一种定长制动软管自动切管机的研制

聂德品

（上海远梓工控设备有限公司，上海 200231）

国内大多数汽车制动软管生产厂家基本都有多条制动软管生产线，其中一部分是连续橡胶硫化生产线。但是，绝大部分生产线还是传统形式，生产出来的软管定长5 m。在汽车的实际使用中，制动软管按车辆型号和使用要求通常采用120 ～600 mm 的软管，这就需要切割定长管。目前，除人工切割外，也有一些专门的切管设备，但是其精度、速度无法达到要求，而且不能将定长管进行2 种规格的套裁，尾料浪费严重。根据制动软管套裁生产需求，研制出定长制动软管自动切管机。

1 定长制动软管自动切管机的总体设计

1.1 主要组成

1.1.1 支撑架

支撑架是定长制动软管切管机的重要组成部分。切管机台面为工作台，软管的储存、切割等一系列动作都在工作台面上进行。合理设计切管机支撑架，不仅决定了生产能否顺利进行，还决定了生产时的操作简易程度。

1.1.2 动力系统

定长制动软管自动切管机的动力系统需要达到两种效果，一是输送定长制动软管向前移动，二是切刀及各种抓手、料筐的翻转动作。输送定长管向前移动时，要随时检测软管的长度，可以选用伺服电机，保证检测过程可靠、快速、安全，同时采用蜗轮蜗杆带动滚轮送料。切刀等动作可直接选用汽缸驱动刀片直线切割软管，一般工厂里都有气源，就地取材，经济实惠[1]。

1.1.3 周转储存机构

在自动化生产线上，定长制动软管的切割生产大多是机器在无人状态下进行，需要在上料处准备较多原料，做到前一根定长管切割完毕后，后一根定长管能够自动进入上料轨道。预备的原料全部切割完成，再由工人准备第二批次的原料，做到连续生产。定长制动软管自动切管机要求每条生产线至少有3 根备料，双通道的切管机至少需要准备6 根用以周转，这样一个工人可同时操作至少5 台双通道切管机。

1.2 相关元件的分析和选择

1.2.1 支撑架

定长制动软管自动切管机的功能是自动将一定长度的软管按要求切割成一段段的成品软管，在下道工序中配上金属管接头制成汽车、轮船、飞机等设备上使用的制动软管。切管机动力源包括气动和电动两种，各部分在工作时都会受到一定的冲击力，由于受力状态长期存在，这就需要支撑部件具有一定的刚性和足够的强度。该定长制动软管自动切管机设计采用80 mm×80 mm 的方形铝合金作为主支撑，上面设置10 mm 厚的钢板作为台面，台面最表面布置一层1 mm 厚的不锈钢板。支撑架四周安装1 mm 厚的不锈钢板做成多功能柜子，储存机构采用30 mm×30 mm 的轻质铝合金角铝。

1.2.2 动力系统

制动软管切管机的动力系统包含气动和电动，直接选择工厂的高压空气作为动力源，提供给汽缸、吹嘴等器件。供电源为380 V/50 Hz，提供给电机、光电开关等器件。选择松下3 kW 的伺服电机作为主动力源，用蜗轮蜗杆带动3 对滚轮卷动送料。上料部分采用汽缸、夹爪直接送料，各个储存槽选用汽缸翻转传料。另外，切刀动力部分采用100 mm×100 mm 的方形亚太克汽缸作为主动力源。

2 定长制动软管自动切管机的具体设计

设计方案中的试验平台没有根据某个特定的涡流管进行定性设计，在实际应用中，可以根据可操作性适当改变各部分元件的布局。定长制动软管自动切管机的外观，如图1 所示。

图1 定长制动软管自动切管机外观

2.1 组成部件布局

2.1.1 软管送料传动结构布局

软管切管机的软管送料传动结构的组成构件如图2所示。输送带设置在设备底部，用于传送制动软管。输送带长度可以根据需要调整，以适应不同长度的制动软管。软管送料传动结构的核心部分是传动系统，负责驱动整个装置工作。根据具体的工作环境和性能需求，可以选择不同的传动方式，如皮带传动、齿轮传动或链条传动等。这些传动方式各有优缺点，需要根据实际情况进行选择[2]。本设计选用伺服电机带动蜗轮蜗杆，再由3 对卷轮摩擦送料，能够更加高效、精准地实现软管送料，有助于提高软管送料效率。

1.切刀；2.刀座；3.蜗轮；4.蜗杆；5.编码器；6.链条联轴器；7.伺服电机；8.切刀气缸；9.导向杆；10.气缸链接套；11.从动轮轴承座压板；12.定位挡条；13.主动轮心轮；14.弹簧芯棒；15.产品导向杆。图2 软管送料传动结构组成构件

2.1.2 控制元件布局

软管切管机的控制元件根据操作台下方空间的大小进行设计，不仅布局美观，而且方便检修。控制面板位于设备一侧，便于操作人员随时监控设备的运行状态，从而进行参数调整和开关控制。控制面板上配有清晰的标识和简洁的操作按钮，方便操作人员快速上手。

2.1.3 人机界面结构布局

软管切管机的人机界面采用可旋转竖立式安装方式，操作人员可以根据工作需要自由调整人机界面的角度和位置，使其更符合操作习惯和视线要求，提高操作的便捷性和舒适性[3]。通过可旋转竖立式安装，人机界面可以轻松旋转至一旁，不会占用过多工作空间，有利于提高工作效率和节省空间。

2.2 控制程序设计

2.2.1 总体结构

试验台的控制程序由主控模块、环境温湿度测量模块、温度测量模块、气源压力测量模块、流量测量模块、测量与运行模块和数据导出模块等部分组成，各部分彼此独立又相互联系，与控制元器件共同组成统一的试验台控制系统。

2.2.2 串口通信

本装置的各个模块与可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）采用串行方式连接，同时采用标准的Modbus 协议。

2.2.3 数据采集与计算程序

采用穷举法，将测长机已测好长度的软管按要求进行套裁[4]。先裁去30 mm 料头，再根据两个规格胶管的长度分别计算出裁管数量，保证料尾最少为30 mm。例如，某软管长为4 960 mm，要求裁出480 mm 长和310 mm 长两种规格的管子。经过计算，可以裁出480 mm 长胶管5 根、310 mm 长胶管8 根，尾料长度为50 mm ＞30 mm，能够满足要求。需注意，剪裁出的软管最长为600 mm，最短为200 mm[5]。

试验台的数据采集计算程序为

TKS K0

/*编码器检测程序*/

LD SM400

DCNT HC202 K1000000

/*编码器清零*/

LD M420

RST HC202

/* 计算位移 显示位移数=（脉冲数/2000）*3.1416*D D=10mm结果=脉冲数*0.015708=（脉冲数*15708）/1000 */

LD SM400

MUL32 HC202 K1 D22000

MUL32 D22000 K15485 D22002

DIV32 D22002 K1000 D22018

/*用户参数计算 脉冲数=2000*设定长度/（3.1416*D）

结果=设定长度*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 结语

通过深入分析定长制动软件自动切管机的主要组成部分及其相关元件，设计一款具有高自动化、高精度、高智能化、低故障率的智能软管自动切管机。该设备能够为汽车行业提供更加高质量的柔性软管，推动汽车行业与制造业的蓬勃发展。