CN116100077A - 一种不锈钢管自动锯管装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种不锈钢管自动锯管装置，属于不锈钢管加工设备领域。一种不锈钢管自动锯管装置，包括机床本体、架设于机床本体上用于锯管的的切割模块、架设于机床本体上用于夹持不锈钢管的夹持模块；不锈钢管贯穿夹持模块并具有沿轴向移动的能力；夹持模块具有两个，分别夹持不锈钢管的前端部和后端部，并裸露不锈钢管的中部以通过切割模块来切割；夹持模块包括位于不锈钢管内的张紧模块；张紧模块具有至少由弹性或柔性材料制成的封闭的囊，以使张紧模块具备向外膨胀的能力；在放松状态下，张紧模块外缘各处均与不锈钢管内壁保持间隙；它可以实现有效避免在夹持时对不锈钢管的损伤并有效保证不锈钢管的夹持力度和夹持力的分布均匀度。

Description

一种不锈钢管自动锯管装置

技术领域

本发明属于不锈钢管加工设备领域，更具体地说，涉及一种不锈钢管自动锯管装置。

背景技术

不锈钢管在制备时需要将长管材截断成为适合尺寸的管段，如：换热器的换热管，参见附图1和附图2。

但不锈钢管的厚度一般较薄，一般的不锈钢管锯管设备，如：佛山市纬扬机械有限公司生产的型号为WY-6018的四轴激光切管机，采用卡盘从外部夹持不锈钢管以实现固定，如果液压卡盘或手动卡盘的受力控制不当，会导致不锈钢管被夹持段凹陷变形，由于不同型号的不锈钢管的厚度是不同的，所以卡盘需要调节夹持力来适应不同型号的不锈钢管，尤其是手动卡盘，夹持力难以掌握，比较容易出现这样的问题。

另外，部分不锈钢管并不是规则的圆管或方管，如：波节换热管，它的口径尺寸是不规则的，用普通的卡盘来夹持是容易夹伤不锈钢管的，并且普通的夹持用卡盘对于圆弧段的夹持力度也是不够的。

因此，我们需要一种能够有效夹持具有不规则管段的不锈钢管的锯管设备。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种不锈钢管自动锯管装置，它可以实现有效避免在夹持时对不锈钢管的损伤并有效保证不锈钢管的夹持力度和夹持力的分布均匀度。

本发明的一种不锈钢管自动锯管装置，包括机床本体、架设于机床本体上用于锯管的的切割模块、架设于机床本体上用于夹持不锈钢管的夹持模块；不锈钢管贯穿夹持模块并具有沿轴向移动的能力；夹持模块具有两个，分别夹持不锈钢管的前端部和后端部，并裸露不锈钢管的中部以通过切割模块来切割；

夹持模块包括位于不锈钢管内的张紧模块；张紧模块具有至少由弹性或柔性材料制成的封闭的囊，以使张紧模块具备向外膨胀的能力；在放松状态下，张紧模块外缘各处均与不锈钢管内壁保持间隙；在夹持状态下，张紧模块向外膨胀并至少部分外缘与不锈钢管内壁贴合抵接并向不锈钢管内壁输出垂直于不锈钢管内壁的正压力；

夹持模块包括位于不锈钢管外的驱动组件；驱动组件与所述囊的首尾两端的磁性件保持磁性连接，磁性力为斥力；驱动组件具有向不锈钢管方向移动的能力以压迫囊首尾两端向内移动，以驱使囊向外膨胀直至与不锈钢管内壁抵接；在放松状态下，张紧模块受驱动组件的磁性斥力以保持悬浮。

作为本发明的进一步改进，张紧模块包括由磁性组件、囊袋和伸缩壁合围成的封闭的囊；磁性组件有两组，分别位于囊袋的首尾两端；磁性组件包括上磁板和下磁板；上磁板与下磁板均由永磁材料制成，上磁板位于下磁板正上方，上磁板与下磁板相对面的磁性相同；在放松状态下，上磁板与下磁板之间保持间距；囊袋由弹性或柔性的囊膜制成，囊袋与磁性组件固定连接；伸缩壁位于上磁板和下磁板之间，伸缩壁由具有在竖直方向上形变能力的材料或具有在竖直方向上伸缩能力的结构。

作为本发明的进一步改进，驱动组件包括多根磁爪；磁爪数量与张紧模块中磁性件数量一致，并位于对应磁性件沿轴向方向的外侧；磁爪至少位于内侧的端部由永磁材料制成，磁爪与对应磁性件的相对面的磁性相同；磁爪具有沿轴向方向靠近或远离张紧模块的能力；磁爪与不锈钢管始终保持间隙。

作为本发明的进一步改进，在夹持状态下，驱动组件向内侧移动，张紧模块整体向上侧移动，并承托不锈钢管悬空。

作为本发明的进一步改进，夹持模块设有水平设置的通道，通道的口径大于不锈钢管的最大外径；不锈钢管部分地位于通道内；通道内壁覆盖有由弹性材料制成的缓冲层；在放松状态下，不锈钢管下端与通道下侧内壁抵接；在夹持状态下，不锈钢管与通道上侧内壁始终保持间隙。

作为本发明的进一步改进，夹持模块包括机箱和卡盘；卡盘固定设置于机箱的内侧；通道为贯穿机箱和卡盘的孔；卡盘包括盘体和驱动组件；盘体的正上方和正下方均开设有至少一个滑道，滑道贯穿盘体与通道连通；驱动组件滑动连接于滑道内，驱使驱动组件滑动的方式至少包括手动、液压驱动、电磁驱动。

作为本发明的进一步改进，囊内充满非导磁的流体或非牛顿流体作为填充物。

作为本发明的进一步改进，卡盘在沿轴向方向上分布的两个驱动组件之间滑动连接有补偿组件；补偿组件具有沿径向方向滑动的能力；补偿组件的内侧端部至少由柔性材料制成，在夹持状态下，补偿组件的内侧端面与张紧模块夹持的不锈钢管的管段的外侧面无缝地贴合；补偿组件内部开设有与所述柔性材料连通的气腔，气腔的压力是可调的；补偿组件与不锈钢管的贴合行为优先于张紧模块与不锈钢管的贴合行为；在夹持前，气腔与外界大气连通；在夹持后，气腔封闭。

作为本发明的进一步改进，补偿组件包括由刚性材料制成的补偿块，补偿块嵌于盘体内，并具有沿径向方向靠近或远离不锈钢管的能力；补偿块下侧固定连接有包裹柔包，包裹柔包内充满非导磁的流体或非牛顿流体作为填充物；补偿块与包裹柔包之间为气腔；补偿块内开设有气道，作为气腔的通气口，气道的启闭是可控的。

相比于现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明不锈钢管通过位于其内部膨胀后的囊来实现夹持，由于囊膨胀后与不锈钢管内壁是无缝地贴合的，所以能够提供垂直于不锈钢管内壁的正压力，避免了因夹持力方向与不锈钢管壁流线方向不同而导致的不锈钢管壁压损现象的发生；同时，不锈钢管被夹持的管段受到的压力较为平均，避免了不锈钢管壁压损现象的发生；

另外，由于补偿组件的存在，在夹持前，不锈钢管被限位，再被位于其内部的囊膨胀夹持，在夹持后，补偿组件内的气腔封闭，加固了不锈钢管的限位，避免了在锯管作业时产生的震动导致锯面不平整的现象发生；补偿组件的存在还避免了张紧模块的张紧力过大导致的不锈钢管被撑大的问题发生。

附图说明

图1为本发明的波节换热管的平面结构示意图；

图2为本发明的波节换热管的立体结构示意图；

图3为本发明的具体实施例一的锯管装置的部分立体结构示意图；

图4为本发明的具体实施例一的在夹持时夹持单元与不锈钢管的位置示意图；

图5为本发明的具体实施例一的在放松状态下夹持单元内部的结构示意图；

图6为本发明的具体实施例一的张紧模块的立体结构示意图；

图7为本发明的具体实施例一的在夹持状态下夹持单元内部的结构示意图；

图8为本发明的具体实施例二的在夹持状态下夹持单元内部的结构示意图；

图9为本发明的具体实施例三的在夹持状态下夹持单元内部的结构示意图；

图10为本发明的具体实施例四的补偿单元的位置示意图；

图11为本发明的具体实施例四的在夹持状态下夹持单元内部的结构示意图；

图12为本发明的具体实施例四的补偿单元的平面剖视结构示意图。

图中标号说明：

夹持模块1、机箱11、通道111、缓冲层112、卡盘12、盘体121、磁爪122、补偿组件123、补偿块1231、包裹柔包1232、气腔1233、气道1234、切割模块2、不锈钢管3、张紧模块4、上磁板41、下磁板42、囊袋43、伸缩壁44。

具体实施方式

具体实施例一：请参阅图3-7的一种不锈钢管自动锯管装置，包括机床本体、架设于机床本体上用于锯管的的切割模块2、架设于机床本体上用于夹持不锈钢管3的夹持模块1。

不锈钢管3贯穿夹持模块1并具有沿轴向移动的能力，夹持模块1具有两个，分别夹持不锈钢管3的前端部和后端部并裸露不锈钢管3的中部以通过切割模块2来切割，夹持模块1均是可以沿轴向方向移动的；切割模块2也是可以沿轴向方向移动的，以根据不同的管长需求来进行锯管作业；机床的设置可以参照佛山市纬扬机械有限公司生产的型号为WY-6018的四轴激光切管机，不同的是，本申请中的锯管装置的夹持模块1均是可以移动的，切割模块2也是独立移动的；本申请中所述的切割模块2可以是激光切割头，也可以是锯片式切割头，由于切割模块2有多种设置方式，所以不做特殊限定，在本申请的附图中仅做出示意图，而不展示具体的结构图；本实施例中切割模块2所采用的是激光切割头。

由于本申请中不锈钢管3为口径不均匀、外径不均匀的钢管，在本实施例以波节换热管作为代表来说明。

夹持模块1包括机箱11和卡盘12；

卡盘12固定设置于机箱11的内侧；夹持模块1内设有贯穿机箱11和卡盘12的通道111；通道111的口径大于不锈钢管3的最大外径；不锈钢管3部分地位于通道111内；通道111内壁覆盖有由弹性材料制成的缓冲层112；在放松状态下，不锈钢管3下端与通道111下侧内壁抵接；在夹持状态下，不锈钢管3与通道111上侧内壁始终保持间隙；

卡盘12包括盘体121和多根磁爪122；盘体121的正上方和正下方均开设有至少一个滑道，滑道贯穿盘体121与通道111连通；多根磁爪122分别滑动连接于对应的滑道内，以使磁爪122具有沿轴向方向靠近或远离张紧模块4的能力；磁爪122与不锈钢管3始终保持间隙；具体地，盘体121呈圆柱形，滑道数量为4个，分别上正上方两个，正下方两个，相同方向上开设的滑道之间保持间距；需要说明的是，驱使多根磁爪122滑动的方式至少包括手动、液压驱动、电磁驱动，具体的驱动形式对于本领域技术人员来说是常规手段，因此在本实施例中不再赘述；磁爪122至少位于内侧的端部由永磁材料制成。

不锈钢管3内设有张紧模块4；张紧模块4为由磁性组件、囊袋43和伸缩壁44合围成的封闭的囊；磁性组件有两组，分别位于囊袋43的首尾两端；磁性组件包括上磁板41和下磁板42；上磁板41与下磁板42均由永磁材料制成，上磁板41位于下磁板42正上方，上磁板41与下磁板42相对面的磁性相同；在放松状态下，上磁板41与下磁板42之间保持间距；囊袋43由弹性或柔性的囊膜制成，囊袋43与磁性组件固定连接；伸缩壁44位于上磁板41和下磁板42之间，伸缩壁44由具有在竖直方向上形变能力的材料或具有在竖直方向上伸缩能力的结构，伸缩壁44的具体结构或材料属性对于本领域技术人员来说是常规手段，因此不赘述；囊内充满非导磁的流体或非牛顿流体作为填充物，本实施例中设置细沙作为填充物，也可以设置空气、水等来作为填充物；在放松状态下，囊外缘各处均与不锈钢管3内壁保持间隙；在夹持状态下，囊向外膨胀并至少部分外缘与不锈钢管3内壁无缝地贴合抵接并向不锈钢管3内壁输出垂直于不锈钢管3内壁的正压力；

这里需要说明，磁爪122位于对应磁板沿轴向方向的外侧，即位于上磁板41的正上方或位于下磁板42的正下方，磁爪122与对应磁板的相对面的磁性相同，所以当磁爪122受外力驱动向内移动时，回压迫磁板向内移动，以驱使囊向外膨胀直至与不锈钢管3内壁抵接；而在放松状态下，囊可以受磁爪122的磁性斥力以保持悬浮，保持悬浮可以通过调整磁性力的大小和磁爪122的移动距离来实现，在此不赘述。

工作原理：

需要将长钢材进行锯管作业时，先将长钢材放置在两个夹持模块1内的通道111内，长钢材抵接在具有弹性的缓冲层上，降低了长钢材外径的摩擦损坏和压迫损坏，在这一阶段，磁爪122远离通道111，即不干涉长钢材的放置和移动，但磁爪122对磁板的磁性斥力保证张紧模块4悬浮在通道111内，由于波节换热管额材料一般采用304不锈钢或316不锈钢，属于无磁部件，所以磁爪122和磁板的磁力对长钢材不发生反应，需要说明的是，此时张紧模块4的最大外径是小于长钢材的最小内径的，长钢材的移动不与张紧模块4发生触碰和干涉，因此此时囊还是保持悬浮状态的；接下来磁爪122向内移动，需要说明的是，位于上侧的磁爪122和位于下侧的磁爪122的移动距离可以不同，以保证囊的两端向内压缩，囊袋43内的容纳物被压缩，囊身向外膨胀，由于处于悬浮状态，囊身膨胀的方向是360°的，囊身膨胀后与长钢材的内壁无缝地抵接，囊身在抵接后还具有继续膨胀的趋势，以向长钢材施加正向的压力，此时囊在磁力作用下依然保证磁悬浮，而囊在长钢材内膨胀使得长钢材被撑住，因囊上下移动的移动副已经因磁性斥力被锁死，所以长钢材可以实现夹持；被夹持状态下可以实现激光切割，由于激光切割不会触碰长钢材本身，因此长钢材本身是近乎于稳定的，所以膨胀的囊可以实现作业时的夹持；切割完毕后，磁爪122向外退出，夹持消失，使用外力将长钢材沿轴向推，进行下一次的锯管，由于上磁板41和下磁板42之间的斥力，使得囊可以实现形变回位。

具体实施例二：在具体实施例一的基础上，请参阅图8的一种不锈钢管自动锯管装置，在夹持状态下，驱动组件向内侧移动，张紧模块4整体向上侧移动，并承托不锈钢管3悬空；减小长钢材与通道111内壁之间的摩擦和压迫。

具体实施例三：在具体实施例一或二的基础上，请参阅图9的一种不锈钢管自动锯管装置，囊抵接的波节数量至少为一个，以增大夹持稳定性和夹持力度。

具体实施例四：在具体实施例一或二或三的基础上，请参阅图10-12的一种不锈钢管自动锯管装置，卡盘12在沿轴向方向上分布的两个驱动组件之间滑动连接有补偿组件123。

补偿组件123包括多块由刚性材料制成的补偿块1231，补偿块1231嵌于盘体121内，并具有沿径向方向靠近或远离不锈钢管3的能力；补偿块1231下侧固定连接有包裹柔包1232，包裹柔包1232内充满非导磁的流体或非牛顿流体作为填充物，本实施例中以细沙或软泥作为填充物；补偿块1231与包裹柔包1232之间为气腔1233；补偿块1231内开设有气道1234，作为气腔1233的唯一的通气口，气道1234的启闭是可控的，至于气道1234的启闭如何控制，有多种实现方式，比如设置电磁阀来控制启闭，比如设置与气道1234相连的管路，管路与可以正反转的气泵连通，这些设置方法对于本领域技术人员来说是常规手段，因此不赘述。

在夹持状态下，包裹柔包1232与张紧模块4夹持的不锈钢管3的管段的外侧面无缝地贴合；补偿组件123与不锈钢管3的贴合行为优先于张紧模块4与不锈钢管3的贴合行为；在夹持前，气腔1233与外界大气连通；在夹持后，气腔1233封闭。

工作原理：在长钢材放置入通道111内后，补偿块1231向内侧移动，此时气腔1233与大气连通，在包裹软包1232与长钢材外侧面抵接后，包裹软包1232与长钢材无缝地贴合，包裹软包1232发生形变，气腔1233内的气体排出以保持标准大气压；接下来张紧模块4实现夹持，在磁爪122即将开始移动时，气腔1233封闭；在完成夹持后，由于包裹软包1232外侧的气腔1233是封闭的所以包裹软包1232是不易继续形变了的，这样的设置有效保证长钢材被限位，由于气腔1233具备一定的弹性，所以还有效避免了长钢材被囊压迫撑开形变的问题发生；在切割完成后，磁爪122向外移出，气腔1233开启，补偿块1231向外侧移出，使得长钢材可以移动更换切割段，包裹软包1232也因气腔1233回复正常气压而回位形变，保证下次切割夹持。

具体实施例五：在具体实施例四的基础上，切割单元2可以是锯片切割、气焰切割等，不仅限于激光切割。

Claims (9)

1.一种不锈钢管自动锯管装置，包括机床本体、架设于机床本体上用于锯管的的切割模块（2）、架设于机床本体上用于夹持不锈钢管（3）的夹持模块（1）；不锈钢管（3）贯穿夹持模块（1）并具有沿轴向移动的能力；夹持模块（1）具有两个，分别夹持不锈钢管（3）的前端部和后端部，并裸露不锈钢管（3）的中部以通过切割模块（2）来切割；其特征在于：

夹持模块（1）包括位于不锈钢管（3）内的张紧模块（4）；张紧模块（4）具有至少由弹性或柔性材料制成的封闭的囊，以使张紧模块（4）具备向外膨胀的能力；在放松状态下，张紧模块（4）外缘各处均与不锈钢管（3）内壁保持间隙；在夹持状态下，张紧模块（4）向外膨胀并至少部分外缘与不锈钢管（3）内壁贴合抵接并向不锈钢管（3）内壁输出垂直于不锈钢管（3）内壁的正压力；

夹持模块（1）包括位于不锈钢管（3）外的驱动组件；驱动组件与所述囊的首尾两端的磁性件保持磁性连接，磁性力为斥力；驱动组件具有向不锈钢管（3）方向移动的能力以压迫囊首尾两端向内移动，以驱使囊向外膨胀直至与不锈钢管（3）内壁抵接；在放松状态下，张紧模块（4）受驱动组件的磁性斥力以保持悬浮。

2.根据权利要求1所述的一种不锈钢管自动锯管装置，其特征在于：张紧模块（4）包括由磁性组件、囊袋（43）和伸缩壁（44）合围成的封闭的囊；磁性组件有两组，分别位于囊袋（43）的首尾两端；磁性组件包括上磁板（41）和下磁板（42）；上磁板（41）与下磁板（42）均由永磁材料制成，上磁板（41）位于下磁板（42）正上方，上磁板（41）与下磁板（42）相对面的磁性相同；在放松状态下，上磁板（41）与下磁板（42）之间保持间距；囊袋（43）由弹性或柔性的囊膜制成，囊袋（43）与磁性组件固定连接；伸缩壁（44）位于上磁板（41）和下磁板（42）之间，伸缩壁（44）由具有在竖直方向上形变能力的材料或具有在竖直方向上伸缩能力的结构。

3.根据权利要求1所述的一种不锈钢管自动锯管装置，其特征在于：驱动组件包括多根磁爪（122）；磁爪（122）数量与张紧模块（4）中磁性件数量一致，并位于对应磁性件沿轴向方向的外侧；磁爪（122）至少位于内侧的端部由永磁材料制成，磁爪（122）与对应磁性件的相对面的磁性相同；磁爪（122）具有沿轴向方向靠近或远离张紧模块（4）的能力；磁爪（122）与不锈钢管（3）始终保持间隙。

4.根据权利要求1所述的一种不锈钢管自动锯管装置，其特征在于：在夹持状态下，驱动组件向内侧移动，张紧模块（4）整体向上侧移动，并承托不锈钢管（3）悬空。

5.根据权利要求1所述的一种不锈钢管自动锯管装置，其特征在于：夹持模块（1）设有水平设置的通道（111），通道（111）的口径大于不锈钢管（3）的最大外径；不锈钢管（3）部分地位于通道（111）内；通道（111）内壁覆盖有由弹性材料制成的缓冲层（112）；在放松状态下，不锈钢管（3）下端与通道（111）下侧内壁抵接；在夹持状态下，不锈钢管（3）与通道（111）上侧内壁始终保持间隙。

6.根据权利要求5所述的一种不锈钢管自动锯管装置，其特征在于：夹持模块（1）包括机箱（11）和卡盘（12）；卡盘（12）固定设置于机箱（11）的内侧；通道（111）为贯穿机箱（11）和卡盘（12）的孔；卡盘（12）包括盘体（121）和驱动组件；盘体（121）的正上方和正下方均开设有至少一个滑道，滑道贯穿盘体（121）与通道（111）连通；驱动组件滑动连接于滑道内，驱使驱动组件滑动的方式至少包括手动、液压驱动、电磁驱动。

7.根据权利要求2所述的一种不锈钢管自动锯管装置，其特征在于：囊内充满非导磁的流体或非牛顿流体作为填充物。

8.根据权利要求6所述的一种不锈钢管自动锯管装置，其特征在于：卡盘（12）在沿轴向方向上分布的两个驱动组件之间滑动连接有补偿组件（123）；补偿组件（123）具有沿径向方向滑动的能力；补偿组件（123）的内侧端部至少由柔性材料制成，在夹持状态下，补偿组件（123）的内侧端面与张紧模块（4）夹持的不锈钢管（3）的管段的外侧面无缝地贴合；补偿组件（123）内部开设有与所述柔性材料连通的气腔（1233），气腔（1233）的压力是可调的；补偿组件（123）与不锈钢管（3）的贴合行为优先于张紧模块（4）与不锈钢管（3）的贴合行为；在夹持前，气腔（1233）与外界大气连通；在夹持后，气腔（1233）封闭。

9.根据权利要求8所述的一种不锈钢管自动锯管装置，其特征在于：补偿组件（123）包括由刚性材料制成的补偿块（1231），补偿块（1231）嵌于盘体（121）内，并具有沿径向方向靠近或远离不锈钢管（3）的能力；补偿块（1231）下侧固定连接有包裹柔包（1232），包裹柔包（1232）内充满非导磁的流体或非牛顿流体作为填充物；补偿块（1231）与包裹柔包（1232）之间为气腔（1233）；补偿块（1231）内开设有气道（1234），作为气腔（1233）的通气口，气道（1234）的启闭是可控的。

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