CN207479314U - 圆管两端4相贯线自动冲裁集成单元 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种圆管两端4相贯线自动冲裁集成单元，实现垂直相交圆管相贯线的自动冲裁，属于自动化技术领域。设备包括料仓架、4工位移动液压冲裁单元、物料转运部、成品料仓、液压站、CNC控制中心等组成。主要包括气缸，齿轮，齿条，导料机构，缓冲板，顶料机构，四工位加工机构，液压控制工作站，直线导轨，伺服电机，滚珠丝杠，180°翻转机构，圆管切孔模具，出料导轨，成品料仓，CNC控制中心，针对现代农业化发展而设计，集送料、冲裁以及下料多个工序为一体。本实用新型加工产品的一致性好，精度高，操作简单，自动化水平高，加工生产效率高，能适应多种管径及长度的圆管加工。

Description

圆管两端4相贯线自动冲裁集成单元

技术领域

本实用新型涉及工业设备领域，具体地是涉及一种自动化相贯线冲裁装置，具体的涉及一种圆管两端4相贯线自动冲裁集成单元。

背景技术

相贯线实际是两条相交管子之间连接的部分，为了使两条管子能完整的焊接在一起，必须在要求相交的两个管子上面各开一个口，这两个口要求能够对接，相贯线冲裁是圆管的支管和干管连接常用的工艺方法。

当前相贯线冲裁时，会遇到很多问题：(1)手工冲裁，灵活方便，但手工冲裁质量差，尺寸误差大，后续加工工作量大，生产效率低；(2)半自动冲裁机，多采用按钮和脚踏启动，冲裁一次，人工定长挪一次，无法完成连续冲孔，且需要多人协同操作完成，劳动强度大，精度低；(3)数控火焰和等离子切割，前者存在切割变形大，切割精度不高，而且切割速度较低，切割预热时间、穿孔时间长，较难适应全自动化操作的需要，等离子切割具有切割范围广，切割速度快，工作效率高等特点，但需要很大的等离子电源，成本较高，且切割厚壁管时容易出现V形。总之，这两种切割方法加工精度、加工效率都是比较低的，不能满足生产实际要求。

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，但对于相贯线冲裁自动化单元的建设却不能满足市场发展的需求。

实用新型内容

本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足和生产效率较低的技术问题，提供一种操作简单、可批量化加工的新型圆管相贯线自动冲裁装置。

本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是：

圆管两端4相贯线自动冲裁集成单元，包括依次设置的料仓架、导料机构I、顶料机构，导料机构II,四工位加工机构、出料机构、成品料仓和控制系统，四工位加工机构包括前两工位加工机构和后两工位加工机构，所述的料仓架上的圆管料通过导料机构I送到顶料结构上，顶料结构通过导料机构II将圆管料导入到前两工位加工机构，前两工位加工机构对圆管料进行冲孔加工；然后通过180°翻转机构对所述的圆管料进行翻转，然后所述的后两工位加工机构再对圆管料的另一个面进行加工，加工后的圆管料通过出料机构送入到成品料仓；上述的各个机构由控制系统控制其实现相应的动作。

进一步的，所述的料仓架端部安装料仓挡料板；料仓架出料端设有两个齿轮，所述的两个齿轮分别各自与一个齿条啮合，所述的齿条通过气缸推拉其与上升或者下降，进而驱动齿轮旋转，使圆管料依次上升至导料机构，沿着导料机构滚动。齿条沿着滑槽上下进给运动，两个齿轮通过齿轮轴，轴承连接。

进一步的，所述的导料机构包括两个平行设置的导料板及轴接于导料板后端的连接杆，所述的导料板倾斜设置，其与料仓架相连的一端高于其与顶料机构相连的一端；在所述的导料板两侧安装缓冲板；避免圆管料下滑过快累计成堆，缓冲板通过缓冲轴，开口挡圈连接导料板上。

进一步的，所述的顶料机构包括气缸I，气缸I通过光杠、直线轴承推拉动固定座，所述的固定座上部安装调节板，调节板与原料管配合的面做成斜滑孔型，以适应不同管径大小。

进一步的，所述的四工位加工机构的进给采用导轨导向，精密滚珠丝杠与丝母座联合传动，伺服电机驱动，保证了四工位加工机构可以在平行导轨上自由滑动。

进一步的，所述的四工位加工机构安装在一个支撑架上，在所述的支撑架上设有与圆管料传输方向垂直的导轨，所述的前工位加工机构包括两个在驱动装置驱动下沿着所述的导轨相向运动的前左工位加工装置和前右工位加工装置；所述的后工位加工机构包括两个在驱动装置驱动下沿着所述的导轨相向运动的后左工位加工装置和后右工位加工装置。

进一步的，所述的前左工位加工装置、前右工位加工装置、后左工位加工装置和后右工位加工装置各自包括一套圆管切孔模具和一套气缸夹持装置，所述的气缸夹持装置夹持圆管料的两端；所述的圆管切孔模具包括从下向上依次设置的底板、模芯、上导向板、橡胶垫、固定板；冲头从上到下依次穿过固定板、橡胶垫、上导向板、模芯，所述的冲头由液压缸控制其进给或者回退；冲头根据管材所冲孔型可以定做。

进一步的，所述的前左工位加工装置、前右工位加工装置、后左工位加工装置和后右工位加工装置的端部分别安装光电开关，用于感应圆管料的位置，当圆管料的两端卡在相应的模芯内时，光电开关感应输出，前左工位加工装置、前右工位加工装置、后左工位加工装置和后右工位加工装置停止运动。

进一步的，所述的180°翻转机构安装在前工位加工机构和后工位加工机构之间；其包括伺服电机，伺服电机连接蜗轮蜗杆减速机，减速机两轴端设有摆杆和轴接于摆杆的气爪调节板，气缸安装在所述的气爪调节板上，气缸的动力输出端连接开式气爪支架，以适应不同管径大小，保证工件夹紧可靠。

所述的控制系统为CNC控制中心，是该设备的控制主机。由控制柜、配电盘、数控系统、操作面板等组成。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，CNC控制中心与电机相连。

具体的加工工艺如下:

气缸通过推拉动齿条使其与齿轮啮合传动，使圆管料依次上升，沿着导料机构I滚动，由顶料机构将圆管料顶起，沿着导料机构II滚动到前左工位加工装置、前右工位加工装置的模具中心，气缸夹持装置定位夹紧，前左工位加工装置、前右工位加工装置根据设定的程序自动冲裁半边月牙孔型和U型孔型，此时已完成半边冲裁，然后前左工位加工装置、前右工位加工装置后退；气缸夹持装置松开；通过180°翻转装置夹持圆管料自动翻料180°后，气缸夹持装置定位夹紧，后左工位加工装置和后右工位加工装置自动冲裁另半周，气缸夹持装置松开，后左工位加工装置和后右工位加工装置后退；加工后的圆管料沿着斜出料机构进入到成品料仓。

本实用新型的有益效果是

(1)本实用新型通过在一台机器上同时设置四个加工工位，使得冲裁的一致性好，精度高，冲裁过程简单、高效；自动化水平高，加工生产效率高，能适应不同的管径及长度，适用性强。

(2)本实用新型集送料、冲裁以及下料多个工序为一体，实现管材的连续进给，并可以与智能自动理料主机，智能自动送料主机、智能锯切、智能机器人焊接配套使用，可有效提高管材冲裁效率、冲裁质量，克服人工移动型材精度差的弊端，减轻操作者劳动强度。

(3)操作简单，成本低廉，对操作人员技术水平要求低，没有后续加工，可直接支管与干管焊接成型，焊接圆管相贯线用时大大减少。

(4)本实用新型通调节四工位主机在导轨上的位置，桥接板以及模具，可以做到不同长度、不同直径的圆管相贯线冲裁，适用范围广。

(5)采用液压驱动自动冲裁装置、频次约1根/4S，效率高相对于机械冲压机冲压质量更好，变形量更小，可配合自动进给主机和冲孔模具完成工件的冲裁要求。

附图说明

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

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是实施结构顶料结构示意图；

图3是实施结构换向结构示意图；

图4是实施结构圆管切孔模具剖切图；

图中：1料仓架，2气缸，3齿轮，4齿条，5导料机构，6缓冲板，7顶料结构，8四工位加工机构，9液压控制工作站，10直线导轨，11伺服电机，12 滚珠丝杠，13换向结构，14圆管切孔模具，15出料导轨，16成品料仓，17CNC 控制中心，7.1调节板I，7.2调节板II，7.3固定座，7.4光杠，7.5气缸座， 7.6直线轴承，7.7气缸，7.8气缸接头，13.1伺服电机，13.2减速机支架，13.3 气爪支架，13.4气缸，13.5摆臂连接板，13.6减速机，13.7减速机短轴，13.8 圆管，14.1底板，14.2模芯，14.3上导向板，14.4橡胶垫，14.5固定板，14.6 冲头。

具体实施方式：

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请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申请的示例性实施方式。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。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在以下问题：当前相贯线冲裁时，会遇到很多问题：(1)手工冲裁，灵活方便，但手工冲裁质量差，尺寸误差大，后续加工工作量大，生产效率低；(2)半自动冲裁机，多采用按钮和脚踏启动，冲裁一次，人工定长挪一次，无法完成连续冲孔，且需要多人协同操作完成，劳动强度大，精度低；(3)数控火焰和等离子切割，前者存在切割变形大，切割精度不高，而且切割速度较低，切割预热时间、穿孔时间长，较难适应全自动化操作的需要，等离子切割具有切割范围广，切割速度快，工作效率高等特点，但需要很大的等离子电源，成本较高，且切割厚壁管时容易出现V形。总之，这两种切割方法加工精度、加工效率都是比较低的，不能满足生产实际要求。为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种圆管两端4相贯线自动冲裁单元，实现垂直相交圆管相贯线的自动冲裁。

本申请的一种典型的实施方式中，如图1所示，包括料仓架1，气缸2，齿轮3，齿条4，导料机构5，缓冲板6，顶料机构7，四工位加工机构8，液压控制工作站9，直线导轨10，伺服电机11，滚珠丝杠12，180°翻转机构13，圆管切孔模具14，出料导轨15，成品料仓16，CNC控制中心17；

圆管两端4相贯线自动冲裁集成单元，操作者通过行车吊运整捆锯好圆管料放置料仓架1，料仓架1底部两侧安装气缸2，气缸2与齿条4连接，齿条4齿轮3啮合传动使圆管料自动上升到导料机构5，齿条4沿着滑槽滚动，料仓架1端部安装料仓挡料板，防止圆管料滑动脱落，导料机构5设有平行的两导料板及轴接于导料板后端的连接杆组成，导料机构5两侧安装缓冲板6，避免圆管料下滑过快累计成堆，缓冲板6通过缓冲轴，开口挡圈连接导料机构5；圆管料沿着导料板滚动，导料板底板安装有顶料机构7，支撑架两侧安装气缸，将圆管料平齐，由顶料机构7将圆管料顶起，沿着小导料板(即前面所述的导料机构II)滚动到两侧模具中心，气缸定位夹紧，四工位加工机构8安装采用伺服电机驱动、滚珠丝杠传动、导轨导向，四工位加工机构8的前前两工位加工机构根据设定的程序自动冲裁半边月牙孔型和U型孔型，此时已完成半边冲裁，通过伺服电机带动蜗轮蜗杆减速机夹持工件自动翻料180°，气缸定位夹紧，后两工位加工机构自动冲裁另半周，气爪松开后沿着斜出料导轨15进入到成品料仓16，四工位主机端部分别安装光电开关，感应圆管料，当圆管料卡住时，也会有感应输出，左端设置CNC控制柜，与电机相连，各个加工单元协调动作，在数控程序的控制下自动完成各个动作。

四工位加工机构包括前两工位加工机构和后两工位加工机构；所述的前左工位加工装置、前右工位加工装置、后左工位加工装置和后右工位加工装置各自包括一套圆管切孔模具和一套气缸夹持装置，所述的气缸夹持装置夹持圆管料的两端；所述的圆管切孔模具用于加工不同的冲孔。

出料导轨15向下倾斜，其与成品料仓16连接端低于出料导轨15与四工位加工机构8的连接端。

如图2所示顶料机构7包括气缸7.7，气缸7.7通过光杠7.4、直线轴承7.6推拉动固定座7.3，固定座7.3上部安装调节板7.1，调节板7.1做成斜滑孔型，以适应不同管径大小。

四工位加工机构8进给采用导轨10导向，精密滚珠丝杠12与丝母座联合传动，伺服电机11驱动，保证了滑板可以在平行导轨上自由滑动，液压冲主机8端部安装光电开关，感应圆管料，当圆管料卡住时，也会有感应输出；

液压控制工作站9用于为自动冲压主机提供液压动力源，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。

如图3所示180°翻转机构13包括伺服电机13.1，伺服电机13.1连接蜗轮蜗杆减速机13.6，其两轴13.7端设有摆杆13.5和轴接于摆杆的气爪调节板13.3，气缸 13.4连接开式气爪支架13.3，可以根据管径大小制作相应的两半边接头，以适应不同管径大小，保证工件夹紧可靠，四工位主机8根据设定的程序自动冲裁半边月牙孔型和U型孔型，此时已完成半边冲裁，通过伺服电机13.1带动蜗轮蜗杆减速机13.6夹持工件自动翻料180°，气缸定位夹紧，自动冲裁另半周，气爪松开后沿着斜出料导轨15进入到成品料仓16，四工位主机8端部分别安装光电开关，感应圆管料，当圆管料卡住时，也会有感应输出。

如图4所示圆管切孔模具14包括从下向上依次设置的底板14.1，模芯14.2，上导向板14.3，橡胶垫14.4，固定板14.5，冲头14.6，从上到下依次穿过固定板、橡胶垫、上导向板、模芯，所述的冲头由液压缸控制其进给或者回退；冲头14.6 根据管材所冲孔型可以定做，可以冲月牙孔和U型孔(月牙孔是为了干管和支管的焊接，U型孔是为了焊接完，整体镀锌让锌液流动)等多种孔型。

CNC控制中心17是该设备的控制主机，由控制柜、配电盘、数控系统、操作面板等组成，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， CNC控制中心与电机相连。

具体的工作流程：操作者通过行车吊运整捆工件放置料仓架1→顶料进入导料机构5→等长度精准平齐→依次进入四工位液压冲孔主机8→工位1、2自动冲孔→自动翻料装置13夹持工件自动翻料→进入工位3、4进行冲孔→卸料至成品料仓 16→操作者转运工件至焊接区域。

通过上述方案，提高加工效率，实现了圆管料的连续进给，冲裁。并可以与智能自动理料主机，智能自动送料主机、智能锯切、智能机器人焊接配套使用，可有效提高管材冲裁效率、冲裁质量，克服人工移动型材精度差的弊端，减轻操作者劳动强度。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (10)

1.圆管两端4相贯线自动冲裁集成单元，其特征在于，包括依次设置的料仓架、导料机构I、顶料机构，导料机构II、四工位加工机构、出料机构、成品料仓和控制系统；所述的四工位加工机构包括前两工位加工机构和后两工位加工机构，所述的料仓架上的圆管料通过导料机构I送到顶料结构上，然后所述的顶料结构通过导料机构II将圆管料导入到前两工位加工机构的加工工位，前两工位加工机构对圆管料进行冲孔加工；然后通过180°翻转机构对所述的圆管料进行翻转，所述的后两工位加工机构再对圆管料的另一个面进行加工，加工后的圆管料通过出料机构送入到成品料仓；上述的各个机构由控制系统控制其实现相应的动作。

2.如权利要求1所述的圆管两端4相贯线自动冲裁集成单元，其特征在于，所述的料仓架端部安装料仓挡料板；料仓架出料端设有两个齿轮，所述的两个齿轮分别各自与一个齿条啮合，所述的齿条通过气缸推拉其上升或者下降，进而驱动齿轮旋转，使圆管料依次上升至导料机构，沿着导料机构滚动。

3.如权利要求1所述的圆管两端4相贯线自动冲裁集成单元，其特征在于，所述的导料机构包括两个平行设置的导料板及轴接于导料板后端的连接杆，所述的导料板倾斜设置，其与料仓架相连的一端高于其与顶料机构相连的一端。

4.如权利要求3所述的圆管两端4相贯线自动冲裁集成单元，其特征在于，在所述的导料板两侧安装缓冲板；缓冲板通过缓冲轴，开口挡圈连接导料板上。

5.如权利要求1所述的圆管两端4相贯线自动冲裁集成单元，其特征在于，所述的顶料机构包括气缸I，气缸I通过光杠、直线轴承推拉动固定座，所述的固定座上部安装调节板，调节板与原料管配合的面做成斜滑孔型，以适应不同管径大小。

6.如权利要求1所述的圆管两端4相贯线自动冲裁集成单元，其特征在于，所述的四工位加工机构安装在一个支撑架上，在所述的支撑架上设有与圆管料传输方向垂直的导轨，所述的前两工位加工机构包括两个在驱动装置驱动下沿着所述的导轨相向运动的前左工位加工装置和前右工位加工装置；所述的后两工位加工机构包括两个在驱动装置驱动下沿着所述的导轨相向运动的后左工位加工装置和后右工位加工装置。

7.如权利要求6所述的圆管两端4相贯线自动冲裁集成单元，其特征在于，所述的前左工位加工装置、前右工位加工装置、后左工位加工装置和后右工位加工装置各自包括一套圆管切孔模具和一套气缸夹持装置，所述的气缸夹持装置夹持圆管料的两端；所述的圆管切孔模具包括从下向上依次设置的底板、模芯、上导向板、橡胶垫、固定板；冲头从上到下依次穿过固定板、橡胶垫、上导向板、模芯，所述的冲头由液压缸控制其进给或者回退。

8.如权利要求7所述的圆管两端4相贯线自动冲裁集成单元，其特征在于，所述的前左工位加工装置、前右工位加工装置、后左工位加工装置和后右工位加工装置的端部分别安装光电开关，用于感应圆管料的位置，当圆管料的两端卡在相应的模芯内时，光电开关感应输出，前左工位加工装置、前右工位加工装置、后左工位加工装置和后右工位加工装置停止运动。

9.如权利要求7所述的圆管两端4相贯线自动冲裁集成单元，其特征在于，所述的180°翻转机构安装在前工位加工机构和后工位加工机构之间；其包括伺服电机，伺服电机连接蜗轮蜗杆减速机，减速机两轴端设有摆杆和轴接于摆杆的气爪调节板，气缸安装在所述的气爪调节板上，气缸的动力输出端连接开式气爪支架。

10.如权利要求1所述的圆管两端4相贯线自动冲裁集成单元，其特征在于，所述的控制系统为CNC控制中心，是自动冲裁集成单元的控制主机；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，CNC控制中心与电机相连。