CN108015740B - 一种加长杆并行式自动划线装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种加长杆并行式自动划线装置，包括工作台，工作台上间隔设置有多个可在工作台上移动且相互平行的滑轨，滑轨上安装有用于固定工件的夹持机构；所述的工作台的中心处设置有划线机构，划线机构包括垂直于所述滑轨且位于滑轨上方的刀架，刀架上安装有与所述滑轨数量相同的刀片爪，所述的刀片爪可沿垂直于或平行于所述滑轨的轴向移动。本发明装置，具有智能化程度高、安全可靠、精确度高、效率高、产品质量高、成本低、省时省力、适用范围较广等优点。

Description

一种加长杆并行式自动划线装置

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，具体涉及一种加长杆并行式自动划线装置。

背景技术

目前，随着科技的进步，大多数机械制造厂在模具加工方式上基本实现了自动化或半自动化。立柱作为液压支架主要的支撑部件，作用在于承受顶板载荷，立柱一般有单伸缩和双伸缩立柱两种，具有高可靠性、结构简单、加工成本低、伸缩比大等特点。加长杆作为立柱的主要零件，加工工艺要求严格；而划线作为加长杆最重要的一步工序，必须保证划线定位的精确度。

然而，大多数立柱机械制造厂在加长杆划线工序方面仍采用人工划线或手动机械划线，这些传统的划线工艺存在许多不足：1.工人在划线时，加长杆在划线平台上不易固定牢固，可能会发生滚动、滑移等现象，造成基准定位不准确，划线精度降低。经常会重复划线，耗时耗力，增加企业加工成本。2.加长杆属于较大杆类工件，尺寸较大，重量大，发生滚动、滑移等现象时，可能发生砸伤、挤压等生产事故。3.工人划线时，一次一般只能划线单件加长杆，划线效率低，降低企业效益。4.人工划线或手动机械划线方式存在基准定位不准确，导致划线误差增大。5.人工划线或机械划线智能化程度低。6.划线产品合格率较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种加长杆并行式自动划线装置，用以解决现有加长杆划线工序中存在的精度低、效率低、合格率低、安全性差以及成本高等问题。

为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：

一种加长杆并行式自动划线装置，包括工作台，工作台上间隔设置有多个可在工作台上移动且相互平行的滑轨，滑轨上安装有用于固定工件的夹持机构；所述的工作台的中心处设置有划线机构，划线机构包括垂直于所述滑轨且位于滑轨上方的刀架，刀架上安装有与所述滑轨数量相同的刀片爪，所述的刀片爪可沿垂直于或平行于所述滑轨的轴向移动。

进一步地，所述的工作台上设置有一对安装台，安装台上开设有安装孔，穿过所述的安装孔设置有丝杠，丝杠的一端通过弹性联轴器、接触轴承与安装在工作台上的伺服电机连接；所述的一对安装台之间的丝杠上装配有滑块，滑块上安装有第一液压油缸，所述的刀架安装在第一液压油缸的输出轴上，刀架垂直于所述的滑轨。

进一步地，所述的刀片爪与刀架之间设置有压力传感。

进一步地，所述的丝杠的末端安装有位置传感器以及编码器。

进一步地，所述的刀片爪由两个弧形的刀片自中部连接构成，刀片爪为十字交叉弧形结构。

进一步地，所述的夹持机构包括第一夹持架和第二夹持架，其中第一夹持架固定在所述滑轨的一端，第一夹持架上设置有定位板；所述的第二夹持架可沿滑轨的轴向移动。

进一步地，所述的第一夹持架包括对称设置的夹块，自夹块的顶面向夹块的侧面方向加工有弧形的夹持面，夹块的底部设置有多个间隔相同的卡槽；所述的定位板位于夹持面的一侧，所述的滑轨上沿滑轨的轴向等间隔铺设有多个与所述卡槽配合的卡块。

进一步地，所述的工作台的端部安装有第二液压油缸，第二液压油缸的输出轴上安装有可上下移动的推移板；所述的第二液压油缸的输出轴上垂直安装有卡管，卡管的侧面沿轴向开设有条形槽，卡管内部有滑轴，滑轴通过穿过所述条形槽的连接板与所述的推移板连接；所述的卡管的底部设置有电动伸缩杆，电动伸缩杆的轴向与卡管轴向平行；所述的电动伸缩杆的输出轴通过连杆与所述的推移板连接。

进一步地，所述的第一液压油缸上设置有第一位移传感器，第二液压油缸上设置有第二位移传感器；第一液压油缸、第二液压油缸分别经过第一电磁换向阀、第二电磁换向阀连接至液压泵。

进一步地，所述的伺服电机、第一液压油缸、第二液压油缸均通过一个PLC控制器进行控制。

本发明具有以下技术特点：

本发明的定位划线装置能够实现准确的划线定位，划线误差严格的控制在尺寸公差标准范围内，克服了人工划线时精确度低的问题；通过活动的工件夹持机构，防止加长杆在划线过程中发生滚动、滑移等现象，并且实现多种产品的划线，不只局限于加长杆。通过位置传感器和位移传感器来确定划线基准，实现定位划线，解决了划线基准确定时存在的误差；采取并联方式联合划线作业方式实现一次划线多件产品，提高划线效率，节省加工成本；全程采用自动控制操作，大大降低了由于工人作业不规范而造成事故发生的概率，安全性较高。该装置操作简单，智能化程度较高，对工作人员技术要求较低。总体而言，本发明装置，具有安全可靠、精确度高、效率高、产品质量高、成本低、省时省力、适用范围较广等优点。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图：

图2为本发明的正视结构示意图：

图3为本发明的俯视结构示意图：

图4为本发明的右视结构示意图：

图5为第一夹持架部分的结构示意图；

图6为第二液压油缸与推移板部分的侧视结构示意图；

图7为卡管部分的俯视结构示意图；

图8为本发明实施例中PLC控制功能原理图；

图中标号代表：1—工作台；2—伺服电机；3—滑轨；4—夹持机构；5—定位板；6—工件；7—刀片爪；8—刀架；9—位置传感器；10—编码器；11—丝杠；12—第二夹持架；13—第一夹持架；14—弹性连轴器；15—螺母及垫圈；16—接触轴承；17—压力传感器；18—第一液压油缸；19—第一位移传感器；20—第一电磁换向阀；21—夹块；22—第二电磁换向阀；23—第二液压油缸；24—推移板；25—第二位移传感器，26—夹持面，27—卡槽，28—卡块，29—卡管，30—电动伸缩杆，31—连杆，32—连接板，33—滑轴。

具体实施方式

如图1至5所示，本发明公开了一种加长杆并行式自动划线装置，包括工作台1，工作台1上间隔设置有多个可在工作台1上移动且相互平行的滑轨3，滑轨3上安装有用于固定工件6(加长杆)的夹持机构4；所述的工作台1的中心处设置有划线机构，划线机构包括垂直于所述滑轨3且位于滑轨3上方的刀架8，刀架8上安装有与所述滑轨3数量相同的刀片爪7，所述的刀片爪7可沿垂直于或平行于所述滑轨3的轴向移动。

本发明中的工作台1，可选地，为一个上表面为平面的矩形平台；平台上安装有多个条形的滑轨3，并且滑轨3可以在工作台1上移动；具体地，在工作台1的上表面间隔开设有多条相互平行的调节槽，优选地，调节槽的间距相同，以便于和划线机构更好地配合；滑轨3的底部通过滑动块装配在调节槽中，从而使得滑轨3可以沿着调节槽移动。滑轨3采用可调节位置的结构设计，是考虑到实际工业过程中，为了和工件6吊装机构的安装位置配合等因素，需要根据实际情况确定滑轨3的安装位置，而当滑轨3位置确定好之后，将滑轨3通过螺栓固定在工作台1上。

滑轨3上安装有夹持机构4以对工件6进行固定，如图1、4和5所示，夹持机构4用来固定工件6的两端，使工件6能被有效固定，以便于后续的划线。划线通过划线机构来实现，具体地，本方案在工作台1中部，即所有滑轨3的中心处安装划线机构，安装在中心位置的目的是使刀架8左右平衡，从而使每个刀片爪7都能更好地与工件6接触并划线。划线机构上有一个条形的刀架8，刀架8位于所有的滑轨3上方，刀架8底部安装的刀片爪7用来对工件6进行划线。

实际使用时，首先调节并固定好滑轨3在工作台1上的位置，然后再调整并固定好夹持机构4在滑轨3上的位置，从而使所有的夹持机构4相互对齐，这样工件6放置在夹持机构4上之后的位置也能相互对齐。利用吊装机构分别向每个滑轨3上的夹持机构4中放置一个工件6，然后使刀架8向下运动，直至刀片爪7与工件6表面接触后，再使刀片爪7沿平行于滑轨3轴向运动，即可通过刀片爪7在工件6的表面进行划线。由于本方案中采用了并行式结构并对工件6进行了夹持固定，因而能够实现准确的划线定位，避免工件6出现滚动、滑移现象，一次能进行多个工件6的划线，有效地提高了划线效率。

如图1、图4和图6所示，所述的工作台1上设置有一对安装台，安装台上开设有安装孔，穿过所述的安装孔设置有丝杠11，安装孔与丝杠11之间有轴承；所述的丝杠11的一端通过弹性联轴器14、接触轴承16与安装在工作台1上的伺服电机2连接；所述的一对安装台之间的丝杠11上装配有滑块，滑块与丝杠11为螺纹配合，滑块底部有T形块，装配在工作台1上开设的T形槽中，使得丝杠11转动时，滑块能沿着丝杠11的轴向运动而自身不旋转；滑块上安装有第一液压油缸18，所述的刀架8安装在第一液压油缸18的输出轴上，刀架8垂直于所述的滑轨3，且刀架8与工作台1上表面平行。上述结构为刀片爪7的驱动机构，用以实现刀片爪7与工件6接触以及在工件6表面进行划线。具体地，利用第一液压油缸18调节刀架8在竖直方向上的位置，以使得刀片爪7与工件6表面接触；利用丝杠11的旋转调节滑块的位置，而滑块移动时将带动刀片爪7在工件6表面沿轴向移动以进行划线。划线完毕时，利用第一液压油缸18将刀架8升起，使刀片爪7与工件6表面脱离接触，然后取下工件6即可。所述的刀片爪7由两个弧形的刀片自中部连接构成，刀片爪7为十字交叉弧形结构；可选地，刀片爪7上可拆卸地设置有可涂色的十字交叉弧形刀片套。相邻刀片爪7中心之间的距离与所述的相邻滑轨3中心之间的距离相同，以使得每个刀片爪7能与其下方滑轨3上的工件6位置完全对应。丝杠11上设置有螺母及垫圈15，用以调节丝杠11上的滑块。

如图4所示，所述的刀片爪7与刀架8之间设置有压力传感。压力传感器17的作用是，当刀架8向下运动时，如刀片爪7与工件6表面接触，则压力传感器17能测得压力信号，通过该压力信号可判定刀片爪7位置已经合适，然后停止驱动第一液压油缸18，再驱动伺服电机2，即可使刀片爪7开始划线。压力传感器17的另一个作用是监控刀片爪7与工件6表面的接触压力，从而可调节刀片爪7的划线深度。所述的丝杠11的末端安装有位置传感器9以及编码器10，其中编码器10用来记录丝杠11的转速，位移传感器13用来记录滑块的位置，二者配合用以确定划线基准，实现定位划线，解决了现有技术中划线基准确定时存在误差的问题。

如图1和图5所示，可选地，夹持机构4包括第一夹持架13和第二夹持架12，其中第一夹持架13固定在所述滑轨3的一端，第一夹持架13上设置有定位板5；所述的第二夹持架12可沿滑轨3的轴向移动。以图1为例，第一夹持架13在滑轨3的前端，靠近伺服电机2，第一夹持架13是固定的。第二夹持架12是位置可调节的，其位置通过调节，可使第一夹持架13、第二夹持架12之间产生不同的间距，用以适应不同工件6的大小。第二夹持架12位置调整好之后，再通过螺栓将第二夹持架12固定在滑轨3上。

具体地，所述的第一夹持架13包括对称设置的夹块21，自夹块21的顶面向夹块21的侧面方向加工有弧形的夹持面26，两个夹块21上的夹持面26共同用于放置和固定工件6；工件6一般为圆柱形结构，因此夹持面26采用弧形结构设计，使其能更好地适应工件6外形，从而起到对工件6有效固定的作用；夹块21的底部设置有多个间隔相同的卡槽27；所述的定位板5位于夹持面26的一侧，所述的滑轨3上沿滑轨3的轴向等间隔铺设有多个与所述卡槽27配合的卡块28。卡块28的间距与卡槽27之间的间距相同，通过将夹块21上的卡槽27插在不同的卡块28上，可以使夹块21之间产生不同的间距，从而使得该夹持机构4能放置不同轴径的圆柱工件6、矩形体工件6以及其他形状的工件6，实现划线功能的多样性。第一夹持架13的夹块21间距调整好之后，通过螺栓进行固定，并使得所有滑轨3上第一夹持架13的位置处于同一条直线上；第二夹持架12的结构与第一夹持架13基本相同，区别是第二夹持架12上没有定位板5，其余结构相同。第二夹持架12的夹块21间距调整好之后，可在滑轨3上推动第二夹持架12，以调节第一夹持架13、第二夹持架12的间距，位置合适后再通过螺栓进行固定。

所述的定位板5的作用是在放置工件6时起到定位的作用；当安放工件6时，首先利用吊装机构将工件6的一端放在第一夹持架13上，并使得工件6端部顶在定位板5上，然后再放下工件6的另一端；由于所有第一夹持架13处于同一直线上，因而当工件6端部顶在定位板5上放下后，可以使所有工件6的端部位置相同，这样就使得所有滑轨3上工件6的位置都是相同的，使得划线更加精确。

优选地，为了便于在滑轨3、第二夹持架12位置固定之前，对于其位置进行调整，本方案中，工作台1的端部安装有第二液压油缸23，第二液压油缸23的输出轴上安装有可上下移动的推移板24；所述的第二液压油缸23的输出轴上垂直安装有卡管29，卡管29的侧面沿轴向开设有条形槽，卡管29内部有滑轴33，滑轴33通过穿过所述条形槽的连接板32与所述的推移板24连接；所述的卡管29的底部设置有电动伸缩杆30，电动伸缩杆30的轴向与卡管29轴向平行；所述的电动伸缩杆30的输出轴通过连杆31与所述的推移板24连接。如图2、图6所示，第二夹持架12的水平位置较高，而滑轨3的水平位置较低，所述的推移板24实现了根据需要对滑轨3、第二夹持架12位置的调整。具体地，当需要调整所有滑轨3在工作台1的位置时，通过伸长电动伸缩杆30，使得推移板24的位置降低，然后再通过第二液压油缸23推动推移板24，推移板24逐渐与滑轨3端部接触，推动滑轨3到达合适位置后进行固定。而需要调节第二夹持架12位置时，则收缩电动伸缩杆30，使推移板24的位置升高，然后在推动第二夹持架12调节与第一夹持架13的间距。这种推移板24结构，使得滑轨3位置调节、第二夹持架12位置调节互不影响，同时也保证了不同的滑轨3、第二夹持架12在调整位置时的一致性。

更具体的，所述的第一液压油缸18上设置有第一位移传感器19，第二液压油缸23上设置有第二位移传感器25；位移传感器13用于监控液压油缸输出轴的行程，以便于对其进行电动控制；第一液压油缸18、第二液压油缸23分别经过第一电磁换向阀20、第二电磁换向阀22连接至液压泵，这样通过一个液压泵和电磁换向阀的配合，能控制两个液压油缸。

本方案可以通过自动控制来进行划线，所述的伺服电机2、第一液压油缸18、第二液压油缸23均通过一个PLC控制器进行控制，而上述的各传感器、编码器10、电磁换向阀、液压泵等电子元器件均与PLC控制器连接，接受控制或提供信息。

本方案的控制***如图8所示，所述的控制***包括360V动力电源、软启动器、伺服电机2、低压电器、PIZZ安全继电器和PLC控制器及触摸显示板。所述的软启动器起着稳压稳流作用和保证所述伺服电机2的平稳运行，所述的PIZZ安全继电器可以实现“急停”控制功能，所述的触摸显示板与所述的PLC控制器相互通信连接，所述的PLC的控制信号输出端与所述伺服电机2的控制信号输入端相连接，所述的PLC的控制信号输出端与第一电磁换向阀20、第二电磁换向阀22的输入端相连接，在所述的触摸显示板上输入划线相关技术参数通过PLC控制输出端使得伺服电机2运转从而带动丝杠11运动完成划线操作。

所述的低压电器与所述的PLC控制器用来控制所述的伺服电机2的开关、正转与反转以及第一液压油缸18的活塞杆伸缩实现垂直上下往复运动和第二液压油缸23的活塞杆伸缩从而实现水平往复运动。所述的PLC的输入开关量(0/1)包括控制所述伺服电机2的开关SB1、正转开关SB2、反转开关SB3和所述第一液压油缸18活塞杆的伸出开关SB4、收缩开关SB5、第二液压油缸23活塞杆的伸出开关SB6、收缩开关SB7、接近开关SQ1和接近开关SQ2、所述压力传感器17的开关SQ2和所述编码开关SQ3。

PLC的输出信号包括伺服电机2的开关信号A1、正反转信号A3和A4以及渐近、接触、位移显示信号。PLC与触摸显示板相互通信连接，用来实现人机交互功能。触摸显示板可进行开关量的输入和参数的设置，触摸显示板能够读取并显示所述PLC输出模块的输出量，如：电机2的状态显示，液压油缸的动作状态，划线装置的运动位移。

当需要对工件6进行定位划线的时候，首先将被加工工件6吊置于各个所述的固定在工作台1上的可分离式的加持机构上，启动控制***，在触摸显示板中启动第二液压油缸23的伸出开关SB6，在所述第二液压油缸23的推力作用下使得工件6与定位板5接触，使得工件6的端部与加持机构的一端对齐；然后启动第二液压油缸23的收缩开关SB7，第二液压油缸23活塞杆恢复至原位。

其次，根据被加工工件6的图纸尺寸要求，向触摸显示板上的参数设置区输入划线参数，并启动伺服电机2正转按键，经过PLC及低压电器的控制，可以控制伺服电机2输出轴的转动圈数，所述伺服电机2通过弹性联轴器14带动所述丝杠11一起转动。所述丝杠11的圆周运动可转化为滑块的直线运动，从而安装在滑块上的第二液压油缸23、作相应的直线运动，到达预设位置时，停止运动。然后，启动触摸显示板上的第一液压油缸18、活塞杆的收缩开关SB5、，所述第一液压油缸18活塞杆收缩运动带动刀架8垂直向下运动，当刀片爪7上的所述压力传感器17接触到工件6时，即所述压力传感器17接受到力信号时，通过PLC的处理和控制解除所述压力传感器17的开关量信号以及所述第一液压油缸18的活塞杆收缩和刀架8的下行功能，然后利用伺服电机2驱动刀片爪7在工件6上实现划线操作。

最后，启动第一液压油缸18活塞杆的伸出开关SB4，刀架8回到初始位置，伸出过程中如第一液压油缸18的活塞杆通过了所述的第一位移传感器19，则PLC读取第一位移传感器19的变化开关量并取消油缸伸出功能，此时一次划线操作完成。如此重复以上操作，可实现工件6批次批量并行式自动定位划线。

Claims (5)

1.一种加长杆并行式自动划线装置，包括工作台（1），其特征在于，所述的工作台（1）上间隔设置有多个可在工作台（1）上移动且相互平行的滑轨（3），滑轨（3）上安装有用于固定工件（6）的夹持机构（4）；所述的工作台（1）的中心处设置有划线机构，划线机构包括垂直于所述滑轨（3）且位于滑轨（3）上方的刀架（8），刀架（8）上安装有与所述滑轨（3）数量相同的刀片爪（7），所述的刀片爪（7）可沿垂直于或平行于所述滑轨（3）的轴向移动；

所述的工作台（1）上设置有一对安装台，安装台上开设有安装孔，穿过所述的安装孔设置有丝杠（11），丝杠（11）的一端通过弹性联轴器（14）、接触轴承（16）与安装在工作台（1）上的伺服电机（2）连接；所述的一对安装台之间的丝杠（11）上装配有滑块，滑块上安装有第一液压油缸（18），所述的刀架（8）安装在第一液压油缸（18）的输出轴上，刀架（8）垂直于所述的滑轨（3）；

所述的夹持机构（4）包括第一夹持架（13）和第二夹持架（12），其中第一夹持架（13）固定在所述滑轨（3）的一端，第一夹持架（13）上设置有定位板（5）；所述的第二夹持架（12）可沿滑轨（3）的轴向移动；

所述的工作台（1）的端部安装有第二液压油缸（23），第二液压油缸（23）的输出轴上安装有可上下移动的推移板（24）；所述的第二液压油缸（23）的输出轴上垂直安装有卡管（29），卡管（29）的侧面沿轴向开设有条形槽，卡管（29）内部有滑轴（33），滑轴（33）通过穿过所述条形槽的连接板（32）与所述的推移板（24）连接；所述的卡管（29）的底部设置有电动伸缩杆（30），电动伸缩杆（30）的轴向与卡管（29）轴向平行；所述的电动伸缩杆（30）的输出轴通过连杆（31）与所述的推移板（24）连接；

当需要调整所有滑轨（3）在工作台（1）的位置时，通过伸长电动伸缩杆（30），使得推移板（24）的位置降低，然后再通过第二液压油缸（23）推动推移板（24），推移板（24）逐渐与滑轨（3）端部接触，推动滑轨（3）到达合适位置后进行固定；而需要调节第二夹持架（12）位置时，则收缩电动伸缩杆（30），使推移板（24）的位置升高，然后在推动第二夹持架（12）调节与第一夹持架（13）的间距。

2.如权利要求1所述的加长杆并行式自动划线装置，其特征在于，所述的刀片爪（7）与刀架（8）之间设置有压力传感器。

3.如权利要求1所述的加长杆并行式自动划线装置，其特征在于，所述的丝杠（11）的末端安装有位置传感器（9）以及编码器（10）。

4.如权利要求1所述的加长杆并行式自动划线装置，其特征在于，所述的刀片爪（7）由两个弧形的刀片自中部连接构成，刀片爪（7）为十字交叉弧形结构。

5.如权利要求4所述的加长杆并行式自动划线装置，其特征在于，所述的第一夹持架（13）包括对称设置的夹块（21），自夹块（21）的顶面向夹块（21）的侧面方向加工有弧形的夹持面（26），夹块（21）的底部设置有多个间隔相同的卡槽（27）；所述的定位板（5）位于夹持面（26）的一侧，所述的滑轨（3）上沿滑轨（3）的轴向等间隔铺设有多个与所述卡槽（27）配合的卡块（28）。