一种多自由度旋转的拉边头组件的制作方法

本发明涉及旋转装置技术领域，具体涉及一种多自由度旋转的拉边头组件。

背景技术：

拉边机在浮法玻璃生产中是必不可少的设备，安装在锡槽两侧，使用时将拉边杆伸入到高温的锡槽内部，它的主要功能是对玻璃带进行堆积或拉薄或稳定玻璃带的作用。现有结构的拉边头固定在拉边杆的内旋转轴上，通过拉边机机体的整体摆动使拉边头获得不同的角度满足生产工艺的需求。由于浮法玻璃超薄化的发展趋势，在锡槽同样长度的成型区内需要布置更多的拉边机，而现有结构的拉边机由于机体需要整体摆动，拉边机的间距反而不能过小。因此，需要设计一种能进行多自由度旋转的拉边头组件。此外，拉边头组件在旋转时会产生大量热，如果不能及时冷却，容易造成拉边头组件产生变形等各种缺陷，降低使用寿命。现有的冷却方式只能进行外部冷却，拉边头组件内部的结构仍然得不到及时冷却。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于现有拉边头多自由度旋转时，要求锡槽成型区内的拉边机间距不能过小，而锡槽成型区的空间有限的问题。

本发明采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种多自由度旋转的拉边头组件，包括相互连接的拉边头和关节件；

所述关节件的外周面形成第三左端面、第三球状侧面及第三右端面，第三右端面与拉边头连接；关节件包括外部的关节球头和内部的内环，关节球头的内球面和外球面平行，关节球头的外球面为第三球状侧面；内环固定套装在驱动轴的左端头部，在关节件轴线所在的任意平面上，内环的外球面弧心角小于关节球头内球面的弧心角；内环的外球面和关节球头的内球面之间形成所述关节件多自由度旋转的内旋转轨道。

进一步地，所述关节球头的内球面设有均匀分布的第一滚道，内环的外球面设有与第一滚道数量相同且位置相应的第二滚道，第一滚道和第二滚道均位于关节件轴线所在的平面上；第一滚道和第二滚道之间设置有保持架，保持架上设有与第一滚道数量相同且位置相应的保持架孔，保持架孔内安装有滚珠。

进一步地，所述拉边头为空心结构，包括由第一左侧壁、第一右侧壁和第一连接侧壁围成的壳体，第一左侧壁中部设有第一进向冷却通孔，第一左侧壁近外边缘处设有第一回向冷却通孔；

所述关节球头内设有贯穿第三左端面和第三右端面的第二回向冷却通孔，第二回向冷却通孔的右端与第一回向冷却通孔连通；所述第一回向冷却通孔和第二回向冷却通孔一一对应。

进一步地，所述第一左侧壁近边缘处均匀设置有多个第一回向冷却通孔。

进一步地，所述第一左侧壁设有环状密封沟槽，环状密封沟槽设置于第一回向冷却通孔的外部，环状密封沟槽内设有密封圈。

进一步地，所述环状密封沟槽与第一进向冷却通孔同轴设置，环状密封沟槽分别设置于第一回向冷却通孔的内侧和外侧，所述外侧朝向拉边头外边缘的方向，内侧朝向第一进向冷却通孔的方向。

进一步地，所述壳体内设有第一冷却腔和第二冷却腔，第二冷却腔设置于第一冷却腔的外部；第一冷却腔的左端与第一进向冷却通孔连通，右端延伸至第一右侧壁的内壁；第一冷却腔的右端设有出口。

进一步地，所述第一冷却腔包括设置于第一左侧壁和第一右侧壁之间的分流板，分流板与第一左侧壁的间距大于分流板与第一右侧壁的间距，分流板上设有分流通孔，所述分流通孔通过第一进向冷却管与第一进向冷却通孔连通。

进一步地，所述第一左侧壁中部向内凹陷形成与拉边头同轴的凹止口，第三右端面的中部向外凸出形成与所述凹止口相卡合的凸止口，凸止口与驱动轴同轴。

进一步地，所述第三左端面和第三球状侧面覆着有耐磨耐高温材料。

本发明具有以下有益效果：

将拉边头与关节件连接，从而通过驱动关节件进行多自由度旋转，即可带动拉边头多自由度旋转。不需要通过拉边机的整体运动就使拉边头获得生产工艺所需的摆动角度及下压角度，极大地简化了拉边机的机体结构，在锡槽同样长度的成型区内可以布置更多的拉边机。

将滚珠与保持架一起装入关节球头内球面的第一滚道与内环外球面的滚道内，保持架、滚珠、第一滚道与第二滚道共同构成了球笼式万向等速机构，拉边头进行多自由度旋转时，能保持输入和输出的角速度一致，从而确保绕上述x轴方向的旋转始终为等速旋转。

关节件和拉边头内设置相连通的冷却管路，对关节件及拉边头的内部进行冷却。

在拉边头壳体内设置第一冷却腔和第二冷却腔，保证冷却液体或冷却气体相对均匀地向壳体四周流动，对拉边头进行均匀冷却。

在第一冷却腔内设置分流板，进一步提高对拉边头均匀冷却的效果。

凹止口和凸止口的设置，可在装配时提高拉边头与关节件的定心精度。

附图说明

图1是本发明实施例中多自由度旋转装置的结构图；

图2是图1中拉边头、关节件及部分拉边杆的放大结构图；

图3是图2中拉边头的放大结构图；

图4是图2中拉边杆和关节压板的放大结构图；

图5是图4的左视图；

图6是图2中关节件的放大结构图；

图7是图1中a部的放大图。

具体实施方式

为了对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：

一种多自由度旋转的拉边头组件为多自由度旋转装置中的一部分，如图1、图2所示，多自由度旋转装置包括拉边头1、拉边杆2和关节件3。

如图1、图2、图3所示，拉边头1为空心结构，包括由第一左侧壁101、第一右侧壁103和第一连接侧壁102围成的壳体15，第一左侧壁101的左端面中部向内凹陷形成凹止口14，第一左侧壁101的中部设有第一进向冷却通孔11，第一进向冷却通孔11内壁设有内螺纹111。

如图2、图4、图5所示，拉边杆2内设有与拉边杆2同轴的转轴孔210，转轴孔210贯穿拉边杆2的两端，转轴孔210内安装有内旋转轴21，内旋转轴21为驱动轴。如图1、图7所示，内旋转轴21的外侧套装有轴承245，拉边杆2的左端开设有尾部内孔246，轴承245通过轴用挡圈2451与内旋转轴21左端连接，通过孔用挡圈2452与尾部内孔246连接，从而将轴承245固定在内旋转轴21的左端。内旋转轴21右端设有花键(图未标示)，花键的两端设有挡环槽26，内旋转轴21为驱动轴，左端连接电机，右端固定连接关节件3。

拉边杆2内安装有导杆244，如图5所示，分别为第一导杆2441、第二导杆2442、第三导杆2443和第四导杆2444，其中第一导杆2441和第二导杆2442相对设置且分别位于转轴孔210的两侧，第三导杆2443和第四导杆2444相对设置且分别位于转轴孔210的另两侧；在垂直于转轴孔210中心轴的横截面上，第一导杆2441、第二导杆2442的圆心连线与第三导杆2443、第四导杆2444的圆心连线相互垂直；且第一导杆2441、第二导杆2442的圆心连线位于竖直方向，第三导杆2443、第四导杆2444的圆心连线位于水平方向；作为优选的技术方案，上述四根导杆的圆心设置于转轴孔210的同心圆上。

上述四根导杆是本实施例的优选技术方案，拉边杆2内也可根据使用需要，除上述四根导杆外，在转轴孔外部设置更多的导杆。每根导杆244的外部均套装有导套243，导杆244的右端为耐磨球头，以提高导杆244的使用寿命。

如图1所示，导杆244的左端与动力装置2440连接；动力装置2440为液压进给装置，液压进给装置可精确控制导杆244沿导套243进出的行程，保证第一导杆2441、第二导杆2442、第三导杆2443和第四导杆2444成对使用，即可控制第一导杆2441和第二导杆2442的移动距离，方向相反；第三导杆2443和第四导杆2444的移动距离，方向相反。

如图2、图4所示，拉边杆2的右端面的中部逐渐向内凹陷，在转轴孔210的四周形成凹部25。

如图2、图4、图6所示，关节件3的周边形成第三左端面301、第三球状侧面302及第三右端面303，第三右端面303与拉边头1连接；第三左端面301及部分第三球状侧面302套入凹部25内，第三球状侧面302的外部套装有与拉边杆2右端面可拆卸连接的关节压板37，关节压板37左端面与第三球状侧面302的球心在同一平面上，关节压板37可拆分成对称的两部分，便于安装。上述凹部25内侧面和关节压板37的内侧面形成支撑多自由度旋转的第二内球面251，该第二内球面251与第三球状侧面302之间形成关节件3的多自由度旋转的外旋转轨道，在拉边杆2轴线所在的任意平面上，第二内球面251的弧心角大于第三球状侧面302的弧心角。关节压板37与拉边杆2的右端面可通过螺栓(图未标示)连接，且通过销钉(图未示)定位。

如图1、图2、图6所示，关节件3的中间设有贯穿第三左端面301和第三右端面303的内腔39，内腔39包括第一腔体391和第二腔体392，第一腔体391由第三左端面301向右延伸至内腔39内部，第二腔体392由第三右端面303向左延伸至第一腔体391的右端。第一腔体391的内表面设有与内旋转轴21右端的花键相配合的花键槽(图未示)，花键两端的挡环槽26内安装有挡环231，花键两侧的挡环231用于防止关节件3与内旋转轴21之间发生蹿动。第二腔体392内设有可多向旋转的旋转接头36，旋转接头36为柔性金属波纹管，第二腔体392的空间可容纳该旋转接头36进行多向旋转；旋转接头36的两端分别与内旋转轴21和拉边头1螺纹连接。第三右端面303的中部向外凸出形成与上述凹止口14相配合的凸止口312，凸止口312与内旋转轴21同轴，凹止口14和凸止口312的设置保证了关节件3与拉边头1安装后的定心精度。

关节件3包括外部的关节球头31和内部的内环33，关节球头31的外球面即第三球状侧面302，第三左端面301对应到关节球头31的左端面，第三右端面303对应到关节球头31的右端面；关节球头31的外球面与关节球头31的内球面平行；内环33的内腔即上述第一腔体391，内环33套装在内旋转轴21的左端头部，在拉边杆2轴线所在的任意平面上，内环33的外球面弧心角小于关节球头31内球面的弧心角，内环33的外球面和关节球头31的内球面之间形成关节件3多自由度旋转的内旋转轨道；关节球头31的内球面设有均匀分布的第一滚道32，内环33的外球面设有与第一滚道32数量且位置相应的第二滚道34，第一滚道32和第二滚道34均位于拉边杆2轴线所在的平面上；第一滚道32和第二滚道34之间设置有保持架35，保持架35上设有与第一滚道32数量相同的保持架孔(图未标示)，保持架孔内安装有滚珠351，该滚珠351为钢珠。

上述导杆244的右端对准关节球头31的左端面，在动力装置2440驱动前，导杆244的右端与关节球头31的左端面接触或不接触均可。

上述拉边头1、拉边杆2和关节件3中均设有冷却系统。

如图1、图2、图3所示，拉边头的壳体15内设有第一冷却腔151和第二冷却腔152，第一冷却腔151的外部为第二冷却腔152，第一冷却腔151的左端与第一进向冷却通孔11连通，右端延伸至第一右侧壁103的内壁；第一冷却腔151的右端设有出口155，出口155可以是环状，也可以是多个均匀分布在第一冷却腔151右端的出水孔。第一冷却腔151包括设置于第一左侧壁101和第一右侧壁103之间的分流板153，分流板153与第一右侧壁103的间距小于与第一左侧壁101的间距，分流板153上设有分流通孔(图未标示)，该分流通孔与第一进向冷却通孔11通过第一进向冷却管154连通。

第一左侧壁101的近外边缘处均匀分布有第一回向冷却通孔12，第一回向冷却通孔12的外部设有环状密封沟槽(图未标示)，环状密封沟槽内设有密封圈13。密封圈13用于对第一回向冷却通孔12的周边进行密封，防止冷却水从拉边头1和关节件3连接处的缝隙溢出。上述环状密封沟槽与第一进向冷却通孔11同轴设置，此时环状密封沟槽分别设置于第一回向冷却通孔12的内侧和外侧，其中外侧朝向拉边头1外边缘的方向，内侧朝向第一进向冷却通孔11的方向。

如图1、图2、图4、图5所示，内旋转轴21中部设有贯穿内旋转轴21两端的第三进向冷却管路22，第三进向冷却管路22的外部设有第三回向冷却管路23；第三回向冷却管路23的右端与内旋转轴21的右端面之间留有一定间距。内旋转轴21上开设有第三回向冷却通孔232，第三回向冷却通孔232连通内旋转轴21的外部与第三回向冷却管路23。第三回向冷却通孔232可设置于挡环槽26附近。

拉边杆2的外边缘设有冷却套24，上述尾部内孔246设置于冷却套24的左端，冷却套24内设有第四进向冷却管路241和第四回向冷却管路242，第四进向冷却管路241在第四回向冷却管路242的内侧且二者的右端相连通。上述导杆244和导套243设置于第四回向冷却管路242中，导套243通过冷焊过者过盈的方式固定在第四回向冷却管路242中。

如图1、图2、图6所示，上述关节球头31内设有贯穿第三左端面301和第三右端面303的第二回向冷却通孔311，第二回向冷却通孔311的两端分别与第一回向冷却通孔12和连接管233连通，连接管233为金属软管；连接管233的另一端与第三回向冷却通孔232连通。上述第一回向冷却通孔12、第二回向冷却通孔311、连接管233及第三回向冷却通孔232一一对应。

上述多自由度旋转装置的安装步骤如下：

(1)将旋转接头36安装在拉边头1左端的螺纹孔内，然后将拉边头1安装在关节件3的右端，拉边头1与关节件3可采用现有的各种连接方式实现连接；

(2)将内旋转轴21穿过转轴孔210与旋转接头36连接，将拉边杆2通过转轴孔210安装在内旋转轴21的外围；通过孔用挡圈2452和轴用挡圈2451将轴承245安装在内旋转轴21的左端，轴承245对内旋转轴21起支撑作用，同时减小内旋转轴21侧面的摩擦；将导套243安装在第四回向冷却管路242中，再将导杆244装入导套243，导杆244的左端与液压进给装置连接；

(3)再将关节件3装入凹部25中，用螺栓和销钉将两块关节压板37安装在拉边杆2的右端，从而对连接有拉边头1的关节件3进行支撑。

上述自由度旋转装置工作原理如下：

以上述内旋转轴21的中心轴为x轴，通过驱动上述内旋转轴21旋转，带动关节件3绕x轴方向旋转，从而实现拉边头1绕x轴方向旋转；通过驱动第一导杆2441和第二导杆2442的反向运动，带动关节件3绕z轴方向旋转，从而实现拉边头3绕z轴方向旋转；通过驱动第三导杆2443和第四导杆2444的反向运动，从而实现拉边头3绕y轴方向旋转。通过控制内旋转轴21的旋转速度，可控制拉边头1绕x轴旋转的速度；通过控制第一导杆2441、第二导杆2442的运动距离，可控制拉边头1绕z轴旋转的角度；通过控制第三导杆2443、第四导杆2444的运动距离，可控制拉边头1绕y轴旋转的角度。通过同时操纵拉边头1绕x轴、y轴、z轴旋转到相应角度，可实现拉边头1的多自由度旋转。

上述冷却系统中可采用冷却水、冷却油、冷却液或冷却气体等冷却介质。本实施例中采用冷却水，冷却过程为：向第三进向冷却管路22中通入冷却水，冷却水流经旋转接头36，进入第一冷却腔151中，再经过出口155流入第二冷却腔152中，随后依次经过第一回向冷却通孔12、第二回向冷却通孔311、连接管233和第三回向冷却通孔232进入第三回向冷却管路23中，实现对内旋转轴21、关节件3和拉边头1的冷却；向第四进向冷却管路241左端通入冷却水，冷却水流到第四进向冷却管路241的右端并流入第四回向冷却管路242中，实现对拉边杆2的外边缘、导杆244和导套243的冷却。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。