CN113020299B - 一种无缝薄壁管坯自动旋转式复合拉伸装置及其拉伸方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无缝薄壁管坯自动旋转式复合拉伸装置及其拉伸方法，属于波纹管加工设备技术领域。它解决了现有的波纹管管坯在切换工位时定位方式不佳且运作的流程复杂的问题。本装置包括架体、固定设置在架体上的若干限位杆、升降设置在限位杆上的上基座、固定设置在架体上并与上基座上下对齐的下基座、转动设置在上基座上的转盘、等间隔圆周分部在转盘下方的8个芯杆、等间隔圆周设置在下基座上方的8个压型模具，压型模具与芯杆数量在工作过程中上下一一对齐，压型模具用于对管坯进行拉伸作业。与现有技术相比，本装置的定位方式迅速、准确，而且整套设备只需要一个驱动元件就能完成工件的移动和切换工位，过程连贯无需任何控制器的介入。

Description

一种无缝薄壁管坯自动旋转式复合拉伸装置及其拉伸方法

技术领域

本发明属于波纹管加工设备技术领域，涉及一种无缝薄壁管坯自动旋转式复合拉伸装置及其拉伸方法。

背景技术

波纹管是指用可折叠皱纹片沿折叠伸缩方向连接成的管状弹性敏感元件。波纹管在仪器仪表中应用广泛，主要用途是作为压力测量仪表的测量元件，将压力转换成位移或力。

目前的无缝薄壁管坯的生产制造主要是通过多道拉伸来完成，每道拉伸后都要进行清洗、热处理等辅助工序，再进行下一道的拉伸工序，经过多道拉伸后，才制得无缝薄壁管坯。因为涉及高精密的仪器仪表测量领域，所以波纹管在加工成型的过程中也具有相当高的精度要求。

申请人于2017年9月13日时曾提交了一份申请号为：CN201710821499.6，名称为：一种波纹管管坯的复合拉伸成型方法的发明专利申请。在发明人后续的研究探索过程中，申请人发现了该申请中存在以下技术缺陷：

首先，该申请中具有8个圆周周期等间隔分部的工位，分别用于实现管坯的8道拉伸工序，上一道拉伸工序完成后，就需要托起该工位上的工件并通过伺服电机带动其旋转45°后安装于下一道工序的工位上，其中，每一道完整的工序包括了四个步骤，分别为：工件下降(用于将工件运输到工位上)、工件停滞(用于提供充足的时间来完成拉伸作业)、工件上移(将已经完成这道拉伸作业的工件先托起)、工件旋转45°(用于切换工位)，接着就会重复周期性地进入下一道拉伸工序中，这四个步骤均涉及工件的位移，而该发明中，工件的位移过程需要通过多个伺服电机并提供数控系统来逐一完成联动的步骤。所以，发明人试想，如果只采用一个电机来提供工件的每个步骤的位移工序，并且该电机不需要引入控制系统，只需要持续开启就能完成所有周期性工作，那么不但能节省设备的资金成本，而且加工的连贯性会更为优良。

另外，在定位的过程中，该发明采用的是导柱和导套的来进行偏移纠正，但是发明人在长期使用该设备的过程中发现，因为设备的使用频率十分的高，每一次切换工位的过程中都需要导柱事先插入到导套内完成定位，那么在频繁的插入工序中，导柱的边缘很容易产生磨损，虽然初期磨损量小，对定位的效果产生不了很大的影响，但是因为波纹管本身属于高精密零件，所以精度的控制还是十分重要的，而且在撞击的纠偏撞击的过程中导柱本身也容易产生偏轴现象，产生定位精度度不高的情况，如果能杜绝这个问题，对波纹管出产的良品率又能得到极大地提升。

发明内容

本发明的目的是针对现有的波纹管管坯在切换工位时定位方式不佳且运作的流程复杂的问题，而提出的一种无缝薄壁管坯自动旋转式复合拉伸装置及其拉伸方法。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

一种无缝薄壁管坯自动旋转式复合拉伸装置，它包括架体、固定设置在架体上的若干限位杆、升降设置在限位杆上的上基座、固定设置在架体上并与上基座上下对齐的下基座、转动设置在上基座上的转盘、等间隔圆周分布在转盘下方的8个芯杆、等间隔圆周设置在下基座上方的8个压型模具，压型模具与芯杆在工作过程中上下一一对齐，压型模具用于对管坯进行拉伸作业，其特征在于：架体上还对称固定设有两个立架，立架上设有磁性定位体，两个磁性定位体对称面向设置，转盘的周壁等间隔圆周设置有8个吸磁定位体，当磁性定位体与吸磁定位体处于同一高度下时磁性定位体会与邻近的吸磁定位体对齐。

在上述的一种无缝薄壁管坯自动旋转式复合拉伸装置中，架体上还固定设有一侧架，侧架上设有周期运转部件、升降变速箱、旋转变速箱，升降变速箱的输出轴端部连接有一竖直设置的丝杆，丝杆与上基座以螺纹形式连接，丝杆正反转动用以驱动上基座的升降，旋转变速箱的输出轴连接有一旋转驱动齿轮，转盘与上基座之间通过转轴转动连接，转轴的底部固定设置在转盘上，上基座上开设有一穿孔，且转盘穿过穿孔且其顶端设有一旋转从动齿轮，穿孔内设有一圈环槽，转轴上设有一圈外环，外环处于环槽内以实现上基座与转盘之间相对高度固定，当上基座移动到最高位置处时旋转驱动齿轮与旋转从动齿轮对接啮合，侧架上还设置有一周期运转部件，该周期运转部件在一个驱动周期内能实现丝杆正转、旋转驱动齿轮转动、丝杆反转、空挡这四道步骤。

在上述的一种无缝薄壁管坯自动旋转式复合拉伸装置中，所述的升降变速箱具有两根输入轴和一根输出轴，升降变速箱的两根输入轴输入正转动力时输出轴分别输出正转、反转两种形式，所述的周期运转部件包括固定设置的驱动元件、与驱动元件对接的驱动变速箱、与驱动变速箱输出轴对接的驱动轴体、固定套设在升降变速箱的一根输入轴上的正转齿轮、固定套设在旋转变速箱的输入轴上的旋转齿轮、固定套设在升降变速箱的另一根输入轴上的反转齿轮；正转齿轮、旋转齿轮、反转齿轮处于不同的平行平面，驱动轴体的侧壁上设有若干齿体，边缘两个齿体的角间距为90°，齿体的高度横跨正转齿轮、旋转齿轮、反转齿轮所在平面并能与三者啮合；将正转齿轮的转轴到驱动轴体的转轴所在的平面定义成A平面，旋转齿轮的转轴到驱动轴体的转轴所在的平面定义成B平面，将反转齿轮的转轴到驱动轴体的转轴所在的平面定义成C平面，则A平面与B平面相互垂直，B平面与C平面相互垂直，A平面和C平面处于同一平面；当驱动轴体旋转过程中：驱动轴体先带动正转齿轮旋转90°然后与其脱离，然后会带动旋转齿轮旋转90°然后与其脱离，接着会带动反转齿轮旋转90°然后与其脱离，最后空转90°且此时与三者均脱离；正转齿轮旋转90°后通过升降变速箱的作用使得丝杆带动上基座从最低位置移动到最高位置以将工件移出工位外，旋转齿轮旋转90°后通过旋转变速箱的作用使得转轴带动转盘转动45°，反转齿轮旋转90°后通过升降变速箱的作用使得丝杆带动上基座从最高位置移动到最低位置以将工件移入工位内。

一种无缝薄壁管坯自动旋转式复合拉伸装置的拉伸方法，包括以下步骤：将管坯放入振动盘中，启动振动盘和该复合拉伸装置，管坯会从振动盘中自动上料到其中一个压型模具内，然后经过复合拉伸装置的作用，完成8道拉伸工艺，获得成品。

与现有技术相比，本装置的定位方式迅速、准确，而且整套设备只需要一个驱动元件就能完成工件的移动和切换工位，过程连贯无需任何控制器的介入。

附图说明

图1是本装置的结构示意图；

图2是驱动轴体、正转齿轮、旋转齿轮、反转齿轮的结构示意图；

图中，1、架体；2、限位杆；3、上基座；4、下基座；5、转盘；6、芯杆；7、压型模具；8、立架；9、磁性定位体；10、吸磁定位体；11、侧架；12、周期运转部件；13、升降变速箱；14、旋转变速箱；15、丝杆；16、旋转从动齿轮；17、驱动元件；18、驱动变速箱；19、驱动轴体；20、正转齿轮；21、旋转齿轮；22、反转齿轮；23、齿体；24、旋转驱动齿轮。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1所示，本无缝薄壁管坯自动旋转式复合拉伸装置包括架体1、固定设置在架体1上的若干限位杆2、升降设置在限位杆2上的上基座3、固定设置在架体1上并与上基座3上下对齐的下基座4、转动设置在上基座3上的转盘5、等间隔圆周分布在转盘5下方的8个芯杆6、等间隔圆周设置在下基座4上方的8个压型模具7，压型模具7与芯杆6在工作过程中上下一一对齐，压型模具7用于对管坯进行拉伸作业。

管坯通过外界的震动盘进行输送，经过一定的引导作用后会处于8个工位中的第一个工位内，此时需要初步下压该工位处的芯杆6，加热后即可进行拉伸工作，然后接下来因为多道拉伸工艺，每次拉伸需要不同的模具型腔，所以本设计采用了8个不同的压型模具7来完成这些工序。

相比与传统的采用导杆和导套完成定位，本发明首先对定位的方式做出了以下优化：

架体1上还对称固定设有两个立架8，立架8上设有磁性定位体9，两个磁性定位体9对称面向设置，转盘5的周壁等间隔圆周设置有8个吸磁定位体10，当磁性定位体9与吸磁定位体10处于同一高度下时磁性定位体9会与邻近的吸磁定位体10对齐。

每当转盘5转动45°后，磁性定位体9会在十分迅速的时间内将与其临近的吸磁定位体10吸附到两者最接近的位置，当两个磁性定位体9和两个最邻近磁性定位体9的吸磁定位体10处于同一直线后，就完成了十分精准的定位，定位的精度高、效率快，相较之前的技术有了很大的提升。

而为了将之前的很多驱动部件和数控系统作出简化，本发明又采用了以下技术方案：

如图1所示，架体1上还固定设有一侧架11，侧架11上设有周期运转部件12、升降变速箱13、旋转变速箱14，升降变速箱13的输出轴端部连接有一竖直设置的丝杆15，丝杆15与上基座3以螺纹形式连接，丝杆15正反转动用以驱动上基座3的升降，旋转变速箱14的输出轴连接有一旋转驱动齿轮24，转盘5与上基座3之间通过转轴转动连接，转轴的底部固定设置在转盘5上，上基座3上开设有一穿孔，且转盘5穿过穿孔且其顶端设有一旋转从动齿轮16，穿孔内设有一圈环槽，转轴上设有一圈外环，外环处于环槽内以实现上基座3与转盘5之间相对高度固定，当上基座3移动到最高位置处时旋转驱动齿轮24与旋转从动齿轮16对接啮合，侧架11上还设置有一周期运转部件12，该周期运转部件12在一个驱动周期内能实现丝杆15正转、旋转驱动齿轮24转动、丝杆15反转、空挡这四道步骤。

如图1和图2所示，升降变速箱13具有两根输入轴和一根输出轴，升降变速箱13的两根输入轴输入正转动力时输出轴分别输出正转、反转两种形式。

周期运转部件12包括固定设置的驱动元件17、与驱动元件17对接的驱动变速箱18、与驱动变速箱18输出轴对接的驱动轴体19、固定套设在升降变速箱13的一根输入轴上的正转齿轮20、固定套设在旋转变速箱14的输入轴上的旋转齿轮21、固定套设在升降变速箱13的另一根输入轴上的反转齿轮22。

正转齿轮20、旋转齿轮21、反转齿轮22处于不同的平行平面，驱动轴体19的侧壁上设有若干齿体23，边缘两个齿体23的角间距为90°，齿体23的高度横跨正转齿轮20、旋转齿轮21、反转齿轮22所在平面并能与三者啮合。

将正转齿轮20的转轴到驱动轴体19的转轴所在的平面定义成A平面，旋转齿轮21的转轴到驱动轴体19的转轴所在的平面定义成B平面，将反转齿轮22的转轴到驱动轴体19的转轴所在的平面定义成C平面，则A平面与B平面相互垂直，B平面与C平面相互垂直，A平面和C平面处于同一平面。

当驱动轴体19旋转过程中：驱动轴体19先带动正转齿轮20旋转90°然后与其脱离，然后会带动旋转齿轮21旋转90°然后与其脱离，接着会带动反转齿轮22旋转90°然后与其脱离，最后空转90°且此时与三者均脱离；正转齿轮20旋转90°后通过升降变速箱13的作用使得丝杆15带动上基座3从最低位置移动到最高位置以将工件移出工位外，旋转齿轮21旋转90°后通过旋转变速箱14的作用使得转轴带动转盘5转动45°，反转齿轮22旋转90°后通过升降变速箱13的作用使得丝杆15带动上基座3从最高位置移动到最低位置以将工件移入工位内。

从以上技术方案结合附图可以看出：本发明只采用了驱动元件17作为唯一的驱动来源，而且驱动元件17可以单纯地采用普通电机，并不需要伺服电机配合数控，只需要驱动元件17一直处于开启的作用下，驱动元件17就会将动力经过驱动变速箱18的转速缩减后传递给驱动轴体19，驱动轴体19可以将本身的动力以周期间隔地形式依次传递给正转齿轮20、旋转齿轮21、反转齿轮22，接下来经过一定时间的空转(与正转齿轮20、旋转齿轮21、反转齿轮22均脱离)来实现该次步骤中压型模具7对工件进行拉伸工作，至此完成一个周期的作业，以下具体描述整个工作过程：

第一步，驱动轴体19转动后带动正转齿轮20转动，该过程中正转齿轮20将动力传递给升降变速箱13，最终使得丝杆15正转，带动上基座3抬高，同时工件就会同步抬高，当上基座3抬高到最高位置后，驱动轴体19就会与正转齿轮20脱离，且该状态下旋转驱动齿轮24和旋转从动齿轮16对接上；

第二步，驱动轴体19与正转齿轮20已经完全脱离，并与旋转齿轮21对接以带动其转动，该过程中旋转齿轮21将动力和传递给旋转变速箱14，最终通过旋转驱动齿轮24和旋转从动齿轮16的相互带动而带动转盘5转动，当驱动轴体19与旋转齿轮21脱离时，转盘5转动了45°切换了一个工位；

第三步，驱动轴体19与旋转齿轮21已经完全脱离，并与反转齿轮22对接以带动其转动，该过程中反转齿轮22将动力传递给升降变速箱13，最终使得丝杆15反转，带动上基座3下降，同时工件同步下降，当上基座3下降到最低位置时，工件进入下一个压型模具7内，此时驱动轴体19就会与反转齿轮22脱离；

第四步，接着驱动轴体19进行空转状态，不会与正转齿轮20、旋转齿轮21、反转齿轮22中的任何一者对接，此时工件已经位于压型模具7内，在该驱动轴体19转动的过程中，工件将完成拉伸工作。

接下来四个步骤以周期性重复，完成各道拉伸工艺。

所以，这个四个步骤的作业是连贯的，每一个步骤的结束就会自动进入下一个步骤中，过程间接，简化了驱动部件以及数控系统，使得加工的效益更好。

升降变速箱13的两个输入轴均设有棘轮机构，使得正转齿轮20转动时不会影响到反转齿轮22的逆向转动，而反转齿轮22转动时不会影响到正转齿轮20的逆向转动。

另外，升降变速箱13、旋转变速箱14、驱动变速箱18都是非常成熟的现有技术，本发明不多加阐述它们的运作机理。

应该理解，在本发明的权利要求书、说明书中，所有“包括……”均应理解为开放式的含义，也就是其含义等同于“至少含有……”，而不应理解为封闭式的含义，即其含义不应该理解为“仅包含……”。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (2)

1.一种无缝薄壁管坯自动旋转式复合拉伸装置，它包括架体(1)、固定设置在架体(1)上的若干限位杆(2)、升降设置在限位杆(2)上的上基座(3)、固定设置在架体(1)上并与上基座(3)上下对齐的下基座(4)、转动设置在上基座(3)上的转盘(5)、等间隔圆周分布在转盘(5)下方的8个芯杆(6)、等间隔圆周设置在下基座(4)上方的8个压型模具(7)，压型模具(7)与芯杆(6)在工作过程中上下一一对齐，压型模具(7)用于对管坯进行拉伸作业，其特征在于：架体(1)上还对称固定设有两个立架(8)，立架(8)上设有磁性定位体(9)，两个磁性定位体(9)对称面向设置，转盘(5)的周壁等间隔圆周设置有8个吸磁定位体(10)，当磁性定位体(9)与吸磁定位体(10)处于同一高度下时磁性定位体(9)会与邻近的吸磁定位体(10)对齐；架体(1)上还固定设有一侧架(11)，侧架(11)上设有周期运转部件(12)、升降变速箱(13)、旋转变速箱(14)，升降变速箱(13)的输出轴端部连接有一竖直设置的丝杆(15)，丝杆(15)与上基座(3)以螺纹形式连接，丝杆(15)正反转动用以驱动上基座(3)的升降，旋转变速箱(14)的输出轴连接有一旋转驱动齿轮(24)，转盘(5)与上基座(3)之间通过转轴转动连接，转轴的底部固定设置在转盘(5)上，上基座(3)上开设有一穿孔，且转盘(5)穿过穿孔且其顶端设有一旋转从动齿轮(16)，穿孔内设有一圈环槽，转轴上设有一圈外环，外环处于环槽内以实现上基座(3)与转盘(5)之间相对高度固定，当上基座(3)移动到最高位置处时旋转驱动齿轮(24)与旋转从动齿轮(16)对接啮合，侧架(11)上还设置有一周期运转部件(12)，该周期运转部件(12)在一个驱动周期内能实现丝杆(15)正转、旋转驱动齿轮(24)转动、丝杆(15)反转、空挡这四道步骤；所述的升降变速箱(13)具有两根输入轴和一根输出轴，升降变速箱(13)的两根输入轴输入正转动力时输出轴分别输出正转、反转两种形式，所述的周期运转部件(12)包括固定设置的驱动元件(17)、与驱动元件(17)对接的驱动变速箱(18)、与驱动变速箱(18)输出轴对接的驱动轴体(19)、固定套设在升降变速箱(13)的一根输入轴上的正转齿轮(20)、固定套设在旋转变速箱(14)的输入轴上的旋转齿轮(21)、固定套设在升降变速箱(13)的另一根输入轴上的反转齿轮(22)；正转齿轮(20)、旋转齿轮(21)、反转齿轮(22)处于不同的平行平面，驱动轴体(19)的侧壁上设有若干齿体(23)，边缘两个齿体(23)的角间距为90°，齿体(23)的高度横跨正转齿轮(20)、旋转齿轮(21)、反转齿轮(22)所在平面并能与三者啮合；将正转齿轮(20)的转轴到驱动轴体(19)的转轴所在的平面定义成A平面，旋转齿轮(21)的转轴到驱动轴体(19)的转轴所在的平面定义成B平面，将反转齿轮(22)的转轴到驱动轴体(19)的转轴所在的平面定义成C平面，则A平面与B平面相互垂直，B平面与C平面相互垂直，A平面和C平面处于同一平面；当驱动轴体(19)旋转过程中：驱动轴体(19)先带动正转齿轮(20)旋转90°然后与其脱离，然后会带动旋转齿轮(21)旋转90°然后与其脱离，接着会带动反转齿轮(22)旋转90°然后与其脱离，最后空转90°且此时与三者均脱离；正转齿轮(20)旋转90°后通过升降变速箱(13)的作用使得丝杆(15)带动上基座(3)从最低位置移动到最高位置以将工件移出工位外，旋转齿轮(21)旋转90°后通过旋转变速箱(14)的作用使得转轴带动转盘(5)转动45°，反转齿轮(22)旋转90°后通过升降变速箱(13)的作用使得丝杆(15)带动上基座(3)从最高位置移动到最低位置以将工件移入工位内。

2.一种根据权利要求1所述的一种无缝薄壁管坯自动旋转式复合拉伸装置的拉伸方法，其特征在于，包括以下步骤：将管坯放入振动盘中，启动振动盘和该复合拉伸装置，管坯会从振动盘中自动上料到其中一个压型模具(7)内，然后经过复合拉伸装置的作用，完成8道拉伸工艺，获得成品。

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