CN102689147B - 汽车空调铝扁管高速校直定尺下料工艺及设备 - Google Patents

汽车空调铝扁管高速校直定尺下料工艺及设备 Download PDF

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申宗详
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Abstract

本发明提供一种汽车空调铝扁管高速校直定尺下料工艺及设备,该设备由主动开料架、校直装置、伺服送料装置、伺服在线收口装置、定尺切割装置、夹紧拉断装置、接料台、床身和电气控制系统构成,其特征在于,在同一生产设备上可以实现盘料开料、校直、收口、拉断、成品自动收集全过程,整个设备中的所有伺服电机均由可编程控制器控制,以此保证各装置动作的即时同步运行,使得铝扁管的收口、切割、夹紧拉断三个动作可在此设备的三个不同装置上同时完成。采用此设备可使成品铝扁管的成型精度提高三倍,设备的作业效率提高五倍。

Description

汽车空调铝扁管高速校直定尺下料工艺及设备
技术领域
[0001] 本发明属于汽车零部件专用设备生产领域,特别涉及一种能够将铝扁管盘料制成同一尺寸的直料的汽车空调铝扁管高速校直定尺下料工艺及设备。
背景技术
[0002] 随着汽车空调行业平行流循环方式先进技术的积极采用,铝材质水箱和散热器的散热效率得到了大幅度的提高,因此在汽车空调系统的冷凝器和蒸发器上得到充分利用,汽车水箱和中冷器采用全铝材质材料进行制作已是发展的必然趋势。
[0003] 铝扁管是汽车空调冷凝器和蒸发器制造生产的必备材料,生产时通常需要将成盘的呈现盘圆状的铝扁管校直并剪截成同一长度的直料材,以备后来使用。但以往都是通过手动或半自动设备进行制作,运行速度慢,下料精度不高,误差都在Imm以上,而且铝扁管截断后还需到另一台专用设备上对截面进行适度的压扁收口,在这种情况下,设计生产一种能将铝扁管盘料的校直、校平、收口、切割、拉断等工艺在同一台机器上完成的专用设备迫在眉睫,本项发明所完成的汽车空调铝扁管高速校直定尺下料机就是实现这些功能的专用设备。
发明内容
[0004] 本发明提供一种对铝扁管盘料进行开料、校直、收口、切割、拉断等工序处理时所采用的工艺及使用的设备。解决的技术问题是提高下料速度和下料尺寸精度,增加在线收口工序以及自动收集好所下的铝扁管直料的问题。
[0005] 根据本发明的一方面,提供一种汽车空调铝扁管高速校直定尺下料工艺,该工艺包括下述步骤:
[0006] (I)将铝扁管盘料分别放到两套开料架上,启动开料伺服电机开料;
[0007] (2)铝扁管盘料经过校直装置后变成铝扁管直料,且平直度达到相应的要求;
[0008] (3)启动送料伺服电机,为铝扁管直料的前行提供相应的动力;
[0009] (4)送料长度达到预定尺寸后,收口模具动作,完成在线挤压收口 ;
[0010] (5)送料长度达到预定尺寸后,滚刀在铝扁管直料上的经过收口处理之处的中间位置滚出0.02mm的刀痕;
[0011] (6)送料长度达到预定尺寸后,拉断装置在铝扁管直料的滚出的刀痕处将其拉断,从而得到铝扁管成品料;
[0012] (7)接料气缸升降、输送带运行,完成铝扁管成品料的收集。
[0013] 根据本发明的另一方面,提供一种汽车空调铝扁管高速校直定尺下料设备,该设备主要由主动开料架、校直装置、伺服送料装置、伺服在线收口装置、定尺切割装置、夹紧拉断装置、接料台、床身和电气控制系统构成,主动开料架、校直装置、伺服送料装置、伺服在线收口装置、定尺切割装置、夹紧拉断装置和接料台根据工序要求按先后次序排列,其功能依次为:开料一校直一送料一收口一定尺切割一拉断一接料,其中,两套主动开料架依次单独地固定在地面上,每套主动开料架上可以平行安装两盘铝扁管盘料,一盘工作,一盘备用;校直装置、伺服送料装置、伺服在线收口装置、定尺切割装置、夹紧拉断装置五部分依先后顺序直线排列并安装在同一个床身上;接料台单独地固定在地面上,执行设备的最后一道工序;电气控制系统采用可编程控制器对整个设备中各装置的伺服电机实现同步控制。
[0014] 组成设备的各装置之间的相互关系如下:主动开料架的伺服电机的转速受控于可编程控制器输出的控制信号,此控制信号采集于铝扁管经校直装置校直后在伺服送料装置的作用下向前运动时所产生的张力,可编程控制器将此张力信号转换为电信号,然后输送给主动开料架的伺服电机,控制主动开料架的开料线速度和伺服送料装置的送料线速度始终保持一致,以保证送料时的张力恒定,防止校直后的铝扁管在张力不均匀的情况下产生变形;水平及垂直方向校直装置是伺服送料装置的前道工序执行装置,其包括粗、精两套校直装置,每套校直装置都包括水平及垂直两个方向的校直机构,经其校直后可以保证经过主动开料架送出的铝扁管盘料满足各种形状公差和位置公差的要求;伺服送料装置是被加工物料铝扁管的水平运行驱动装置,经过校直装置校直后的铝扁管在该装置的作用下可以实现水平方向的直线高速运动;伺服在线收口装置、定尺切割装置和夹紧拉断装置是三个同步动作的机构,铝扁管盘料的截料长度根据成品铝扁管的长度要求事先设定,监测装置监测到送料长度达到设定值后会发出电信号,可编程控制器接收到此电信号后发出指令,主动开料架和伺服送料装置的伺服电机接收到此指令后会做0.5秒的停顿,在这0.5秒的时间内,伺服在线收口装置、定尺切割装置和夹紧拉断装置三个装置分别在自己的固定位置上同时完成对铝扁管的收口、切割、夹紧拉断三个动作,动作完成后,这三个装置的动作机构又回到原始待料位置,然后主动开料架和伺服送料装置继续运行,进入到下一个工作循环,整个动作如此有序运行,连续不断,运行速度和到位信号实现闭环反馈,而且通过控制伺服电机的旋转速度,可以使送料精度保持在0.1mm以内,拉断后的铝扁管成品料自动排列在接料台上;该设备的电气控制系统设有可编程控制器,由可编程控制器控制设备中所有伺服电机的转速,以此保证各个装置动作的即时同步运行。
[0015] 与现有技术相比,本发明的有益效果在于:
[0016] (I)下料长度精度< 0.3mm (以600mm长计算),比手动和半自动设备精度提高三倍以上。
[0017] (2)下料速度为2.2s/2根(以600mm长计算),是手动和半自动设备下料速度的五倍以上。
[0018] (3)下料一致性误差比手动和半自动设备减小了三倍。
[0019] (4)下好的料在接料台上实现自动收集。
附图说明
[0020] 图1为本发明的工艺流程图。
[0021] 图2为本发明的整体设备的结构示意图。
[0022] 图3为本发明的主动开料架的结构示意图。
[0023] 图4为本发明的水平及垂直方向校直装置的结构示意图。
[0024] 图5为本发明的伺服送料装置的结构示意图。
[0025] 图6为本发明的伺服在线收口装置的结构示意图。
[0026] 图7为本发明的定尺切割装置的结构示意图。
[0027] 图8为图7的定尺切割装置的左视图。
[0028] 图9为本发明的夹紧拉断装置的结构示意图。
[0029] 图10为图9的夹紧拉断装置的左视图。
[0030] 图11为图9的夹紧拉断装置的部分俯视图。
[0031] 图12为本发明的接料台的结构示意图。
[0032] 图13为本发明的电气原理框图。
具体实施方式
[0033] 如图1中所示,根据本发明的汽车空调铝扁管高速校直定尺下料工艺可包括下述步骤:
[0034] (I)将铝扁管盘料分别放到两套开料架上,启动开料伺服电机开料;
[0035] (2)铝扁管盘料经过校直装置后变成铝扁管直料,且平直度达到要求;
[0036] (3)启动送料伺服电机,为铝扁管直料提供前行的动力;
[0037] (4)送料长度达到规定尺寸后,收口模具动作,完成在线收口 ;
[0038] (5)送料长度达到规定尺寸后,滚刀在收口处的中间位置滚出0.02mm的刀痕;
[0039] (6)送料长度达到规定尺寸后,拉断装置在滚出的刀痕处将铝扁管直料拉断,从而得到铝扁管成品料;
[0040] (7)接料气缸升降、输送带运行,完成铝扁管成品料的收集。
[0041] 如图2中所示,根据本发明的汽车空调铝扁管高速校直定尺下料设备主要由主动开料架1、校直装置2、伺服送料装置3、伺服在线收口装置4、定尺切割装置5、夹紧拉断装置6、接料台7、床身8和电气控制系统9构成,其中,两套主动开料架I可依次单独地固定在地面上,每套主动开料架I上可以平行安装两盘铝扁管盘料,一盘工作,一盘备用;校直装置2、伺服送料装置3、伺服在线收口装置4、定尺切割装置5、夹紧拉断装置6可依先后顺序直线排列并可安装在同一个床身8上;接料台7可单独地固定在地面上,用于执行设备的最后一道工序;电气控制系统9可采用可编程控制器,以对整个设备中各装置的伺服电机实现同步控制。
[0042] 根据本发明的汽车空调铝扁管高速校直定尺下料设备中所有的气缸均由压缩空气驱动,并由电气控制系统9控制电磁阀的通断来实现气缸缸杆的伸缩动作,所有的伺服电机都由380V电源供电。以下,将参照图3至图13对根据本发明的汽车空调铝扁管高速校直定尺下料设备的各装置进行详细描述。
[0043] (I)主动开料架
[0044] 如图3所示,主动开料架I主要由底座10、料架传动轴11、锁紧螺母12、齿轮箱支撑架13、齿轮箱14、传动轴承15、齿轮箱传动轴16、蜗轮17、蜗杆18、开料伺服电机19、小链轮20、链条21、大链轮22、盘料固定支撑臂23、盘料活动支撑臂25、活动支撑臂移动滑槽26、活动支撑臂锁紧螺母27、四连杆机构28、涨芯拔叉29、涨芯转动手柄30、涨芯31、涨芯轴承32、料架轴承33和沟槽34构成,图中24是铝扁管盘料。
[0045] 底座10固定在地面上,齿轮箱支撑架13通过锁紧螺母12和底座10的顶端连接,齿轮箱14底部和齿轮箱支撑架13用螺钉固定,齿轮箱14顶部和开料伺服电机19底部用螺钉固定,齿轮箱14内安装传动轴16,传动轴16两端通过传动轴承15和齿轮箱14固定,传动轴16中部安装蜗轮17和蜗杆18,蜗轮17和蜗杆18将伺服电机的垂直动力转变为水平动力传递到小链轮20上。
[0046] 小链轮20通过链条21将动力传递到大链轮22上。大链轮22和四连杆机构28焊接在一起,盘料固定支撑臂23焊接在四连杆机构28上,盘料活动支撑臂25可以在三个活动支撑臂移动滑槽26上面滑动,活动支撑臂移动滑槽26固定在四连杆机构28的顶端,四连杆机构28通过料架轴承33与料架传动轴11连接,传动轴11端部通过螺纹和涨芯31连接在一起。大链轮22转动就带动固定支撑臂23、铝扁管盘料24、盘料活动支撑臂25、四连杆机构28通过料架轴承33 —起绕料架传动轴11转动。涨芯31和涨芯拔叉29通过涨芯轴承32连接在一起,涨芯拔叉29安装在四连杆机构端部的沟槽34内。
[0047] 安装铝扁管盘料24时,先松开活动支撑臂锁紧螺母27,把盘料活动支撑臂25从四连杆机构28上的移动滑槽26内取下,然后旋动涨芯转动手柄30,使涨芯31收缩,涨芯31就会推动涨芯拔叉29向外侧(S卩,图3中的右侧)移动。这样,涨芯拔叉29就可以使四连杆机构28收缩,造成四连杆机构28的外径变小。这时,就可以装上铝扁管盘料24,再装上盘料活动支撑臂25,旋紧活动支撑臂锁紧螺母27,然后反方向旋紧涨芯转动手柄30,四连杆机构28的外径变大,由此完成铝扁管盘料24在四连杆机构28上的涨紧。
[0048] 现有的开卷方式采用被动开卷或减速电机开卷两种方式。这样,在高速开卷时,被动开卷方式由于料架本身的自重会造成铝扁管盘料变形和送料打滑;减速电机开卷方式虽然可以解决料架自重问题,但由于其转速是固定的,随着料架上的盘料直径逐渐减小,开料线速度会逐渐减小,这样,在高速下会造成开料速度和送料速度不匹配,也会导致盘料变形和送料打滑。
[0049] 根据本发明的主动开料架I的有益效果在于:手动和半自动设备采用无动力开料,张力不稳定,而根据本发明的主动开料架I可以根据张力控制开料伺服电机19的转速,使开料速度和送料速度始终保持一致。
[0050] (2)水平及垂直方向校直装置
[0051] 如图4所示,根据本发明的校直装置2共设有水平方向校直装置50、52和垂直方向校直装置51、53四套校直装置,其中,50、51为粗校装置,52、53为精校装置,具体主要由导入辊35、厚度粗校正辊36、宽度粗校正辊37、厚度精校正辊42、过渡辊47、宽度精校正辊48、导出辊49组成。
[0052] 由图4可见,根据本发明的校直装置2的导入辊35、厚度粗校正辊36、宽度粗校正辊37、厚度精校正辊42、过渡辊47、宽度精校正辊48、导出辊49等机构依先后顺序安装在同一个平面上,导入辊35将铝扁管盘料24导入,厚度粗校正辊36对铝扁管盘料24厚度方向(即,水平方向)粗校正,宽度粗校正辊37对铝扁管盘料24宽度方向(即,垂直方向)粗校正,厚度精校正辊42对铝扁管盘料24厚度方向精校正,宽度精校正辊48对铝扁管盘料24宽度方向精校正,导出辊49将铝扁管盘料24导出,得到校直后的铝扁管。其中,导入辊35、宽度粗校正辊37、过渡辊47、宽度精校正辊48、导出辊49的结构相同,现以过渡辊47为例加以说明,过渡辊47由立柱43、过渡辊轴承44、滚轮45和锁紧螺钉46组成,滚轮45中间加工成圆槽,与铝扁管盘料24的侧面形状相吻合,根据各部分的功能,圆槽的深度不同,且依次加深;厚度粗校正辊36和厚度精校正辊42的结构相同,以厚度精校正辊42为例加以说明,厚度精校正辊42由一组轴38、校正辊轴承39、圆形辊40和锁紧螺钉41组成,圆形辊40外圆镜面抛光,上下两组厚度精校正辊42之间在垂直方向上的尺寸(以下称为“精校装置52的垂直方向尺寸”)比上下两组厚度粗校正辊36之间在垂直方向上的尺寸(以下称为“粗校装置50的垂直方向尺寸”)小0.02mm。左右两组宽度精校正辊48之间在水平方向上的尺寸(以下称为“精校装置53的水平方向尺寸”)比左右两组宽度粗校正辊37之间在水平方向上的尺寸(以下称为“粗校装置51的水平方向尺寸”)小0.02mm。
[0053] 在使用的过程中,水平方向校直装置50、52及垂直方向校直装置51、53分别采用多个圆形辊40和多个滚轮45在水平及垂直两个方向进行粗校、精校两道工序。精校装置52的垂直方向尺寸比粗校装置50的垂直方向尺寸小0.02mm,精校装置53的水平方向尺寸比粗校装置51的水平方向尺寸小0.02mm,产品品种更换时,滚轮45也需进行更换。
[0054] 根据本发明的校直装置2的有益效果在于:手动和半自动设备将盘料开卷后采用一套校直机构,校直后的尺寸偏差较大,而根据本发明的校直装置2采用宽度及厚度校直交替进行,经过粗校、精校两道工序,尺寸偏差是手动和半自动设备的三分之一。
[0055] (3)伺服送料装置
[0056] 如图5所示,根据本发明的伺服送料装置3具有两套传动机构,一套是伺服同步带传动机构66,伺服同步带传动机构66包括两组互为串联布置且结构相同的机构,另一套是伺服滚珠丝杠传动机构67,其中,伺服同步带传动机构66中的任意一组由同步带送料夹紧机构59、同步带61、同步带主动轮62、同步带送料伺服电机63构成;伺服滚珠丝杠传动机构67则由左旋滚珠丝杠54、送料夹紧装置底板55、丝杠送料伺服电机56、右旋滚珠丝杠58及安装架65构成,图5中的64是对校直后的铝扁管57起保护作用的平带;其中,同步带送料伺服电机63通过链条带动同步带主动轮62,同步带61在三个同步带主动轮62之间做三角闭环运动,其中,位于下面的两个同步带主动轮62之间的同步带61与校直后的铝扁管57平行并紧密接触,此处的同步带上面设有气缸60,工作时气缸压下,同步带61和校直后的铝扁管57紧密接触产生摩擦力,使校直后的铝扁管57在同步带的带动下向前运行。
[0057] 由于同步带61的速度过高时会产生滑动,所以根据本发明的伺服送料装置3设计了两套大导程滚珠丝杠传动机构67,其中,左旋滚珠丝杠54和右旋滚珠丝杠58均水平布置在安装架65上,送料夹紧装置底板55和丝杠间通过螺纹进行配合和连接,送料夹紧装置底板55和同步带送料夹紧机构59相连接,丝杠左、右旋转时,带动送料夹紧装置底板55沿着丝杠的水平方向左右移动,使得同步带61和校直后的铝扁管57从送料夹紧装置底板55和同步带送料夹紧机构59之间穿过。工作时,丝杠送料伺服电机56驱动左旋滚珠丝杠54和右旋滚珠丝杠58左右旋转,带动送料夹紧装置底板55做往复直线传动,左旋滚珠丝杠54前进的同时右旋滚珠丝杠58后退复位,动作交替进行,前进时气缸60压下,摩擦力加载;后退时气缸60抬起,摩擦力卸载,由此实现定向送料。这样,送料速度就是同步带61的前进速度和左旋滚珠丝杠54的前进速度二者之和。为防止铝扁管57在高速运动中抖动和卡料,在铝扁管57上面和下面设有平带64保护,使送料更顺畅。在该机构下,送料速度达到400mm/s以上;送料精度控制在0.05mm以内;定尺精度控制在0.1mm以内。
[0058] 根据本发明的伺服送料装置3的有益效果在于:手动和半自动设备送料采用气缸夹紧,气缸往复运动实现送料,这样,气缸回程时是不送料的,这就造成了送料速度较慢,送料长度误差较大,而根据本发明的伺服送料装置3采用丝杠送料伺服电机56和同步带送料伺服电机63驱动左、右旋滚珠丝杠54、58及同步带61双向送料,使送料速度提高五倍,送料长度精度提高三倍。
[0059] (4)伺服在线收口装置
[0060] 如图6所示,根据本发明的伺服在线收口装置4主要由传送带68、传送带轮69、在线收口伺服电机70及收口机构A、B构成。收口机构A、B的结构与功能均相同,以收口机构A为例加以说明,收口机构A由双螺旋丝杠71、轴承座72、收口长度调整螺钉73、收口模安装块74、收口模75组成。图中76为待收口铝扁管。
[0061] 双螺旋丝杠71固定在两个轴承座72上,收口模75固定在收口模安装块74上,待收口铝扁管76的收口深度可以通过调整收口长度调整螺钉73来控制。在线收口伺服电机70通过传送带轮69带动传送带68转动,进而带动双螺旋丝杠71转动,双螺旋丝杠71包括左旋丝杆段和右旋丝杆段,收口模安装块74分别固定在双螺旋丝杠71的左旋丝杠段和右旋丝杠段上,这样,双螺旋丝杠71转动时左右两个收口模安装块74就会同时进退,完成待收口铝扁管76在收口模75内收口和复位动作。
[0062] 送料长度达到设定值后会发出电信号,可编程控制器接收到电信号后发出指令,主动开料架I和伺服送料装置3的丝杠送料伺服电机56、同步带送料伺服电机63会做0.5秒的停顿,在这0.5秒内,伺服在线收口装置4完成收口动作,同时,定尺切割装置5和夹紧拉断装置6同步完成切割和夹紧拉断两个动作,伺服在线收口装置4、定尺切割装置5、夹紧拉断装置6三个机构同步运行,动作完成后,伺服在线收口装置4回到原始位置,然后送料和开料继续运行。为待收口铝扁管76完成管端缩口,便于下一工序装配机装配。
[0063] 根据本发明的伺服在线收口装置4的有益效果在于:手动和半自动设备的收口工序是在另外一台设备上完成的,收口动力来自于气缸,不是伺服电机,而根据本发明的伺服在线收口装置4采用在线收口伺服电机70传动装置和双螺旋丝杠71带动收口模安装块74和收口模75实现在线收口,收口时间通过可编程控制器与其它装置的动作协调一致,不仅节省了一道工序,也使收口的一致性误差缩小为气动收口的三分之一,收口尺寸精度提高三倍。
[0064] (5)定尺切割装置
[0065] 如图7和图8所示,根据本发明的定尺切割装置5主要由夹紧气缸77、连接板78、夹紧气缸安装架79、直线导轨80、切割刀片81、切刀横移气缸83、定尺切割皮带84、定尺切割皮带轮85、定尺切割伺服电机86、定尺切割滚珠丝杠87组成。图中的82是收口后的铝扁管,夹紧气缸安装架79用于安装和连接夹紧气缸77和连接板78两个部件。
[0066] 定尺机构采用定尺切割伺服电机86通过定尺切割皮带84和定尺切割皮带轮85将动力传递到定尺切割滚珠丝杠87上,定尺切割滚珠丝杠87在直线导轨80上运动,定尺切割伺服电机86会根据产品品种的不同驱动定尺机构停留在不同的位置。切割机构采用夹紧气缸77夹紧收口后的铝扁管82,夹紧气缸77的缸杆伸出,收口后的铝扁管82被夹紧,切刀横移气缸83的缸杆伸出,推动切割刀片81滚动并沿直线切割,切割刀片81切割深度可调。切IllJ完成后,夹紧气缸77的缸杆收缩,夹紧松开。
[0067] 为延长切割刀片寿命和切口质量,切割过程中对切刀喷挥发油进行润滑。
[0068] 切割刀片81采用滚刀形式,为保证下料断面的有效流动面积,切割工序仅仅是在收口后的铝扁管82上切出一条0.02mm深的刀痕,真正的断开是在夹紧拉断装置6上完成的。
[0069] 可以通过可编程控制器控制定尺切割伺服电机86的转速和旋转方向来实现定尺。定尺尺寸由操作者在触摸屏上设定,并根据不同的产品品种进行数据储存,工作时只需选择产品品种即可。
[0070] 送料长度达到设定值后会发出电信号,可编程控制器接收到电信号后发出指令,主动开料架I和伺服送料装置3的伺服电机会做0.5秒的停顿,在这0.5秒内,定尺切割装置5完成定尺和切割动作,同时,在线收口装置4和夹紧拉断装置6同步完成收口和夹紧拉断两个动作,在线收口装置4、定尺切割装置5、夹紧拉断装置6三个机构同步运行,动作完成后,定尺切割装置5回到原始位置,然后送料和开料继续运行。
[0071] 根据本发明的定尺切割装置5的有益效果在于:手动和半自动设备的定尺是通过固定挡块实现的,切割刀具是直线刀,而不是滚刀,而根据本发明的定尺切割装置5采用定尺切割伺服电机86驱动定尺切割滚珠丝杠87实现定尺,不仅省去了经常手工调整的麻烦,也使定尺精度提高三倍;采用滚刀收口可以减少刀具的磨损,使刀具寿命提高两倍。
[0072] (6)夹紧拉断装置
[0073] 如图9、图10和图11所示,根据本发明的夹紧拉断装置6主要由夹紧气缸固定端88、夹紧气缸活动端90、复位弹簧91、拉断气缸92、楔块93、拉断滚轮94、直线导轨95组成。图中的89是待拉断铝扁管。
[0074] 夹紧气缸活动端90安装在直线导轨95上,在水平方向上运动。拉断气缸92带动楔块93摩擦拉断滚轮94实现在垂直方向上的运动。
[0075] 夹紧气缸固定端88、夹紧气缸活动端90罪气缸将待拉断招扁管89两端夹紧,拉断气缸92的缸杆伸出,推动楔块93在垂直方向上运动并和拉断滚轮94摩擦接触,使夹紧气缸活动端90在直线导轨95上产生水平方向的直线运动,将待拉断铝扁管89拉断。待拉断招扁管89被拉断后,拉断气缸92的缸杆收缩,模块93后退,夹紧气缸活动端90在复位弹簧91的作用下回到原位。
[0076] 送料长度达到设定值后会发出电信号,可编程控制器接收到信号后发出指令,主动开料架I和伺服送料装置3的丝杠送料伺服电机56、同步带送料伺服电机63会做0.5秒的停顿,在这0.5秒内,夹紧拉断装置6完成拉断动作,同时,在线收口装置4和定尺切割装置5同步完成收口和定尺切割两个动作,在线收口装置4、定尺切割装置5、夹紧拉断装置6三个机构同步运行,动作完成后,夹紧拉断装置6回到原始位置,送料和开料继续运行。
[0077] 根据本发明的夹紧拉断装置6的有益效果在于:手动和半自动设备的夹紧拉断是由气缸推动装置在直线导轨上完成的,整个装置外型尺寸较大,而且造价较高,而根据本发明的夹紧拉断装置6采用拉断气缸92推动楔块93和拉断滚轮94实现拉断,不仅使外型尺寸缩小了一倍,也使造价降低了三分之一。
[0078] (7)接料台
[0079] 如图12所示,根据本发明的接料台7主要由升降气缸96、输送皮带98、输送电机99、铝合金框架100组成,图12中的97为成品铝扁管。接料台7采用铝合金框架100结构,在铝合金框架100的顶部安装有左右对称分布的两套输送皮带98传输机构,其动力由输送电机99提供。输送皮带98的一端固定,另一端自由浮动,浮动的一端在升降气缸96的作用下绕固定的一端上下摆动。由于本发明同时下两条铝扁管89,所以接料台7上有两个升降气缸96和两套输送电机99和输送皮带98,通过可编程控制器控制升降气缸96升降和输送皮带98传动。铝扁管89被拉断后,接近开关发出电信号,可编程控制器发出指令,升降气缸96升起,输送皮带98运行,下好的成品铝扁管97被输送走,成品铝扁管97输送到位后,升降气缸96下降,输送电机99和输送皮带98停止,成品铝扁管97被堆积到接料台7底部,如此循环运行,使得下好的成品铝扁管97自动收集。
[0080] 根据本发明的接料台7的有益效果在于:手动和半自动设备的接料台仅仅是一个简易的平台,而根据本发明的接料台7通过可编程控制器控制升降气缸96升降和输送皮带98传动,可以实现成品铝扁管97的自动收集功能。
[0081] (8)电气控制系统
[0082] 如图13所示,根据本发明的电气控制系统9主要通过可编程控制器来控制设备中的所有伺服电机的启动、停止和转速,被控制的伺服电机包含两个0.75KW的开料伺服电机19、一个1.5KW的丝杠送料伺服电机56、两个0.5KW的同步带送料伺服电机63、一个0.75KW的在线收口伺服电机70、一个0.5KW的定尺切割伺服电机86、两个0.5KW的皮带输送电机99 ;在设备运行过程中,各装置中相应部件的运行速度和到位信号实现闭环反馈,电气控制系统采用AC380V、50Hz电源供电,总功率不超过25KW,最大电流不超过50A。
[0083] 设备的运行速度由可编程控制器控制伺服电机的转速来调节,通过可编程控制器和触摸屏的控制保证各个装置动作的即时同步性。电控柜内有换气扇用于通风和冷却,前后有日光灯照明以便于维修;动作控制分手动和自动两种方式;并配有报警器和相应指示灯,以提示操作者做出相应处理。
[0084] 可编程控制器采用FX2N-128HR,触摸屏采用10.5寸真彩。
[0085] 具体地讲,如图13所示,首先,将铝扁管盘料分别放到两套主动开料架I上,启动开料伺服电机开料,主动开料架I的伺服电机的转速受控于可编程控制器输出的控制信号,此控制信号采集于铝扁管经校直装置2校直后在伺服送料装置3的作用下向前运动时所产生的张力,可编程控制器将此张力信号转换为电信号,然后输送给主动开料架I的伺服电机,控制主动开料架I的开料线速度和伺服送料装置3的送料线速度始终保持一致,以保证送料时的张力恒定,防止校直后的铝扁管在张力不均匀的情况下产生变形;然后铝扁管盘料经过校直装置2后变成铝扁管直料,且尺寸达到相应的要求,这里的水平及垂直方向校直装置2是伺服送料装置3的前道工序执行装置,其包括粗、精两套校直装置,每套校直装置都包括水平及垂直两个方向的校直机构,经其校直后可以保证经过主动开料架I送出的铝扁管盘料满足各种形状公差和位置公差的要求;接着,启动伺服送料装置3的送料伺服电机,为铝扁管直料的前行提供相应的动力,伺服送料装置3是被加工物料铝扁管的水平运行驱动装置,经过校直装置2校直后的铝扁管在该装置的作用下可以实现水平方向的直线高速运动;送料长度达到预定尺寸后,收口模具动作,完成在线挤压收口,滚刀在铝扁管直料上的经过收口处理之处的中间位置滚出0.02mm的刀痕,拉断装置在铝扁管直料的滚出的刀痕处将其拉断,从而得到铝扁管成品料,这里的伺服在线收口装置4、定尺切割装置5和夹紧拉断装置6是三个同步动作的机构,铝扁管盘料的截料长度根据成品铝扁管的长度要求事先设定,监测装置监测到送料长度达到设定值后会发出电信号,可编程控制器接收到此电信号后发出指令,主动开料架I和伺服送料装置3的伺服电机接收到此指令后会做0.5秒的停顿,在这0.5秒的时间内,伺服在线收口装置4、定尺切割装置5和夹紧拉断装置6三个装置分别在自己的固定位置上同时完成对铝扁管的收口、切割、夹紧拉断三个动作(如上所述),动作完成后,这三个装置的动作机构又回到原始待料位置,然后主动开料架I和伺服送料装置3继续运行,进入到下一个工作循环,整个动作如此有序运行,连续不断,运行速度和到位信号实现闭环反馈,而且通过控制伺服电机的旋转速度,可以使送料精度保持在0.1mm以内;最后,接料气缸升降、输送带运行,拉断后的铝扁管成品料自动排列在接料台7上,完成铝扁管成品料的收集。整个过程中,通过设置在电气控制系统9中的可编程控制器控制该设备中所有伺服电机的转速,以此保证各个装置动作的即时同步运行。

Claims (10)

1.一种汽车空调铝扁管高速校直定尺下料设备,其特征在于,该设备主要由主动开料架(I)、校直装置(2)、伺服送料装置(3)、伺服在线收口装置(4)、定尺切割装置(5)、夹紧拉断装置(6)、接料台(7)、床身(8)和电气控制系统(9)构成,其中,两套主动开料架(I)依次单独地固定在地面上,每套主动开料架(I)上平行安装两盘铝扁管盘料;校直装置(2)、伺服送料装置(3)、伺服在线收口装置(4)、定尺切割装置(5)、夹紧拉断装置(6)依先后顺序直线排列并安装在同一个床身(8)上;接料台(7)单独地固定在地面上,用于执行所述设备的最后一道工序;电气控制系统(9)采用可编程控制器对整个设备中各装置的伺服电机实现同步控制, 其中,伺服在线收口装置(4)主要由传送带(68)、传送带轮(69)、在线收口伺服电机(70)及收口机构(A、B)构成,收口机构(A、B)由双螺旋丝杠(71)、轴承座(72)、收口长度调整螺钉(73)、收口模安装块(74)、收口模(75)组成,其中: 双螺旋丝杠(71)固定在两个轴承座(72)上,收口模(75)固定在收口模安装块(74)上,待收口铝扁管(76)的收口深度通过调整收口长度调整螺钉(73)来控制, 在线收口伺服电机(70)通过传送带轮(69)带动传送带(68)转动,进而带动双螺旋丝杠(71)转动,双螺旋丝杠(71)包括左旋丝杠段和右旋丝杠段,收口模安装块(74)分别固定在双螺旋丝杠(71)的左旋丝杠段和右旋丝杠段上。
2.根据权利要求1所述的汽车空调铝扁管高速校直定尺下料设备,其特征在于: 主动开料架(I)的伺服电机的转速受控于可编程控制器输出的控制信号,该控制信号控制主动开料架(I)的开料线速度和伺服送料装置(3)的送料线速度始终保持一致, 校直装置(2)包括粗校装置和精校装置两套校直装置,每套校直装置都包括水平及垂直两个方向的校直机构, 铝扁管在伺服送料装置(3)的作用下实现水平方向的直线高速运动, 伺服在线收口装置(4)、定尺切割装置(5)和夹紧拉断装置(6)是三个同步动作的装置,铝扁管盘料的截料长度根据成品铝扁管的长度要求事先设定,监测装置监测到送料长度达到设定值后发出电信号,可编程控制器接收到该电信号后发出指令,主动开料架(I)和伺服送料装置(3)的伺服电机接收到该指令后做0.5秒的停顿,在这0.5秒的时间内,伺服在线收口装置(4)、定尺切割装置(5)和夹紧拉断装置(6)分别在自己的固定位置上同时完成对铝扁管的收口、切割、夹紧拉断三个动作,动作完成后,伺服在线收口装置(4)、定尺切割装置(5)和夹紧拉断装置(6)的动作机构又回到原始待料位置,然后主动开料架(I)和伺服送料装置(3)继续运行,进入到下一个工作循环,拉断后的铝扁管成品料自动排列在接料台(7)上。
3.根据权利要求1所述的汽车空调铝扁管高速校直定尺下料设备,其特征在于,主动开料架⑴主要由底座(10)、料架传动轴(11)、锁紧螺母(12)、齿轮箱支撑架(13)、齿轮箱(14)、传动轴承(15)、齿轮箱传动轴(16)、蜗轮(17)、蜗杆(18)、开料伺服电机(19)、小链轮(20)、链条(21)、大链轮(22)、盘料固定支撑臂(23)、盘料活动支撑臂(25)、活动支撑臂移动滑槽(26)、活动支撑臂锁紧螺母(27)、四连杆机构(28)、涨芯拔叉(29)、涨芯转动手柄(30)、涨芯(31)、涨芯轴承(32)、料架轴承(33)和沟槽(34)构成,其中,底座(10)固定在地面上,齿轮箱支撑架(13)通过锁紧螺母(12)和底座(10)的顶端连接,齿轮箱(14)的底部和齿轮箱支撑架(13)用螺钉固定,齿轮箱(14)的顶部和开料伺服电机(19)的底部用螺钉固定,齿轮箱(14)内安装齿轮箱传动轴(16),齿轮箱传动轴(16)的两端通过传动轴承(15)和齿轮箱(14)固定,齿轮箱传动轴(16)中部安装蜗轮(17)和蜗杆(18),蜗轮(17)和蜗杆(18)将开料伺服电机(19)的垂直动力转变为水平动力传递到小链轮(20)上,小链轮(20)通过链条(21)将动力传递到大链轮(22)上,大链轮(22)和四连杆机构(28)焊接在一起,盘料固定支撑臂(23)焊接在四连杆机构(28)上,盘料活动支撑臂(25)在三个活动支撑臂移动滑槽(26)上面滑动,活动支撑臂移动滑槽(26)固定在四连杆机构(28)的顶端,四连杆机构(28)通过料架轴承(33)与料架传动轴(11)连接,料架传动轴(11)的端部通过螺纹与涨芯(31)连接在一起,大链轮(22)转动就带动盘料固定支撑臂(23)、安装在盘料固定支撑臂(23)和盘料活动支撑臂(25)之间的铝扁管盘料(24)、盘料活动支撑臂(25)、四连杆机构(28)通过料架轴承(33) —起绕料架传动轴(11)转动,涨芯(31)和涨芯拔叉(29)通过涨芯轴承(32)连接在一起,涨芯拔叉(29)安装在四连杆机构端部的沟槽(34)内。
4.根据权利要求1所述的汽车空调铝扁管高速校直定尺下料设备,其特征在于,校直装置(2)主要由导入辊(35)、厚度粗校正辊(36)、宽度粗校正辊(37)、厚度精校正辊(42)、过渡辊(47)、宽度精校正辊(48)、导出辊(49)组成,其中: 导入辊(35)、厚度粗校正辊(36)、宽度粗校正辊(37)、厚度精校正辊(42)、过渡辊(47)、宽度精校正辊(48)、导出辊(49)依先后顺序安装在同一个平面上, 导入辊(35)、宽度粗校正辊(37)、过渡辊(47)、宽度精校正辊(48)和导出辊(49)的结构相同,均由立柱(43)、过渡辊轴承(44)、滚轮(45)和锁紧螺钉(46)组成,滚轮(45)中间加工成与铝扁管盘料(24)的侧面形状相吻合的形状,以执行铝扁管盘料(24)垂直方向的校直, 导入辊(35)将铝扁管盘料(24)导入,厚度粗校正辊(36)对铝扁管盘料(24)厚度方向粗校正,宽度粗校正辊(37)对铝扁管盘料(24)宽度方向粗校正,厚度精校正辊(42)对铝扁管盘料(24)厚度方向精校正,宽度精校正辊(48)对铝扁管盘料(24)宽度方向精校正,导出辊(49)将铝扁管盘料(24)导出,得到校直后的铝扁管。
5.根据权利要求1所述的汽车空调铝扁管高速校直定尺下料设备,其特征在于,伺服送料装置(3)具有两套传动机构,一套传动机构是伺服同步带传动机构(66),另一套传动机构是伺服滚珠丝杠传动机构(67),其中: 伺服同步带传动机构(66)包括两组互为串联布置且结构相同的机构,伺服同步带传动机构(66)中的任意一组由同步带送料夹紧机构(59)、同步带(61)、同步带主动轮(62)和同步带送料伺服电机(63)构成, 伺服滚珠丝杠传动机构¢7)由左旋滚珠丝杠(54)、送料夹紧装置底板(55)、丝杠送料伺服电机(56)、右旋滚珠丝杠(58)及安装架(65)构成, 同步带送料伺服电机(63)通过链条带动同步带主动轮(62),同步带(61)在三个同步带主动轮¢2)之间做三角闭环运动, 位于下面的两个同步带主动轮¢2)之间的同步带¢1)与校直后的铝扁管(57)平行并紧密接触,在位于下面的两个同步带主动轮¢2)之间的同步带¢1)上面设有气缸(60),工作时气缸压下,同步带¢1)和校直后的铝扁管(57)紧密接触产生摩擦力,使校直后的铝扁管(57)在同步带(61)的带动下向前运行, 伺服滚珠丝杠传动机构(67)中的左旋滚珠丝杠(54)和右旋滚珠丝杠(58)均水平布置在安装架¢5)上,送料夹紧装置底板(55)与左旋滚珠丝杠(54)和右旋滚珠丝杠(58)之间通过螺纹进行配合和连接,送料夹紧装置底板(55)和同步带送料夹紧机构(59)相连接,在铝扁管(57)的上面和下面设有平带¢4)以保护铝扁管(57)。
6.根据权利要求1所述的汽车空调铝扁管高速校直定尺下料设备,其特征在于,定尺切割装置(5)主要由夹紧气缸(77)、连接板(78)、夹紧气缸安装架(79)、直线导轨(80)、切割刀片(81)、切刀横移气缸(83)、定尺切割皮带(84)、定尺切割皮带轮(85)、定尺切割伺服电机(86)和定尺切割滚珠丝杠(87)组成,其中: 定尺切割装置(5)的定尺机构采用定尺切割伺服电机(86)通过定尺切割皮带(84)和定尺切割皮带轮(85)将动力传递到定尺切割滚珠丝杠(87)上,定尺切割滚珠丝杠(87)在直线导轨(80)上运动,定尺切割伺服电机(86)根据产品品种的不同驱动定尺机构停留在不同的位置, 定尺切割装置(5)的切割机构采用夹紧气缸(77)夹紧收口后的铝扁管(82),夹紧气缸(77)的缸杆伸出,收口后的铝扁管(82)被夹紧,切刀横移气缸(83)的缸杆伸出,推动切割刀片(81)滚动并沿直线切割,切割刀片(81)的切割深度可调,切割完成后,夹紧气缸(77)的缸杆收缩,夹紧松开, 夹紧气缸安装架(79)用于安装和连接夹紧气缸(77)和连接板(78)。
7.根据权利要求1所述的汽车空调铝扁管高速校直定尺下料设备,其特征在于,夹紧拉断装置(6)主要由夹紧气缸固定端(88)、夹紧气缸活动端(90)、复位弹簧(91)、拉断气缸(92)、楔块(93)、拉断滚轮(94)、直线导轨(95)组成,其中: 夹紧气缸活动端(90)安装在直线导轨(95)上,并在水平方向上运动,拉断气缸(92)带动楔块(93)摩擦拉断滚轮(94)以实现在垂直方向上的运动, 夹紧气缸固定端(88)、夹紧气缸活动端(90)靠拉断气缸(92)将待拉断铝扁管(89)两端夹紧,拉断气缸(92)的缸杆伸出,推动楔块(93)在垂直方向上运动并和拉断滚轮(94)摩擦接触,使夹紧气缸活动端(90)在直线导轨(95)上产生水平方向的直线运动,从而将待拉断铝扁管(89)拉断,待拉断铝扁管(89)被拉断后,拉断气缸(92)的缸杆收缩,楔块(93)后退,夹紧气缸活动端(90)在复位弹簧(91)的作用下回到原位。
8.根据权利要求1所述的汽车空调铝扁管高速校直定尺下料设备,其特征在于,接料台⑵主要由升降气缸(96)、输送皮带(98)、输送电机(99)、铝合金框架(100)组成,接料台(7)采用铝合金框架(100)结构,在铝合金框架(100)的顶部安装有左右对称分布的两套输送皮带(98)传输机构,输送皮带(98)传输机构的动力由输送电机(99)提供,输送皮带(98)的一端固定,输送皮带(98)的另一端自由浮动,浮动的一端在升降气缸(96)的作用下绕固定的一端上下摆动。
9.根据权利要求1所述的汽车空调铝扁管高速校直定尺下料设备,其特征在于,电气控制系统(9)主要通过可编程控制器来控制所述设备中的所有伺服电机的启动、停止和转速,被控制的伺服电机包括两个0.75KW的开料伺服电机(19)、一个1.5KW的丝杠送料伺服电机(56)、两个0.5KW的同步带送料伺服电机(63)、一个0.75KW的在线收口伺服电机(70)、一个0.5KW的定尺切割伺服电机(86)和两个0.5KW的皮带输送电机(99),在所述设备的运行过程中,各装置中相应部件的运行速度和到位信号实现闭环反馈。
10.根据权利要求1所述的汽车空调铝扁管高速校直定尺下料设备,其特征在于,所述设备中的所有气缸均由压缩空气驱动,并由电气控制系统(9)控制电磁阀的通断来实现气缸缸杆的伸缩动作,所有的伺服电机都由380V电源供电。
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