CN106694607A - 盘管高自动化的上料方法及高自动化系列盘管加工设备 - Google Patents

Abstract

一种盘管高自动化的上料方法及高自动化系列盘管加工设备，本盘管高自动化的上料方法，包括如下步骤：步骤S1，使存在料筐内的被加工盘管的管头伸出料筐外；步骤S2，采用自动识别装置对管头进行位置识别确定；步骤S3，根据确定的管头位置信息，对管头进行自动抓取；步骤S4，将抓取的管头送入相应高自动化系列盘管加工设备；步骤S5，在高自动化系列盘管加工设备中对盘管进行自动加工；以及步骤S6，在本次工序设备中重复步骤S1—步骤S5的过程或在下一工序设备中重复步骤S2—步骤S5再至步骤S1的过程；本发明可以提高铜铝盘管生产中的自动化程度，部分设备甚至可以做到全自动化，可以连续生产，提高产品质量和提高生产的安全性。

Description

盘管高自动化的上料方法及高自动化系列盘管加工设备

技术领域

本发明涉及一种盘管高自动化的上料方法，主要用于小口径超长的铜铝盘管的生产，属于金属管材加工方法技术领域；并且还涉及高自动化系列的盘管生产设备，属于金属管材的加工装备技术领域。

背景技术

小口径的铜铝盘管作为传热管或流体输送管被广泛的应用在制冷和汽车工业领域，全国每年的铜铝管的用量超过100万吨。现今小口径铜盘管的主流工艺为水平连铸+行星轧制法。小口径铝管的主流工艺为分流模挤压+拉伸法。表1给出了铜盘管的生产工艺及所需设备。铝盘管的生产工艺先由分流模挤压，随后从序号4工艺以后与铜盘管基本相同。

表1

序号	名称	所需设备	开卷方式	收卷方式
					1	水平连铸	连铸机	无	无
2	铣面	铣面机	无	无
					3	行星轧制	三辊行星轧机	无	上收卷
4	连续直拉	连拉机	上收卷	料筐收卷
					5	盘拉	盘拉机	料筐开卷	料筐收卷
6	在线退火	在线退火机组	料筐开卷	料筐收卷
					7	内螺纹成型	内螺纹机	料筐开卷	料筐收卷
8	缠绕	缠绕机	料筐开卷	密排收卷
					9	定尺	定尺切断机	料筐开卷	直管式蚊香管
10	退火	楼式炉	无	无

另外，表1也给出了对应的每台设备的开卷和收卷方式，从表1可以看出从工序4连拉到工序9定尺切断之间的每个工序相对应的设备均要使用料筐装载盘管，连续的从料筐中开卷放出盘管进入相应的盘管加工机再连续的将加工后的盘管收入收卷料筐中，这种盘到盘的生产方式，是现代铜铝管生产的重要方式。当然，缠绕机、定尺切断机因要生产密排管或直条管，收卷机不需要料筐，但其开卷仍需要料筐装管。

下面以盘拉机和在线退火机组为例，对现有盘管生产设备的操作方法给以说明。

图1给出了盘拉机的拉拔原理图，图2给出了盘拉机的平面图，由图1可以看出，盘拉机主电机(未显示)带动盘拉机大盘1按N的方向旋转，被拉拔的盘管事先被绕在大盘上若干圈2，在拉拔时，被拉拔的盘管连续的从开卷料筐7中放出，经外模3后在A点开始绕在大盘上，同时，在B点离开大盘落入收卷料筐5内，连续的开卷、拉拔、收卷完成了整个拉拔过程。管材拉完时，管尾端的管头随机落入料筐内部，没有一定的位置要求。管头有可能伸出料筐的外径，也有可能存在料筐内部，而在高度上，管头一般低于料筐的上沿。

盘拉机的工作是采用拉拔的方法使被加工的盘管减径减壁而达到最终成品的尺寸。为达到成品尺寸，一盘要拉拔若干道次，如从Φ29×1。2拉到Φ9。52×0。35一般要9个道次，对于每盘盘管都要由大到小更换内外模9次才能拉到尺寸。

图2给出了盘拉机的平面原理图，其中盘拉机主机架201上面装有主传动电机和减速机(未给出)及拉拔大盘，其底部装有收卷机及收卷料筐5，件204为料筐的环型运输线，该盘拉机上共有7个料筐，5为收卷料筐，7为开卷料筐，203为备料工位，205为其余4个在环型运输线上的待加工料筐。环型运输线由链条和料筐运送小车组成。运输小车单边与链条均布相连，每个小车上放置一个料筐。在备料工位203处，操作员工完成管材的加油、装内芯和打头动作，为管材的拉拔作准备工作。操作员工工作位置为C处附近被料筐包围的一个小的区域内，在图2中由一组斜线反映的区域。。

当上一盘管拉完后，操作员工按M方向操作运输链204移动，此时7个料筐在一个链条的驱动下同时移动，满筐的收卷料筐5移出拉拔机至下一工位，被拉完的开卷料筐7空筐进入拉拔大盘底下的收卷工位，此时，操作工将在备料工位203处将打好头的管头送入拉盘机大盘1，大盘上装有夹钳，将被拉拔管材拉入并缠绕到大盘上，开始新一盘的拉拔。

由图2可见，为满足操作的需要，操作员工要在C处既环型运输线里面工作(图2中用虚线表示的区域)。操作员工被料筐包围在中间，料筐高度很高，加上运输小车料筐高度超过1600mm。这个高度接近成年人的高度。再加上料筐里装满了铜管，料筐之间的间隙又不大，如果要进出盘拉机的话，就要穿过料筐的环型运输线。环型运输线要转运料筐，其具有很多的机械部件，这些部件和料筐的阻挡，会给员工的穿过造成障碍，长期的高频次的穿越料筐环型运输线204很容易引起工伤。所以，现有设备一般是由一个操作员工操作一台盘拉机。在盘拉机的工作时间内，操作工仅在C处环型运输线里面一个小的区域内工作，无特殊情况一般不出来。

图2显示的盘拉机上共有6个满筐和1个空筐，每筐铜管要拉9个道次，6筐的盘管就要拉6×9＝54个道次，即操作员工要进行54次操作，即54次的加油、放芯头、穿管等整套的拉拔操作，才能完成6筐盘管的拉拔。正常情况下约十个小时左右的时间才能完成上述的拉拔过程。由于管材的直径壁厚不同，每道次的拉速和拉拔时间也不同，一般大管径管子短，虽拉拔速度慢，但相对的拉拔时间短一些，拉到小管径、直径、壁厚都变小，管子可能很长，有的细管一根可能超过10000M，这就要拉较长时间，一般的情况下，每道次的拉拔时间大约在5—20分钟之内变化。员工的拉拔准备时间应该在1分钟以内，每5—20分钟重复操作一次，其余时间员工实际上无事可做，在拉拔的过程中，员工的工作造成了事实的浪费。

图3为在线退火机组的原理图，在线退火是盘拉机的下一道工序，拉拔到内螺纹母管尺寸的铜盘管，经在线退火软化后才能进行内螺纹管的成型。

由图3可以看出，箭头P的方向为机组运行的方向，开卷机300上装有开卷料筐301。待退火的内螺纹母管装在料筐301内部，303为矫直机，304为前牵引机机，305为感应加热线圈，用于铜管的快速加热退火，306为冷却段，采用水冷对管材冷却，307为吹干段，用高压空气吹干铜管表面的水份，308为后牵引机，退火完的盘管309经预弯机310收卷机312收入收卷料筐311中。

一般的情况下，铜管在线退火的速度在300-600m/min之间，一盘一吨重的铜管的退火时间大约在20-30min之间，管材直径大的话，管材短，时间短些，小径管退火时间长。

现有的操作是操作工将放在开卷料筐301内的盘管302手工拿出，放到在线退火的矫直机303内，矫直机303与前牵引机304驱动管头通过整个机组，并开始自动加热、冷却，最后收入收卷料筐311，当操作员将盘管302送入303和304后，以下的程序为自动的，每盘铜管的退火过程中，操作员工所做的工作不到1分钟，余下的时间是无事可做的，在线退火机组自动的做完余下的工作。

从上面两例铜盘管的生产方法和设备的叙述上可以归纳以下几点：

1、现有的设备一般都是单机单人的形式操作的；

2、当加工到盘管时，盘管的生产设备都由料筐来装载盘管并以散盘的形式存储时，盘管的加工为盘到盘的加工，即由开卷到收卷的加工；

3、盘拉机作为盘管的加工机，为了达到最终的加工尺寸，盘管要在该机上反复多道次的重复拉拔，即在盘拉的加工过程中，被加工的盘管要在盘拉机自身的收放卷机中反复多次的换位，而其余工序如在线退火、内螺纹成型等均是在一个加工设备中一次性通过，即从开卷到收卷一次性完成管材的加工。

4、盘管的加工设备的加工过程都是自动化的，如盘拉、在线退火、缠绕等。但由于在现有技术中在收卷管尾落料时管尾端的管头是随机的落入收卷料筐的，管头在料筐中的位置是不固定的，无法用机器识别管头的位置，所以现有技术的盘管上料是由人工完成的。操作工需要在每盘盘管加工开始前做管材的加工准备的工作，要从料筐中发现管头并将管头手工拿出料筐送入盘拉机的打头机或送入在线退火，缠绕机，内螺纹机等的主机进行盘管的加工。在管材加工的时间内，操作员工除监视机组的运转情况外是无事可做的。但是，由于盘管加工特性的原因，操作工又无法离开加工机，如盘拉过程中，5—20分钟一个循环，操作工在5-20分钟内就只需要进行一次操作，这种间隙的操作是由现有生产设备无法做到全自动化生产造成的，这即造成了人员的浪费，也会产生由于人的因素造成的产量和质量的下降。

为了提高铜铝盘管生产的自动化水平，本领域内的技术人员做了很多的工作。也取得了一定的进展。以盘拉机为例，英国MRB Schumag公司于2006年左右设计了一种自动化的盘拉机S4BF并先后销售给CSP和IUSA等公司。该机具有自动打头装置和管头的自动送进装置。可将加油，压坑，穿芯头和压头等动作一次性自动完成，并可将打完头的盘管管头自动的送入盘拉机进行拉拔。MRB Schumag将这套装置称为Automatic Point andPreparation Unit。并于2012年在youtube上上传了这个视频。该机与传统盘拉机相比，自动化程度有了很大的提高。但是，盘管的自动上料问题依然没能解决，依然需要人工将管头从料筐中拿出放置到一个特定的位置，依然需要人工上料。

发明内容

本发明的目的是是针对现有技术的不足，提供一种盘管高自动化的上料方法及高自动化系列盘管加工设备，以提高铜铝盘管的生产自动化程度，降低用工成本。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种盘管高自动化的上料方法，包括如下步骤：

步骤S1，使存在料筐内的被加工盘管的管头伸出料筐外；

步骤S2，采用自动识别装置对管头进行位置识别确定；

步骤S3，根据确定的管头位置信息，对管头进行自动抓取；

步骤S4，将抓取的管头送入相应高自动化系列盘管加工设备；

步骤S5，在高自动化系列盘管加工设备中对盘管进行自动加工；以及

步骤S6，在本次工序设备中重复步骤S1—步骤S5的过程或在下一工序设备中重复步骤S2—步骤S5再至步骤S1的过程。

进一步，所述步骤S1中将管头伸出料筐外，即将管头伸出后置于料筐的上沿上方，或低于料筐的上沿，从料筐栏穿出。

进一步，所述管头伸出料筐外适于通过自动或人工的方式实现。

进一步，所述盘管为铜及铜合金管和铝及铝合金管。

又一方面，本发明还提供了一种高自动化系列盘管加工设备，包括：盘管加工机、带料筐的开卷机和/或放卷机；其特征在于，上述各设备均包括：

夹持装置，在高自动化系列盘管加工设备的收卷落料时使被加工盘管的管头置于料筐外侧，即管头伸出料筐外；

自动识别装置，自动识别、确定伸出料筐的管头的位置；

自动抓取装置，在确定的管头位置信息后，对管头进行自动抓取；以及

送料机构，自动将抓取的管头送入盘管加工机。

进一步，所述高自动化系列盘管加工设备还包括：凸轮式或履带式连续直拉机，盘拉机，管材缠绕机，内螺纹管成型机，在线退火机，定尺切断蚊香管机，料筐运输辊道及铝盘管分流模挤压机各设备中的一种或几种，且上述设备也均包括：所述夹持装置、所述自动识别装置、所述自动抓取装置和送料机构。

进一步，管头伸出料筐外，即将管头伸出后置于料筐的上沿上方，或低于料筐的上沿，从料筐栏穿出。

本发明的有益效果如下：

1、提高生产效率。

本发明可以提高铜铝盘管生产中的自动化程度，部分设备甚至可以做到全自动化，可以连续生产。

以6+1盘拉机为例，每道次拉拔6筐盘管。这时只要事先将外模放入模座，并在自动打头机内存入6个芯头，6盘盘管可自动拉完。如果设计外模自动换模装置，如在盘拉机处设有类似CNC机床刀库的外模库，并增加外模的自动上模和卸模装置，在打头机处事先装入满足数量要求的多个规格的芯头，就有可能实现多道次的自动拉拔。如事先存入9个外模，54个芯头，就有可能在9个道次内实现全自动拉拔。作到真正的全自动盘拉机。这种全自动的或在一个到若干个道次内完成自动拉拔的盘拉机是以往同类设备完全没有过的，是本发明的一个重要的实例。在这种工作条件下，操作工的主要工作是模具的准备和料筐处管头位置是否正确的判定这类的辅助工作，不是主要操作手的工作，不用一直呆在设备的旁边操控和监视整个加工过程。这时，加工的监控工作可以交给集中设计的视频系统，专业的监控人员集中监控每台设备的拉拔状态，如出现异常，集中设备的监视员可以在集中控制室进行设备的控制，如有问题需要也可以通知现场操作工给以解决。

2、减少操作人员，降低成本。

现有铜铝盘管的生产一般都是三班生产，在旺季是四班三运转，每天24小时生产，节省一个工作岗位相当于省3-4个员工，相当于为企业节省15-20万元/年，一般一个30000吨/年的中等铜管厂大约有250人左右，采用本发明可以将操作员工降到120人以内，可以为企业节省大量的成本。

3、提高产品质量。

自动化的设备可以更好的保证产品生产的一致性，保证品质。

4、提高生产的安全性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为现有技术盘拉机原理图的主视图；

图2为现有技术盘拉机原理图的俯视图；

图3为现有技术的在线退火机组原理图；

图4-1为料筐的主视图为图4-2料筐的俯视图；

图5-1为管头伸出料筐外在料筐上沿上边的料筐主视图；

图5-2为管头伸出料筐外在料筐上沿上边的料筐俯视图；

图6-1为管头伸出料筐外在高度方向上低于料筐上沿的料筐主视图；

图6-2为管头伸出料筐外在高度方向上低于料筐上沿的料筐俯视图；

图7为盘拉机外模与拉拔机位置图；

图8-1为本发明盘拉机管头自动落料相关机构对应的俯视图；

图8-2为本发明盘拉机管头自动落料相关机构对应的主视图；

图9-1为与图8相对应的管头夹持步骤示意图一；

图9-2为与图8相对应的管头夹持步骤示意图二；

图9-3为与图8相对应的管头夹持步骤示意图三；

图9-4为与图8相对应的管头夹持步骤示意图四；

图10为图9-1对应的俯视图；

图11为图9-3对应的俯视图；

图12为管钳抓紧管尾部管头时料筐运动一定距离E的位置图；

图13为本发明盘拉机管头自动落料步骤完成后的俯视图；

图14-1为管头位置自动识别、抓取相关机构的主视图；

图14-2为管头位置自动识别、抓取相关机构的俯视图；

图15-1为一个铜铝盘管厂的生产局部平面图一；

图15-2为一个铜铝盘管厂的生产局部平面图二。

其中

图1中1为盘拉机大盘，2为绕在大盘上若干圈的盘管，3外模，4为收卷机料筐中的盘管，5收卷料筐，6收卷驱动，7开卷料筐，8开卷驱动，9开卷料筐中的盘管；

图2中201盘拉机主机架，202打头机，203备料工位，

204料筐环型运输线，205料筐，

N为大盘转向，N₁为放卷料筐转向，M为料筐环型运输线运动方向；

图3中300开卷机，301开卷料筐，302盘管，303矫直机，304前牵引机，305感应加热线圈，306冷却段，307吹干段，308后牵引机，309退完火的盘管，310预弯机，311收卷料筐，312收卷机，

箭头P为机组运行方向；

图4中401料筐上沿，402料筐中的盘管，403料筐栏，404料筐底板，405料筐外圆，406料筐内圆，407料筐中心孔，

ΦD为料筐外圆直径，Φd为料筐内圆直径；

图5中501在料筐上沿上边的管头，

L1管头搭出的长度；

图6中601管头伸出外径低于料筐上沿的管头；

图7中A外模与大盘在拉拔线切线位置的尺寸，P为切点，

箭头R为外模移动使A变大的方向，

C—C为拉拔中心线；

图8和图9相关各图中800压紧辊，801盘拉机大盘，802大盘与外模之间的管材，803夹钳，804外模，805拔前管材，806盘后落入收卷料筐的盘管，807收卷料筐；

图14中1401收卷机，1402管头，1403自动抓取装置，1404管头识别传感器，O料筐旋转方向；

图15中1500盘拉机，1501盘拉机备料工位，1502打头机，

1503盘拉机管头识别自动抓取装置，

1504运输辊道上的料筐，1505运输辊道，

1506在线退火开卷工位，1507在线退火管头识别自动抓取装置，

1508在线退火机组，1509在线退火收卷料筐；以及

箭头Na为出盘拉机满料筐运行方向；

Nb在线退火开卷空料筐离开开卷后的运行方向；

Nc在线退火收卷满料筐离开收卷机后的运行方向；

Nd为空料筐进入在线退火收卷机运行方向。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

作为本发明的盘管高自动化的上料方法及高自动化系列盘管加工设备的具体实施方式如下：

本发明的高自动化系列盘管加工设备包括但不限于盘管加工机，带料筐的开卷机和/或放卷机，以及所述高自动化系列盘管加工设备还包括但不限于为凸轮式或履带式连续直拉机，盘拉机，管材缠绕机，内螺纹管成型机，在线退火机，定尺切断蚊香管机，料筐运输辊道及铝管分流模挤压机。

由于铜铝盘管的生产是一个多道次多工序的生产过程。其中盘管每拉拔一次(做一次减径减壁)被称为一个道次。每个设备的加工被称为工序，如连续直拉工序，盘拉工序和在线退火工序等。盘管都是由料筐装载和运输的。上道次或上道工序的管尾就是下次或下道工序的管头(为清楚理解本发明的实现过程，故将两者统称为管头)。在上道次或上道工序的收卷管头落入料筐时，通过在收卷处设置管尾端自动夹持装置再配合料筐的适当的位移，可使管头置于料筐外，例如使管头落料时伸出料筐外径(即伸出料筐栏)，或者还可以落在料筐的上沿上面。

在盘拉机上通过加长外模与拉拔大盘(盘拉机的大盘)之间距离的方法可以使管尾处的直线段加长，通过这个方法可以使落入料筐的管头自动的伸出料筐外，此时管头在高度上可以高于或低于料筐上沿。提前打开分流模挤压机、连续直拉机、在线退火机组收卷机前的弯管机的弯管辊也可以加长管尾的直线段，也可以达到同样的效果。

在料筐上装有夹持或定位装置，如定位挡块，定位槽或管夹钳等，使管头在落料时落入上述夹持装置或与上述定位装置接触或紧固，也可使所述管头置于料筐外。

当上道次或上道工序收卷落料时使被加工的管材的管头置于料筐外的动作完成后，料筐被送入下道次或下道工序的开卷工位或备料工位。这两个工位可作为自动识别和确定管头位置的工位。光电、光学、接触开关与料筐的转动装置结合可以准确的确定管头的具体位置。

自动抓取装置，例如但不限于采用机械、气动、电动手指或机械人可根据管头识别传感器给出的信号准确的抓取管头。

自动的送料系统可自动将管头送入铜铝高自动化系列盘管加工设备进行管材的下道次或下道工序加工。

因此，对应盘管高自动化的上料方法所包括的步骤：

步骤1，使存在料筐内的被加工盘管的管头伸出料筐外。

步骤2，采用自动识别装置对置于料筐外的管头进行位置认别和确定。

步骤3，根据管头位置确定的信息，对管头进行自动抓取。

步骤4，将抓取的管头送入相应的高自动化系列盘管加工设备。

步骤5，在高自动化系列盘管加工设备中对盘管进行自动加工。

步骤6，在当前设备中重复步骤1—步骤5的过程或在下一设备中重复步骤2—步骤5再至步骤1的过程。

对于盘拉机来说，由于是多道次的重复加工，经某个道次盘拔后的盘管在管尾落料时自动的落在料筐外，并在盘拉机本机内重复本发明方法步骤1至步骤6的整个过程直至拉拔到成品规格。而对于在线退火，缠绕机，内螺纹成型机，定尺切断等设备，由于是单道次的加工，每盘盘管一次性的通过上述每台设备，由上一工序转到下一工序时管头已由上一工序的设备在收卷时置于料筐外，在下一工序的设备中只需重复步骤2—步骤5再至步骤1的过程再传给下道工序的设备既可。

本发明方法的关键工作是实现准确的识别和确定管头的位置并抓取管头送入相应的盘管加工机；要达到上述目的，首先要保证管头能准确的置于料筐外。这个位置可以保证管头自动位置识别装置可以方便的发现并确定管头的位置。如果在上道次或上道工序的收卷落料时管头没能置于料筐外的位置，随后的管头识别将很难进行。

本发明对于管头与料筐的相对位置给出如下两个特例，但是管头所在位置不限于如下两种特例：

特例1、管头伸出料筐的外径，在高度上在料筐的上沿上面。

特例2、管头伸出料筐的外径，在高度上低于料筐上沿。

让管头伸出料筐外径就是要更方便的自动识别和确定管头的位置。

上述特例1为更为优选的选择。更有利于发现管头位置后的管头抓取。抓取后的管头可以直接送入相应的盘管加工机。特例2在抓取管头后还要有绕开料筐上沿的动作才能进行后续的动作，虽然会对自动化的设备增加一定的难度，但是也可以伸出管头以实现便于自动识别和确定管头的位置的目的。

为保证设备的正常运行，操作工可以定时的在设备间或设备内部的料筐运输线上检查管头与料筐的位置状态，如管头位置不对，可以用人工的方法将管头置于正确位置，如人工使管头伸出料筐外并在料筐上沿上面，以保证管头的准确的识别。这种检查一般不需要操作工在设备间经常走动，可以一次性检查多盘。只要保证料筐在进入开卷工位或备料工位时管头位置正确既可。为确保将管头置于料筐外位置的动作100％的准确，采用收卷自动落料的方法和人工检查的组合方法是非常有效的方法。

当然，不采用收卷自动落料方法而完全的采用人工方法将管头置于料筐外，也是本技术方案的一种事实方式。操作工可以在运输线上一次性将多盘盘管的管头置于料筐外。如在盘拉机的拉拔过程中，在环型运输线上，一次性可以将4-5盘盘管的管头人工拉出料筐外径并放在料筐上沿的上方。同样，这个过程也不会给操作工带来很大的工作量，一般1-2分钟就能完成。4-5盘的拉拔，一般需要30-80分钟的时间。操作工所作的工作就是每隔上述时间将每台盘拉机内4-5个料筐内的管头伸出料筐外并放在料筐上沿上面即可。当这些料筐进入备料工位时，自动识别和确定装置确定管头的位置，管头的自动抓取装置抓取管头并送入自动打头机。自动打头机自动压坑、加油、打头。打好头的管头自动退出打头机并自动对准拉拔机。至此，拉拔准备工作完成。当上一盘盘管拉拔完成时，环型运输线将每个料筐移动一个工位，备料工位的料筐到达开卷工位，原开卷工位的空筐到达收卷工位。同时盘拉机的送料装置将管头经导引装置自动的穿过外模，盘拉机大盘上的管头夹钳自动抓取管头开始盘拉。这样用人工将管头置于料筐外的方法，与现有技术相比，也有很大的优越性。操作工可在盘拉机环型运输线的外边工作，可以每隔更长的时间操作一次，可以不用穿过环型运输线，一个操作工可以操作两台甚至多台盘拉机或多台不同的设备。

为实现本发明方法，要对现有的高自动化系列盘管加工设备进行适当的改造。具体的说，在连续直拉机、盘拉机、在线退火机组、缠绕机、内螺纹成型机，定尺切断蚊香管机的收卷工位增加管头伸出料筐外并搭在料筐上沿上面的装置和功能，在开卷工位(备料工位)处增设管头的管头识别传感器，管头自动抓取的机械手和管头的自动送进装置，具有这些装置的设备可以自动的将管头置于料筐外，可以自动的识别管头的位置，可以自动的抓取管头，可以将管头自动的送进盘管加工机中进行加工。具有上述装置和功能的设备与现有高自动化系列盘管加工设备相结合，构成了本发明高自动化系列盘管加工设备。

料筐的运输线，包括盘拉机的环型运输线和不同设备之间的料筐辊道运输线，即可以作为检查管头位置是否正确的工位，也可以用作人工将管头置于正确位置的工位。

图4-1和图4-2为料筐的示意图，其中从主视图4-1中显示料筐由方管和钢板焊接而成，料筐的上沿401和料筐栏403为方管，料筐外圆405直径为ΦD，料筐内圆406直径Φd，盘管存在料筐内部，现有技术中管头随机的无特定规律的放置，有可能在料筐内部，也有可能伸出料筐。在给盘管上料时，由操作工找到管头后将管头人工送进高自动化系列盘管加工设备，进行盘管的加工。

图5-1和图5-2对应上述关于管头在料筐外的特例1，即为本发明方法料筐内盘管管头伸出料筐外径在料筐上沿上面的示意图，管头501伸出料筐外圆，伸出的尺寸为L1，管头在高度上落在料筐的上沿上面。

图6-1和图6-2对应上述关于管头在料筐外的特例2，管头601伸出料筐外圆，但在高度上管头低于料筐的上沿。

图7为盘拉机外模与拉拔机大盘的位置图，C-C为拉拔中心线，P为大盘与拉拔中心线的切点，被拉拔的盘管在此处开始缠绕到大盘上，距离A为拉拔模座与P点的距离。盘管拉拔到尾部管尾离开外模时，拉拔阻力消失，盘拉机上的压紧辊(未画出)同时松开，此时被拉拔的盘管失去了缠绕在大盘上的弯曲力，使盘管的管尾会留有一段直线管。由于压紧辊时间响应和管尾拉速的问题，这段直线管的长度比距离A略小些，改变距离A的尺寸可以使盘管尾部的直管长度发生变化，距离A加长，管尾的直线段就会变长。即可以使管尾落入料筐后管头伸出料筐的外径，达到本发明管头伸出料筐外的目的。现在的料筐外径一般为3050mm，距离A的长度为1600mm左右，将距离A增加到1800-2200左右，即可使管头伸出料筐的外径一定的长度，如200-600mm。将拉拔模座适当的前移，向箭头R的方向移动，适当增加环型运输线上料筐之间的节距，均可加长距离A的尺寸。加长的管尾直线段和合适的落料方法，可以使管尾部管伸出料筐外径落在料筐上沿上方。

图8-1和图8-2为本发明盘拉机自动上料方法步骤一的原理图。图8与图9、10、11、12、13共展示了盘拉机自动将管头落在料筐外并搭在料筐上沿的一个实施的方案。

其中，图8-1为本发明盘拉机管头自动落料原理对应的俯视图，图8-2为其主视图。从图8-1和图8-2中可以看出，在管材的拉拔过程中拉拔大盘按O的方向转动，连续的盘拉管材。本实施例中在盘拉机大盘801和外模804之间增加了一个夹持装置夹钳803，该夹钳例如但不限于通过气缸驱动，且气缸由控制模块(控制模块例如但不限于采用PLC模块)控制；夹钳803的作用是在盘拉拉到管尾段管头离开外模804的瞬间将管头抓住(通过传感器检测盘管拉拔阻力，当该盘管拉拔阻力消失时，判定盘拉拉到管尾段管头离开外模804的瞬间)。当大盘停稳后，环型运输线移动一个设定好的距离再放开管头。这个过程相当于人用手将管头拉出料筐同样距离的动作。当夹钳803松开管头落下时，管头正好伸出料筐外径并落在料筐上沿上面。这就完成了在盘拉机上使管头即伸出料筐外沿又落在料筐上沿上面的目的。

图9-1至图9-4分别给出图8每个步骤的详细说明。

图9-1中为正常的拉拔状态，夹钳803处于张开状态，压紧辊800处于压紧状态，开卷、收卷处于高位，盘拉机在高速拉拔。

图9-2为管尾处临近拉完时的状态，此时开卷料筐已空，收卷料筐装满，管尾部与外模很近，距离为B，此时盘拉机已降速，夹钳803依然张开但处于随时准备进行管头抓取的工作状态，压紧辊800处于压紧状态但也随时准备松开。

图9-3为管尾离开外模的瞬间，模座804失去拉力，模座上的传感器迅速发出信号，夹钳803快速抓取管头，压紧辊尚未松开。

图9-4为停机过程，大盘制动，压紧辊脱开，收卷机和开卷机及外模下行到位，见箭头方向。此时夹钳803依然夹持管头并同步下行到位。

图10为盘拉机的俯视图，显示与图9-1对应的正常拉拔状态图。

图11为与图9-3对应的状态图。在管尾离开外模804的瞬间，夹钳803快速抓住管头。

图12为料筐运动一定距离E的运动图。图中虚线料筐的位置为图11中料筐的位置。实线料筐的位置为夹钳803持续夹持管头同时环型运输线驱动每个料筐顺时针移动一段距离E后的料筐位置。管尾被夹持不动，料筐移动，相当于将管头拉出料筐的外圆，由于此时夹钳在高度上高于料筐上沿，此时松开管头即达到了将管尾伸出料筐外并落在料筐上沿上面的目的。

对于盘拉机来说，每盘盘管拉完后都可以使管头伸出料筐外圆搭在料筐上沿上面，图13给出了这种状态的俯视图。从图13可以看出，在环型运速线上的每个料筐的上沿都搭着管头。

图14为管头位置自动识别确定和抓取的一个方案图。

管头1402伸出料筐外并落在料筐上沿上面，收卷机1401转动料筐，管头也随之转动，当管头通过管头识别传感器1404的上方时，料筐自动停止，此时传感器已经准确的发现料管头所在的位置，随后自动抓取装置1403自动抓紧管头，并将管头上料给高自动化系列盘管加工设备。

上述方案仅是本发明方法的一个特例，可以用不同的装置和设施解决同一个问题。其中管头识别传感器1404可以采用光电、光学接触式或非接触式的开关或传感器完成，可以采用点状开关，也可以采用类似于光栅的线状开关，自动抓取装置1403例如但不限于采用机械人(机械手)气动机械或电磁手指的机构，可以采用单手指，双手指或多手指抓取，为了能使抓取后的管头能准确的送入高自动化系列盘管加工设备，优选的，可以采用抓取引导，管头导卫。

图15为一个铜铝盘管厂的生产局部平面图，图中显示了两台盘拉机1500和两台在线退火机组1508和附近的料筐运输线1505，箭头Na为出盘拉机满料筐的运行方向，Nb在线退火空料筐离开开卷后的运行方向，这些空筐将由辊道系统自动的运送到需要空筐的工位，如连续直拉机的收卷工位或在线退火机组的收卷工位等，Nc在线退火收卷满料筐离开收卷机后的运行方向，它们将送到下道工序内螺纹成型机组的开卷工位。Nd为空料筐进入在线退火收卷机运行方向。

在图15-1中，按现有习惯将工位1501作为备料工位，打头机1502置于环型运输线中间。在备料工位旁边装有图14所示的管头的识别自动抓取装置1503，备料工位配有可使料筐低速旋转并可精确定位的传动装置。精确的定位功能可使管头识别装置准确的确定管头的位置并准确的抓取管头，也可使管头方便的导入打头机进行自动打头工作。原则上讲，除收卷和开卷工位外，环型运输链上的每个料筐工位都可用来当作备料工位，与之配套自动的管头识别和自动抓取装置也放在其旁边。此时打头机也不必放在环型运输线中间。将打头机放在环型运输线的外面，与相应的备料工位相配合，也是一种优选的实施方式。打头机放在外面，可使操作人员能更加方便的观察是否出现打头故障，如出现上述情况，可以迅速清查。这种布置只要保证打头后的管头能准确的导入盘拉主机即可。

盘拉机拉完的每个盘管的管尾(管头)通过自动落料的方法伸出料筐的外径并落在料筐的上沿上边，管头伸出料筐200-500mm；在盘拉机备料工位1501处装有图14所示的盘拉机管头识别自动抓取装置1503。该装置将管头自动的伸入打头机1502，并自动的完成随后管材的拉拔，在盘拉机的每盘的拉拔过程中，每个道次都是重复同样的过程，即管尾落料落在料筐上沿上面，备料工位旁的自动识别抓紧管头装置自动将管头送入打头机，打完头的管头自动退出打头机并自动送入拉拔机，拉拔机自动拉拔，上述过程循环重复，直到拉拔到规定尺寸。如果拉拔过程中落料管头没有达到所需的位置，可以由操作人员在环型运输线上人工的将管头拉出并搭在料筐上沿。另外，也可以直接采用人工的方法使管头伸出料筐外径并搭在料筐上沿的上方。

在图15-2中，位于在线退火机组的开卷工位1506旁设有在线退火管头的识别自动抓取装置1507，盘拉机拉拔完的装满盘管的料筐由辊道1505运送而来，此时盘管的管头经盘拉机自动落料伸出料筐外径并搭在料筐上沿的上面(或由人工在运输辊道1505处将管头拉出料筐外径并搭在运输辊道上的料筐1504上沿上面)，识别自动抓取装置1507自动识别并抓取管头送入在线退火机组，在线退火机组自动穿管通过整个机组进入在线退火收卷料筐1509，机组作盘到盘的退火，退火至管尾时控制管尾直线段的长度并使管尾伸出料筐外径并落在料筐上沿上边，退好火的盘管按Nc的方向去下道工序内螺纹成型机组的开卷进行内螺纹的成型。

图15-1和图15-2构成了一个铜铝盘管厂的设备局部，显示了盘拉机和在线退火两个机组之间的联系，而在铜铝盘管的整个生产过程中，工序之间设备之间有严格的上下游关系，前道工序给后道工序提供原料，实现一个工序一个工序的生产至整个工序完成，在整个生产过程中，连续直拉机，盘拉机，在线退火机，内螺纹成型机，缠绕机，定尺切断及蚊香盘管机构成了铜铝盘状管生产的主要装备，再加上铝管生产的分流模挤压机，在这些设备的收卷处装配有使管尾(管头)置于料筐外的装置。在开卷或备料附近设有管头的识别自动抓取装置，以将管头送入后续相应高自动化系列盘管加工设备，具有这种功能的上述设备构成了高自动化系列高自动化系列盘管加工设备。其中所述识别自动抓取装置均包括：自动识别装置和自动抓取装置。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (7)

1.一种盘管高自动化的上料方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1，使存在料筐内的被加工盘管的管头伸出料筐外；

步骤S2，采用自动识别装置对管头进行位置识别确定；

步骤S3，根据确定的管头位置信息，对管头进行自动抓取；

步骤S4，将抓取的管头送入相应高自动化系列盘管加工设备；

步骤S5，在高自动化系列盘管加工设备中对盘管进行自动加工；以及

步骤S6，在本次工序设备中重复步骤S1—步骤S5的过程或在下一工序设备中重复步骤S2—步骤S5再至步骤S1的过程。

2.根据权利要求1所述的盘管高自动化的上料方法，其特征在于，

所述步骤S1中将管头伸出料筐外，即

将管头伸出后置于料筐的上沿上方，或

低于料筐的上沿，从料筐栏穿出。

3.根据权利要求2所述的盘管高自动化的上料方法，其特征在于，

所述管头伸出料筐外适于通过自动或人工的方式实现。

4.根据权利要求3所述的盘管高自动化的上料方法，其特征在于，

所述盘管为铜及铜合金管和铝及铝合金管。

5.一种高自动化系列盘管加工设备，包括：盘管加工机、带料筐的开卷机和/或放卷机，其特征在于，上述各设备均包括：

夹持装置，在高自动化系列盘管加工设备的收卷落料时使被加工盘管的管头置于料筐外侧，即管头伸出料筐外；

自动识别装置，自动识别、确定伸出料筐的管头的位置；

自动抓取装置，在确定的管头位置信息后，对管头进行自动抓取；以及

送料机构，自动将抓取的管头送入盘管加工机。

6.根据权利要求5所述的高自动化系列盘管加工设备，其特征在于，

所述高自动化系列盘管加工设备还包括：凸轮式或履带式连续直拉机，盘拉机，管材缠绕机，内螺纹管成型机，在线退火机，定尺切断蚊香管机，料筐运输辊道及铝盘管分流模挤压机各设备中的一种或几种，且上述设备也均包括：

所述夹持装置、所述自动识别装置、所述自动抓取装置和送料机构。

7.根据权利要求5或6所述的高自动化系列盘管加工设备，其特征在于，

管头伸出料筐外，即

将管头伸出后置于料筐的上沿上方，或低于料筐的上沿，从料筐栏穿出。