CN114571009B - 一种可夹持不同规格管件的智能安全套丝机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可夹持不同规格管件的智能安全套丝机，包括底座、设在底座上的双向丝杆和驱动双向丝杆的第一伺服电机，双向丝杆一端设有左旋螺纹，另一端设有右旋螺纹；螺纹上设有螺套，所述螺套与连接座连接，所述连接座上设有夹持口；所述套丝机还包括减速箱、导向杆、机头和齿轮箱，所述导向杆穿过所述夹持口，所述机头主轴的滑动拉杆上设有套丝刀架；所述套丝机内设有管件尺寸检测电路和电容感应安全防护电路。本装置可以夹持不同规格的管件，适用性高；可以自动对中心，提高夹持管件的效率；具有智能安全防夹功能，降低操作危险性；可以自动调整套丝刀架，实现智能精准对刀。

Description

一种可夹持不同规格管件的智能安全套丝机

技术领域

本发明涉及套丝机智能化技术领域，具体涉及一种可夹持不同规格管件的智能安全套丝机。

背景技术

目前市面上常用的套丝设备可分为两类，一类为全手动式套丝机，另一类为大功率全机械式自动套丝机(以下简称全机械式套丝机)。与全手动式套丝机相比，虽然全机械式套丝机给生产生活带来极大便利，但在实际使用中仍存在诸多弊端，比如：1）加工装夹管件效率低，夹持不同规格管件时，需要重新更换夹具并重新调整中心；2）操作危险性大，无安全防夹措施；3）采用传统的液压夹持方式，虽然能够满足夹持力要求，但需要安装精密液压传感器或者在夹具上额外安装电子尺，才能获得管件尺寸大小，这导致设备体积大、噪音大、油路系统复杂繁琐、设备制造成本高、维护保养困难。显然，这与现代工业智能高效的发展方向相悖。

发明内容

本发明主要是为了解决现有的全机械式套丝机加工装夹管件效率低、操作危险性大、无法自动调整套丝刀架的问题，提供了一种可夹持不同规格管件的智能安全套丝机，采用双向丝杆和V形夹持口，内部设有管件尺寸检测电路和电容感应安全防护电路，可夹持不同规格的管件，并能自动对中心；具有安全防夹功能；能自动识别管件尺寸并反馈给PLC，PLC根据反馈信号控制调整套丝刀架，实现智能精准对刀，提高套丝机工作效率和智能化水平。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种可夹持不同规格管件的智能安全套丝机，包括底座、设在底座上的双向丝杆和驱动双向丝杆的第一伺服电机，双向丝杆一端设有左旋螺纹，另一端设有右旋螺纹；螺纹上设有螺套，所述螺套与连接座连接，所述连接座上设有夹持口；所述套丝机还包括减速箱、导向杆、机头和齿轮箱，所述导向杆穿过所述夹持口，所述机头主轴的滑动拉杆上设有套丝刀架；所述套丝机内设有管件尺寸检测电路和电容感应安全防护电路。本发明提供了一种可夹持不同规格管件的智能安全套丝机，包括减速箱、底座、设在底座上的双向丝杆和导向杆、驱动双向丝杆的第一伺服电机、机头、设在机头主轴的滑动拉杆上的套丝刀架、驱动套丝刀架的第二伺服电机，以及齿轮箱，双向丝杆的一端设有左旋螺纹，另一端设有右旋螺纹，螺纹上设有螺套，螺套连接有连接座，连接座上设有夹持口，夹持口为90°V形，导向杆穿过夹持口，V形开口相对的左右两个夹持口组成夹具，用来夹持待套丝的管件。本发明的夹具采用开放式90°V形夹持口一左一右、V形开口相对的布局设计，双向丝杆通过螺套和连接座与夹持口连接，当双向丝杠由两端同时向中心移动时，两个90°V形夹持口也沿着导向杆，跟随双向丝杆相向移动，在夹持到圆形管件时，两个夹持口自然形成一个等边菱形。等边菱形上的每条边在接触到圆形管件时，均能在同一时间接触并牢固挤压住管件圆弧上的最高点。实际上，只要管件的每个圆弧最高点处于两个相向移动的V形夹持口合拢所形成的等边菱形范围内，管件就能够被牢固可靠地夹持住，因此，本装置达到一套夹具夹持不同规格管件的目的，适用性高。同时，当双向丝杆由两端向中心移动，带动两个夹持口相向移动合拢成一个等边菱形时，管件的每个圆弧最高点在等边菱形同等压力角的挤压下，能处于每条菱形边的相同位置点上，实现对中夹持，即实现夹持管件自动对中心的效果，提高夹持管件的效率。本装置内还设有管件尺寸检测电路，由PLC、第一伺服电机和第二伺服电机组成，PLC分别与第一伺服电机和第二伺服电机电性连接，将第一伺服电机驱动双向丝杠并带动与之配合的夹持口相向移动，合拢夹住管件时所获得的管件尺寸模拟信号，传送到PLC（可编程控制器），经过程序处理后，PLC再根据管件尺寸模拟信号，通过与之配合的控制电路控制第二伺服电机的进给量，在滚珠丝杠的驱动下，推拉机头主轴上的滑动拉杆上的套丝刀架精准地到达相应规格管件所需要的加工位置，实现自动识别管件尺寸，并将管件尺寸反馈给PLC，PLC根据管件尺寸，控制第二伺服电机的进给量，自动调整套丝刀架的位置和开口尺寸，实现智能精准对刀，提高本装置的智能化水平。本装置内还设有电容感应安全防护电路，包括供电电路模块、电容传感器驱动及检测电路模块和接口J1，利用触频技术原理，当操作者触碰到夹具钳口时，单片机会检测到一个电容值的变化，通过编程可以将该变化转为信号信息，提供给其它电路作为既定动作（钳口瞬间停止）的启动信号，实现智能安全防夹。

作为优选，所述管件尺寸检测电路包括PLC、驱动双向丝杆的第一伺服电机和驱动套丝刀架的第二伺服电机，所述PLC分别与所述第一伺服电机、第二伺服电机电性连接。本装置内设有管件尺寸检测电路，由PLC、第一伺服电机和第二伺服电机组成，PLC分别与第一伺服电机和第二伺服电机电性连接，将第一伺服电机驱动双向丝杠并带动与之配合的夹持口相向移动，合拢夹住管件时所获得的管件尺寸模拟信号，传送到PLC（可编程控制器），经过程序处理后，PLC再根据管件尺寸模拟信号，通过与之配合的控制电路控制第二伺服电机的进给量，在滚珠丝杠的驱动下，推拉机头主轴上的滑动拉杆上的套丝刀架精准地到达相应规格管件所需要的加工位置，实现自动识别管件尺寸，并将管件尺寸反馈给PLC，PLC根据管件尺寸，控制第二伺服电机的进给量，自动调整套丝刀架的位置和开口尺寸，实现智能精准对刀，提高本装置的智能化水平。

作为优选，所述电容感应安全防护电路包括供电电路模块、电容传感器驱动及检测电路模块和接口J1。本发明利用触频技术原理，当操作者在触碰到夹具钳口时，单片机会检测到一个电容值的变化，通过编程可以将该变化转为信号信息，提供给其它电路作为既定动作（钳口瞬间停止）的启动信号，实现智能化安全防夹。

作为优选，所述供电电路模块包括电源E1、电容C1、电容C2、电阻R1和电阻R2，所述电源E1、电容C1和电容C2依次并联连接，所述电阻R1和电阻R2串联后与所述电容C2并联，电容C2与电阻R1之间接地，电容C2与电阻R2之间连接电源。电源E1为直流稳压电源或电池；电容C1和电容C2并联，构成电源滤波电路；电阻R1和电阻R2串联，构成电源分压电路，用于监控电源电压。

作为优选，所述电容传感器驱动及检测电路模块包括退耦电容C3、单片机U1和外接极片JP1。单片机U1为PIC MCU，是一款具有电容传感器驱动及检测功能的可编程单片机，仅用一条导线连接一块金属极片即可实现电容传感器驱动及检测功能，结构简单，运行可靠；外接极片JP1，设在夹具钳口处，通过相同网络编号与单片机U1相连。当有人体触摸或靠近外接极片JP1时，单片机会检测到一个电容值的变化，通过编程可以将该变化转为信号信息，提供给其它电路作为既定动作（钳口瞬间停止）的启动信号，实现智能安全防夹。

作为优选，所述退耦电容C3一端连接电源，另一端接地。退耦电容C3用于增强单片机U1连续工作的可靠性。

作为优选，所述单片机U1的引脚1 连接电源，单片机U1的引脚3、引脚6、引脚7和引脚8为预留I/O接口，单片机U1的引脚4与接口J1的引脚1连接，单片机U1的引脚9连接至电阻R1和电阻R2之间，单片机U1的引脚10与外接极片JP1的引脚1连接，单片机U1的引脚12与接口J1的引脚5连接，单片机U1的引脚13与接口J1的引脚4连接，单片机U1的引脚14接地。单片机U1的引脚3、引脚6、引脚7和引脚8为预留I/O接口，用来与上位机通讯，当检测到电容值变化时，通过预留I/O接口与上位机通讯。

作为优选，所述接口J1的引脚3接地，接口J1的引脚2连接电池。J1为编写、调试、修改单片机U1运行程序的接口，可在线编程。

作为优选，所述夹持口为V形，所述套丝机的夹具由左右两个夹持口组成。本发明的夹具采用开放式90°V形夹持口一左一右、V形开口相对的布局设计，双向丝杆通过螺套和连接座与夹持口连接，当双向丝杠由两端同时向中心移动时，两个90°V形夹持口也沿着导向杆，跟随双向丝杆相向移动，在夹持到圆形管件时，两个夹持口自然形成一个等边菱形。等边菱形上的每条边在接触到圆形管件时，均能在同一时间接触并牢固挤压住管件圆弧上的最高点。实际上，只要管件的每个圆弧最高点处于两个相向移动的V形夹持口合拢所形成的等边菱形范围内，管件就能够被牢固可靠地夹持住，因此，本装置达到一套夹具夹持不同规格管件的目的，适用性高。同时，当双向丝杆由两端向中心移动，带动两个夹持口相向移动合拢成一个等边菱形时，管件的每个圆弧最高点在等边菱形同等压力角的挤压下，能处于每条菱形边的相同位置点上，实现对中夹持，即实现夹持管件自动对中心的效果，提高夹持管件的效率。

作为优选，所述套丝机可以采用液压夹持方式或气动夹持方式。

因此，本发明的优点是：

（1）可以夹持不同规格的管件，适用性高；

（2）可以自动对中心，提高夹持管件的效率；

（3）具有智能安全防夹功能，降低操作危险性；

（4）可以自动调整套丝刀架，实现智能精准对刀。

附图说明

图1是本发明实施例中一种可夹持不同规格管件的智能安全套丝机的局部结构示意图。

图2是本发明实施例中机头和齿轮箱的结构示意图。

图3是本发明实施例中管件尺寸检测电路的结构示意图。

图4是本发明实施例中电容感应安全防护电路的电路图。

1、减速箱 2、底座 3、第一伺服电机 4、机头 5、套丝刀架 6、第二伺服电机 7、齿轮箱 8、夹持口 9、PLC 10、供电电路模块11、电容传感器驱动及检测电路模块。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1和图2所示，一种可夹持不同规格管件的智能安全套丝机，包括底座2、设在底座2上的双向丝杆和驱动双向丝杆的第一伺服电机3，双向丝杆一端设有左旋螺纹，另一端设有右旋螺纹；螺纹上设有螺套，螺套与连接座连接，连接座上设有夹持口8；套丝机还包括减速箱1、导向杆、机头4和齿轮箱7，导向杆穿过夹持口8，机头4主轴的滑动拉杆上设有套丝刀架5；套丝机内设有管件尺寸检测电路和电容感应安全防护电路。本发明提供了一种可夹持不同规格管件的智能安全套丝机，包括减速箱1、底座2、设在底座2上的双向丝杆和导向杆、驱动双向丝杆的第一伺服电机3、机头4、设在机头4主轴的滑动拉杆上的套丝刀架5、驱动套丝刀架5的第二伺服电机6，以及齿轮箱7，双向丝杆的一端设有左旋螺纹，另一端设有右旋螺纹，螺纹上设有螺套，螺套连接有连接座，连接座上设有夹持口8，夹持口8为90°V形，导向杆穿过夹持口8，左右两个V形开口相对的夹持口8组成夹具，用来夹持待套丝的管件。本发明的夹具采用开放式90°V形夹持口8一左一右、V形开口相对的布局设计，双向丝杆通过螺套和连接座与夹持口8连接，当双向丝杠由两端同时向中心移动时，两个90°V形夹持口8也沿着导向杆，跟随双向丝杆相向移动，在夹持到圆形管件时，两个夹持口8自然形成一个等边菱形。等边菱形上的每条边在接触到圆形管件时，均能在同一时间接触并牢固挤压住管件圆弧上的最高点。实际上，只要管件的每个圆弧最高点处于两个相向移动的V形夹持口8合拢所形成的等边菱形范围内，管件就能够被牢固可靠地夹持住，因此，本装置可夹持不同规格的管件。同时，当双向丝杆由两端向中心移动，带动两个夹持口8相向移动合拢成一个等边菱形时，管件的每个圆弧最高点在等边菱形同等压力角的挤压下，能处于每条菱形边的相同位置点上，实现对中夹持，即本装置夹持管件时可以自动对中心。本装置可以采用液压夹持方式或气动夹持方式。

本装置内设有管件尺寸检测电路，如图3所示，由PLC9、第一伺服电机3和第二伺服电机6组成，PLC9分别与第一伺服电机3和第二伺服电机6电性连接，将第一伺服电机3驱动双向丝杠并带动与之配合的夹持口8相向移动，合拢夹住管件时所获得的管件尺寸模拟信号，传送到PLC9（可编程控制器），经过程序处理后，PLC9再根据管件尺寸模拟信号，通过与之配合的控制电路控制第二伺服电机6的进给量，在滚珠丝杠的驱动下，推拉机头4主轴上的滑动拉杆上的套丝刀架5精准地到达相应规格管件所需要的加工位置，实现自动识别管件尺寸，并将管件尺寸反馈给PLC9，PLC9根据管件尺寸，控制第二伺服电机6的进给量，自动调整套丝刀架5的位置和开口尺寸，实现智能精准对刀。收到工作命令时，PLC9给第一伺服电机3下达命令，第一伺服电机3开始位移，当速度小于设定值或为零时，第一伺服电机3停止位移，同时把当前位置（即管径大小）反馈给PLC9，PLC9根据反馈值，给第二伺服电机6下达相对应命令，第二伺服电机6开始位移(调刀)，当位移量到达时，第二伺服电机6停止位移，自动识别管径大小及自动调刀结束。

本装置内还设有电容感应安全防护电路，如图4所示，包括供电电路模块10、电容传感器驱动及检测电路模块11和接口J1，利用触频技术原理，当操作者触碰到夹具钳口时，单片机会检测到一个电容值的变化，通过编程可以将该变化转为信号信息，提供给其它电路作为既定动作（钳口瞬间停止）的启动信号，实现智能安全防夹。

如图4所示，供电电路模块10包括电源E1、电容C1、电容C2、电阻R1和电阻R2，电源E1、电容C1和电容C2依次并联连接，电阻R1和电阻R2串联后与电容C2并联，电容C2与电阻R1之间接地，电容C2与电阻R2之间连接电源+1.8v~+5.5v。电源E1为直流稳压电源或电池，具体电压值根据实际情况选择，本实施例的电源E1为+1.8v~+5.5v；电容C1和电容C2并联，构成电源滤波电路；电阻R1和电阻R2串联，构成电源分压电路，用于监控电源电压。

如图4所示，电容传感器驱动及检测电路模块11包括退耦电容C3、单片机U1和外接极片JP1。单片机U1为PIC MCU，是一款具有电容传感器驱动及检测功能的可编程单片机，仅用一条导线连接一块金属极片即可实现电容传感器驱动及检测功能；外接极片JP1为CS-JP，设在夹具钳口处，通过相同网络编号与单片机U1相连。当有人体触摸或靠近外接极片JP1(即触摸或靠近夹具钳口)时，单片机会检测到一个电容值的变化，通过编程可以将该变化转为信号信息，提供给其它电路作为既定动作（钳口瞬间停止）的启动信号，实现智能安全防夹。

如图4所示，退耦电容C3一端连接电源，另一端接地。退耦电容C3用于增强单片机U1连续工作的可靠性，退耦电容C3为0.1uF，电源为+1.8v~+5.5v。

如图4所示，单片机U1的引脚1 连接电源，电源为+1.8v~+5.5v，单片机U1的引脚3、引脚6、引脚7和引脚8为预留I/O接口，单片机U1的引脚4与接口J1的引脚1连接，单片机U1的引脚9连接至电阻R1和电阻R2之间，单片机U1的引脚10与外接极片JP1的引脚1连接，单片机U1的引脚12与接口J1的引脚5连接，单片机U1的引脚13与接口J1的引脚4连接，单片机U1的引脚14接地。单片机U1的引脚3、引脚6、引脚7和引脚8为预留I/O接口，用来与上位机通讯，当检测到电容值变化时，通过预留I/O接口与上位机通讯。

如图4所示，接口J1的引脚3接地，接口J1的引脚2连接电池，电池为+3.7v。J1为编写、调试、修改单片机U1运行程序的接口CON6，可在线编程。

Claims (6)

1.一种可夹持不同规格管件的智能安全套丝机，其特征在于，包括底座、设在底座上的双向丝杆和驱动双向丝杆的第一伺服电机，双向丝杆一端设有左旋螺纹，另一端设有右旋螺纹；螺纹上设有螺套，所述螺套与连接座连接，所述连接座上设有夹持口，夹持口为90°V形；所述套丝机还包括减速箱、导向杆、机头和齿轮箱，所述导向杆穿过所述夹持口，机头主轴的滑动拉杆上设有套丝刀架；所述套丝机内设有管件尺寸检测电路和电容感应安全防护电路；所述管件尺寸检测电路包括PLC、驱动双向丝杆的第一伺服电机和驱动套丝刀架的第二伺服电机，所述PLC分别与所述第一伺服电机、第二伺服电机电性连接，所述管件尺寸检测电路工作时，将第一伺服电机驱动双向丝杠并带动与之配合的夹持口相向移动，合拢夹住管件时所获得的管件尺寸模拟信号，传送到PLC，经过程序处理后，PLC再根据管件尺寸模拟信号，通过与之配合的控制电路控制第二伺服电机的进给量，在滚珠丝杠的驱动下，推拉机头主轴上的滑动拉杆上的套丝刀架到达相应规格管件所需要的加工位置，自动调整套丝刀架的位置和开口尺寸；所述电容感应安全防护电路包括供电电路模块、电容传感器驱动及检测电路模块和接口J1，所述电容传感器驱动及检测电路模块包括退耦电容C3、单片机U1和设置在夹持口处的外接极片JP1。

2.根据权利要求1所述的一种可夹持不同规格管件的智能安全套丝机，其特征在于，所述供电电路模块包括电源E1、电容C1、电容C2、电阻R1和电阻R2，所述电源E1、电容C1和电容C2依次并联连接，所述电阻R1和电阻R2串联后与所述电容C2并联，电容C2与电阻R1之间接地，电容C2与电阻R2之间连接电源。

3.根据权利要求1所述的一种可夹持不同规格管件的智能安全套丝机，其特征在于，所述退耦电容C3一端连接电源，另一端接地。

4.根据权利要求1所述的一种可夹持不同规格管件的智能安全套丝机，其特征在于，所述单片机U1的引脚1连接电源，单片机U1的引脚3、引脚6、引脚7和引脚8为预留I/O接口，单片机U1的引脚4与接口J1的引脚1连接，单片机U1的引脚9连接至电阻R1和电阻R2之间，单片机U1的引脚10与外接极片JP1的引脚1连接，单片机U1的引脚12与接口J1的引脚5连接，单片机U1的引脚13与接口J1的引脚4连接，单片机U1的引脚14接地。

5.根据权利要求1所述的一种可夹持不同规格管件的智能安全套丝机，其特征在于，所述接口J1的引脚3接地，接口J1的引脚2连接电池。

6.根据权利要求1所述的一种可夹持不同规格管件的智能安全套丝机，其特征在于，所述套丝机的夹具由左右两个夹持口组成。