CN1232729A - 弯管设备中的装管和卸管的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种弯管设备,其支承座上具有一弯管轴,其主轴以旋转方式安装于支承座以便沿X轴方向且沿正交的Y轴和Z轴方向横向运动。导轨从支承座横向延伸并平行于X轴沿第一、二装管位置延伸到第一、二位置。装管装置安装在导轨上且沿其移动,其具有提供管的机构。当主轴位于第一或第二位置中时,提供管的机构可一次将一个管提供到与主轴轴向对中的特定位置。还提供利用弯管设备上的机械手和连接于主轴的夹管夹具将弯管从弯管轴上系统取下的方法。

Description

弯管设备中的装管和卸管的装置和方法
本发明涉及一种用于弯管设备中的装管和卸管装置，特别涉及一种将需要弯曲的管选择性地输送到在一个弯管设备上的两个装管位置中的一个位置处的装管装置和使用所述弯管设备上的机械手的卸管装置。
本申请中所用的弯管设备是常规的。所述弯管设备包括一对具有一定间隔的装管位置，所述位置分别处于一个弯管轴的相对两侧上。每一个装管位置适用于不同的弯管操作。目前，需要设置单独的装管装置以便一次一个地将需要由所述弯管设备处理的管分别输送到两个装管位置。这样将花费大量的安装时间，特别是使所述装管装置精确地定位以将需要弯曲的管提供到每一个装管位置。因此，当将一个管从一个装管位置转移到另外一个装管位置时，需要使停机时间减至最小。
另一方面，本发明涉及所提供的管围绕着所述弯管轴进行弯管变形的问题，在对所述管进行所有的弯曲变形之后，由于所述弯管的形状比较复杂，因此不易将所述弯管从所述弯管轴取下。目前，需要使用单独的机械手以将所述弯管从所述弯管轴自动地取下或者由所述弯管设备的操作者以手动的方式进行取管。设置机械手的成本较高并且使所述机械手与所述弯管设备的接合所用的安装时间较长。另外，单独的机械手需要占据所述弯管设备周围地面的有效空间，因此使操作人员在所述弯管设备周围活动的自由空间减至最小。另外，最好使操作人员远离工作的设备。因此，需要提供一种在不使用单独的机械手或操作者的帮助的情况下将一个弯管从所述弯管轴上取下的机构。
因而，本发明的一个目的是提供一种弯管设备，所述弯管设备具有一个可在所述弯管设备上的两个装管位置中的一个位置处工作的装管装置。
本发明的另一个目的是提供一种如上所述的弯管设备，其中，所述装管装置可在设置于所述两个装管位置之间的一个导向装置上移动。
本发明的另一个目的是提供一种如上所述的弯管设备，其中，所述装管装置具有可调节的部件以便对从一个提供管的位置输送到一个与所述弯管设备上的主轴相连的位置处的管进行精确的位置控制。
本发明的另一个目的是提供一种利用所述弯管设备上的一个主轴卸下弯管的装置。
本发明的另一个目的是提供一种如上所述的弯管卸下装置，其中，在所述弯管设备上设置一个夹具，所述夹具可与所述主轴相连并且可随着所述主轴移动到一个使所述弯管位于所述弯管轴上的位置，以使所述夹具能够夹住所述弯管，所述夹具可随着所述主轴移动以将所述弯管从所述弯管轴上取下并将所述取下的弯管输送到另外一个位置处，在那里使所述夹具松开所述弯管。
本发明的另一个目的是提供一种与所述装管装置相关的弯管设备，所述弯管设备能够反复地将需要弯曲的管精确地输送到一个准确位置处，所述弯管设备上的主轴在所述位置处能够夹持所述管并能够将所述管移动到一个可开始进行弯管操作的规定位置处。
概括地说，本发明提供一种弯管设备，所述弯管设备上具有一个支承座和一个沿着X轴方向延伸的主轴，所述支承座上具有一个弯管轴，所述主轴以可旋转的方式安装在所述支承座上以使所述主轴能够沿着X轴方向运动且沿相互垂直的Y轴和Z轴方向横向运动。所述主轴的一个末端具有一个夹持机构。一个弯管操作臂以铰接的方式与所述弯管轴相连并可绕着所述弯管轴摆动。所述主轴可沿着X轴移动到一个第一位置，所述主轴的一个末端在所述第一位置处与所述弯管轴具有一定间隔以在所述主轴的第一位置和所述弯管轴之间确定一个第一装管位置。所述主轴沿着X轴可移动经过所述第一装管位置到达一个第二位置，所述主轴的末端在所述第二位置处与所述弯管轴相邻接，并且由远离所述第一装管位置的所述弯管轴一侧的末端的一个轴向区域确定了一个第二装管位置。一个细长导轨从所述支承座横向延伸并且以与X轴平行的方向分别沿着所述第一和第二装管位置连续延伸到第一和第二位置。一个装管装置安装在所述导轨上并可沿着所述细长导轨在所述第一和第二位置之间移动。所述装管装置具有一个提供管的机构，当所述主轴位于所述装管装置的所述第一或第二位置中时，所述提供管的机构可以顺序一次将一个管提供到与所述主轴轴向对中的一个特定位置处。
本发明还提供一种利用所述弯管设备上的机械手和一个可与所述主轴相连的夹管夹具将一个弯管从一个弯管轴上系统地取下的方法。
为了便于理解本发明，下面将参照附图对本发明进行详细地描述，其中：
图1是本发明所涉及的装管装置和一个弯管设备相结合的一个投影图；
图2是图1的一个局部放大图；
图3是图2的一个放大的端视图；
图4A-4G表示一个管绕着一个弯管轴弯曲变形的不同阶段；以及
图5A-5D表示一个设置在所述弯管设备上的夹管夹具，并且该夹具可与所述弯管设备上的所述主轴相连以将一个弯管从所述弯管轴上取下。
下面本发明中所用的特定技术术语仅仅是为了描述本发明而不是对本发明的限定。其中的词语“向上”、“向下”、“向右”和“向左”表示的是附图中的方向。“向内”和“向外”分别表示朝向或远离所述设备和其中部件的几何中心的方向。所述技术术语包含上述词语、它们的派生词以及同义词。
图1中，附图标记10代表一个常规的弯管设备。该弯管设备10具有一个主轴11，该主轴11支承在一个支承座12上，所述主轴11能够在三个相互垂直的方向上运动，所述三个相互垂直的方向即为：X轴方向X、Y轴方向Y和Z轴方向Z，这三个方向分别由箭头X、Y和Z表示。另外，所述主轴可以在如箭头B所示的两个相反的方向上选择性地转动。一个悬臂梁13从支承座12向外延伸到一个弯管装置14，所述弯管装置14具有一个弯管轴16和一个与所述弯管轴16铰接的弯管臂17，一个需要弯曲的管围绕着所述弯管轴16。所述弯管臂17具有一个夹管装置18，所述夹管装置18可以夹持待弯曲管的侧壁并且引导该待弯曲的管围绕着所述弯管轴16和一个弯管轴线19以使管T形成弯曲。靠近所述悬臂梁13的末端设置一个夹具21。
如图1中所示，所述主轴11可以在两个位置之间移动并且可以移动到所述两个位置之间的任何地方，所述两个位置即为虚线所示的第一位置22和实线所示的第二位置23。处于所述位置22的主轴11和所述弯管轴16之间的区域确定了第一装管位置24。第二装管位置26沿着X轴方向并位于远离所述第一装管位置24的弯管轴16的一侧。
在这个特定的实施例中，所述主轴11的末端具有一个常规的夹持机构27，该夹持机构27用于夹持被输送到所述装管位置24或26处的一个管T。所述夹管机构27通常包括多个夹持部件25，所述多个夹持部件25以可径向移动的方式安装在所述主轴11上，每一个所述的夹持部件25都可被径向驱动以便将一个管T夹持在相应的夹持部件25之间或者使所述管T松开。
一个导轨28沿所述支承座12的侧面横向延伸并且以与X轴平行的方向在靠近所述第一装管位置24和第二装管位置26的两个位置之间延伸。所述导轨28由两个平行的轨道29和31构成，沿着所述轨道29和31各自的长度方向在不同的位置处利用板状元件32将所述轨道29和31连接起来。与所述轨道29和31的各个端部相连的两个板状元件32分别具有一个连接件33，所述连接件33以焊接的方式固定在所述板状元件32上。每一个连接件33都具有一个通孔34，所述通孔34沿着与X轴平行的方向延伸，一个外螺纹螺栓36可以穿过所述通孔34并且从所述连接件33的一侧伸出，所述螺栓的另一端具有一个扩大的螺纹头37，可以手动调节的方式使所述螺纹头37达到所述连接件33的另一侧。
一个常规的装管装置38可以一次一个地将管T输送到图1中所示的虚线位置，所述虚线位置与主轴11的X轴是轴向对中的。所述装管装置的特有部分是设置一个可将所述装管装置安装于其上的滑动支架39，所述滑动支架39具有一个的U形轴承座41，所述U形轴承座41固定在所述滑动支架39相对的两端，所述U形轴承座41的支腿42和43中具有轴向对中的通孔，一个带有轮46的轴44可以穿过所述通孔，所述轮46以可转动的方式支承在所述轴44的相对两端。如图2中所示，所述轮46装有适当的凸缘以便被所述轨道29和31引导。在这个特定的实施例中，所述轴承座41可沿着轴44轴向地滑动。由于所述轴承座41固定在所述滑动支架39上，因此所述滑动支架39可在图2中所示的实线位置和虚线位置之间沿着所述细长导轨28横向移动。下面将详细阐述这个特征的作用。
一个挡块47固定地与每一个轴44相连。每一个挡块47具有内螺纹孔，所述内螺纹孔与所述连接件33中的孔34和该孔34内螺栓36的轴线轴向地对中。所述挡块47中的孔具有内螺纹并且可以螺纹连接的方式使螺栓36拧入其中。例如，当所述装管装置38处于图1和图2中所示的实线位置时，所述螺栓36以螺纹连接的方式与所述相应挡块47中的孔接合以使所述挡块47倚靠着连接件33并与之紧密地接合。
一个定位板48固定到所述轴承座41上，该定位板48具有一个细长的并且横向延伸的槽49，一个固定在所述挡块47上的外螺纹柱状螺栓(未示出)穿过所述槽49中。一个带有手柄52的内螺纹螺母51与所述螺栓相接合以便当所述螺母51拧到所述螺栓上时使所述轴承座41与所述挡块47锁定。如果需要的话，可以为定位板48涂上特有的色彩等级(未示出)以便操作者能够确定滑动支架39横向调节的精确位置。可以以手动方式拧所述手柄52并使所述手柄52按照箭头C所示的方向(图2)转动以便相对于所述定位板48松开或拧紧所述螺母51。
一个框架53设置在所述滑动支架39上并且该框架53支承一个常规的步进式输送机构54(图3)，该步进式输送机构54可以一次将一个管T输送到一个取管位置56(图3)和两个导向板55之间，可以相互靠近或相互远离的方式调节所述导向板55。所述两个导向板55可沿着X轴方向移动并且所述两个导向板55之间保持平行。比较靠近所述弯管轴16的导向板55可以控制由所述装管装置38所输送的管T端部在所述弯管轴16附近的临界定位。由于在管的输送机构54中除了两个导向板55的可调节特征以外的其它结构都是常规的，因此本申请没有对其进行过多的描述，需要说明的是，多个管T放置在一个储管料斗57中，然后利用一个提升机构58一次将一个管T从所述储管料斗57提升到一个位置T1处，所述管沿着一个斜坡62从位置T1处滚至一个位置T2处。接着，利用另外一个提升机构61使一个提升梁59上升以将处于管位置T2的管提升到一个位置T33处，从而使所述管能够沿着另一个斜坡63从位置T3处滚至一个位置T4处。在所述提升机构61的作用下，提升梁59的升降可以使所述管处于所述输送机构54上的每一个管槽64中，最终可将一个管T输送到所述取管位置56处。接下来，驱动一对分别具有两个管夹具67的臂66(图1)以使所述夹具67在所述取管位置56处夹住所述管T并且带着所述管T移动到图1中所示的虚线位置处，在图1中所示的虚线位置处，所述管T与所述主轴11的X轴轴向对中。在图1中所示的虚线位置处，所述管T常靠近所述弯管轴16并且位于所述弯管轴16与弯管臂17上的夹管装置18之间。然后，所述主轴11可以沿着X轴方向向左前进以使所述夹持机构27与所述管T的圆周表面接合并将所述管T向右拉向所述主轴11的第一位置22处。然后以公知的方式对管T进行如图4A-4G所示的弯曲变形。
如果需要的话，可以利用一个具有弯管芯轴的管芯(图中都未示出)进行如图4A-4G所示的多种弯管变形以便在所述管绕着所述弯管轴16弯曲变形时能够保持所述管的完整性。美国专利No.5 379 624中的附图标记13和17分别表示了一种常规的具有弯管芯轴的管芯，该专利在此引入作为参考。当将所述管T向右拉向所述主轴11的第一位置22处时，在这个特定的位置处可将所述管套在所述弯管芯轴上。当安装所述弯管芯轴时，不能在装管位置24处为所述弯管设备10装管，而必须在在装管位置26处进行装管。
当不需要安装所述弯管芯轴时，有时也可以在装管位置24处为所述弯管设备10装管。为了将所述装管装置38从图1中所示的实线位置快速地移动到所述虚线位置，松开与所述装管装置38的左端以螺纹方式连接的螺栓36以便使所述挡块47与连接件33解除接合状态，然后使在与所述导轨接合的轮子46上的所述装管装置38滚至所述虚线位置处并且使所述螺栓36在所述滑动支架39的相对端与所述挡块47固定。
当将不同尺寸和直径的管T放置在所述储管料斗57中或者使用一个半径不同的弯管轴时，必须横向调节所述滑动支架39以便使输送到如图1中所示虚线位置处的所述主轴11X轴处的管T可相对于所述弯管轴16在一个特定的公差范围内精确地定位。也可以利用所述支承座12上的沿着X、Y和Z方向正交地相对运动的控制特征对所述主轴11的X轴进行适当的横向调节。所述滑动支架39横向调节的特征已经在图2中得到很好的表示并且在前面已经详细地描述过。因此，没有必要再对所述滑动支架39的横向调节性进行描述。
由于如图4A-4G所示的多种弯管变形操作会使管在所述弯管轴16上出现弯曲形状，因此必须以人工方式或利用机械手将所述管T从所述弯管轴16上取下。图5A-5D中表示了一种易于将一个轮廓复杂的弯管T从所述弯管轴16上取下的机构。如上所述，一个夹管的夹具21设置在所述悬臂梁13上。所述夹管的夹具21通常处于如图5A中所示的一个夹具贮放位置79，所述夹管的夹具21具有一对卡爪68，所述两个卡爪68在一个阀室69中的气控回路的驱动下可以相互靠近或相互远离，通过软管71可以将压缩空气提供到所述阀室69中。以公知的方式利用常规的控制回路(未示出)控制所述卡爪68的操作。所述夹管夹具21远离所述卡爪68的端部具有一个连接结构件72，所述连接结构件72可与位于所述主轴11远端上的夹持机构27相连。因此，在管T上进行最终的弯管变形过程中，通过在图5B中所示箭头73方向上对所述主轴11的X轴的位置进行适当的控制，使所述主轴11的轴线与所述连接结构件72上的一个X轴延伸销74的轴线同轴。另外，当不使用所述夹管的夹具21时，设置一个可伸缩的杆76并且可将所述夹管夹具21的卡爪68卡在其上以便将所述夹管夹具21定位在如图5B中所示相对于所述主轴11的一个更方便够到的主轴连接位置81处。然后，所述气控回路控制所述卡爪68的操作以使所述卡爪68与所述可伸缩的杆76分开，从而所述主轴11可沿着箭头77的方向(图5C)移动以将所述卡爪68带到与所述弯管轴16具有一定间隔的管T邻接部分中。然后，所述气控回路使所述卡爪68闭合以将所述管T夹持在所述卡爪68之间，所述主轴11接着沿着箭头78的方向适当地移动以将一个形状复杂的成形弯管T从所述弯管轴16上取下，并将所述主轴11移至如图5D中所示的一个弯管松脱位置处，在此位置所述管T被松开并且落入一个适用的容器或输送装置(未示出)中。如图5C和5D中所示，所述杆76移动到其回缩位置以不防碍所述主轴11的任何进一步移动，从而有利于将所述弯管T从所述弯管轴16上取下。因此，不再需要使用单独的机械手以将所述弯管T从所述弯管轴16上取下，而使用所述装置上的主轴11即可达到该目的。在将一个需要弯曲的新管输送到两个装管位置24和26中的一个特定位置处的过程中，所述夹管的夹具21返回其初始位置并与所述杆76重新相连以使所述夹具21处于所述夹具贮放位置79中。如果需要的话，可以在轨道29和31之间以及所述弯管轴附近的地面上设置重量感应安全垫(未示出)以便如果当操作人员踏在所述重量感应安全垫上时整个弯管设备10和装管机构38将停止运转。
虽然前面对本发明的优选实施例进行了详细地描述，但是应该认识到，对于上述设备的变型和改进以及各部件的重新布置都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1．一种弯管设备，其中具有一个支承座和一个沿着X轴方向延伸的主轴，所述支承座上具有一个弯管轴，所述主轴以可旋转的方式安装在所述支承座上以使所述主轴能够沿着X轴方向且沿相互垂直的Y轴和Z轴方向横向运动，所述弯管轴确定了一个弯管轴线，所述弯管轴线与由X轴和Y轴所确定的一个平面垂直，所述主轴的一个末端具有一个夹持机构，一个弯管操作臂以铰接的方式与所述弯管轴相连并可绕着所述弯管轴摆动，所述主轴可沿着X轴移动到一个第一位置，所述主轴的一个末端在所述第一位置处与所述弯管轴具有一定间隔以在所述主轴的第一位置和所述弯管轴之间确定一个第一装管位置，所述主轴沿着X轴可移动经过所述第一装管位置到达一个第二位置，所述主轴的所述末端在所述第二位置处与所述弯管轴相邻接，并且在远离所述第一装管位置的所述弯管轴一侧和所述末端的一个轴向区域确定了一个第二装管位置，其特征在于，所述弯管设备包括：
一个细长导轨，它从所述支承座横向延伸并且以与X轴平行的方向分别沿着所述第一和第二装管位置连续延伸到第一和第二位置；
一个装管装置，它安装在所述细长导轨上并可沿着所述导轨在所述第一和第二位置之间移动，所述装管装置具有一个提供管的机构，当所述主轴位于所述装管装置的所述第一或第二位置中时，所述提供管的机构可以顺序地一次将一个管提供到与所述主轴轴向对中的一个特定位置处；以及
用于将所述装管装置选择性地以可拆卸的方式固定在所述第一或第二位置中以使所述装管装置不能在X轴方向上沿着所述导轨移动的装置。
2．如权利要求1所述的弯管设备，其特征在于，所述装管装置具有一个滑动支架，所述滑动支架具有用于使所述装管装置沿所述细长导轨移动的与导轨接合的装置和一个用于使所述滑动支架相对于所述细长导轨进行横向调节移动以使所述提供管的机构在所述特定位置处以特定公差范围供给所述一个管的横向调节机构。
3．如权利要求2所述的弯管设备，其特征在于，所述提供管的机构还可以将所述一个管顺序送至所述特定位置处，所述一个管的一端在所述特定位置处与所述弯管轴紧密邻接；并且所述横向调节机构有利于相对于所述弯管轴进行横向调节以便补偿所述一个管中至少一个直径的变化和弯管半径的变化。
4．如权利要求2所述的弯管设备，其特征在于，所述滑动支架具有一个框架和至少一对安装在所述框架上的具有一定间隔且相互平行的轴，所述轴大体垂直于所述细长导轨的X轴方向延伸，在所述轴的每一端都具有一个可转动的轮子，所述细长导轨具有一对平行的轨道，所述轮子在所述轨道上滚动；并且所述横向调节机构包括所述框架和一个用于使所述框架与所述细长导轨固定连接的夹持机构，滑动轴承安装在所述框架上并且可分别轴向可滑动地支承所述框架上的轴。
5．如权利要求2所述的弯管设备，其特征在于，所述滑动支架具有一个框架和一个输送机构，所述框架具有一个储管料斗，所述储管料斗中可以放置多个管，所述输送机构一次可将一个管从所述储管料斗输送到所述提供管的机构。
6．如权利要求1所述的弯管设备，其特征在于，所述支承座上具有一个夹具贮放区域，一个夹具位于所述夹具贮放区域中，所述夹具具有两个可相对移动的卡爪和用于在打开和闭合位置之间驱动所述卡爪的装置，所述夹具上还具有一个连接装置，所述连接装置以可操作的方式与所述主轴上的夹持机构相连，因此当所述夹具与所述夹持机构相连时，所述夹具随着主轴移动到一个与弯曲成特定形状并缠绕在所述弯管轴上的管相邻的位置处，接着所述卡爪打开、随着所述主轴移动、之后闭合以夹住所述弯管的一部分，然后所述卡爪和所述弯管作为一个单元移动以将所述弯管从所述弯管轴上取下并将所述弯管输送到一个区域，在该区域处所述卡爪打开以松开所述弯管。
7．如权利要求6所述的弯管设备，其特征在于，所述夹具贮放区域具有一个杆，所述夹具上的可移动卡爪在其闭合位置处可夹住所述杆的一端，因此当所述主轴上的所述夹持机构与所述连接装置相连时，所述卡爪打开以使所述夹具与所述杆分开。
8．如权利要求7所述的弯管设备，其特征在于，所述杆可在一个贮放位置和一个主轴连接位置之间往复移动以便可使夹在其上的夹具随其移动到所述主轴连接位置处，从而使所述连接装置在一个与所述夹具贮放位置具有一定间隔的位置处和所述主轴上的夹持机构相连。
9．如权利要求6所述的弯管设备，其特征在于，所述用于驱动所述卡爪的装置单独设置在所述夹具上。
10．如权利要求9所述的弯管设备，其特征在于，所述用于驱动所述卡爪的装置是气动装置并与所述主轴是分开控制的。
11．一种用于将所述具有弯曲形状的管从所述弯管轴取下的方法，在一个弯管设备中，所述弯管设备具有一个支承座和一个沿着X轴方向延伸的主轴，所述支承座上具有一个弯管轴，所述主轴以可旋转的方式安装在所述支承座上以使所述主轴能够沿着X轴方向且沿相互垂直的Y轴和Z轴方向横向运动，所述弯管轴确定了一个弯管轴线，所述弯管轴线与由X轴和Y轴所确定的一个平面垂直，所述主轴的一个末端具有一个夹持机构，一个弯管操作臂以铰接的方式与所述弯管轴相连并可绕着所述弯管轴摆动以在所述弯管轴上形成弯曲形状的管，其特征在于，所述方法包括下列步骤：
使一个夹管的夹具与所述主轴相连；
使所述主轴和所述夹管的夹具作为一个单元移动到一个与所述弯管轴相邻接的位置处，之后在所述位置处所述夹管的夹具夹住所述弯管的一部分；以及
之后使所述主轴和所述夹管的夹具作为一个单元进一步移动以将所述弯管从所述弯管轴上取下并移动到一个弯管收集位置，在所述弯管收集位置处松开所述夹管的夹具以使所述弯管与所述夹具松开接合。
12．如权利要求11所述的方法，其特征在于，在所述连接步骤之前，将所述夹管的夹具从一个夹具贮放位置移动到一个主轴连接位置。
13．如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述夹管的夹具初始放置在一个夹具贮放位置中；并且基于所述弯管臂的移动，在最后一次弯管操作时，所述夹管的夹具从所述夹具贮放位置移动到所述主轴连接位置并与所述主轴连接。
14．如权利要求13所述的方法，其特征在于，在利用一个装管装置将一个管输送到所述弯管设备的过程中，所述夹管的夹具返回所述夹具贮放位置。
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