CN106003678B - 人字齿同步带制造设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于同步带加工设备技术领域，具体涉及一种人字齿同步带制造设备，包括同步带材料层、型模装置及组合芯轴，型模装置包括底座、顶端板及容器，型模环依次安装于定位板的销轴上；组合芯轴包括芯轴、定位器、膨胀隔膜、支撑孔、高压阀基座板、芯轴内孔腹板及支撑套筒，膨胀隔膜套在芯轴外侧，同步带材料层位于膨胀隔膜与型模环之间，芯轴外表面上设有螺旋沟槽；扩径组合芯轴实现径向向外传递模塑法制造同步带，将带原料层缠绕于轴膨胀隔膜外侧，将芯轴、膨胀隔膜连同带的原料层放入型模之中，在压膜和硫化过程中，带齿的材料通过芯线之间间隙沿直径方向向外流动，使带齿原料压入型模凹槽中，完成同步带的成型工作。

Description

人字齿同步带制造设备

技术领域：

本发明属于同步带加工设备技术领域，具体涉及一种人字齿同步带制造设备。

背景技术：

同步带一般的制作材料为弹性体，并利用纵向抗拉伸件加强，纵向抗拉伸件位于带的节线上，由一组高弹性模量的芯线组成。

目前大多同步带主要制造的方法是径向向内传递模塑法：型模外径上均匀排列着带齿形状的齿槽，型模的齿槽保持为空。在这种方法中，将制造带的材料，带齿包布(如尼龙布)、芯线绳(如聚氨酯、碳纤维和玻璃纤维等)和带齿和带背材料(如合成橡胶)等材料依次缠绕型模外径上。将型模放入硫化机内的圆筒形隔膜中，加压隔膜并沿径向向内挤压缠绕在型模上的材料，使带齿材料通过芯绳间隙传递到型模齿槽，形成同步带带齿。待型模从硫化装置取出，已经成型的同步带以筒状形式沿型模轴线方向取出，在按要求进行机械加工，形成成品。

上述技术的缺点是无法对结构复杂，如人字齿同步带进行脱膜。人字齿同步带带齿与型模轴线形成左和右两个旋向的带齿，因此沿型模轴向进行脱膜时，左右旋齿与型模齿槽互相锁合，人字齿同步带无法沿轴向进行脱膜。

现有人字形同步带的加工装置专利（ZL201320021830.3），采用径向向内传递模塑法，型模(模具)采用可拆式的组合结构。型模是由若干个左右螺旋型环(俗称外齿圈)组成的单元构成，每一单元制造一条人字齿同步带。左右旋组合螺旋型环之间有精确的径向和周向定位，确保加工人字齿同步带的精度。采用此法进行人字齿同步带制造时，先根据带的宽度在型模上切割出若干个人字齿同步带和型模环单元联锁在一起的组合体。再针对每个组合体，拆除组合体内的左右螺旋型环，就可以得到人字齿同步带。此法解决了人字齿同步带型模脱模难问题，但是每次进行加工生产，都需要对型模进行装拆。重复装拆型模可能带来型模磕碰影响带齿的表面精度；带从型模环中取出需要施加很大的力，如此大的力可能会使带和型模损坏；装拆对型模施加外力也造成型模体产生变形，影响组合型模装配精度。因此组合型模经常装拆精度很难控制，更重要的是生产效率低。

发明内容：

本发明弥补和改善了上述现有技术的不足之处，提供一种结构设计合理、安全可靠、操作简单、提高生产效率、降低生产成本、经济适用的一种可以实现对人字齿同步带等带齿结构复杂的齿形带进行加工和顺利脱膜的人字齿同步带制造设备，可以大规模地推广和使用。

本发明采用的技术方案为：一种人字齿同步带制造设备，包括同步带材料层、型模装置及组合芯轴，型模装置包括底座、顶端板及容器，顶端板通过螺栓安装于容器顶部，底座上方设有定位板，定位板上设有销轴，型模环依次安装于定位板的销轴上，型模环与容器之间形成了环形容器腔，容器上设有控制阀；所述的组合芯轴包括芯轴、定位器、膨胀隔膜、支撑孔、高压阀基座板、芯轴内孔腹板及支撑套筒，高压阀基座板位于芯轴两端，支撑孔安装于高压阀基座板上，膨胀隔膜套在芯轴外侧，同步带材料层位于膨胀隔膜与型模环之间，芯轴外表面上设有螺旋沟槽，螺旋沟槽通过管孔51与高压阀基座板上的高压阀连接；所述的组合芯轴安装于型模装置内；所述型模环的内表面13上设有齿槽，型模环端部设有凹形槽、圆角及销孔。

所述的顶端板上设有锥面，锥面位于定位器的锥面凹槽内，锥面与锥面凹槽的锥面接触，顶端板的轴面与锥面凹槽的轴面接触。

所述的膨胀隔膜置于芯轴的外侧和同步带材料层的内侧，形成一个环状弹性套筒，环状的膨胀隔膜将芯轴上的螺旋沟槽包裹起来，且膨胀隔膜的两端延伸到定位器的锥形环槽内。

所述的同步带材料层包括合成橡胶、抗拉芯绳及耐磨织物。

使用该制造设备制造人字齿同步带的工艺方法为：

步骤一、将膨胀隔膜套在组合芯轴的芯轴上，并将膨胀隔膜的两端均匀插入定位器的锥形环槽内，套装后的膨胀隔膜形成一个环状弹性隔膜套筒， 膨胀隔膜的宽度能够保证隔膜套筒径向膨胀时，加压的高温高压流体在型腔内不泄露；

步骤二、将旋转设备的两个顶尖顶住组合芯轴上的两个支撑孔，启动旋转设备后组合芯轴转动，依次在膨胀隔膜上缠绕带片状的合成橡胶及抗拉芯绳，并将弹性的耐磨织物套在抗拉芯绳的外层，完成同步带材料层的制作；

步骤三、将一组左螺旋和右螺旋的型模环装配成一个型模环单元，每个型模环通过凹形槽和圆角定位，组装后的型模环单元通过销孔安装于定位板的销轴上，顶端板通过螺栓与容器连接，并和型模环单元形成一个封闭的环形容器腔；

步骤四、将组合芯轴安装到型模装置上，安装时，定位器上锥面凹槽的锥面和轴面分别于与顶端板的锥面和轴面接触，并保证环形的同步带材料层轴线与型模环单元轴线的同轴度定位；

步骤五、打开高温高压流体进出高压阀，高温高压流体进入芯轴表面螺旋沟槽内，在高温高压流体的作用下，推压膨胀隔膜径向向外移动，膨胀隔膜的外径增大，形成了一个型腔，膨胀隔膜推压同步带材料层进入型模环的齿槽中，同时高温高压流体通过控制阀进入到封闭的环形容器腔内，对同步带材料层进行硫化，此时，型腔中的高温高压流体的压力与环形容器腔中高温高压流体的压力方向相反，对型模的作用互相抵消；膨胀隔膜推压同步带材料层进入型模环的齿槽时，靠近齿面的弹性耐磨织物先填充到型模环的齿槽底部，依次硫化的合成橡胶成为流体，在压力的作用下通过螺旋缠绕的抗拉芯绳的间隙，压入到型模环的齿槽中，最后抗拉芯绳由于型模环齿顶圆的阻挡，位置不再变化，硫化结束后，型腔中的液体排出，膨胀隔膜靠弹性收缩后，从型模装置中取出组合芯轴；

步骤六、取出组合芯轴后，型模装置内形成空腔，将成型的环状带筒向内弯曲，取出与型模环内齿处于联锁状态的环状带筒，获得人字齿同步带筒，再进行切割及打磨的处理工艺后，获得人字齿同步带成品。

本发明的有益效果：结构设计合理，安全可靠，操作简单，提高生产效率，降低生产成本，经济适用。本发明通过由若干左右螺旋齿型环单元形成的组合型模，型模环内径表面开有与人字齿同步带带齿对应的齿形槽，且各个型环通过径向、轴向定位组合一整体，芯轴上有扩径装置隔膜，在芯轴表面有螺旋形沟槽，在沟槽注入高压流体时，隔膜沿外径膨胀，隔膜通过径向向外传递模塑法，制造带齿排列复杂的人字齿同步带，而不需要对组合型模进行装拆。在模压过程中，制造的带与型模锁合在一起，当可扩径芯轴从型模中取出后，可以以最小的力将带筒沿轴向从型模中取出而不会损坏带。克服了径向向内传递模塑法生产人字齿同步带组合型模重复拆装不足，降低人字齿同步带制造成本，提高了制造精度和生产效率。

附图说明：

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明中型模装置的结构示意图。

图3是本发明中组合芯轴的结构示意图。

图4是图1中H的局部放大图。

图5是本发明中型模环的结构示意图。

图6是本发明中型模环的剖视图。

图7图5中I的局部放大图。

图8图6中M的局部放大图。

图9是同步带材料层成型前的工艺图。

图10是同步带材料层成型后的工艺图。

具体实施方式：

参照各图，一种人字齿同步带制造设备，包括同步带材料层44、型模装置20及组合芯轴40，其中：

一、组合芯轴40的功能及结构特征：

1）、把膨胀隔膜43套在组合芯轴40上的芯轴41上，并将膨胀隔膜43的两端均匀插入定位器42的锥形环槽49中形成膨胀隔膜套筒，膨胀隔膜套筒有足够宽度，保证膨胀隔膜套筒径向膨胀时，加压的高温高压流体35在型腔内不发生泄露。

2）、膨胀隔膜43外的同步带材料层44是在同步带辅助生产设备上完成的，辅助设备上两个顶尖顶住组合芯轴40上的两个支撑孔45，设备驱动使组合芯轴40转动，依次在膨胀隔膜43上缠绕一定厚度的合成橡胶32带片、玻璃纤维或聚酯纤维的抗拉芯绳33，并将弹性的尼龙齿面布或耐磨织物34套在抗拉芯绳33的外层。

3）、在组合芯轴40上的高压阀52通有高温高压液体35时，螺旋沟槽53的高温高压流体35推动膨胀隔膜43产生径向向外作用力，也向内挤压芯轴41；芯轴内孔腹板47分别与芯轴41及支撑套筒48焊接为一体，提高芯轴41的径向支撑强度，便于安装，高温高压流体35的进出高压阀52分别安装于芯轴41轴两端的高压阀基座板46上。

二、型模装置20的功能及结构特征：

1）、将左和右螺旋内齿圈型模环12按一定要求装配成一个单元，型模装置20上的底座21与容器23和定位板27焊接，型模环12单元通过凹形槽16和凸角17定位以及销孔15和销轴28连接装配到定位板27上，顶端板22通过螺栓29连接容器23和型模环12单元够成一封闭的环形容器腔24。容器23上装有高温高压液体35进出口的两个控制阀26。

三、型模装置20和组合芯轴40的装配及制造和原理：

1）、将组合芯轴40装入到型模装置20时，定位器42上锥面凹槽的锥面和轴面与顶端板22的锥面60和轴面62接触，实现带的同步带材料层44的轴线与型模组合型模环单元轴线同轴度定位。

2）、打开高温高压流体35的进出高压阀52，高温高压流体35进入芯轴41表面的螺旋沟槽53，在高温高压流体35作用下，推压膨胀隔膜43径向向外移动，膨胀隔膜43外径的增大，形成了一个型腔，膨胀隔膜43推压带的同步带材料层44进入型模环12内的齿槽14中，高温高压流体35也通过控制阀26进入到封闭的环形容器腔24中，同时对同步带材料进行硫化，此时型腔中的高温高压流体35的压力与环形容器腔24中流体压力接近方向相反，因此对型模装置的作用互相抵消。

3）、带的同步带材料层44填充型模环12的齿槽14过程：靠尼龙齿面布或耐磨织物34弹性和位置，首先填充到型模环12中的齿槽14底部，依次硫化的合成橡胶32流体化，在压力作用下通过螺旋缠绕的抗拉芯绳33的间隙，压入到型模环12中的齿槽14中，最后抗拉芯绳33由于型模环12齿顶圆的阻挡，位置没有变化，硫化结束后，型腔中的液体排出，膨胀隔膜43靠弹性收缩，很容易从型模装置20中取出组合芯轴40。

4）、取出组合芯轴40，型模装置20内形成空腔，将环状同步带材料带筒向内弯曲，取出与型模环12的内齿处于联锁状态的成型人字齿同步带筒带，然后进行同步带切割及打磨等后处理工艺，获得人字齿同步带。

本发明利用可扩径组合芯轴40实现径向向外传递模塑法制造同步带，首先将带原料层缠绕于轴膨胀隔膜43外侧，将芯轴41、膨胀隔膜43连同带的原料层放入型模之中，其次在压膜和硫化过程中，由可扩径的膨胀隔膜43向带的同步带材料层44施加一个向外的径向力，带齿的材料通过芯线之间间隙沿直径方向向外流动，使带齿原料压入型模凹槽中，完成同步带的成型工作。然后芯轴41上膨胀隔膜(俗称膨胀套)靠弹性收缩取消径向向外的力，使膨胀隔膜43连同芯轴41一起从型模取出，从而让型模内形成空腔，最后将成型的同步带向内弯曲，将与型环齿槽锁合的带筒沿径向从型模中取出，完成脱膜工作。

组合型模是由若干个左右对称的螺旋型环(俗称内齿圈)组成的单元构成，左右旋组合螺旋型环之间有精确的径向和周向定位，确保加工人字齿同步带的精度，硫化前芯轴隔膜上的环形带原料的轴线与型模轴线的同心度靠芯轴上的定位装置确定，这样就保证制造的人字齿同步带精度。

这种可扩径组合芯轴40装置主要体现在芯轴41上的隔膜可膨胀性，芯轴41上开有螺旋型导沟槽，芯轴41外径上套有隔膜，通过阀门将高压的空气，水蒸气或热水等流体注入到心轴表面沟槽中，带有压力的流体对隔膜内径施加向外作用力，隔膜受带有压力流体作用膨胀、隔膜半径增大，隔膜将推动带齿原料压入型模上齿槽的凹槽中，形成同步带齿。当高温液体的流出阀门时，膨胀隔膜的内压力消除，弹性膨胀隔膜43靠弹性收缩，恢复到膨胀隔膜43与芯轴41接触状态，此时可以将隔膜连同心轴容易从型模中取出。

Claims (5)

1.一种人字齿同步带制造设备，包括同步带材料层（44）、型模装置（20）及组合芯轴（40），其特征在于：型模装置（20）包括底座（21）、顶端板（22）及容器（23），顶端板（22）通过螺栓（29）安装于容器（23）顶部，底座（21）上方设有定位板（27），定位板（27）上设有销轴（28），型模环（12）依次安装于定位板（27）的销轴（28）上，型模环（12）与容器（23）之间形成了环形容器腔（24），容器（23）上设有控制阀（26）；所述的组合芯轴（40）包括芯轴（41）、定位器（42）、膨胀隔膜（43）、支撑孔（45）、高压阀基座板（46）、芯轴内孔腹板（47）及支撑套筒（48），高压阀基座板（46）位于芯轴（41）两端，支撑孔（45）安装于高压阀基座板（46）上，膨胀隔膜（43）套在芯轴（41）外侧，同步带材料层（44）位于膨胀隔膜（43）与型模环（12）之间，芯轴（41）外表面上设有螺旋沟槽（53），螺旋沟槽（53）通过管孔（51）与高压阀基座板（46）上的高压阀（52）连接；所述的组合芯轴（40）安装于型模装置（20）内；所述型模环（12）的内表面（13）上设有齿槽（14），型模环（12）端部设有凹形槽（16）、圆角（17）及销孔（15）。

2.根据权利要求1所述的一种人字齿同步带制造设备，其特征在于：所述的顶端板（22）上设有锥面（60），锥面（60）位于定位器（42）的锥面凹槽内，锥面（60）与锥面凹槽的锥面接触，顶端板（22）的轴面（62）与锥面凹槽的轴面接触。

3.根据权利要求1所述的一种人字齿同步带制造设备，其特征在于：所述的膨胀隔膜（43）置于芯轴（41）的外侧和同步带材料层（44）的内侧，形成一个环状弹性套筒，环状的膨胀隔膜（43）将芯轴（41）上的螺旋沟槽（53）包裹起来，且膨胀隔膜（43）的两端延伸到定位器（42）的锥形环槽（49）内。

4.根据权利要求1所述的一种人字齿同步带制造设备，其特征在于：所述的同步带材料层（44）包括合成橡胶（32）、抗拉芯绳（33）及耐磨织物（34）。

5.根据权利要求1或4所述的一种人字齿同步带制造设备，其特征在于：使用该制造设备制造人字齿同步带的工艺方法为：

步骤一、将膨胀隔膜（43）套在组合芯轴（40）的芯轴（41）上，并将膨胀隔膜（43）的两端均匀插入定位器（42）的锥形环槽（49）内，套装后的膨胀隔膜（43）形成一个环状弹性隔膜套筒， 膨胀隔膜（43）的宽度能够保证隔膜套筒径向膨胀时，加压的高温高压流体（35）在型腔内不泄露；

步骤二、将旋转设备的两个顶尖顶住组合芯轴（40）上的两个支撑孔（45），启动旋转设备后组合芯轴（40）转动，依次在膨胀隔膜（43）上缠绕带片状的合成橡胶（32）及抗拉芯绳（33），并将弹性的耐磨织物（34）套在抗拉芯绳（33）的外层，完成同步带材料层（44）的制作；

步骤三、将一组左螺旋和右螺旋的型模环（12）装配成一个型模环单元，每个型模环（12）通过凹形槽（16）和圆角（17）定位，组装后的型模环单元通过销孔（15）安装于定位板（27）的销轴（28）上，顶端板（22）通过螺栓（29）与容器（23）连接，并和型模环单元形成一个封闭的环形容器腔（24）；

步骤四、将组合芯轴（40）安装到型模装置（20）上，安装时，定位器（42）上锥面凹槽的锥面和轴面分别于与顶端板（22）的锥面（60）和轴面（62）接触，并保证环形的同步带材料层（44）轴线与型模环单元轴线的同轴度定位；

步骤五、打开高温高压流体进出高压阀（52），高温高压流体（35）进入芯轴（41）表面螺旋沟槽（53）内，在高温高压流体（35）的作用下，推压膨胀隔膜（43）径向向外移动，膨胀隔膜（43）的外径增大，形成了一个型腔，膨胀隔膜（43）推压同步带材料层（44）进入型模环（12）的齿槽（14）中，同时高温高压流体（35）通过控制阀（26）进入到封闭的环形容器腔（24）内，对同步带材料层（44）进行硫化，此时，型腔中的高温高压流体（35）的压力与环形容器腔（24）中高温高压流体（35）的压力方向相反，对型模的作用互相抵消；膨胀隔膜（43）推压同步带材料层（44）进入型模环（12）的齿槽（14）时，靠近齿面的弹性耐磨织物（34）先填充到型模环（12）的齿槽（14）底部，依次硫化的合成橡胶（32）成为流体，在压力的作用下通过螺旋缠绕的抗拉芯绳（33）的间隙，压入到型模环（12）的齿槽（14）中，最后抗拉芯绳（33）由于型模环（12）齿顶圆的阻挡，位置不再变化，硫化结束后，型腔中的液体排出，膨胀隔膜（43）靠弹性收缩后，从型模装置（20）中取出组合芯轴（40）；

步骤六、取出组合芯轴（40）后，型模装置（20）内形成空腔，将成型的环状带筒向内弯曲，取出与型模环（12）内齿处于联锁状态的环状带筒，获得人字齿同步带筒，再进行切割及打磨的处理工艺后，获得人字齿同步带成品。