文/秦志洪·襄陽博亞精工裝備股份有限公司
精沖機(jī)工作臺(tái)自動(dòng)鎖模、監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)
文/秦志洪·襄陽博亞精工裝備股份有限公司
精沖機(jī)目前被廣泛應(yīng)用于汽車零件制造和復(fù)雜精密零件的加工,同時(shí)適用于中小批量的精密沖壓件的加工。精沖機(jī)進(jìn)行大批量生產(chǎn),其模具需定期更換和修復(fù);中小批量生產(chǎn),更換模具的頻率更高。而正常狀態(tài)下,需通過人工拆卸和擰緊螺母來鎖緊模具,鎖緊力不好控制,更換模具一次需1小時(shí)左右;安裝模具的勞動(dòng)強(qiáng)度大;人工操作經(jīng)常導(dǎo)致模具的對(duì)中性差,模具與工作臺(tái)貼合不好,直接造成模具的壽命縮短,嚴(yán)重時(shí),模具甚至?xí)诠ぷ鬟^程中松動(dòng),對(duì)操作人員造成人身傷害,存在較大的不安全隱患。
因此有必要對(duì)現(xiàn)有的精沖機(jī)模具的定位、模具鎖模系統(tǒng)及安全性、可靠性進(jìn)行改進(jìn),以提高精沖機(jī)的自動(dòng)化程度,縮短換模時(shí)間,降低操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,消除設(shè)備和人員的不安全隱患,提高設(shè)備利用率。
現(xiàn)在介紹一種精沖機(jī)工作臺(tái)自動(dòng)鎖模、監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng),這也是作者本人的一項(xiàng)發(fā)明專利(專利號(hào)ZL201210354937.X)。經(jīng)改造后的精沖機(jī)模具結(jié)構(gòu)如圖1所示,在精沖機(jī)的下工作臺(tái)和上工作臺(tái)的臺(tái)面下,安裝傳感器來監(jiān)測(cè)模具貼合狀態(tài);在精沖機(jī)的下工作臺(tái)和上工作臺(tái)的臺(tái)面下,集成鎖緊油缸,由鎖緊桿來實(shí)現(xiàn)鎖緊模具的功能;在下工作臺(tái)的臺(tái)面下,集成多個(gè)支撐滾輪和液壓柱塞缸,可實(shí)現(xiàn)支撐滾輪的上升和下降;下工作臺(tái)的臺(tái)面兩側(cè),安裝兩排數(shù)個(gè)滾輪導(dǎo)向,方便模具的靈活推拉;下工作臺(tái)的后部設(shè)計(jì)機(jī)械死限位,以傳感器監(jiān)測(cè),保證模具安裝到位。這樣,安裝模具的每一個(gè)動(dòng)作,都由傳感器或開關(guān)來反饋,確保執(zhí)行動(dòng)作的準(zhǔn)確性。精沖機(jī)正常工作中模具位置異常,也由傳感器或開關(guān)來反饋,保護(hù)程序啟動(dòng),使設(shè)備的安全性大大提高。
圖1 精沖機(jī)上下工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)圖
下工作臺(tái)
圖2 精沖機(jī)下工作臺(tái)俯視圖
下工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)組成如圖2所示。
在精沖機(jī)的下工作臺(tái)的臺(tái)面里安裝有鎖緊缸活塞,鎖緊缸活塞的下端面上安裝有導(dǎo)向銷和彈簧,上部的T形槽安裝有下鎖緊桿,鎖緊缸活塞及其導(dǎo)向銷、彈簧和下鎖緊桿被壓環(huán)用緊固件聯(lián)接在下工作臺(tái)的臺(tái)階孔的臺(tái)階面上。
在精沖機(jī)的下工作臺(tái)的臺(tái)面里還安裝有支撐滾輪,在支撐滾輪的下面有一個(gè)小柱塞缸,小柱塞被壓板和端蓋用緊固件聯(lián)接在下工作臺(tái)的臺(tái)階孔的臺(tái)階面上;小柱塞在下部油壓的作用下,可上下移動(dòng),支撐滾輪隨著小柱塞的移動(dòng)而上下移動(dòng)。
在精沖機(jī)的下工作臺(tái)的上端面兩側(cè),安裝有側(cè)面導(dǎo)向座,側(cè)面導(dǎo)向座用緊固件聯(lián)接在下工作臺(tái)的上表面。側(cè)面導(dǎo)向座的內(nèi)側(cè)有多個(gè)凹槽,凹槽里裝有滾輪。在精沖機(jī)的下工作臺(tái)的臺(tái)面里,還安裝有數(shù)個(gè)傳感器。
上工作臺(tái)
上工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)如圖3所示。
在精沖機(jī)的上工作臺(tái)的臺(tái)面里安裝有鎖緊缸活塞;鎖緊缸活塞的上端面上安裝有導(dǎo)向銷和彈簧,下部的T形槽安裝有上鎖緊桿,鎖緊缸活塞及其導(dǎo)向銷、彈簧和上鎖緊桿被壓環(huán)用緊固件聯(lián)接在上工作臺(tái)的臺(tái)階孔的臺(tái)階面上。
圖3 精沖機(jī)上工作臺(tái)仰視圖及其剖視圖
在精沖機(jī)的上工作臺(tái)的臺(tái)面里,安裝有數(shù)個(gè)傳感器。
模具下連接板
圖4是模具下連接板的俯視圖和主視圖,模具下連接板的底面左右分布有兩個(gè)T形槽。
圖4 模具下連接板
模具上連接板
圖5是模具上連接板的仰視圖和主視圖,模具上連接板的頂面左右分布有兩個(gè)T形槽,且在每個(gè)T形槽兩端有避空腰槽。
圖5 模具上連接板
當(dāng)精沖模具被推入精沖機(jī)的下工作臺(tái)時(shí),模具下連接板的底面與上升到極限的支撐滾輪接觸(不與下工作臺(tái)的上表面接觸),模具下連接板的兩側(cè)面與滾輪接觸,下鎖緊桿順利進(jìn)入到模具下連接板底面的T形槽里,如圖2所示,隨著模具被推入工作區(qū),模具下連接板后側(cè)面的方槽與下工作臺(tái)后部的定位塊的凸起接觸。定位塊用緊固件聯(lián)接在下工作臺(tái)上,當(dāng)定位塊的凸起完全進(jìn)入到方槽里,且模具下連接板后側(cè)面與定位塊的凸起兩臺(tái)階面接觸時(shí),安裝在定位塊里的傳感器23和26將同時(shí)檢測(cè)到模具已到位,此時(shí),傳感器23和26必須都發(fā)訊,才能確認(rèn)模具被推入到正確的位置,然后精沖機(jī)的控制部分(控制電磁閥等),會(huì)把小柱塞下部的油壓卸掉。當(dāng)油壓完全卸掉后,鎖緊缸活塞臺(tái)階處開始通入高壓液壓油,鎖緊缸活塞與上鎖緊桿、導(dǎo)向銷2一起向下移動(dòng),彈簧3被壓縮,鎖緊缸活塞下部的空氣通過下工作臺(tái)里的氣道和通氣閥排入大氣中。上鎖緊桿帶動(dòng)模具下連接板一起向下移動(dòng),直到模具下連接板底面與下工作臺(tái)上表面接觸,模具才被鎖緊到下工作臺(tái)上。此時(shí),分布在下工作臺(tái)里的數(shù)個(gè)傳感器,應(yīng)該都能感應(yīng)到模具下連接板底面,同時(shí)發(fā)訊,如果有一個(gè)未能發(fā)訊,模具的安裝程序就不往下執(zhí)行,且報(bào)警提示模具與下工作臺(tái)未能完全貼合,控制臺(tái)能顯示是哪個(gè)傳感器未能完全貼合,方便檢查和消除故障。
當(dāng)正確安裝完模具下連接板,精沖機(jī)的下工作臺(tái)才能上升,當(dāng)模具的上連接板上升到與上工作臺(tái)的底面貼合時(shí),安裝在上工作臺(tái)里的數(shù)個(gè)傳感器均能感應(yīng)到模具上連接板的底面,且同時(shí)發(fā)訊,如果有一個(gè)未能發(fā)訊,模具的安裝程序也不往下執(zhí)行,且報(bào)警提示模具上連接板底面與上工作臺(tái)未能完全貼合,控制臺(tái)能顯示是哪個(gè)傳感器未能完全貼合,方便檢查,直到徹底消除故障。
當(dāng)正確安裝完模具上連接板,四個(gè)氣缸的氣缸桿推動(dòng)下鎖緊桿進(jìn)入鎖緊區(qū)域,其中下鎖緊桿與氣缸桿聯(lián)接為一體,氣缸自帶的磁力開關(guān)可檢測(cè)到氣缸的動(dòng)作位置,確保下鎖緊桿正確移動(dòng)到鎖緊區(qū)域。同時(shí),精沖機(jī)控制氣缸的電磁閥正確動(dòng)作,如果下鎖緊桿到位,四個(gè)氣缸的磁力開關(guān)都正確發(fā)訊,程序進(jìn)行下一個(gè)動(dòng)作;反之,模具的安裝程序不往下執(zhí)行,且報(bào)警提示氣缸聯(lián)接的下鎖緊桿未能正確進(jìn)入鎖緊區(qū)域,控制臺(tái)能顯示哪個(gè)氣缸聯(lián)接的下鎖緊桿未能正確進(jìn)入鎖緊區(qū)域,方便檢查和消除故障。
當(dāng)下鎖緊桿被氣缸移動(dòng)到正確鎖緊區(qū)域,上工作臺(tái)的鎖緊缸活塞臺(tái)階處開始通入高壓液壓油,鎖緊缸活塞與下鎖緊桿、導(dǎo)向銷一起向上移動(dòng),彈簧12被壓縮,鎖緊缸活塞上部的空氣通過上工作臺(tái)里的氣道和通氣閥排入大氣中,下鎖緊桿帶動(dòng)模具上連接板一起向上移動(dòng),直到下鎖緊桿的鎖緊面與模具上連接板的T形槽臺(tái)階表面接觸,模具才被鎖緊到上工作臺(tái)上。
在鎖緊模具的過程中,或模具在正常工作中,如果傳感器23、傳感器26、傳感器15或磁力開關(guān)28,之中有一個(gè)出現(xiàn)異常,精沖機(jī)馬上進(jìn)入設(shè)備的保護(hù)程序,并且報(bào)警提示故障點(diǎn),最大限度地保護(hù)設(shè)備的正常安全運(yùn)行,防止意外事故的發(fā)生。
如果是更換模具,動(dòng)作剛好相反,但是每一步動(dòng)作執(zhí)行,都有傳感器或磁力開關(guān)來反饋,確保每一步動(dòng)作執(zhí)行到位和正確,且動(dòng)作之間有互鎖和聯(lián)動(dòng)關(guān)系。
上工作臺(tái)和下工作臺(tái)鎖模系統(tǒng)是兩個(gè)獨(dú)立的液壓回路和控制系統(tǒng),小柱塞缸的液壓系統(tǒng)也是獨(dú)立的液壓回路和控制系統(tǒng),每個(gè)系統(tǒng)中安裝有2個(gè)以上壓力檢測(cè)裝置,一旦壓力檢測(cè)裝置檢測(cè)到鎖模系統(tǒng)液壓回路中壓力不正常,即可激活設(shè)備保護(hù)程序,且提示報(bào)警,控制臺(tái)能顯示是哪個(gè)液壓回路有故障,方便檢查,直到徹底消除故障。
推動(dòng)氣缸的氣動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)獨(dú)立的氣動(dòng)回路和控制系統(tǒng),系統(tǒng)中安裝有2個(gè)以上壓力檢測(cè)裝置,一旦壓力檢測(cè)裝置檢測(cè)到氣動(dòng)系統(tǒng)回路中壓力不正常,即可激活設(shè)備保護(hù)程序,且提示報(bào)警,控制臺(tái)能顯示是哪個(gè)氣缸有故障,方便檢查,直到徹底消除故障。
這套系統(tǒng)加上合適的液壓系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng),可以實(shí)現(xiàn)模具的自動(dòng)更換和鎖緊,并監(jiān)測(cè)更換過程,使更換模具的時(shí)間大大縮短,真正實(shí)現(xiàn)精沖機(jī)的高度自動(dòng)化和智能化。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比,具有以下優(yōu)點(diǎn):
⑴模具兩側(cè)面有滾輪導(dǎo)向,模具底面有支撐滾輪支撐,不與下工作臺(tái)接觸,使模具實(shí)現(xiàn)靈活推拉。
⑵模具后部方槽與后部定位塊的凸起定位,為機(jī)械定位,精度高,避免安裝誤差造成模具過早損壞,使精沖模具壽命大大延長,降低單位沖件的模具生產(chǎn)成本。
⑶安裝模具的每一個(gè)動(dòng)作,都有傳感器或開關(guān)來反饋,確保執(zhí)行動(dòng)作的準(zhǔn)確性,為動(dòng)作之間互鎖和聯(lián)動(dòng)提供了可能,大大方便了設(shè)備的自動(dòng)化控制;正常工作中出現(xiàn)的異常也由傳感器或開關(guān)來反饋,啟動(dòng)保護(hù)程序,使設(shè)備的安全性大大提高。
⑷由于采用液壓系統(tǒng)和氣動(dòng)系統(tǒng)配合,調(diào)整速度快,可以降低每批次沖件模具的調(diào)整時(shí)間,降低生產(chǎn)成本。
⑸有邏輯嚴(yán)密、可靠的軟件程序和操作控制系統(tǒng),使控制和故障檢測(cè)更加便捷、高效,真正實(shí)現(xiàn)精沖機(jī)的高度自動(dòng)化和智能化。