专利名称：减少热挤型材生产损失的铝锭热剪方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种铝型材的加工方法和装置热挤铝型材在现代社会中被大量应用于建筑、汽车、航天工业……等现代产品中，然而在铝合金应用范围不断增加的情况下，更广泛地被应用于制造更精密、精巧的产品，且因其使用成型模孔较小，每一成品的体积远较常见的建筑型材为少。
如图6所示，为已有技术挤型机结构配置示意图。其中在挤型机1′之十字壁11′前端设置压杆13′、压饼14′，该图中标以B者为挤型终了的残锭，以避免若勉强将铝锭全部挤出，则压饼14′势必击毁模具15′。又在十字壁11′上方设置手动调整位置的极限开关12′，当十字壁11′接触极限开关12′时，十字壁11′停，意即压杆13′、压饼14′停，且输出控制牵引机3′停止动作。
以常用的挤压一般型材方式用于实施成型精密型材挤压时，由于精密挤压型材成品的体积远小于一般挤压型材的体积，(目前一般挤压型材体积大于精密挤压型材约2-10倍)，如使得载入盛锭筒15′的铝锭仅成型一个精密挤型成品时，必须载入甚短的铝锭原料且每次成型后仍需残留大比例的残锭B，残锭B的浪费比例暂极高。
又由于盛锭筒15′的体积均能放置成型若干精密挤压型材成品的短锭，而若每次挤压时盛锭筒15′内仅载入一个短锭挤压成型，即造成盛锭筒15′无法充分发挥其效益，并形成每次挤压后须时时再令盛锭筒15′移动开放，再载入另一短锭，使该挤压机的无效行程增加而降低其挤压效率。
如图7所示，为降低残锭损失及增加挤压效率，目前较佳的方式是在挤压精密型材时须经人工初步计算(计算盛锭筒15′的体积可成型若干精密挤型成品17′)，再在盛锭筒15′内载入相应初步计算适当长度的铝锭，该铝锭在裁切时设定其长度可一次成型设定个精密挤型成品17′，又于十字壁11′移动位置设置若干可调整的接近开关18′及19′[图中设有二个接近开关，该接近开关18′及19′与挤型机1′的停止开关连接]，成型前籍人工调整接近开关18′及19′位置，当挤压成型使压杆13′前进挤压，十字壁11′接触第一个接近开关18′时，可使挤型机1′停止，再令滑出台上的锯台切断第一次挤出的成品17′，再由牵引机3′连接的滑出台将其拉出。
再启动挤型机1′动作，使压杆13′继续前进挤压，当十字壁11′接触到第二个接近开关19′时，即可使挤型机1′停止，第二次挤压成品17′再由滑出台拉出，再启动挤型机1′动作压杆13′前进挤压且十字壁11′接触极限开关12′时挤型机1′停止，并拉出第三个挤压成品17′。压杆13′前端的压饼14′与模具16′间留有残锭B，以防止压饼14′直接冲击而损坏模具16′。
上述挤压方式可使一次载入的铝锭依序成型若干挤压成品17′而仅残留一个残锭B，可大幅减少残锭B的浪费，且因挤压时无效行程的减少(每三次成型行程，减少二次无效行程时间，亦即减少二段残锭的产生)，这就可大幅度提高挤压效率。但在实际作业时该挤压方式还存在以下缺点1．由于精密挤压成品17′的体积精巧，其体积远小于载入铝锭的体积，使挤压一小段铝锭即可成型相当多的挤压成品。
设牵引机3′连设的滑出台长度为20000MM，当成品长度设为1500MM，滑出台每次可容纳12段挤压成品，其总成品长度为18000MM，而每次裁切的锯屑损失为5MM，则12段锯屑为60MM，因而理想的挤压成品17′长度应为18060MM，而目前实际成型作业时允许误差为200MM，故挤压成品17′的长度应为18060MM-18260MM。
当设铝锭与挤压成品17′的长度比例为1∶100，则铝锭长度为180．6MM时即可使挤压成品17′的长度为18060MM，当操作人员在挤压成型前调整接近开关使挤压成品17′长度为18300MM时，还须再调整接近开关使挤压成品17′长度至少缩短40MM而达到18260MM的允许范围以内。
因而至少必须将接近开关再调整0．4MM，才能使挤型成品17″长度在允许误差范围内。
然而由于接近开关是设置在挤型机1′上的一种机械式滑动调整开关，故手动操作实难精确调整到0．4MM的小距离，实际上将接近开关稍作移动，即可能使接近开关移动的距离远大于0．4MM而造成调整后挤压成品17′的长度误差更大。
故目前调整接近开关是造成精密挤型作业的主要难点。当调整接近开关使挤型成品17′长度略超出允许误差范围时，为避免再调整接近开关可能造成误差的增加，一般即不再进行调整，只是在挤压成型略长的挤压成品17′后再裁切超出部分，因而造成废料的增加。
图7所示的实施例是当调整第一接近开关18′时，第二接近开关19′亦必须相应地调整，这就更增加调整的困难度，使调整作业耗费许多成型作业工时，从而大幅度降低了挤压效率。
2．精确调整的困难，使挤压成型后其挤压成品17′的长度FE略大于设定长度FD，使成型后将DE段裁切而造成浪费。
3．导入盛锭筒15′的铝锭长度是由人为计算的，常会发生残锭B太长的损失。
本发明的目的在于在挤型机上设置有计数器或具有计数功能的可编程控制器(PLC)，亦可用具有行数功能传统配置，在挤型机的极限开关及牵引机位置分别设置线性位置判读器，计数器设定并计录一根铝锭挤出成品的根数，每挤压一次即自动暂停裁切和导出成品的时间后自动继续挤压直至计数器达到设定数后停挤并判定残锭长度再反馈讯号调整铝锭热剪长度，以最有效地减少铝锭及成品的残料。
本发明的生产设备包括有加热炉、热剪机、挤型机和牵引机，原料铝锭经加热炉加热，热剪机剪切后导入挤型机盛锭筒，由十字壁、压杆和压饼连动挤压，并由模具、前车壁导出成品至牵引机，在十字壁移动方向的平行位置设有感测铝锭长度的线性位置判读器，线性位置判读器上设置有光电开关，在牵引机一端设置有感测挤型成品长度的线性位置判读器，线性位置判读器的一端设置有停止开关，热剪机上设置有铝锭长度定位与判读装置，其特征在于挤型机还设置有根据初步计算以预设一次挤压若干根成品的计数器，根据初步计算一次挤压成品的根数与长度对盛锭筒导入相应长度的铝锭。
根据挤压成品的长度设定牵引机的线性位置判读器的位置。
牵引机的停止开关感应到挤型成品端点时使牵引机停止，并反馈停止讯号至挤型机使挤型机停止挤压，挤压成品长度可籍由牵引机的线性位置判读器停止开关感测而趋近于设定长度。
挤型机接收到停止讯号后即暂停，并由计数器计数该导入的铝锭已挤压的成品数量，当计数器未达到设定根数时，令挤型机继续重复上一程序成型下一挤压成品，当计数器计数达到设定值时令挤型机停止挤压，并由挤型机的线性位置判读器判读残锭长度。
挤型机的计数器可使用具有计数功能的可编程控制器或其它具有计数功能的器件。
挤型机成型每次导入铝锭的最后一挤压成品时，挤型机的线性位置判读器判读残锭长度以修正初步计算的误差，当十字壁感测端位于线性位置判读器过长位置时，即表示残锭过长，即由线性位置判读器的感测位置换算成铝锭应缩短的长度并反馈缩短控制讯号至热剪机的铝锭长度定位与判读装置，使铝锭缩短相应长度以减少残锭损失，当感测端位在线性位置判读器的允许范围位置时，即由线性位置判读器反馈不变讯号至热剪机使之保持剪切长度，当感测端位在线性位置判读器的长度不足位置时，表示最后一成品长度不足，即由线性位置判读器换算成铝锭增加长度反馈讯号至热剪机的铝锭长度定位与判读装置，使热剪机下次剪切较长铝锭以避免成品过短造成废料而造成损失。
本发明使用的热剪机亦可使用其它剪切铝锭的装置。
本发明与已有技术相比，其优点在于1．当挤型成品成型达设定长度时即由牵引机线性位置判读器的光电停止开关感应停止，使可减少已有技术方式须由操作人员调整接近开关的困难，并可大幅度减少因费时调整接近开关而造成的停工损失；2．挤型成品长度由线性位置判读器的光电停止开关感应控制，使其实际成品长度可趋近于设定长度，并可大幅度减少已有技术方式因难以精确调整接近开关位置而造成挤压成品过长须大幅度裁切的成品废料损失；3．残锭B的长度可由挤型机的线性位置判读器判定，使下次载入盛锭筒的铝锭长度可趋近于合理长度，可自动修正初步计算的误差以减少残锭B的损失；4．挤压过程均自动进行，不须专人固定管理挤型机工作，可大幅度降低人力成本，使挤型效率更高。
图1为本发明的挤型机动作示意框2为本发明的挤型机成型动作示意3为本发明的挤型机判读铝锭长度太长时的动作及反馈程序示意4为本发明的挤型机判读铝锭长度适当时的动作及反馈程序示意5为本发明的挤型机判读铝锭长度太短时的动作及反馈程序示意6为常用的挤型机成型动作示意7为常用的挤型机成型精密挤型动作示意号1-挤型机11-十字壁12-感测端13-压杆14-压饼 15-盛锭筒16-模具 17-前车壁18-成品 19-计数器 2-线性位置判读器3-牵引机 4-线性位置判读器7-铝锭长度定位与判读器
1′-挤型机11′-十字壁12′-极限开关13′-压杆14′-压饼 15′-盛锭筒16′-模具17′-成品18′-近接开关 19′-近接开关 3′-牵引机结合实施例说明附图参阅图1及2，本发明在挤型机1的十字壁11移动平等位置设置线性位置判读器2感测铝锭长度，在牵引机3一端设置线性位置判读器4感测成品18长度。线性位置判读器2及4的PQ、WT均为允许范围，在线性位置判读器2设置有光电安全开关C，在线性位置判读器4的一端设置停止开关R，该停止开关R可由光电感测挤型成品18的端点而停止挤压。铝锭导入盛锭筒15并由十字壁11、压杆13、压饼14连动挤压时残留了挤型结束后的残锭B，并由模具16、前车壁17导出成品18至牵引机3。本发明在挤型机1上设置有计数器19，计数器19可由停止讯号R与具计数功能的可编程控制器(PLC)的输入讯号相互配合，亦可用具有计数功能的传统配置。计数器19根据初步计算值以预设计数器19的设定值，并使每次成型一精密挤型成品18时计数器19即增加一个数，当计数器19达设定值时即令挤型机1停止挤压动作。
本发明的挤型机1成型精密型材的动作状态如图1-2所示，首先经初步计算，按成品数计算载入盛锭筒15的铝锭长度，铝锭长度可对应成型精密挤压成品18的若干倍(一般为2-4个)，根据计算的铝锭长度换算体积一般略大于成品18的总体积，以防止最后一个成品18不够长而报废。
挤型机1的计数器19设定初步计算的成品18数值，图2所示是每次载入铝锭为成型3个成品18，故图2的实施状态中计数器19即设定为3。
根据挤压成品18长度设定牵引机3上线性位置判读器4位置，并令挤型机1挤压动作，而挤压成品18导出至牵引机3，其端点与停止开关R的光电信号感应时即使牵引机3停止，并反馈停止讯号至挤型机1使挤型机1停止，使该成品18长度可趋近于设定长度，该成品18即由滑出台上的锯台裁切，并由滑出台导出。
挤型机1接收上述停止讯号即暂时停止前进挤压一设定时间，该设定时间对应上一挤压成品18导出至滑出台及由滑出台导出至一侧输送台，以使滑出台可在空载情形以容置下一成型挤型成品18的时间，计数器19计数以计算载入铝锭已挤压若干成品18的数量。
当计数器19数值未达到设定值时，挤型机1的压杆13继续前进重复上述程序挤压成型下一成品18，当计数器19计数达到设定值时可知该铝锭已成型完最后一个成品18，即令挤型机1停止挤压，且挤型机1上的线性位置判读器2进行残锭B的判读。
参阅图3-5，当每一次载入的铝锭已成型最后一个成品18时，即由线性位置判读器2判读残锭B的长度以修正初步计算的误差，如图2所示，当成品前端已到达线性位置判读器4的停止开关R时，且感测端12位于线性位置判读器2的NP位置，即表示残锭B过长，并由线性位置判读器2的感测位置换算铝锭缩短值，并反馈控制讯号-缩短讯号至热剪机的铝锭长度定位与判读装置，使铝锭长度定位与判读装置对应移动该缩短值相对的距离，并使热剪机下次剪切对应较短铝锭长度，避免下次挤压时仍发生残锭过长而损失。
图4所示，当成品前端已到达线性位置判读器4的停止开关R时，且感测端12位于线性位置判读器2的PQ位置，即表示该鲍锭B在允许范围内，并由线性位置判读器2反馈一不变讯号至热剪机，使铝锭长度定位与判读装置保持原来的位置，并使热剪机保持其剪切长度。
图5所示，当十字壁11到达线性位置判读器2的安全停止开关C时，且牵引机3位于线性位置判读器4的SW位置，即表示最后一个成品18的长度不足，并由线性位置判读器4换算铝锭增长值，且反馈信号至热剪机的铝锭长度定位与判读装置，使铝锭长度定位于判读装置移动增长值相对距离，并使热剪机下次剪切较长的铝锭，以避免成品18过短而形成废料。
本发明亦可用传统的剪切铝锭和挤压工艺并利用本发明的技术，以达到节约无效行程和减少残锭的损失，以提高挤型效率。
权利要求
1．一种减少热挤型材生产损失的铝锭热剪方法和装置，生产设备包括有加热炉、热剪机、挤型机和牵引机，原料铝锭经加热炉加热，热剪机剪切后导入挤型机盛锭筒，由十字壁、压杆和压饼连动挤压，并由模具、前车壁导出成品至牵引机，在十字壁移动方向的平行位置设有感测铝锭长度的线性位置判读器，线性位置判读器上设置有光电开关，在牵引机一端设置有感测挤型成品长度的线性位置判读器，线性位置判读器的一端设置有停止开关，热剪机上设置有铝锭长度定位与判读装置，其特征在于①挤型机(1)还设置有根据初步计算以预设一次挤压若干根成品的计数器(19)，根据初步计算一次挤压成品(18)的根数与长度对盛锭筒(15)导入相应长度的铝锭；②根据挤压成品(18)的长度设定牵引机(3)的线性位置判读器(4)的位置；③牵引机(3)的停止开关(R)感应到挤型成品(18)端点时使牵引机(3)停止，并反馈停止讯号至挤型机(1)使挤型机(1)停止挤压，挤压成品(18)长度可籍由牵引机(3)的线性位置判读器(4)停止开关(R)感测而趋近于设定长度；④挤型机(1)接收到停止讯号后即暂停，并由计数器(19)计数该导入的铝锭已挤压的成品(18)数量，当计数器(19)未达到设定根数时，令挤型机(1)继续重复上一程序成型下一挤压成品(18)，当计数器(19)计数达到设定值时令挤型机(1)停止挤压，并由挤型机(1)的线性位置判读器(2)判读残锭(B)长度。
2.根据权利要求1所述的减少热挤型材生产损失的铝锭热剪方法和装置，其特征在于挤型机(1)的计数器(19)可使用具有计数功能的可编程控制器或其它具有计数功能的传统配置。
3.根据权利要求1所述的减少热挤型材生产损失的铝锭热剪方法和装置，其特征在于挤型机(1)成型每次导入铝锭的最后一挤压成品(18)时，挤型机(1)的线性位置判读器(2)判读残锭(B)长度以修正初步计算的误差，当十字壁(11)感测端位于线性位置判读器(2)过长位置时，即表示残锭(B)过长，即由线性位置判读器(2)的感测位置换算成铝锭应缩短的长度并反馈缩短控制讯号至热剪机的铝锭长度定位与判读装置进行自动调整，使铝锭缩短相应长度以减少残锭(B)损失，当感测端位在线性位置判读器(2)的允许范围位置时，即由线性位置判读器(2)反馈不变讯号至热剪机使之保持剪切长度，当感测端位在线性位置判读器(2)的长度不足位置时，表示最后一成品(18)长度不足，即由线性位置判读器(2)换算成铝锭增加长度反馈讯号至热剪机的铝锭长度定位与判读装置进行自动调整，使热剪机下次剪切较长铝锭以避免成品(18)过短造成废料而造成损失。
4.根据权利要求3所述的减少热挤型材生产损失的铝锭热剪方法和装置，其特征在于热剪机亦可使用其它剪切铝锭的装置。
全文摘要
本发明涉及一种铝型材的加工装置和方法,本发明是专利申请号为96109044.8的改进,主要用于挤压精密铝型材产品,在挤型机上设有计数器,于挤型机的十字壁移动平行位置设置判读器以感测铝锭长度,在牵引机的一端设置判读器以感测成品长度,使成型时由牵引机的判读器判定成品达设定长度时停止,并反馈至挤型机使之暂停挤压,当计数器计数达设定数时进行残锭长度判读。可大幅度降低作业时间,降低残锭及成品裁切废料,并提高精密挤压的效率。
文档编号B21C31/00GK1205921SQ9711511
公开日1999年1月27日 申请日期1997年7月23日 优先权日1997年7月23日
发明者叶世中 申请人:叶世中