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CN105396918B - 压力表螺旋弹簧缓冲管的生产方法、成型设备及卷圈机 - Google Patents

压力表螺旋弹簧缓冲管的生产方法、成型设备及卷圈机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种压力表螺旋弹簧缓冲管的生产方法、成型设备及卷圈机，卷圈机包括支架、螺旋成圈机构和驱动电机；螺旋成圈机构由成圈螺杆、固定的成圈螺母和设在成圈螺杆底端端部的卷圈头组成，成圈螺杆的中部与成圈螺母螺纹配合，成圈螺杆的另一端通过传动机构与驱动电机的输出轴连接；螺旋成圈机构的中轴线与右视面的夹角为α1，螺旋成圈机构的中轴线与正视面的夹角为α2，优点在于在研究了管材材料、管材直径和管材壁厚等主要变形因素后，通过对螺旋成圈机构中轴线角度的设置，成圈螺杆在驱动电机的驱动下旋转上升时，由卷圈头卷曲管材朝预设方向变形，使得管材在卷圈并达到预设角度后其两个插脚自动平行。

Description

压力表螺旋弹簧缓冲管的生产方法、成型设备及卷圈机
技术领域
本发明涉及压力表零件生产领域，尤其涉及一种压力表螺旋弹簧缓冲管的生产方法、成型设备及卷圈机。
背景技术
压力表(Pressure Gauge)是指以弹性元件为敏感元件，测量并指示高于环境压力的仪表，几乎遍及所有的工业流程和科研领域。压力表通过表内的敏感元件(如弹簧管、波登管、膜盒、波纹管，一般为弹簧管)的弹性形变，再由表内机芯的转换机构将压力形变传导至指针，引起指针转动来显示压力。对于高压压力表(通常大于15Mpa)，内部常采用螺旋弹簧缓冲管作为弹性元件，主要是由于螺旋弹簧缓冲管具有更大的测压能力和更好的缓冲性能。螺旋弹簧缓冲管包括螺圈部分和连接在螺圈部分两端的两个插脚，插脚由焊脚段和与螺圈部分连接的直管段组成；螺旋弹簧缓冲管在安装和测量时，要求其两插脚在弹性变形过程中保持平行，如不平行则会降低测试精度和使用寿命。而在螺旋弹簧缓冲管现有的生产工艺中，管材经切割、盘成螺旋状后，成圈圈数越多，直管段则越不平行，导致两个焊脚不平行度越大，必须采用治具进行修整，使焊脚段平行，而直管段则互不平行，在实际装配测量中，由于直管段变形导致焊脚段的相互靠近或分离，由初始的平行状态变为测量中的不平行状态，影响测量结果和精度，甚至变形过大时会产生压力表卡死失效；因此需要对螺旋弹簧缓冲管的生产工艺和生产设备进行改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够使管材在卷圈后两插脚自动平行的压力表螺旋弹簧缓冲管的卷圈机。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种压力表螺旋弹簧缓冲管的卷圈机，包括支架、螺旋成圈机构和驱动电机，所述螺旋成圈机构通过固定机构安装在支架上；所述螺旋成圈机构由成圈螺杆、固定设置的成圈螺母和设在成圈螺杆底端端部的用于卷曲管材的卷圈头组成，所述成圈螺杆的中部与成圈螺母螺纹配合，所述成圈螺杆的另一端通过传动机构与驱动电机的输出轴连接；所述螺旋成圈机构的中轴线与右视面□YOZ的的夹角为所述螺旋成圈机构的中轴线与正视面□XOZ的为α2，其中，p为螺旋弹簧缓冲管的螺距，d为卷圈头中心轴的直径，b为螺旋弹簧缓冲管变形后的短径，为螺旋弹簧缓冲管两直管段之间在俯视面□XOY上投影的夹角。
作为优选，所述传动机构包括传动齿轮副和减速器，减速器与驱动电机输出轴连接，传动齿轮副的主动齿轮与减速器输出轴连接，传动齿轮副的从动齿轮通过轴承和法兰安装在支架上；所述从动齿轮的花键孔上设有压盖，压盖与设在花键孔中且可上下滑动的花键之间设有压簧；所述成圈螺杆的端部与花键通过联轴节连接。
作为优选，所述固定结构包括安装在支架上的的固定架，所述固定架上安装有套筒，所述成圈螺母设在套筒内且与套筒的两个端盖之间均设有定位套，所述端盖与成圈螺杆之间设有滑套；在成圈螺母磨损后，可完成成圈螺母的更换。
作为优选，所述支架的底板上设有调节螺栓；可根据管材参数微调角度α1和α2。
作为优选，所述成圈螺杆的端部设有键槽，卷圈头内设有与键槽配合的滑键，卷圈头通过螺钉与成圈螺杆固定；可调节卷圈头高度，使管材穿过中心轴与成圈拨叉之间的中间区域。
与现有技术相比，本压力表螺旋弹簧缓冲管的卷圈机的优点在于在研究了管材材料、管材直径和管材壁厚等主要变形因素后获得α1，在测定两个直管段的投影夹角后通过计算得到α2，然后对螺旋成圈机构中轴线角度进行设置，成圈螺杆在驱动电机的驱动下旋转上升时，由卷圈头卷曲管材朝预设方向变形，使得管材在卷圈后其两个插脚自动平行。
本发明所要解决的另一技术问题是提供一种能够使螺旋弹簧缓冲管在自动成型后两插脚平行的压力表螺旋弹簧缓冲管的成型设备。
本成型设备的所采用的具体技术方案为：一种压力表螺旋弹簧缓冲管的成型设备，由管材定长送料装置、设在管材定长送料装置前的第一插脚折弯机构、设在管材定长送料装置旁的往复式切割器、上述的压力表螺旋弹簧缓冲管的卷圈机、第二插脚折弯机构和控制系统组成，所述管材定长送料装置、第一插脚折弯机构、往复式切割器、压力表螺旋弹簧缓冲管的卷圈机和第二插脚折弯机构分别与控制系统电连接；第一插脚折弯机构上设有与压力表螺旋弹簧缓冲管的卷圈机配合用于卷曲管材的管材入料导套。
作为优选，第一插脚折弯机构和第二插脚折弯机构均包括搁板、设在搁板上的滑道、在滑道内来回移动的折弯杆、用于推动折弯杆来回移动的第一驱动器、穿出搁板或退下的伸缩立柱和用于推动伸缩立柱上下移动的第二驱动器，第一驱动器和第二驱动器与控制系统电连接。
本压力表螺旋弹簧缓冲管的成型设备的优点在于管材通过管材定长送料装置的定长输送后由往复式切割器切割成段，由参考了管材材料、管材直径和管材壁厚等主要变形因素的卷圈机卷曲，使管材在卷圈后其两个插脚自动平行，然后由第一插脚折弯机构和第二插脚折弯机构将插脚折弯成型，完成后的压力表螺旋弹簧缓冲管在卷圈机的回位反向旋转中失去支撑后在重力作用下下掉。
本发明所要解决的还有一个技术问题是提供一种能够使螺旋弹簧缓冲管在自动成型后两插脚平行的压力表螺旋弹簧缓冲管的生产方法。
本生产方法的所采用的具体技术方案为：一种压力表螺旋弹簧缓冲管的生产方法，具体步骤如下：管材在管材定长送料装置输送中穿过第一插脚折弯机构搁板上的管材入料导套及上述的压力表螺旋弹簧缓冲管的卷圈机卷圈头的中心轴与成圈拨叉之间的区域，在控制系统接收到管材定长送料装置输送管材到位的信息后，控制往复式切割器移动割断管材，割完后往复式切割器复位；然后，压力表螺旋弹簧缓冲管的卷圈机卷曲管材，卷圈完成后管材的两个插脚分别搁置在相应的插脚折弯机构上；再接着，插脚折弯机构将插脚折弯形成直管段和焊脚段构成螺旋弹簧缓冲管，折弯完成后插脚折弯机构回归原位；最后，压力表螺旋弹簧缓冲管的卷圈机反向旋转回到原位，螺旋弹簧缓冲管在旋转过程中失去插脚折弯机构的支撑后由于重力作用落入集料槽中；管材定长送料装置输送下一段管材。
本压力表螺旋弹簧缓冲管的生产方法的优点在于在控制系统的控制下，管材通过管材定长送料装置的定长输送后由往复式切割器切割成段，由参考了管材材料、管材直径和管材壁厚等主要变形因素的卷圈机卷曲，使管材在卷圈后其两个插脚自动平行，然后由第一插脚折弯机构和第二插脚折弯机构将插脚折弯成型，完成后的压力表螺旋弹簧缓冲管在卷圈机的回位反向旋转中失去支撑后在重力作用下落入集料槽中，从而自动化的完成压力表螺旋弹簧缓冲管的定长切段、平行卷曲、插脚折弯的生产。
附图说明
图1为本发明压力表螺旋弹簧缓冲管的卷圈机的局部剖视图。
图2为本发明压力表螺旋弹簧缓冲管的卷圈机的正视图。
图3为本发明压力表螺旋弹簧缓冲管的卷圈机的右视图。
图4为本发明压力表螺旋弹簧缓冲管的右视图。
图5为本发明压力表螺旋弹簧缓冲管的俯视图。
图6为本发明压力表螺旋弹簧缓冲管与卷圈头中心轴的立体图。
图7为本发明压力表螺旋弹簧缓冲管成型设备的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
本优选实施例如图7所示为一种压力表螺旋弹簧缓冲管的成型设备，由管材定长送料装置1、设在管材定长送料装置1旁的往复式切割器2、设在管材定长送料装置1前的第一插脚折弯机构3、压力表螺旋弹簧缓冲管的卷圈机4、第二插脚折弯机构5和控制系统(图中未示出)组成，管材定长送料装置1、往复式切割器2、第一插脚折弯机构3、压力表螺旋弹簧缓冲管的卷圈机4和第二插脚折弯机构5分别与控制系统电连接；第一插脚折弯机构3上设有与压力表螺旋弹簧缓冲管的卷圈机4配合用于卷曲管材的管材入料导套35。其中，控制系统的控制器优选PLC可编程控制器；管材定长送料装置1采用现有的传感定位技术、气缸定长送料或滚轮定长送料；往复式切割器2采用高速电机安装合适切割片，由气动往复机构、连杆往复机构或丝杆往复机构驱动移动；由控制系统依次控制完成管材定长送料装置1的定长送料操作、往复式切割器2的往复切割操作、压力表螺旋弹簧缓冲管的卷圈机4的卷曲操作、第一插脚折弯机构3及第二插脚折弯机构5的折弯操作和压力表螺旋弹簧缓冲管的卷圈机4的反旋复位操作。
其中，压力表螺旋弹簧缓冲管的卷圈机4如图1至3所示，包括支架41、驱动电机42和螺旋成圈机构，螺旋成圈机构通过固定结构安装在支架41上；螺旋成圈机构由成圈螺杆451、固定设置的成圈螺母452和设在成圈螺杆451底端端部的用于卷曲管材0的卷圈头453组成，成圈螺杆451的中部与成圈螺母452螺纹配合，成圈螺杆451的另一端通过传动机构与驱动电机42的输出轴连接；螺旋成圈机构的中轴线与右视面□YOZ的的夹角为螺旋成圈机构的中轴线与正视面□XOZ的为α2，其中，如图4至6所示，p为螺旋弹簧缓冲管6的螺距，也即成圈螺杆451和成圈螺母452的螺距；d为卷圈头453中心轴4531的直径；b为螺旋弹簧缓冲管6变形后的短径，螺旋弹簧缓冲管6的管材0一般采用铜管，短径b由管材材料、管材直径和管材壁厚等主要变形因素决定，可通过实验测得；为螺旋弹簧缓冲管6两直管段之间在俯视面□XOY上投影的夹角，由压力表的不同规格确定；arctan为反正切函数，sin为正弦函数，cos为余弦函数。
作为优选，传动机构包括传动齿轮副和减速器440，减速器440与驱动电机42输出轴连接，传动齿轮副的主动齿轮441与减速器440输出轴连接，传动齿轮副的从动齿轮442通过法兰443和轴承444安装在支架41上；从动齿轮442的花键孔上设有压盖445，压盖445与设在花键孔中且可上下滑动的花键446之间设有压簧447；成圈螺杆451的端部与花键446通过联轴节连接。固定结构包括安装在支架上的的固定架461，固定架461上安装有套筒462，成圈螺母452设在套筒462内且与套筒462的两个端盖463之间均设有定位套464，端盖463与成圈螺杆451之间设有滑套465。支架41的底板411上设有调节螺栓412，用于微调α1和α2。成圈螺杆451的端部设有键槽(图中未标示)，卷圈头453内设有与键槽配合的滑键(图中未示出)，卷圈头453通过螺钉(图中未示出)与成圈螺杆451固定。驱动电机42优选为伺服电机。
其中，第一插脚折弯机构3和第二插脚折弯机构5均包括搁板31、设在搁板31上的滑道32、在滑道32内来回移动的折弯杆33、用于推动折弯杆33来回移动的第一驱动器(图中未示出)、穿出搁板或退下的伸缩立柱34和用于推动伸缩立柱34上下移动的第二驱动器(图中未示出)，第一驱动器和第二驱动器与控制系统电连接。第一驱动器和第二驱动器采用气缸、油缸或连杆机构等可以实现直线推动动作的机构。
压力表螺旋弹簧缓冲管的生产方法，具体步骤如下：管材0在管材定长送料装置1输送中穿过第一插脚折弯机构3上的管材入料导套35及压力表螺旋弹簧缓冲管的卷圈机4卷圈头453的中心轴4531与成圈拨叉4532之间的区域，在控制系统接收到管材定长送料装置1输送管材0到位的信息后，控制往复式切割器2移动割断管材0，割完后往复式切割器2复位；然后，压力表螺旋弹簧缓冲管的卷圈机4卷曲管材0，卷圈完成后管材0的两个插脚分别搁置在相应的插脚折弯机构(3、5)上；再接着，插脚折弯机构(3、5)将插脚折弯成直管段和焊脚段，使管材0成为螺旋弹簧缓冲管6，折弯完成后插脚折弯机构(3、5)复位；最后，压力表螺旋弹簧缓冲管的卷圈机4反向旋转回到原位，螺旋弹簧缓冲管6在旋转过程中失去插脚折弯机构(3、5)的支撑后，由于管材回弹以及重力作用落入集料槽(图中未示出)中；控制系统控制管材定长送料装置1输送下一段管材0。

Claims (8)

1.一种压力表螺旋弹簧缓冲管的卷圈机，其特征在于：包括支架(41)、驱动电机(42)和螺旋成圈机构，所述螺旋成圈机构通过固定结构安装在支架(41)上；所述螺旋成圈机构由成圈螺杆(451)、固定设置的成圈螺母(452)和设在成圈螺杆(451)底端端部的用于卷曲管材(0)的卷圈头(453)组成，所述成圈螺杆(451)的中部与成圈螺母(452)螺纹配合，所述成圈螺杆(451)的另一端通过传动机构与驱动电机(42)的输出轴连接；所述螺旋成圈机构的中轴线与右视面□YOZ的夹角为α1，所述螺旋成圈机构的中轴线与正视面□XOZ的夹角为α2，其中，p为螺旋弹簧缓冲管(6)的螺距，d为卷圈头(453)中心轴(4531)的直径，b为螺旋弹簧缓冲管(6)变形后的短径，为螺旋弹簧缓冲管(6)两直管段之间在俯视面□XOY上投影的夹角。
2.根据权利要求1所述的压力表螺旋弹簧缓冲管的卷圈机，其特征在于：所述传动机构包括传动齿轮副和减速器(440)，减速器(440)与驱动电机(42)输出轴连接，传动齿轮副的主动齿轮(441)与减速器(440)输出轴连接，传动齿轮副的从动齿轮(442)通过法兰(443)和轴承(444)安装在支架(41)上；所述从动齿轮(442)的花键孔上设有压盖(445)，压盖(445)与设在花键孔中且可上下滑动的花键(446)之间设有压簧(447)；所述成圈螺杆(451)的端部与花键(446)通过联轴节连接。
3.根据权利要求1所述的压力表螺旋弹簧缓冲管的卷圈机，其特征在于：所述固定结构包括安装在支架上的的固定架(461)，所述固定架(461)上安装有套筒(462)，所述成圈螺母(452)设在套筒(462)内且与套筒(462)的两个端盖(463)之间均设有定位套(464)，所述端盖(463)与成圈螺杆(451)之间设有滑套(465)。
4.根据权利要求1所述的压力表螺旋弹簧缓冲管的卷圈机，其特征在于：所述支架(41)的底板(411)上设有调节螺栓(412)。
5.根据权利要求1所述的压力表螺旋弹簧缓冲管的卷圈机，其特征在于：所述成圈螺杆(451)的端部设有键槽，卷圈头(453)内设有与键槽配合的滑键，卷圈头(453)通过螺钉与成圈螺杆(451)固定。
6.一种压力表螺旋弹簧缓冲管的成型设备，其特征在于：由管材定长送料装置(1)、设在管材定长送料装置(1)旁的往复式切割器(2)、设在管材定长送料装置(1)前的第一插脚折弯机构(3)、权利要求1～5任一项所述的压力表螺旋弹簧缓冲管的卷圈机(4)、第二插脚折弯机构(5)和控制系统组成，所述管材定长送料装置(1)、往复式切割器(2)、第一插脚折弯机构(3)、压力表螺旋弹簧缓冲管的卷圈机(4)和第二插脚折弯机构(5)分别与控制系统电连接；第一插脚折弯机构(3)上设有与压力表螺旋弹簧缓冲管的卷圈机(4)配合用于卷曲管材的管材入料导套(35)。
7.根据权利要求6所述的压力表螺旋弹簧缓冲管的成型设备，其特征在于：第一插脚折弯机构(3)和第二插脚折弯机构(5)均包括搁板(31)、设在搁板(31)上的滑道(32)、在滑道(32)内来回移动的折弯杆(33)、用于推动折弯杆(33)来回移动的第一驱动器、穿出搁板或退下的伸缩立柱(34)和用于推动伸缩立柱(34)上下移动的第二驱动器，第一驱动器和第二驱动器与控制系统电连接。
8.一种压力表螺旋弹簧缓冲管的生产方法，其特征在于，具体步骤如下：管材(0)在管材定长送料装置(1)输送中穿过第一插脚折弯机构(3)上的管材入料导套(35)及权利要求1～5任一项所述的压力表螺旋弹簧缓冲管的卷圈机(4)卷圈头(453)的中心轴(4531)与成圈拨叉(4532)之间的区域，在控制系统接收到管材定长送料装置(1)输送管材(0)到位的信息后，控制往复式切割器(2)移动割断管材(0)，割完后往复式切割器(2)复位；然后，压力表螺旋弹簧缓冲管的卷圈机(4)卷曲管材(0)，卷圈完成后管材(0)的两个插脚分别搁置在相应的插脚折弯机构(3、5)上；再接着，插脚折弯机构(3、5)将插脚折弯形成直管段和焊脚段构成螺旋弹簧缓冲管(6)，折弯完成后插脚折弯机构(3、5)复位；最后，压力表螺旋弹簧缓冲管的卷圈机(4)反向旋转回到原位，螺旋弹簧缓冲管(6)在旋转过程中失去插脚折弯机构(3、5)的支撑后由于重力作用落入集料槽中；控制系统控制管材定长送料装置(1)输送下一段管材(0)。
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