CN107876613B - 一种联合管端处理与弯管处理的工件处理生产线及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种联合管端处理与弯管处理的工件处理生产线及方法，属于管材加工处理技术领域。其中，生产线包括用于使工件在处理单元间依序移送以按序操作处理的移管机械手单元，及沿工件行进方向依序布置的备料单元、对工件的定位基准端进行管端处理的管端单元、对经掉头处理后的工件定位基准端进行位置定位的管端定位单元及以定位后的定位基准端为基准进行弯管处理的弯管单元；移管机械手单元包括用于将经管端处理后的工件沿竖向升降至掉头时能避让周边设备的位置后对工件进行掉头处理的升降掉头机械手。其能在提高弯管处理精度的同时，优化整个生产线中各处理单元的位置布局并减少占地面积，可广泛应用于空调等生产制造领域。

Description

一种联合管端处理与弯管处理的工件处理生产线及方法

技术领域

本发明涉及一种对管件等工件进行加工处理的设备及适于该设备使用的加工处理方法，具体地说，涉及一种用于对工件进行管端处理与弯管处理的生产线及适于该生产线使用的工件处理方法。

背景技术

公布号为CN105149957A的专利文献中公开了一种下料、管端和弯管一体化设备，即生产线，其包括机架、下料单元、管端单元、扩缩口单元、弯管单元及用于辅助管件在各处理单元间依序移送的机械手单元；其中，下料单元设置在机架上且用于对工件进行定长下料；沿下料单元对定长工件的进给方向，管端单元设于下料单元的下游，用于对定长工件的一端端部进行管端处理，包括扩口处理、缩口处理等中的一种或几种的组合；扩缩口单元用于对定长工件的另一端端部进行扩口或缩口处理；弯管单元用于对定长工件进行弯管处理。由于其可对工料进行定长下料、管端处理及弯管处理，且整个过程为自动衔接处理，有效地提高了工件的加工效率与加工速度。如图1所示为一种汽车空调用的管路01，包括需进行墩头处理与旋沟处理的管端部011及以管端部011为基准进行弯管处理的第一折弯部012与第二折弯部013；本申请人在使用具有墩头与旋沟的管端处理功能的上述设备进行加工生产时，发现由于其在弯管处理过程中，以墩头旋沟相异的另一端为基准进行弯管处理，容易出现弯管定位误差而使产品加工合格率不高。此外，现有技术中，对于工件的管端处理与弯管处理往往是在多台设备上进行独立处理，中间采用人工进行周转，不仅容易导致定位不准的问题，且人工劳动强度大、设备占地面积大及工件上的油容易滴落在地面上带来影响。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种同时具备对工件进行管端处理与弯管处理的生产线，在提高工件处理精度的同时，优化整个生产线中各处理单元的位置布局并减少占地面积；本发明的另一目的是提供一种适于上述生产线使用的方法。

为了实现上述主要目的，本发明提供的工件处理生产线包括备料单元、管端单元、管端定位单元、弯管单元及移管机械手单元，沿工件在加工处理过程中的行进方向，备料单元、管端单元、管端定位单元及弯管单元依序布置，移管机械手单元用于使工件在处理单元间依序移送以按序操作处理；管端单元用于对工件的定位基准端进行管端处理；移管机械手单元包括升降掉头机械手，升降掉头机械手用于将经管端处理后的工件沿竖向升降至掉头时能避让周边设备的位置后，再对工件进行掉头处理；管端定位单元用于对经掉头后的工件的定位基准端进行位置定位；弯管单元以经定位处理后的基准端为基准对工件进行弯管处理；管端单元与弯管单元的机身主体均位于工件在加工处理过程中的行进路径的同侧。

通过在移管机械手单元中设置升降掉头机械手及在管端单元与弯管单元间增设对经掉头处理工件的定位基准端进行位置定位的管端定位单元，从而在弯管之前，对经管端处理后定位基准端的位置进行掉头并定位，并在弯管处理时以该定位基准端为基准，不仅可有效地解决现有技术中工件弯管处定位不准问题，以提高工件加工处理良品率，且可将管端单元与弯管单元的机身主体均布置在位于工件在加工处理过程中的行进路径的同侧，以优化处理单元的空间位置布置，从而减少整体安装所需占地面积；此外，在定位之前，将工件进行升降处理以避让周边设备，从而有效减少因掉头与周边设备干涉而减少占地面积。

具体的方案为管端定位单元为拉料定位单元；拉料定位单元包括拉料直线导轨，用于夹持工件的拉料夹模，驱动拉料夹模沿拉料直线导轨往复移动的拉料驱动器，位于拉料直线导轨与定位基准端同侧的端侧的定位靠山，及设于定位靠山上用于感应定位基准端的定位基准面的接触式传感器。将整个管端定位单元设置成狭长状，以减少其空间占用面积，同时通过接触式方式对管端进行定位，在简化定位设备结构与控制方法的同时，提高定位精度。

更具体的方案为工件被夹持在拉料夹模上时，工件的轴向沿拉料直线导轨布置；定位靠山位于行进路径远离机身主体的一侧；拉料驱动器用于驱动拉料夹模将经定位后的工件朝远离定位靠山的方向移送至弯管上料位置处；拉料夹模张开释放工件时，其夹模口朝上布置。

优选的方案为处于管端处理过程中的工件的轴向大致平行于弯管单元的送料主轴的轴向，升降掉头机械手用于将工件升高至周边设备的上方，升降掉头机械手用于对工件进行大致180度的掉头。即工件在管端处理、定位处理及弯管处理过程中，其轴向保持相平行布置，从而可将设备的位置布局至安装占用面积更小；将工件升高之后在进行掉头，可充分利用纵向空间以减少在横向上空间的占用。此外，管端单元包括管端加工机，管端加工机的夹模机构侧旁设有防撞机机构，防撞机机构包括光电传感器，夹持在夹模机构上的工件的受加工端部位于光电传感器的光路上。在工件的受加工端部出现断裂而被吸在冲头上时，从而使光电传感器被触发而向控制单元发送触发信号而控制整个设备停机并报警，以提醒人们进行检修处理，有效地防止撞机损毁设备。

另一个优选的方案为沿行进方向，生产线位于弯管单元的下游设有卸料收料单元，卸料收料单元包括设于弯管单元的机头侧旁的旋转卸料单元及收料输送带单元；收料输送带单元的输送带的送料方向沿弯管单元的送料主轴的轴向布置，收料输送带单元的出料端位于行进路径远离机身主体的一侧；旋转卸料单元包括卸料夹爪及夹爪位移驱动机构；夹爪位移驱动机构包括固定座，沿横向布置的横向导轨，受横向驱动器驱动而可沿横向导轨往复移动的横向滑座，通过竖向转轴而可转动地安装在横向滑座上的摆臂，驱动摆臂绕竖向转轴转动的转动驱动器，沿竖向布置地固设在摆臂的摆动端上的竖向导轨，受竖向驱动器驱动而可沿竖向导轨往复移动的竖向滑座，及用于将卸料夹爪安装至竖向滑座上的万向调节杆。

另一个优选的方案为沿行进方向，备料单元的一端部位于行进路径的上游端侧，另一端部朝远离机身主体的方向延伸布置；备料单元为多级顶料上料单元，多级顶料上料单元包括上料组件与推料定位组件；上料组件包括阶梯式托料板及受竖向驱动器驱动而相对阶梯式托料板可沿竖向往复移动的阶梯式顶料板，阶梯式托料板上设有根部相对头部向下倾斜布置的托料阶梯面，阶梯式顶料板上设有根部相对头部向下倾斜布置的顶料阶梯面，顶料阶梯面用于将位于托料阶梯面的根部处的工件沿竖向推高至上一级托料阶梯面的头部处并顺顶料阶梯面滑至上一级托料阶梯面上；推料定位组件包括用于承载由顶部顶料阶梯面顶出的工件的V型槽定位座，设置在V型槽定位座的一端侧的上料定位靠山，设在上料定位靠山上用于感应工件端面的接触式传感器，及设于V型槽定位座的另一端用于推动工件朝靠近上料定位靠山的方向移动的推杆机构。在上料同时对工件进行预定位，有效的统一所有工件在加工处理过程中的行进轨迹，即所有工件的行进轨迹大致重合，在便于后续加工处的定位同时，减少空间占用。

再一个优选的方案为移管机械手单元包横向支撑导轨，受移送驱动器驱动而可沿横向支撑导轨往复移动的同步移送滑座，及固设在同步移送滑座上的机械手组；机械手组包括管端上料机械手组、升降掉头机械手及弯管上料机械手；机械手包括工件移送夹爪，固设在同步移送滑座上的安装座，及控制工件移送夹爪相对安装座升降的升降机构；相邻两安装座间的间距相等。从而可对机械手组进行统一控制与定位，即可在其行进轨迹上设置单个行程开关等位置检测器就可完成对其整个机械手组的定位检测，及使用一套驱动器进行驱动，以简化整个移管机械手单元结构的同时，简化其控制方法。

更优选的方案为在弯管上料机械手中，升降机构的固定端与安装座间设有变间距驱动器，变间距驱动器用于驱动升降机构固定端相对安装座可沿平行于横向支撑导轨的方向往复移动，以改变弯管上料机械手与升降掉头机械手间的间距，以匹配弯管单元与管端定位单元之间的间距;在管端上料机械手组及升降掉头机械手中，升降机构的固定端与安装座固定连接；在管端处理的子处理工位与掉头定位工位中，沿工件的加工处理行进方向，相邻两工位间的间距等于升降掉头机械手与相邻的管端上料机械手间的间距。使机械手整体上统一检测与控制，而将弯管上料机械手设置成可对应微调，以匹配弯管单元的空间占用面积，从而可更好地优化各处理的位置布局。

为了实现上述另一目的，本发明提供的工件处理方法包括管端步骤、掉头定位步骤及弯管步骤；其中，管端步骤包括对工件的定位基准端进行管端处理；掉头定位步骤包括将经管端处理后的工件进行掉头，使工件的轴向大致平行于弯管设备的送料主轴的轴向，且使定位基准端为工件远离送料主轴的一端，并对定位基准端与送料主轴间的相对位置进行定位；弯管步骤包括以定位基准端为基准对工件进行弯管处理。

通过管端步骤与玩管步骤间增设掉头定位步骤，以对经掉头处理工件的定位基准端进行位置定位，从而在弯管之前，对经管端处理后定位基准端的位置进行掉头并定位，并在弯管处理时以该定位基准端为基准，不仅可有效地解决现有技术中工件弯管处定位不准问题，以提高工件加工处理良品率，且可将适用该工件处理方法的工件处理生产线中的管端单元与弯管单元的机身主体布置在位于工件在加工处理过程中的行进路径的同侧，以优化处理单元的空间位置布置，从而减少整体安装所需占地面积。

具体的方案为将经管端处理后的工件进行掉头的步骤包括，将工件沿竖向升降至能避让周围设备的位置后，将工件掉头；掉头角度大致为180度；对定位基准端与送料主轴间的相对位置进行定位的步骤包括，将工件沿其轴向移至定位基准端位于预定位置处，接着以预定位置为参照，将工件移至定位基准端与送料主轴之间的轴向间距为预定值，轴向间距为定位基准端与送料主轴的夹持端之间间距在送料主轴的轴向上的投影间距。在定位之前，将工件进行升降处理以避让周边设备，从而有效减少因掉头与周边设备干涉而减少占地面积；在管端步骤中，检测工件的受加工端部是否断裂并吸在冲头上，若有则停机。在工件的受加工端部出现断裂而被吸在冲头上时，进行停机处理，从而可有效地防止撞机损毁设备。

附图说明

图1为现有一种汽车空调用管路的结构示意图；

图2为本发明生产线实施例的原理结构框图；

图3为本发明生产线实施例的立体图；

图4为本发明生产线实施例在略去移管机械手单元的保护壳后的俯视图；

图5为本发明生产线实施例中备料单元的立体图；

图6为本发明生产线实施例中备料单元的上料过程示意图；

图7为本发明生产线实施例中移管机械手单元及固设在其上的卸料防护栏的主视图；

图8为本发明生产线实施例中移管机械手单元及固设在其上的卸料防护栏的立视图；

图9为本发明生产线实施例中管端单元的立体图；

图10为图9的A局部放大图；

图11为本发明生产线实施例中墩头机的立体图；

图12为本发明产生线实施例中旋沟机的立体图；

图13为图3中的B局部放大图；

图14为本发明生产线实施例中墩头夹模机构与防撞机机构的立体图；

图15为本发明生产线实施例中防撞机机构的工作原理图；

图16为本发明生产线实施例中管端定位单元的立体图；

图17为图3中的C局部放大图；

图18为本发明生产线实施例中弯管单元的立体图；

图19为本发明生产线实施例中旋转卸料单元的立体图；

图20为图3中D局部放大图；

图21为使用本发明生产线实施例对工件进行加工处理的过程示意图。

具体实施方式

以下结合实施例及其附图对本发明作进一步说明。

工件处理生产线实施例

在本生产线实施例中，以对预切割成定长的直形管件进行墩头、旋沟处理及两次以上的弯管处理，而加工出如图1所示的汽车空调管路01为例，对本发明工件处理生产线的结构与工作过程进行示例性说明。参见图2至图4，沿管件在加工处理过程中的行进方向，即如图2中一组实线箭头所表示方向，生产线1依序包括备料单元11、管端单元12、管端定位单元15、弯管单元16及卸料收料单元17；管件在加工过程中，其在行进方向上生成如图2所示的由点划线表示的行进路径02，行进路径02由点划线021与点划线022作为大致边界线进行标识。在本发明中，“依序包括”被配置为所包含的子对象按照它们排序，前者位于后者在管件加工行进方向的上游，且二者间可根据设计需要增设其他处理子对象，例如，在本实施例中，沿管件的加工行进方向，上料单元11位于管端单元12的上游，管端单元12位于管端定位单元15的上游，管端定位单元15位于弯管单元16的上游，弯管单元16位于卸料收料单元17的上游，且相邻两单元间可根据管件加工处理需要增设其他处理单元。

沿管件的加工行进方向，管端单元12依序包括用于对管件的定位基准端进行墩头处理的墩头单元13与对经墩头处理后的定位基准端进行旋沟处理的旋沟单元14，以获取结构如图1所示的管端部011；卸料收料单元17包括收料输送带单元19及用于将经弯管处理后的管件旋转卸料至收料输送带单元19的输送带上的旋转卸料单元18，通过旋转卸料单元18与收料输送带单元19的配合，可有效地避免砸伤管件成品。

参见图5，备料单元11为多级顶料上料单元，包括机架20及安装在机架20上的两组上料组件与对工件进行预定位的推料定位组件。在本实施例中，两组上料组件以挡料板200为边界地固设在机架20上。下面以左侧组上料组件为例进行结构与工作原理说明，其包括挡料板200、挡料板201、位于两块挡料板之间的两块阶梯式托料板21，位于两块阶梯式托料板21之间的两块阶梯式顶料板22，及用于推动阶梯式顶料板22相对阶梯式托料板21沿竖向往复移动的顶料驱动器。在本实施例中，顶料驱动器可选自气缸、油缸、直线电机等直线位移输出装置；两块挡料板、两块阶梯型顶料板22及两块阶梯型托料板21相互平行布置地固设在机架20上。

如图5及图6所示，阶梯式顶料板22上设有根部相对边缘端部向下倾斜布置的顶料阶梯面220，阶梯式托料板21上设有根部相对边缘端部向下倾斜布置的托料阶梯面。在工作过程中，顶料阶梯面220用于将支撑在托料阶梯面根部处的工件沿竖向推高至上一级托料阶梯面的边缘端部处并沿顶料阶梯面滑至上一级托料阶梯面上；即，顶料驱动器驱动阶梯式顶料板22向上移动，以通过顶料阶梯面220顶起位于托料阶梯面210根部031处的管件，沿着竖向向上移至上一级托料阶梯面211的边缘端部032处，管件在失去阶梯托料板21竖向面的止挡后，并在重力作用下沿顶料阶梯面220滑至上一级托料阶梯面211上；在阶梯式顶料板22向下移动后，管件将继续沿托料阶梯面211滑至其根部033处，重复上述步骤而可将管件逐级上料并最终在顶部顶料阶梯面的作用下滚入推料定位组件的V型槽定位座中。

如图5所示，推料定位组件包括用于支撑并定位由顶部顶料阶梯面顶出管件03的V型槽定位座，设置在V型槽定位座的一端侧的上料定位靠山26，设在上料定位靠山26上用于感应管件03定位基准端端面的接触式传感器27，及设于V型槽定位座的另一端用于推动管件03朝靠近上料定位靠山的方向移动的推杆机构，V型槽定位座由三块沿管件03轴向间隔布置的托料板24构成，托料板24上设有V型定位槽；推杆机构包括定位推杆25及推动定位推杆25沿轴向往复移动的定位驱动器26，定位驱动器26为驱动气缸，其在接触式传感器27被管件03定位急转端端面触发时停止推动动作，此时，上料的管件03被支撑在预定位置处。

参见图2、图3、图4及图7，在工件处理生产线1上设有移管机械手单元10，用于抓取管件并使管件在备料单元11、管端单元12、管端定位单元15及弯管单元16上依序移动以按序对管件进行管端处理、管端定位处理及弯管处理；在管端单元12中，机械手单元10用于将管件移送至管端单元12上且在管端单元12内的子单元间依序移动以按序进行加工处理，在本实施例中具体为，机械手单元12用于将管件从V型槽定位座上抓取并横向移送至墩头工位上，以使墩头单元13能对管件的定位基准端进行墩头处理，接着将管件抓取并沿横向移送至旋沟工位上，以使墩头单元14能对管件的定位基准端进行旋沟处理。

如图7、图8及图21所示，移管机械手单元10包括支撑横梁300，将支撑横梁300固设在地基上的四根支柱30，沿横向布置地固设在支撑横梁上的横向导轨，构成本实施例中的横向支撑导轨，通过横向驱动器驱动而可沿横向导轨往复移动的同步移送滑座，及安装在同步移送滑座上的机械手组；机械手组包括四个用于抓夹/释放管件的机械手，即墩头上料机械手31、旋沟上料机械手32、升降掉头机械手33及弯管上料机械手34，墩头上料机械手31与旋沟上料机械手32组成本实施例中的管端上料机械手组；横向驱动器由伺服电机351、可转动地套装在两根相互平行的转轴352上的驱动带353及固设在驱动带353上用于带动同步移送滑座沿横向导轨往复移动的连接块354。四个机械手均包括工件移送夹爪，用于将整个机械手固设在同步移送滑座上的安装座，及用于控制工件移送夹爪相对安装座在垂向上往复升降的升降机构，在本实施例中，工件移送夹爪为气动手指，升降掉头机械手33还包括设置在工件移送夹爪330与升降机构之间的翻转气缸331，以配合管件的掉头处理后并放置于管端定位单元15上，以对管件的定位基准端相对弯管单元16的送料主轴的位置进行定位处理。四个机械手的安装座固定地安装在同步移送滑座上且相邻两者间的间距相同，且弯管上料机械手34中升降机构的固定端受微调驱动器驱动而相对安装座可沿平行于横向支撑导轨的方向往复移动，管端上料机械手组及升降掉头机械手33中升降机构的固定端与安装座固定连接，对应等于如图21所示等间距布置的上料工位、墩头工位、旋沟工位及掉头定位工位之间的相邻工位间距，而弯管工位与掉头定位之间的间距要大于其他相邻工位之间的间距以匹配弯管单元的横向尺寸，从而可对在相应工位上的管件独立夹取后进行同步横向移送，即将对应工位上的管件夹取并朝同一方向横移至下一工位的正上方，并根据加工需要而独立地放置于对应工位上，并可通过独立控制弯管上料机械手34进行横向位置调整，在本实施例中采用固设在同步移送滑座上的气缸36驱动弯管上料机械手34的安装座可沿固设在同步移送滑座上的直线导轨往复滑动，即气缸36构成本实施例中的变间距驱动器，以改变相邻两个机械手间的间距，即如图21所示，在横向移送时，通过驱动同步移送滑座将墩头上料机械手31、旋沟上料机械手32、升降掉头机械手33及弯管上料机械手沿横向导轨同步移动横向间距L，接着控制弯管上料机械手34独立移动横向间距△L，从而提高工作效率及简化驱动系统结构与控制方法，即可采用同一行程开关等检测传感器进行可对对工位的一次传送进行监控。此外，也可根据需要将在其他三个机械手上设置于弯管上料机械手34相同的横向微调机构，以匹配对应处理单元的横向尺寸布置及空间占用；也可在每个安装座与同步移送滑座间设置轴向微调机构，以调整整个机械手相对同步移送滑座在管件轴向上的位置，即沿水平方向垂直与横向导轨的方向，该轴向微调机构包括固设在同步移送滑座上的直线导轨、可沿直线导轨滑动的滑块及用于对滑块相对直线导轨位置进行锁定的锁定机构，锁定机构可采用定位螺钉构成。从而可使整个生产线结构紧凑，占地面积小。

在工作过程中，管端上料机械手组用于将备料单元11上料并预定位的管件03移送至管端单元12并在其内子单元墩头单元13与旋沟单元14间依序移送，以依次进行管端墩头处理与管端旋沟处理；升降掉头械手33用于将经墩旋处理后的管件抓取并升高至管端单元12、管端定位单元15等设备上方位置以避让这些周边设备，再进行掉头后并下降而放置至管端定位单元15上，以对管件的定位基准端相对弯管单元16的位置进行定位处理，在本实施例中为对以定位基准端端面为定位基准面进行定位，即对定位基准端端面与弯管单元16的送料主轴的夹持端端面之间的相对位置进行定位；弯管上料机械手34用于将经管端定位的管件移送至夹持在弯管单元16的送料主轴上，以进行一次以上的弯管操作，在本实施例中为进行两次以上弯管操作，以获取如图1所示结构的汽车空调管路01。

参见图2至图4及图9至图13，管端单元12为墩旋一体机，其包括机架40及安装在机架40上的墩头独立定位机构41、墩头机42、旋沟独立定位机构43及旋沟机44，其中，墩头独立定位机构41与墩头机42一起构成本实施例中的墩头单元13，旋沟独立定位机构43及旋沟机44一起构成本实施例中的旋沟单元14。墩头机42包括用于对管件进行夹持的墩头夹模机构421、冲模机构422及换模机构423，其中墩头夹模机构421由油缸驱动夹紧，冲模机构422由油缸进给，以确保夹紧的可靠性；换模机构423由伺服电机驱动，以提高换模速度与定位精度；旋沟机44包括旋沟夹模机构431及旋沟机构442，旋沟夹模机构441由油缸驱动夹紧而夹紧可靠，旋沟机构432由伺服电机进给驱动，方便调整且稳定可靠。墩头独立定位机构41包括定位进给驱动器46及设于定位进给驱动器46的动子上的接触式传感器47，以在墩头处理前以对管件的定位基准端端面进行定位，即通过定位进给驱动器46以将接触式传感器47伸至墩头夹模机构421的夹持工位处进行定位并在墩头过程中抽离该夹持工位；旋沟独立定位机构43为设于旋沟夹模机构441的夹持工位处的接触式传感器，以在旋沟处理前对管件的定位基准端的端面位置进行定位。

如图14及15所示，墩头夹模机构包括夹模座4210、静夹模4212、动夹模4213及驱动动夹模4213与静夹模4212配合启闭以夹持或释放管件的油缸4211，在墩头夹模机构的侧旁上固设有防撞机机构，在本实施例中，防撞机机构固设在夹模座4210上。防撞机机构包括固设在夹模座4210上的光电传感器425，并使工件05的墩头端部位于光电传感器425的光路4250上，当冲头424对工件05进行墩头处理后，若墩头端部出现断裂并被吸在冲头424上时，光路4250失去遮挡而触发整个光电传感器，此时，控制单元控制整个生产线停机并进行报警，以等待操作人员的检修处理；从而可放置在多工位管端加工机中，断裂管端吸在前一冲头而在下一工位处使用第二冲头进行管端加工时，容易出现设备损坏问题。墩头机42构成本实施例中的管端加工机，但管端加工机并不局限于端头机结构形式，比如还有扩口机、缩口机等。

参见图16及图17，管端定位单元15为拉料定位单元，用于为将要进行弯管操作的工件进行定位，以为弯管过程提供弯管基准，包括安装座50，固设在安装座50上的拉料直线导轨51，用于夹持工件的拉料夹模52，驱动拉料夹模52沿拉料直线导轨51往复移动的拉料驱动器53，位于拉料直线导轨51端侧且固定在安装座50上的定位靠山54，及设于定位靠山54上用于感应工件定位基准端的定位基准面的接触式传感器55。其中，拉料驱动器53为由旋转伺服电机与丝杆螺母机构构成的直线位移输出装置。在工作过程中，通过识别出管件定位基准端端面触发接触式传感器55时拉料夹模52的位置，从而可根据拉料夹模52、接触式传感器55及弯管单元16的送料主轴的夹持端端面在整个生产线坐标系中的位置坐标，从而可识别出定位基准端与送料主轴间的相对位置。即在工作过程中，将工件沿其轴向移至定位基准端位于预定位置处，即接触式传感器55的位置，接着以该预定位置为参照，将工件朝远离定位靠山54方向移至定位基准端与送料主轴之间的轴向间距为预定值，即弯管上料位置处，从而弯管上料机械手34在横移管件时，其与弯管单元16的送料主轴间轴向间距保持为预定值，有效确保送料主轴后续推拉管件的位置精度，轴向间距为定位基准端与送料主轴的夹持端之间间距在送料主轴的轴向上的投影间距。

参见图18，弯管单元15为数控弯管机，包括机架60、控制单元及安装在机架60上且受控制单元控制的送料小车61、机头62与驱动机头62在竖向上升降及横向上横移以进行换模的升降横移机构63。送料小车61包括固定在机架60上的两根相互平行布置的直线导轨611，可滑动地安装在直线导轨611上的送料滑台612，可绕自身轴线转动地安装在送料滑台612上的送料主轴613，安装在送料主轴613前端且由夹爪气缸614驱动的三瓣式夹爪6130，用于驱动送料主轴613转动的旋转伺服电机615，及用于驱动送料滑台612沿直线导轨611往复移动的送料驱动机构616，送料驱动机构616由伺服电机与丝杆螺母机构组成。三瓣式夹爪6130构成送料主轴613的夹持端。机头62包括安装座620、摆臂621、圆模622、夹模623、导模624及通过同根驱动主轴驱动摆臂621、圆模622与夹模623绕驱动主轴的旋转轴线同步转动的弯管电机625。夹模623通过夹模驱动机构安装摆臂621上，且通过夹模驱动机构以控制夹模623与圆模622之间的启闭；圆模622、夹模623及导模624均为多层层叠结构，以通过升降横移机构63驱动安装座620而带动圆模622、夹模623与导模624同步上下而实现换模操作，从而控制弯管半径。

参见图2、图3、图4、图19及图20，卸料收料单元17包括设于弯管单元16机头侧旁的旋转卸料单元18及收料输送带单元19。收料输送带单元19包括机架70，可回转地支撑在机架70上的输送带71，及驱动输送带71回转以将放置于其上的工件输送至其出料端并落入储物箱中的回转驱动器72，输送带71的送料方向沿弯管单元16的送料主轴613的轴向布置，收料输送带单元19的出料端位于行进路径02远离弯管单元16的机身主体的一侧。旋转卸料单元18包括卸料夹爪81及夹爪位移驱动机构82；夹爪位移驱动机构82包括固定座80，沿横向布置的横向导轨83，受横向驱动器84驱动而可沿横向导轨83往复移动的横向滑座85，通过竖向转轴86而可转动地安装在横向滑座85上的摆臂87，驱动摆臂87绕竖向转轴86转动的转动驱动器88，沿竖向布置地固设在摆臂87的摆动端上的竖向导轨89，受竖向驱动器91驱动而可沿竖向导轨89往复移动的竖向滑座92，及一端与竖向滑座92固定连接且另一端与卸料夹爪81安装固定连接的万向调节杆93。

如图4及图7所示，在弯管单元16的机头下方安装有接油盘101，在墩旋一体机构的机头下方安装有接油盘102，在旋转卸料单元18的外侧围有卸料防护栏180，卸料防护栏180固设在移管机械手单元17的立柱30上。

参见图2至图21，使用本工件处理生产线1对工件进行加工处理的方法包括备料步骤S1、管端部S2、掉头定位步骤S3、弯管步骤S4及卸料收料步骤S5。

备料步骤S1，通过备料单元11对预先裁切好的管件进行上料并对管件的定位基准端进行预定位。

管端步骤S2，对工件的定位基准端进行管端处理。通过墩头上料机械手31抓取支撑在V型槽定位座上的管件，横向移送至墩头工位上方并下降至墩头夹模机构421上，并采用墩头独立定位机构41对管件的定位基准端端面进行位置定位，接着控制冲模机构422对定位基准端进行墩头处理。通过旋沟上料机械手32抓取夹持在墩头夹模机构上且经墩头处理后的管件，横向移送至旋沟工位上方并下降至旋沟夹模机构441上，并采用旋沟独立定位机构43对管件的定位基准端进行位置定位，接着控制旋沟机构442对管件定位基准端进行旋沟处理。

掉头定位步骤S3，将经管端处理后的工件进行掉头，使工件的轴向大致平行于弯管单元16的送料主轴613的轴向，且使定位基准端为工件远离送料主轴613的一端，并对定位基准端与送料主轴间的相对位置进行定位。通过升降掉头机械手33抓取夹持在旋沟夹模机构441上且经旋沟处理后的管件，横向移送至掉头工位处，并升高至掉头时能避让周壁设备的高度，再掉头180度后下降至拉料夹模52上，拉料驱动器53驱动拉料夹模52携带管件朝靠近定位靠山55的方向移动至定位基准端的端面触发接触式传感器55。即将工件沿其轴向移至定位基准端位于预定位置处，接着以该预定位置为参照，将工件移至定位基准端与送料主轴之间的轴向间距为预定值，即弯管上料位置处。

弯管步骤S4，以定位基准端为基准对工件进行弯管处理。通过弯管上料机械手34抓取夹持在拉料夹模52上且经定位处理后的管件，横向移送至弯管工位上方并下降至与圆模622的圆模腔轴线共平面的位置处，控制送料主轴前移并夹持住管件的非定位基准端，接着控制送料主轴间管件拉动至预定位置，控制机头横向移动至管件与圆模622共轴线位置，并控制夹模623与圆模622配合而夹持管件，控制导模624横移以夹持管件，接着控制弯管电机625驱动而实现弯管操作。

卸料收料步骤S5，控制旋转卸料单元18将弯管处理好的管件成品夹持并旋转卸料至输送带71。

本生产线1的控制单元包括处理器、存储器及用于接收操作人员输入指令的触摸屏，存储器存储有计算机程序；处理器在接收到操作人员在触摸屏上输入的操作指令后，执行存储在存储器中对应的计算机程序，以实现上述备料步骤S1、管端步骤S2、掉头定位步骤S3、弯管步骤S4及卸料收步骤S5。其中，控制单元可为集成对所有处理单元进行控制的总控制单元，并根据传感器对工件进行检测并输出的检测信号，依序控制各处理单元进行有序的工作；也可为由分布于各处理单元上的子控制单元构成，各子控制单元控制对应处理单元进行独立工作，并根据传感器对工件进行检测并输出的检测信号依序工作，其中机械手的移动位置可通过设置在其运行轨道上的行程开关等检测传感器进行检以测获取位置信息，从而对机械手的运行位置进行定位以控制机械手运行中的停止与启动。

由于在移管机械手单元中设置升降掉头机械手33及在管端单元与弯管单元间增设对经掉头处理工件的定位基准端进行位置定位的管端定位单元15，如图2及图4所示，从而可将管端单元12与弯管单元16的机身主体布置在位于行进路径02的同侧，从而便于检修及减少整体的占用面积；为了进一步优化各处理单元的位置布局，将管端单元中布置成：处于管端处理过程中的工件的轴向大致平行于所述弯管单元的送料主轴的轴向，即墩头单元的冲模轴向大致平行于送料主轴的轴向。将管端定位单元布置成：使工件被夹持在拉料夹模上时，工件的轴向沿拉料直线导轨布置；定位靠山位于行进路径02远离弯管单元16及管端单元12机身主体的一侧。将备料单元11布置成：沿行进方向，备料单元11的一端部位于行进路径02的上游端侧，另一端部朝远离管端单元112机身主体的方向延伸布置，即使管件位于如图18所示的上料工位、墩头工位、旋沟工位、掉头定位工位及弯管工位时，管件的轴向大致相互平行布置。

工件处理方法实施例

在上述工件处理生产线实施例中已对本发明工件处理方法实施例进行了说明，在此不再赘述，当然了，本发明工件处理方法可适用的工件处理生产线的结构还有多种显而易见的变化，并不仅只适用于上述工件处理生产线实施例。

本发明的主要构思是通过在现有集成管端处理与弯管处理的生产线上增设管端定位单元，并辅以机械手单元在侧旁处理单元的上方对管件进行掉头，以使整个生产线中各子单元的布局合理且有效减少占地面积，根据本构思，备料单元、管端单元、弯管单元、机械手单元及卸料单元的具体结构还有多种显而易见的变化，例如：（1）对于备料单元，并不局限于上述实施例中用于对已切割定长的管件进行自动上料的上料单元，还可以为背景技术中用于将卷状长管料进行校直及定长切割的下料单元；（2）对于管端单元，其子处理单元的具体结构并局限于上述实施例中的墩头单元与旋沟单元组成的墩旋一体机结构，还可以为墩头机、旋沟机、扩口机、缩口机中的一种或几种处理子单元的组合，可以为集成多个子处理单元的一体机，也可以为两个以上离散地并排布置的子处理单元；（3）对于弯管单元，其可以为左弯机、右弯机或左右共弯机，具体形式取决于工件的弯管需求，其中，弯管电机构成通过驱动主轴驱动摆臂、圆模及安装在摆臂上的夹模同步转动以对工件进行弯管处理的弯管驱动器，但弯管驱动器的结构并不局限于上述实施例中的电机结构，还可采用其他旋转动力输出装置替换电机以构成弯管单元中的弯管驱动器，比如通过齿轮齿条机构将气缸、油缸等直线运动转换成齿轮的旋转运动而输出旋转动力；（4）对于管端定位单元，其是用于对管件的定位基准端与弯管单元送料主轴的相对位置进行定位，接触式传感器可旋转行程开关、压电传感器等接触式触发传感器，还可用光电传感器等非接触式传感器进行感应，即当管端遮挡光电传感器的管路时为触发。

Claims (6)

1.一种联合管端处理与弯管处理的工件处理生产线，沿工件在加工处理过程中的行进方向，依序包括备料单元、管端单元及弯管单元，所述工件处理生产线上设有用于使工件在处理单元间依序移送以按序操作处理的移管机械手单元；

其特征在于：

所述管端单元用于对工件的定位基准端进行管端处理，所述弯管单元用于以所述定位基准端为基准对工件进行弯管处理，所述管端单元与所述弯管单元的机身主体均位于工件在加工处理过程中行进路径的同侧；

所述移管机械手单元包括升降掉头机械手，所述升降掉头机械手用于将经管端处理后的工件沿竖向升降至掉头时能避让周边设备的位置后，对工件进行180度的掉头处理；

沿所述行进方向，所述管端单元与所述弯管单元间设有用于对经掉头后的所述定位基准端进行位置定位的管端定位单元；

所述移管机械手单元包横向支撑导轨，受移送驱动器驱动而可沿所述横向支撑导轨往复移动的同步移送滑座，及固设在所述同步移送滑座上的机械手组；所述机械手组包括管端上料机械手组、所述升降掉头机械手及弯管上料机械手；机械手包括工件移送夹爪，固设在所述同步移送滑座上的安装座，及控制所述工件移送夹爪相对所述安装座升降的升降机构；相邻两安装座间的间距相等；

在所述弯管上料机械手中，升降机构的固定端与安装座间设有变间距驱动器，所述变间距驱动器用于驱动升降机构固定端相对安装座可沿平行于所述横向支撑导轨的方向往复移动；在所述管端上料机械手组及所述升降掉头机械手中，升降机构的固定端与安装座固定连接；

在管端处理的子处理工位与掉头定位工位中，沿所述行进方向，相邻两工位间的间距等于所述升降掉头机械手与相邻的管端上料机械手间的间距；

在每个安装座与所述同步移送滑座间设置有轴向微调机构，用于调整该安装座所在的整个机械手相对所述同步移送滑座在管件轴向上的位置。

2.根据权利要求1所述的工件处理生产线，其特征在于：

所述管端定位单元为拉料定位单元；

所述拉料定位单元包括拉料直线导轨，用于夹持工件的拉料夹模，驱动所述拉料夹模沿所述拉料直线导轨往复移动的拉料驱动器，位于所述拉料直线导轨与所述定位基准端同侧的端侧的定位靠山，及设于所述定位靠山上用于感应所述定位基准端的定位基准面的接触式传感器。

3.根据权利要求2所述的工件处理生产线，其特征在于：

工件被夹持在所述拉料夹模上时，工件的轴向沿所述拉料直线导轨布置；所述定位靠山位于所述行进路径远离所述机身主体的一侧；所述拉料驱动器用于驱动所述拉料夹模将经定位后的工件朝远离所述定位靠山的方向移送至弯管上料位置处；所述拉料夹模张开释放工件时，其夹模口朝上布置。

4.根据权利要求1至3任一项权利要求所述的工件处理生产线，其特征在于：

处于管端处理过程中的工件的轴向平行于所述弯管单元的送料主轴的轴向，所述升降掉头机械手用于将工件升高至所述周边设备的上方；

所述管端单元包括管端加工机，所述管端加工机的夹模机构的侧旁设有防撞机机构，所述防撞机机构包括光电传感器，夹持在所述夹模机构上的工件的受加工端部位于所述光电传感器的光路上。

5.根据权利要求1至3任一项权利要求所述的工件处理生产线，其特征在于：

沿所述行进方向，所述工件处理生产线位于所述弯管单元的下游设有卸料收料单元，所述卸料收料单元包括设于所述弯管单元的机头侧旁的旋转卸料单元及收料输送带单元；

所述收料输送带单元的输送带的送料方向沿所述弯管单元的送料主轴的轴向布置，所述收料输送带单元的出料端位于所述行进路径远离所述机身主体的一侧；

所述旋转卸料单元包括卸料夹爪及夹爪位移驱动机构；所述夹爪位移驱动机构包括固定座，沿横向布置的横向导轨，受横向驱动器驱动而可沿所述横向导轨往复移动的横向滑座，通过竖向转轴而可转动地安装在所述横向滑座上的摆臂，驱动所述摆臂绕所述竖向转轴转动的转动驱动器，沿竖向布置地固设在所述摆臂的摆动端上的竖向导轨，受竖向驱动器驱动而可沿所述竖向导轨往复移动的竖向滑座，及一端与所述竖向滑座固定连接且另一端与所述卸料夹爪安装固定连接的万向调节杆。

6.根据权利要求1至3任一项权利要求所述的工件处理生产线，其特征在于：

沿所述行进方向，所述备料单元的一端部位于所述行进路径的上游端侧，另一端部朝远离所述机身主体的方向延伸布置；

所述备料单元为多级顶料上料单元，所述多级顶料上料单元包括上料组件与用于对上料工件进行预定位的推料定位组件；

所述上料组件包括阶梯式托料板及受竖向驱动器驱动而相对所述阶梯式托料板可沿竖向往复移动的阶梯式顶料板，所述阶梯式托料板上设有根部相对边缘端部向下倾斜布置的托料阶梯面，所述阶梯式顶料板上设有根部相对边缘端部向下倾斜布置的顶料阶梯面，所述顶料阶梯面用于将位于所述托料阶梯面的根部处的工件沿竖向推高至上一级托料阶梯面的边缘端部处并沿所述顶料阶梯面滑至所述上一级托料阶梯面上；

所述推料定位组件包括用于承载由顶部顶料阶梯面顶出的工件的V型槽定位座，设置在所述V型槽定位座的一端侧的上料定位靠山，设在所述上料定位靠山上用于感应工件端面的接触式传感器，及设于所述V型槽定位座的另一端用于推动工件朝靠近所述上料定位靠山的方向移动的推杆机构。