CN105903803B - 一种薄壁金属管单端多列圆周孔自动加工方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种薄壁金属管单端多列圆周孔自动加工方法及装置，包括冲床、用于将薄壁金属管夹紧和定位并将薄壁金属管自动送入冲床中的薄壁机械手、用于将未加工的薄壁金属管推送入薄壁机械手中并将加工完成的薄壁金属管从薄壁机械手推入到下料通道中的推料装置、用于薄壁金属管下料的下料通道、用于控制整个装置的控制台；以及用于制成送料装置、推料装置和下料装置的机架主体；本发明利用与冲床的上模具同脉冲运动圆盘上设置圆弧槽，并利用光电传感器检测该圆弧槽的信号来识别冲床上模具的状态，从而保证薄壁金属管每次转动的时间与上模具配合，避免在冲压过程中转动薄壁金属管对其造成的损伤，从而极大程度上提高了加工效率。

Description

一种薄壁金属管单端多列圆周孔自动加工方法及装置

技术领域

本发明涉及管状工件加工领域，更具体的说，尤其涉及一种薄壁金属管单端多列圆周孔自动加工方法及装置。

背景技术

在机械加工领域，经常需要对薄壁金属管的单端进行各种各样的特定要求的加工。薄壁金属管需要通过上料设备或人工手动运送到加工位置，然后经夹紧装置固定后再由加工装置进行加工；若需要对薄壁金属管一端的一整圈进行加工，例如需要对单端冲出多列圆周孔，还需要能够驱动薄壁金属管转动的转动驱动装置。

由于冲床通常是高速冲床，冲床冲孔的过程通常是每秒钟冲孔好几次，但是冲床的初始状态下冲床的上模具的位置以及上模具的运动状态是不一定的，如果在冲床的上模具正在冲孔的过程中对薄壁金属管进行转动，则会对薄壁金属管产生损伤。

如何保证冲床的上模具离开薄壁金属管的瞬间再对薄壁金属管进行转动是薄壁金属管圆周孔加工的一项难题。由于冲床并不是断断续续发出的单个脉冲，而是发出连续脉冲进行冲孔的，因此冲床的上模具始终保持上下来回运动的状态，因此很了了解冲床的上模具的当前位置，或者无法了解冲床的上模具是在上升还是在下降的过程中，因此，何时应该对薄壁金属管进行转动难以确定。现有的做法通常是设置于冲床的上模具同步升降的随动机构，并在冲床的上模具的随动机构上安装接近开关，当接近开关检测到信号时表示冲床的上模具在某一特定的位置。然而这种方法并不能了解冲床的上模具是在向上运动的过程还是在向下运动的过程，因此无法作为判断薄壁金属管转动的依据。若是按照每运动一段时间转动一次的方式来确定转动时间，则在长时间工作后往往会产生较大的误差，导致加工的质量严重下降。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题而提供一种薄壁金属管单端多列圆周孔自动加工方法及装置，该方法能够准确的在上模具向上运动的过程中对薄壁金属管进行转动，并能够准确的对薄壁金属管进行装夹，具有自动化程度高、自动送料、定心精度高、转动度数精确的优点。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种薄壁金属管单端多列圆周孔自动加工方法，包括如下步骤：

1)利用推料装置将薄壁金属管推入送料机械手中，送料机械手通过左右两组压紧轮模块对薄壁金属管的两端进行夹紧定位；每组压紧轮模块均包括四个呈方形分布在同一个竖直平面内的压紧轮，该竖直平面垂直于薄壁金属管的轴线，其中每个上端的压紧轮能够绕一根水平设置的转动臂在0～90°内转动，并且在转动臂上安装将转动臂复位到水平位置的复位弹簧；

2)第一物料检测探头检测到薄壁金属管已经进入送料机械手的信号，并将信号传输到控制台中，由控制台控制丝杠驱动模块运动，从而带动三爪卡盘向冲床方向移动，带动薄壁金属管向冲床方向移动；丝杠驱动模块的丝杠驱动电机以力矩模式运动，一直到薄壁金属管的一端完全进入冲床内；

3)向卡盘驱动气缸中供气，三爪卡盘张开，将薄壁金属管的装夹端的内壁夹紧；

4)丝杠驱动电机以位移模式反向转动，将薄壁金属管向后运动指定距离，同时以力矩模式卡盘驱动电机转动，卡盘驱动电机转动一段行程后被设置在卡盘驱动电机上的挡块限制住无法移动，此位置即为薄壁金属管的加工零位；

5)启动冲床，冲床的上模具落下，在薄壁金属管上冲出一列圆周孔；冲床的上模具完成冲孔并离开薄壁金属管的瞬间，设置冲床上的光电传感器检测到与冲床的上模具同脉冲转动的圆盘上的圆弧槽信号，此时将该信号反馈到控制台，由控制台控制卡盘驱动电机转动指定角度a；

6)重复步骤5，冲床的上模具连续运动，每次光电传感器检测到圆盘上的圆弧槽信号即通过控制台控制卡盘驱动电机转动指定角度a；当完成指定次数n次时，光电传感器再次检测到圆盘上的圆弧槽信号时，冲床停止运动；

7)停止卡盘驱动气缸的供气，丝杠驱动电机反向转动，带动薄壁金属管往回运动；薄壁金属管的夹紧端压紧送料机械手的推板，当推板在限位装置的作用下到达极限位置时三爪卡盘继续运动，直至三爪卡盘完全脱离薄壁金属管的夹紧端；

8)推料装置启动，将未加工的薄壁金属管推送入薄壁机械手中，同时将加工完成的薄壁金属管从薄壁机械手顶出到下料通道中，下料通道中的第二物料传感器检测加工完成的薄壁金属管是否进入到下料通道中，若已进入，则完成单根薄壁金属管的加工。

进一步的，圆盘的圆弧孔位置通过手摇设置，将圆盘装在冲床上后，手摇圆盘带动冲床的上模具运动，将上模具完成冲压离开下模具的瞬间光电传感器正对的位置与圆盘的圆弧孔位置对应。

一种薄壁金属管单端多列圆周孔自动加工装置，包括用于对薄壁金属管的加工端进行冲孔的冲床、用于将薄壁金属管夹紧和定位并将薄壁金属管自动送入冲床中的薄壁机械手、用于将未加工的薄壁金属管推送入薄壁机械手中并将加工完成的薄壁金属管从薄壁机械手推入到下料通道中的推料装置、用于薄壁金属管下料的下料通道、用于控制整个装置的控制台；以及用于支撑推料装置和下料通道的机架主体；

所述冲床上设有圆盘和光电传感器，圆盘固定在冲床上并随着冲床的上模具同脉冲运动，圆盘转动一周冲床完成一个脉冲的运动，上模具来运动一次，圆盘上开设有与圆盘同圆心设置的圆弧槽；光电传感器用于检测上圆盘上的圆弧槽；

所述薄壁机械手包括：底座；用于装夹薄壁金属管装夹端的内壁的三爪卡盘；连接三爪卡盘并驱动所述三爪卡盘张开与收缩的卡盘驱动气缸；用于驱动卡盘驱动气缸和三爪卡盘共同转动从而带动薄壁金属管的转动的卡盘驱动电机；用于驱动三爪卡盘、卡盘驱动电机、卡盘驱动气缸和薄壁金属管组成的整体沿直线方向运动，实现薄壁金属管向冲床方向进给的丝杠驱动模块；通过三根与卡盘驱动气缸固定的螺杆进行支撑并用于支撑所述薄壁金属管的装夹端的推板；用于将推板的运动范围限制在固定行程内的限位装置；用于对薄壁金属管两端定位的两组压紧轮模块，每组压紧轮模块均包括呈方形分布在同一个竖直平面内的四个压紧轮和固定四个压紧轮的拱门，每组压紧轮模块中下端的两个压紧轮通过下端连接座固定在拱门上，上端的两个压紧轮固定在可绕拱门旋转的转动臂的一端，转动臂水平设置且转动臂上设有复位弹簧；

所述机架主体上设置有第一物料检测探头和零位检测探头，第一物料检测探头设置在两端的压紧轮模块之间，用于检测两个压紧轮之间是否存在薄壁金属管；零位检测探头用于检测薄壁金属管的零位；

所述下料通道上设有第二物料检测探头，第二物料检测探头用于检测薄壁机械手中的薄壁金属管是否顺利推出。

进一步的，其中一组压紧轮模块与卡盘驱动气缸固定连接，在丝杠驱动模块的作用下与三爪卡盘、卡盘驱动电机、卡盘驱动气缸和薄壁金属管组成的整体同步运动。

进一步的，所述限位装置包括限位板和限位阶梯杆，限位板固定在机架主体上，所述限位板上设置有若干平行于所述螺杆的限位阶梯杆，所述限位阶梯杆的左端直径小于右端直径，其中一个拱门上设有与所述限位阶梯杆位置一一对应的限位孔，所述限位孔的直径大于限位阶梯杆的左端直径并小于限位阶梯杆的右端直径，第二弹簧处于非伸缩状态时限位阶梯杆的左端端部刚好抵在所述推板上。

进一步的，所述丝杠驱动装置包括滚珠丝杠、丝杠驱动电机、直线导轨、滑动座、丝杠螺母和丝杠螺母连接板，所述直线导轨固定在底座上，滑动座套装在所述直线导轨上，所述拱门包括第一拱门和第二拱门，第二拱门固定在滑动座上，第一拱门固定在直线导轨的左侧端部，所述第一拱门和第二拱门上设有等大的圆形通孔，三爪卡盘和薄壁金属管的直径均小于所述圆形通孔的直径；所述滚珠丝杠平行于所述直线导轨设置并固定在所述底座上，所述滚珠丝杠的一端通过丝杠轴承座固定在其中第一拱门上，滚珠丝杠的另一端通过第一联轴器连接驱动所述滚珠丝杠转动的丝杠驱动电机，所述丝杠螺母套装在滚珠丝杠上，丝杠螺母通过丝杠螺母连接板与滑动座固定连接；所述丝杠驱动电机转动时带动所述滚珠丝杠转动，从而带动丝杠螺母、丝杠螺母连接板和滑动座构成的整体沿所述直线导轨来回运动。

进一步的，所述限位装置包括限位板和设置在限位板上的若干平行于所述螺杆的限位阶梯杆，所述限位阶梯杆的左端直径小于右端直径，所述第二拱门上设有与所述限位阶梯杆位置一一对应的限位孔，所述限位孔的直径大于限位阶梯杆的左端直径并小于限位阶梯杆的右端直径，初始状态时限位阶梯杆的左端端部刚好抵在所述推板上。

进一步的，所述推料装置包括推料板、与所述推料板形成Z型送料通道的上挡板以及推动所述推料板沿水平方向运动的推料气缸，所述推料板的前端与上挡板最低点的距离比薄壁金属管直径大1-2mm，推料板的前端固定高度为3-5mm的限位螺栓。

进一步的，所述卡盘驱动气缸上设有第一挡块，所述滑动座上设有第二挡块，卡盘驱动电机驱动所述卡盘驱动气缸转动时带动第一挡块沿圆周转动，所述第二挡块设置在所述第一挡块运动路径上，第二挡块限制所述第一挡块在0～360°范围内转动。

进一步的，所述丝杠螺母连接板上还固定有拖链，所述拖链设置在底座的一侧，并用于所述卡盘驱动气缸、卡盘驱动电机和丝杠驱动电机的走线。

本发明的有益效果在于：

1、本发明利用与冲床的上模具同脉冲运动圆盘上设置圆弧槽，并利用光电传感器检测该圆弧槽的信号来识别冲床上模具的状态，光电传感器检测到圆弧槽的瞬间冲床上模具处于冲压一次完毕刚好离开下模具的状态，此时利用卡盘驱动电机带动薄壁金属管转动，从而保证薄壁金属管每次转动的时间与上模具配合，避免在冲压过程中转动薄壁金属管对其造成的损伤，从而极大程度上提高了加工效率。

2、本发明结构简单紧凑，生产成本低，自动化程度高，能够完成薄壁金属管的自动上料、自动夹紧、自动定位、自动送料、自动加工和自动卸料的操作，无需人力劳动，极大的提高了加工效率。

3、本发明利用四个压紧轮对薄壁金属管的两端进行压紧，再通过三爪卡盘伸入薄壁金属管的一端并夹紧薄壁金属管，在薄壁金属管水平移动时依旧保持薄壁金属管位于两端的四个压紧轮之间，定位的精度非常高，提高了送料的准确性。

4、本发明同时实现了薄壁金属管的夹紧、定位、送料、转动工序，功能多，适用范围广。

5、本发明采用三爪卡盘、卡盘驱动气缸、卡盘驱动电机同时移动的方式，同时实现薄壁金属管一端贴合推板，同时三爪卡盘伸入该端内对薄壁金属管进行夹紧，自动化程度高，装夹效率高；卡盘驱动气缸既可以在三爪卡盘完全伸入后夹紧三爪卡盘，也可以在薄壁金属管运动到加工位置后再夹紧三爪卡盘，卡盘驱动气缸的运动式方式灵活。

6、本发明利用固定在限位板上的限位阶梯杆对推板进行限位，薄壁金属管在加工完成后三爪卡盘往回运动时自动脱出三爪卡盘，防止三爪卡盘与薄壁金属管的摩擦力导致薄壁金属管一直无法与三爪卡盘脱开，方便自动卸料工序的进行。

7、本发明操作简单，薄壁金属管的初始位置和最终位置适中保持在一定范围内，方便上下料装置直接将薄壁金属管送入或送出本装置中，极大提高了加工效率。

8、本发明巧妙利用限位螺钉将薄壁金属管卡在推料板上，利用限位螺钉的位置差实现薄壁金属管的卡位和送料，整个送料过程快速，送料效率高。

附图说明

图1是本发明所述一种薄壁金属管单端多列圆周孔自动加工装置的结构示意图。

图2是本发明薄壁机械手的轴测图。

图3是本发明薄壁机械手的主视图。

图4是本发明推料装置的轴测图。

图5是本发明下料通道的轴测图。

图中，1-底座、101-冲床、102-推料装置、103-薄壁机械手、104-下料通道、105-控制台、106-机架主体、107-圆盘、108-光电传感器、2-第一拱门、201-推料气缸、202-上挡板、203-推料板、204-限位螺栓、3-第二拱门、4-三爪卡盘、5-卡盘驱动气缸、6-卡盘驱动电机、7-滚珠丝杠、8-丝杠驱动电机、9-直线导轨、10-滑动座、11-丝杠螺母、12-丝杠螺母连接板、13-丝杠轴承座、14-第一联轴器、15-第二联轴器、16-电机座、17-压紧轮、18-下端连接座、19-转动臂、20-第一弹簧、21-铰接轴、22-第二弹簧、23-推板、24-螺杆、25-硬垫片、26-限位板、27-限位阶梯杆、28-第一挡块、29-第二挡块、30-拖链、31-薄壁金属管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1所示，一种薄壁金属管单端多列圆周孔自动加工装置，包括机架主体106、推料装置102、下料通道104、冲床101、控制台105和薄壁机械手103，所述冲床101设置在所述机架主体106的左侧，用于将薄壁金属管31夹紧和定位并将薄壁金属管31自动送入冲床101中的薄壁机械手103固定在所述机架主体106上，推料装置102和下料通道104分别固定在所述薄壁机械手103两侧的机架主体106上，所述控制台105固定在机架主体106上并用于控制所述推料装置102和薄壁机械手103的运动。

所述薄壁机械手103包括第一拱门2、第二拱门3、三爪卡盘4、卡盘驱动气缸5、卡盘驱动电机6、滚珠丝杠7、丝杠驱动电机8、直线导轨9、滑动座10、丝杠螺母11、丝杠螺母连接板12和固定在机架主体106上的底座1。

所述直线导轨9固定在底座1上，滑动座10套装在所述直线导轨9上，所述第一拱门2固定在直线导轨9的左侧端部，第二拱门3固定在所述滑动座10上，所述第一拱门2和第二拱门3上设有等大的圆形通孔，三爪卡盘4和薄壁金属管31的直径均小于所述圆形通孔的直径；所述滚珠丝杠7平行于所述直线导轨9设置并固定在所述底座1上，所述滚珠丝杠7的一端通过丝杠轴承座13固定在第一拱门2上，滚珠丝杠7的另一端通过第一联轴器14连接驱动所述滚珠丝杠7转动的丝杠驱动电机8，所述丝杠螺母11套装在滚珠丝杠7上，丝杠螺母11通过丝杠螺母连接板12与滑动座10固定连接；所述丝杠驱动电机8转动时带动所述滚珠丝杠7转动，从而带动丝杠螺母11、丝杠螺母连接板12和滑动座10构成的整体沿所述直线导轨9来回运动。

所述三爪卡盘4固定在驱动所述三爪卡盘4张开与收缩的卡盘驱动气缸5的前端，所述卡盘驱动电机6通过第二联轴器15连接所述卡盘驱动气缸5并带动所述卡盘驱动气缸5和三爪卡盘4构成的整体进行转动；所述卡盘驱动电机6通过电机座16固定在所述滑动座10上，三爪卡盘4穿过所述第二拱门3上的圆形通孔并位于所述第二拱门3的左侧，卡盘驱动气缸5和卡盘驱动电机6位于所述第二拱门3的右侧。

所述第一拱门2和第二拱门3相互靠近的一侧上均设有用于装夹薄壁金属管31两端的四个压紧轮17，四个压紧轮17呈方形分布且均布在垂直于薄壁金属管31运动方向的平面上，其中下端的两个压紧轮17连接在下端连接座18上，下端连接座18固定连接相应的第一拱门2或第二拱门3上，上端的两个压紧轮17分别固定在两个水平设置的转动臂19的一端，转动臂19的另一端通过水平设置的铰接轴21铰接在对应的第一拱门2或第二拱门3上；每个所述转动臂19的中部设有第一弹簧接口，相对应的第一拱门2或第二拱门3的中部设有第二弹簧接口，第一弹簧接口和第二弹簧接口之间连接有第一弹簧20，所述旋转臂在所述第一弹簧20和铰接轴21的作用下能绕所述铰接轴21转动0～90°。

所述三爪卡盘4的前端还固定有推板23，所述卡盘驱动气缸5上设有三根绕三爪卡盘4外侧均布的螺杆24，所述螺杆24上套装有第二弹簧22，所述推板23靠近第一拱门2的一侧固定有三个均匀分布的硬垫片25，三个硬垫片25上开有三个与上述三根螺杆24位置一一对应的螺孔，推板23通过所述螺孔套装在三根螺杆24上，三根螺杆24的另一端固定有防止所述推板23从螺杆24中脱出的限位螺母。

所述底座1上还固定有限位板26，所述限位板26上设置有若干平行于所述螺杆24的限位阶梯杆27，所述限位阶梯杆27的左端直径小于右端直径，所述第二拱门3上设有与所述限位阶梯杆27位置一一对应的限位孔，所述限位孔的直径大于限位阶梯杆27的左端直径并小于限位阶梯杆27的右端直径，第二弹簧22处于非伸缩状态时限位阶梯杆27的左端端部刚好抵在所述推板23上。

所述推料装置102包括推料板203、与所述推料板203行程Z型送料通道的上挡板202以及推动所述推料板203沿水平方向运动的推料气缸201，所述推料板203的前端与上挡板202最低点的距离比薄壁金属管31直径大1-2mm，推料板203的前端固定高度为3-5mm的限位螺栓204。薄壁金属管31位于推料板203上时刚好被限位螺钉204卡住，无法从推料板203上落下，当推送气缸201将薄壁金属管31向薄壁机械手103推动时限位螺钉离开上挡板202的正下方，上挡板202与推料板203之间的距离使薄壁金属管31刚好能够推过，从而直接送入到薄壁机械手103中。

所述卡盘驱动气缸5上设有第一挡块28，所述滑动座10上设有第二挡块29，所述第一挡块28包括与卡盘驱动气缸5固定连接的固定挡块和连接所述固定挡块并能绕固定挡块转动1-2度的活动挡块，所述卡盘驱动电机6驱动所述卡盘驱动气缸5转动时带动第一挡块28沿圆周转动，所述第二挡块29设置在所述第一挡块28运动路径上，第二挡块29限制所述第一挡块28在0～360°范围内转动。卡盘驱动气缸5的转动角度限制在360°范围内能够有效防止气管缠绕。

所述丝杠螺母连接板12上还固定有拖链30，所述拖链30设置在底座1的一侧，并用于所述卡盘驱动气缸5、卡盘驱动电机6和丝杠驱动电机8的走线。卡盘驱动气缸5和推送气缸201的气管与卡盘驱动电机6和丝杠驱动电机8的电线均设置在拖链30内并由拖链进行牵引和保护。

所述限位阶梯杆27设有呈正方形分布四根。四根限位阶梯杆27共同抵在推板23的右侧端面上，使三爪卡盘4回到初始位置时不会将薄壁金属管31一同带回，薄壁金属管31会被推板23挡住。

所述第二拱门3上的四个压紧轮17位于所述推板23的左侧。推板23在第二拱门3和第二拱门3上的四个压紧轮17之间的范围内沿螺杆24自由滑动。

所述三爪卡盘4上固定有三个柔性基座，三爪卡盘4通过柔性基座夹紧薄壁金属管31的内壁。柔性基座能够防止三爪卡盘4直接抓紧薄壁金属管31时对薄壁金属管31产生磨损。

所述冲床101上设有随冲床101的上模具同步转动的圆盘107，所述圆盘107上开有一端开口，所述冲床101上设有正对所述开口处的光电传感器108。冲床101每运动一个循环，光电传感器108接收到一次光电信号；光电传感器108接收到信号的时间段为冲床101刚好冲孔完毕往回运动的时间段。

薄壁机械手103具体工作时，第二弹簧22处于非伸缩状态，此时推板23位于限位阶梯杆27的最左端；利用上料装置直接将薄壁金属管31从侧面推送进行本装置中，薄壁金属管31将八个压紧轮17中其中一侧上端的两个压紧轮顶起并进入到本装置中，两端的四个压紧轮17分别对薄壁金属管31的两端压紧定位；再启动丝杠驱动电机8，带动滑动座10沿直线导轨9方向向加工装置运动，滑动座10移动时带动第二拱门3、三爪卡盘4、卡盘驱动气缸5、卡盘驱动电机6、推板23和螺杆24共同运动，逐渐将三爪卡盘4伸入到薄壁金属管31中，且薄壁金属管31的一端靠近并向右压紧推板23，推板23沿螺杆24向右运动并压紧第一弹簧20，直到薄壁金属管31的左端进入加工装置内，薄壁金属管31的右端将推板23完全压紧，此时推板23的另一侧与卡盘驱动气缸5的一侧面相互压紧；启动卡盘驱动气缸5，驱动三爪卡盘4将薄壁金属管31的内壁夹紧，再启动卡盘驱动电机6，首先转一圈找加工零位，再旋转卡盘驱动电机6以便于对薄壁金属管31的另一端进行加工；加工完成后丝杠驱动电机8反转，带动薄壁金属管31脱离加工装置被回复到原位置，此时松开卡盘驱动气缸5，三爪卡盘4松开薄壁金属管31，丝杠驱动电机8带动滑动座10上的三爪卡盘4继续往回移动，推板23被限位板26上的限位阶梯杆27顶住无法继续向右移动，而三爪卡盘4仍然继续移动，薄壁金属管31会被推板23挡住，直至完全脱离三爪卡盘4；三爪卡盘4完全脱离薄壁金属管31后，利用上料装置直接将薄壁金属管31从本装置中顶出，即完成单个薄壁金属管31的送料加工操作。

一种薄壁金属管单端多列圆周孔自动加工方法，包括如下步骤：

1)利用推料装置102将薄壁金属管31推入送料机械手中，送料机械手通过左右两组压紧轮17模块对薄壁金属管31的两端进行夹紧定位；每组压紧轮17模块均包括四个呈方形分布在同一个竖直平面内的压紧轮17，该竖直平面垂直于薄壁金属管的轴线，其中每个上端的压紧轮17能够绕一根水平设置的转动臂19在0～90°内转动，并且在转动臂19上安装将转动臂19复位到水平位置的复位弹簧；

2)第一物料检测探头检测到薄壁金属管31已经进入送料机械手的信号，并将信号传输到控制台105中，由控制台105控制丝杠驱动模块运动，从而带动三爪卡盘4向冲床101方向移动，带动薄壁金属管31向冲床101方向移动；丝杠驱动模块的丝杠驱动电机8以力矩模式运动，一直到薄壁金属管31的一端完全进入冲床101内；

3)向卡盘驱动气缸5中供气，三爪卡盘4张开，将薄壁金属管31的装夹端的内壁夹紧；

4)丝杠驱动电机8以位移模式反向转动，将薄壁金属管31向后运动指定距离，同时以力矩模式卡盘驱动电机6转动，卡盘驱动电机6转动一段形成后被设置在卡盘驱动电机6上的挡块限制住无法移动，此位置即为薄壁金属管31的加工零位；

5)启动冲床101，冲床101的上模具落下，在薄壁金属管31上冲出一列圆周孔；冲床101的上模具完成冲孔并离开薄壁金属管31的瞬间，设置冲床101上的光电传感器108检测到与冲床101的上模具同脉冲转动的圆盘107上的圆弧槽信号，此时将该信号反馈到控制台105，由控制台105控制卡盘驱动电机6转动指定角度a；

6)重复步骤5，冲床101的上模具连续运动，每次光电传感器108检测到圆盘107上的圆弧槽信号即通过控制台105控制卡盘驱动电机6转动指定角度a；当完成指定次数n次时，光电传感器108再次检测到圆盘107上的圆弧槽信号时，冲床101停止运动；

7)停止卡盘驱动气缸5的供气，丝杠驱动电机8反向转动，带动薄壁金属管31往回运动；薄壁金属管31的夹紧端压紧送料机械手的推板23，当推板23在限位装置的作用下到达极限位置时三爪卡盘4继续运动，直至三爪卡盘4完全脱离薄壁金属管31的夹紧端；

8)推料装置102启动，将未加工的薄壁金属管31推送入薄壁机械手103中，同时将加工完成的薄壁金属管31从薄壁机械手103顶出到下料通道104中，下料通道104中的第二物料传感器检测加工完成的薄壁金属管31是否进入到下料通道104中，若已进入，则完成单根薄壁金属管31的加工。

上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。

Claims (10)

1.一种薄壁金属管单端多列圆周孔自动加工方法，其特征在于：包括如下步骤：

1）利用推料装置（102）将薄壁金属管（31）推入送料机械手中，送料机械手通过左右两组压紧轮（17）模块对薄壁金属管（31）的两端进行夹紧定位；每组压紧轮（17）模块均包括四个呈方形分布在同一个竖直平面内的压紧轮（17），该竖直平面垂直于薄壁金属管的轴线，其中每个上端的压紧轮（17）能够绕一根水平设置的转动臂（19）在0~90°内转动，并且在转动臂（19）上安装将转动臂（19）复位到水平位置的复位弹簧；

2）第一物料检测探头检测到薄壁金属管（31）已经进入送料机械手的信号，并将信号传输到控制台（105）中，由控制台（105）控制丝杠驱动模块运动，从而带动三爪卡盘（4）向冲床（101）方向移动，带动薄壁金属管（31）向冲床（101）方向移动；丝杠驱动模块的丝杠驱动电机（8）以力矩模式运动，一直到薄壁金属管（31）的一端完全进入冲床（101）内；

3）向卡盘驱动气缸（5）中供气，三爪卡盘（4）张开，将薄壁金属管（31）的装夹端的内壁夹紧；

4）丝杠驱动电机（8）以位移模式反向转动，将薄壁金属管（31）向后运动指定距离，同时以力矩模式卡盘驱动电机（6）转动，卡盘驱动电机（6）转动一段行程后被设置在卡盘驱动电机（6）上的挡块限制住无法移动，此位置即为薄壁金属管（31）的加工零位；

5）启动冲床（101），冲床（101）的上模具落下，在薄壁金属管（31）上冲出一列圆周孔；冲床（101）的上模具完成冲孔并离开薄壁金属管（31）的瞬间，设置冲床（101）上的光电传感器（108）检测到与冲床（101）的上模具同脉冲转动的圆盘（107）上的圆弧槽信号，此时将该信号反馈到控制台（105），由控制台（105）控制卡盘驱动电机（6）转动指定角度a；

6）重复步骤5，冲床（101）的上模具连续运动，每次光电传感器（108）检测到圆盘（107）上的圆弧槽信号即通过控制台（105）控制卡盘驱动电机（6）转动指定角度a；当完成指定次数n次时，光电传感器（108）再次检测到圆盘（107）上的圆弧槽信号时，冲床（101）停止运动；

7）停止卡盘驱动气缸（5）的供气，丝杠驱动电机（8）反向转动，带动薄壁金属管（31）往回运动；薄壁金属管（31）的夹紧端压紧送料机械手的推板（23），当推板（23）在限位装置的作用下到达极限位置时三爪卡盘（4）继续运动，直至三爪卡盘（4）完全脱离薄壁金属管（31）的夹紧端；

8）推料装置（102）启动，将未加工的薄壁金属管（31）推送入薄壁机械手（103）中，同时将加工完成的薄壁金属管（31）从薄壁机械手（103）顶出到下料通道（104）中，下料通道（104）中的第二物料传感器检测加工完成的薄壁金属管（31）是否进入到下料通道（104）中，若已进入，则完成单根薄壁金属管（31）的加工。

2.根据权利要求1所述的一种薄壁金属管单端多列圆周孔自动加工方法，其特征在于：圆盘（107）的圆弧孔位置通过手摇设置，将圆盘（107）装在冲床（101）上后，手摇圆盘（107）带动冲床（101）的上模具运动，将上模具完成冲压离开下模具的瞬间光电传感器（108）正对的位置与圆盘（107）的圆弧孔位置对应。

3.一种薄壁金属管单端多列圆周孔自动加工装置，其特征在于：包括用于对薄壁金属管（31）的加工端进行冲孔的冲床（101）、用于将薄壁金属管（31）夹紧和定位并将薄壁金属管（31）自动送入冲床（101）中的薄壁机械手（103）、用于将未加工的薄壁金属管（31）推送入薄壁机械手（103）中并将加工完成的薄壁金属管（31）从薄壁机械手（103）推入到下料通道（104）中的推料装置（102）、用于薄壁金属管（31）下料的下料通道（104）、用于控制整个装置的控制台（105）；以及用于支撑推料装置（102）和下料通道（104）的机架主体（106）；

所述冲床（101）上设有圆盘（107）和光电传感器（108），圆盘（107）固定在冲床（101）上并随着冲床（101）的上模具同脉冲运动，圆盘（107）转动一周冲床（101）完成一个脉冲的运动，上模具来运动一次，圆盘（107）上开设有与圆盘（107）同圆心设置的圆弧槽；光电传感器（108）用于检测上圆盘（107）上的圆弧槽；

所述薄壁机械手（103）包括：底座；用于装夹薄壁金属管（31）装夹端的内壁的三爪卡盘（4）；连接三爪卡盘（4）并驱动所述三爪卡盘（4）张开与收缩的卡盘驱动气缸（5）；用于驱动卡盘驱动气缸（5）和三爪卡盘（4）共同转动从而带动薄壁金属管（31）的转动的卡盘驱动电机（6）；用于驱动三爪卡盘（4）、卡盘驱动电机（6）、卡盘驱动气缸（5）和薄壁金属管（31）组成的整体沿直线方向运动，实现薄壁金属管（31）向冲床（101）方向进给的丝杠驱动模块；通过三根与卡盘驱动气缸（5）固定的螺杆（24）进行支撑并用于支撑所述薄壁金属管（31）的装夹端的推板（23）；用于将推板（23）的运动范围限制在固定行程内的限位装置；用于对薄壁金属管（31）两端定位的两组压紧轮（17）模块，每组压紧轮（17）模块均包括呈方形分布在同一个竖直平面内的四个压紧轮（17）和固定四个压紧轮（17）的拱门，每组压紧轮（17）模块中下端的两个压紧轮（17）通过下端连接座（18）固定在拱门上，上端的两个压紧轮（17）固定在可绕拱门旋转的转动臂（19）的一端，转动臂（19）水平设置且转动臂（19）上设有复位弹簧；

所述机架主体（106）上设置有第一物料检测探头和零位检测探头，第一物料检测探头设置在两端的压紧轮（17）模块之间，用于检测两个压紧轮（17）之间是否存在薄壁金属管（31）；零位检测探头用于检测薄壁金属管（31）的零位；

所述下料通道（104）上设有第二物料检测探头，第二物料检测探头用于检测薄壁机械手（103）中的薄壁金属管（31）是否顺利推出。

4.根据权利要求3所述的一种薄壁金属管单端多列圆周孔自动加工装置，其特征在于：其中一组压紧轮（17）模块与卡盘驱动气缸（5）固定连接，在丝杠驱动模块的作用下与三爪卡盘（4）、卡盘驱动电机（6）、卡盘驱动气缸（5）和薄壁金属管（31）组成的整体同步运动。

5.根据权利要求3所述的一种薄壁金属管单端多列圆周孔自动加工装置，其特征在于：所述限位装置包括限位板（26）和限位阶梯杆（27），限位板（26）固定在机架主体（106）上，所述限位板（26）上设置有若干平行于所述螺杆（24）的限位阶梯杆（27），所述限位阶梯杆（27）的左端直径小于右端直径，其中一个拱门上设有与所述限位阶梯杆（27）位置一一对应的限位孔，所述限位孔的直径大于限位阶梯杆（27）的左端直径并小于限位阶梯杆（27）的右端直径，第二弹簧处于非伸缩状态时限位阶梯杆（27）的左端端部刚好抵在所述推板（23）上。

6.根据权利要求3所述的一种薄壁金属管单端多列圆周孔自动加工装置，其特征在于：所述丝杠驱动装置包括滚珠丝杠（7）、丝杠驱动电机（8）、直线导轨（9）、滑动座（10）、丝杠螺母（11）和丝杠螺母连接板（12），所述直线导轨（9）固定在底座（1）上，滑动座（10）套装在所述直线导轨（9）上，所述拱门包括第一拱门（2）和第二拱门（3），第二拱门（3）固定在滑动座（10）上，第一拱门（2）固定在直线导轨（9）的左侧端部，所述第一拱门（2）和第二拱门（3）上设有等大的圆形通孔，三爪卡盘（4）和薄壁金属管的直径均小于所述圆形通孔的直径；所述滚珠丝杠（7）平行于所述直线导轨（9）设置并固定在所述底座（1）上，所述滚珠丝杠（7）的一端通过丝杠轴承座（13）固定在其中第一拱门（2）上，滚珠丝杠（7）的另一端通过第一联轴器（14）连接驱动所述滚珠丝杠（7）转动的丝杠驱动电机（8），所述丝杠螺母（11）套装在滚珠丝杠（7）上，丝杠螺母（11）通过丝杠螺母连接板（12）与滑动座（10）固定连接；所述丝杠驱动电机（8）转动时带动所述滚珠丝杠（7）转动，从而带动丝杠螺母（11）、丝杠螺母连接板（12）和滑动座（10）构成的整体沿所述直线导轨（9）来回运动。

7.根据权利要求6所述的一种薄壁金属管单端多列圆周孔自动加工装置，其特征在于：所述限位装置包括限位板（26）和设置在限位板（26）上的若干平行于所述螺杆（24）的限位阶梯杆（27），所述限位阶梯杆（27）的左端直径小于右端直径，所述第二拱门（3）上设有与所述限位阶梯杆（27）位置一一对应的限位孔，所述限位孔的直径大于限位阶梯杆（27）的左端直径并小于限位阶梯杆（27）的右端直径，初始状态时限位阶梯杆（27）的左端端部刚好抵在所述推板（23）上。

8.根据权利要求3所述的一种薄壁金属管单端多列圆周孔自动加工装置，其特征在于：所述推料装置（102）包括推料板（203）、与所述推料板（203）形成Z型送料通道的上挡板（202）以及推动所述推料板（203）沿水平方向运动的推料气缸（201），所述推料板（203）的前端与上挡板（202）最低点的距离比薄壁金属管直径大1-2mm，推料板（203）的前端固定高度为3-5mm的限位螺栓（204）。

9.根据权利要求6所述的一种薄壁金属管单端多列圆周孔自动加工装置，其特征在于：所述卡盘驱动气缸（5）上设有第一挡块（28），所述滑动座（10）上设有第二挡块（29），卡盘驱动电机（6）驱动所述卡盘驱动气缸（5）转动时带动第一挡块（28）沿圆周转动，所述第二挡块（29）设置在所述第一挡块（28）运动路径上，第二挡块（29）限制所述第一挡块（28）在0~360°范围内转动。

10.根据权利要求3所述的一种薄壁金属管单端多列圆周孔自动加工装置，其特征在于：所述丝杠螺母连接板（12）上还固定有拖链（30），所述拖链（30）设置在底座（1）的一侧，并用于所述卡盘驱动气缸（5）、卡盘驱动电机（6）和丝杠驱动电机（8）的走线。