專利名稱：桿件隨動多角度轉向的步進輸送裝置的制作方法
技術領域：
本發明桿件隨動多角度轉向的步進輸送裝置，涉及一種用于桿件加工能自動隨動轉向的步進輸送裝置，特別是鍛造自動化生產線中圓桿形步進輸送和轉向裝置，如油田抽油機用的抽油桿的鍛造加工機床。屬棒的無切削加工類(B21D)、鍛造設備類(B21J)等。
二.
背景技術：
抽油機是油田廣泛使用的傳統抽油設備，通常由電機拖動，其曲柄配以平衡塊帶動抽油桿，驅動井下抽油泵做固定周期的上下往復運動，把井下的油送到地面。由于我國石油資源的限制，目前多數產油井都深達數千米，與之對應的抽油桿也需要相應的長度，而整個抽油桿一般由6-10米長的單根抽油桿通過接箍和接頭連接而成，且抽油桿有使用壽命(或次數)的限制，屬于消耗品，因此需求量極大。抽油桿生產工藝包括鍛造工藝、熱處理工藝和桿頭加工工藝。我國抽油桿生產企 業的傳統抽油桿鍛造一般采用平鍛機，其自動化水平低，生產及質量主要靠技術工人手工及經驗控制，生產效率低，質量不穩定。現有抽油桿自動化生產線一般由平鍛機、工件步進輸送裝置、上料系統、工頻感應加熱爐、下料系統等構成。而我國抽油桿生產所采用的平鍛機均是借用為汽車零件生產而設計的平鍛機，其工作臺面比較窄，且無45°方向的打標裝置，如果要實現桿頭加工工藝在7個工位中完成鐓粗、打方、打標、切邊等工序內容，就必須解決包括狹窄空間內工位間的步進傳輸、傳輸過程中的2次90°旋轉和I次45°旋轉等問題，且由于自動線是連續工作的，即7個工位同時有工件在加工，因此要求工件輸送裝置在步進輸送的過程中，同時實現2個工位的90°旋轉和I個工位的45°旋轉，需由一套機械裝置完成。
三.
發明內容
本發明提供的桿件可隨動多角度轉向的步進輸送裝置，一是解決傳統抽油桿鍛造自動化水平低，生產效率低，質量不穩定的問題；二是解決現有抽油桿自動化生產線中狹窄空間內工位間的步進傳輸、傳輸過程中的2次90°旋轉和I次45°旋轉的問題。技術方案桿件隨動多角度轉向的步進輸送裝置，其特征包括I)沿桿件軸向X方向設平行的N臺轉向步進輸送器；每臺轉向步進輸送器設有支撐體I、安裝在支撐體上的隨動轉向部件2 ;在第一臺和第N臺轉向步進輸送器的支撐體上方增設壓緊部件3 ;所述支撐體為帶有多個V形槽工位的矩形體；設如下支撐體驅動傳動組件4 :包括電機、同軸連接的兩個凸輪以及每組用一根軸傳動的兩組曲柄滑塊機構；且每個支撐體經滑塊、曲柄及支撐座支撐于工作臺；沿軸向X方向前后側設兩個固定于工作臺的不動的定位架5，每個定位架沿橫向Y有多個與支撐體相同的V形槽工位5. I。2)隨動轉向部件2包括如下的每側三對轉向輪和隨動連桿操作機構在穿過支撐體的三對軸線前后側兩端鉸接兩組按橫向Y順次排列的三對前側轉向輪和對應的三對后側轉向輪；隨動連桿操作機構包括①前后側設相互鉸接的曲柄、連桿和擺桿；采用前后兩側均設獨立的前后曲柄、前后連桿和前后擺桿；或者采用一個擺桿，用銷軸將前后連桿和一個擺桿鉸接；或者前后側設共用的一個連桿和一個擺桿，用銷軸穿過支撐體將后側曲柄與前側的一個連桿鉸接，一個連桿和一個擺桿鉸接；②控制桿件轉90°或45°的轉向輪的曲柄分別置于支撐體的前或后兩側，曲柄上端與同側轉向輪固定，擺桿上端與穿過并固定于支撐體的銷軸鉸接，擺桿下端通過銷軸或直接與總連桿鉸接，總連桿與固定于工作臺的連桿座連接；③控制桿件轉90°或45°兩側曲柄與擺桿間的初始角須設定不同，設控制桿件轉90°的曲柄2.3A初始位置與擺桿平行，控制45°轉向的曲柄與連桿連接的銷孔制成矩形孔。3)壓緊部件分別裝于桿件加工機床上及尾架上，包括穿過壓緊部件的三根軸兩端鉸接的各三只壓緊輪；且壓緊部件上設有卡板3. 5與支撐件上的推板I. 5配合使壓緊部件和支撐體間連接同作橢圓軌跡運動或脫離復位。4)在進行轉向工位的桿件由各支撐體上前后側桿件下方的一對轉向輪支撐，由在第一臺和第N臺轉向步進輸送器上桿件上方的一只壓緊部件壓緊；由隨動連桿操作機構帶動的轉向輪為主動輪，桿件和壓緊輪為從動輪；在與兩轉向輪嚙合位置處的桿件中心至支撐體底面高度H2與在V形槽工位內桿件中心至支撐體底面高度H1相等。本發明有益效果 I)通過作步進橢圓軌跡運動的支撐體上設置隨動轉向部件，實現用一套機械裝置完成桿頭加工中步進輸送同時有兩工位90°旋轉和一工位的45°旋轉。即轉向裝置無需外部動力驅動，利用自身的相對運動，實現工件的多角度轉向，從而簡化了機構，降低了成本。同時解決了自動化生產線中窄小空間的桿頭加工的轉向問題，增大了鍛造工藝的靈活性。2)提供了保證工作性能的設計參數①為實現兩桿件在兩工位內能同時轉90°和45°，采用選擇不同的前后曲柄初始角，使前后曲柄擺動的軌跡不同來實現。例如設用于轉90°的前曲柄與擺桿平行，因此前連桿僅作平移，而用于轉45°的后曲柄與擺桿不平行，后連桿除平移外與后曲柄間還有相對移動，因此在同時控制桿件轉45°的固定曲柄和連桿的銷軸孔設為矩形孔，使銷軸除了帶動曲柄擺動外，還在矩形孔中移動，從而避免了機構干涉。②在與兩轉向輪嚙合位置處的桿件中心至支撐體底面高度H2與在V形槽工位內桿件中心至支撐體底面高度H1相等，可以保證在轉向輪處的工件與V形槽工位處工件被夾緊度等效，且步進軌跡相同。3)壓緊部件上設置的壓緊輪，在轉向過程中壓緊工件以防止轉向輪與工件之間產生滑動，提高轉向精度。4)本裝置雖然是針對鍛造自動化生產線而發明的，但其設計結構可用于任何圓柱形工件、無限多工位間、任何角度的轉向，且不局限于鍛造生產線，從而提高了本發明的實用價值。
四.
圖I本發明總體布置俯視示意圖。圖中只畫出三臺轉向步進輸送器示意，中間斷開表示N為多臺。圖中只畫出第一臺轉向步進輸送器中俯視的轉向部件2 (實施例I的轉向部件2結構)，其它臺轉向部件2相同。圖2圖I的A向視圖(即轉向步進輸送器軸向X前側側視圖)。圖3圖I前側結構立體圖。圖4圖I的B向視圖(即轉向步進輸送器軸向X后側側視圖)。圖5圖I后側結構立體圖。圖6圖2局部放大圖II。
圖7實施例I的轉向部件2的俯視圖，即圖I局部放大圖I。(前后側均有獨立的連桿和擺桿)圖8實施例2的轉向部件2的俯視圖。(前后側設共用一個擺桿)。圖9實施例3的轉向部件2的俯視圖。(前后側設共用的一個擺桿和一個連桿)。圖10圖9A-A剖視圖。
五.
具體實施例方式實施例I :見圖I-圖7，本實施例桿件隨動多角度轉向的步進輸送裝置是用于油田 抽油桿的鍛造桿頭加工。見圖1，由于抽油桿長度為6-10米，一般一套裝置可平行安裝4-6臺，本實施例沿抽油桿7軸向X方向裝設平行的5臺轉向步進輸送器。見圖2，每臺轉向步進輸送器由支撐體I、安裝在支撐體上的隨動轉向部件2，在第一臺和第5臺轉向步進輸送器的支撐體上方增設壓緊部件3。支撐體為矩形體，沿橫向Y開有多個V形槽工位I. I (圖2中畫出17個V形槽工位)，每個V形槽代表一個工位，V形槽的尺寸根據工件直徑而定，V形槽間的距離根據鍛造模具各型腔間距離而定。見圖1，圖3，在工作臺上設如下支撐體的驅動傳動組件4 :由電機4. I與同軸的凸輪4. 2、偏心輪4. 3 (為凸輪的一種)以及兩組曲柄滑塊組件組成。每組曲柄滑塊組件用一根軸和多個傳動曲柄與各支撐體I上滑塊固定，使各支撐體同步傳動。具體結構描述為凸輪4. 2通過驅動曲柄4. 4驅動第一根軸4. 6,第一根軸4. 6在每臺兩側處裝兩個傳動曲柄4. 8固定于支撐體第一滑塊I. 2，驅動支撐體沿橫向Y運動；偏心輪4. 3通過驅動曲柄4. 5驅動第二根軸4. 7，第二根軸4. 7在每臺兩側處裝兩個傳動曲柄4. 9固定于支撐體第二滑塊I. 3，驅動支撐體沿豎向Z運動，由此由凸輪和偏心輪同時作用，帶動各支撐體作橢圓軌跡的循環運動。在每個支撐體上設第三個滑塊I. 4，通過曲柄與固定于工作臺的兩側支撐座4. 9連接。沿軸向X方向設兩個固定于工作臺的不動的定位架
5,每個定位架沿橫向Y有若干個與支撐體上相同的支撐桿件7的V形槽工位5. I。見圖2，隨動轉向部件2內設穿過支撐體的三對軸在前側一端鉸接的按橫向Y順次排列第一對前側轉向輪2. 4A、第二對前側轉向輪2. 5A、第三對前側轉向輪2. 6A ;見圖4，隨動轉向部件2內設穿過支撐體的三對軸后側一端鉸接的第一對后側轉向輪2. 4B、第二對后側轉向輪2. 5B、第三對后側轉向輪2. 6B。隨動連桿操作機構如下組成①見圖2、圖3，在前側設順次相互鉸接的兩組前曲柄2. 3A、一根前連桿2. 2A和一根前擺桿2. 1A。見圖4、圖5，在后側設順次相互鉸接的一組后曲柄2. 3B、一根后連桿2. 2B和一根后擺桿2. 1B。②見圖2，控制抽油桿轉2個90°的第一對前側轉向輪2. 4A和第二對前側轉向輪2. 5A與置于支撐體的前側的前曲柄2. 3A上端固定。見圖4，控制抽油桿轉I個45°的第三對后側轉向輪2. 6B與置于支撐體的后側的后曲柄2. 3B上端固定。見圖7、圖2、圖4，前后擺桿2. 1A、
2.IB上端與穿過并固定于支撐體的銷軸2. IC兩端鉸接，由此前后擺桿隨支撐體橢圓運動同時作相對轉動；前后擺桿下端通過擺桿銷軸2. SC與總連桿2. 8 一端鉸接，總連桿另一端與固定于工作臺的連桿座2. 9鉸接。轉向部件通過穿過支撐體的安裝板2. 7固定于支撐體上。③見圖2，控制抽油桿轉90°的前曲柄2. 3A與擺桿2. IA兩者平行。見圖4，控制45°轉向后曲柄2. 5B初始角度定為后曲柄2. 3B與后擺桿2. IB (也是前擺桿2. 1A)之間的夾角QB，兩者設定不同；控制45°轉向的后曲柄2. 3B與后連桿2. 2B連接的銷孔制成矩形孔2. 3。上述設計的工作原理見圖2，圖4，當支撐體I做上半橢圓軌跡的運動時，通過銷柱2. IC帶動前擺桿2. IA和后擺桿2. IB同時轉動一個固定角度，前曲柄2. 3A與兩擺桿平行，則前曲柄2. 3A與兩擺桿擺動相同的角度，與前曲柄2. 3A固定的第一對前側轉向輪2. 4A和第二對前側轉向輪2. 5A也旋轉同樣的角度。見圖4，由于后曲柄2. 3B與后擺桿2. IB有一個夾角初始角Qb，通過選擇合適的初始角Qb，可以使得后曲柄2. 3B擺動的角度只有擺桿2. IB擺動角度的1/2，即與后曲柄2. 3B固定的第三對后側轉向輪2. 6B只轉動與前曲柄
2.3A固定的第一對前側轉向輪2. 4A或第二對前側轉向輪2. 5A轉角的1/2。根據前曲柄2. 3A與后曲柄2. 3B所擺動的角度，可換算出工件轉向90°、45°所對應的1/4、1/8周長長度，從而實現了轉向機構的設計要求。通過建立兩個工位之間的長度(即橢圓軌跡的左右兩端點的長度)、前后曲柄的長度、前后曲柄的初始角度、轉向輪的直徑及工件直徑之間的數學關系，可以使得前后曲柄分別控制的轉向輪轉動任意需要的角度。 見圖2，圖4，壓緊部件3裝于桿件平鍛機6上，包括穿過壓緊部件的三對軸兩端鉸接的各三只壓緊輪3. I、3. 2、3. 3 ;且壓緊部件上設有卡板3. 5與支撐體上的推板I. 5配合可使壓緊部件和支撐件間可連接同作橢圓運動或脫離復位，壓緊部件復位可由平鍛機上彈簧或液壓裝置完成。三只壓緊輪通過壓板3. 4固定于壓緊部件3上。圖2、圖4，圖6，在進行第I個90°轉向工位的抽油桿7由各支撐體上前后側桿件下方的一對轉向輪2. 4A和2. 4B支撐，由在第一臺和第N臺轉向步進輸送器上桿件上方的壓緊部件
3.I壓緊，由隨動連桿曲柄機構中前擺桿2. IA向Y和向Z的斜上擺動，帶動的前連桿2. 2A、一對前曲柄2. 3A，拉動第一對前側轉向輪2. 4A順時針轉向，轉向輪為主動輪，抽油桿7和壓緊輪3. I為反時針轉向的從動輪。同理，在進行第2個90°轉向工位的抽油桿7由下方的一對轉向輪2. 5A和2. 5B支撐，由桿件上方的壓緊部件3. 2壓緊，也由前擺桿2. IA擺動，帶動的前連桿2. 2A、一對前曲柄2. 3A，拉動第二對前側轉向輪2. 5A順時針轉向，為主動輪。同理，在進行45 °轉向工位的抽油桿7由下方的一對轉向輪2. 6A和2. 6B支撐，由桿件上方的壓緊部件3. 3壓緊，由后擺桿2. IB擺動，帶動的后連桿2. 2B、一對后曲柄2. 3B，拉動第三對后側轉向輪2. 6B返時針轉向，為主動輪。見圖6，在與兩轉向輪嚙合位置處的桿件中心至支撐體底面高度H2與在V形槽工位內桿件中心至支撐體底面高度H1相等。步進輸送轉向工作過程支撐體由驅動傳動組件4帶動下做步進式橢圓軌跡的循環運動，每循環I次可把工件向下一工位移動I次，在橢圓軌跡的循環運動中，上半橢圓為抽油桿在工位間的步進移動輸送及工件轉向，下半橢圓為支撐體的回程，此時抽油桿7已被平鍛機6夾持，且在模具中鍛打。見圖I、圖2，抽油桿從第一對前側轉向輪2. 4A對應的V形槽工位步進到第二對前側轉向輪2. 5A對應的V形槽工位時的I次步進循環中，抽油桿一是隨支撐體開始做上半橢圓軌跡運動，首先抽油桿被支撐體上抬前移離開兩端定位架5的V形槽工位5. I,然后隨半橢圓運動再落入定位架下一個V形槽工位5. I被支撐,此半橢圓軌跡過程中抽油桿受隨動連桿操作機構前擺桿2. 1A、前連桿2. 2A、前曲柄2. 3A的帶動同時相對支撐體轉動第一個90° ;當支撐體反向(沿-Y方向)移動作下半橢圓回位時，壓緊部件脫離支撐體，由兩端定位架支撐著的抽油桿離開支撐體原V形槽工位后并落入下一個V形槽工位I. I。同理抽油桿從第二對前側轉向輪2. 5A對應的V形槽工位步進到第三對前側轉向輪2. 6A對應的V形槽工位時的I次步進循環中完成第二個90°旋轉。同理抽油桿從第三對后側轉向輪2. 6B對應的V形槽工位步進到下一個V形槽工位時的I次步進循環中完成45°旋轉。平鍛機上抽油桿轉兩個90°完成桿頭打方，轉45°完成打標，在轉向之前的工位完成繳粗，在轉向之后的工位完成切邊。實施例2 :見圖8，與實施例I不同的是采用在前側裝一個擺桿2. 1，增設銷軸
2.2C穿過支撐體將前連桿2. 2A、后連桿2. 2B和擺桿2. I 一起鉸接。擺桿2. I上端可鉸接于固定于支撐體的短軸2. ID上；擺桿2. I下端直接與總連桿2. 8 一端鉸接，總連桿另一端與固定于工作臺的連桿座2. 9鉸接。其余與實施例I相同。實施例3 :見圖9,圖10,與實施例I不同的是前后側設共用一個連桿2. 2和一個擺桿2. 1，增設兩根穿過支撐體的銷軸2. 3C將后側曲柄2. 3B與前側的一個連桿2. 2鉸接，連桿2. 2另一端和一個擺桿2. I鉸接；擺桿2. I另一端與總連桿2. 8 一端鉸接，總連桿另一端與固定于工作臺的連桿座2. 9鉸接。見圖10，其中控制45°轉向的后側曲柄2.3B的銷 軸2. 3C與前側共用連桿2. 2的銷孔制成矩形孔2. 3D，同時在對應高度的支撐體內開供兩銷軸2. 3C上下滑動的圓孔I. 6。其余與實施例I相同。
權利要求
1.桿件隨動多角度轉向的步進輸送裝置，其特征包括 1)沿桿件軸向X方向設平行的N臺轉向步進輸送器；每臺轉向步進輸送器設有支撐體(I)、安裝在支撐體上的隨動轉向部件(2);在第一臺和第N臺轉向步進輸送器的支撐體上方增設壓緊部件(3);所述支撐體為帶有多個V形槽工位(I. I)的矩形體；設如下支撐體驅動傳動組件(4):包括電機、同軸連接的兩個凸輪以及每組用一根軸傳動的兩組曲柄滑塊機構；且每個支撐體經滑塊、曲柄及支撐座支撐于工作臺；沿軸向X方向前后側設兩個固定于工作臺的不動的定位架(5),每個定位架沿橫向Y有多個與支撐體相同的V形槽工位(5. I)； 2)隨動轉向部件包括如下的每側三對轉向輪和隨動連桿操作機構在穿支撐體的三對軸線前后側兩端鉸接兩組按橫向Y順次排列的三對前側轉向輪和對應的三對后側轉向輪；隨動連桿操作機構包括①前后側設相互鉸接的曲柄、連桿和擺桿；采用前后兩側均設獨立的前后曲柄、前后連桿和前后擺桿；或者采用一個擺桿，用銷軸將前后連桿和一個擺桿鉸接；或者前后側設共用的一個連桿和一個擺桿，用銷軸穿過支撐體將后側曲柄與前側的一個連桿鉸接，一個連桿和一個擺桿鉸接；②控制桿件轉90°或45°的轉向輪的曲柄分別置于支撐體的前或后兩側，曲柄上端與同側轉向輪固定，擺桿上端與穿過并固定于支撐體的銷軸鉸接，擺桿下端通過銷軸或直接與總連桿鉸接，總連桿與固定于工作臺的連桿座連接；③控制桿件轉90°或45°兩側曲柄與擺桿間的初始角須設定不同，設控制桿件轉90°的曲柄(2. 3A)初始位置與擺桿平行，控制45°轉向的曲柄(2. 3B)與連桿連接的銷孔制成矩形孔； 3)壓緊部件分別裝于桿件加工機床上及尾架上，包括穿過壓緊部件的三根軸兩端鉸接的各三只壓緊輪；且壓緊部件上設有卡板(3. 5)與支撐件上的推板(I. 5)配合使壓緊部件和支撐體間連接同作橢圓軌跡運動或脫離復位； 4)在進行轉向工位的桿件由各支撐體上前后側桿件下方的一對轉向輪支撐，由在第一臺和第N臺轉向步進輸送器上桿件上方的一只壓緊部件壓緊；由隨動連桿操作機構帶動的轉向輪為主動輪，桿件和壓緊輪為從動輪；在與兩轉向輪嚙合位置處的桿件中心至支撐體底面高度H2與在V形槽工位內桿件中心至支撐體底面高度H1相等。
全文摘要
本發明桿件隨動多角度轉向的步進輸送裝置，包括作步進橢圓運動有多工位V形槽的支撐體、支撐體上的隨動轉向部件及上方壓緊部件。支撐體上設三對轉向輪，壓緊部件設三只壓緊輪。轉向部件上設固定于支撐體并可相對轉動的擺桿，順次鉸接的連桿和固定于轉向輪的曲柄。每工位桿件由一對轉向輪支撐，一只壓緊輪壓緊。隨支撐體運動擺桿轉動帶動連桿、曲柄和轉向輪轉動，使與轉向輪嚙合的桿件隨動轉向。實現用一套機械裝置完成桿頭加工中步進輸送同時鍛方頭兩工位90°旋轉和打標記一工位45°旋轉。轉向無需外部動力驅動，利用自身的相對運動實現，機構簡化，成本降低，可用于自動化生產線中窄小空間的桿頭加工及圓柱形工件多工位任何角度的轉向加工設備。
文檔編號B21J13/10GK102861852SQ201210377560
公開日2013年1月9日 申請日期2012年10月8日 優先權日2012年10月8日
發明者王杰, 王玫, 朱彤, 趙武, 王家駿 申請人:四川大學