CN104400435A - 多规格铝法兰的智能化自动加工装置及加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多规格铝法兰的智能化自动加工装置，包括依次直线排列的上料模块、加工模块、排料模块，上料模块的一侧设置有人机界面；人机界面通过信号线连接控制器，控制器通过信号线连接上料模块、加工模块、排料模块。本发明能够实现原材料的上料、打底孔、打侧孔、切割、排料等过程的一体化、自动化，加工步骤严谨、加工精度高。本发明还提供一种多规格铝法兰的智能化自动加工方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种机械加工设备，具体涉及一种多规格铝法兰的智能化自动加工装置。本发明还涉及一种多规格铝法兰的智能化自动加工方法。
背景技术
铝法兰主要分为U型和F型两种型号，每种型号分为带筋与不带筋两种类型，上述四种类型又分别具有两种不同的尺寸规格。
铝法兰原材料一般长为6m，铝法兰的加工工序包括打底孔、打侧孔和切边三项，由于成品的侧孔、底孔的数量和孔距不确定，带筋的法兰无需打底孔，无筋的法兰需要打底孔，因此用于加工铝法兰的原材料和成品的规格都比较多。
现有的铝法兰加工多用人工实现或人员与简单机械配合作业共同实现。人工加工铝法兰时需要手动实现原材料上料，使用切割机切出成品长度，再进行人工划线，最后进行冲孔与切边；型材在各工位之间的转移需要依靠人力，整个加工工程需要多人配合实现，其中人工划线不但工作效率低下，划线质量及加工精度也得不到保证，造成资源浪费严重且效率不高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种多规格铝法兰的智能化自动加工装置，它可以实现多种规格铝法兰的智能化自动加工。
为解决上述技术问题，本发明多规格铝法兰的智能化自动加工装置的技术解决方案为：
包括依次直线排列的上料模块1、加工模块2、排料模块3；上料模块1的一侧设置有人机界面4；人机界面4通过信号线连接控制器，控制器通过信号线连接上料模块1、加工模块2、排料模块3；上料模块1的送料板1-4将铝法兰原材料向加工模块2输送，当铝法兰原材料100的孔位处于打孔工位，加工模块2将铝法兰原材料100紧固定位；通过加工模块2的打侧孔机构2-4或打底孔机构2-3实现对铝法兰原材料100的钻孔操作；所有孔的加工完成后，通过切割机构2-5对铝法兰原材料100进行切割操作，得到成品；排料模块3的摩檫轮机构3-1带动成品运动至排料模块3的支撑平台3-2，通过排料模块3将成品送出。
所述上料模块1包括第一机架1-1，第一机架1-1沿长度方向分布有多套分料机构，分料机构用于将铝法兰原材料推送至第一机架1-1；第一机架1-1上还设置有送料机构；送料机构包括送料板1-4，送料板1-4在传动机构的驱动下，能够沿第一机架1-1的长度方向运动，从而将经分料机构输送至第一机架1-1的铝法兰原材料运送至加工模块2上，实现送料功能。
所述分料机构包括分料槽1-3、分料气缸1-2，分料槽1-3能够一次接收多根同类型的铝法兰原材料；通过分料气缸1-2的往复运动，将分料槽1-3内的其中一根铝法兰原材料推送至第一机架1-1的送料板1-4上，从而使铝法兰原材料逐个分离。
所述送料板1-4的底部安装有位移传感器1-6，位移传感器1-6通过信号线连接控制器；位移传感器用于检测打孔工位的铝法兰原材料的长度。
所述加工模块2包括第二机架2-1，第二机架2-1设有打孔工位，打孔工位上设置有定位机构2-2；打孔工位的两侧分别设置有打侧孔机构2-4，打侧孔机构2-4用于对打孔工位上的铝法兰原材料打侧孔；打孔工位的上方设置有打底孔机构2-3，打底孔机构2-3用于对打孔工位上的铝法兰原材料打底孔； 打孔工位的后侧设有切割工位；切割工位设置有切割机构2-5；切割机构2-5用于对铝法兰原材料进行切割。
所述打孔工位设置有物料检测传感器1-7，物料检测传感器1-7用于检测打孔工位是否有铝法兰原材料，并将所采集的信息输送给控制器。
所述排料模块3包括摩檫轮机构3-1、支撑平台3-2、排料气缸3-3、料槽3-4，摩檫轮机构3-1设置于切割工位的一侧；摩檫轮机构3-1的输出端设置支撑平台3-2，支撑平台3-2内设置有排料气缸3-3，支撑平台3-2的一侧设置料槽3-4；摩檫轮机构3-1将成品或剩余原材料从加工模块2运送至支撑平台3-2；驱动排料气缸3-3，排料气缸3-3的气缸杆伸长将成品或剩余原材料从支撑平台3-2送入料槽3-4内。
本发明还提供一种多规格铝法兰的智能化自动加工方法，其技术解决方案为，包括以下步骤：
第一步，将多根同类型的铝法兰原材料放入分料槽1-3，然后通过人机界面4选择铝法兰原材料的类型，并输入成品的数据或调用数据库中已有的参数；控制器根据成品的数据计算生成加工参数；
第二步，控制器根据加工参数并结合打孔工位上铝法兰原材料的状态，输出相应的控制信号；
控制器接收物料检测传感器1-7和位移传感器1-6所采集的数据，如物料检测传感器1-7检测到打孔工位无铝法兰原材料，则控制器判断打孔工位需要一根全新的原材料，则执行第三步；
如物料检测传感器1-7检测到打孔工位有铝法兰原材料，且位移传感器1-6检测到打孔工位上铝法兰原材料的长度不小于成品的长度，则控制器判断打孔工位的铝法兰原材料足够进行至少一次成品加工，则执行第四步；
如物料检测传感器1-7检测到打孔工位有铝法兰原材料，但位移传感器1-6检测到打孔工位上铝法兰原材料的长度小于成品的长度，则控制器判断打孔工位的铝法兰原材料不足以进行再一次的成品加工，则执行第七步；
第三步，控制器控制分料机构运动，将铝法兰原材料分离出一根；控制器控制送料机构，将该根铝法兰原材料推送到加工模块2的打孔工位；
第四步，钻孔；
打第一孔；定位机构2-2将铝法兰原材料100夹紧定位；控制器根据第一步所生成的加工参数，如第一孔为底孔，则驱动打底孔机构2-3向下运动，实现对铝法兰原材料100打底孔；如第一个孔为侧孔，则驱动打侧孔机构2-4侧向运动，实现对铝法兰原材料100打侧孔；
打第二孔；加工完成第一孔后，使定位机构2-2松开铝法兰原材料100；再次使送料板1-4向前运动，推动铝法兰原材料100继续运动，直至铝法兰原材料100的第二孔位处于打孔工位；再次将铝法兰原材料100夹紧定位，此时可进行第二孔的加工，依此类推，直至完成所有孔的加工；
第五步，切割；驱动切割机构2-5，对铝法兰原材料100进行切割操作，得到成品；
第六步，排料；切割完成后，摩檫轮机构3-1带动切割下来的成品运动至排料模块3的支撑平台3-2，通过排料模块3将成品送出；
第七步，使送料板1-4继续向前运动，推动剩余原材料继续运动，直至剩余原材料进入加工模块2，不经过任何加工，直接通过排料模块3将剩余原材料送出。
所述第一步所生成的加工参数包括成品的长度、底孔个数及位置、侧孔个数及位置。
所述第三步的具体方法为：控制器控制分料气缸1-2运动，使分料槽1-3内的第一根铝法兰原材料下落到第一机架1-1上等待加工，此时其余铝法兰原材料仍留在分料槽1-3内，实现铝法兰原材料的分离；
控制器控制带轮机构1-5工作，带动送料板1-4向前运动，送料板1-4将铝法兰原材料100向加工模块2的打孔工位推送。
本发明可以达到的技术效果是：
本发明能够实现原材料的上料、打底孔、打侧孔、切割、排料等过程的一体化、自动化、智能化，加工步骤严谨、加工精度高。
本发明可以减少人力资源的浪费，并解决加工精度及容易出错等问题。
本发明可以对八种型号规格的铝法兰原材料进行稳定、精确的加工。
本发明在整个加工生产过程中，工人只需在加工新类型产品前更新成品的数据，控制器根据新的成品数据计算生成新的加工参数，合理组织各执行单元工作；在生产过程中，控制器根据物料检测传感器和位移传感器反馈的信号实时计算更新加工参数，调整控制执行单元，使得加工过程更加稳定，并保证了成品加工质量和合格率。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是本发明多规格铝法兰的智能化自动加工装置的示意图；
图2是本发明的上料模块的示意图；
图3是本发明的上料模块的局部放大示意图；
图4是图2的侧视图；
图5是本发明的加工模块的示意图；
图6是本发明的加工模块的另一角度的示意图；
图7是本发明的排料模块的示意图。
图中附图标记说明：
1为上料模块， 2为加工模块，
3为排料模块， 4为人机界面，
1-1为第一机架， 1-2为分料气缸，
1-3为分料槽， 1-4为送料板，
1-5为带轮机构， 1-6为位移传感器，
1-7为物料检测传感器，
2-1为第二机架， 2-2为定位机构，
2-3为打底孔机构， 2-4为打侧孔机构，
2-5为切割机构，
3-1为摩檫轮机构， 3-2为支撑平台，
3-3为排料气缸， 3-4为料槽，
100为铝法兰原材料。
具体实施方式
如图1所示，本发明多规格铝法兰的智能化自动加工装置，包括依次直线排列的上料模块1、加工模块2、排料模块3，上料模块1的一侧设置有人机界面4；人机界面4通过信号线连接控制器，控制器通过信号线连接上料模块1、加工模块2、排料模块3，控制各模块对铝法兰原材料进行钻孔、切割及排料等操作；
如图2至图4所示，上料模块1包括第一机架1-1、分料机构、送料机构，第一机架1-1的上表面沿长度方向分布有多套分料机构，分料机构用于实现分料功能同时限定铝法兰原材料的两侧位置；分料机构包括分料槽1-3、分料气缸1-2，分料槽1-3能够一次接收多根同类型的铝法兰原材料；分料气缸1-2能够往复运动，将分料槽1-3内的其中一根铝法兰原材料推送至第一机架1-1的送料板1-4上，从而使铝法兰原材料逐个分离；
第一机架1-1上还设置有送料机构；送料机构包括送料板1-4，送料板1-4在带轮机构1-5或其它传动机构（如链传动）的驱动下，能够沿第一机架1-1的长度方向运动，从而将铝法兰原材料运送至加工模块2的打孔工位上，实现送料功能；
送料板1-4的底部安装有位移传感器1-6，位移传感器1-6通过信号线连接控制器；位移传感器用于检测打孔工位的铝法兰原材料的长度；位移传感器可以是磁栅尺。
如图5至图6所示，加工模块2包括第二机架2-1，第二机架2-1上设有打孔工位，打孔工位设置有定位机构2-2，定位机构2-2用于将打孔工位上的铝法兰原材料进行夹紧定位；
打孔工位设置有物料检测传感器1-7，物料检测传感器1-7用于检测打孔工位是否有铝法兰原材料，并将所采集的信息输送给控制器；物料检测传感器1-7可以是接近开关；
打孔工位的两侧分别设置有打侧孔机构2-4，打侧孔机构2-4用于对打孔工位上的铝法兰原材料打侧孔；
打孔工位的上方设置有打底孔机构2-3，打底孔机构2-3用于对打孔工位上的铝法兰原材料打底孔；
打孔工位的后侧设有切割工位，切割工位位于第二机架2-1上靠近第一机架1-1的一侧；切割工位设置有切割机构2-5；切割机构2-5用于对铝法兰原材料进行切割以得到成品。
如图7所示，排料模块3包括摩檫轮机构3-1、支撑平台3-2、排料气缸3-3、料槽3-4，摩檫轮机构3-1设置于切割工位的一侧并固定设置于第二机架2-1上，用于将成品或剩余原材料送离加工模块2；摩檫轮机构3-1的输出端设置支撑平台3-2，支撑平台3-2内设置有排料气缸3-3，支撑平台3-2的一侧设置料槽3-4；
摩檫轮机构3-1将成品或剩余原材料从加工模块2运送至支撑平台3-2；驱动排料气缸3-3，排料气缸3-3的气缸杆伸长将成品或剩余原材料从支撑平台3-2送入料槽3-4内。
本发明多规格铝法兰的智能化自动加工方法，包括以下步骤：
第一步，将5根同类型的铝法兰原材料放入分料槽1-3，然后通过人机界面4选择铝法兰原材料的类型，并输入成品的数据或调用数据库中已有的参数；控制器根据成品的数据计算生成加工参数，加工参数包括成品的长度、底孔个数及位置、侧孔个数及位置等；
第二步，控制器根据加工参数并结合打孔工位上铝法兰原材料的状态，输出相应的控制信号；
控制器接收物料检测传感器1-7和位移传感器1-6所采集的数据，如物料检测传感器1-7检测到打孔工位无铝法兰原材料，则控制器判断打孔工位需要一根全新的原材料，则执行第三步；
如物料检测传感器1-7检测到打孔工位有铝法兰原材料，且位移传感器1-6检测到打孔工位上铝法兰原材料的长度不小于成品的长度，则控制器判断打孔工位的铝法兰原材料足够进行至少一次成品加工，则执行第四步；
如物料检测传感器1-7检测到打孔工位有铝法兰原材料，但位移传感器1-6检测到打孔工位上铝法兰原材料的长度小于成品的长度，则控制器判断打孔工位的铝法兰原材料不足以进行再一次的成品加工，则执行第七步；
第三步，控制器控制分料机构运动，将铝法兰原材料分离出一根；控制器控制送料机构，将该根铝法兰原材料推送到加工模块2；
具体方法为：控制器控制分料气缸1-2运动，使分料槽1-3内的第一根铝法兰原材料下落到第一机架1-1上等待加工，此时其余铝法兰原材料仍留在分料槽1-3内，实现铝法兰原材料的分离；
控制器控制带轮机构1-5工作，带动送料板1-4向前运动，送料板1-4将铝法兰原材料100向加工模块2推送；
第四步，钻孔；
打第一孔；定位机构2-2将打孔工位的铝法兰原材料100夹紧定位；控制器根据第一步所生成的加工参数，如第一孔为底孔，则驱动打底孔机构2-3向下运动，实现对铝法兰原材料100打底孔；如第一个孔为侧孔，则驱动打侧孔机构2-4侧向运动，实现对铝法兰原材料100打侧孔；
打第二孔；加工完成第一孔后，使定位机构2-2松开铝法兰原材料100；再次使送料板1-4向前运动，推动铝法兰原材料100继续运动，直至铝法兰原材料100的第二孔位处于打孔工位；再次将铝法兰原材料100夹紧定位，此时可进行第二孔的加工，依此类推，直至完成所有孔的加工；
第五步，切割；驱动切割机构2-5，对铝法兰原材料100进行切割操作，得到成品；
第六步，排料；切割完成后，摩檫轮机构3-1带动切割下来的成品运动至排料模块3的支撑平台3-2，通过排料模块3将成品送出；
第七步，使送料板1-4继续向前运动，推动剩余原材料继续运动，直至剩余原材料（即长度小于成品的废料）进入加工模块2，不经过任何加工，直接通过排料模块3将剩余原材料送出。
Claims (10)
1.一种多规格铝法兰的智能化自动加工装置，其特征在于：包括依次直线排列的上料模块（1）、加工模块（2）、排料模块（3）；上料模块（1）的一侧设置有人机界面（4）；人机界面（4）通过信号线连接控制器，控制器通过信号线连接上料模块（1）、加工模块（2）、排料模块（3）；
上料模块（1）的送料板（1-4）将铝法兰原材料向加工模块（2）输送，当铝法兰原材料（100）的孔位处于打孔工位，加工模块（2）将铝法兰原材料（100）紧固定位；通过加工模块（2）的打侧孔机构2-4或打底孔机构（2-3）实现对铝法兰原材料（100）的钻孔操作；
所有孔的加工完成后，通过切割机构（2-5）对铝法兰原材料（100）进行切割操作，得到成品；
排料模块（3）的摩檫轮机构（3-1）带动成品运动至排料模块（3）的支撑平台（3-2），通过排料模块（3）将成品送出。
2.根据权利要求1所述的多规格铝法兰的智能化自动加工装置，其特征在于：所述上料模块（1）包括第一机架（1-1），第一机架（1-1）沿长度方向分布有多套分料机构，分料机构用于将铝法兰原材料推送至第一机架（1-1）；
第一机架（1-1）上还设置有送料机构；送料机构包括送料板（1-4），送料板（1-4）在传动机构的驱动下，能够沿第一机架（1-1）的长度方向运动，从而将经分料机构输送至第一机架（1-1）的铝法兰原材料运送至加工模块（2）上，实现送料功能。
3.根据权利要求2所述的多规格铝法兰的智能化自动加工装置，其特征在于：所述分料机构包括分料槽（1-3）、分料气缸（1-2），分料槽（1-3）能够一次接收多根同类型的铝法兰原材料；通过分料气缸（1-2）的往复运动，将分料槽（1-3）内的其中一根铝法兰原材料推送至第一机架（1-1）的送料板（1-4）上，从而使铝法兰原材料逐个分离。
4.根据权利要求2所述的多规格铝法兰的智能化自动加工装置，其特征在于：所述送料板（1-4）的底部安装有位移传感器（1-6），位移传感器（1-6）通过信号线连接控制器；位移传感器用于检测打孔工位的铝法兰原材料的长度。
5.根据权利要求1所述的多规格铝法兰的智能化自动加工装置，其特征在于：所述加工模块（2）包括第二机架（2-1），第二机架（2-1）设有打孔工位，打孔工位上设置有定位机构（2-2）；
打孔工位的两侧分别设置有打侧孔机构（2-4），打侧孔机构（2-4）用于对打孔工位上的铝法兰原材料打侧孔；
打孔工位的上方设置有打底孔机构（2-3），打底孔机构（2-3）用于对打孔工位上的铝法兰原材料打底孔；
打孔工位的后侧设有切割工位；切割工位设置有切割机构（2-5）；切割机构（2-5）用于对铝法兰原材料进行切割。
6.根据权利要求5所述的多规格铝法兰的智能化自动加工装置，其特征在于：所述打孔工位设置有物料检测传感器（1-7），物料检测传感器（1-7）用于检测打孔工位是否有铝法兰原材料，并将所采集的信息输送给控制器。
7.根据权利要求1所述的多规格铝法兰的智能化自动加工装置，其特征在于：所述排料模块（3）包括摩檫轮机构（3-1）、支撑平台（3-2）、排料气缸（3-3）、料槽（3-4），摩檫轮机构（3-1）设置于切割工位的一侧；摩檫轮机构（3-1）的输出端设置支撑平台（3-2），支撑平台（3-2）内设置有排料气缸（3-3），支撑平台（3-2）的一侧设置料槽（3-4）；
摩檫轮机构（3-1）将成品或剩余原材料从加工模块（2）运送至支撑平台（3-2）；驱动排料气缸（3-3），排料气缸（3-3）的气缸杆伸长将成品或剩余原材料从支撑平台（3-2）送入料槽（3-4）内。
8.一种多规格铝法兰的智能化自动加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，将多根同类型的铝法兰原材料放入分料槽（1-3），然后通过人机界面（4）选择铝法兰原材料的类型，并输入成品的数据或调用数据库中已有的参数；控制器根据成品的数据计算生成加工参数；
第二步，控制器根据加工参数并结合打孔工位上铝法兰原材料的状态，输出相应的控制信号；
控制器接收物料检测传感器（1-7）和位移传感器（1-6）所采集的数据，如物料检测传感器（1-7）检测到打孔工位无铝法兰原材料，则控制器判断打孔工位需要一根全新的原材料，则执行第三步；
如物料检测传感器（1-7）检测到打孔工位有铝法兰原材料，且位移传感器（1-6）检测到打孔工位上铝法兰原材料的长度不小于成品的长度，则控制器判断打孔工位的铝法兰原材料足够进行至少一次成品加工，则执行第四步；
如物料检测传感器（1-7）检测到打孔工位有铝法兰原材料，但位移传感器（1-6）检测到打孔工位上铝法兰原材料的长度小于成品的长度，则控制器判断打孔工位的铝法兰原材料不足以进行再一次的成品加工，则执行第七步；
第三步，控制器控制分料机构运动，将铝法兰原材料分离出一根；控制器控制送料机构，将该根铝法兰原材料推送到加工模块（2）的打孔工位；
第四步，钻孔；
打第一孔；定位机构（2-2）将铝法兰原材料（100）夹紧定位；控制器根据第一步所生成的加工参数，如第一孔为底孔，则驱动打底孔机构（2-3）向下运动，实现对铝法兰原材料（100）打底孔；如第一个孔为侧孔，则驱动打侧孔机构（2-4）侧向运动，实现对铝法兰原材料（100）打侧孔；
打第二孔；加工完成第一孔后，使定位机构（2-2）松开铝法兰原材料（100）；再次使送料板（1-4）向前运动，推动铝法兰原材料（100）继续运动，直至铝法兰原材料（100）的第二孔位处于打孔工位；再次将铝法兰原材料（100）夹紧定位，此时可进行第二孔的加工，依此类推，直至完成所有孔的加工；
第五步，切割；驱动切割机构（2-5），对铝法兰原材料（100）进行切割操作，得到成品；
第六步，排料；切割完成后，摩檫轮机构（3-1）带动切割下来的成品运动至排料模块（3）的支撑平台（3-2），通过排料模块（3）将成品送出；
第七步，使送料板（1-4）继续向前运动，推动剩余原材料继续运动，直至剩余原材料进入加工模块（2），不经过任何加工，直接通过排料模块（3）将剩余原材料送出。
9.根据权利要求8所述的多规格铝法兰的智能化自动加工方法，其特征在于：所述第一步所生成的加工参数包括成品的长度、底孔个数及位置、侧孔个数及位置。
10.根据权利要求8所述的多规格铝法兰的智能化自动加工方法，其特征在于：所述第三步的具体方法为：控制器控制分料气缸（1-2）运动，使分料槽（1-3）内的第一根铝法兰原材料下落到第一机架（1-1）上等待加工，此时其余铝法兰原材料仍留在分料槽（1-3）内，实现铝法兰原材料的分离；
控制器控制带轮机构（1-5）工作，带动送料板（1-4）向前运动，送料板（1-4）将铝法兰原材料（100）向加工模块（2）的打孔工位推送。
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