金属蜂窝芯自动化生产设备及方法
【专利摘要】本发明提供了一种金属蜂窝芯自动化生产设备，包括用于将金属箔片裁切为所需宽度的裁边装置、用于将已裁切的金属箔片成型为波浪状的成型装置、用于在波浪状金属箔片的波峰涂覆粘胶的涂胶装置、用于将已涂胶金属箔片裁剪为所需长度之单元金属箔片的裁剪装置、用于将单元金属箔片叠加粘连为金属蜂窝芯的叠加装置，上述装置依次首尾衔接，形成生产流水线。该设备可全程自动化生产制造金属蜂窝芯，无需人工介入，自动化程度高、生产效率高、生产成本低。本发明还提供了一种金属蜂窝芯自动化生产方法，该方法全部依靠上述金属蜂窝芯自动化生产设备完成，无需人工介入，生产效率高。本发明所提供的设备和方法所制造出来的金属蜂窝芯废品率极低。
【专利说明】金属蜂窝芯自动化生产设备及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于金属蜂窝芯制造【技术领域】，尤其涉及一种金属蜂窝芯自动化生产设备及方法。
【背景技术】
[0002]金属蜂窝芯为网格结构，具有重量轻、强度高、吸能性强等的优点，它已经被广泛使用于航空航天、交通和建筑等诸多【技术领域】。
[0003]现有技术通常是使用拉伸法生产制造金属蜂窝芯的。所谓拉伸法，就是先使用粘胶或焊接的方式将若干片单层的金属箔片叠加粘连在一起，然后对已粘连的金属箔片进行拉伸，最终形成金属蜂窝芯。由于材料的性质和现有技术的约束，拉伸法中所使用的金属箔片必须是强度低、韧性好的材料，否则难以进行拉伸。然而，即使选用了适用的材料，该方法所制造出来的金属蜂窝芯的蜂窝孔尺寸一致性差，废品率也是相当高的。
[0004]虽然现有技术中还有其他制造金属蜂窝芯的设备和方法，但是它们和拉伸法有着共同的缺点，那就是生产过程自动化程度低，或多或少需要人工介入操作，这样的生产设备和方法效率低,而且生产成本也高。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种自动化程度高、全程无需人工操作、废品率低的金属蜂窝芯自动化生产设备。
[0006]本发明所提供的金属蜂窝芯自动化生产设备是这样实现的，一种金属蜂窝芯自动化生产设备，包括:
[0007]裁边装置，用于将金属箔片裁切为所需宽度，其设有用于传送所述金属箔片的第一传动模块和用于裁切所述金属箔片的裁刀；
[0008]成型装置，用于将已裁切的金属箔片成型为波浪状，其设有用于将所述已裁切金属箔片压制为波浪状的压制模块、用于防止所述波浪状金属箔片回弹的保压模块以及用于传送所述波浪状金属箔片的第一传输带；
[0009]涂胶装置，用于在所述波浪状金属箔片的波峰涂覆粘胶，其设有涂胶模块和用于传送所述已涂胶金属箔片的第二传动模块；
[0010]裁剪装置，用于将所述已涂胶金属箔片裁剪为所需长度的单元金属箔片，其设有裁剪模块、用于传送所述已涂胶金属箔片的第二传输带以及用于夹持所述单元金属箔片的机械手；
[0011]叠加装置，用于将所述单元金属箔片叠加粘连为金属蜂窝芯，其设有可上下滑移的底座以及为所述底座提供滑移动力的传动机构；
[0012]所述裁边装置与所述成型装置衔接，所述成型装置与所述涂胶装置衔接，所述涂胶装置与所述裁剪装置衔接，所述裁剪装置与所述叠加装置衔接。
[0013]进一步地，所述第一传动模块包括一对用于轧压所述金属箔片两面的轧辊及为所述轧辊提供转动动力的电机，所述轧辊两端均设有所述裁刀。
[0014]更进一步地，所述压制模块包括冲压底盘和两个冲压臂，所述冲压底盘为所述波浪状，所述冲压臂的冲压面为可冲压出半个波长的曲面，两所述冲压臂前后设置且悬于所述冲压底盘之上。
[0015]具体地，所述保压模块包括压于所述波浪状金属箔片上的压板和为所述压板提供压力的加压组件，所述压板的压面为所述波浪状。
[0016]进一步地，所述涂胶模块包括两个分别轧压所述波浪状金属箔片两面的涂胶辊和为所述涂胶辊提供胶水的胶水池；所述第二传动模块为可拉动所述已涂胶金属箔片前行的滚筒，所述滚筒表面为所述波浪状。
[0017]更进一步地，所述裁剪模块包括刀片及可带动所述刀片前后左右运动的刀架组件。
[0018]具体地，所述波浪状的半波长为梯形，相叠加的所述单元金属箔片之间通过波峰相互粘连形成所述金属蜂窝芯的蜂窝孔，所述蜂窝孔为六边形。
[0019]本发明所提供的金属蜂窝芯自动化生产设备具有以下技术效果:
[0020]本发明中的裁边装置可完成金属箔片裁边的工序，将金属箔片裁切为所需宽度；成型装置可完成金属箔片波浪状成型的工序；涂胶装置可完成金属箔片表面涂胶的工序；裁剪装置可完成金属箔片长度裁剪的工序，将金属箔片裁剪为所需长度的单元金属箔片；叠加装置可完成叠加粘连单元金属箔片的工序，最终生产出金属蜂窝芯。上述各装置所能完成的工序依次协调叠加起来即可完成金属蜂窝芯的生产。本发明将裁边装置、成型装置、涂胶装置、裁剪装置以及叠加装置依次首尾衔接，使之相互协调工作，形成生产金属蜂窝芯的流水线生产设备，该生产流水线设备可全程自动化生产制造金属蜂窝芯，无需加入人工操作工序，其自动化程度高、生产效率高、生产成本低。另外，本发明所提供的金属蜂窝芯自动化生产设备通过成型法生产制造金属蜂窝芯，即将成型为波浪状半格结构的金属箔片叠加粘连为金属蜂窝芯，相对于现有技术的拉伸法，本发明所生产的金属蜂窝芯具有结构稳固、强度高、性能佳、质量好、废品率低的优点。本发明还适用于大批量生产大尺寸的金属蜂窝芯，蜂窝芯的蜂窝孔的尺寸一致性也非常好。
[0021]本发明还提供了一种金属蜂窝芯自动化生产方法，包括如下步骤:
[0022]采用上述金属蜂窝芯自动化生产设备；
[0023]从所述裁边装置前端输送入长条状的所述金属箔片，进行宽度裁切，已裁切的金属箔片由所述裁边装置后端输出；
[0024]从所述成型装置前端输入所述已裁切金属箔片，进行波浪状成型，已波浪状成型的金属箔片由所述成型装置后端输出；
[0025]从所述涂胶装置前端输入所述波浪状金属箔片，进行波峰涂胶，已涂胶的金属箔片由所述涂胶装置后端输出；
[0026]从所述裁剪装置前端输入所述已涂胶金属箔片，进行长度裁剪，将所述已涂胶金属箔片裁剪为若干块单元金属箔片，所述单元金属箔片由所述裁剪装置后端输出；
[0027]从所述叠加装置上端放入所述单元金属箔片，进行叠加粘连，使若干块所述单元金属箔片叠加粘连最终形成金属蜂窝芯。
[0028]进一步地，所述成型装置上的所述第一传输带呈间歇性前进运动，其每次前进的步长为半个所述波长；
[0029]在前的所述冲压臂冲压所述已裁切金属箔片，然后随所述第一传输带前进一个步长；在后的所述冲压臂移至在前的所述冲压臂之前，然后冲压所述已裁切金属箔片；两所述冲压臂循环上述易位步骤将所述已裁切金属箔片冲压成型为连续的所述波浪状。
[0030]更进一步地，所述裁剪装置上的所述刀片在裁剪所述已涂胶金属箔片的过程中，所述刀架组件带动所述刀片与所述第二传输带同步前进；所述刀片完成裁剪过程后，所述刀架组件将所述刀片移至原始位置，进行下一轮裁剪。
[0031]本发明所提供的金属蜂窝芯自动化生产方法具有以下技术效果:
[0032]本发明生产制造金属蜂窝芯的方法中，全部依靠上述金属蜂窝芯自动化生产设备完成，而无需加入任何人工操作步骤，其自动化程度非常高。其次，该方法的工艺流程中，无需进行复杂的周转，其生产效率极高，同时还节约了造价成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0033]图1为本发明实施例中金属蜂窝芯自动化生产设备的整体示意图；
[0034]图2为本发明实施例中裁边装置的示意图；
[0035]图3为本发明实施例中成型装置的示意图；
[0036]图4为本发明实施例中涂胶装置的示意图；
[0037]图5为本发明实施例中裁剪装置的示意图；
[0038]图6为本发明实施例中叠加装置的示意图；
[0039]图7为图1中I的局部放大图；
[0040]图8为图1中II的局部放大图；
[0041]图9为图3中III的局部放大图；
[0042]图10为图3中IV的局部放大图；
[0043]图11为本发明实施例中金属蜂窝芯自动化生产方法的流程图。
【具体实施方式】
[0044]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0045]参见图1，本发明实施例提供了一种金属蜂窝芯自动化生产设备，包括:
[0046]裁边装置1，用于将金属箔片6裁切为所需宽度，其设有用于传送所述金属箔片6的第一传动模块11和用于裁切所述金属箔片6的裁刀12 (参见图2)；
[0047]成型装置2，用于将已裁切的金属箔片成型为波浪状，其设有用于将所述已裁切金属箔片61压制为波浪状的压制模块21、用于防止所述波浪状金属箔片62回弹的保压模块22以及用于传送所述波浪状金属箔片62的第一传输带23 (参见图3)；
[0048]涂胶装置3，用于在所述波浪状金属箔片62的波峰涂覆粘胶，其设有涂胶模块31和用于传送所述已涂胶金属箔片63的第二传动模块32 (参见图4)；
[0049]裁剪装置4，用于将所述已涂胶金属箔片63裁剪为所需长度的单元金属箔片64，其设有裁剪模块41、用于传送所述已涂胶金属箔片63的第二传输带42以及用于夹持所述单元金属箔片64的机械手43 (参见图5)；
[0050]叠加装置5，用于将所述单元金属箔片64叠加粘连为金属蜂窝芯7，其设有可上下滑移的底座51以及为所述底座51提供滑移动力的传动机构52 (参见图6)；
[0051]所述裁边装置I与所述成型装置2衔接，所述成型装置2与所述涂胶装置3衔接，所述涂胶装置3与所述裁剪装置4衔接，所述裁剪装置4与所述叠加装置5衔接。
[0052]本发明中的裁边装置I可完成金属箔片裁边的工序，将金属箔片6裁切为所需宽度；成型装置2可完成金属箔片波浪状成型的工序；涂胶装置3可完成金属箔片表面涂胶的工序；裁剪装置4可完成金属箔片长度裁剪的工序，将金属箔片裁剪为所需长度的单元金属箔片64 ;叠加装置5可完成叠加粘连单元金属箔片64的工序，最终生产出金属蜂窝芯
7。上述各装置所能完成的工序依次协调叠加起来即可完成金属蜂窝芯7的生产。本发明将裁边装置1、成型装置2、涂胶装置3、裁剪装置4以及叠加装置5依次首尾衔接，使之相互协调工作，形成生产金属蜂窝芯7的流水线生产设备，该生产流水线设备可全程自动化生产制造金属蜂窝芯7，无需加入人工操作工序，其自动化程度高、生产效率高、生产成本低。另外，本发明所提供的金属蜂窝芯自动化生产设备通过成型法生产制造金属蜂窝芯7，即将成型为波浪状半格结构的金属箔片叠加粘连为金属蜂窝芯7，相对于现有技术的拉伸法，本发明所生产的金属蜂窝芯7具有结构稳固、强度高、性能佳、质量好、废品率低的优点。本发明还适用于大批量生产大尺寸的金属蜂窝芯，蜂窝芯的蜂窝孔的尺寸一致性也非常好。
[0053]需要说明的是，本发明实施例采用粘胶的方式叠加粘连单元金属箔片64，实际上还可以使用焊接的方式对它们进行粘连。为了保证金属箔片之间可以牢固粘连，作为原材料的金属箔片在进入流水线加工生产前可适当做清洗工作。
[0054]参见图2，所述第一传动模块11包括一对用于轧压所述金属箔片6两面的轧辊111及为所述轧辊111提供转动动力的电机112，所述轧辊111两端均设有所述裁刀12。两轧辊111滚动的过程中，除了带动金属箔片6前行外，设于两端的裁刀12同时裁切金属箔片6，其结构简单，且裁切效率高。由于两裁刀12之间的距离不变，因此所裁切的尺寸精确度也高。
[0055]参见图3与图9，所述压制模块21包括冲压底盘211和两个冲压臂212，所述冲压底盘211为所述波浪状，所述冲压臂212的冲压面2121为可冲压出半个波长的曲面，两所述冲压臂212前后设置且悬于所述冲压底盘211之上。所述成型装置2上的所述第一传输带23间歇性前进运动，其每次前进的步长为半个所述波长(即一个半格结构的长度)；在前的所述冲压臂212冲压所述已裁切金属箔片61，然后随所述第一传输带23前进一个步长；在后的所述冲压臂212移至在前的所述冲压臂212之前，然后冲压所述已裁切金属箔片61 ；两所述冲压臂212循环上述易位步骤将所述已裁切金属箔片61冲压成型为连续的所述波浪状。在冲压时，冲压臂212的冲压面2121与冲压底盘211上的波谷咬合，被挤压于两者之间的金属箔片随即被成型为半格结构。压制模块21结构简单，成型波浪状金属箔片62的工艺过程也简单，有效提高了成型效率、降低了造价成本。
[0056]结合图10，所述保压模块22包括压于所述波浪状金属箔片62上的压板221和为所述压板221提供压力的加压组件222，所述压板221的压面为所述波浪状。由物理常识可知，波浪状的金属箔片具有回弹翘起的趋势，这样，压板221—方面可以防止金属箔片回弹，另一方面可以加强规整金属箔片的半格结构，使之不再具有回弹翘起的趋势。[0057]参见图4，所述涂胶模块31包括两个分别轧压所述波浪状金属箔片62两面的涂胶辊311和为所述涂胶辊311提供胶水的胶水池312 ;所述第二传动模块32为可拉动所述已涂胶金属箔片63前行的滚筒，所述滚筒表面为所述波浪状。滚动涂胶的方式不但效率高，而且可以准确地将胶水涂覆于波峰(即半格结构的顶部表面)，而不会涂覆在金属箔片的其他部位，例如波谷。在本发明实施例中，仅有一个涂胶辊311蘸有胶水，它只在金属箔片的上表面涂覆粘胶。
[0058]参见图5，所述裁剪模块41包括刀片411及可带动所述刀片411前后左右运动的刀架组件412。所述刀架组件412带动所述刀片411与所述第二传输带42同步前进；所述刀片411完成裁剪过程后，所述刀架组件412将所述刀片411移至原始位置，进行下一轮裁剪。这样，可保证裁剪所得的单元金属箔片64的长度尺寸准确、均一。
[0059]参见图7与图8，所述波浪状的半波长为梯形，相叠加的所述单元金属箔片64之间通过波峰相互粘连形成所述金属蜂窝芯7的蜂窝孔71，所述蜂窝孔71为六边形。由图可知，在本发明实施例中，波浪状的半波长即为半格结构，该半格结构为梯形，两个半格结构叠合在一起，即形成正六边形的全格结构。由几何学和力学原理可知，正六边形排布的蜂窝结构非常稳固，但其重量却不大，非常适用于航空航天、交通、建筑等领域。当然，上述的半格结构亦可为其他形状，其可根据实际加工情况和需要而定。
[0060]参见图11，基于上述金属蜂窝芯自动化生产设备，本发明实施例还提供了一种金属蜂窝芯自动化生产方法，包括如下步骤:
[0061]米用上述金属蜂窝芯自动化生产设备；
[0062]S1:从所述裁边装置I前端输送入长条状的所述金属箔片6，进行宽度裁切，已裁切的金属箔片由所述裁边装置I后端输出；
[0063]S2:从所述成型装置2前端输入所述已裁切金属箔片61，进行波浪状成型，已波浪状成型的金属箔片由所述成型装置2后端输出；
[0064]S3:从所述涂胶装置3前端输入所述波浪状金属箔片62，进行波峰涂胶，已涂胶的金属箔片由所述涂胶装置3后端输出；
[0065]S4:从所述裁剪装置4前端输入所述已涂胶金属箔片63，进行长度裁剪，将所述已涂胶金属箔片63裁剪为若干块单元金属箔片64，所述单元金属箔片64由所述裁剪装置4后端输出；
[0066]S5:从所述叠加装置5上端放入所述单元金属箔片64，进行叠加粘连，使若干块所述单元金属箔片64叠加粘连最终形成金属蜂窝芯7。在本实施例中，单元金属箔片64通过机械手43夹持放入叠加装置5上端。叠加装置5上端每放入一块单元金属箔片64，底座51就下降一定高度，确保最上一层的单元金属箔片64所在高度不变。
[0067]本发明生产制造金属蜂窝芯的方法中，全部依靠上述金属蜂窝芯自动化生产设备完成，而无需加入任何人工操作步骤，其自动化程度非常高。其次，该方法的工艺流程少，无需进行复杂的周转，其生产效率极高，同时还节约了造价成本。
[0068]进一步地，所述成型装置2上的所述第一传输带23呈间歇性前进运动，其每次前进的步长为半个所述波长；
[0069]在前的所述冲压臂212冲压所述已裁切金属箔片61，然后随所述第一传输带23前进一个步长；在后的所述冲压臂212移至在前的所述冲压臂212之前，然后冲压所述已裁切金属箔片61 ;两所述冲压臂212循环上述易位步骤将所述已裁切金属箔片61冲压成型为连续的所述波浪状。
[0070]本发明中的压制模块21结构简单，在金属箔片成型过程中仅需要两个冲压臂212即可，而无需采用过度复杂的辅助组件，有效降低了造价成本。当然，金属箔片的成型方法并不限于此，生产时还可使用滚压的方法成型金属箔片上的波浪状。由于滚压法为现有技术，在此不再赘述。
[0071]具体地，所述裁剪装置4上的所述刀片411在裁剪所述已涂胶金属箔片63的过程中，所述刀架组件412带动所述刀片411与所述第二传输带42同步前进；所述刀片411完成裁剪过程后，由所述刀架组件412将所述刀片411移至原始位置，进行下一轮裁剪。
[0072]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种金属蜂窝芯自动化生产设备，其特征在于，包括: 裁边装置，用于将金属箔片裁切为所需宽度，其设有用于传送所述金属箔片的第一传动模块和用于裁切所述金属箔片的裁刀； 成型装置，用于将已裁切的金属箔片成型为波浪状，其设有用于将所述已裁切金属箔片压制为波浪状的压制模块、用于防止所述波浪状金属箔片回弹的保压模块以及用于传送所述波浪状金属箔片的第一传输带； 涂胶装置，用于在所述波浪状金属箔片的波峰涂覆粘胶，其设有涂胶模块和用于传送所述已涂胶金属箔片的第二传动模块； 裁剪装置，用于将所述已涂胶金属箔片裁剪为所需长度的单元金属箔片，其设有裁剪模块、用于传送所述已涂胶金属箔片的第二传输带以及用于夹持所述单元金属箔片的机械手; 叠加装置，用于将所述单元金属箔片叠加粘连为金属蜂窝芯，其设有可上下滑移的底座以及为所述底座提供滑移动力的传动机构； 所述裁边装置与所述成型装置衔接，所述成型装置与所述涂胶装置衔接，所述涂胶装置与所述裁剪装置衔接，所述裁剪装置与所述叠加装置衔接。
2.如权利要求1所述的金属蜂窝芯自动化生产设备，其特征在于:所述第一传动模块包括一对用于轧压所述金属箔片两面的轧辊及为所述轧辊提供转动动力的电机，所述轧辊两端均设有所述裁刀。
3.如权利要求1所述的金属蜂窝芯自动化生产设备，其特征在于:所述压制模块包括冲压底盘和两个冲压臂，所述冲压底盘为所述波浪状，所述冲压臂的冲压面为可冲压出半个波长的曲面，两所述冲压臂前后设置且悬于所述冲压底盘之上。
4.如权利要求3所述的金属蜂窝芯自动化生产设备，其特征在于:所述保压模块包括压于所述波浪状金属箔片上的压板和为所述压板提供压力的加压组件，所述压板的压面为所述波浪状。
5.如权利要求1所述的金属蜂窝芯自动化生产设备，其特征在于:所述涂胶模块包括两个分别轧压所述波浪状金属箔片两面的涂胶辊和为所述涂胶辊提供胶水的胶水池；所述第二传动模块为可拉动所述已涂胶金属箔片前行的滚筒，所述滚筒表面为所述波浪状。
6.如权利要求1所述的金属蜂窝芯自动化生产设备，其特征在于:所述裁剪模块包括刀片及可带动所述刀片前后左右运动的刀架组件。
7.如权利要求1-6任一项所述的金属蜂窝芯自动化生产设备，其特征在于:所述波浪状的半波长为梯形，相叠加的所述单元金属箔片之间通过波峰相互粘连形成所述金属蜂窝芯的蜂窝孔，所述蜂窝孔为六边形。
8.一种金属蜂窝芯自动化生产方法，其特征在于，包括如下步骤: 采用权利要求1-7任一项所述的金属蜂窝芯自动化生产设备； 从所述裁边装置前端输送入长条状的所述金属箔片，进行宽度裁切，已裁切的金属箔片由所述裁边装置后端输出； 从所述成型装置前端输入所述已裁切金属箔片，进行波浪状成型，已波浪状成型的金属箔片由所述成型装置后端输出； 从所述涂胶装置前端输入所述波浪状金属箔片，进行波峰涂胶，已涂胶的金属箔片由所述涂胶装置后端输出； 从所述裁剪装置前端输入所述已涂胶金属箔片，进行长度裁剪，将所述已涂胶金属箔片裁剪为若干块单元金属箔片，所述单元金属箔片由所述裁剪装置后端输出； 从所述叠加装置上端放入所述单元金属箔片，进行叠加粘连，使若干块所述单元金属箔片叠加粘连最终形成金属蜂窝芯。
9.如权利要求8所述的金属蜂窝芯自动化生产方法，其特征在于: 所述成型装置上的所述第一传输带呈间歇性前进运动，其每次前进的步长为半个所述波长; 在前的所述冲压臂冲压所述已裁切金属箔片，然后随所述第一传输带前进一个步长；在后的所述冲压臂移至在前的所述冲压臂之前，然后冲压所述已裁切金属箔片；两所述冲压臂循环上述易位步骤将所述已裁切金属箔片冲压成型为连续的所述波浪状。
10.如权利要求8或9所述的金属蜂窝芯自动化生产方法，其特征在于:所述裁剪装置上的所述刀片在裁剪所述已涂胶金属箔片的过程中，所述刀架组件带动所述刀片与所述第二传输带同步前进；所述刀片 完成裁剪过程后，由所述刀架组件将所述刀片移至原始位置，进行下一轮裁剪。
【文档编号】B31D3/02GK103481546SQ201310442977
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月25日 优先权日:2013年9月25日
【发明者】罗昌杰, 于文泽, 张海亮, 王书付, 岳伟玲, 何凯, 杜如虚 申请人:中国科学院深圳先进技术研究院