冲床自动送料装置及方法

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冲床自动送料装置及方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种冲床上的辅助设备，尤其是一种用于冲床上的自动送料装置及方法，属于冲压辅助设备及装置技术领域。\n背景技术\n[0002] 在冲压领域中，为了实现加工自动化，降低成本、节约时间，行业中的技术人员不断地开发各种用于冲床上的自动送料装置。例如中国专利授权公告号为CN101804436 B，名称为“冲床自动送料机”的发明专利，其公开了一种包括推送料机构和动力传动机构，并利用传动轴上的齿轮啮合带动送料臂转动，来实现自动送料的冲床自动送料机。该自动送料机中所述推送料机构包括两个推料臂、两个送料臂、滑动综合支架；所述两个推料臂并排固定在滑动综合支架的前端；所述两个送料臂分别固定在滑动综合支架左右两侧；所述送料臂由上下夹持部组成，上下夹持部末端分别设有双向传动轴，两个双向传动轴上对应设有齿轮，上下齿轮啮合带动上、下夹持部转动来实现相对转动，拨动杆上端固定在下夹持部的双向传动轴上，下端穿过一个固定架，并与滑杆连接，拨动杆与固定架之间设有压力弹簧，滑杆底端装有与摩擦导向板紧密接触的摩擦动力轮，机架上设有滑轨，滑动综合支架通过滑动导向轮在机架上移动。该自动送料机中所述动力传动机构包括传动链轮、冲床连动杆、变速箱及链条，冲床连动杆一端固定在传动链轮上，另一端与冲床往复机构连接，传动链轮通过链条与变速箱输入链轮连接，变速箱输出链轮通过链条带动滑动导向轮在滑轨上滑动，从而实现板料的自动送料。\n[0003] 该发明专利虽然实现了冲床的自动送料，但是也存在了很多问题：1、其采用包括推料臂、送料臂、齿轮、摩擦动力轮、滑动导向轮、滑轨等的推送料机构，以及通过传动链轮、变速箱及链条控制的动力传动机构共同实现板料的自动送料，其零部件甚多，结构相当复杂，不仅安装和维修十分麻烦，而且该种装置的体积很大，需要的占地面积也非常大，对厂房的面积要求很高，不利于推广。2、其采用的齿轮啮合传动以及链条、链轮传动，很难统一控制，不能精确地将板料输送到限定的位置坐标上，这样冲压出的工件精度较低，报废率大，而且这些传动机构的安装位置错综复杂，维修起来十分麻烦。3、其采用送料臂的上下夹持部，通过齿轮啮合实现转动，进而夹持板料，但在推送过程中，由于其动力传动机构运作中，链条、链轮的动作不平稳，机床稍有抖动，链条、链轮上就会发生晃动，板料在传送和冲压过程中的稳固性比较差。\n[0004] 中国专利申请号为201110319164.7的发明专利，公开了一种“冲床万能自动送料装置”。该装置由滚珠垫板、滚珠、调节螺母、磁力吸板、定位钉、金属定位靠山、电脑插口、推板、推杆、轻轨导杆、轴承、滚珠轴瓦、轻轨导柱、伺服电机、轴承固定板和电脑所组成，装置上设计有二个专用轻轨并且呈十字形连接，二个专用轻轨上各有一个伺服电机分别驱动滚珠丝杠旋转，上层轻轨上连接有磁力吸板，磁力吸板吸紧待冲压的金属板，伺服电机由电脑控制可以实现金属板前后及左右方向的自动送料。该发明专利，虽然提高了送料的稳定性，但是也存在了几个问题：1、上层轻轨上连接磁力吸板，通过磁力吸板将金属板吸紧，这样对金属板的材质就有一定的要求了，对于一些磁性较弱的金属板，就很难精确控制板料的自动送料了；2、该装置的占地面积十分大，当需要加工长条形的板料时，其需要的横向空间也更大，板料加工受到很大的局限；3、采用该装置冲裁板料时，由于磁力吸板的作用，冲下的一些工件或者废料被磁力吸板吸附，阻碍冲裁的正常进行，往往一块板料的冲裁就需要停机清理磁力吸板数次，不仅增加了操作人员的劳动强度，也浪费了很多时间，大大降低了板料冲裁的效率，如果没有及时清理还会影响后续工件的冲裁，降低工件的质量，甚至直接报废；4、采用该装置冲裁板料时，板料的一端冲裁完毕后，需要将板料掉头通过磁力吸板吸附后，加工板料的另一端，十分浪费时间。\n发明内容\n[0005] 设计目的：避免背景技术中的不足之处，设计一种结构简单、安装和维修方便、占地面积较小、易于控制、加工效率高、能够一次性完成整张板料加工的冲床自动送料装置及方法。\n[0006] 设计方案：为了实现上述设计目的。1、通过两个上下放置且相互垂直的丝杆来分别控制板料在水平方向上的两个方向的运动。具体来说，在X方向上，通过X向丝杆的转动，调节控制板料在X方向上的运动；在Y方向上，通过Y向丝杆的转动，调节控制板料在Y方向上的运动。这样设计的目的在于:利用丝杆来实现板料的自动送料，简化了装置的结构，使得装置的安装和维修都很方便，也节约了大量资源成本。2、两个丝杆采用纵向叠加方式排布，同时控制板料在X、Y两个方向上的移动。这样设计的目的在于：利用这样纵向叠加的方式控制板料的移动，节省了装置的安装空间，减小了装置的占地面积，对于一些厂房面积比较小的生产企业也能够使用。3、板料的送料位置，两个方向上的移动距离都是通过电机带动丝杆，使得板料在滑轨上移动来控制的。这样设计的目的在于：采用两个丝杆，同时在两个方向上控制板料的运动，移动距离比较精确，使用时只要设定移动值或者板料在工作台面上的坐标，就可精确地将板料移动到冲裁位置，进行冲裁，直至整张板料冲裁完成，这样不仅冲压精度较高、丝杆传动利于控制，而且能够一次性将整张板料加工完毕。4、夹持装置位于Y向丝杆上方，板料固定在夹持装置上。这样设计的目的在于：板料固定后，位于整个装置上方，一方面更加方便了板料的放置，另一方面也大大缩小了工作空间，减小了占地面积，方便了长型板料的加工；此外，采用夹持装置，也扩大了板料的适用范围，对于各种板料都能方便夹持。5、采用气缸和夹钳相结合的方式固定板料。板料放入夹钳后，通过侧杆气缸抵住板料，限制板料水平方向上的运动；通过夹钳上方的气缸压住板料，限制板料竖直方向上的运动，从而将板料牢牢固定在夹钳内。这样设计的目的在于：通过夹钳、气缸和侧杆气缸，限制了板料的空间六个约束力，使得板料在传送和冲压过程中始终保持稳定，增加了板料的稳固性，提高了板料的冲压精确度；同时，夹钳、气缸和侧杆气缸对板料位置的限制，也不再仅仅局限于几种类型大小的板料，而是对板料大小在一定的范围内都可以适用，极大程度上扩大了自动送料装置对板料大小的适用范围。6、支撑板上设有活动销轴。能够增加自动送料装置的柔韧性，避免固定装置因刚性太强而发生断裂，提高使用寿命。7、设有的缺料感应器在检测到底板上没有板料，超过一定的额定时间后，立即自动断电，避免了机器的空转，节约了成本。\n[0007] 技术方案：一种冲床自动送料装置，包括位于冲床正面、冲模下方的支架；工作台面固定在支架上；工作台面上固定有两个上下放置且相互垂直的丝杆传动机构；下方丝杆传动机构的导轨上设有滑动座；上方丝杆传动机构固定在滑动座上；上方丝杆传动机构上设有板料的夹持装置；两个丝杆传动机构分别控制水平面上两个方向的移动。\n[0008] 优选的，支架底部设有多个万向滚轮；两个丝杆传动机构均包括固定装置，电机，位于固定装置中的丝杆和丝杆导轨；丝杆导轨均为偶数个；丝杆导轨分别平行且对称地固定在丝杆的两侧；两个电机均由电控柜控制，且两个电机分别控制两个丝杆的转动。\n[0009] 优选的，夹持装置包括滑块、支撑板和夹钳装置；滑块位于上方丝杆传动机构的丝杆上；支撑板固定在滑块上；夹钳装置安装在支撑板上。\n[0010] 优选的，夹钳装置为多个，且均布排列；支撑板与夹钳装置之间还设有调节板和底板；调节板通过活动销轴设于支撑板上方；夹钳装置固定在底板上；调节板和底板之间设有铝槽、调节柱和弹簧；调节柱位于弹簧内，调节柱下端穿过调节板固定在支撑板上；铝槽和调节柱分别位于活动销轴的两侧。\n[0011] 优选的，每个夹钳装置均包括支撑块、压板、气缸和压块；支撑块固定在底板上，压板的中部与支撑块铰接；压板的两端分别设有气缸和压块，压块的中部铰接在压板上。\n[0012] 优选的，底板上还设有推板、侧杆气缸和定位块；侧杆气缸位于推板的一侧，定位块固定在底板上，且位于推板的另一侧；推板和定位块上均相对应地开有固定板料的缺口。\n[0013] 优选的，底板上设有缺料感应器；下方丝杆传动机构控制X方向的移动，上方丝杆传动机构控制Y方向的移动。\n[0014] 一种冲床自动送料方法，应用于上述冲床自动送料装置中，包括以下步骤：\n[0015] ①板料放置后，启动侧杆气缸和气缸，夹持板料；\n[0016] ②启动两个丝杆传动机构中的电机，板料在丝杆的作用下，同时在水平面的两个方向上移动，移动到设定的点（X,Y）后，两个电机控制丝杆停转，冲模工作，开始冲裁工件；\n[0017] ③工件冲裁后，冲模复位；\n[0018] ④重复步骤②和③；\n[0019] ⑤整张板料冲裁完成。\n[0020] 本发明与背景技术相比，一是利用两个丝杆，分别调节控制板料在X方向和Y方向上的运动，提高了位移距离的精确度，保证了冲压件的质量和精度；二是两个丝杆相互垂直，采用纵向叠加的方式设置，使得整个装置的结构更加简化，节约了很多空间，减小了装置的占地面积，对于厂房面积较小的企业也能适用，利于推广；三是整个装置采用丝杆控制板料的运动，气缸和夹钳装置固定板料，结构简单化，安装和维修起来十分方便，维修的材料成本和人工成本也得到了有效的降低；四是通过活动销轴的调节，降低了固定装置的刚性，避免了冲压过程中固定装置的断裂，减少安全事故的同时也大大降低了成本；五是由于冲压模具和自动送料装置均位于冲床的正面，这样工人在检修时，大大降低了操作难度，节约了大量时间；六是利用该自动送料装置，使得冲压工序更加简单化，一台冲床一个人就可操作，大大降低了人力成本；七是当感应器检测到底板上没有板料，超过一定的额定时间，就会自动切断电源，有效节约能源。八是支架底部万向滚轮的设计，有利于整个装置搬移，减轻劳动强度，更加方便工作。\n附图说明\n[0021] 下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：\n[0022] 附图1为本发明的冲床自动送料装置的主视图；\n[0023] 附图2为本发明的冲床自动送料装置的左视图；\n[0024] 附图3为本发明的冲床自动送料装置的俯视图；\n[0025] 附图4为附图1中A处的放大图；\n[0026] 附图5为需要加工的板料的主视图；\n[0027] 其中：1、万向轮；2、支架；3、电机b；4、X向丝杆；5、冲床；6、丝杆导轨a；7、固定块；8、滑动座；9、固定板；10、支撑板；11、调节板；12、侧杆气缸；13、夹钳；14、气缸；15、铝槽；16、活动销轴；17、滑块；18、工作台面；19、底板；20、电机a；21、丝杆导轨b；22、Y向丝杆；23、夹持装置；24、支撑块；25、压块；26、压板；27、定位块；28、推板；29、弹簧；30、调节柱；31、上方丝杆传动机构；32、下方丝杆传动机构；34、板料；35、工件。\n具体实施方式\n[0028] 下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。\n[0029] 实施例1：参照附图1-3。一种冲床自动送料装置，包括位于冲床5正面、冲模下方的支架2；支架2底部设有多个万向滚轮1；工作台面18固定在支架2上；工作台面18上固定有两个上下放置且相互垂直的上方丝杆传动机构31和下方丝杆传动机构32；下方丝杆传动机构32的导轨4上设有滑动座8；上方丝杆传动机构31固定在滑动座8上；上方丝杆传动机构31上设有板料的夹持装置23；上方丝杆传动机构31、下方丝杆传动机构32，分别控制水平面上两个方向X、Y的移动；板料固定在夹持装置23上后，通过上方丝杆传动机构31和下方丝杆传动机构32调节板料在X方向、Y方向的位移，不断错位加工板料，直至整张板料加工完成。\n[0030] 实施例2：参照附图1-4，在实施例1的基础上。下方丝杆传动机构32包括两个固定板9，电机a20，位于两个固定板9中的X向丝杆4和丝杆导轨a6；丝杆导轨a6为偶数个，且分别平行、对称地固定在X向丝杆4的两侧；电机a20的转动带动X向丝杆4转动，从而带动滑动座8在X方向上的移动；上方丝杆传动机构31包括两个固定块7，电机b3，位于两个固定块7中的Y向丝杆22和丝杆导轨b21；丝杆导轨b21为偶数个，且分别平行、对称地固定在Y向丝杆22的两侧；电机b3的转动带动Y向丝杆22转动，从而带动夹持装置23在Y方向上的移动；电机a20、电机b3均由电控柜控制。\n[0031] 上述夹持装置23包括滑块17、支撑板10、调节板11、底板19和夹钳13；夹钳13为多组，且均布排列在底板19上；滑块17位于Y向丝杆22和丝杆导轨b21上；支撑板10固定在滑块17上；调节板11通过活动销轴16设于支撑板10上方，底板19位于调节板11上方；调节板11和底板19之间设有铝槽15、调节柱30和弹簧29；调节柱30位于弹簧29内；调节柱30上端固定在底板19上，调节柱30下端穿过调节板11固定在支撑板10上；铝槽15和调节柱30分别位于活动销轴16的两侧；所述夹持23在活动销轴16、调节柱30和弹簧29的共同作用下，减小装置在冲裁过程中的刚性。\n[0032] 上述夹钳13包括推板28、侧杆气缸12、支撑块24、压板26、气缸14、压块25和定位块27；支撑块24固定在底板19上，压板26的中部与支撑块24铰接；压板26的两端分别设有气缸14和压块25，压块25的中部铰接在压板26上；底板19上还设有推板28、侧杆气缸12和定位块27；推板28位于侧杆气缸12的顶端；定位块27固定在底板19上，且位于推板28的另一侧；推板28和定位块27上均相对应地开有固定板料34的缺口；板料34放置在缺口上后，通过侧杆气缸12来限制板料34在水平方向上的移动，通过气缸14来限制板料34在垂直方向上的移动，从而实现板料34的夹持固定；底板19上还设有缺料感应器（图中未示出）；底板19上没有板料时，超过一定的额定时间，自动断电。\n[0033] 上述冲床自动送料装置的方法如下：\n[0034] (1)板料34放置在推板28和定位块27的缺口上；\n[0035] (2)启动侧杆气缸12，侧杆气缸12推动推板28，在横向上定位住板料34；\n[0036] (3)启动气缸14，压块25在压板26的作用下，在纵向上定位住板料34；\n[0037] (4)启动控制柜中的控制系统，控制开启电机a20和电机b3；\n[0038] (5) 电机a20带动X向丝杆4的转动，使得滑动座8在丝杆导轨a6上移动，到设定的X向位移量；\n[0039] (6)同时滑动座8上的电机b3，带动Y向丝杆22的转动，使得滑块17在丝杆导轨b21上移动，到设定的Y向位移量，此时固定在滑块17上的板料34同时完成了X向位移量和Y向位移量；\n[0040] (7)冲模工作，冲裁工件；\n[0041] (8)重复步骤(4)～(7)，直至完成整张板料34的冲裁；\n[0042] 实施例3：在实施例2的基础上，以附图5中在板料34上冲裁工件35为例，步骤如下：\n[0043] ①根据板料34的大小，设计工件35在板料34上排布，以一块板料34上冲裁最大数量工件35为目的，节约板料34，节约成本；\n[0044] ②根据步骤①中工件35在板料34上的排布，测量计算出冲裁第一个工件时，板料\n34的移动坐标（X,Y）；\n[0045] ③根据步骤①中工件35在板料34上的排布，测量计算出X方向上相邻工件的距离L、Y方向上相邻工件的距离A以及错位距离P；采用Y向分组冲裁方式冲裁工件，沿X方向将Y向上的各组工件冲裁出板料，如附图中表示的“1、2、3……”顺序冲裁；\n[0046] ④将计算好的设定位移值输入控制柜的控制系统中；\n[0047] ⑤将板料34放到推板28和定位块27的缺口上，启动侧杆气缸12和气缸14，将板料34固定；\n[0048] ⑥启动控制系统，电机a20和电机b3分别控制板料34的X方向、Y方向，将板料\n34移动到第一点（X,Y），冲模冲裁第一个工件；\n[0049] ⑦电机a20和电机b3分别控制板料34的X方向、Y方向，将板料34移动到第二点（X+P，Y+A），冲模冲裁第二个工件；电机a20和电机b3控制板料34移动到第三点（X，Y+2A），冲模冲裁第三个工件，以此类推，完成Y方向上的第一组工件的冲裁，此时板料的位置（X+P，Y+3A）；\n[0050] ⑧电机a20和电机b3控制板料34移动到Y方向上第二组的第一点（X+P+L，Y+3A），冲裁工件，板料34依次被移动到（X+L，Y+2A），（X+P+L，Y+A），（X+L，Y），完成Y方向上的第二组工件的冲裁；\n[0051] ⑨以此类推重复步骤⑦⑧，直至整张板料34冲裁完成，取下废料；\n[0052] ⑩放置下一张板料34，重复步骤⑤～⑨，冲裁工件。\n[0053] 需要理解到的是：上述实施例虽然对本发明的设计思路作了比较详细的文字描述，但是这些文字描述，只是对本发明设计思路的简单文字描述，而不是对本发明设计思路的限制，任何不超出本发明设计思路的组合、增加或修改，均落入本发明的保护范围内。