一种弯管机及其齿轮传动装置的制作方法

本发明涉及管材加工设备，具体地说，涉及一种齿轮传动装置及以该齿轮传动装置构建的弯管机。
背景技术：
：公告号为cn86208918u的专利文献中公开了一种旋转弯管机头，包括弯管装置及将动力装置的动力传递至弯管装置的传动装置，弯管装置包括弯管模、支承轮及管子夹紧装置；传动装置为齿轮齿条传动装置，包括与弯管模同轴布置的齿轮及与该齿轮啮合的齿条，齿条与动力装置非永久性连接。采用齿条齿轮结构的传动装置，能进行大跨度地传递弯管模所需的力矩与运动，但是其结构庞大而导致整体结构不紧凑，同时，齿条的运动会对异形管件的弯管过程造成干涉。在不同结构的传动装置中，齿轮传动装置能很好地解决上述问题，但为了避免减速机等动力装置对处于弯管过程中的管件造成干涉，要求尽量地增大弯管模与动力装置之间的间距，受限于两级齿轮传动装置难以满足弯管机对较大跨度地传递较重载荷的要求，即弯管机要求采用三级或三级以上的齿轮组进行动力传递；此外，受限于弯管模在弯管过程需频繁地正反转，而要求对每两个相邻接齿轮间的侧隙进行调整，但是现有间隙调整机构不适用弯管机中需要传递较重载荷及多级调隙的要求。因此，现有弯管机通常采用如图1所示的链条传动装置进行动力传递，该链条传动装置包括安装在机架01上的输入单元、过渡单元及输出单元05。其中，过渡单元为链条04，输入单元为套装在减速机02的输出轴上且与链条04相配合的链轮032，输出单元05包括与弯管模传动连接的输出轴051及套装在输出轴051上且与链条04相配合的链轮052。使用链条传动，虽能满足弯管机对较大跨度地传递较重载荷的要求，但是，链条会由于长期使用而导致其磨损严重，造成弯管精度不足而导致产品质量达不到要求，即产品制造精度的稳定性偏低。技术实现要素：本发明的目的是提供一种可用于弯管机的齿轮传动装置，以提高弯管机的产品制造精度的稳定性；本发明的另一目的是提供一种以上述齿轮传动装置构建的弯管机。为了实现上述目的，本发明提供的齿轮传动装置包括机架及安装在该机架上的输出单元、过渡单元、输入单元及调隙机构，输出单元包括输出齿轮，输入单元包括输入齿轮；过渡单元包括同时与输出齿轮及输入齿轮啮合的过渡齿轮；调隙机构包括用于调整过渡齿轮与输出齿轮中的一者间侧隙的第一调隙机构，及用于调整输入齿轮与过渡齿轮间侧隙的第二调隙机构；第一调隙机构包括偏心轴及用于调整偏心轴的转角并对其转角位置进行锁定的调整锁定机构，过渡齿轮可旋转地套装在偏心轴上。通过将过渡齿轮套装在偏心轴上，以通过调整偏心轴的转角而调整过渡齿轮与输出齿轮间的侧隙，有效地确保过渡齿轮转轴在调整前后的平行性，即确保了调隙前后的传动稳定性；并将两个齿轮中心距的微小调整放大成对偏心轴转角的调整，有效地提高齿轮间侧隙调整的精度；接着，通过第二调隙机构，完成对输入齿轮与过渡齿轮间侧隙的调整；以解决现有技术中三级齿轮组的过渡齿轮侧隙不好调整的问题，以实现弯管机对较大跨度地传递较重载荷的要求，即提高了以该齿轮传动装置构建的弯管机的产品制造精度的稳定性。具体的方案为调整锁定机构包括与机架固定连接的固定孔盘，与偏心轴的一轴向端同步转动连接的齿轮侧隙调整孔盘，及有选择地穿过设于两个孔盘上一对锁定孔的锁定螺钉。通过旋转偏心轴而带动齿轮侧隙调整孔盘的转动，并通过对不同位置上的锁定孔对的配对而获取对偏心轴的不同转角，且通过锁定螺钉实现对偏心轴转角位置的锁定，整个机构结构简单、紧凑；可进一步减少对管件在弯管过程中的干涉。更具体的方案为固定孔盘与齿轮侧隙调整孔盘中，一者上的锁定孔沿其周向均匀布置，另一者上的锁定孔沿其周向划分成若干个孔组；同一孔组中，相邻两个锁定孔间的间隔圆心角相等；相邻两个孔组间存有间隔圆心角，至少两个间隔圆心角的大小不相等。便于加工及调整。另一个更具体的方案为调整锁定机构包括设于偏心轴的另一轴向端的端面上的内六角孔、内五角孔、内四角孔、内三角孔等结构形式的内多角调整孔。以利用内六角扳手等设备对偏心轴的转角进行调整，且不会在偏心轴的轴向上增设调整机构，进一步提高整个设备的紧凑性及在垂向上的尺寸，即可进一步地减少对管件在弯管过程中的干涉。再一个具体的方案为调整锁定机构还包括防松销及端部抵靠防松销的外端的锁紧螺钉，防松销的内端设有与偏心轴的另一轴向端的侧壁面相配合的挤压面。通过防松销挤压面与偏心轴侧面挤压而形成摩擦力，从而在另一轴向端上辅助孔盘结构对偏心轴的锁定，以进一步提高偏心轴在弯管过程中的锁定稳定性。另一个具体的方案为调整锁定机构为分度盘机构，即利用现有成熟的分度盘技术实现对偏心轴的旋转、分度及定位。优选的方案为第二调隙机构包括用于安装输入齿轮的安装座，及固设在机架上用于推动安装座以使该输入齿轮朝靠近过渡齿轮的方向移动的调整机构。有效地简化第二调隙机构的结构。更优选的方案为安装座上设有长轴沿上述靠近方向布置的腰圆孔，安装座通过穿过腰圆孔的固定螺钉而安装在机架上；调整机构包括螺杆端抵靠安装座的侧壁面的调整螺钉，及固设在机架上的固定座，固定座上设有与螺钉相配合的螺孔，螺孔的轴向平行于靠近方向。另一个优选的方案为输入齿轮、过渡齿轮及输出齿轮均为斜齿轮。可进一步提高侧隙调整的精度。为了实现上述另一目的，本发明提供的弯管机包括机架及安装在机架上的动力装置、齿轮传动装置及通过齿轮传动装置与动力装置传动连接的弯管装置；齿轮传动装置为上述任一项技术方案所描述的齿轮传动装置。该弯管机由于使用了上述齿轮传动装置，可满足了弯管机对在较大跨度上传递较重载荷的要求，以有效地确保了整个弯管机在生产周期中产品精度的稳定性。附图说明图1为现有弯管机中链条传动装置与动力装置的结构示意图；图2为本发明实施例1中齿轮传动装置与动力装置的结构分解图；图3为图2的a局部放大图；图4为图2的b局部放大图；图5为本发明实施例1中齿轮传动装置与动力装置在视角区别图2时的结构分解图；图6为本发明实施例1中齿轮传动装置与动力装置的工作原理图；图7为图6中的c局部放大图；图8为本发明实施例1中偏心轴与调整锁定机构的结构分解图；图9为本发明实施例1中齿轮侧隙调整孔盘上锁定孔的分布示意图；图10为本发明实施例1中偏心轴转角调整过程的示意图；图11为本发明实施例2中锁紧螺钉、防松销的安装位置示意图；图12为本发明实施例2中锁紧螺钉、防松销与偏心轴的配合关系示意图；图13为本发明实施例2中偏心轴与调整锁定机构的结构分解图；图14为本发明实施例4中齿轮侧隙调整孔盘的结构示意图；图15为本发明实施例4中固定孔盘的结构示意图。具体实施方式以下结合实施例及其附图对本发明作进一步说明。实施例1参见图2至图7，本发明弯管机包括机架1及安装在机架1上的动力装置、齿轮传动装置及弯管装置(图中未示出)，机架1为具有安装腔室100的腔体结构，动力装置包括减速机2；齿轮传动装置为三级齿轮传动装置，包括输入单元、过渡单元及输出单元；输入单元包括减速机安装板31、输入齿轮41及调整组件；过渡单元包括偏心轴6、过渡齿轮57及调整锁定机构；输出单元包括输出轴79及输出齿轮75。减速机2通过四根固定螺栓21固定在减速机安装板3上，输入齿轮41通过平键22而套装在减速机2的输出轴23上，以构成对输入齿轮41在周向上移动的限位，并通过固定螺钉43将压板42固定在输出轴23的端面上，其与平键22配合而构成对输入齿轮41在轴向移动上的限位，从而将减速机2输出的力矩与运动传递给输入齿轮41。减速机安装板3上设有八个腰圆孔33及两个键槽30，且腰圆孔33的长轴平行于键槽30的槽长方向，键槽30的开口端设于减速机安装板3的侧端面上；机架1的底板12的底面在与键槽30相对应的位置处设有相配合的两个键槽11，减速机安装板3通过穿过若干个穿过腰圆孔33的固定螺钉31而安装在底板12上，且通过平键32连接键槽30与键槽11，此时，套装在输出轴23上的输入齿轮41通过设于底板12上的通孔10伸入并位于安装腔室100内。调整组件包括固定在底板12上的固定块45及沿腰圆孔33的长轴方向布置地调整螺钉46，固定块45上设有与调整螺钉46相配合的螺孔，在完成安装后，调整螺钉46的螺杆端面将抵靠减速机安装板3的侧端面上，以通过拧动螺钉46而推动平减速机安装板3沿键32与键槽30、键槽11限定的方向移动，即沿腰圆孔33的长轴方向移动。偏心轴6包括安装轴部61、基轴部62及安装轴部63，安装轴部61、63的轴线共线；安装轴部61的端面上设有内六角孔610，以便于通过内六角扳手拧动整根偏心轴6绕安装轴部的轴线转动，即构成一个内六角调整孔；基轴部62的轴线与安装轴部的轴线平行但不共线，过渡齿轮57通过两个位于轴向端上的轴承56、58而可转动地套装在基轴部62上。调整锁定机构包括内六角孔610、固定孔盘53及齿轮侧隙调整孔盘52，固定孔盘53为一套装在安装轴部63上的圆凸台型环体结构，且该圆凸台型环体结构的小径端面抵靠在设于安装轴部63上的轴肩630上，在底板12上设有与该圆凸台型环体结构相配合的阶梯通孔13；安装时，在安装轴部61上套装一抵靠在其轴肩611上的间隔套59，偏心轴6穿过阶梯通孔13后伸入安装腔室100内，安装轴部61伸入设于顶板14上的轴孔140内并与之转动配合，且间隔套59抵压在轴肩611与顶板14之间；接着，通过固定螺钉55将过固定孔盘53固定在阶梯通孔13内，从而通过间隔套59与固定孔盘53的配合而将偏心轴6可转动地安装在机架1上，且基轴部62位于安装腔室100内，即过渡齿轮57可绕偏心轴6转动地安装在安装腔室100内；最后，将齿轮侧隙调整孔盘52可随偏心轴6同步转动地套装在安装轴部63上，在本实施例中为通过设于齿轮侧隙调整孔盘52上的扁圆孔520与设于安装轴部63上的扁圆轴部631配合而实现同步转动，并通过锁定螺钉502而将齿轮侧隙调整孔盘52与过固定孔盘53固定连接，及通过圆螺母51与设于安装轴部63上的外螺纹配合而将齿轮侧隙调整孔盘52紧压在固定孔盘53上，从而实现对偏心轴6的转角位置的锁定。在输出单元中，输出齿轮75通过两个平键76而同步转动地套装在输出轴79上，输出轴79两端通过固设在底板11的阶梯孔15内轴承73及固设在顶板14阶梯孔16内轴承77而可旋转地安装在机架1上，且通过固定螺钉781将压盖78固定在顶板14上而将轴承77限位固定在阶梯孔16内，通过固设在输出轴79下端部上的固定螺母72与锁紧螺母71的配合而将轴承73限位固定在阶梯孔15内，以使输出齿轮75位于安装腔室100内。在完成安装的工作过程中后，过渡齿轮57同时与输出齿轮75、输入齿轮41啮合。参见图8至图10，在齿轮侧隙调整孔盘52上设有六组锁定孔501，顺时针依序为第一孔组521至第六孔组526，第一孔组521具有三个间隔圆心角均为15度的锁定孔501，即在同一孔组内，相邻两个锁定孔间的间隔圆心角相等，且与第六孔组526间的间隔圆心角为20度；第二孔组522具有四个间隔圆心角为15度的锁定孔501，且与第一孔组521间的间隔圆心角为18度；第三孔组523具有四个间隔圆心角为15度的锁定孔501，且与第二孔组522间的间隔圆心角为20度；第四孔组524具有三个间隔圆心角为15度的锁定孔501，且与第三孔组523间的间隔圆心角为22度；第五孔组525具有四个间隔圆心角为15度的锁定孔501，且与第四孔组524间的间隔圆心角为20度；第六孔组526具有四个间隔圆心角为15度的锁定孔501，且与第五孔组525间的间隔圆心角为20度；这些锁定孔520的圆心位于与齿轮侧隙调整孔盘52共圆心的圆上。而固定孔盘53上设有沿其周向均匀地布置的六个锁定孔530，锁定孔530为与锁定螺钉502相配合的螺孔，即该六个锁定孔530的圆心所在圆与固定孔盘53共圆心，且相邻两个锁定孔之间的间隔圆心角为60度。如图9及图10所示，若邻近第一孔组521的锁定孔530的间隔圆心角5210为2.5度，则顺时针依序排序，第二个锁定孔530与第二孔组522间的间隔圆心角5220为15度，第三个锁定孔530与第三孔组523间的间隔圆心角5230为10度，第四个锁定孔530与第四孔组524间的间隔圆心角5240为5度，第五个锁定孔530与第五孔组525间的间隔圆心角5250为12.5度，第六个锁定孔530与第六孔组526间的间隔圆心角5260为7.5度，从中可以看出，通过内六角扳手拧动偏心轴6的转角每转过2.5度，就存在一对锁定孔520与锁定孔530对准，从而可通过锁定螺钉502将二者间的相对位置进行锁定，即对偏心轴6与机架1之间的相对位置进行锁定。在本实施例中，弯管机的弯管技术指标如下：弯管角度°0～195°弯管速度°/sec0～360弯管轴重复定位精度°±0.08使用寿命h5万齿轮传动扭矩kn·m3三个齿轮均为斜齿圆柱轮，所使用的齿轮参数如下表所示：基于上述螺旋角，使得齿轮组间的啮合系数大于1且传动噪音低。偏心轴的中心距变化在-1.0至1.0之间，由于每级调整角度为2.5°，可计算出每级平均调整精度为2.5×2/360＝0.0138，在通常要求的调整精度范围内，同时也可看出，将在中心距上的微小转动，转换成更好测量的角度值上，以缩小及调整加工误差的大小。通过转动偏心轴6的转角达到调整过渡齿轮57与输出齿轮75间的中心距，即调整二者间的侧隙。接着通过调整调整螺钉46的转角，推动减速器安装板3朝向输入齿轮41向过渡齿轮57靠近的方向移动，而达到调整两者间侧隙的目的。即调整组件与减速机安装板3一起构成本实施例中的第二调隙机构，调整锁定机构与偏心轴一起构成本实施例中的第一调隙机构。此外，本弯管机中的动力装置采用型号为bfh120-l2-30的减速机，其原始精度5弧分，减速机噪音68dba，伺服电机的额定转速为2000rpm，模拟进行500小时的连续弯管工作后，其与同等配置下但采用链条传动装置的弯管机的工作参数变化如下列表所示：实施例2作为对本发明实施例2的说明，以下仅对与上述实施例1中的不同之处进行说明。参见图11至图13，通过在机架1的侧壁板17上设置销孔170，在本实施例中，调整锁定机构还包括防松销61与锁紧螺钉62，销孔170的外端口部设有与锁紧螺钉62相配合的螺纹，防松销81的里端面形成有与偏心轴6的安装轴部61的侧壁面相配合的弧形挤压面810，通过锁紧螺钉82使防松销81的弧形挤压面810挤压安装轴部61的侧壁面，形成摩擦配合面，以对偏心轴6转角位置的锁定进行辅助锁定。实施例3作为对本发明实施例3的说明，以下仅对与上述实施例1中的不同之处进行说明。可采用分盘度机构替代上述调整锁定机构，以构成第一调隙机构，即利用分度盘机构实现对偏心轴转角的调整、分度及定位锁定的要求。实施例4作为对本发明实施例4的说明，以下仅对与上述实施例1中的不同之处进行说明。参见图14及图15，可在固定孔盘53上设置沿径向均匀布置的多圈锁定孔(图中只示出两圈)，每圈锁定孔沿该孔盘的周向均匀布置。而在齿轮间隙调整孔盘52中设置同样圈数且沿径向孔距相等的多圈锁定孔(图中只示出两圈)，但相邻两圈间存有间隔圆心角差，从而可以通过对准不同径向位置上的锁定孔而达到调整转角的目的。本发明的主要构思是通过将过渡齿轮安装在偏心轴上，并通过调整锁定机构调整偏心轴转角并对调整后的转角位置进行锁定，从而实现对过渡齿轮与输出齿轮或输入齿轮间的中心距进行调整，即对两齿轮间的侧隙进行调整，以满足现有弯管机中对较大宽度地传递较重载荷的要求，根据本构思，调整锁定机构与第二调隙机构的结构还有多种显而易见的变化。当前第1页12