CN113649928B - 一种合金棒料定量切割自动线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及合金加工领域，具体涉及一种合金棒料定量切割自动线装置。在合金棒料定量切割自动线上依次设有自动上料和测量装置、切槽装置、压断装置、压平装置、桁架机械手，合金棒料放置在自动上料和测量装置的无动力斜坡料道上，通过无动力斜坡料道使合金棒料依次单根上料，合金棒料经过自动上料和测量装置后，依次经过切槽装置、压断装置、压平装置，并由桁架机械手抓取到指定的废料框或成品框；桁架机械手的抓取范围覆盖到压断装置、压平装置、废料框及成品框。本发明实现了合金棒料从上料，到定量切割的一系列加工工序，从而提高了生产效率，实现了合金棒料批量加工处理。

Description

一种合金棒料定量切割自动线

技术领域：

本发明涉及合金加工领域，具体涉及一种合金棒料定量切割自动线装置。

背景技术：

高温合金是制造航空、航天、汽车、石化等领域热端部件的关键材料，高温合金母合金是先进动力装置热端部件的材料源头，其品质的高低直接影响了最终铸件的铸造成品率和服役可靠性。由于零件结构特征的差异，所需合金合金棒料的重量也不同，需要对其进行定量切割加工后再使用。

传统的对母合金棒料切割的方式，是人工切割，需要将棒料固定，砂轮片旋转切割，这样的切割方式不可避免地使切割产生的碎削进入母合金中心缩孔及缩松内，造成棒料中心缩孔的二次污染。同时，传统切割方式产生的高温也会使合金铸锭表面严重氧化，造成氧、氮含量的增加，影响母合金的成分和性能。

中国专利公开号(CN 108127160 A)一种母合金用切割机，运用夹具使母合金在切割过程中旋转，进行环切，同时留住中间芯部不切断，最终下料时砸断即可，避免了原始的切割方式对母合金中心缩孔的污染，并通过调整支架托的位置来确定每段切割的长度，但是这种装置只能进行单根母合金棒料的切割加工，自动化程度低，费时费力而且加工精度也不高。

中国专利公开号(CN 110170908)砂轮切割设备及切割方法提到了一种用于母合金棒料的砂轮切割设备，涉及到上料装置，环切装置和顶断装置，可以实现母合金棒料的定尺切割，但是定尺功能是通过上料装置的顶杆和滚轮送料实现的，这种送料方式棒料只能单方向前进不能后退，易造成在外力停止后棒料因惯性而继续运动，又无法后退修正误差，最终影响定尺送料的精度。在切槽加工时，由于棒料自由端是浮动状态，因此自由端设计了浮动支撑以保证切槽加工的稳定性，但是这种设计一方面不能从根本上解决长棒料自由端摆动的问题。另外，浮动支撑的位置也没办法随棒料长短调节，这些都限制了可切割棒料的长度。压断加工中，被压断的棒料自由掉落，再由人工拾取，易造成表面的磕碰，也会带来危险。

发明内容：

为了解决现有技术的缺点与不足，本发明的目的在于提供一种合金棒料定量切割自动线装置，开发一种集上料、切槽、压断和压平端面于一体的全自动化设备，以提高母合金棒料定量切割的精度和生产效率。

本发明采用的技术解决方案是：

一种合金棒料定量切割自动线，在合金棒料定量切割自动线上依次设有自动上料和测量装置、切槽装置、压断装置、压平装置、桁架机械手，合金棒料放置在自动上料和测量装置的无动力斜坡料道上，通过无动力斜坡料道使合金棒料依次单根上料，合金棒料经过自动上料和测量装置后，依次经过切槽装置、压断装置、压平装置，并由桁架机械手抓取到指定的废料框或成品框；桁架机械手的抓取范围覆盖到压断装置、压平装置、废料框及成品框。

所述的合金棒料定量切割自动线，自动上料和测量装置包括上料装置和测量装置，上料装置为无动力斜坡料道上的一侧设有轴向定位挡板，在无动力斜坡料道的较低一端设有与合金棒料相对应的气动挡停分料装置；测量装置包括长度测量装置、重量测量装置和测径仪，其中：在气动挡停分料装置与无动力斜坡料道对应处，于合金棒料远离轴向定位挡板的一端外侧设有长度测量装置；在合金棒料自重滚动离开无动力斜坡料道的方向设有重量测量装置，在合金棒料滑动离开重量测量装置的方向设有测径仪。

所述的合金棒料定量切割自动线，上料装置包括无动力斜坡料道、轴向定位挡板、气动挡停分料装置、无动力送料辊和电动推杆，具体结构如下：

无动力斜坡料道的两侧相对平行设有固定挡板，每个固定挡板的背面与挡板支架连接，在无动力斜坡料道上靠近一个固定挡板的一侧设有轴向定位挡板，合金棒料在轴向定位挡板与另一个固定挡板之间的无动力斜坡料道上依次排列放置，轴向定位挡板和固定挡板均与合金棒料的轴向垂直，轴向定位挡板在合金棒料轴向方向上沿着无动力斜坡料道左右移动，在无动力斜坡料道的较低一端开口处设有气动挡停分料装置；在合金棒料自重滚动离开无动力斜坡料道的方向，设有与合金棒料平行的第一直线导轨，第一直线导轨上安装伺服电机，电动推杆的一端安装于伺服电机的输出端，电动推杆的另一端与输送至重量测量装置的合金棒料的一端相对应。

所述的合金棒料定量切割自动线，合金棒料的长度测量装置，包括轴向气缸、直线轴承和激光测距仪，直线轴承的一端与轴向气缸的输出端连接，在气动挡停分料装置与无动力斜坡料道对应处，直线轴承的另一端与合金棒料的一端相对应，合金棒料的另一端与轴向定位挡板紧密接触，在轴向气缸与合金棒料对应的一侧安装激光测距仪。

所述的合金棒料定量切割自动线，合金棒料的重量测量装置，包括平台秤、V型支架、托辊支架和顶升气缸，平台秤安装于顶升气缸上，平台秤的顶部设有V型支架，平台秤的上方设有托辊支架，两个V型支架的顶部设有与合金棒料对应的V型缺口，托辊支架上均匀安装与合金棒料对应的无动力送料辊，通过无动力送料辊将测量长度后的合金棒料接住，合金棒料置于无动力送料辊和V型支架的顶部。

所述的合金棒料定量切割自动线，切槽装置包括主轴箱、工件夹具，主轴箱、工件夹具相对设置，主轴箱上设有主轴、气动三爪卡盘，主轴为带有中心通孔的水平轴，合金棒料穿过主轴的中心通孔，安装于主轴与工件夹具之间，主轴的一端安装气动三爪卡盘，合金棒料的一端与气动三爪卡盘连接，合金棒料的另一端与工件夹具连接，合金棒料的下方设置拖辊输送线；工件夹具包括气动夹头、回转套筒、可滑移底座和滑座导轨，可滑移底座安装于床身上、且与床身上的滑座导轨呈滑动配合，可滑移底座与主轴对应端依次安装回转套筒、气动夹头，回转套筒、气动夹头和三爪卡盘的中心轴线在一条直线上，合金棒料水平安装于三爪卡盘、气动夹头之间；

切槽装置还包括电动切割砂轮片，其安装在与地面呈45°角的砂轮片安装底座上，砂轮片安装底座安装于第一直线导轨底座上、且与第一直线导轨底座上的第一直线导轨呈滑动配合，第一直线导轨底座安装于第二直线导轨底座上、且与第二直线导轨底座上的第二直线导轨呈滑动配合，电动切割砂轮片通过可沿合金棒料径向方向进给的第一直线导轨和轴向方向进给的第二直线导轨进行移动，使电动切割砂轮片在合金棒料的斜上方往下进行切割。

所述的合金棒料定量切割自动线，切槽装置还包括气动升降托举装置及托辊输送线，气动升降托举装置包括V型托举支架、托举平台、升降气缸，升降气缸上安装托举平台，托举平台顶部设有两个竖向的V型托举支架，两个V型托举支架相对平行设置；托举平台的上方水平设有托辊支架，托辊支架上设有托辊输送线，托辊输送线为均匀安装于托辊支架上的送料辊组成；托辊支架和V型托举支架沿垂直方向布置，且托辊支架上为两个V型支架预留两个孔洞。

所述的合金棒料定量切割自动线，压断装置包括滚筒输送线、承重底座、压机框架，承重底座在压机框架下方，其上装有滚筒输送线，压机框架上沿竖向分别安装第一液压缸、第二液压缸，第一液压缸的下部输出端安装固定压头，第一液压缸驱动固定压头下压，第二液压缸的下部输出端安装压断压头；压断装置还包括承料槽、承料槽转轴、气缸、第一接近开关和第二接近开关，承料槽安装在滚筒输送线末端，即棒料压断位置，并于承重底座一端带有承料槽转轴；承料槽底部装有气缸，气缸的上部伸缩杆端与承料槽的底部铰接，气缸的下部套筒端与承重底座的下部铰接；承料槽的下方设置有两组接近开关：第一接近开关、第二接近开关，第一接近开关、第二接近开关上下设置、且与承料槽内的下端部相对应；

压断装置还包括感应传感器，安装在承重底座上、滚筒输送线的两侧，位于固定压头和压断压头中间，当棒料传输至两个压头下方时，棒料后部位于固定压头的下方，棒料前部位于压断压头的下方，棒料后部和棒料前部之间的压断处切槽位于V型槽中，感应传感器接收到棒料的切槽信息后，控制滚筒输送线停止前进，固定压头和压断压头下压，在棒料上的切槽处压断棒料。

所述的合金棒料定量切割自动线，压平装置机身为凹型结构，所述凹型结构内两个侧面分别对应安装固定压头、活动压头，紧靠固定压头水平方向装有调整块，调整块锁紧在安装于所述凹型结构内底面的导轨上；所述凹型结构内底面还设有V型定位槽、有料检测开关于固定压头、活动压头之间，V型定位槽、有料检测开关安装于所述凹型结构内底面的导轨上，活动压头与机身上的液压缸相连；

合金棒料通过气动爪手抓取，合金棒料水平置于固定压头、活动压头之间的V型定位槽上，合金棒料的一端与调整块相对应并连接，合金棒料的另一端与活动压头相对应，有料检测开关位于合金棒料的一侧；合金棒料的另一端上方设有可升降气缸及其连接的定位板，定位板安装于可升降气缸底部，定位板在可升降气缸带动下升降，定位板与V型定位槽共同作用，实现对合金棒料的夹紧定位。

所述的合金棒料定量切割自动线，桁架机械手包括气动爪手、Z轴第一直线导轨、主横梁、X轴直线导轨、Z轴第二直线导轨、立柱，两根竖向立柱相对平行设置，两根竖向立柱的顶部支撑主横梁，在主横梁上设置有X轴直线导轨，X轴直线导轨上安装两个竖梁，两个竖梁与X轴直线导轨呈滑动配合，一个竖梁上竖向安装Z轴第一直线导轨，Z轴第一直线导轨与所述竖梁呈滑动配合；另一个竖梁上竖向安装Z轴第二直线导轨，Z轴第二直线导轨与所述竖梁呈滑动配合；Z轴第一直线导轨和Z轴第二直线导轨下部分别安装有一组气动爪手，X轴直线导轨、Z轴第一直线导轨和Z轴第二直线导轨三条直线导轨联动控制，实现气动爪手在X轴和Z轴方向上的移动。

借由上述技术方案，本发明至少具有下列优点及有益效果：

1、与原有加工方式相比，本发明合金棒料定量切割自动线装置不仅操作简单，节省了人力成本，更能够保证各环节连接紧密性，极大的保证了母合金棒料定量切割的稳定性。可根据实际称重和棒料长度，直径检测情况，确定母合金棒料定量切割的长度，使得每段棒料的重量更加精准可控；两端夹持棒料，砂轮从斜上方向下的切割方式既保证了切割的稳定性，又保证了定量的精确性；压断装置中承料槽的特殊设计可以自动判断掉落的是废料还是成品，对于成品，通过桁架机械手抓取进行端面压平加工；对于废料，则直接抓到废料槽中，做到了省时高效。这条线全自动化完成了母合金棒料从上料到切槽，压断以及端面压平一系列加工过程，自动化程度高，实用性强。

2、本发明实现了母合金棒料从上料，到定量切割的一系列加工工序，从而提高了生产效率，实现了母合金棒料批量加工处理。

附图说明：

图1本发明合金棒料定量切割自动线装置整体结构示意图。

图2上料装置和检测装置结构示意图。

图3上料装置和检测装置俯视图。

图4测长部分示意图。

图5气动升降测重部分示意图。

图6切槽装置结构主视图。

图7切槽装置的工件夹具示意图。

图8切槽装置结构左视图。

图9切槽装置的气动升降托举装置及托辊输送线示意图。

图10压断装置结构示意图。

图11两缸压机部分示意图。

图12承料槽结构部分示意图。

图13机械手抓取料段时压断装置示意图。

图14压平装置结构主视图。

图15压平装置结构侧视图。

图16桁架机械手结构主视图。

图17桁架机械手结构侧视图。

图中，100自动上料和测量装置，101无动力斜坡料道，102轴向定位挡板，103合金棒料，104气动挡停分料装置，105测径仪，106无动力送料辊，107平台秤，108轴向气缸，109伺服电机，110电动推杆，111第一直线导轨，112直线轴承，113激光测距仪，114托辊支架，115V型支架，116第二直线导轨，117顶升气缸，118固定挡板，119挡板支架；

200切槽装置，201主轴箱，202工件夹具，203主轴，204气动三爪卡盘，205气动夹头，206回转套筒，207可滑移底座，208电动切割砂轮片，209砂轮片安装底座，210第一直线导轨，211第二直线导轨，213拖辊输送线，214V型托举支架，215托举平台，216升降气缸，217托辊支架，218滑座导轨，219第一直线导轨底座，220第二直线导轨底座，221除尘机，222床身，223除尘孔；

300压断装置，301滚筒输送线，302承重底座，303第一液压缸，304第二液压缸，305压机框架，306承料槽，307缓冲弹簧，308固定压头，309压断压头，310承料槽转轴，311气缸，312第一接近开关，313第二接近开关，314V型槽，315感应传感器；

400压平装置，401固定压头，402调整块，403V型定位槽，404有料检测开关，405可升降气缸，406定位板，407活动压头，408机身，409导轨；

500桁架机械手，501气动爪手，502Z轴第一直线导轨，503主横梁，504X轴直线导轨，505Z轴第二直线导轨，506立柱，507防护横梁，508防护网，509竖梁，510废料框，511成品框。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍：

下面结合附图对本发明实施作进一步说明：

请参见图1-图17，本发明合金棒料定量切割自动线装置，在合金棒料定量切割自动线上依次设有自动上料和测量装置100、切槽装置200、压断装置300、压平装置400、桁架机械手500，十根合金棒料103放置在自动上料和测量装置100的无动力斜坡料道101上，通过无动力斜坡料道101使合金棒料103依次单根上料，合金棒料103经过自动上料和测量装置100后，依次经过切槽装置200、压断装置300、压平装置400，并由桁架机械手500抓取到指定的料框(如：废料框510或成品框511)，以实现合金棒料103的全自动批量定量切割加工。

如图2-图5所示，本发明采用自动上料和测量装置10，可提高合金棒料定量切割精度，主要包括上料装置和测量装置，上料装置为无动力斜坡料道101上的一侧设有轴向定位挡板102，在无动力斜坡料道101的较低一端设有与合金棒料103相对应的气动挡停分料装置104；测量装置包括长度测量装置、重量测量装置和测径仪，其中：在气动挡停分料装置104与无动力斜坡料道101对应处，于合金棒料103远离轴向定位挡板102的一端外侧设有长度测量装置；在合金棒料103自重滚动离开无动力斜坡料道101的方向设有重量测量装置，在合金棒料103滑动离开重量测量装置的方向设有测径仪。

上料装置包括无动力斜坡料道101、轴向定位挡板102、气动挡停分料装置104、无动力送料辊106和电动推杆110，具体结构如下：

无动力斜坡料道101的两侧相对平行设有固定挡板118，每个固定挡板118的背面与挡板支架119连接，在无动力斜坡料道101上靠近一个固定挡板118的一侧设有轴向定位挡板102，轴向定位挡板102与另一个固定挡板118之间的无动力斜坡料道101上可以一次实现十根合金棒料103的依次排列放置，轴向定位挡板102和固定挡板118均与合金棒料103的轴向垂直，轴向定位挡板102可以在合金棒料103轴向方向上沿着无动力斜坡料道101左右移动，可手动调节，并由螺钉锁紧，起到对不同长度批次合金棒料103的定位测长作用，通过设有轴向定位挡板102可以适应不同长度合金棒料103的测长功能。在无动力斜坡料道101的较低一端开口处设有气动挡停分料装置104，气动挡停分料装置104可以通过其底部的气缸控制升降以进行分料工作，气动挡停分料装置104的每下降和上升一次分隔出一根合金棒料103。

在合金棒料103自重滚动离开无动力斜坡料道101的方向，设有与合金棒料103平行的第一直线导轨111，第一直线导轨111上安装伺服电机109，电动推杆110的一端安装于伺服电机109的输出端，电动推杆110的另一端与输送至重量测量装置的合金棒料103的一端相对应。

如图3所示，合金棒料103的长度测量装置，包括轴向气缸108、直线轴承112和激光测距仪113，直线轴承112的一端与轴向气缸108的输出端连接，在气动挡停分料装置104与无动力斜坡料道101对应处，直线轴承112的另一端与合金棒料103的一端相对应，合金棒料103的另一端与轴向定位挡板102紧密接触，在轴向气缸108与合金棒料103对应的一侧安装激光测距仪113。

轴向气缸108通过直线轴承112推动合金棒料103端面顶到轴向定位挡板102上，完成轴向定位，直线轴承112为轴向气缸108提供支撑，保证轴向气缸108推动合金棒料103时平稳定向。由激光测距仪113测量合金棒料103长度，激光测距仪113到合金棒料103与直线轴承112对应的端面距离为L_测，激光测距仪113到合金棒料103顶到轴向定位挡板102的距离为L_定，则合金棒料103长度L为两者之差，具体计算公式如下：

L＝L_定-L_测 (1)

当合金棒料103在气动挡停分料装置104处测量出长度后，挡在合金棒料103前方的气动挡停分料装置104下降，合金棒料103依靠重力继续沿无动力斜坡料道101滚动到末端位置处的无动力送料辊106上，电动推杆110在伺服电机109的作用下，沿第一直线导轨111推动合金棒料103，将合金棒料103沿无动力送料辊106向前推送到重量测量装置的正上方的位置。

如图4所示，合金棒料103的重量测量装置，包括平台秤107、V型支架115、托辊支架114和顶升气缸117，平台秤107安装于顶升气缸117上，平台秤107的顶部设有V型支架115，平台秤107的上方设有托辊支架114，两个V型支架115的顶部设有与合金棒料103对应的V型缺口，托辊支架114上均匀安装与合金棒料103对应的无动力送料辊106，通过无动力送料辊106将测量长度后的合金棒料103接住，合金棒料103置于无动力送料辊106和V型支架115的顶部。

当进行测重时，顶升气缸117带动平台秤107上升，平台秤107上的V型支架115将合金棒料103托举脱离送料辊，平台秤107进行称重作业。随后顶升气缸117下降，合金棒料103回到无动力送料辊106上，在电动推杆110的作用下继续向前输送。

在合金棒料103离开重量测量装置的输送方向上设有测径仪105，测径仪105通过第二直线导轨116安装于托辊支架114上，第二直线导轨116与合金棒料103的输送方向垂直，测径仪105与第二直线导轨116呈滑动配合。测径仪105布置在距离合金棒料103切断位置1m以上，在伺服送料系统的精确推料支持下，测径仪105采用激光扫描法可以完成合金棒料103任意指定截面直径d_i的测量。经过测径仪105测量指定截面处直径d_i，合金棒料103继续在电动推杆的作用下被送进定量切割设备进行切割加工。

如图1、图6-图9所示，切槽装置200包括主轴箱201、工件夹具202，主轴箱201、工件夹具202相对设置，主轴箱201上设有主轴203、气动三爪卡盘204，主轴203为带有中心通孔的水平轴，合金棒料103穿过主轴203的中心通孔，安装于主轴203与工件夹具202之间，主轴203的一端安装气动三爪卡盘204，合金棒料103的一端与气动三爪卡盘204连接，合金棒料103的另一端与工件夹具202连接，合金棒料103的下方设置拖辊输送线213。

如图7所示，工件夹具202包括气动夹头205、回转套筒206、可滑移底座207和滑座导轨218，可滑移底座207安装于床身222上、且与床身222上的滑座导轨218呈滑动配合，可滑移底座207与主轴203对应端依次安装回转套筒206、气动夹头205，回转套筒206、气动夹头205和气动三爪卡盘204的中心轴线在一条直线上，合金棒料103水平安装于气动三爪卡盘204、气动夹头205之间。合金棒料103被自动上料和测量装置100的电动推杆110推送进主轴203通孔内，当整根合金棒料103穿过主轴203时，伺服电机109控制电动推杆110停止推进合金棒料103，气动三爪卡盘204夹紧合金棒料一端，可滑移底座207可以沿滑座导轨218根据合金棒料103的长短前后移动，确定好位置后锁紧，同时启动气动夹头205夹紧合金棒料103自由端，主轴203转动带动合金棒料103同步旋转，实现合金棒料的环切操作。

如图8所示，切槽装置还包括电动切割砂轮片208，其安装在与地面呈45°角的砂轮片安装底座209上，砂轮片安装底座209安装于第一直线导轨底座219上、且与第一直线导轨底座219上的第一直线导轨210呈滑动配合，第一直线导轨底座219安装于第二直线导轨底座220上、且与第二直线导轨底座220上的第二直线导轨211呈滑动配合，电动切割砂轮片208通过可沿合金棒料103径向方向进给的第一直线导轨210和轴向方向进给的第二直线导轨211进行移动，采用这种两坐标(纵向Z、横向X)联动控制，使电动切割砂轮片208在合金棒料103的斜上方往下进行切割，与合金棒料103的重力方向基本一致，相比与砂轮水平方向切割，不易引起切削振动，可以使切割面更平滑。当切割至预设中心外径停止，电动切割砂轮片208移到下一处继续切割。床身222的一侧有除尘孔223，除尘孔223可连接到除尘机221，可将切削产生灰尘抽出，收集在切割时产生的粉尘等固体颗粒，杜绝在加工过程中对合金棒料103和环境造成污染。

如图9所示，切槽装置还包括气动升降托举装置及托辊输送线，气动升降托举装置包括V型托举支架214、托举平台215、升降气缸216，升降气缸216上安装托举平台215，托举平台215顶部设有两个竖向的V型托举支架214，两个V型托举支架214相对平行设置；托举平台215的上方水平设有托辊支架217，托辊支架217上设有托辊输送线213，托辊输送线213为均匀安装于托辊支架217上的送料辊组成；托辊支架217和V型托举支架214沿垂直方向布置，且托辊支架217上为两个V型支架214预留两个孔洞，可以使两者无干涉做往复运动。当合金棒料103完成全部切槽加工时，升降气缸216上升，带动托举平台215及V型支架214一起上升，到合金棒料103位置停止，夹持合金棒料103的两端松开，合金棒料103落到V型托举支架214上，升降气缸216带动V型支架214下降，将合金棒料103平稳的放到拖辊输送线213上，图8所示的103A和103B分别代表合金棒料103的夹持位置和在托辊输送线213上的位置情况。

如图10-图11所示，压断装置包括滚筒输送线301、承重底座302、压机框架305，承重底座302在压机框架305下方，其上装有滚筒输送线301，合金棒料从滚筒输送线301一端进入并传输，在承重底座302和滚筒输送线301中间安装有缓冲弹簧307，可将压头对合金棒料压断时的压力作用到承重底座302上而不破坏滚筒输送线301。所述压断装置还包括两缸压机，压机框架305上沿竖向分别安装第一液压缸303、第二液压缸304，第一液压缸303的下部输出端安装平板式固定压头308，第一液压缸303驱动固定压头308下压，用于对传输至固定压头308下方的合金棒料进行固定。第二液压缸304的下部输出端安装压断压头309，第二液压缸304驱动压断压头309下压，进行合金棒料的压断。所述压断装置还包括感应传感器315，安装在承重底座302上、滚筒输送线301的两侧，位于两个压头(固定压头308和压断压头309)中间，当合金棒料传输至两个压头下方时，合金棒料后部位于固定压头308的下方，合金棒料前部位于压断压头309的下方，合金棒料后部和合金棒料前部之间的压断处切槽位于V型槽314中，感应传感器315接收到合金棒料的切槽信息后，控制滚筒输送线301停止前进，两压头下压，在合金棒料上的切槽处压断合金棒料。

如图10-图12所示，压断装置还包括承料槽306、承料槽转轴310、气缸311、第一接近开关312(光电感应开关)和第二接近开关313(光电感应开关)，具体结构如下：承料槽306安装在滚筒输送线301末端，即合金棒料压断位置，并于承重底座302一端带有承料槽转轴310，可自由翻转。承料槽306底部装有气缸311，气缸311的上部伸缩杆端与承料槽306的底部铰接，气缸311的下部套筒端与承重底座302的下部铰接，待合金棒料压断后落在承料槽306里，气缸311下拉，承料槽306可绕承料槽转轴310转动，压断合金棒料以一定速度滑移到承料槽306内的下端部，103C是压断合金棒料落在承料槽306下端部位置时的状态。承料槽306的下方设置有两组接近开关：第一接近开关312、第二接近开关313，第一接近开关312、第二接近开关313上下设置、且与承料槽306内的下端部相对应，通过接近开关的判断，确定滑移过来的合金棒料是废料还是成品，桁架机械手与滑移过来的合金棒料对应，并通过桁架机械手抓取到对应工位，至下一道工序进行端面压平操作。桁架机械手500位于压断装置300中承料槽306所在的一侧，桁架机械手500通过其上的气动爪手501与承料槽306中的合金棒料103相对应。

如图14-图15所示，压平装置采用凹型压机设计，卧式压机结构布置，方便设备上下料。压平装置机身408为凹型结构，所述凹型结构内两个侧面分别对应安装固定压头401、活动压头407，紧靠固定压头401水平方向装有若干调整块402，调整块402锁紧在安装于所述凹型结构内底面的导轨409上，调整块402的数量根据需要压平加工的合金棒料103长短进行放置。所述凹型结构内底面还设有V型定位槽403、有料检测开关404于固定压头401、活动压头407之间，V型定位槽403、有料检测开关404安装于所述凹型结构内底面的导轨409上，V型定位槽403的轴线方向可调，以适应不同长度合金棒料103的定位夹紧。活动压头407与机身408上的液压缸相连，液压缸的行程是100m，合金棒料103长度在此范围内可以不用调整设备，若压平加工长度超出此范围，则需要通过添加调整块以适应不同长度的合金棒料103的两端压平加工。压头表面硬度为HRC58-62，可满足硬度在HRC40左右的材料的压平需求。

合金棒料103通过气动爪手501抓取，合金棒料103水平置于固定压头401、活动压头407之间的V型定位槽403上，合金棒料103的一端与调整块402相对应并连接，合金棒料103的另一端与活动压头407相对应，有料检测开关404位于合金棒料103的一侧。合金棒料103的另一端上方设有可升降气缸405及其连接的定位板406，定位板406安装于可升降气缸405底部，定位板406在可升降气缸405带动下升降，定位板406与V型定位槽403共同作用，实现对合金棒料103的夹紧定位。

当气动爪手501将合金棒料103放置在V型定位槽403后，通过V型定位槽403和定位板406下降压紧，夹住合金棒料103，活动压头407向合金棒料103一端的方向运动，压平合金棒料103两端面因切割造成的不平和尖角。随后定位板406升起，有料检测开关给桁架机械手取件信号，气动爪手501抓取合金棒料103至成品框511。

如图16-17所示，桁架机械手包括气动爪手501、Z轴第一直线导轨502、主横梁503、X轴直线导轨504、Z轴第二直线导轨505、立柱506、防护横梁507、防护网508等，两根竖向立柱506相对平行设置，两根竖向立柱506的顶部支撑主横梁503，在主横梁503上设置有X轴直线导轨504，X轴直线导轨504上安装两个竖梁509，两个竖梁509与X轴直线导轨504呈滑动配合，一个竖梁509上竖向安装Z轴第一直线导轨502，Z轴第一直线导轨502与所述竖梁509呈滑动配合；另一个竖梁509上竖向安装Z轴第二直线导轨505，Z轴第二直线导轨505与所述竖梁509呈滑动配合。Z轴第一直线导轨502和Z轴第二直线导轨505下部分别安装有一组气动爪手501，X轴直线导轨504、Z轴第一直线导轨502和Z轴第二直线导轨505三条直线导轨可以联动控制，实现气动爪手501在X轴和Z轴方向上的移动。在主横梁503下方相对平行设置两个水平的防护横梁507，防护横梁507的底部之间设置有防护网508，可以起到预防工件掉落的防护作用。两组气动爪手501的行动路线交叉设置，可实现沿X轴全覆盖，充分发挥整条自动线生产节拍。

如图1、图13所示，呈现的是气动爪手501抓取合金棒料时的工作状态，气缸311上推，将承料槽306推至水平位置。气动爪手501在抓取合金棒料之后沿Z轴提升一个高度，然后X轴移动将合金棒料运送到下一个工作位上方，沿Z轴再下降在所述工作位上。桁架机械手500抓取范围覆盖到压断装置300、压平装置400、废料框510及成品框511，可完成此条线上的合金棒料抓取上下料操作。

结果表明，本发明装置全自动化完成了合金棒料从上料到环切，压断以及端面压平一系列加工过程，自动化程度高，实用性强。

Claims (9)

1.一种合金棒料定量切割自动线，其特征在于，在合金棒料定量切割自动线上依次设有自动上料和测量装置、切槽装置、压断装置、压平装置、桁架机械手，合金棒料放置在自动上料和测量装置的无动力斜坡料道上，通过无动力斜坡料道使合金棒料依次单根上料，合金棒料经过自动上料和测量装置后，依次经过切槽装置、压断装置、压平装置，并由桁架机械手抓取到指定的废料框或成品框；桁架机械手的抓取范围覆盖到压断装置、压平装置、废料框及成品框；

自动上料和测量装置包括上料装置和测量装置，上料装置设有无动力斜坡料道、轴向定位挡板、气动挡停分料装置，在无动力斜坡料道上的一侧设有轴向定位挡板，在无动力斜坡料道的较低一端设有与合金棒料相对应的气动挡停分料装置；测量装置包括长度测量装置、重量测量装置和测径仪，其中：在气动挡停分料装置与无动力斜坡料道对应处，于合金棒料远离轴向定位挡板的一端外侧设有长度测量装置；在合金棒料自重滚动离开无动力斜坡料道的方向设有重量测量装置，在合金棒料滑动离开重量测量装置的方向设有测径仪。

2.按照权利要求1所述的合金棒料定量切割自动线，其特征在于，上料装置包括无动力斜坡料道、轴向定位挡板、气动挡停分料装置、无动力送料辊和电动推杆，具体结构如下：

无动力斜坡料道的两侧相对平行设有固定挡板，每个固定挡板的背面与挡板支架连接，在无动力斜坡料道上靠近一个固定挡板的一侧设有轴向定位挡板，合金棒料在轴向定位挡板与另一个固定挡板之间的无动力斜坡料道上依次排列放置，轴向定位挡板和固定挡板均与合金棒料的轴向垂直，轴向定位挡板在合金棒料轴向方向上沿着无动力斜坡料道左右移动，在无动力斜坡料道的较低一端开口处设有气动挡停分料装置；在合金棒料自重滚动离开无动力斜坡料道的方向，设有与合金棒料平行的第一直线导轨，第一直线导轨上安装伺服电机，电动推杆的一端安装于伺服电机的输出端，电动推杆的另一端与输送至重量测量装置的合金棒料的一端相对应。

3.按照权利要求1所述的合金棒料定量切割自动线，其特征在于，合金棒料的长度测量装置，包括轴向气缸、直线轴承和激光测距仪，直线轴承的一端与轴向气缸的输出端连接，在气动挡停分料装置与无动力斜坡料道对应处，直线轴承的另一端与合金棒料的一端相对应，合金棒料的另一端与轴向定位挡板紧密接触，在轴向气缸与合金棒料对应的一侧安装激光测距仪。

4.按照权利要求1所述的合金棒料定量切割自动线，其特征在于，合金棒料的重量测量装置，包括平台秤、V型支架、托辊支架和顶升气缸，平台秤安装于顶升气缸上，平台秤的顶部设有V型支架，平台秤的上方设有托辊支架，两个V型支架的顶部设有与合金棒料对应的V型缺口，托辊支架上均匀安装与合金棒料对应的无动力送料辊，通过无动力送料辊将测量长度后的合金棒料接住，合金棒料置于无动力送料辊和V型支架的顶部。

5.按照权利要求1所述的合金棒料定量切割自动线，其特征在于，切槽装置包括主轴箱、工件夹具，主轴箱、工件夹具相对设置，主轴箱上设有主轴、气动三爪卡盘，主轴为带有中心通孔的水平轴，合金棒料穿过主轴的中心通孔，安装于主轴与工件夹具之间，主轴的一端安装气动三爪卡盘，合金棒料的一端与气动三爪卡盘连接，合金棒料的另一端与工件夹具连接，合金棒料的下方设置拖辊输送线；工件夹具包括气动夹头、回转套筒、可滑移底座和滑座导轨，可滑移底座安装于床身上、且与床身上的滑座导轨呈滑动配合，可滑移底座与主轴对应端依次安装回转套筒、气动夹头，回转套筒、气动夹头和气动三爪卡盘的中心轴线在一条直线上，合金棒料水平安装于气动三爪卡盘、气动夹头之间；

切槽装置还包括电动切割砂轮片，其安装在与地面呈45°角的砂轮片安装底座上，砂轮片安装底座安装于第一直线导轨底座上、且与第一直线导轨底座上的第一直线导轨呈滑动配合，第一直线导轨底座安装于第二直线导轨底座上、且与第二直线导轨底座上的第二直线导轨呈滑动配合，电动切割砂轮片通过可沿合金棒料径向方向进给的第一直线导轨和轴向方向进给的第二直线导轨进行移动，使电动切割砂轮片在合金棒料的斜上方往下进行切割。

6.按照权利要求5所述的合金棒料定量切割自动线，其特征在于，切槽装置还包括气动升降托举装置及托辊输送线，气动升降托举装置包括V型托举支架、托举平台、升降气缸，升降气缸上安装托举平台，托举平台顶部设有两个竖向的V型托举支架，两个V型托举支架相对平行设置；托举平台的上方水平设有托辊支架，托辊支架上设有托辊输送线，托辊输送线为均匀安装于托辊支架上的送料辊组成；托辊支架和V型托举支架沿垂直方向布置，且托辊支架上为两个V型支架预留两个孔洞。

7.按照权利要求1所述的合金棒料定量切割自动线，其特征在于，压断装置包括滚筒输送线、承重底座、压机框架，承重底座在压机框架下方，其上装有滚筒输送线，压机框架上沿竖向分别安装第一液压缸、第二液压缸，第一液压缸的下部输出端安装固定压头，第一液压缸驱动固定压头下压，第二液压缸的下部输出端安装压断压头；压断装置还包括承料槽、承料槽转轴、气缸、第一接近开关和第二接近开关，承料槽安装在滚筒输送线末端，即合金棒料压断位置，并于承重底座一端带有承料槽转轴；承料槽底部装有气缸，气缸的上部伸缩杆端与承料槽的底部铰接，气缸的下部套筒端与承重底座的下部铰接；承料槽的下方设置有两组接近开关：第一接近开关、第二接近开关，第一接近开关、第二接近开关上下设置、且与承料槽内的下端部相对应；

压断装置还包括感应传感器，安装在承重底座上、滚筒输送线的两侧，位于固定压头和压断压头中间，当合金棒料传输至两个压头下方时，合金棒料后部位于固定压头的下方，合金棒料前部位于压断压头的下方，合金棒料后部和合金棒料前部之间的压断处切槽位于V型槽中，感应传感器接收到合金棒料的切槽信息后，控制滚筒输送线停止前进，固定压头和压断压头下压，在合金棒料上的切槽处压断合金棒料。

8.按照权利要求1所述的合金棒料定量切割自动线，其特征在于，压平装置机身为凹型结构，所述凹型结构内两个侧面分别对应安装固定压头、活动压头，紧靠固定压头水平方向装有调整块，调整块锁紧在安装于所述凹型结构内底面的导轨上；所述凹型结构内底面还设有V型定位槽、有料检测开关于固定压头、活动压头之间，V型定位槽、有料检测开关安装于所述凹型结构内底面的导轨上，活动压头与机身上的液压缸相连；

合金棒料通过气动爪手抓取，合金棒料水平置于固定压头、活动压头之间的V型定位槽上，合金棒料的一端与调整块相对应并连接，合金棒料的另一端与活动压头相对应，有料检测开关位于合金棒料的一侧；合金棒料的另一端上方设有可升降气缸及其连接的定位板，定位板安装于可升降气缸底部，定位板在可升降气缸带动下升降，定位板与V型定位槽共同作用，实现对合金棒料的夹紧定位。

9.按照权利要求1所述的合金棒料定量切割自动线，其特征在于，桁架机械手包括气动爪手、Z轴第一直线导轨、主横梁、X轴直线导轨、Z轴第二直线导轨、立柱，两根竖向立柱相对平行设置，两根竖向立柱的顶部支撑主横梁，在主横梁上设置有X轴直线导轨，X轴直线导轨上安装两个竖梁，两个竖梁与X轴直线导轨呈滑动配合，一个竖梁上竖向安装Z轴第一直线导轨，Z轴第一直线导轨与所述竖梁呈滑动配合；另一个竖梁上竖向安装Z轴第二直线导轨，Z轴第二直线导轨与所述竖梁呈滑动配合；Z轴第一直线导轨和Z轴第二直线导轨下部分别安装有一组气动爪手，X轴直线导轨、Z轴第一直线导轨和Z轴第二直线导轨三条直线导轨联动控制，实现气动爪手在X轴和Z轴方向上的移动。

Images