CN107322313B - 一种石油油套管接箍智能生产系统及生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种石油油套管接箍智能生产系统及生产方法，以六轴机器人为主要执行部件，操作机器人至少有两组抓手，实现在一次动作中同时完成上料、下料两个工序，提高生产效率；同时在操作机器人的工作圆周范围内充分利用空间合理布置车床单元、锯床单元、输送单元、清理单元等生产工序单元;与现有技术相比，一种石油油套管接箍智能生产系统及生产方法，通过一个操作机器人的有序利用，提高了石油油套管接箍加工的生产效率，提供产品质量，改善现场的环境质量，进行智能化生产制造。

Description

一种石油油套管接箍智能生产系统及生产方法

技术领域

本发明涉及石油装备加工领域，具体地说是一种用于石油油套管接箍加工的智能化生产系统及生产方法。

背景技术

现代科学技术的蓬勃发展与工业生产技术水平的整体提高是新时期工业生产设备面临的机遇与挑战，智能化制造是我国工程机械制造业发展的趋势。先进的智能化产品和制造技术会继续成为工程机械企业的核心竞争力，为行业带来更多的发展未来。但是目前智能制造的生产系统更多的集中在汽车装备、通信技术等高端领域，在石油装备领域的发展相对缓慢，特别是一些常规的备件加工领域。由于当前我国机械制造业总体技术水平处于一个较低的水平，产品自主开发能力和研究创新能力相对薄弱。研制开发资金投入欠缺，企业技改力度不足，机械产品的开发与生产工艺的有机配合不够，这大大影响到机械产品的使用效率。

根据“中国制造2025”的规划，2020年全面推广智能制造。高度重视发展数控系统、伺服电机、传感器、测量仪表等关键部件和高档数控机床、工业机器人、3D制造装备等关键装备，突破一批“数控一代”机械产品和智能制造装备。目前石油装备加工行业的自动化智能化水平偏低，为了适用未来的数字化生产的需求，用智能生产的方式进行石油油套管接箍的加工管理，降低原生产系统的复杂性和提高生产效率，优化石油油套管接箍加工生产系统及生产方法，增加经济效益。

发明内容

本发明的目的旨在解决上述现有技术所存在的不足，以配置有多组抓手系统的六轴机器人为主要执行部件，合理布置车床单元、锯床单元、输送单元、清理单元等生产工序单元，按照设定的生产方法对石油油套管接箍进行加工，在较低建造成本的前提下，提高了生产效率，改善现场的环境质量，实现了石油油套管接箍智能化生产制造。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种石油油套管接箍智能生产系统及生产方法，所述的石油油套管接箍智能生产系统包括操作机器人、锯床单元、车床单元、数控加工单元、坯料输送单元、成品输送单元、清理单元、打标单元、总控柜及安全围栏，所述的操作机人设置在生产系统的中心位置，操作机器人的工作半径可以覆盖生产系统的各个功能单元，操作机器人为六轴关节式机器人，所述操作机器人至少包含两个抓手和一个机器人控制器，可以单独工作，提高工作效率；所述的锯床单元设置在管坯存放区一侧，用于初步切割毛坯件，所述锯床单元的输入端设置有锯床单元进料轨道，所述的锯床单元的输出端设置有坯料输送单元，所述的清理单元沿着操作机器人的工作圆周方向设置在锯床单元的成品输出端，用于清理工件加工后的废屑及残余的切削液；所述车床单元沿着操作机器人的工作圆周方向设置在清理单元的后部，用于工件的初加工；所述的数控加工单元沿着操作机器人的工作圆周方向设置在车床单元的后部，用于对工件进行精加工；所述的打标单元设置在车床单元与数控加工单元的中间区域，用于工件标识；所述的成品输送单元设置在数控加工单元的后部，用于将加工的成品工序输送至下一工序；所述的安全围栏设置在生产系统的外围，用于将生产系统进行隔离；所述的总控柜设置在安全围栏的外部，用于系统各单元运行的控制。

作为优化，所述的操作机器人含有两个抓手，以实现在一次动作中同时完成上料、下料两个工序，提高生产效率；所述的操作机器人的第六轴可以实现工件的翻转与掉头。

作为优化，所述的坯料输送单元包括机架、驱动电机及输送轨，所述的机架上设置有工件检测单元，用于检测有无工件，协调切割单元的物料输送情况；机架的侧部设置有导正气缸，用于工件定位；所述的机架下部设置有固定支撑，所述固定支撑上设置有顶升装置，便于机器人抓取。

作为优化，所述的顶升装置包括气缸和设置在气缸输出端的支撑台，在工件输送至支撑台后，支撑台被气缸顶出，工件升等待被抓取。

作为优化，所述的机架侧部至少一侧设置有导正气缸。

作为优化，所述的清理单元包括壳体、磁性加持装置、清理装置、清理箱及清洗混合装置，所述的壳体为设置有密封门的密闭空间，所述的磁性加持装置设置在壳体空间中部，所述的磁性加持装置为电磁装置，在工件放置后磁性加持装置通电产生磁性，实现工件的固定；所述的壳体下部设置有斜板，斜板底部设置有可移动的清理箱，用于垃圾的清理；所述的清理装置包括气缸与喷管，气缸固定在壳体上，所述的喷管设置在气缸的输出端，可以根据工件的大小形状，调整喷管的位置；所述的清洗混合装置通过管道与清理装置连接，所述的清洗混合装置包括压缩空气清洗单元、清洗液单元、热风烘干单元，所述的压缩空气清洗单元、清洗液单元、热风烘干单元分别通过管道与主管道连接，并且各管道上均设置有阀门，用于工件的清理烘干，所述的压缩空气单元采用0.5MP气体对工件进行吹送，所述的清洗液单元利用清洗液清洗油污，所述的热风烘干单元利用热风进行烘干。

作为优化，所述的喷管装置的每一个喷头都设置有阀门，根据工件的大小形状，调整开启阀门的数量。

作为优化，所述的压缩空气清洗单元、清洗液单元、热风烘干单元可以同时作用于工件，也可以根据工件的不同，分别作用于工件。

作为优化，所述的成品输送单元为智能链板式，在成品输送单元10上设置有工件检测单元，用于检测工件是否缺失。

作为优化，所述的一种石油油套管接箍智能生产方法，主要步骤为：

1)在管坯存放在上料区内，天车将管坯放入锯床单元的锯床单元进料轨道上，工件送到位后，锯床单元加紧装置进行加紧，加紧后进行坯料切割；

2)切割完成的胚料，推入坯料输送单元并滚动至上料位，坯料输送单元的导正气缸对切割完的毛坯进行定位，定位后气缸退回；顶升装置托举工件升起，等待操作机器人抓取；

3)操作机器人旋转至上料位，第一抓抓手取毛坯后旋转至车床单元，放置在工位内，等待车床加工完成；

4)第一抓手返回抓取切割完的毛坯件，待车床单元加工完后，操作机器人伸入车床工作区，第二抓抓手取粗加工工件后，第一抓手将切割完的毛坯件送入工位，操作机器人退出车床，车床开始加工；

5)操作机器人旋转至清理单元，第二抓手将抓取的粗加工的工件送入清理单元，操作机器人退出；清理完成后，操作机器人将清理后的粗加工工件取出；

6)操作机器人旋转至数控加工单元前将清理后的工件放置在数控机床内，等待精加工完成；

7)数控加工单元加工完后自动门打开，操作机器人抓抓手取精加工工件后，另一抓手将待加工件送入夹具，操作机器人退出数控机床单元，开始加工；

8)操作机器人将精加工后的工件旋转至清理单元进行清理，清理完成后，操作机器人将工件取出；

9)操作机器人旋转至打标单元，空抓手取出己打标工件，另一抓手在打标工位放入新件，操作机器人退出；

10)操作机器人旋转至成品料道，将加工好工件放到成品输送单元上，输送进入下一工序；

11)操作机器人重复以上的动作，保证自动线正常运行。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明的一种石油油套管接箍智能生产系统及生产方法，以六轴机器人为主要执行部件，操作机器人至少有两组抓手，实现在一次动作中同时完成上料、下料两个工序，提高生产效率；同时在操作机器人的工作圆周范围内充分利用空间合理布置车床单元、锯床单元、输送单元、清理单元等生产工序单元，通过一个操作机器人的有序利用，提高了生产效率，提供产品质量，改善现场的环境质量，进行石油油套管接箍智能化生产制造。

附图说明

图1为石油油套管接箍智能生产系统示意图；

图2为清理单元结构示意图；

图3为坯料输送单元结构示意图；

1锯床单元进料轨道、2锯床单元、3清理单元、31气缸、32喷管、33壳体、34磁性加持装置、35斜板、36清理箱、37压缩空气清洗单元、38清洗液单元、39热风烘干单元、4操作机器人、41抓手、5车床单元、6打标单元、7数控加工单元、8坯料输送单元、81机架、82驱动电机、83支撑台、84导正气缸、85工件检测单元、86固定支撑、87气缸、9安全围栏、10成品输送单元、11总控柜、12操作机器人控制器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种石油油套管接箍智能生产系统及生产方法，所述的石油油套管接箍智能生产系统包括操作机器人4、锯床单元2、车床单元5、数控加工单元7、坯料输送单元8、成品输送单元10、清理单元3、打标单元6、11总控柜及安全围栏9，所述的操作机人4设置在生产系统的中心位置，操作机器人4的工作半径可以覆盖生产系统的各个功能单元，操作机器人4为六轴关节式机器人，所述操作机器人4至少包含两个抓手41和一个机器人控制器12，可以单独工作，提高工作效率；所述的锯床单元2设置在管坯存放区一侧，用于初步切割毛坯件，所述锯床单元2的输入端设置有锯床单元进料轨道1，所述的锯床单元2的输出端设置有坯料输送单元8，所述的清理单元3沿着操作机器人4的工作圆周方向设置在锯床单元2的成品输出端，用于清理工件加工后的废屑及残余的切削液；所述车床单元5沿着操作机器人4的工作圆周方向设置在清理单元3的后部，用于工件的初加工；所述的数控加工单元7沿着操作机器人4的工作圆周方向设置在车床单元5的后部，用于对工件进行精加工；所述的打标单元6设置在车床单元5与数控加工单元7的中间区域，用于工件标识；所述的成品输送单元10设置在数控加工单元7的后部，用于将加工的成品工序输送至下一工序；所述的安全围栏9设置在生产系统的外围，用于将生产系统进行隔离；所述的总控柜11设置在安全围栏9的外部，用于系统各单元运行的控制。

作为优化，所述的操作机器人4含有两个抓手41，以实现在一次动作中同时完成上料、下料两个工序，提高生产效率；所述的操作机器人4的第六轴可以实现工件的翻转与掉头。

作为优化，所述的坯料输送单元8包括机架81、驱动电机82及输送轨，所述的机架81上设置有工件检测单元85，用于检测有无工件，协调切割单元的物料输送情况；机架81的侧部设置有导正气缸84，用于工件定位；所述的机架81下部设置有固定支撑86，所述固定支撑86上设置有顶升装置，便于机器人抓取。

作为优化，所述的顶升装置包括气缸87和设置在气缸87输出端的支撑台83，在工件输送至支撑台83后，支撑台83被气缸87顶出，工件升等待被抓取。

作为优化，所述的机架81侧部至少一侧设置有导正气缸84。

作为优化，所述的清理单元3包括壳体33、磁性加持装置34、清理装置、清理箱35及清洗混合装置，所述的壳体33为设置有密封门的密闭空间，所述的磁性加持装置34设置在壳体33空间中部，所述的磁性加持装置34为电磁装置，在工件放置后磁性加持装置通电产生磁性，实现工件的固定；所述的壳体33下部设置有斜板35，斜板35底部设置有可移动的清理箱36，用于垃圾的清理；所述的清理装置包括气缸31与喷管32，气缸31固定在壳体33上，所述的喷管32设置在气缸31的输出端，可以根据工件的大小形状，调整喷管32的位置；所述的清洗混合装置通过管道与清理装置连接，所述的清洗混合装置包括压缩空气清洗单元37、清洗液单元38、热风烘干单元39，所述的压缩空气清洗单元37、清洗液单元38、热风烘干单元39分别通过管道与主管道连接，并且各管道上均设置有阀门，用于工件的清理烘干，所述的压缩空气单元37采用0.5MP气体对工件进行吹送，所述的清洗液单元38利用清洗液清洗油污，所述的热风烘干单元39利用热风进行烘干。

作为优化，所述的喷管32装置的每一个喷头都设置有阀门，根据工件的大小形状，调整开启阀门的数量。

作为优化，所述的压缩空气清洗单元37、清洗液单元38、热风烘干单元39可以同时作用于工件，也可以根据工件的不同，分别作用于工件。

作为优化，所述的成品输送单元10为智能链板式，在成品输送单元10上设置有工件检测单元，用于检测工件是否缺失。

结合附图1、2、3，在本实施例中，工件加工的步骤如下：

1)在管坯存放在上料区内，天车将管坯放入锯床单元2的锯床单元进料轨道1上，工件送到位后，锯床单元2加紧装置进行加紧，加紧后进行坯料切割；

2)切割完成的胚料，推入坯料输送单元8并滚动至上料位，坯料输送单元8的导正气缸84对切割完的毛坯进行定位，定位后气缸84退回；顶升装置托举工件升起，等待操作机器人抓取；

3)操作机器人4旋转至上料位，第一抓手41抓取毛坯后旋转至车床单元5，放置在工位内，等待车床加工完成；

4)第一抓手41返回抓取切割完的毛坯件，待车床单元5加工完后，操作机器人4伸入车床工作区，第二抓手41抓取粗加工工件后，第一抓手41将切割完的毛坯件送入工位，操作机器人4退出车床，车床开始加工；

5)操作机器人4旋转至清理单元3，第二抓手41将抓取的粗加工的工件送入清理单元3，操作机器人4退出；清理完成后，操作机器人将清理后的粗加工工件取出；

6)操作机器人4旋转至数控加工单元7前将清理后的工件放置在数控机床内，等待精加工完成；

7)数控加工单元7加工完后自动门打开，操作机器人抓手41抓取精加工工件后，另一抓手41将待加工件送入夹具，操作机器人4退出数控机床单元7，开始加工；

8)操作机器人4将精加工后的工件旋转至清理单元3进行清理，清理完成后，操作机器人4将工件取出；

9)操作机器人4旋转至打标单元6，空抓手41取出己打标工件，另一抓手41在打标工位放入新件，操作机器人4退出；

10)操作机器人4旋转至成品料道，将加工好工件放到成品输送单元10上，输送进入下一工序；

11)操作机器人4重复以上的动作，保证自动线正常运行。

其中操作机器人4的运行轨迹由操作机器人控制器12进行控制；生产系统工作次序通过总控柜12实现控制。

在将加工的工件进行清理时，操作机器人将工件运送至清理单元3，壳体33的自动门打开，抓手将工件放置在磁性加持装置34上，在工件放置后磁性加持装置通电产生磁性，实现工件的固定，根据对不同工件的设置，分别利用压缩空气清洗单元37、清洗液单元38、热风烘干单元39对工件进行不同的清理，压缩空气单元37采用0.5MP气体对工件进行吹送，所述的清洗液单元38利用清洗液清洗油污，所述的热风烘干单元39利用热风进行烘干，另外，在喷管32设置在气缸31的输出端，可以根据工件的大小形状，调整喷管32的位置；喷管32装置的每一个喷头都设置有阀门，根据工件的大小形状，调整开启阀门的数量；清理的垃圾通过设置在壳体33下部的斜板35，斜板35底部设置有可移动的清理箱36,将收集的垃圾运送走。

上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式的产品形态和式样，任何符合本发明权利要求书的且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应落入本发明的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种石油油套管接箍智能生产系统，其特征在于：包括操作机器人、锯床单元、车床单元、数控加工单元、坯料输送单元、成品输送单元、清理单元、打标单元、总控柜及安全围栏，所述操作机器人设置在生产系统的中心位置，操作机器人的工作半径可以覆盖生产系统的各个功能单元，操作机器人为六轴关节式机器人，第六轴可以实现工件的翻转与掉头；所述操作机器人至少包含两个抓手和一个机器人控制器；所述的锯床单元设置在管坯存放区一侧，所述锯床单元的输入端设置有锯床单元进料轨道，锯床单元的输出端设置有坯料输送单元，所述的清理单元沿着操作机器人的工作圆周方向设置在锯床单元的成品输出端；所述车床单元沿着操作机器人的工作圆周方向设置在清理单元的后部；所述的数控加工单元沿着操作机器人的工作圆周方向设置在车床单元的后部；所述的打标单元设置在车床单元与数控加工单元的中间区域；所述的成品输送单元设置在数控加工单元的后部，将加工的成品工序输送至下一工序；所述的安全围栏设置在生产系统的外围；所述的总控柜设置在安全围栏的外部。

2.根据权利要求1所述的石油油套管接箍智能生产系统，其特征在于：所述的操作机器人含有两个抓手。

3.根据权利要求1所述的石油油套管接箍智能生产系统，其特征在于：所述的坯料输送单元包括机架、驱动电机及输送轨，所述的机架上设置有用于检测有无工件的工件检测单元；所述机架的侧部设置有用于工件定位的导正气缸；所述机架下部设置有固定支撑，所述固定支撑上设置有顶升装置，便于机器人抓取。

4.根据权利要求3所述的石油油套管接箍智能生产系统，其特征在于：所述的顶升装置包括气缸和设置在气缸输出端的支撑台，所述的气缸固定在固定支撑上。

5.根据权利要求3所述的石油油套管接箍智能生产系统，其特征在于：所述的机架侧部至少一侧设置有导正气缸。

6.根据权利要求1所述的石油油套管接箍智能生产系统，其特征在于：所述的清理单元包括壳体、磁性加持装置、清理装置、清理箱及清洗混合装置，所述的壳体为设置有自动门的密闭空间，所述的磁性加持装置设置在壳体空间中部，所述的磁性加持装置为电磁装置；所述的壳体下部设置有斜板，斜板底部设置有可移动的清理箱；所述的清理装置包括气缸与喷管，气缸固定在壳体上，所述的喷管设置在气缸的输出端，可以根据工件的大小形状，调整喷管的位置；所述的清洗混合装置通过主管道与清理装置连接，所述的清洗混合装置包括压缩空气清洗单元、清洗液单元、热风烘干单元，所述的压缩空气清洗单元、清洗液单元、热风烘干单元分别通过管道与主管道连接，并且各管道上均设置有阀门，用于工件的清理烘干。

7.根据权利要求6所述的石油油套管接箍智能生产系统，其特征在于：所述的喷管的每一个喷头都设置有阀门，根据工件的大小形状，调整开启阀门的数量。

8.根据权利要求6所述的石油油套管接箍智能生产系统，其特征在于：所述的压缩空气清洗单元、清洗液单元、热风烘干单元可以同时作用于工件，也可以根据工件的不同分别作用于工件。

9.根据权利要求1所述的石油油套管接箍智能生产系统，其特征在于：所述的成品输送单元为柔性链板式，在成品输送单元上设置有用于检测工件是否缺失工件检测单元。

10.一种石油油套管接箍智能生产方法，其特征在于：生产主要以下步骤

1）在管坯存放在上料区内，天车将管坯放入锯床单元的锯床单元进料轨道上，工件送到位后，锯床单元加紧装置进行加紧，加紧后进行坯料切割;

2）切割完成的胚料，推入坯料输送单元并滚动至上料位，坯料输送单元的导正气缸对切割完的毛坯进行定位，定位后气缸退回；顶升装置托举工件升起，等待操作机器人抓取;

3）操作机器人旋转至上料位，第一抓手抓取毛坯后旋转至车床单元，放置在工位内，等待车床加工完成；

4）第一抓手返回抓取切割完的毛坯件，待车床单元加工完后，操作机器人伸入车床工作区，第二抓手抓取粗加工工件后，第一抓手将切割完的毛坯件送入工位，操作机器人退出车床，车床开始加工；

5）操作机器人旋转至清理单元，第二抓手将抓取的粗加工的工件送入清理单元，操作机器人退出；清理完成后，操作机器人将清理后的粗加工工件取出；

6）操作机器人旋转至数控加工单元前将清理后的工件放置在数控机床内，等待精加工完成；

7）数控加工单元加工完后自动门打开，操作机器人抓手抓取精加工工件后，另一抓手将待加工件送入夹具，操作机器人退出数控机床单元，开始加工；

8）操作机器人将精加工后的工件旋转至清理单元进行清理，清理完成后，操作机器人将工件取出；

9）操作机器人旋转至打标单元，空抓手取出己打标工件，另一抓手在打标工位放入新件，操作机器人退出；

10）操作机器人旋转至成品料道，将加工好工件放到成品输送单元上，输送进入下一工序;

11）操作机器人重复以上的动作，保证自动线正常运行。