一种型材自动套膜设备的制作方法

本实用新型涉及套膜设备研究领域，特别涉及一种型材在表面处理(氧化、着色、抛光等)后为了防止表面刮花等损伤，进行外部穿套一层薄膜的型材自动套膜设备。

背景技术：

不锈钢、铝型材等型材生产必须经过氧化、着色、电泳、清洗，抛光等表面处理工艺操作，为了防止在终端客户使用前型材表面及其纹路被刮花、损伤，型材生产厂家会在表面处理后在型材外面穿套一层薄膜。

目前，型材套膜大多是工人手动完成，具体步骤为：在型材端面用纸盒或胶盒头等套头套住，然后将套膜薄膜口张开，从套头穿入以防止穿套期间薄膜被型材刮穿，然后牵引薄膜至另外一端面，接着在套头一侧把薄膜裁断，完成一根型材的套膜工作。当然，如果表面隔离要求不高并且型材截面小，也有同时两根型材套入一条薄膜的情况，但是这种情况实际生产中遇到较少。型材一般有2到6米，通常需要两个人分布在型材两端，牵引薄膜期间一个人把膜从型材的前端牵引到型材的中部，另外一个人走到中间接过薄膜头再牵引至后端，此时第一个人回到前端，把套头与型材分离，用剪刀裁断薄膜，周而复始。

人工套膜存在如下缺点：劳动强度大，生产效率低，裁断薄膜口不整齐，套膜长度不统一。同时由于型材产量大，长度为2到6米，两个人一次只能穿套一根型材，需要耗费大量人力来回跑动穿套，薄膜使用量无法使用均匀，不便于统计等。

市场上也有用薄膜缠绕型材然后加热封口的设备，但这种设备由于要加热薄膜收缩，加热不可能很快，温度太高又会烧薄膜，因此效率不高，满足不了型材的产能和效率。

综上，现有型材套膜工艺尚缺乏一种安全高效、质量稳定、性价比高的方法与相应设备或装置。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种型材自动套膜设备，其具有降低劳动强度、提高生产效率、提高安全性能、减少薄膜材料浪费的优点。

本实用新型的目的通过以下的技术方案实现：一种型材自动套膜设备，包括型材上下料输送机组和自动套膜机组，其中自动套膜机组包括套筒机构、切割机构、夹膜平移机构、夹紧推拉机构和抬升机构，所述套筒机构和夹紧推拉机构设置在型材上下料输送机组的两侧，切割机构设置在套筒机构附近，夹膜平移机构设置在型材上下料输送机组的上方，抬升机构设置在型材上下料输送机组的下方；型材上下料输送机组将型材有序输送到套筒机构的前端以及将套膜完成后的型材送离设备，抬升机构将型材从型材上下料输送机组中输送机构上抬升起来，夹紧推拉机构夹住抬升后的型材末端水平往套筒机构推送，使得型材头部伸进套筒机构中的套筒内；夹膜平移机构将套于套筒外面的薄膜夹住并沿着型材长度方向平移至型材末端完成套膜，切割机构在型材头部离开套筒后进行切膜动作。

优选的，所述型材上下料输送机组，包括输送机构(输送带或链)及其对应电机和驱动，在输送机构上面安装了导向及预固定的卡槽，卡槽可为倒梯形、V型等。另外还包括对齐型材一边端面作用的挡板。使得型材上料整齐及位置预固定。

优选的，所述型材上下料输送机组，输送线形式为平卧的两条，可以人工上料。但不局限与此，也可以为空间立体的Z字型储材架，人工可以一次性放入很多的型材，然后离开从而解放人力。也可以根据用户情况，从前端工艺过来的型材推车中直接上料，实现完全自动化上料。

优选的，所述套筒机构包括套柄、套筒及上下两组定位辊，套筒与套柄通过可拆卸方式连接，套柄的外表面和上下两组定位辊的外表面之间留有用于薄膜通过的空隙。套膜用的薄膜从空隙中穿过，经过套柄、套筒后完全撑开成套筒形状，从套筒的外围伸出，便于后面夹膜平移机构的牵引以及穿套型材。

更进一步的，在套柄的至少一端设有导向球，该导向球与套柄采用可拆卸方式连接。导向球用于预先撑开薄膜，同时便于薄膜被牵引向前移动。所述套筒机构中的导向球、套筒和套柄均采用可拆卸方式连接，方便更换不同尺寸的套筒以适应不同规格的套膜用的薄膜尺寸，不需要每个套筒对应一个套柄，降低了成本。

更进一步的，上下两组定位辊中上定位辊的垂直方向位置可调。当更换型材规格和套膜用的薄膜或者薄膜用完时，上定位辊可自动抬升，方便引穿新的套膜用的薄膜。

作为一种优选，所述套筒的横截面为圆形，套柄的横截面为圆形，定位辊的外表面与套柄外表面相对应，为圆弧形，套筒、套柄的轴线重合。采用这种结构，便于加工、安装。

作为一种优选，所述套筒的横截面为环形跑道形状，所述套柄为棱柱结构，套筒倾斜一定角度固定在套柄上，上下两组定位辊的外表面与套柄外表面相对应，也为棱柱结构。采用这种结构，可以适应更多种不同规格尺寸的型材套膜，适应性更广。

更进一步的，套筒前端上部设有缺口。更便于上面的夹膜手指进入夹住被撑开成套筒形状的薄膜。

优选的，所述抬升机构包括若干组，分布在型材长度方向上，包括抬升卡槽和升降机构，升降机构用于调整放置在抬升卡槽内的待套膜型材的高度位置，抬升卡槽和型材上下料输送机组中的卡槽形状对应一致。

更进一步的，所述抬升卡槽底部为一水平面时，在每个抬升卡槽两侧分别设置一定位辊，定位辊由定位气缸驱动，定位辊用于固定放置在抬升卡槽内的待套膜型材的水平位置。

优选的，所述夹膜平移机构包括平移导轨、平移支架、夹膜手指、夹膜手指位置调整机构，所述平移支架在电机驱动下在平移导轨上来回移动，夹膜手指安装在平移支架下方，夹膜手指的位置由夹膜手指位置调整机构来调节。通过夹膜手指位置调整机构，使得夹膜手指的高度刚好在套筒上边缘，但夹膜手指离型材上表面又留有缝隙，保证了夹膜拖拽成功又不刮花型材表面。

优选的，所述夹紧推拉机构包括夹持机构和夹持位置调整机构，所述夹持机构设置在夹持位置调整机构上，夹持位置调整机构用于调整夹持机构在X、Y、Z方向的位置。其中，夹持位置调整机构在X方向(铝型材长度方向)的移动，可用于适应不同规格的型材长度，同时还可使型材进入和离开套筒，实现铝型材的推拉。

作为一种优选方案，所述夹持机构采用若干个独立分开的夹紧手指，分别对每个型材末端进行固定；夹持位置调整机构包括X方向调整机构及其驱动装置、Y方向调整机构及其驱动装置、Z方向调整机构及其驱动装置，以及旋转方向调整机构及其驱动装置，所述旋转方向调整机构用于调节夹紧手指以X方向为中心轴的旋转角度。通过该结构，可以实现夹紧手指任意位置、角度的夹持。

作为另一种优选方案，当抬升机构的抬升卡槽底部为一水平面时，夹持机构包括压板、旋转轴、驱动装置、托板、推板，抬升后的型材在推板前方，在托板上方，在要将型材推入套筒时，夹持位置调整机构向前移动，推板将型材推入套筒；在要将型材拉出套筒时，压板在驱动装置驱动下绕旋转轴翻转，将型材末端固定在托板和压板之间，夹持位置调整机构向后移动。

优选的，所述切割机构采用热丝切割机构或切刀。可设置在套筒的下方，当套膜完成并将型材拖出套筒时，切割机构上升，热丝切割机构中的热丝直接熔断薄膜或切刀高速横移切断薄膜，裁切完毕切割机构下降。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、降低了劳动强度，提高了稳定性：

传统的型材套膜采用人工操作，包括人工穿套筒于薄膜、牵引2-6米长的薄膜、人工裁断三个步骤，费时费力，工人来回跑动劳动强度高，且裁断的薄膜长度不均匀。

本实用新型可以除了更换规格时的更换套筒和薄膜的短时调整，牵引穿套薄膜完全由机器自动夹紧薄膜快速平移完成，降低了劳动强度。并且每次穿膜的薄膜长度是设定好的，因此裁切的薄膜长度一致。

2、提高了生产效率，节省现场空间及投资：

传统工人套膜一般需要两个人一组，分别站在型材两边，套膜效率在400-600根/小时(型材长度短时效率高一些)，因此一般工厂需要多组工人分布在多个独立的工位同时工作。

而本实用新型套膜效率可达2000-3500根/小时(与套筒数量、型材长度相关)，因此效率是原来的5-6倍。空间上，本实用新型设备占位在原来的2个工位的空间，即可完成原来6个工位所需的工作。即使没有配置在上料机组前端配置自动上料机，也仅需2个工人来上料。

附图说明

图1是本实施例装置的俯视结构示意图。

图2是本实施例装置的侧面结构示意图。

图3是本实施例装置的立体结构示意图。

图4是本实施例采用一种夹紧推拉机构时套膜原理示意图。

图5是本实施例采用另一种夹紧推拉机构时套膜原理示意图。

图6(a)-(c)为其中一种套筒结构示意图，其中图6(a)为主视图，图6(b)为侧视图，图6(c)为套筒结构图。

图7(a)-(c)为另一种套筒结构示意图，其中图7(a)为主视图，图7(b)为侧视图，图7(c)为套筒结构图。

图8(a)-(b)为其中一种抬升机构(抬升卡槽为倒梯形结构)示意图，其中图8(a)为主视图，图8(b)为侧视图。

图9(a)-(b)为另一种抬升机构(抬升卡槽为V形结构)示意图，其中图9(a)为主视图，图9(b)为侧视图。

图10是本实施例夹持机构采用夹紧手指时的夹紧推拉机构结构图。

图1-10中，0—型材、1—型材上下料输送机组、2—自动套膜机组、3—薄膜、11—右上料输送线、12—左上料输送线、110—输送轮、111—输送链、112—卡槽、113—动力传输辊、114—挡板、21—套筒机构、211—套筒、212—套柄、213—套柄上定位辊、214—套柄下定位辊、215—断膜检测机构、216—导向球、22—切割机构、23—抬升机构、231—升降机构、2320—倒梯形结构抬升卡槽、2321—V形结构抬升卡槽、2326—第一定位气缸、2327—第二定位气缸、2329—定位辊、24—夹膜平移机构、240—平移支架、241—平移导轨、242—夹膜手指、2420—上活动手指、2421—下固定手指、243—升降结构、244—伺服电机、25—夹紧推拉机构、2511—X方向调整机构、2512—Y方向调整机构、2513—Z方向调整机构、2514—旋转方向调整机构、252—夹持机构、2521—压板、2522—旋转轴、2523—托板、2524—推板。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

参见图1、2、3，本实施例型材自动套膜设备，包括型材上下料输送机组1和自动套膜机组2。自动套膜机组2包括前端的套筒机构21和切割机构22，上端的夹膜平移机构24，后端的夹紧推拉机构25和下部的抬升机构23。所述套筒机构21和夹紧推拉机构25设置在型材上下料输送机组1的两侧，切割机构22设置在套筒机构21附近，夹膜平移机构24设置在型材上下料输送机组1的上方，抬升机构23设置在型材上下料输送机组1的下方。下面对各个机构的具体结构进行详细说明。

本实施例中，型材上下料输送机组1用于将型材0有序输送到套筒机构21的前端以及将套膜完成后的型材送离设备，包括平卧的左右两条上料输送线(11、12)，输送机构包括输送轮110、输送链111，在输送链111上均匀设置卡槽112，输送轮110由动力传输辊113驱动。卡槽112用于导向及预固定，可为倒梯形、V型等。另外，在输送机组一侧还设置了用于对齐型材一边端面的挡板114。在型材上下料输送机组1的上料端，可以采用人工上料，也可以采用空间立体的Z字型储材架，人工一次性放入很多的型材，自动下料。也可以根据用户情况，从前端工艺过来的型材推车中直接上料，实现完全自动化上料。

抬升机构23用于将最多与套筒数量一致的若干型材同时从型材上下料输送机组1中输送机构上抬升起来，分布在型材长度方向上，可有但不局限于前后或前中后的两组或三组。抬升机构23包括抬升卡槽、升降机构231。抬升卡槽数量与套筒数量一致，确保抬升时型材位置不变。升降机构用于调整放置在抬升卡槽内的待套膜型材的高度。当型材被型材上下料输送机组1运输至套膜区时，抬升机构23上升将型材抬升至所需高度保证型材能够顺利套入相应规格的套筒里面。根据抬升卡槽的形状不同，实际应用中其结构可以稍有不同。

图8给出了一种抬升卡槽为倒梯形结构时抬升机构的实施方式，在该实施方式中，在每个抬升卡槽2320两侧分别设置一定位辊2329，左右两侧的定位辊2329分别由第一定位气缸2326和第二定位气缸2327驱动，使得两侧的定位辊2329可以同时往中间聚合或者背离，从而可以调整放置在抬升卡槽内的待套膜型材的水平位置，使得型材对准套筒。这种结构可以配合图4的夹紧推拉机构25使用，后面会进行具体说明。

图9给出了一种抬升卡槽为V形结构时抬升机构的实施方式，在该实施方式中，一组抬升卡槽上固定设置若干个抬升卡槽2321，卡槽之间间距都是固定的。这种结构可以配合图5的夹紧推拉机构25使用，后面会进行具体说明。

本实施例中，夹紧推拉机构包括两个作用，一个是用于夹住抬升后的型材末端水平往套筒机构21推送，使得型材头部伸进套筒机构21中的套筒内。另一个是夹住套膜后的型材，将其拉出套筒。包括夹持机构252和夹持位置调整机构，夹紧推拉机构25用于调整夹持机构在X、Y、Z方向的位置。根据抬升机构的抬升卡槽底部形状不同，这里介绍两种实现结构。

参见图4，该实现结构中，抬升机构23的抬升卡槽底部为一倒梯形结构。此时采用的夹持机构252包括压板2521、旋转轴2522、驱动装置、托板2523、推板2524，当型材进入套膜区时，抬升机构将型材抬升到预定高度，然后夹持位置调整机构向前移动一定距离，即沿着图中2511所示的X方向调整机构(倒杆、滑轨、丝杆等)移动，使得抬升后的型材在推板前方，在托板上方。然后夹持位置调整机构继续向前移动，推板就可将型材推入套筒内。待夹膜平移机构24将套于套筒外面的薄膜3拉至型材末端后，压板2521在驱动装置作用下绕旋转轴2522翻转，这里的驱动装置可以采用但不限于电机、气缸等。然后将型材末端固定在托板2523和压板2521之间，夹持位置调整机构向后移动，从而将型材拉出套筒。这种结构仅需一个长形压板就能实现多个型材的夹紧，效率较高，加工方便。

参见图5、10，该实现结构中，抬升机构23的抬升卡槽底部为一V形结构。此时采用的夹持机构为若干个独立分开的夹紧手指，每个夹紧手指对应夹紧一根型材。夹持位置调整机构包括X方向调整机构2511及其驱动装置、Y方向调整机构2512及其驱动装置、Z方向调整机构2513及其驱动装置，以及旋转方向调整机构2514及其驱动装置。通过夹持位置调整机构，可以实现夹紧手指任意位置、角度的夹持。上述各方向驱动装置可以采用但不限于电机、手轮、滑台等。当型材进入套膜区时，图9(a)、(b)所示的抬升机构将型材抬升到预定高度，型材均落入V形槽内。然后夹持位置调整机构调整夹紧手指的位置、角度，使得夹紧手指能够夹紧型材。然后夹持位置调整机构向前移动，就可将型材推入套筒内。待夹膜平移机构24将套于套筒外面的薄膜3拉至型材末端后，夹紧手指继续在夹持位置调整机构带动下向后移动，从而将型材拉出套筒。这种结构可以在避免型材晃动的同时，避免因型材末端直接下压造成的翘起。

本实施例中，夹膜平移机构24用于将套于套筒外面的薄膜3夹住并沿着型材长度方向平移至型材末端完成套膜，包括平移导轨241、平移支架240、夹膜手指242、夹膜手指位置调整机构、套膜组件整体位置平移机构以及相应的伺服电机及其驱动器。平移导轨241可为但不局限于齿轮齿条、同步带、圆形或方型滑块导轨等，平移支架240能够在电机驱动下，在平移导轨241上快速来回行走。夹膜手指242安装在平移支架240下方，数量与套筒数量一致，用于夹紧套在套筒外的套膜用的薄膜3，在夹膜平移机构24移动时夹住薄膜3穿套型材。夹膜手指242包括上活动手指2420和下固定手指2421，二者实现夹取动作。夹膜手指位置调整机构可为但不局限于手轮、丝杆、滑块，其作用为调整使得夹膜手指的高度刚好在套筒上边缘，但夹膜手指离型材上表面又留有缝隙。可采用图中的升降结构243，该升降结构由伺服电机244驱动。套膜组件整体位置平移机构是调节所有夹膜手指在垂直于型材长度方向上的位置，两者保证了夹膜手指能够刚好在套筒的端面上方，夹住薄膜3开口，拖拽成功又不刮花型材表面。夹膜平移机构24在套膜完毕后会快速返回至设备前端，等待下一组型材。

本实施例中，套筒机构21包括套筒组件(包括导向球216、套柄212和套筒211)及夹紧套柄的上、下两组套柄定位辊(213、214)。数量可以为但不局限于1到10个，即可同时但不局限于穿套1到10根型材。导向球可以是但不限于球形或半球形或圆锥形的各种曲面或平面，使得薄膜3开口并导向，同时确保在薄膜3被拉伸时使得套筒组件不往设备后端移动。套柄212可以是但不限于圆形、方形或多边形的棱柱结构，主要作用为使套筒组件被卡在上、下定位辊上，其尺寸比上、下定位辊的卡口尺寸稍小从而留出缝隙让薄膜3穿过。套筒211可以是但不限于圆形、椭圆形、环形跑道等筒状结构，前端上部有缺口，主要作用为让薄膜3撑开成套筒形状包裹住型材，同时还能保证套筒组件不会往设备前端移动。上下导向辊用于整体固定套筒结构，并且上下左右可移动，从而改变套筒的位置，以使得铝型材截面能够完全被套筒截面覆盖，确保铝型材能够顺利进入套筒。上下导向辊的导向面与套筒结构的套柄相关，如套柄为方形，则上下导向辊的导向面为与之平行的方形锥形曲面，如果套柄外表为曲面(包括圆形、椭圆形等)则上下导向辊的导向面为与曲面平行的尺寸稍大的相应曲面。上下导向辊可以上下垂直移动，方便在首次人工套入薄膜3时留出位置。套筒机构21具体动作为套膜用的薄膜3从设备后端伸入，经过导向球被撑开，套住并穿过套柄及套筒，这样套膜用的薄膜3的形状会被张开成套筒形状，从而能够穿套型材。另外，在套筒组件的后端，薄膜传递方向上还设有断膜检测机构215，一旦检测发送断膜，就对外报警提醒及系统做相应的响应。

导向球216、套柄212和套筒211三者之间均通过可拆卸方式组装在一起，这样多种规格的套筒可以方便地安装、拆卸于套柄，从而满足不同截面形状及尺寸的型材，节省更换规格时间。当更换型材规格和套膜用的薄膜时，套柄上定位辊可自动抬升，方便引穿新的套膜用的薄膜。下面结合附图，介绍两种规格的套筒，但实际应用中并不局限与此。

参见图6(a)-(c)，在该图中，采用的套筒的横截面为圆形，套柄的横截面为圆形，定位辊的外表面与套柄外表面相对应，为圆弧形，套筒、套柄的轴线重合。

参见图7(a)-(c)，在该图中，采用的套筒的横截面为环形跑道形状，套柄为棱柱结构，套筒倾斜一定角度固定在套柄上，上下两组定位辊的外表面与套柄外表面相对应，也为棱柱结构。

本实施例中，切割机构22设置在套筒的下方，用于在型材套膜完毕后将薄膜裁断，当套膜完成并将型材拖出套筒时，切割机构22上升，热丝切割机构中的热丝直接熔断薄膜或切刀高速横移切断薄膜，裁切完毕切割机构22下降。

基于上述的套膜设备，下面对其套膜方法的步骤进行详细说明如下：

(1)人工根据待套膜型材的参数信息在操作屏设置相应的型材生产配方并且选择当前生产配方。

(2)平移机构根据配方自动平移，调整夹紧推拉机构与套筒机构之间的距离，以适应型材长度。

(3)更换规格首次使用时，更换相应套筒，调整夹膜手指或者推板的垂直和水平方向的位置，调整抬升机构23中抬升卡槽高度以及抬升卡槽之间的间距，调节夹紧平移机构中夹紧机构的位置。

(4)更换薄膜或首次使用时将相应开口尺寸的套膜用的薄膜穿过套筒组件。

(5)将型材放入型材上下料输送机组的卡槽上。

(6)型材上下料输送机组将若干型材输送至套膜区，亦为套筒前端，输送线暂停移动。

(7)抬升机组将套膜区的若干型材抬升，调整抬升卡槽内的待套膜型材的高度位置，以及抬升卡槽内的待套膜型材之间的水平位置，确保待套膜型材与套筒对准。

(8)后端夹紧推拉机构往前推型材进入套筒。这里根据夹持机构的不同可以有但不局限于两种方式，一种是推板推送，一种是夹膜手指推送。

(9)夹膜平移机构回到前端，亦为套筒上方，夹膜手指下降，夹住穿套在套筒外面的套膜用的薄膜。

(10)夹膜平移机构向后端平移，套膜用的薄膜就穿套在型材上；夹膜平移机构平移过程中，当靠近某组抬升机构适当距离时，该抬升机构下降，让出薄膜及夹膜手指移动的空间，当离开某组抬升机构适当距离时，抬升机构抬升支撑已经套膜的型材。

(11)夹膜平移机构运行至配方中设定的型材长度时，夹膜手指松开并继续往后行走一小段距离，使得夹膜手指与型材及套膜用的薄膜完全分开，然后夹膜手指抬升，夹膜平移机构往前端返回。

(12)后端夹紧推拉机构中的夹持位置调整机构动作，由夹持机构夹紧夹住已经套膜完毕的型材往后端移动，使得型材离开套筒。

(13)切割机构抬升，裁断套膜用的薄膜，然后下降至原点。此时一次穿套与套筒数量相同的型材。

(14)抬升机构下降，使得已经套膜完毕的型材重新落入输送机组的输送线上，输送线继续运动，把套膜完毕的型材送出。

(15)中途如果套膜用的薄膜使用完毕，设备会暂停，需重新套入新的套膜用的薄膜。

(16)同种规格的型材重复步骤(5)-(14)，不同规格型材重复步骤(1)-(14)，完成不同规格型材的套膜工作。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。