CN107107156A - 卧式扩径机 - Google Patents

Abstract

一种卧式扩径机，该卧式扩径机包括：支承框架(2)，该支承框架(2)限定水平扩径轴线(A)；至少一个导引件(3)，所述至少一个导引件(3)与所述框架(2)相关联且平行于所述扩径轴线(A)；至少一个滑架(4)，所述至少一个滑架(4)能够沿着所述导引件(3)移动；多个扩径轴(6、6’)，所述多个扩径轴(6、6’)能够与所述滑架(4)相关联且沿着所述扩径轴线(A)布置。该机器包括适于选择性地将所述轴(6、6’)定位在所述滑架(4)上的用于扩径轴(6、6’)的自动选择装置(7)。

Description

卧式扩径机

技术领域

本发明涉及卧式扩径机。

背景技术

在热交换器生产领域及其他工业领域中，扩径机用于执行用于与相应的翅片式包装件连接的金属管的扩径；术语扩径通常指的是管本身的变形过程特别是管本身的径向扩径过程，目的在于增大管的直径以将管永久地连接至在热交换翅片中预见的各个孔。

一些特定类型的扩径机是所谓的卧式扩径机，即，这些卧式扩径机包括承载轴的可移动滑架，所述轴通过沿着实际上水平地布置的机器轴线滑动而完全穿过待扩径的管的全部长度，在相同的穿过操作下：所述管通过与轴本身的端部相关联的各个芯轴的作用被扩大至期望直径。

更详细地，水平扩径操作随后可以通过拉动或推动来执行。

在第一种情况下，轴设置有相应的扩径芯轴并且首先借助于处于非启动位置的芯轴沿着各个管完全插入；之后，芯轴进行扩径且轴被滑架向后拉动以将管加宽到期望直径。

在第二种情况下，另一方面，在相应的管中的轴的插入操作下直接执行加宽。

当然，操作条件因情况不同而变化，例如，原因在于扩径轴必须被适当地设计且定尺寸以通过相反的应力进行操作。

目前，在包括热交换器的生产领域在内的所有生产领域中，对生产的灵活性的需求日益增加，生产的灵活性使得所涉及的机器的潜力得到充分地利用。

在这种特定情况下，卧式扩径机通常情况下的特征在于：具有高的执行速度，即使在管的长度为数米的情况下也是如此。

由于这种机器包括许多并行操作的扩径轴，因此，扩径过程的执行时间基本上取决于被加工的单个产品的管的长度和待扩径的管的数量。

还应当考虑到，被加工的产品——即包括管以及随后将构成成品交换器的翅片式包装件的各种组装部件——显然各自的特征在于具有不同的尺寸及几何形状。

例如，每个交换器包括具有一定长度的特有数量的管，并且从前面观察交换器时，管被以用于该类型产品的特定方式布置成行分布和列分布；此外，管根据特定构型被定位且在明显地从一个产品至下个产品变化的多个中心之间具有距离，并且相同产品内的中心也可以是不同的。

当然，因此，每次产品改变时，扩径机都必须被适当地重新装备，换句话说，产品的每次改变必须伴随着机器格式的相应变化。

特别地，对于每个产品而言，必须主动参与该特定产品的扩径过程的轴均必须与滑架相关联，而明显地其他轴必须被移除以免干扰生产操作。

目前，对卧式扩径机的格式改变操作完全以手动方式执行。

更详细地，至少一个技术熟练的操作者验证在给定作业中使用的扩径轴实际上连接至滑架，而他/她负责从滑架中抽出不必要的轴，然后再次以手动的方式将这些轴安置在设置于相同机器上的合适储存区中。

当然，即使在操作者高度熟练且非常快速的情况下，与扩径机的实际执行时间相比，这些操作需要的时间确实太长。

实际上，有可能最终存在花费数十分钟甚至更多时间来装备机器的荒谬情况，其中，该机器随后会在几分钟之内完成实际扩径操作。

在扩径机用于加工彼此非常不同的几件产品的情况下，上述情况实际上可能变得不可接受；在类似于这种情况下，无效时间肯定比操作时间长，为生产者带来巨大损失。

如果考虑到机器由于其建设性和功能特性甚至可以潜在地允许以非常短的执行时间(low execution times)并行加工许多不同的产品，这个问题甚至更加明显。

发明内容

本发明的技术任务是改进现有技术。

在这样的技术任务中，本发明的目的是构思一种允许避免上述缺陷的卧式扩径机。

本发明的另一个目的是制造一种卧式扩径机，其特征在于，装备时间和/或格式改变时间相对于现有机器实质上更短。

本发明的另一目的是构思一种卧式扩径机，该卧式扩径机能够将与其固有的高生产速度相关联的优点与高灵活性的要求相结合，以有效且快速地加工甚至彼此不同的几个产品。

该任务和这些目的通过根据所附权利要求1的卧式扩径机来实现。

卧式扩径机包括限定水平扩径轴线的支承框架；至少一个导引件，所述至少一个导引件与框架相关联且平行于扩径轴线；至少一个滑架，所述至少一个滑架能够沿着导引件移动；以及多个扩径轴，所述多个扩径轴能够与滑架相关联且沿着扩径轴线本身布置。

根据本发明，扩径机包括扩径轴的自动选择装置，该自动选择装置适于选择性地将轴限制到滑架/将轴从滑架释放。

由于这个解决方案，与未参与给定扩径过程的滑架相关联的轴被自动地排除，并且所述轴通过适当地设置在机器本身上的自动装置从滑架本身取下而无需长时间且昂贵的人工干预。

从属权利要求涉及本发明的优选及有利的实施方式。

附图说明

本发明的特征将从以下描述及附图给出的非限制性示例中对本领域技术人员将变得更清楚，在附图中：

-图1是根据本发明的扩径机的立体图；

-图2是机器的前部区域的详细立体图；

-图3是机器的后部区域的详细立体图；

-图4是机器的侧视图；

-图5是机器的平面图；

-图6是机器的后部区域的详细平面图；

-图7是机器的前部区域的详细平面图；

-图8是机器的处于特定操作构型的局部剖视侧视图；

-图9是机器的处于另一操作构型的局部剖视侧视图；

-图10是图8的细节；

-图11是图10的细节；

-图12是图9的细节；

-图13是图8的另一个细节；

-图14是图8的另一个细节；

-图15是图9的另一个细节；

-图16是根据本发明的机器与待加工产品的自动输送机相关联的平面图。

具体实施方式

参照附图1，根据本发明的卧式扩径机整体上用1表示。

根据本发明的机器适于执行管的扩径，例如，所述管属于任何形状和尺寸的热交换器或其他类似元件且包括无论以何种方式布置的不受任何限制的任何数量的管。

然而，该机器还可以适用于无论出于何种原因都必须扩大管或管组直径的其他应用。

机器1可以潜在地用于通过拉动和推动两种方式进行管的扩径操作。

应当指出的是，下文描述并在图1至图16中示出的机器1的具体实施方式是特别地适于通过拉动而扩径的类型：然而，该应用示例本身不构成对本发明的目的的限制，如将在下文中变得更清楚。

机器1包括支承框架2。

支承框架2限定了在图5中示意性示出的水平扩径轴线A。

机器1还包括至少一个导引件3。

导引件3与框架2相关联且平行于扩径轴线A。

机器1包括能够沿着导引件3移动的至少一个滑架4。

滑架4沿着导引件3与相应的推动装置5相关联。

例如，推动装置5可以包括齿轮马达单元5a，该齿轮马达单元在其输出轴线上承载与关联于导引件3的齿条5b接合的齿轮。

在另一些实施方式中，推动装置5可以在构造上不同但在功能上等同。

机器1还包括多个扩径轴6。

扩径轴6可以根据下文更好描述的方式与滑架4相关联。

扩径轴6沿着机器1的扩径轴线A布置，即所述扩径轴6彼此平行。

根据本发明的一方面，机器1包括扩径轴6的自动选择装置7。

如下文更好地描述，自动选择装置7适于将扩径轴6选择性地定位在滑架4上，使得所述扩径轴6保持限制到滑架4以执行特定的扩径作业。

由于这种解决方案，机器1能够在没有操作者的人工干预的情况下进行自主选择，即，能够启动需要执行特定作业——即，需要对设置在给定产品中的管进行扩径——的轴6或使这些轴6可操作；同时，在该给定作业中不需要的轴6被自动停用，即，使这些轴6不可操作。

下文将更详细地描述该创新性解决方案。

如上所述，作为非限制性示例，根据本实施方式的机器1是适于通过对存在于待加工的给定产品P中的管进行牵引来执行扩径的类型。

术语待加工的产品P意味着通常情况下以非限制性的方式表示包括一定数量的待径向扩径的直管的机械组件或部件。

例如，这种机械组件或部件可以由具有组装在翅片式包装件内部的管的热交换器构成。

替代性地，产品P可以由机械组件或其他类型的部件构成，而不受任何限制。

为了能够执行所涉及的管的扩径，在示出的具体示例中，管的扩径是通过牵引力执行的扩径，机器1包括用于相应管的端部的多个前部对比装置8，例如参见图2、7。

前部对比装置8与相应的自动启动/停用装置9相关联。

自动启动/停用装置9适于选择性地将前部对比装置8定位在如图8、图13所示的操作位置中或者定位在如图9、图12所示的非启动位置中。

自动启动/停用装置9可以包括一个或更多个气缸9a，所述一个或更多个气缸9a具有与移动支承件9b相关联的杆。

移动支承件9b进而与多个套管9c相关联，其中，相应的扩径轴6穿过所述多个套管9c。

套管9c与相应的端部管状元件9d以弹性的方式相关联，所述端部管状元件9d适于与待扩径的管的开口相邻接，以确保轴6在管本身中的正确插入的永久接触得以保证。

套管9c还包括相应的气缸9e，气缸9e的功能是在轴6的初始插入步骤中使得端部管状元件9d靠近管。

在扩径期间，前部对比装置8提供了相对于由滑架4施加的牵引力的必要反作用。

根据本发明的另一方面，机器1包括待加工的产品P的几何特征的自动识别装置10。

根据本发明的又一方面，机器1包括控制单元11，其中，自动选择装置6操作性地连接至控制单元11。

特别地，控制单元11适于关于通过自动识别装置10获取的与待加工产品P的几何特征相关的信息来对自动选择装置6进行控制。

在本发明的实施方式中，自动识别装置10包括至少一个视频摄像机10a。

视频摄像机10a能够检测管的直径、管的布置、各个中心之间的距离以及用于限定待加工产品P的几何特征的其他有用的信息。

在本发明的另一些实施方式中，例如参见图16，并且/或者除了上述视频摄像机10a之外，自动识别装置10可以包括与待加工产品P相关联的可读元件10c的至少一个读取器10b。

例如，可读元件10c可以由条形码、RFID电路等组成。

因此，读取器10b相对于可读元件10c的类型被选择。

可读元件10c包含与正在加工的特定产品P的几何特征相关的信息。

这种信息可以由控制单元11来处理，以因此控制自动选择装置7，从而为滑架4设置有必要的扩径轴6来执行所需的特定工作。

根据本发明的另一方面，自动选择装置7包括多个夹持元件12。

夹持元件12中的各个夹持元件可以选择性地与相应的扩径轴6联接。

夹持元件12中的各个夹持元件能够在相应的扩径轴6的非启动位置和相应的扩径轴6与滑架4的联接位置之间移动。

更详细地，在本发明的优选实施方式中，夹持元件12能够沿着相应的扩径轴6的轴线移动。

所述夹持元件12中的每个夹持元件包括夹持件13。

上述夹持件13适于选择性地夹紧相应的扩径轴6的端部6a的端头6b。

夹持元件12中的每个夹持元件与相应的气动致动装置14相关联。

特别地，气动致动装置14适于控制每个夹持件13从闭合位置到打开位置，其中，在闭合位置中，夹持件13夹紧扩径轴6的端部6a。

更详细地，气动致动装置14包括多个气缸，所述多个气缸中的每个气缸适于选择地将相应的夹持件13从闭合位置带到打开位置并从打开位置带到闭合位置。

在具有特别实际意义的本发明的实施方式中，参见图10、图11，每个夹持元件12包括内杆15和外管状元件16；特别地，气动致动装置14与杆15相关联。

通过使杆15相对于管状元件16沿一个方向或另一方向滑动，相应的夹持件13的夹头相应地闭合或打开。

在本发明的另一些实施方式中，气动致动装置14可以与外部管状元件16相关联，从而获得功能上等同的解决方案。

根据本发明的又一方面，自动选择装置7包括用于使夹持元件12处于上述非启动位置与上述联接位置之间的平移装置17，例如参见图6。

更详细地，平移装置17包括一个或更多个气缸，所述一个或更多个气缸具有与可移动框架18相关联的杆，该可移动框架18与导引装置19相关联，该导引装置19固定地连接至框架2且平行于扩径轴线A。

夹持元件12连接至可移动框架18。

根据本发明的另一方面，扩径轴6的自动选择装置7包括设置于滑架4上的多个锁定元件20a、20b。

特别地，锁定元件20a、20b适于选择性地将相应的扩径轴6限制到滑架/将相应的扩径轴6从滑架4释放。

更详细地，在本发明的本实施方式中，提供了第一锁定装置20a，该第一锁定装置20a适于选择性地将承载扩径器30的扩径轴6限制到滑架4/将承载扩径器30的扩径轴6从滑架4释放，参见图12；还提供了第二锁定元件20b，该第二锁定元件20b适于选择性地限制/释放锥形棘爪22的控制杆21，其中，借助于它们的平移允许上述扩径器30进行扩径或被带到非启动位置。

每个控制杆21同轴地插入到相应的扩径轴6的内部且在轴6本身内沿一个方向或另一方向以受控的方式滑动，并且每个控制杆21确定了相应扩径器30的扩径或收缩。

第一锁定元件20a和第二锁定元件20b可以包括相应的第一闩锁和第二闩锁，所述第一闩锁和第二闩锁能够选择性地插入到设置于相应的扩径轴6和控制杆21中的相应的周边喉部中。

在具有特别实际意义的本发明的一些实施方式中，第一锁定元件20a和第二锁定元件20b可以与例如气动、液压或电动类型的相应的致动构件相关联，所述致动构件自动地确定对第一锁定元件20a和第二锁定元件20b进行选择性地打开或闭合。

第一锁定元件20a和第二锁定元件20b的选择性打开或闭合能够有利地以配合的方式借助于夹持元件12的致动来执行，如下文更好地描述，从而获得使用于待加工给定产品P的扩径轴6的选择性操作完全自动化。

机器的支承框架2与固定地连接至地板的第一平移构件23和第二平移构件24相关联，这确定了支承框架2关于两个彼此垂直进而与扩径轴线A垂直的相应轴线B、C的运动。

平行于扩径轴线A的另一轴线D允许支承框架2平移，从而承载随支承构架一起的机器1的所有单元朝向待加工产品P，待加工产品P例如可以由一组待扩径管组成。

如果这个组非常长，则相应的管比短的组中的管要长。

因而，轴线D的功能是基于待扩径管的长度将前部对比装置8带到正确工作位置；此外，轴线D还具有使前部对比装置8远离产品P的功能，以允许支承框架2沿着轴线B平移。以这种方式，扩径轴6可以精确地移动至在一个相同的产品P中或者甚至按顺序的不同产品中的特定系列的待扩径管处的所需高度。

详细地，滑架4包括相应的通孔25，其中，扩径轴6沿着所述相应的通孔25置入。

例如参照图14、图15，滑架4还包括控制杆21的致动构件26，以使相应的扩径器30通过锥形棘爪22扩径/收缩；例如，致动构件26可以是气动型。

对于轴6中的每个轴6而言，致动构件26包括控制传感器27，控制传感器27实际地确定控制杆21在相应轴6内部的运动。

滑架4还包括润滑装置，该润滑装置通过孔28负责将油输送到每个扩径轴6内部，从而使这种油到达正在加工的相应管的腔以便于径向扩径操作。

机器的框架2包括多个滑动分段断开元件29，所述多个滑动分段断开元件29支承扩径轴6的整个长度。

根据本发明的机器1的操作如下。

待加工产品P的几何特征由控制单元11通过自动识别装置10来获取，或者替代性地，待加工产品P的几何特征可以由操作员通过合适的界面手动地设定。

一旦获取了待加工产品P的特征，机器1的控制单元11对自动选择装置7进行控制，以便启动——即以与滑架4相关联——实际参与到给定产品P的加工中的扩径轴6。

特别地，假设机器1以理想初始状态停止，其中，所有扩径轴6处于启动位置。

在这种状态下，所有第一锁定元件20a和第二锁定元件20b固持相应的轴6及控制杆21以固定地连接至滑架4。

如果关于从待加工产品P获得的信息则需要停用一些扩径轴6，原因在于，相应的管无需被扩径，并且自动选择装置7首先致动平移装置17以将所有的夹持元件12带到至相应轴6的端部6a。

特别地，在这种情况下，端部6a的端头6b位于相应的夹持件13的夹头之间。

关于被停用的特定轴6，自动选择装置7致动所涉及的夹持元件12，且特别地致动相应的气动致动装置14，以便将相应的夹持件13的夹头夹紧在端头6b上。

同时，自动选择装置7控制第一锁定元件20a和第二锁定元件20b打开。

替代性地，第一锁定元件20a和第二锁定元件20b的打开操作也可以由操作者手动地执行。

以这种方式，待停用的扩径轴6可以从滑架4释放。

此时，平移装置17被反向地致动，以便将所涉及的扩径轴6拉动到非启动位置。

特别地，图14示出了具有处于启动位置的轴6以及处于非启动位置的另一轴6’的机器1的详细部分。

另一方面，图15示出了仅轴6’示出为处于非启动位置即从滑架4抽出的详细部分。

以所描述的方式选择并移除不需要用于给定待价格产品P的轴6’，第一锁定元件20a和第二锁定元件20b处于闭合位置，以限制必须在加工中再次使用的轴6。

此时，可以开始产品P的管的扩径步骤：使前部对比装置8启动沿着轴线D朝向待扩径的管；使滑架4前进，并且同时使前部对比装置8与产品P的管的端部相接触。

轴6由滑架4驱动且由对比装置8导引，且因此穿透相应的管的内部并跨过所述相应的管的整个长度，从而能够对位于所涉及的所有翅片(例如，在待加工产品P由热交换器构成的特定情况下)处的管进行扩径。

然后，致动构件26被控制，并且扩径器30进入相应的扩径位置中。

此后，滑架4被致动以向后平移，使得扩径器30在管的整个长度上再次与管相交，并且确定管径向扩径达到的期望直径。

在操作结束时，如果需要再次修改滑架4的装备以加工具有不同特征的产品P或同一产品P具有不同特征的不同系列的管，则再次重复上述步骤，这次可能涉及到与先前轴6的不同的轴6。

由于本发明的技术方案的目的，机器1可以极其快速地自主改变加工格式，而不需要任何操作者的干预。

这使得能够显著地减少使用已知机器的空闲时间，该空闲时间必须专门用于手动选择参与在加工中的轴以及专门用于移除、再次手动选择未参与在相同加工中的轴。

因此，根据本发明的机器1具有相对于已知设备具有更好的灵活性及多功能性的特征，原因在于，机器1也可以在必须以有限数量的部件加工不同类型的产品的生产环境中有效地使用，而没有不可接受的等待时间以至于让机器本身的使用变得不便。

根据本发明的机器1能够获得的另一重要的技术优点是甚至能够同时即并行地加工许多产品。

实际上，所提出的技术方案使得有能够在同一滑架4上限定许多组轴6，所述许多组轴6实际上构成独立模块且各自能够根据格式自主地修改。

例如，可以同时加工具有不同几何特征的两个或三个产品P，例如，不同的几何特征包括不同数量的管、甚至具有不同的直径以及具有不同的空间布置。

所采用的技术方案在结构上简单且性价比高，并且能够应用到已经存在并已经安装的机器1。

本发明的另一个目的是特别在图16中示出的自动扩径生产线L。

生产线L包括具有上述特征的至少一个扩径机1。

此外，生产线L包括用于转移待加工的产品P的至少一个自动输送机T或传送机。

特别地，自动输送机T适于将待加工的产品P顺序地定位在机器1的前部，以便能够被自动识别装置10识别。

因此，机器1能够以完全自动的方式装备滑架4以执行所需的机械加工。

在机械加工结束时，自动输送机T将另一个产品P定位在机器1的前部，并且机器1因此负责装备滑架4。

显然，生产时间相对于已知设备缩短，原因在于，扩径机1的执行速度可以被充分利用。

应该再次强调的是，尽管所描述的本发明的实施方式涉及通过牵引产品P的管来特定地执行扩径的机器，但本发明的技术教导也完全适用于通过推动管来执行扩径。

实际上，为机器配备有专门用于这种扩径类型而准备的单元——例如通过安装用于固持管的端部且适于抵消轴的轴向推力来替代前部对比装置的装置——就足够了，以完全获得由本发明确保的相同的技术效果和生产优势。

因而，已经看到了本发明如何实现所提出的目的。

已经根据优选实施方式描述了本发明，但可以在不背离由所附权利要求提供的保护范围的情况下构思等效变型。

Claims (16)

1.一种卧式扩径机，包括：

支承框架(2)，所述支承框架(2)限定水平扩径轴线(A)，

至少一个导引件(3)，所述至少一个导引件(3)与所述框架(2)相关联且平行于所述扩径轴线(A)，

至少一个滑架(4)，所述至少一个滑架(4)能够沿着所述导引件(3)移动，

多个扩径轴(6、6’)，所述多个扩径轴(6、6’)与所述滑架(4)相关联且沿着所述扩径轴线(A)布置，

其特征在于，所述卧式扩径机包括所述扩径轴(6、6’)的自动选择装置(7)，所述自动选择装置(7)能够选择性地将所述轴(6、6’)定位在所述滑架(4)上。

2.根据权利要求1所述的机器，包括待加工产品(P)的几何特征的自动识别装置(10)。

3.根据权利要求2所述的机器，包括至少一个控制单元(11)，所述自动选择装置(7)操作性地连接至所述至少一个控制单元(11)，所述至少一个控制单元(11)能够关于通过所述自动识别装置(10)获取的信息对所述自动选择装置(7)进行控制。

4.根据权利要求2或3所述的机器，其中，所述自动识别装置(10)包括至少一个视频摄像机(10a)。

5.根据权利要求2至4中的一项所述的机器，其中，所述自动识别装置(10)包括与正在加工的产品(P)相关联的可读元件(10c)的至少一个读取器(10b)。

6.根据前述权利要求中的一项所述的机器，其中，所述自动选择装置(7)包括多个夹持元件(12)，所述多个夹持元件中的各个夹持元件能够选择性地连接至相应的扩径轴(6、6’)。

7.根据前一项权利要求所述的机器，其中，所述夹持元件(12)中的每个夹持元件能够在相应的扩径轴(6’)的非启动位置和相应的扩径轴(6)与所述滑架(4)的联接位置之间移动。

8.根据权利要求7所述的机器，其中，所述夹持元件(12)能够沿着相应的扩径轴(6、6’)的轴线移动。

9.根据权利要求6至8中的一项所述的机器，其中，所述夹持元件(12)中的每个夹持元件包括相应的夹持件(13)，所述夹持件(13)能够选择性地夹紧相应的扩径轴(6、6’)的端部(6a)。

10.根据前一项权利要求所述的机器，其中，所述夹持元件(12)中的每个夹持元件与相应的气动致动装置(14)相关联。

11.根据前一项权利要求所述的机器，其中，所述气动致动装置(14)包括多个气缸，所述多个气缸中的各个气缸能够选择性地打开/闭合所述夹持件(13)。

12.根据权利要求7至11中的一项所述的机器，其中，所述自动选择装置(7)包括使所述夹持元件(12)在所述非启动位置与所述联接位置之间平移的平移装置(17)。

13.根据前述权利要求中的一项所述的机器，其中，所述自动选择装置(7)包括设置在所述滑架(4)上的多个锁定元件(20a、20b)，所述多个锁定元件(20a、20b)能够选择性地将相应的扩径轴(6)紧固至所述滑架(4)/将相应的扩径轴(6)从所述滑架(4)释放。

14.根据前一项权利要求所述的机器，其中，所述锁定元件(20a、20b)包括闩锁，所述闩锁能够选择性地插入到设置于相应的扩径轴(6)中的相应周边喉部中。

15.根据前述权利要求中的一项所述的机器，所述机器特别地是能够执行多个管的牵引扩径的机器类型，所述机器包括用于所述管的相应端部的多个前部对比装置(8)，所述前部对比装置(8)与相应的自动启动/停用装置(9)相关联。

16.一种自动扩径生产线，包括至少一个根据权利要求2至15中的一项所述的扩径机(1)以及至少一个待加工产品(P)的自动输送机(T)，所述自动输送机(T)能够将所述产品(P)按顺序放置在所述机器(1)的前部以便被所述自动识别装置(10)识别。