CN201863243U - 用于制作微孔铝蜂窝材料的箔材的剪切控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于制作微孔铝蜂窝材料的箔材的剪切控制装置，包括：送料机构，剪切机构和控制***，所述送料机构由第一驱动部件驱动送料辊运行，所述剪切机构由所述第二驱动部件驱动所述剪切机实现对铝合金箔材的剪切；所述控制***包括长度控制单元和胶条识别单元，所述胶条识别单元用于识别胶条，所述长度控制单元控制所述铝合金箔材的剪切长度，并由控制***根据所述识别信息和所述长度信息，驱动剪切机构对所述铝合金箔材进行预定长度的剪切。本实用新型可以精确地进行定长剪切，使拉伸后的六边形蜂窝格子归整性极佳，从根本上保证了铝蜂窝材料的性能要求。

Description

用于制作微孔铝蜂窝材料的箔材的剪切控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种铝蜂窝材料的加工工艺，尤其是涉及一种用于制作微孔铝蜂窝材料的箔材的剪切控制装置。 

背景技术

铝蜂窝材料作为一种曾专用于航空航天工业的产品，随着科技的进一步发展及市场的需求增加，其在民用上使用逐渐增多。依据蜂窝六边形边长大小，铝蜂窝材料规格通常分为常规铝蜂窝(边长大于3mm)与微孔铝蜂窝(边长小于3mm)。微孔铝蜂窝特别适用于各种整流风口、管道等，在汽车、火车、船舶、平面音响发声板、运动器材等行业也开始使用。开放、笔直、致密的蜂窝微孔是最有效的导流材料，尤其适合质量传递和热交换***；还可应用在镍钛铝激光触酶网上，达到除尘杀菌的目的。 

目前国内微孔铝蜂窝材料制造工艺和技术存在的问题主要是蜂窝芯格子归整性(蜂窝芯六边形规则性)达不到规定要求。为了达到上述规定要求，对微孔铝蜂窝箔材生产特别要求：1、箔材表面涂出的胶条宽度均匀，边缘平直、各胶条间间距相等，在1m范围内胶条间的距离误差不超过0.05mm。2、箔材的切割长度误差控制在0.05mm范围内。3、各张箔材板在叠装时各个胶条位置精确对应。胶条间距的精确性要靠涂胶工序来保证，箔材切割长度的精确性要靠剪切工序来保证，胶条的叠装对齐靠叠装工序保证。 

目前生产铝蜂窝材料的生产工艺步骤详见图6，步骤S2至S5是在一条连续生产线上完成，其中的步骤S4-剪切工序是生产高质量微孔蜂窝板的关键和难点，当蜂窝孔格边长(即胶条宽度)小于3mm时，由于胶条位置识别和剪切长度控制不能精确实现，使蜂窝芯格子归整性(蜂窝芯六边形规则性)达不到规定要求。 

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种用于制作微孔铝蜂窝材料的箔材的剪切控制装置，实现对连续运行箔材的胶条位置精确识别和剪切长度的精确检测、计算和控制，从而可以生产出高质量微孔铝蜂窝材料。 

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种用于制作微孔铝蜂窝材料的箔材的剪切控制装置，包括：送料机构、剪切机构和控制***。 

其中，所述送料机构包括第一驱动部件和送料辊，由所述第一驱动部件驱动所述送料辊的运行，用于输送所述的箔材，其中，所述箔材上涂有n个胶条，n＞1，且每个胶条的宽度为a，每两个相邻胶条之间的间距为s＝4a；所述剪切机构包括剪切机和第二驱动部件，由所述第二驱动部件驱动所述剪切机实现对铝合金箔材的剪切；所述控制***包括胶条识别单元和长度控制单元，所述胶条识别单元用于识别胶条位置和确定长度起算位置，所述长度控制单元根据预设的剪切长度和箔材的运行速度，对剪切长度进行控制，当满足预设长度时，向第一驱动部件和第二驱动部件发送运行或停止命令，并控制剪切机对所述箔材进行预定长度的剪切。 

采用本实用新型的送料机构、剪切机构和控制***可以实现胶条位置的精确识别，和箔材切割长度即箔材切割位置的精确检测、计算和控制，从而有效降低铝箔切割长度误差，提高铝蜂窝芯格子的归整性，保证微孔铝蜂窝材料的质量性能要求。 

附图说明

图1为一符合要求的铝蜂窝材料的截面示意图； 

图2为图1所示材料拉伸前的截面示意图； 

图3为本实用新型所述微孔铝蜂窝材料制备设备中部分设备结构示意图； 

图4为本实用新型微孔铝蜂窝材料的剪切装置的一具体实施例的 结构示意图； 

图5为本实用新型所述控制***的控制原理框图； 

图6为本实用新型微孔铝蜂窝材料制备方法的简要程流图。 

具体实施方式

图1为一已拉伸好的铝蜂窝的结构示意图，图2为形成图1所示结构拉伸前的截面示意图。图1所示的结构由四层(A、B、C、D层)铝箔构成，其中A层铝箔上的胶条为A1、A2、A3，B层铝箔上的胶条为B1、B2、B3、B4，C层铝箔上的胶条为C1、C2、C3，D层铝箔上的胶条为D1、D2、D3、D4。每层铝箔上的胶条的间距(相邻两个胶条的前沿或后沿之间的距离)s＝4a，其中，a表示蜂窝六边形的边长，胶条的宽度与蜂窝的边长相等。相隔两层铝合金箔材片的胶条的位置相同，如A、C层的位置相同，B、D层的位置相同。而且，任一层铝合金箔材片上的胶条刚好位于相邻层的两个胶条的正中间的位置。以上述方案排列的的四层铝合金箔材片经过拉伸后如图1所示。 

从上述的分析和附图可见，每层铝合金箔材上的胶条的位置与其相邻层的胶条的位置在如图2所示的排列时，才能在拉伸时形成图1所示的铝蜂窝。因此，在控制铝合金箔材的剪切时应保证剪切好的铝合金箔材片要按此要求进行叠装，并且要求胶条的宽度要相等。 

在本实用新型中，在运用本实用新型所述的剪切控制装置可以对箔材进行精确定位切割，叠装后得到如图2的箔材块，经过拉伸后得到如图1所示的结构。以下通过具体实施例对本实用新型进行详细的说明。 

图3是图6所示的步骤S2至S5的连续生产线的示意图。铝合金箔材经开卷机10a开卷，经传输辊送入涂胶辊9a涂胶，而后进入烘干炉8a进行烘干，再经过一系列的转向辊和张力辊送至送料缓冲装置5，送料辊4，在控制***的控制下，由剪切机3进行剪切，剪切后的铝合金箔材段在叠装台7a进行叠装。 

图4是图3中的剪切装置示意图，即完成图6的步骤S4有关的设备示意图。所述剪切装置包括：送料缓冲机构、送料机构、剪切机构和控制***，在本实施例中，所述送料缓冲机构如图4所示。所述送料缓冲装置5由缓冲活套辊组成，包括三个固定辊5.3和两个升降辊5.4，设置在送料辊4的入口侧。在所述两个升降辊5.4的上下极限位各设置一个下位光电传感器5.1和一个上位光电传感器5.2。当所述升降辊5.4运行到该光电传感器5.1或5.2处时，光电传感器发出的光束被遮住，同时，光电传感器向所述的控制***(如PLC处理器)发送一电信号。由此可以控制升降辊的位置，对其进行定位。

所述送料机构包括一步进电机作为第一驱动件(图中未示出)和送料辊4，由所述步进电机驱动所述送料辊4的运行，用于输送铝合金箔材。 

所述剪切机构包括剪切机3和作为第二驱动部件的同步电机(图中未示出)，由所述同步电机驱动所述剪切机3实现对铝合金箔材的剪切。在剪切机的上剪刀的起始位置和终到位置设置有传感器，用于剪刀的精确定位，包括上位光电传感器3.1和下位光电传感器3.2，下位传感器3.2将到位信号发至所述的控制***，以表示本次动作已切断箔材，另外，通过对该信号进行计数，可以计算叠装的箔材张数。 

所述控制***，其控制***的控制原理框图如图5所示，其包括由激光传感器及其信号处理电路构成的胶条识别单元、由长度控制单元构成的PLC控制***、由剪切机上位和下位光电传感器、缓冲辊上位和下位光电传感器构成的位置检测单元。所述胶条识别单元通过激光传感器来识别胶条，并将识别信息发送给PLC控制***。作为第一驱动部件的用于驱动送料辊的步进电机将其检测到的所述铝合金箔材的长度信息发送给所述PLC控制***。所述剪切机上位和下位光电传感器、缓冲辊上位和下位光电传感器其将检测的位置信号发送至PLC控制***。 

PLC控制***对所述识别信息和所述长度信息进行接收和计算，并与预设信息进行对比。当满足预设长度信息时，PLC向第一驱动部件即送料辊步进电机发送停止命令使送料辊停止转动，然后向第二驱动机构即剪切机同步电机发送剪切命令，由同步电机驱动剪刀对所述铝合金箔材进行剪切。剪切完成后，剪机剪刀的下位传感器发出信号 给PLC进行计数。当剪刀回到起始位置时，剪刀的上位传感器发出信号给PLC，然后PLC向送料辊步进电机发送运行命令，并对送料辊步进电机在运行过程中发出的长度信息进行接收和计算并与预设长度信息进行对比，当满足预设长度信息时，重复上述的剪切过程。 

在上述过程中还包括：在PLC控制***向送料辊步进电机发出停止命令的同时，向缓冲辊组的两个升降辊5.4发出向下运行命令，使升降辊5.4向下移动以储存箔材；当剪切完成，PLC向送料辊发出运行命令的同时，向缓冲辊组的两个升降辊5.4发出向上运行命令，使升降辊5.4向上移动以送出储存的箔材。当升降辊5.4回到上位起始位置时，由上位光电传感器发信号给PLC控制***，由PLC控制***控制升降辊5.4停止向上移动。 

为了增加人与设备的交互性，上述PLC控制***还可以包括人机交互界面，具体可实施为控制台、控制面板等，如图5所示的控制平台，其与PLC连接，用于输入指令、参数、显示参数等。 

由于本实用新型中对送料辊进行驱动的驱动部件采用的是步进电机，因此，所述长度控制单元根据步进电机的实时位移数据计算出与之对应的送料辊上传送的铝合金箔材的长度，并根据步进电机运行信号的数据控制送料辊上运送箔材的长度。根据步进电机的特性及其控制算法，步进电机转速可通过调整脉冲频率来控制，而步进电机转动角度或位移可通过脉冲数量来控制，可根据单位时间内的脉冲数而确定角位移，根据转动一周所用的脉冲数和电机的尺寸而确定每度的线位移，将角位移与每度的线位移相乘即可得到送料辊上传送的铝合金箔材的长度。 

本实用新型的控制***中的胶条识别单元，作为本实用新型的一个实施例，该胶条识别单元包括激光传感器2及其信号处理电路，如图4所示，激光传感器2安装在送料辊4的机架上，激光传感器2的感测头2.1发出的可视红色激光束照射在送料辊4上的箔材条1表面，该感测头将其感测到的信息发送给信号处理器2.2进行初步处理后，发送给控制***，此处即PLC控制***。当箔材条1表面的材质不同时，得到的感测值也不同，因此，通过判断激光传感器2感测到的感测值 即可知道是胶条还是箔材条。 

本实用新型的控制***采用可编程序控制器***，即PLC(可编程控制器)控制器及其附属电路对数据进行处理，当然也可采用其他处理器及其***电路，如，单片机及其附属电路。其接受装置中的各个传感器的信号，根据各个传感器发送来的信号或计算后得到的数据进行相应的控制。例如，控制步进电机的转速、控制同步电机的起动、停止。其附属电路包括电源电路、接口电路、存储电路等。例如，在一个具体实施例中，可以在附属电路中设置一些存储器，用于存储铝合金箔材的剪切预定长度、设定的箔材运行速度、胶条宽度或相邻两个胶条间距。 

在设备运行前，操作人员通过人机界面(通常为控制平台形式)将铝箔的定长剪切值L、胶条的间距值s等参数输入至PLC。***的运行包括初始化和正常运行两个过程。 

在初始化时： 

1.通过控制平台向送料辊步进电机发送控制指令使送料辊点动运行； 

2.使送料辊运送箔材穿过剪机上、下剪刀间的缝隙至叠装台后停下，使激光传感器的光束点对准送料辊上的箔材两个胶条之间的箔材部分，并将铝箔对激光束的感应值输入激光传感器的信号处理器； 

3.而后继续使送料辊点动运行，并且使光束点对准某个胶条的前边沿(按胶条的运行方向，先通过光束的边沿称前边沿，后通过光束的边沿称后边沿)后停下，设该光束点为c点，并将胶条对激光束的感应值输入激光传感器的信号处理器； 

4.点动剪切机对箔材进行剪切。 

5、通过控制平台输入箔材的预定剪切长度L，并以c点为箔材长度的计算处理起点。 

经过上述初始化后，即可进行正常运行，即启动送料辊开始进行自动运行和剪切箔材。 

在箔材运行过程中，PLC控制***根据送料辊步进电机的脉冲数，即步进电机的位移数据，计算箔材的实时长度，当箔材的运行长度与 设定长度相等时，由PLC控制***发出剪切指令，由剪切机执行剪切。 

为了减少箔材运行的惯性，避免箔材条超出剪切位置，造成剪切长度的误差，还可以预先设置减速运行长度。当箔材运行至临近剪切点的某个预定距离长度时，PLC控制***向送料辊的步进电机发出减速指令，使箔材缓慢运行至长度L时停下，而后由PLC控制***发出剪切指令，由剪切机执行剪切，从而保证剪切长度的精确性。 

本实用新型能使切割长度L的误差控制在0.05mm范围内，可实现对蜂窝孔格边长a＝0.5-1mm箔材的高精度剪切。 

另外，为了保证剪切机能切断箔材，在剪切机的上剪刀的起始位和终到位设置上位光电传感器3.1和下位光电传感器3.2，下位传感器3.2将到位信号发至PLC，以表示本次动作已切断箔材，另外，所述控制***还包括计数器，所述计数器每接到一次所述剪切机的剪刀终到位置处的传感器发送的信号，则计数器加1。通过对该信号进行计数，可以计算叠装的箔材张数。进行计数的工作可以由计数器完成，该计数器可以是软件实现，即采用一段计数程序来完成，也可以采用硬件计数器来完成。 

箔材条1在切断后由辊道6送至叠装台7，并由顶板7.1实现对齐。 

此外，在本实用新型中，为了监测前序涂胶工艺的胶条间距的均匀性，需要对实际的胶条间距进行检测。可采用s＝4a表示已知的胶条间距值，采用参数s’来表示运行中胶条间距的实时值(实测值)。在初始化时，可通过控制平台输入s值，在运行箔材时，通过激光传感器并经PLC计算出s’值并实时显示，二者如果相等，说明胶条的宽度和间距正确，则叠装后的位置也会正确，s’如果变换不定或偏离s值，则需检查前边的涂胶辊的涂胶是否均匀正确，张力是否合适，铝箔材的表面质量，激光传感器对胶条和铝箔材的识别质量等，然后采取相应措施。 

箔材在初始化后，只要胶条间距均匀一致，每张箔材的剪切长度精确一致，在叠装时各张箔材两端对齐，则叠加后的各层胶条的位置就会正确。其中，通过涂胶工艺控制保证胶条间距的均匀性，通过上述剪切控制***保证箔材切割长度的精确性，通过叠装台保证各张箔 材的对齐。 

本实用新型中所述的铝合金箔材是铝或以铝为基础的铝合金，例如，可以采用的牌号为3003H18、5052H24等、厚度为0.02-0.06mm的铝合金箔材。 

结合图4、5，参考图6，具体说明本实用新型提供的微孔铝蜂窝材料的制备设备和方法，步骤如下： 

步骤S1，前处理。即对铝合金箔材进行表面处理，使铝合金箔材表面形成氧化物膜。为了保证良好的粘结强度，涂胶前必须对铝合金箔材表面进行处理，包括对铝箔进行碱洗、热水漂洗、脱氧、冷水漂洗、磷酸阳极化、冷水漂洗、喷淋、挤水、烘干、浸渍底胶、烘干、缠绕等处理，主要目的是在铝箔表面形成高强度的氧化物膜。 

步骤S2，涂胶。即经过上述表面处理后，在所述铝合金箔材的表面间隔均匀地涂上宽度均匀的胶条；通常，该步骤在图4所述的涂胶机上进行。微孔铝蜂窝材料在涂胶方面的要求比常规蜂窝材料的要求更加严格。首先，涂出的胶条要求宽度均匀，边缘平直。其次，各胶条间的间距相等，例如，在1m范围内胶条间的距离误差不超过0.05mm，更精确要求不超过0.02mm。最后，本实用新型采用高强度粘合剂(改性环氧树脂胶)，保证胶与箔材须良好结合。 

步骤S3，烘干。对涂胶条的铝合金箔材在图1所示的烘干箱中进行烘干。烘干后的铝合金箔材由输送辊输送到经过一系列过渡辊和张力辊进入送料缓冲机构5，然后进入送料辊4。 

步骤S4，剪切。即对铝合金箔材上胶条的位置及剪切定长进行检测，在所述当前铝合金箔材上的实际长度达到定长时，进行剪切，得到铝合金箔材条。剪切控制***如前所述。 

步骤S5，叠装。即将剪切后的铝合金箔材条叠加在已存储的铝合金箔材条上，叠装后的示意图与图2相同；其中，在叠装台的后端设置顶板，剪切后的箔材由辊道送至叠装台，箔材运行至顶板处被顶板挡住进行对齐。 

步骤S6，热压固化。即对叠装后的多层铝合金箔材片进行加热、加压以使所述多层铝合金箔材片固化在一起形成铝合金箔材叠块；具 体地，固化温度为250℃-300℃，压力为5Mpa-7Mpa，时间为8-12小时。 

步骤S7，铣切。即按照规定的厚度要求，如用户的要求，将所述固化后的铝合金箔材叠块沿着与其垂直的方向进行铣切，形成铝合金箔材叠块条； 

步骤S8，拉伸。即沿着与铝合金箔材叠块条垂直的方向，对铝合金箔材叠块条进行拉伸，直至使所述多层铝合金箔材片之间在其横截面上形成正六边形的结构为止。最后成品的横截面如图1所示。 

本实用新型通过以上设备和工序，特别是剪切控制***，可以有效降低铝箔切割长度误差，提高铝蜂窝芯格子的归整性，保证微孔铝蜂窝材料的质量性能要求。 

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，比如用于装置驱动装置并连接移动单元的结构件，在实施例中采用的是箱体结构，但也可以采用更简单的樑架结构等。尽管实施例已对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本实用新型的技术方案进行修改和等同替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。 

Claims (11)

1.一种用于制作微孔铝蜂窝材料的箔材的剪切控制装置，包括：

送料机构，包括第一驱动部件和送料辊，由所述第一驱动部件驱动所述送料辊的运行，用于输送所述的箔材，其中，所述箔材上涂有n个胶条，n＞1，且每个胶条的宽度为a，每两个相邻胶条之间的间距为s＝4a；

剪切机构，包括剪切机和第二驱动部件，由所述第二驱动部件驱动所述剪切机实现对铝合金箔材的剪切，和

控制***，其特征在于，所述控制***包括胶条识别单元和长度控制单元，所述胶条识别单元用于识别胶条位置和确定长度起算位置，所述长度控制单元根据预设的剪切长度和箔材的运行速度，对剪切长度进行控制，当满足预设长度时，向第一驱动部件和第二驱动部件发送运行或停止命令，并控制剪切机对所述箔材进行预定长度的剪切。

2.根据权利要求1所述的用于制作微孔铝蜂窝材料的箔材的剪切控制装置，其特征在于，所述胶条识别单元包括激光传感器及其信号处理电路，所述激光传感器将感测到的胶条和箔材信号发送给所述的信号处理电路，所述信号处理电路对所述激光传感器发送来的信号进行初步处理后发送给所述的控制***。

3.根据权利要求1所述的用于制作微孔铝蜂窝材料的箔材的剪切控制装置，其特征在于，所述送料机构中的第一驱动部件为步进电机，所述长度控制单元根据步进电机运行信号的数据控制送料辊上运送箔材的长度。

4.根据权利要求1所述的用于制作微孔铝蜂窝材料的箔材的剪切控制装置，其特征在于，所述剪切机构的第二驱动部件为同步电机。

5.根据权利要求1-4任一所述的用于制作微孔铝蜂窝材料的箔材的剪切控制装置，其特征在于，还包括由缓冲活套辊组成的送料缓冲机构，所述活套辊设置在所述送料辊的入口侧，用于当送料辊停止转动以便剪切机剪切箔材时，储存送往所述送料辊的箔材，当剪切完毕送料辊开始转动时，将储存的箔材送出。

6.根据权利要求5所述的用于制作微孔铝蜂窝材料的箔材的剪切控制装置，其特征在于，所述缓冲活套辊包括固定辊和升降辊，在所述升降辊的上下极限位置各设置有传感器，用于将所述升降辊的位置信息发送给所述的控制***，从而对所述升降辊进行定位。

7.根据权利要求1所述的用于制作微孔铝蜂窝材料的箔材的剪切控制装置，其特征在于，在所述剪切机的剪刀起始位置和终到位置设置有传感器，用于剪刀的精确定位。

8.根据权利要求1所述的用于制作微孔铝蜂窝材料的箔材的剪切控制装置，其特征在于，所述控制***还包括人机交互界面，用于输入和/或显示参数。

9.根据权利要求8所述的用于制作微孔铝蜂窝材料的箔材的剪切控制装置，其特征在于，所述控制***还包括用于分别存储箔材的剪切预定长度、设定的箔材运行速度、胶条宽度或相邻两个胶条间距的存储器。

10.根据权利要求1所述的用于制作微孔铝蜂窝材料的箔材的剪切控制装置，其特征在于，所述控制***还包括计数器，所述计数器每接受到一次所述剪切机的剪刀终到位置处的传感器发送的信号，则计数器加1。

11.根据权利要求1所述的用于制作微孔铝蜂窝材料的箔材的剪切控制装置，其特征在于，所述控制***采用可编程序控制器***。

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