CN101801570B - 调节用于棒、管或类似阔椭圆形工件的剥皮机械中的工具的径向位置的装置和方法 - Google Patents

Abstract

调节装置(100)用于对用于棒、管或类似阔椭圆形待加工产品(18)的剥皮机械(10)中的工具(15)的径向调节，该剥皮机械(10)包括进给装置(17)和旋转头(12)，进给装置(17)使每个待加工产品(18)沿着其纵向轴线(X)轴向地推进，旋转头(12)设置有中心贯通腔(13)，待加工产品(18)能在该中心贯通腔(13)中运行，并且旋转头(12)能够相对于固定的支撑件(11)转动，与所述纵向轴线(X)同轴，由第一马达装置(M1)控制，并且其中，工具(15)安装在旋转头(12)上，且与对应的调节单元(16)关联。调节装置(100)包括能够驱动调节单元(16)的第二马达装置(M2)，以及介于第二马达装置(M2)和调节单元(16)之间的运动学差速器单元(101)和至少与第二马达装置(M2)关联的控制装置(50)，以便在旋转头(12)也在转动时引起调节单元(16)的选择性的且同时的启动，并实现工具(15)相对于纵向轴线(X)的径向位置的测微调节。

Description

调节用于棒、管或类似阔椭圆形工件的剥皮机械中的工具的径向位置的装置和方法

发明领域

本发明涉及一种调节用于棒、管或类似阔椭圆形产品的剥皮机械(peeling machine)中的工具的径向位置的装置和方法，其中，工具径向地布置在旋转头上，在该旋转头的中心腔中，待加工产品或正在加工的产品能够运行、被进给装置牵引和/或推进。这些工具能通过去屑而减小待加工产品的直径。第一马达装置能使工具承载头(tool-bearing head)转动。该装置基本上包括连接到第二马达装置的运动学差速器单元(kinematic-differential unit)以及至少连接到第二马达装置的控制装置，以便在工具承载头也在转动时选择性地引起工具的同时的且径向的位移，并因此调节它们到待加工产品的距离。

发明背景

剥皮机械为去屑的机械工具，其功能类似于车床。在车床中，待加工工件转动并且单个工具实施相对的进给，而在剥皮机械中，存在有在工件推进时围绕工件转动的多个工具。

这些工具也被称为插入件或切割器，通常为矩形或三角形形状，并且被安装在合适的插入件承载筒(insert-bearing cartridge)上。

已知在剥皮机械中，工具由圆锥形衬套或蜗杆螺钉径向地调节；然而，这些已知的解决方案都不允许消除间隙，并且这对于加工精度以及因此对于尺寸公差以及主要是对形状(特别是市场要求的减少研磨和其它精加工的时间和成本的最小值的三角形性质)是一种劣势，这种劣势被由滚动以及在当前的技术下未完全消除的其它生产工序引起的缺陷放大。

另外，由于切割器的不完美的径向调节，在加工的工件上产生了不想要的螺旋压痕。

已知剥皮机械的另一个劣势在于圆锥形衬套的轴向运动，该轴向运动变换成工具的径向运动，在心轴轴承上产生轴向推进，与工作推进对比，在轴承上具有随后的不稳定性，并且对正加工产品的精度具有负面后果。

本发明的一个目的是实现一种剥皮机械，其具有良好的刚度，使得工具的轴向调节机构中不存在间隙，以便在给定的相同条件中，和现有技术发展水平相比，获得加工产品的更精确的尺寸公差以及形状(即，三角形)。

本发明的另一目的是在工具的调节中获得大的敏感度以及相当的精度，并允许调节工具而不引起负面地影响心轴轴承的轴向力。

本申请人已经设计、测试和实施了本发明，以克服现有技术发展水平的缺点并获得这些以及其它目的和优势。

发明概述

独立权利要求中陈述并描述了本发明的特征，而从属权利要求描述了本发明的其它特征或者对于主要发明构思的变化形式。

依据上面的目的，依据本发明的调节装置能够用在用于棒、管或类似阔椭圆形待加工产品的剥皮机械中，其中该剥皮机械包括多个工具、进给装置以及旋转头，该进给装置能够使每个待加工产品或正在加工的产品沿着其纵向轴线轴向地进给，该旋转头设置有中心贯通腔，待加工产品或正在加工的产品能够在该中心贯通腔中运行，并且旋转头能够相对于固定的支撑件转动，与纵向轴线同轴，由第一马达装置控制，并且其中，这些工具安装在旋转头上，并且与对应的调节单元关联。具体地，调节装置包括：第二马达装置，其能够驱动调节单元；运动学差速器单元，其介于第二马达装置和调节单元之间；以及控制装置，其至少与第二马达装置关联，以便在旋转头也在转动时引起调节单元的选择性的且同时的启动，并因此实现工具相对于纵向轴线的径向位置的测微调节。

有优势地，第一马达装置包括连续电流的电动马达，而第二马达装置包括无刷电动马达。

另外，有优势地，运动学差速器单元包括差速器构件(differentialmember)，二者均连接到第一马达装置，以便与旋转头正常地同步转动，并且也连接到第二马达装置，该第二马达装置能选择性地作用在差速器的内部小齿轮上，以便对差速器的输出构件增加或减少转速，并因此启动各单元以调节心轴。

运动学差速器单元还包括多个齿轮，这些齿轮彼此啮合并且其传动比使得这些工具的确定的测微径向位移(例如0.01mm)对应于所述第二马达装置的确定的转动角度(例如无刷马达的22.5°)。

依据本发明的另一特征，控制装置与探测装置关联，该探测装置探测加工产品的实际直径，以便自动地干涉第二马达装置，并调节工具的径向位置，直到加工产品的实际直径变得等于预先设定的直径。

依据本发明的同样有创新性的调节方法包括通过第一马达装置使旋转头和工具转动并且通过进给装置同时地轴向进给待加工产品的第一步骤，并且有优势地还包括接下来的步骤：

在工具的下游探测加工产品的实际直径，并将数据发送到控制单元，该控制单元对比该数据与预先设定的直径值；

选择性地启动径向调节装置以调节工具，使得在旋转头和工具也在转动时，第二马达装置通过运动学差速器单元驱动工具的调节单元。

附图简述

通过接下来的实施方式的优选形式的描述，本发明的这些以及其它特征将变得明显，实施方式作为非限制性的例子参照附图给出，其中：

图1为依据本发明的用于调节用于棒、管或类似阔椭圆形产品的剥皮机械的工具的调节装置的示意图；

图2为图1中的机械的一些部件的框图。

实施方式优选形式详述

参照图1，示出了依据本发明的安装在剥皮机械10上的调节装置100，该调节装置100用于调节剥皮机械10的工具15相对于待加工或正在加工的产品18的径向位置，待加工或正在加工的产品18可以例如为具有纵向轴线X和圆形横截面的棒、管或类似阔椭圆形产品。

剥皮机械10例如为由本申请人在与本申请同时提交的工业发明专利中描述的类型，并且该专利作为参考在本文中清楚地被引用并且并入。

剥皮机械10包括在图1中用虚线示意性表示的旋转头12，该旋转头12与心轴14关联，可在固定的支撑件11上转动，该固定的支撑件11示意性地表示为只代表其相对的支撑轴承。

每个工具15与对应的调节单元16关联，该调节单元16基本上由滑动件20、校准螺丝21以及楔形物形状的轮毂22组成，滑动件20可相对于纵向轴线X径向地运动，并且在该滑动件20上安装有对应的工具15，轮毂22连接到滑动件20，并且在该轮毂22上拧有校准螺丝21。

另外，剥皮机械20包括进给装置17，该进给装置17例如由进给滚子17a组成，进给滚子17a由控制构件17b控制，其能以已知的方式在由箭头F表示的方向上沿着纵向轴线X进给待加工产品18。

例如，包括连续电流的电动马达M1的第一马达装置与转动同步装置或编码器E1关联，该第一马达装置能使旋转头12相对于固定的支撑件11以及待加工产品18转动。具体地，电动马达M1通过速度传动装置45和两个引导齿轮46和47连接到齿轮48，齿轮48得到心轴14的支持。

马达M1和编码器E1进而电连接到控制单元50(图2)，该控制单元50内部具有已知类型的且未在附图中示出的处理器，例如PLC。

调节装置100(图1)包括第二马达装置，该第二马达装置包括例如已知类型的无刷电动马达M2，该无刷电动马达M2具有带齿小齿轮60，该带齿小齿轮60连接到同步装置或编码器E2，并通过引导齿轮62连接到齿轮61。

电动马达M2和编码器E2也连接到控制单元50(图2)。另外，激光装置65以及控制面板66(图2)也连接到控制单元50，该激光装置65定位在工具15和心轴14(图1)的下游，该控制面板66为已知类型的，并且设置有带有键盘的控制台。

激光装置65的功能是持续地控制已经加工的产品18(图1)的实际尺寸，并将数据发送到控制单元50(图2)，控制单元50被编程以依据产品18的已编程的尺寸和实际尺寸之间的差异来定义工具15(图1)的调节值，由于工具15上的磨损，该调节值可以是不同的。

调节装置100还包括运动学差速器单元101，该运动学差速器单元101则包括插到心轴14上并与齿轮71啮合的齿轮70。齿轮73也插到齿轮71的轴杆72上，并进而控制齿轮75，该齿轮75的齿的数量是齿轮73的齿的数量的两倍，使得转速的数量减半。

齿轮75得到差速器76的承载器的支持，该承载器内承载有两个圆锥小齿轮77(行星齿轮)，圆锥小齿轮77能在圆锥小齿轮79上产生旋转。

圆锥小齿轮79通常是静态的，因为其连接到无刷马达M2，该无刷马达M2通常是静止的，但保持主动，等待接收来自控制单元50(图2)的信号以便调节工具15。

两个圆锥小齿轮77(图1)闲置地安装在差速器76的承载器上，使得在与静态圆锥小齿轮79啮合时，它们不仅能和差速器76的承载器一起实现转动，而且也能围绕圆锥小齿轮79旋转。

在与圆锥小齿轮79相对的一侧，另一圆锥小齿轮80布置成与两个圆锥小齿轮77啮合。这样，两个小齿轮77将相对于差速器76的承载器的双倍转动传递到圆锥小齿轮80，从而返回等于齿轮73的转速的数量。

在圆锥小齿轮80的轴杆81上插有齿轮82，通过中间齿轮83，该齿轮82能使齿轮85以与齿轮70相同数量的转速转动。

此外，运动学差速器单元101包括管86，该管86与心轴14同轴，并且在其上、在两个端部插有齿轮85和齿轮31。

用于每个工具15的齿轮32与齿轮31啮合。每个齿轮32具有可转动地安装在旋转头12上的轴杆33，并且在该轴杆33上也插有第二齿轮35，该第二齿轮35小于对应的齿轮32，并且进而与齿轮36啮合，齿轮36得到对应的校准螺丝21的同轴支持。

工具15相对于纵向轴线X的径向调节是如下完成的。

在正常操作条件中，连续电流的马达M1通过控制单元50控制而转动，而无刷马达M2是静止的。在此条件中，因为心轴14的齿轮70和齿轮85以相同数量的转速转动，所以工具15相对于纵向轴线X保持确定的径向位置。

当工具15的径向位置将被改变，以及因此正在加工的产品18的直径将被改变时，需要进给无刷马达M2并使其小齿轮60在顺时针方向或逆时针方向转动，以便分别地减小或增加正在加工的产品18的直径。

此调节操作能够在旋转头12和心轴15也正在转动时执行，即，不用停止马达M1。

具体地，工具15的径向位置的调节是如下实现的：

1)由激光装置65或操作者通过面板66启动的控制单元50使无刷马达M2转动，使其实现一数量的转速和/或等于想要的纠正的一部分转速。在此情形中，对于无刷马达M2的每22.5度，即每十六分之一周的度数的转动，产品18的直径上的纠正值等于0.01mm。

2)编码器E2控制无刷马达M2的转动。

3)带齿小齿轮60将转动传递到齿轮62和61。

4)齿轮61使圆锥小齿轮79转动，这增加或减少连接到齿轮82的圆锥小齿轮80的速度。

5)通过齿轮83和齿轮85，齿轮82增加或减少管86的速度，管86通过齿轮31、32、35以及36使校准螺丝21向左转动或向右转动。

6)每个转动的校准螺丝21向前或向后移置楔形形状的轮毂22，轮毂22进而径向地移动滑动件20，在该滑动件20上装有对应的工具15，随后产品18的直径发生变化。

应清楚，可对在此之前所描述的调节装置100做出零件的修改和/或添加，而不背离于本发明的领域和范围。

也应清楚，虽然本发明已经参照一些具体例子进行了描述，但本领域技术人员应确定地能够实现调节装置的很多其它等价形式，这些等价形式具有权利要求中陈述的特性，并且因此全部属于由权利要求界定的保护范围。

Claims (16)

1.一种调节装置，其用于对用于棒、管或类似阔椭圆形待加工产品(18)的剥皮机械(10)中的工具(15)的径向调节，其中，所述剥皮机械(10)包括进给装置(17)和旋转头(12)，所述进给装置(17)能使每个待加工产品(18)沿着其纵向轴线(X)轴向地推进，所述旋转头(12)设置有中心贯通腔(13)，所述待加工产品(18)能在所述中心贯通腔(13)中运行，并且所述旋转头(12)能够相对于固定的支撑件(11)转动，与所述纵向轴线(X)同轴，由第一马达装置(M1)控制，并且其中，所述工具(15)安装在所述旋转头(12)上，并与对应的调节单元(16)关联，所述调节装置包括第二马达装置(M2)，所述第二马达装置(M2)能驱动所述调节单元(16)，并且所述调节装置还包括介于所述第二马达装置(M2)和所述调节单元(16)之间的运动学差速器单元(101)以及至少与所述第二马达装置(M2)关联的控制装置(50)，以便在所述旋转头(12)也在转动时引起所述调节单元(16)的选择性的且同时的启动，并且实现所述工具(15)相对于所述纵向轴线(X)的径向位置的测微调节，所述调节装置的特征在于，所述调节单元(16)中的每一个包括滑动件(20)、校准螺丝(21)和楔形物形状的轮毂(22)，所述滑动件(20)可相对于所述纵向轴线X径向地移动，并且在所述滑动件(20)上安装有所述工具(15)中的一个，所述楔形物形状的轮毂(22)连接到所述滑动件(20)，并且所述校准螺丝(21)拧在所述楔形物形状的轮毂(22)上，并且其中，所述第二马达装置(M2)的转动通过齿轮(62，61，82，83，31，32，35，36)传递到所述校准螺丝(21)，以使得所述校准螺丝(21)向左转动或向右转动，从而移动所述轮毂(21)，并进而移动所述滑动件(20)和相对的工具(15)，随后所述产品(18)的直径变化。

2.如权利要求1所述的调节装置，其特征在于，所述第二马达装置包括无刷电动马达(M2)。

3.如权利要求1所述的调节装置，其特征在于，所述运动学差速器单元(101)包括差速器构件(56)，二者均连接到所述第一马达装置(M1)，以便与所述旋转头(12)正常地同步转动，并且也连接到所述第二马达装置(M2)。

4.如权利要求2所述的调节装置，其特征在于，所述运动学差速器单元(101)包括差速器构件(56)，二者均连接到所述第一马达装置(M1)，以便与所述旋转头(12)正常地同步转动，并且也连接到所述第二马达装置(M2)。

5.如权利要求3或4所述的调节装置，其特征在于，所述第二马达装置(M2)能够选择性地作用在所述差速器构件(56)的内部小齿轮上，以便对所述差速器(56)的输出构件增加或减少转速，并启动所述单元(16)以调节所述工具(15)。

6.如权利要求1-4中任一项所述的调节装置，其特征在于，所述运动学差速器单元(100)包括多个所述齿轮，该多个所述齿轮彼此啮合，并且其传动比使得所述工具(15)的确定的测微径向位移对应于所述第二马达装置(M2)的确定的转动角度。

7.如权利要求5所述的调节装置，其特征在于，所述运动学差速器单元(100)包括多个所述齿轮，该多个所述齿轮彼此啮合，并且其传动比使得所述工具(15)的确定的测微径向位移对应于所述第二马达装置(M2)的确定的转动角度。

8.如权利要求1-4中任一项所述的调节装置，其特征在于，所述控制装置(50)与探测装置关联，所述探测装置探测所述加工产品(18)的实际直径，以便自动地干涉所述第二马达装置(M2)，并调节所述工具(15)的径向位置，直到所述加工产品(18)的实际直径变得实质上等于预先设定的直径。

9.如权利要求5所述的调节装置，其特征在于，所述控制装置(50)与探测装置关联，所述探测装置探测所述加工产品(18)的实际直径，以便自动地干涉所述第二马达装置(M2)，并调节所述工具(15)的径向位置，直到所述加工产品(18)的实际直径变得实质上等于预先设定的直径。

10.如权利要求6所述的调节装置，其特征在于，所述控制装置(50)与探测装置关联，所述探测装置探测所述加工产品(18)的实际直径，以便自动地干涉所述第二马达装置(M2)，并调节所述工具(15)的径向位置，直到所述加工产品(18)的实际直径变得实质上等于预先设定的直径。

11.如权利要求7所述的调节装置，其特征在于，所述控制装置(50)与探测装置关联，所述探测装置探测所述加工产品(18)的实际直径，以便自动地干涉所述第二马达装置(M2)，并调节所述工具(15)的径向位置，直到所述加工产品(18)的实际直径变得实质上等于预先设定的直径。

12.如权利要求8所述的调节装置，其特征在于，所述探测装置包括激光装置(65)，所述激光装置(65)设置成与所述加工产品(18)的表面对应，在所述工具(15)的下游。

13.如权利要求9所述的调节装置，其特征在于，所述探测装置包括激光装置(65)，所述激光装置(65)设置成与所述加工产品(18)的表面对应，在所述工具(15)的下游。

14.如权利要求10所述的调节装置，其特征在于，所述探测装置包括激光装置(65)，所述激光装置(65)设置成与所述加工产品(18)的表面对应，在所述工具(15)的下游。

15.如权利要求11所述的调节装置，其特征在于，所述探测装置包括激光装置(65)，所述激光装置(65)设置成与所述加工产品(18)的表面对应，在所述工具(15)的下游。

16.用于对用于棒、管或类似阔椭圆形待加工产品(18)的剥皮机械(10)中的工具(15)的径向调节的方法，该方法通过使用权利要求1所述的调节装置来实现，其中，所述剥皮机械(10)包括进给装置(17)和旋转头(12)，所述进给装置(17)能使每个待加工产品(18)沿着其纵向轴线(X)轴向地推进，所述旋转头(12)设置有中心贯通腔(13)，所述待加工产品(18)能在所述中心贯通腔(13)中运行，并且所述旋转头(12)能相对于固定的支撑件(11)转动，与所述纵向轴线(X)同轴，由第一马达装置(M1)控制，并且其中，所述工具(15)安装在所述旋转头(12)上，并且与对应的调节单元(16)关联，所述方法包括步骤：通过所述第一马达装置(M1)使所述旋转头(12)和所述工具(15)转动并且通过所述进给装置(17)同时轴向进给所述待加工产品(18)，所述方法的特征在于，所述方法还包括接下来的步骤：

在所述工具(15)的下游探测所述加工产品(18)的实际直径，并将数据发送到控制单元(50)，所述控制单元(50)对比所述数据与预先设定的直径值；

选择性地启动所述工具(15)的径向调节装置，使得在所述旋转头(12)和所述工具(15)也在转动时，第二马达装置(M2)通过运动学差速器单元(101)驱动所述调节单元(16)。