專利名稱：縮短擠型附屬設備無效行程時間的裝置的制作方法
技術領域：
本發明是一種縮短擠型附屬設備無效行程時間的裝置，主要指一種藉由降低附屬設備的擠型成品導出無效行程時間，以使擠型主機的成型作業可不須等待附屬設備作業時間，尤對于高科技產品使用的工業及精密擠型多段式生產作業更可大幅增進擠壓效率。
在現代工業產品中，鋁、鋁合金材料由于質輕、高強度、可由模具擠壓成型等優點，被大量應用于建筑、汽車、航天工業等現代產品，其中以傳統鋁門窗擠型為其代表，因鋁合金應用范圍不斷增加，已取代部份鋼材、銅材、塑膠，其中又以工業擠型為其代表，然而現今工業科技的日新月異，航天工業的突飛猛進，先進感測元件的推陳出新，所需的鋁擠型成品必須具備質輕，高尺寸精確度，高穩定性及品質。目前精密擠型一般是指尺寸公差、幾何公差在±0.015mm以內，而傳統鋁門窗擠型的尺寸公差、幾何公差大于±0.2mm，工業擠型的尺寸公差、幾何公差低于±0.1mm。
各種擠型工藝的完成均由機械制造業所提供的擠型設備來完成其設備包含主機設備與附屬設備，其中主機設備包括擠壓主機、鋁錠高速鋸臺、鋁錠加熱爐，附屬設備包括牽引機、滑出臺、冷卻臺、拉直機、輸送臺、成品鋸臺。現今鋁型業為追求品質的穩定及高生產效率，已有熱剪機取代鋁錠高速鋸臺、鋸錠加熱爐的趨勢，但在此不做多述；拉直機、輸送臺、成品鋸臺為附屬設備的后置設施于自動化連線及伺服控制后，對擠型成品的“成品效率”再提高不大，其目的只能提高擠型品的品質，于是本發明僅對于擠壓主機、牽引機、滑出臺、冷卻臺做深入探討，以達高生產效率、高品質、高穩定性的生產方式。
傳統擠型方式由圖8所示，鋁錠由主機上料架11＇、壓桿12＇、壓餅13＇導入盛錠筒14＇施于鈍粗再進行擠壓行程，擠壓后壓桿12＇退回，盛錠筒14＇開放、剪刀15＇剪切殘錠，盛錠筒14＇閉鎖，上料架11＇再將原料鋁錠送至擠壓法線，至此完成一循環操作，在擠壓行程當中(如圖9、11所示)成品不斷經由滑出臺2＇導出，此時牽引機3＇拉住成品前端往滑出臺2＇的后端移去，此機構是為防止成品4＇因長度逐漸變長而扭曲變形，甚至掉落滑出臺2＇；又成品4＇達設定長度后，藉由滑出臺2＇前端的出口鋸臺5＇鋸切，再由輸料搖臂6＇導入冷卻臺7＇，之后牽引機3＇由滑出臺2＇后端“快速”沖回前端，以備下一循環牽引成品(滑出臺動作于后述提及)。
上述主機及附屬設備的各項行程可區分為有效行程及無效行程，主機除擠壓行程外均為無效行程，附屬設備除牽引機3＇將成品4＇牽引至滑出臺2＇末端，其余各項機械動作亦為無效行程時間，于是主機與附屬設備的有效行程同時發生，無效行程亦同時產生，但因主機的無效動作較繁雜，于是現今人們均忍受附屬設備的無效行程時間，而強烈改進主機的無效行程時間，但是經多年努力力，主機無效行程時間仍為18秒以上、附屬設備無效行程時間仍為13秒以上。
擠型設備制造業者為求擠型生產的“半自動化”，因而有線性滑出臺的設備出現，其主要結構如圖9所示，其主要作動原理是由機臺架內、前、后端位置裝設兩對大型鏈輪21＇，鏈輪21＇上安裝鏈條22＇；又鏈條22＇于固定長度加設鏈節，此鏈節可以鎖固一長條形碳精板23＇，于擠壓行程時，后端鏈輪21＇藉油壓馬達及其動力單元將整條鏈輪21＇上的鏈條22＇往后做線性運動，而當擠壓成品4＇由擠型主機成型導出時，藉由碳精板23＇移動令其由滑出臺2＇前方導出；并牽引機3＇同時拉住成品4＇一端以對應速度往滑出臺2＇后方移動。
又如
圖10所示，輸料搖臂6＇藉由4曲柄3連桿機構動作，并曲柄61＇、62＇分別組接連桿63＇、64＇，且該連桿63＇、64＇由一端連接動力以可同時控制滑出臺2＇一側的每一排列輸料搖臂6＇同時動作，又搖臂65＇頂端設置滑輪651＇，另一搖臂66＇與頂端搖臂67＇由曲柄68＇連接，為避免輸料搖臂6＇受移動中的碳精板23＇撞擊，當擠壓成型的有效行程內時上方搖臂67＇藉由搖臂65＇、66＇控制于冷卻臺7＇(見圖11、12)下方位置，又當成型成品4＇至設定長度并當碳精板23＇達定位時，則搖臂65＇、66＇動作令上方搖臂67＇由冷卻臺7＇下方上升，再往滑出臺2＇下方移動，置于成品4＇的下方位置；再令搖臂66＇向右并另一搖臂65＇向左移動使上方搖臂67＇升起并頂起成品4＇；再藉由搖臂66＇繼續向右移動使成品4＇被托起于冷卻臺7＇上方位置，并令搖臂65＇向右移動使上方搖臂67＇下降至低于冷卻臺7＇高度，使成品4＇置于冷卻臺7＇上而完成輸料程序。
因而上述方式乍看之下雖然極其合理，但仍具有下述缺點1、如圖11、12所示，鏈條22＇于擠壓終端時須做高速即停動作，然此動作為理想動作，現實操作下甚難達成，碳精板23＇的位置必定越過第一極限開關24＇，于是乎再設立第二極限開關25＇使具停止定位(停止后，再起動至定位)，之后輸料搖臂6＇才可將滑出臺2＇上經鋸切后的成品4＇載往冷卻臺7＇，此時牽引機3＇亦沖回準備下一操作行程，因各項行程動作無法同時進行，因此無效行程時間亦為13秒以上。
2、由于回轉式轉線性運動，如圖13所示，每一段長度的成品4＇必受碳精板23＇的尖角撞擊，雖撞擊力輕微，但撞擊點發生在熱作擠壓成型之初，其質軟(因成型的初溫度達500℃以上，且未經時效熱處理)，上述動作極易造成成品4＇的品質缺陷。
3、反觀擠型設備均朝向大型化發展，主機壓力超過5000噸的比比皆是，甚至達12000噸，于美國亦有業者投諸生產，其附屬設備大多采用覆帶式設施，其滑出臺采用被動式滾筒設計，于擠壓成型終了時整體下降，以利間隔設置的覆帶式冷卻臺將成品輸往拉直機，但其一循環操作的無效行程時間亦占13秒以上，因其滑出臺長，且牽引機沖回能力卓越，剎車效果敏銳，雖無效行程時間略同于一般設備，但其一循環成品長度，卻大上許多。
綜合上列各式生產背景而得以下的結論1、產品品質的提高，部份依賴于附屬設備的動作合理化。
2、生產效率提高須視主機與附屬設備的無效行程時間縮短，但主機的無效行程時間大于附屬設備的，因而主機無效行程時間為當今傳統擠型的探討主題。
現就生產效率與品質的提高做深入的研討傳統鋁門窗擠型，因成品截面積大，于是，每一鋁錠僅能生產一段長度的成品，即其成品長度基數小，此時主機的無效行程時間即為制程的無效行程時間，每一循環操作約60-90秒，亦即每段成品制程約60-90秒。
然而工業擠型及精密擠型，卻面臨最大的挑戰，因其成品截面積小，于是每一鋁錠生產一段長度的成品，但其鋁錠的長度，僅有傳統擠型的1/2-1/4，亦其成品長度基數大，且其擠壓壓力相當大，成型不易，制程的速度相當慢，且每一循環的無效行程時間又占18秒以上，為維護產品的品質而降低生產的效率，而且，每段成品所需的鋁錠長度等于成型長度加上殘錠長度，其殘錠浪費為傳統擠型的2-4倍，雖得到2-4倍的長度成品，但單位時間內的制造成品總重量卻無法與傳統擠型相比，且多出無效行程時間1-3次。
于是發明人于臺灣083568號專利申請“減少生產損失的熱剪方法”獲準后，有鑒于上述原因，再追加申請一案，在此僅就需要加以略述其重點為以2-4倍成品長度需求的鋁錠長度為基礎，今假設為3倍，此長度的鋁錠可擠壓成型3段成品，在第一段成品成型終了，藉由牽引機的長度回授信號或滑出臺的位置判讀器回授控制主機做間歇動作，待附屬設備無效行程終了，又開始第二段成品擠壓，至第三段成品成型終了，其發生了2次附屬設備無效行程，此時，下一鋁錠送料行程又將開始，于是乎每一鋁錠循環生產3件成品，做3次擠壓成型，發生一次主機無效行程與2次附屬設備無效行程，此結論不止減少了2次殘錠的損失，亦提高了生產效率，因主機擠壓成型之初必須先克服成型的摩擦力，故成型速度較慢，擠壓成型之終又因摩擦力下降，且模具軸承溫度升高，成型速度較快，且單段式生產的方式若成型3段產品的無效行程損失為18秒×3 54秒，多段式生產方式的無效行程損失18秒+13秒×2 44秒，但發明人并不以此數據而達到滿足，于是有以下本發明降低附屬設備無效行程時間的裝置設計，以使生產效率更為提高。
為達上述目的，本發明的技術方案是一種縮短擠型附屬設備無效行程時間的裝置，其特征是于擠型附屬設備滑出臺上設置多個軸承座、多個滾輪、傳動機構，且于滑出臺設置多個連動齒輪，其中軸承座設于滑出臺兩側對應輸料搖臂的一間隔位置，并該軸承座提供組設滾輪軸桿；又滾輪由耐摩擦性材質制造，并中央軸桿兩端分別與軸承座穿設接合，且于軸桿端部固設連動齒輪；又傳動機構由油壓馬達、齒輪組、鏈條、傳動桿、軸承座、傳動齒輪、連動齒輪所組成，并傳動桿、軸承座設于滑出臺一端，并于傳動桿二端分設置傳動齒輪、連動齒輪，且該傳動齒輪由鏈條與齒輪組連接，并連動齒輪由鏈條與每一滾輪的連動齒輪及滑出臺的連動齒輪連設，使馬達動作控制每一滾輪以一速率動作，并藉由滾輪導引擠壓成品，且因滾輪設于滑出臺固定位置，確使輸料搖臂動作不與滾輪抵觸，并使擠型成品藉由滾輪圓滑面傳送而不至產生凹陷；藉之使擠壓成型時當擠型主機未成型輸出成品而輸料搖臂設定于滑出臺的等待輸料位置；又當啟動擠型主機動作成型時，規則性擠型成品由滑出臺的主動式滾輪導引，并使滑出臺的擠型成品導引達成設定長度；又附屬設備的無效行程動作是當成品擠壓達設定長度時由滑出臺的出口鋸臺裁切，使成品與擠型主機分離；又使置于等待位置的輸料搖臂動作升高，使成品外緣高度高于滑出臺承置擠壓成品高度，并回授信號至擠型主機，使主機于上述附屬設備無效行程動作時間后，再立即動作成型另一擠壓成品。
采用本發明的技術方案，附屬設備的無效行程時間遠快于現有擠型主機的上料、入料速度，使本發明可以匹配主機速度增進的腳步，并確使主機不浪費等待附屬設備的時間，因而擠型作業的效率提高。
附圖的圖面說明如下圖1是本發明的附屬設備無效行程制程示意圖；圖2是本發明的附屬設備無效行程滑出臺滾筒配置示意圖；圖3是本發明的滑出臺側視示意圖；圖4是本發明的傳動機構實施例示意圖；圖5是本發明的傳動機構示意圖；圖6是本發明搖臂動作示意圖；圖7是本發明的無效行程搖臂動作示意圖；圖8A是現有擠型主機動作示意圖(一)；圖8B是現有擠型主機動作示意圖(二)；圖8C是現有擠型主機動作示意圖(三)；圖8D是現有擠型主機動作示意圖(四)；圖8E是現有擠型主機動作示意圖(五)；圖9是現有滑出臺結構示意圖；圖10是現有滑出臺無效行程搖臂動作示意圖；圖11是現有滑出臺無效行程碳精板動作示意圖(一)；圖12是現有滑出臺無效行程碳精板動作示意圖(二)；圖13是現有滑出臺碳精板動作示意圖。
下面結合實施例并配合附圖對本發明的技術方案作進一步的陳述請參閱圖1及圖6，為本發明的附屬設備無效行程制程示意圖和搖臂動作示意圖。其中擠型主機未成型輸出成品7前輪料搖臂5設定于滑出臺4的等待輸料位置，并該等待輸料位置低于滾輪2高度位置；又當啟動擠型主機動作成型時，擠壓成品7由滑出臺4的主動式滾輪2導引，并使滑出臺4的擠壓成品7達設定長度；而當擠型成品7若為不規則形狀時可再使用牽引機導引擠型成品7。
而本發明的附屬設備無效行程動作是當成品7擠壓達設定長度時由滑出臺4上的出口鋸臺裁切，使擠壓成品7與擠型主機分離；又使置于等待位置的輸料搖臂5動作升高，使擠壓成品7外緣高度高于滑出臺4承置擠壓成品7高度；并回授信號至擠型主機；又若使用牽引機時使牽引機回復至牽引原點。
而此時因該成品7已升高脫離滾輪2，使滑出臺4上已預留承置另一成品7空間，故可回授信號至擠型主機，并使擠型主機于上述擠壓無效行程后立即動作成型另一擠壓成品7。
又主機成型另一成品7并同時上述搖臂5升高后持續再向冷卻臺6方向動作，并使擠壓成品7置于冷卻臺6上；又令搖壁2向滑出臺4方向動作，并以低于滾輪2高度置于滑出臺4的等待輸料位置；而同時雖然擠型主機擠壓成型另一擠壓成品7，且該擠壓成品7藉由滾輪2導引至滑出臺4尾端，然而上述搖臂5以低于滾輪2高度動作置于滑出臺4的等待位置，故可不擔心搖臂5與另一擠壓成品7抵觸情形，并因滾輪2設于滑出臺4固定位置，且搖臂5固定于滾輪2間動作，因而不擔心搖臂5與滾輪2碰撞情形。
上述搖臂5動作輸料至冷卻臺6及回復至等待位置時間遠小于擠型主機成型另一成品7達設定長度時間，故當另一成品7成型達設定長度時，搖臂5即可準備于鋸臺裁切后立即輸送另一擠型成品7(指對于成型一般規則性成品7時，又若成型不規則成品7時須等待牽引機回復至原點時間約7-9秒，但亦快于現有技術，現有技術約13秒時間)。
請參閱圖2-5。本發明的擠型附屬設備裝置于滑出臺4上設置若干軸承座1、若干滾輪2、傳動機構3，且于滑出臺4適當位置設置若干連動齒輪41，其中軸承座1設于滑出臺4兩側對應輸料搖臂5的適當間隔位置，并該軸承座1提供組設滾輪2的軸桿21；又滾輪2是由耐摩擦性的碳精板材質制造，并中央軸桿21兩端分別與軸承座1穿設接合，且于軸桿21端部固設連動齒輪22；又傳動機構3是由油壓馬達31、齒輪組32、鏈條33、傳動桿34、軸承座35、傳動齒輪36、連動齒輪37、鏈條38所組成，并油壓馬達31、齒輪組32設于滑出臺4一端適當位置，又傳動桿34、軸承座35對應滾輪2設于滑出臺4一側頂端，并于傳動桿34二端分別設置傳動齒輪36、連動齒輪37；且該傳動齒輪36由鏈條33與齒輪組32連接，并連動齒輪37由鏈條38與每一滾輪2的連動齒輪22及滑出臺4的連動齒輪41連設，使馬達31動作可由齒輪組32變速，并連動每一滾輪2對應旋轉動作；上述主動式滾輪2動作可防止擠壓成品7因重力下降而使前端穿入滾輪2下方，并因滾輪2為圓滑面，可不至如現有方式因輸料撞擊而導至成品7內凹，確保成品7精度、品質。
請再參閱圖6、7，為本發明的搖臂5動作示意圖及無效行程搖臂5動作示意圖。并請配合圖1，其中擠型主機成型成品7A前搖臂5設于滑出臺4的等待位置，并因滑出臺4動作時滾輪2不移位，使可不擔心搖臂5與滾輪2碰撞，且因滾輪2的轉動位移速度略大于成品7A由主機導出速度，且成品7A的一端定位于主機的模孔擠壓法線位置，使成品7A可藉由慣性而于滾輪2中央位置動作；又當成品7A擠壓達設定長度并由出口鋸臺裁切時即令搖臂5上升，且此時當成品7A升高至高于滑出臺4承置成品高度時即可使主機成型另一成品7，并當搖臂5位于冷卻臺6位置時即令搖臂5下降，并使成品7A置于冷卻臺6上；而此時主機仍持續成型另一擠型成品7B；再令搖臂5以低于滾輪2高度位置向滑出臺4方向動作，并使搖臂5位于“等待”位置，使第二次成品7B擠壓達設定長度后搖臂5即可再上升輸料動作。
因而上述無效行程時間僅為出口鋸臺鋸切及搖臂5上升的時間，即可使擠壓主機再進行有效行程擠壓成型，可使擠型主機于成型作業或精密擠型作業時不需再長時間等待附屬設備動作，且若成型不規產品使用牽引機時，亦可使無效行程時間下降至7-9秒，對于擠型主機上料、入料動作時間約15-18秒，或最新型主機上料、入料動作時間(目前已知最快者為10秒)的同時，本發明的附屬設備無效行程時間仍可遠快于現有擠型主機的上料、入料速度(本發明實施例于一般規則性成品時3秒鐘內可完成)，使本發明可以匹配主機速度增進的腳步，并確使主機不浪費等待附屬設備的時間，發揮擠型作業最大效益。
權利要求
1.一種縮短擠型附屬設備無效行程時間的裝置，其特征是于擠型附屬設備滑出臺上設置多個軸承座、多個滾輪、傳動機構，且于滑出臺設置多個連動齒輪，其中軸承座設于滑出臺兩側對應輸料搖臂的一間隔位置，并該軸承座提供組設滾輪軸桿；又滾輪由耐摩擦性材質制造，并中央軸桿兩端分別與軸承座穿設接合，且于軸桿端部固設連動齒輪；又傳動機構由油壓馬達、齒輪組、鏈條、傳動桿、軸承座、傳動齒輪、連動齒輪所組成，并傳動桿、軸承座設于滑出臺一端，并于傳動桿二端分設置傳動齒輪、連動齒輪，且該傳動齒輪由鏈條與齒輪組連接，并連動齒輪由鏈條與每一滾輪的連動齒輪及滑出臺的連動齒輪連設，使馬達動作控制每一滾輪以一速率動作，并藉由滾輪導引擠壓成品，且因滾輪設于滑出臺固定位置，確使輸料搖臂動作不與滾輪抵觸，并使擠型成品藉由滾輪圓滑面傳送而不至產生凹陷；藉之使擠壓成型時當擠型主機未成型輸出成品而輸料搖臂設定于滑出臺的等待輸料位置；又當啟動擠型主機動作成型時，規則性擠型成品由滑出臺的主動式滾輪導引，并使滑出臺的擠型成品導引達成設定長度；又附屬設備的無效行程動作是當成品擠壓達設定長度時由滑出臺的出口鋸臺裁切，使成品與擠型主機分離；又使置于等待位置的輸料搖臂動作升高，使成品外緣高度高于滑出臺承置擠壓成品高度，并回授信號至擠型主機，使主機于上述附屬設備無效行程動作時間后，再立即動作成型另一擠壓成品。
全文摘要
一種縮短擠型附屬設備無效行程時間的裝置,其中擠型主機未成型輸出成品前輸料搖臂設定于滑出臺的等待輸料位置;又附屬設備的無效行程動作是當成品擠壓達設定長度時由滑出臺的出口鋸臺裁切,使成品與擠型主機分離;又使置于等待位置的輸料搖臂動作升高,使成品外緣高度高于滑出臺承置擠壓成品高度,并回授信號至擠型主機。使主機可于上述附屬設備無效行程動作時間后,立即動作成型另一擠型成品,增進擠壓效率。
文檔編號B21C23/21GK1221656SQ9712588
公開日1999年7月7日 申請日期1997年12月29日 優先權日1997年12月29日
發明者葉世中 申請人:葉世中