一种铸管自动输送线上气动拨管装置的制作方法

本实用新型涉及铸管生产自动化技术领域，具体为一种铸管自动输送线上气动拨管装置。

背景技术：

自动化、智能化、绿色化是铸管行业转型升级的主要方向，目前，国内铸管企业多数采用了自动生产线技术，诸如喷锌、倒角、切环、承插口打磨、喷码等铸管加工工序在输送线上即可完成，在输送链的带动下，铸管一根根被传送到指定位置进行待加工，由于每道工序每次只能针对单根铸管进行操作，因此需要将滞留并排在一起的多根铸管一根接一根分送过去，完成分送的动作一般包含两步：第一步把待加工铸管与相邻铸管分隔，第二步将其推送到位。目前，国内很多铸管企业采用液压装置完成分送动作，典型操作过程为：液压顶升机构将排在最前面一根待加工铸管顶起来，实现与相邻铸管的分隔，之后液压推板再将顶起来的铸管推送到位以完成相关工序，工序完成后液压顶升机构下降准备分送下一根铸管。液压装置工作可靠，力量充足，但存在如下缺点：

结构复杂，成本高：完成分送动作的液压装置至少要配置启动电机、液压泵、液压元件以及相应的机械和电气结构等才能完成顶升和推送动作，结构复杂性的同时也带来了高昂的设备和使用成本：液压传动速度慢，影响生产效率：顶升和推送机构完成采用液压传动，速度较慢，不利于铸管生产效率提升：液压装置不环保，维护维修困难：液压装置采用液压油作为介质，对环境产生污染，时间长了密封老化容易漏油，而且定期还要更换液压油，给维护和维修都带来了一定困难，而在除了液压装置的拨管，也有少数铸管企业直接通过输送链一根接一根分送，但需要人工干预和节拍控制，增加了人工作业量，降低了对管材的生产效率，为此，我们提出了一种铸管自动输送线上气动拨管装置。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种铸管自动输送线上气动拨管装置，解决了上述背景技术中提出的问题。

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：一种铸管自动输送线上气动拨管装置，包括第一支撑架、第二支撑架、第三支撑架、第四支撑架、第五支撑架和第六支撑架，所述第一支撑架和第六支撑架之间转动连接有第一回转轴，所述第一回转轴的外侧且位于第一支撑架和第六支撑架之间卡接有第一拨杆，所述第一回转轴的一端贯穿第六支撑架并固定安装有第一连杆，所述第二支撑架和第三支撑架之间转动连接有第二回转轴，所述第二回转轴的外侧且位于第二支撑架和第三支撑架之间转动连接有第二连杆，所述第二连杆与第一连杆之间转动连接有第一连接销，所述第三支撑架和第六支撑架之间的一侧设置有第一气缸，所述第一气缸的输出端与第一连接销转动连接，所述第四支撑架与第五支撑架之间转动连接有第三回转轴，所述第三回转轴的外侧且位于第四支撑架和第五支撑架之间安装有第二拨杆，所述第三回转轴的一端贯穿第四支撑架并固定安装有第三连杆，所述第二连杆远离第一连接销的一端与第三连杆之间转动连接有第二连接销，所述第二支撑架和第四支撑架之间且位于远离第一气缸的一侧设置有第二气缸，所述第二气缸的输出端与第二连接销转动连接。

可选的，所述第一拨杆的内部和第二拨杆的内部均设置有螺杆，所述第一拨杆相对应的两侧和第二拨杆相对应的两侧均安装有滚动安装架，所述滚动安装架的内部转动连接有接触滚子。

可选的，所述滚动安装架与螺杆之间通过方头进行连接，所述滚动安装架的外侧且位于靠近第一拨杆或者第二拨杆之间活动套接有伸缩弹簧。

可选的，所述第一拨杆和第二拨杆均为类菱形结构，所述第一拨杆和第二拨杆两端宽度小于中心位置宽度。

可选的，所述第一支撑架、第二支撑架、第三支撑架、第四支撑架、第五支撑架和第六支撑架均由工型钢制成，且第一支撑架、第二支撑架、第三支撑架、第四支撑架、第五支撑架和第六支撑架外侧均涂刷有防锈涂层。

可选的，所述第一回转轴的圆心、第二回转轴的圆心和第三回转轴的圆心位于同一条直线上。

本实用新型提供了一种铸管自动输送线上气动拨管装置，具备以下有益效果：

1、该铸管自动输送线上气动拨管装置，通过使用多个气缸和不同连杆之间的合理布置和设计，解决了死点和干涉问题，将气缸的相对直线运动和摆动转换为连杆的绕定轴连续旋转运动，实现了动力的输出，两个气缸产生力矩的方向始终与连杆回转方向一致，保证了动力输出的高效、平稳和连续，并且，通过对连杆采用分段组合设计和安装，中间绕定轴旋转的第二连杆保证了两个气缸运动位置的准确性和同步性，大大降低了气动回路的控制难度，使用更加方便。

2、该铸管自动输送线上气动拨管装置，通过动力输出机构和拨管执行机构的高度协同，通过合理的制造和安装位置，使得动力输出机构转矩输出较大区间出现在施力最大的拨管过程中，保证拨管过程的可靠性，且本实用新型结构简单，制造、安装、使用和维护成本低，气动响应速度快，生产效率高，在结构上具有很高的可拓展性，使用更加灵活。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型局部的结构示意图；

图3为本实用新型输出机构的工作原理图；

图4为本实用新型输出力矩计算坐标系。

图中：1、第一支撑架；2、第一回转轴；3、接触滚子；4、伸缩弹簧；5、螺杆；6、第一拨杆；7、第一气缸；8、第一连杆；9、第一连接销；10、第二连杆；11、第二回转轴；12、第二支撑架；13、第三支撑架；14、第四支撑架；15、第三连杆；16、第三回转轴；17、第二拨杆；18、第五支撑架；19、滚动安装架；20、第二连接销；21、第二气缸；22、第六支撑架。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

请参阅图1至图4，本实用新型提供一种技术方案：一种铸管自动输送线上气动拨管装置，包括第一支撑架1、第二支撑架12、第三支撑架13、第四支撑架14、第五支撑架18和第六支撑架22，第一支撑架1和第六支撑架22之间转动连接有第一回转轴2，第一回转轴2的外侧且位于第一支撑架1和第六支撑架22之间卡接有第一拨杆6，第一回转轴2的一端贯穿第六支撑架22并固定安装有第一连杆8，第二支撑架12和第三支撑架13之间转动连接有第二回转轴11，第二回转轴11的外侧且位于第二支撑架12和第三支撑架13之间转动连接有第二连杆10，第二连杆10与第一连杆8之间转动连接有第一连接销9，第三支撑架13和第六支撑架22之间的一侧设置有第一气缸7，第一气缸7的输出端与第一连接销9转动连接，第四支撑架14与第五支撑架18之间转动连接有第三回转轴16，第三回转轴16的外侧且位于第四支撑架14和第五支撑架18之间安装有第二拨杆17，第三回转轴16的一端贯穿第四支撑架14并固定安装有第三连杆15，第二连杆10远离第一连接销9的一端与第三连杆15之间转动连接有第二连接销20，第二支撑架12和第四支撑架14之间且位于远离第一气缸7的一侧设置有第二气缸21，第二气缸21的输出端与第二连接销20转动连接。

其中，第一拨杆6的内部和第二拨杆17的内部均设置有螺杆5，第一拨杆6相对应的两侧和第二拨杆17相对应的两侧均安装有滚动安装架19，滚动安装架19的内部转动连接有接触滚子3，可以利用接触滚子3与管道接触，减小与管道之间的摩擦力。

其中，滚动安装架19与螺杆5之间通过方头进行连接，滚动安装架19的外侧且位于靠近第一拨杆6或者第二拨杆17之间活动套接有伸缩弹簧4，方便接触滚子3从两根铸管之间通过；推动铸管时，起到一定缓冲作用，防止划伤铸管表面。

其中，第一拨杆6和第二拨杆17均为类菱形结构，第一拨杆6和第二拨杆17两端宽度小于中心位置宽度，使管材更加方便的从第一拨杆6和第二拨杆17上移动。

其中，第一支撑架1、第二支撑架12、第三支撑架13、第四支撑架14、第五支撑架18和第六支撑架22均由工型钢制成，且第一支撑架1、第二支撑架12、第三支撑架13、第四支撑架14、第五支撑架18和第六支撑架22外侧均涂刷有防锈涂层，增加了拨管装置本身的结构强度。

其中，第一回转轴2的圆心、第二回转轴11的圆心和第三回转轴16的圆心位于同一条直线上，增加了结构的稳定性。

综上所述，该铸管自动输送线上气动拨管装置，使用时，第一气缸7、第二气缸21通过第一连接销9和第二连接销20与第一连杆8、第二连杆10、第三连杆15相连接，第二连杆10绕第二回转轴11回转，保证第一连杆8、第三连杆15与其同步同向回转，第一连杆8、第三连杆15分别绕第一回转轴2、第三回转轴16回转，第一回转轴2、第三回转轴16与第二回转轴11共轴线，这样动力通过第一连杆8、第三连杆15就可以分别传递给第一回转轴2和第三回转轴16，从而为拨管执行机构提供动力输入，当进入到拨管执行机构的工作区域后，第一拨杆6和第二拨杆17分别安装在第一回转轴2和第三回转轴16上，并对称布置，动力由第一回转轴2和第三回转轴16传递给第一拨杆6和第二拨杆17，第一拨杆6和第二拨杆17上的接触滚子3与铸管接触，推动铸管在垫板上滚动，完成拨管操作。

当气缸的活塞杆与连杆cd重合或共线时，就会出现四次死点的情况，如图3虚线所示，第一气缸7压缩到底的时候，活塞杆与连杆共线，在c1处形成死点，气体开始从无杆端进入，而此时第二气缸21与连杆的连接点在c2处，第二气缸21仍在压缩状态，活塞杆拉力产生与连杆回转方向一致的转矩，使得第一气缸7顺利通过死点位置，回到原有运行轨迹；当第一气缸7伸长到顶的时候，活塞杆与连杆重合，在c2处形成死点，气体开始从有杆端进入，而此时第二气缸21与连杆的连接点在c1处，活塞杆推力产生与连杆回转方向一致的转矩，使得第一气缸7顺利通过死点位置；同样，第二气缸21与连杆重合或共线形成死点时红色虚线，第一气缸7产生的转矩使其顺利通过死点。

气缸产生力矩的方向一致性

第一气缸7和第二气缸21进气相对独立，即一个气缸走完行程，迅速改变进气方向。当第一气缸7从c1点到d2点，第一气缸7活塞杆对连杆cd上c点产生推力，此时，第二气缸21从c2点到d1点，第二气缸21活塞杆对连杆cd上d点产生拉力，两个气缸活塞杆对o点的力矩与连杆回转方向一致；当第一气缸7从d2点到c2点，第二气缸21则从d1点到c1点，两个气缸活塞杆对连杆上c、d点分别产生推力，对o点的力矩与连杆回转方向仍然一致；同样，第一气缸7从c2点到d1点，第二气缸21则从c1点到d2点，第一气缸7从d1点到c1点，第二气缸21则从d2点到c2点，期间，气缸活塞杆对o点力矩始终保持逆时针，与连杆回转方向一致。

气缸体与连杆干涉问题的解决

为避免气缸与连杆在运动过程中发生干涉，采用分段组合设计方法，将连杆做成本例中的结构形式，第一连杆8和第四支撑架14通过销子和销子上的平键连接(无相对转动)，第一气缸7在第一连杆8和第二连杆10中间的销段通过过度配合连接(有相对转动)，这一销段长度保证气缸缸体和连杆在整周回转时不发生干涉；同样，在另一头对称位置，第三连杆15和第二连杆10通过另一根销子和销子上的平键连接，第二气缸21在第三连杆15和第二连杆10中间的销段通过过度配合连接。

两气缸运动位置准确性的保证

由于连杆采用分段组合设计，如图1所示，第二连杆10将第一连杆8和第三连杆15之间联结在一起，第二连杆10的转动保证了第一连杆8和第三连杆15运动的同步不会因为气路控制的误差而受到影响，从而保证两个气缸运动位置的准确性。

输出转矩的计算：为了计算动力输出机构输出转矩的大小，以连杆回转中心o为原点，建立如图4所示的坐标系，oc＝od＝r，ac1＝bd1＝l，若连杆转到任意位置c’d’，与x轴正向所成的角度为α(3600≧α≧00)，令∠cao＝∠dbo＝β，则可计算出活塞杆与连杆运动到任意位置所夹锐角的正弦，即：

第一气缸7和第二气缸21规格型号参数完全一样，设活塞杆推力为f1，拉力为f2，则动力输出机构输出的力矩为：

当第一气缸7上c点从c1到d2，第二气缸21上d点从c2到d1。

当第一气缸7上c点从d2到c2，第二气缸21上d点则从d1到c1。

当第一气缸7上d点从c2到d1，第二气缸21上c点从c1到d2。

当第一气缸7上d点则从d1到c1，第二气缸21上c点从d2到c2。

本例选取的气缸型号是iqg-100b400-mp4，可计算β为12.84°，按照气压0.5mpa计算，活塞杆理论推力f1为392.8kg，拉力f2为368.1kg，可以推算，最大输出力矩在图4中acdb位置，即气缸活塞杆与连杆垂直，最大理论输出力矩为：tmax＝15218kg.cm

在四个死点位置输出力矩分别为：

在最大输出力矩位置附近，例如，当190°≥α≥140°区间，可以计算，理论输出力矩在[11580kg.cm,15218kg.cm]区间变化，这一区间可以作为滚子拨管工作区间，考虑到各类损耗，取总的机械效率为75％左右，则工作区间实际输出力矩在[8685kg.cm,11346kg.cm]范围变化。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。