专利名称：缩短挤型附属设备无效行程时间的装置的制作方法
技术领域：
本发明是一种缩短挤型附属设备无效行程时间的装置，主要指一种藉由降低附属设备的挤型成品导出无效行程时间，以使挤型主机的成型作业可不须等待附属设备作业时间，尤对于高科技产品使用的工业及精密挤型多段式生产作业更可大幅增进挤压效率。
在现代工业产品中，铝、铝合金材料由于质轻、高强度、可由模具挤压成型等优点，被大量应用于建筑、汽车、航天工业等现代产品，其中以传统铝门窗挤型为其代表，因铝合金应用范围不断增加，已取代部份钢材、铜材、塑胶，其中又以工业挤型为其代表，然而现今工业科技的日新月异，航天工业的突飞猛进，先进感测元件的推陈出新，所需的铝挤型成品必须具备质轻，高尺寸精确度，高稳定性及品质。目前精密挤型一般是指尺寸公差、几何公差在±0.015mm以内，而传统铝门窗挤型的尺寸公差、几何公差大于±0.2mm，工业挤型的尺寸公差、几何公差低于±0.1mm。
各种挤型工艺的完成均由机械制造业所提供的挤型设备来完成其设备包含主机设备与附属设备，其中主机设备包括挤压主机、铝锭高速锯台、铝锭加热炉，附属设备包括牵引机、滑出台、冷却台、拉直机、输送台、成品锯台。现今铝型业为追求品质的稳定及高生产效率，已有热剪机取代铝锭高速锯台、锯锭加热炉的趋势，但在此不做多述；拉直机、输送台、成品锯台为附属设备的后置设施于自动化连线及伺服控制后，对挤型成品的“成品效率”再提高不大，其目的只能提高挤型品的品质，于是本发明仅对于挤压主机、牵引机、滑出台、冷却台做深入探讨，以达高生产效率、高品质、高稳定性的生产方式。
传统挤型方式由图8所示，铝锭由主机上料架11＇、压杆12＇、压饼13＇导入盛锭筒14＇施于钝粗再进行挤压行程，挤压后压杆12＇退回，盛锭筒14＇开放、剪刀15＇剪切残锭，盛锭筒14＇闭锁，上料架11＇再将原料铝锭送至挤压法线，至此完成一循环操作，在挤压行程当中(如图9、11所示)成品不断经由滑出台2＇导出，此时牵引机3＇拉住成品前端往滑出台2＇的后端移去，此机构是为防止成品4＇因长度逐渐变长而扭曲变形，甚至掉落滑出台2＇；又成品4＇达设定长度后，藉由滑出台2＇前端的出口锯台5＇锯切，再由输料摇臂6＇导入冷却台7＇，之后牵引机3＇由滑出台2＇后端“快速”冲回前端，以备下一循环牵引成品(滑出台动作于后述提及)。
上述主机及附属设备的各项行程可区分为有效行程及无效行程，主机除挤压行程外均为无效行程，附属设备除牵引机3＇将成品4＇牵引至滑出台2＇末端，其余各项机械动作亦为无效行程时间，于是主机与附属设备的有效行程同时发生，无效行程亦同时产生，但因主机的无效动作较繁杂，于是现今人们均忍受附属设备的无效行程时间，而强烈改进主机的无效行程时间，但是经多年努力力，主机无效行程时间仍为18秒以上、附属设备无效行程时间仍为13秒以上。
挤型设备制造业者为求挤型生产的“半自动化”，因而有线性滑出台的设备出现，其主要结构如图9所示，其主要作动原理是由机台架内、前、后端位置装设两对大型链轮21＇，链轮21＇上安装链条22＇；又链条22＇于固定长度加设链节，此链节可以锁固一长条形碳精板23＇，于挤压行程时，后端链轮21＇藉油压马达及其动力单元将整条链轮21＇上的链条22＇往后做线性运动，而当挤压成品4＇由挤型主机成型导出时，藉由碳精板23＇移动令其由滑出台2＇前方导出；并牵引机3＇同时拉住成品4＇一端以对应速度往滑出台2＇后方移动。
又如
图10所示，输料摇臂6＇藉由4曲柄3连杆机构动作，并曲柄61＇、62＇分别组接连杆63＇、64＇，且该连杆63＇、64＇由一端连接动力以可同时控制滑出台2＇一侧的每一排列输料摇臂6＇同时动作，又摇臂65＇顶端设置滑轮651＇，另一摇臂66＇与顶端摇臂67＇由曲柄68＇连接，为避免输料摇臂6＇受移动中的碳精板23＇撞击，当挤压成型的有效行程内时上方摇臂67＇藉由摇臂65＇、66＇控制于冷却台7＇(见图11、12)下方位置，又当成型成品4＇至设定长度并当碳精板23＇达定位时，则摇臂65＇、66＇动作令上方摇臂67＇由冷却台7＇下方上升，再往滑出台2＇下方移动，置于成品4＇的下方位置；再令摇臂66＇向右并另一摇臂65＇向左移动使上方摇臂67＇升起并顶起成品4＇；再藉由摇臂66＇继续向右移动使成品4＇被托起于冷却台7＇上方位置，并令摇臂65＇向右移动使上方摇臂67＇下降至低于冷却台7＇高度，使成品4＇置于冷却台7＇上而完成输料程序。
因而上述方式乍看之下虽然极其合理，但仍具有下述缺点1、如图11、12所示，链条22＇于挤压终端时须做高速即停动作，然此动作为理想动作，现实操作下甚难达成，碳精板23＇的位置必定越过第一极限开关24＇，于是乎再设立第二极限开关25＇使具停止定位(停止后，再起动至定位)，之后输料摇臂6＇才可将滑出台2＇上经锯切后的成品4＇载往冷却台7＇，此时牵引机3＇亦冲回准备下一操作行程，因各项行程动作无法同时进行，因此无效行程时间亦为13秒以上。
2、由于回转式转线性运动，如图13所示，每一段长度的成品4＇必受碳精板23＇的尖角撞击，虽撞击力轻微，但撞击点发生在热作挤压成型之初，其质软(因成型的初温度达500℃以上，且未经时效热处理)，上述动作极易造成成品4＇的品质缺陷。
3、反观挤型设备均朝向大型化发展，主机压力超过5000吨的比比皆是，甚至达12000吨，于美国亦有业者投诸生产，其附属设备大多采用覆带式设施，其滑出台采用被动式滚筒设计，于挤压成型终了时整体下降，以利间隔设置的覆带式冷却台将成品输往拉直机，但其一循环操作的无效行程时间亦占13秒以上，因其滑出台长，且牵引机冲回能力卓越，刹车效果敏锐，虽无效行程时间略同于一般设备，但其一循环成品长度，却大上许多。
综合上列各式生产背景而得以下的结论1、产品品质的提高，部份依赖于附属设备的动作合理化。
2、生产效率提高须视主机与附属设备的无效行程时间缩短，但主机的无效行程时间大于附属设备的，因而主机无效行程时间为当今传统挤型的探讨主题。
现就生产效率与品质的提高做深入的研讨传统铝门窗挤型，因成品截面积大，于是，每一铝锭仅能生产一段长度的成品，即其成品长度基数小，此时主机的无效行程时间即为制程的无效行程时间，每一循环操作约60-90秒，亦即每段成品制程约60-90秒。
然而工业挤型及精密挤型，却面临最大的挑战，因其成品截面积小，于是每一铝锭生产一段长度的成品，但其铝锭的长度，仅有传统挤型的1/2-1/4，亦其成品长度基数大，且其挤压压力相当大，成型不易，制程的速度相当慢，且每一循环的无效行程时间又占18秒以上，为维护产品的品质而降低生产的效率，而且，每段成品所需的铝锭长度等于成型长度加上残锭长度，其残锭浪费为传统挤型的2-4倍，虽得到2-4倍的长度成品，但单位时间内的制造成品总重量却无法与传统挤型相比，且多出无效行程时间1-3次。
于是发明人于台湾083568号专利申请“减少生产损失的热剪方法”获准后，有鉴于上述原因，再追加申请一案，在此仅就需要加以略述其重点为以2-4倍成品长度需求的铝锭长度为基础，今假设为3倍，此长度的铝锭可挤压成型3段成品，在第一段成品成型终了，藉由牵引机的长度回授信号或滑出台的位置判读器回授控制主机做间歇动作，待附属设备无效行程终了，又开始第二段成品挤压，至第三段成品成型终了，其发生了2次附属设备无效行程，此时，下一铝锭送料行程又将开始，于是乎每一铝锭循环生产3件成品，做3次挤压成型，发生一次主机无效行程与2次附属设备无效行程，此结论不止减少了2次残锭的损失，亦提高了生产效率，因主机挤压成型之初必须先克服成型的摩擦力，故成型速度较慢，挤压成型之终又因摩擦力下降，且模具轴承温度升高，成型速度较快，且单段式生产的方式若成型3段产品的无效行程损失为18秒×3 54秒，多段式生产方式的无效行程损失18秒+13秒×2 44秒，但发明人并不以此数据而达到满足，于是有以下本发明降低附属设备无效行程时间的装置设计，以使生产效率更为提高。
为达上述目的，本发明的技术方案是一种缩短挤型附属设备无效行程时间的装置，其特征是于挤型附属设备滑出台上设置多个轴承座、多个滚轮、传动机构，且于滑出台设置多个连动齿轮，其中轴承座设于滑出台两侧对应输料摇臂的一间隔位置，并该轴承座提供组设滚轮轴杆；又滚轮由耐摩擦性材质制造，并中央轴杆两端分别与轴承座穿设接合，且于轴杆端部固设连动齿轮；又传动机构由油压马达、齿轮组、链条、传动杆、轴承座、传动齿轮、连动齿轮所组成，并传动杆、轴承座设于滑出台一端，并于传动杆二端分设置传动齿轮、连动齿轮，且该传动齿轮由链条与齿轮组连接，并连动齿轮由链条与每一滚轮的连动齿轮及滑出台的连动齿轮连设，使马达动作控制每一滚轮以一速率动作，并藉由滚轮导引挤压成品，且因滚轮设于滑出台固定位置，确使输料摇臂动作不与滚轮抵触，并使挤型成品藉由滚轮圆滑面传送而不至产生凹陷；藉之使挤压成型时当挤型主机未成型输出成品而输料摇臂设定于滑出台的等待输料位置；又当启动挤型主机动作成型时，规则性挤型成品由滑出台的主动式滚轮导引，并使滑出台的挤型成品导引达成设定长度；又附属设备的无效行程动作是当成品挤压达设定长度时由滑出台的出口锯台裁切，使成品与挤型主机分离；又使置于等待位置的输料摇臂动作升高，使成品外缘高度高于滑出台承置挤压成品高度，并回授信号至挤型主机，使主机于上述附属设备无效行程动作时间后，再立即动作成型另一挤压成品。
采用本发明的技术方案，附属设备的无效行程时间远快于现有挤型主机的上料、入料速度，使本发明可以匹配主机速度增进的脚步，并确使主机不浪费等待附属设备的时间，因而挤型作业的效率提高。
附图的图面说明如下图1是本发明的附属设备无效行程制程示意图；图2是本发明的附属设备无效行程滑出台滚筒配置示意图；图3是本发明的滑出台侧视示意图；图4是本发明的传动机构实施例示意图；图5是本发明的传动机构示意图；图6是本发明摇臂动作示意图；图7是本发明的无效行程摇臂动作示意图；图8A是现有挤型主机动作示意图(一)；图8B是现有挤型主机动作示意图(二)；图8C是现有挤型主机动作示意图(三)；图8D是现有挤型主机动作示意图(四)；图8E是现有挤型主机动作示意图(五)；图9是现有滑出台结构示意图；图10是现有滑出台无效行程摇臂动作示意图；图11是现有滑出台无效行程碳精板动作示意图(一)；图12是现有滑出台无效行程碳精板动作示意图(二)；图13是现有滑出台碳精板动作示意图。
下面结合实施例并配合附图对本发明的技术方案作进一步的陈述请参阅图1及图6，为本发明的附属设备无效行程制程示意图和摇臂动作示意图。其中挤型主机未成型输出成品7前轮料摇臂5设定于滑出台4的等待输料位置，并该等待输料位置低于滚轮2高度位置；又当启动挤型主机动作成型时，挤压成品7由滑出台4的主动式滚轮2导引，并使滑出台4的挤压成品7达设定长度；而当挤型成品7若为不规则形状时可再使用牵引机导引挤型成品7。
而本发明的附属设备无效行程动作是当成品7挤压达设定长度时由滑出台4上的出口锯台裁切，使挤压成品7与挤型主机分离；又使置于等待位置的输料摇臂5动作升高，使挤压成品7外缘高度高于滑出台4承置挤压成品7高度；并回授信号至挤型主机；又若使用牵引机时使牵引机回复至牵引原点。
而此时因该成品7已升高脱离滚轮2，使滑出台4上已预留承置另一成品7空间，故可回授信号至挤型主机，并使挤型主机于上述挤压无效行程后立即动作成型另一挤压成品7。
又主机成型另一成品7并同时上述摇臂5升高后持续再向冷却台6方向动作，并使挤压成品7置于冷却台6上；又令摇壁2向滑出台4方向动作，并以低于滚轮2高度置于滑出台4的等待输料位置；而同时虽然挤型主机挤压成型另一挤压成品7，且该挤压成品7藉由滚轮2导引至滑出台4尾端，然而上述摇臂5以低于滚轮2高度动作置于滑出台4的等待位置，故可不担心摇臂5与另一挤压成品7抵触情形，并因滚轮2设于滑出台4固定位置，且摇臂5固定于滚轮2间动作，因而不担心摇臂5与滚轮2碰撞情形。
上述摇臂5动作输料至冷却台6及回复至等待位置时间远小于挤型主机成型另一成品7达设定长度时间，故当另一成品7成型达设定长度时，摇臂5即可准备于锯台裁切后立即输送另一挤型成品7(指对于成型一般规则性成品7时，又若成型不规则成品7时须等待牵引机回复至原点时间约7-9秒，但亦快于现有技术，现有技术约13秒时间)。
请参阅图2-5。本发明的挤型附属设备装置于滑出台4上设置若干轴承座1、若干滚轮2、传动机构3，且于滑出台4适当位置设置若干连动齿轮41，其中轴承座1设于滑出台4两侧对应输料摇臂5的适当间隔位置，并该轴承座1提供组设滚轮2的轴杆21；又滚轮2是由耐摩擦性的碳精板材质制造，并中央轴杆21两端分别与轴承座1穿设接合，且于轴杆21端部固设连动齿轮22；又传动机构3是由油压马达31、齿轮组32、链条33、传动杆34、轴承座35、传动齿轮36、连动齿轮37、链条38所组成，并油压马达31、齿轮组32设于滑出台4一端适当位置，又传动杆34、轴承座35对应滚轮2设于滑出台4一侧顶端，并于传动杆34二端分别设置传动齿轮36、连动齿轮37；且该传动齿轮36由链条33与齿轮组32连接，并连动齿轮37由链条38与每一滚轮2的连动齿轮22及滑出台4的连动齿轮41连设，使马达31动作可由齿轮组32变速，并连动每一滚轮2对应旋转动作；上述主动式滚轮2动作可防止挤压成品7因重力下降而使前端穿入滚轮2下方，并因滚轮2为圆滑面，可不至如现有方式因输料撞击而导至成品7内凹，确保成品7精度、品质。
请再参阅图6、7，为本发明的摇臂5动作示意图及无效行程摇臂5动作示意图。并请配合图1，其中挤型主机成型成品7A前摇臂5设于滑出台4的等待位置，并因滑出台4动作时滚轮2不移位，使可不担心摇臂5与滚轮2碰撞，且因滚轮2的转动位移速度略大于成品7A由主机导出速度，且成品7A的一端定位于主机的模孔挤压法线位置，使成品7A可藉由惯性而于滚轮2中央位置动作；又当成品7A挤压达设定长度并由出口锯台裁切时即令摇臂5上升，且此时当成品7A升高至高于滑出台4承置成品高度时即可使主机成型另一成品7，并当摇臂5位于冷却台6位置时即令摇臂5下降，并使成品7A置于冷却台6上；而此时主机仍持续成型另一挤型成品7B；再令摇臂5以低于滚轮2高度位置向滑出台4方向动作，并使摇臂5位于“等待”位置，使第二次成品7B挤压达设定长度后摇臂5即可再上升输料动作。
因而上述无效行程时间仅为出口锯台锯切及摇臂5上升的时间，即可使挤压主机再进行有效行程挤压成型，可使挤型主机于成型作业或精密挤型作业时不需再长时间等待附属设备动作，且若成型不规产品使用牵引机时，亦可使无效行程时间下降至7-9秒，对于挤型主机上料、入料动作时间约15-18秒，或最新型主机上料、入料动作时间(目前已知最快者为10秒)的同时，本发明的附属设备无效行程时间仍可远快于现有挤型主机的上料、入料速度(本发明实施例于一般规则性成品时3秒钟内可完成)，使本发明可以匹配主机速度增进的脚步，并确使主机不浪费等待附属设备的时间，发挥挤型作业最大效益。
权利要求
1.一种缩短挤型附属设备无效行程时间的装置，其特征是于挤型附属设备滑出台上设置多个轴承座、多个滚轮、传动机构，且于滑出台设置多个连动齿轮，其中轴承座设于滑出台两侧对应输料摇臂的一间隔位置，并该轴承座提供组设滚轮轴杆；又滚轮由耐摩擦性材质制造，并中央轴杆两端分别与轴承座穿设接合，且于轴杆端部固设连动齿轮；又传动机构由油压马达、齿轮组、链条、传动杆、轴承座、传动齿轮、连动齿轮所组成，并传动杆、轴承座设于滑出台一端，并于传动杆二端分设置传动齿轮、连动齿轮，且该传动齿轮由链条与齿轮组连接，并连动齿轮由链条与每一滚轮的连动齿轮及滑出台的连动齿轮连设，使马达动作控制每一滚轮以一速率动作，并藉由滚轮导引挤压成品，且因滚轮设于滑出台固定位置，确使输料摇臂动作不与滚轮抵触，并使挤型成品藉由滚轮圆滑面传送而不至产生凹陷；藉之使挤压成型时当挤型主机未成型输出成品而输料摇臂设定于滑出台的等待输料位置；又当启动挤型主机动作成型时，规则性挤型成品由滑出台的主动式滚轮导引，并使滑出台的挤型成品导引达成设定长度；又附属设备的无效行程动作是当成品挤压达设定长度时由滑出台的出口锯台裁切，使成品与挤型主机分离；又使置于等待位置的输料摇臂动作升高，使成品外缘高度高于滑出台承置挤压成品高度，并回授信号至挤型主机，使主机于上述附属设备无效行程动作时间后，再立即动作成型另一挤压成品。
全文摘要
一种缩短挤型附属设备无效行程时间的装置,其中挤型主机未成型输出成品前输料摇臂设定于滑出台的等待输料位置;又附属设备的无效行程动作是当成品挤压达设定长度时由滑出台的出口锯台裁切,使成品与挤型主机分离;又使置于等待位置的输料摇臂动作升高,使成品外缘高度高于滑出台承置挤压成品高度,并回授信号至挤型主机。使主机可于上述附属设备无效行程动作时间后,立即动作成型另一挤型成品,增进挤压效率。
文档编号B21C23/21GK1221656SQ9712588
公开日1999年7月7日 申请日期1997年12月29日 优先权日1997年12月29日
发明者叶世中 申请人:叶世中