CN107777279B - 组合轴 - Google Patents

Abstract

一种制造用于惰辊的组合轴的方法，包括：提供具有第一末端和第二末端的管体；将所述管体的第一末端机械扣压到第一端头，从而用机械连锁将所述第一端头固定至所述管体的第一末端，所述第一端头从所述第一末端延伸；以及将所述管体的第二末端机械扣压到第二端头，从而用机械连锁将所述第二端头固定至所述管体的第二末端，所述第二端头从所述第二末端延伸。

Description

组合轴

本申请是于2014年1月17日提交的、申请号为201480014797.9、发明名称为“组合轴”的中国发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请请求于2013年1月18日提交的、申请号为61/754122的美国临时专利申请的优先权，该申请的全部内容被引用并入此文。

技术领域

本发明涉及用于输送机的惰辊，尤其是涉及用于惰辊的组合轴组件。

背景技术

输送机经常在采矿工业中被用来输送大量物资。输送机典型地包括由多个惰辊推动的输送机皮带。惰辊由框架支撑，并围绕轴旋转。

每个惰辊组件通常均包括独特的轴附接结构。因此，轴的制造是在专用设备上进行的，这使得制造替换的轴类型(例如，具有不同的长度、直径或末端段构型的轴)非常昂贵和困难。使得一种类型的轴能够被插入到本来将接纳不同类型的轴的惰辊组件的适配器是昂贵的，因此，也不是一个划算的解决方案。

发明内容

在一个实施例中，本发明提供一种制造用于惰辊的组合轴的方法，所述方法包括：提供具有第一末端和第二末端的管体；将所述管体的第一末端机械扣压到第一端头，从而用机械连锁将所述第一端头固定至所述管体的第一末端，所述第一端头从所述第一末端延伸；以及将所述管体的第二末端机械扣压到第二端头，从而用机械连锁将所述第二端头固定至所述管体的第二末端，所述第二端头从所述第二末端延伸。

在另一个实施例中，本发明提供一种制造用于惰辊的组合轴的方法，所述方法包括：提供管体，所述管体限定轴线并且具有第一末端和第二末端；使第一端头沿所述管体的轴线对准且靠近所述管体的第一末端；使第二端头沿所述管体的轴线对准且靠近所述管体的第二末端；将所述第一端头插入所述管体的第一末端，所述第一端头包括第一直径、具有第二直径的凹槽以及附接结构；将所述第二端头插入所述管体的第二末端，所述第二端头包括第一直径、具有第二直径的凹槽以及附接结构；在与所述第一端头的凹槽重叠的区域下压所述管体，以使得所述管体的直径的一部分变得基本上等于所述第一端头的第二直径；以及在与所述第二端头的凹槽重叠的区域下压所述管体，以使得所述管体的直径的一部分变得基本上等于所述第二端头的第二直径。

在另一个实施例中，本发明提供一种制造惰辊组件的方法。所述方法包括：组装第一组合轴和第二组合轴，所述第一组合轴和第二组合轴中的每一个均包括与管体的相对末端机械连锁的第一端头和第二端头；将所述第一组合轴连接至第一辊子；将所述第二组合轴连接至第二辊子；以及将所述第一辊子和所述第二辊子连接至框架；其中组装所述第一组合轴和所述第二组合轴的步骤中的每一个包括：将所述管体的第一末端机械扣压到所述第一端头并且将所述管体的第二末端机械扣压到所述第二端头。

本发明的其它方面将通过考虑详细说明和附图而变得明白。

附图说明

图1是惰辊系统的透视图。

图2是图1的惰辊的截面图，其中示出了延伸穿过其中的轴。

图3是按照本发明的一个实施例的组合轴的透视图，该轴包括管体和通过机械连锁与之联接的第一端头和第二端头。

图4是图3的端头的放大图。

图4A-4N是多个端头的透视图，该多个端头的每一个均具有独特的附接结构。

图4O是结合组合轴使用的另一种端头的透视截面图。

图5A、5B、5C是组合轴的侧视图，其中示出了在管体与第一和第二端头之间的机械连锁。

图6是具有延伸穿过其中的组合轴的惰辊的截面图。

图7是组合轴的侧视图，其中示出了具有另一种构型的、在管体与第一和第二端头之间的机械连锁。

图8示出了在建造图3的组合轴时所涉及的方法和相应设备，该方法包括用于形成机械连锁的扣压机(crimping machine)。

图9是扣压机的放大图。

图10是惰辊的透视截面图，该惰辊具有延伸穿过组合轴和端头的至少一部分的滑脂管。

图11是惰辊的分解图，该惰辊具有延伸穿过组合轴和端头的至少一部分的滑脂管。

在详细地解释本发明的任何实施例之前，应当明白，本发明的应用并不限于在以下的说明中所阐述的和在以下的附图中所示出的关于部件构造和布局的细节。本发明能够具有其它的实施例，并且能够以各种不同的方式来实践或实施。

具体实施方式

在另一个实施例中，本发明提供一种用于惰辊的组合轴，该组合轴包括具有第一末端和第二末端的管体。该组合轴还包括两个端头。每个所述端头包括凹槽和附接结构。所述端头适于被接纳在所述管体的所述第一或第二末端中的一个内。每个第一端头和第二端头通过机械连锁相对于管体被固定(即，被固定到管体的第一末端和第二末端)，以使得所述附接结构从所述组合轴的第一和第二末端突出。这样，当被固定到所述管体时，所述第一端头从所述第一末端延伸，而所述第二端头从所述第二末端延伸，从而由所述管体、第一端头、和第二端头限定所述轴的长度。

在另一个实施例中，本发明提供一种用于惰辊的组合轴，该组合轴包括具有第一末端和第二末端的管体，并且限定出内径和外径。该组合轴还包括第一圆柱端头和第二圆柱端头。每个所述第一和第二端头包括凹口或凹槽，由该凹槽或凹口限定较小的第二直径和附接结构。每个所述第一和第二末端将末端部段容纳其中，以使得所述管体覆盖所述凹口。管体在所述凹口的区域凹入或被压下，以使得所述管体的内径的至少一部分变为基本上等于凹口的第二直径。这样，所述端头通过机械连锁相对于所述管体被固定。

在另一个实施例中，本发明提供惰辊组件，其包括框架、由框架支撑的多个辊子、以及延伸穿过每个所述辊子的组合轴。该组合轴包括通过机械连锁被固定到管体的第一末端的第一端头和通过机械连锁被固定到管体的第二末端的第二端头。当被固定到所述管体时，第一端头从第一末端延伸，并且第二端头从第二末端延伸，从而由所述管体、第一端头、和第二端头限定所述组合轴的长度。

图1和图2示出了包括本领域所熟知的一体轴的惰辊组件10。该组件包括由具有垂直取向的框架构件的框架18支撑的惰辊14。每个惰辊14包括延伸穿过其中的轴26。每个轴26包括接纳螺母38的、设有螺纹的第一末端30和第二末端34。螺母38包括狭槽(未示出)，所述狭槽接纳相应的框架构件22的末端部分，由此把轴26的第一末端30和第二末端34固定到框架18。轴26可以通过滑脂软管被互联(图2)，这允许滑脂通过以润滑惰辊14。传统的惰辊14的轴是整体地制造的，因此是一体件。

图3、5A、5B、5C和6示出了按照本发明的一个实施例的、用于惰辊组件110的组合轴126。该组合轴126包括管体130、第一末端段或端头134和第二末端段或端头138。在这里示出的每个实施例中，第一端头134和第二端头138互相基本上相同，虽然它们在其它实施例中可能具有不同的构型。管体130包括第一末端142和第二末端146，并限定出外径150和内径154。端头134、138的尺寸和形状被设置成可被接纳和固定到管体的第一和第二末端142、146中的其中一个内。

在所示出的实施例中，端头134、138基本上是具有均匀的第一直径158的圆柱形，虽然另外的实施例可以包括具有任何适当的形状的端头134、138并且其直径可以是非均匀的(即，一个末端可具有比相对的末端更大的直径)。参照图4，每个端头134、138包括具有附接结构的附接末端或部分162和围绕端头134,138的圆周延伸的长形凹口或凹槽166。凹槽166由法兰168和法兰172限定。凹槽166限定出第二直径170，该第二直径小于端头134、138的直径158。管体130被机械连锁到第一和第二端头134、138(例如，通过机械扣压)，从而把端头134、138联接到管体130。把管体130机械连锁到端头134、138的方法将在下面更详细地讨论。

端头134、138可以具有任何适当的附接末端162，该附接末端具有可以插入到惰辊114内并与任何惰辊组件110兼容的任何适当的附接结构。例如，图4-4N示出了多种端头134、138，每种均具有包括独特的附接结构的独特的附接末端162-162n。端头134、138可能包括的各种各样的附接结构允许制造任何类型的轴126。另外，凹槽166也可以具有用于形成牢固的机械锁定的任何适当的构型。凹槽可以是具有平滑表面轮廓的圆柱形(图4和4E-4L)，或者它们可以具有交替的构型。例如，如图4M和4N所示的凹槽166m、166n分别是包括六个和八个平面的多边形。应当明白，这里所公开的附接末端162-162n和凹槽构型166-166n仅仅是示例性的，端头134、138可以具有任何适当的附接末端162或凹槽166的构型。

此外，图5C和7示出了在不同类型的轴126中可能存在的几种潜在的变形。参照图5C，管体130可被制造成具有任何适当的长度。因此，当端头134、138被固定到其中时，具有各种各样轴长度的轴126可以容易地被制造。轴126可以具有在12英寸到120英寸范围内的长度。端头长度、端头134、138的第一直径158和凹槽166的第二直径170还可以根据被制造的轴的类型和长度而变化。在一些情形下，端头的长度可以依据想要的轴的宽度来确定，以便保证轴的所有的物理要求被满足。例如，如果轴具有直径为60mm的轴承，则具有约12英寸的长度的更大的端头对于组装该轴是必须的。端头长度可以在约5英寸到12英寸的范围内，虽然根据想要的最后的轴长度可以想到更短的或更长的长度。管体130可以被切割成任何长度，以便适应端头134、138的长度和相应的轴的想要的总长度。而且，参照图7，具有包括所示构型的附接末端162i的端头134i、138i(图4I)与管体130机械连锁，以此形成具有独特的末端部段构型的轴。正如以上所讨论的，具有包括任何附接结构的任何附接末端162的端头134、138可被固定到管体130的两个相对的末端，以形成与任何惰辊组件类型的兼容的组合轴。

在其它构型中(图4O)的端头134o、138o可包括开孔或缝隙250，该开孔从被接纳在管体130内的端头134o、138o的末端延伸并至少部分穿过端头134、138。开孔250允许滑脂管42的至少一部分被端头134o、138o接纳，该滑脂管延伸穿过管体130并传递滑脂润滑惰辊14(图10)。而且，端头134、138可包括持握部分254，该持握部分包括围绕端头134、138的外径延伸的齿状突起258(见图11)，其目的将在下面更详细地予以描述。

图3、5A、5B、5C、6和7的示例性组合轴使用比当前的制造方法需要更少的步骤和机器的工艺来制造。图8和9示出了用来制造组合轴126的机器。

在制造期间，首先，准备管体130。具有初始长度的管体130典型地包括稍微的弯曲或变形，因此，管体130必须被矫直。管体130由计算机数字控制(CNC)的矫直器200矫直。一旦管体被矫直，管体130就通过CNC旋转切割工具201被切割成适当的长度。CNC切割工具201能够保持切口长度整体上在+/-0.005英寸内，而且也使得在切割期间生成的碎屑最少化。管体可以具有任何适当的长度或内径和外径。管体130的末端142和146分别使用例如水平钻(未示出)和去毛刺机204被倒角、钻孔和去毛刺。

然后，每个端头134、138被加工成包括具有适用于任何惰辊组件的附接结构的附接末端162和凹槽。在所示出的实施例中，端头134、138使用CNC机床208来制造，该机床被构造和加工成以动力工具在三个轴的任何一个上对端头134、138实施车削、钻孔、磨削、攻丝、开槽和倒角，以获得附接末端162的附接结构和凹槽166。在示出的实施例中，端头134、138具有约5.375英寸的长度，虽然另外的实施例可包括更长或更短的端头。

例如，通过改变端头的长度和保持管体的通常的长度，可以得到具有用于各种机器和用途的不同长度的组合轴。在另一个例子中，改变管体的长度并保持端头的通常的长度能达到不同长度的组合轴。这里示出的独特的端头构型包括具有任何合适尺寸的第一和第二直径158、170。另外，凹槽166和在它的相对两端上的法兰168、172的长度和尺寸是可变的。同样地，附接末端162的长度、直径和附接结构仅仅是示例性的，因此，附接结构可以具有任何适当尺寸的长度和直径。

一旦端头134,138已被制造，端头就被对准和使用端头按压机212被压入管体130的相对的两个末端142、146内，以使得凹槽166处在管体130内。在这时，互相并不固定的管体130和端头134、138被自动传送到包括定制的抓持和定位夹具的扣压机216。扣压机是标准机器，其能够对具有一定尺寸范围的轴实施扣压，因此，其尺寸针对待扣压的特定部件被适当地设置。扣压机216把管体130扣压到端头134、138上，以使得管体130的部分174被压缩或下压，从而所述部分174被固定在法兰168和172之间，由此相对于端头134、138锁定管体130(图6)。管体130的第一末端142和第二末端146的远端部分178以及管体的位于端头134和端头138之间的中部基本上保持原先的内径150。由所述部分174限定中间直径180，该中间直径可以具有大约在凹槽166的第二直径170与法兰168、172的第一直径158之间的任何适当的尺寸。在所示出的实施例中，法兰168、172的棱角是尖锐的，以帮助相对于管体130锁定端头134、138。另外，图11中示出的持握部分254的齿状突起258压紧至管体130的内径154，由此阻止端头134、138在轴126被组装期间和之后相对于管体旋转。替代性实施例可包括覆盖端头的更多的或其它的部件的不同的法兰结构或齿状突起部分。组装好的组合轴126然后可以放在一边，以便在惰辊组装期间被插入辊子内。

参照图10和11，当具有滑脂注入孔250(图4O)的端头134o、138o被使用以使得延伸穿过管体130的滑脂管42的至少一个部分被端头134o、138o接纳，在上述的制造过程中可能有附加的步骤。具体地，在组装期间，对准机构把管体提升到中心线轴A’，该对准机构在所示出的实施例中包括至少两个支撑结构或提升V形架262。中心线轴A’平行于所述轴的纵轴A。同样地，端头134o、138o被保持在按压模块(未示出)中，这些按压模块被构型成接纳特定类型的端头。提升V形架262把所有的端头134o、138o与管体130放置在一起，这样，滑脂管42至少部分被接纳在端头134o、138o的开孔250中。当按压模块首先移动向管体130时，它们被止住在控制点，由此，端头134o、138o在任一端都没有接触到在提升V形架262上的滑脂管42。滑脂管42现在进入到端头134o、138o的开孔250内一小段距离，以使得滑脂管42延伸超过提升V形架262。提升V形架262现在下降，留出空间用于上述模块继续向前，把端头134o、138o按压进管体内规定的距离。滑脂管42现在完全被锁定在端头134o、138o之间，并且在端头134o、138o内的开孔250的底部与滑脂管的末端之间有小的间隙(即，在约0.015mm-0.030mm的范围内)。接着，以上描述的扣压过程完成轴126的组装。

本文所描述的轴组件和制造方法相比已知的惰辊轴具有众多优点。管体130接纳和固定具有任何尺寸或设计的端头134、138。再者，作为扣压过程的结果，轴126的外径150可能是非均匀的。换句话说，轴126可能具有变化的外径。同样地，管体的长度和端头的长度可以变化。管体、第一端头和第二端头一起限定出轴的长度。因此，本文所描述的方法能够制造具有不同的长度和任何类型的末端部段构型的轴。另外，因为具有任何适当的附接结构的端头134、138可被连接到管体130，具有任何末端部段构型的惰辊轴可被组装。换句话说，需要任何轴长和任何末端部段构型的惰辊可以使用一种方法和机器来组装。

而且，制造独特的惰辊组件轴是可能的和经济的。通过使用同一个处理过程和机器，在插入之前可以具有任何长度、直径、被钻孔、交叉钻孔、不钻孔、攻丝、开槽、打埋头孔、铰孔等等的端头可被接纳在具有任何长度的中心管中，通过扣压或机械连锁而被固定在其中。容易地制造具有末端部段构型和长度的轴的事实提供了对于已入场使用的惰辊进行维修的能力。例如，惰辊的轴可以用具有相同的末端部段构型的新轴替换。这里描述的轴组件的另一个优点在于，因为管体是中空而不是实心的，轴的重量被减小。尽管重量减小了，但轴的强度增加了，因此能够在很大的负荷下保持它的形状。另外，轴的重量减小转换为成本节省。因此，在更少的成本下，所述轴具有增加的强度重量比。

因此，除了其他方面以外，本发明还提供结合惰辊组件使用的组合轴和用于制造所述组合轴的工艺。这里描述的组合轴给予了形成具有任何附接结构的轴的能力。因此，结合任何惰辊组件使用的轴可以通过使用相同的工艺来制造。而且，上述的处理过程适于制造具有任何直径的轴。因此，符合各种各样惰辊的、具有各种不同直径的轴能够通过利用完全相同的机器的工艺来制造。因为同一个机器和工艺被用来制造各种各样的轴以及该工艺需要较少的步骤和机器，制造惰辊轴的花费大大地减小。而且，所公开的工艺需要较少的人工操控，这增强了雇员的安全性。该工艺是流水线的，因而相比起传统的工艺需要更少的等待时间并且生产出具有更小的误差幅度的更一致的产品。另外，所公开的组合轴可以制造成与一体制造的轴具有相同的耐久性和强度。本发明的各种特性和优点在以下的权利要求中予以阐述。

Claims (18)

1.一种制造用于惰辊的组合轴的方法，其特征在于，所述方法包括：

提供具有第一末端和第二末端的管体；

将所述管体的第一末端机械扣压到第一端头，从而用机械连锁将所述第一端头固定至所述管体的第一末端，所述第一端头从所述第一末端延伸，将所述管体的第一末端机械扣压到所述第一端头的步骤包括：在与所述第一端头的长形凹槽重叠的区域下压所述管体，使得所述管体的直径的一部分变得基本上等于所述第一端头的长形凹槽的直径；以及

将所述管体的第二末端机械扣压到第二端头，从而用机械连锁将所述第二端头固定至所述管体的第二末端，所述第二端头从所述第二末端延伸，将所述管体的第二末端机械扣压到所述第二端头的步骤包括：在与所述第二端头的长形凹槽重叠的区域下压所述管体，使得所述管体的直径的一部分变得基本上等于所述第二端头的长形凹槽的直径。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，提供所述管体的步骤包括：矫直所述管体。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，提供所述管体的步骤包括：将所述管体切割成第一长度。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：限定所述轴的长度，所述轴的长度包括所述第一端头的长度的一部分、所述第二端头的长度的一部分以及所述管体的第一长度。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：使所述第一端头和所述第二端头沿着所述管体的轴线对准。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：将至少一个软管连接到所述第一端头和第二端头中的至少一个，所述软管配置成允许滑脂从其间穿过。

7.一种制造用于惰辊的组合轴的方法，其特征在于，所述方法包括：

提供管体，所述管体限定轴线并且具有第一末端和第二末端；

使第一端头沿所述管体的轴线对准且靠近所述管体的第一末端；

使第二端头沿所述管体的轴线对准且靠近所述管体的第二末端；

将所述第一端头插入所述管体的第一末端，所述第一端头包括第一直径、第一法兰、第二法兰、在所述第一法兰和所述第二法兰之间延伸且具有小于所述第一直径的第二直径的长形凹槽以及附接结构；

将所述第二端头插入所述管体的第二末端，所述第二端头包括第一直径、第一法兰、第二法兰、在所述第一法兰和所述第二法兰之间延伸且具有小于所述第一直径的第二直径的长形凹槽以及附接结构；

在与所述第一端头的长形凹槽重叠的区域下压所述管体的第一部分，以使得所述管体的第一部分被固定在所述第一端头的第一法兰和第二法兰之间；以及

在与所述第二端头的长形凹槽重叠的区域下压所述管体的第二部分，以使得所述管体的第二部分被固定在所述第二端头的第一法兰和第二法兰之间。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，提供所述管体的步骤包括：矫直所述管体。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，提供所述管体的步骤包括：将所述管体切割成第一长度。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：限定所述轴的长度，所述轴的长度包括所述第一端头的长度的一部分、所述第二端头的长度的一部分以及所述管体的所述第一长度。

11.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：将至少一个软管连接到所述第一端头和第二端头中的至少一个，所述软管配置成允许滑脂从其间穿过。

12.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，使所述第一端头和所述第二端头沿所述管体的轴线对准的步骤包括：将所述第一端头和所述第二端头同时提升至所述管体的轴线，使得所述第一端头和所述第二端头与所述管体同轴。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，将所述第一端头插入所述管体的第一末端和将所述第二端头插入所述管体的第二末端的步骤包括：将所述第一端头的长形凹槽和所述第二末端的长形凹槽同时定位在所述管体的第一末端和第二末端内。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：将所述管体、所述第一端头和所述第二端头传送至扣压机。

15.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一端头的第一法兰和第二法兰包括尖锐的棱角，以接合所述管体的内部来帮助将所述管体固定至所述第一端头，并且所述第二端头的第一法兰和第二法兰包括尖锐的棱角，以接合所述管体的内部来帮助将所述管体固定至所述第二端头。

16.一种制造惰辊组件的方法，其特征在于，所述方法包括：

组装第一组合轴和第二组合轴，所述第一组合轴和第二组合轴中的每一个均包括与管体的相对末端机械连锁的第一端头和第二端头；

将所述第一组合轴连接至第一辊子；

将所述第二组合轴连接至第二辊子；以及

将所述第一辊子和所述第二辊子连接至框架；

其中组装所述第一组合轴和所述第二组合轴的步骤中的每一个包括：

将所述第一端头插入所述管体的第一末端，所述第一端头包括第一直径和具有第二直径的长形凹槽；

将所述第二端头插入所述管体的第二末端，所述第二端头包括第一直径和具有第二直径的长形凹槽；

在所述第一端头的长形凹槽的区域下压所述管体，使得所述管体的直径的一部分变得基本上等于所述第一端头的第二直径；以及

在所述第二端头的长形凹槽的区域下压所述管体，使得所述管体的直径的一部分变得基本上等于所述第二端头的第二直径。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，组装所述第一组合轴和所述第二组合轴的步骤中的每一个包括：

矫直所述管体；

将所述管体切割成第一长度；

使所述第一端头和第二端头沿着所述管体的轴线对准；

限定所述轴的长度，所述轴的长度包括所述第一端头的长度的一部分、所述第二端头的长度的一部分以及所述管体的第一长度。

18.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：将至少一个软管连接在所述第一组合轴和所述第二组合轴之间，所述软管配置成允许滑脂从其间穿过以润滑所述第一辊子和所述第二辊子。

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