調節用於棒、管或類似闊橢圓形工件的剝皮機械中的工具的徑向位置的裝置和方法

2023-06-22 05:36:01

專利名稱：調節用於棒、管或類似闊橢圓形工件的剝皮機械中的工具的徑向位置的裝置和方法
技術領域：
本發明涉及一種調節用於棒、管或類似闊橢圓形產品的剝皮機械(peeling machine)中的工具的徑向位置的裝置和方法，其中，工具徑向地布置在旋轉頭上，在該 旋轉頭的中心腔中，待加工產品或正在加工的產品能夠運行、被進給裝置牽引和/或推 進。這些工具能通過去屑而減小待加工產品的直徑。第一馬達裝置能使工具承載頭 (tool-bearing head)轉動。該裝置基本上包括連接到第二馬達裝置的運動學差速器單元 (kinematic-differential unit)以及至少連接到第二馬達裝置的控制裝置，以便在工具 承載頭也在轉動時選擇性地引起工具的同時的且徑向的位移，並因此調節它們到待加工產 品的距離。
背景技術：
剝皮機械為去屑的機械工具，其功能類似於車床。在車床中，待加工工件轉動並且 單個工具實施相對的進給，而在剝皮機械中，存在有在工件推進時圍繞工件轉動的多個工 具。這些工具也被稱為插入件或切割器，通常為矩形或三角形形狀，並且被安裝在合 適白勺Hl人件C載筒(insert-bearing cartridge)上。已知在剝皮機械中，工具由圓錐形襯套或蝸杆螺釘徑向地調節；然而，這些已知的 解決方案都不允許消除間隙，並且這對於加工精度以及因此對於尺寸公差以及主要是對形 狀(特別是市場要求的減少研磨和其它精加工的時間和成本的最小值的三角形性質)是一 種劣勢，這種劣勢被由滾動以及在當前的技術下未完全消除的其它生產工序引起的缺陷放 大。另外，由於切割器的不完美的徑向調節，在加工的工件上產生了不想要的螺旋壓 痕。已知剝皮機械的另一個劣勢在於圓錐形襯套的軸向運動，該軸向運動變換成工具 的徑向運動，在心軸軸承上產生軸向推進，與工作推進對比，在軸承上具有隨後的不穩定 性，並且對正加工產品的精度具有負面後果。本發明的一個目的是實現一種剝皮機械，其具有良好的剛度，使得工具的軸向調 節機構中不存在間隙，以便在給定的相同條件中，和現有技術發展水平相比，獲得加工產品 的更精確的尺寸公差以及形狀(即，三角形)。本發明的另一目的是在工具的調節中獲得大的敏感度以及相當的精度，並允許調 節工具而不引起負面地影響心軸軸承的軸向力。本申請人已經設計、測試和實施了本發明，以克服現有技術發展水平的缺點並獲 得這些以及其它目的和優勢。發明概述 獨立權利要求中陳述並描述了本發明的特徵，而從屬權利要求描述了本發明的其 它特徵或者對於主要發明構思的變化形式。
依據上面的目的，依據本發明的調節裝置能夠用在用於棒、管或類似闊橢圓形待加工產品的剝皮機械中，其中該剝皮機械包括多個工具、進給裝置以及旋轉頭，該進給裝置 能夠使每個待加工產品或正在加工的產品沿著其縱向軸線軸向地進給，該旋轉頭設置有中 心貫通腔，待加工產品或正在加工的產品能夠在該中心貫通腔中運行，並且旋轉頭能夠相 對於固定的支撐件轉動，與縱向軸線同軸，由第一馬達裝置控制，並且其中，這些工具安裝 在旋轉頭上，並且與對應的調節單元關聯。具體地，調節裝置包括第二馬達裝置，其能夠驅 動調節單元；運動學差速器單元，其介於第二馬達裝置和調節單元之間；以及控制裝置，其 至少與第二馬達裝置關聯，以便在旋轉頭也在轉動時引起調節單元的選擇性的且同時的啟 動，並因此實現工具相對於縱向軸線的徑向位置的測微調節。有優勢地，第一馬達裝置包括連續電流的電動馬達，而第二馬達裝置包括無刷電 動馬達。另外，有優勢地，運動學差速器單元包括差速器構件(differentialmember)，二者 均連接到第一馬達裝置，以便與旋轉頭正常地同步轉動，並且也連接到第二馬達裝置，該第 二馬達裝置能選擇性地作用在差速器的內部小齒輪上，以便對差速器的輸出構件增加或減 少轉速，並因此啟動各單元以調節心軸。運動學差速器單元還包括多個齒輪，這些齒輪彼此嚙合並且其傳動比使得這些工 具的確定的測微徑向位移(例如0.01mm)對應於所述第二馬達裝置的確定的轉動角度(例 如無刷馬達的22.5° )。依據本發明的另一特徵，控制裝置與探測裝置關聯，該探測裝置探測加工產品的 實際直徑，以便自動地幹涉第二馬達裝置，並調節工具的徑向位置，直到加工產品的實際直 徑變得等於預先設定的直徑。依據本發明的同樣有創新性的調節方法包括通過第一馬達裝置使旋轉頭和工具 轉動並且通過進給裝置同時地軸向進給待加工產品的第一步驟，並且有優勢地還包括接下 來的步驟在工具的下遊探測加工產品的實際直徑，並將數據發送到控制單元，該控制單元 對比該數據與預先設定的直徑值；選擇性地啟動徑向調節裝置以調節工具，使得在旋轉頭和工具也在轉動時，第二 馬達裝置通過運動學差速器單元驅動工具的調節單元。附圖簡述通過接下來的實施方式的優選形式的描述，本發明的這些以及其它特徵將變得明 顯，實施方式作為非限制性的例子參照附圖給出，其中

圖1為依據本發明的用於調節用於棒、管或類似闊橢圓形產品的剝皮機械的工具 的調節裝置的示意圖；圖2為圖1中的機械的一些部件的框圖。實施方式優選形式詳述參照圖1，示出了依據本發明的安裝在剝皮機械10上的調節裝置100，該調節裝置 100用於調節剝皮機械10的工具15相對於待加工或正在加工的產品18的徑向位置，待加 工或正在加工的產品18可以例如為具有縱向軸線X和圓形橫截面的棒、管或類似闊橢圓形
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剝皮機械10例如為由本申請人在與本申請同時提交的工業發明專利中描述的類 型，並且該專利作為參考在本文中清楚地被引用並且併入。剝皮機械10包括在圖1中用虛線示意性表示的旋轉頭12，該旋轉頭12與心軸14 關聯，可在固定的支撐件11上轉動，該固定的支撐件11示意性地表示為只代表其相對的支 撐軸承。每個工具15與對應的調節單元16關聯，該調節單元16基本上由滑動件20、校準 螺絲21以及楔形物形狀的輪轂22組成，滑動件20可相對於縱向軸線X徑向地運動，並且 在該滑動件20上安裝有對應的工具15，輪轂22連接到滑動件20，並且在該輪轂22上擰有 校準螺絲21。另外，剝皮機械20包括進給裝置17，該進給裝置17例如由進給滾子17a組成，進 給滾子17a由控制構件17b控制，其能以已知的方式在由箭頭F表示的方向上沿著縱向軸 線X進給待加工產品18。例如，包括連續電流的電動馬達Ml的第一馬達裝置與轉動同步裝置或編碼器El 關聯，該第一馬達裝置能使旋轉頭12相對於固定的支撐件11以及待加工產品18轉動。具 體地，電動馬達Ml通過速度傳動裝置45和兩個引導齒輪46和47連接到齒輪48，齒輪48 得到心軸14的支持。馬達Ml和編碼器El進而電連接到控制單元50 (圖2)，該控制單元50內部具有已知類型的且未在附圖中示出的處理器，例如PLC。調節裝置100 (圖1)包括第二馬達裝置，該第二馬達裝置包括例如已知類型的無刷電動馬達M2，該無刷電動馬達M2具有帶齒小齒輪60，該帶齒小齒輪60連接到同步裝置 或編碼器E2，並通過引導齒輪62連接到齒輪61。電動馬達M2和編碼器E2也連接到控制單元50 (圖2)。另外，雷射裝置65以及控制面板66 (圖2)也連接到控制單元50，該雷射裝置65定位在工具15和心軸14 (圖1)的 下遊，該控制面板66為已知類型的，並且設置有帶有鍵盤的控制臺。雷射裝置65的功能是持續地控制已經加工的產品18(圖1)的實際尺寸，並將數 據發送到控制單元50(圖2)，控制單元50被編程以依據產品18的已編程的尺寸和實際尺 寸之間的差異來定義工具15(圖1)的調節值，由於工具15上的磨損，該調節值可以是不同 的。調節裝置100還包括運動學差速器單元101，該運動學差速器單元101則包括插到 心軸14上並與齒輪71嚙合的齒輪70。齒輪73也插到齒輪71的軸杆72上，並進而控制齒 輪75，該齒輪75的齒的數量是齒輪73的齒的數量的兩倍，使得轉速的數量減半。齒輪75得到差速器76的承載器的支持，該承載器內承載有兩個圓錐小齒輪 77 (行星齒輪)，圓錐小齒輪77能在圓錐小齒輪79上產生旋轉。圓錐小齒輪79通常是靜態的，因為其連接到無刷馬達M2，該無刷馬達M2通常是靜 止的，但保持主動，等待接收來自控制單元50(圖2)的信號以便調節工具15。兩個圓錐小齒輪77 (圖1)閒置地安裝在差速器76的承載器上，使得在與靜態圓 錐小齒輪79嚙合時，它們不僅能和差速器76的承載器一起實現轉動，而且也能圍繞圓錐小 齒輪79旋轉。在與圓錐小齒輪79相對的一側，另一圓錐小齒輪80布置成與兩個圓錐小齒輪77嚙合。這樣，兩個小齒輪77將相對於差速器76的承載器的雙倍轉動傳遞到圓錐小齒輪80， 從而返回等於齒輪73的轉速的數量。在圓錐小齒輪80的軸杆81上插有齒輪82，通過中間齒輪83，該齒輪82能使齒輪 85以與齒輪70相同數量的轉速轉動。此外，運動學差速器單元101包括管86，該管86與心軸14同軸，並且在其上、在兩 個端部插有齒輪85和齒輪31。用於每個工具15的齒輪32與齒輪31嚙合。每個齒輪32具有可轉動地安裝在旋 轉頭12上的軸杆33，並且在該軸杆33上也插有第二齒輪35，該第二齒輪35小於對應的齒 輪32，並且進而與齒輪36嚙合，齒輪36得到對應的校準螺絲21的同軸支持。工具15相對於縱向軸線X的徑向調節是如下完成的。在正常操作條件中，連續電流的馬達Ml通過控制單元50控制而轉動，而無刷馬達 M2是靜止的。在此條件中，因為心軸14的齒輪70和齒輪85以相同數量的轉速轉動，所以 工具15相對於縱向軸線X保持確定的徑向位置。當工具15的徑向位置將被改變，以及因此正在加工的產品18的直徑將被改變時， 需要進給無刷馬達M2並使其小齒輪60在順時針方向或逆時針方向轉動，以便分別地減小 或增加正在加工的產品18的直徑。此調節操作能夠在旋轉頭12和心軸15也正在轉動時執行，即，不用停止馬達Ml。具體地，工具15的徑向位置的調節是如下實現的1)由雷射裝置65或操作者通過面板66啟動的控制單元50使無刷馬達M2轉動， 使其實現一數量的轉速和/或等於想要的糾正的一部分轉速。在此情形中，對於無刷馬達 M2的每22. 5度，即每十六分之一周的度數的轉動，產品18的直徑上的糾正值等於0. 01mm。2)編碼器E2控制無刷馬達M2的轉動。3)帶齒小齒輪60將轉動傳遞到齒輪62和61。4)齒輪61使圓錐小齒輪79轉動，這增加或減少連接到齒輪82的圓錐小齒輪80 的速度。5)通過齒輪83和齒輪85，齒輪82增加或減少管86的速度，管86通過齒輪31、 32,35以及36使校準螺絲21向左轉動或向右轉動。6)每個轉動的校準螺絲21向前或向後移置楔形形狀的輪轂22，輪轂22進而徑向 地移動滑動件20，在該滑動件20上裝有對應的工具15，隨後產品18的直徑發生變化。應清楚，可對在此之前所描述的調節裝置100做出零件的修改和/或添加，而不背 離於本發明的領域和範圍。也應清楚，雖然本發明已經參照一些具體例子進行了描述，但本領域技術人員應確定地能夠實現調節裝置的很多其它等價形式，這些等價形式具有權利要求中陳述的特 性，並且因此全部屬於由權利要求界定的保護範圍。
權利要求
一種調節裝置，其用於對用於棒、管或類似闊橢圓形待加工產品(18)的剝皮機械(10)中的工具(15)的徑向調節，其中，所述剝皮機械(10)包括進給裝置(17)和旋轉頭(12)，所述進給裝置(17)能使每個待加工產品(18)沿著其縱向軸線(X)軸向地推進，所述旋轉頭(12)設置有中心貫通腔(13)，所述待加工產品(18)能在所述中心貫通腔(13)中運行，並且所述旋轉頭(12)能夠相對於固定的支撐件(11)轉動，與所述縱向軸線(X)同軸，由第一馬達裝置(M1)控制，並且其中，所述工具(15)安裝在所述旋轉頭(12)上，並與對應的調節單元(16)關聯，所述裝置包括第二馬達裝置(M2)，所述第二馬達裝置(M2)能驅動所述調節單元(16)，並且所述裝置的特徵在於，所述裝置還包括介於所述第二馬達裝置(M2)和所述調節單元(16)之間的運動學差速器單元(101)以及至少與所述第二馬達裝置(M2)關聯的控制裝置(50)，以便在所述旋轉頭(12)也在轉動時引起所述調節單元(16)的選擇性的且同時的啟動，並且實現所述工具(15)相對於所述縱向軸線(X)的徑向位置的測微調節。
2.如權利要求1所述的調節裝置，其特徵在於，所述第二馬達裝置包括無刷電動馬達 (M2)。
3.如權利要求1或2所述的調節裝置，其特徵在於，所述運動學差速器單元(101)包括 差速器構件(56)，二者均連接到所述第一馬達裝置(Ml)，以便與所述旋轉頭(12)正常地同 步轉動，並且也連接到所述第二馬達裝置(M2)。
4.如權利要求3所述的調節裝置，其特徵在於，所述第二馬達裝置(M2)能夠選擇性地 作用在所述差速器構件(56)的內部小齒輪上，以便對所述差速器(56)的輸出構件增加或 減少轉速，並啟動所述單元(16)以調節所述工具(15)。
5.如上文任一權利要求所述的調節裝置，其特徵在於，所述運動學差速器單元(100) 包括多個齒輪，所述多個齒輪彼此嚙合，並且其傳動比使得所述工具(15)的確定的測微徑 向位移對應於所述第二馬達裝置(M2)的確定的轉動角度。
6.如上文任一權利要求所述的調節裝置，其特徵在於，所述控制裝置(50)與探測裝置 關聯，所述探測裝置探測所述加工產品(18)的實際直徑，以便自動地幹涉所述第二馬達裝 置(M2)，並調節所述工具(15)的徑向位置，直到所述加工產品(18)的實際直徑變得實質上 等於預先設定的直徑。
7.如權利要求6所述的調節裝置，其特徵在於，所述探測裝置包括雷射裝置(65)，所述 雷射裝置(65)設置成與所述加工產品(18)的表面對應，在所述工具(15)的下遊。
8.用於對用於棒、管或類似闊橢圓形待加工產品(18)的剝皮機械(10)中的工具(15) 的徑向調節的方法，其中，所述剝皮機械(10)包括進給裝置(17)和旋轉頭(12)，所述進給 裝置(17)能使每個待加工產品(18)沿著其縱向軸線(X)軸向地推進，所述旋轉頭(12)設 置有中心貫通腔(13)，所述待加工產品(18)能在所述中心貫通腔(13)中運行，並且所述 旋轉頭(12)能相對於固定的支撐件(11)轉動，與所述縱向軸線(X)同軸，由第一馬達裝 置(Ml)控制，並且其中，所述工具(15)安裝在所述旋轉頭(12)上，並且與對應的調節單元 (16)關聯，所述方法包括步驟通過所述第一馬達裝置(Ml)使所述旋轉頭(12)和所述工 具(15)轉動並且通過所述進給裝置(17)同時軸向進給所述待加工產品(18)，所述方法的 特徵在於，所述方法還包括接下來的步驟在所述工具(15)的下遊探測所述加工產品(18)的實際直徑，並將數據發送到控制單元(50)，所述控制單元(50)對比所述數據與預先設定的直徑值；選擇性地啟動所述工具(15)的徑向調節裝置，使得在所述旋轉頭(12)和所述工具(15)也在轉動時，第二馬達裝置(M2)通過運動學差速器單元(101)驅動所述調節單元(16)。
全文摘要
調節裝置(100)用於對用於棒、管或類似闊橢圓形待加工產品(18)的剝皮機械(10)中的工具(15)的徑向調節，該剝皮機械(10)包括進給裝置(17)和旋轉頭(12)，進給裝置(17)使每個待加工產品(18)沿著其縱向軸線(X)軸向地推進，旋轉頭(12)設置有中心貫通腔(13)，待加工產品(18)能在該中心貫通腔(13)中運行，並且旋轉頭(12)能夠相對於固定的支撐件(11)轉動，與所述縱向軸線(X)同軸，由第一馬達裝置(M1)控制，並且其中，工具(15)安裝在旋轉頭(12)上，且與對應的調節單元(16)關聯。調節裝置(100)包括能夠驅動調節單元(16)的第二馬達裝置(M2)，以及介於第二馬達裝置(M2)和調節單元(16)之間的運動學差速器單元(101)和至少與第二馬達裝置(M2)關聯的控制裝置(50)，以便在旋轉頭(12)也在轉動時引起調節單元(16)的選擇性的且同時的啟動，並實現工具(15)相對於縱向軸線(X)的徑向位置的測微調節。
文檔編號B23B5/12GK101801570SQ200880106410
公開日2010年8月11日 申請日期2008年8月27日 優先權日2007年9月10日
發明者卡羅·瑪坦扎, 安德裡亞·拉瓦羅尼 申請人:丹尼爾和科菲森梅克尼齊有限公司