本發明屬于汽車零部件生產設備技術領域，具體涉及一種鋼板切割下料智能化生產線及其生產方法。

　　背景技術：

　　鋼鐵工業是國民經濟的重要基礎產業，支撐了國民經濟的快速發展。鋼板下料成型在各行業中均應用廣泛，但目前的下料車間普遍存在自動化程度低、人工勞動強度大、生產效率低等問題，嚴重影響了產能的提升及人力、物力成本的浪費，同時也不利于產品的質量控制，達不到精益生產的要求。

　　在目前現有的鋼板下料車間還處于單機離散型生產，其中工藝過程含原材料鋼板的卸貨、吊運、切割、校平、分揀及廢料的處理等均以人工作業為主，工序之間的轉運也僅通過天車和叉車等人工方式來實現。該生產模式造成車間工人多，成本費用大，同時由于切割后零件的種類多、數量大和重量重等情況，也增加了工人的勞動強度，導致生產效率低下。

　　現有的部分鋼板切割下料車間已經開始借助機械化設備實現部分自動化生產，應用到了機動輥道、自動打磨機、機器人視覺識別等較先進的自動化設備。替代了部分人工作業，但其并不是一條自動化的生產線，還存在很多瓶頸，比如采用套料圖來視覺對比分揀，造成該生產線只適用于切割中大件(尺寸＞400mm)，雖該部分作業通過手工完成，但生產效率低，且對于實際生產中占大多數的小件而言，僅通過視覺識別造成生產線無法完成小件分揀，因此造成該生產線只適用于特定零件下的特定場合，在鋼板切割行業中并不具備普遍性。

　　因此，基于鋼板切割下料車間的工藝現狀，如何滿足鋼板切割下料車間大、中、小件的自動化、無人化生產，并實現產品生產效率高、質量穩定，在此打造一條智能化的生產線顯得尤為重要。

　　技術實現要素：

　　本發明的目的就是為了解決上述背景技術存在的不足，提供一種鋼板切割下料智能化生產線及其生產方法?？捎糜诠こ虣C械、汽車制造、鋼構生產等鋼板下料領域。該生產線將實現板料的自動卸貨，板料的自動上切割機，切割后零件的自動清渣打磨、分揀及廢料處理，零件的自動校平送料、開坡口，零件的自動轉運、入庫。該生產線將上述工位進行了整體聯線設計并實現無人化生產，使生產效率大大提高，降低了人工成本的同時提升了下料車間的智能化水平。

　　本發明采用的技術方案是：一種鋼板切割下料智能化生產線，包括鋼板來料緩存區、鋼板切割區、零件分揀及廢料處理區和大件校平砂光區，還包括貫穿鋼板來料緩存區、鋼板切割區、零件分揀及廢料處理區和大件校平砂光區的自動化轉運裝置；所述鋼板來料緩存區設置在生產線的前端，所述鋼板切割區設置于鋼板來料緩存區的下一區域，所述零件分揀及廢料處理區設置于鋼板切割區的下一區域，所述大件校平砂光區設置于零件分揀及廢料處理區的下一區域；所述鋼板來料緩存區包括第一智能天車、鋼板運輸對中機構和物流車停車卸貨位；所述鋼板切割區包括第二智能天車和四臺等離子切割機及鋼板存放庫位；所述零件分揀及廢料處理區包括主輸送板鏈、中小件自動分揀系統、中小件自動砂光系統、大件自動分揀系統、廢料運輸緩存區、廢料自動液壓龍門剪、廢料框和中小件緩存區；所述大件校平砂光區包括校平輥道、自動校平機、大件砂光打磨機、大件自動下線桁架機械手。

　　進一步優選的結構，鋼板來料卸貨后在車間兩側相對布置；所述第一智能天車在鋼板來料緩存區域內運行；所述鋼板運輸對中機構對中布置在鋼板來料緩存區末端，且鋼板運輸對中機構一半設置在鋼板來料緩存區內，一半設置在鋼板來料緩存區外；所述鋼板來料緩存區中間通道處設置物流車停車卸貨位，且采用輕質隔墻與鋼板來料緩存區隔離。

　　進一步優選的結構，所述第二智能天車在鋼板切割區域運行，所述四臺等離子切割機按兩臺并排的方式設置，所述鋼板存放庫位設置于兩側等離子切割機之間的中間通道區域。

　　所述第二智能天車與第一智能天車位于同一軌頂高度，共用同一軌道。

　　進一步優選的結構，所述主輸送板鏈一部分設置在鋼板切割區域后段中間，另一部分設置在零件分揀及廢料處理區內，并設置緩存工位位于鋼板切割區內，所述主輸送板鏈采用步進式的運動方式。

　　進一步優選的結構，所述中小件自動分揀系統設置在鋼板切割區后面的區域，所述中小件自動分揀系統包括六臺中小件一次分揀固定機器人按三臺并排對稱的方式布置在主輸送板鏈上下位置，所述中小件一次分揀固定機器人用于分揀鋼板切割后的中、小件；一次分揀后的中、小件分別采用兩條中件輸送板鏈和三條小件輸送板鏈輸送至下線分揀機器人進行下線二次分揀；所述兩條中件輸送板鏈每條上分別設置一臺中件清渣打磨砂光機，中件清渣打磨砂光機的砂光機板鏈與中件輸送板鏈自動對接，所述三條小件輸送板鏈上的小件正面清渣打磨砂光機、小件反面清渣打磨砂光機采用前后設置方式串聯在生產線上，砂光機板鏈與小件輸送板鏈自動對接。

　　進一步優選的結構，所述下線二次分揀包括中件下線分揀和小件下線分揀，所述中件下線分揀設置兩臺中件二次分揀固定下線機器人，中件二次分揀固定下線機器人按前后設置，所述小件下線分揀設置三臺小件二次分揀固定下線機器人，小件二次分揀固定下線機器人按前后設置；所述下線分揀后的中、小件采用料箱自動裝框，利用agv自動運輸至下一區域的零件存放區。

　　進一步優選的結構，所述大件自動分揀系統設置在主輸送板鏈后段，包括大件自動分揀桁架機械手，所述大件自動分揀桁架機械手的桁架橫跨主輸送板鏈和大件校平系統的輥道；所述大件自動分揀系統設置在主輸送板鏈后段，設置在中小件一次分揀和廢料自動液壓龍門剪之間，對已分揀完中小件的鋼板板料進行大件的分揀，所述大件自動分揀桁架機械手區域分別設置主輸送板鏈和大件輸送輥道。

　　進一步優選的結構，所述廢料自動液壓龍門剪設置在主輸送板鏈的末端，對已分揀零件后的廢料進行分段剪切，剪切后的廢料采用廢料框裝框，利用agv運輸至下一區域的廢料運輸緩存區；所述廢料運輸緩存區設置在廢料自動液壓龍門剪的上部區域，用以緩存廢料框。

　　進一步優選的結構，所述校平輥道布置形式和主輸送板鏈并列布置；所述自動校平機對分揀后的大件進行通過式校平；所述大件自動下線桁架機械手位于校平輥道尾部，用于大件砂光打磨后自動下線；下線后的大件采用托架裝運，利用agv運輸至大件緩存區；所述大件緩存區設置在校平輥道尾部的上部區域，用以緩存大件托架。

　　一種利用權利要求1所述的一種鋼板切割下料智能化生產線的生產方法，包含如下步驟：根據鋼板套料圖進行板料的切割，依據切割后零件的尺寸大小，并將零件分為大件、中件、小件；然后中件、小件自動分揀系統根據反饋的鋼板套料信息，按零件尺寸信息對板料進行一次分揀，目的是分揀切割后板料中的中件和小件，其中分揀節拍需匹配鋼板切割時間，經測算一次分揀采用六臺中小件一次分揀固定機器人混合分揀，其采用的機器人通過混抓的方式實現鋼板的全覆蓋抓取；一次分揀后中小件分別由中、小件輸送板鏈經過通過式砂光機打磨后，經二次分揀的中件二次分揀固定下線機器人、小件二次分揀固定下線機器人自動識別后抓取入料框，零件料框利用agv轉運；中、小件分揀完成后，大件隨主輸送板鏈運行到下一工位，通過大件自動分揀桁架機械手，自動識別抓取大件，抓取后的大件通過大件自動校平機完成大件校平砂光打磨工藝(中小件不需要校平)，最后經過大件自動下線桁架機械手抓取入托架，利用agv運輸；大件分揀后，剩余的板料即為切割后的廢料，其中廢料按2m尺寸采用液壓龍門剪剪斷后自動落框，agv運輸廢料。

　　上述步驟中，100mm＜小件≤400mm，400mm＜中件≤1000mm，1000mm＜大件。

　　與現有技術相比，本發明的鋼板切割下料智能化生產線具有如下優點：

　　1、本發明通過對鋼板切割下料、分揀的生產線進行創新性設計，通過采用智能天車、自動控制鋼板切割機、分揀機器人、自動砂光打磨機等智能化設備及輸送板鏈、機動輥道、桁架抓取機械手、agv等智能化輸送設備，將鋼板切割下料整個工序柔性串聯，在鋼板切割下料行業中創造性的實現了一個流的生產模式。

　　2、本發明特點是將現有的金屬切割行業的手工作業方式，設計成按照精益生產模式下的一個流的模式，生產效率最高、生產線占地面積最小、沒有在制品庫存。

　　3、本發明零件無人化分揀系統，實現了切割后的大件、中件、小件和廢料的自動分揀，同時也實現了無人化作業。一張鋼板平均約100個大中小零件，采用傳統人工分揀方式，至少需2人30分鐘完成，該套分揀方案取代了傳統的人工識別，實現了8min分揀完成一張板料，大大提高了工作效率，也取代了人工作業，該分揀方案在行業內屬于首創。

　　4、本發明將鋼板來料緩存區、鋼板切割區、大中小零件分揀區、廢料處理區、中小件砂光打磨區、大件校平砂光區等區域進行合理布局，實現了在保證8分鐘節拍的時間內，完成大、中、小件的分揀，根據中小件通過式打磨及大件桁架抓取分揀的形式，實現零件到下道工序的轉運，生產效率最高。

　　5、本發明通過對切割后的零件尺寸進行了定義，并對不同規格零件(大、中、小件)的分揀打磨方案進行了差異化設計，差異化設計的目的主要考慮產品規格尺寸及生產節拍，中小件的分揀適用于機器人分揀，大件適用于桁架機械手分揀，同時該方案也保證了物流路徑最短，生產節拍滿足8min的要求。

　　同時該生產線的分揀單元能適用于所有零件規格，分揀方案具有柔性化特征，滿足了多元化市場的需求。

　　6、本發明通過合理應用智能天車、板鏈、輥道輸送機、桁架機械手、機器人、agv等智能裝備，最終目的是實現了整條生產線的無人化，這不僅在金屬切割下料行業屬于創造性設計，乃至在制造業中均屬于開拓性的創舉。解決了鋼板切割下料中鋼板來料卸貨吊運、上料切割吊運、零件分揀打磨、校平等工位均需要大量人工作業的問題，同時生產效率也大大提高，車間智能化水平顯著提升，也是實現“燈塔工廠”的基礎。

　　7、本發明通過合理的布置形式及選型方案，打造了一條智能化生產線，同時也兼顧未來自動化升級對產線造成的影響。中小件采用板鏈的方式而不采用輥道，是為了避免采用輥道造成中小件掉入輥道下，另外采用步進式的方式，按照規定的節拍需求，避免采用連續式方式，則是避免零件在移動過程中，機器人視覺識別的偏差及抓取的偏差，確保方案的可行性。隨著視覺識別技術的進步，可以將步進式板鏈替換成連續式板鏈，其生產節拍將完全依據分揀零件數量確定，生產線更加柔性，節拍也更快。

　　8、本發明中通過設置鋼板來料緩存區，利用鋼板運輸對中機構進行鋼板板料的運輸，有利于工作時來料板料的卸貨處理，便于鋼板切割區智能天車和等離子切割機有足夠的有效工作時間，提高了設備的利用率。

　　9、本發明中對廢料進行切割處理，解決了廢料的在線收集問題，避免了廢料處理和零件分揀同時作業時影響生產節拍，使整個智能化、無人化生產線能夠有效的連續運行。

　　附圖說明

　　圖1為本發明鋼板切割下料智能化生產線的結構示意圖。

　　其中：1-鋼板來料緩存區、1.1-第一智能天車、1.2鋼板運輸對中機構、1.3-物流車停車卸貨位、2-鋼板切割區、2.1-第二智能天車、2.2-第一等離子切割機、2.3-第二等離子切割機、2.4-第三等離子切割機、2.5-第四等離子切割機、2.6-鋼板存放庫位、3-零件分揀及廢料處理區、3.1-主輸送板鏈、3.2-中小件自動分揀系統、3.2.1-中小件一次分揀固定機器人、3.2.2-小件輸送板鏈、3.2.3-中件輸送板鏈、3.2.4-中件清渣打磨砂光機、3.2.5-小件正面清渣打磨砂光機、3.2.6-小件反面清渣打磨砂光機、3.2.7-中件二次分揀固定下線機器人、3.2.8-小件二次分揀固定下線機器人、3.2.9-小件自動翻轉板、3.2.10-agv充電等待區、3.3-大件自動分揀桁架機械手、3.4-廢料運輸緩存區、3.5-廢料自動液壓龍門剪、3.6-廢料框、3.7-中小件緩存區、4-大件校平砂光區、4.1-自動校平機、4.2-校平輥道、4.3-大件砂光打磨機、4.4-大件自動下線桁架機械手、4.5-大件緩存區。

　　具體實施方式

　　下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的詳細說明，便于清楚地了解本發明，但它們不對本發明構成限定。

　　如圖1所示，本實施方式的鋼板切割下料智能化生產線包括依次設置的：鋼板來料緩存區1、鋼板切割區2、零件分揀及廢料處理區3、大件校平砂光區4。

　　本發明專利的生產線可適用于不同跨度的廠房，所述鋼板來料緩存區1設置在生產線的最前端，鋼板來料緩存區1依次由第一智能天車1.1、鋼板運輸對中機構1.2、物流車停車卸貨位1.3組成。

　　物流車停車卸貨位1.3設置在鋼板來料緩存區的中間通道處，靠近生產線端頭，第一智能天車1.1的運行路徑為鋼板來料緩存區范圍內運行，用于將鋼板來料時從固定的物流車停車卸貨位1.3上自動卸貨至鋼板來料緩存區1和鋼板運輸對中機構1.2上，鋼板運輸對中機構1.2一部分設置在鋼板來料緩存區1，一部分設置在鋼板切割區2，其目的是將鋼板對中并由鋼板來料緩存區自動輸送至鋼板切割區2的范圍內。

　　所述鋼板切割區2設置在鋼板來料緩存區1的后面，依次由第二智能天車2.1和2.5以及鋼板存放庫位2.6組成。

　　第一等離子切割機2.2和第二等離子切割機2.3在生產線同側并排前后依次布置，第三等離子切割機2.4和第四等離子切割機2.5在生產線另一側并排前后依次布置，中間通過區域設置為鋼板存放庫位2.6。第二智能天車2.1的運行步驟為以下三個動作：首先從鋼板運輸對中機構1.2上采用電磁吊具吊運鋼板存放在鋼板存放庫位2.6中(鋼板存放庫位由wms系統進行庫位管理)，再次從鋼板存放庫位2.6中吊運需切割的鋼板至等離子切割機上(根據切割需求吊運到對應的等離子切割機上)，最后從等離子切割機上吊運已切割完成的鋼板至主輸送板鏈3.1上。以上第二智能天車2.1的運行范圍在鋼板切割區2內，且吊運的節拍滿足4臺雙槍三工位等離子切割機同時切割鋼板時鋼板上下線的節拍。

　　該布置方式將鋼板存放庫位2.6設置在4臺切割機的中間有效的利用了布置空間，上料路徑最短，將鋼板切割與鋼板存放進行了巧妙的布置，不僅減少了第二智能天車2.1的行程，而且有效的避免了吊運切割后鋼板時小件掉落在切割機上的風險，設計上充分規避了安全風險。

　　所述零件分揀及廢料處理區3設置在鋼板切割區2后面，依次由主輸送板鏈3.1、中小件自動分揀系統3.2、大件自動分揀桁架機械手3.3、廢料運輸緩存區3.4、廢料自動液壓龍門剪3.5、廢料框3.6、中小件緩存區3.7組成。

　　其中主輸送板鏈3.1一部分設置在鋼板切割區2后段，另一部分設置在零件分揀及廢料處理區3內，切割后的鋼板連同廢料采用第二智能天車2.1整體通過電磁吊具吊運至主輸送板鏈3.1上，板鏈的輸送方式為步進式，板鏈的長度可根據工位節拍調整并設置緩存工位。

　　對切割后的鋼板經中小件自動分揀系統3.2進行中小件的分揀，其中可定義零件尺寸大件為任意一邊尺寸大于1000mm，中件為任意一邊尺寸大于400mm小于1000mm，小件為任意一邊尺寸大于100mm小于400mm。切割后的鋼板經中小件分揀系統3.2分揀完中小件后，經輸送板鏈運輸至大件自動分揀桁架機械手3.3處，大件自動分揀桁架機械手3.3設置在中小件一次分揀和廢料自動液壓龍門剪3.5之間，采用帶視覺桁架機械手的形式對中小件分揀完后的剩余大件進行分揀抓取，將大件抓取至校平輥道4.2的前段上進行后續的校平工序。其實分揀完大件后的鋼板上只剩余廢料，由于廢料是整體框架，經過主輸送板鏈運輸后至廢料自動液壓龍門剪3.5處，將整體廢料框架剪短，掉落至廢料框3.6中進行收集，收集后的廢料經agv運輸到廢料運輸緩存區3.4中進行緩存。

　　中小件自動分揀系統3.2依次由中小件一次分揀固定機器人3.2.1、三條小件輸送板鏈3.2.2、兩條中件輸送板鏈3.2.3、中件清渣打磨砂光機3.2.4、小件正面清渣打磨砂光機3.2.5、小件反面清渣打磨砂光機3.2.6、中件二次分揀固定下線機器人3.2.7、小件二次分揀固定下線機器人3.2.8、小件自動翻轉板3.2.9、agv充電等待區3.2.10組成。

　　中小件一次分揀區域布置六臺分揀機器人(中小件一次分揀固定機器人3.2.1)，最大鋼板尺寸為2*12m，板鏈寬度為2.5m，每臺機器人負責1.25*4m的區域，分揀期間鋼板靜止。分揀采用視覺機器人混抓的方式，通過3d相機引導，在保證規定節拍的時間內，完成切割后鋼板中、小件的自動分揀。分揀后剩余的大件及廢料等零件通過輸送板鏈步進至下一工序，其中采用兩條中件輸送板鏈3.2.2和三條小件輸送板鏈3.2.3輸送，輸送板鏈的數量由鋼板切割零件的數量決定。

　　在三條小件輸送板鏈3.2.3的匯總段設置兩臺清渣打磨砂光機(小件正面清渣打磨砂光機3.2.5、小件反面清渣打磨砂光機3.2.6)，砂光機采用串聯的方式布置，由于小件在打磨砂光機無法同時打磨上下表面，因此在第二臺清渣打磨砂光機的板鏈前部設置小件自動翻轉板3.2.9，其中砂輪機采用通過式清渣打磨砂光機；通過砂光機后在尾部設置分揀固定機器人工位(小件二次分揀固定下線機器人3.2.8)，機器人的數量取決于零件的數量及線體節拍。在兩條中件輸送板鏈3.2.2上設置并聯的清渣打磨砂光機(中件清渣打磨砂光機3.2.4)，兩條板料采用正交匯總后，通過機器人(中件二次分揀固定下線機器人3.2.7)抓取物料后自動裝框。

　　下線機器人(3.2.7、3.2.8)通過3d相機引導抓取工件放入料框，抓取的零件信息通過打碼后上傳到對應的料框中，實現對料框的物料分揀編碼，在中件分揀機器人尾部設置agv自動充電等待區，自動充電及等待，當接收到指令后，agv將依據物料信息自動搬運對料框到中小件緩存區3.7。agv選用背負式，可實現agv的自動上料及卸料。

　　該中小件自動分揀系統3.2的布置形式是基于工藝需求和精益物流綜合考慮，該分揀布置形式實現了分揀、打磨、自動轉運的可行性，同時物流路徑最短，滿足全自動無人生產的同時也實現了精益生產。

　　所述大件校平砂光區4設置在零件分揀及廢料處理區3的后面，依次由自動校平機4.1、校平輥道4.2、大件砂光打磨機4.3、大件自動下線桁架機械手4.4、大件緩存區4.5組成。

　　其中自動校平機4.1、大件砂光打磨機4.3和校平輥道4.2組成一條整體的全自動輸送線。

　　中小件分揀后的大件自動分揀桁架機械手3.3自動識別大件后，抓取到校平輥道4.2上，大件通過輥道進入自動校平機4.1，此時大件的物料信息傳遞到校平機，校平機依據板料厚度自動調整校平間距，實現自動校平，板料校平后隨輥道輸送到大件砂光打磨機4.3，完成了大件的校平機砂光打磨工藝。

　　在主輸送板鏈后段設置自動下線桁架機械手4.4，主要由桁架機械手構成，其桁架橫跨主輸送板鏈和大件校平系統的輥道，在輥道上自動識別大件，并抓取大件到大件緩存區4.5，完成了大件的自動分揀任務。

　　本說明書中未作詳細描述的內容屬于本領域專業技術人員公知的現有技術。