CN102284568B - 三维单侧变截面辊弯成型机 - Google Patents
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Abstract
本发明包括机架、成型轧辊部件、辅助轧辊部件、旋转部件、驱动机构，所述机架包括固定机架以及与固定机架活动连接的活动机架，所述旋转部件由所述驱动机构驱动并与所述活动机架连接，所述成型轧辊部件与旋转部件连接并由驱动机构驱动，所述辅助轧辊部件设置在与所述旋转部件相对位置的固定机架。本发明有效的解决了板材不能沿纵向变形的技术问题，能更好的满足实际生产的要求。同时由于本发明是一种单轴变截面辊弯成型技术，把冷弯成型技术与伺服控制技术结合起来，它能够根据设计的要求在型材纵向方向上实现截面形状的连续改变，使冷弯成型型材具有更加合理的力学性能。
Description
技术领域
本发明涉及辊弯成型机，具体涉及一种三维单侧变截面辊弯成型机。
背景技术
现有的辊弯成型机，一般是等截面成型或者是二维单侧的变截面辊弯成型，等截面辊弯成型机无法成型变截面产品，而实际生产实践中对变截面产品的需求在日益增长，等截面辊弯成型机的可成型范围存在很大的局限性。二维单侧变截面辊弯成型机多是通过板材的前进和轧辊沿板材横向的移动这两个运动的合成来实现板材的单边变截面成型。由于轧辊沿横向拉动板材时缺少沿成型轮廓的摆动，使板材内金属流向更加紊乱，从而导致板材的成型力很大且容易造成板材严重变形，降低成型件的力学性能。
发明内容
针对上述需求，本发明的解决的技术问题是，提供一种能沿三维方向进行移动或旋转的三维单侧变截面辊弯成型机。
本发明的三维单侧变截面辊弯成型机的技术方案如下。
本发明的三维单侧变截面辊弯成型机包括机架、成型轧辊部件、辅助轧辊部件、旋转部件、驱动机构，所述机架包括固定机架以及与固定机架活动连接的活动机架，所述旋转部件由所述驱动机构驱动并与所述活动机架连接，所述成型轧辊部件与旋转部件连接并由驱动机构驱动，所述辅助轧辊部件设置在与所述旋转部件相对位置的固定机架上并由驱动机构驱动，所述旋转部件与所述成型轧辊部件以及所述辅助轧辊部件所在的平面垂直，所述成型轧辊部件和所述辅助轧辊部件位于同一平面上。
其中，还包括滚珠丝杠副，所述包括滚珠丝杠副通过固定机架与所述活动机架连接。
其中，所述固定机架包括底板以及固定在底板上的固定板和辅助机架，所述固定板与辅助机架的顶端固定连接有上精密导轨，所述底板上还固定有下紧密导轨。
其中，所述活动机架包括下活动底板、连接支撑板、移动顶板以及旋转立板支架，所述下活动底板与所述下紧密导轨滑动连接，所述连接支撑板以及旋转立板支架的下端与下活动底板连接，所述连接支撑板以及旋转立板支架的顶端连接有移动顶板。
其中，还包括紧密导轨副，所述上精密导轨副与所述移动顶板固定连接，所述下精密导轨副与所述下活动底板固定连接。
其中，所述旋转部件包括上下旋转轴，所述上旋转轴的一端与所述旋转立板支架的上端连接，所述上旋转轴的另一端与所述移动顶板连接，所述下旋转轴的一端与所述旋转立板支架的下端连接，所述下旋转轴的另一端与所述下活动底板连接，所述上旋转轴与所述下旋转轴的轴心重合。
其中，还包括成型轧辊支架，所述成型轧辊支架固定在所述旋转立板支架的内部，所述成型轧辊部件包括若干上下对称的成型轧辊、成型轧辊轴、轴承座，成型轧辊支架，所述轴承座与所述成型轧辊支架螺纹连接，所述成型轧辊轴与所述轴承座固定连接，所述成型轧辊与所述成型轧辊轴固定连接。
其中，所述旋转立板支架的其中一侧端设置有圆弧形凹槽，所述圆弧形凹槽内设有导向滑块，所述导向滑块的一端与成型轧辊支架固定连接，另一端与所述轴承座固定连接，所述成型轧辊支架位于所述旋转立板支架中部，所述成型轧辊支架的上下端分别于所述旋转立板支架固定连接，所述成型轧辊支架的上端与所述轴承座轴向螺纹连接。
其中，所述辅助轧辊部件包括辅助机架、若干组上下对称的辅助轧辊、辅助轧辊轴、辅助轧辊滑块，所述辅助机架的上下端分别于所述上紧密导轨以及底板连接，所述辅助轧辊滑块与所述辅助机架滑动连接，所述辅助轧辊轴与所述辅助轧辊滑块固定连接，所述辅助轧辊与所述辅助轧辊轴固定连接。
其中，所述圆弧形凹槽的圆心与所述旋转轴的轴线以及成型轧辊轴的中心线的交点重合。
其中，所述滚珠丝杠副的滚珠丝杆一端与所述固定板连接，另一端与所述连接支撑板连接。
本发明的有益效果如下。
本发明有效的解决了板材不能沿纵向变形的技术问题，能更好的满足实际生产的要求，其辊弯成型技术运用的领域更加广泛，可用于汽车、建筑等领域的零件与构件的制作。同时由于本发明是一种单轴变截面辊弯成型技术，把冷弯成型技术与伺服控制技术结合起来，它能够根据设计的要求在型材纵向方向上实现截面形状的连续改变，使冷弯成型型材具有更加合理的力学性能。
附图说明
图1是本发明三维单侧变截面辊弯成型机的主视图；
图2是本发明三维单侧变截面辊弯成型机辅助机架的左视图；
图3是本发明三维单侧变截面辊弯成型机成型机架的右视图；
图4是本发明三维单侧变截面辊弯成型机成型机架的主视图；
图5是利用本发明成型的板材轮廓曲线图。
图中：1-伺服电机1；2-固定板；3-上导轨支承座；4-上精密导轨；5-连接支撑板；6-加强板；7-移动顶板；8-上精密导轨副；9-上旋转轴；10-旋转立板支架；11-辅助机架；12-成型轧辊机架；13-轴承座；14-成型轧辊；15-辅助轧辊；16-辅助轧辊轴；17-下旋转轴；18-底板；19-精密导轨副；20-下导轨基座；21-下精密导轨；22-下活动底板；23-精密滚珠丝杠副；24-精密滚珠丝杠；25-升降螺母；26-辅助轧辊滑块；27-导向滑块；28-成型轧辊轴。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的三维单侧变截面辊弯成型机进行进一步说明。
参见附图1所示的主视图，依照本发明的一种三维单侧变截面辊弯成型机包括固定机架以及与固定机架活动连接的活动机架、成型轧辊部件、辅助轧辊部件、旋转部件、驱动机构，所述旋转部件由所述驱动机构驱动并与所述活动机架连接，所述成型轧辊部件与旋转部件连接并由驱动机构驱动，所述辅助轧辊部件设置在与所述旋转部件相对位置的固定机架上并由驱动机构驱动，所述旋转部件与所述成型轧辊部件以及所述辅助轧辊部件所在的平面垂直，所述成型轧辊部件和所述辅助轧辊部件位于同一平面上。所述固定机架包括底板18以及固定在底板18上的固定板2和辅助机架11，所述固定板2与辅助机架11的顶端固定连接有上精密导轨4，所述底板18上还固定有下紧密导轨21。上下精密导轨4、21保证了成型轧辊14及成型轧辊机架12的高精度的直线运动。所述活动机架包括下活动底板22、连接支撑板5、移动顶板7以及旋转立板支架10，所述下活动底板22与所述下紧密导轨21滑动连接，所述连接支撑板5以及旋转立板支架10的下端与下活动底板22连接，所述连接支撑板5以及旋转立板支架10的顶端连接有移动顶板7。移动顶板7上固定连接有上精密导轨副8，下活动底板22与下精密导轨副19固定连接，其中，下精密导轨副19与底板18通过下导轨基座20连接。
参见附图3所示，旋转部件包括上下旋转轴，所述上旋转轴9的一端与所述旋转立板支架10的上端连接，所述上旋转轴9的另一端与所述移动顶板7连接，所述下旋转轴17的一端与所述旋转立板支架10的下端连接，上旋转轴9轴向由移动顶板7定位，上旋转轴9的轴上端连接伺服电机1，在伺服电机1转矩作用下，通过旋转立板支架10带动整个成型辊部分绕顶部旋转轴9、下旋转轴17轴线作旋转运动。所述上旋转轴9与所述下旋转轴17的轴心重合。
所述下旋转轴17的另一端与所述下活动底板22连接。所述辅助轧辊部件包括辅助机架11、若干组上下对称的辅助轧辊15、辅助轧辊轴16、辅助轧辊滑块26，所述辅助机架11的上下端分别于所述上紧密导轨4以及底板18连接，所述辅助轧辊滑块26与所述辅助机架11滑动连接，所述辅助轧辊轴16与所述辅助轧辊滑块26固定连接，所述辅助轧辊15与所述辅助轧辊轴16连接。辅助轧辊15及辅助机架11部分主要起到在板材成型时对板材辅助定位的作用，防止因左侧成型轧辊14成型力对板材产生偏斜。
参见附图2和附图4所示的成型轧辊支架12，固定在所述旋转立板支架10的内部，所述成型轧辊部件包括若干组上下对称的成型轧辊14、成型轧辊轴28、轴承座13，成型轧辊支架12，所述轴承座13与所述成型轧辊支架12螺纹连接，所述成型轧辊轴28与所述轴承座13连接，所述成型轧辊14与所述成型轧辊轴28连接。
其中，所述旋转立板支架10的其中一侧端设置有圆弧形凹槽，所述圆弧形凹槽内设有导向滑块27，所述导向滑块27的一端与成型轧辊支架12固定连接，另一端与所述轴承座13固定连接，所述成型轧辊支架12位于所述旋转立板支架10中部，所述成型轧辊支架12的上下端分别于所述旋转立板支架10固定连接，所述成型轧辊支架12的上端与所述轴承座13轴向螺纹连接。成型轧辊14可以由升降螺母25调整沿成型轧辊机架12内壁上下滑移，实现针对不同板厚的板材成型时调整。导向滑块27嵌在左侧机架固定板10的弧形圆弧形凹槽里，与其配合使导向滑块27能在圆弧形凹槽中滑移，该圆弧的圆心与竖直轴(上旋转轴9和下旋转轴17)和两根成型轧辊轴28的中心线的交点重合，进而实现成型轧辊机架12及成型轧辊14绕该点转动一定的角度。这样设计的好处是可以根据板材成型过程中每一道次的受力来调整成型轧辊14与板材的角度，进而改善受力状况，实现高强钢板的成型。
滚珠丝杠副部分主要由伺服电机1、固定板2、连接支撑板5、精密滚珠丝杠副23、精密滚珠丝杠24组成。在伺服电机1经减速器连接在固定板2上，固定板2固定连接在底板18上；精密滚珠丝杠24左端固定在固定板2上，右端与精密滚珠丝杠副23配合。在伺服电机1的输出转矩作用下经精密滚珠丝杠副23、精密滚珠丝杠24推动成型轧辊14及成型轧辊机架12的左右直线移动。
通过以上对各个部件的说明，可以看到由各个部件的相互配合协作可以实现成型轧辊14左右方向直线运动和绕竖直轴转动，同时上下成型辊也在同步旋转。本发明也可以通过计算机程序控制伺服电机1，从而控制轧辊沿成型轮廓的旋转。本发明能够根据设计的要求，通过板材的前进、轧辊沿板材横向的进给和轧辊沿成型轮廓的旋转三个运动的合成，在型材纵向方向上实现截面形状的连续改变，实现三维单侧变截面辊弯成型，使冷弯成型型材具有更加合理的力学性能。下面举例说明本发明成型机的工作方式。
图5是利用本发明成型的板材轮廓曲线图。本发明采用12道次(即12组对称轧辊)的成型机成型某单边变截面型材，其变截面边的轮廓曲线图如图5所示，欲将变截面边从0度成型到80度。相邻两道次成型轧辊机架12间的距离为500mm(即相邻两组成型轧辊14的啮入端之间的距离)。板材进料时截面轮廓改变的一侧(如图5所示的下侧)进入成型轧辊，截面轮廓不改变的一侧(如图5所示的上侧边)进入辅助轧辊。安装在成型轧辊机架12主轴上的伺服电机1带动成型轧辊轴28转动，进而带动安装在成型轧辊轴28上的成型轧辊14转动。成型轧辊14通过摩擦带动板材前进，同时辅助轧辊15压住板材的另一边防止板材在成型过程中发生摆动、偏转而影响成型精度。在成型过程中，与精密滚珠丝杠24相连的伺服电机1带动精密滚珠丝杠24转动，带动精密滚珠丝杠副23在精密滚珠丝杠24上移动，从而实现成型轧辊机架12沿板材横向在下精密导轨21上移动，实现板材成型时的单边可变截面。成型轧辊机架12沿板材横向的位移取决于板材轮廓形状和板材进料速度。如板材轮廓为二次曲线y＝ax2+bx+c的一部分，则板材在进料方向上每前进Δx，在横向成型轧辊机架12的进给增量为
与此同时，连接在上旋转轴9上的伺服电机1带动上旋转轴9转动，下旋转轴17从动，从而带动成型轧辊机架12旋转。旋转的角度也与轧辊轮廓形状和板材进料速度有关。如上述二次曲线的板材轮廓，则板材在进料方向上每前进Δx，成型轧辊机架12的转角增量为Δθ＝arctan(2axn+1+b)-arctan(2axn+b)。通过板材的前进、轧辊沿板材横向的进给和轧辊沿成型轮廓的旋转三个运动的合成在型材纵向方向上实现截面形状的连续改变，实现三维单侧变截面辊弯成型。
欲将板材变截面边从0度成型到80度，除设计专用辊型的轧辊外，考虑到成型件的具体情况，有可能需要使每一道次成型轧辊的轴线与水平方向成一定角度。在本例中，12道次的成型机的成型轧辊轴线与水平方向的角度分别为-10度、-10度、0度、10度、10度、20度、30度、30度、40度、50度、50度和60度。导向滑块27通过螺钉固定在成型轧辊机架12上，并使得成型轧辊机架12可以沿旋转立板支架10上的滑槽滑动，从而调整成型轧辊轴线与水平方向的夹角。在成型开始前，成型轧辊轴线与水平方向的角度要调整到所需的角度，然后用螺钉将成型轧辊机架12固定在旋转立板支架10上。在成型过程中，该角度不再改变。
板材通过某个道次进入下一个道次时，该道次的成型机重复前一道次成型机的动作，以保证成型过程的顺利进行，并在前一道次成型角度的基础上再成型10度角度。轧辊辊型不同保证了每道次成型机成型不同的角度和形状，但各道次成型机运动的成型轨迹相同，只是各道次成型运动的时间上按照空间的每道次之间的间隔距离延迟。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应当视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种三维单侧变截面辊弯成型机，其特征在于，包括机架、成型轧辊部件、辅助轧辊部件、旋转部件、驱动机构，所述机架包括固定机架以及与固定机架活动连接的活动机架，所述旋转部件由所述驱动机构驱动并与所述活动机架连接，所述成型轧辊部件与旋转部件连接并由驱动机构驱动，所述辅助轧辊部件设置在与所述旋转部件相对位置的固定机架上。
2.根据权利要求1所述的三维单侧变截面辊弯成型机，其特征在于，还包括滚珠丝杠副，所述滚珠丝杠副通过固定机架与所述活动机架连接。
3.根据权利要求2所述的三维单侧变截面辊弯成型机，其特征在于，所述固定机架包括底板以及固定在底板上的固定板和辅助机架，所述固定板与辅助机架的顶端固定连接有上精密导轨，所述底板上还固定有下精密导轨。
4.根据权利要求3所述的三维单侧变截面辊弯成型机，其特征在于，所述活动机架包括下活动底板、连接支撑板、移动顶板以及旋转立板支架，所述下活动底板与所述下精密导轨滑动连接，所述连接支撑板以及旋转立板支架的下端与下活动底板连接，所述连接支撑板以及旋转立板支架的顶端连接有移动顶板。
5.根据权利要求4所述的三维单侧变截面辊弯成型机，其特征在于，还包括精密导轨副，上精密导轨副与所述移动顶板固定连接，下精密导轨副与所述下活动底板固定连接。
6.根据权利要求4所述的三维单侧变截面辊弯成型机，其特征在于，所述旋转部件包括上下旋转轴，所述上旋转轴的一端与所述旋转立板支架的上端连接，所述上旋转轴的另一端与所述移动顶板连接，所述下旋转轴的一端与所述旋转立板支架的下端连接，所述下旋转轴的另一端与所述下活动底板连接，所述上旋转轴与所述下旋转轴的轴心重合。
7.根据权利要求6所述的三维单侧变截面辊弯成型机，其特征在于，还包括成型轧辊支架，所述成型轧辊支架固定在所述旋转立板支架的内部，所述成型轧辊部件包括若干组上下对称的成型轧辊、成型轧辊轴、轴承座、成型轧辊支架，所述轴承座与所述成型轧辊支架螺纹连接，所述成型轧辊轴与所述轴承座固定连接，所述成型轧辊与所述成型轧辊轴固定连接。
8.根据权利要求7所述的三维单侧变截面辊弯成型机，其特征在于，所述旋转立板支架的其中一侧端设置有圆弧形凹槽，所述圆弧形凹槽内设有导向滑块，所述导向滑块的一端与成型轧辊支架固定连接，另一端与所述轴承座固定连接，所述成型轧辊支架位于所述旋转立板支架中部，所述成型轧辊支架的上下端分别与所述旋转立板支架固定连接，所述成型轧辊支架的上端与所述轴承座轴向螺纹连接。
9.根据权利要求8所述的三维单侧变截面辊弯成型机，其特征在于，所述辅助轧辊部件包括辅助机架、若干组上下对称的辅助轧辊、辅助轧辊轴、辅助轧辊滑块，所述辅助机架的上下端分别与所述上精密 导轨以及底板连接，所述辅助轧辊滑块与所述辅助机架滑动连接，所述辅助轧辊轴与所述辅助轧辊滑块固定连接，所述辅助轧辊与所述辅助轧辊轴固定连接。
10.根据权利要求9所述的三维单侧变截面辊弯成型机，其特征在于，所述圆弧形凹槽的圆心与所述旋转轴的轴线以及成型轧辊轴的中心线的交点重合。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130612 Termination date: 20210512 |