金属空心体的非接触式修边用芯棒结构及其旋转定位结构的制作方法

本实用新型涉及金属空心体的加工设备领域，具体涉及一种在金属空心体的非接触式修边工艺中，用于对金属空心体进行辅助支撑定位的芯棒结构，以及设有该芯棒结构的旋转定位结构。

背景技术：

金属空心体是一种一端开口的金属筒状体，常见的如金属罐和动力电池壳等。以金属罐（铁、铝等材质的两片罐）为例，通常金属罐由罐盖和罐身构成，在罐身拉伸成型后其高度方向上要进行裁切，以使罐身高度一致和去除罐口处的毛刺，故要使用到罐口修边装置。

目前金属罐的修边装置大多为机械修边装置，鲜有采用激光修边装置。无论采用何种类型的修边装置，均会用到芯棒结构来辅助定位金属罐，以便对其进行修边作业。现有芯棒结构存在以下不足：

一、结构设计存缺陷，导致结构复杂、控制难度大、可靠性低且成本高；

二、无法有效解决金属罐的罐口非圆的问题，导致切割质量不稳定，甚至有切割不完全现象存在；

三、无法有效解决切割时金属罐内壁熔渣的清除问题，导致罐内污染。

因此，如何解决上述现有技术存在的不足，便成为本实用新型所要研究解决的课题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种金属空心体的非接触式修边用芯棒结构及其旋转定位结构。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种金属空心体的非接触式修边用芯棒结构，连设于修边装置的支架上；包括芯棒本体和芯棒壳体；

所述芯棒壳体套设于所述芯棒本体上，两者密封配合；芯棒壳体的第一端为开口，所述芯棒本体在芯棒壳体内做轴向的往复运动，相对芯棒壳体的所述开口具有伸出和缩回两个状态；当所述芯棒本体处于伸出状态时，芯棒本体伸入金属空心体的内部，在修边时对金属空心体进行辅助定位；

所述芯棒本体和所述芯棒壳体在圆周方向上相对定位；所述芯棒壳体通过一第一驱动机构驱动相对所述支架转动连接，并带动所述芯棒本体同步旋转；所述芯棒本体通过一第二驱动机构驱动在所述芯棒壳体内做轴向的往复运动；

所述芯棒本体的外伸端上还设有吹气口，该吹气口用于向被定位支撑的所述金属空心体的内腔吹入气体。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1．上述方案中，本案中涉及的“修边”即制罐行业中通过切边对金属空心体进行口部的修整。

2．上述方案中，所述第一端及所述第二端指的是芯棒壳体在轴向上的两端。

3．上述方案中，所述芯棒本体通过圆周方向上设置的花键与所述芯棒壳体在圆周方向上相对定位。

4．上述方案中，所述花键相对所述芯棒本体的外伸端的端部设置，且至少一所述花键的轴向外端面形成有径向延伸的限位面；该限位面用于对芯棒本体伸出状态的极限位置进行限位，同时由于限位面朝向芯棒本体的径向延伸，因此还可避免废料环进入芯棒本体和芯棒壳体的间隙中，可防止卡废料。

卡废料的现象曾广泛发生于常规芯棒结构中，这是由于金属罐的壁厚通常较薄，尤其是易拉罐，其壁厚最小只有零点零几毫米，因此防止卡废料直接决定了生产的可持续性，且能够避免设备损坏。

5．上述方案中，还包括一脱废料环，所述花键设于所述脱废料环的外端面上。所述脱废料环与所述芯棒壳体同轴固定，连设于芯棒壳体的第一端并套设于芯棒本体上；当所述芯棒本体处于缩回状态时，芯棒本体的外伸端的端面与所述脱废料环的外端面平齐；借此设计，当金属空心体完成修边后，在芯棒本体进行回缩时，可通过脱废料环的外端面对切割产生的废料环进行抵挡，进而将的废料环自动脱出芯棒本体；除此而外，也可直接将芯棒壳体设置为其第二端的外端面与芯棒本体的外伸端的端面平齐，达到可同样的脱废料作用。

6．上述方案中，所述第一驱动机构为电机，通过带传动驱动所述芯棒壳体转动，此时芯棒壳体等同于从动皮带轮。

所述电机优先选择伺服电机，以实现对芯棒本体转速的精确控制；除此而外，常规电机亦可使用，因此并不局限于此。

所述电机同时也对定位座的转动进行驱动，有助于保持定位座和芯棒本体的转动同步率。

7．上述方案中，所述芯棒壳体通过轴承和轴承座转动连接于所述支架上。该设计为惯用设计，本领域技术人员可根据实际情况进行设置或调整，故不赘述。

8．上述方案中，所述第二驱动机构为一驱动气路，该驱动气路由所述芯棒壳体的第二端接入所述芯棒本体内部的一密闭腔室中，通过向密闭腔室中注入高压气体驱使芯棒本体伸出，并通过对密闭腔室抽真空驱使芯棒本体缩回；

所述芯棒本体内还设有一单向溢流阀，该单向溢流阀具有一由气压控制打开或关闭的单向溢流气道，该单向溢流气道的气体入口连通所述密闭腔室，气体出口则连通所述芯棒本体的吹气口。

所述第二驱动机构也可为常规的电机或其他直线驱动机构。

9．上述方案中，所述驱动气路所使用的气源可以和修边时对金属空心体进行外部吹气用的气源为同一气源，即，在不另外增加气源的情况下，通过一个气源实现芯棒本体的驱动伸出、修边工艺中的罐体外表面切割处的吹气、芯棒本体在辅助定位罐体时对罐体内部的吹气胀罐、切割时吹去罐内熔渣以保证罐内清洁以及修边完成之后的吹气下料。借此设计，可简化设备结构，保证设备运行的可靠性，同时降低设备成本。

10．上述方案中，还包括一旋转气路接头，该旋转气路接头转动连接于所述芯棒壳体的第二端，所述驱动气路通过旋转气路接头的一相对静止的接入口与所述密闭腔室气路连通。

11．上述方案中，所述单向溢流阀通过一连接座固定于所述密闭腔室中，该连接座密封装配于所述密闭腔室中。

12．上述方案中，所述单向溢流阀中的单向溢流气道通过一阀芯控制打开或关闭；所述阀芯通过一弹性件驱动做往复运动，该弹性件的弹力对应溢流气压值，或可相等。

可通过调节弹性件的预紧力来调节所述溢流气压值，弹性件可选择弹簧、簧片等。

13．上述方案中，所述芯棒本体的吹气口用于向被定位支撑的所述金属空心体的内腔吹入气体。

借此设计，有助于膨胀金属空心体的表面，使得金属空心体在进行激光切割时，罐体的表面不会因为凹陷等不平整导致切割效果不稳定甚至发生不完全切割的情况，吹气后的罐体横截面接近或达到标准的圆形；所述气体优先选择高压惰性气体；

另外，吹气还可将切割时产生的熔渣吹出，防止熔渣附着在金属空心体的内壁，减少对内壁的污染。

为达到上述目的，本实用新型采用的另一技术方案是：

一种设有金属空心体的非接触式修边用芯棒结构的旋转定位结构，包括芯棒结构，还包括一定位座；所述芯棒结构的芯棒本体与所述定位座同轴设置且同步绕轴旋转；

所述芯棒本体伸入金属空心体中，从内部对金属空心体进行支撑；所述定位座对金属空心体的底部进行定位。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1．上述方案中，所述旋转定位结构对金属空心体进行定位并驱动金属空心体以其纵向中心线为轴自转；

修边装置的激光切割器对应位于旋转定位结构上的金属空心体设置，激光切割器朝向被定位且自转的金属空心体发射切割光束，以对其进行修边。

2．上述方案中，所述定位座对金属空心体的底部进行真空吸附定位。

本实用新型的工作原理及优点如下：

本实用新型一种金属空心体的非接触式修边用芯棒结构，包括芯棒本体和芯棒壳体；芯棒壳体套设于芯棒本体上，两者密封配合；芯棒本体相对芯棒壳体具有伸出和缩回两个状态；伸出时，芯棒本体伸入金属空心体的内部对其进行辅助定位；芯棒本体和芯棒壳体在圆周方向上相对定位；芯棒壳体通过第一驱动机构驱动相对支架转动连接，并带动芯棒本体同步旋转；芯棒本体通过第二驱动机构驱动在芯棒壳体内做轴向的往复运动；芯棒本体的外伸端上设有吹气口，用于向被定位的金属空心体内吹气。

相比现有技术而言，本实用新型结构设计巧妙，不仅结构相对简单，且控制难度低、可靠性高；通过吹气膨胀罐体可有效保证切割质量的稳定性，同时可清除切割时罐内产生的熔渣，保持罐内清洁。

附图说明

附图1为本实用新型实施例的纵截面结构示意图；

附图2为本实用新型实施例的侧部结构示意图；

附图3为本实用新型实施例金属罐的结构示意图；

附图4为本实用新型实施例的前端面结构示意图；

附图5为本实用新型实施例的后端面结构示意图；

附图6为本实用新型实施例的轴向部分剖视示意图（前侧视角）；

附图7为本实用新型实施例于一旋转定位结构中的使用状态参考图。

以上附图中：1．支架；2．芯棒本体；3．芯棒壳体；4．密封圈；5．芯棒壳体的第一端；6．开口；7．金属罐；7a．废料环；7b．切割位置；7c．纵向中心线；8．花键；9．轴承；10．轴承座；11．芯棒壳体的第二端；12．密闭腔室；13．单向溢流阀；14．连接座；15．单向溢流气道；16．阀芯；17．弹性件；18．吹气口；19．芯棒本体的外伸端；20．旋转气路接头；21．接入口；22．脱废料环；23．花键的限位面；24．定位座；25．激光切割器。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

实施例：参见附图1~7所示，一种金属空心体的非接触式修边用芯棒结构，连设于修边装置的支架1上；包括芯棒本体2和芯棒壳体3。

所述芯棒壳体3呈圆柱筒状，套设于所述芯棒本体2上，两者通过一密封圈4密封配合；芯棒壳体3的第一端5为开口6，所述芯棒本体2在芯棒壳体3内做轴向的往复运动，相对芯棒壳体3的所述开口6具有伸出和缩回两个状态；当所述芯棒本体2处于伸出状态时，芯棒本体2伸入金属罐7的内部，在修边时对金属罐7进行辅助定位。

所述芯棒本体2通过圆周方向上设置的花键8与所述芯棒壳体3在圆周方向上相对定位。所述芯棒壳体3通过一第一驱动机构驱动相对所述支架1转动连接，并带动所述芯棒本体2同步旋转；所述第一驱动机构为电机（图中未绘出），通过带传动驱动所述芯棒壳体3转动，此时芯棒壳体3等同于从动皮带轮。所述芯棒壳体3通过轴承9和轴承座10转动连接于所述支架1上。

所述芯棒本体2通过一第二驱动机构驱动在所述芯棒壳体3内做轴向的往复运动；该第二驱动机构为一驱动气路，该驱动气路由所述芯棒壳体3的第二端11接入所述芯棒本体2内部的一密闭腔室12中，通过向密闭腔室12中注入高压气体驱使芯棒本体2伸出，并通过对密闭腔室12抽真空驱使芯棒本体2缩回。

所述第一端5及所述第二端11指的是所述芯棒壳体3在轴向上的两端。

所述芯棒本体2内还设有一单向溢流阀13，该单向溢流阀13通过一连接座14固定于所述密闭腔室12中，该连接座14通过一密封圈4密封装配于所述密闭腔室12中。

所述单向溢流阀13具有一由气压控制打开或关闭的单向溢流气道15，所述单向溢流气道15通过一阀芯16控制打开或关闭；所述阀芯16通过一弹性件17驱动做往复运动，该弹性件17的弹力与溢流气压值相等。可通过调节弹性件17的预紧力来调节所述溢流气压值，弹性件17可选择弹簧、簧片等。

所述单向溢流气道15的气体入口连通所述密闭腔室12，气体出口则连通所述芯棒本体2的一吹气口18，该吹气口18位于芯棒本体2的外伸端19的端面，用于向金属罐7内吹气。借此设计，有助于膨胀金属罐7的表面，使得金属罐7在进行激光切割时，罐体的表面不会因为凹陷等不平整导致切割效果不稳定甚至发生不完全切割的情况，吹气后的罐体横截面接近或达到标准的圆形；吹气还可将切割时产生的熔渣吹出，防止熔渣附着在金属罐7的内壁，减少对内壁的污染。

所述驱动气路所使用的气源可以和修边时对金属罐7进行外部吹气用的气源为同一气源，即，在不另外增加气源的情况下，通过一个气源实现芯棒本体2的驱动伸出、切割时对罐体外表面切割位置7b的吹气、芯棒本体2在辅助定位罐体时对罐体内部的吹气胀罐、切割时吹去罐内熔渣以保证罐内清洁以及修边完成之后的吹气下料。借此设计，可简化设备结构，保证设备运行的可靠性，同时降低设备成本。

还包括一旋转气路接头20，该旋转气路接头20转动连接于所述芯棒壳体3的第二端11，所述驱动气路通过旋转气路接头20的一相对所述支架1静止的接入口21与所述密闭腔室12气路连通。

其中，还包括一脱废料环22，所述花键8设于所述脱废料环22的外端面上。

所述脱废料环22与所述芯棒壳体3同轴固定，连设于芯棒壳体3的第一端5并套设于芯棒本体2上；当所述芯棒本体2处于缩回状态时，芯棒本体2的外伸端19的端面与所述脱废料环22的外端面平齐；借此设计，当金属罐7完成修边后，在芯棒本体2进行回缩时，可通过脱废料环22的外端面对切割产生的废料环7a进行抵挡，进而将的废料环7a自动脱出芯棒本体2；除此而外，也可直接将芯棒壳体3设置为其第二端11的外端面与芯棒本体2的外伸端的端面平齐，达到可同样的脱废料作用。

所述花键8相对所述芯棒本体2的外伸端19的端部设置，且至少一所述花键8的轴向外端面形成有径向延伸的限位面23。该限位面23用于对芯棒本体2伸出状态的极限位置进行限位，同时由于限位面23朝向芯棒本体2的径向延伸，因此还可避免废料环7a进入芯棒本体2和芯棒壳体3的间隙中，可防止卡废料。

在另一实施例中，如图7所示，涉及一种设有金属空心体的非接触式修边用芯棒结构的旋转定位结构，该旋转定位结构包括所述芯棒结构，还包括一定位座24；芯棒结构中的芯棒本体2与所述定位座24同轴设置且同步绕轴旋转；

所述芯棒本体2伸入金属罐7中，从内部对金属罐7进行支撑；所述定位座24对金属罐7的底部进行真空吸附定位。

所述旋转定位结构对金属罐7进行定位并驱动金属罐7以其纵向中心线7c为轴自转；修边装置的激光切割器25对应位于旋转定位结构上的金属罐7设置，激光切割器25朝向被定位且自转的金属罐7发射切割光束，以对其进行修边。

其中，所述电机优先选择伺服电机，以实现对芯棒本体2转速的精确控制；除此而外，常规电机亦可使用，因此并不局限于此。所述电机同时也对定位座24的转动进行驱动，有助于保持定位座24和芯棒本体2的转动同步率。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。