CN110270828A - 一种卡箍装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于木材加工技术领域，具体涉及一种卡箍装置，包括桶壁夹持机构、桶材翻转机构、卡箍上料机构以及压装机构，所述桶壁夹持机构用于从环形桶壁的中部将环形桶壁夹紧，所述桶材翻转机构用于将圆筒状环形桶壁翻转为锥筒状，所述卡箍上料机构用于将卡箍逐个转移到锥筒状环形桶壁的小径端，所述压装机构用于将卡箍从环形桶壁小径端向大径端推挤使卡箍套装在环形桶壁上并与环形桶壁构成过盈配合。本发明实现了桶壁装配工艺的自动化加工，方便后续的烘烤压型等操作，提高了生产效率和产品一致性。

Description

一种卡箍装置

技术领域

本发明属于木材加工技术领域，具体涉及一种卡箍装置。

背景技术

葡萄酒桶的桶壁是由多根梭状木板（即桶材）周向拼合而成，在装配时，首先要将桶材排列成环形，并使桶材的一端合拢形成锥筒状结构，然后将卡箍卡在锥筒的收拢端，再对桶壁进行烘烤加热，然后利用挤压设备将桶壁另一端合拢从而形成中间粗两端细的鼓状结构。现有技术中，上述工序一般采用人工操作，生产效率低，产品一致性较差，难以适应批量化生产。

发明内容

本发明的目的是提供一种卡箍装置，该卡箍装置能够实现酒桶桶壁的自动定型和卡箍安装，大大提高酒桶制作的生产效率。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：一种卡箍装置，用于将卡箍套装在由多块互不相连的桶材周向拼合而成的环形桶壁上，所述桶材是中间宽两端窄的梭状结构，包括桶壁夹持机构、桶材翻转机构、卡箍上料机构以及压装机构，所述桶壁夹持机构用于从环形桶壁的中部将环形桶壁夹紧，所述桶材翻转机构用于将圆筒状环形桶壁翻转为锥筒状，所述卡箍上料机构用于将卡箍逐个转移到锥筒状环形桶壁的小径端，所述压装机构用于将卡箍从环形桶壁小径端向大径端推挤使卡箍套装在环形桶壁上并与环形桶壁构成过盈配合。

所述桶壁夹持机构包括两半圆形抱臂，两抱臂的其中一端与底座铰接且两抱臂与底座之间的铰接轴相互平行或共线，所述底座上设有用于驱动两抱臂相互开合的驱动构件，所述两抱臂合拢时能够拼合成一完整圆环；抱臂内弧面上设有沿抱臂径向涨缩设置的涨缩构件；所述涨缩构件包括钢绳，所述抱臂内弧面上设有凹槽，所述钢绳铺设在凹槽内，所述钢绳的至少其中一端设有张紧机构，当钢绳处于自然松弛状态时，钢绳完全陷于凹槽内，当钢绳被张紧机构张紧时，钢绳的绳面能够凸出于抱臂的内弧面；所述抱臂的凹槽内设有与抱臂内弧面平行的隔板，所述隔板将凹槽分隔为内、外两层导槽，所述钢绳的两端连接在底座上，钢绳自两端分别沿抱臂的外层导槽向抱臂摆动端延伸，并在摆动端折返进入内层导槽，再在沿内层导槽延伸至抱臂铰接端并在铰接端汇合。

所述抱臂的摆动端设有第一导轮，抱臂的铰接端设有与抱臂铰接轴同轴的第二导轮，所述第一导轮和第二导轮均与钢绳构成滚动配合；所述第一导轮安装在一摆动支架上，所述摆动支架与抱臂的摆动端铰接，摆动支架与抱臂之间设有扭簧，扭簧被装配为能够驱使摆动支架向远离抱臂内弧面的方向摆动，当钢绳收紧时钢绳能够带动第一导轮向靠近抱臂内弧面的方向摆动。

所述桶材翻转机构包括推头和变径支撑单元，所述推头和变径支撑单元分置于所述桶壁夹持机构的两侧，且推头与变径支撑单元沿环形桶壁轴线方向相对开合设置，所述推头具有锥面状侧壁，且当推头从环形桶壁其中一端插入环形桶壁内时能够将该端的环形桶壁撑大，同时由于桶壁夹持机构的杠杆作用使另一端的环形桶壁收拢，所述变径支撑单元的外环面与远离推头的一端的环形桶壁内环面抵接，所述变径支撑单元的外环面直径可调式设置，且变径支撑单元的外环面随着环形桶壁的收拢同步收缩。

所述变径支撑单元设置在一安装座上，所述安装座沿环形桶壁的轴线方向活动设置，所述变径支撑单元包括一圆形气囊，所述圆形气囊的的两端设有相互平行的刚性端板，两刚性端板沿圆形气囊的轴向相对开合设置，当两刚性端板相对合拢时，圆形气囊的外径向外膨胀，当两刚性端板相对远离时，圆形气囊的外径向内收缩。

所述两刚性端板滑动设置在一空心导柱上，所述空心导柱的中心孔内设有一双头丝杠，所述双头丝杠与空心导柱转动连接，双头丝杠两端凸申至空心导柱的端面外侧，且双头丝杠两端的螺纹旋向相反，双头丝杠两端分别设有一螺母块，两螺母块通过连接件分别与两刚性端板固接，所述双头丝杠与安装座上设置的一伺服电机的主轴同步转动连接，所述空心导柱与安装座固接。

所述推头安装在第一活塞缸的活塞杆上，所述第一活塞缸与机架固接且第一活塞缸的轴线与环形桶壁的轴线平行。

所卡箍上料机构包括储料架和取料机构，所述卡箍堆叠在储料架内，所述储料架底部设有出料口以及与储料架间隔设置的托板，所述取料机构往复运动设置于托板与压装机构之间，所述取料机构包括两相对设置的气缸，两气缸的活塞杆上设有夹块，两夹块相对的一端设有与卡箍外环面相匹配的弧形槽，所述两气缸安装在水平轨道的滑块上。

所述卡箍为锥面状。

所述压装机构包括与安装座固接的压板，所述安装座固定在一竖直液压缸的活塞杆上。

本发明取得的技术效果为：本发明采用桶壁夹持机构53对排列成圆筒状的桶材10进行包裹和限位，在通过桶材翻转机构将桶壁一端撑开使之变成锥筒状，最后利用卡箍上料机构和压装机构将卡箍11固定在桶壁的小径端，使各桶材10紧密的连为一体，方便后续的烘烤压型等操作，实现了桶壁装配工艺的自动化加工，提高了生产效率和产品一致性。

附图说明

图1 是本发明的实施例所提供的卡箍装置的立体图；

图2是本发明的实施例所提供的卡箍装置的侧视图；

图3是本发明的实施例所提供的卡箍装置的俯视图；

图4是图3的B-B剖视图；

图5是本发明的实施例所提供的变径支撑单元的剖视图；

图6是本发明的实施例所提供的变径支撑单元的立体图；

图7是本发明的实施例所提供的桶壁夹紧机构的立体图；

图8是本发明的实施例所提供的桶壁夹紧机构的剖视图；

图9是图8的A-A剖视图；

图10是本发明的实施例所提供的抱臂装配结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行具体说明。应当理解，以下文字仅仅用以描述本发明的一种或几种具体的实施方式，并不对本发明具体请求的保护范围进行严格限定。

如图1、2、3所示，一种卡箍装置，用于将卡箍11套装在由多块互不相连的桶材10周向拼合而成的环形桶壁上，所述桶材10是中间宽两端窄的梭状结构，包括桶壁夹持机构53、桶材翻转机构、卡箍上料机构以及压装机构，所述桶壁夹持机构53用于从环形桶壁的中部将环形桶壁夹紧，所述桶材翻转机构用于将圆筒状环形桶壁翻转为锥筒状，所述卡箍上料机构用于将卡箍11逐个转移到锥筒状环形桶壁的小径端，所述压装机构用于将卡箍11从环形桶壁小径端向大径端推挤使卡箍11套装在环形桶壁上并与环形桶壁构成过盈配合。本发明采用桶壁夹持机构53对排列成圆筒状的桶材10进行包裹和限位，在通过桶材翻转机构将桶壁一端撑开使之变成锥筒状，最后利用卡箍上料机构和压装机构将卡箍11固定在桶壁的小径端，使各桶材10紧密的连为一体，方便后续的烘烤压型等操作，实现了桶壁装配工艺的自动化加工，提高了生产效率和产品一致性。

优选的，如图7至10所示，包括两半圆形抱臂531，两抱臂531的其中一端与底座532铰接且两抱臂531与底座532之间的铰接轴相互平行或共线，所述底座532上设有用于驱动两抱臂531相互开合的驱动构件，所述两抱臂531合拢时能够拼合成一完整圆环；抱臂531内弧面上设有沿抱臂531径向涨缩设置的涨缩构件；所述底座532安装在一滑块535上，所述滑块535沿水平方向滑动设置在一平直轨道536上，所述轨道536固定在一转筒537上，所述转筒537的转轴与轨道536的长度方向平行，所述转筒537的转轴与一转向驱动电机539的主轴通过减速器538连接。本发明利用两半圆形抱臂531作为刚性支撑，并通过抱臂531内侧的涨缩构件将排列成圆筒状的多块桶材10同时沿径向向内压紧，由于桶材10的截面为扇面形，因此各桶材10在同时受压时会相互抵紧，避免桶材10出现散落现象。

具体的，所述涨缩构件包括钢绳5311，所述抱臂531内弧面上设有凹槽，所述钢绳5311铺设在凹槽内，所述钢绳5311的至少其中一端设有张紧机构，当钢绳5311处于自然松弛状态时，钢绳5311完全陷于凹槽内，当钢绳5311被张紧机构张紧时，钢绳5311的绳面能够凸出于抱臂531的内弧面，钢绳5311的特点在于能够将收紧力均匀的作用在每一块桶材10上，而将钢绳5311设置在凹槽内是为了给钢绳5311提供一定轴向约束，防止转运过程中出现摆动，为后续装配工序的精确定位提供保障。具体的，如图4所示，所述抱臂531的凹槽内设有与抱臂531内弧面平行的隔板5312，所述隔板5312将凹槽分隔为内、外两层导槽，所述钢绳5311的两端连接在底座532上，钢绳5311自两端分别沿抱臂531的外层导槽向抱臂531摆动端延伸，并在摆动端折返进入内层导槽，再在沿内层导槽延伸至抱臂531铰接端并在铰接端汇合。本发明采用一根钢绳5311同时跨接于两个抱臂531，这样能够进一步确保各桶材10受力均匀。所述钢绳5311的两端与底座532固接，所述张紧机构包括转动设置在底座532上的凸轮5321，所述凸轮5321由张紧电机534驱动，所述凸轮5321的轮面与钢绳5311的绳面贴合；所述凸轮5321设有两个，两凸轮5321分别对应钢绳5311的两端设置，其中一个凸轮5321的转轴与张紧电机534的主轴同步转动连接，两凸轮5321的转轴之间通过齿轮副5322构成同步反向转动配合。本发明中钢绳5311的两端是固定不动的，而是利用凸轮5321的转动来控制钢绳5311的张紧和放松，响应速度快，机构设置简单，实现了桶材10的快速装夹。所述驱动构件包括设置在底座532或滑块535上的活塞缸533，所述活塞缸533的缸体与底座532或滑块535铰接，活塞缸533的活塞杆与所述抱臂531的外侧铰接，本发明通过控制活塞缸533的伸缩来控制抱臂531的开合，响应速度快，夹紧力稳定可靠。所述抱臂531的摆动端设有第一导轮5314，抱臂531的铰接端设有与抱臂531铰接轴同轴的第二导轮5318，所述第一导轮5314和第二导轮5318均与钢绳5311构成滚动配合。所述第一导轮5314安装在一摆动支架5315上，所述摆动支架5315与抱臂531的摆动端铰接，摆动支架5315与抱臂531之间设有扭簧5316，扭簧5316被装配为能够驱使摆动支架5315向远离抱臂531内弧面的方向摆动，当钢绳5311收紧时钢绳5311能够带动第一导轮5314向靠近抱臂531内弧面的方向摆动。内层导槽中的钢绳5311张紧后会沿抱臂531径向收拢，即向桶材10外壁贴靠，此时若将第一导轮5314设置为固定式结构，那么会导致第一导轮5314附近的钢绳5311的收拢量小于第一导轮5314远端钢绳5311的收拢量，从而导致第一导轮5314附近桶材10的受力较小，而本发明将第一导轮5314设置为活动式结构，当钢绳5311张紧时，第一导轮5314能够同步向桶材10外壁靠拢，从而克服的上述缺陷，进一步确保各桶材10受力均匀。所述内层导槽在抱臂531内弧面上的槽口处设有凸伸部5313，所述凸伸部5313自内层导槽的两侧壁向内层导槽中心凸申设置，两凸伸部5313之间的间距小与钢绳5311的直径。所述凸伸部5313沿抱臂531周向均匀间隔设置多个。凸伸部5313一方面能够将钢绳5311限制在内层导槽内，防止钢绳5311在非工作状态时与内层导槽脱离，同时又能确保钢绳5311的绳面一定程度凸出于抱臂531内弧面以起到夹紧桶材10的作用。所述隔板5312与外层导槽相对的一侧板面上设有弧形凸起5317，所述弧形凸起5317沿隔板5312长度方向均匀间隔设置多个，弧形凸起5317有助于降低钢绳5311与隔板5312之间的摩擦阻力。

如图4、5、6所示，所述桶材翻转机构包括推头61和变径支撑单元，所述推头61和变径支撑单元分置于所述桶壁夹持机构53的两侧，且推头61与变径支撑单元沿环形桶壁轴线方向相对开合设置，所述推头61具有锥面状侧壁，且当推头61从环形桶壁其中一端插入环形桶壁内时能够将该端的环形桶壁撑大，同时由于桶壁夹持机构53的杠杆作用使另一端的环形桶壁收拢，所述变径支撑单元的外环面与远离推头61的一端的环形桶壁内环面抵接，所述变径支撑单元的外环面直径可调式设置，且变径支撑单元的外环面随着环形桶壁的收拢同步收缩。桶材翻转机构的工作原理为：首先将变径支撑单元插入环形桶壁的一端，并使变径支撑单元的外环面与环形桶壁的内环面贴合，然后逐渐将推头61插入环形桶壁的另一端，随着推头61的进给，该端环形桶壁被逐渐撑大，同时环形桶壁中部由于受到桶壁夹持机构53的约束，从而使环形桶壁的另一端逐渐缩小，在此过程中，变径支撑单元通过控制系统与推头61保持同步动作，并随着推头61的进给逐渐缩小，在环形桶壁收缩过程中持续给环形桶壁提供一定的支撑力，防止翻转过程中桶材10由于运动不同步而导致脱位、散落等现象的发生。

具体的，所述变径支撑单元设置在一安装座64上，所述安装座64沿环形桶壁的轴线方向活动设置，所述变径支撑单元包括一圆形气囊62，所述圆形气囊62的的两端设有相互平行的刚性端板621，两刚性端板621沿圆形气囊62的轴向相对开合设置，当两刚性端板621相对合拢时，圆形气囊62的外径向外膨胀，当两刚性端板621相对远离时，圆形气囊62的外径向内收缩。本实施例采用气囊62作为变径支撑单元，利用气囊62的膨胀和收缩实现变径支撑单元直径的线性变化，不仅结构简单易于实施，而且能够确保周向各部位支撑力均匀，同时具有一定缓冲量，防止将桶材10压伤。

进一步的，所述两刚性端板621滑动设置在一空心导柱622上，所述空心导柱622的中心孔内设有一双头丝杠623，所述双头丝杠623与空心导柱622转动连接，双头丝杠623两端凸申至空心导柱622的端面外侧，且双头丝杠623两端的螺纹旋向相反，双头丝杠623两端分别设有一螺母块624，两螺母块624通过连接件分别与两刚性端板621固接，所述双头丝杠623与安装座64上设置的一伺服电机641的主轴同步转动连接，所述空心导柱622与安装座64固接。本发明利用伺服电机641和双头丝杠623驱动气囊62涨缩，控制精度高，并能够确保气囊62在涨缩过程中其外环面中心始终处于同一高度，避免气囊62与桶材10之间在轴向上出现相对偏移，进而避免气囊62与桶材10之间产生摩擦，提高支撑稳定性。

优选的，所述推头61安装在第一活塞缸611的活塞杆上，所述第一活塞缸611与机架固接且第一活塞缸611的轴线与环形桶壁的轴线平行。所卡箍上料机构包括储料架65和取料机构，所述卡箍11堆叠在储料架65内，所述储料架65底部设有出料口以及与储料架65间隔设置的托板651，所述取料机构往复运动设置于托板651与压装机构之间，所述取料机构包括两相对设置的气缸653，两气缸653的活塞杆上设有夹块654，两夹块654相对的一端设有与卡箍11外环面相匹配的弧形槽，所述两气缸653安装在水平轨道652的滑块上。所述卡箍11为锥面状。所述压装机构包括与安装座64固接的压板63，所述安装座64固定在一竖直液压缸的活塞杆上。

本发明的具体动作过程为：首先桶壁夹持机构53将环形桶壁夹紧并转移至翻转压装工位，然后卡箍上料机构将一个卡箍11转移至环形桶壁上端并保持在该工位，随后变径支撑单元和推头61分别插入环形桶壁上下两端，变径支撑单元的上端与环形桶壁上端平齐后停止进给，而推头61则继续进给，随着推头61的逐渐深入，变径支撑单元逐渐收缩，进而使环形桶壁逐渐变为锥筒状，直至环形桶壁小径端的各桶材10侧面完全贴合，此时，卡箍上料机构将卡箍11释放到环形桶壁的小径端，使卡箍11套在环形桶壁上，随后变径支撑单元再次收缩使其外环面与环形桶壁内壁分离，然后液压缸再次驱动安装座64向下平移，使压板63将卡箍11完全压装在环形桶壁上。卡箍11压装工序完成，各构件依次复位即可。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本发明中未具体描述和解释说明的结构、装置以及操作方法，如无特别说明和限定，均按照本领域的常规手段进行实施。

Claims (10)

1.一种卡箍装置，用于将卡箍（11）套装在由多块互不相连的桶材（10）周向拼合而成的环形桶壁上，所述桶材（10）是中间宽两端窄的梭状结构，其特征在于：包括桶壁夹持机构（53）、桶材翻转机构、卡箍上料机构以及压装机构，所述桶壁夹持机构（53）用于从环形桶壁的中部将环形桶壁夹紧，所述桶材翻转机构用于将圆筒状环形桶壁翻转为锥筒状，所述卡箍上料机构用于将卡箍（11）逐个转移到锥筒状环形桶壁的小径端，所述压装机构用于将卡箍（11）从环形桶壁小径端向大径端推挤使卡箍（11）套装在环形桶壁上并与环形桶壁构成过盈配合。

2.根据权利要求1所述的卡箍装置，其特征在于：所述桶壁夹持机构（53）包括两半圆形抱臂（531），两抱臂（531）的其中一端与底座（532）铰接且两抱臂（531）与底座（532）之间的铰接轴相互平行或共线，所述底座（532）上设有用于驱动两抱臂（531）相互开合的驱动构件，所述两抱臂（531）合拢时能够拼合成一完整圆环；抱臂（531）内弧面上设有沿抱臂（531）径向涨缩设置的涨缩构件；所述涨缩构件包括钢绳（5311），所述抱臂（531）内弧面上设有凹槽，所述钢绳（5311）铺设在凹槽内，所述钢绳（5311）的至少其中一端设有张紧机构，当钢绳（5311）处于自然松弛状态时，钢绳（5311）完全陷于凹槽内，当钢绳（5311）被张紧机构张紧时，钢绳（5311）的绳面能够凸出于抱臂（531）的内弧面；所述抱臂（531）的凹槽内设有与抱臂（531）内弧面平行的隔板（5312），所述隔板（5312）将凹槽分隔为内、外两层导槽，所述钢绳（5311）的两端连接在底座（532）上，钢绳（5311）自两端分别沿抱臂（531）的外层导槽向抱臂（531）摆动端延伸，并在摆动端折返进入内层导槽，再在沿内层导槽延伸至抱臂（531）铰接端并在铰接端汇合。

3.根据权利要求2所述的卡箍装置，其特征在于：所述抱臂（531）的摆动端设有第一导轮（5314），抱臂（531）的铰接端设有与抱臂（531）铰接轴同轴的第二导轮（5318），所述第一导轮（5314）和第二导轮（5318）均与钢绳（5311）构成滚动配合；所述第一导轮（5314）安装在一摆动支架（5315）上，所述摆动支架（5315）与抱臂（531）的摆动端铰接，摆动支架（5315）与抱臂（531）之间设有扭簧（5316），扭簧（5316）被装配为能够驱使摆动支架（5315）向远离抱臂（531）内弧面的方向摆动，当钢绳（5311）收紧时钢绳（5311）能够带动第一导轮（5314）向靠近抱臂（531）内弧面的方向摆动。

4.根据权利要求1所述的卡箍装置，其特征在于：所述桶材翻转机构包括推头（61）和变径支撑单元，所述推头（61）和变径支撑单元分置于所述桶壁夹持机构（53）的两侧，且推头（61）与变径支撑单元沿环形桶壁轴线方向相对开合设置，所述推头（61）具有锥面状侧壁，且当推头（61）从环形桶壁其中一端插入环形桶壁内时能够将该端的环形桶壁撑大，同时由于桶壁夹持机构（53）的杠杆作用使另一端的环形桶壁收拢，所述变径支撑单元的外环面与远离推头（61）的一端的环形桶壁内环面抵接，所述变径支撑单元的外环面直径可调式设置，且变径支撑单元的外环面随着环形桶壁的收拢同步收缩。

5.根据权利要求4所述的卡箍装置，其特征在于：所述变径支撑单元设置在一安装座（64）上，所述安装座（64）沿环形桶壁的轴线方向活动设置，所述变径支撑单元包括一圆形气囊（62），所述圆形气囊（62）的的两端设有相互平行的刚性端板（621），两刚性端板（621）沿圆形气囊（62）的轴向相对开合设置，当两刚性端板（621）相对合拢时，圆形气囊（62）的外径向外膨胀，当两刚性端板（621）相对远离时，圆形气囊（62）的外径向内收缩。

6.根据权利要求5所述的卡箍装置，其特征在于：所述两刚性端板（621）滑动设置在一空心导柱（622）上，所述空心导柱（622）的中心孔内设有一双头丝杠（623），所述双头丝杠（623）与空心导柱（622）转动连接，双头丝杠（623）两端凸申至空心导柱（622）的端面外侧，且双头丝杠（623）两端的螺纹旋向相反，双头丝杠（623）两端分别设有一螺母块（624），两螺母块（624）通过连接件分别与两刚性端板（621）固接，所述双头丝杠（623）与安装座（64）上设置的一伺服电机（641）的主轴同步转动连接，所述空心导柱（622）与安装座（64）固接。

7.根据权利要求4所述的卡箍装置，其特征在于：所述推头（61）安装在第一活塞缸（611）的活塞杆上，所述第一活塞缸（611）与机架固接且第一活塞缸（611）的轴线与环形桶壁的轴线平行。

8.根据权利要求1所述的卡箍装置，其特征在于：所卡箍上料机构包括储料架（65）和取料机构，所述卡箍（11）堆叠在储料架（65）内，所述储料架（65）底部设有出料口以及与储料架（65）间隔设置的托板（651），所述取料机构往复运动设置于托板（651）与压装机构之间，所述取料机构包括两相对设置的气缸（653），两气缸（653）的活塞杆上设有夹块（654），两夹块（654）相对的一端设有与卡箍（11）外环面相匹配的弧形槽，所述两气缸（653）安装在水平轨道（652）的滑块上。

9.根据权利要求1所述的卡箍装置，其特征在于：所述卡箍（11）为锥面状。

10.根据权利要求5所述的卡箍装置，其特征在于：所述压装机构包括与安装座（64）固接的压板（63），所述安装座（64）固定在一竖直液压缸的活塞杆上。