一種定長制動軟管自動切管機的研制

聶德品

（上海遠梓工控設備有限公司，上海 200231）

國內大多數汽車制動軟管生產廠家基本都有多條制動軟管生產線，其中一部分是連續橡膠硫化生產線。但是，絕大部分生產線還是傳統形式，生產出來的軟管定長5 m。在汽車的實際使用中，制動軟管按車輛型號和使用要求通常采用120 ～600 mm 的軟管，這就需要切割定長管。目前，除人工切割外，也有一些專門的切管設備，但是其精度、速度無法達到要求，而且不能將定長管進行2 種規格的套裁，尾料浪費嚴重。根據制動軟管套裁生產需求，研制出定長制動軟管自動切管機。

1 定長制動軟管自動切管機的總體設計

1.1 主要組成

1.1.1 支撐架

支撐架是定長制動軟管切管機的重要組成部分。切管機臺面為工作臺，軟管的儲存、切割等一系列動作都在工作臺面上進行。合理設計切管機支撐架，不僅決定了生產能否順利進行，還決定了生產時的操作簡易程度。

1.1.2 動力系統

定長制動軟管自動切管機的動力系統需要達到兩種效果，一是輸送定長制動軟管向前移動，二是切刀及各種抓手、料筐的翻轉動作。輸送定長管向前移動時，要隨時檢測軟管的長度，可以選用伺服電機，保證檢測過程可靠、快速、安全，同時采用蝸輪蝸桿帶動滾輪送料。切刀等動作可直接選用汽缸驅動刀片直線切割軟管，一般工廠里都有氣源，就地取材，經濟實惠[1]。

1.1.3 周轉儲存機構

在自動化生產線上，定長制動軟管的切割生產大多是機器在無人狀態下進行，需要在上料處準備較多原料，做到前一根定長管切割完畢后，后一根定長管能夠自動進入上料軌道。預備的原料全部切割完成，再由工人準備第二批次的原料，做到連續生產。定長制動軟管自動切管機要求每條生產線至少有3 根備料，雙通道的切管機至少需要準備6 根用以周轉，這樣一個工人可同時操作至少5 臺雙通道切管機。

1.2 相關元件的分析和選擇

1.2.1 支撐架

定長制動軟管自動切管機的功能是自動將一定長度的軟管按要求切割成一段段的成品軟管，在下道工序中配上金屬管接頭制成汽車、輪船、飛機等設備上使用的制動軟管。切管機動力源包括氣動和電動兩種，各部分在工作時都會受到一定的沖擊力，由于受力狀態長期存在，這就需要支撐部件具有一定的剛性和足夠的強度。該定長制動軟管自動切管機設計采用80 mm×80 mm 的方形鋁合金作為主支撐，上面設置10 mm 厚的鋼板作為臺面，臺面最表面布置一層1 mm 厚的不銹鋼板。支撐架四周安裝1 mm 厚的不銹鋼板做成多功能柜子，儲存機構采用30 mm×30 mm 的輕質鋁合金角鋁。

1.2.2 動力系統

制動軟管切管機的動力系統包含氣動和電動，直接選擇工廠的高壓空氣作為動力源，提供給汽缸、吹嘴等器件。供電源為380 V/50 Hz，提供給電機、光電開關等器件。選擇松下3 kW 的伺服電機作為主動力源，用蝸輪蝸桿帶動3 對滾輪卷動送料。上料部分采用汽缸、夾爪直接送料，各個儲存槽選用汽缸翻轉傳料。另外，切刀動力部分采用100 mm×100 mm 的方形亞太克汽缸作為主動力源。

2 定長制動軟管自動切管機的具體設計

設計方案中的試驗平臺沒有根據某個特定的渦流管進行定性設計，在實際應用中，可以根據可操作性適當改變各部分元件的布局。定長制動軟管自動切管機的外觀，如圖1 所示。

圖1 定長制動軟管自動切管機外觀

2.1 組成部件布局

2.1.1 軟管送料傳動結構布局

軟管切管機的軟管送料傳動結構的組成構件如圖2所示。輸送帶設置在設備底部，用于傳送制動軟管。輸送帶長度可以根據需要調整，以適應不同長度的制動軟管。軟管送料傳動結構的核心部分是傳動系統，負責驅動整個裝置工作。根據具體的工作環境和性能需求，可以選擇不同的傳動方式，如皮帶傳動、齒輪傳動或鏈條傳動等。這些傳動方式各有優缺點，需要根據實際情況進行選擇[2]。本設計選用伺服電機帶動蝸輪蝸桿，再由3 對卷輪摩擦送料，能夠更加高效、精準地實現軟管送料，有助于提高軟管送料效率。

1.切刀；2.刀座；3.蝸輪；4.蝸桿；5.編碼器；6.鏈條聯軸器；7.伺服電機；8.切刀氣缸；9.導向桿；10.氣缸鏈接套；11.從動輪軸承座壓板；12.定位擋條；13.主動輪心輪；14.彈簧芯棒；15.產品導向桿。圖2 軟管送料傳動結構組成構件

2.1.2 控制元件布局

軟管切管機的控制元件根據操作臺下方空間的大小進行設計，不僅布局美觀，而且方便檢修。控制面板位于設備一側，便于操作人員隨時監控設備的運行狀態，從而進行參數調整和開關控制。控制面板上配有清晰的標識和簡潔的操作按鈕，方便操作人員快速上手。

2.1.3 人機界面結構布局

軟管切管機的人機界面采用可旋轉豎立式安裝方式，操作人員可以根據工作需要自由調整人機界面的角度和位置，使其更符合操作習慣和視線要求，提高操作的便捷性和舒適性[3]。通過可旋轉豎立式安裝，人機界面可以輕松旋轉至一旁，不會占用過多工作空間，有利于提高工作效率和節省空間。

2.2 控制程序設計

2.2.1 總體結構

試驗臺的控制程序由主控模塊、環境溫濕度測量模塊、溫度測量模塊、氣源壓力測量模塊、流量測量模塊、測量與運行模塊和數據導出模塊等部分組成，各部分彼此獨立又相互聯系，與控制元器件共同組成統一的試驗臺控制系統。

2.2.2 串口通信

本裝置的各個模塊與可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）采用串行方式連接，同時采用標準的Modbus 協議。

2.2.3 數據采集與計算程序

采用窮舉法，將測長機已測好長度的軟管按要求進行套裁[4]。先裁去30 mm 料頭，再根據兩個規格膠管的長度分別計算出裁管數量，保證料尾最少為30 mm。例如，某軟管長為4 960 mm，要求裁出480 mm 長和310 mm 長兩種規格的管子。經過計算，可以裁出480 mm 長膠管5 根、310 mm 長膠管8 根，尾料長度為50 mm ＞30 mm，能夠滿足要求。需注意，剪裁出的軟管最長為600 mm，最短為200 mm[5]。

試驗臺的數據采集計算程序為

TKS K0

/*編碼器檢測程序*/

LD SM400

DCNT HC202 K1000000

/*編碼器清零*/

LD M420

RST HC202

/* 計算位移 顯示位移數=（脈沖數/2000）*3.1416*D D=10mm結果=脈沖數*0.015708=（脈沖數*15708）/1000 */

LD SM400

MUL32 HC202 K1 D22000

MUL32 D22000 K15485 D22002

DIV32 D22002 K1000 D22018

/*用戶參數計算 脈沖數=2000*設定長度/（3.1416*D）

結果=設定長度*2000000/31416 */

LD SM400

* D20002 K1 D22040

MUL32 D22040 K2000000 D22006

DIV32 D22006 K30970 D22008

* D20003 K1 D22042

MUL32 D22042 K2000000 D22012

DIV32 D22012 K30970 D22014

* D22022 K1 D22044

MUL32 D22044 K2000000 D22024

DIV32 D22024 K30970 D22026

D+ D22008 D22026 D22020

D+ D22014 D22026 D22028

END

3 結語

通過深入分析定長制動軟件自動切管機的主要組成部分及其相關元件，設計一款具有高自動化、高精度、高智能化、低故障率的智能軟管自動切管機。該設備能夠為汽車行業提供更加高質量的柔性軟管，推動汽車行業與制造業的蓬勃發展。