CN105855365B - 金属管全自动成型设备及其加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金属管全自动成型设备及其加工方法，设备包括：机架；三爪夹紧总成，设置有夹头、夹头锁紧拉杆和电机，电机通过传动部件带动夹头转动，夹头锁紧拉杆用于控制夹头夹紧或松开金属管；拉杆动力机构，用于驱动夹头锁紧拉杆动作；电磁感应加热设备，设置有加热线圈，加热线圈与夹头同轴心安装；电磁感应加热设备移动机构，能带动电磁感应加热设备和加热线圈沿金属管轴向移动；滚轮，滚轮滚轴的两端安装在转动架上，转动架的一端与机架铰接，设有铰接点；滚轮提升机构，固定在机架上，能将转动架的另一端提升；控制系统。本发明具有结构合理、加工方便、自动化程度高、工作效率高的有益效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种金属管成型设备及其加工方法。
背景技术
铁路工程、隧道、桥梁的加工工程中，需要一种金属管，如图1所示，金属管1的头部呈尖状、其它部位需要打间隔均匀的对穿孔11，现有技术中，没有一次成型的全自动设备。
发明内容
本发明根据以上不足，提供了一种金属管全自动成型设备，能完成头部呈尖状、其它部分打间隔均匀的对穿孔。
本发明的技术方案是：
一种金属管全自动成型设备，其特征是，包括：
机架；
三爪夹紧总成，设置有夹头、夹头锁紧拉杆和电机，电机通过传动部件带动夹头转动，夹头锁紧拉杆用于控制夹头夹紧或松开金属管；
拉杆动力机构，用于驱动夹头锁紧拉杆动作；
电磁感应加热设备，设置有加热线圈，加热线圈与夹头同轴心安装；
电磁感应加热设备移动机构，能带动电磁感应加热设备和加热线圈沿金属管轴向移动；
滚轮，滚轮滚轴的两端安装在转动架上，转动架的一端与机架铰接，设有铰接点；
滚轮提升机构，固定在机架上，能将转动架的另一端提升；
控制系统，电连接到三爪夹紧总成的电机、拉杆动力机构、电磁感应加热设备、电磁感应加热设备移动机构、滚轮提升机构。
需要说明的是，三爪夹紧总成为现有产品，主要用于夹持工件，并能带动工件转动，三爪夹紧总成的夹紧或松开通过夹头锁紧拉杆来控制。
作为优选，所述滚轮呈圆柱形或圆锥形。
作为优选，所述滚轮提升机构为滚轮提升液压缸，滚轮提升液压缸的缸体铰接在机架上、连杆与转动架铰接，滚轮提升液压缸经电磁阀由所述的控制系统控制。
还包括第一滚轮位置传感器、第二滚轮位置传感器，两者固定在机架上且电连接到所述控制系统，第一滚轮位置传感器、第二滚轮位置传感器能采集转动架的起始角度信号和最大位移角度信号。
作为优选，所述拉杆动力机构包括液压缸或气缸，液压缸或气缸的缸体固定在机架上，连杆经铰接杆与所述夹头锁紧拉杆固定，液压缸或气缸通过电磁阀由所述的控制系统控制。
为了能对金属管进行初始定位，还包括：
金属管初始定位机构，其由金属管初始定位支撑架、金属管初始定位液压缸组成，其中，
金属管初始定位支撑架与所述的机架固定且位于所述滚轮附近；
金属管初始定位液压缸的缸体与金属管初始定位支撑架固定，金属管初始定位液压缸的连杆在舒张状态时，能对从所述夹头伸出的金属管进行限位，金属管初始定位液压缸的连杆在收缩时，不影响金属管的位移；
金属管初始定位液压缸由金属管初始定位电磁阀控制，金属管初始定位电磁阀电连接到所述控制系统。
作为优选，所述电磁感应加热设备移动机构包括：
电磁感应加热机架，用于安装电磁感应加热设备，电磁感应加热机架的底部安装有平行的两根电磁感应加热导轨；
电磁感应加热滑杆，设置有两根，固定在所述机架上且与所述金属管平行，电磁感应加热导轨仅能沿着电磁感应加热滑杆移动；
电磁感应加热液压缸，缸体与机架固定，连杆与电磁感应加热机架固定；
电磁感应加热液压缸由电磁感应加热电磁阀控制，电磁感应加热电磁阀连接到所述控制系统。
还包括：
两只打孔夹持机构，平行安装在机架上；
打孔机构，安装在机架上且位于两只打孔夹持机构之间，夹头内的金属管，能依次输送到其中一只打孔夹持机构、打孔机构、另一只打孔夹持机构；
其中，打孔机构包括：
打孔基板，四块，对称固定在金属管的上下左右的位置上，且相对于机架固定；
打孔液压缸，四只，缸体固定在打孔基板上，打孔液压缸由打孔电磁阀控制，打孔电磁阀由控制系统控制；
冲压夹头，四只，与打孔液压缸的连杆固定；
冲压头，四只，分别由冲压夹头夹持固定；
控制系统能控制上下位置和/或左右位置的冲压头对金属管打孔。
需要说明的是，上下位置同时打孔时，受力比较均衡，同理，左右位置同时打孔时，受力也比较均衡。
作为优选，所述的打孔夹持机构由夹持部件组成，夹持部件包括：
夹持基板；
夹板，设置有两块，平行固定在夹持基板上，夹板中心开设有能穿入金属管的通孔，通孔的上下左右开设有对称的定位槽；
夹持杆，四根，铰接组成四边形，铰接点穿入铰接杆，铰接杆插入定位槽；
夹持液压缸，缸体固定在夹板上，夹持液压缸的连杆与其中一个铰接杆固定，夹持液压缸动作，夹持杆组成的四边形能夹持插入的金属管，夹持液压缸由夹持电磁阀控制，夹持电磁阀由所述控制系统控制；
夹持部件通过夹持基板与所述的机架固定。
还包括：
输送机构，设置有两只，输送机构包括：
夹持部件、输送滑轨、输送滑杆和输送液压缸，其中，
输送滑杆，与所述的机架固定；
输送滑轨，固定在夹持基板的底面，夹持部件仅能沿着输送滑杆移动；
输送液压缸，缸体与所述的机架固定，连杆与所述夹持基板固定，输送液压缸由输送电磁阀控制，输送电磁阀由所述控制系统控制；
两只输送机构中的夹持部件分别位于本设备金属管的输入口和输出口。
所述输送液压缸的连杆固定有编码器固定板，编码器固定板固定有编码器，编码器的转动轴固定有齿轮，还包括直齿条和输送机构位置传感器，直齿条固定在机架上且与编码器的齿轮啮合，输送机构位置传感器固定在机架上，用于采集编码器固定板的起始信号，输送机构位置传感器和编码器电连接所述的控制系统。
需要说明的是，通过编码器可以得到金属管的位移信号，输送机构位置传感器则可以得到编码器计数脉冲的计数起点和计数终点。
打孔夹持机构中的夹持部件和输送机构中的夹持部件配合能将金属管进行准确移位。
一种金属管全自动成型设备的加工方法，其特征是，按如下步骤：
A.金属管插入三爪夹紧总成夹紧；
B.通过电磁感应加热设备的加热线圈加热金属管的端头，通过电磁感应加热设备移动机构将加热金属管朝端头相反的方向移动；需要说明的是，金属管加热完成后，加热线圈必须离开金属管的端头，为金属管倒角留出位置。
C.三爪夹紧总成带动金属管转动，通过滚轮提升机构将滚轮压金属管的端头，金属管的端头形成锥形；由于滚轮会转，金属管表面与滚轮之间的摩擦力很小。
D.三爪夹紧总成放松金属管，通过输送机构将金属管输送到两只打孔夹持机构和打孔机构，打孔夹持机构夹紧金属管，打孔机构打左右和/或上下方向的两个孔，最后，打孔机构复位；
E.打孔夹持机构放松金属管，控制系统根据设定判断打孔是否完成，如果是，则由输送机构将金属管送出，结束打孔，如果否，输送机构将金属管移动一设定的距离，重复步骤D。
控制系统可选用PLC作为控制中心，采用触摸屏作为输入和显示屏。金属管的锥形角度可以选择，金属管的孔距也可以根据需要预设。
所有的液压缸都经高压油泵连接到储油桶。
本发明具有结构合理、加工方便、自动化程度高、工作效率高的有益效果。
附图说明
图1为本发明金属管的结构示意图。
图2为本发明整体结构示意图。
图3为图2的侧视图。
图4为本发明电磁感应加热设备相关的结构示意图。
图5为本发明夹持部件的结构示意图。
图6为本发明打孔机构的结构示意图。
图7为本发明编码器相关的结构示意图。
图8为本发明金属管与滚轮的结构示意图。
具体实施方式
现结合附图对本发明作进一步的说明：
如图所示，一种金属管全自动成型设备，其特征是，包括：
机架；
三爪夹紧总成2，设置有夹头21、夹头锁紧拉杆22和电机，电机通过传动部件带动夹头21转动，夹头锁紧拉杆22用于控制夹头21夹紧或松开金属管1；
拉杆动力机构23，用于驱动夹头锁紧拉杆22动作；
电磁感应加热设备3，设置有加热线圈31，加热线圈31与夹头21同轴心安装；
电磁感应加热设备移动机构，能带动电磁感应加热设备3和加热线圈31沿金属管1轴向移动；
滚轮43，滚轮43滚轴的两端通过轴承安装在转动架42上，转动架42的一端与机架铰接，设有铰接点41；
滚轮提升机构，固定在机架上，能将转动架42的另一端提升；
控制系统，电连接到三爪夹紧总成2的电机、拉杆动力机构23、电磁感应加热设备3、电磁感应加热设备移动机构、滚轮提升机构。
滚轮43呈圆柱形或圆锥形。选圆锥形时，如图3所示，圆锥形的小直径端朝左，也可以，转180度，圆锥形的大直径端朝左。
滚轮提升机构为滚轮提升液压缸46，滚轮提升液压缸46的缸体铰接在机架上、连杆与转动架42铰接，滚轮提升液压缸46经电磁阀由控制系统控制。
还包括第一滚轮位置传感器44、第二滚轮位置传感器45，两者固定在机架上且电连接到控制系统，第一滚轮位置传感器44、第二滚轮位置传感器45能采集转动架42的起始角度信号和最大位移角度信号。
拉杆动力机构23包括液压缸或气缸，液压缸或气缸的缸体固定在机架上，连杆经铰接杆24与夹头锁紧拉杆22固定，液压缸或气缸通过电磁阀由控制系统控制。
还包括：
金属管初始定位机构，其由金属管初始定位支撑架47、金属管初始定位液压缸48组成，其中，
金属管初始定位支撑架47与机架固定且位于滚轮43附近；
金属管初始定位液压缸48的缸体与金属管初始定位支撑架47固定，金属管初始定位液压缸48的连杆在舒张状态时，能对从夹头21伸出的金属管1进行限位，金属管初始定位液压缸48的连杆在收缩时，不影响金属管1的位移；
金属管初始定位液压缸48由金属管初始定位电磁阀控制，金属管初始定位电磁阀电连接到控制系统。
电磁感应加热设备移动机构包括：
电磁感应加热机架32，用于安装电磁感应加热设备3，电磁感应加热机架32的底部安装有平行的两根电磁感应加热导轨33；
电磁感应加热滑杆34，设置有两根，固定在机架上且与金属管1平行，电磁感应加热导轨33仅能沿着电磁感应加热滑杆34移动；
电磁感应加热液压缸35，缸体与机架固定，连杆与电磁感应加热机架32固定；
电磁感应加热液压缸35由电磁感应加热电磁阀控制，电磁感应加热电磁阀连接到控制系统。
还包括：
两只打孔夹持机构，平行安装在机架上；
打孔机构6，安装在机架上且位于两只打孔夹持机构之间，夹头21内的金属管，能依次输送到其中一只打孔夹持机构、打孔机构6、另一只打孔夹持机构；
其中，打孔机构6包括：
打孔基板63，四块，对称固定在金属管1的上下左右的位置上，且相对于机架固定；
打孔液压缸61，四只，缸体固定在打孔基板63上，打孔液压缸61由打孔电磁阀控制，打孔电磁阀由控制系统控制；
冲压夹头62，四只，与打孔液压缸61的连杆固定；
冲压头64，四只，分别由冲压夹头62夹持固定；
控制系统能控制上下位置和/或左右位置的冲压头64对金属管1打孔。
打孔夹持机构由夹持部件5组成，夹持部件5包括：
夹持基板57；
夹板52，设置有两块，平行固定在夹持基板57上，夹板52中心开设有能穿入金属管1的通孔58，通孔58的上下左右开设有对称的定位槽56；
夹持杆54，四根，铰接组成四边形，铰接点穿入铰接杆53，铰接杆53插入定位槽56；
夹持液压缸51，缸体固定在夹板52上，夹持液压缸51的连杆与其中一个铰接杆53固定，夹持液压缸51动作，夹持杆54组成的四边形能夹持插入的金属管1，夹持液压缸51由夹持电磁阀控制，夹持电磁阀由控制系统控制；
夹持部件5通过夹持基板57与机架固定。
还包括：
输送机构，设置有两只，输送机构包括：
夹持部件5、输送滑轨、输送滑杆71和输送液压缸72，其中，
输送滑杆71，与机架固定；
输送滑轨，固定在夹持基板57的底面，夹持部件5仅能沿着输送滑杆71移动；
输送液压缸72，缸体与机架固定，连杆与夹持基板57固定，输送液压缸72由输送电磁阀控制，输送电磁阀由控制系统控制；
两只输送机构中的夹持部件5分别位于本设备金属管1的输入口和输出口。
输送液压缸72的连杆固定有编码器固定板76，编码器固定板76固定有编码器74，编码器74的转动轴固定有齿轮，还包括直齿条73和输送机构位置传感器75，直齿条73固定在机架上且与编码器74的齿轮啮合，输送机构位置传感器75固定在机架上，用于采集编码器固定板76的起始信号，输送机构位置传感器75和编码器74电连接控制系统。
一种金属管全自动成型设备的加工方法，按如下步骤：
A.金属管1插入三爪夹紧总成2夹紧；
B.通过电磁感应加热设备3的加热线圈31加热金属管1的端头，通过电磁感应加热设备移动机构将加热金属管1朝端头相反的方向移动；
C.三爪夹紧总成2带动金属管1转动，通过滚轮提升机构将滚轮压金属管1的端头，金属管1的端头形成锥形；
D.三爪夹紧总成2放松金属管1，通过输送机构将金属管1输送到两只打孔夹持机构5和打孔机构6，打孔夹持机构5夹紧金属管1，打孔机构6打左右和/或上下方向的两个孔11，最后，打孔机构6复位；
E.打孔夹持机构5放松金属管1，控制系统根据设定判断打孔是否完成，如果是，则由输送机构将金属管1送出，结束打孔，如果否，输送机构将金属管1移动一设定的距离，重复步骤D。
Claims (12)
1.一种金属管全自动成型设备，其特征是，包括：
机架；
三爪夹紧总成(2)，设置有夹头(21)、夹头锁紧拉杆(22)和电机，电机通过传动部件带动夹头(21)转动，夹头锁紧拉杆(22)用于控制夹头(21)夹紧或松开金属管(1)；
拉杆动力机构(23)，用于驱动夹头锁紧拉杆(22)动作；
电磁感应加热设备(3)，设置有加热线圈(31)，加热线圈(31)与夹头(21)同轴心安装；
电磁感应加热设备移动机构，能带动电磁感应加热设备(3)和加热线圈(31)沿金属管(1)轴向移动；
滚轮(43)，滚轮(43)滚轴的两端安装在转动架(42)上，转动架(42)的一端与机架铰接，设有铰接点(41)；
滚轮提升机构，固定在机架上，能将转动架(42)的另一端提升；
控制系统，电连接到三爪夹紧总成(2)的电机、拉杆动力机构(23)、电磁感应加热设备(3)、电磁感应加热设备移动机构、滚轮提升机构。
2.如权利要求1所述的一种金属管全自动成型设备，其特征是，所述滚轮(43)呈圆柱形或圆锥形。
3.如权利要求1所述的一种金属管全自动成型设备，其特征是，所述滚轮提升机构为滚轮提升液压缸(46)，滚轮提升液压缸(46)的缸体铰接在机架上、连杆与转动架(42)铰接，滚轮提升液压缸(46)经电磁阀由所述的控制系统控制。
4.如权利要求1所述的一种金属管全自动成型设备，其特征是，还包括：第一滚轮位置传感器(44)、第二滚轮位置传感器(45)，两者固定在机架上且电连接到所述控制系统，第一滚轮位置传感器(44)、第二滚轮位置传感器(45)能采集转动架(42)的起始角度信号和最大位移角度信号。
5.如权利要求1所述的一种金属管全自动成型设备，其特征是，所述拉杆动力机构(23)包括液压缸或气缸，液压缸或气缸的缸体固定在机架上，连杆经铰接杆(24)与所述夹头锁紧拉杆(22)固定，液压缸或气缸通过电磁阀由所述的控制系统控制。
6.如权利要求1所述的一种金属管全自动成型设备，其特征是，还包括
金属管初始定位机构，其由金属管初始定位支撑架(47)、金属管初始定位液压缸(48)组成，其中，
金属管初始定位支撑架(47)与所述的机架固定且位于所述滚轮(43)附近；
金属管初始定位液压缸(48)的缸体与金属管初始定位支撑架(47)固定，金属管初始定位液压缸(48)的连杆在舒张状态时，能对从所述夹头(21)伸出的金属管(1)进行限位，金属管初始定位液压缸(48)的连杆在收缩时，不影响金属管(1)的位移；
金属管初始定位液压缸(48)由金属管初始定位电磁阀控制，金属管初始定位电磁阀电连接到所述控制系统。
7.如权利要求1所述的一种金属管全自动成型设备，其特征是，所述电磁感应加热设备移动机构包括：
电磁感应加热机架(32)，用于安装电磁感应加热设备(3)，电磁感应加热机架(32)的底部安装有平行的两根电磁感应加热导轨(33)；
电磁感应加热滑杆(34)，设置有两根，固定在所述机架上且与所述金属管(1)平行，电磁感应加热导轨(33)仅能沿着电磁感应加热滑杆(34)移动；
电磁感应加热液压缸(35)，缸体与机架固定，连杆与电磁感应加热机架(32)固定；
电磁感应加热液压缸(35)由电磁感应加热电磁阀控制，电磁感应加热电磁阀连接到所述控制系统。
8.如权利要求1-7任一项所述的一种金属管全自动成型设备，其特征是，还包括：
两只打孔夹持机构，平行安装在机架上；
打孔机构(6)，安装在机架上且位于两只打孔夹持机构之间，夹头(21)内的金属管，能依次输送到其中一只打孔夹持机构、打孔机构(6)、另一只打孔夹持机构；
其中，打孔机构(6)包括：
打孔基板(63)，四块，对称固定在金属管(1)的上下左右的位置上，且相对于机架固定；
打孔液压缸(61)，四只，缸体固定在打孔基板(63)上，打孔液压缸(61)由打孔电磁阀控制，打孔电磁阀由控制系统控制；
冲压夹头(62)，四只，与打孔液压缸(61)的连杆固定；
冲压头(64)，四只，分别由冲压夹头(62)夹持固定；
控制系统能控制上下位置和/或左右位置的冲压头(64)对金属管(1)打孔。
9.如权利要求8所述的一种金属管全自动成型设备，其特征是，所述的打孔夹持机构由夹持部件(5)组成，夹持部件(5)包括：
夹持基板(57)；
夹板(52)，设置有两块，平行固定在夹持基板(57)上，夹板(52)中心开设有能穿入金属管(1)的通孔(58)，通孔(58)的上下左右开设有对称的定位槽(56)；
夹持杆(54)，四根，铰接组成四边形，铰接点穿入铰接杆(53)，铰接杆(53)插入定位槽(56)；
夹持液压缸(51)，缸体固定在夹板(52)上，夹持液压缸(51)的连杆与其中一个铰接杆(53)固定，夹持液压缸(51)动作，夹持杆(54)组成的四边形能夹持插入的金属管(1)，夹持液压缸(51)由夹持电磁阀控制，夹持电磁阀由所述控制系统控制；
夹持部件(5)通过夹持基板(57)与所述的机架固定。
10.如权利要求9所述的一种金属管全自动成型设备，其特征是，还包括：
输送机构，设置有两只，输送机构包括：
夹持部件(5)、输送滑轨、输送滑杆(71)和输送液压缸(72)，其中，
输送滑杆(71)，与所述的机架固定；
输送滑轨，固定在夹持基板(57)的底面，夹持部件(5)仅能沿着输送滑杆(71)移动；
输送液压缸(72)，缸体与所述的机架固定，连杆与所述夹持基板(57)固定，输送液压缸(72)由输送电磁阀控制，输送电磁阀由所述控制系统控制；
两只输送机构中的夹持部件(5)分别位于本设备金属管(1)的输入口和输出口。
11.如权利要求10所述的一种金属管全自动成型设备，其特征是，所述输送液压缸(72)的连杆固定有编码器固定板(76)，编码器固定板(76)固定有编码器(74)，编码器(74)的转动轴固定有齿轮，还包括直齿条(73)和输送机构位置传感器(75)，直齿条(73)固定在机架上且与编码器(74)的齿轮啮合，输送机构位置传感器(75)固定在机架上，用于采集编码器固定板(76)的起始信号，输送机构位置传感器(75)和编码器(74)电连接所述的控制系统。
12.一种金属管全自动成型设备的加工方法，其特征是，按如下步骤：
A.金属管(1)插入三爪夹紧总成(2)夹紧；
B.通过电磁感应加热设备(3)的加热线圈(31)加热金属管(1)的端头，通过电磁感应加热设备移动机构将加热金属管(1)朝端头相反的方向移动；
C.三爪夹紧总成(2)带动金属管(1)转动，通过滚轮提升机构将滚轮压金属管(1)的端头，金属管(1)的端头形成锥形；
D.三爪夹紧总成(2)放松金属管(1)，通过输送机构将金属管(1)输送到两只打孔夹持机构(5)和打孔机构(6)，打孔夹持机构(5)夹紧金属管(1)，打孔机构(6)打左右和/或上下方向的两个孔(11)，最后，打孔机构(6)复位；
E.打孔夹持机构(5)放松金属管(1)，控制系统根据设定判断打孔是否完成，如果是，则由输送机构将金属管(1)送出，结束打孔，如果否，输送机构将金属管(1)移动一设定的距离，重复步骤D。
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Denomination of invention: Metal tube fully automatic forming equipment and its processing method Effective date of registration: 20231202 Granted publication date: 20180130 Pledgee: Zhejiang Cangnan Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Huancheng Branch Pledgor: WENZHOU YONG HENG TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2023980068748 |
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