CN103752711A - 一种高精度热管缩管装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高精度热管缩管装置，由与控制系统连接的进料机构、伺服进给机构和模头机构组成；进料机构包括进料臂、集料斗和进料气缸，进料臂设置于集料斗下端，与进料气缸连接；伺服电机、联轴器座、两根导轨底座和缩管模头从左到右依次设置在桌面板上；伺服电机固定于联轴器座上；联轴器设置在联轴器座内，一端连接伺服电机的主轴，另一端与和滚珠丝杠连接；直线导轨固定于导轨底座之上，滑动板设置于直线导轨之上，滑动板与滚珠丝杠相连接；至少一个夹爪固定于夹爪座右侧，夹爪座固定于夹爪支撑杆之上，夹爪支撑杆置于滑动板凹槽之上；本发明具有结构简单、节省人力的优点，提高料管定常精度和产品质量，具有更好的技术效果。

Description

一种高精度热管缩管装置

技术领域

本发明涉及一种热管缩口技术，特别是涉及一种薄壁小径金属管的机械缩口装置，是一种高精度热管缩管装置。

背景技术

热管是一种利用封闭空腔内工质的相变来实现高效传热的换热元件，广泛应用于宇航、军工、电子等行业。缩小管径作为生产热管的一道重要工序，对于热管的成品质量起重要作用。目前，热管生产应用的缩管机通常使用气缸或气液增压缸作为缩管设备的传动机构，但气缸和气液增压缸器件自身都存在一定局限性，使用气缸时由于空气的可压缩性使得缩管时运行速度不稳定，影响缩管质量，若使用气液增压缸，由于气液增压缸需要添加液压油，需定期更换液压油保养装置，并且结构复杂，密封要求很高且容易造成漏油，维护难度大，并且气液增压缸在低速运行时容易出现爬行现象，严重影响缩管质量。另外，由于气缸和气液增压缸行程不可调节，因此现有缩管设备在变换生产不同长度热管时，需要靠手动调节缩管设备实现定长，操作者工作强度高且定位精度不高。

发明内容

为了解决现有热管缩管设备的精度不和自动化程度不高，操作者工作强度大的问题，本发明提供一种定长精度高，易于维护且能有效节省人力，缩管效率高的高精度热管缩管装置。

为解决上述问题，本发明所采用的如下技术方案：

一种高精度热管缩管装置，包括与控制系统连接的进料机构、伺服进给机构和模头机构；

所述模头机构包括模头外壳，电机、模头带轮和四瓣缩口模具，四瓣缩口模具设置于模头外壳内部，模头带轮与电机的传动轴连接，模头带轮的转轴与四瓣缩口模具连接；

所述进料机构包括进料臂、集料斗和进料气缸，进料臂设置于集料斗下端，与进料气缸连接；进料臂由进料臂底座、进料臂上块和进料臂前块组成，进料臂上块置于进料臂底座上的后端，进料臂前块置于进料臂底座上前端，进料臂上块和进料臂前块之间设有开口槽；进料臂前块下端面设置有与进料臂底座前段凹槽相配合定位的凸槽；

所述伺服进给机构主要由限位传感器、联轴器座、伺服电机、联轴器、滚珠丝杠、导轨底座、直线导轨、滑动板、顶块支座、顶块、夹爪支撑杆、夹爪座和夹爪组成；桌面板设置在机架上；伺服电机、联轴器座、两根导轨底座和缩管模头从左到右依次设置在桌面板上；伺服电机固定于联轴器座上；联轴器设置在联轴器座内，一端连接伺服电机的主轴，另一端与和滚珠丝杠连接；直线导轨固定于导轨底座之上，滑动板设置于直线导轨之上，滑动板与滚珠丝杠相连接；至少一个夹爪固定于夹爪座右侧，夹爪座固定于夹爪支撑杆之上，夹爪支撑杆置于滑动板凹槽之上；限位传感器与置于导轨底座的左后侧；顶块支座下部凸起与滑动板上设置的两条凹槽间隙配合，顶块置于顶块支座前，通过中间凹凸槽间隙配合；

所述控制系统包括可编程控制器、伺服驱动器、变频器、限位传感器、触摸屏；可编程控制器分别与伺服驱动器、变频器、限位传感器、触摸屏、进料气缸和夹爪连接；变频器与电机连接，伺服驱动器与伺服电机连接。

为进一步实现本发明目的，优选地，所述进料臂与集料斗之间设有0.2-1mm间隙。所述进料臂上块和进料臂前块为聚氧甲烯材料。所进料臂底座为铝合金。所述滑动板通过丝杠螺母与滚珠丝杠相连接。所述顶块支座下部凸起与滑动板上设置的两条5mm宽凹槽间隙配合。所述可编程控制器、伺服驱动器、变频器设置于机架的内部。

相对于现有技术，本发明的优点在于：

1）本发明的进给机构通过触摸屏与可编程控制器连接控制伺服电机的转速和圈数，通过联轴器和滚珠丝杠机构转换为机构的直线运动，伺服电机后部配备光电编码器实时反馈位置信号，构成的半闭环自动控制系统保证管材进给速度精度和定长精度，定长精度由原有的0.5mm提高到现有的0.05mm，大大提高加工定常精度，使得管材加工时匀速进给，保证产品质量，提高生产效率。

2）本发明通过传感器限位限定伺服进给机构的加工行程范围，当运行到设定运行范围之外时，设备自动停止操作，提高安全性。本发明具备自动定长功能，实现了缩管工序的全自动化，操作、维护方便，节省人力，提高生产效率。

3）本发明技术手段简便易行，具有积极的技术效果与推广应用价值。

附图说明

图1是本发明在缩管前示意图。

图2是本发明在缩管过程中示意图。

图3是本发明在缩管后示意图。

图4是本发明的整体结构示意图。

图5是进料机构与伺服进给机构结构示意图。

图6是进料机构与模头机构结构示意图。

图7是伺服进给传动机构结构示意图。

图8是进料臂结构示意图。

图9是进给机构一部分示意图。

图10是控制系统示意图。

具体实施方式

为更好地理解本发明，下面结合附图对本发明作进一步的说明，但本发明的实施方式不限如此。

如图4-7所示，一种高精度热管缩管装置包括与控制系统连接的进料机构、伺服进给机构和模头机构；

图1-4所示，所述模头机构包括模头外壳1，电机22、模头带轮23和四瓣缩口模具27，四瓣缩口模具27设置于模头外壳1内部，模头带轮23与电机22的传动轴连接，模头带轮23的转轴与四瓣缩口模具27连接，料管21通过四瓣缩口模具27中心加工，在模头带轮23的转动带动下四瓣缩口模具27实现锻打动作；

如图5所示，进料机构包括进料臂2、集料斗3和进料气缸4，进料臂2设置于集料斗3下端，与进料气缸4连接，进料臂2与集料斗3之间设有0.2-1mm间隙，便于进料臂2在进料气缸4的作用下实现前进送料和后退复位运动。

如图8所示，进料臂2由进料臂底座24、进料臂上块25和进料臂前块26组成，进料臂上块25置于进料臂底座24上后端，进料臂前块26置于进料臂底座24上前端，进料臂上块25和进料臂前块26之间设有开口槽，用于放置料管21；进料臂前块26下端面设置有与进料臂底座24前段凹槽相配合定位的凸槽，安装完后用螺丝固定；优选进料臂上块25和进料臂前块26为聚氧甲烯材料，避免了进料臂2在往复运动过程刮伤集料斗3中的料管，进料臂底座24为铝合金，保证进料臂的刚性，避免发生过大弯曲。当加工不同直径的料管时，只须更换对应所需直径的进料臂前块26即可，而无需将进料臂2整根更换，节省更换时间及材料成本。

如图4、7所示，伺服进给机构主要由限位传感器5、联轴器座7、伺服电机8、联轴器11、滚珠丝杠12、导轨底座13、直线导轨14、滑动板15、顶块支座16、顶块17、夹爪支撑杆18、夹爪座19和夹爪20组成；桌面板9设置在机架10上；伺服电机8、联轴器座7、两根导轨底座13和缩管模头从左到右依次设置在桌面板9上；伺服电机8固定于联轴器座7左端；联轴器11设置在联轴器座7内，一端连接伺服电机8的主轴，另一端与和滚珠丝杠12连接；直线导轨14固定于导轨底座13之上，滑动板15设置于直线导轨14之上，滑动板15通过丝杠螺母与滚珠丝杠12相连接，随滚珠丝杠12的转动做前后直线运动；至少一个夹爪20固定于夹爪座19右侧，夹爪座19固定于夹爪支撑杆18之上，夹爪支撑杆18置于滑动板15凹槽之上；限位传感器5与可编程控制器连接，置于导轨底座13的左后侧，感应滑动板15的位置。

如图9所示，顶块支座16下部凸起与滑动板15上设置的两条5mm宽凹槽间隙配合，用于左右调整顶块支座16和顶块17位置，顶块17置于顶块支座16前，二者通过中间凹凸槽间隙配合，调整顶块17的上下位置，实现自由调整17中心，使得顶块17与料管21同心，加工时顶块17顶住料管21实现定常进料，保证缩管质量。

图4所示，当进料臂2推送料管21到送料末位，料管21进入夹爪20中，夹爪20夹紧料管21的同时使得料管在竖直方向上抬升3-4mm,进料臂顺利空载退回，准备装载下一根料管，采用竖直方向偏差，无需附加其他动作可将料管送至夹爪20，而且使得料管21的前部与四瓣缩口模具27同心，后部与顶块17中心位置同心，保证缩管质量。

如图10所示，控制系统包括可编程控制器、伺服驱动器、变频器、限位传感器5、触摸屏7；可编程控制器分别与伺服驱动器、变频器、限位传感器5、触摸屏7、进料气缸4和夹爪2连接；变频器与电机22连接，伺服驱动器与伺服电机8连接；可编程控制器、伺服驱动器、变频器设置于机架10的内部。在触摸屏7中输入待加工料管长度、设定加工后料管长度和进给速度后点击调试，缩管机自动运行一次缩管整体工序，测量此次缩管加工后的料管末端到变径末端的长度并输入触摸屏中，可编程控制器通过计算，对比设定加工料管长度和实际加工料管长度，实现差补。

四瓣缩口模具27在旋转的模头带轮23沿顺时针方向带动下以60-70Hz的频率往复旋转锻打，料管21前部与缩口模具27同心，后部与顶块17中心同心，在伺服进给机构推动下以设定速度匀速沿轴向进给靠近四瓣缩口模具27，料管21在四瓣缩口模具27锻打作用下发生塑性变形直至缩管完成，缩管完成后伺服进给机构带动料管回退，再松开气爪自动落料，完成缩管工序。

图4所示，自动缩管装置主要按照三个步骤工作：（1）预先将120-150根料管放入集料斗3中，进料臂2前段设有开口槽，料管21恰好能落在开口槽上固定。进料臂2在进料气缸4带动下往前运动将料管送至夹爪20处，待夹爪20夹紧料管21后，进料臂2回退接住下一根料管21，如此反复；（2）夹爪20夹紧料管21后，伺服电机8的旋转运动通过联轴器11和滚珠丝杠12转为机构的直线运动带动滑动板15，夹爪固定杆18，夹爪座19，夹爪20和料管顶块17使得料管21沿轴向进给至模头内直至完成缩管工序；（3）缩管工序结束后，伺服电机反向转动，伺服机构将成型后的料管21在夹爪20带动下退出模头，然后夹爪20松开，成型后的料管21在重力作用下自动落料，如此循环加工。

图5所示，集料斗3中间有一块可水平移动的挡板，可根据料管4的管长调节挡板位置，使其整齐地落入进料臂2上，进料臂2接住料管21后，将其平推至夹爪20处，此时料管21的中心轴与夹爪20中的圆柱孔中心轴处于同一水平面，方便夹持。

图7所示，夹爪20夹紧料管21沿轴向进给进入模头机构进行旋锻成型，此过程中，料管和模头模具中心轴保持同心，以保证管材缩口质量。伺服电机19的转动通过联轴器11和滚珠丝杠12转换为机构的直线运动，料管顶块17设置于料管后部顶住料管实现定常作用。

图8所示，进料臂2由进料臂底座24、进料臂后部25和进料臂前部26组成，对于加工不同的直径的料管21，仅需更换不同尺寸的进料臂前部26便可，大大节省材料。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (7)

1.一种高精度热管缩管装置，其特征在于包括与控制系统连接的进料机构、伺服进给机构和模头机构；

所述模头机构包括模头外壳，电机、模头带轮和四瓣缩口模具，四瓣缩口模具设置于模头外壳内部，模头带轮与电机的传动轴连接，模头带轮的转轴与四瓣缩口模具连接；

所述进料机构包括进料臂、集料斗和进料气缸，进料臂设置于集料斗下端，与进料气缸连接；进料臂由进料臂底座、进料臂上块和进料臂前块组成，进料臂上块置于进料臂底座上的后端，进料臂前块置于进料臂底座上前端，进料臂上块和进料臂前块之间设有开口槽；进料臂前块下端面设置有与进料臂底座前段凹槽相配合定位的凸槽；

所述伺服进给机构主要由限位传感器、联轴器座、伺服电机、联轴器、滚珠丝杠、导轨底座、直线导轨、滑动板、顶块支座、顶块、夹爪支撑杆、夹爪座和夹爪组成；桌面板设置在机架上；伺服电机、联轴器座、两根导轨底座和缩管模头从左到右依次设置在桌面板上；伺服电机固定于联轴器座上；联轴器设置在联轴器座内，一端连接伺服电机的主轴，另一端与和滚珠丝杠连接；直线导轨固定于导轨底座之上，滑动板设置于直线导轨之上，滑动板与滚珠丝杠相连接；至少一个夹爪固定于夹爪座右侧，夹爪座固定于夹爪支撑杆之上，夹爪支撑杆置于滑动板凹槽之上；限位传感器与置于导轨底座的左后侧；顶块支座下部凸起与滑动板上设置的两条凹槽间隙配合，顶块置于顶块支座前，通过中间凹凸槽间隙配合；

所述控制系统包括可编程控制器、伺服驱动器、变频器、限位传感器、触摸屏；可编程控制器分别与伺服驱动器、变频器、限位传感器、触摸屏、进料气缸和夹爪连接；变频器与电机连接，伺服驱动器与伺服电机连接。

2.根据权利要求1所述的高精度热管缩管装置，其特征在于，进料臂与集料斗之间设有0.2-1mm间隙。

3.根据权利要求1所述的高精度热管缩管装置，其特征在于，所述进料臂上块和进料臂前块为聚氧甲烯材料。

4.根据权利要求1所述的高精度热管缩管装置，其特征在于，所进料臂底座为铝合金。

5.根据权利要求1所述的高精度热管缩管装置，其特征在于，所述滑动板通过丝杠螺母与滚珠丝杠相连接。

6.根据权利要求1所述的高精度热管缩管装置，其特征在于，所述顶块支座下部凸起与滑动板上设置的两条5mm宽凹槽间隙配合。

7.根据权利要求1所述的高精度热管缩管装置，其特征在于，所述可编程控制器、伺服驱动器、变频器设置于机架的内部。

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