带有多自由度的自动胀管机的制作方法

本实用新型涉及胀管机设备领域，尤其涉及带有多自由度的自动胀管机。

背景技术：

胀管机是用于换热器、冷凝器、高压加热器等设备制造中管子、管板的胀紧连接的专用设备，目前对于设备制造中的管子、管板的胀紧的工作均是通过人工进行胀紧，这种人工胀紧的方式效率极低，不仅增加了企业的人力资源投入成本，还增加了工人的劳动强度，费时费力。另外人工胀紧的方式易遗漏，并且当管板上的孔位较多时还无法找寻遗漏的孔，同时在胀紧过程中人工胀紧的扭矩始终无法保持一致，无法满足客户要求。

技术实现要素：

本申请人针对上述现有问题，进行了研究改进，提供一种带有多自由度的自动胀管机，其能实现在多自由度下多孔位的自动胀紧工作，省时省力，自动化程度极高。

本实用新型所采用的技术方案如下：

带有多自由度的自动胀管机，包括固定平台，移动平台通过第一传动装置连接移动平台，使所述移动平台通过第一传动装置相对于固定平台作直线运动；所述移动平台通过支撑机构与外框架的底部连接，于所述外框架内通过第二传动装置连接胀管平台总成，使所述胀管平台总成通过第二传动装置相对于外框架作直线运动；在所述胀管平台总成上还通过多个第三传动装置连接多个直线电机总成，各直线电机总成通过第三传动装置相对于胀管平台总成作直线运动，在各直线电机总成的移动端还通过驱动机构与胀枪的一端连接，所述胀枪的另一端顺序贯穿轴承组件及中间支撑机构。

其进一步技术方案在于：

所述固定平台的具体结构如下：

包括安装有第一传动装置的中间底架，沿所述中间底架的两侧分别连接多根纵向底架，多根横向底架与所述中间底架平行并贯穿于各纵向底架；在各根横向底架的表面沿均布置垫板，第一直线导轨设置于所述垫板上，所述第一直线导轨与第一滑块滑动连接，在所述第一滑块上设置用于对接移动平台的移动板；

所述第一传动装置包括固接于中间底架表面的电机安装座及第一连接座、第二连接座，于所述第一连接座及第二连接座上均设置第一丝杆连接座，第一伺服电机设置于电机安装座上，第一滚珠丝杆的一端与设置于第二连接座上的第一丝杆连接座配合，所述第一滚珠丝杆的另一端贯穿第一连接座上的第一丝杆连接座并通过联轴器与第一伺服电机的输出端连接，在所述第一滚珠丝杆上还螺接第一丝杆螺母座，所述第一丝杆螺母座构成第一传动装置的移动端；

在各纵向底架上还沿轴向开设多个套筒座安装槽，所述套筒座安装槽的槽面配合支腿套筒座，于各支腿套筒座内设置用于调整纵向底架高度的调整螺栓底座；

所述移动平台的具体结构如下：

包括中间钢架，多根横向钢架分布于中间钢架的两侧并与所述中间钢架互为平行，在最外侧的两根中间横向钢架的端部之间还连接纵向钢架，在相邻的两根横向钢架之间还设置加强钢架，于中间钢架左右两侧的各横向钢架的上下表面均固接节点板，在中间钢架的底部还设置用于对接第一传动装置移动端的螺母座连接板；

所述外框架的具体结构如下：

包括下框架总成，在所述下框架总成的两端沿垂向与一对侧框架总成的下端对接，各侧框架总成的上端与上框架总成连接；

所述下框架总成包括多根间隔布置的横向钢梁，多根纵向钢梁贯穿于各横向钢梁并分布于各横向钢梁的中心及两边；在相邻的横向钢梁之间还贯穿多根小横梁，各小横梁均与纵向钢梁平行；

所述侧框架总成包括设置有第二传动装置的横梁，于所述横梁上沿垂直方向设置多根间隔布置的竖梁，于各竖梁上设置第二直线导轨，各第二直线导轨与第二滑块滑动连接，在各第二滑块上设置调整垫；各竖梁的底部均与下框架总成的横向钢梁对接；

所述上框架总成的具体结构如下：

包括一对呈间隔布置的中间主梁，在一对中间主梁的两侧分别设置与所述中间主梁呈平行的边主梁，在相邻的边主梁之间、以及在互为相邻的边主梁及中间主梁之间均连接边横梁及角钢；

所述第二传动装置包括在任意一根竖梁上安装的一对第二丝杆连接座及滚珠丝杆限位座，在相邻的第二丝杆连接座之间安装第二滚珠丝杆，在所述第二滚珠丝杆上螺纹连接第二丝杆螺母座，所述第二丝杆螺母座构成第二传动装置的移动端；各第二滚珠丝杆的一端均伸出第二丝杆连接座并通过联轴器与角转向器的动力输出端连接，各角转向器的动力输入端均通过第一传动轴与垂直转向器的输出端连接，所述垂直转向器的输入端与第一升降电机连接；所述垂直转向器、角转向器均固接于转向器垫板上，各转向器垫板均与中间主梁的表面固接；

还包括角度调节机构，所述角度调节机构包括多组设置于下框架总成上的轴承座，在相邻的轴承座之间连接升降机座，各升降机座上设置由第二升降电机控制进行升降的升降箱体，各升降箱体内设置升降机螺杆，各升降机螺杆伸出升降箱体的一端与安装于纵向钢架的第一双耳座销接，相邻升降箱体之间连接第二传动轴用于保持同步；

于所述下框架总成中位于最外侧的一根纵向钢梁的内侧还间隔设置单耳接头，各单耳接头均通过销轴与安装于纵向钢架的第二双耳座销接，各第二双耳座与各单耳接头构成移动平台与外框架之间的支撑机构；

所述胀管平台总成包括多根互为交错布置的长横梁及长纵梁，于各长纵梁上分别设置第三直线导轨，各第三直线导轨与第三滑块滑动连接，各第三滑块的表面设置用于对接直线电机总成的支撑座；在相邻的长横梁之间还设置短纵梁；

所述第三传动装置包括一对第三丝杆螺母座，第三滚珠丝杆的一端与其中一个第三丝杆螺母座配合，所述第三滚珠丝杆的另一端伸出另一个第三丝杆螺母座并通过第三丝杆连接座、联轴节与安装在第二伺服电机垫板上的各第二伺服电机的输出端连接，所述第三丝杆连接座通过固定侧座与第二伺服电机垫板连接，在所述第三滚珠丝杆上还螺接与直线电机总成对接的第三丝杆螺母座；

所述直线电机总成的具体结构如下：

包括直线电机，在所述直线电机的移动端通过电机安装板固接第三伺服电机，在所述直线电机的底座上还按序设置轴承组件及用于实现胀枪公转或自转的中间支撑机构，胀枪的一端通过联轴器与第三伺服电机连接，所述胀枪的另一端顺序贯穿轴承组件及中间支撑机构；

所述中间支撑机构的具体结构如下：

包括开有孔的中间支撑板，在所述中间支撑板的孔内通过轴承与转盘的一侧配合，在所述转盘的另一侧沿径向均布多个支架固定座，在各支架固定座上安装一对辊轮安装板，在各辊轮安装板上沿水平方向开设调节孔，在各辊轮安装板上沿竖直方向开设与调节孔连通的弹簧孔，辊轮通过销轴配合于调节孔内，在各弹簧孔内还设置弹簧。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型结构简单，使用方便，通过增加多个传动装置不仅可以实现外框架相对于固定平台的位移、胀管平台总成相对于外框架的位移及实现直线电机总成相对于胀管平台总成的位移，从而满足产品上不同位置的胀管工作，满足不同尺寸产品的胀管需求。

本实用新型通过增加中间支撑机构，在中间支撑机构中设置均布的辊轮及弹簧，其能自适应胀枪的外径进行自适应调节，不仅能避免胀枪过长下垂的问题，同时还能实现胀枪自转避免其与中间支撑机构进行干磨，从而提高了胀枪的使用寿命。另外通过布置轴承能实现胀枪的公转，使得胀枪进行胀管工作更为稳定。

本本实用新型能实现胀管扭矩的一致性，对于多孔类产品的胀管工作不易遗漏孔位，能做到快速、精确的胀管工作。通过布置角度调节机构能实现本实用新型的纠偏，满足加工需要，另外在固定平台上还设置多个调整螺栓底座，其能实现固定平台的找平，满足不同平度的地面布放，使得本实用新型结构的水平度一致。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为图1在a处的放大结构示意图。

图3为本实用新型中固定平台与移动平台的结构示意图。

图4为本实用新型中固定平台的结构示意图。

图5为本实用新型中移动平台的结构示意图。

图6为图5在b处的放大结构示意图。

图7为本实用新型中外框架总成的结构示意图。

图8为外框架中下框架总成的结构示意图。

图9为外框架中侧框架总成的结构示意图。

图10为外框架中上框架总成的结构示意图。

图11为本实用新型中角度调节机构的结构示意图。

图12为本实用新型中胀管平台总成的局部结构示意图。

图13为本实用新型中胀管平台总成的结构示意图ⅰ。

图14为本实用新型中胀管平台总成的结构示意图ⅱ。

图15为本实用新型中直线电机总成的结构示意图ⅰ。

图16为本实用新型中直线电机总成的结构示意图ⅱ。

图17为中间支撑机构的结构示意图。

其中：1、固定平台；101、纵向底架；102、横向底架；103、中间底架；104、垫板；105、第一直线导轨；106、第一滑块；107、移动板；108、电机安装座；109、第一伺服电机；110、第一连接座；111、第一丝杆连接座；112、第一滚珠丝杆；113、第一丝杆螺母座；114、第二连接座；115、套筒座安装槽；116、支腿套筒座；117、调整螺栓底座；2、移动平台；201、连接板；202、纵向钢架；203、横向钢架；204、中间钢架；205、螺母座连接板；206、加强钢架；207、节点板；208、第一双耳座；209、第二双耳座；3、外框架；301、下框架总成；3011、横向钢梁；3012、纵向钢梁；3013、小横梁；3014、单耳接头；302、侧框架总成；3021、横梁；3022、竖梁；3023、第二直线导轨；3024、第二滑块；3025、调整垫；3026、第二丝杆连接座；3027、滚珠丝杆限位座；3028、第二滚珠丝杆；3029、第二丝杆螺母座；303、上框架总成；3031、边主梁；3032、中间主梁；3033、边横梁；3034、角钢；3035、第一升降电机；3036、垂直转向器；3037、第一传动轴；3038、角转向器；3039、转向器垫板；4、角度调节机构；401、第二升降电机；402、升降箱体；403、升降机座；404、轴承座；405、升降机螺杆；406、第二传动轴；5、胀管平台总成；501、第二伺服电机；502、长横梁；503、长纵梁；504、短纵梁；505、第二伺服电机垫板；506、联轴节；507、固定侧座；508、第三丝杆连接座；509、第三滚珠丝杆；510、第三直线导轨；511、第三丝杆螺母座；512、第三滑块；513、支撑座；514、过渡连接板；6、直线电机总成；601、直线电机；602、电机安装板；603、第三伺服电机；604、轴承组件；605、中间支撑机构；606、胀枪；607、中间支撑板；608、轴承；609、转盘；610、支架固定座；611、辊轮安装板；612、辊轮；613、弹簧；614、销轴；615、弹簧孔；616、调节孔。

具体实施方式

下面说明本实用新型的具体实施方式。

如图1所示，带有多自由度的自动胀管机包括固定平台1，移动平台2通过第一传动装置连接移动平台2，使移动平台2通过第一传动装置相对于固定平台1作直线运动；移动平台2通过支撑机构与外框架3的底部连接，于外框架3内通过第二传动装置连接胀管平台总成5，使胀管平台总成5通过第二传动装置相对于外框架3作直线运动；在胀管平台总成5上还通过多个第三传动装置连接多个直线电机总成6，各直线电机总成6通过第三传动装置相对于胀管平台总成5作直线运动，在各直线电机总成6的移动端还通过驱动机构与胀枪606的一端连接，胀枪606的另一端顺序贯穿轴承组件604及中间支撑机构605。

如图3、图4所示，固定平台1的具体结构如下：

包括安装有第一传动装置的中间底架103，沿中间底架103的两侧分别连接多根纵向底架101，多根横向底架102与中间底架103平行并贯穿于各纵向底架101；在各根横向底架102的表面沿均布置垫板104，第一直线导轨105设置于垫板104上，第一直线导轨105与第一滑块106滑动连接，在第一滑块106上设置用于对接移动平台2的移动板107。

如图4所示，第一传动装置包括固接于中间底架103表面的电机安装座108及第一连接座110、第二连接座114，于第一连接座110及第二连接座114上均设置第一丝杆连接座111，第一伺服电机109设置于电机安装座108上，第一滚珠丝杆112的一端与设置于第二连接座114上的第一丝杆连接座111配合，第一滚珠丝杆112的另一端贯穿第一连接座110上的第一丝杆连接座111并通过联轴器与第一伺服电机109的输出端连接，在第一滚珠丝杆112上还螺接第一丝杆螺母座113，第一丝杆螺母座113构成第一传动装置的移动端。

如图4所示，在各纵向底架101上还沿轴向开设多个套筒座安装槽115，套筒座安装槽115的槽面配合支腿套筒座116，于各支腿套筒座116内设置用于调整纵向底架101高度的调整螺栓底座117。

如图3、图5所示，移动平台2的具体结构如下：

包括中间钢架204，多根横向钢架203分布于中间钢架204的两侧并与中间钢架204互为平行，在最外侧的两根中间横向钢架203的端部之间还连接纵向钢架202，在相邻的两根横向钢架203之间还设置加强钢架206，相邻加强钢架206的一端抵接形成“v”形，在中间钢架204左右两侧的各横向钢架203的上下表面均固接节点板207，在中间钢架204的底部还设置用于对接第一传动装置移动端的螺母座连接板205，于各横向钢架203与纵向钢架202的连接处底部还设置对接移动板107的连接板201。

如图7所示，外框架3的具体结构如下：

包括下框架总成301，在下框架总成301的两端沿垂向与一对侧框架总成302的下端对接，各侧框架总成302的上端与上框架总成303连接，上述下框架总成301、一对侧框架总成302及上框架总成303拼接形成矩形架体。

如图8所示，下框架总成301包括多根间隔布置的横向钢梁3011，多根纵向钢梁3012贯穿于各横向钢梁3011并分布于各横向钢梁3011的中心及两边；在相邻的横向钢梁3011之间还贯穿多根小横梁3013，各小横梁3013均与纵向钢梁3012平行。

如图9所示，侧框架总成302包括设置有第二传动装置的横梁3021，于横梁3021上沿垂直方向设置多根间隔布置的竖梁3022，于各竖梁3022上设置第二直线导轨3023，各第二直线导轨3023与第二滑块3024滑动连接，在各第二滑块3024上设置调整垫3025；各竖梁3022的底部均与下框架总成301的横向钢梁3011对接；

如图10所示，上框架总成303的具体结构如下：

包括一对呈间隔布置的中间主梁3032，在一对中间主梁3032的两侧分别设置与中间主梁3032呈平行的边主梁3031，在相邻的边主梁3031之间、以及在互为相邻的边主梁3031及中间主梁3032之间均连接边横梁3033及角钢3034。

如图9所示，第二传动装置包括在任意一根竖梁3022上安装的一对第二丝杆连接座3026及滚珠丝杆限位座3027(本实施例中第二丝杆连接座3026设置于中间的竖梁3022上)，在相邻的第二丝杆连接座3026之间安装第二滚珠丝杆3028，在第二滚珠丝杆3028上螺纹连接第二丝杆螺母座3029，第二丝杆螺母座3029构成第二传动装置的移动端；各第二滚珠丝杆3028的一端均伸出第二丝杆连接座3026并通过联轴器与角转向器3038的动力输出端连接，各角转向器3038的动力输入端均通过第一传动轴3037与垂直转向器3036的输出端连接，垂直转向器3036的输入端与第一升降电机3035连接；垂直转向器3036、角转向器3038均固接于转向器垫板3039上，各转向器垫板3039均与中间主梁3032的表面固接，上述角转向器3038与第二滚珠丝杆3028的安装位置相对应。

如图11所示，本实用新型还包括角度调节机构4，角度调节机构4包括多组设置于下框架总成301上的轴承座404，在相邻的轴承座404之间连接升降机座403，各升降机座403上设置由第二升降电机401控制进行升降的升降箱体402，各升降箱体402内设置升降机螺杆405，各升降机螺杆405伸出升降箱体402的一端与安装于纵向钢架202的第一双耳座208销接，相邻升降箱体402之间连接第二传动轴406用于保持同步。

于下框架总成301中位于最外侧的一根纵向钢梁3012的内侧还间隔设置单耳接头3014，各单耳接头3014均通过销轴与安装于纵向钢架202的第二双耳座209销接，上述各第二双耳座209均设置于纵向钢架202上(该纵向钢架202不是安装第一双耳座208的纵向钢架202)，各第二双耳座209与各单耳接头3014构成移动平台2与外框架3之间的支撑机构。

如图12、图13及图14所示，胀管平台总成5包括多根互为交错布置的长横梁502及长纵梁503，于各长纵梁503上分别设置第三直线导轨510，各第三直线导轨510与第三滑块512滑动连接，各第三滑块512的表面设置用于对接直线电机总成6的支撑座513；在相邻的长横梁502之间还设置短纵梁504，在其中一根长横梁502的中心外侧还设置用于连接第二丝杆螺母座3029的过渡连接板514。

如图12、图13及图14所示，第三传动装置包括一对第三丝杆螺母座511，第三滚珠丝杆509的一端与其中一个第三丝杆螺母座511配合，第三滚珠丝杆509的另一端伸出另一个第三丝杆螺母座511并通过第三丝杆连接座508、联轴节506与安装在第二伺服电机垫板505上的各第二伺服电机501的输出端连接，第三丝杆连接座508通过固定侧座507与第二伺服电机垫板505连接，在第三滚珠丝杆509上还螺接与直线电机总成6对接的第三丝杆螺母座511。

如图15、图16及图17所示，直线电机总成6的具体结构如下：

包括直线电机601，在直线电机601的移动端通过电机安装板602固接第三伺服电机603，在直线电机601的底座上还按序设置轴承组件604及用于实现胀枪606公转或自转的中间支撑机构605，胀枪606的一端通过联轴器与第三伺服电机603连接，胀枪606的另一端顺序贯穿轴承组件604及中间支撑机构605；

中间支撑机构605的具体结构如下：

包括开有孔的中间支撑板607，在中间支撑板607的孔内通过轴承608与转盘609的一侧配合，在转盘609的另一侧沿径向均布多个支架固定座610，在各支架固定座610上安装一对辊轮安装板611，在各辊轮安装板611上沿水平方向开设调节孔616，在各辊轮安装板611上沿竖直方向开设与调节孔616连通的弹簧孔615，辊轮612通过销轴614配合于调节孔616内，在各弹簧孔615内还设置弹簧613。

本实用新型的具体工作过程如下；

将产品面对外框架3，如图1、图7、图9、图10所示，第一升降电机3035启动并通过垂直转向器3036、第一传动轴3037将动力分散至角转向器3038，角转向器3038通过联轴器将动力传递至第二丝杆螺母座3029，由于第二丝杆螺母座3029通过过渡连接板514与胀管平台总成5连接，且胀管平台总成5的外侧还通过调整垫3025、第二滑块3024与第二直线导轨3023滑动连接，因此使得胀管平台总成5相对于外框架3作升降，从而实现高度位置的调整；调整完毕后，第三传动装置工作，第二伺服电机501分别通过联轴节506带动第三滚珠丝杆509转动，从而实现第三丝杆螺母座511在第三滚珠丝杆509上的直线运动，使带有胀枪606的直线电机总成6移动至需要胀管的位置，各直线电机总成6的移动过程互相独立，各直线电机总成6由于还与连接第三滑块512的支撑座513连接，使得各直线电机总成6在移动过程中稳定性较好。由于胀枪606的长度较长，为了保证胀枪606的直线度而设计了中间支撑机构605，为了保证胀枪606在快速滑移过程中不会与中间支撑机构605磨损，因此通过设置均布的辊轮612与胀枪606的外周接触，从而实现了中间支撑机构605的自转功能，同时通过弹簧613及腰形的调节孔616可以实现辊轮612的弹性浮动，以保证其与胀枪606外周的接触；由于胀枪606通过第三伺服电机603进行旋转，因此在中间支撑机构605中还设置轴承608保证胀枪606的公转，最后通过直线电机601驱动胀枪606伸入产品待胀管的孔内进行工作。

若需要胀管的产品较多超过本实用新型的加工平面时，各产品排列后，当与外框架3相对的一批产品加工完毕时，如图4所示，第一传动装置中第一伺服电机109启动并带动第一滚珠丝杆112转动，与第一滚珠丝杆112螺接的第一丝杆螺母座113在第一滚珠丝杆112上作直线运动，通过螺母座连接板205带动移动平台2随动，从而实现外框架3的整体移动并使加工平面与产品对应。

为了实现整个外框架3相对于移动平台2和固定平台1的调平，通过固定平台1内的多个调整螺栓底座117进行调节，从而外框架3相对于地面的水平度。

在寻找产品待胀管的孔时，为了保证孔与胀枪606的同心度，还需要对外框架3的俯仰角进行调节，如图11所示，通过第二升降电机401、升降箱体402、升降机座403、升降机螺杆405来调整，在调整过程中外框架3通过第一双耳座208相对于单耳接头3014及销轴作旋转运动，从而实现俯仰角的切换。

本实用新型结构简单，使用方便，通过增加多个传动装置不仅可以实现外框架相对于固定平台的位移、胀管平台总成相对于外框架的位移及实现直线电机总成相对于胀管平台总成的位移，从而满足产品上不同位置的胀管工作，满足不同尺寸产品的胀管需求。

本实用新型通过增加中间支撑机构，在中间支撑机构中设置均布的辊轮及弹簧，其能自适应胀枪的外径进行自适应调节，不仅能避免胀枪过长下垂的问题，同时还能实现胀枪自转避免其与中间支撑机构进行干磨，从而提高了胀枪的使用寿命。另外通过布置轴承能实现胀枪的公转，使得胀枪进行胀管工作更为稳定。

本本实用新型能实现胀管扭矩的一致性，对于多孔类产品的胀管工作不易遗漏孔位，能做到快速、精确的胀管工作。通过布置角度调节机构能实现本实用新型的纠偏，满足加工需要，另外在固定平台上还设置多个调整螺栓底座，其能实现固定平台的找平，满足不同平度的地面布放，使得本实用新型结构的水平度一致。

以上描述是对本实用新型的解释，不是对实用新型的限定，本实用新型所限定的范围参见权利要求，在不违背本实用新型的基本结构的情况下，本实用新型可以作任何形式的修改。