CN103358161B - 用于管子坡口机的进退刀机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于管子坡口机的进退刀机构，其包括传动机构、与传动机构连接的推盘、设置在推盘一侧的刀盘组件以及连接在推盘和刀盘组件之间的若干转向机构；所述刀盘组件包括具有用于收容待坡管子的收容腔的刀盘及活动固定在刀盘上的若干刀盒，所述刀盒上固定有坡刀；所述转向机构为三轴连杆机构，其包括固定在刀盘上的第一转轴、固定在刀盒上的第二转轴、与推盘连接的第三转轴、分别连接第一转轴和第三转轴以及第二转轴和第三转轴的连杆。

Description

用于管子坡口机的进退刀机构

技术领域

本发明涉及一种管子加工技术领域，尤其涉及一种用于管子坡口机的进退刀机构。

背景技术

管子在加工过程中，为适应碳钢、不锈钢、合金钢、铸铁等不同材质管子焊接时所需的坡口，现在一般采用车床车削加工或氧割及手轮磨砂磨削加工作业。但是，车床车削加工设备体积庞大、重量大，仅适合在固定场地加工，对大直径的钢管来说，运输及装夹等都很不方便。氧割及手动砂轮磨削加工虽说能在现场加工，但其加工的表面质量较差、效率低，而且被加工工件在受热后金属晶格容易发生变化，相应材质内部质量发生变化，如此引起被加工工件耐温、耐压性能降低。

此外，于2011年9月21日公告的中国实用新型第CN 201979162 U号专利公告了一种固定式管道高效切断坡口机，该种坡口机的进给部件包括定位在机架部件上的旋转大盘以及安装在旋转大盘上以完成坡口切削的进刀系统；该进刀系统主要是利用两台电机分别控制两个坡口刀，从而分别实现两个坡口刀的进退操作。然而该种分别控制的方式较难实现两个坡口刀的进退一致性，进而会降低坡口的形成精度；另外，该种分别用电机直接控制的方式能耗较大。

因此，有必要提供一种用于管子坡口机的进退刀机构以克服上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可有效降低能耗的用于管子坡口机的进退刀机构。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种用于管子坡口机的进退刀机构，其包括传动机构、与传动机构连接的推盘、设置在推盘一侧的刀盘组件以及连接在推盘和刀盘组件之间的若干转向机构；所述刀盘组件包括具有用于收容待坡管子的收容腔的刀盘及活动固定在刀盘上的若干刀盒，所述刀盒上固定有坡刀；所述转向机构为三轴连杆机构，其包括固定在刀盘上的第一转轴、固定在刀盒上的第二转轴、与推盘连接的第三转轴、分别连接第一转轴和第三转轴以及第二转轴和第三转轴的连杆。

作为本发明的进一步改进，所述刀盘包括用以固定第一转轴的第一固定块，刀盒具有固定第二转轴的第二固定块，所述转向机构还包括固定连接第一固定块和第二固定块的拉伸弹簧。

作为本发明的进一步改进，所述第三转轴与推盘之间通过连接机构相连接，所述连接机构包括用于固定第三转轴的U型连接块，所述U型连接块包括相对设置的固定臂和限位臂，第三转轴固定在固定臂上，限位臂位于推盘背离第三转轴的一侧以保持推盘部分收容在U型连接块中。

作为本发明的进一步改进，所述连接机构还包括固定在固定臂上的轴承，所述轴承抵接在推盘朝向第三转轴的一侧表面上以使刀盘组件可带动转向机构在推盘上移动。

作为本发明的进一步改进，所述刀盘上固定有齿轮，所述刀盘组件还包括驱动所述刀盘旋转的刀盘驱动电机。

作为本发明的进一步改进，所述刀盘上设有沿收容腔径向延伸设置的导轨，所述刀盒上设有与导轨相配合的滑槽。

作为本发明的进一步改进，所述刀盒上固定有刀架，刀架上固定有刀柄，所述坡刀具体固定在所述刀柄上。

作为本发明的进一步改进，所述进退刀机构还包括固定在推盘背离刀盘组件的一侧的凸轮机构、以及驱动凸轮机构工作的伺服驱动电机。

作为本发明的进一步改进，所述凸轮机构包括齿轮盘、与齿轮盘相配合设置的凸轮盘、固定在凸轮盘背离齿轮盘的一侧的导向柱及连接导向柱与推盘的拉伸弹簧；所述齿轮盘设有朝向凸轮盘方向设置的若干第一凸轮面，若干第一凸轮面沿齿轮盘圆周方向均匀设置；所述凸轮盘设有与所述第一凸轮面相配合且沿圆周方向均匀设置的若干第二凸轮面，在伺服驱动电机旋转时，所述第一凸轮面在第二凸轮面上移动而推动凸轮盘沿收容腔轴向移动。

作为本发明的进一步改进，所述齿轮盘还固定有若干轴承组件，所述轴承组件设有朝向凸轮盘方向延伸设置的固定块以及固定在固定块上的轴承；所述凸轮盘还设有位于外侧并与第二凸轮面呈阴阳状设置的若干第三凸轮面，所述轴承卡持在所述第三凸轮面上。

本发明的有益效果是：本发明中用于管子坡口机的进退刀机构通过传动机构推动推盘，推盘驱动所有的转向机构带动刀盘组件上的坡刀同时进行伸缩移动，由此可实现坡刀移动的一致性，提高坡口的形成精度，且仅通过一个传动机构进行驱动，能耗较低；此外，通过三轴连杆机构作为转向机构，一方面使得刀盘组件中各部分采用机械连接，从而刚性较强；另一方面可有效节省推动坡刀伸入收容腔内时的推动力，进一步降低能耗。

附图说明

图1是设置有本发明进退刀机构的移动头架的立体图；

图2是图1中移动头架的剖视图；

图3是图2中画圈部分的部分放大图；

图4是图1中移动头架上的齿轮盘和凸轮盘的配合示意图；

图5是图4中齿轮盘和凸轮盘的剖视图；

图6是图4中凸轮盘的立体图；

图7是图6中凸轮盘的剖视图；

图8是本发明进退刀机构的部分结构立体图；

图9是图8中进退刀机构的前视图；

图10是图9中进退刀机构沿A-A线方向的剖视图；

图11是图8中进退刀机构上的切刀及坡刀叠加在一起的对比示意图，显示各组坡刀的伸入深度及间距不同；

图12是图11中的切刀和坡刀的叠加在一起时的俯视图，显示各组坡刀中位于同侧坡刀的刀刃延伸角度相同。

具体实施方式

以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

请参照图1至图12所示为本发明进退刀机构22的较佳实施方式。本发明用于进退刀机构22主要适用于一管子坡口机（未图示）的移动头架2中，以对管子（未图示）进行坡口操作。在本实施方式中，所述进退刀机构22还可对管子进行切断操作。所述移动头架2包括固定箱体21、固定在固定箱体21内的所述进退刀机构22、以及固定在固定箱体21内的固定头架23。所述固定头架23沿管子轴向方向位于进退刀机构22的一侧，以对待坡管子进行固定。

结合图1至图7所示，所述进退刀机构22设有沿轴向贯穿以收容管子的收容腔220，并包括传动机构24、坡刀机构25、以及连接在传动机构24和坡刀机构25之间的弹性机构26。所述收容腔220沿管子轴向贯穿所述传动机构24和坡刀机构25，并属于所述传动机构24和坡刀机构25的一部分。所述收容腔220的轴向和径向分别与待坡管子的轴向和径向对应相同。

所述传动机构24包括固定在固定箱体21内的齿轮盘241、驱动齿轮盘241旋转的伺服驱动电机242、固定在固定箱体21内并与齿轮盘241相配合设置的凸轮盘243。所述弹性机构26连接在凸轮盘243和坡刀机构25之间。所述传动机构24还包括固定在伺服驱动电机242的输出轴上的输出齿轮（未图示），所述齿轮盘241上的齿轮2410与所述输出齿轮相配合旋转。

所述齿轮盘241设有朝向凸轮盘243方向设置的若干第一凸轮面2411，该若干第一凸轮面2411沿齿轮盘241圆周方向均匀设置。所述凸轮盘243设有与所述第一凸轮面2411相配合且沿圆周方向均匀设置的若干第二凸轮面2431，在伺服驱动电机242旋转时，所述第一凸轮面2431在第二凸轮面2411上移动而推动凸轮盘243沿待坡管子轴向移动。

所述齿轮盘241呈环状，其中齿轮盘241上的齿轮2410设置在外侧，齿轮盘241内侧设置有朝向凸轮盘243方向延伸的第一凸轮圈2412，若干所述第一凸轮面2411形成在第一凸轮圈2412上。所述凸轮盘243也呈环状设置，并且在其内侧设置有朝向第一凸轮面2411方向延伸的第二凸轮圈2432，所述第二凸轮面2431形成在第二凸轮圈2432上。

所述第一凸轮面2411和第二凸轮面2431中其中一者朝向待坡管子轴线方向倾斜设置，另外一者背离管子轴线方向倾斜设置，由此可增加第一凸轮面2411与第二凸轮面2431之间的配合稳定性，且可减小两者之间的摩擦。另外，每一第一凸轮面2411和第二凸轮面2431均呈螺旋面状延伸设置，可降低第一凸轮面2411在第二凸轮面2431上移动时推动凸轮盘243移动时的推动力。

此外，所述凸轮盘243还设有位于外侧并与第二凸轮面2431呈阴阳状设置的若干第三凸轮面2433。所述齿轮盘241上还固定有若干轴承组件245，所述轴承组件245设有朝向凸轮盘243方向延伸设置的固定块2451以及固定在固定块2451上的轴承2452。所述轴承2452卡持在凸轮盘243背离齿轮盘241的一侧，即卡持在所述第三凸轮面2433上，由此在第一凸轮面2411朝第二凸轮面2431的凹面上移动时，轴承2452也朝第三凸轮面2433的凹面上移动而将凸轮盘243回拉，进而实现退刀操作。其中第二凸轮面2431的凸面和凹面是相对齿轮盘241而言，朝向齿轮盘241方向突伸的为凸面，背离齿轮盘241方向突伸的为凹面。另外，第三凸轮面2433的凸面和凹面是相对轴承2452的移动而言，第三凸轮面2433朝向轴承2452方向突伸的为凹面，背离轴承2452方向突伸的为凸面。

所述弹性机构26包括若干固定在凸轮盘243上的导向柱261和固定在导向柱261上的拉伸弹簧262。所述拉伸弹簧262的一端固定在导向柱261上，另一端固定在坡刀机构25上。所述固定箱体21设有支撑在传动机构24和坡刀机构25之间的支撑座210。所述支撑座210上设有收容所述导向柱261和拉伸弹簧262的导向孔（未图示）。

结合图1、图8至图12所示，所述坡刀机构25包括通过弹性机构26与传动机构24中的凸轮盘241相对设置的推盘251、设置在推盘251一侧的刀盘组件252、连接在推盘251和刀盘组件252之间的若干转向机构253、以及驱动刀盘组件252转动的切削驱动机构254。所述拉伸弹簧262固定连接推盘251和导向柱261。所述推盘251也呈环状。所述刀盘组件252包括在管子轴向方向上固定设置在固定箱体21内的刀盘2521、以及活动固定在刀盘2521上的若干个刀盒2522。所述收容腔220穿过所述刀盘2521，且为所述刀盘2521的一部分。刀盘2521上固定有齿轮，刀盘2521通过切削驱动机构254与齿轮相配合而驱动刀盘2521转动。另外，所述刀盘2521上设有沿收容腔220径向延伸设置的导轨2520，所述刀盒2522上设有与导轨2520相配合的滑槽25220。所述刀盒2522内固定有坡刀组件或切刀组件。

所述转向机构253与刀盒2522对应设置为若干组，且其均为三轴连杆机构。每一组转向机构253包括固定在刀盘2521上的第一转轴2531、固定在刀盒2522上的第二转轴2532、通过连接机构与推盘251连接的第三转轴2533、分别连接第一转轴2531和第三转轴2533以及第二转轴2532和第三转轴2533的连杆2534。因第一转轴2531固定在刀盘2521上，刀盒2522可在刀盘2521上滑动，而第二转轴2532固定在刀盒2522上，从而推盘251推拉所有转向机构253中的第三转轴2533时促使第二转轴2532带动刀盒2522在管子径向方向上移动，进而实现坡刀盘2521上所有刀盒2522的共同进退。所述刀盘2521包括用以固定第一转轴2531的第一固定块25211。刀盒2522具有固定第二转轴2532的第二固定块25221，刀盘2521上设有供第二固定块25221穿过并在其中滑动的滑槽（未图示）。此外，所述转向机构253还包括固定连接第一固定块25211和第二固定块25221的拉伸弹簧2535。

所述连接机构包括用于固定第三转轴2533的U型连接块2536，所述U型连接块2536包括相对设置的固定臂25361和限位臂25362，第三转轴2533固定在固定臂25361上，限位臂25362位于推盘251背离第三转轴2533的一侧，从而保持推盘251部分收容在U型连接块2536中，使得推盘251可拉动第三转轴2533在管子轴向方向上移动。所述连接机构还包括固定在固定臂25361上的轴承2537，所述轴承2537抵接在推盘251朝向第三转轴2533的一侧表面上，以使刀盘组件252可带动转向机构253在推盘2521上旋转移动。

若干所述刀盒2522包括一个切刀刀盒2523和至少两个坡刀刀盒2524，在本实施方式中包括有三个坡刀刀盒2524。所述切刀刀盒2523内固定有切刀组件2525，所述切刀组件2525包括切刀刀架25251、固定在切刀刀架25251上的切刀刀柄25252和固定在切刀刀柄25252头部的切刀25253。每一坡刀刀盒2524上固定有一组坡刀组件2526，所述坡刀组件2526包括坡刀刀架25261、固定在坡刀刀架25261上的坡刀刀柄25262及固定在坡刀刀柄25262头部的所述坡刀25263。

上述至少两组坡刀组件2526的坡刀25263沿收容腔220径向伸入所述收容腔220中的深度不一，在本实施方式中，三组坡刀组件2526的坡刀25263沿收容腔220径向伸入所述收容腔220中的深度均不一样。

在本实施方式中，每一所述坡刀刀柄25262头部固定有两个所述坡刀25263，两个坡刀25263沿收容腔220轴向排布。并且，上述三组坡刀组件2526中，坡刀刀柄25262头部固定的两个坡刀25263沿收容腔220轴向方向的间距不同，并且间距越大的两个坡刀25263沿收容腔220径向伸入收容腔220内的深度越浅。每一坡刀25263具有一用以进行坡口操作的刀刃25264，上述至少两组坡刀组件2526中位于同侧的坡刀25263的刀刃25264延伸角度相同。

所述切刀25253沿收容腔220径向伸入所述收容腔220中的深度大于所有坡刀25263的伸入深度。在收容腔220的圆周方向上，所述切刀组件2525和坡刀组件2526按照切刀25253或坡刀25263伸入所述收容腔220中的深度由深至浅依次均匀排列。

所述固定头架23包括固定在固定箱体21内的第二复合卡盘231、以及驱使第二复合卡盘231夹紧管子的液压马达夹紧机构232和手动夹紧机构233。

由以上可得，在本发明中，所述进退刀机构22设置有一个传动机构24，且传动机构24通过设置具有若干第一凸轮面2411的齿轮盘241、具有第二凸轮面2431的凸轮盘243、以及伺服驱动电机242，使得在伺服驱动电机242旋转时，所述第一凸轮面2411在第二凸轮面2431上移动而推动凸轮盘243沿待坡管子轴向移动，进而可推动坡刀机构25整体移动，即推动推盘251，推盘251驱动所有的转向机构253带动刀盘组件252上的切刀25253和坡刀25263同时进行伸缩移动，由此可实现坡刀25263移动的一致性，提高坡口的形成精度，且该传动机构24仅通过一个伺服驱动电机242进行驱动，能耗较低；此外，通过均匀设置的多个第一凸轮面2411和第二凸轮面2431相配合，可提高进退刀机构22的性能稳定性。

另外，在进退刀机构22中，通过三轴连杆机构作为转向机构253，一方面使得刀盘组件252中各部分采用机械连接，从而刚性较强；另一方面可有效节省推动坡刀25263伸入收容腔220内时的推动力，进一步降低能耗。

此外,至少两组坡刀组件2526的坡刀25263沿收容腔220径向伸入所述收容腔220中的深度不一，从而可使得至少两组坡刀组件2526的坡刀25263分别进行不同深度的坡口切削操作，减少每一坡刀组件2526沿收容腔220径向的伸缩长度较小，降低能耗；同时每组坡刀组件2526上的坡刀25263仅负责坡口的一段深度的切削操作，进而可减少坡刀25263的磨损，增长本发明刀盘组件252的使用寿命。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于管子坡口机的进退刀机构，其特征在于：所述进退刀机构包括传动机构、与传动机构连接的推盘、设置在推盘一侧的刀盘组件以及连接在推盘和刀盘组件之间的若干转向机构；所述刀盘组件包括具有用于收容待坡管子的收容腔的刀盘及活动固定在刀盘上的若干刀盒，所述刀盒上固定有坡刀；所述转向机构为三轴连杆机构，其包括固定在刀盘上的第一转轴、固定在刀盒上的第二转轴、与推盘连接的第三转轴、分别连接第一转轴和第三转轴以及第二转轴和第三转轴的连杆。

2.根据权利要求1所述的用于管子坡口机的进退刀机构，其特征在于：所述刀盘包括用以固定第一转轴的第一固定块，刀盒具有固定第二转轴的第二固定块，所述转向机构还包括固定连接第一固定块和第二固定块的拉伸弹簧。

3.根据权利要求1所述的用于管子坡口机的进退刀机构，其特征在于：所述第三转轴与推盘之间通过连接机构相连接，所述连接机构包括用于固定第三转轴的U型连接块，所述U型连接块包括相对设置的固定臂和限位臂，第三转轴固定在固定臂上，限位臂位于推盘背离第三转轴的一侧以保持推盘部分收容在U型连接块中。

4.根据权利要求3所述的用于管子坡口机的进退刀机构，其特征在于：所述连接机构还包括固定在固定臂上的轴承，所述轴承抵接在推盘朝向第三转轴的一侧表面上以使刀盘组件可带动转向机构在推盘上移动。

5.根据权利要求1所述的用于管子坡口机的进退刀机构，其特征在于：所述刀盘上固定有齿轮，所述刀盘组件还包括驱动所述刀盘旋转的刀盘驱动电机。

6.根据权利要求1所述的用于管子坡口机的进退刀机构，其特征在于：所述刀盘上设有沿收容腔径向延伸设置的导轨，所述刀盒上设有与导轨相配合的滑槽。

7.根据权利要求6所述的用于管子坡口机的进退刀机构，其特征在于：所述刀盒上固定有刀架，刀架上固定有刀柄，所述坡刀具体固定在所述刀柄上。

8.根据权利要求1所述的用于管子坡口机的进退刀机构，其特征在于：所述进退刀机构还包括固定在推盘背离刀盘组件的一侧的凸轮机构、以及驱动凸轮机构工作的伺服驱动电机。

9.根据权利要求8所述的用于管子坡口机的进退刀机构，其特征在于：所述凸轮机构包括齿轮盘、与齿轮盘相配合设置的凸轮盘、固定在凸轮盘背离齿轮盘的一侧的导向柱及连接导向柱与推盘的拉伸弹簧；所述齿轮盘设有朝向凸轮盘方向设置的若干第一凸轮面，若干第一凸轮面沿齿轮盘圆周方向均匀设置；所述凸轮盘设有与所述第一凸轮面相配合且沿圆周方向均匀设置的若干第二凸轮面，在伺服驱动电机旋转时，所述第一凸轮面在第二凸轮面上移动而推动凸轮盘沿收容腔轴向移动。

10.根据权利要求9所述的用于管子坡口机的进退刀机构，其特征在于：所述齿轮盘还固定有若干轴承组件，所述轴承组件设有朝向凸轮盘方向延伸设置的固定块以及固定在固定块上的轴承；所述凸轮盘还设有位于外侧并与第二凸轮面呈阴阳状设置的若干第三凸轮面，所述轴承卡持在所述第三凸轮面上。