CN110064938A - 管材月牙缺口冲裁组合单元、生产线及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管材月牙缺口冲裁组合单元、生产线及方法，包括依次设置的切割机构、动力滚料机构和冲裁机构，所述冲裁机构还设有翻转机构，所述冲裁机构至少具有2个工位，所述翻转机构设于2个工位之间，当进行超长圆管切割时，所述切割机构对超长圆管进行切割；切割完成后，超长圆管通过动力滚料机构进入所述冲裁机构，所述冲裁机构的执行端能够对超长圆管分为2个工位进行冲裁。本发明的实施，使超长圆管上料、理料、定长送进、锯切、月牙缺口冲裁有效集成，设备自动化程度高。

Description

管材月牙缺口冲裁组合单元、生产线及方法

技术领域

本发明涉及自动化集成单元领域，具体地是涉及一种管材月牙缺口冲裁组合单元、生产线及方法。

背景技术

当前，各行各业基于模块化、组合式、标准化、通用型的制造理念，使得自动化设备的应用日益广泛，但对于某些行业整体自动化生产线的建设却不能满足市场发展的需求。传统的圆管切割、冲孔均采用人工搬运上料、人工锯切、人工冲孔，劳动强度大、效率低，前期定位、定尺效率太低，精度差，与现代自动化生产的特点不匹配。

采用人工锯切方式，锯切后毛刺大，长短尺寸误差大，需要人工辅助打磨，且需要多人协同操作完成，人工劳动强度大，作业环境恶劣，生产效率低；采用人工月牙缺口冲裁方式，冲裁一次，人工定长挪一次，无法完成连续冲孔，且冲弧后毛刺大，圆管两端流锌孔平行度差，管长度误差大，冲弧一致性差，管与相贯线缝隙不均匀，后续需要人工辅助打磨，无法满足机器人自动化焊接需求，且人员劳动强度大，生产效率低，难以做到批量化大规模生产。

发明人认为，当前圆管加工方式已不能满足现代工艺自动化生产需求。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术的不足和生产效率较低的技术问题，本发明提供一种管材月牙缺口冲裁组合单元，可实现超长圆管自动上料、切割、冲月牙孔以及下料，且调整模具简单，仅需更换送料夹嘴，调顶料机构行程便能够适应不同的管径规格，大大提高设备利用率及生产效率。

本发明的第一目的，是提供一种管材月牙缺口冲裁组合单元。

本发明的第二目的，是提供一种超长圆管月牙缺口冲裁组合生产线。

本发明的第三目的，是提供一种超长圆管月牙缺口冲裁方法

为实现上述发明目的，本发明公开了下述技术方案：

首先，本发明公开管材月牙缺口冲裁组合单元，包括依次设置的切割机构、动力滚料机构和冲裁机构，所述冲裁机构还设有翻转机构，所述冲裁机构至少具有2个工位，所述翻转机构设于2个工位之间，当进行超长圆管切割时，所述切割机构对超长圆管进行切割；切割完成后，超长圆管通过动力滚料机构进入所述冲裁机构，所述冲裁机构的执行端能够对超长圆管分为2个工位进行冲裁。

本发明在设计之初考虑到切割圆管以及对圆管进行月牙切口的冲裁通常位于不同的生产线的不同生产单元，但是其实际上可以组合为一个生产单元，即在切割圆管的工位上，同时也进行连续的冲裁，以节约工步，提高生产效率。

其次，本发明还公开了超长圆管月牙缺口冲裁组合生产线，包括所述的管材月牙缺口冲裁智能组合单元、上料机构、理料机构、进给机构、夹紧机构、定位机构和控制器，所述上料机构、理料机构、进给机构依次设置，所述夹紧机构和定位机构设于所述进给机构的两侧，所述控制器连接所述上料机构、理料机构、进给机构、夹紧机构和定位机构，圆管能够沿着理料机构成排滚动至进给机构。

再次，本发明还公开了超长圆管月牙缺口冲裁方法，包括以下步骤：

1)所述的上料机构启动，管材自动上料；

2)多个管材进入理料机架，所述拨料器将多个管材同时向进给机构拨动，多个管材进入进给机构中，所述的夹紧机构夹紧管材；

3)所述的切割机构对管材进行切割；

4)被切割后的圆管落入所述动力滚料机构，由所述动力滚料机构带动继续运动至料仓，所述冲裁机构的第一工位进行冲裁，圆管经过翻转机构翻转，所述冲裁机构的第二工位进行冲裁；

5)管材加工结束，落料到成品料仓。

与现有技术相比，本发明取得了以下有益效果：

(1)超长圆管上料、理料、定长送进、锯切、月牙缺口冲裁有效集成，设备自动化程度高。

(2)本发明调整模具简单，适应不同的管径规格，提高了设备利用率及提高生产效率，与传统人工进给方式相比，具有效率高，定位精度高，使用灵活性高的特点。

(3)按照既定的数控程序对圆管可实现随机长度锯切、冲弧等功能，冲裁后圆管平行度高，且没有后续加工，可直接满足于机器人自动焊接需求。

(4)整个过程仅需操作者将成批圆管放入待加工区，省去了圆管的物料中转，提高圆管的加工效率和质量，组合单元可连续上料、进给、锯切、冲月牙弧,不需要人工操作,省时省力，有效减轻劳动轻度，保证劳动者的工作安全。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明的结构示意图，

图2是实施结构上料机构示意图，

图3是实施结构理料机构示意图，

图4是实施结构柔性进给机构示意图，

图5是实施结构动力滚料机构示意图，

图6是实施结构双向四工位冲裁主机俯视图，

图7是实施结构双向四工位冲裁主机主视图。

其中：1上料机构，2理料机构，3自动夹紧机构，4柔性进给机构，5高速液压锯机，6动力滚料机构，7料仓，8双向四工位冲裁主机，9 180°翻转机构，10可移式转运工作站，11智能CNC控制中心，12高速液压工作站，1.1上料机架,1.2气缸,1.3可调料仓挡料板，1.4顶料板，1.5旋转轴Ⅰ，1.6旋转轴连接管，1.7旋转轴连接法兰Ⅰ，1.8旋转轴连接法兰Ⅱ，1.9带立式座轴承Ⅰ1.10气缸连接板，2.1理料机架，2.2限位板，2.3推料气缸，2.4可调挡料板，2.5可调拨料板，2.6拨料气缸，2.7旋转轴Ⅱ，2.8带立式座轴承Ⅱ，2.9拨料板，2.10对齐机构，4.1机架，4.2导轨，4.3齿条，4.4滑块，4.5跑车板，4.6托辊机构，4.7挡料机构，6.1滚料架，6.2异步电机，6.3带立式座轴承Ⅲ，6.4后定位板，6.5缓冲垫，6.6拖料滚轮，6.7拖料气缸，6.8顶料斜板，6.9链条，6.10链轮，8.1冲裁机架，8.2伺服电机，8.3滚珠丝杠，8.4导轨，8.5左后工位，8.6出料导轨座，8.7右后工位，8.8右前工位，8.9对齐气缸，8.10顶料机构，8.11左前工位，8.12滑块，8.13滑板，8.14冲裁模具，8.15气动手指，8.16液压缸，8.17丝母座，8.18料屑滑槽。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所述，现有技术存在生产效率较低的技术问题，本发明提供一种管材月牙缺口冲裁组合单元，可实现超长圆管自动上料、切割、冲月牙孔以及下料，且调整模具简单，仅需更换送料夹嘴，调顶料机构行程便能够适应不同的管径规格，大大提高设备利用率及生产效率，现结合附图和具体实施方式对本发明进一步进行说明。

实施例1

管材月牙缺口冲裁组合单元，在本实施例中用于超长圆管，所述超长圆管一般是指长度超过六米的圆管，包括依次设置的切割机构、动力滚料机构和冲裁机构，所述冲裁机构还设有翻转机构，所述冲裁机构至少具有2个工位，所述翻转机构设于2个工位之间，当进行超长圆管切割时，所述切割机构对超长圆管进行切割；切割完成后，超长圆管通过动力滚料机构进入所述冲裁机构，所述冲裁机构的执行端能够对超长圆管分为2个工位进行冲裁。

进一步，所述翻转机构包括动力部和执行部，所述动力部连接并驱动执行部，所述执行部包括连接于动力部输出端的摆杆，所述摆杆连接气动手指，所述气动手指用以夹持圆管，通过摆杆的传动能够改变气动手指的整体位姿。

进一步，所述动力滚料机构设于切割机构之后，所述的动力滚料机构包括多个通过柔性传动部互相连接的拖料滚轮，滚料架端部设有缓冲垫，以降低圆管运动动能。

请参考图6和图7，在本实施例中，冲裁机构采用双向四工位冲裁主机8，翻转机构采用180°翻转机构9，双向四工位冲裁主机8进给采用导轨8.4导向，精密滚珠丝杠8.3与丝母座8.17联合传动，伺服电机8.2驱动，保证了滑板8.13可以在平行导轨8.4上自由滑动，所述冲裁主机的第一工位包括前两工位，所述冲裁主机的第二工位包括后两工位，前两工位实现对圆管料两端冲裁，180°翻转机构9自动将圆管翻转，后两工位实现对圆管料两端冲裁，前两工位包括左前工位8.12、右前工位8.8，后两工位包括左后工位8.5、右后工位8.7，龙门架底端均安装一套精密圆管冲孔模具14根据规格型号变化在数控程序控制下依次完成四工位冲孔。180°翻转机构9安装于前两工位和后两工位之间，前、后两工位分别固定连接两组气动手指8.15，180°翻转机构9上伺服驱动机构驱动减速机通过减速机轴和摆臂连接杆相连，摆臂连接杆上固定气动手指8.15，且气动手指8.15的中心高度要求加工一致，加工切换不同规格圆管时，不会因为管径的大小，模具高低位置不同调动气动手指8.15，从而更换工装简单。气动手指8.15动作松开圆管，加工好的圆管沿着出料导轨座8.6滚落到可移式转运工作站10的成品料框，料框下部通过滚轮可在轻轨上来回移动，轻轨通过膨胀螺栓固定于底面。

请参考图5，动力滚料机构6由多个通过链轮6.10链条6.9连接的拖料滚轮6.6，拖料滚轮6.6两侧轴接于带立式座轴承Ⅲ6.3固定于滚料架6.1，异步电机6.2统一提供电力，滚料架6.1端部安装缓冲垫，缓冲垫6.5固定于后定位板6.4对圆管运动缓冲减震，降低圆管运动动能，顶料机构顶料斜板6.8做成楔形结构，拖料气缸动作将四根圆管料沿着楔形结构的轴向方向滚落到料仓7，料仓7端部安装料仓挡料板，气缸动作，齿轮齿条啮合传动，使圆管料依次上升至导料机构，沿着导料机构滚动到导料板，导料板的一侧设置挡料板。

液压工作站12用于为前后四工位冲裁主机液压缸8.16提供液压动力源，主要由油箱、精密油泵节能电机、液压控制组合阀、耐磨液压管路及其安全检测与精密灵敏限位传感系统组成。

实施例2

实施例2公开了超长圆管月牙缺口冲裁组合生产线，包括如实施例1所述的管材月牙缺口冲裁组合单元，还包括上料机构、理料机构、进给机构、夹紧机构、定位机构和控制器，所述上料机构、理料机构、进给机构依次设置，所述夹紧机构和定位机构设于所述进给机构的两侧，所述控制器连接所述上料机构、理料机构、进给机构、夹紧机构和定位机构，圆管能够沿着理料机构成排滚动至进给机构。

所述进给机构为柔性进给机构，所述进给组件包括进给机架和设于机架的导轨，跑车安装于导轨并可沿导轨运动，跑车连接动力源，电机连接齿轮轴，齿轮轴与安装在机架上的齿条啮合，以实现等距、不等距自动定长进给送料，机架的台面设有用于调整管材垂直高度的圆柱滚轮，所述台面的侧面设有导向机构，对圆管进行纠偏与纠弯。

所述夹紧机构包括气缸，所述气缸连接上压头，所述下压头对应下夹嘴，下夹嘴头呈四口凸出形；定位机构包括导轨以及导轨滑块，导轨固定于气缸的气缸座，导轨滑块安装于导轨上，所述气缸还连接定位块，气缸伸缩带动定位快往复移动，定位块外形与圆管外形相适应，多根圆管穿梭于夹紧机构和定位机构，伺服电机驱动固定于跑车板上部的夹紧机构沿着柔性进给机构自动定长进给送料。

所述的上料主机包括伸缩部，伸缩部连接往复直线运动部，往复直线运动部连接传动部，伸缩部带动往复直线运动部往复运动，进而带动传动部往复转动，所述伸缩部和传动部均可移动固定于上料机架，

所述伸缩部为气缸，所述往复直线运动部为齿轮齿条组，气缸底部固定于上料机架，齿条导向板、顶料板固定于齿条基座，气缸伸缩带动固定于齿条基座上的气缸连接板，顶料板推动齿条沿着齿条导向槽往复移动，所述上料结构与理料机构之间设有可调料仓挡板，以适应不同管径。

所述理料机构包括固定于理料机架的拨料器以及多个阻挡件，当圆管被运输到所述理料机架后，被所述多个阻挡件限位，由拨料器推动到下一工位；

所述拨料器包括传动轴以及固定于传动轴的片状件，所述传动轴连接动力源，所述传动轴设于所述理料机架台面下方，所述片状件穿过所述理料机架的台面。

操作者将成批圆管放入上料机架1.1，上料机构1底部安装气缸1.2，气缸1.2底部固定于上料机架1.1，通过轴接于旋转轴Ⅰ1.5上的带立式座轴承Ⅰ1.9实现联动动作，旋转轴Ⅰ1.5通过设于旋转轴连接管1.6的平键固定连接在一起，外部有销钉定位，中间旋转轴通过轴接于旋转轴Ⅰ1.5的旋转轴连接法兰Ⅰ1.7和旋转轴连接法兰Ⅱ1.8活动连接，便于带立式座轴承1.9等零部件损坏时拆卸方便，气缸1.2伸缩带动固定于齿条1.12基座上的气缸连接板1.10，齿轮1.13齿条1.12啮合，齿条导向板、顶料板1.4固定于齿条1.12基座，顶料板1.4推动齿条1.12沿着齿条导向槽1.11上下移动，可调料仓挡料板1.3为三面楔形结构，做成斜滑孔形，以适应不同管径大小，上料机构整体联动动作，当顶料板1.4平面高于可调料仓挡料板1.3，圆管沿着可调挡料板1.3的楔形方向依次自动单根上料，此机构稳定，上料不存在漏上、偏差、错上等现象，即节省了人力又提高了上料效率。

请参考图3，进入理料机构2，圆管沿着楔形结构的轴向方向成排滚动到设于其边侧的可调挡料板2.4，对齐机构2.10动作夹紧理料圆管，对齐机构2.10另外侧设有固定于理料机架2.1拨料机构通过轴接于旋转轴Ⅱ2.7上的带立式座轴承Ⅱ2.8联动，底部设有一个固定于理料机架2.1上的拨料气缸2.6，可调拨料板2.5根据管径大小和拨料板2.9固定连接，底部拨料气缸2.6动作，拨料机构通过连杆连接旋转轴Ⅱ2.7动作同时拨四根圆管。

请参考图4，自动夹紧机构3的气缸通过Y型接头连接上压头，下夹嘴头做成四口凸出形，后定位机构的导轨固定于气缸座，导轨滑块安装于导轨上，气缸伸缩带动后定位快往复上下移动，后定位机构做成四口凸起形，两头四口凸起和圆管内径相当，用来定位圆管，四根圆管穿梭于自动夹紧机构3和后定位机构，伺服电机驱动固定于跑车板4.5上部的自动夹紧机构3沿着柔性进给机构4自动定长进给送料。柔性进给机构4包括机架4.1，机架4.1上设置有导轨4.2，跑车板4.5通过导轨滑块4.4安装于导轨4.2上，跑车板4.5的左端设置有电机，电机轴上安装有小同步带轮，小同步带轮通过同步带传动于大同步带轮，大同步带轮安装于使跑车板4.5沿导轨4.2做直线往复运动的齿轮轴上，齿轮轴与安装在机架4.1上的齿条啮合，通过伺服电机驱动，导轨导向，齿轮齿条啮合传动完成圆管等距不等距的进给任务。

高速液压锯机采用高效液压双动力，无级调速，实现对超长圆管等距不等距的锯切，高效节能液压站提供液压动力源，高效节能液压站主要由油箱、高效精密油泵、高效节能油泵电机、高效精密液压控制组合阀、耐磨液压管路及其安全检测与精密灵敏限位传感系统组成，采用双泵合流技术节能高效提供液压动力。

智能CNC控制中心11是该设备的控制中心，根据加工图纸编写数控程序，并可现场录入、U盘拷贝或远程传输，设备可按照录入程序的指令自动加工圆管，孔与孔之间的距离可任意设置，CNC控制中心与电机相连，上述各个结构集上料、理料、送料、液压锯切、冲孔、下料等多个工序有效集成，各个加工单元协调动作，在数控程序CNC的控制下自动完成各个动作。

实施例3

实施例3公开了一种基于实施例2的超长圆管月牙缺口冲裁方法，包括以下步骤：

1)所述的上料机构启动，管材自动上料；

2)多个管材进入理料机架，所述拨料器将多个管材同时向进给机构拨动，多个管材进入进给机构中，所述的夹紧机构夹紧管材；

3)所述的切割机构对管材进行切割；

4)被切割后的圆管落入所述动力滚料机构，由所述动力滚料机构带动继续运动至料仓，所述冲裁机构的第一工位进行冲裁，圆管经过翻转机构翻转，所述冲裁机构的第二工位进行冲裁；

5)管材加工结束，落料到成品料仓。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.管材月牙缺口冲裁组合单元，其特征在于，包括依次设置的切割机构、动力滚料机构和冲裁机构，所述冲裁机构还设有翻转机构，所述冲裁机构至少具有2个工位，所述翻转机构设于2个工位之间，当进行超长圆管切割时，所述切割机构对超长圆管进行切割；切割完成后，超长圆管通过动力滚料机构进入所述冲裁机构，所述冲裁机构的执行端能够对超长圆管分为2个工位进行冲裁。

2.如权利要求1所述的管材月牙缺口冲裁智能组合单元，其特征在于，所述翻转机构包括动力部和执行部，所述动力部连接并驱动执行部，所述执行部包括连接于动力部输出端的摆杆，所述摆杆连接气动手指，所述气动手指用以夹持圆管，通过摆杆的传动能够改变气动手指的整体位姿。

3.如权利要求1所述的管材月牙缺口冲裁智能组合单元，其特征在于，所述动力滚料机构设于切割机构之后，所述的动力滚料机构包括多个通过柔性传动部互相连接的拖料滚轮，滚料架端部设有缓冲垫，以降低圆管运动动能。

4.管材月牙缺口冲裁智能组合生产线，包括如权利要求1～3任意一项所述的管材月牙缺口冲裁智能组合单元，其特征在于，还包括上料机构、理料机构、进给机构、夹紧机构、定位机构和控制器，所述上料机构、理料机构、进给机构依次设置，所述夹紧机构和定位机构设于所述进给机构的两侧，所述控制器连接所述上料机构、理料机构、进给机构、夹紧机构和定位机构，圆管能够沿着理料机构成排滚动至进给机构。

5.如权利要求4所述的管材月牙缺口冲裁智能组合生产线，其特征在于，所述进给机构为柔性进给机构，所述进给组件包括进给机架和设于机架的导轨，跑车安装于导轨并可沿导轨运动，跑车连接动力源，电机连接齿轮轴，齿轮轴与安装在机架上的齿条啮合，以实现等距、不等距自动定长进给送料，机架的台面设有用于调整管材垂直高度的圆柱滚轮，所述台面的侧面设有导向机构，对圆管进行纠偏与纠弯。

6.如权利要求4所述的管材月牙缺口冲裁智能组合生产线，其特征在于，所述夹紧机构包括气缸，所述气缸连接上压头，所述下压头对应下夹嘴，下夹嘴头呈四口凸出形；定位机构包括导轨以及导轨滑块，导轨固定于气缸的气缸座，导轨滑块安装于导轨上，所述气缸还连接定位块，气缸伸缩带动定位快往复移动，定位块外形与圆管外形相适应，多根圆管穿梭于夹紧机构和定位机构，伺服电机驱动固定于跑车板上部的夹紧机构沿着柔性进给机构自动定长进给送料。

7.如权利要求4所述的管材月牙缺口冲裁智能组合生产线，其特征在于，所述的上料主机包括伸缩部，伸缩部连接往复直线运动部，往复直线运动部连接传动部，伸缩部带动往复直线运动部往复运动，进而带动传动部往复转动，所述伸缩部和传动部均可移动固定于上料机架。

8.如权利要求7所述的管材月牙缺口冲裁智能组合生产线，其特征在于，所述伸缩部为气缸，所述往复直线运动部为齿轮齿条组，气缸底部固定于上料机架，齿条导向板、顶料板固定于齿条基座，气缸伸缩带动固定于齿条基座上的气缸连接板，顶料板推动齿条沿着齿条导向槽往复移动，所述上料结构与理料机构之间设有可调料仓挡板，以适应不同管径。

9.如权利要求5所述的管材月牙缺口冲裁智能组合生产线，其特征在于，所述理料机构包括固定于理料机架的拨料器以及多个阻挡件，当圆管被运输到所述理料机架后，被所述多个阻挡件限位，由拨料器推动到下一工位；

所述拨料器包括传动轴以及固定于传动轴的片状件，所述传动轴连接动力源，所述传动轴设于所述理料机架台面下方，所述片状件穿过所述理料机架的台面。

10.如权利要求4～9任意一项所述的管材月牙缺口冲裁方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)所述的上料机构启动，管材自动上料；

2)多个管材进入理料机架，所述拨料器将多个管材同时向进给机构拨动，多个管材进入进给机构中，所述的夹紧机构夹紧管材；

3)所述的切割机构对管材进行切割；

4)被切割后的圆管落入所述动力滚料机构，由所述动力滚料机构带动继续运动至料仓，所述冲裁机构的第一工位进行冲裁，圆管经过翻转机构翻转，所述冲裁机构的第二工位进行冲裁；

5)管材加工结束，落料到成品料仓。