CN107716617B - 一种轴管类零件自动校直机 - Google Patents

Abstract

一种轴管类零件自动校直机，其包括机架、电动缸、浮动工作台、左旋转装置、右夹紧装置、支撑座、检测传感装置，其中机架为框架结构，电动缸和浮动工作台分别设在机架上横梁和下横梁，左旋转装置和右夹紧装置分别设在浮动工作台的左侧和右侧，支撑座设在浮动工作台的下固定板中央位置，检测传感装置设在支撑座的内部。本发明在校直过程中可以实现对待校直件一次夹紧完成多次检测和校直的功能，避免了校直时每次进行挠度检测完成后需要松开夹紧顶尖，再置于V型块上做校直的繁琐工序。同时，也克服了松开夹紧顶尖将待校直件放置在支点上时，最大挠度面偏离的问题，提高了校直机的效率和校直的精度。

Description

一种轴管类零件自动校直机

技术领域

本发明属于机械技术领域，特别涉及一种校直机。

背景技术

校直机是针对机械行业中普遍使用的基础零件轴和管在加工过程中由于热变形和运输过程中受到外力作用产生变形而进行校直的设备，以达到机械系统的安装及运转精度要求。

但是，现有的大型校直机一般都基于理论的校直行程进行校直，往往一次难以校直到精度要求范围内，这就需要对弯曲部位进行多次校直以达到最佳精度。然而，大多数的校直机都是检测和校直是分开进行的，先人工检测出待校直轴管零件的挠度，后安装在校直机上进行校直。在反复的检测与安装校直过程中不但步骤繁琐，效率低，更为重要的是最大挠度位置定位由人工进行判断必然会产生偏差，影响了校直的精度。公开号为CN103658242A的专利采用输送装置移动待校直件，中间设置校直辊进行校直，末端安放检测装置。但是，其结构并没能实现最大挠度面的自动定位功能，只能依靠人为定位最大挠度面，在轴线方向上做挠度测量后输送校直。这样选出的最大挠度面不够精确，而且在轴的移动过程中不能避免最大挠度面的偏移问题，校直精度和效率远远不够。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够连续多次自动检测并定位最大挠度面和自动校直的轴管类零件自动校直机。

本发明包括机架、电动缸、浮动工作台、左旋转装置、右夹紧装置、支撑座、检测传感装置，其中机架为框架结构，电动缸和浮动工作台分别设在机架上横梁和下横梁，左旋转装置和右夹紧装置分别设在浮动工作台的左侧和右侧，支撑座设在浮动工作台的下固定板中央位置，检测传感装置设在支撑座的内部。

所述设在机架下横梁上的浮动工作台包括上承压板、下固定板、导柱导套、弹簧和限位螺钉，其中上承压板的中心位置设有矩形孔，导柱导套对称分布于浮动工作台两端，导套的下端与下固定板固连，导柱的上端与上承压板固连，在上承压板上下运动时起导向作用，以保证待校直件的轴线与压头中心线位于同一平面内并相互垂直；弹簧对称固定在下固定板长度方向的两侧，用于支撑上承压板；限位螺钉穿过上承压板上的沉孔，将螺钉底部螺栓头旋入下固定板的螺纹孔内，限位螺钉旋入螺纹孔后上承压板和下固定板之间的距离会小于弹簧的原始长度，这样弹簧就会被压缩，弹簧的预紧力使得上承压板被支撑起来，微调节限位螺钉的旋入深度将上承压板相对下固定板的高度限制在要求范围内；

所述支撑座包括左V型块、右V型块、左V型块底座、右V型块底座、支撑平台，其中支撑平台下表面与上述下固定板中部固连，在支撑平台上板两侧设有相平行的U型孔，支撑平台的两端分别设有V型块底座，V型块底座均可在U型孔内滑动，两个V型块底座相对距离可手动调节，以满足校直工艺需求；两个V型块分别设在V型块底座内；传感器支架设在支撑平台中间，激光位移传感器设在传感器支架内；

所述左旋转装置包括伺服电机、联轴器、主轴轴承座、驱动顶尖、滑板、固定座、电机支座，其中固定座为平行的两个槽口朝外的凹形结构，其下边板固定在上承压板上，其上边板设有长形通孔，滑板通过螺栓插在长形通孔内，伺服电机的电机支架固定在滑板的一侧，主轴轴承座固定在滑板的另一侧，伺服电机通过联轴器与主轴连接，驱动顶尖安装在主轴的锥形孔内，伺服电机的旋转将带动驱动顶尖做回转运动；可手动调节滑板沿电机轴线方向相对固定座的距离，即调节了驱动顶尖相对V型块的距离，通过此调节使得待校直件最大挠度位置位于压头的正下方。

所述右夹紧装置包括活顶尖、尾座、导轨、联轴器、伺服电机、导轨平台、丝杠、滑块和丝杠轴承座，其中导轨平台固定在上承压板的另一侧，两条导轨分别设在导轨平台的两侧，两个丝杠轴承座设在导轨之间的导轨平台两端，丝杠设在两端丝杠轴承座上，导轨上设有滑块，尾座设在滑块上，活顶尖设在尾座的锥孔内。伺服电机通过联轴器和丝杠的一端相连，通过丝杠螺母副将电机的回转运动转换为滑块在导轨上的直线运动，进而转为活顶尖的直线运动。

本发明的工作过程：当待校直件是轴类零件时，根据轴的直径通过限位螺钉调节浮动工作台上承压板相对下固定板的初始高度，使得当左旋转装置和右夹紧装置的两端顶尖夹紧待校直轴时，待校直轴表面与支撑座的V型块表面刚刚分离。夹紧力由右夹紧装置的伺服电机提供，夹紧完成后，由左旋转装置的伺服电机带动待校直轴做绕轴线的回转运动。同时，位于待校直轴位置正下方、支撑座内部的传感器开始检测并记录数据。当检测完成后由控制系统计算出最大挠度值及其位置，并控制旋转电机将最大挠度面置于竖直方向，且挠度方向向上。定位完成后，控制系统计算校直所需的下压量，控制电动缸压头下压，当压头接触到待校直轴时，将带动两端顶尖装置和浮动工作台的上承压板一起向下运动，当待校直轴接触到支撑座的左右两侧V型块时，上承压板不再下移，此时在左右两侧V型块和压头的作用下做三点过弯校直。当完成一次下压后，在压头抬起的过程中，浮动工作台的上承压板在弹簧的反作用力下将随之上移，达到限位螺钉的限位高度后不再上移，待校直轴与V型块又恢复到初始的分离状态，进而进行校直完成后的挠度检测。完成一次校直后，如果不满足精度继续重复上述检测和校直动作，但两端顶尖一直保持夹紧状态，不必松开，直至待校直件达到精度要求范围内。当待校直件是管类零件时，只需更换两端顶尖即可。

采用PLC作为校直机的中央控制器，控制伺服电机完成各校直动作，以高精度激光位移传感器作为轴管零件实时监测元件，并在PC机上利用LABVIEW开发智能校直机监控系统，以便实时监控校直机的运行状况。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、在校直过程中可以实现对待校直件一次夹紧完成多次检测和校直的功能，避免了校直时每次进行挠度检测完成后需要松开夹紧顶尖，再置于V型块上做校直的繁琐工序。同时，也克服了松开夹紧顶尖将待校直件放置在支点上时，最大挠度面偏离的问题。

2、与PLC控制系统相结合，使得校直机的自动化程度更高，不仅提高了校直机的效率，还提高了校直的精度。

附图说明

图1为本发明的立体示意简图。

图2为本发明机架的示意简图。

图3为本发明浮动工作台、左旋转装置、右夹紧装置和支撑座的安装位置图。

图4为本发明浮动工作台的示意简图。

图5为本发明支撑座的示意简图。

图6为本发明左旋转装置的示意简图。

图7为本发明右夹紧装置的示意简图。

图中：1-机架、2-电动缸、3-浮动工作台、4-支撑座、5-待校直件、6-压头、7-检测传感装置、8-左侧旋转装置、9-右侧夹紧装置、301-上承压板、302-导柱、303-导套、304下固定板、305-弹簧、306-限位螺钉、401-左V型块、401＇-右V型块、402-左V型块底座、402＇-右V型块底座、403-支撑平台、701-传感器支架、702-激光位移传感器、801-伺服电机、802-联轴器、803-主轴轴承座、804-驱动顶尖、805-滑板、806-固定座、807-电机支座、901-活顶尖、902-尾座、903-导轨、904-联轴器、905-伺服电机、906-导轨平台、907-丝杠、908-滑块、909丝杠轴承座。

具体实施方式

在图1、图2和图3所示的轴管类零件自动校直机示意图中，机架1为框架结构，其两侧立柱为槽钢，上横梁为两块相互平行的T形钢板，电动缸2通过螺栓与钢板突起部分固连，压头6与电动缸的输出轴连接，下横梁为两块相互平行的钢板，每块钢板外侧分别设有两个对称的筋板，浮动工作台3通过螺栓固定在下横梁的筋板上；左旋转装置8和右夹紧装置9分别设在浮动工作台的左侧和右侧，支撑座4设在浮动工作台的下固定板中央位置，待校直件5置于支撑座上，检测传感装置设在支撑座的内部；

如图4所示，所述浮动工作台包括上承压板、下固定板、导柱导套、弹簧和限位螺钉，其中上承压板301的中心位置设有矩形孔，导柱导套对称分布于浮动工作台两端，导套303的下端与下固定板304固连，导柱302的上端与上承压板固连，导套与导柱同轴，在上承压板上下运动时起导向作用，以保证待校直件的轴线与压头中心线位于同一平面内并相互垂直；四个弹簧305对称固定在下固定板长度方向的两侧，用于支撑上承压板；四个限位螺钉306穿过上承压板上的沉孔，将螺钉底部螺栓头旋入下固定板的螺纹孔内，限位螺钉旋入螺纹孔后上承压板和下固定板之间的距离会小于弹簧的原始长度，这样弹簧就会被压缩，弹簧的预紧力使得上承压板被支撑起来，微调节限位螺钉的旋入深度将上承压板相对下固定板的高度限制在要求范围内；

如图5所示，所述支撑座包括左V型块、右V型块、左V型块底座、右V型块底座、支撑平台，支撑座可穿过上述上承压板的矩形孔，其中支撑平台403下表面与上述下固定板中部固连，在支撑平台上板两侧设有相平行的U型孔，左V型块底座402和右V型块底座402＇分别通过螺栓链接在支撑平台的两端，两个V型块底座均可在上述U型孔内滑动，两个V型块底座相对距离可手动调节，以满足校直工艺需求；左V型块401和右V型块401＇分别设在上述左、右V型块底座内；传感器支架701设在支撑平台中间，激光位移传感器702设在传感器支架内，激光传感器的激光线和待校直件回转轴线在同一竖直平面内，并位于上述压头的正下方；

如图6所示，所述左旋转装置包括伺服电机、联轴器、主轴轴承座、驱动顶尖、滑板、固定座、电机支座，其中固定座806为平行的两个槽口朝外的凹形结构，其下边板固定在上述上承压板上，其上边板设有长形通孔，滑板805通过螺栓插在长形通孔内，伺服电机801的电机支架807固定在滑板的一侧，主轴轴承座803固定在滑板的另一侧，伺服电机通过联轴器802与主轴连接，驱动顶尖804安装在主轴的锥形孔内，伺服电机的旋转将带动驱动顶尖做回转运动；可手动调节滑板沿电机轴线方向相对固定座的距离，即调节了驱动顶尖相对V型块的距离，通过此调节使得待校直件最大挠度位置位于压头的正下方。

如图7所示，所述右夹紧装置包括活顶尖、尾座、导轨、联轴器、伺服电机、导轨平台、丝杠、滑块和丝杠轴承座，其中导轨平台906固定在上述上承压板的另一侧，两条导轨903分别设在导轨平台的两侧，两个丝杠轴承座909设在导轨之间的导轨平台两端，丝杠907设在两端丝杠轴承座上，导轨上设有滑块908，尾座902设在滑块上，活顶尖901设在尾座的锥孔内，伺服电机905通过联轴器904和丝杠的一端相连，通过丝杠螺母副将电机的回转运动转换为滑块在导轨上的直线运动，进而转为活顶尖的直线运动。

本发明的工作过程如下：

当待校直件是轴类零件时，根据待校直轴的直径通过限位螺钉调节浮动工作台上承压板相对下固定板的初始高度，使得当左旋转装置驱动顶尖和右夹紧装置活顶尖夹紧待校直轴时，待校直轴表面与支撑座的两块V型块刚刚分离。夹紧力由右夹紧装置伺服电机提供。夹紧完成后，由左旋转装置的伺服电机带动待校直轴做绕轴线的回转运动。同时，位于待校直轴位置正下方、支撑座内部的传感器开始检测并记录数据。当检测完成后由控制系统计算出最大挠度值及其位置，并控制左旋转装置伺服电机将待校直轴的最大挠度面置于竖直平面内，且挠度方向向上。定位完成后，控制系统计算校直所需的下压量，控制电动缸压头下压，当压头接触到待校直轴时，将带动左旋转装置、右夹紧装置和浮动工作台的上承压板一起向下运动，当待校直轴接触到支撑座的两端V型块时，上承压板不再下移，此时在两端V型块和压头作用下做三点过弯校直。

当完成一次下压后，在压头抬起的过程中，浮动工作台的上承压板在弹簧的反作用力下将随之上移，达到限位螺钉的限位高度后不再上移。此时，待校直件与支撑座两端的V型块分离并恢复到初始相对距离，等待下一次的检测和校直。完成一次校直后继续检测待校直轴的挠度，如果不满足精度继续重复上述检测和校直动作，但两端顶尖一直保持夹紧状态，不必松开，直至待校直轴达到精度要求范围内。当待校直件是管类零件时，只需更换两端顶尖即可。针对同一批加工零件，其挠度位置相对固定，可实现一批待校直轴在同一位置的多次自动检测与校直。

Claims (1)

1.一种轴管类零件自动校直机，其特征在于：它包括机架、电动缸、浮动工作台、左旋转装置、右夹紧装置、支撑座、检测传感装置，其中机架为框架结构，电动缸和浮动工作台分别设在机架上横梁和下横梁，左旋转装置和右夹紧装置分别设在浮动工作台的左侧和右侧，支撑座设在浮动工作台的下固定板中央位置，检测传感装置设在支撑座的内部；所述设在机架下横梁上的浮动工作台包括上承压板、下固定板、导柱导套、弹簧和限位螺钉，其中上承压板的中心位置设有矩形孔，导柱导套对称分布于浮动工作台两端，导套的下端与下固定板固连，导柱的上端与上承压板固连，弹簧对称固定在下固定板长度方向的两侧，限位螺钉设在上承压板上，并与弹簧同轴；所述支撑座包括左V型块、右V型块、左V型块底座、右V型块底座、支撑平台，其中支撑平台下表面与上述下固定板中部固连，在支撑平台上板两侧设有相平行的U型孔，支撑平台的两端分别设有V型块底座，V型块底座均可在U型孔内滑动，两个V型块分别设在V型块底座内；传感器支架设在支撑平台中间，激光位移传感器设在传感器支架内；所述左旋转装置包括伺服电机、联轴器、主轴轴承座、驱动顶尖、滑板、固定座、电机支座，其中固定座为平行的两个槽口朝外的凹形结构，其下边板固定在上承压板上，其上边板设有长形通孔，滑板通过螺栓插在长形通孔内，伺服电机的电机支架固定在滑板的一侧，主轴轴承座固定在滑板的另一侧，伺服电机通过联轴器与主轴连接，驱动顶尖安装在主轴的锥形孔内；所述右夹紧装置包括活顶尖、尾座、导轨、联轴器、伺服电机、导轨平台、丝杠、滑块和丝杠轴承座，其中导轨平台固定在上承压板的另一侧，两条导轨分别设在导轨平台的两侧，两个丝杠轴承座设在导轨之间的导轨平台两端，丝杠设在两端丝杠轴承座上，导轨上设有滑块，尾座设在滑块上，活顶尖设在尾座的锥孔内，伺服电机通过联轴器和丝杠的一端相连，通过丝杠螺母副将电机的回转运动转换为滑块在导轨上的直线运动，进而转为活顶尖的直线运动。