智能钢筋锯切套丝弯曲弯弧一拖四生产线的制作方法

本发明涉及钢筋加工，尤其是智能钢筋锯切套丝弯曲弯弧一拖四生产线。

背景技术：

1、钢筋是建筑工程中用量最大的结构材料，其加工精度和质量直接影响混凝土结构的安全性和耐久性。随着高铁、水利水电、核电等大型工程的快速发展，钢筋加工正从传统的分散式单机操作向集中化、自动化、智能化的生产线模式转变。

2、将锯切、套丝、弯曲、弯弧等多道工序高度集成于一条物理产线内，实现从原材进厂到成品码垛的一机到底，已成为行业技术升级的必然方向。

3、目前行业内主要采用三种技术路线：一是单机分散加工，锯切、套丝、弯曲、弯弧等工序分别由独立的单机设备完成，工序之间依靠人工转运；二是串联式自动线，将多台设备通过辊道依次串联连接，钢筋按固定顺序流经各工序加工；三是模块化柔性产线，各加工单元采用模块化设计，可根据场地条件灵活组合布置，但整体仍为单一线性流动模式。

4、现有技术中，串联式生产线采用单一流向布局，一条产线对应一种产品加工路径，当某一工位出现待料或故障时，整条线被迫停机等待，设备综合利用率低，难以适应多品种、小批量的加工需求。同时，上游锯切工序与下游各加工工位之间缺乏实时联动调度机制，各工位加工节拍差异大，上游固定节奏供料与下游动态需求之间存在矛盾，易导致中间储料区堵料或断料。

5、此外，3～12m长规格钢筋在辊道输送过程中，细直径钢筋易因自重产生挠度下垂，且输送过程中存在左右跑偏现象，导致进入套丝或弯弧工位时对中性偏差，影响丝头加工质量和弯弧成型精度。

6、进一步地，锯切工序产生的端面垂直度偏差和毛刺未能被有效检测和补偿，直接传递至后续套丝和弯曲工序，造成螺纹啮合不良和弯曲点位置偏移。同时，弯弧加工后的弹性回弹受钢筋直径、屈服强度批次差异影响，回弹角度波动大，现有方式依赖人工试弯调整，精度稳定性差。

7、此外，多种规格直径钢筋共用上料输送线时，缺乏自动识别分流机制，易出现混料送错工位的问题。

8、基于此，设计一种多工位并联供料、多工序联动调度的智能钢筋一拖四生产线及其加工方法，具有重要的工程应用价值。

技术实现思路

1、本发明为解决上述技术问题之一，所采用的技术方案是：智能钢筋锯切套丝弯曲弯弧一拖四生产线，所述生产线工作时其具体加工方法包括如下步骤：

2、第一步，完成原材平铺、规格识别与分流；

3、成捆钢筋吊送至振动平铺工位，经振动使原材沿宽度方向均匀平铺；平铺后的钢筋逐根托起并向前输送；输送过程中检测钢筋直径，按检测结果将不同直径规格的钢筋分流至对应输送通道。

4、第二步，分流后的各规格钢筋完成定尺切断；

5、各规格钢筋按排产单设定的定尺长度完成定尺切断；切断后的钢筋端面检测端面垂直度偏差和端面毛刺高度。

6、第三步，定尺切断后的钢筋按各下游工位需求完成分配；

7、定尺切断后的钢筋进入输送线，输送过程中对长规格钢筋进行随动支撑，并自动对中；实时采集各下游加工工位的储料位状态和当前正在加工的任务的剩余加工时间，根据各工位储料位阈值和剩余加工时间按优先级规则动态调整输送路径，将钢筋分配至对应加工工位的临时储料区；端面检测结果同步发送至下游各加工工位。

8、第四步，分配至套丝加工工位临时储料区的钢筋，经横向平移、翻转后移送完成套丝加工；套丝加工完成后的钢筋存入套丝成品储料区。

9、第五步，分配至锚杆加工工位临时储料区的钢筋，经横向平移、翻转后移送完成锚杆加工；锚杆加工完成后的钢筋存入锚杆成品储料区。

10、第六步，需要弯弧的钢筋分两条路径输送完成弯弧成型；

11、套丝后的钢筋经套丝成品储料区输送至弯弧加工工位，无需套丝的钢筋经输送分流工位分配至弯弧加工工位临时储料区；按设定的弯曲半径和过弯角度完成弯弧成型，成型后的钢筋存入弯弧成品储料区。

12、第七步，分配至卧式弯曲工位临时储料区的钢筋，成束完成弯曲成型；弯曲成型后的钢筋经翻料接料并移送至下料工位。

13、第八步，各工位加工完成的成品钢筋分类存放，并完成余料回收；

14、各成品储料区内的钢筋按规格分流至对应成品存放区；锯切过程中产生的短料检测长度，小于设定长度阈值的短料被拨入余料收集区。

15、优选地，所述第一步中，成捆钢筋吊送至振动平铺工位后，振动频率为20～50hz，振动时间为10～30秒，使成捆钢筋沿宽度方向均匀平铺，平铺后钢筋层厚度不超过300mm；平铺后的钢筋逐根托起，托起间距为500～1000mm，逐根托起后向前输送；输送过程中检测钢筋直径，测径方式为（采用光电测径仪，可以按需沿钢筋径向对称布置两组光电探头，检测范围φ12～φ40mm），按检测结果将不同直径规格的钢筋分流至对应输送通道，分流精度为±0.5mm。

16、优选地，所述第二步中，各规格钢筋按排产单设定的定尺长度完成定尺切断，定尺长度范围为3～12米，定尺精度为±1mm；切断后的钢筋端面检测端面垂直度偏差和端面毛刺高度，端面垂直度偏差检测阈值为0.5mm，毛刺高度检测阈值为1.0mm；当端面垂直度偏差超过阈值或毛刺高度超过阈值时，钢筋被分流至返修工位，待端面处理合格后再进入下一工序。

17、优选地，所述第三步中，定尺切断后的钢筋进入输送线，输送速度为5～15m/min；输送过程中对长规格钢筋进行随动支撑，随动支撑沿输送方向间隔布置，间距为2～5米，升降行程为200～500mm，随动支撑时托料面与钢筋底面保持10～30mm间隙；并自动对中，对中方式为（两侧对中，具体根据钢筋直径自动调整），对中精度为±2mm。

18、优选地，所述第三步中，实时采集各下游加工工位的储料位状态和当前正在加工的任务的剩余加工时间，根据各工位储料位阈值和剩余加工时间按优先级规则动态调整输送路径；

19、所述优先级规则为：当某下游工位储料位低于设定下限，或当前正在加工的任务的剩余加工时间超过设定的阈值时，该工位优先级提高，优先分配钢筋至该工位；

20、当某下游工位储料位高于设定上限时，该工位优先级降低，暂停分配钢筋至该工位；储料位阈值分为三级：低位报警阈值、中位正常阈值、高位满料阈值。

21、优选地，所述第四步中，分配至套丝加工工位临时储料区的钢筋，经横向平移、翻转后移送完成套丝加工；横向平移采用（桁架机械手平移，平移速度为0.5～2m/s，平移行程为1～3米），翻转采用（气动翻转，翻转角度为180°，翻转时间为2～5秒）；套丝加工时间为30～40秒/件，套丝长度为50～100mm；套丝加工完成后的钢筋存入套丝成品储料区，套丝成品储料区为二级料仓结构，每层料仓可储存2～5吨钢筋。

22、优选地，所述第五步中，分配至锚杆加工工位临时储料区的钢筋，经横向平移、翻转后移送完成锚杆加工；锚杆加工可加工3～12米的单头加工打磨工序，双头可分别加工，分别储存；锚杆加工完成后的钢筋存入锚杆成品储料区，锚杆成品储料区为三级料仓结构，每层料仓可储存2～5吨钢筋。

23、优选地，所述第六步中，套丝后的钢筋经套丝成品储料区输送至弯弧加工工位，输送速度为3～10m/min；无需套丝的钢筋经输送分流工位分配至弯弧加工工位临时储料区；按设定的弯曲半径和过弯角度完成弯弧成型，过弯角度范围为1～5°；弯弧成型速度为5～15m/min，成型后的钢筋存入弯弧成品储料区。

24、优选地，所述第七步中，分配至卧式弯曲工位临时储料区的钢筋，成束完成弯曲成型；成束数量为：φ16钢筋3～4根，φ12钢筋4～5根；弯曲成型后的钢筋经翻料接料并移送至下料工位，翻料采用（气缸驱动翻料，翻料角度为90°，翻料时间为3～8秒）；下料工位可配备工业机器人或桁架机械手配合完成成品码垛。

25、优选地，所述第八步中，各成品储料区内的钢筋按规格分流至对应成品存放区，分拣方式为（按钢筋直径和定尺长度分拣，不同规格钢筋存入不同成品存放区）；锯切过程中产生的短料检测长度，小于设定长度阈值的短料被拨入余料收集区，短料长度阈值为300mm。

26、优选地，所述方法还包括智能调度控制步骤：通过现有的mes生产系统对各工位的加工任务进行统一调度，实时采集各工位的加工状态、储料位状态和设备运行状态，根据排产计划动态调整各工位的加工顺序和加工节奏，实现各工位同时作业。

27、优选地，所述第一步中检测到钢筋直径后，将直径规格信息同步发送至下游各加工工位，各加工工位根据钢筋直径规格自动调整加工参数。

28、例如，套丝加工工位根据钢筋直径自动调整滚丝轮间距和套丝速度，弯弧加工工位根据钢筋直径自动调整弯曲半径补偿量。

29、优选地，所述第二步中检测到端面垂直度偏差和毛刺高度后，将端面质量信息同步发送至下游各加工工位；套丝加工工位根据端面垂直度偏差自动调整钢筋夹持位置，弯弧加工工位根据端面垂直度偏差自动调整弯弧起始位置。

30、所述方法还包括数据采集与远程监控步骤：通过现有的生产管理系统实现多方位数据自动采集，采集内容包括各工位的加工数量、加工时间、设备运行状态、故障报警信息。

31、本发明还提供一种智能钢筋锯切套丝弯曲弯弧一拖四生产线，其具体包括按照加工流程的先后顺序依次配合设置的上料分料工位、锯切工位、输送分流工位、套丝加工工位、锚杆加工工位、弯弧加工工位、卧式弯曲工位及分拣工位。

32、所述上料分料工位依次完成钢筋料的振动平铺、托起输送及测径分流工步；

33、所述锯切工位依次完成定尺输送、锯切切断及端面检测工步；

34、所述输送分流工位完成长料随动支撑、导向对中及按下游工位需求动态分配输送路径工步；

35、所述套丝加工工位依次完成横向移送、翻转、滚丝加工及套丝成品临时储放工步；

36、所述锚杆加工工位依次完成横向移送、翻转、锚杆加工及锚杆成品临时储放工步；

37、所述弯弧加工工位完成弯弧成型及弯弧成品临时储放工步；

38、所述卧式弯曲工位依次完成成束弯曲、翻料及下料移送工步；

39、所述分拣工位完成成品分类存放及短料余料回收工步；

40、所述上料分料工位的出料端与所述锯切工位的进料端相对布置，所述锯切工位的出料端与所述输送分流工位的进料端相对布置；

41、所述输送分流工位的第一出料端与所述套丝加工工位的进料端相对布置，所述输送分流工位的第二出料端与所述锚杆加工工位的进料端相对布置，所述输送分流工位的第三出料端与所述弯弧加工工位的进料端相对布置，所述输送分流工位的第四出料端与所述卧式弯曲工位的进料端相对布置。

42、所述套丝加工工位的出料端、所述锚杆加工工位的出料端、所述弯弧加工工位的出料端及所述卧式弯曲工位的出料端分别与所述分拣工位的进料端相对布置。

43、输送分流工位的四个出料端分别对应四个下游工位，不是简单的一分四机械分流，而是带动态调度的一分四；实时看每个下游工位的储料位，哪个需要就往哪个岔路送，实现多工位节拍的自平衡。

44、套丝加工工位的出料端与弯弧加工工位的进料端连通，实现了套丝后弯弧的直接输送：把套丝工位的出料端直接连到弯弧工位的进料端，套丝完的钢筋直接送弯弧，缩短套丝后弯弧的物流路径。

45、八个工位按加工流程依次配合设置，不是分散布置：按加工流程依次布置，物料在工位之间直接流转，减少转运环节和转运时间。

46、所述上料分料工位与所述锯切工位之间、所述锯切工位与所述输送分流工位之间分别通过输送线连接。本方案通过输送线直接连接，物料在工位之间自动流转，减少转运环节。

47、所述输送分流工位与所述套丝加工工位、所述锚杆加工工位之间分别通过横向移送连接。

48、输送分流工位到套丝、锚杆两个工位通过横向移送连接，不是纵向输送。本方案套丝和锚杆工位在输送分流工位的侧面，通过横向移送连接，缩短物料输送路径。

49、横向移送连接两个下游工位，实现了一拖四中的两个分支。本方案是横向分岔，从布局上更紧凑。

50、所述输送分流工位与所述弯弧加工工位、所述卧式弯曲工位之间分别通过输送线连接。

51、输送分流工位到弯弧、卧式弯曲两个工位通过输送线连接，实现了一拖四中的另外两个分支。常规做法是弯弧和卧式弯曲各自独立供料，本方案通过输送线从输送分流工位直接供料，实现了一套锯切供四个下游工位。

52、所述套丝加工工位的出料端与所述弯弧加工工位的进料端连通，套丝后的钢筋经套丝成品储料区输送至弯弧加工工位。

53、本方案通过输送线直接连通，套丝完的钢筋直接送弯弧，缩短了物流路径。

54、套丝后的钢筋经套丝成品储料区输送，不是直接从套丝机送弯弧。套丝成品储料区起到缓冲作用，套丝和弯弧的节拍不需要严格同步，实现了两个工位的节拍解耦。

55、所述四个下游加工工位的出料端分别与所述分拣工位的进料端连接，成品钢筋汇总输送至分拣工位。

56、四个下游工位的出料端都汇总到分拣工位，实现了统一分拣；四个工位的成品都汇总到分拣工位，自动分拣分类存放，减少了人工分拣环节。

57、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

58、1、本发明跨工序联动补偿提升多工位并联加工的产品一致性。本方案将锯切工位的端面质量检测结果同步传递至套丝、锚杆、弯弧、卧式弯曲等下游各加工工位，各下游工位根据端面偏差数据预调整加工定位。

59、相较于现有技术中各工序独立找正、端面误差向下游逐道累计传递的方式，本方案通过上游检测数据驱动下游预补偿，在工艺链源头消除了端面偏差对后续加工精度的影响，使得同一批次不同规格钢筋的加工精度离散度显著降低，产品一致性得到有效保障。

60、2、本发明的长料随动支撑与动态调度协同提升一拖四产线的连续运行能力。本方案在输送分流工位采用间隔布置的可升降托料装置对长规格钢筋进行随动支撑，同时结合三级储料位阈值的动态优先级调度策略，实时调整各下游工位的供料顺序。

61、相较于现有技术中固定托料架摩擦阻碍输送、以及按固定顺序排产导致的工位间节拍冲突问题，本方案通过软接触随动支撑消除了长料输送跑偏，同时通过饥饿驱动的调度逻辑实现了各工位节拍自平衡，使得整条产线在多规格混线生产条件下仍能保持连续稳定运行。

62、3、本发明的上游规格识别跨工位同步实现了多规格混线生产的快速换型。本方案在上料分料工位完成钢筋直径检测后，将直径规格信息同步发送至下游各加工工位，各工位根据规格信息自动调整加工参数。

63、相较于现有技术中换规格时需要人工逐工位调整参数、停机等待时间长的方式，本方案通过上游一测、下游共用的规格信息传递机制，消除了重复检测环节和人工调整环节，使得多规格混线生产过程中无需停机换型，产线对不同规格产品的切换响应能力显著提升。

64、4、本发明的双线合一弯弧布局与成束弯曲工艺提升了单位空间的加工产出能力。本方案将套丝后弯弧与无需套丝弯弧两条路径合并至同一弯弧加工工位，同时在卧式弯曲工位采用成束弯曲加工方式。

65、相较于现有技术中套丝线与弯弧线各自独立布置、以及卧式弯曲机单根加工的方式，本方案通过双线合一减少了弯弧设备的重复配置，通过成束弯曲提升了单工位的单位时间加工量，使得在相同占地面积条件下，整条产线的综合加工产出能力得到有效提升。