CN111390539A - 一种管拧机及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种管拧机及其控制方法，管拧机包括主钳、背钳、导轨和机架，导轨固定安装在机架上；背钳包括中空的第一壳体和固接于第一壳体底端部的滑动座，滑动座与导轨滑动连接，第一壳体还设置有驱动其沿导轨移动的液压装置，第一壳体内部设置有用于夹持接箍的第一夹持机构；主钳包括中空的第二壳体，第二壳体固定安装在导轨上，第二壳体内包括有用于夹持管柱的第二夹持机构和驱动第二夹持机构旋转的旋转装置，旋转装置包括有用于调节第二夹持机构转速的比例变量泵；通过设置比例变量泵能够较好地控制主钳的转速，从而减小第二夹持机构的运动阻力，避免主钳旋转时出现明显的爬行现象。

Description

一种管拧机及其控制方法

技术领域

本发明涉及拧扣机技术领域，具体涉及一种管拧机及其控制方法。

背景技术

管拧机用于旋拧螺杆螺母配合或其他部件螺纹配合的设备，其形式多种多样，对于大型部件的螺纹配合通常需要专门的拧扣设备来进行旋紧或旋松。

现有的拧扣机，其结构一般都包括机架、安装在机架上的导轨、安装在导轨上的主钳和背钳，其中，背钳是移动的，主要用于夹紧管柱然后朝主钳的方法进行输送，而主钳，则是负责夹紧并旋转接箍进行上口或卸扣的工作。

现有的拧扣机一般采用夹持面为弧形的牙块来对管柱进行夹紧。现有的牙块都有开设在夹持面上的斜槽，斜槽的目的主要是增大夹持件与管柱之间的摩擦，保证夹紧可靠，但现有的牙块在夹持加工后，会在管柱外表面留下具有一定深度的压痕，这意味着管柱的表面出现损伤，会影响管柱的性能。

现有的管拧机的在对物件进行夹持时，很难做到精确控制，经常发生爬行现象。在待机的状态下，多个牙块由于呈圆周方向排布在钳体内的，由于牙块的重量一般比较大，位于正上方时牙块的复位件必须克服牙块自身重量，复位件会受到一个竖直向下的拉力，故位于正上方的复位件载荷较大，而位于正下方的牙块，钳体会提供一个竖直向上的支撑力去抵消重量带来的拉力，故位于下方的复位件载荷会比位于上方的复位件小，如果长时间工作，位于正上方的复位件会过早地产生疲劳，从而无法进行完全的回位，会导致在待机状态下，接箍无法进入主钳内，另外，由于驱动多个牙块进行夹持的驱动源都是同一个，若复位件所提供的拉力不一致，驱动源驱动各个牙块所行进的距离就会不一样，从而会出现偏心的情况，会对产品造成损伤。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的不足，而提供一种操作简单、回用效率高并且不会对管柱造成损伤的管拧机。

本发明的目的通过以下技术方案实现：本申请提供一种管拧机，包括主钳、背钳、导轨和机架，导轨固定安装在机架上；背钳包括中空的第一壳体和固接于第一壳体底端部的滑动座，滑动座与导轨滑动连接，第一壳体还设置有驱动其沿导轨移动的液压装置，第一壳体内部设置有用于夹持接箍的第一夹持机构；主钳包括中空的第二壳体，第二壳体固定安装在导轨上，第二壳体内包括有用于夹持管柱的第二夹持机构和驱动第二夹持机构旋转的旋转装置，旋转装置包括有用于调节第二夹持机构转速的比例变量泵。

其中，滑动座的两侧分别设置有滑板，滑板的上端部与滑动座固接，滑板的下端部通过转轴固定安装有导向轮，导轨朝外的一侧开设有供导向轮***的滑槽。

其中，第一夹持机构包括位于第一壳体内部的第一环形齿轮和多个第一牙块，各个第一牙块均包括有用于夹持管柱的第一夹持部和与第一夹持部相对的第一安装部，第一安装部可沿第一环形齿轮的径向移动且安装在两个第一侧板之间；第一环形齿轮的内环面开设有与第一牙块个数相同的凹坑，第一壳体还安装有驱动第一环形齿轮转动的第一液压油缸；第一侧板的外侧面均布有多个第一拉簧，各个第一拉簧的一端与一个第一牙块固定连接，其另一端与第一侧板固定连接，在待机状态下，第一拉簧驱使第一牙块的第一安装部抵住凹坑的底面；第一牙块的第一夹持部呈弧状且其第一夹持面为平坦表面。

其中，第一安装部呈圆筒状设置，第一安装部内穿设有插销，两个第一侧板的内侧面开设有供插销***的导向槽；在装配状态下，插销的两端部分别***两个第一侧板的导向槽中。

其中，各个第一牙块的两个侧面均对应设置有两个对称排布的第一拉簧。

其中，第二壳体包括位于其两侧方的第二侧板；夹持机构包括位于第二壳体内部的环形齿轮和多个第二牙块，各个第二牙块均包括有用于夹持管柱的第二夹持部和与第二夹持部相对的第二安装部，第二安装部可沿环形齿轮的径向移动且安装在两个第二侧板之间；环形齿轮的内环面开设有与第二牙块个数相同的凹坑，第二壳体还安装有驱动环形齿轮转动的第二液压油缸；第二侧板的外侧面均布有多个第二拉簧，各个第二拉簧的一端与一个第二牙块固定连接，其另一端与第二侧板固定连接，在待机状态下，第二拉簧驱使第二牙块的第二安装部抵住凹坑的底面；第二牙块的第二夹持部呈弧状且其第二夹持面为平坦表面。

其中，第二安装部呈圆筒状设置，第二安装部内穿设有插销，两个第二侧板的内侧面开设有供插销***的导向槽；在装配状态下，插销的两端部分别***两个第二侧板的导向槽中。

其中，各个第二牙块的两个侧面均对应设置有两个对称排布的第二拉簧。

其中：还包括用于对第二牙块进行配重的配重机构，所述配重机构包括导向块、配重块、齿条、齿轮以及固定安装在侧板上的底板；导向块设置有两个并分别固定安装在底板正面的两侧，各个导向块与底板之间均通过转轴固定安装有多个用于导向配重块运动的轴承；所述底板的中部开设有缺口，所述缺口内的两侧面均开设有齿牙；所述配重块的端部底面间隔设置有两个齿轮，所述配重块放置于两个导向块之间，且配重块的两个齿轮分别啮合所述缺口内两侧的齿牙；所述齿条的一端与牙块固定连接，齿条的另一端***配重块的两个齿轮之间且啮合。

本申请还涉及一种如上所述的管拧机的控制方法，包括如下步骤；

步骤a，降低主钳转速，通过调节比例变量泵来调节主钳中旋转装置的转速，将旋转装置的转速降低；

步骤b，配重，通过更换不同重量的配重块从而对第二牙块进行配重，使位于上方的第二牙块紧贴在钳体内部。

本发明的有益效果：与现有技术相比，其设计简易，布局合理，通过设置比例变量泵能够较好地控制主钳的转速，从而减小第二夹持机构的运动阻力，避免主钳旋转时出现明显的爬行现象，提高管拧机的工作稳定性。

本申请的管拧机的控制方法，通过配重块从而对牙块进行配重，减小了拉簧的负载，从而减小了牙块的运动阻力，减小了牙块爬出凹坑所需的制动力，主钳旋转时不再出现明显的产生爬行现象。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1为本实施例拧扣机的结构示意图。

图2为本实施例背钳的结构示意图。

图3为本实施例背钳的剖视图。

图4为本实施例第一牙块的结构示意图。

图5为图2中A处的放大图。

图6为本实施例主钳的结构示意图。

图7为本实施例主钳隐藏配重机构后的结构示意图。

图8为本实施例主钳的剖视图。

图9为本实施例第二牙块的结构示意图。

图10为图7中B处的放大图。

图11为本申请的一种配重机构的结构示意图。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

本发明的一种管拧机的具体实施方式，如图1所示，包括主钳2、背钳1、导轨3和机架，导轨3固定安装在机架上；背钳1包括中空的第一壳体11和固接于第一壳体11底端部的滑动座14，滑动座14与导轨3滑动连接，第一壳体11还设置有驱动其沿导轨3移动的液压装置(未画出)，第一壳体11内部设置有用于夹持接箍的第一夹持机构；主钳2包括中空的第二壳体21，第二壳体21固定安装在导轨3上，第二壳体21内包括有用于夹持管柱的第二夹持机构和驱动第二夹持机构旋转的旋转装置，旋转装置还包括有用于调节第二夹持机构转速的比例变量泵。具体地，滑动座14的两侧分别设置有滑板15，滑板15的上端部与滑动座14固接，滑板15的下端部通过转轴固定安装有导向轮16，导轨3朝外的一侧开设有供导向轮16***的滑槽31。

在本实施例中，参见图2，第一壳体11包括有位于其前后两侧方的第一侧板12，参见图2至图4，第一夹持机构包括位于第一壳体11内部的第一环形齿轮19和三个第一牙块18，各个第一牙块18均包括有用于夹持管柱的第一夹持部182和与第一夹持部182相对的第一安装部181，第一安装部181可沿第一环形齿轮19的径向移动且安装在两个第一侧板12之间。具体地，该第一安装部181的移动方式可以通过将第一安装部181呈圆筒状设置，第一安装部181内穿设有插销，两个第一侧板12的内侧面开设有供插销***的导向槽，在装配状态下，插销的两端部分别***两个第一侧板12的导向槽中。为了能够限制第一牙块18仅做直线运动，导向槽呈长条状设置。

参见图3，第一环形齿轮19的内环面开设有与第一牙块18个数相同的凹坑20，在待机状态下，第一牙块18的第一安装部181抵住凹坑20的底面。为了解决以往夹持组件会对管柱的外表面造成损伤的问题，第一牙块18的第一夹持部182呈弧状且其第一夹持面183为平坦表面，第一壳体11还安装有驱动第一环形齿轮19转动的第一液压油缸13，所述第一液压油缸13的输出端固接有与第一环形齿轮19啮合的齿轮组。

参见图2和图5，为了能够使第一牙块18能够正常地进行回位，第一侧板12的外侧面均布有多个第一拉簧17，各个第一拉簧17的一端与一个第一牙块18固定连接，其另一端与第一侧板12固定连接，作为优选的方案，为了使第一牙块18受到的拉力更为平衡，各个第一牙块18的两个侧面均对应设置有两个对称排布的第一拉簧17。

在本实施例中，请见图6，背钳还包括用于对第二牙块28进行配重的配重机构90，配重机构90对第二牙块总成进行配重，减小制动力，避免主钳超低速旋转时爬行现象的发生。初始状态下，第二牙块28的安装部281必须位于第二环形齿轮的凹坑20内，且应紧贴在凹坑20的底面上，这样才能保证第二牙块28包含的空间足够让接箍顺利通过。另外，由于停顿凹坑20有一定的深度，需要有较大的制动力才能使得第二牙块总成爬出该凹坑20，达到夹紧坡面。在低扭矩下实现管拧机精确控制，需要较慢的转速，由于动、静摩擦不同，制动力变化较大，主钳旋转时会出现明显的产生爬行现象，从而无法实现精确控制的要求。通过对第二牙块总成进行配重的方法，减小了第二拉簧27所需的力量，从而减小了第二牙块28运动阻力，进而减小了第二牙块总成爬出凹坑20所需的制动力，主钳旋转时不再出现明显的产生爬行现象。

在本实施例中，参见图7-9，第二壳体21包括有位于其前后两侧方的第二侧板22。夹持机构包括位于第二壳体21内部的环形齿轮29和三个第二牙块28，各个第二牙块28均包括有用于夹持管柱的第二夹持部282和与第二夹持部282相对的第二安装部281，第二安装部281可沿环形齿轮29的径向移动且安装在两个第二侧板22之间。具体地，该第二安装部281的移动方式可以通过将第二安装部281呈圆筒状设置，第二安装部281内穿设有插销，两个第二侧板22的内侧面开设有供插销***的导向槽，在装配状态下，插销的两端部分别***两个第二侧板22的导向槽中。为了能够限制第二牙块28仅做直线运动，导向槽呈长条状设置。

参见图9，环形齿轮29的内环面开设有与第二牙块28个数相同的凹坑20，在待机状态下，第二牙块28的第二安装部281抵住凹坑20的底面。为了解决以往夹持组件会对管柱的外表面造成损伤的问题，第二牙块28的第二夹持部282呈弧状且其第二夹持面283为平坦表面，第二壳体21还安装有驱动环形齿轮29转动的第二液压油缸23，所述第二液压油缸23的输出端固接有与环形齿轮29啮合的齿轮组。

参见图7和图10，为了能够使第二牙块28能够正常地进行回位，第二侧板22的外侧面均布有多个第二拉簧27，各个第二拉簧27的一端与一个第二牙块28固定连接，其另一端与第二侧板22固定连接，作为优选的方案，为了使第二牙块28受到的拉力更为平衡，各个第二牙块28的两个侧面均对应设置有两个对称排布的第二拉簧27。

本实施例的管拧机的工作过程为：在待机状态下，第一拉簧17驱使第一牙块18的第一安装部181抵住凹坑20的底面，然后背钳1的进料一侧伸入管柱，然后启动第一液压油缸13，第一液压油缸13驱动第一环形齿轮19进行转动，第一环形齿轮19转动从而令位于其内环面的凹坑20对第一牙块18的第一安装部181施加一个推力，第一安装部181在受到第一环形齿轮19提供的推力会沿第一环形齿轮19的径向进行移动，直至第一牙块18的第一安装部181完全脱出凹坑20后，第一液压油缸13然后停止，由待机状态转化为夹紧状态的过程中，多个第一牙块18均朝内移动并对工件进行夹紧。同理，在待机状态下，第二拉簧27驱使第二牙块28的第二安装部281抵住凹坑20的底面，然后位于主钳侧方的接箍输送工位将接箍输送至主钳中，然后启动第二液压油缸23，第二液压油缸23驱动环形齿轮29进行转动，环形齿轮29转动从而令位于其内环面的凹坑20对第二牙块28的第二安装部281施加一个推力，第二安装部281在受到环形齿轮29提供的推力会沿环形齿轮29的径向进行移动，直至第二牙块28的第二安装部281完全脱出凹坑20后，第二液压油缸23然后停止，由待机状态转化为夹紧状态的过程中，多个第二牙块28均朝内移动并对工件进行夹紧。最后，液压装置驱动移动座移动，从而输送管柱至拧扣工位，驱动装置驱动夹持机构旋转，从而配合拧扣机的主钳进行接箍工艺。由夹紧状态转化为待机状态的过程中，第一液压油缸13驱动第一环形齿轮19逆转，第一侧板12上的第一拉簧17会拉动第一牙块18进行回位，直至第一牙块18的第一安装部181再次落入凹坑20内，第一液压油缸13停止工作。同理，第二液压油缸23驱动环形齿轮29逆转，第二侧板22上的第二拉簧27会拉动第二牙块28进行回位，直至第二牙块28的第二安装部281再次落入凹坑20内，第二液压油缸23停止工作。

本实施例的管拧机通过将第一牙块18的第一夹持面183以及第二牙块28的第二夹持面283为平坦表面，从而不会对管柱的外侧面造成损伤，达到无痕夹持的效果。本实施例的管拧机设计简易，布局合理，通过设置比例变量泵能够较好地控制主钳的转速，从而减小第二夹持机构的运动阻力，避免主钳旋转时出现明显的爬行现象，提高管拧机的工作稳定性。

在本实施例中，管拧机包括用于对第二牙块进行配重的配重机构。参见图11，配重机构包括导向块902、配重块903、齿条906、齿轮905以及固定安装在侧板上的底板901。导向块902设置有两个并分别固定安装在底板901的两侧，各个导向块902与底板901之间均通过转轴固定安装有多个用于导向配重块903运动的轴承，也可以采用滚轮等其他类似设备替换轴承，只要能够实现配重块903进行滑动即可。底板901的中部开设有缺口，缺口内的两侧面均开设有齿牙904。配重块903的端部间隔设置有两个齿轮905，配重块903放置于两个导向块902之间，且配重块903的两个齿轮905分别啮合缺口内两侧的齿牙904。齿条906的一端与牙块固定连接，齿条906的另一端***配重块903的两个齿轮905之间且啮合。

本实施例中一种管拧机的控制方法，包括如下步骤；步骤a，降低主钳转速，通过调节比例变量泵来调节主钳中旋转装置的转速，将旋转装置的转速降低；步骤b，配重，通过更换不同重量的配重块从而对第二牙块进行配重，使位于上方的第二牙块紧贴在钳体内部。

具体地，配重块903用于给第二牙块配重，当牙块位于与图11所示相反的正下方时，配重块903因重力从而有朝下移动的趋势，配重块903下移，齿轮905与齿条906啮合，从而驱动牙块上移，从而使牙块具有朝上移动的趋势，由于配重块903的重量与牙块的重量相近，所以钳头旋转时牙块爬出复位圆弧会很轻松。拉簧27起辅助作用只需提供很小的拉力就能够对牙块进行复位，在钳头旋转时，牙块是在制动力的作用下爬出复位圆弧的，故而制动力也会减到很小，从而提高扭矩控制精度。同理，当牙块位于图11所示的正上方时，配重块903因重力从而有朝下移动的趋势，配重块903下移，齿轮905与齿条906啮合，从而驱动牙块进行上移，从而使牙块具有朝上移动的趋势。

本实施例的管拧机的控制方法，通过比例变量泵实现主钳的超低速旋转，转速越快惯性越大，不利于扭矩的精确控制，本实施例通过比例变量泵实现主钳超低速旋转，减小了钳头旋转惯性，从而提高了管拧机控制精度。另外，对牙块总成进行配重，减小制动力，避免主钳超低速旋转时爬行现象的发生。初始状态下，牙块的安装部必须位于环形齿轮的凹坑内，且应紧贴在凹坑的底面上，这样才能保证牙块包含的空间足够让接箍顺利通过。另外，由于停顿凹坑有一定的深度，需要有较大的制动力才能使得牙块总成爬出该凹坑，达到夹紧坡面。在低扭矩下实现管拧机精确控制，需要较慢的转速，由于动、静摩擦不同，制动力变化较大，钳头旋转时会出现明显的产生爬行现象，从而无法实现精确控制的要求。针对这一问题，本实施例通过对牙块总成进行配重的方法，减小了拉簧所需的力量，从而减小了牙块运动阻力，进而减小了牙块总成爬出凹坑所需的制动力，主钳旋转时不再出现明显的产生爬行现象。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种管拧机，其特征在于：包括主钳、背钳、导轨和机架，所述导轨固定安装在机架上；

所述背钳包括中空的第一壳体和固接于所述第一壳体底端部的滑动座，所述滑动座与导轨滑动连接，所述第一壳体还设置有驱动其沿导轨移动的液压装置，所述第一壳体内部设置有用于夹持接箍的第一夹持机构；

所述主钳包括中空的第二壳体，所述第二壳体固定安装在所述导轨上，第二壳体内包括有用于夹持管柱的第二夹持机构和驱动所述第二夹持机构旋转的旋转装置，所述旋转装置包括有用于调节第二夹持机构转速的比例变量泵。

2.根据权利要求1所述的一种管拧机，其特征在于：所述滑动座的两侧分别设置有滑板，所述滑板的上端部与滑动座固接，滑板的下端部通过转轴固定安装有导向轮，导轨朝外的一侧开设有供所述导向轮***的滑槽。

3.根据权利要求1或2所述的一种管拧机，其特征在于：所述第一夹持机构包括位于第一壳体内部的第一环形齿轮和多个第一牙块，各个第一牙块均包括有用于夹持管柱的第一夹持部和与第一夹持部相对的第一安装部，所述第一安装部可沿所述第一环形齿轮的径向移动且安装在两个第一侧板之间；所述第一环形齿轮的内环面开设有与第一牙块个数相同的凹坑，所述第一壳体还安装有驱动第一环形齿轮转动的第一液压油缸；第一侧板的外侧面均布有多个第一拉簧，各个第一拉簧的一端与一个第一牙块固定连接，其另一端与第一侧板固定连接，在待机状态下，第一拉簧驱使第一牙块的第一安装部抵住凹坑的底面；所述第一牙块的第一夹持部呈弧状且其第一夹持面为平坦表面。

4.根据权利要求3所述的一种管拧机，其特征在于：所述第一安装部呈圆筒状设置，所述第一安装部内穿设有插销，两个第一侧板的内侧面开设有供所述插销***的导向槽；在装配状态下，所述插销的两端部分别***两个第一侧板的导向槽中。

5.根据权利要求3所述的一种管拧机，其特征在于：各个第一牙块的两个侧面均对应设置有两个对称排布的第一拉簧。

6.根据权利要求1或2或4或5所述的一种管拧机，其特征在于：所述第二壳体包括位于其两侧方的第二侧板；所述夹持机构包括位于第二壳体内部的环形齿轮和多个第二牙块，各个第二牙块均包括有用于夹持管柱的第二夹持部和与第二夹持部相对的第二安装部，所述第二安装部可沿所述环形齿轮的径向移动且安装在两个第二侧板之间；所述环形齿轮的内环面开设有与第二牙块个数相同的凹坑，所述第二壳体还安装有驱动环形齿轮转动的第二液压油缸；第二侧板的外侧面均布有多个第二拉簧，各个第二拉簧的一端与一个第二牙块固定连接，其另一端与第二侧板固定连接，在待机状态下，第二拉簧驱使第二牙块的第二安装部抵住凹坑的底面；所述第二牙块的第二夹持部呈弧状且其第二夹持面为平坦表面。

7.根据权利要求6所述的一种管拧机，其特征在于：所述第二安装部呈圆筒状设置，所述第二安装部内穿设有插销，两个第二侧板的内侧面开设有供所述插销***的导向槽；在装配状态下，所述插销的两端部分别***两个第二侧板的导向槽中。

8.根据权利要求6所述的一种管拧机，其特征在于：各个第二牙块的两个侧面均对应设置有两个对称排布的第二拉簧。

9.根据权利要求6-8中任一项所述的一种管拧机，其特征在于：还包括用于对第二牙块进行配重的配重机构，所述配重机构包括导向块、配重块、齿条、齿轮以及固定安装在侧板上的底板；

导向块设置有两个并分别固定安装在底板正面的两侧，各个导向块与底板之间均通过转轴固定安装有多个用于导向配重块运动的轴承；所述底板的中部开设有缺口，所述缺口内的两侧面均开设有齿牙；

所述配重块的端部底面间隔设置有两个齿轮，所述配重块放置于两个导向块之间，且配重块的两个齿轮分别啮合所述缺口内两侧的齿牙；

所述齿条的一端与第二牙块固定连接，齿条的另一端***配重块的两个齿轮之间且啮合。

10.一种管拧机的控制方法，所述管拧机为根据权利要求1-9中任一项所述的管拧机，其特征在于：包括如下步骤；

步骤a，降低主钳转速，通过调节比例变量泵来调节主钳中旋转装置的转速，将旋转装置的转速降低；

步骤b，配重，通过更换不同重量的配重块从而对第二牙块进行配重，使位于上方的第二牙块紧贴在钳体内部。

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