CN111032242B - 在加工和核验设备中处理细长体的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

半成品生产设备中的处理细长体的方法和系统，包括：将细长体(1)与连续线材分离的切割工位(C)、细长体(1)的头部端部的精加工工位(E)、精加工工位(E)下游的尺寸检验工位(F)及在工位间传输细长体(1)的传输装备，在切割工位(C)处或上游设有标记单元以在细长体(1)上进行参考标记，工作标识出包括细长体(1)相对于与细长体(1)分离的连续线材角度位置的原始姿态，传输装备包括用于细长体(1)的夹持和锁定组件(24)，夹持和锁定组件锁定参考标记相对于传输装备的相对基准系统的角度位置，在精加工工位(E)的上游设置相对于相对基准系统的角度位置的检测和存储数据单元，还设置在尺寸核验工位(F)中基于数据确定细长体的原始姿态的装置。

Description

在加工和核验设备中处理细长体的系统和方法
技术领域
本发明涉及一种用于在加工和核验设备中处理细长体的系统，特别是一种允许提高这种细长体的加工设备的加工精度的系统。
背景技术
本发明属于细长人工制品领域的生产的范围。在本申请的上下文中，术语“人工制品或细长体”是指一种产品，其中一个维度(长度)在其他两个维度(宽度、高度)上非常占优势，并且在绝对值上也很重要，使得在这个优势维度上获得加工精度会出现技术困难。
典型的细长体是杆材或线材。
这些产品通常由金属、聚合物或非金属材料通过挤压和/或热和/或冷拉伸来生产，这取决于它们的构成材料的性质和要获得的技术特性。
这些半成品的购买者所需的特征以及因此生产者所寻求的特征以及材料的性质主要与几何方面有关。因此，在定义人工制品的横截面(形状和大小)、长度、表面光洁度和端部的几何形状时必须格外小心。所有这些特征都必须在生产过程中实现，并且所需的质量级别需要特别的预防措施和注意事项；特别地，该创新解决了与提高产品的平直度和改进端部的加工有关的问题。
当从杆材或挤出线材(其外接圆周直径为2至60mm)中的原材料开始时，生产过程包括从连续的线材开始，或者从相对于最终线材的长度来说很长的线材开始，其横截面比最终线材稍大；线材通常包裹在卷中，其尺寸和形状接近最终线材。为了将这种连续的线材转变成离散的杆材，首先通常对其进行预矫直-在产品呈卷状的情况下，则要获得尽可能直的线材-然后进行拉拔，以获得非常精确且清晰的截面，然后切成比最终长度稍长的块，然后矫直以获得尽可能直的产品，最后对端部进行加工，使其达到所需的尺寸并确定所需的几何形状的端部。
在这种细长人工制品的生产部门中，需要提高质量水平，因为它们必须满足这些半成品的转变过程不断增长的需求。例如，完美的平直度有助于提高在车削过程中的转速；端部的精加工的精度促进了后续加工步骤的进入和/或时间的节省。
为了始终确保提高质量水平，有必要引入特定的质量控制技术，例如最终平直度和端部几何形状的精度。这些控制通常对于在最终包装之前在离散的成品杆材上进行非常有用。这些控制除了具有拦截标准和/或客户所要求的特定质量限制的克服的功能外，它们还必须提供有用的信息来调整上游过程，以改善性能、效率和生产效力。特别地，控制既涉及几何方面(例如平直度的核验)，又涉及技术方面，即对(在细长产品的表面上和端部上)所执行的加工操作的控制。
该技术越来越多地看到用于控制平直度的新技术的普及，在最先进的情况下可以通过消除因重力和摩擦引起的变形效应，从而重建人工制品的真实形状。就此而言，参考代表相同的申请人的申请WO2017/168324和WO2017/168326中描述的内容。
在工作过程中，材料从可能缠绕成卷的连续线材转变为规定长度的杆材。为此，必须切割线材并且完成各个元件上的加工操作。这方面(这是必要的)意味着在连续线材中杆材的旋转定位的信息和纵向位置的信息的丢失，因此该信息在质量测量的最终步骤中不再可用。这意味着大量的信息丢失，因为如果不知道如何针对材料经过的加工过程来调整测量，则在校正和协调值的精度确定方面存在技术上的限制，所述校正和协调值用于在控制的上游对生产参数进行反馈。
为了更好地理解本发明，需要具体检查加工过程的操作顺序。
从具有近似截面的长直线材或盘绕线材中，首先获得预矫直且拉伸的产品，然后将其切割并矫直，然后对端部进行加工。切割后，如预期的那样，对于具有圆形截面的产品，产品在矫直步骤和旋转轧制过程中均可自由旋转。矫直后，杆材进入称为倒角机的机器，在该机器中执行精加工操作，包括端面的平整和倒角的创建，即沿着头部截面的周边边缘以定义的几何形状倾斜切割来倒圆角。这些机器通常具有两个功能方面：杆材的移动和端部的加工。
通常通过适当地平行布置的杆材的平移来进行移动，从而将人工制品的头部顺序地呈现给加工工位。通常，先将杆材简单地放置在带有步进移动形状的销钉的毡毯上，直到到达加工工位后，它们才暂时锁定在适当位置并进行加工。
图3是示意性立体图，显示现有技术的传输系统的示例。注意，存在成对的支撑件A(在其上放置了杆材)，其允许杆材彼此平行地平移。支撑件通常固定到具有同步移动的一对链条或传动带C上。在该图中可以看到加工平面和/或几何检测平面P。
在EP669.859中的示例示出了现有技术的另一种杆材移动系统，其中公开了杆材夹紧装置。
在该移动期间，如预期的那样，存在以下问题：关于棒材的原始位置及其在原始原材料(卷)中以及在先前的加工操作期间的旋转相位的信息丢失，当测量平直度时该信息将有助于在其他方面可用。
发明内容
因此，本发明的目的是通过提供一种装置和相关的操作方法来解决突出的问题，该操作方法至少在尺寸核验步骤之前允许在加工人工制品上保留更多信息，以便还具有用于定义校正参数的有用元件，从而在生产步骤中可以重复使用。
该目的是通过如本发明中的基本术语所公开的装置和方法来实现的。
特别地，根据第一方面，设想在剪切时(即，在将杆材与线材卷分离的步骤中)或在紧接的后续步骤中，在杆材上施加基准或标记，在任何情况下，都应检查从线材分离出来的杆材相对于最终重新定相的目的尚未经历明显的旋转。
标记技术本身并不重要，可以包括打孔、机械或激光雕刻、油漆或各种光学基准的应用；重要的是，这些基准在随后的加工步骤中至少在进入倒角机之前不会降低或取消。
一种优选的解决方案是通过用作斜切锯的特殊切割工具在细长的人工制品的底端表面上实现一个小切口，从而实现切割和标记的双重功能：以此方式标记以及杆材的相位信息被施加在最终的半成品中被去除的区域中，并且在轧制和可能的表面精加工步骤中也得到保护。
根据本发明的另一方面，由杆材组成的半成品一旦被标记就通过输送系统到达倒角机，该输送系统防止在机器中的转移和机加工期间沿着其纵向轴线旋转和平移。该系统是必不可少的，并且必须具有相对于现有技术中提出的特征的特定特征。
传统上，杆材在加工过程中的移动是通过由在扣紧于链条或带上的吊篮支撑件制成的系统上的平移进行的，而在棒材与传输吊篮之间的位置不能以任何方式建立，这也发生在EP669.859中。
根据本发明的装备需要特殊的措施来移动杆材，因为当杆材与线材分离时才进行最后的倒角过程，所以保持一些基准不变；它由一个连续移动的夹具系统组成，该夹具与链条成一体移动以沿杆材的运动方向平移，并且相对于杆材所安放的吊篮完全同步或定相；可移动的夹具或夹持件被设计成闭合的，以防止杆材的旋转和纵向平移，并且被设计成在合适的精度的通道内移动，以使杆材的位置在各种加工和/或测量工位之间平移期间不变，并确保所需的准确性；必要时，该引导通道可以与测量和加工系统的支撑框架集成在一起，以确保随时间推移保持这种精度。
夹具或锁止系统可以通过具有各种类型的系统的固定地面基准系统进行打开和关闭：通过在平移过程中与凸轮系统接合，或通过能够介入夹具的打开和关闭路径的特定点的固定或可移动局部致动器，或者具有设置有凸轮穿插着可移动凸轮部分的固定凸轮的混合系统，以在平移链条静止时操纵夹具的打开。
有利地，利用这种与平移链条相互作用的锁定系统，一旦杆材被传输装备带走，就可以实现杆材相对于平移相对基准系统的锁定。因此，传输装备确保杆材不会旋转并且不会在其轴线上纵向移动，从而可以检测和存储先前在切割线材时进行的工作；换句话说，在切割到期望的位置之后，杆材相对于预定的基准系统在锁定位置被传输。
这样，在随后的工位中，也可能涉及消除先前创建的工作，则杆材或半成品的相位和纵向位置都不会改变，由此克服现有技术的限制并根本上解决识别出的问题，改善端部的加工技术和相对测量，由此还允许具有有用的信息，以相对于初始线材中的材料位置重新定相平直度控制系统检测到的几何形状。
在切割之后，将杆材锁定在传输装备上，还可以保持稳定的参考平面，即使仅对最终倒角过程的质量也能产生有用的效果。
简而言之，在与连续线材分离时在杆材的端部施加参考标记，并提供至少在杆材进入端部加工机器之前起作用的旋转和平移锁定装置(例如倒角机)，使得获得更精确的加工并进行适当的尺寸测量：事实上，根据本发明，可以将杆材连同原始方向信息一起传送到平直度控制系统，以便能够根据初始线材中材料的位置来定相数据和测量。由于可以防止产品旋转直到平直度的检测，因此在相对消除生产需求之前施加相位标记不会影响这些目的。
在加工工位之间的步骤平移期间，杆材在传输装备的支撑件上没有纵向移动的优点还使得在加工操作中获得更高的精度，因为杆材在各种加工工位之间不再存在纵向移动。
附图说明
尽管如此，从以下一些优选实施方案的详细描述中，本发明的其他特征和优点将变得更加明显，这些实施方案仅以非限制性示例的方式给出并且在附图中示出，其中：
图1是两个示例性细长杆材部分的示意图；
图2是表示用于在杆材中的半成品的制造设备中的加工操作的可能顺序的布局图；
图3是示意性立体图，示出现有技术的平移系统；
图4是图3的系统的侧视图，示出如何装载/卸载细长体；
图5是示出标记圆形杆材的头部端部的各种示例性方式的立体截断图；
图6是根据本发明的第一实施方案的传输装备的截面的侧视图；
图7A和图7B是在两个不同的操作步骤中的另一个实施方案的与图6相同的视图；
图8是根据本发明的装备的与图3类似的立体图；
图9是图8的系统的前视立面图。
具体实施方式
在图1中，大体上示出两个具有圆形截面的示例性细长杆材1，一个是直的，另一个是带有平直度缺陷的；本发明大体上涉及细长体或杆材，并且不限于具有圆形截面的杆材，而实际上包括所有典型类型的这种人工制品：六边形、正方形、矩形等等。杆材可以从金属材料线材获得，但是也可以从不同的材料获得。
图2显示一种通用的生产方案，其中根据我们通常标识为步骤A、B、C、D、E、F的不同加工步骤，发生缠绕在卷2中的连续线材的转变。步骤A表示线材的预矫直，步骤B代表拉伸，步骤C是横切或切割，其中，线材在切割工位3中截断，以获得所需长度的分段的杆材1、4、5、6和7。
在该切割步骤的同时或紧接在其之前，优选地通过相同的切割工具在杆材的自由端上施加参考标记。将标记施加到在半成品生产中的最后一个加工步骤中随后去除的部分上，因为可能不希望在提供用于出售的产品中留下这样的标记(其可能是表面缺陷)。
从工位3中的切割步骤开始，分段的杆材可以随机旋转，因为材料相对于卷中的角度位置的原始定位信息由参考标记固定：该信息对于相对于起始产品重新定相平直度测量是至关重要的。为此目的，优选地，用适当的存储装置记录卷中的连续线材相对于施加标记的工具的相对位置。
图2显示在包装和存储之前的随后的轧制步骤D、倒角步骤E以及成品的平直度或其他质量方面测量步骤7。
在步骤E中，在将杆材6相对于新的基准系统进行锁止之后，防止杆材6的传输系统上的旋转和纵向位移，使用在切割工位3中施加的参考标记来存储杆材的相位位置，由此能够自由加工端部，以便将数学的重新定相任务的相位角带回到最终的测量系统。
因此，在步骤E中，于是在最后的加工工位中，例如通过简单的倒角，去除杆材的端部部分(在此处提供参考标记)，在锁定在传输装备的基准系统上的时候检测并存储该特定杆材的姿态(至少是角度相位)。为此目的，提供了采集和存储装置(未显示)，通过该采集和存储装置至少检测参考标记的角度位置(例如，通过数码相机)，然后将该信息存储(例如，存储在计算机存储器中)，以便以后可用于几何测量单元。
在图4中示意性地显示本发明的装备内的传输逻辑。传输装备在其基础部件中基本上类似于上述参考图3的现有技术。
杆材1的装载设置在由一系列支撑件9组成的传输装置上，该支撑件9由传动装置8拖动移动。细长体或杆材移动一定的位移，该位移在安装加工工位的位置提供停止或静止。根据本发明，在每个支撑件9处设置作为夹持和锁定装置的可移动夹持装置14，其能够相对于传输装置的相对基准系统固定细长体或杆材的角度(相位)和纵向位置。下面将参考其他附图描述进一步的细节。
图3中所示的平面P是细长体1上的过程的每个步骤的各种加工操作的参考，因为支撑件最初被配置成防止旋转和可能也防止纵向平移。
需要注意，在所示的实施方案中，移动路径设置有两个线性部段和两个弯曲的连接部段，这意味着使用了柔性链条或带传动装置；如果移动发生在圆形路径上，则链条或带可以用刚性结构代替，并且支撑元件实际上将约束在通过轴传动装置相互连接的轮子上。
在图5中在切割工位3中将单个细长体部分(＝杆材)从金属线材分离之前或紧接在其之后，可以在细长体上制作一些不同的参考标记。参考标记可以是凹口12、19或小孔13的形式，或者当用适当的电磁波源20照明时，用激光束、用化学物质进行机械冲压，或用可见或发冷光的涂料或墨水印刷。使用参考标记的技术的选择，显然会影响锁定在传输设备中之后所采用的检测技术。
在平移运动期间确保杆材的旋转和纵向位移的锁定的装置由可移动托架24构成，该可移动托架24由驱动装置8驱动，该驱动装置8可能是柔性的，但基本上不可伸长，该可移动托架24连接到一个或更多个可移动夹持装置14。如图6所示，可移动夹持装置14设置控制元件16作为致动凸轮，该控制元件16旨在例如通过滑动或滚动而与静止部件15相互作用，该静止部件15固定地安装在传输装置外部的地面基准上。随着控制元件16在传输装置的移动中与静止部件15接触，确定可移动夹持装置14的关闭或打开动作。
可以提供与移动托架24一体移动的弹性或气动部件，以适当地抵抗固定控制部件的约束，从而获得更好的校准和精确操作。此外，有可能在由地面固定系统控制的传输装置上实施驱动系统，以允许在期望的条件或位置打开。
在另一个实施方案(图7A-7B)中，提供与固定地面基准一体的控制装置17、18、21，但是设置有用于在特定位置打开或关闭可移动夹持装置14的主动机构，以便允许特定的局部操作重新定位杆材或使其移位。
例如，有可能将杆材保持在传输系统中超出上部平坦部分；以此方式，即使在由于重力而下落杆材的区域中，也可以将杆材保持在传输系统上方，由此能够通过结合重力下落效应使用局部打开动作从而在预设水平或预建立位置处将杆材卸出。
图8描述传动链条8与可移动的夹持组件24集成的示例性实施方案。特别地，两个传输链条8设置有用于杆材1的分别成对的支撑件9，所述支撑件9彼此等距地间隔开。形状成鞍状的成对的支撑件9对准地布置在两个链条8上，以便横向于链条8的前进方向容纳杆材1。
在两个横向传动链条8之间设置有第三中央传动链条，在该中央传动链条上安装有夹持组件24。在这种情况下，还优选地设置导向元件22，夹持组件24沿着该导向元件22移动，并与支撑件9对齐。导向元件22确保夹持组件24的移动精度，这是简单的传动链条所不能实现的，从而在工具的工作平面P上不会由于传输过程中的动态应力而产生不规则旋转和/或纵向移位的杆材。
图9描述在前述附图的三向投影图中识别的装备的正视图。
很好地示出平移夹持组件24，该平移夹持组件24设置有一个或更多个可移动夹持装置14，并且布置在相对于固定地面基准稳定的精度导向元件22中。还示出加工和/或测量工位P1(其位于传输装备的两侧)、杆材1(其端部在工位P1的工作平面P上被驱动)和导向元件22的物理连接装置23(其带有加工和/或测量工位P1的支撑结构)。这些连接装置23对于在细长人工制品的端部的高加工和/或测量精度的情况下确保夹持组件24的移动线相对于工位P1的稳定位置特别有用。
从以上描述可以理解，本发明的系统至少在将杆材与连续线材分离之前提供参考标记施加，并且使用具有用于杆材的夹持和锁定装置的传输装备，由此可以完美地实现前述所规定的目的。特别地，可以保持杆材在连续线材中的姿态和相位角的信息，直到几何尺寸的精度检查，这允许获得高的加工精度并在上游生产中介入校正参数。
然而，应当理解，本发明不应被上述特定布置(该特定布置仅代表示例性实施方案)所限制，而是在不背离如所附权利要求所限定的本发明本身的保护范围情况下，本领域技术人员所及的所有不同的变型都是可能的。

Claims (7)

1.一种用于半成品生产设备中的细长体的处理系统，其包括：至少一个易于将细长体(1)与连续线材分离的切割工位(C)、所述细长体(1)的头部端部的精加工工位(E)、所述精加工工位(E)下游的至少一个尺寸核验工位(F)以及用于在每个所述工位之间传输所述细长体(1)的传输装备，其特征在于，
在所述切割工位(C)处或上游设置有标记单元，以在所述细长体(1)上进行参考标记以便标识出至少包括所述细长体(1)相对于与细长体(1)分离的连续线材的角度位置的原始姿态，
所述传输装备包括用于所述细长体(1)的夹持和锁定组件(24)，所述夹持和锁定组件易于至少锁定所述参考标记相对于所述传输装备的相对基准系统的角度位置，
在所述精加工工位(E)的上游设置至少相对于所述相对基准系统的所述角度位置的检测和存储数据单元，
还设置至少在所述尺寸核验工位(F)中用于基于所述检测和存储数据单元的数据确定所述细长体的所述原始姿态的装置。
2.生产设备中的细长体的处理系统，其包括：至少一个易于将细长体(1)与连续线材分离的切割工位(C)以及所述细长体(1)的头部端部的精加工工位(E)，在所述工位之间设置用于所述细长体(1)的传输装备，其特征在于，
所述传输装备包括用于所述细长体(1)的夹持和锁定组件(24)，所述夹持和锁定组件(24)易于相对于所述传输装备的相对基准系统锁定所述细长体(1)，
还设置检测和存储数据单元用于存储与所述细长体的原始姿态有关的数据，所述细长体包括相对于已与细长体分离的连续线材的至少一个角度位置，
在所述精加工工位(E)的下游设置有尺寸核验工位(F)，其使用与所述细长体的原始姿态有关的数据进行测量。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述传输装备具有至少一对平行的输送链条(8)，在所述至少一对平行的输送链条(8)上安装有支撑件(9)，所述支撑件(9)易于容纳所述细长体(1)，并且所述细长体(1)的纵向轴线横向于前进方向，所述夹持和锁定组件(24)位于成对的输送链条(8)之间。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述夹持和锁定组件(24)布置在与相应的成对的支撑件(9)对齐并接合在滑动导向元件(22)中的传输链条上。
5.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述夹持和锁定组件(24)由控制装置致动，所述控制装置相对于固定的地面基准系统是静止的并且在所述夹持和锁定组件(24)通过时起作用。
6.在半成品的生产中处理细长体的方法，包括使用如前述权利要求的任一项所述的系统，其执行以下步骤
在将细长体(1)与相应的连续线材分离之前，在切割工位(C)处或上游，在所述细长体(1)上施加参考标记，该参考标记标识细长体的原始位置，该位置至少包括相对于连续线材的角度位置，
将所述细长体(1)沿着加工过程通过传输装备转移到尺寸核验工位(F)，所述细长体被夹持在所述传输装备上，至少锁定由所述参考标记标识的相对于所述传输装备的相对基准系统的所述角度位置，以及
在消除所述参考标记的精加工工位(E)之前，至少检测并存储相对于所述相对基准系统的所述角度位置，以便能够至少在精加工工位(E)下游的尺寸核验工位(F)重建所述细长体的所述原始位置。
7.在半成品的生产中处理细长体的方法，所述方法包括：首先将细长体(1)与连续线材分离，并且在进行机械加工之后，最终进行尺寸精度测量，其特征在于，所述方法至少包括如下步骤：
在进行所述分离操作之前，在所述细长体(1)上施加参考标记，该参考标记标识细长体的原始位置，该原始位置至少包括相对于相应连续线材的角度位置，
抓取所述细长体(1)并将其锁定在传输装备的相对基准系统上，至少锁定所述参考标记的所述角度位置，
至少检测和存储相对于相对基准系统的所述角度位置，以便能够至少在所述尺寸精度测量期间重建所述细长体的所述原始位置，以及
去除所述参考标记。
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