一种烟管圆周孔的冲孔方法
【专利摘要】本发明公开了一种烟管圆周孔的冲孔方法，包括如下步骤：将烟管的两端通过两组压紧轮进行压紧定位，在烟管的一端设置三爪卡盘，将三爪卡盘和其中一组压紧轮安装在滑动座上，滑动座套装在直线导轨上并能在丝杠驱动系统的作用下沿直线导轨运动；当三爪卡盘完全进入烟管后启动卡盘驱动气缸，卡盘驱动气缸驱动三爪卡盘张开并抓紧烟管的内壁；设定卡盘驱动气缸的零位；在步骤6中确定零位时冲床运动，冲出第一列圆孔；卡盘驱动电机转动一定角度，冲床再次运动，冲出第二列孔，直至运动卡盘驱动电机转动n?1次，即冲床冲出n列孔，即完成整个冲孔过程。本发明采用的方法自动化程度高，能够实现多道工序，极大提高了冲孔效率，减少了人力劳动，降低了生产成本。
【专利说明】
-种烟管圆周孔的冲孔方法
技术领域
[0001] 本发明设及管状工件加工领域，更具体的说，尤其设及一种烟管圆周孔的冲孔方 法。
【背景技术】
[0002] 烟管是用于排烟的管道，烟管的一端沿周向冲有一圈销小孔，且在该端需要焊接 一个盖帽;烟管的另一端通常需要进行扩口，并将该端冲出两个安装孔，通过扩口端和安装 孔将烟管安装到排气设备上。
[0003] 传统的烟管加工需要依次经过扩口、冲安装孔、冲轴孔和焊帽四个工序，运四个工 序都是对烟管的单端进行加工，需要采用上料设备或人工手动上料的方式将烟管运送到冲 床或焊接装置处进行焊接，然后夹紧装置固定后再进行加工。
[0004] 烟管圆周孔指的是圆管焊接有圆帽的一端需要利用冲床冲出一整圈的通孔，运些 通孔是沿烟管周向均匀分布的若干行通孔，每行通孔设有若干个通孔;通常冲床的上模具 上设有一排与一列通孔位置相对应的凸模，在冲床的下模具上设有一排凹模，冲床的上模 具下压一次即可冲出一排圆周孔。但是现有的烟管圆周孔冲孔装置中，通常采用夹紧气缸 将烟管的一端伸入冲床中，再利用另一个气缸带动烟管转动;运样的装夹送料及转动方式 不仅定位精度低，而且操作比较繁琐，自动化程度低，经常需要人工辅助才能完成冲孔操 作。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种自动化程度高，能够自动送 料，精确定位，精确转动角度的烟管圆周孔的冲孔方法。
[0006] 本发明通过W下技术方案来实现上述目的：一种烟管圆周孔的冲孔方法，包括如 下步骤：
[0007] 1)、将烟管的两端通过两组压紧轮进行压紧定位，每组压紧轮均包括四个呈方形 分布的压紧轮，其中每个上端的压紧轮能够绕一根水平设置的转动臂在0~90°内转动，并 且在转动臂上安装将转动臂复位到水平位置的复位弹黃；
[000引2)、在烟管的一端设置用于装夹该端烟管内壁的Ξ爪卡盘，卡盘驱动气缸驱动Ξ 爪卡盘张开或收缩；
[0009] 3)、将Ξ爪卡盘和其中一组压紧轮安装在滑动座上，滑动座套装在直线导轨上并 能沿直线导轨运动，丝杠驱动系统驱动滑动座的运动；W力矩模式运行丝杠驱动系统的丝 杠驱动电机，带动滑动座上的Ξ爪卡盘跟随滑动座一同移动，Ξ爪卡盘移动的过程中伸入 烟管的一端并推动烟管向冲床方向移动，直至烟管的另一端完全进入套装在冲床的下模具 上且烟管的一端压紧在下模具的固定座上；
[0010] 4)、当Ξ爪卡盘完全进入烟管后启动卡盘驱动气缸，卡盘驱动气缸驱动Ξ爪卡盘 张开并抓紧烟管的内壁；
[0011] 5)、w位移模式运转丝杠驱动模块的丝杠驱动电机，带动烟管往回运动设定长度 L，利用传感器确定该位置即为烟管需要进行冲孔的位置；
[0012] 6)、将固定在滑动座上的卡盘驱动电机连接卡盘驱动气缸，卡盘驱动电机转动时 带动卡盘驱动气缸、Ξ爪卡盘和烟管组成的整体共同转动;首先W力矩模式驱动卡盘驱动 电机逆时针旋转360度，直至固定在卡盘驱动气缸上的第一挡块被固定在滑动座上的第二 挡块挡住，此时记为卡盘驱动气缸的零位；
[0013] 7)、确定冲孔列数n，则一共需要冲孔η次，每次卡盘驱动电机需要转动的角度为 在步骤6中确定零位时冲床运动，冲出第一列圆孔； η
[0014] 8)、驱动卡盘驱动电机转动^度角，冲床再次运动，冲出第二列圆孔，直至运动 巧 卡盘驱动电机转动η-1次，即冲床冲出η列圆孔，即完成整个冲孔过程；
[0015] 9)、冲孔完毕后，冲床的上模具上移，丝杠驱动电机转动带动烟管往回运动直到Ξ 爪卡盘完全脱离烟管的内部；当烟管到达指定位置时，通过送料机械手将下一个待加工烟 管顶入两组压紧轮中并将加工完毕的烟管顶出到下料通道中。
[0016] 进一步的，卡盘的驱动气缸的气缸座上固定有个沿气缸座均布的螺杆，螺杆的前 端套装有推板并通过设置在螺杆上的第二弹黃将推板固定在螺杆前端;Ξ爪卡盘伸入烟管 的内部时烟管的一端直接压紧推板并通过推板将第二弹黃压缩，一直到推板不能再移动位 置。
[0017] 进一步的，在丝杠驱动电机带动烟管往回运动的过程中利用限位阶梯杆限制推板 的位置，当推板在限位阶梯板的作用下停止运动时Ξ爪卡盘继续往回移动，从而将Ξ爪卡 盘从烟管内部完全抽出。
[0018] 进一步的，烟管在Ξ爪卡盘的作用下抓紧并向冲床方向的推动过程中始终保持位 于两组压紧轮之间，并沿两组压紧轮的轴屯、线直线运动。
[0019] 本发明的有益效果在于：
[0020] 1、本发明采用的方法自动化程度高，能够实现烟管的自动上料，自动定位、自动夹 紧、自动送料、自动冲孔和自动下料等多道工序，极大提高了冲孔效率，减少了人力劳动，降 低了生产成本。
[0021] 2、本发明采用两组压紧轮压紧烟管两端的方式实现烟管的定位，并在运动的过程 中一直保持烟管沿两组压紧轮的轴屯、线运动，从而保证烟管移动时能够准确的套装在冲床 的下模具上，送料的准确度非常高。
[0022] 3、本发明无需上下料只需利用上料装置直接将烟管水平推入两组压紧轮中即可， 下料时直接利用下一个烟管将加工完成的烟管顶出即可，上下料方便，提高了送料的效率。
[0023] 4、本发明的卡盘驱动气缸仅需在360°角度范围内转动即可完成烟管整圈的圆周 孔冲孔，避免了气管缠绕影响加工的问题。
【附图说明】
[0024] 图1是本发明采用的一种烟管圆周孔的冲孔装置的结构示意图。
[0025] 图2是本发明采用的一种烟管圆周孔的冲孔装置的送料机构的结构示意图。
[0026] 图3是本发明采用的一种烟管圆周孔的冲孔装置的送料机械手的结构示意图。
[0027] 图中，1-底座、101-冲床、102-送料机械手、103-送料机构、104-下料通道、105-控 制台、106-机架主体、107-圆盘、108-光电传感器、2-第一拱口、201-推料气缸、202-上挡板、 203-推料板、204-限位螺栓、3-第二拱口、4-Ξ爪卡盘、5-卡盘驱动气缸、6-卡盘驱动电机、 7-滚珠丝杠、8-丝杠驱动电机、9-直线导轨、10-滑动座、11-丝杠螺母、12-丝杠螺母连接板、 13-丝杠轴承座、14-第一联轴器、15-第二联轴器、16-电机座、17-压紧轮、18-下端连接座、 19-转动臂、20-第一弹黃、21-较接轴、22-第二弹黃、23-推板、24-螺杆、25-硬垫片、26-限位 板、27-限位阶梯杆、28-第一挡块、29-第二挡块、30-拖链、31-烟管。
【具体实施方式】
[0028] 下面结合附图对本发明作进一步说明：
[0029] 如图1~3所示，本发明所采用的一种烟管圆周孔的冲孔装置包括机架主体106、送 料机械手102、下料通道104、冲床101、控制台105和送料机构103,所述冲床101设置在所述 机架主体106的左侧，用于将烟管31夹紧和定位并将烟管31自动送入冲床101中的送料机构 103固定在所述机架主体106上，送料机械手102和下料通道104分别固定在所述送料机构 103两侧的机架主体106上，所述控制台105固定在机架主体106上并用于控制所述送料机械 手102和送料机构103的运动。
[0030] 所述送料机构103包括第一拱口 2、第二拱口 3、Ξ爪卡盘4、卡盘驱动气缸5、卡盘驱 动电机6、滚珠丝杠7、丝杠驱动电机8、直线导轨9、滑动座10、丝杠螺母11、丝杠螺母连接板 12和固定在机架主体106上的底座1。
[0031] 所述直线导轨9固定在底座1上，滑动座10套装在所述直线导轨9上，所述第一拱口 2固定在直线导轨9的左侧端部，第二拱口 3固定在所述滑动座10上，所述第一拱口 2和第二 拱口 3上设有等大的圆形通孔，Ξ爪卡盘4和烟管31的直径均小于所述圆形通孔的直径;所 述滚珠丝杠7平行于所述直线导轨9设置并固定在所述底座1上，所述滚珠丝杠7的一端通过 丝杠轴承座13固定在第一拱口 2上，滚珠丝杠7的另一端通过第一联轴器14连接驱动所述滚 珠丝杠7转动的丝杠驱动电机8,所述丝杠螺母11套装在滚珠丝杠7上，丝杠螺母11通过丝杠 螺母连接板12与滑动座10固定连接;所述丝杠驱动电机8转动时带动所述滚珠丝杠7转动， 从而带动丝杠螺母11、丝杠螺母连接板12和滑动座10构成的整体沿所述直线导轨9来回运 动。
[0032] 所述Ξ爪卡盘4固定在驱动所述Ξ爪卡盘4张开与收缩的卡盘驱动气缸5的前端， 所述卡盘驱动电机6通过第二联轴器15连接所述卡盘驱动气缸5并带动所述卡盘驱动气缸5 和Ξ爪卡盘4构成的整体进行转动;所述卡盘驱动电机6通过电机座16固定在所述滑动座10 上，Ξ爪卡盘4穿过所述第二拱口 3上的圆形通孔并位于所述第二拱口 3的左侧，卡盘驱动气 缸5和卡盘驱动电机6位于所述第二拱口 3的右侧。
[0033] 所述第一拱口 2和第二拱口 3相互靠近的一侧上均设有用于装夹烟管31两端的四 个压紧轮17,四个压紧轮17呈方形分布且均布在垂直于烟管31运动方向的平面上，其中下 端的两个压紧轮17连接在下端连接座18上，下端连接座18固定连接相应的第一拱口 2或第 二拱口 3上，上端的两个压紧轮17分别固定在两个水平设置的转动臂19的一端，转动臂19的 另一端通过水平设置的较接轴21较接在对应的第一拱口 2或第二拱口 3上;每个所述转动臂 19的中部设有第一弹黃接口，相对应的第一拱口2或第二拱口3的中部设有第二弹黃接口， 第一弹黃接口和第二弹黃接口之间连接有第一弹黃20，所述转动臂在所述第一弹黃20和较 接轴21的作用下能绕所述较接轴21转动0~90°。
[0034] 所述Ξ爪卡盘4的前端还固定有推板23,所述卡盘驱动气缸5上设有Ξ根绕Ξ爪卡 盘4外侧均布的螺杆24,所述螺杆24上套装有第二弹黃22,所述推板23靠近第一拱口 2的一 侧固定有Ξ个均匀分布的硬垫片25, Ξ个硬垫片25上开有Ξ个与上述Ξ根螺杆24位置一一 对应的螺孔，推板23通过所述螺孔套装在Ξ根螺杆24上，Ξ根螺杆24的另一端固定有防止 所述推板23从螺杆24中脱出的限位螺母。
[0035] 所述底座1上还固定有限位板26,所述限位板26上设置有若干平行于所述螺杆24 的限位阶梯杆27,所述限位阶梯杆27的左端直径小于右端直径，所述第二拱口 3上设有与所 述限位阶梯杆27位置一一对应的限位孔，所述限位孔的直径大于限位阶梯杆27的左端直径 并小于限位阶梯杆27的右端直径，第二弹黃22处于非伸缩状态时限位阶梯杆27的左端端部 刚好抵在所述推板23上。
[0036] 所述送料机械手102包括推料板203、与所述推料板203形成Z型送料通道的上挡板 202 W及推动所述推料板203沿水平方向运动的推料气缸201，所述推料板203的前端与上挡 板202最低点的距离比烟管31直径大l-2mm，推料板203的前端固定高度为3-5mm的限位螺栓 204。烟管31位于推料板203上时刚好被限位螺钉204卡住，无法从推料板203上落下，当推送 气缸201将烟管31向送料机构103推动时限位螺钉离开上挡板202的正下方，上挡板202与推 料板203之间的距离使烟管31刚好能够推过，从而直接送入到送料机构103中。
[0037] 所述卡盘驱动气缸5上设有第一挡块28,所述滑动座10上设有第二挡块29,卡盘驱 动电机6驱动所述卡盘驱动气缸5转动时带动第一挡块2的往圆周转动，所述第二挡块29设置 在所述第一挡块28运动路径上，第二挡块29限制所述第一挡块28在0~360°范围内转动。第 一挡块28和第二挡块29的相互配合控制卡盘驱动气缸5的转动范围在0-360°内，同时第二 挡块29也用于第一挡块28的零位设置，方便了解烟管31的加工初始位置;卡盘驱动气缸5的 转动角度限制在360°范围内能够有效防止气管缠绕。
[0038] 所述丝杠螺母连接板12上还固定有拖链30,所述拖链30设置在底座1的一侧，并用 于所述卡盘驱动气缸5、卡盘驱动电机6和丝杠驱动电机8的走线。卡盘驱动气缸5和推送气 缸201的气管与卡盘驱动电机6和丝杠驱动电机8的电线均设置在拖链30内并由拖链进行牵 引和保护。
[0039] 所述限位阶梯杆27设有呈正方形分布四根。四根限位阶梯杆27共同抵在推板23的 右侧端面上，使Ξ爪卡盘4回到初始位置时不会将烟管31 -同带回，烟管31会被推板23挡 住。
[0040] 所述第二拱口 3上的四个压紧轮17位于所述推板23的左侧。推板23在第二拱口 3和 第二拱Π 3上的四个压紧轮17之间的范围内沿螺杆24自由滑动。
[0041 ]所述Ξ爪卡盘4上固定有Ξ个柔性基座，Ξ爪卡盘4通过柔性基座夹紧烟管31的内 壁。柔性基座能够防止Ξ爪卡盘4直接抓紧烟管31时对烟管31产生磨损。
[0042]所述冲床101上设有随冲床上模具同步转动的圆盘107,所述圆盘107上开有一端 开口，所述冲床101上设有正对所述开口处的光电传感器108。冲床101每运动一个循环，光 电传感器108接收到一次光电信号;光电传感器108接收到信号的时间段为冲床101刚好冲 孔完毕往回运动的时间段。
[0043] 送料机构103具体工作时，第二弹黃22处于非伸缩状态，此时推板23位于限位阶梯 杆27的最左端；利用上料装置直接将烟管31从侧面推送进行本装置中，烟管31将八个压紧 轮17中其中一侧上端的两个压紧轮顶起并进入到本装置中，两端的四个压紧轮17分别对烟 管31的两端压紧定位;再启动丝杠驱动电机8,带动滑动座10沿直线导轨9方向向加工装置 运动，滑动座10移动时带动第二拱口 3、Ξ爪卡盘4、卡盘驱动气缸5、卡盘驱动电机6、推板23 和螺杆24共同运动，逐渐将Ξ爪卡盘4伸入到烟管31中，且烟管31的一端靠近并向右压紧推 板23，推板23沿螺杆24向右运动并压紧第一弹黃20，直到烟管31的左端进入加工装置内，烟 管31的右端将推板23完全压紧，此时推板23的另一侧与卡盘驱动气缸5的一侧面相互压紧； 启动卡盘驱动气缸5,驱动Ξ爪卡盘4将烟管31的内壁夹紧，再启动卡盘驱动电机6,首先转 一圈找加工零位，再旋转卡盘驱动电机6W便于对烟管31的另一端进行加工;加工完成后丝 杠驱动电机8反转，带动烟管31脱离加工装置被回复到原位置，此时松开卡盘驱动气缸5，Ξ 爪卡盘4松开烟管31，丝杠驱动电机8带动滑动座10上的Ξ爪卡盘4继续往回移动，推板23被 限位板26上的限位阶梯杆27顶住无法继续向右移动，而Ξ爪卡盘4仍然继续移动，烟管31会 被推板23挡住，直至完全脱离Ξ爪卡盘4; Ξ爪卡盘4完全脱离烟管31后，利用上料装置直接 将烟管31从本装置中顶出，即完成单个烟管31的送料加工操作。
[0044] 本发明的具体加工方法如下：
[0045] 1)、将烟管31的两端通过两组压紧轮17进行压紧定位，每组压紧轮17均包括四个 呈方形分布的压紧轮17,其中每个上端的压紧轮17能够绕一根水平设置的转动臂19在0~ 90°内转动，并且在转动臂19上安装将转动臂19复位到水平位置的第一弹黃20;
[0046] 2)、在烟管31的一端设置用于装夹该端烟管31内壁的Ξ爪卡盘4,卡盘驱动气缸5 驱动Ξ爪卡盘4张开或收缩；
[0047] 3)、将Ξ爪卡盘4和其中一组压紧轮17安装在滑动座10上，滑动座10套装在直线导 轨上并能沿直线导轨运动，丝杠驱动系统驱动滑动座10的运动；W力矩模式运行丝杠驱动 系统的丝杠驱动电机8,带动滑动座10上的Ξ爪卡盘4跟随滑动座10-同移动，Ξ爪卡盘4移 动的过程中伸入烟管31的一端并推动烟管31向冲床方向移动，直至烟管31的另一端完全进 入套装在冲床的下模具上且烟管31的一端压紧在下模具的固定座上；
[004引 4)、当Ξ爪卡盘4完全进入烟管31后启动卡盘驱动气缸5,卡盘驱动气缸巧Ε动Ξ爪 卡盘4张开并抓紧烟管31的内壁；
[0049] 5)、W位移模式运转丝杠驱动模块的丝杠驱动电机8,带动烟管31往回运动设定长 度L，利用传感器确定该位置即为烟管31需要进行冲孔的位置；
[0050] 6)、将固定在滑动座10上的卡盘驱动电机6连接卡盘驱动气缸5,卡盘驱动电机6转 动时带动卡盘驱动气缸5、Ξ爪卡盘4和烟管31组成的整体共同转动；首先W力矩模式驱动 卡盘驱动电机6逆时针旋转360度，直至固定在卡盘驱动气缸5上的第一挡块28被固定在滑 动座10上的第二挡块29挡住，此时记为卡盘驱动气缸5的零位；
[0051] 7)、确定冲孔列数η，则一共需要冲孔η次，每次卡盘驱动电机6需要转动的角度为 ;在步骤6中确定零位时冲床运动，冲出第一列圆孔； η
[0化2] 8)、驱动卡盘驱动电机6转动^度角，冲床再次运动，冲出第二列孔，直至运动卡 /7 盘驱动电机6转动n-l次，即冲床冲出η列孔，即完成整个冲孔过程；
[0053] 9)、冲孔完毕后，冲床的上模具上移，丝杠驱动电机8转动带动烟管31往回运动直 到Ξ爪卡盘4完全脱离烟管31的内部；当烟管31到达指定位置时，通过送料机械手102将下 一个待加工烟管31顶入两组压紧轮17中并将加工完毕的烟管31顶出到下料通道104中。
[0054] 上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是 不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利 的权利保护范围内。
【主权项】
1. 一种烟管圆周孔的冲孔方法，其特征在于:包括如下步骤： 1) 、将烟管的两端通过两组压紧轮进行压紧定位，每组压紧轮均包括四个呈方形分布 的压紧轮，其中每个上端的压紧轮能够绕一根水平设置的转动臂在0~90°内转动，并且在 转动臂上安装将转动臂复位到水平位置的复位弹黃； 2) 、在烟管的一端设置用于装夹该端烟管内壁的Ξ爪卡盘，卡盘驱动气缸驱动Ξ爪卡 盘张开或收缩； 3) 、将Ξ爪卡盘和其中一组压紧轮安装在滑动座上，滑动座套装在直线导轨上并能沿 直线导轨运动，丝杠驱动系统驱动滑动座的运动；W力矩模式运行丝杠驱动系统的丝杠驱 动电机，带动滑动座上的Ξ爪卡盘跟随滑动座一同移动，Ξ爪卡盘移动的过程中伸入烟管 的一端并推动烟管向冲床方向移动，直至烟管的另一端完全进入套装在冲床的下模具上且 烟管的一端压紧在下模具的固定座上； 4) 、当Ξ爪卡盘完全进入烟管后启动卡盘驱动气缸，卡盘驱动气缸驱动Ξ爪卡盘张开 并抓紧烟管的内壁； 5) 、W位移模式运转丝杠驱动模块的丝杠驱动电机，带动烟管往回运动设定长度L，利 用传感器确定该位置即为烟管需要进行冲孔的位置； 6) 、将固定在滑动座上的卡盘驱动电机连接卡盘驱动气缸，卡盘驱动电机转动时带动 卡盘驱动气缸、Ξ爪卡盘和烟管组成的整体共同转动;首先W力矩模式驱动卡盘驱动电机 逆时针旋转360度，直至固定在卡盘驱动气缸上的第一挡块被固定在滑动座上的第二挡块 挡住，此时记为卡盘驱动气缸的零位； 7) 、确定冲孔列数n，则一共需要冲孔η次，每次卡盘驱动电机需要转动的角度为在 巧 步骤6中确定零位时冲床运动，冲出第一列圆孔； 8) 、驱动卡盘驱动电机转动^度角，冲床再次运动，冲出第二列圆孔，直至运动卡盘驱 巧 动电机转动η-1次，即冲床冲出η列圆孔，即完成整个冲孔过程； 9) 、冲孔完毕后，冲床的上模具上移，丝杠驱动电机转动带动烟管往回运动直到Ξ爪卡 盘完全脱离烟管的内部；当烟管到达指定位置时，通过送料机械手将下一个待加工烟管顶 入两组压紧轮中并将加工完毕的烟管顶出到下料通道中。2. 根据权利要求1所述的一种烟管圆周孔的冲孔方法，其特征在于:卡盘的驱动气缸的 气缸座上固定有个沿气缸座均布的螺杆，螺杆的前端套装有推板并通过设置在螺杆上的第 二弹黃将推板固定在螺杆前端;Ξ爪卡盘伸入烟管的内部时烟管的一端直接压紧推板并通 过推板将第二弹黃压缩，一直到推板不能再移动位置。3. 根据权利要求2所述的一种烟管圆周孔的冲孔方法，其特征在于:在丝杠驱动电机带 动烟管往回运动的过程中利用限位阶梯杆限制推板的位置，当推板在限位阶梯板的作用下 停止运动时Ξ爪卡盘继续往回移动，从而将Ξ爪卡盘从烟管内部完全抽出。4. 根据权利要求1所述的一种烟管圆周孔的冲孔方法，其特征在于:烟管在Ξ爪卡盘的 作用下抓紧并向冲床方向的推动过程中始终保持位于两组压紧轮之间，并沿两组压紧轮的 轴屯、线直线运动。
【文档编号】B21D28/36GK105964770SQ201610345689
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月20日
【发明人】谢毅
【申请人】浙江工商大学