CN112092125A - 一种竹缠绕管廊束节加工装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于竹缠绕管廊加工领域，并具体公开了一种竹缠绕管廊束节加工装置及方法，其包括夹紧单元、旋转驱动单元和加工单元，夹紧单元用于夹紧待加工的竹缠绕管廊束节，其可在旋转驱动单元的驱动下带动竹缠绕管廊束节旋转，加工单元设于夹紧单元的旁侧，用于在竹缠绕管廊束节旋转时对竹缠绕管廊束节的内壁进行铣削加工。本发明可实现竹缠绕管廊束节导入段的快速、准确加工，具有结构简单、操作便利等优点。
Description
技术领域
本发明属于竹缠绕管廊加工领域，更具体地，涉及一种竹缠绕管廊束节加工装置及方法。
背景技术
竹缠绕管廊是以竹子为主要原料，采用热固性树脂做胶粘剂，通过缠绕工艺制作的新型管廊，与目前普遍采用的钢管、混凝土等管廊相比，其抗压强度与C30混凝土管廊强度同等，满足城市综合管廊工程技术规范要求，且在同等埋深和受压条件下，竹缠绕管廊的抗震、抗沉降能力、保温防冻性、耐腐蚀性等，均优于混凝土管廊。另外，竹缠绕管廊还具有重量轻、施工安装方便、使用寿命长、防火保温、抗渗漏、耐腐蚀、抗地质沉降、运输便捷、资源可再生、低碳环保等突出优点，因此得到了广泛的应用。
竹缠绕管廊使用时，一般是利用束节将两段管廊安装在一起，例如专利CN206157766U和CN108018873A公开了一种竹复合管廊用转角束节，其利用转角束节实现两段管廊的连接，再如专利CN206545225U公开了一种适用于竹复合综合管廊的管段连接件，其利用管段连接件(束节)实现两段管廊的连接。利用束节实现两段竹缠绕管廊连接时，为了便于装配，需要对束节的内壁进行加工，以加工出导入段，便于管廊的顺利插入。现有专利虽然提及了管廊束节，但对于束节尤其是导入段的加工设备及具体加工工艺并未给出说明，因此，本领域有必要进行研究以获得一种适用于管廊束节的加工设备及工艺，以实现管廊束节尤其是导入段的快速加工，便于束节与竹缠绕管廊的装配。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种竹缠绕管廊束节加工装置及方法，其根据竹缠绕管廊束节的加工需求，针对性的设计了适用于该束节导入段加工的装置及方法，通过该装置及方法可实现竹缠绕管廊束节导入段的快速、准确加工，具有结构简单、操作便利等优点。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提出了一种竹缠绕管廊束节加工装置，该加工装置包括夹紧单元、旋转驱动单元和加工单元，其中，夹紧单元用于夹紧待加工的竹缠绕管廊束节，该夹紧单元可在旋转驱动单元的驱动下带动竹缠绕管廊束节旋转，加工单元设于夹紧单元的旁侧，用于在竹缠绕管廊束节旋转时对竹缠绕管廊束节的内壁进行铣削加工。
作为进一步优选的，夹紧单元包括底座以及设置在该底座上的多爪定位机构，该多爪定位机构各卡爪的长度可调，以适应不同内径的竹缠绕管廊束节，并实现竹缠绕管廊束节的夹紧。
作为进一步优选的，多爪定位机构包括安装座、多个卡爪组件以及驱动组件，安装座设置在底座的中心，多个卡爪组件呈放射式布置，且各卡爪组件的一端与安装座相连，另一端与底座滑动配合，驱动组件用于带动各卡爪组件沿底座滑动，以实现卡爪长度的调节。
作为进一步优选的，卡爪组件包括丝杆、螺母以及与该螺母相连的卡爪，丝杆的一端安装在安装座上，另一端与螺母螺纹配合，该丝杆可在驱动组件的驱动下旋转，进而带动螺母及与其相连的卡爪做直线运动。
作为进一步优选的，底座上设置有与卡爪滑动配合的导轨；底座上还设置有限位机构。
作为进一步优选的，驱动组件包括多个驱动件，驱动件的数量与卡爪组件的数量适应，每个驱动件均包括彼此啮合的蜗轮和蜗杆以及与蜗杆相连的轮盘，蜗轮安装在卡爪组件上，其中一驱动组件中的蜗杆连接有驱动源，且各驱动组件中的轮盘通过皮带实现各轮盘的同步动作。
作为进一步优选的，加工单元包括安装架、旋转机构、水平调节机构以及安装在安装架上的竖直调节机构，其中，旋转机构连接有刀具，用于带动刀具旋转以对竹缠绕管廊束节的内壁进行加工，该旋转机构安装在水平调节机构上，该水平调节机构用于带动旋转机构及刀具做水平移动，以实现刀具水平位置的调节；水平调节机构安装在竖直调节机构上，该竖直调节机构用于带动水平调节机构、旋转机构以及刀具整体做上下移动，以实现刀具竖直位置的调节。
作为进一步优选的，竖直调节机构包括竖直调节驱动源、螺杆以及与该螺杆螺纹配合的竖直调节板，竖直调节驱动源安装在安装架上，其与螺杆相连以带动螺杆旋转，并将螺杆的旋转运动转换为竖直调节板的上下直线运动，以此实现竖直调节板竖直位置的调节。
作为进一步优选的，水平调节机构包括水平调节板和调节机构，水平调节板与竖直调节机构滑动配合，调节机构与水平调节板相连，用于驱动水平调节板沿竖直调节机构水平移动。
作为进一步优选的，夹紧单元的底部设置有除尘单元，夹紧单元的旁侧还设置有踏步单元。
按照本发明的另一方面，提供了一种竹缠绕管廊束节加工方法，其包括如下步骤：
(1)将缠绕获得的竹缠绕管廊束节本体竖直放置在夹紧单元上并由其夹紧；
(2)调整加工单元中刀具的位置，使其位于竹缠绕管廊束节本体上端的内部，并靠近竹缠绕管廊束节本体内壁；
(3)利用旋转驱动单元带动夹紧单元及其上的竹缠绕管廊束节本体旋转；
(4)使刀具旋转，并调节刀具的水平位置以对竹缠绕管廊束节本体的内壁进行切削加工，以此完成竹缠绕管廊束节本体导入段的加工。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：
1.本发明根据竹缠绕管廊束节导入段的加工需求，针对性的设计了适用于该竹缠绕管廊束节导入段加工的装置，通过该装置可实现竹缠绕管廊束节导入段快速、准确加工，便于竹缠绕管廊束节与待连接的竹缠绕管廊有效装配。
2.本发明通过设计长度可调的多爪定位机构，可实现竹缠绕管廊束节的有效夹紧和定位，并可适用于多种尺寸的竹缠绕管廊束节，装夹方便，且适用性强。
3.本发明还对多爪定位机构的具体结构进行了设计，通过蜗轮蜗杆的配合可将旋转运动传递给丝杠，通过丝杠与螺母的配合可将旋转运动转换为直线运动，进而实现卡爪长度的有效调节。
4.本发明驱动组件中的各轮盘通过皮带相连，可有效实现各轮盘的同步动作，进而保证各卡爪同步动作，以适应竹缠绕管廊束节的形状和尺寸。
5.本发明还对加工单元进行了设计，通过水平调节机构和竖直调节机构可实现刀具水平位置和竖直位置的调节，进而调整刀具相对竹缠绕管廊束节的位置，同时通过水平调节机构还可调整刀具的切削深度，通过竖直调节机构调整导入段的高度，以此加工获得所需导入段的竹缠绕管廊束节。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种竹缠绕管廊束节加工装置的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的夹紧单元的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的竹缠绕管廊束节加工装置的俯视图；
图4是本发明实施例提供的竹缠绕管廊束节加工装置的主视图；
图5是本发明实施例提供的加工单元的结构示意图。
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：
1-夹紧单元，2-旋转驱动单元，3-竹缠绕管廊束节，4-限位机构，5-除尘单元，6-踏步单元，11-底座，12-安装座，13-丝杆，14-螺母，15-卡爪，16-导轨，17-驱动源，18-皮带，19-防尘罩，21-旋转驱动电机，22-小齿轮，23-大齿轮，31-安装架，32-旋转机构，33-水平调节机构，34-竖直调节机构，35-刀具，331-水平调节板，332-调节机构，341-竖直调节驱动源，342-螺杆，343-竖直调节板。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
参见图1，本发明实施例提供了一种竹缠绕管廊束节加工装置，其包括夹紧单元1、旋转驱动单元2和加工单元，其中，夹紧单元1用于夹紧待加工的竹缠绕管廊束节3，夹紧单元1可在旋转驱动单元2的驱动下带动竹缠绕管廊束节旋转，加工单元设于夹紧单元1的旁侧，用于在竹缠绕管廊束节旋转时对竹缠绕管廊束节的内壁进行铣削加工，以此完成竹缠绕管廊束节导入段的加工。
本发明中待加工的竹缠绕管廊束节以竹缠绕管廊模具为制作模具，经缠绕工艺获得，即通过竹缠绕管廊制作模具以缠绕工艺制备获得竹缠绕管廊，同时可制备获得竹缠绕管廊束节，制备获得的束节内径与竹缠绕管廊的内径相同，为了便于竹缠绕管廊顺利插入束节中，即便于利用束节顺利连接两段竹缠绕管廊，需要对束节端部的内壁进行加工，使其内径扩大，以使其与竹缠绕管廊的外径适应，便于竹缠绕管廊的顺利插入。本发明即提供了上述的竹缠绕管廊束节加工装置，以实现束节端部内壁(即导入段)的加工。
参见图2，夹紧单元1包括底座11以及设置在该底座11上的多爪定位机构，该多爪定位机构各卡爪的长度可调，以适应不同内径的竹缠绕管廊束节，并实现竹缠绕管廊束节的夹紧。具体的，多爪定位机构包括安装座12、多个卡爪组件以及驱动组件，安装座12设置在底座11的中心，多个卡爪组件呈放射式布置，且各卡爪组件的一端与安装座12相连，另一端与底座11滑动配合，驱动组件用于带动各卡爪组件沿底座11滑动，以实现卡爪长度的调节。
继续参见图2，卡爪组件包括丝杆13、螺母14以及与该螺母14相连的卡爪15，丝杆13的一端安装在安装座12上，另一端与螺母14螺纹配合，该丝杆13可在驱动组件的驱动下旋转，进而带动螺母14及与其相连的卡爪15做直线运动，该卡爪15与底座11滑动配合。即通过驱动组件带动丝杆13旋转，由于丝杆13与螺母14螺纹配合，且卡爪15与底座11滑动配合，由底座11限位，丝杆13的旋转运动可转换为螺母14的直线运动，进而使得卡爪15沿底座做直线运动，实现其长度的调节。具体的，底座11上设置有与卡爪15滑动配合的导轨16。此外，为了实现竹缠绕束节更好的定位和夹紧，底座11上还设置有限位机构4，该限位机构4实现竹缠绕束节外壁的定位，以此通过多爪定位机构对竹缠绕束节内部的定位，结合限位机构4对竹缠绕束节外部的定位，实现竹缠绕束节的双重夹紧，保证夹紧的可靠性和加工的准确性。
进一步的，驱动组件包括多个驱动件，驱动件的数量与卡爪组件的数量适应，即一个卡爪组件对应配备有一驱动件，每个驱动件均包括蜗轮、蜗杆以及与蜗杆相连的轮盘，其中，蜗轮安装在卡爪组件上具体安装在卡爪组件的丝杆13上，且其中一蜗杆连接有驱动源17，该驱动源譬如为电机，此外，各轮盘通过皮带18相连，以实现各轮盘的同步动作，即通过皮带18实现各轮盘间的动力传递。调节时，由驱动源17带动蜗杆旋转，该蜗杆带动与其啮合的蜗轮旋转，由于蜗轮安装在丝杆13上，因此蜗轮旋转时可带动丝杆13同时旋转，进而带动卡爪15做直线运动，且由于各轮盘通过皮带18相连，因此当一蜗杆旋转时，可带动与其相连的轮盘旋转，一轮盘旋转时可通过皮带的作用带动所有轮盘随之旋转，所有轮盘旋转时可带动与轮盘对应相连的蜗杆旋转，蜗杆旋转时可带动与其啮合的蜗轮旋转，从而带动与蜗轮相连的丝杆旋转，最终实现各卡爪长度的调节(即水平位置的调节)，使各卡爪调整至所需位置，通过多个卡爪的配合实现竹缠绕束节的夹紧。
参见图3，为了保证驱动的可靠性，防止灰尘进入驱动件，影响驱动效果，在驱动组件的外部设置有防尘罩19。更为具体的，本发明中卡爪组件优选设置有3个，对应的驱动组件设置有三个，每一驱动组件对应一卡爪组件，其中一驱动组件连接有驱动源。
参见图4，旋转驱动单元2包括旋转驱动电机21、小齿轮22和大齿轮23，其中旋转驱动电机21与小齿轮22相连，用于驱动小齿轮22旋转，该小齿轮22与大齿轮23啮合，而大齿轮23则安装在夹紧单元1的底部，具体安装在夹紧单元底座11的底部，以此通过旋转驱动电机21带动小齿轮22旋转，进而带动与小齿轮22啮合的大齿轮23旋转，最终带动夹紧单元1及其上的束节做旋转运动。
继续参见图1，加工单元包括安装架31、旋转机构32、水平调节机构33以及安装在安装架31上的竖直调节机构34，其中，旋转机构32连接有刀具35，用于带动刀具35旋转以对竹缠绕管廊束节的内壁进行加工，刀具具体为铣刀；旋转机构32安装在水平调节机构33上，该水平调节机构33用于带动旋转机构32及刀具35做水平移动，以实现刀具35水平位置的调节；水平调节机构33安装在竖直调节机构34，该竖直调节机构34用于带动水平调节机构33、旋转机构32以及刀具整体做上下移动，以实现刀具35竖直位置的调节。
参见图5，竖直调节机构34包括竖直调节驱动源341(譬如电机)、螺杆342以及与该螺杆342螺纹配合的竖直调节板343，竖直调节驱动源341安装在安装架31上，其与螺杆342相连以带动螺杆342旋转，螺杆342旋转时可带动竖直调节板343上下运动，以实现竖直调节板343竖直位置的调节。
继续参见图5，水平调节机构33包括水平调节板331和调节机构332，水平调节板331与竖直调节机构34滑动配合，调节机构332与水平调节板331相连，用于驱动水平调节板331沿竖直调节机构34水平移动，所述调节机构332譬如为调节手轮。具体的，水平调节板331与竖直调节机构34中的竖直调节板343滑动配合，例如水平调节板331设置有滑块，竖直调节板343设置有滑轨，滑块与滑轨滑动配合。
进一步的，调节机构332连接有齿轮，竖直调节板343上设置有与该齿轮啮合的齿条，通过调节机构332可带动齿轮旋转，通过齿轮与齿条的啮合作用，可带动水平调节板331沿竖直调节板343水平移动。更进一步的，旋转机构32包括旋转电机，该旋转电机安装在水平调节板331上，并与刀具35相连，通过旋转电机驱动刀具35的旋转，当然旋转电机与刀具之间也可以设置传动系统，通过传动系统将电机的旋转动力传递给刀具。
更为具体的，利用刀具35对竹缠绕管廊束节内壁进行铣削加工时，会产生粉尘和碎屑，因此优选在夹紧单元1的底部设置除尘单元5，以收集粉尘和碎屑，避免污染环境。此外，装夹竹缠绕管廊束节时，有时需要人工的辅助作业，竹缠绕管廊束节的尺寸一般较大，为了便于人工的操作，在夹紧单元1旁侧还设置有踏步单元6。
下面对本发明的加工装置的工作过程进行说明，具体包括如下步骤：
1)首先，将利用竹缠绕管廊模具缠绕获得的竹缠绕管廊束节竖直放置在夹紧单元1上并由其夹紧，具体的，将束节放置在底座上，通过多爪定位机构中的驱动组件调节卡爪组件中卡爪的位置，通过多个卡爪的配合实现束节的夹紧与固定；
2)调整加工单元中刀具的位置，使其位于竹缠绕管廊束节上端的内部，并靠近竹缠绕管廊束节内壁，具体的，通过加工单元中的水平调节机构33和竖直调节机构34实现刀具位置的调节；
3)利用旋转驱动单元2带动夹紧单元1及其上的竹缠绕管廊束节旋转；
4)使刀具旋转，具体的利用旋转机构32带动刀具旋转，然后利用水平调节机构33调节刀具的水平位置，使其与竹缠绕管廊束节的内壁接触，并对竹缠绕管廊束节的内壁进行切削加工，以此完成竹缠绕管廊束节导入段的加工。其中，通过刀具的水平调节，实现束节内壁切削深度的调节，通过刀具的竖直调节，实现束节内壁切削高度(即导入段的高度)的调节。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种竹缠绕管廊束节加工装置，其特征在于，该加工装置包括夹紧单元(1)、旋转驱动单元(2)和加工单元，其中，所述夹紧单元(1)用于夹紧待加工的竹缠绕管廊束节，该夹紧单元(1)可在旋转驱动单元(2)的驱动下带动所述竹缠绕管廊束节旋转，所述加工单元设于所述夹紧单元(1)的旁侧，用于在竹缠绕管廊束节旋转时对竹缠绕管廊束节的内壁进行铣削加工。
2.如权利要求1所述的竹缠绕管廊束节加工装置，其特征在于，所述夹紧单元(1)包括底座(11)以及设置在该底座(11)上的多爪定位机构，该多爪定位机构各卡爪的长度可调，以适应不同内径的竹缠绕管廊束节，并实现竹缠绕管廊束节的夹紧。
3.如权利要求2所述的竹缠绕管廊束节加工装置，其特征在于，所述多爪定位机构包括安装座(12)、多个卡爪组件以及驱动组件，所述安装座(12)设置在所述底座(11)的中心，所述多个卡爪组件呈放射式布置，且各卡爪组件的一端与所述安装座(12)相连，另一端与所述底座(11)滑动配合，所述驱动组件用于带动各卡爪组件沿所述底座(11)滑动，以实现卡爪长度的调节。
4.如权利要求3所述的竹缠绕管廊束节加工装置，其特征在于，所述卡爪组件包括丝杆(13)、螺母(14)以及与该螺母(14)相连的卡爪(15)，所述丝杆(13)的一端安装在所述安装座(12)上，另一端与所述螺母(14)螺纹配合，该丝杆(13)可在驱动组件的驱动下旋转，进而带动螺母(14)及与其相连的卡爪(15)做直线运动。
5.如权利要求4所述的竹缠绕管廊束节加工装置，其特征在于，所述底座(11)上设置有与所述卡爪(15)滑动配合的导轨(16)；优选的，所述底座(11)上还设置有限位机构(4)；优选的，所述夹紧单元(1)的底部设置有除尘单元(5)，所述夹紧单元(1)的旁侧还设置有踏步单元(6)。
6.如权利要求3所述的竹缠绕管廊束节加工装置，其特征在于，所述驱动组件包括多个驱动件，驱动件的数量与所述卡爪组件的数量适应，每个驱动件均包括彼此啮合的蜗轮、蜗杆以及与蜗杆相连的轮盘，所述蜗轮安装在所述卡爪组件上，且其中一驱动组件中的蜗杆连接有驱动源(17)，各驱动组件中的轮盘通过皮带(18)实现各轮盘的同步动作。
7.如权利要求1-6任一项所述的竹缠绕管廊束节加工装置，其特征在于，所述加工单元包括安装架(31)、旋转机构(32)、水平调节机构(33)以及安装在所述安装架(31)上的竖直调节机构(34)，其中，所述旋转机构(32)连接有刀具(35)，用于带动刀具(35)旋转以对竹缠绕管廊束节的内壁进行加工；所述旋转机构(32)安装在所述水平调节机构(33)上，该水平调节机构(33)用于带动所述旋转机构(32)及刀具(35)做水平移动，以实现刀具(35)水平位置的调节；所述水平调节机构(33)安装在所述竖直调节机构(34)上，该竖直调节机构(34)用于带动水平调节机构(33)、旋转机构(32)以及刀具整体做上下移动，以实现刀具(35)竖直位置的调节。
8.如权利要求7所述的竹缠绕管廊束节加工装置，其特征在于，所述竖直调节机构(34)包括竖直调节驱动源(341)、螺杆(342)以及与该螺杆(342)螺纹配合的竖直调节板(343)，所述竖直调节驱动源(341)安装在所述安装架(31)上，其与所述螺杆(342)相连以带动螺杆(342)旋转，并将螺杆(342)的旋转运动转换为竖直调节板(343)的上下直线运动，以此实现竖直调节板(343)竖直位置的调节。
9.如权利要求7或8所述的竹缠绕管廊束节加工装置，其特征在于，所述水平调节机构(33)包括水平调节板(331)和调节机构(332)，所述水平调节板(331)与所述竖直调节机构(34)滑动配合，所述调节机构(332)与所述水平调节板(331)相连，用于驱动水平调节板(331)沿所述竖直调节机构(34)水平移动。
10.一种竹缠绕管廊束节加工方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将缠绕获得的竹缠绕管廊束节本体竖直放置在夹紧单元(1)上并由其夹紧；
(2)调整加工单元中刀具的位置，使其位于竹缠绕管廊束节本体上端的内部，并靠近竹缠绕管廊束节本体内壁；
(3)利用旋转驱动单元(2)带动夹紧单元(1)及其上的竹缠绕管廊束节本体旋转；
(4)使刀具旋转，并调节刀具的水平位置以对竹缠绕管廊束节本体的内壁进行切削加工，以此完成竹缠绕管廊束节本体导入段的加工。
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