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专利号: 2019109622046
申请人: 东北石油大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本上无切削的金属机械加工;金属冲压
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种金属橡胶一体化自动成型系统,包括安装在机架上的用于绕制密匝金属丝螺旋卷的金属丝螺旋螺旋卷卷制装置,所述金属丝螺旋卷绕制装置具有送丝机与弹簧机,其特征在于:在所述机架上还安装有:用于对密匝金属丝螺旋卷进行定螺距拉伸的定距拉伸装置;

用于缠绕与成型毛坯的缠绕与成型装置、传感与检测系统以及用于控制所述金属丝螺旋卷绕制装置、定距拉伸装置和缠绕与成型装置工作的控制系统;

所述控制系统包括中心处理器、金属螺旋卷卷制控制单元、自动缠绕成型控制单元以及自动定距拉伸控制单元;

所述自动定距拉伸控制单元中的伺服系统包括水平移动驱动电机和拉伸驱动电机;所述自动缠绕成型控制单元的伺服系统包括主轴电机和冷压机构驱动电机;所述水平移动驱动电机连接第一编码器与主控模块,所述第一编码器连接主控模块与编码器解码装置;所述拉伸驱动电机连接第二编码器与主控模块,所述第二编码器连接主控模块与编码器解码装置;所述主轴电机连接第三编码器与主控模块,所述第三编码器连接主控模块与编码器解码装置;所述冷压机构驱动电机连接第四编码器与主控模块,所述第四编码器连接主控模块与编码器解码装置;所有编码器均与中心处理器相连;

所述传感与检测系统包括第一光电开关、第二光电开关、第一行程开关、第二行程开关、称重传感器、接触开关、第三行程开关以及第四行程开关;所述第一光电开关安装在第一拉爪附近;所述第二光电开关安装在第三拉爪附近;所述第一光电开关与第二光电开关用于检测金属丝螺旋卷位置;所述第一行程开关安装于水平导轨架左端;所述第二行程开关位于水平导轨架右端;所述第一行程开关与第二行程开关限制工作台左右往复移动距离,确保金属丝螺旋卷能够缠绕在芯轴上;所述称重传感器使用全桥薄梁称重传感器,安装在主轴中,计量芯轴上缠绕的金属丝螺旋卷质量,并能够放出两种信号,一种是金属丝螺旋卷接触芯轴时,另一种是芯轴上金属丝螺旋卷达到预期重量时;所述接触开关安装在第二连杆下方,检测第二连杆是否转动到指定位置;所述第三行程开关限制动模具左端移动;所述第四行程开关限制动模具右端移动,分别安装于冷压导轨架左端与定模具端盖上;

弹簧机主机连入中心处理器中,输出金属丝螺旋卷产生速度和金属丝螺旋卷剪断信号;

所述缠绕与成型装置,包括定模具端盖、第一连杆、第二连杆、第一转动支座、第二转动支座、定模具、冷压丝杠、定位细针、芯轴、针套、动模具、动模具螺母、主轴、冷压导轨、称重传感器、接触开关、第三行程开关、第四行程开关,其中:所述冷压导轨安装在机架上,用于支撑整个装置;所述冷压丝杠安装于冷压导轨两端轴承中,与冷压电机联接,控制其旋转;

所述主轴的一端穿过动模具通孔,与主轴电机联接;所述芯轴有内孔,安装时插入主轴中,并用键联接;

所述定模具安装在机架上;所述动模具与定模具轴心共线,下部连接动模具螺母;所述动模具螺母与冷压丝杠组成螺母传动副,啮合传动,当冷压丝杠转动时,动模具推动芯轴对毛坯进行冷压成型;

所述芯轴安装在主轴上,可沿主轴向定模具滑动;所述定位细针插入芯轴左右两端中,一端外露,另一端穿过针顶,连接针套,依靠针套实现在主轴上滑动;

所述定模具端盖上端与机架上的第一转动支座连接,使其可绕支座转动,下端与第一连杆连接;所述第一连杆、第二连杆依次首尾连接,第二连杆下端连接第二转动支座;

所述称重传感器安装在芯轴正中的主轴中心,用于测量该点出应力变化并计算出芯轴处毛坯质量;所述接触开关安装在第二连杆下方,检测第二连杆是否打开;所述第三行程开关安装在冷压导轨左端,限制动模具左端移动;所述第四行程开关安装在冷压导轨右端,限制动模具右端移动;

所述第一连杆、第二连杆、定模具端盖与机架组成平面四杆机构,当定模具端盖合上时,第一连杆与第二连杆中心线共线;当动模具与定模具合模时,定模具端盖处于死点位置,整个机构自锁,定模具端盖无法打开;当冷压完成后,转动第二连杆,定模具端盖可打开,如对动模具继续移动,则可将冷压后的毛坯从定模具中推出;

所述主轴有左右两半部分,中间通过柔性连接方式连接,称重传感器安装于主轴的内部方可感知重量,正常旋转时依靠芯轴固定保证其刚性;

所述动模具有磁性,以使得返回脱模时可将芯轴吸回到原来位置;所述动模具内孔与芯轴相配合,动模具外圆与定模具内孔相配合;

所述定距拉伸装置,包括:水平导轨架、水平丝杠、第二导向管、第一拉爪、第二拉爪、第三拉爪、定距导轨、工作台、第一光电开关、第二光电开关、第三导向管、压针滚筒、定距丝杠、水平螺母、第一行程开关以及第二行程开关,其中:所述水平导轨架安装在机架上;所述水平丝杠安装在水平导轨架中;所述工作台安装于机架导轨上,水平螺母安装在工作台底部并与水平丝杠组成丝杠螺母传动副;所述第二导向管安装于工作台前端中部,与第一导向管相接,并与第一导向管共线;所述定距丝杠安装在拉伸工作台中部的定距导轨中,两端安装滚动轴承,便于旋转;

所述定距导轨上安装有第一拉爪、第二拉爪、第三拉爪;所述第一拉爪与第三拉爪固定在导轨上不能移动;所述第二拉爪安装在定距丝杠上,其端部孔有传动螺纹,与定距丝杠组成丝杠螺母副传动,三个拉爪的爪口与第二导向管共线;所述第三导向管安装在拉伸工作台后端,其入口处靠近第三拉爪;所述压针滚筒底部安装于工作台后端,滚筒在第三导向管末端;

第一光电开关安装于第一拉爪附近位置;第二光电开关安装于第三拉爪附近位置;所述第一行程开关安装在水平导轨左端;所述第二行程开关77安装在水平导轨右端;

其中,所述第一导向管是金属丝螺旋卷绕卷制机构安装在金属丝螺旋卷生成位置,起金属丝螺旋卷导向作用;

所述第二拉爪包括迷你气缸、上夹爪、下夹爪、销、夹爪套以及爪根螺母;迷你气缸与夹爪套焊接安装,迷你气缸与一两位四通电磁换向阀连接,所述电磁换向阀控制气缸伸缩;上夹爪通过螺钉安装在迷你气缸上,且上夹爪通过销安装于长条孔中,使之能上下移动;所述下夹爪通过销安装与夹爪套下方定位孔配合安装中;所述爪根螺母一端与夹爪套连接;

所述第一拉爪、第三拉爪与第二拉爪主要结构相同,区别为将爪根螺母替换为通孔,以安放装定距丝杠,;

所述定距丝杠连接拉伸驱动电机,控制丝杠正反转从而控制第二拉爪在导轨上移动;

所述水平丝杠连接水平移动驱动电机,控制丝杠正反转从而控制工作台在导轨上移动;

其中,所述第一行程开关与第二行程开关用于限制拉伸工作台左右往复移动距离,第一行程开关用于使第三导向管正对对准金属橡胶毛坯成型装置中芯轴的左端定位细针,第二行程开关用于使第三导向管正对对准金属橡胶毛坯成型装置中芯轴的右端定位细针;

所述弹簧机出口处安装有第一导向管;所述金属螺旋卷卷制装置中的弹簧机固定好后,送丝机安装在弹簧机旁边,调整送丝机位置,送丝机上最大的导环对准弹簧机进丝机构;所述定距拉伸装置安装在弹簧机出丝口前,工作台在第一行程开关处时,调整金属丝螺旋卷定距拉伸装置位置,使第二导向管与第一导向管处于同一水平高度直线上,其出入口间距5mm以内;所述缠绕与成型装置与定距拉伸装置平行安装,当工作台在第一行程开关边时,第三导向管正对芯轴左端的定位细针且高度对准其正中,两边间距5mm以内;内置有所述控制系统的控制台安装在机架的空余位置,将传感器与电机的信号线接入控制台。

2.根据权利要求1所述的金属橡胶一体化自动成型系统,其特征在于,所述系统按照如下模式工作:

1)按下启动按钮后,启动与控制指令传输至中心处理器;

2)所述中心处理器控制送丝机与弹簧机启动生产密匝金属丝螺旋卷;

3)所述中心处理器控制定距拉伸装置和毛坯缠绕成型装置依次启动,主轴以一定速度缓慢旋转,并复位拉伸工作台上各部件,回到初始位置;

4)所述第一光电开关接收到金属丝螺旋卷到达的位置后,将信息控制指令传输至中心处理器,控制拉爪对金属丝螺旋卷进行定距拉伸;

5)所述芯轴上的定位细针钩取金属丝螺旋卷后,称重传感器获得第一信号,将信号传输至中心处理器,中心处理器控制主轴与拉伸工作台以一定相对速度工作,将金属丝螺旋卷缠绕在芯轴上;

6)所述芯轴上金属丝螺旋卷到达一定质量后,称重传感器将第二信号传输至中心处理器,中心处理器控制切断刀切断金属丝螺旋卷,停止金属卷卷制装置,定距拉伸装置以及主轴旋转;

7)暂停若干秒后,中心处理器控制冷压丝杠对芯轴处毛坯按照预定程序进行冷压成型,同时通过脱模机构实现自动脱模;

8)上述冷压成型工序结束后,中心处理器传递主程序循环指令,从步骤2)开始,进行下一个试块的自动成型工艺,直到总停按钮按下,整个工作系统停机。