一种烟管双端自动加工生产线的制作方法

本发明涉及机械加工技术领域，更具体的说，尤其涉及一种烟管双端自动加工生产线。

背景技术：

烟管是用于排烟的管道，最常见的烟管呈直筒状，烟管的一端沿轴向冲有一圈用于排气的小孔，并在该端焊接一个密封的圆帽；烟管的另一端需要进行扩口，并在该端冲出两个安装孔，方便将扩口的一端通过安装孔直接安装在排气设备上，本发明所要设计的即为这种最普通的烟管。

在对烟管进行加工的过程中需要经过扩口、冲安装孔、冲圆周孔和焊帽四个工序，这四个工序都是对烟管的单端进行加工，且对烟管的定位以及装夹精度要求非常高，通常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设备或扩口机上进行加工。

在实际加工的过程中，我们发现，对烟管的装夹传送较为困难，若是对烟管装夹后再运送到加工设备中进行加工，在运送的过程中很难保证烟管沿其轴线运动；现有的装夹方式不仅操作比较繁琐，自动化程度低，而且通常需要人工进行辅助才能完成整个装夹工作。

同时，现有的烟管每一道加工工序都是分开进行的，需要多次对烟管进行上下料以及夹紧定位操作，这不仅极大延长了生产周期，降低了加工精度，还需要使用多个传送设备，极大的增加了设备占地面积，增加了厂家的场租成本，增加了生产成本。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决上述问题而提供一种烟管双端自动加工生产线，该生产线占地面积小，结构紧凑，能够依次完成烟管的扩口、冲安装孔、冲圆周孔和焊帽四道工序，且夹紧定位精度高，上下料方便，自动化程度高，极大的提高了生产效率和生产质量。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种烟管双端自动加工生产线，包括扩口机、第一冲床、第二冲床、焊帽机构；以及沿一条直线依次分布的分料台、第一送料机械手、第一摆臂机构、第二送料机械手、换向机构、第二摆臂机构、第三送料机械手、第三摆臂机构和第四送料机械手，扩口机设置在第一送料机械手的送料出口端，第一冲床设置在第二送料机械手的送料出口端，第二冲床设置在第三送料机械手的送料出口端，所述焊帽机构设置在第四送料机械手的送料出口端，所述扩口机、第一冲床、第二冲床和焊帽机构设置在生产线的同一侧；所述第一摆臂机构固定在第二送料机械手上，所述第二摆臂机构固定在所述第三送料机械手上，所述第三摆臂机构固定在所述第四送料机械手上；

所述第一送料机械手包括机架主体、控制台、推料装置、下料通道和夹紧送料机构，用于将烟管夹紧和定位并将烟管自动送入扩口机中的夹紧送料机构固定在所述机架主体上，所述控制台固定在机架主体上并用于控制夹紧送料机构的运动；所述推料装置和下料通道分别固定在所述夹紧送料机构两侧的机架主体上，所述推料装置包括推料板、与所述推料板形成Z型送料通道的上挡板、固定在上挡板上的凸台以及推动所述推料板沿水平方向运动的推料气缸，所述推料板的前端与上挡板最低点的距离比烟管直径大1-2mm，推料板的前端固定高度为3-5mm的限位螺栓；所述夹紧送料机构包括左拱门、右拱门、三爪卡盘、卡盘驱动气缸、滚珠丝杠、丝杠驱动电机、直线导轨、滑动座、丝杠螺母、丝杠螺母连接板和固定在机架主体上的底座，所述直线导轨固定在底座上，滑动座套装在所述直线导轨上，所述左拱门固定在直线导轨的左侧端部，右拱门固定在所述滑动座上，所述左拱门和右拱门上设有等大的圆形通孔，三爪卡盘和烟管的直径均小于所述圆形通孔的直径；所述滚珠丝杠平行于所述直线导轨设置并固定在所述底座上，所述滚珠丝杠的一端通过丝杠轴承座固定在左拱门上，滚珠丝杠的另一端通过联轴器连接驱动所述滚珠丝杠转动的丝杠驱动电机，所述丝杠螺母套装在滚珠丝杠上，丝杠螺母通过丝杠螺母连接板与滑动座固定连接；所述丝杠驱动电机转动时带动所述滚珠丝杠转动，从而带动丝杠螺母、丝杠螺母连接板和滑动座构成的整体沿所述直线导轨来回运动；所述三爪卡盘固定在驱动所述三爪卡盘张开与收缩的卡盘驱动气缸的前端，所述卡盘驱动气缸通过气缸座固定在所述滑动座上，所述三爪卡盘穿过所述右拱门上的圆形通孔并位于所述右拱门的左侧，卡盘驱动气缸位于所述右拱门的右侧；所述左拱门和右拱门相互靠近的一侧上均设有用于装夹烟管两端的四个压紧轮，四个压紧轮呈方形分布且均布在垂直于烟管运动方向的平面上，其中下端的两个压紧轮连接在下端连接座上，下端连接座固定连接相应的左拱门或右拱门上，上端的两个压紧轮分别固定在两个水平设置的转动臂的一端，转动臂的另一端通过水平设置的铰接轴铰接在对应的左拱门或右拱门上；每个所述转动臂的中部设有第一弹簧接口，相对应的左拱门或右拱门的中部设有第二弹簧接口，第一弹簧接口和第二弹簧接口之间连接有第一弹簧，所述转动臂在所述第一弹簧和铰接轴的作用下能绕所述铰接轴转动0～90°；所述三爪卡盘的前端还固定有推板，所述卡盘驱动气缸上设有三根绕三爪卡盘外侧均布的螺杆，所述螺杆上套装有第二弹簧，所述推板靠近左拱门的一侧固定有三个均匀分布的硬垫片，三个硬垫片上开有三个与上述三根螺杆位置一一对应的螺孔，推板通过所述螺孔套装在三根螺杆上，三根螺杆的另一端固定有防止所述推板从螺杆中脱出的限位螺母；所述底座上还固定有限位板，所述限位板上设置有若干平行于所述螺杆的限位阶梯杆，所述限位阶梯杆的左端直径小于右端直径，所述右拱门上设有与所述限位阶梯杆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的左端直径并小于限位阶梯杆的右端直径，第二弹簧处于非伸缩状态时限位阶梯杆的左端端部刚好抵在所述推板上；

所述第二送料机械手与所述第一送料机械手的结构完全相同，所述第三送料机械手在所述第一送料机械手的基础上所述第四送料机械手与所述第三送料机械手的结构完全相同；

所述换向机构包括接料盒、换向旋转气缸和换向直线气缸，所述接料盒设置在第二送料机械手的下料通道末端，接料盒底部固定有驱动所述接料盒转动的换向旋转气缸，所述换向旋转气缸的下端固定有驱动所述换向旋转气缸和接料盒升降的换向直线气缸，所述换向直线气缸固定在所述第二送料机械手的机架主体上；

所述第一摆臂机构包括平行四边形摆臂模块、驱动所述摆臂模块在第一送料机械手的下料通道出口和第二送料机械手的推料装置入口之间来回摆动的摆动气缸、设置在所述平行四边形摆臂模块上并随着所述平行四边形摆臂模块的上端进行摆动的摆动基座和铰接在所述摆动基座上的送料块，所述送料块上设有向下凹陷的载物台，载物台的一侧设有限位凸起，另一侧设有倒V型凸起；所述倒V型凸起与第一送料机械手的推料装置上挡板上的凸台相配合，倒V型凸起接触所述凸台时送料块绕其与摆动基座之间的铰接轴转动，并将送料块上的烟管送到第二送料机械手的推料装置入口处；

所述第二摆臂机构、第三摆臂机构和第一摆臂机构的结构完全相同。

进一步的，所述分料台包括支撑机架、固定在支撑机架上的载物箱体、设置在载物箱体底部的储料板、设置在储料板一侧的提升面板、固定在提升面板两端呈阶梯分布的提升阶梯板、与每级提升阶梯板对应的多级顶起板、固定所有顶起板的顶起固定板以及驱动所述顶起固定板升降的顶起直线气缸，所述储料板朝向提升面板方向倾斜设置且储料板与水平面的倾斜角度为5-15度，每个提升阶梯板和顶起板的上表面均为与储料板平行的平面，且最底部的提升阶梯板和顶起板的上表面与储料板的上表面在同一平面内；顶起直线气缸运动时通过顶起固定板将顶起板向上顶起，带动顶起板上的烟管向上运动，当运动到上一级的提升阶梯板位置时烟管直接从顶起板的表面滚到上一级的提升阶梯板上。

进一步的，所述丝杠螺母连接板上还固定有拖链，所述拖链设置在底座的一侧，并用于所述卡盘驱动气缸、卡盘驱动电机和丝杠驱动电机的走线。

进一步的，所述限位阶梯杆设有呈正方形分布四根。

进一步的，所述右拱门上的四个压紧轮位于所述推板的左侧。

进一步的，所述三爪卡盘上固定有三个柔性基座，三爪卡盘通过柔性基座夹紧烟管的内壁。

进一步的，所述卡盘驱动气缸上设有第一挡块，所述滑动座上设有第二挡块，卡盘驱动电机驱动所述卡盘驱动气缸转动时带动第一挡块沿圆周转动，所述第二挡块设置在所述第一挡块运动路径上，第二挡块限制所述第一挡块在0～360°范围内转动。

进一步的，所述丝杠驱动电机通过第一联轴器连接滚珠丝杠。

本发明的有益效果在于：

1、本发明结构简单紧凑，自动化程度高，工作效率高，将加工设备设置在生产线的同一侧，方便管理；送料机械手为基本相同或相似的结构，增强了装置的适用性，并降低了生产成本。

2、本发明能够完成烟管的自动上料和夹紧，并依次完成烟管的扩口、冲安装孔、冲圆周孔和焊帽四道工序，自动化程度高，全程只需人工设定好加工参数，无需人工干预，极大的提高了加工效率。

3、本发明利用四个压紧轮对烟管的两端进行压紧，再通过气爪伸入烟管的一端并夹紧烟管，在烟管水平移动时依旧保持烟管位于两端的四个压紧轮之间，定位的精度非常高，提高了送料的准确性。

4、本发明采用气爪、气爪驱动气缸、气爪驱动电机同时移动的方式，同时实现烟管一端贴合推板，同时气爪伸入该端内对烟管进行夹紧，自动化程度高，装夹效率高；气爪驱动气缸既可以在气爪完全伸入后夹紧气爪，也可以在烟管运动到加工位置后再夹紧气爪，气爪驱动气缸的运动式方式灵活。

5、本发明利用固定在限位板上的限位阶梯杆对推板进行限位，烟管在加工完成后气爪往回运动时自动脱出气爪，防止气爪与烟管的摩擦力导致烟管一直无法与气爪脱开，方便自动卸料工序的进行。

6、本发明操作简单，烟管的初始位置和最终位置适中保持在一定范围内，方便上下料装置直接将烟管送入或送出本装置中，极大提高了加工效率。

7、本发明烟管的进料和下料时同时进行的，推料装置运动时将烟管送入第一送料机械手中，并在该过程中同时将第一送料机械手中的烟管推送到第二送料机械手中，将第二送料机械手中的烟管推送到第三送料机械手中，将第三送料机械手中的烟管推送到第四送料机械手中，将第四送料机械手中的烟管推送到下料通道中，极大的加快了推料效率。

8、本发明巧妙利用限位螺钉将烟管卡在推料板上，利用限位螺钉的位置差实现烟管的卡位和送料，整个送料过程快速，送料效率高。

附图说明

图1是本发明烟管双端自动加工生产线的立体式图。

图2是本发明烟管双端自动加工生产线的主视图。

图3是本发明换向机构的结构示意图。

图4是本发明第一摆臂机构的轴测图。

图5是本发明第一摆臂机构的主视图。

图6是本发明第一送料机械手的结构示意图。

图7是本发明夹紧送料机构的轴测图。

图8是本发明夹紧送料机构的主视图。

图9是本发明推料装置的结构示意图。

图10是本发明下料通道的结构示意图。

图11是本发明分料台的轴测图。

图12是本发明分料台隐藏一个面后的另一个角度的轴测图。

图中，101-分料台、102-第一送料机械手、103-第一摆臂机构、104-第二送料机械手、105-换向机构、106-第二摆臂机构、107-第三送料机械手、108-第三摆臂机构、109-第四送料机械手、201-接料盒、202-换向旋转气缸、203-换向直线气缸、301-平行四边形摆臂模块、302-摆动气缸、303-摆动基座、304-送料块、401-机架主体、402-推料装置、403-夹紧送料机构、404-下料通道、405-控制台、501-支撑机架、502-载物箱体、503-储料板、504-提升面板、505-提升阶梯板、506-顶起板、507-顶起直线气缸、508-顶起固定板、601-推料气缸、602-推料板、603-上挡板、604-凸台、1-底座、2-左拱门、3-右拱门、4-三爪卡盘、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-第一弹簧、21-铰接轴、22-第二弹簧、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

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1～12所示，一种烟管双端自动加工生产线，包括扩口机、第一冲床、第二冲床、焊帽机构；以及沿一条直线依次分布的分料台101、第一送料机械手102、第一摆臂机构103、第二送料机械手104、换向机构105、第二摆臂机构106、第三送料机械手107、第三摆臂机构108和第四送料机械手109，扩口机设置在第一送料机械手102的送料出口端，第一冲床设置在第二送料机械手104的送料出口端，第二冲床设置在第三送料机械手107的送料出口端，所述焊帽机构设置在第四送料机械手109的送料出口端，所述扩口机、第一冲床、第二冲床和焊帽机构设置在生产线的同一侧；所述第一摆臂机构103固定在第二送料机械手104上，所述第二摆臂机构106固定在所述第三送料机械手107上，所述第三摆臂机构108固定在所述第四送料机械手109上。

所述第一送料机械手102包括机架主体401、控制台405、推料装置402、下料通道404和夹紧送料机构403，用于将烟管31夹紧和定位并将烟管31自动送入扩口机中的夹紧送料机构403固定在所述机架主体401上，所述控制台405固定在机架主体401上并用于控制夹紧送料机构403的运动；所述推料装置402和下料通道404分别固定在所述夹紧送料机构403两侧的机架主体401上，所述推料装置402包括推料板602、与所述推料板602形成Z型送料通道的上挡板603、固定在上挡板603上的凸台604以及推动所述推料板602沿水平方向运动的推料气缸601，所述推料板602的前端与上挡板603最低点的距离比烟管31 直径大1-2mm，推料板的前端固定高度为3-5mm的限位螺栓605；所述夹紧送料机构403包括左拱门2、右拱门3、三爪卡盘4、卡盘驱动气缸5、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401上的底座1，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，所述左拱门2固定在直线导轨9的左侧端部，右拱门3固定在所述滑动座10上，所述左拱门2和右拱门3上设有等大的圆形通孔，三爪卡盘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固定在左拱门2上，滚珠丝杠7的另一端通过联轴器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；所述三爪卡盘4固定在驱动所述三爪卡盘4张开与收缩的卡盘驱动气缸5的前端，所述卡盘驱动气缸5通过气缸座固定在所述滑动座10上，所述三爪卡盘4穿过所述右拱门3上的圆形通孔并位于所述右拱门3的左侧，卡盘驱动气缸5位于所述右拱门3的右侧；所述左拱门2和右拱门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固定连接相应的左拱门2或右拱门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铰接轴铰接在对应的左拱门2或右拱门3上；每个所述转动臂19的中部设有第一弹簧20接口，相对应的左拱门2或右拱门3的中部设有第二弹簧22接口，第一弹簧20接口和第二弹簧22接口之间连接有第一弹簧20，所述转动臂在所述第一弹簧20和铰接轴的作用下能绕所述铰接轴转动0～90°；所述三爪卡盘4的前端还固定有推板23，所述卡盘驱动气缸5上设有三根绕三爪卡盘4外侧均布的螺杆24，所述螺杆24上套装有第二弹簧22，所述推板23靠近左拱门2的一侧固定有三个均匀分布的硬垫片25，三个硬垫片25上开有三个与上述三根螺杆24位置一一对应的螺孔，推板23通过所述螺孔套装在三根螺杆24上，三根螺杆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；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，所述右拱门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，第二弹簧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。

所述第二送料机械手104与所述第一送料机械手102的结构完全相同，所述第三送料机械手107在所述第一送料机械手102的基础上还包括用于驱动所述卡盘驱动气缸5转动的卡盘驱动电机6，卡盘驱动电机6通过第二联轴器15连接卡盘驱动气缸5并带动所述卡盘驱动气缸5和三爪卡盘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；所述第四送料机械手109与所述第三送料机械手107的结构完全相同。

所述换向机构105包括接料盒201、换向旋转气缸202和换向直线气缸203，所述接料盒201设置在第二送料机械手104的下料通道404末端，接料盒201底部固定有驱动所述接料盒201转动的换向旋转气缸202，所述换向旋转气缸202的下端固定有驱动所述换向旋转气缸202和接料盒201升降的换向直线气缸203，所述换向直线气缸203固定在所述第二送料机械手104的机架主体401上。

所述第一摆臂机构103包括平行四边形摆臂模块301、驱动所述摆臂模块在第一送料机械手102的下料通道404出口和第二送料机械手104的推料装置402入口之间来回摆动的摆动气缸302、设置在所述平行四边形摆臂模块301上并随着所述平行四边形摆臂模块301的上端进行摆动的摆动基座303和铰接在所述摆动基座303上的送料块304，所述送料块304上设有向下凹陷的载物台，载物台的一侧设有限位凸起，另一侧设有倒V型凸起；所述倒V型凸起与第一送料机械手102的推料装置402上挡板上的凸台相配合，倒V型凸起接触所述凸台时送料块304绕其与摆动基座303之间的铰接轴21转动，并将送料块304上的烟管31送到第二送料机械手104的推料装置402入口处。

所述第二摆臂机构106、第三摆臂机构108和第一摆臂机构103的结构完全相同。

所述分料台101包括支撑机架501、固定在支撑机架501上的载物箱体502、设置在载物箱体502底部的储料板503、设置在储料板503一侧的提升面板504、固定在提升面板504两端呈阶梯分布的提升阶梯板505、与每级提升阶梯板505对应的多级顶起板506、固定所有顶起板506的顶起固定板508以及驱动所述顶起固定板508升降的顶起直线气缸507，所述储料板503朝向提升面板504方向倾斜设置且储料板503与水平面的倾斜角度为5-15度，每个提升阶梯板505和顶起板506的上表面均为与储料板503平行的平面，且最底部的提升阶梯板505和顶起板506的上表面与储料板503的上表面在同一平面内；顶起直线气缸507运动时通过顶起固定板508将顶起板506向上顶起，带动顶起板506上的烟管31向上运动，当运动到上一级的提升阶梯板505位置时烟管31直接从顶起板506的表面滚到上一级的提升阶梯板505上。分料台101通过顶起板506对烟管31进行逐级提升，从而将烟管31一根一根提升到推料装置的进料口处。

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。

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，使三爪卡盘4回到初始位置时不会将烟管31一同带回，烟管31会被推板23挡住。卡盘驱动气缸5和推料气缸601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。

所述右拱门3上的四个压紧轮17位于所述推板23的左侧。推板23在右拱门3和右拱门3上的四个压紧轮17之间的范围内沿螺杆24自由滑动。

所述三爪卡盘4上固定有三个柔性基座，三爪卡盘4通过柔性基座夹紧烟管31的内壁。

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28沿圆周转动，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。

所述丝杠驱动电机8通过第一联轴器14连接滚珠丝杠7。

送料机构103具体工作时，第二弹簧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移动时带动第二拱门3、三爪卡盘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，逐渐将三爪卡盘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簧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，驱动三爪卡盘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6以便于对烟管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5，三爪卡盘4松开烟管31，丝杠驱动电机8带动滑动座10上的三爪卡盘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，而三爪卡盘4仍然继续移动，烟管31会被推板23挡住，直至完全脱离三爪卡盘4；三爪卡盘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。

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。