本發(fā)明屬于人造金剛石生產設備領域，尤其涉及一種人造金剛石生產用自動化壓機系統(tǒng)及方法。

背景技術：

現(xiàn)有的人造金剛石合成采用的生產系統(tǒng)是采用矩形布局人工完成合成塊高溫保溫存放、取塊、頂錘檢查、高溫烘箱取塊等工序。

在設備運行期間，合成工人必須嚴格記錄設備運行信息，因工藝需要，必須采用24小時輪班值，所以對工人身體和精神都是一種考驗。

在設備運行期間，合成腔體內最高存在著15~ 30 GPa的超高壓力和2500℃的高溫，即使液壓腔和管道內也有著高達100Mpa的壓力，如果發(fā)生溢流、炸梁及高壓油泄漏事故，高溫高壓的固體或液體高速飛濺，給人員的安全帶來威脅。

同時，工人經驗水平參差不齊也會造成生產效率不穩(wěn)定，如若工人分心容易操作失誤造成撞塊擠錘及攤錘等事故，對公司經濟造成損失。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在提供一種使用方便的人造金剛石生產用自動化壓機系統(tǒng)及方法。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供了如下的技術方案：人造金剛石生產用自動化壓機系統(tǒng)，包括壓機工作參數(shù)采集單元、處理單元、機械人和至少兩個呈圓周分布的壓機；

機器人包括機械臂和設置于機械臂上的機械手，各個壓機與機械臂之間的距離相等，機械臂的工作半徑大于壓機和機械臂之間的距離；壓機內設有合成腔和朝向合成腔設置的頂錘，壓機上設有與合成腔連通的放置口，各個壓機的放置口均朝向機械臂設置；

壓機工作參數(shù)采集單元將采集到的工作參數(shù)傳輸?shù)教幚韱卧?，處理單元分別輸出信號控制壓機、機械手、機械臂和液壓組件的工作；

壓機和電控柜下方設有為壓機工作提供液壓油的液壓組件。

壓機工作參數(shù)采集單元包括壓機的壓力、水溫、錘溫、電流、電阻的信號采集元件；壓機的壓力、水溫、錘溫、電流、電阻的信號采集元件分別將采集到的信號傳輸?shù)教幚韱卧?，處理單元的信號輸出端上連接有顯示屏和監(jiān)控客戶端。

液壓組件包括油箱和泵體；各個壓機與油箱之間的距離相等，油箱分別通過泵體連接壓機的高壓進油孔和低壓進油孔。

油箱側部設有烘箱，烘箱兩側分別設有合成塊托盤和成品塊托盤，機械手將烘箱中的合成塊放置到合成塊托盤中；機械手將合成塊托盤中的合成塊放置到合成腔中，機械手從合成腔中抓取合成塊放置到成品塊托盤中。

機械手包括與機械臂通過旋轉關節(jié)連接的氣動夾爪，氣動夾爪外側設有CCD影像傳感器和與氣體發(fā)生裝置連接的氣嘴，CCD影像傳感器將采集到的信號傳輸?shù)教幚韱卧?，處理單元輸出信號控制機械臂、氣動夾爪和氣嘴的工作。

氣動夾爪內側設有L型的推板，L型的推板上連接有位于氣動夾爪外側的氣缸，處理單元輸出信號控制氣缸的工作，氣缸帶動推板朝向氣動夾爪端部方向行進。

氣動夾爪和推板的內壁上均設有橡膠墊。

壓機工作參數(shù)采集單元還包括聲音采集單元和影像采集單元；聲音采集單元和影像采集單元分別將采集到的聲音信號和影像信號傳輸?shù)教幚韱卧?/p>

影像采集單元包括朝向放置口設置的攝像頭。

處理單元的信號輸出端上連接有報警單元，報警單元發(fā)出警示音。

利用上述系統(tǒng)進行的人造金剛石生產用方法，依次包括如下步驟：

（1）合成塊保溫：機器人將合成塊直立放入烘箱中；

（2）頂錘表面清理：機器人對頂錘表面進行清理，保證頂錘表面清潔；

（3）合成塊放置：機器人將合成塊從烘箱中取出，放入合成腔內；

（4）合成塊合成：液壓組件工作，頂錘動作實現(xiàn)合成塊的合成；頂錘動作的過程中，實時采集頂錘發(fā)出的聲音信號，當出現(xiàn)異常時，發(fā)出警示音對工作人員進行提醒；

（5）成品塊回收：機器人將合成后的合成塊從合成腔中。

步驟（3）機器人將合成塊放入合成腔后，氣缸啟動，推板將合成塊朝向頂錘推進。

通過以上技術方案，發(fā)明的有益效果為：1、本發(fā)明所述的系統(tǒng)實現(xiàn)了合成塊的自動合成，降低了工人的勞動強度，工作過程比較安全，壓機布局合理，降低了信號線和管路的長度。2、設置的機械手結構設計合理，可以實現(xiàn)合成塊的夾取，同時其可以實現(xiàn)頂錘表面雜質的清理。

3、氣動夾爪內側設有L型的推板，通過推板可以保證合成塊和頂錘的緊密貼合。4、氣動夾爪和推板的內壁上均設有橡膠墊，避免夾取過程傷害到合成塊。5、影像采集單元包括朝向放置口設置的攝像頭，實現(xiàn)頂錘工作過程影像的采集。6、處理單元的信號輸出端上連接有報警單元，報警單元發(fā)出警示音，從而當頂錘出現(xiàn)異常時，對工作人員進行提醒。7、本發(fā)明所述的系統(tǒng)實現(xiàn)了合成塊的自動合成，步驟緊湊，同時通過設置頂錘清理過程，可以避免雜質對合成塊的影響，提高生產出的產品質量：在向烘箱中放置合成塊的過程中，保證合成塊的直立狀態(tài)，保證合成塊上鋼圈加熱過程為豎直方向，保證了合成塊的加熱效果。8、機器人將合成塊放入合成腔后，氣缸啟動，推板將合成塊朝向頂錘推進，從而提高合成塊和頂錘的貼合度，保證合成塊的合成效果。

附圖說明

圖1為發(fā)明所述系統(tǒng)結構示意圖；

圖2為圖1俯視圖；

圖3為壓機結構示意圖；

圖4為機械手結構示意圖；

圖5為發(fā)明原理框圖；

圖6為本發(fā)明所述方法流程圖。

具體實施方式

人造金剛石生產用自動化壓機系統(tǒng)，如圖1、圖2和圖3所示，包括8個壓機1，8個壓機1呈圓周分布。

在壓機1上設有高壓進油孔和低壓進油孔，壓機1內設有合成腔、頂錘和與合成腔連通的放置口8。通過高壓進油孔和低壓進油孔實現(xiàn)壓機內部的進油，從而實現(xiàn)壓機1中頂錘的工作，通過放置口8可以向合成腔內放置合成塊。壓機1上設高壓進油孔、低壓進油孔；壓機內設合成腔、頂錘和放置口為成熟的現(xiàn)有技術，本申請不涉及此部分的改進。

為了便于合成塊的放置，放置口8朝向8個壓機1的中心設置。

在壓機1的側部設有電控柜7，電控柜7中設有處理單元，處理單元包括PLC。

處理單元的信號輸入端上連接有壓機工作參數(shù)采集單元，壓機工作參數(shù)采集單元包括壓機的壓力、水溫、錘溫、電流、電阻的信號采集元件；壓機工作參數(shù)采集單元將采集到的信號傳輸?shù)教幚韱卧?。其中，采集壓機的壓力、水溫、錘溫、電流、電阻的信號采集元件為成熟的現(xiàn)有技術。同時，壓機工作參數(shù)采集單元還包括影像采集單元，影像采集單元包括朝向放置口設置的攝像頭9，攝像頭9共有4個，4個攝像頭分別朝向4個放置口設置。攝像頭9將采集到的影像信息傳輸?shù)教幚韱卧?，處理單元將影像信息傳輸?shù)奖O(jiān)控客戶端，實現(xiàn)遠程監(jiān)控。

壓機工作參數(shù)采集單元還包括聲音采集單元，聲音采集單元也朝向放置口設置，通過聲音采集單元可以采集到頂錘工作過程中的聲音，根據(jù)聲音采集單元采集到的聲音信號的變化，處理單元得出頂錘是否正常。聲音采集單元為成熟的現(xiàn)有技術。

在處理單元的信號輸出端上連接有報警單元，報警單元發(fā)出警示音。報警單元發(fā)出警示音為成熟的現(xiàn)有技術。

聲音采集單元將采集到的聲音傳輸?shù)教幚韱卧?，處理單元根?jù)接收到的聲音采集單元判斷頂錘是否正常，當頂錘異常時，處理單元輸出信號到報警單元，報警單元發(fā)出警示音，對周圍的工作人員進行警示。

在處理單元的信號輸出端上連接有顯示屏，處理單元將接收到的壓機的壓力、水溫、錘溫、電流、電阻的信號傳輸?shù)斤@示屏進行顯示。

同時，處理單元還與監(jiān)控客戶端無線通信，從而處理單元將接收到的壓機的壓力、水溫、錘溫、電流、電阻的信號傳輸?shù)奖O(jiān)控客戶端實現(xiàn)遠程監(jiān)控。

處理單元與顯示屏和監(jiān)控客戶端進行信號的傳輸均為成熟的現(xiàn)有技術，實現(xiàn)方式分別為：處理單元包括單片機和顯示驅動芯片，單片機通過顯示驅動芯片控制顯示屏的工作；處理單元還包括無線傳輸模塊，單片機通過無線傳輸模塊與監(jiān)控客戶端無線通信。

在壓機1的中心處設有機械臂2，從而放置口8朝向機械臂2設置。各個壓機1與機械臂2之間的距離相等，同時機械臂2的工作半徑大于壓機1和機械臂2之間的距離。

機械臂2上設有機械手3，通過機械手3可以實現(xiàn)合成塊的夾取，如圖4所示，機械手3包括與機械臂2通過旋轉關節(jié)11連接的氣動夾爪10，氣動夾爪10外側上設有CCD影像傳感器15和與氣體發(fā)生裝置連接的氣嘴14。通過氣嘴可以向頂錘上吹氣體，從而完成頂錘的清理，保證合成塊的合成效果。氣嘴14為成熟的現(xiàn)有技術。CCD影像傳感器可以實時采集氣動夾爪移動過程中的圖像信息，氣動夾爪為市售產品。其中，氣體發(fā)生裝置可以為內部設有氣體的氣瓶為成熟的現(xiàn)有技術。氣嘴與氣體發(fā)生裝置通過軟管連接，而氣嘴上設置有電動閥，處理單元輸出信號控制電動閥的工作，從而實現(xiàn)處理單元對氣嘴工作的控制。

在氣動夾爪10內側設有L型的推板13，L型的推板13上連接有位于氣動夾爪10外側的氣缸12，處理單元輸出信號控制氣缸的工作，氣缸帶動推板13朝向氣動夾爪10端部方向行進，通過推板13可以將合成塊推到與頂錘貼合的程度，保證合成效果。

為了避免夾取力對合成塊的影響，在氣動夾爪10和推板13的內壁上均設有橡膠墊，實施的時候選擇內高溫的橡膠墊即可。

CCD影像傳感器15將采集到的信號傳輸?shù)教幚韱卧?，處理單元輸出信號控制機械臂2、氣動夾爪10、氣嘴14和氣缸12的工作。處理單元輸出信號控制機械臂、氣缸、氣動夾爪和氣嘴的工作均為成熟的現(xiàn)有技術，實現(xiàn)方式為：處理單元還包括繼電器驅動電路，單片機通過繼電器驅動電路控制機械臂、氣缸、氣動夾爪和氣嘴的工作。

在壓機1和電控柜7的下方設有為壓機1工作提供液壓油的液壓組件，處理單元輸出信號控制液壓組件的工作。

液壓組件包括油箱4和泵體5，其中，泵體包括吸油泵、超壓泵和空程泵。各個壓機1與油箱4之間的距離相等。油箱4分別通過泵體5連接高壓進油孔和低壓進油孔，從而實現(xiàn)壓機1的正常工作。油箱4通過泵體為壓機提供工作動力為成熟的現(xiàn)有技術，處理單元輸出信號控制液壓組件的工作實質為處理單元輸出信號控制泵體的工作，處理單元控制泵體的工作為成熟的現(xiàn)有技術。

在油箱4側部設有烘箱6，烘箱6兩側分別設有合成塊托盤和成品塊托盤，合成塊托盤和成品塊托盤均沒有在圖中顯示。機械手將烘箱中的合成塊放置到合成塊托盤中；機械手將合成塊托盤中的合成塊放置到合成腔中，機械手從合成腔中抓取合成塊放置到成品塊托盤中。

本發(fā)明所述的系統(tǒng)降低了工人的勞動強度，同時提高了工作效率，生產出的合成塊質量穩(wěn)定，便于控制。

本發(fā)明還公開了一種利用上述系統(tǒng)進行的人造金剛石生產方法，如圖6所示，依次包括如下步驟：

（1）合成塊保溫：機器人的氣動夾爪夾取合成塊，將合成塊放入烘箱中；機器人將合成塊放入烘箱中的過程中，需要保證合成塊處于直立狀態(tài)；同時，在向烘箱中放置合成塊的時候需要自上至下放置，保證合成塊的加熱效果。

（2）頂錘表面清理：機器人對頂錘表面進行清理，保證頂錘表面的清潔。具體為：處理單元輸出信號使得氣嘴中噴出氣體，氣體對頂錘表面進行清理，通過對頂錘表面清理，避免合成塊的合成受到雜質的影響。實現(xiàn)方式為：處理單元輸出信號控制氣嘴和氣體發(fā)生裝置之間的軟管連通，從而使得氣體發(fā)生裝置中的氣體從氣嘴出來。

（3）合成塊放置：機器人將合成塊從烘箱中取出，放入合成腔內；在機器人將合成塊放入合成腔后，氣缸啟動，推板將合成塊朝向頂錘推進，從而使得合成塊與頂錘貼緊，保證合成效果。

（4）合成塊合成：液壓組件工作，頂錘動作實現(xiàn)合成塊的合成；頂錘動作的過程中，實時采集頂錘發(fā)出的聲音，當出現(xiàn)異常時，發(fā)出警示音對工作人員進行提醒。具體為：聲音采集單元采集合成塊合成過程中的聲音，當頂錘出現(xiàn)異常聲音時，處理單元輸出信號使得報警單元發(fā)出警示音；同時，攝像頭將采集到的頂錘工作過程中的影像信息傳輸?shù)教幚韱卧?，處理單元將該影像信息傳輸?shù)奖O(jiān)控客戶端，從而可以通過監(jiān)控客戶端實時得知壓機的頂錘的工作信息。

（5）成品塊回收：機器人將合成后的合成塊從合成腔中取出放置到成品托盤中。

本發(fā)明所述的方法實現(xiàn)了金剛石合成塊的自動合成，降低了工人的勞動強度，同時可以實時監(jiān)控壓機的工作狀態(tài)，避免壓機出現(xiàn)嚴重故障。