CN113145703A - 一种比例调节的在线辊弧成形装置及调节方法 - Google Patents

Abstract

一种比例调节的在线辊弧成形装置，包括安装座，安装座上依次安装数组辊轮，还包括对称设置的两套辊轮比例调节机构，所述辊轮比例调节机构由一级传动组件和二级传动组件构成，一级传动组件与数套二级传动组件传动连接，每套二级传动组件分别与所对应的拉杆传动连接。本发明还给出了采用本装置比例调节的调节方法。本发明装置一次手动操作即可以实现多组辊轮的比例调节，省去了耗时费力的人工操作，大大提高工作效率。本发明方法设计了各组辊弧调整时的落差值的计算方法，根据该方法计算出调整过程各组辊弧需要达到的落差值，再根据落差值确定各调节机构合适的传动比，实现单点控制输入、多点调节同时输出的功能。

Description

一种比例调节的在线辊弧成形装置及调节方法

技术领域

本发明涉及一种产品件在线成形技术，特别是一种比例调节的在线辊弧成形装置及调节方法。

背景技术

管梁冷弯成型在线辊弧加工技术中，所采用的辊弧装置主要有三组辊轮和多组辊弧轮两种形式。三组辊轮结构简单，但成弧顺畅性差，匹配各组辊轮间合理的相对位置比较困难，调整时对操作人员经验依赖较大。多组辊弧轮结构布局紧凑，各辊轮相互配合，能够形成相对顺畅的成弧路径。使用多组辊轮结构时，只需使各组轮之间形成递增或递减的竖直位置落差即可，调试手法简单，对人为因素依赖很小。但现有多组辊弧轮装置中，各组辊轮需要单独手动调节，即通过转动带有螺旋传动副的调节拉杆对各组辊轮逐一进行高度调整。调节时，需要不断测量各组轮之间落差变化，这在带料状态下操作性变得更差，因为此时转动拉杆所需力矩非常大，各组辊轮调节一次非常不方便，而在产品初期调试时，这一过程要反复进行，极为费时费力，这也极大限制了便于更顺畅辊弧成形的多组辊轮结构的应用。

发明内容

本发明的目的在于针对解决现有技术之问题，提供一种能够方便快捷的将各组辊轮一次按比例调节到所需落差位置的比例调节的在线辊弧成形装置及调节方法。

本发明所述问题是以下述技术方案实现的：

一种比例调节的在线辊弧成形装置，包括安装座，安装座上依次安装数组辊轮，每组辊轮的两端分别由轴承座支撑，各轴承座连接拉杆，还包括对称设置的两套辊轮比例调节机构，所述辊轮比例调节机构由一级传动组件和二级传动组件构成，一级传动组件与数套二级传动组件传动连接，每套二级传动组件分别与所对应的拉杆传动连接。

上述比例调节的在线辊弧成形装置，所述一级传动组件设有蜗杆轴和数个蜗轮，蜗杆轴的轴端安装手轮，蜗杆轴上设有数个蜗杆段，每个蜗杆段分别与位于安装座同侧的一个蜗轮啮合，各蜗轮经蜗轮轴装配在安装座的顶板上；所述二级传动组件为齿轮副，齿轮副的主动齿轮安装在蜗轮轴上，齿轮副的从动齿轮安装在拉杆顶部。

上述比例调节的在线辊弧成形装置，所述安装座两侧对称设置数个辊轮安装窗口，每个安装窗口内装配一个轴承座，各轴承座的外侧面固定滑板，滑板与安装窗口的窗框滑动配合。

上述比例调节的在线辊弧成形装置，辊轮组的数目为n，每套调节机构二级传动组件的数目不少于n-2,二级传动组件由装置的出料端向入端方向依次安装。

上述比例调节的在线辊弧成形装置，所述安装座顶板上固定数块蜗杆轴限位块，蜗杆轴限位块位于蜗杆轴两端及相邻两个蜗杆段之间。

上述比例调节的在线辊弧成形装置的调节方法，包括下列步骤：

①、以位于装置入料端的第一组辊轮组为基点，按照下式计算各组辊轮的落差高度：

其中：

j—辊弧轮组序号，

h_j—第j组辊弧轮调节高度，

R—辊弧轮排布轨迹半径，

a—辊弧轮组间距；

②、计算各组辊轮的减速比：

对于n组辊轮，任意一组总减速比计算式为：

其中：

j—辊弧轮组序号，

i_j—第j组辊弧轮比例调节机构总减速比，

i_{j_1}—第j组辊弧轮比例调节机构一级传动减速比，

i_{j_2}—第j组辊弧轮比例调节机构二级传动减速比，

h_n—第n组辊弧轮调节高度，

h_j—第j组辊弧轮调节高度，

i_n—第n组辊弧轮比例调节机构总减速比；

③、根据各组辊轮的减速比匹配安装对应不同辊轮组的主动齿轮和从动齿轮；

④、调节各组辊轮的位置。

本发明针对现有多组辊弧成形装置调节耗时费力的问题进行了改进，设计了一种比例调节的在线辊弧成形装置。所述装置辊轮比例调节机构，一次手动操作即可以实现多组辊轮的比例调节，省去了耗时费力的人工操作，大大提高工作效率。本发明装置结构易于实现，调节机构大减速比设计极大减小了输入扭矩，尤其是带料频繁调试时，人员操作轻便省力；拉杆螺旋传动副和蜗轮蜗杆传动均带自锁，构成了双自锁功能，保证了辊弧轮位置稳定，同时简化了比例调节装置辅助锁紧设计。本发明方法设计了各组辊弧调整时的落差值的计算方法，根据该方法计算出调整过程各组辊弧需要达到的落差值，再根据落差值确定各调节机构合适的传动比，实现单点控制输入、多点调节同时输出的功能。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明装置的立体结构示意图；

图2是本发明装置去掉部分辊轮安装窗口的示意图；

图3是图1的A向视图；

图4本发明装置的俯视图；

图5是辊轮组调节机构的传动示意图

图6是辊弧轮组落差调节比例计算要素示意图。

图中各标号清单为：1、安装座，2、管梁，3、辊轮，4、轴承座，5、滑板，6、拉杆，7、辊轮安装窗口，8、蜗杆轴限位块，9、蜗杆轴，10、蜗杆段，11、蜗轮，12、主动齿轮，13、从动齿轮,14、手轮。

具体实施方式

参看图1-图5，本发明所述装置包括安装座1，安装座上依管梁2的入料端(图1左侧)至出料端(图1右侧)安装数组辊轮3，每组辊轮的两端分别由轴承座4支撑，各轴承座连接拉杆6，拉杆设有螺旋传动副。管梁2在穿过装置时被逐渐弯曲成形，出料切断后形成定弧产品。安装座两侧对称设置数个辊轮安装窗口7，每个安装窗口内装配一个轴承座，各轴承座的外侧面固定滑板5，滑板与安装窗口的窗框滑动配合，以保证轴承座移动的稳定性。图示实施例中辊轮设置六组，轴承座12套，但其原理同样适用于更多或更少组数辊弧轮结构。为解决数组辊轮比例调整问题，所述装置对称设置的两套辊轮比例调节机构，每套辊轮比例调节机构分别对位于装置同侧的轴承座高低位置进行调节。两套辊轮比例调节机构对称布局，单独控制，可避免因加工、装配误差引起的轴承座滑动受限或卡死问题。每套辊轮比例调节机构由一级传动组件和数套二级传动组件构成，一级传动组件与数套二级传动组件传动连接，每套二级传动组件分别与所对应的拉杆传动连接。一级传动组件设有蜗杆轴9和数个蜗轮11。蜗杆轴的轴端安装手轮14，手轮为调整的动力输入端。蜗杆轴上设有数个蜗杆段10，每个蜗杆段分别与位于安装座同侧的一个蜗轮啮合，蜗杆段与蜗轮啮合为自锁啮合，各蜗轮经蜗轮轴装配在安装座的顶板上。二级传动组件为齿轮副，齿轮副的主动齿轮12安装在蜗轮轴上，齿轮副的从动齿轮13安装在拉杆顶部。安装座顶板上固定数块蜗杆轴限位块8，蜗杆轴限位块位于蜗杆轴两端及相邻两个蜗杆段之间，蜗杆轴限位块限定蜗轮轴的移动。

由图1-图5可见，图示实施例中辊轮组为六套，而辊轮比例调节机构只针对第三组至第六组的辊轮进行比例调节，即靠近装置入料端的第一组辊轮和第二组辊轮是通过手动调整拉杆实现轴承座的位置调整。这是由于以第一组辊轮为基点位置故无需调节，第二组辊轮的调节量很小，所以采用手动调节即可，这样可以简化辊轮比例调节机构的结构设置。通常情况，辊轮组的数目若为n，每套调节机构二级传动组件的数目不少于n-2。二级传动组件由装置的出料端向入端方向依次安装。图示实施例各主动齿轮和从动齿轮位于同一高度平面。主动齿轮和从动齿轮也可以以不同的高度设置，以避免相邻齿轮间的位置干涉。

参看图6，本发明所述调节方法包括如下步骤：①、以位于装置入料端的第一组辊轮组为基点，建立坐标系，按照下式计算各组辊轮的落差高度：

其中：j—辊弧轮组序号，

h_j—第j组辊弧轮调节高度，

R—辊弧轮排布轨迹半径，

a—辊弧轮组间距。

②、计算各组辊轮的减速比：

对于n组辊轮，任意一组总减速比计算式为：

其中：

j—辊弧轮组序号，

i_j—第j组辊弧轮比例调节机构总减速比，

i_{j_1}—第j组辊弧轮比例调节机构一级传动减速比，

i_{j_2}—第j组辊弧轮比例调节机构二级传动减速比，

h_n—第n组辊弧轮调节高度，

h_j—第j组辊弧轮调节高度，

i_n—第n组辊弧轮比例调节机构总减速比。

③、根据各组辊轮的减速比、蜗杆轴与蜗轮之间的中心距一级辊轮组间距a匹配安装对应不同辊轮组的主动齿轮和从动齿轮。

④、根据计算值对辊轮的位置进行调节。

以下以附图所示装置为例，提供一个具体的实施例，参看图1、图4、图6，装置设置六组辊轮，即n＝6，其中，靠近装置出口端的辊轮组为第六组，远离手轮装置出口端的辊轮组为第一组，第一组和第二组辊轮未安装比例调节机构。

管梁目标轨迹为圆弧轨迹，已知半径R＝2000mm，辊轮组间距a＝150mm，根据式1)计算，则有：

h₁＝0 h₂＝5.63mm h₃＝22.63mm

h₄＝51.28mm h₅＝92.12mm h₆＝145.95mm；

根据式2)计算第3、4、5组辊轮减速比，则有

i₅＝1.5843i₆ i₄＝2.846i₆ i₃＝6.45i₆；

辊轮比例调节机构第一级减速采用蜗轮蜗杆传动，第二级减速采用直齿传动。为设计选型及制造、装配方便，蜗杆轴各蜗杆段均采用单头蜗杆，模数2.5mm，各蜗轮齿数为39，减速比39，中心距L1为63mm，则有

i_{6_1}＝i_{5_1}＝i_{4_1}＝i_{3_1}＝39；

第6组二级减速比取为1，则有

i_{6_2}＝1 i_{5_2}＝1.5843 i_{4_2}＝2.846 i_{3_2}＝6.45，

按照直齿轮标准系列匹配计算第3组-第6组齿轮副的主动齿轮和从动齿轮，设计中心距L2为124mm，齿轮参数按计算顺序列于下表。

由于齿轮齿数为整数，实际匹配出的传动比一般存在误差。经实际使用验证，误差绝对值不超过3.4％即可满足使用要求，本实施例均未超过误差范围。需要另外说明的是，按标准齿轮计算，第3组实际中心距较设计值少了0.25mm，可通过齿轮变位匹配至设计中心距。

对应各组辊轮的齿轮副安装后，根据计算得出h2对第二组辊轮进行手动微调；转动手轮的根据计算值对第三至第六组辊轮进行比例调节。

Claims (6)

1.一种比例调节的在线辊弧成形装置，包括安装座，安装座上依次安装数组辊轮，每组辊轮的两端分别由轴承座支撑，各轴承座连接拉杆，其特征在于：还包括对称设置的两套辊轮比例调节机构，所述辊轮比例调节机构由一级传动组件和二级传动组件构成，一级传动组件与数套二级传动组件传动连接，每套二级传动组件分别与所对应的拉杆传动连接。

2.根据权利要求1所述的比例调节的在线辊弧成形装置，其特征在于：所述一级传动组件设有蜗杆轴和数个蜗轮，蜗杆轴的轴端安装手轮，蜗杆轴上设有数个蜗杆段，每个蜗杆段分别与位于安装座同侧的一个蜗轮啮合，各蜗轮经蜗轮轴装配在安装座的顶板上；所述二级传动组件为齿轮副，齿轮副的主动齿轮安装在蜗轮轴上，齿轮副的从动齿轮安装在拉杆顶部。

3.根据权利要求2所述的比例调节的在线辊弧成形装置，其特征在于：所述安装座两侧对称设置数个辊轮安装窗口，每个安装窗口内装配一个轴承座，各轴承座的外侧面固定滑板，滑板与安装窗口的窗框滑动配合。

4.根据权利要求3所述的比例调节的在线辊弧成形装置，其特征在于：辊轮组的数目为n，每套调节机构二级传动组件的数目不少于n-2,二级传动组件由装置的出料端向入端方向依次安装。

5.根据权利要求4所述的比例调节的在线辊弧成形装置，其特征在于：所述安装座顶板上固定数块蜗杆轴限位块，蜗杆轴限位块位于蜗杆轴两端及相邻两个蜗杆段之间。

6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的比例调节的在线辊弧成形装置的调节方法，其特征在于，包括下列步骤：

①、以位于装置入料端的第一组辊轮组为基点，按照下式计算各组辊轮的落差高度：

其中：

j—辊弧轮组序号，

h_j—第j组辊弧轮调节高度，

R—辊弧轮排布轨迹半径，

a—辊弧轮组间距；

②、计算各组辊轮的减速比：

对于n组辊轮，任意一组总减速比计算式为：

其中：

j—辊弧轮组序号，

i_j—第j组辊弧轮比例调节机构总减速比，

i_{j_1}—第j组辊弧轮比例调节机构一级传动减速比，

i_{j_2}—第j组辊弧轮比例调节机构二级传动减速比，

h_n—第n组辊弧轮调节高度，

h_j—第j组辊弧轮调节高度，

i_n—第n组辊弧轮比例调节机构总减速比；

③、根据各组辊轮的减速比匹配安装对应不同辊轮组的主动齿轮和从动齿轮；

④、调节各组辊轮的位置。

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