CN113634678B - 自动压环系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动压环系统及方法，其中自动压环系统包括依次设置的拉伸成型工位、第一运输工位、挤压卷边工位、第二运输工位、空心环挤压工位，所述拉伸成型工位与所述挤压卷边工位之间通过所述第一运输工位实现第一次物料传递，所述挤压卷边工位与所述空心环挤压工位通过所述第二运输工位实现第二次物料传递。其优点表现为：通过在不同工位之间构建自动运输方位，实现圆环生产流水线全程自动化运行，不需要人工操作提高圆环生产的自动化，并将生产工位接入PLC系统实现生产工位之间的协同工作。

Description

自动压环系统及方法

【技术领域】

本发明涉及五金生产设备改进技术领域，具体地说是自动压环系统及方法。

【背景技术】

随着我国工业化的发展，生产设备越来越智能化和系统化，圆环生产通常将原材料(盘状的铁卷)通过一系列的设备加工成空心环，空心环生产需要多个生产工位依次对原材料进行加工，而现有技术中多个工位之间的连接需要人工辅助，人工将上一工位上产的物料搬运放置下一工位，且多个工位分别单独运行，在生产过程中无法做到多个工位之间的协同工作，不利于企业对生产过程的监控和对生产节拍的把控，不利于企业的精益化生产。

【发明内容】

针对现有技术中圆环生产过程的自动化程度低，以及生产工位独立运行无法协同生产的问题，提供一种自动压环系统及方法，通过在不同工位之间构建自动运输方位，实现圆环生产流水线全程自动化运行，不需要人工操作提高圆环生产的自动化，并将生产工位接入PLC系统实现生产工位之间的协同工作。

为实现上述目的，第一方面，本发明采取的技术方案是：一种自动压环系统，包括依次设置的拉伸成型工位、第一运输工位、挤压卷边工位、第二运输工位、空心环挤压工位，所述拉伸成型工位与所述挤压卷边工位之间通过所述第一运输工位实现第一次物料传递，所述挤压卷边工位与所述空心环挤压工位通过所述第二运输工位实现第二次物料传递。

优选的，所述拉伸成型工位、第一运输工位、挤压卷边工位、第二运输工位和空心环挤压工位均接入PLC系统。

优选的，所述拉伸成型工位包括与PLC系统动力连接的送料模块、绕圈模块、焊接模块；

所述绕圈模块同时连接于所述送料模块和所述焊接模块，并在两者之间重复绕圈运动。

优选的，所述拉伸成型工位与所述第一运输工位之间设置一落料装置，所述落料装置包括一导向通道，所述导引通道上靠近所述拉伸成型工位的一端设有伸缩导向杆，所述导向通道另一端连接至所述第一运输工位。

优选的，所述第一运输工位包括运输带和第一感应装置；所述运输带一端连接所述落料板，另一端延伸至所述挤压卷边工位，所述第一感应装置固定于所述运输带上与所述挤压卷边工位交接处；

所述运输带两侧均设有导向杆，且通过所述导向杆校正物料运输轨迹。

优选的，所述运输带上均匀布置有多个用于增大摩擦力的凸点，通过所述运输带将所述落料板上的封闭环运输至挤压卷边工位。

优选的，所述运输带上与物料接触面均匀布置有多个用于增大摩擦力的凸点。

优选的，所述第二运输模块包括一与所述PLC系统动力连接的机械臂，所述机械臂上设有机械手。

优选的，所述空心环挤压工位包括压环模具和第三感应装置；

所述第三感应装置成对设置在所述成型模块四周，若干对所述第三感应装置相交于所述压环模具的中心。

第二方面，本发明采取的技术方案是：一种自动压环方法，采用如第一方面任一项方案所述的自动压环系统进行操作，包括以下步骤；

通过第一运输工位将拉伸成型的物料运送至挤压卷边工位；

通过第一感应装置判断物料通过所述第一运输工位过程中是否偏离轨道，如果是，则触发所述自动压环系统报警，如果否，则通过第二感应装置控制挤压卷边工位启动；

通过第二运输工位将完成挤压卷边工作的物料运送至空心环挤压工位；

通过第三感应装置控制所述空心环挤压工位启动。

本发明的优点在于：

本发明通过设置第一运输工位实现拉伸成型工位生产的物料自动运行至挤压卷边工位，实现两个生产工位之间的自动化运行连接，提高生产效率，通过设置第二运输工位实现挤压卷边工位生产的物料自动运行至空心环挤压工位，通过第一运输工位和第二运输工位的设置实现多个生产工位之间的自动化运行，进一步提高生产效率，同时避免人工运输造成一定的危险性，同时通过将多个工位均接入PLC系统，方便操作者对整个生产过程进行把控，实现多个工位之间的协同生产，进一步提高在实际生产过程中的安全性高效性。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本说明书各实施例中涉及的技术方案对应附图加以简单说明，显而易见的，本说明书中所描述的附图仅仅是本发明的一些可能的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出任何创造性劳动的基础上，可以依据以下附图获得与本发明技术方案相同或相似的其他附图。

附图1是本发明自动压环系统及操作方法在一实施例中PLC系统示意图；

附图2是本发明自动压环系统在一实施例中整体结构的平面示意图；

附图3是本发明自动压环系统在一实施例中落料板的结构示意图；

附图4是本发明自动压环系统在一实施例中第一运输工位的结构示意图；

附图5是本发明自动压环系统在一实施例中导向模块的结构示意图；

附图6是本发明自动压环系统在一实施例中第二运输工位的结构示意图；

附图7是本发明自动压环系统在一实施例中成型模块的结构示意图；

附图8是本发明自动压环系统在另一实施例中成型模块的结构示意图。

图中，拉伸成型工位1、送料模块10、绕圈模块11、焊接模块12、落料装置13、导向通道131、第一运输工位2、运输带20、导向杆202、第一感应装置21、挤压卷边工位3、导向模块30、挤压模具301、限位杆302、限位通道303、下模具31、上模具32、第二感应装置33、第二运输工位4、机械臂40、机械手41空心环挤压工位5、压装模具50、滑动槽5111、橡胶套5112、弹簧512、圆台501、定型模具515、成型模块51、第三感应装置52、滑动柱54。

【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的一部分实施例，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作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。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

如图1至图8为本发明的自动压环系统，其中包括第一运输工位2和第二运输工位4，还包括与多个工位连接的PLC系统，其中第一运输工位2的设置实现拉伸成型工位1与挤压卷边工位3之间可自动化协同运行，以及第二运输工位4的设置实现挤压卷边工位3与空心环挤压工位5可自动化协同运行。本发明中的第一运输工位2以及第二运输工位4中使用的“第一”“第二”仅仅是为了区分两者不同功能，不作为数量限定，实际应用中，根据操作需要和运作场景可以增减运输工位的数量，以满足高效流水作业的需求。同时多个工位通过PLC系统进行控制达到的压环系统以及操作方法也是本发明所保护的技术方案。

如图1-图2所示，本发明的自动压环系统，包括依次设置的拉伸成型工位1、第一运输工位2、挤压卷边工位3、第二运输工位4、空心环挤压工位5，其中，拉伸成型工位1与挤压卷边工位3之间通过第一运输工位2连接实现第一次物料传递，挤压卷边工位3与空心环挤压工位5通过第二运输工位4连接实现第二次物料传递，实现不同操作工位之间的自动化运输，减少人工参与流水作业。进一步地，拉伸成型工位1、第一运输工位2、挤压卷边工位3、第二运输工位4和空心环挤压工位5均接入PLC系统，实现数据化协同管理和控制。

首先需要说明的是，空心环环生产通常将原材料(绕卷成盘状的物料)通过一系列的设备加工成空心环，空心环生产需要多个生产工位依次对原材料进行加工，而现有技术中多个工位之间的连接需要人工辅助，人工将上一工位上产的物料搬运放置下一工位，且多个工位分别单独运行，在生产过程中无法做到多个工位之间的协同工作，不利于企业对生产过程的监控和对生产节拍的把控，不利于企业的精益化生产。

本发明通过设置第一运输工位2实现拉伸成型工位1生产的物料自动运行至挤压卷边工位3，实现两个生产工位之间的自动化运行连接，提高生产效率，通过设置第二运输工位4实现挤压卷边工位3生产的物料自动运行至空心环挤压工位5，通过第一运输工位2和第二运输工位4的设置实现多个生产工位之间的自动化运行，进一步提高生产效率，同时避免人工运输造成一定的危险性，同时通过将多个工位均接入PLC系统，方便操作者对整个生产过程进行把控，实现多个工位之间的协同生产，进一步提高生产效率。

进一步的，PLC系统终端设有一控制面板，操作中可通过控制面板监控压环系统每一个环节，如果任一工位发生错误，或者物料运输过程中出错或者物料供应不足，系统会自动报警，同时整个系统作用会暂停以备检修。

在优选的实施例中，如图2所示，拉伸成型工位1包括与PLC系统动力连接的送料模块10、绕圈模块11、焊接模块12；所述绕圈模块11同时连接于所述送料模块10和所述焊接模块12，并在两者之间重复绕圈运动。

绕卷成盘状的物料固定在送料模块10上，在送料模块10的驱动下，物料从盘上延伸而出，经过绕圈模块11跟随其环绕一周后剪短形成圆形或者形状不规则的环状物料，绕圈模块11与焊接模块12周期性开合运动，当绕圈模块11绕圈一周，恰好焊接模块12与绕圈模块11合并解压，将绕圈后的物料收尾焊接构成封闭圆环后，绕圈模块11与焊接模块12张开，焊接成封闭圆环的物料通过落料装置13引导至第一运输工位2上。

本发明的，送料模块10用于将盘状原材料拉伸成铁片通过PLC系统控制其按照设定的方向输送至绕圈模块11；绕圈模块11用于将原材料通过缠绕剪断成一环状物料；焊接模块12用于配合绕圈模块11将环状物料焊接成封闭环。通过拉伸成型工位1将原材料拉伸裁剪焊接构成圆环状物料作为圆环的雏形，完成圆环加工的第一步。

在优选的实施例中，如图2和图3所示，所述拉伸成型工位1与所述第一运输工位2之间设置一落料装置13，落料装置13包括一倾斜的导向通道131，导向通道131一端设置于所述焊接模块12竖直方向的正下方，另一端延伸至所述第一运输工位2并与其连接。通过该导向通道131将封闭环输送至PLC系统内的预定轨道，通过设置落料装置13，使得环状物料能够准确进入第一运输工位2上设定的轨道内，防止物料回弹散落脱离。在导向通道131上靠近所述拉伸成型工位1的一端设有伸缩导向杆，物料经过绕圈模块11和焊接模块12绕圈焊接成封闭环后，该伸缩导向杆从导向通道131内延伸出，使得封闭环套设在该伸缩导向杆上，并沿着该伸缩导向杆落下，使得每一个封闭环都按照同一个方向掉落至导向通道131表面，封闭环掉落至导向通道131同时，伸缩导向杆缩回至导向通道131内，封闭环从倾斜的导向通道131表面滑移至第一运输工位2上。当下一个物料被加工成封闭环后，伸缩导向杆再次从导向通道131内延伸出，重复上述加工过程。在封闭环掉落过程中通过伸缩导向杆的引导作用，可以保证每一个封闭环的焊接处朝同一个方向落下。实际应用中，伸缩导向杆的伸缩运动由PLC系统控制下的气缸统一进行开关调控。

进一步的，落料板13上通过螺栓或者其他可实现可拆卸的方式连接有两个移动杆130，且两个移动杆130之间的区域组成导向通道131，且两个移动杆130倾斜设置，使得导向通道131远离焊接模块12的一侧宽度大于靠近焊接模块12一侧的宽度，以便于封闭环在掉落时，能利用自身重力掉落至预定轨道内。通过可拆卸固定移动杆130，使得导向通道131可以根据物料大小形状的变化调整通道的宽窄程度。

在优选的实施例中，如图2和图4所示，本发明的第一运输工位2整体设置为斜坡结构，可以协调拉伸成型工位1与挤压卷边工位3之间的高度差，同时，通过第一运输工位2更好的协调拉伸成型工位1与挤压卷边工位3之间物料加工的时间。实际应用中，拉伸成型工位1和挤压卷边工位3完成一次加工均需要一定时间周期，因此需要保证拉伸成型工位1不断有物料输送出来，同时挤压卷边工位3上每一个待加工物料到达之前，上一个物料正好完成挤压卷边加工，这样才能保证两个工位之间工作效率最大化，而第一运输工位2的坡型设置能够同时协调高度差和时间差。所述第一运输工位2包括运输带20和第一感应装置21；所述运输带20一端连接所述落料板13，另一端延伸至所述挤压卷边工位3，所述第一感应装置21固定于所述运输带20上与所述挤压卷边工位3交接处；所述运输带20两侧均设有导向杆202，且通过所述导向杆202校正物料运输轨迹。本发明的第一感应装置21可以设置为位置传感器或者成对的激光感应装置，当有物料输送经过，则感应器发生相应信号，物料运送成功，如感应器长时间感应不到物料，则系统发出警报，提醒检修。具体的，运输带20及其上的第一感应装置21与PLC系统动力连接，且坡型运输带20最低端位于落料板13下侧，最高端位于挤压卷边工位3上侧；运输带20两侧均设有导向杆202，且通过导向杆202校正预定轨道内的物料，防止其脱离运输带20掉落。

进一步的，如附图4所示，两个导向杆202远离落料板13的一侧向靠近运输带20中部一侧倾斜设置，使得两个导向杆202中间的通道向远离落料板13一侧聚拢，防止物料向上运送过程中偏离至运输带20的边缘处发生物料掉落事故。

优选的，当第一感应装置设置为激光传感器时，如附图4所示，两两一组依次设置在运输带20两侧，一组内激光传感器内一个发射激光，另一个接收激光，成对设置的两组激光传感器之间沿运输带20运输方向间隔一定距离，且间隔的距离大于物料的最大外径，使得运输带20上的物料从两组激光传感器穿过时，能同时检测到封物料规格是否符合预设值，当两组激光传感器同时检测到物料信号，则PLC系统判定物料规格大于预设值；当两组激光传感器先后检测到物料信号的间隔大于预定间隔值时，则PLC系统判定物料规格小于预设值或发生叠料状况；当物料规格符合预设值时，两组激光传感器应当先后无间隔或者先后按照预定间隔值感应到物料信号；当任何一组激光传感器长时间没有接收到物料信号时，则PLC系统判定缺料，可提醒操作者及时检修拉伸成型工位1或第一运输工位2是否出现故障。

在优选的实施例中，如图4所示，运输带20上与物料接触面均匀布置有多个用于增大摩擦力的凸点，通过运输带20将落料板13上的物料运输至挤压卷边工位3。因在实际生产过程中，挤压卷边工位3的高度，高于落料板13的高度，使得物料在运输带20上运输的过程中，运输带20需要倾斜一定的角度，这样会导致物料在运输带20上因重力作用发生相对滑动，导致物料运送时间很难标准和，不利用PLC系统通过一定的时间间隔判定系统是否缺料；通过在运输带20上均匀布置凸点可进一步增加运输带20的摩擦力，使物料在运输带20上固定运输，避免封闭环发生滑动。

在优选的实施例中，如图2和图5所示，所述挤压卷边工位3包括导向模块30、挤压卷边模具和第二感应装置33，所述导向模块30一端固定于所述第一运输工位2的坡面顶端，另一端可伸缩导向所述挤压卷边模具，将环状物料固定在模具中；所述第二感应装置33成对固定于所述挤压卷边模具的四周，用于检测环状物料是否稳定于模具中，从而控制挤压卷边模具启动对物料进行卷边加工，第二感应装置33可以设置为传感器或者激光传感器，当其设置为激光传感器时，成对设置在挤压卷边模具四周。挤压卷边模具包括下模具31和上模具32，导向模块30包括一与PLC系统动力连接的可伸缩挤压模具301，挤压模具301向挤压卷边模具方向往返伸缩与下模具31配合对环状物料进行挤压定型，使物料加压成为标准圆环型，挤压模具301伸缩路径的两侧设有限位杆302，两个限位杆302之间组成一用于限制物料移动方向的限位通道303，两个限位杆302通过螺栓、销钉或者其他可拆卸的方式固定在限位通道303所在工作台表面，需要说明的是，限位通道303靠近挤压模具301的一端对应于第一运输工位2的坡面顶端，使得第一运输工位2上的物料正好掉落至限位通道303内。

在一实施例中，挤压模具301为圆环的一侧半圆环，下模具31靠近挤压模具301的一侧向内凹陷形成一与半圆环对应圆弧面，优选的，与下模具31对应的工作台上设置圆形凹槽(附图为示出)，当物料被推送挤压至下模具31处，下沉至凹槽内固定以便于下模具31下压卷边。

具体操作过程中，运输带20运输的物料掉落至两个限位杆302之间后，PLC动力系统接收到第一感应装置21的信号控制挤压模具301推动物料向下模具31的方向运动，使得挤压模具301与下模具31相互扣合，从而使得物料挤压成一圆形环。下模具31正上方设有一与PLC系统动力连接的上模具32，当且通过下模具31与上模具32压装将封闭环一侧挤压卷边。下模具31的四周至少设置一组激光传感器作为第二感应装置33，当设置为两组以上激光传感器时，多个激光传感器相较于挤压卷边模具中心。通过第二感应装置33将感应信号发送至PLC动力系统，当判断下模具31内的物料稳定以后，上模具32下压靠近下模具31，对物料进行卷边加工完成圆环加工的第二步。

进一步的，现有技术中压装过程中，被压装物品不水平时，不仅容易导致被压装物报废，还容易导致压装模具损坏，而本发明通过将第二感应装置33设置在下模具31的外侧的一圆形圈内，使得传感器的激光的交汇点位于下模具31的中心，而下模具31上的封闭环可被多个激光传感器检测到是否水平，当其中任一组激光传感信号异常时，PLC系统即可判定物料挤压圆形环失败或者物料放置不平整，从而自动停止上模具32和下模具31的压装。

在优选的实施例中，如图2-图6所示，第二运输模块包括一与PLC系统动力连接的机械臂40，机械臂40上设有机械手41。

在一种实施例中，机械臂40与PLC系统滑动连接，通过PLC系统控制机械臂40经过多次滑动后，通过机械手41将下模具31内压装好的物料拿取并放置在空心环挤压工位5上。

在另一种实施例中，机械臂40与PLC动力系统转动连接，通过PLC系统控制机械臂40在下模具31和空心环挤压工位5之间来回摆动，使得机械臂40上的机械手41可将下模具31内压装好的物料拿取并放置在空心环挤压工位5上，通过摆动连接可实现物料的快速拿取，且缩小机械手41占用的空间。

在优选的实施例中，如图2和图7和图8所示，所述空心环挤压工位5包括压环模具和第三感应装置52；所述第三感应装置52成对设置在所述压环模具四周，若干对所述第三感应装置52相交于所述压环模具的中心。其中，所述压环模具包括成型模块51和压装模具50，成型模块51正上方设有一与PLC系统动力连接的压装模具50，通过压装模具50与成型模块51相互挤压使卷边加工后的物料被挤压成一空心环。当第三感应装置52发送给PLC系统的感应信号表明物料被准确稳定在成型模块51上时，PLC系统控制压装模具50下压对物料进行空心环挤压成型。

为了使空心环挤压成型后得到的最终圆环产品准确的投入收纳框中，本发明进一步对压环模具的结构进行改进，使得完成加工的圆环能够从压环模具上按照预定的方向投入收纳筐。

在一种实施例中，成型模块51弹性固定在操作台上，压装模具50一侧与PLC系统动力连接，另一侧通过多个滑动柱54与成型模块51滑动连接，且滑动柱54一侧设有一限位块，使得压装模具50向远离成型模块51方向移动时，通过限位块带动成型模块51向上运动，使成型模块51发生抖动，将压装好的空心环抖出收纳筐。

在另一实施例中，成型模块51包括一与操作台水平面连接的圆台501，圆台501内设有滑动槽5111，滑动槽5111内设有拔模角，且滑动槽5111内镶嵌有橡胶套5112，圆台501上侧设有一定型模具515，定型模具515下侧设有与滑动槽5111相匹配的插销块，定型模具515与圆台501优选通过弹簧512连接。

本实施例通过压装模具50压装定型模具515将圆环压装成空心环，在压装模具50完成压装向远离成型模块51回程的过程中，利用橡胶套5112的形变力，与定型模具515通过挤压对定型模具515产生一定的滞留，进而通过拔模角与插销块的配合，当定型模具515向上运动一定距离后，弹簧512快速复位，对定型模具515产生一定冲击力，将定型模具515上压装好的空心环排出至外界空间。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.自动压环系统，其特征在于：所述系统包括依次设置的拉伸成型工位(1)、第一运输工位(2)、挤压卷边工位(3)、第二运输工位(4)、空心环挤压工位(5)，所述拉伸成型工位(1)与所述挤压卷边工位(3)之间通过所述第一运输工位(2)实现第一次物料传递，所述挤压卷边工位(3)与所述空心环挤压工位(5)通过所述第二运输工位(4)实现第二次物料传递。

2.根据权利要求1所述的自动压环系统，其特征在于：所述拉伸成型工位(1)、第一运输工位(2)、挤压卷边工位(3)、第二运输工位(4)和空心环挤压工位(5)均接入PLC系统。

3.根据权利要求1或2所述的自动压环系统，其特征在于：所述拉伸成型工位(1)包括与PLC系统动力连接的送料模块(10)、绕圈模块(11)、焊接模块(12)；

所述绕圈模块(11)同时连接于所述送料模块(10)和所述焊接模块(12)，并在两者之间重复绕圈运动。

4.根据权利要求3所述的自动压环系统，其特征在于：所述拉伸成型工位(1)与所述第一运输工位(2)之间设置一落料装置(13)，所述落料装置(13)包括一导向通道(131)，所述导向通道（131）上靠近所述拉伸成型工位(1)的一端设有伸缩导向杆，所述导向通道(131)另一端连接至所述第一运输工位(2)。

5.根据权利要求4所述的自动压环系统，其特征在于：所述第一运输工位(2)包括运输带(20)和第一感应装置(21)；所述运输带(20)一端连接所述落料装置(13)，另一端延伸至所述挤压卷边工位(3)，所述第一感应装置(21)固定于所述运输带(20)上，且位于运输带(20)靠近所述挤压卷边工位(3)的一端，用于检测运输带(20)上物料规格是否符合预设值；

所述运输带(20)两侧均设有导向杆(202)，且通过所述导向杆(202)校正物料运输轨迹。

6.根据权利要求5所述的自动压环系统，其特征在于：所述运输带(20)上与物料接触面均匀布置有多个用于增大摩擦力的凸点。

7.根据权利要求1或2所述的自动压环系统，其特征在于：所述第一运输工位(2)设置为坡面，所述挤压卷边工位(3)包括导向模块(30)、挤压卷边模具和第二感应装置(33)，所述导向模块(30)一端固定于所述第一运输工位(2)的坡面顶端，另一端导向所述挤压卷边模具；所述第二感应装置(33)成对固定于所述挤压卷边模具的四周。

8.根据权利要求2所述的自动压环系统，其特征在于：所述第二运输工位(4)包括一与所述PLC系统动力连接的机械臂(40)，所述机械臂(40)上设有机械手(41)。

9.根据权利要求8所述的自动压环系统，其特征在于：所述空心环挤压工位(5)包括压环模具和第三感应装置(52)；

所述第三感应装置(52)成对设置在所述压环模具四周，若干对所述第三感应装置(52)相交于所述压环模具的中心。