CN108672949A - 一种用于汽车板材的压延和定向裁剪一体式设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于汽车板材的压延和定向裁剪一体式设备，包括自动上料机构、自动压延机构和定向裁剪机构；自动压延机构包括对冲压延辊，对冲压延辊的辊轴中心穿接有曲杆连轴，曲杆连轴的另一端连接有压辊调节系统，对冲压延辊的侧边还安装有辊筒位置调节装置；定向裁剪机构包括激光切割系统和全向支撑机构，激光切割系统包括用于产生切割激光的激光发生器，激光发生器的激光束出口连接有用于稳定传输光线的密封导光管，密封导光管的输出口连接有激光切割头；本发明可以实现对汽车板材的压延拉伸和定向剪裁操作，具有良好的自动调整功能，满足不同板材的需求，且加工精度高，可以实现复杂形状的剪裁。

Description

一种用于汽车板材的压延和定向裁剪一体式设备

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，具体为一种用于汽车板材的压延和定向裁剪一体式设备。

背景技术

汽车板是指汽车用钢板。从生产工艺特点划分为热轧钢板、冷轧钢板和涂镀层钢板；从强度角度可划分为：普通钢板(软钢板)、低合金高强度钢板(HSLA)、普通高强度钢板(高强度IF钢、BH钢、含磷钢和IS钢等)和先进高强度钢板(AHSS)等。构成车身的部件大致分为面板部件、结构部件、行走部件及增强部件。这些部件对应不同的用途要求，具有不同的性能。例如，面板部件要求板材具有良好的成型性、强度、延伸性、抗凹陷性、耐腐蚀性等；结构部件要求板材具有良好的成型性、强度、碰撞能量吸收能力、疲劳耐久性、耐腐蚀性、焊接性；行走部件要求具有良好的成型性、刚性、疲劳耐久性、耐腐蚀性、焊接性；而优良的碰撞能量吸收能力、焊接性对增强部件来说特别重要。因此汽车板材在生产加工过程中，对于板材的压延效果、裁剪精度都具有很高的要求。

例如，公告号为104907837A，专利名称一种用于汽车板材加工的限位切割装置的发明，包括基座，基座转动安装有旋转座，旋转座上固定安装有工作台，基座侧壁上设有环形调节槽、旋转座侧壁上连接有调节块，调节块设有螺纹并螺合有调节栓，调节栓插入至调节槽内；工作台上方固定安装有定位架，定位架为U形结构，定位架的两侧开口分别设有激光发射器和接收器，基座上表面边缘设有一圈刻度线并设有数字标示；该发明虽然实现了对汽车板材的限位切割，但是该实用新型还是存在以下问题：

(1)该发明仅具有简单的限位切割功能，不能够实现对板材的压延和定向裁剪，裁剪精度不高且不能够进行复杂形状的板材切割；

(2)该发明采用一般的机械切割方式，对于一些强度超高的板材切割效率低下，且切割边缘不整齐，影响产品质量。

发明内容

为了克服现有技术方案的不足，本发明提供一种用于汽车板材的压延和定向裁剪一体式设备，能有效的解决背景技术提出的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种用于汽车板材的压延和定向裁剪一体式设备，包括用于输送板材原料的自动上料机构，所述自动上料机构的出料口处安装有自动压延机构，所述自动压延机构的出口侧边安装有进行自动切割的定向裁剪机构；

所述自动压延机构包括用于进行对板材进行压延拉伸的对冲压延辊，所述对冲压延辊的辊轴中心穿接有曲杆连轴，所述曲杆连轴的另一端连接有用于控制压接操作的压辊调节系统，所述对冲压延辊的侧边还安装有用于进行位置调整的辊筒位置调节装置；

所述对冲压延辊包括上压延辊和下压延辊，所述下压延辊的辊轴与机床固定连接，下压延辊的辊轴与上压延辊的辊轴之间连接有用于改变辊隙大小的辊隙调整轴，所述辊隙调整轴的顶部通过连接法兰与辊筒位置调节装置相连接；

所述定向裁剪机构包括用于进行切割操作的激光切割系统和用于固定安装切割系统的全向支撑机构，所述激光切割系统包括用于产生切割激光的激光发生器，所述激光发生器的激光束出口连接有用于稳定传输光线的密封导光管，所述密封导光管的输出口连接有激光切割头；

所述激光发生器的内部分为采用光路保护的压缩空气气路和引入辅助气体的切割辅助气体气路，所述压缩空气气路的入气口与外部气泵相连，出气口安装有用于过滤杂质的精密过滤器，所述紧密过滤器的输出端连接有用于进行流量调控的单向节流阀，所述单向节流阀的输出口套接在密封导引管内部；所述切割辅助气体气路的进气口安装有数控三通阀，所述数控三通阀外接至保护气体存储罐，切割辅助气体气路的输出端连接有用于进行过压保护的压力继电器。

进一步地，所述自动上料机构包括用于引入待压延原料的进料滑轨，所述进料滑轨的顶部设置成张口漏斗状，底部为圆弧状，且进料滑轨的底部出料处连接至对冲压延辊的进料口处，所述对冲压延辊的出料口处连接有用于运输板材的传送辊机构。

进一步地，所述传送辊机构包括用于连接驱动电机并且转动的传输排辊，所述传输排辊的外表面套接有耐磨耐压的传输辊面，所述传输辊面的侧边还垂直镶嵌有防止板材脱落的垂直挡板。

进一步地，所述压辊调节系统包括用于驱动对冲压延辊旋转的双向液压缸，所述双向液压缸的输出轴上套接有弹簧压杠，所述弹簧压杠的另一端套接在曲杆连轴顶端。

进一步地，所述辊筒位置调节装置包括用于输出调整值的旋转驱动电机，所述旋转驱动电机的输出轴上耦合行星齿轮组，所述行星齿轮组的行星轮与辊隙调整轴的底部相耦合，所述辊隙调整轴由内外螺旋套筒组合而成。

进一步地，所述全向支撑机构包括可以在机床工作台上水平运动的运动底座，所述运动底座共有两个对称安装在传送辊机构两侧，且两侧的运动底座之间连接有高度可调的伸缩龙门架，所述伸缩龙门架的龙门梁中心固定有全向旋转台，所述全向旋转台的中心下方用于固定安装激光切割头。

进一步地，所述密封导光管包括密封不透光的双层导光管和安装在压缩空气气路出光口底部与垂直方向呈45°夹角的固定反射镜，所述固定反射镜固定在双层导光管的垂直管角处，与固定反光镜相对的管内另一侧处安装有位置可调的伺服可调反光镜。

进一步地，所述伺服可调反光镜包括用于固定反光镜的反光镜底座和用于固定底座的U向固定轴，所述反光镜底座的背端通过传动轴连接有精密伺服驱动电机，所述精密伺服驱动电机的控制端连接有自动调焦系统。

进一步地，所述自动调焦系统包括用于安装在全向旋转台底部用于采集高度信息的高度随动电容传感器，所述高度随动电容传感器的输出端连接用于进行信号采集的模数转换器，所述模数转换器的输出端连接有用于驱动精密伺服驱动电机的功率调节器。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明通过设置自动压延机构，利用辊筒位置调节装置中的旋转驱动电机带动辊隙调整轴转动，实现对上压延辊和下压延辊之间的辊隙自动调整，满足不同种类厚度板材的压延需求；通过设置双向液压缸和弹簧压杠，与曲杆连轴形成省力杠杆结构，实现对对冲压延辊压力大小的实时调整，且提高了能量转换效率；

(2)本发明通过设置激光发生器产生高能量密度小直径的激光波束对板材进行高温融化切割操作，利用切割辅助气体气路输出保护气体吹去熔融物，实现了对板材的快速切割，且无噪音高效率，可以实现对各种高强度材料的切割操作；通过设置精密过滤器和单向节流阀实现了对空气过滤防止切割产生污染；通过设置压力继电器对系统的压力进行实时监测，有效防止压力过小导致的机器故障，提高装置稳定性；

(3)本发明通过在密封导光管内设置固定反光镜和伺服可调反光镜，利用精密伺服驱动电机驱动伺服可调反光镜沿着U向固定轴移动，弥补激光切割头移动导致的光程差，保证输出的激光光程始终不变，从而保证输出的激光光束大小、垂直位置和能量密度均不变，提高切割操作的稳定性能；通过设置自动调焦系统，利用高度随动电容传感器检测板材的厚度从而实时调整切割系统的焦距，以满足不同板材的切割精度的需求；

(4)本发明通过设置全向支撑机构，利用运动底座实现水平方向的位置调整，利用伸缩龙门架实现垂直方向的位置调制，利用全向旋转台实现切割方位的额调整，从而实现了对激光切割系统的光束位置的全向精确调整，从而可以进行各种复杂形状的切割操作，满足汽车板材的形状需求。

附图说明

图1为本发明的正面结构示意图；

图2为本发明的激光切割系统结构示意图；

图3为本发明的自动调焦系统的结构图。

图中标号：

1-自动上料机构；2-自动压延机构；3-定向裁剪机构；

101-进料滑轨；102-传送辊机构；103-传输排辊；104-传输辊面；

201-对冲压延辊；202-曲杆连轴；203-压辊调节系统；204-辊筒位置调节装置；205-上压延辊；206-下压延辊；207-辊隙调整轴；208-双向液压缸；209-弹簧压杠；210-旋转驱动电机；211-行星齿轮组；

301-激光切割系统；302-全向支撑机构；303-激光发生器；304-密封导光管；305-激光切割头；306-压缩空气气路；307-切割辅助气体气路；308-精密过滤器；309-单向节流阀；310-数控三通阀；311-压力继电器；312-运动底座；313-伸缩龙门架；314-全向旋转台；315-固定反射镜；316-双层导光管；317-伺服可调反光镜；318-U向固定轴；319-精密伺服驱动电机；320-自动调焦系统；321-高度随动电容传感器；322-模数转换器；323-功率调节器；324-反光镜底座。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图3所示，本发明提供了一种用于汽车板材的压延和定向裁剪一体式设备，包括用于输送板材原料的自动上料机构1，所述自动上料机构1的出料口处安装有自动压延机构2，所述自动压延机构2的出口侧边安装有进行自动切割的定向裁剪机构3；所述自动上料机构1用于自动加入待压延的板材原料，然后通过自动压延机构2压制成型，再通过定向裁剪机构3进行剪裁成型，得到最终成品。

进一步说明的是，所述自动压延机构2包括用于进行对板材进行压延拉伸的对冲压延辊201，所述对冲压延辊201的辊轴中心穿接有曲杆连轴202，所述曲杆连轴202的另一端连接有用于控制压接操作的压辊调节系统203，所述对冲压延辊201的侧边还安装有用于进行位置调整的辊筒位置调节装置204；所述对冲压延辊201由压辊调节系统203控制实现启动可调整，并且可以调节压辊的压力大小，以满足不同板材压延的需求，所述辊筒位置调节装置204用于调整辊筒位置以满足不同材料加工的需求。

所述自动上料机构1包括用于引入待压延原料的进料滑轨101，所述进料滑轨101的顶部设置成张口漏斗状，底部为圆弧状，且进料滑轨101的底部出料处连接至对冲压延辊201的进料口处，所述对冲压延辊201的出料口处连接有用于运输板材的传送辊机构102。

当装置开始工作时，首先原料由进料滑轨101进入到对冲压延辊201的进料口。

所述对冲压延辊201包括上压延辊205和下压延辊206，所述下压延辊206的辊轴与机床固定连接，下压延辊206的辊轴与上压延辊205的辊轴之间连接有用于改变辊隙大小的辊隙调整轴207，所述辊隙调整轴207的顶部通过连接法兰与辊筒位置调节装置204相连接；所述辊筒位置调节装置204包括用于输出调整值的旋转驱动电机210，所述旋转驱动电机210的输出轴上耦合行星齿轮组211，所述行星齿轮组211的行星轮与辊隙调整轴207的底部相耦合，所述辊隙调整轴207由内外螺旋套筒组合而成。

需要补充说明的是，所述上压延辊205和下压延辊206在停机状态时是分立开的，当需要开始工作时，首先旋转驱动电机210启动，带动行星齿轮组211旋转，通过行星齿轮组211耦合带动辊隙调整轴207旋转，从而减小上压延辊205和下压延辊206之间的缝隙至合适的位置，然后原料进入到辊隙之中，装置开始工作。

所述压辊调节系统203包括用于驱动对冲压延辊201旋转的双向液压缸208，所述双向液压缸208的输出轴上套接有弹簧压杠209，所述弹簧压杠209的另一端套接在曲杆连轴202顶端。

当双向液压缸208工作时，液压缸进油将液压轴推出，通过液压轴压缩弹簧压杠209，进而带动曲杆连轴202下压，即将整个上压延辊205往下压，从而实现对原料的压实操作。

当压延操作完成后，未切割的板材原料进入到传送辊机构102。所述传送辊机构102包括用于连接驱动电机并且转动的传输排辊103，所述传输排辊103的外表面套接有耐磨耐压的传输辊面104，所述传输辊面104的侧边还垂直镶嵌有防止板材脱落的垂直挡板；所述传输排辊103随着驱动电机转动，进而带动顶部的传输辊面104循环移动，所述传输辊面104绕着辊轴做循环运动，并且具有抗压耐磨性能，便于进行后续的切割剪裁操作，并且通过挡板防止板材在传输过程中掉落。

所述定向裁剪机构3包括用于进行切割操作的激光切割系统301和用于固定安装切割系统的全向支撑机构302，所述激光切割系统1包括用于产生切割激光的激光发生器303，所述激光发生器303的激光束出口连接有用于稳定传输光线的密封导光管304，所述密封导光管304的输出口连接有激光切割头305。

所述全向支撑机构302包括可以在机床工作台上水平运动的运动底座312，所述运动底座312共有两个对称安装在传送辊机构102两侧，且两侧的运动底座312之间连接有高度可调的伸缩龙门架313，所述伸缩龙门架313的龙门梁中心固定有全向旋转台314，所述全向旋转台314的中心下方用于固定安装激光切割头305；所述运动底座312通过与外部驱动电机配合，可以沿着机床上的水平导轨实现水平方向的自由移动，所述伸缩龙门架313具有良好的承重性能和稳定性，并且可以方便地实现高度的自动调整，以满足不同的切割环境的需求，所述全向旋转台314可以有外部电机驱动从而带动激光切割头305进行360°全向旋转，从而可以方便地进行不同方向的切割操作，满足汽车生产的需求。

所述激光发生器303的内部分为采用光路保护的压缩空气气路306和引入辅助气体的切割辅助气体气路307，所述压缩空气气路306的入气口与外部气泵相连，出气口安装有用于过滤杂质的精密过滤器308，所述紧密过滤器308的输出端连接有用于进行流量调控的单向节流阀309，所述单向节流阀309的输出口套接在密封导引管304内部；所述切割辅助气体气路307的进气口安装有数控三通阀310，所述数控三通阀310外接至保护气体存储罐，切割辅助气体气路307的输出端连接有用于进行过压保护的压力继电器311。

当激光发生器303开始工作时，由激发器产生高能量强激光波束，此时压缩空气气路306同步将空气进行高压压缩并与光束一起送出输入到光路中，利用精密过滤器308滤除其中的杂质灰尘，通过单向节流阀309控制气体流量，从而使得光路在工作过程中始终保持正气压，避免了灰尘飘入光路中。

同时切割辅助气体气路307通过数控三通阀310引入三种保护气体(空气、氧气和氮气)，并且可以根据板材的材料选择不同的保护气体；通过设置压力继电器311可以实时监测当前气路的压力值大小，在机床气压过低时及时停止工作，防止辅助气体不足导致激光切割出现故障。

压缩空气气路306中产生的激光管光束和压缩气体通过密封导光管304输出至激光切割头305，激光切割头305内部安装有聚焦镜片，光束经过聚焦之后，形成直径只有0.2-0.3mm左右、能量密度高达百万W/cm²的高亮度光点，能够在瞬间将待剪裁的板材加热融化甚至蒸发，配合切割辅助气体的作用将融化的材料吹下，当切割头由外部数控设备控制移动时，即可以在板材上形成切割缝，实现对板材的剪裁操作。

所述密封导光管304包括密封不透光的双层导光管316和安装在压缩空气气路306出光口底部与垂直方向呈45°夹角的固定反射镜315，所述固定反射镜315固定在双层导光管316的垂直管角处，与固定反光镜315相对的管内另一侧处安装有位置可调的伺服可调反光镜317；所述伺服可调反光镜317包括用于固定反光镜的反光镜底座324和用于固定底座的U向固定轴318，所述反光镜底座324的背端通过传动轴连接有精密伺服驱动电机319，所述精密伺服驱动电机319的控制端连接有自动调焦系统320。

为了获得大小不变、垂直位置不变和能量密度不变的优质聚焦光电点，设置一个独立的U向固定轴318，利用精密伺服驱动电机319驱动反光镜底座324位置改变，使得轴向的伺服可调反光镜317运动补充激光切割头305移动带动的光束传播长度的变化，从而保证无论切割头运动到什么位置，自激光口发出的光束到切割嘴的光束长度都是恒定的，保证焦点位置恒定，提高系统的可靠稳定性。

所述自动调焦系统320包括用于安装在全向旋转台314底部用于采集高度信息的高度随动电容传感器321，所述高度随动电容传感器321的输出端连接用于进行信号采集的模数转换器322，所述模数转换器322的输出端连接有用于驱动精密伺服驱动电机319的功率调节器323。

由于不同种类和不同厚度的板材要求焦点位置不同，因此设置高度随动电容传感器321检测激光切割头305到板材上表面的距离，然后通过模数转换器322将板材的距离转换成需要的焦距大小，然后通过功率调节器323输出驱动功率，调整精密伺服驱动电机319的输出转速，进而调整反光镜底座324的位置，从而改变整个激光发生器303的焦距大小，以满足不同情况的需求。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (9)

1.一种用于汽车板材的压延和定向裁剪一体式设备，其特征在于：包括用于输送板材原料的自动上料机构(1)，所述自动上料机构(1)的出料口处安装有自动压延机构(2)，所述自动压延机构(2)的出口侧边安装有进行自动切割的定向裁剪机构(3)；

所述自动压延机构(2)包括用于进行对板材进行压延拉伸的对冲压延辊(201)，所述对冲压延辊(201)的辊轴中心穿接有曲杆连轴(202)，所述曲杆连轴(202)的另一端连接有用于控制压接操作的压辊调节系统(203)，所述对冲压延辊(201)的侧边还安装有用于进行位置调整的辊筒位置调节装置(204)；

所述对冲压延辊(201)包括上压延辊(205)和下压延辊(206)，所述下压延辊(206)的辊轴与机床固定连接，下压延辊(206)的辊轴与上压延辊(205)的辊轴之间连接有用于改变辊隙大小的辊隙调整轴(207)，所述辊隙调整轴(207)的顶部通过连接法兰与辊筒位置调节装置(204)相连接；

所述定向裁剪机构(3)包括用于进行切割操作的激光切割系统(301)和用于固定安装切割系统的全向支撑机构(302)，所述激光切割系统(1)包括用于产生切割激光的激光发生器(303)，所述激光发生器(303)的激光束出口连接有用于稳定传输光线的密封导光管(304)，所述密封导光管(304)的输出口连接有激光切割头(305)；

所述激光发生器(303)的内部分为采用光路保护的压缩空气气路(306)和引入辅助气体的切割辅助气体气路(307)，所述压缩空气气路(306)的入气口与外部气泵相连，出气口安装有用于过滤杂质的精密过滤器(308)，所述紧密过滤器(308)的输出端连接有用于进行流量调控的单向节流阀(309)，所述单向节流阀(309)的输出口套接在密封导引管(304)内部；所述切割辅助气体气路(307)的进气口安装有数控三通阀(310)，所述数控三通阀(310)外接至保护气体存储罐，切割辅助气体气路(307)的输出端连接有用于进行过压保护的压力继电器(311)。

2.根据权利要求1所述的一种用于汽车板材的压延和定向裁剪一体式设备，其特征在于：所述自动上料机构(1)包括用于引入待压延原料的进料滑轨(101)，所述进料滑轨(101)的顶部设置成张口漏斗状，底部为圆弧状，且进料滑轨(101)的底部出料处连接至对冲压延辊(201)的进料口处，所述对冲压延辊(201)的出料口处连接有用于运输板材的传送辊机构(102)。

3.根据权利要求2所述的一种用于汽车板材的压延和定向裁剪一体式设备，其特征在于：所述传送辊机构(102)包括用于连接驱动电机并且转动的传输排辊(103)，所述传输排辊(103)的外表面套接有耐磨耐压的传输辊面(104)，所述传输辊面(104)的侧边还垂直镶嵌有防止板材脱落的垂直挡板。

4.根据权利要求1所述的一种用于汽车板材的压延和定向裁剪一体式设备，其特征在于：所述压辊调节系统(203)包括用于驱动对冲压延辊(201)旋转的双向液压缸(208)，所述双向液压缸(208)的输出轴上套接有弹簧压杠(209)，所述弹簧压杠(209)的另一端套接在曲杆连轴(202)顶端。

5.根据权利要求1所述的一种用于汽车板材的压延和定向裁剪一体式设备，其特征在于：所述辊筒位置调节装置(204)包括用于输出调整值的旋转驱动电机(210)，所述旋转驱动电机(210)的输出轴上耦合行星齿轮组(211)，所述行星齿轮组(211)的行星轮与辊隙调整轴(207)的底部相耦合，所述辊隙调整轴(207)由内外螺旋套筒组合而成。

6.根据权利要求1所述的一种用于汽车板材的压延和定向裁剪一体式设备，其特征在于：所述全向支撑机构(302)包括可以在机床工作台上水平运动的运动底座(312)，所述运动底座(312)共有两个对称安装在传送辊机构(102)两侧，且两侧的运动底座(312)之间连接有高度可调的伸缩龙门架(313)，所述伸缩龙门架(313)的龙门梁中心固定有全向旋转台(314)，所述全向旋转台(314)的中心下方用于固定安装激光切割头(305)。

7.根据权利要求1所述的一种用于汽车板材的压延和定向裁剪一体式设备，其特征在于：所述密封导光管(304)包括密封不透光的双层导光管(316)和安装在压缩空气气路(306)出光口底部与垂直方向呈45°夹角的固定反射镜(315)，所述固定反射镜(315)固定在双层导光管(316)的垂直管角处，与固定反光镜(315)相对的管内另一侧处安装有位置可调的伺服可调反光镜(317)。

8.根据权利要求7所述的一种用于汽车板材的压延和定向裁剪一体式设备，其特征在于：所述伺服可调反光镜(317)包括用于固定反光镜的反光镜底座(324)和用于固定底座的U向固定轴(318)，所述反光镜底座(324)的背端通过传动轴连接有精密伺服驱动电机(319)，所述精密伺服驱动电机(319)的控制端连接有自动调焦系统(320)。

9.根据权利要求8所述的一种用于汽车板材的压延和定向裁剪一体式设备，其特征在于：所述自动调焦系统(320)包括用于安装在全向旋转台(314)底部用于采集高度信息的高度随动电容传感器(321)，所述高度随动电容传感器(321)的输出端连接用于进行信号采集的模数转换器(322)，所述模数转换器(322)的输出端连接有用于驱动精密伺服驱动电机(319)的功率调节器(323)。