专利名称：管拉直和弯曲装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于对管依次进行拉直、切割并弯曲成U形或发夹形的装置。
背景技术：
在热交换器的线图的制造中，经常使用U形管来在热交换器中形成流体回路。在热交换器的装配期间，通常必须将多个薄板式翅片堆叠到模压机的堆叠器支杆上。随后从堆叠器支杆中移出翅片堆叠件并将其放在接合台上，并且随后用手将U形管或发夹形件插入或接合到翅片堆叠件内。U形管的支脚通常具有不同的长度或直度。这导致将发夹形件接合到翅片孔内比较困难，并且为装配或另外地加工U形管以确保均匀性带来了额外的复杂性。
在本申请人共同拥有的美国专利No.5233853中公开了一种可拉直发夹形件的弯曲器，该专利通过引用结合于本文中。在现有技术的发夹形件弯曲器中，在长液压缸上固定了管夹紧机构，其可夹紧管，将其拉过尺寸限定模具，并将其推入到固定的夹紧机构中。尺寸限定模具是确保管直径均匀以便与夹紧机构相接合所必须的。这种机器设计可成功地加工高达60英寸的长度。皮带输送机构能够加工更长的管段，但是由于皮带输送机构内的涂覆有油的管存在滑动，因此尺寸限定模具所必须的油使得皮带输送机构无法有效地使用。提供一种可消除使用尺寸限定模具的必要性并且能够使用皮带输送机构的拉直装置将是有利的。
因此，本发明的一个目的是提供一种能够制造具有精确直度以及大致平行的支脚以便使发夹形件能以传统方式接合到翅片堆叠件内的组合式管拉直和管弯曲装置。
本发明的另一目的是提供一种上述组合式管拉直和管弯曲装置，其中可同时拉伸多个管、将其切成适当的长度并弯成U形。
本发明的另一目的是提供一种上述组合式管拉直和管弯曲装置，其中在装置的初始化设置后可自动地进行U形管的制造，不需要或很少需要操作者进行监控。
本发明的另一目的是提供一种上述组合式管拉直和管弯曲装置，其中可在装置的初始化设置期间控制U形管的支脚长度。
本发明的另一目的是提供一种上述组合式管拉直和管弯曲装置，其结构耐用、容易维护且易于操作。
发明内容
一种管拉直和管弯曲装置，包括框架以及设置在框架上并用于沿框架长度来引导至少一个连续细长管的细长管引导组件，该管引导组件在一端处设有用于一段连续长度管的管入口，并在另一端处设有管出口。第一管夹紧组件可动地设于框架上并与管入口相邻，并且其上设有可松开地夹住管的可松开的第一夹紧件。皮带输送组件设在框架上并与管出口相邻，并且设有皮带输送入口和皮带输送出口。管切割组件与皮带输送出口相邻，并与管引导组件对准以用于切断管。管弯曲组件与管切割组件相邻，并且与管引导组件对准。管弯曲组件位于管切割组件的远离皮带输送组件的一侧，并且具有可松开地夹紧并保持住管的第二管夹紧件。控制系统构造成可促动第一和第二管夹紧件，使第一管夹紧件远离第二管夹紧件而运动到第一位置，并且促动管切割组件。随后控制系统进一步移动第一管夹紧件，使管切割组件远离第二管夹紧件而运动，以便让空所切下的管，并且促动管弯曲组件来弯曲管，随后将管从管切割组件中移出。停用第一管夹紧件并促动皮带输送组件，以便将管经管切割组件输送到管弯曲组件中，直到管到达阻挡部处为止。随后停用皮带输送组件，并且重新促动第一和第二管夹紧件。
在阅读下述描述并参照附图之后，熟悉该普通类型设备的技术人员可以清楚本发明的其它目的。
图1是根据本发明的管拉直、切割和弯曲装置的侧视图；图2是图1所示的管拉直、切割和弯曲装置的俯视图；图3是图1-2所示装置的管拉直和切割部分的放大俯视图；图4是图1-3所示装置的拉伸夹紧部分的透视图；图5是图1-4所示装置的输送和拉伸夹紧部分的侧视图；图6是图1-5所示装置的输送和拉伸夹紧部分的俯视图；图7是图1-6所示装置的拉伸夹紧部分的放大侧视图；图8是图1-7所示装置的拉伸夹紧部分的透视截面图；图9是沿图6中的线9-9的截面示意图；图10是图1-9所示装置的管拉直、皮带输送和切割部分的反向侧视图；和图11显示了阐述图1-10所示管拉直和弯曲装置的控制机构所提供的操作过程的框图。
具体实施例方式
在下述描述中仅为了参考方便而将使用特定的用语，这些用语无限制性。单词“上”和“下”、“右”和“左”代表所参考附图内的方向。单词“向前”、“向上游”以及“向后”、“向下游”代表相对管通过装置的运动方向的参考方向，“向后”和“向上游”指朝向图1-9中的左侧，而“向前”和“向下游”指朝向图1-9中的右侧。单词“向内”和“向外”分别指朝向和远离装置及其标出部分的几何中心的方向。这种用语包括派生词以及类似意思的单词。
图1-3所示的根据本发明的管拉直和弯曲装置10包括第一底框15、第一拉伸夹紧组件20、管引导组件25、皮带输送组件30、管切割组件35以及管弯曲组件40。管弯曲组件40包括具有弯曲夹紧件44的弯曲头43、擦拭夹紧件(wiper clamp)45以及第二管引导组件50。管弯曲组件40安装在位置可相对于第一底框15进行调节的第二底框55上。
参照图4-6，拉伸夹紧组件20包括用于从输送辊(未示出)中接收管T的入口引导管60。图中显示了六个引导管60，但是这仅作为示意性的方式，并且引导管60的数量可以变大或变小。引导管60通过安装块70而悬置成与相应的一组引导辊65对准，其中安装块70由拉伸夹紧组件20的侧板75所支撑。引导辊65安装在侧板75之间，以便将管T引导到拉伸夹紧件80内。管T通过拉伸夹紧件80，并进入到管引导组件25的入口端85。管引导组件25的出口端90设于皮带输送组件30的入口侧95的附近(图1)。管引导组件25通过安装托架105安装到拉伸夹紧底座100上，并通过安装托架110安装到皮带输送组件30上。
拉伸夹紧件80可动地安装在拉伸夹紧底座100的轨道115上。拉伸夹紧件80包括精密线性轴承120，125，其与轨道115紧密相配，以便以精密的垂直和横向方位来将拉伸夹紧件80保持在轨道115上，同时允许拉伸夹紧件80不受限制地沿上游或下游方向滑动。
拉伸夹紧件组件20还包括构造成可向管T施加预选拉伸量的拉伸调节组件130。拉伸调节组件130包括构造成可向控制系统报告拉伸夹紧件80的起始位置的第一接近开关135，其与上述美国专利No.5233853中所述的开关非常相近。第二接近开关140构造成可向控制系统报告拉伸夹紧件80的预选拉伸位置，而第三接近开关145构造成可向控制系统报告拉伸夹紧件80的让空位置。第二接近开关140可滑动地安装在拉伸夹紧底座100的可锁定的往复运动件150上。
在图7所示的起始位置中，起始位置接近触发器155安装在拉伸夹紧件80上，并且对准在第一接近开关135的上方，以便向控制系统指示拉伸夹紧件80处于起始位置。第二接近开关140位于最右位置，使得安装在拉伸夹紧件80上的拉伸位置接近触发器160已经处于可促动第二接近开关140的位置。在这种构造中，控制系统如同不需要进行拉伸地那样来工作；如下所述，促动第二接近开关140可停止对管T的拉伸。
拉伸调节系统130构造成可选择性地调节第二接近开关140，这是通过松开往复运动件150、使往复运动件150滑动直到刻度标记165与多个设置标记(B、C、D等)中之一对准并且锁住该往复运动件150来实现的。作为示例，第二接近开关140可针对0-2英寸的拉伸来进行设定。控制系统构造成可拉伸管T，直到拉伸位置接近触发器160促动第二接近开关140为止。安装在拉伸夹紧件80上的让空位置接近触发器170构造成可在拉伸夹紧件80于让空位置处达到其全部动作范围时促动第三接近开关145。作为示例，拉伸夹紧件80的起始位置和让空位置之间的距离为约7英寸。可以提供其它开关来完成其它任务。然而，上述开关可以方便管拉直和弯曲装置10的操作过程，这将在下文中进行更详细的描述。
参照图8拉伸夹紧件80包括两个短冲程液压缸175，180。液压缸175，180容纳了支承在上夹紧块195上的活塞185，190。上夹紧块195通过多个模具弹簧205可操作地连接到多个上管接合块或嵌件200上。嵌件200包括构造成可与管T接合的凹入式下表面210。各嵌件200构造成可与一段管T相接合。这种设置能够使各嵌件200在模具弹簧250的推动下与管T有效地接合，甚至在因制造公差而导致管T的相邻段具有略微不同的直径时也是如此。使用模具弹簧205消除了在利用刚性夹紧机构进行接合之前通过尺寸限定模具来使各段管T具有均匀截面的需要。通过具有凹入式上表面218的夹紧基座215来与各段管T的下侧相接合。
拉伸夹紧组件20还包括拉伸液压缸220。液压缸220连接在拉伸夹紧基座100和拉伸夹紧件80之间，以便响应于来自控制系统的指令来使拉伸夹紧件80沿轨道115运动。在该优选实施例中，拉伸液压缸220的最佳冲程长度大约等于拉伸夹紧件80的起始位置和让空位置之间的距离，以便提供拉伸夹紧件80的完整运动范围。
管T从拉伸夹紧组件20中向下游行进到形成了管引导组件25的多个引导管225的入口端85处。管引导组件25支撑了这段长度的管T，它通常无法在这样的跨度上自支撑。
管T在出口端90处离开管引导组件25而进入皮带输送组件30的入口端95。皮带输送组件30为如本申请人共同拥有的美国专利No.6494353所公开的传统结构，该专利通过引用结合于本文中。皮带输送组件构造成可输送来自引导管225的多段管T。皮带输着送组30包括多个可单独控制的输送皮带。各输送皮带构造成可将各段管T经皮带输送组件30输送到皮带输送组件30的出口端230。
管T离开皮带输送组件30而进入管切割组件35。管切割组件35为如本申请人共同拥有的美国专利No.3692219中或者于2003年9月23日提交的题为“用于切割细长管的装置”的美国专利申请No.10/252785中所描述的传统结构，该专利和专利申请通过引用结合于本文中。管切割组件35可滑动地安装到底框15上，以便向上游或下游方向运动，并且构造成可通过能够接收控制系统的指令信号的电子或液压操纵机构而在底框15上运动。
管T经管切割组件35前进到管弯曲组件40。管弯曲组件40包括具有弯曲夹紧件44的弯曲头43、擦拭夹紧件45以及第二管引导组件50。管T从管切割组件35中经过第二管引导组件50、弯曲头43的弯曲夹紧件44以及擦拭夹紧件45。擦拭夹紧件45以与第一夹紧组件20的拉伸夹紧件80类似的方式来构造，以便通过无打滑的方式来选择性地夹住管T。
管弯曲组件40设置在阻挡组件235之前的第二底框55上。阻挡组件235包括用于在一段管T接近形成在阻挡组件235内的坚硬阻挡部时进行指示的独立开关，以及用于在各段管T已到达坚硬阻挡部处时进行指示的额外的输送结束开关。阻挡组件235可在第二底框55上进行纵向调节，并且构造成可设定管T的不同长度。
第二管引导组件50构造成可支撑弯曲头43上游的管T，并在弯曲操作期间支撑管T。随着弯曲头43工作而将管T形成为发夹形件，弯曲头43上游的管T便被第二管引导组件50拉过弯曲头43。通过擦拭夹紧件45来夹住弯曲头43下游的管T，该擦拭夹紧件45构造成可在弯曲期间朝向弯曲头43滑动，以便确保管T的下游部分均匀地运动，从而形成发夹形件的下支脚。在弯曲操作后，可以从管弯曲组件40中移出管T，并且管弯曲组件40返回到起始位置，以便接收新的一段管T。
操作尽管本领域的技术人员可从上述描述中理解上述整个结构的操作，但现在为了方便起见而给出该描述的总结。
图11阐述了在控制系统的指令下所进行的操作过程，以便执行管拉直任务、将管切成指定的长度，并随后在中点处将该指定长度的管弯曲成U形。
初始化设置包括设定管切割细件35与管弯曲组件40之间的间距以及管弯曲细件40下游的阻挡细件235的间距。通过纵向调节第二底框55相对第一底框15的位置来设定管弯曲组件40距管切割组件35的间距。该间距通常形成了将由管切割组件35所切下的管T的中点。因此，阻挡组件235在管弯曲组件40下游的定位便确定了切割组件35所切断的管T的总长度。
初始化设置还包括将管T从输送辊(未示出)经管拉直和弯曲装置10输送到阻挡组件235。管T经引导辊65、拉伸夹紧件80以及管引导组件25而前进到皮带输送组件30。管T从皮带输送组件30中继续经管切割组件35而到达管弯曲组件40。在进入擦拭夹紧件45之前，管T首先通过第二管引导组件50和弯曲头43的弯曲夹紧件44。管T最后停在阻挡组件235处。采用控制系统来促动皮带输送组件30，以便通过皮带输送组件30内的各独立皮带的输送动作而将管T推到阻挡组件235的坚硬阻挡部上。这就开始了如图11所示的循环。
在确认管T处于阻挡组件235处的位置中之后，控制系统促动第一夹紧组件20和第二夹紧组件45，使拉伸夹紧件80以及弯曲夹紧件44和擦拭夹紧件45中的一个或两个以无打滑的方式与管T接合。在仅具有弯曲夹紧件44的装置10内，弯曲夹紧件44可单独地完成这项功能。在管T与夹紧件80，44，45牢固地接合时，控制系统将拉伸夹紧组件20的拉伸液压缸220促动到通常处于1100psi范围内的高工作压力下，随着拉伸夹紧件80在轨道115上向上游移动，管T便处于张力下。受到该张力的影响，管T拉伸，直到拉伸位置接近触发器160促动第二接近开关140为止。作为响应，控制系统发出将拉伸液压缸220内的压力减小到300psi范围内的信号，减小管T上的张力并停止拉伸操作。
在减小的张力下，管T固定在适当位置，以便供管切割组件35进行切割。由于切割期间管T处于张力状态下，因此切割更加规整，减小了管T切割端处的毛刺。在切割了管T之后，拉伸夹紧件80重新开始以低速向上游移动，直到拉伸位置接近触发器160让空第二接近开关140，这时控制系统发出返回到较高压力的信号，以便加速拉伸夹紧件80到让空位置的运动。同时，控制系统发出使管切割组件35与拉伸夹紧件80相一致地向上游移动的信号，以便让空管T的切割端。当让空位置接近触发器170到达第三接近开关145处时，控制系统便发出使拉伸夹紧件80停在让空位置处的信号。管切割组件35可构造成与拉伸夹紧件80同时停在让空位置处，或者构造成具有独立的传感器，以便向控制系统发出管切割组件已经到达让空位置的信号。
被切割的管T此时不与管切割组件35接触。控制系统向管弯曲组件40发出信号，以便促动弯曲头43，从将管T的切下段中成形出发夹形件。在弯曲后弯曲夹紧件44与弯曲头43旋转到发夹形件的上支脚上的某一位置。发夹形件的下支脚在弯曲期间保持夹在擦拭夹紧件45内，以确保管T在弯曲期间均匀地运动。在管T弯曲成发夹形件之后，控制系统向弯曲夹紧件44和擦拭夹紧件45发出信号，以便松开管T而使发夹形件从管弯曲组件40上脱离。随后，弯曲头43返回到其初始位置，同时第二管引导组件50与管切割组件35对准，准备用于下一段管T。
当管引导组件50与管切割组件35再次对准时，控制系统向拉伸夹紧件80发出信号，以便释放管T并回到起始位置，并且管切割组件35也回到起始位置。然后促动皮带输送组件30来输送管T，以便开始下一工作循环。
存在有需要对这种工作循环进行改进的情况。当用于各发夹形件的管T的长度相对管拉直和弯曲装置10的整体尺寸来说比较小时，就会出现这种改进的例子。在该例中，将仅仅切断在给定循环中被拉伸的管T的一部分以形成发夹形件。如果在每次循环中对管T进行拉伸，那么各段管T将被拉伸多次，这不是所希望的。因此，控制系统构造成可根据需要而跳过循环的拉伸部分，以避免管T的过度拉伸。例如，可对控制系统进行编程，以便仅在每两个或每三个循环中提供循环的拉伸部分，因此管T的各段仅被拉伸一次。
尽管已经出于说明的目的而详细公开了本发明的一个特定的优选实施例，然而应当认识到，包括部件重组在内的所公开装置的变化或修改均属于本发明的范围内。
权利要求
1.一种管拉直和管弯曲装置，包括框架；设置在所述框架上并用于沿所述框架的长度来引导至少一个连续细长管的细长管引导组件，所述管引导组件在一端处具有用于一段连续长度管的管入口，并在另一端处具有管出口；第一管夹紧组件，其可动地设于所述框架上并与所述管入口相邻，并且其上设有可松开地夹住所述管的可松开的第一夹紧件；皮带输送组件，其设在所述框架上且与所述管出口相邻，并具有皮带输送入口和皮带输送出口；管切割组件，其与所述皮带输送出口相邻，并与所述管引导组件对准以用于切断管；管弯曲组件，其与管切割组件相邻并与所述管引导组件对准，所述管弯曲组件位于管切割组件的远离所述皮带输送组件的一侧，并具有可松开地夹紧并保持住管的第二管夹紧件；和控制系统，其可促动所述第一和第二管夹紧件，使所述第一管夹紧件远离所述第二管夹紧件而运动到第一位置，促动所述管切割组件，然后进一步移动所述第一管夹紧件，并使所述管切割组件也远离所述第二管夹紧件运动以让空所切下的管，促动所述管弯曲组件来弯曲管，随后将管从所述管弯曲组件中移出，停用所述第一管夹紧件并促动所述皮带输送组件，以便将管经所述管切割组件输送到所述管弯曲组件中，直到所述管到达阻挡部处为止，然后停用所述皮带输送组件，并且重新促动所述第一和第二管夹紧件。
2.一种用于对管依次进行拉直并将管弯成U形的管拉直和弯曲装置，包括用于将管从所述装置上游端处的输送辊中向下游引导到第一夹紧组件内的引导辊组件，所述第一夹紧组件可滑动地安装在底框上，并且与设置用于沿所述底框纵向地定向所述管的引导管组件的入口端对准；与所述引导组件的出口端对准以用于接收管并将管向下游输送到管切割组件中的皮带输送组件，所述管切割组件可滑动地安装在所述底框上；设置在所述管切割组件的下游并包括第二夹紧机构的管弯曲组件；和控制系统，其构造成可促动所述皮带输送组件，以便拉动管经过所述第一夹紧组件和引导管组件，并将管输送经过所述管切割组件和管弯曲组件，当管接触到所述管弯曲组件之外的阻挡部时停用所述皮带输送组件，促动所述第一和第二夹紧组件以便夹住管，促动所述第一夹紧组件向上游移动，以便向所述管施加预选的拉伸，并在所述管切割组件切割管时保持住所述管，使所述第一夹紧组件和管切割组件向上游运动到让空位置，以便让空所切下的管，并促动所述管弯曲组件来将所切下的管弯曲成发夹形件，松开所述第一和第二夹紧组件，并使所述第一夹紧组件和所述管切割组件向下游运动到起始位置。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一夹紧组件包括液压夹紧缸、可动的上夹紧块、用于在其间夹紧管的可动的上管接合块和固定的下管接合块，以及至少一个位于所述上夹紧块和上管接合块之间的模具弹簧，以便在所述液压夹紧缸克服所述模具弹簧和上管接合块而将所述上夹紧块朝向所述下管接合块推动时调节所述夹紧组件以适应管直径的变化。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第一夹紧组件还包括多个用于在其间接收多个管的可动的上管接合块和固定的下管接合块，以及至少一个位于各个所述可动的上管接合块和可动的上夹紧块之间的模具弹簧。
5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一夹紧组件还包括构造成可使所述第一夹紧组件相对所述底框从所述起始位置运动到让空位置的液压定位缸。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述控制系统构造成可将所述液压定位缸促动到约1100psi的拉伸压力，直到对所述管进行了预选拉伸时为止，之后将所述压力减小到约300psi，同时所述管切割器切割所述管，并在切割了所述管之后将所述压力增加到约1100psi，以便向上游迅速移动所述第一夹紧组件，并且将管从所切下的管中抽回。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一夹紧组件从所述起始位置向上游运动7英寸而到达所述让空位置。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述控制系统包括安装在所述第一夹紧组件上以指示所述起始位置的第一开关、可调式地安装在所述第一夹紧组件上以设定和指示所述预选拉伸的第二开关，以及安装在所述第一夹紧组件上以指示所述让空位置的第三开关。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述预选拉伸处于0-2英寸的范围内。
10.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一夹紧组件从所述起始位置向上游运动7英寸而到达所述让空位置。
11.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述皮带输送组件还包括多个均构造成可输送单独一段管的皮带，可单独地控制所述多个皮带中的每一个，以便将各个所述管段输送到所述阻挡部处。
全文摘要
一种用于依次对一段连续管进行拉直、从输送辊中切下来并将其弯曲成U形的装置，包括管依次经过的第一夹紧件、皮带输送器、管切割器、管弯曲器以及第二夹紧件。夹紧件包括能够夹紧不规则管尺寸的模具弹簧。促动第一和第二夹紧件，以便夹紧管并使第一夹紧件离开第二夹紧件而运动，以便以预选量来拉直管。随后利用管切割器来切割管。使第一夹紧件和管切割器离开所切下的管而运动，利用管弯曲器来将所切下的管弯曲成发夹形件，然后从管弯曲器中分离出来。然后利用皮带输送器将管拉入到装置内，以便进行下一次循环。
文档编号B21D7/12GK1788874SQ200510022998
公开日2006年6月21日 申请日期2005年12月15日 优先权日2004年12月15日
发明者G·B·哈曼, D·S·斯马尔, R·L·特茨洛夫 申请人:伯尔奥克工具及量规公司