传感器;
16、步骤二,推杆结构将输入链上的钻杆推至推入检测平台上;
17、步骤三,检测结构开始识别检测平台上的钻杆的参数;
18、所述的参数包括钻杆的长度、外径和类型;
19、步骤四,控制单元控制外部电机驱动上料桁架开始向检测平台上方处移动;
20、步骤五,上料桁架移动至检测平台正上方时,上料机械臂左右调整坐标直至移动至钻杆中点处,上料机械臂向下移动至钻杆上方进行抓取,抓取钻杆后上料机械臂向上移动至安全位;
21、步骤六,控制单元实时判断是否有空闲的热处理单元,若有,则执行步骤七,否则,执行步骤十四;
22、步骤七,上料桁架移动至热处理单元正上方移动,上料机械臂向下移动接近热处理工位,将钻杆放置在空闲的热处理单元的热处理工位上,上料机械臂收回并移动至待机位置,等待抓取下一根钻杆;
23、步骤八,控制单元根据步骤三得到的钻杆的参数指示热处理工位上方的机械臂向热处理工位正上方靠拢,感应线圈调整圆心靠近钻杆轴线直至两者重合,机械臂带动感应线圈调整空间坐标并继续移动,直至到达钻杆焊缝位置;
24、步骤九,控制单元根据步骤三得到的钻杆的类型设定热处理工艺参数,感应线圈根据热处理工艺参数开始逐渐升温,加热焊缝;
25、步骤十,待钻杆加热完毕,机械臂带动感应线圈调整空间坐标并向远离工位方向移出,控制单元指示冷却器向钻杆焊缝处浇注冷却水;
26、步骤十一,下料桁架移动至热处理工位上方,下料机械臂向下移动靠近热处理工位上的钻杆上表面,抓取钻杆,下料机械臂收回并移动至输送装置输出链正上方;
27、步骤十二,下料机械臂向下移动接近输出链并放置钻杆;
28、步骤十三,触发输出链上的到位传感器,输出链开始输送钻杆至下一工序处;
29、步骤十四,控制单元指示上料桁架移动至v形缓存架上方,上料机械臂向下移动接近v形缓存架,并将抓取的钻杆放置在v形缓存架上,并对该v形缓存架赋予流转码,将该流转码存储该钻杆的参数中。
30、本发明与现有技术相比,有益的技术效果是:
31、(ⅰ)本发明通过设置物料输送机构、上料机构、转运桁架机构、热处理机构和控制单元,实现了对于不同规格、类型钻杆摩擦焊缝的热处理作业,同时也实现了全程的自动化、无人化作业,柔性化程度高、兼容性好,降低了劳动强度,提高了生产效率和生产灵活性,解决了现有的回火加热设备加工效率低下的技术问题。
32、(ⅱ)本发明中的钻杆可经过物料输送机构流转至输入链尾端,触发到位传感器后,推杆结构动作将钻杆推入检测平台,检测结构识别钻杆的关键参数并存储,控制单元根据热处理工位的工作、空闲状态,指示转运桁架结构至检测平台抓取钻杆移动放置热处理工位或v形缓存架,并给该v形缓存架赋予流转码。控制单元根据放置在热处理工位的钻杆的信息,自动设定热处理工艺参数及感应线圈自动对中、加热,待热处理工艺完成后,冷却器浇入冷却水至焊缝处。控制单元指示转运桁架机构移动至工位抓取钻杆至输出链,钻杆流入下一道工序。
1.一种多规格钻杆摩擦焊缝的柔性连续热处理自动系统,其特征在于,包括物料输送机构(1)、上料机构(2)、转运桁架机构(3)、热处理机构(4)和控制单元(5);
2.如权利要求1所述的多规格钻杆摩擦焊缝的柔性连续热处理自动系统,其特征在于,所述的检测平台(203)包括平行设置在第二支架(201)上的两对支撑座(20301),两对所述的支撑座(20301)上分别设置有一个转轴(20302),其中一个转轴(20302)可转动设置在支撑座(20301)上,且其与外部电机连接。
3.如权利要求1所述的多规格钻杆摩擦焊缝的柔性连续热处理自动系统,其特征在于,所述的检测结构(207)包括可移动设置在第三支架(206)上的第一激光传感器(20701),以及设置在第三支架(206)一端的第二激光传感器(20702)和扫描枪(20703)。
4.如权利要求1所述的多规格钻杆摩擦焊缝的柔性连续热处理自动系统,其特征在于,所述的推杆结构(204)包括固定在第二支架(201)的横向后侧的端面上的第四支架(20401),所述的第四支架(20401)上设置有一对横向分布的气缸(20402),所述的气缸(20402)的横向前端设置有推板(20403)。
5.如权利要求1所述的多规格钻杆摩擦焊缝的柔性连续热处理自动系统,其特征在于,所述的推杆结构(204)与所述的检测平台(203)之间设置有缓冲板(205)。
6.如权利要求1所述的多规格钻杆摩擦焊缝的柔性连续热处理自动系统,其特征在于,两个所述的横向支架(301)上均设置有导轨(306),所述的上料桁架(302)和下料桁架(304)均通过导轨(306)在所述的横向支架(301)上移动。
7.一种多规格钻杆摩擦焊缝的柔性连续热处理自动方法,基于权利要求1~6任一项所述的多规格钻杆摩擦焊缝的柔性连续热处理自动系统,包括以下步骤: