CN110193625B - 一种行星旋转在线切管装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种行星旋转在线切管装置，涉及圆截面管材加工领域。本发明主要包括电机、轴承座、大套筒、小套筒、齿轮、支撑架、凸轮、圆盘刀、拉簧、刀架、行走小车。两个电机通过齿轮传动使小套筒和大套筒形成差速，因此，连接在小套筒上的支撑架和连接在大套筒上的凸轮形成差速。当凸轮和支撑架产生转速差时，刀架摆动，圆盘刀摆动并进刀切割圆管。切割完成时，拉簧的张力可以保证圆盘刀实现退刀动作。行走小车使得滚切机本体与移动的钢管同速，实现在线切管。本发明能够使滚切机本体结构紧凑、重量减轻、行走小车的整体运输功率降低，而且，摆动进给圆盘刀应用了杠杆原理，降低切管所用的电机功率，减少生产投入。

Description

一种行星旋转在线切管装置

技术领域

本发明涉及圆截面管材加工领域，特别涉及到钢管的在线切割。

背景技术

管材在生产和使用过程中，为切除头尾部分或将长管切成定长，切断工序是不可少的。传统的切割原理有三种：锯片式、仿形旋铣飞锯和滚压剪切式。利用滚压剪切原理可以加工出断面平整、无毛刺、无变形的钢管材料，但在实际生产过程中切管设备体积大、重量大、功率高、占地面积大等缺点日益显现，因此造成生产投入大，产品生产成本高。

目前，我国从国外引进了几套钢管在线滚切机(如徐州光环钢管公司从日本引进，葫芦岛钢管厂从德国引进)，每套都在50万美元左右。但是这些引进设备存在如下问题，一是设备结构复杂、制造精度要求高、造价高，一些零配件国内还无法满足要求，有些零配件的标准、规格与我国不一致，因此给设备维护带来困难；二是切后断口处钢管外径变大(对于厚壁管)、内径缩口(对于薄壁管)，控制不好容易超差，从而又必须增加必要的平头设备。三是打刀现象比较严重，影响生产效率。

圆形钢管滚压切割机一般是由滚切机本体、行走同步机构、夹紧装置组成。滚切机本体主要实现钢管的滚切。行走同步机构主要实现滚切机本体、夹紧装置和钢管输送的同步移动，方便切割。目前，现有的圆形钢管滚压切割机普遍存在结构复杂、体积重量大、功率消耗高的问题。针对这些问题，对圆形钢管滚压切割机进行了改进设计。

发明内容

本发明的目的在于提供一种小体积、小噪音、重量轻的能够对圆截面钢管进行在线切割的装置。

为了解决上述技术问题，本发明所述技术方案为：一种行星旋转在线切管装置，其特征在于：包括大套筒、小套筒、圆盘刀、刀架、拉簧、套筒底座和套筒驱动装置；所述大套筒与小套筒两个套筒同轴安装，并安装在套筒底座上，所述小套筒内部固定被切管件，所述刀架设置中心轴、刀轴和施力连接端，所述圆盘刀枢接于刀轴上，所述施力连接端受到力的作用时，刀架带动圆盘刀绕中心轴旋转，所述刀架的中心轴设置在一个套筒端部侧面上，施力连接端通过拉簧与另一个套筒端部侧面连接；所述套筒驱动装置分别驱动两个套筒同向转动；利用两个套筒的转速差使得拉簧伸张或收缩，带动圆盘刀绕中心轴转动，使圆盘刀靠近或远离套筒轴心。

进一步的技术方案在于，还包括运动小车，所述套筒底座安装在运动小车上；所述套筒底座包括底板和固定在底板上轴承座，所述轴承座上安装轴承，所述小套筒一端深入大套筒中与大套筒轴承连接，另一端安装在一个轴承座的轴承上，所述大套筒一端安装在一个轴承座的轴承上，另一端也安装在一个轴承座的轴承上。

进一步的技术方案在于，所述大套筒外表面上安装与大套筒同轴的齿轮，此齿轮与一个套筒驱动装置的驱动轴啮合；所述小套筒外表面上安装与小套筒同轴的齿轮，此齿轮与一个套筒驱动装置的驱动轴啮合。

进一步的技术方案在于，所述套筒驱动装置为电机，所述电机为摆线针轮减速器。

进一步的技术方案在于，所述刀架与中心轴之间设置石墨铜套。

进一步的技术方案在于，所述刀轴与圆盘刀之间连接处设置石墨铜套。

本发明的另一种技术方案为一种行星旋转在线切管装置，其特征在于，将上述所述的拉簧，一端与设置中心轴的套筒连接，另一端与施力连接端连接；还包括设置在另一个套筒上的凸轮，所述刀架在施力连接端设置凸轮滚子，所述凸轮滚子与凸轮接触并相对滚动；所述凸轮的径向截面的边缘为类椭圆曲线或椭圆曲线。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、该装置将传统的直线进给圆盘刀切割钢管改为摆动进给圆盘刀进行钢管切割，能够使滚切机本体结构紧凑、重量减轻、行走小车的整体运输功率降低，提高了控制精度和效率。

2、摆动进给圆盘刀应用了杠杆原理，使得切割钢管所需提供的力减小，从而降低切管所用电机功率，工作噪音减小，减少生产投入。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的俯视图

图3为本发明的差速套筒结构示意图。

图4为本发明的凸轮机构示意图。

图5为本发明的进刀结构示意图

图中：1-轴承座、2-定位轴套、3-齿轮、4-大套筒、5-凸轮、6-支撑架、 7-刀架、8-中心轴、9-凸轮滚子、10-阶梯轴套、11-凸轮滚子轴、12-圆盘刀、 13-刀轴、14-小套筒、15-拉簧、16-电机、17-底板、18-运动小车、19-深沟球轴承。

具体实施方式

本发明阐述了一种行星旋转在线切管装置，其如图所示，包括大套筒4、小套筒14、圆盘刀12、刀架7、拉簧15、套筒底座和套筒驱动装置；所述大套筒 4与小套筒14两个套筒同轴安装，并安装在套筒底座上，所述小套筒14内部固定被切管件，所述刀架7设置中心轴8、刀轴13和施力连接端，所述圆盘刀12 枢接于刀轴13上，所述施力连接端受到力的作用时，刀架7带动圆盘刀12绕中心轴8旋转，所述刀架7的中心轴8设置在一个套筒端部侧面上，施力连接端通过拉簧15与另一个套筒端部侧面连接；所述套筒驱动装置分别驱动两个套筒同向转动；利用两个套筒的转速差使得拉簧15伸张或收缩，带动圆盘刀12 绕中心轴8转动，使圆盘刀12靠近或远离套筒轴心。

本发明实施例中，还包括运动小车18，所述套筒底座安装在运动小车18上；所述套筒底座包括底板17和固定在底板17上轴承座1，所述轴承座1上安装轴承，所述小套筒14一端深入大套筒4中与大套筒轴承连接，另一端安装在一个轴承座1的轴承上，所述大套筒4一端安装在一个轴承座1的轴承上，另一端也安装在一个轴承座1的轴承上。

本发明实施例中，所述大套筒4外表面上安装与大套筒4同轴的齿轮，此齿轮与一个套筒驱动装置的驱动轴啮合；所述小套筒14外表面上安装与小套筒 14同轴的齿轮，此齿轮与一个套筒驱动装置的驱动轴啮合。

本发明实施例中，所述套筒驱动装置为电机16，所述电机16为摆线针轮减速器。

本发明实施例中，所述刀架7与中心轴8之间设置石墨铜套。

本发明实施例中，所述刀轴13与圆盘刀12之间连接处设置石墨铜套。

本发明实施例中，利用运动小车18可以切割流水线上移动的钢管。底板17 起支撑作用，在这里采用两个电机16，电机16通过螺纹连接固联在底板17上，电机16输出轴上连接齿轮3，通过平键传递扭矩，轴承座1上装有深沟球轴承19，通过孔用卡簧固定深沟球轴承19的位置，轴承内圈支撑大套筒4，通过轴用卡簧使大套筒4的轴向位置固定，大套筒4上装有齿轮3，键连接传递扭矩，一个电机16通过齿轮传动带动大套筒4旋转，齿轮的传动比采用1，所以此电机16的转速与大套筒4转速一致，大套筒4内装有翻边轴套，起支撑作用，翻边轴套内装有小套筒14，小套筒14上装有齿轮3，键连接传递扭矩，另一个电机16通过齿轮传动带动小套筒14旋转，由于齿轮的传动比是1，所以此电机 16的转速与小套筒14转速一致，小套筒14另一端连接轴承，轴承固定安装于轴承座1上，小套筒14被固定，支撑架6通过内六角螺钉固联在小套筒14上，支撑架6上下两端连接中心轴8，中心轴8上继续连接刀架7，中心轴8上螺纹连接两个薄螺母，防止连接松动，刀架7与支撑架6之间存在平垫片，刀架7 与中心轴8之间设置石墨铜套，从而保证刀架7可以绕中心轴8摆动，刀架7 一端连接刀轴13，另一端为施力连接端，其通过弹簧连接于大套筒；刀轴13上装有圆盘刀12，通过调整垫片组调整两个圆盘刀12的位置，保证切割钢管时两圆盘刀12在同一端面上切割，刀轴13上的螺纹连接两个薄螺母，防止连接松动，刀轴13与圆盘刀12之间连接石墨铜套，保证圆盘刀12可以绕刀轴13转动，因此，在切割圆管时就可以保证圆盘刀13在圆管上实现纯滚动，当运动小车18与移动的钢管保持同速时，调整电机16转速使大、小套筒4、14出现转速差时，弹簧被拉伸或缩短，迫使刀架7实现绕中心轴8的摆动，则圆盘刀13 实现径向进给运动，从而实现进刀切割；

拉簧15一端连接在刀架的内六角螺钉头部，另一端连接在大套筒4上，拉簧15的张力可以使得圆盘刀12紧紧贴在管件表面上，所以当大、小套筒4、14 出现转速差时，摆动刀架7可以实现往复摆动，圆盘刀12实现绕钢管的转动和径向进给或径向返回，实现切管时的进刀和退刀动作。

工作过程实施：

1、选择外径为76mm，壁厚为3.5mm的圆钢管，使圆钢管穿过小套筒内，运动小车启动。

2、按照产品要求找准钢管切割位置并固定圆钢管，同时启动两个0.75kw 的电机，调整电机转速差为0.75rad/min。因此，刀架绕钢管旋转，圆盘刀也绕钢管旋转，同时，拉簧带动刀架摆动，刀架一端的圆盘刀也摆动，实现进刀滚压切割动作。

3、切割完成，继续保持两个电机的转速，凸轮转动到回程轨迹，刀架在拉簧拉力的作用下实现反方向摆动，圆盘刀实现退刀动作。

4、退刀完成，调整两个电机转速相同，都是50rad/min，圆盘刀径向位置保持不变，取出两段圆钢管，并进行下一次切割。

本发明实施例中，另一种行星旋转在线切管装置，其将上述拉簧15，一端与设置中心轴8的套筒连接，另一端与施力连接端连接；还包括设置在另一个套筒上的凸轮5，所述刀架7在施力连接端设置凸轮滚子9，所述凸轮滚子9与凸轮5接触并相对滚动；所述凸轮5的径向截面的边缘为类椭圆曲线或椭圆曲线。

在图1所示的整体结构示意图、图2所示的俯视图和图3所示的示意图中，凸轮5通过内六角螺钉固联在大套筒4上，支撑架6通过内六角螺钉固联在小套筒14上，刀架7两端分别连接凸轮滚子轴11和刀轴13，凸轮滚子轴11上装有凸轮滚子9，阶梯轴套10使滚子9实现轴向定位，通过两个薄螺母实现螺纹连接并固定凸轮滚子轴11的位置和凸轮滚子9的位置，凸轮滚子9紧贴凸轮5 表面，当运动小车18与移动的钢管保持同速时，调整电机16转速使凸轮5与支撑架6出现转速差，凸轮5推动凸轮滚子9，刀架7实现绕中心轴8摆动，则圆盘刀12实现径向进给运动，从而实现进刀切割；

如图3、图4以及图5所示，拉簧15一端连接在内六角螺钉头部，另一端连接在阶梯轴套10上，拉簧15的张力可以使得凸轮滚子9紧紧贴在凸轮5表面上，因为设计凸轮5时考虑了推程和回程，所以当凸轮5和支撑架6出现转速差时，摆动从动件盘形凸轮机构上的刀架7可以实现往复摆动，圆盘刀12实现绕钢管的转动和径向进给或径向返回，实现切管时的进刀和退刀动作。

工作时，圆管被运送穿过小套筒14后，运动小车启动并同向移动。保证圆管与小套筒14轴线重合，选择圆管切割位置并固定圆管。同时启动两个电机16，调整两电机差速转动，则凸轮5相对于支撑架6产生转动，刀架7实现摆动，圆盘刀12实现径向进给运动。此时圆盘刀12也绕圆管转动，两圆盘刀12在圆管上的纯滚动以及径向挤压可以实现对圆管的滚压剪切。切割完成后，圆盘刀径向退出，当退出到初始位置时，调整大套筒4和小套筒14转速相同，因此两圆盘刀只绕圆管转动，不能实现径向进给运动。此时，取出两段圆管，重复进行下一次切割。

工作过程实施：

1、选择外径为76mm，壁厚为3.5mm的圆钢管，使圆钢管穿过小套筒内，运动小车启动。

2、按照产品要求找准钢管切割位置并固定圆钢管，同时启动两个0.75kw 的电机，调整电机转速差为0.75rad/min。因此，刀架绕钢管旋转，圆盘刀也绕钢管旋转，同时，凸轮推动刀架摆动，刀架一端的圆盘刀也摆动，实现进刀滚压切割动作。

3、20秒后切割完成，继续保持两个电机的转速，凸轮转动到回程轨迹，刀架在拉簧拉力的作用下实现反方向摆动，圆盘刀实现退刀动作。

4、20秒后退刀完成，调整两个电机转速相同，都是50rad/min，圆盘刀径向位置保持不变，取出两段圆钢管，并进行下一次切割。

Claims (4)

1.一种行星旋转在线切管装置，其特征在于：包括大套筒、小套筒、圆盘刀、刀架、拉簧、套筒底座和套筒驱动装置；所述大套筒与小套筒两个套筒同轴安装，并安装在套筒底座上，所述小套筒内部固定被切管件，所述刀架设置中心轴、刀轴和施力连接端，所述圆盘刀枢接于刀轴上，所述施力连接端受到力的作用时，刀架带动圆盘刀绕中心轴旋转，所述刀架的中心轴设置在一个套筒端部侧面上，施力连接端通过拉簧与另一个套筒端部侧面连接；所述套筒驱动装置分别驱动两个套筒同向转动；利用两个套筒的转速差使得拉簧伸张或收缩，带动圆盘刀绕中心轴转动，使圆盘刀靠近或远离套筒轴心；所述套筒底座安装在运动小车上；所述套筒底座包括底板和固定在底板上轴承座，所述轴承座上安装轴承，所述小套筒一端深入大套筒中与大套筒轴承连接，另一端安装在一个轴承座的轴承上，所述大套筒一端安装在一个轴承座的轴承上，另一端也安装在一个轴承座的轴承上；所述套筒驱动装置为电机，所述电机为摆线针轮减速器，电机输出轴上连接齿轮；所述大套筒外表面上安装与大套筒同轴的齿轮，此齿轮与一个电机输出轴上的齿轮啮合，齿轮的传动比为1；所述小套筒外表面上安装与小套筒同轴的齿轮，此齿轮与一个电机输出轴上的齿轮啮合，齿轮的传动比为1。

2.根据权利要求1所述一种行星旋转在线切管装置，其特征在于，所述刀架与中心轴之间设置石墨铜套。

3.根据权利要求1所述一种行星旋转在线切管装置，其特征在于，所述刀轴与圆盘刀之间设置石墨铜套。

4.根据权利要求1所述一种行星旋转在线切管装置，其特征在于，将所述拉簧，一端与施力连接端连接，另一端与设置中心轴的套筒连接；还包括设置在另一个套筒上的凸轮，所述刀架在施力连接端设置凸轮滚子，所述凸轮滚子与凸轮接触并相对滚动；所述凸轮的径向截面的边缘为类椭圆曲线或椭圆曲线。

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