CN109248944A - 一种数控弯管机弹性夹持装置 - Google Patents

一种数控弯管机弹性夹持装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种数控弯管机弹性夹持装置，属于数控弯管机领域。它包括旋转杆和用于驱动旋转杆转动的旋转驱动机构；所述旋转驱动机构包括伺服电机、转角箱体和后轴承盖；所述后轴承盖安装在转角箱体的后端，旋转杆的后端从转角箱体的前端穿入，延伸至后轴承盖内；所述转角箱体内并排设置一组套装在旋转杆上的前径向轴承和前轴向轴承，后轴承盖内也并排设置一组套装在旋转杆上的后径向轴承和后轴向轴承；所述伺服电机安装在转角箱体上，并传动连接旋转杆。本发明通过优化旋转杆的旋转支撑结构，保证旋转杆与弹性夹头的轴线同轴，以及旋转的稳定性，保证弯管机长久使用的加工精度。

Description

一种数控弯管机弹性夹持装置
技术领域
本发明属于数控弯管机领域，更具体地说，涉及一种数控弯管机弹性夹持装置。
背景技术
弯管机大致可以分为数控弯管机、液压弯管机等。液压弯管机主要用于电力施工、公铁路建设、锅炉、桥梁、船舶、家俱，装潢等方面的管道铺设及修造，具有功能多、结构合理、操作简单、移动方便、安装快速等优点。数控弯管机，可对管材在冷态下进行一个弯曲半径(单模)或两个弯曲半径(双模)的缠绕式弯曲，广泛使用于汽车、空调等行业的各种管件和线材的弯曲。
一般弯管机夹紧管件的原理是通过锥套与弹性夹头的锥面配合实现，且为了能够弯出三维管件，弹性夹头夹紧管件前提下，可带动管件沿绕其轴线旋转。例如，本申请人最早申请的专利号为：201310659419.3，公开日为：2014年2月19日的专利文献，公开了一种数控弯管机中的三维立体转角夹管的内推式夹持装置，其包括弹性夹头、顶端固定套、外固定套、液压外缸、轴承、内推套、液压内缸、第一液压腔和第二液压腔，所述的顶端固定套、外固定套、液压外缸、轴承、弹性夹头、内推套、液压内缸、第一液压腔和第二液压腔都是回转对称结构，有一个共同的中心轴线，内部共同形成一个夹持内腔。该方案就是通过内推套和弹性夹头的锥面配合，并沿轴向移动使弹性夹头的夹持半径扩大或缩小夹持管件，且它还易于控制夹紧力，对管材无伤害，确保在夹紧的过程中稳步推进内推套的移动以及弹性夹头的收缩，避免移动不均匀导致损伤工件和发生滑动。
然而，申请人在实际使用中发现上述方案还存在以下缺陷：弹性夹头依靠内推套左端内侧斜面压紧在固定套上，一旦内推套松开，弹性夹头处于自由状态，其轴心容易产生偏移，不利于管材安装时对心，增加了管材安装难度；弹性夹头为一体结构，不容易更换，一种弹性夹头只能对应夹持一种规格管材，限制了生产效率的提高；内推套内壁结构台阶多，进入油、灰等异物后不容易清理，增加了维护成本；夹持装置在旋转过程中油缸同步旋转，对旋转油封技术要求高，使用一段时间后容易产生漏油，设备使用寿命短。
针对以上方案存在的缺陷，申请不断研发摸索，持续进行改进，最终研发出了一种新型的管件夹持结构，并于2016年05月16日申请了名称为：一种数控弯管机用改进型内推式夹持装置的发明专利，且获得授权。该装置包括弹性夹头、油缸以及连接弹性夹头和油缸的部件，所述的连接弹性夹头和油缸的部件包括推夹套和旋转杆；所述的油缸包括缸体和设置在缸体内的活塞杆，所述的推夹套设置在活塞杆伸出端，所述的推夹套与活塞杆轴向相对固定，绕轴线可相对旋转；所述的旋转杆设置在活塞杆内，旋转杆与推夹套通过可同步旋转且可相对轴向移动的连接方式连接；所述的弹性夹头设置在旋转杆的一端。此内推式夹持装置不仅整体结构相比前述方案得到简化，而且有效改善油缸旋转密封不佳而漏油的问题，从而提高了夹持装置的工作稳定性，延长了使用寿命。
但利弊总是相互交织，经过一年多的实际使用，发现其又存在其它问题，即此方案的夹持结构需要旋转杆非常长，需要保证同时满足夹持时轴向移动和圆周转动的动作需求，而旋转杆的一端连接弹性夹头，另一端连接旋转动力机构，一般采用电机作为动力原件，旋转动力机构驱动较长的旋转杆转动会造成在弹性夹头端的抖动，长时间使用会使得旋转杆和弹性夹头的连接会松动，影响加工精度，且较长的旋转杆也很难保证其轴线与弹性夹头轴线同轴，长时间工作会造成弹性夹头与内锥套的不均匀磨损，也影响精度。
发明内容
1、要解决的问题
本发明提供一种数控弯管机弹性夹持装置，其目的在于解决现有弯管机中旋转杆较长造成的工作中旋转杆和弹性夹头的连接会松动，以及弹性夹头与内锥套不均匀磨损的问题。本发明的数控弯管机弹性夹持装置通过优化旋转杆的旋转支撑结构，保证旋转杆与弹性夹头的轴线同轴，以及旋转的稳定性，保证弯管机长久使用的加工精度。
2、技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种数控弯管机弹性夹持装置，包括旋转杆和用于驱动旋转杆转动的旋转驱动机构；所述旋转驱动机构包括伺服电机、转角箱体和后轴承盖；所述后轴承盖安装在转角箱体的后端，旋转杆的后端从转角箱体的前端穿入，延伸至后轴承盖内；所述转角箱体内并排设置一组套装在旋转杆上的前径向轴承和前轴向轴承，后轴承盖内也并排设置一组套装在旋转杆上的后径向轴承和后轴向轴承；所述伺服电机安装在转角箱体上，并传动连接旋转杆。
作为进一步改进，所述前轴向轴承被转角箱体内凸出的定位环台限位，前径向轴承被安装在转角箱体内腔中的过渡圈限位。
作为进一步改进，所述后轴向轴承被后轴承盖内突出的限位环台所限位，后径向轴承通过螺旋在旋转杆上的锁紧螺母锁紧限位。
作为进一步改进，所述伺服电机通过蜗轮蜗杆组件连接旋转杆；所述蜗轮蜗杆组件的涡轮通过键安装在旋转杆上，并通过涡轮并冒压紧限位，蜗杆通过轴承安装在转角箱体中，蜗杆的输入端连接伺服电机的输出端。
作为进一步改进，所述后轴承盖的后端内侧安装套在旋转杆尾端的后封环，并通过后轴承盖的后端面上安装的防护盖压紧，后封环与旋转杆之间装后骨架油封密封，后封环与后轴承盖内壁之间通过O型圈密封。
作为进一步改进，所述转角箱体的前端与旋转油缸的缸筒后端连接；所述过渡圈通过安装在转角箱体内，位于缸筒后端与过渡圈之间的隔圈压紧限位；所述过渡圈与旋转杆外壁上凸起的挡台之间安装前骨架油封密封，过渡圈与转角箱体内壁之间通过O型圈密封。
作为进一步改进，内锥推套的后端具有支撑段，其内装有隔套，隔套的前端与支撑段内的前端部之间安装一个推力球轴承；所述旋转油缸的活塞杆前端螺纹连接隔套，其上安装另一个推力球轴承，此推力球轴承被安装于支撑段后端的压盖压紧于隔套的后端面上。
作为进一步改进，所述内锥推套内靠近旋转杆的前端位置，以及靠近支撑段的位置各安装一个套在旋转杆外的导套。
作为进一步改进，所述旋转杆上开设腰型槽，可拆卸安装在内锥推套上的定位销的端部伸入腰型槽内。
作为进一步改进，所述内锥推套的支撑段外套装限位环。
3、有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
(1)本发明数控弯管机弹性夹持装置，对旋转杆的旋转驱动机构进行优化设计，采用两组并排的径向轴承和轴向轴承从旋转杆后端进行两处稳定支撑，既能够保证旋转杆转动时，其两端不抖动，使旋转杆与弹性夹头的轴线始终同轴，又能适应弹性夹头夹紧时，旋转杆能承受足够的轴向力，防止弹性夹头松动，从而有效保证弯管机长久使用的可靠性和加工精度。
(2)本发明数控弯管机弹性夹持装置，两组并排的径向轴承和轴向轴承分别安装在转角箱体和后轴承盖中，且转角箱体中的前径向轴承和前轴向轴承通过隔圈压紧过渡圈限位，后轴承盖中的后径向轴承和后轴向轴承通过螺旋在旋转杆上的锁紧螺母限位，设计巧妙，方便拆装，且在过渡圈和后封环采用O型圈和骨架油封进行密封，使得径向轴承和轴向轴承，以及涡轮处于一个较高密封的空间内，便于对他们的保护，防止异物进入污染，同时也提供较好的润滑环境，润滑油也不会外溢，延长旋转驱动机构的寿命。
(3)本发明数控弯管机弹性夹持装置，旋转驱动机构采用蜗轮蜗杆将伺服电机的动力传递给旋转杆，一方面两者的旋转周线垂直，方便伺服电机布置，节约空间；另一方面起到减速的作用，使得旋转杆转速能够适应弯管速度。
(4)本发明数控弯管机弹性夹持装置，伸入内锥推套内的旋转杆通过两个导套导向支撑，进一步改善旋转杆的支撑稳定性，保证内锥推套伸缩时轴线与旋转杆轴线始终重合；内锥推套上安装的定位销与旋转杆上腰型槽的配合，在保证内锥推套可单独伸缩的同时，内锥推套与旋转杆能够同时旋转。
(5)本发明数控弯管机弹性夹持装置，内锥推套的支撑段外套装的限位环能够对内锥推套伸缩位移进行机械限位，防止弹性夹头夹紧半径太小，对弯管关键造成损伤。
附图说明
图1为本发明数控弯管机弹性夹持装置的立体结构示意图；
图2为本发明数控弯管机弹性夹持装置的剖视图；
图3为本发明数控弯管机弹性夹持装置中旋转驱动机构的剖视图；
图4为本发明数控弯管机弹性夹持装置中内锥推套与弹性夹头配合的结构剖视图。
附图中的标号分别表示为：
100、旋转驱动机构；110、伺服电机；120、蜗轮蜗杆组件；121、蜗杆；122、涡轮；130、转角箱体；131、定位环台；132、前径向轴承；133、前轴向轴承；134、前骨架油封；135、过渡圈；136、隔圈；137、涡轮并冒；140、后轴承盖；141、限位环台；142、后径向轴承；143、后轴向轴承；144、锁紧螺母；145、后封环；146、后骨架油封；150、防护盖；
200、旋转油缸；210、缸筒；220、活塞杆；
300、内锥推套；310、内锥段；320、支撑段；321、隔套；322、推力球轴承；330、压盖；340、压盖并冒；350、导套；360、定位销；370、限位环；
400、弹性夹头；
500、旋转杆；510、挡台；520、腰型槽。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合具体实施例和附图对本发明进一步进行描述。
实施例
如图1所示，本实施例提供一种数控弯管机弹性夹持装置，用于弯管机上控制管件向弯管轮送管，它可以夹紧管件，并沿管轴向送管，同时可驱动管件绕轴向转动。该装置主要由旋转驱动机构100、旋转油缸200、内锥推套300、弹性夹头400和旋转杆500组成。其中，旋转杆500是中空圆管件，可供待加工管件穿入；弹性夹头400用于夹紧管件，其通过与内锥推套300的锥面配合实现对管件的夹持；旋转油缸200用于驱动内锥推套300相对弹性夹头400轴向移动，以驱动弹性夹头400径向收缩，夹紧管件；旋转驱动机构100则用于驱动内锥推套300和弹性夹头400一起旋转，从而带动管件绕轴向旋转，实现管件的三维螺旋折弯。下面对各部分的结构和连接关系，尤其是旋转驱动机构100的结构进行较为详细的说明。
如图2所示，内锥推套300、旋转油缸200和旋转驱动机构100从左向右依次相连，即内锥推套300的后端连接旋转油缸200的活塞杆220，旋转油缸200的缸筒210连接旋转驱动机构100。而弹性夹头400安装在内锥推套300的前端内锥段310中，形成锥面配合；弹性夹头400主要包括周向均匀开槽的主夹头和安装在主夹头内的夹块组成，主夹头的外锥面与内锥段310的内锥面配合，实现管件的夹持，此部分结构本发明人此前申请的专利号为：201610321928.9，名称为：一种数控弯管机用改进型内推式夹持装置的发明专利中的结构相同此处就不再赘述。而旋转杆500贯穿旋转驱动机构100和旋转油缸200，伸入内锥推套300内，与弹性夹头400的主夹头后端连接，从而在旋转驱动机构100驱动旋转杆500转动时，带动弹性夹头400旋转。
结合图2和图3所示，旋转驱动机构100包括伺服电机110、左右两端开放的转角箱体130和轴向两端开放的后轴承盖140。其中，后轴承盖140安装在转角箱体130的后端，旋转杆500的后端从转角箱体130的前端穿入，延伸至后轴承盖140内；转角箱体130内并排设置一组套装在旋转杆500上的前径向轴承132和前轴向轴承133，后轴承盖140内也并排设置一组套装在旋转杆500上的后径向轴承142和后轴向轴承143；所述伺服电机110安装在转角箱体130上，并传动连接旋转杆500。采用两组并排的径向轴承和轴向轴承从旋转杆500后端进行两处稳定支撑，既能够保证旋转杆500转动时，其两端不抖动，使旋转杆500与弹性夹头400的轴线始终同轴，又能适应弹性夹头400夹紧时，旋转杆500能承受足够的轴向力，防止弹性夹头400松动，从而有效保证弯管机长久使用的可靠性和加工精度。
两组并排的径向轴承和轴向轴承的安装可靠性，直接影响本装置的性能，本实施中，前轴向轴承133被转角箱体130内凸出的定位环台131限位，前径向轴承132被安装在转角箱体130内腔中的过渡圈135限位；后轴向轴承143被后轴承盖140内突出的限位环台141所限位，后径向轴承142通过螺旋在旋转杆500上的并排两个锁紧螺母144锁紧限位。这里，前径向轴承132和后径向轴承142选择深沟球轴承，前轴向轴承133和后轴向轴承143选择推力球轴承。
同时，转角箱体130的前端与旋转油缸200的缸筒210后端连接；过渡圈135通过安装在转角箱体130内，位于缸筒210后端与过渡圈135之间的隔圈136压紧限位，过渡圈135压紧在前径向轴承132的外圈上；且过渡圈135与旋转杆500外壁上凸起的挡台510之间安装前骨架油封134密封，过渡圈135与转角箱体130内壁之间通过O型圈密封，挡台510也压紧前径向轴承132的内圈。后轴承盖140的后端内侧安装套在旋转杆500尾端的后封环145，并通过后轴承盖140的后端面上安装的防护盖150压紧，后封环145与旋转杆500之间装后骨架油封146密封，后封环145与后轴承盖140内壁之间通过O型圈密封。此种结构，两组并排的径向轴承和轴向轴承分别安装在转角箱体130和后轴承盖140中，且转角箱体130中的前径向轴承132和前轴向轴承133通过隔圈136压紧过渡圈135限位，后轴承盖140中的后径向轴承142和后轴向轴承143通过螺旋在旋转杆上的锁紧螺母144限位，设计巧妙，方便拆装，且在过渡圈135和后封环145采用O型圈和骨架油封进行密封，使得径向轴承和轴向轴承，以及涡轮122处于一个较高密封的空间内，便于对他们的保护，防止异物进入污染，同时也提供较好的润滑环境，润滑油也不会外溢，延长旋转驱动机构100的寿命。
伺服电机110通过蜗轮蜗杆组件120连接旋转杆500，驱动旋转杆500转动。其中，蜗轮蜗杆组件120的涡轮122通过键安装在旋转杆500上，并通过涡轮并冒137压紧限位，蜗杆121通过轴承安装在转角箱体130中，蜗杆121的输入端连接伺服电机110的输出端。采用蜗轮蜗杆将伺服电机110的动力传递给旋转杆500，一方面两者的旋转周线垂直，方便伺服电机110布置，节约空间；另一方面起到减速的作用，使得旋转杆500转速能够适应弯管速度。
结合图2图4所示，内锥推套300的后端具有支撑段320，其内装有隔套321，隔套321的前端与支撑段320内的前端部之间安装一个推力球轴承322；旋转油缸200的活塞杆220前端螺纹连接隔套321，其上安装另一个推力球轴承322，此推力球轴承322被安装于支撑段320后端的压盖330压紧于隔套321的后端面上，压盖330通过压盖并冒340并紧。且旋转杆500上周向均匀开设多个腰型槽520，可拆卸安装在内锥推套300上的多个定位销360的端部伸入对应的腰型槽520内，在保证内锥推套300可单独伸缩的同时，内锥推套300与旋转杆500能够同时旋转。此种结构，保证了内锥推套300能够随同弹性夹头400旋转的前提下，还能在旋转油缸200的作用下轴向移动，实现内锥推套300与弹性夹头400的锥面配合。
此外，锥推套300内靠近旋转杆500的前端位置，以及靠近支撑段320的位置各安装一个套在旋转杆500外的导套350，从而伸入内锥推套300内的旋转杆500部分通过两个导套350导向支撑，进一步改善旋转杆500的支撑稳定性，保证内锥推套伸缩时轴线与旋转杆500轴线始终重合。内锥推套300的支撑段320外套装限位环370，能够对内锥推套300伸缩位移进行机械限位，防止弹性夹头400夹紧半径太小，对弯管关键造成损伤。
本发明所述实例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种数控弯管机弹性夹持装置，包括旋转杆(500)，其特征在于：还包括用于驱动旋转杆(500)转动的旋转驱动机构(100)；所述旋转驱动机构(100)包括伺服电机(110)、转角箱体(130)和后轴承盖(140)；所述后轴承盖(140)安装在转角箱体(130)的后端，旋转杆(500)的后端从转角箱体(130)的前端穿入，延伸至后轴承盖(140)内；所述转角箱体(130)内并排设置一组套装在旋转杆(500)上的前径向轴承(132)和前轴向轴承(133)，后轴承盖(140)内也并排设置一组套装在旋转杆(500)上的后径向轴承(142)和后轴向轴承(143)；所述伺服电机(110)安装在转角箱体(130)上，并传动连接旋转杆(500)。
2.根据权利要求1所述的一种数控弯管机弹性夹持装置，其特征在于：所述前轴向轴承(133)被转角箱体(130)内凸出的定位环台(131)限位，前径向轴承(132)被安装在转角箱体(130)内腔中的过渡圈(135)限位。
3.根据权利要求2所述的一种数控弯管机弹性夹持装置，其特征在于：所述后轴向轴承(143)被后轴承盖(140)内突出的限位环台(141)所限位，后径向轴承(142)通过螺旋在旋转杆(500)上的锁紧螺母(144)锁紧限位。
4.根据权利要求1所述的一种数控弯管机弹性夹持装置，其特征在于：所述伺服电机(110)通过蜗轮蜗杆组件(120)连接旋转杆(500)；所述蜗轮蜗杆组件(120)的涡轮(122)通过键安装在旋转杆(500)上，并通过涡轮并冒(137)压紧限位，蜗杆(121)通过轴承安装在转角箱体(130)中，蜗杆(121)的输入端连接伺服电机(110)的输出端。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的一种数控弯管机弹性夹持装置，其特征在于：所述后轴承盖(140)的后端内侧安装套在旋转杆(500)尾端的后封环(145)，并通过后轴承盖(140)的后端面上安装的防护盖(150)压紧，后封环(145)与旋转杆(500)之间装后骨架油封(146)密封，后封环(145)与后轴承盖(140)内壁之间通过O型圈密封。
6.根据权利要求2或3或4所述的一种数控弯管机弹性夹持装置，其特征在于：所述转角箱体(130)的前端与旋转油缸(200)的缸筒(210)后端连接；所述过渡圈(135)通过安装在转角箱体(130)内，位于缸筒(210)后端与过渡圈(135)之间的隔圈(136)压紧限位；所述过渡圈(135)与旋转杆(500)外壁上凸起的挡台(510)之间安装前骨架油封(134)密封，过渡圈(135)与转角箱体(130)内壁之间通过O型圈密封。
7.根据权利要求6所述的一种数控弯管机弹性夹持装置，其特征在于：内锥推套(300)的后端具有支撑段(320)，其内装有隔套(321)，隔套(321)的前端与支撑段(320)内的前端部之间安装一个推力球轴承(322)；所述旋转油缸(200)的活塞杆(220)前端螺纹连接隔套(321)，其上安装另一个推力球轴承(322)，此推力球轴承(322)被安装于支撑段(320)后端的压盖(330)压紧于隔套(321)的后端面上。
8.根据权利要求7所述的一种数控弯管机弹性夹持装置，其特征在于：所述内锥推套(300)内靠近旋转杆(500)的前端位置，以及靠近支撑段(320)的位置各安装一个套在旋转杆(500)外的导套(350)。
9.根据权利要求7所述的一种数控弯管机弹性夹持装置，其特征在于：所述旋转杆(500)上开设腰型槽(520)，可拆卸安装在内锥推套(300)上的定位销(360)的端部伸入腰型槽(520)内。
10.根据权利要求7或8或9所述的一种数控弯管机弹性夹持装置，其特征在于：所述内锥推套(300)的支撑段(320)外套装限位环(370)。
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