减少热挤型材生产损失的铝锭热剪装置和方法 本发明涉及一种铝型材的加工装置和方法
在现代工业产品中，铝、铝合金材料由于其具有质量轻，可由模具挤压成型等优点，被大量应用于建筑、汽车、航天工业等现代产品上，目前，铝型材一般是用油压机挤压成型。铝锭原材料至铝型材成品，必须经由加热、裁剪铝锭长度，进入型材挤压机进行挤压成型，成型料拉出，拉直冷却等工序以完成成品。铝锭原材料之长度约6m，早期在挤压前要将其切割成若干段，再由人工将切割后的小段铝锭排列在铝锭加热炉内加热至设定温度后再由人工以工具将各铝锭取出至挤型机前的输送台上，使每一铝锭段依序导入挤型机的盛锭筒中挤压成型。各小段铝锭在挤型机挤压时由高温挤压连接，以输出成型挤料。
上述早期的方法在操作过程中必须使用众多的人工，而在加热前，以锯台锯切过程中将损耗许多铝屑，而且裁切的小段一般挤成的成品均不等于铝锭长度的整数倍，致使造成铝锭长度不够而造成大量残料损失。
鉴于在加热前裁切铝锭的方式极不符经济效益，故目前新型挤型机均由热剪机热剪方式取代之，并由热剪机接设定铝锭长度剪切之，其热剪机设置方式如图6所示，其中未裁切的铝锭原料1′直接进入加热炉2′内加热至设定温度时再传出至热剪机3′剪切；热剪机3′设有固定刀架31′和活动刀架32′，在一侧设置有手动或自动调整的限位开关(Limit Swith)33′，亦可采用光电开关，铝锭剪切长度由该限位开关33′控制，使铝锭传送至限位开关33′位置时即停止传送，活动刀架32′作下压动作压剪铝锭1′成KM长度，剪切后的小段铝锭传送至挤型机挤压成型。
上述机构虽可将铝锭原料1′先加热再经热剪机3′剪切成设定长度，但仍无法防止残料的产生，如图8所示，设加热炉2′的传送装置可传输最短长度a＝100mm(残料长度小于a′时，在传输过程中会使残料倾斜)，经剪切后的铝锭残片长度超过100mm时，可以安全地传送，还可衔接下一铝锭。
当残余铝锭长度为450mm，而须压剪400mm时，该剩余长度a≤50mm的残片必然成为废料，故图8之PK长度若小于a时，即无法正常传送而造成残料损失。
已有技术的挤型机配置中(图9)，挤型机4′的十字壁41′前端设有压杆43′，压饼44′，B为挤型终了残留于挤型机内的残锭(一般必须予留20mm，以避免若勉强将铝锭全部挤出，则压饼44′势必会击毁模具45′)，在十字壁41′之上方，设有手动调整位置的限位开关42′，(当十字壁41′接触限位开关42′时，十字壁41′带动压杆43′和压饼44′都停止，并传出信号控制牵引机5′同时停止动作)。但目前的原料铝锭1′是连续铸造成型，其外径无法精确控制，故热剪机3′每次剪切KM长度之体积并不相等，故生产者对剪切长度KM必须估计得相当保守，即不论如何经挤型机4′挤压后的成品长度不得小于FD，由于铝锭外径不一而挤压地实际长度FE总是大于FD，由此产生的DE必须在成型后再裁切成废料而产生成品损失。
上述限位开关33′和42′在调整后其位置即不可改变，使每次剪切的铝锭长度KM为定值，每块残锭B的厚度亦为定值，由于铝锭外径无法十分精确，故每段成品长度FE亦是不能固定，几乎造成每次均产生不同的DE废品。
已有技术热剪机只负责裁切固定长度的铝锭，交挤型机与牵引机挤压成型，则原料损失无法改善，因不知“废料、何时产生，当残料产生时，热剪机的传输即停滞，经由人工夹除，如未及时夹除，下一次剪切开始时，即会造成传输故障，故必须有人看守，固而造成人力负担和大量残料损失。
由于挤型机主控牵引机，成品损失无法降低，因成品之长度无法精确予测，故生产者宁可生产较长的成品再予以剪切以求生产过程的稳定，以至降低成本之成效甚少。
因此即使现有技术虽已逐渐利用热剪机取代传统的铝锭锯台，铝锭加热炉，但技术的大前题和操作过程均未改变，其实际产生的效益即生产成本的下降不到1％，这是热剪机所以不能普及的最大障碍。
本发明的目的在于：
1、在热剪机上设置有光电传感器，自动判别下次剪切时剩余铝锭可能产生小于安全传输长度时，即进行特殊衔接程序以避免热剪过程的残料损失。
2、热剪机设置自动反馈铝锭长度定位判读装置，并在挤型机和牵引机分别设置位置判读器，分别判定挤型机铝锭长度和成品长度，并反馈热剪机的铝锭长度定位与判读装置，发出调整剪切铝锭长度的讯号以减少残锭及成品损失。
本发明的铝型材挤压装置的前置生产设备包括有加热炉、热剪机、挤型机和牵引机，在原料铝锭经加热炉加热，热剪机剪切后导入挤型机盛锭筒，由十字壁、压杆和压饼连动挤压，并由模具，前车壁导出成品至牵引机，其特征在于：
热剪机设有可控位移的铝锭长度定位与判读装置，以调整剪切铝锭长度。与挤型机的十字壁平行位置设置有感测铝锭长度的线性位置判读器，该判读器上设置有保持模具安全的光电开关C。
牵引机一端设有感测挤压成品长度的线性位置判读器，该判读器的一端设有设定挤压成品长度的停止开关R。
挤压成品由牵引机导出并由线性位置判读器之停止开关感测时，表示成品已达予定长度，牵引机即停止并控制挤型机停止，同时判读残留在挤型机内的残锭长度，由挤型机十字壁上的传感头感测到残锭过长，正好或过短，并由铝锭长度定位与判读装置反馈调整剪切铝锭的讯号，使下次剪切时不会过长或过短而造成废料。
本发明在一根铝锭在被剪切至最后时，由光电传感器感测铝锭端点，自动判定剩余的铝锭有可能造成废料时施以特殊衔接程序，有效地避免热剪过程产生废料。
本发明与已有技术相比，其优点在于：
1、本发明以牵引机导控挤型机伺服反馈后再控制热剪机对应调整剪切长度，可达到最合理的生产流程，且本发明的热剪机具有自我判断铝锭和成品残料的能力，并在残料发生前，即以特殊对接方式排除之。
附图说明：
图1为本发明的挤型机识别铝锭太长时之动作及反馈程序示意图
图2为本发明的挤型机识别铝锭长度适当之动作及反馈程序示意图
图3为本发明的挤型机识别铝锭太短时之动作及反馈程序示意图
图4为本发明之热剪机配置传感器位置及特殊衔接动作示意图
图5①至⑤为本发明之热剪机特殊衔接动作示意图
图6为已有技术的挤型机前置加热及热剪机结构示意图
图7为已有技术的热剪机剪切方式示意图
图8为已有技术的热剪机铝锭传输示意图
图9为已有技术的挤型机及牵引机配置示意图
图中的图号为：
1-挤型机 11-十字壁
12-传感头 13-压杆
14-压饼 15-盛锭筒
16-模具 17-前车壁
2-线性位置判读器 3-牵引机
4-线性位置判读器 6-热剪机
60-固定刀架 61-活动刀架
62-机械手臂
7-铝锭长度定位与判读器
I、J、Y-传感器
1′-铝锭原料 2′-加热炉
3′-热剪机 31′-固定刀架
32′-活动刀架 33′-限位开关
4′-挤型机 41′-十字壁
42′-限位开关 43′-压杆
44′-压饼 45′-模具
5′-牵引机
结合实施例说明附图：
本发明挤型设备的前置生产设备包括有加热炉、热剪机、挤型机、牵引机，挤型机有十字壁、压杆、压饼、模具和前车壁等部件(图1)，在热剪机和挤型机上均装有限位开关，并在热剪机6上设置有可控制位移的铝锭长度定位与识别装置7以调整剪切铝锭原料长度，该装置7受控于挤型机1和牵引机3，在挤型机1的十字壁11处设置有线性位置识别器2以感测铝锭长度，在牵引机3的一端亦设置一线性位置识别器4，以感测铝型材的成品长度，识别器2和4的PQ和WT是铝锭或成品长度的允许变动范围，在识别器2上设置光电开关C，在识别器4一端设置停止开关R，停止开关R可以是光电传感器，当感测到铝型材成品之端头时即使牵引机3停止，剪切后的短铝锭进入盛锭筒15并由十字壁11、压杆13、压饼14连动挤压，经模具16及前车壁17导出成品至牵引机3。
本发明的感测动作方式如图1所示，当挤型机1进行挤压工序时，挤型机1之十字壁11对应动作，使传感头12沿线性位置判读器移动，当挤型成品沿牵引机3导出并由线性位置判读器4之停止开关R感测时，即表示该成品已达予定成品长度，牵引机3即停止并发出讯号传送至挤型机1，使挤型机1停止，并判读残锭B的长度，当传感头12对应在线性位置判读器2的NP位置，即表示该残锭B之长度过长，再由线性位置判读器2的感测位置换算铝锭缩短基数，反馈一控制缩短讯号至热剪机6的铝锭长度定位与判读装置7，使铝锭定位与判读装置7按缩短基数改变相应的距离，令热剪机6下次剪切较短的铝锭长度，避免下次挤压时仍发生残锭B太长而造成过多损失。
如图2所示，当传感头12位于线性位置判读器2的PQ位置，表示该残锭B长度在允许范围内，由线性位置判读器2反馈一不改变长度的讯号至热剪机6，使铝锭长度与判读装置7保持原来位置，让热剪机6保持其剪切长度。
如图3所示，当传感头12行进至安全开关C位置时，挤型机1即必须停止挤压前进，以避免压饼14击毁模具16，同时讯号传至牵引机3使之停止，此时成品长度位于线性位置判读器4的SW位置，即表示该成品长度不足，并发出成品长度不足的判读讯号，此时输出的成品裁切后其最后一段必因长度不足而产生废品，即由线性位置判读器4换算之铝锭增长基数，反馈至热剪机6的铝锭长度定位与判读装置7，使之按增长基数改变相应的距离，带动热剪机6下次剪切较长的铝锭，避免成品过短的损失。
设热剪机6的剪切铝锭长度为a(见图4、5)，铝锭的最短传输长度为a/4(实际均小于a/4)，本发明在热剪机的a/2、3a/4及5a/4位置设置可调光电判读器Y、J和I以感测铝锭端头(图5之①)，并自动判定剪切铝锭长度将造成残料时采取特殊衔接程序。
一般铝锭的剪切长度约为400-500mm间，设铝锭剪切长度a＝400mm，铝锭最短传输长度＝100mm＝a/4，当感测到铝锭对接端位在判读器J、Y间(300～500mm)时，因该剪切处除非恰好为400mm位置无残料外(其几率很小，若有仍适用于特殊衔接)否则必然会产生无法传输的残料，本发明的热剪机6则由以下特殊衔接程序以避免残料发生。
1、将感测剪切铝锭长度对接端位在3a/4传感器J和5a/4传感器Y间的铝锭剪切a/2长，该剪切长度由a/2传感器I定位剪切，设此段铝锭为sec2，剪下之a/2为sec3，剩余段为sec4，其剪切时如图5所示，sec3位于活动刀架61处，sec4位于固定刀架60处。
2、将剩余段sec4退出固定刀架60，由固定刀架60上方的机械手臂62夹持脱离热剪机送料输送装置(图5之②)。
3、将下一6m长的铝锭(2nd段)由加热炉推出，与热剪机上的予切段sec3相加，当sec3端头行进至铝锭长度定位与判读装置7位置时，由活动刀架61剪切设定铝锭长度a，并送入挤型机1挤压成型(图5之③)。
4、将剪切后的2nd铝锭剩余部分推回加热炉内，(图5④)。
5、由机械手臂62将原剩余段sec4放回热剪机6送料输送位置上。
6、从加热炉再推出2nd铝锭，与原剩余段sec4相加后按a长度剪切，再衔接送入挤型机1挤压成型(图5之⑤)
述起始铝锭剩料sec2长度为5a/4＞sec2＞3a/4，剪切a/2后。
[5a/4＞sec2＞3a/4]-a/2＝3a/4＞sec4＞a/4……①
又sec3＝a/2 故sec5＝a/2……②
根据①式， 3a/4＞sec4/a/4 则sec6＝a-sec4
得 sec6＝a-[3a/4＞sec4＞a/4]
即知 a/4＜sec6＜3a/4……③
由①、②、③知
sec3＝sec5＝a/2
sec4、sec6均大于a/4但小于3a/4
(若a为400mm故sec3，sec4，sec5及sec6均大于a/4)，即大于100mm均符合传输条件，不会有无法传输的现象。
另外，由于铝锭长度定位与判读装置7受挤型机1和牵引机3控制动作，其调整距离十分微小，即小于最短传输长度的安全范围内，故其短距离移动时并不影响热剪机的特殊衔接程序。