CN105722644B - 旋转式卡盘 - Google Patents
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Abstract
一种根据本公开的一些实施例的旋转式卡盘，该旋转式卡盘包括：夹紧组件；第一驱动机构，该第一驱动机构用于操作所述夹紧组件以夹紧相关工件；框架，该框架被旋转地固定到所述夹紧组件；和第二驱动机构，该第二驱动机构用于旋转所述框架和夹紧组件。第二驱动机构能够将所述框架和夹紧组件旋转大约360度。一对对准弹簧与其上安装有第二驱动机构的安装板接合。该安装板能够相对于该安装板所安装到的稳定表面枢转，并且所述弹簧限制该枢转运动。每个第一驱动机构和第二驱动机构均包括马达，并连接到用于操作相应马达的处理器。
Description
技术领域
本发明涉及一种旋转式卡盘，该旋转式卡盘用于夹紧工件(例如管子、管道或导管)，并且使工件旋转以便为了弯管操作而能够适当地定位工件。
背景技术
存在几种夹紧并旋转管子、管道和导管的现有方法。第一种方法是：用户手动地安装适当尺寸的心轴或夹头，以固定管子、管道或导管，该管子、管道或导管然后被手动进给到弯管机内。用户还必须手动地旋转以在同一件管子、管道或导管上形成另外的弯曲部。另一种方法是：用户手动地安装适当尺寸的心轴或夹头，以固定管子、管道或导管，该管子、管道或导管然后被自动进给到弯管机内。所有现有的方法都由以下形式组成：工件不旋转；手动旋转工件；或使用马达、齿轮传动马达或者以液压或气动致动的方式来自动旋转工件。
美国专利No.6152435公开了多直径虎钳夹具和夹头卡爪，它们允许加工被保持部件的顶表面和末端。这些夹头卡爪固定到在机用虎钳上的每个夹持块。夹头卡爪包括至少一个夹头凹口(collet pocket)，该夹头凹口被成形在每一个夹头卡爪的内表面中。夹头凹口被设计成容纳夹头垫，该夹头垫被成形为保持具有变化的直径的大致圆柱形的部件。通过在每一个夹头卡爪内具有不止一个夹头凹口，能够同时使用若干不同尺寸的夹头垫，并且，具有变化直径的部件能够可靠地保持在机用虎钳内的适当位置。
美国公报No.US 2003/0080267 A1公开了多尺寸的夹具，该多尺寸的夹具能够附接到各种尺寸的圆柱形物体，例如专业电影摄像机的光圈杆(iris rod)。该多尺寸的夹具包括一对夹具卡爪，该夹具卡爪由铰链和可枢转的调节杆连接。夹具卡爪的内表面包括具有至少两个不同直径的弯曲表面。通过在一个方向上转动可枢转调节杆而打开夹具卡爪，并通过在相反方向上转动可枢转调节杆而关闭夹具卡爪。所述夹具卡爪之一也包含本体，该本体也具有开口和在该开口上方的L形缝隙(split)，其中，关闭机构在该开口上方穿过本体并穿过该缝隙缝。该关闭机构当在一个方向上转动时增大所述开口，而当在相反方向上转动时减小该开口，因而允许其它设备通过该开口附接到此夹具。
美国公报No.2012/0243954 A1公开了具有旋转虎钳的孔锯管开槽器，该旋转虎钳将管状工件及孔锯对齐组件与可旋转臂对齐，该可旋转臂对齐孔锯以中旋转臂旋转时且当不同直径的工件和孔锯固定到开槽器时形成单个或多个具有保持固定的一组径向中部的切割槽几何特征。
当前的管子、管道和导管弯管机具有每当使用新直径(内径或外径)的管子、管道和导管就必须更换的夹头和心轴。获得和存放多种尺寸的夹头和心轴的成本变得非常高。
本文中提供了根据一些示例性实施例的旋转式卡盘，其提供了对现有卡盘的改进并克服了现有技术所具有的缺点。在结合附图的研究来阅读所附说明书时，其它特征和优点将变得显而易见。
发明内容
根据一些示例实施例的旋转式卡盘包括：夹紧组件；第一驱动机构，该第一驱动机构用于操作该夹紧组件以夹紧相关的工件；框架，该框架被旋转地固定到所述夹紧组件；以及第二驱动机构，该第二驱动机构用于使所述框架和夹紧组件旋转。第二驱动机构能够使所述框架和夹紧组件旋转约360度。一对对准弹簧与其上安装有第二驱动机构的安装板接合。该安装板能够相对于其所安装到的稳定表面枢转，并且该弹簧限制枢转运动。第一驱动机构和第二驱动机构包括马达，并且连接到用于操作各个马达的处理器。
所提供的本发明内容仅是为了总结一些示例性实施例，以便提供对本公开的一些方面的基本理解。因此，将会明白，上述示例性实施例仅是示例，不应解释为以任何方式缩小本公开的范围和精神。从以下结合附图给出的详细描述中，所公开的各个实施例的其它实施例、方面和优点将变得显而易见，这些附图通过例子示出了所述实施例的原理。
附图说明
通过参照以下结合附图(这些附图不必按比例绘制)进行的描述，可以最好地理解所公开的实施例的结构和操作的组织和方式、以及其进一步的目的和优点，其中，相同的附图标记表示相同的元件，其中：
图1是包括本发明的特征的旋转式卡盘的透视图；
图2是旋转式卡盘的正视图；
图3是旋转式卡盘的后视图；
图4是旋转式卡盘的侧视图；
图5是旋转式卡盘的仰视图；
图6是旋转式卡盘的截面图；
图7是旋转式卡盘的部件的分解透视图；
图8是旋转式卡盘的可替代版本的部件的分解透视图；并且
图9是与旋转式卡盘一起使用的工件的透视图。
具体实施方式
虽然本发明可以容许不同形式的实施例，但仅在附图中示出并将在本文中详细描述一些特定实施例，应当理解，本公开应视为本发明的原理的举例说明，并非旨在将本发明局限于本文所示和描述的内容。因此，除非另外指出，本文公开的特征都可以组合在一起，以形成为了简化而未示出的另外的组合。还应明白，在一些实施例中，在图中作为示例示出的一个或多个元件可以省略和/或用本公开的范围内的可替代实施例替代。
旋转式卡盘20用于保持工件22，例如商品级的管子、管道或导管，以便能够通过相关的弯管机(未示出)而在工件22中形成弯曲部，并且该旋转式卡盘20还用于旋转工件22，以便能够通过相关的弯管机在工件22中形成额外的弯曲部而不必将工件22从旋转式卡盘20分离。旋转式卡盘20解决了必须手动地更换夹头或心轴的问题，因为该旋转式卡盘20使用户能够可靠地夹紧工件22并将工件22旋转到期望的位置。旋转式卡盘20包括：夹紧组件24、24’；驱动机构26，该驱动机构26用于操作夹紧组件24；旋转组件28及其驱动机构29，该旋转组件28用于旋转夹紧组件24、24’；以及处理器30，该处理器30用于操作旋转式卡盘20。图1-6中示出了夹紧组件24的第一实施例。夹紧组件24’的第二可替代实施例包括典型的隔膜/隔板卡盘，该隔膜/隔板卡盘与在美国公报No.US2012/0243954A1中示出的卡盘类似，该美国公报的公开内容通过引用的方式整体并入本文。
参见图9，工件22可以是具有在0.5”和7”之间的外径的任何典型的工件22，该工件22被弯曲成在工件22中具有一个或多个弯曲部的指定形状。工件22具有：两个相反端36a、36b，在这两个相反端36a、36b之间限定一定的长度；和侧壁36，该侧壁36可以具有贯通的中心通道40。工件22具有纵向轴线或中心线42。侧壁38可以具有各种横截面形状，例如(但不限于)圆形、矩形、正方形、六边形。工件22优选由金属制成，但也可以是另一种实心的可弯曲材料。虽然在本文中该工件22被大致示出并描述为管子、管道或导管，但应理解，工件22也可以具有其它形式和形状，例如实心杆。
如图7最佳示出的，夹紧组件24包括：固定的基础板44；被夹在基础板44和第一致动器板48之间的第一组带有锯齿的卡爪46a、46b、46c；被夹在基础板44和第二致动器板52之间的第二组带有锯齿的卡爪50a、50b、50c；一组枢轴紧固件54a、54b、54c及它们相关的垫圈55、57以及它们相关的锁紧螺母58；第一组驱动紧固件56a、56b、56c及它们相关的垫圈57；以及第二组驱动紧固件59a、59b、59c及它们相关的垫圈57。枢轴紧固件54a、54b、54c可以由螺栓形成。驱动紧固件56a、56b、56c、59a、59b、59c具有带螺纹的端部并且可以由螺栓形成。
上述一组枢轴紧固件54a、54b、54c以及它们相关的锁紧螺母58将致动器板52连接至卡爪50a、50b、50c，再连接至基础板44，再连接至卡爪46a、46b、46c，最后连接至致动器板48。第一组驱动紧固件56a、56b、56c和它们相关的垫圈57将致动器板48连接至卡爪46a、46b、46c。第二组驱动紧固件59a、59b、59c和它们相关的垫圈57将致动器板52连接至卡爪50a、50b、50c。
基础板44具有两个相反的平坦侧表面53a、53b，该侧表面53a、53b具有上边缘60a、下边缘60b以及两个相反的侧边缘62。上边缘60a和下边缘60b均大致为平面的。基础板44具有中心圆形开口64，围绕该中心圆形开口64存在三个均匀间隔开的枢轴孔66a、66b、66c，每个枢轴孔均完全穿过基础板44。每个枢轴孔优选相对于其相邻的枢轴孔为120°。每个枢轴孔66a、66b、66c都位于离圆形开口64的中心相同的径向距离处。固定孔70朝向基础板44的顶侧角部定位。第一组安装开口72设置在用于如本文所述地附接至旋转组件28的基础板44的上边缘60a中，并且第二组安装开口(未示出)设置在用于如本文所述地附接至旋转组件28的基础板44的下边缘60b中。
第一致动器板48和第二致动器板52彼此成镜像。每个致动器板48、52均具有平坦的侧表面82a、82b并具有外边缘84，该外边缘84大致限定具有主体部86和延伸部88的泪滴形状。每个致动器板48、52的主体部86均具有大致中心的圆形开口90，围绕该圆形开口90存在三个均匀间隔开的弧形旋转狭槽92a、92b、92c并设置有三个均匀间隔开的直线驱动狭槽94a、94b、94c。每个弧形旋转狭槽92a、92b、92c的起始端相对于其相邻的弧形旋转狭槽92a、92b、92c的起始端为120°，并且每个直线驱动狭槽94a、94b、94c的起始端相对于其相邻的直线驱动狭槽94a、94b、94c的起始端为120°。每个弧形旋转狭槽92a、92b、92c都围绕开口90的中心呈弧形。每个弧形旋转狭槽92a、92b、92c均具有相应的直线驱动狭槽94a、94b、94c。每个弧形旋转狭槽92a、92b、92c均位于离圆形开口90的中心相同的径向距离处，并且每个直线驱动狭槽94a、94b、94c都位于离圆形开口90的中心相同的径向距离处。每个直线驱动狭槽94a、94b、94c均以稍微径向的方式从开口90的中心延伸。延伸部88具有贯穿其延伸的驱动孔98，以附接至第一驱动机构26。
第一组卡爪46a、46b、46c紧邻基础板44的第一侧表面53a并紧邻致动器板48的侧表面82a。第二组卡爪50a、50b、50c紧邻基础板44的第二侧表面53b并紧邻致动器板50的侧表面82a。
每个卡爪46a、46b、46c、50a、50b、50c均形状一致并被加固，以防止卡爪46a、46b、46c、50a、50b、50c的变形。每个卡爪46a、46b、46c、50a、50b、50c均具有工件接合表面74以及贯穿地设置的第一枢轴孔76和第二枢轴孔78，该工件接合表面74由多个齿形成以在其上形成锯齿。这些锯齿平行于穿过致动器板48、52中的开口90的中心限定的轴线。第二枢轴孔78具有内螺纹。卡爪46a、46b、46c、50a、50b、50c绕开口64、90旋转地均匀间隔开并与开口64、90的中心径向地均匀间隔开，使得卡爪46a、46b、46c、50a、50b、50c的工件接合表面74形成经过开口64、90的中心的工作中心线133。
每个枢轴紧固件54a、54b、54c穿过安装在致动器板52中的相应旋转狭槽92a、92b、92c内的垫圈57、卡爪50a、50b、50c中的相应的卡爪枢轴孔76、安装在基础板44的相应枢轴孔66a、66b、66c中的一对垫圈55(一个垫圈55安装到侧表面53b中，另一个垫圈55安装到侧表面53a中)、卡爪46a、46b、46c中的相应的卡爪枢轴孔76、以及安装在致动器板48中的相应旋转狭槽92a、92b、92c内的垫圈57。卡爪46a、46b、46c、50a、50b、50c抵接垫圈57，以在卡爪46a、46b、46c、50a、50b、50c和基础板44之间提供一个空间。每个驱动紧固件56a、56b、56c穿过安装在致动器板48中的相应直线狭槽94a、94b、94c内的垫圈57并进入卡爪46a、46b、46c中的相应卡爪枢轴孔78内。卡爪46a、46b、46c抵接垫圈57，以在卡爪46a、46b、46c和致动器板48之间提供一个空间。卡爪46a、46b、46c中的枢轴孔78带有内螺纹以接合该驱动紧固件56a、56b、56c的螺纹端，从而将致动器板48和卡爪46a、46b、46c配合在一起。每个驱动紧固件59a、59b、59c都穿过安装在致动器板52中的相应直线狭槽94a、94b、94c内的垫圈57，并进入卡爪50a、50b、50c中的相应卡爪枢轴孔78内。卡爪50a、50b、50c抵接垫圈57，以在卡爪50a、50b、50c和致动器板52之间提供一个空间。卡爪50a、50b、50c中的枢轴孔78带有内螺纹以接合该驱动紧固件59a、59b、59c的螺纹端，从而将致动器板52和卡爪50a、50b、50c配合在一起。锁紧螺母58固定至枢轴紧固件54a、54b、54c的末端，并将卡爪46a、46b、46c、50a、50b、50c、基础板44和致动器板48、52保持在一起，同时允许致动器板48、52相对于基础板44和卡爪46a、46b、46c、50a、50b、50c的旋转运动。致动器板48、52彼此水平对齐并与圆形开口64对齐，以便开口90和64的中心线133形成与卡爪46a、46b、46c、50a、50b、50c的工作中心线共线的公共中心线。
在图8中示出可替代的夹紧组件24’。夹紧组件24’包括：固定的基础板44’；被夹在基础板44’和第一致动器板48’之间的第一组带有锯齿的卡爪46a’、46b’、46c’；被夹在基础板44’和第二致动器板52’之间的第二组带有锯齿的卡爪50a’、50b’、50c’；以及用于将基础板44’、卡爪46a’、46b’、46c’、50a’、50b’、50c’和致动器板48’、52’连接在一起的一组枢轴紧固件54a’、54b’、54c’、驱动紧固件56a’、56b’、56c’和锁紧螺母58’。紧固件54a’、54b’、54c’、56a’、56b’、56c’可以由螺栓形成。
基础板44’具有两个相反的平坦侧表面53a’、53b’，该侧表面53a’、53b’具有上边缘60a’、下边缘60b’以及两个相反的侧边缘62’。上边缘60a’和下边缘60b’均大致为平面的。基础板44具有中心圆形开口64’，围绕该中心圆形开口64’存在三个均匀间隔开的枢轴孔66a’、66b’、66c’和三个均匀间隔开的旋转狭槽68a’、68b’、68c’，每个枢轴孔66a’、66b’、66c’和旋转狭槽68a’、68b’、68c’均完全穿过基础板44’。每个枢轴孔优选相对于其相邻的枢轴孔为120°，并且每个旋转狭槽优选相对于其相邻的旋转狭槽为120°。每个枢轴孔66a’、66b’、66c’具有对应的旋转狭槽68a’、68b’、68c’，该旋转狭槽68a’、68b’、68c’绕其相应的枢轴孔66a’、66b’、66c’径向地成弧形。每个枢轴孔66a’、66b’、66c’位于距圆形开口64’的中心相同的径向距离处，并且每个旋转狭槽68a’、68b’、68c’都位于距圆形开口64’的中心相同的径向距离处。每一个旋转狭槽68a’、68b’、68c’以大致径向的方式从开口64’的中心延伸。固定孔70’朝向基础板44’的顶侧角部定位。第一组安装开口72’设置在用于如本文所述地附接至旋转组件28的基础板44’的上边缘60a’中，并且第二组安装开口(未示出)设置在用于如本文所述地附接至旋转组件28的基础板44’的下边缘60b’中。
第一致动器板48’和第二致动器板52’彼此成镜像。每个致动器板48’、52’具有两个相反的平坦侧表面82a’、82b’并具有外边缘84’，该外边缘84’大致限定具有主体部86’和延伸部88’的泪滴形状。每个致动器板48’、52’的主体部86’均具有大致中心的圆形开口90’，围绕该开口90’存在三个均匀间隔开的弧形旋转狭槽92a’、92b’、92c’，并设置有三个均匀间隔开的直线驱动狭槽94a’、94b’、94c’。每个弧形旋转狭槽92a’、92b’、92c’的起始端相对于其相邻的弧形旋转狭槽92a’、92b’、92c’的起始端为120°，并且每个直线驱动狭槽94a’、94b’、94c’的起始端相对于其相邻的直线驱动狭槽94a’、94b’、94c’的起始端为120°。每个弧形旋转狭槽92a’、92b’、92c’都围绕开口90’的中心呈弧形。每个弧形旋转狭槽92a’、92b’、92c’均具有对应的直线驱动狭槽94a’、94b’、94c’。每个弧形旋转狭槽92a’、92b’、92c’均位于距圆形开口90’的中心相同的径向距离处，并且每个直线驱动狭槽94a’、94b’、94c’都位于距圆形开口90’的中心相同的径向距离。每个直线驱动狭槽94a’、94b’、94c’均以稍微径向的方式从开口90’的中心延伸。延伸部88’具有贯穿其延伸的驱动孔98’，以附接到第一驱动机构26。
第一组卡爪46a’、46b’、46c’位于基础板44’的第一侧表面53a’上，并且第二组卡爪50a’、50b’、50c’位于基础板44’的第二侧表面53b’上。卡爪46a’、46b’、46c’抵靠致动器板48’的侧表面82a’齐平地安放。卡爪50a’、50b’、50c’抵靠致动器板52’的侧表面82a’齐平地安放。
每个卡爪46a’、46b’、46c’、50a’、50b’、50c’均形状一致。每个卡爪46a’、46b’、46c’、50a’、50b’、50c’具有：工件接合表面74’，该接合表面74’由多个齿形成以在接合表面74’上形成锯齿；贯穿地设置的第一枢轴孔76’和第二枢轴孔78’。卡爪46a’、46b’、46c’、50a’、50b’、50c’围绕开口64’、90’旋转地均匀间隔开并与开口64’、90’的中心径向地均匀间隔开，使得卡爪46a’、46b’、46c’、50a’、50b’、50c’的工件接合表面74’形成经过开口64’、90’的中心的工作中心线。
每个枢轴紧固件54a’、54b’、54c’穿过在致动器板52’中的相应旋转狭槽92a’、92b’、92c’，卡爪50a’、50b’、50c’中的相应的卡爪枢轴孔76’、基础板44’的相应枢轴孔66a’、66b’、66c’、卡爪46a’、46b’、46c’中的相应的卡爪枢轴孔76’、以及致动器板48’中的相应旋转狭槽92a’、92b’、92c’。每个驱动紧固件56a’、56b’、56c’穿过致动器板52’中的相应直线狭槽94a’、94b’、94c’、卡爪50a’、50b’、50c’中的相应的卡爪枢轴孔78’、基础板44’的相应旋转狭槽68a’、68b’、68c’、卡爪46a’、46b’、46c’中的相应卡爪枢轴孔78’、以及致动器板48’中的相应直线狭槽94a’、94b’、94c’。锁紧螺母58’固定到紧固件54a’、54b’、54c’、56a’、56b’、56c’的端部并将卡爪46a’、46b’、46c’、50a’、50b’、50c’、基础板44’和致动器板48’、52’保持在一起，同时允许致动器板48’、52’相对于基础板44’和卡爪46a’、46b’、46c’、50a’、50b’、50c’的旋转运动。致动器板48’、52’彼此配准对齐并与圆形开口64’对齐，使得开口90’和64’的中心形成与卡爪46a’、46b’、46c’、50a’、50b’、50c’的工作中心线共线的公共中心线。
如能够从以上描述中看到的，夹紧组件24和夹紧组件24’之间的两个不同之处在于：夹紧组件24中省略了狭槽68a’、68b’、68c’在，并且在夹紧组件24中设置有两组驱动紧固件56a、56b、56c、59a、59b、59c，而不是像夹紧组件24’中仅设置有单一驱动紧固件56a’、56b’、56c’。狭槽68a’、68b’、68c’的省略使得制造变得容易，因为部件不需要通过这些狭槽68a’、68b’、68c’额外的对齐。
参见图2和8，驱动机构26驱动夹紧组件24、24’。驱动机构26包括：螺纹驱动杆100，该螺纹驱动杆100优选由3/4”-10ACME螺杆形成；螺纹驱动联轴器102，该螺纹驱动联轴器102用于将驱动杆100附接到夹紧组件24、24’；马达104，该马达104附接到驱动杆100的端部；安装支架106，该安装支架106用于将马达104附接到夹紧组件24、24’。合适的马达104包括(但不限于)伺服马达、步进马达和直流马达。处理器30与马达104通信，以控制马达104并监测马达104。带螺纹的驱动联轴器102与螺纹杆100螺纹接合。驱动联轴器102包括两个相反的突起108a、108b，该突起108a、108b以可枢转方式接合致动器板48、52、48’、52’的驱动孔98，使得驱动联轴器102不随着螺纹驱动杆100旋转。虽然驱动机构26被描述成螺纹驱动杆100、带螺纹的驱动联轴器102和马达104，但但也可提供其它的驱动机构来操作该夹紧组件24、24’，例如本领域中公知的气动或液压驱动组件。
用于将马达104附接到夹紧组件24、24’的安装支架106在马达104和基础板44、44’之间延伸并附接到马达104和基础板44、44’。这固定了马达104相对于基础板44、44’的位置，以便马达104在夹紧组件24、24’如本文中所述地旋转时移动。
处理器30以已知的方式监测和确定马达104的电流消耗(current draw)。处理器30也以已知的方式监测和确定马达104的旋转并确定驱动杆100的行程长度。
夹紧组件24、24’和其相关的驱动机构26安装到旋转组件28。旋转组件28包括：框架110；和其驱动机构29，该驱动机构29包括安装在轴承支座中的一系列的滚子轴承112、旋转齿轮箱114、马达116和安装板118，该安装板118用于安装所述旋转齿轮箱114和马达116。滚子轴承112可以是锥形轴承、球形滚子轴承、圆柱滚子轴承、径向球轴承等。处理器30与马达116通信，以控制马达116并监测监视马达116。合适的马达116包括(但不限于)伺服马达、步进马达和直流马达。
框架110将驱动机构29附接到夹紧组件24、24’。框架110是大致U形得并且包括：基础板120；第一臂122，该第一臂122从基础板120的上端延伸；和第二臂124，该第二臂124从基础板120的下端延伸。第一臂122通过合适的手段(例如，延伸穿过臂122并进入基础板44、44’轴的紧固件)固定地紧固到基础板44、44’的平面上边缘60a、60a’。第二臂124通过合适的手段(例如，延伸穿过臂124并进入基础板44、44’中的紧固件)固定地紧固到基础板44、44’的平面下边缘60b、60b’。U形止动板125附接到基础板120并包括基础板127和从基础板127的侧边缘延伸的臂129。臂129通过合适的手段(例如，延伸穿过臂129并进入基础板127中的紧固件)固定地紧固到基础板127的平面侧边缘131。
从马达116延伸的驱动轴126通过合适的手段(例如支架和紧固件)附接到基础板120。止动板125与驱动轴126的端部重叠，以在工件22插入旋转式卡盘20中时保护该驱动轴126免受损坏(止动板125防止工件22接触驱动轴126)。因而，当马达116旋转时，框架110绕中心线133旋转，这使夹紧组件24、24’和其驱动机构26旋转。旋转齿轮箱114允许夹紧组件24、24’及其相关的驱动机构26以及工件22(当安装在夹紧组件24、24’中时)绕中心线133相对于地面360°旋转。旋转齿轮箱114具有足够的转矩，以使总重量超过184磅并且在工件22的中部具有90度弯曲的工件22旋转。在使工件22旋转时，齿轮箱114允许高度的精确性。轴承支座113在苛刻的条件平稳地操作。轴承支座113能够承受从夹紧组件24、24’悬垂的10英尺长的4英寸刚性导管的总重量。
马达116经由安装板118固定地安装在稳定表面117上，例如固定的或可移动的托架。安装板118由平坦板形成，它具有主体部118a和从主体部118a的端部延伸的延伸部118b。安装板118例如通过贯穿孔体128延伸的紧固件而适当地附接至稳定表面117，该孔体128设置成贯穿主体部118a。如图所示，孔体128被扩大，使得安装板118能够相对于地面并相对于中心线133枢转，从而引起夹紧组件24如本文所述地相对于中心线133并相对于稳定表面117成角度地移动。轴承支座113和旋转齿轮箱114安装在主体部118a上并附接到主体部118a，以便安装板118的移动使驱动机构29移动。
如图3和5中最佳地示出的，设置有一对对准弹簧130及它们相关的壳体132，以允许旋转式卡盘20相对于稳定表面117枢转预定的量(优选为12度)，从而补偿工件22中的材料直线度的不均匀，并在弯管过程中的工件22回弹期间允许另外的自由度。另外，一旦工件22被从夹紧组件24、24’松开并且夹紧组件24、24’被卸载，则对准弹簧130就使旋转式卡盘20相对于稳定表面117自动对中。
壳体132例如通过贯穿孔134延伸的紧固件而适当地固定至稳定表面117，该孔134被设置在壳体132内。每个对准弹簧130的端部安放在相应的壳体132内，并且每个对准弹簧130的相反端抵接安装板118的延伸部118b。
由于安装板118的主体部118a中的扩大的孔体，旋转式卡盘20能够相对于稳定表面117枢转。对准弹簧130限制了枢转量并使旋转式卡盘20返回到中心位置。
在使用中，用户将要夹紧的工件22的尺寸编程到处理器30中。结果，处理器30被编程以确定马达104上的电流消耗的适当量和驱动联轴器102将沿着驱动杆100行进的距离以在工件22上获得期望的夹紧力。
对于夹紧组件24，马达104的旋转使驱动杆100旋转，这使得驱动联轴器102沿着驱动杆100移动，这向致动器板48、52赋予旋转移动，并且通过枢轴紧固件54a、54b、54c在致动器板48、52的狭槽92a、92b、92c中的移动而赋予驱动紧固件56a、56b、56c、59a、59b、59c朝向夹紧组件24的中心的向内径向移动和卡爪46a、46b、46c、50a、50b、50c的对应的向内枢转运动。卡爪46a、46b、46c、50a、50b、50c的这种向内枢转运动使它们移动到与工件22彼此对齐地抓握接合(gripping engagement)。工件接合表面74上的锯齿可以咬合到工件22中，以将工件22固定在夹紧组件24中，由此防止工件22在卡爪46a、46b、46c、50a、50b、50c中滑移。当电流消耗传感器和距离传感器表明已经在工件22上实现了适当的夹紧力时，处理器30发送信号以停止马达104的致动。如果工件22的不正确的尺寸被编程到处理器30中，则处理器30将能够对此作出判定，因为将不能适当地达到或者将超过所编程的电流消耗水平和距离行程量。如果处理器30对此作出判定，则通知用户并要求用户核实工件22的尺寸。另外，如果工件22是电镀的，当卡爪46a、46b、46c、50a、50b、50c与工件22接合，电镀层可能磨损并引起卡爪46a、46b、46c、50a、50b、50c在工件22的表面上滑移。如果这种情况发生并且假如还未达到电流极限和行程极限，则处理器30引导旋转式卡盘20继续夹紧工件22。工件22将在夹紧组件24中重新定心。
对于夹紧组件24’，马达104的旋转使驱动杆100旋转，这使得驱动联轴器102沿着驱动杆100移动，这向致动器板48’、52’赋予旋转移动，并且经由枢轴紧固件54a’、54b’、54c’在致动器板48’、52’的槽92a’、92b’、92c’中的移动而赋予驱动紧固件56a’、56b’、56c’朝向夹紧组件24’的中心的向内径向移动和卡爪46a’、46b’、46c’、50a’、50b’、50c’的对应的向内枢转运动。卡爪46a’、46b’、46c’、50a’、50b’、50c’的这种向内枢转运动使它们移动到与工件22彼此对齐地抓握接合。当电流消耗传感器和距离传感器表明已经在工件22上实现了适当的夹紧力时，处理器30发送信号以停止对马达104的致动。如果工件22的不正确的尺寸被编程到处理器30中，则处理器30将能够对此作出判定，因为将不适当地达到或将超过所编程的电流消耗水平和距离行程量。如果处理器30对此作出判定，则通知用户并要求用户核实工件22的尺寸。
为了确保旋转式卡盘20具有期望的量的夹紧力以使用驱动机构22使工件22旋转，处理器30确定来自马达104的电流消耗和距离行程量。这些参数被处理器30监测，并且如果在任何时间下所述参数不符合工件22的要求，则操作将停止。这有助于防止对旋转式卡盘20和工件22的损坏。例如，如果处理器30中的程序预期的是具有4”外径的工件22，但插入到旋转式卡盘20中的是具有1”外径的工件22，当满足预期的距离行程但不满足电流消耗时，则处理器30被编程为通知用户存在问题。同样，如果处理器30中的程序预期的是具有1”外径的工件22，但插入到旋转式卡盘20中的是具有4”外径的工件22，当满足预期的电流消耗但不满足距离测量值时，则处理器30被编程为通知用户存在问题。
处理器30操作马达116，以使框架110、夹紧组件24、24’及其已安装的驱动机构26相对于稳定表面117在任一方向上旋转。马达116能够用于使夹紧组件24、24’及其已安装的驱动机构26旋转大约360度。这允许工件22位于各种旋转位置，从而允许无限可变的弯曲形状。这基本适合与弯管机一起使用，该弯管机形成工件22中的第一弯曲部、松开工件22用于相对于相关的弯管机重新定位进而重新接合工件22以形成第二弯曲部。
在夹紧组件24中，多个安装座140通过紧固件142安装在致动器板48的平坦侧表面82b上。每个安装座140均形成为块体并具有朝向开口90向内渐缩的渐缩的表面144。当工件22插入到夹紧组件24中时，如果工件22是偏离中心的，则工件22将接合该安装座140的渐缩的表面144，并且该渐缩的表面144将工件22引导到开口90中。
由于夹紧组件24、24’的结构，夹紧组件24、24’能够夹紧各种直径的工件22，而不需要改变夹紧组件24、24’的任何部件。如上所述，用于夹紧组件24、24’一起使用的工件22可以具有在0.5”和7”之间的外径。这提供了夹紧组件24、24’中的“零更换”。
虽然参照附图示出和描述了特定实施例，但应明白，在不偏离所附权利要求的精神和范围的情况下，本领域技术人员可以设想出各种变型例。因此，应明白，本公开和所附权利要求的范围不限于参照附图说明和讨论的具体实施例，并且各种变型和其它实施例都旨在被包括于本公开和附图的范围内。此外，虽然上述说明和相关的附图在元件和/或功能的特定示例性组合的背景下描述了示例性实施例，但应明白，在不偏离本公开和所附权利要求的范围的情况下，可以通过替代实施例来提供这些元件和/或功能的不同组合。
Claims (19)
1.一种旋转式卡盘，包括：
夹紧组件，所述夹紧组件用于夹紧相关的工件，所述夹紧组件限定中心线；
第一驱动机构，所述第一驱动机构用于操作所述夹紧组件以夹持所述相关的工件；
框架，所述框架附接到所述夹紧组件，所述框架和所述夹紧组件相对于彼此旋转地固定；以及
第二驱动机构，所述第二驱动机构用于使所述框架和所述夹紧组件绕所述中心线相对于地面旋转，
其中，所述框架包括与所述第二驱动机构的驱动轴的端部对齐的止动板，其中所述止动板被构造成与工件抵接并防止所述工件相对于所述第二驱动机构的进一步移动。
2.根据权利要求1所述的旋转式卡盘，其中，所述框架和所述夹紧组件能够旋转约360度。
3.根据权利要求1或2所述的旋转式卡盘，其中，所述第二驱动机构还使所述第一驱动机构随所述夹紧组件和所述框架旋转。
4.根据权利要求3所述的旋转式卡盘，其中，所述第一驱动机构、所述夹紧组件和所述框架能够旋转约360度。
5.根据权利要求1或2所述的旋转式卡盘，还包括安装板，所述第二驱动机构固定到所述安装板，所述安装板具有贯通的至少一对孔体，紧固件能够穿过所述孔体安装。
6.根据权利要求5所述的旋转式卡盘，其中，所述孔体是纵长的，使得所述紧固件能够沿着所述孔体滑动。
7.根据权利要求6所述的旋转式卡盘，还包括与所述安装板接合的一对弹簧，所述安装板能够在所述安装板所安装到的稳定表面上枢转运动，所述弹簧限制所述安装板的枢转运动量。
8.根据权利要求5所述的旋转式卡盘，还包括与所述安装板接合的一对弹簧，所述安装板能够在所述安装板所安装到的稳定表面上枢转运动，所述弹簧限制所述安装板的枢转运动量。
9.根据权利要求1或2所述的旋转式卡盘，还包括与所述第二驱动机构附接的安装板以及与所述安装板接合的一对弹簧，所述安装板能够在所述安装板所安装到的稳定表面上枢转运动，所述弹簧限制所述安装板的枢转运动量。
10.根据权利要求1或2所述的旋转式卡盘，其中，所述第一驱动机构和第二驱动机构中的每一个均包括马达和用于操作所述马达的处理器。
11.根据权利要求1或2所述的旋转式卡盘，还包括用于操作所述第一驱动机构和所述第二驱动机构的处理器。
12.根据权利要求1或2所述的旋转式卡盘，其中，所述第一驱动机构包括：马达；带螺纹的驱动杆，所述驱动杆连接到所述马达；以及带螺纹的驱动联轴器，所述驱动联轴器用于将所述驱动杆附接到所述夹紧组件。
13.根据权利要求12所述的旋转式卡盘，其中，所述马达通过支架附接到所述夹紧组件。
14.根据权利要求1或2所述的旋转式卡盘，其中，所述夹紧组 件是虹膜/隔膜式夹具。
15.根据前述权利要求中的任一项所述的旋转式卡盘与工件的组合体。
16.根据权利要求15所述的组合体，其中，所述工件具有在0.5″和7″之间的外径。
17.一种方法，包括：
提供工件；
提供被安装到稳定表面上的夹紧组件，所述夹紧组件限定中心线；
使用所述夹紧组件夹紧所述工件；以及
使所述夹紧组件绕所述中心线并相对于所述稳定表面旋转，使得所述工件绕所述中心线相对于所述稳定表面旋转。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述夹紧组件能够绕所述中心线旋转约360度。
19.根据权利要求17或18所述的方法，还包括：使所述夹紧组件相对于所述稳定表面枢转，所述枢转引起所述夹紧组件相对于所述中心线的角运动。
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