双路钢丝绳自动化加工一体机
技术领域
本发明涉及一种对钢丝绳进行双路自动化加工的一体化装置，包括输送截断、打花、压铸及清边四道加工工序，属于钢丝绳加工处理技术领域。
背景技术
随着机械自动化生产领域的不断普及，卓越的生产效率能使其应用范围越来越广。现需要大批量的产生运输工具制动拉线的软轴拉索，即对拉索绳的原材料钢丝绳进行加工处理，包括输送截断、打花、压铸及清边四道加工工序。传统的人工加工过程效率低、成本高且产品标准性难以保证，不适合大批量的生产。
专利CN201510659183.2汽车拉索钢丝绳自动加工一体机公开了如下技术特征，包括送线装置、双滑块截断装置、圆周式送料装置、钢丝绳打花装置、立式压铸机、清边装置。其中送线装置采用滚动形式对钢丝绳进行定长度的输送，由步进电机控制达到定长度，双滑块截断装置对钢丝绳进行截断，圆周式送料装置将截好的钢丝绳送到各个工位进行加工，钢丝绳打花装置是对钢丝绳头部施加作用力，从而形成花头，用于下一个压铸工序的定位，钢丝绳清边装置作用是切去压铸后产生的浇头毛刺。整个装置以PLC作为控制器，以气缸，步进电机以及伺服电机作为动力装置。此设备结构简单紧凑，集成度高，节约了人工成本。但在具体地生产中，上述设备存在以下问题：(1)加工速率低：每小时仅加工约400根钢丝拉索绳，难以满足大批量的生产需求；(2)钢丝绳加工尺寸限制：只能加工尺寸小于500mm的钢丝绳，否则钢丝绳将在因重力作用下，自由坠落在圆周式送料装置的下方，在圆周式送料装置旋转工作中，极易出现缠绕打结的现象，被迫中断整个加工过程，严重影响进度；(3)打花加持力不稳定：打花冲头对钢丝绳端部施加作用力时，因对钢丝绳施加的固定加持力不均匀导致钢丝绳回退，降低打花工步的成功率。
针对上述问题，本发明进行了原理性的升级，设计了双路钢丝绳自动化加工一体机，包括双路加工、自动下料等功能。对同一产品的加工速率加倍提高，加工的尺寸范围增大，各加工工序更加稳定，提升产品加工成品率。本发明具有良好的经济价值和实用价值。
发明内容
本发明的功能实现了对钢丝绳的截断、打花、压铸、清边四道工序双路自动化加工。本发明的创新性：双路自动加工线，相较于单路设备，加工速率显著提高；加工的钢丝绳尺寸范围增大，且自动下料，改善单路设备的尺寸加工缺陷；打花工位增加施力模块，对钢丝绳的施加夹持力稳定可控，降低次品率。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为双路钢丝绳自动化加工一体机，该一体机包括：圆周式送料装置(A)﹑双路送线装置(B)﹑双路截断装置(C)﹑双路打花装置(D)﹑立式压铸机(E)和双路清边装置(F)。其中，圆周式送料装置(A)为中心原盘结构，位于整个钢丝绳自动加工一体机的中心。
双路送线装置(B)和双路截断装置(C)一起固定于送线装置安装板上，安装板固定在型材支架上。双路送线装置(B)、双路打花装置(D)、立式压铸机(E)、双路清边装置(F)均布在圆周式送料装置(A)的四周，采用圆周式布局节省了整个装置的空间。
圆周式送料装置(A)包括转动机架(1)、下料滑轨(2)、驱动电机(3)、转盘底板(4)、传动轴(5)、夹持机械臂(6)、电气动力模块(7)。转动机架(1)底部安装有驱动电机(3)，顶部安装转盘底板(4)；下料滑轨(2)安装在转动机架(1)的外围，下料滑轨(2)的顶部开口朝向截断装置(B)；驱动电机(3)通过传动轴(5)与转盘底板(4)连接，并基于伺服控制系统，由PLC控制转盘底板(4)的间歇式转动；转盘底板(4)上固定四组夹持机械臂(6)和电气动力模块(7)。每组夹持机械臂(6)包括三轴气缸(8)、夹具安装块(9)、双路夹持模具(10)。其中，夹具安装块(9)安装在三轴气缸(8)末端的滑轨上的一端连接，夹具安装块(9)的底部与双路夹持模具(10)连接。整个圆周式送料装置(A)实现了对钢丝绳在进行截断﹑打花﹑压铸﹑清边四道工序时的自动传递，加工中的钢丝绳通过夹持机械臂(6)的夹持在下料滑轨(2)内滑动，防止钢丝绳在不同工序间传输过程中出现缠绕打结等现象。当完成最后一步工序时，夹持机械臂(6)松开钢丝绳，钢丝绳受重力作用由下料滑轨(2)的底部开口滑出，完成加工。
双路送线装置(B)包括送线装置底板(11)、滚轮安装架(12)、送料轮(13)、辅助滑轮(14)、联轴器(15)、步进电机(16)、电机安装板(17)。滚轮安装架(12)与电机安装板(13)安装在送线装置底板(11)上；送料轮(13)和辅助滑轮(14)成对地安装在滚轮安装架(12)的两侧上，不同的送料轮(13)之间通过皮带连接传输动力；步进电机(16)安装在电机安装板(17)上，通过联轴器(15)与送料轮(13)同轴连接，传输动力；同列送料轮(13)和辅助滑轮(14)相啮合，压紧钢丝绳，并由PLC控制程序发出脉冲来控制步进电机(16)转动，步进电机(16)通过联轴器(15)驱动送料轮(13)，依靠啮合压紧产生的摩擦力来输送钢丝绳，通过控制PLC发出的脉冲数保证送料轮(13)的转数，从而保证钢丝绳的输送长度。整体送线装置的作用是通过步进电机(16)和送料轮(13)以滚动的方式来实现钢丝绳的输送，提高传动速率并节省空间。
双路截断装置(C)包括包括截断装置机床(18)、滑轨支架(19)、推动气缸(20)、线性滑轨(21)、截断滑块(22)、切刀(23)、钢丝绳压紧板(24)。其中，滑轨支架(19)通过螺栓安装在截断装置机床(18)上；推动气缸(20)和线性滑轨(21)通过各自的安装板，用螺栓安装在滑轨支架(19)上；截断滑块(22)安装在滑轨支架(19)上的滑轨上，可做垂直滑动；切刀(23)通过螺钉安装在截断滑块(22)的底部；钢丝绳压紧板(24)通过螺栓安装在截断装置机床(18)上，位于滑轨支架(19)前方，当输送给定长度后，钢丝绳压紧板(24)升起，其上的V形槽对双路钢丝绳进行加紧定位。整个截断装置的工作原理，钢丝绳通过送线装置(B)的输送，进入下料滑轨(2)，在输送适合的长度后，钢丝绳压紧板(24)对钢丝绳加持，推动气缸(20)给予截断滑块(22)推力，带动截断滑块(22)上的切刀(23)垂直运动完成对钢丝绳的截断。
双路打花装置(D)包括打花装置底板(25)、模块安装板(26)、下端推力施加模块(27)、上端推力气缸(28)、夹具安装板(29)、上端夹具滑块(30)、下端夹具滑块(31)、钢丝绳夹具(32)、打花冲头(33)、打花推力模块(34)。两个模块安装板(26)通过螺栓连接安装在打花装置底板(25)上；下端推力施加模块(27)安装在打花装置底板(25)上，且位于两个模块安装板(26)之间；夹具安装板(29)安装在模块安装板(26)的前侧面；两对钢丝绳夹具(32)分别安装在上端夹具滑块(30)、下端夹具滑块(31)上，上下夹具滑块可在夹具安装板(29)上的滑轨内进行竖直方向上的滑动。
下端推力施加模块(27)包括推动气缸(35)、滑块(36)、传力杆(37)、锁紧块(38)。其中，推动气缸(35)推动滑轨上的滑块(36)向前运动；传力杆(37)的一端与滑块(36)连接，另一端与下端夹具滑块(31)连接，基于二力杆受力和三角正弦原理，将推动气缸(35)给予滑块(36)较小的水平推力转化为给予下端夹具滑块(31)大的向上的推力，具有精度高、施力大且稳定性强的特点。当将下端夹具滑块(30)推动到合适的位置后，锁紧块(38)插入滑块(36)前端，将传力杆(37)进行锁死，进而固定下端夹具滑块(31)，防止出现因气缸及转动副精度不足等原因造成的间隙活动。上端推力气缸(28)通过气缸底板安装在模块安装板(26)顶部，通过推动上端夹具滑块(30)给予钢丝绳上端夹具(32)向下的推力。通过下端推力施加模块(27)和上端推力气缸(28)给予上下夹具的相向的推力，形成夹持力，对钢丝绳进行夹持固定。打花推力模块(34)安装在模块安装板(26)后侧面，给予打花冲头(33)的打花动力，打花冲头(33)对截断后钢丝绳的端部施加作用力，进行打花加工。
立式压铸机(E)为厂家提供的标准压铸机。由于钢丝绳尺寸较小，通过圆周式送料装置(A)输送时，可能存在1mm左右的误差，不一定能准确地进入铸模的槽口中，需要被动地位钢丝绳。因此，在立式压铸机(E)的下模槽口开有V形槽，当上模下压时，通过V形槽定位，将钢丝绳压入模具中。
双路清边装置(F)包括装置底架(39)、模块安装架(40)、推动气缸(41)、定向滑轨(42)、冲头安装板(43)、去毛刺冲头(44)、双路去毛刺模具板(45)。其中，模块安装架(40)通过螺栓固定安装在装置底架(39)上；推动气缸(41)与定向滑轨(42)通过螺栓固定安装在模块安装架(40)的顶部和前侧面；冲头安装板(43)安装在定向滑轨(42)的滑块上；去毛刺冲头(44)安装在冲头安装板(43)上；双路去毛刺模具板(45)安装在装置底架(39)上，并对应在去毛刺冲头(44)正下方。整个装置的工作方式，通过推动气缸(41)推动滑轨上的滑块，带动去毛刺冲头(44)向下运动，去毛刺冲头(44)与双路去毛刺模具(45)板形成剪切效用，对压铸后的钢丝绳进行去毛刺加工。
与现有技术相比较，本发明实现了全新的功能：
(1)成倍提高加工速率：对钢丝绳进行双路同步加工，即每个工序都安装了双路的加工工位，如：双路送线装置(B)的滚轮安装架(12)的双侧安装送料轮(13)、夹持机械臂(6)的双路夹持模具(10)、双路截断装置(C)的截断滑块(22)具有双槽口，安装两个切刀(23)、双路打花装置(D)的上端夹具滑块(30)、下端夹具滑块(31)安装分别两对钢丝绳夹具(32)、双路清边装置(F)安装两个去毛刺冲头(44)，双路去毛刺模具板(45)具有两个剪切口。每小时约加工800根，应对大批量的生产需求时，显著减小生产周期。
(2)加工的产品尺寸增大：下料滑轨(2)位于圆周式送料装置(A)下部四周，其的顶端开口朝向双路截断装置(C)，底端开口朝向机床的下料口。钢丝绳在各工序之间传输时，所述钢丝绳的截断端部由夹持机械臂(6)夹持，所述钢丝绳的主体在下料滑轨(2)内滑动，即增加了产品的加工尺寸，也防止出现缠绕打结等现象。当所述钢丝绳加工完成时，在重力作用下，由下料滑轨(2)的底端开口自动滑出。可生产3000mm以内的钢丝拉索绳，应对不同的产品尺寸需求，提高了生产范围。
(3)打花施力结构优化：下端推力施加模块(27)包括推动气缸(35)、滑块(36)、传力杆(37)、锁紧块(38)。其中，推动气缸(35)推动滑轨上的滑块(36)向前运动；传力杆(37)的一端与滑块(36)连接，另一端与下端夹具滑块(31)连接，基于二力杆受力和三角正弦原理，将推动气缸(35)给予滑块(36)较小的水平推力转化为给予下端夹具滑块(31)较大的向上的推力，具有精度高、施力大且稳定性强的特点。当将下端夹具滑块(30)推动到合适的位置后，锁紧块(38)插入滑块(36)前端，将传力杆(37)进行锁死，进而固定下端夹具滑块(31)，防止出现因气缸及转动副精度不足等原因造成的间隙活动，提高打花加工的成功率。
附图说明
图1整体装配三维图。
图2整体装配俯视图。
图3.1圆周式送料装置三维图。
图3.2圆周式送料装置主视图。
图3.3圆周式送料装置俯视图。
图4.1夹持机械臂三维图。
图4.2夹持机械臂主视图。
图5.1双路送线装置三维图。
图5.2双路送线装置主视图。
图5.3双路送线装置俯视图。
图6.1双路截断装置三维图。
图6.2双路截断装置主视图。
图6.3双路截断装置左视图。
图7.1双路打花装置三维图。
图7.2双路打花装置主视图。
图7.3双路打花装置左视图。
图7.4双路打花装置左剖视图。
图8.1双路清边装置三维图。
图8.2双路清边装置主视图。
图8.3双路清边装置左视图。
图中：A.圆周式送料装置，B.双路送线装置，C.双路截断装置，D.双路打花装置，E.立式压铸机，F.双路清边装置，1.转动机架，2.下料滑轨，3.驱动电机，4.转盘底板，5.传动轴，6.夹持机械臂，7.电气动力模块，8.三轴气缸，9.夹具安装块，10.双路夹持模具，11.送线装置底板，12.滚轮安装架，13.送料轮，14.辅助滑轮，15.联轴器，16.步进电机，17.电机安装板，18.截断装置机床，19.滑轨支架，20.推动气缸，21.线性滑轨，22.截断滑块，23.切刀，24.钢丝绳压紧板，25.打花装置底板，26.模块安装板，27.下端推力施加模块，28.上端推力气缸，29.夹具安装板，30.上端夹具滑块，31.下端夹具滑块，32.钢丝绳夹具，33.打花冲头，34.打花推力模块，35.推动气缸，36.滑块，37.传力杆，38.锁紧块，39.装置底架，40.模块安装架，41.推动气缸，42.定向滑轨，43.冲头安装板，44.去毛刺冲头。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行具体说明：
如图1﹑图2所示，钢丝拉索绳自动双路加工一体机由圆周式送料装置(A)﹑双路送线装置(B)﹑双路截断装置(C)﹑双路打花装置(D)﹑立式压铸机(E)﹑双路清边装置(F)组成：圆周式送料装置(A)完成钢丝绳在各个工序间的的传递；双路送线装置(B)完成对钢丝绳在起始工序中的输送；双路截断装置(C)完成对输送合适长度的钢丝绳的截断；双路打花装置(D)完成对截断后的钢丝绳的截断端的打花；立式压铸机(E)完成对钢丝绳的打花端进行压铸；双路清边装置(F)完成对钢丝绳的清边工序。
如图3.1﹑图3.2﹑图3.3所示，圆周式送料装置(A)基于伺服控制系统，由PLC控制驱动电机(3)带动转盘底板(4)的间歇式转动，转盘底板(4)上安装有四组夹持机械臂(6)。在双路送线装置(B)输送给定长度的钢丝绳后，钢丝绳的末端由夹持机械臂(6)进行夹持，在各个加工工序间进行传输；钢丝绳的主体进入下料滑轨(2)中，防止钢丝绳在不同工序间传输过程中出现缠绕打结等现象；当完成加工后，夹持机械臂(6)松弛，钢丝绳受重力作用由下料滑轨(2)的底部开口滑出，完成加工。
如图4.1﹑图4.2所示，夹持机械臂(6)由三轴气缸(8)驱动控制机械臂长度的伸缩；夹具安装块(9)在机械臂末端的滑轨上竖直移动，完成对不同工序中工位的高度不一的调节适应；双路夹持模具(10)对双路送线装置(B)输送的定长度的钢丝绳进行夹持。在完成截断﹑打花﹑压铸﹑清边四道工序后，双路夹持模具(10)松开钢丝绳，并由圆周式送料装置(A)的旋转作用下复位，进行对下一个钢丝绳的加工。
如图5.1﹑图5.2﹑图5.3所示，双路送线装置(B)主要通过步进电机(16)和双侧送料轮(13)以滚动的方式来实现钢丝绳的输送。通过PLC控制程序发出脉冲来控制步进电机(16)转动，带动相啮合的送料轮(13)和辅助滑轮(14)转动，并依靠啮合压紧产生的摩擦力来输送钢丝绳。通过控制步进电机(16)转动的转数，来保证了钢丝绳的输送长度。
如图6.1﹑图6.2﹑图6.3所示，钢丝绳由双路送线装置(B)输送至双路截断装置(C)，当输送给定长度后，钢丝绳压紧板(24)升起，其上的V形槽对双路钢丝绳进行加紧定位。双路截断装置(C)由气缸(20)提供动力，推动截断滑块(22)垂直运动，进而带动切刀(23)完成对输送给定长度后的钢丝绳的截断。截断后的钢丝绳进入下料滑轨(2)中，并由夹持机械臂(6)夹持截断端，传送至下一工位。
如图7.1﹑图7.2﹑图7.3﹑图7.4所示，双路打花装置(D)完成对截断后的钢丝绳的截断端的打花加工。钢丝绳由夹持机械臂(6)传输到加工工位后，钢丝绳夹具(32)在上下端推力施加模块的作用下对钢丝绳进行加紧固定；此时，打花冲头(33)对钢丝绳截断端施加作用力，形成打花头，便于压铸的定位。上端夹具滑块(30)由上端推力气缸(28)给予推动力，下端夹具滑块(31)由下端推力施加模块(27)给予推动力。其中，下端推力施加模块(27)的推动气缸(35)推动滑轨上的滑块(36)向前运动；传力杆(37)的一端与滑块(36)连接，另一端与下端夹具滑块(31)连接，基于二力杆受力和三角正弦原理,将推动气缸(35)给予滑块(36)较小的水平推力转化为给予下端夹具滑块(31)较大的向上的推力，具有精度高、施力大且稳定性强的特点。当将下端夹具滑块(30)推动到合适的位置后，锁紧块(38)插入滑块(36)前端，将传力杆(37)进行锁死，进而固定下端夹具滑块(31)，防止出现因气缸及转动副精度不足等原因造成的间隙活动。
如图8.1﹑图8.2﹑图8.3所示，双路清边装置(F)包括装置底架(39)、模块安装架(40)、推动气缸(41)、定向滑轨(42)、冲头安装板(43)、去毛刺冲头(44)、双路去毛刺模具板(45)。推动气缸(41)推动滑轨上的滑块，带动去毛刺冲头(44)向下运动，去毛刺冲头(44)与双路去毛刺模具(45)板形成剪切效用，对压铸后的钢丝绳进行去毛刺加工。加工完成后，夹持机械臂(6)松弛，钢丝绳受重力作用由下料滑轨(2)的底部开口滑出，完成整个加工工序。
