专利名称：金属圈加工装置及其使用方法
技术领域：
本发明涉及一种金属圈加工装置及其使用方法。
背景技术：
由于建筑行业的快速发展，金属圈的自动加工装置应运而生。现有的金属加工件自动加工设备分为两种，一种是全自动的金属丝弯箍机床，包 括牵引送料机构、矫直机构、弯曲机构和剪切机构，可以成形多种弯曲形状的金属加工件， 但此种机构动力机构和控制机构复杂，维护成本高，对于简单的环形成形工艺来讲，生产成 本较高；另一种为简单机械的环形成形装置，此种装置通过绕一定直径的辊筒成形一定直 径的环形金属圈，可自动剪切，虽机械结构和控制结构简单，但不能实现柔性化的多直径生 产。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种金属圈加工装置及其使用方法。金属圈加工装置包括第一压板、第一调节螺栓、第一压紧螺栓、第一 U形导轨、送 料导轨、固定板、切刀、待加工金属丝、弯曲辊轮、旋转块、罗盘、工作台、指针、指针固定螺 钉、固定辊轮、第二调节螺栓、第二压板、第二压紧弹簧、第二 U形导轨、从动齿轮、主动齿 轮、联轴器、电机固定架、电机、切刀固定架、气缸、气缸固定架、复位板簧、板簧固定块、铜 套、第一轴承固定块、第一辊轮轴、第一辊轮、第二轴承固定块、第二辊轮轴、第二辊轮、第三 轴承固定块、第四轴承固定块、限位块、第一轴承、第二轴承、第三轴承、第四轴承和旋转块 固定轴；第一轴承固定在第一轴承固定块上，第二轴承固定在第二轴承固定块上，第三轴承 固定在第三轴承固定块上，第四轴承固定在第四轴承固定块上，第一辊轮轴固定于第一轴 承和第三轴承上，第二辊轮轴固定于第二轴承和第四轴承上，第一辊轮固定于第一辊轮轴 中部，从动齿轮固定于第一辊轮轴末端，第二辊轮固定于第二辊轮轴中部，主动齿轮固定于 第二辊轮轴末端，从动齿轮和主动齿轮相啮合，第二辊轮轴与电机输出轴通过联轴器相连 接，电机固定于电机固定架上，电机固定架固定于工作台上，第一轴承固定块和第二轴承固 定块置于第一 U形导轨中，第一压板固定于第一 U形导轨上端，第一调节螺栓穿过第一压紧 弹簧连接第一压板和第一轴承固定块，第二轴承固定块固定于第一 U形导轨中，第三轴承 固定块和第四轴承固定块置于第二 U形导轨中，第二压板固定于第二 U形导轨上端，第二 调节螺栓穿过第二压紧弹簧连接第二压板和第三轴承固定块，第四轴承固定块固定于第二 U形导轨中，第一 U形导轨和第二 U形导轨固定于工作台上，待加工金属丝穿过第一辊轮与 第二辊轮形成的送料间隙和送料导轨，送料导轨固定于工作台上，固定板固定于送料导轨 上，待加工金属丝与弯曲辊轮相切，弯曲辊轮通过铜套固定于旋转块上，固定辊轮固定于旋 转块上，旋转块固定轴固定于旋转块下方，旋转块固定轴穿过固定于罗盘上的轴承与复位 板簧相固定，罗盘固定于工作台上，指针通过指针固定螺钉固定于罗盘上，罗盘上设有限位 块，切刀穿过工作台，切刀上端侧面与送料导轨相切，切刀下端通过切刀固定架与气缸输出轴相连接，气缸通过气缸固定架固定于工作台上，复位板簧一端固定于旋转块固定轴的下 端，另一端固定于板簧固定块，板簧固定块固定于气缸固定架。罗盘上设有两道弧形槽，指针能在槽中滑动。罗盘上刻有金属圈半径刻度。第一 辊轮和第二辊轮上设有环形槽。金属圈加工装置的使用方法的步骤如下1)根据加工金属圈的半径计算待加工金属丝的长度，按电机转速换算电机运转圈 数，并设定电机的运转圈数；2)将指针固定于相应加工金属圈的半径所示刻度处；3)开启电机，电机带动第二辊轮轴转动，从而使主动齿轮和从动齿轮旋转，带动第 一辊轮轴转动，第一辊轮和第二辊轮同步转动，送进待加工金属丝；4)待加工金属丝沿送料导轨前进，与弯曲辊轮接触，带动旋转块绕旋转块固定轴 旋转，旋转块旋转至指针处停下，待加工金属丝弯曲成圈；5)当电机运转至所设运转圈数时，电机停止；6)电机的停止信号发送至气缸，气缸开启，带动切刀上升，利用切刀与固定板之间 的作用力将待加工金属丝切断；7)电机停止，弯曲辊轮失去待加工金属丝的推进力，旋转块固定轴在复位板簧的 作用下带动旋转块逆转至限位块处停止；8)气缸复位后，电机再次启动，进行下一轮的金属圈加工。使用本发明，只需改变指针位置即可以自动成形多种直径的环形金属圈或弧形金 属圈，按照公式推导即可换算旋转块旋转角度与金属圈直径的关系，在罗盘上刻上相应的 半径数值，在生产过程中使用操作更直观易行。本发明机械结构和控制机构简单，实际生产中易于实现，且装置加工组装成本低。 使用本发明，容易实现自动控制和机械化生产，生产效率高，操作人员劳动强度低，且产品 具有一定精度，满足普通生产的需要。本发明结构简单，维修方便，维护成本低。
图1为金属圈加工装置的示意图；图2为金属圈加工装置的下半部示意图；图3为金属圈加工装置的罗盘示意图；图4为金属圈加工装置的辊轮示意图；图5为金属圈加工装置的加工示意图；图中，第一压板1、第一调节螺栓2、第一压紧螺栓3、第一 U形导轨4、送料导轨5、 固定板6、切刀7、待加工金属丝8、弯曲辊轮9、旋转块10、罗盘11、工作台12、指针13、指针 固定螺钉14、固定辊轮15、第二调节螺栓16、第二压板17、第二压紧弹簧18、第二 U形导轨 19、从动齿轮20、主动齿轮21、联轴器22、电机固定架23、电机24、切刀固定架25、气缸26、 气缸固定架27、复位板簧28、板簧固定块29、铜套30、第一轴承固定块31、第一辊轮轴32、 第一辊轮33、第二轴承固定块34、第二辊轮轴35、第二辊轮36、第三轴承固定块37、第四轴 承固定块38、限位块39、第一轴承40、第二轴承41、第三轴承42、第四轴承43和旋转块固定 轴44。
具体实施例方式如图1 4所示，金属圈加工装置包括第一压板1、第一调节螺栓2、第一压紧螺栓 3、第一 U形导轨4、送料导轨5、固定板6、切刀7、待加工金属丝8、弯曲辊轮9、旋转块10、罗 盘11、工作台12、指针13、指针固定螺钉14、固定辊轮15、第二调节螺栓16、第二压板17、第 二压紧弹簧18、第二 U形导轨19、从动齿轮20、主动齿轮21、联轴器22、电机固定架23、电 机24、切刀固定架25、气缸沈、气缸固定架27、复位板簧观、板簧固定块四、铜套30、第一 轴承固定块31、第一辊轮轴32、第一辊轮33、第二轴承固定块34、第二辊轮轴35、第二辊轮 36、第三轴承固定块37、第四轴承固定块38、限位块39、第一轴承40、第二轴承41、第三轴 承42、第四轴承43和旋转块固定轴44 ；第一轴承40固定在第一轴承固定块31上，第二轴 承41固定在第二轴承固定块34上，第三轴承42固定在第三轴承固定块37上，第四轴承43 固定在第四轴承固定块38上，第一辊轮轴32固定于第一轴承40和第三轴承42上，第二辊 轮轴35固定于第二轴承和第四轴承43上，第一辊轮33固定于第一辊轮轴32中部，从动齿 轮20固定于第一辊轮轴32末端，第二辊轮36固定于第二辊轮轴35中部，主动齿轮21固 定于第二辊轮轴35末端，从动齿轮20和主动齿轮21相啮合，第二辊轮轴35与电机M输 出轴通过联轴器22相连接，电机M固定于电机固定架23上，电机固定架23固定于工作台 12上，第一轴承固定块31和第二轴承固定块34置于第一 U形导轨4中，第一压板1固定 于第一 U形导轨4上端，第一调节螺栓2穿过第一压紧弹簧3连接第一压板1和第一轴承 固定块31，第二轴承固定块34固定于第一 U形导轨4中，第三轴承固定块37和第四轴承固 定块38置于第二 U形导轨19中，第二压板17固定于第二 U形导轨19上端，第二调节螺栓 2穿过第二压紧弹簧18连接第二压板17和第三轴承固定块37，第四轴承固定块38固定于 第二 U形导轨19中，第一 U形导轨4和第二 U形导轨19固定于工作台12上，待加工金属 丝8穿过第一辊轮33与第二辊轮36形成的送料间隙和送料导轨5，送料导轨5固定于工作 台12上，固定板6固定于送料导轨5上，待加工金属丝8与弯曲辊轮9相切，弯曲辊轮9通 过铜套30固定于旋转块10上，固定辊轮15固定于旋转块10上，旋转块固定轴44固定于 旋转块10下方，旋转块固定轴44穿过固定于罗盘11上的轴承与复位板簧观相固定，罗盘 11固定于工作台12上，指针13通过指针固定螺钉14固定于罗盘11上，罗盘11上设有限 位块39，切刀7穿过工作台11，切刀7上端侧面与送料导轨5相切，切刀7下端通过切刀固 定架25与气缸沈输出轴相连接，气缸沈通过气缸固定架27固定于工作台12上，复位板 簧观一端固定于固定辊轮15的下端，另一端固定于板簧固定块四，板簧固定块四固定于 气缸固定架27。如图2所示，复位板簧观一端固定于旋转块固定轴44的下端，另一端固定于板簧 固定块四，复位板簧观为旋转块10提供复位力，当待加工金属丝8成形切断时，弯曲辊轮 失去推进力，复位板簧观使旋转块固定轴44逆转，带动旋转块10逆转至限位块39停止。如图3所示，罗盘11上刻有金属圈半径刻度。罗盘11上设有两道弧形槽，指针13 能在槽中滑动。指针13的左侧面指示该位置的成形半径值。如图4所示，第一辊轮33和第二辊轮36上设有环形槽。可在环形槽中加设橡胶 垫等表面粗糙的环形垫，以增大摩擦力，提高送料力，以免打滑，提高成形精度。金属圈加工装置的使用方法的步骤如下
1)根据加工金属圈的半径计算待加工金属丝的长度，按电机24转速换算电机24 运转圈数，并设定电机24的运转圈数；2)将指针13固定于相应加工金属圈的半径所示刻度处；3)开启电机24，电机24带动第二辊轮轴35转动，从而使主动齿轮21和从动齿轮 20旋转，带动第一辊轮轴32转动，第一辊轮33和第二辊轮36同步转动，送进待加工金属丝 8 ；4)待加工金属丝8沿送料导轨5前进，与弯曲辊轮9接触，带动旋转块10绕旋转 块固定轴44旋转，旋转块10旋转至指针13处停下，待加工金属丝8弯曲成圈；5)当电机24运转至所设运转圈数时，电机24停止；6)电机24的停止信号发送至气缸26，气缸26开启，带动切刀7上升，利用切刀7 与固定板6之间的作用力将待加工金属丝8切断；7)电机24停止，弯曲辊轮9失去待加工金属丝8的推进力，旋转块固定轴44在复 位板簧28的作用下带动旋转块10逆转至限位块39处停止；8)气缸26复位后，电机24再次启动，进行下一轮的金属圈加工。如图5所示，圆O1为加工金属圈外圈，半径为D，圆O2为固定辊轮15外圈，半径为 r，圆O3为弯曲辊轮9外圈，半径为R。圆O1外圈与圆03’相切，圆O1内圈与圆O2相切。待 加工金属丝8直径为d，固定辊轮15和弯曲辊轮9间隙为a，Z O3O2O3' = α ,Z O1O2O3'= Y , Z AO1O3' = β , α即为旋转块10偏转角度，γ和β为辅助参数。计算旋转块10偏转角度α和金属圈半径值D关系的方法为在 AAO1O2 中，cos β = (D_r_a) / (D-d-r)-(1)在AO1O2O/中，由余弦定理 cosy = [ (D-d-r)2+ (r+R+a)2- (D+R)2] / [2 X (D-d-r) (r+R+a) ]-(2)又α = 180° -(y-β)——(3)根据式(1)(2)(3)可得旋转块10偏转角度Z α和金属圈半径D的数学关系，可 在罗盘(11)上相应角度处刻上对应的金属圈半径D。实际生产加工时，只需要将指针13固 定于相应半径刻度处，即可成形相应半径的金属圈。
权利要求
1.一种金属圈加工装置，其特征在于包括第一压板(1)、第一调节螺栓O)、第一压紧 螺栓(3)、第一 U形导轨0)、送料导轨(5)、固定板(6)、切刀(7)、待加工金属丝(8)、弯曲 辊轮(9)、旋转块(10)、罗盘(11)、工作台(12)、指针(13)、指针固定螺钉(14)、固定辊轮 (15)、第二调节螺栓(16)、第二压板(17)、第二压紧弹簧(18)、第二 U形导轨(19)、从动齿 轮(20)、主动齿轮(21)、联轴器02)、电机固定架03)、电机(M)、切刀固定架(25)、气缸 (26)、气缸固定架(XT)、复位板簧08)、板簧固定块09)、铜套(30)、第一轴承固定块(31)、 第一辊轮轴(32)、第一辊轮(33)、第二轴承固定块(34)、第二辊轮轴(35)、第二辊轮(36)、 第三轴承固定块(37)、第四轴承固定块(38)、限位块(39)、第一轴承(40)、第二轴承(41)、 第三轴承(42)、第四轴承和旋转块固定轴G4)；第一轴承00)固定在第一轴承固定 块(31)上，第二轴承(4l)固定在第二轴承固定块(34)上，第三轴承(42)固定在第三轴承 固定块(37)上，第四轴承固定在第四轴承固定块(38)上，第一辊轮轴(35)固定于第 一轴承GO)和第三轴承0 上，第二辊轮轴(3 固定于第二轴承和第四轴承上，第 一辊轮(33)固定于第一辊轮轴(32)中部，从动齿轮(20)固定于第一辊轮轴(32)末端，第 二辊轮(36)固定于第二辊轮轴(3 中部，主动齿轮固定于第二辊轮轴(32)末端，从 动齿轮00)和主动齿轮相啮合，第二辊轮轴(35)与电机(24)输出轴通过联轴器02) 相连接，电机04)固定于电机固定架03)上，电机固定架03)固定于工作台(12)上，第 一轴承固定块(31)和第二轴承固定块(34)置于第一 U形导轨中，第一压板(1)固定 于第一 U形导轨(4)上端，第一调节螺栓O)穿过第一压紧弹簧C3)连接第一压板(1)和 第一轴承固定块(31)，第二轴承固定块(34)固定于第一 U形导轨中，第三轴承固定块 (37)和第四轴承固定块(38)置于第二 U形导轨(19)中，第二压板(17)固定于第二 U形导 轨(19)上端，第二调节螺栓( 穿过第二压紧弹簧(18)连接第二压板(17)和第三轴承固 定块(37)，第四轴承固定块(38)固定于第二 U形导轨(19)中，第一 U形导轨(4)和第二 U 形导轨(19)固定于工作台(12)上，待加工金属丝(8)穿过第一辊轮(33)与第二辊轮(36) 形成的送料间隙和送料导轨(5)，送料导轨(5)固定于工作台(12)上，固定板(6)固定于送 料导轨( 上，待加工金属丝(8)与弯曲辊轮(9)相切，弯曲辊轮(9)通过铜套(30)固定 于旋转块(10)上，固定辊轮(15)固定于旋转块(10)上，旋转块固定轴G4)固定于旋转块 (10)下方，旋转块固定轴G4)穿过固定于罗盘(11)上的轴承与复位板簧08)相固定，罗 盘(11)固定于工作台(12)上，指针(13)通过指针固定螺钉(14)固定于罗盘(11)上，罗 盘(11)上设有限位块(39)，切刀(7)穿过工作台(11)，切刀(7)上端侧面与送料导轨(5) 相切，切刀(7)下端通过切刀固定架05)与气缸06)输出轴相连接，气缸06)通过气缸 固定架(XT)固定于工作台(12)上，复位板簧(28) —端固定于旋转块固定轴G4)的下端， 另一端固定于板簧固定块(29)，板簧固定块09)固定于气缸固定架07)。
2.如权利要求1所述的一种金属圈加工装置，其特征在于罗盘(11)上设有两道弧形 槽，指针(1 能在槽中滑动。
3.如权利要求1所述的一种金属圈加工装置，其特征在于罗盘(11)上刻有金属圈半径 刻度。
4.如权利要求1所述的一种金属圈加工装置，其特征在于第一辊轮(33)和第二辊轮 (36)上设有环形槽。
5.一种如权利要求1所述的金属圈加工装置的使用方法，其特征在于它的步骤如下1)根据加工金属圈的半径计算待加工金属丝的长度，按电机(24)转速换算电机(24) 运转圈数，并设定电机(24)的运转圈数；2)将指针(13)固定于相应加工金属圈的半径所示刻度处；3)开启电机(24)，电机(24)带动第二辊轮轴(35)转动，从而使主动齿轮和从动 齿轮(20)旋转，带动第一辊轮轴(32)转动，第一辊轮(33)和第二辊轮(36)同步转动，送 进待加工金属丝(8)；4)待加工金属丝⑶沿送料导轨(5)前进，与弯曲辊轮(9)接触，带动旋转块(10)绕 旋转块固定轴(44)旋转，旋转块(10)旋转至指针(13)处停下，待加工金属丝(8)弯曲成 圈；5)当电机(24)运转至所设运转圈数时，电机(24)停止；6)电机(24)的停止信号发送至气缸(26)，气缸(26)开启，带动切刀(7)上升，利用切 刀(7)与固定板(6)之间的作用力将待加工金属丝(8)切断；7)电机(24)停止，弯曲辊轮(9)失去待加工金属丝(8)的推进力，旋转块固定轴(44) 在复位板簧(28)的作用下带动旋转块(10)逆转至限位块(39)处停止；8)气缸(26)复位后，电机(24)再次启动，进行下一轮的金属圈加工。
全文摘要
本发明公开了一种金属圈加工装置及其使用方法。它包括第一压板、第一调节螺栓、第一压紧螺栓、第一U形导轨、送料导轨、固定板、切刀、待加工金属丝、弯曲辊轮、旋转块、罗盘、工作台、指针、指针固定螺钉、固定辊轮、第二调节螺栓、第二压板、第二压紧弹簧、第二U形导轨、从动齿轮和主动齿轮等部件。使用本发明，在罗盘上刻上相应的半径数值，只需改变指针位置即可以自动成形多种直径的环形金属圈或弧形金属圈，在生产过程中使用操作更直观易行。本发明机械结构和控制机构简单，容易实现自动控制和机械化生产，生产效率高，操作人员劳动强度低，且产品具有一定精度，满足普通生产的需要。本发明结构简单，维修方便，维护成本低。
文档编号B21F37/00GK102145367SQ20101056664
公开日2011年8月10日 申请日期2010年11月26日 优先权日2010年11月26日
发明者曹开元, 翁国冲, 胡树根, 赖霞虹, 邓炯南 申请人:浙江大学