CN112166020B - 用于对管进行定位的定位装置 - Google Patents

Abstract

描述了一种用于定位由塑料制成的管(2)的定位装置，该定位装置构造成拾取管(2)并保持管(2)在第一预定方向(D1)上彼此平行而将其从第一预定位置转移到第二预定位置，该定位装置包括多个抓持元件(5)，这些抓持元件设计成在转移期间通过抓持而与管(2)接合以保持它们，每个抓持元件(5)设计成在顶部处与管(2)接合。

Description

用于对管进行定位的定位装置

技术领域

本发明涉及一种用于对管进行定位的定位装置。

特别地，本发明涉及一种在用于热模制端部钟形件的机器中用于对管进行定位的定位装置，该机器也被称为扩口机。

背景技术

对于通过设计成制作用于递送和/或排放流体的导管(例如，用于建筑工程的排水网络和饮用水分配网络中)的热塑性挤出来生产管，使用扩口机将管的端部成型为特征性的“钟形”形状。

该较宽的形状用于将形成导管的管依次连接。通常，将管的未成形端插入导管中相邻管的钟形端中。

当前使用的大多数扩口机通过热成型工艺来制作钟形件。这些机器配备有一个或多个加热工位，以加热管的端部，从而将壁成形为可塑性变形的软化状态。

然后，通过使用合适的模具，成型装备将管的受热端形成为钟形并冷却在模具上成形的钟形件。

管系统中最常用的热塑性材料是未增塑的聚氯乙烯(PVC-U)、聚丙烯(PP)和高密度聚乙烯(HDPE)。

构成安装在建筑物内部排水沟中的管系统的管的直径和长度相对较小。建筑物中最常见的排水管外径(也由技术标准规定)以毫米表示为：32、40、50、63、75、90、110、125和160。而管的长度同样以毫米表示为：150、250、500、750、1000、1500、2000和3000。

扩口机包括用于来自挤出线的切割管到达的工位；在该工位中，机器通过自动定位装置拾取管，并通过横向于挤出线方向的水平运动将其定位成管端部位于加热单元和钟形件成型单元前面。

将管位于操作工位前面时，管的轴线必须与加热炉和成型模具的对称中心轴线重合。这些对称中心轴线(也称为扩口机的作业轴线)是水平的，平行于挤出轴线，并且通常相对于扩口机的支承底板定位在与管的挤出轴线相同的高度处。

在设计成加工长管、即压力下的排水管或流体供应管的扩口机中，通常通过自动平移定位装置对管进行提升和水平平移来进行管的操纵，自动平移定位装置通过以“V”的形式成形的简易支承件从底部接合到管中。在水平运动步骤结束时，将这些管放置在合适的座部中，这些座部在通常称为工作台的管的支承表面中也以V形托架的形式制成。这种类型的设备不适用于设计成加工短管、比如长度小于500mm的建筑物的排水管的扩口机，这是因为提升的管不够稳定；实际上，设计成进入加热炉和进入模具用于成型钟形件的管的一部分不能接合在平移装置的支承件中，结果是，用于支承的管的展长会不够长而无法以足够的余量容纳管的重心的位置。因此，由于惯性力引起的振动和/或振荡，管易滑动，并且失去与支承件的接触而不受控制地跌落。由于这个原因，设计成加工短管的扩口机通常配置有用于管的支承和滑动表面和用于运动该管的装置，该支承和滑动表面是完全水平的，用于运动该管的装置通过使用其抓持元件从上方夹紧在该管上并使其水平运动，从而在滑动和最终定位期间始终将管的抓持和支承维持在工作台的水平面中。

为了使抓持元件有效，它们必须不允许管与抓持表面之间的相对打滑。实际上，打滑基本上是旋转运动和纵向运动：这些运动是不希望的，因为它们会不利地影响加热工位和成型工位中管的正确对齐，结果是，扩口操作即使不是不可能的也将是有缺陷的。

管与抓持表面之间的打滑还会对管表面的质量产生不利影响，管表面必须无划痕和颜色变化。

管有外部标记，其沿着挤出线用墨水印刷，用以标识管的技术类型、批次和生产日期。在与管表面接触期间，扩口机的抓持元件和滑动表面必须不删除这些标记或者通过在管表面上生成标记来改变这些标记。

设计成运动和抓持管的定位装置的另一个重要技术特征包括，从一个工位到下一个工位的已加工管的转移时间，该转移时间必须短，以免对机器的生产率产生不利影响并获得钟形件的充分质量。

实际上，在运动步骤期间，管的受热端暴露于环境空气，在空气中的过长而不受控制的暴露时间可能会对所生产的钟形件的最终质量产生不利影响。实际上，有必要考虑建筑物中用于排水沟的管的厚度较小：因此，每个工位中的加热时间和成型冷却循环时间非常短。例如，由直径为50mm、壁厚为1.8mm的PP制成的管需要每个工位的加工时间约为10秒；用于最大直径高达160mm的管的扩口机在每个工位之间的平移间隔约为450mm；由于上述原因，管必须在不超过2秒的时间内沿该空间行进。考虑到抓持元件的重量限制了与运动相关联的加速度和减速度，因此利用重量减轻的抓持元件更容易实现较短的时间。

具有相当于将管压靠于水平支承表面上的V形平面的凹形接触部分的抓持元件可简单而容易适应于管的不同直径，而且它们仅需理想地与管相切的三根接触线即可确定减小的接触表面，在任何情形中，该接触表面的展长都不足以在横向运动期间锁定管。由于在上述有限的接触表面的情况下过高的接触压力可能会严重损坏管的表面或使管的形状以永久性和不可接受的方式变形，因此抓持元件在管上抵靠水平滑动平面施加的竖直夹紧力的程度不得过大。

还必须考虑到，形成管的塑料具有有限的刚性。该特征以及用于建筑物中排水沟的管的典型的壁厚小，使得管易于变形。

长度大于一米且直径和厚度较小的管是细长的结构，由具有低弹性模量的塑料构成；因此，它们是非常柔性的管，由于惯性力而弯曲和振动，惯性力在管的运动期间会在起动和到达步骤期间发生。如果幅度较大并且如果管未被保持牢固地抓持，则这些变形和振动会引起旋转和轴向运动，从而妨碍扩口工艺的正确执行，或者会使其无法重复。

还必须考虑到这样的事实，即来自挤出生产线的所加工管没有规则的形状，也就是说，挤出的管永远不会完全圆润，也永远不会完全平直。因此，软管形状的不规则几何形状与塑料的较小刚度一起还导致在接触表面有限的情况下使抓持系统效率低下。

扩口机中广泛采用了抓持元件，该抓持元件由壳状半圆形夹具构成，这些夹具围绕管包绕，并在大约500mm展长的其必须成形为钟形件形状的端部区域附近接合其端部。当然，壳体不与必须进入加热炉和模具中用以成型钟形件的管区域接合。

对于长于500毫米的管，管的所有剩余部分都保持自由状态，仅仅是搁放在工作台的滑动平面上。进一步将抓持区域延伸到管的尾部肯定会使对长管的锁定更加稳固，但是同时这会增加转移装置的重量，从而不利地影响了实现减少转移管的时间的可能性。

上述壳体被应用于用于使管运动的装置，其中，壳体的相对于管的接合和分离通过装置自身的竖直运动来进行。通常通过千斤顶(气动或电动或液压)而实现竖直接合或分离行程。一般而言，千斤顶是在管上相对于水平滑动平面上产生推力的元件。

与抓持元件的形状有关的另一个重要的技术和操作方面是它们对不同直径管的加工的适应性。

实际上，扩口机通常设计用于加工不同直径的管。

直径的改变导致管的水平滑动平面的位置的高度改变，这是因为通常与挤出轴线的高度一致的机器的作业轴线的位置的高度是机器的固定尺寸，其对于所加工的任何尺寸的管无法更改。

直径的变化还导致更换了机器装备的各种品项的更换，比如是用于成型钟形件的模具、用于管的接触加热的金属元件等。

成形为半圆形夹具的抓持元件在拾取区域中具有半圆形的内部形状，其特征在于，其特定直径等于所加工管的直径；因此，当改变所加工管的直径时，这些抓持元件也是要更换的附件的一部分。

考虑到用于排水管的扩口机的工位通常包括：用于来自挤出线的管的到达工位、用于累积要同时扩口的管组的工位、两个或多个加热工位、用于成型钟形件的工位以及用于将垫圈引入成型钟形件的座部中的工位，对于计划加工的管的每个直径，总共要取得并更换六个或更多个抓持元件。

定位装置的成本也并不微小，设计成在所有经典尺寸(即包括九种不同直径)的排水管上作业的扩口机必须配备五十四个抓持元件。

如此大量的元件意味着相关的物流和维护成本也不容忽视。抓持元件除了其特定的获取成本外，还需要在机器中进行组装和拆卸操作，对于管直径的每次更改，其组装和拆卸操作的持续时间长短约为一小时。

如果抓持元件的重量很大，则需要多于一名操作员和/或借助配件来提升负载，以进行装配和拆卸。

可以通过致动器针对可通过机器加工的管的全部或部分直径自动适配的用于抓持管的元件较不普及。它们通常由包括两个或多个部件的夹具组成，这些部件通过致动器夹紧在所抓持的管上。这些通用元件除了复杂又昂贵之外，还因横向尺寸较大而受到不利影响，其横向尺寸并不总是与各个操作工位之间的距离兼容。

在承载抓持元件的定位装置上，与致动器和相关驱动机构的引入相关的重量增加还在运动周期的执行时间方面不利地影响了设备的性能。

由于上述用于管运动的系统和相关抓持元件位于加热和成型工位前面，因此它们不利地影响了操作员从前面接近这些工位。

但是，操作员的可接近性是必需的，以便进行针对所加工管的常规尺寸转换操作或机器的正常维护。因此，用于管运动的定位装置方便地安装在运动结构上，该运动结构在进行尺寸转换和维护的过程中被通常为电动和/或液压的致动器升高。

专利文献WO 2018/073671示出了已知类型的一种用于对管进行定位的装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于对管进行定位的定位装置，该定位装置没有上面列出的现有技术的缺点并且同时有效地使用。

本发明的另外的目的在于提供一种用于对管进行定位的定位装置，该装置允许实际地适应于不同直径的管。

本发明的另一个目的在于提供一种用于对管进行定位的定位装置，该定位装置制作简单且成本低廉。

本发明的又一目的在于提供一种用于对管进行定位的定位装置，该定位装置整体上轻巧并且易于运动。

根据本发明，通过一种用于对管进行定位的定位装置来实现在以下描述中更加明显的这些目的和其他目的，该定位装置包括在所附权利要求中的一项或多项中所描述的技术特征。

附图说明

参考以上目的，在下面的权利要求书中清楚地描述了本发明的技术特征，且参考附图从以下所附详细说明中其优点会更明显，附图通过示例示出本发明的优选的非限制性实施例，附图中：

－图1示出了用于调节由热塑性材料制成的管的机器的优选实施例的示意性立体图，在其上安装了根据本发明的定位装置；

－图2a、2b、2c示出了根据本发明的定位装置的相应示意性立体图，该定位装置与三种不同尺寸的管接合；

－图3a、3b、3c分别示出了图2a、2b、2c的定位装置的示意性正视图；

－图4a、4b、4c分别以不同的示意性正视图示出了图2a、2b、2c的定位装置的细节；

－图5对于三种不同尺寸的管示出了图4a、4b、4c的细节的示意性正视图；

－图6示出了根据相对改进的实施例的图5的细节的示意性正视图；

－图7示出了沿图6中所示的平面VII－VII的剖视图；

－图8示出了图6的细节的仰视示意性立体图；

－图9示出了与相关的管接合的图8的细节的示意性正视图。

具体实施方式

参考图1，附图标记1整体上标示根据本发明所作的用于加工由热塑性材料制成的管2的机器，特别是所谓的扩口机，也就是说，该机器设计成在管2中成型相应的端部钟形件。

机器1具有未示出的传送带，该传送带沿着预定的第一直线方向D1延伸，来自位于机器1的上游的同样未示出的挤出线的管2沿着该传送带被馈送。

机器1具有多个已知类型的操作工位，这些操作工位的操作特征在下文中没有进一步描述，这些操作工位沿着预定的第二方向D2并排定位，该预定的第二方向D2与上述的第一方向D1成直角。

特别地，通常具有至少一个累积工位、用于加热管2的端部的一个或多个工位以及用于在先前加热的端部上形成钟形件的工位。

在本说明书中，术语“管”优选地是指以已知方式通过从由热塑性塑料的挤出生产而得的连续管切割而制成的管件。

如图1中所示，机器1包括表面3，该表面3用于支承管2并沿着该表面3滑动管2，管2被保持在平坦的水平位置中，并且还可能沿着上述方向D2滑动以使管2相继定位在各个操作工位处。

支承表面3可沿垂直于地面并且垂直于方向D1和D2两者的第三方向D3竖直运动。

支承表面3是基本上已知的类型，因此将不进一步描述。

如图1和2中所示，机器1包括定位装置4，该定位装置4设计成在累积工位处拾取管2的组G，并在机器1的各个操作工位之间转移它们，从而使它们沿着上述方向D2在支承表面3上滑动。

特别地，定位装置4设计成既从累积工位拾取成组的管2又在上述另外的工位之间转移它们，并保持该组管2彼此平行并且平行于第一方向D1。

定位装置4包括多个抓持元件5，这些抓持元件5设计成在上方与单个管2接触。

每个抓持元件5具有凹形的接触部分6，以确保与不同直径的管2有效接触。

上述抓持元件5沿着第二预定方向D2相继并排布置，其数量等于组G的管2的数量，从而限定了相应的支架7。

根据附图2a、2b、2c、3a、3b、3c中所示的示例性实施例1，成组的管2由四个管2形成，因此，也有四个抓持元件5组成每个支架7。

有利地，如附图中所示，抓持元件5由相应的支架7弹性地支承。

定位装置4以基本上已知且未示出的方式包括用于支承上述支架7的多个滑架，这些滑架可在机器1的各个累积工位和操作工位之间沿预定的第二方向D2在同样是已知类型的而未详细示出的相应轨道上运动。

如图5中所示，抓持元件5具有与管2的接触部分6，该接触部分6具有凹入的鞍形。

如图6中所示，上述接触部分6具有由相继的具有不同曲率半径R的圆弧C1、C2、C3限定的轮廓P。

为了本说明书的目的，表述“圆弧”基本上是指圆周弧。

尤其参考图5和6，接触部分6的轮廓P具有竖直对称轴线A1，在机器1上使用时，该竖直对称轴线A1平行于第三方向D3。

限定轮廓P的上述一系列圆弧C1、C2、C3包括相对于上述竖直对称轴线A1对称成对布置的曲率半径相同的圆弧。

有利地，根据附图中所示的优选实施例，并且可以从图5和图6明确得出，限定了上述对称对的具有相同曲率半径r1、r2、r3的圆弧C1、C2、C3具有共同的曲率中心s1、s2、s3。

由同一对的两个圆弧C1、C2、C3共享的曲率中心s1、s2、s3对于每对而言都位于上述对称轴线A1上。

特别地，如图6中清楚所示，限定了上述对称对的具有不同曲率半径r1、r2、r3的圆弧C1、C2、C3的曲率中心s1、s2、s3位于所述竖直对称轴线上的不同高度处。

参考附图，抓持元件5的接触部分6的具有凹形鞍形的轮廓P具有上顶点V。

轮廓P的上顶点V位于竖直对称轴线A1上。

如图6中所示，以示例方式示出的抓持元件5具有接触部分6，该接触部分6具有由曲率半径r1、r2、r3从底部向上减小的三对圆弧C1、C2、C3限定的轮廓P。

一般而言，根据在此描述和示出的抓持元件5的优选实施例，接触部分6的轮廓P相对于抓持元件5的竖直轴线A1对称，并且由两对或更多对半径r_i的弧C_i形成，其中，ri+1<ri，且i＝1…n，n≥2。

基本上，穿过上顶点V的较小直径的成对圆弧C3限定了单个圆弧。

图5示出了具有不同曲率半径r1、r2、r3的三个对称对的圆弧C1、C2、C3的上述曲率中心s1、s2、s3与上顶点V的距离如何随着相应的曲率半径r1、r2、r3的增加而增加。

根据图6至8中所示的改进的实施例，抓持元件5具有沿着上述轮廓P延伸的凹部8。

特别地，如图8中所示，上述凹部8有利地形成在抓持元件5的厚度的沿着方向D1的中间区域中。

如图7中所示，凹部8有利地具有三角形或呈燕尾形式的横截面。

由具有高摩擦系数的材料制成的条带9插入凹部8内。

条带9从轮廓P的整体尺寸略微突出。

条带9有利地但不是必须具有圆形横截面。

如图9中所示，条带9设计成通过搁置在位于相应抓持元件5下方的管2上而接合，从而在其运动期间改善抓持元件5与管2之间的接触。

有利地，上述条带9由弹性体材料制成。

弹性体材料有利地强化了管2上的摩擦，从而使得在管2上的抓持作用非常牢固。

在使用中，如图3a、3b、3c中清楚所示，管2的中心轴线在机器1上始终保持在相同的高度Q处，而与所加工管2的实际直径无关。

为了使管2的中心轴线的高度Q保持恒定，在所加工管的不同直径之间通过时，支承表面3竖直地、即沿第三方向D3运动，且同时定位装置4通过其竖直驱动装置运动运动。

定位装置4的上述未示出的竖直驱动装置被有利地设计成竖直地、即沿第三方向D3转移所有成套支架7，以相对于在机器1上加工的管2的直径调整抓持元件5的位置。

举例来说，参考图3a和3b，当将加工从图3a中所示的具有较小r1的管2改变为图3b中所示的具有较大半径r2的管2时，支承表面3降低一高度，该高度相当于上述两个半径之间的差r2-r1，同时定位装置升高一高度，以便不仅补偿半径r2、r1之间的差，而且补偿各个曲率中心s1、s2相对于轮廓P的顶点V的不同位置。

换句话说，在从所加工管2的直径转变到另一不同直径、例如更大的直径的过程中，如果支承表面3的下降基本上等于相应较大与较小半径之间的差，则在抓持元件5的升高期间，不仅需要考虑上述半径的差异，而且还要考虑两个较大和较小直径的相应曲率中心之间沿着对称轴线A1的距离，如图6中所示。

根据本发明的定位装置实现了预定目的并且带来了重要的优点。

第一个优点在于，对所加工管的尺寸进行改变的速度和简易性。

实际上，随着所加工管的直径的变化，只要新型式的管与抓持元件轮廓中存在的各种圆弧之间的一个的曲率半径相对应，就足以调整安装有抓持元件的支架高度的位置，以使机器适应新型式。

考虑到通常包括定位装置在内的整个组都在竖直方向上安装在运动结构上以便在操作工位前面创建通路用以进行型式转换和/或维护，根据本发明的抓持元件的布局不会导致机器的结构复杂性，这是因为可通过控制包括用于管的定位装置在内的整个组的高度来容易地实现对抓持元件的高度位置的设定。

换句话说，由于扩口机已经具有定位装置的运动(以允许接近操作工位)，因此根据本发明的定位装置为了相关操作仅需要精确地调整用于上述竖直运动的元件。。

另一个优点与使用由摩擦系数高的材料制成且有利地由弹性体材料制成的条带有关。

由于弹性体条带与管的塑料接触的高摩擦系数，弹性体条带的使用实际上有利地允许减小用于使管运动和定位的装置必须施加在管上以产生足以在其运动期间保持纵向和角向位置稳定抓持力的推力。。

在较小的推力的情况下，管所承受的周向变平也更小，因此，可以更好地保持管的形状质量。

在力较小的情况下，在管与水平滑动平面之间所产生的滑动阻力也较小，从而也改善了所加工管的表面质量。

简而言之，由高摩擦系数材料制成的条带会强化管上的摩擦，并使锁定更加稳固。

此外，由于有利地由弹性体材料制成的条带发生弹性变形，因此其保持了抓持元件的多直径形状特征，并且还适应于挤出管的有时为卵形的形状。

可以通过定位装置的上述竖直驱动装置来调整上述推力，该竖直驱动装置使抓持元件与管接合和分离。

有利地，抓持元件与支架之间的弹性连接大大简化了对管上实际推力的控制，这是因为能够根据其变形来评估所用弹簧的弹性反作用力。

Claims (10)

1.一种用于定位由塑料制成的管(2)的定位装置，所述定位装置配置成拾取所述管(2)并保持所述管(2)在第一预定方向(D1)上彼此平行而将其从第一预定位置转移到第二预定位置，所述定位装置包括多个抓持元件(5)，所述抓持元件设计成在转移期间通过抓持而与管(2)接合以保持它们，每个抓持元件(5)设计成在顶部处与所述管(2)中的一个接合，其特征在于，每个抓持元件(5)都具有接触部分(6)，所述接触部分呈凹形且带有由具有不同的曲率半径(r1、r2、r3)的一系列圆弧(C1、C2、C3)限定的轮廓(P)和鞍部。

2.根据权利要求1所述的定位装置，其中，所述接触部分(6)的所述轮廓(P)具有对称的竖直轴线(A1)，其特征在于，具有相同曲率半径(r1、r2、r3)的圆弧(C1、C2、C3)依次相对于对称轴线(A1)定位成对称对。

3.根据权利要求2所述的定位装置，其特征在于，所述对称对中的具有相同曲率半径(r1、r2、r3)的圆弧(C1、C2、C3)具有共同的曲率中心(s1、s2、s3)。

4.根据权利要求3所述的定位装置，其特征在于，所述对称对中的具有不同曲率半径(r1、r2、r3)的圆弧(C1、C2、C3)的曲率中心(s1、s2、s3)位于所述对称的竖直轴线(A1)上的不同高度处。

5.根据权利要求4所述的定位装置，其中，所述接触部分(6)的所述轮廓(P)具有上顶点(V)，其特征在于，所述对称对中的具有不同曲率半径(r1、r2、r3)的圆弧(C1、C2、C3)的曲率中心(s1、s2、s3)距所述上顶点的距离随着各个曲率半径(r1、r2、r3)的增加而增加。

6.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的定位装置，其特征在于，沿着所述接触部分(6)的所述轮廓(P)，所述抓持元件(5)具有高摩擦系数材料的条带(9)。

7.根据权利要求6所述的定位装置，其特征在于，所述抓持元件(5)具有沿所述轮廓(P)延伸的用于至少部分地容纳高摩擦系数材料条带(9)的凹部(8)。

8.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，所述定位装置包括用于支承多个所述抓持元件(5)的至少一个支架(7)，所述抓持元件(5)被弹性地安装在所述支架(7)上。

9.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，所述定位装置包括竖直驱动装置，所述竖直驱动装置配置成相对于所加工管(2)的直径来调整所述抓持元件(5)的位置。

10.一种用于加工由热塑性材料制成的管(2)的机器，其特征在于，所述机器包括根据权利要求1至9中任一权利要求所述的定位装置。

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