一种可自动定型记忆合金丝的生产设备的制作方法

1.本实用新型涉及材料工程用生产设备，具体是一种可自动定型记忆合金丝的生产设备。


背景技术：

2.记忆合金具有高达6%~8%的可恢复弹性应变，远高于常规金属材料0.5%的弹性应变值，且记忆合金具有高达107次的疲劳寿命，阻尼特性优良，并具备形状记忆特性，在众多领域有广泛的应用，其中占比最大的是镍钛记忆合金丝材经过热处理定型后的各种产品，其常见应用如镍钛口腔正畸丝、头戴式耳机头箍丝、挂颈式耳机支撑丝、高端胸罩支撑丝、温控驱动丝等。
3.记忆合金需要外加约束并经过特定温度热处理后才能将形状固定，因此，常见冷加工方式无法满足其定型生产要求。目前，记忆合金丝材产品的生产通常是先根据其形状设计相应的金属模具，通过人工将丝材固定在模具上并放入热处理炉中加热，然后经过冷却固定形状，再由人工将丝材从模具上拆除。
4.专利cn106929779a公开了一种记忆金属丝定型治具及其加工记忆金属丝的方法，其过程涉及丝材长度修剪、将丝材放置在治具线槽内、固定锁件将丝材端部紧固在治具上、固定压板将丝材的中段固定在治具上、将治具放入高温炉中热处理8~16分钟后取出冷却、拆除治具得到定型的记忆金属丝，整个定型过程涉及六个工序。
5.然而实践表明，现有记忆合金丝材产品生产工艺存在以下问题：整个定型过程涉及的六个工序全部依靠操作人员手工作业，对人员依赖度极大，生产过程操作繁琐，生产效率低下，人工成本较高。


技术实现要素：

6.本实用新型为了解决现有记忆合金丝材产品的生产工艺操作繁琐，效率低下，人工成本高的问题，提供了一种可自动定型记忆合金丝的生产设备。
7.本实用新型是采用如下技术方案实现的：
8.一种可自动定型记忆合金丝的生产设备，包括从左至右依次布置的放丝机构、送丝机构、导向切断机构、热处理隧道炉和槽口朝上的冷却槽；热处理隧道炉的进料端位于其左端、出料端位于其右端，且其出料端与冷却槽的槽口相接；热处理隧道炉与冷却槽的前方共同设置有沿左右方向传送的水平传送带，冷却槽与水平传送带的右端部之间设置有提升机构；水平传送带的左侧从右至左依次设置有槽口朝上的物料槽、气动夹头安装架和plc；气动夹头安装架的顶端部设置有方向朝右且位于物料槽正上方的气动夹头；热处理隧道炉与水平传送带之间设置有多轴机器人，多轴机器人的机械臂端部设置有定型模具夹手和视觉识别装置；水平传送带的左端部、气动夹头、导向切断机构、热处理隧道炉的左端部均设置于多轴机器人的机械臂的工作范围内；
9.所述放丝机构包括两个前后平行分布的放丝架，每个放丝架的顶端部均通过轴承
设置有与其转动连接且纵向放置的放丝转轴，位于前侧的轴承的内圈设置有内螺纹；位于前侧的放丝转轴的侧壁中部设置有与轴承的内圈螺纹配合的外螺纹、侧壁前部固定套设有位于放丝架前方的横向直立的锁紧手轮；两个放丝转轴呈前后正对设置，且两者之间夹设有一个位于两个放丝架之间的横向直立的绕丝轮，绕丝轮的外侧绕设有记忆合金丝；位于后侧的放丝架与绕丝轮之间设置有开口向下的c形的张力调节带，张力调节带的下表面中部紧密贴合于放丝转轴的上侧壁；位于后方的放丝架的前表面下部固定有纵向布置且位于放丝转轴两侧的左耳板和右耳板；张力调节带的右端固定穿设于右耳板；张力调节带的左端设置有首低尾高倾斜放置的张力调节螺栓，张力调节螺栓的尾端与张力调节带固定连接、首端与左耳板螺纹连接；
10.所述送丝机构包括位于绕丝轮右上方的动力箱，动力箱的内腔设置有输出轴朝前的伺服电机、前侧壁下部通过轴承i转动穿设有若干个与伺服电机传动连接且左右平行分布的送丝辊筒；动力箱的前侧壁上部设置有若干个压丝滑轮，且压丝滑轮与送丝辊筒之间沿上下方向留设有送丝间隙，记忆合金丝的端部夹设于送丝间隙；
11.所述导向切断机构包括一体设置于动力箱的右侧壁前侧的纵向直立的固定板，固定板的右表面固定连接有横向放置的导向柱，固定板与导向柱上共同开设有与送丝间隙左右正对且与记忆合金丝尺寸匹配的导向孔；动力箱的右外侧壁设置有纵向放置且活塞杆朝前的气缸，气缸的活塞杆的前端部设置有刃部朝前的切刀；
12.所述提升机构包括设置于冷却槽与水平传送带之间的支架，支架的顶端部与冷却槽的内槽底之间设置有前高后低且沿前后方向传送的提升传送带；提升传送带的皮带上固定有若干个垂直于皮带且等距离分布的推板，位于前侧的推板与水平传送带的右端部呈上下对应；
13.所述plc的输入端与视觉识别装置的输出端连接，plc的输出端分别与伺服电机的输入端、气缸的输入端、热处理隧道炉的输入端、提升传送带的输入端、水平传送带的输入端、气动夹头的输入端、多轴机器人的输入端、定型模具夹手的输入端连接。
14.本实用新型利用放丝机构、送丝机构与导向切断机构实现了记忆合金丝的自动穿模；利用热处理隧道炉实现了记忆合金丝热处理的自动化操作；利用冷却槽对记忆合金丝进行冷却；利用提升机构与水平传送带将经过热处理与冷却处理的记忆合金丝自动传送至多轴机器人的工作范围；利用多轴机器人实现记忆合金产品的脱模及定型模具在脱模工位与穿模工位的自动传送；利用plc对生产过程与参数进行控制。
15.工作时，启动生产设备，定型模具夹手抓取水平传送带上的定型模具，并将定型模具传送至穿模工位，所述定型模具依次经过穿模工位、热处理工位、冷却工位、传送工位、抓取工位、脱模工位，然后又回到穿模工位，进行下一轮的循环；在穿模工位，定型模具夹手夹持定型模具，使得定型模具的穿丝口与导向孔的出口的间距为1mm
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5mm；送丝机构驱动记忆合金丝经导向孔后穿入定型模具的内腔；穿丝长度达到要求后，气缸驱动切刀伸出切断记忆合金丝；切断后，定型模具夹手松开穿有记忆合金丝的定型模具使其进入热处理工位；在热处理工位，水平传送带i驱动穿有记忆合金丝的定型模具向右移动进入热处理炉体进行热处理，并在热处理后进入冷却工位；在冷却工位，穿有记忆合金丝的定型模具在冷却槽中的冷却介质的作用下冷却，并在冷却后进入传送工位；在传送工位，提升传送带驱动穿有记忆合金丝的定型模具上升并落在水平传送带的右端部；水平传送带驱动穿有记忆合金丝的
定型模具向左移动进入抓取工位，所述抓取工位位于多轴机器人的机械臂的工作范围内；在抓取工位，定型模具夹手抓取穿有记忆合金丝的定型模具，并将穿有记忆合金丝的定型模具传送至脱膜工位；在脱膜工位，定型模具夹手夹持穿有记忆合金丝的定型模具，气动夹头夹持记忆合金丝在定型模具上的外露端部；而后定型模具夹手拽动定型模具使得定型模具与记忆合金丝分离，得到记忆合金产品；气动夹头松开记忆合金产品，记忆合金产品落入物料槽，由此完成记忆合金产品的生产。
16.本实用新型中，锁紧手轮的结构设计方便绕丝轮的安装；张力调节带与张力调节螺栓的组合结构设计能够对放丝转轴的张力进行调节，防止放丝转轴自由转动而造成记忆合金丝回弹乱丝；伺服电机、送丝辊筒与压丝滑轮的组合结构设计保证了记忆合金丝的可靠、连续输送；导向柱的结构设计能够将记忆合金丝可靠导引并穿入定型模具，实现记忆合金丝的自动穿模；推板的结构设计能够保证穿有记忆合金丝的定型模具从冷却介质中提升脱离；气动夹头能够辅助多轴机器人，夹持记忆合金丝的外露端部，实现记忆合金产品的脱模；视觉识别装置能够对定型模具进行识别定位，避免抓取操作失败。
17.所述伺服电机位于送丝辊筒的左侧，且其输出轴上固定装配有主动齿轮，所述送丝辊筒的数量为四个，且每个送丝辊筒的后端部均固定装配有从动齿轮，主动齿轮、四个从动齿轮从左至右依次啮合；所述压丝滑轮的数量为三个。
18.该结构设计提高了送丝机构传动连接的可靠性，进而提高了本生产设备的结构可靠性。
19.所述张力调节带是由人造皮革制成的。
20.人造皮革具有耐磨、弹性适中的优点，保证了送丝转轴的转动张力调节操作的可靠性。
21.绕丝轮的中部开设有前后贯通的通孔，两个放丝转轴的相对端均为锥形尖端，且两个锥形尖端分别卡接于通孔的前端、后端。
22.锥形尖端的结构设计一是能够对绕丝轮进行定位锁紧，二是方便绕丝轮的更换。
23.位于前侧的轴承的内圈固定有纵向放置的内耳板，位于前侧的放丝架的后表面固定有与内耳板内外正对的外耳板，外耳板上设置有可拆卸地穿设于内耳板的挡销。
24.挡销的结构设计能够在安装绕丝轮时将轴承内圈固定，防止轴承转动影响安装；安装时，推动插入挡销后旋动锁紧手轮即可将绕丝轮夹紧在放丝转轴上，安装完毕后拔开挡销可实现绕丝轮随放丝转轴旋转。
25.所述视觉识别装置为带有图像识别功能的摄像头。
26.位于左侧的第一个送丝辊筒与第二个送丝辊筒的间距与第二个送丝辊筒与第三个送丝辊筒的间距一致，且两间距均大于第三个送丝辊筒与第四个送丝辊筒的间距；位于左侧的第一个压丝滑轮位于第一个送丝辊筒与第二个送丝辊筒之间；第二个压丝滑轮位于第二个送丝辊筒与第三个送丝辊筒之间；第三个压丝滑轮位于第四个送丝辊筒的正上方。
27.该结构设计能够提高送丝机构传送记忆合金丝的准确性，进而保证记忆合金丝能够准确进行导向孔，提升了送丝机构与导向切断工序衔接的可靠性。
28.本实用新型中的生产设备设计合理可靠，实现了记忆合金丝的自动定型，有效解决了现有记忆合金丝材产品的生产工艺操作繁琐，效率低下，人工成本高的问题，而且生产过程无需人工操作，有效提高了生产效率，大幅度降低了生产中的人工成本。
附图说明
29.图1是本实用新型的结构示意图；
30.图2是图1中放丝机构的结构示意图；
31.图3是图1中挡销处的局部放大示意图；
32.图4是本实用新型中用于生产口腔正畸丝时所用定型模具的结构示意图。
33.图中，1
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冷却槽，2
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水平传送带，3
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物料槽，401
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气动夹头安装架，402
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气动夹头，5
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plc，6
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多轴机器人，601
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定型模具夹手，602
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视觉识别装置，701
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放丝架，702
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放丝转轴，703
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锁紧手轮，704
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绕丝轮，705
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记忆合金丝，706
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张力调节带，707
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左耳板，708
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右耳板，709
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张力调节螺栓，710
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轴承，711
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内耳板，712
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外耳板，713
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挡销，801
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动力箱，802
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送丝辊筒，803
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压丝滑轮，901
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固定板，902
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气缸，903
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切刀，1001
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支架，1002
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提升传送带，1003
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推板，11
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热处理隧道炉。
具体实施方式
34.一种可自动定型记忆合金丝的生产设备，包括从左至右依次布置的放丝机构、送丝机构、导向切断机构、热处理隧道炉11和槽口朝上的冷却槽1；热处理隧道炉11的进料端位于其左端、出料端位于其右端，且其出料端与冷却槽1的槽口相接；热处理隧道炉11与冷却槽1的前方共同设置有沿左右方向传送的水平传送带2，冷却槽1与水平传送带2的右端部之间设置有提升机构；水平传送带2的左侧从右至左依次设置有槽口朝上的物料槽3、气动夹头安装架401和plc5；气动夹头安装架401的顶端部设置有方向朝右且位于物料槽3正上方的气动夹头402；热处理隧道炉11与水平传送带2之间设置有多轴机器人6，多轴机器人6的机械臂端部设置有定型模具夹手601和视觉识别装置602；水平传送带2的左端部、气动夹头402、导向切断机构、热处理隧道炉11的左端部均设置于多轴机器人6的机械臂的工作范围内；
35.所述放丝机构包括两个前后平行分布的放丝架701，每个放丝架701的顶端部均通过轴承710设置有与其转动连接且纵向放置的放丝转轴702，位于前侧的轴承710的内圈设置有内螺纹；位于前侧的放丝转轴702的侧壁中部设置有与轴承710的内圈螺纹配合的外螺纹、侧壁前部固定套设有位于放丝架701前方的横向直立的锁紧手轮703；两个放丝转轴702呈前后正对设置，且两者之间夹设有一个位于两个放丝架701之间的横向直立的绕丝轮704，绕丝轮704的外侧绕设有记忆合金丝705；位于后侧的放丝架701与绕丝轮704之间设置有开口向下的c形的张力调节带706，张力调节带706的下表面中部紧密贴合于放丝转轴702的上侧壁；位于后方的放丝架701的前表面下部固定有纵向布置且位于放丝转轴702两侧的左耳板707和右耳板708；张力调节带706的右端固定穿设于右耳板708；张力调节带706的左端设置有首低尾高倾斜放置的张力调节螺栓709，张力调节螺栓709的尾端与张力调节带706固定连接、首端与左耳板707螺纹连接；
36.所述送丝机构包括位于绕丝轮704右上方的动力箱801，动力箱801的内腔设置有输出轴朝前的伺服电机、前侧壁下部通过轴承i转动穿设有若干个与伺服电机传动连接且左右平行分布的送丝辊筒802；动力箱801的前侧壁上部设置有若干个压丝滑轮803，且压丝滑轮803与送丝辊筒802之间沿上下方向留设有送丝间隙，记忆合金丝705的端部夹设于送丝间隙；
37.所述导向切断机构包括一体设置于动力箱801的右侧壁前侧的纵向直立的固定板901，固定板901的右表面固定连接有横向放置的导向柱，固定板901与导向柱上共同开设有与送丝间隙左右正对且与记忆合金丝705尺寸匹配的导向孔；动力箱801的右外侧壁设置有纵向放置且活塞杆朝前的气缸902，气缸902的活塞杆的前端部设置有刃部朝前的切刀903；
38.所述提升机构包括设置于冷却槽1与水平传送带2之间的支架1001，支架1001的顶端部与冷却槽1的内槽底之间设置有前高后低且沿前后方向传送的提升传送带1002；提升传送带1002的皮带上固定有若干个垂直于皮带且等距离分布的推板1003，位于前侧的推板1003与水平传送带2的右端部呈上下对应；
39.所述plc5的输入端与视觉识别装置602的输出端连接，plc5的输出端分别与伺服电机的输入端、气缸902的输入端、热处理隧道炉11的输入端、提升传送带1002的输入端、水平传送带2的输入端、气动夹头402的输入端、多轴机器人6的输入端、定型模具夹手601的输入端连接。
40.所述伺服电机位于送丝辊筒802的左侧，且其输出轴上固定装配有主动齿轮，所述送丝辊筒802的数量为四个，且每个送丝辊筒802的后端部均固定装配有从动齿轮，主动齿轮、四个从动齿轮从左至右依次啮合；所述压丝滑轮803的数量为三个。所述张力调节带706是由人造皮革制成的。绕丝轮704的中部开设有前后贯通的通孔，两个放丝转轴702的相对端均为锥形尖端，且两个锥形尖端分别卡接于通孔的前端、后端。位于前侧的轴承710的内圈固定有纵向放置的内耳板711，位于前侧的放丝架701的后表面固定有与内耳板711内外正对的外耳板712，外耳板712上设置有可拆卸地穿设于内耳板711的挡销713。所述视觉识别装置602为带有图像识别功能的摄像头。位于左侧的第一个送丝辊筒802与第二个送丝辊筒802的间距与第二个送丝辊筒802与第三个送丝辊筒802的间距一致，且两间距均大于第三个送丝辊筒802与第四个送丝辊筒802的间距；位于左侧的第一个压丝滑轮803位于第一个送丝辊筒802与第二个送丝辊筒802之间；第二个压丝滑轮803位于第二个送丝辊筒802与第三个送丝辊筒802之间；第三个压丝滑轮803位于第四个送丝辊筒802的正上方。
41.具体实施过程中，位于后侧的放丝转轴702的侧壁前部固定套设有固定环，张力调节带706的下表面中部与固定环的上部紧密贴合；所述放丝架701为三角架，且两个放丝架701之间通过两个位于底部且左右平行分布的连接杆固定连接；所述动力箱801的底部设置有支撑架；导向柱焊接固定于固定板901的右表面；可选的，所述多轴机器人6是由浙江佶福智能科技有限公司生产的六轴机器人；所述热处理隧道炉11是由广东红泰清洗烘干设备有限公司生产的高温隧道炉；所述气动夹头402是由倍得福机械科技（常州）股份有限公司生产的气动夹头；在设定记忆合金产品的生产程序时，需要根据待生产的记忆合金产品的丝长、热处理时间、热处理温度、冷却时间和生产批量，分别设置伺服电机的转速、气缸902的工作节拍、热处理隧道炉11的传送速度、热处理隧道炉11的加热温度、提升传送带1002的传送速度、水平传送带2的传送速度、定型模具夹手601的抓取节拍、生产批量；本实用新型能够用于口腔正畸丝的生产，生产时所用的定型模具如图4所示。