CN106734420A - 一种空间管件柔性弯曲扭转成形装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空间管件柔性弯曲扭转成形装置，用于成形任意几何外形的空间管件；通过活动模操控机构控制活动模与固定模的相对位置进而控制弯曲半径，通过控制扭转机构的扭转角来改变弯曲平面，通过控制送进机构来实现连续进给，进而成形出空间管件。通过扭转机构上的三爪卡盘夹紧管材，实现管材扭转运动。扭转机构固定在第一送进机构上，实现管材送进运动。活动模操控机构安装在第二送进机构上，第二送进机构工作时，驱动活动模组件相对于固定模组件发生偏转，实现弯曲操作。活动模操控机构驱动活动模相对于固定模旋转，调节灵活。通过电机驱动送进机构，带动扭转机构和弯曲机构,实现空间管件的多个方位的弯曲扭转成形。

Description

一种空间管件柔性弯曲扭转成形装置

技术领域

本发明涉及金属管件塑性加工技术领域，具体地说，涉及一种空间管件柔性弯曲扭转成形装置。

背景技术

空间管件柔性弯曲成形装置应用于管件塑性加工技术领域，根据不同的应用需求，可成形出具有不同形状的管件。从结构特征上看，空间管件柔性弯曲成形装置主要由送进机构、机架、固定模、活动模和活动模操纵机构组成。美国专利US4416136提出了“一种可用于成形空间多拐型构件的弯管机构”，但无法成形连续的空间样条型构件。欧洲专利EP2399688A1公开了“一种三辊轮推弯成形法”，通过在送进机构上施加扭矩产生空间管件，该成形机构简单且效果较好，但活动轮的位置控制相对比较复杂。美国专利US8919171B2和US8863565B2提出了一种由六自由度机械手控制的空间弯管方法，欧洲专利EP1863604B1提出一种能够较好适应空间任意曲线成形的“自由弯曲”新方法，这些方法共同特点是:将管材逐步推过一个空间一定角度范围内自由转动的弯曲模型腔，通过控制活动模与固定模的相对位置来成形任意几何外形的管件。该成形方法的缺陷是活动模的自由度较多，运动控制比较麻烦。

发明内容

为了避免现有技术存在的不足，本发明提出一种空间管件柔性弯曲扭转成形装置，用于成形任意几何外形的管件；通过活动模操控机构控制活动模与固定模的相对位置进而控制弯曲半径，通过控制扭转机构的扭转角来改变弯曲平面，通过控制送进机构来实现连续进给，进而成形出空间管件。各机构部件协调控制，具有良好的可操作性和实用性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括机架、第一送进机构、扭转机构、第二送进机构、固定模组件、活动模组件、活动模操控机构，其特征在于所述机架为各部件提供支撑；

所述第一送进机构与所述第二送进机构为两个结构相同的部件，第一送进机构与第二送进机构分别包括滑块、滑轨、螺杆、第一电机，滑块内部安装有螺母,螺杆一端与螺母配合连接，螺杆另一端与第一电机输出轴连接，螺杆两侧有滑轨，且与螺杆位于同一水平面上，滑块上部设有螺孔，用于安装扭转机构，第一送进机构与第二送进机构的底板轴向开有多条T型槽，第一送进机构与第二送进机构分别固定在机架上，以机架中轴线平行安装，第一电机通过螺杆驱动滑块沿两侧滑轨移动，实现送进操作；

所述扭转机构包括第二电机、第一连接板、第一小齿轮、第一大齿轮、空心轴、第一轴套、套筒、端盖、联轴器、三爪卡盘、上轴瓦、下轴瓦，第一轴套装夹在上轴瓦与下轴瓦之间，下轴瓦固连在第一送进机构的滑块上，第一轴套一端与第一连接板固连，端盖与第一轴套另一端连接，空心轴一端与第一大齿轮固连，空心轴另一端穿过第一连接板、第一轴套、端盖，与三爪卡盘通过联轴器连接，第二电机位于第一轴套的上方安装在第一连接板上，第一小齿轮与第二电机输出轴固连，且第一小齿轮与第一大齿轮啮合,管材***空心轴通过三爪卡盘夹紧；

所述固定模组件包括第一支架、螺母、球形固定模,第一支架固定在机架的安装板上,球形固定模凸出的一端与第一支架连接,并通过螺母锁紧,球形固定模另一端位于活动模组件上；

所述活动模组件由球模后盖、操作柄、球模前盖、外模盖、活动模、内模盖和螺栓组成，球模前盖与球模后盖扣合,球模前盖与球模后盖上部凸耳通过螺栓连接，球模前盖与球模后盖下部凸耳位于操作柄上凹槽内并通过螺栓固连，球形固定模另一端位于球模前盖与球模后盖扣合的空腔内转动,活动模装夹在外模盖与内模盖中间，位于球形固定模端部；

所述活动模操控机构包括第三电机、第二连接板、第二小齿轮、第二大齿轮、第二轴套、滑键筒、滑键轴、圆螺母、轴承、半轴、销轴、第二支架、铰接轴，第二轴套一端与滑键筒一端固连,第二大齿轮固定在第二轴套另一端，半轴通过轴承安装在第二轴套内，半轴一端与滑键轴通过圆螺母连接，滑键轴与操作柄固连，第二连接板安装在半轴的外侧，第三电机位于第二支架的上方固定在第二连接板上，第二小齿轮与第三电机输出轴固连，且第二小齿轮与第二大齿轮啮合,第三电机旋转驱动第二小齿轮与第二大齿轮啮合传动、带动第二轴套和滑键筒驱动滑键轴转动，并驱动操作柄旋转，半轴另一端与铰接轴通过销轴铰接,铰接轴端部有螺纹通过螺母配合安装在第二支架上,第二支架固定在第二送进机构上；第二送进机构通过第二支架、铰接轴、半轴、滑键筒、滑键轴、操作柄驱动活动模组件相对于固定模组件向一个方向发生偏转，实现弯曲操作。

第一大齿轮、空心轴、第一轴套、套筒、联轴器与三爪卡盘同轴安装。

第二大齿轮、第二轴套、滑键筒、铰接轴、半轴与滑键轴同轴安装。

有益效果

本发明提出的一种空间管件柔性弯曲扭转成形装置，用于成形任意几何外形的空间管件；通过活动模操控机构控制活动模与固定模的相对位置进而控制弯曲半径，通过控制扭转机构的扭转角来改变弯曲平面，通过控制送进机构来实现连续进给，进而成形出空间管件。弯曲扭转成形装置通过扭转机构上的三爪卡盘夹紧管材，并实现管材扭转运动。扭转机构固定在第一送进机构上，实现管材送进运动。活动模操控机构安装在第二送进机构上，第二送进机构工作时，驱动活动模组件相对于固定模组件向一个方向发生偏转，实现弯曲操作。活动模操控机构还能驱动活动模组件相对于固定模组件向另一个方向发生偏转，实现第二方向的弯曲操作。弯曲姿态调节灵活，拓展可利用的空间，避免成形的空间管件与弯曲扭转成形装置上的部件发生碰撞。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明一种空间管件柔性弯曲扭转成形装置作进一步详细说明。

图1为本发明空间管件柔性弯曲扭转成形装置示意图。

图2为本发明弯曲扭转成形装置的机架示意图。

图3为本发明弯曲扭转成形装置的送进机构示意图。

图4为本发明弯曲扭转成形装置的扭转机构示意图。

图5为本发明弯曲扭转成形装置的固定模组件及活动模组件示意图。

图6为本发明弯曲扭转成形装置的活动模操控机构示意图。

图7为本发明弯曲扭转成形装置的第一支架示意图。

图8为本发明弯曲扭转成形装置的上轴瓦示意图。

图9为本发明弯曲扭转成形装置的下轴瓦示意图。

图10为本发明弯曲扭转成形装置的第二支架示意图。

图中

1.机架 2.第一送进机构 3.管材 4.扭转机构 5.第二送进机构 6.活动模操控机构 7.活动模组件 8.固定模组件 9.安装板 10.第一长条孔 11.第二长条孔 12.T型槽13.螺孔 14.滑块 15.滑轨 16.螺杆 17.第一电机 18.第二电机 19.第一连接板 20.第一小齿轮 21.第一大齿轮 22.空心轴 23.第一轴套 24.下轴瓦 25.套筒 26.端盖 27.联轴器 28.三爪卡盘 29.上轴瓦 30.第一支架 31.螺母 32.螺栓 33.球形固定模 34.球模后盖 35.操作柄 36.球模前盖 37.外模盖 38.活动模 39.内模盖 40.第三电机 41.第二连接板 42.第二小齿轮 43.第二轴套 44.滑键筒 45.滑键轴 46.圆螺母 47.轴承 48.半轴49.第二大齿轮 50.销轴 51.第二支架 52.铰接轴

具体实施方式

本实施例是一种空间管件柔性弯曲扭转成形装置。通过协调控制送进机构、活动模操控机构和扭转机构，来成形空间管件。管材3通过扭转机构4上的空心轴22，***固定模组件8和弯曲模组件7，使用三爪卡盘28将管材3夹紧，实现管材扭转运动。第一送进机构2驱动扭转机构4和管材3向固定模组件8靠近，实现管材送进运动。第二送进机构5驱动活动模操控机构6，使活动模组件7相对于固定模组件8旋转，实现一个方向弯曲。活动模操控机构6设置有滑键筒44和滑键轴45，适应于第二送进机构5送进时滑块14和球形固定模33之间的距离变化。活动模操控机构6驱动滑键轴45和操作柄35转动，进而驱动活动模组件7向第二个方向弯曲。

参阅图1～图10，本实施例空间管件柔性弯曲扭转成形装置，由机架1、第一送进机构2、扭转机构4、第二送进机构5、固定模组件8、活动模组件7、活动模操控机构6组成，机架1为各部件提供支撑。机架1为框架结构,机架1上设置有安装板9，用于安装第一支架30；第一长条孔10和第二长条孔11分别与第一送进机构2、第二送进机构5上的T型槽12配合,并通过螺栓紧固在机架1上。

第一送进机构2与第二送进机构5为两个结构相同的部件。第一送进机构2与第二送进机构5分别包括滑块14、滑轨15、螺杆16和第一电机17；滑块14内部安装有螺母,螺杆16一端与螺母配合连接，螺杆16另一端与第一电机17输出轴连接；螺杆16两侧有滑轨,且与螺杆16位于同一水平面上,滑块14上部加工有螺孔13，用于安装扭转机构4，第一送进机构2与第二送进机构5底部轴向开有多个T型槽12，第一送进机构2与第二送进机构5分别固定在机架1上，以机架中轴线平行安装。滑块14和螺杆16构成螺旋运动副，第一电机17通过螺杆16驱动滑块14移动，实现送进操作。

扭转机构4由第二电机18、第一连接板19、第一小齿轮20、第一大齿轮21、空心轴22、第一轴套23、套筒25、端盖26、联轴器27、三爪卡盘28、上轴瓦29、下轴瓦24组成，第一轴套23装夹在上轴瓦29与下轴瓦24之间，通过螺栓连接紧固。下轴瓦24通过螺栓固连在第一送进机构2上。第一轴套23一端与第一连接板19固定连接,端盖26与第一轴套23另一端连接；空心轴22一端与第一大齿轮21固连，空心轴22另一端穿过第一连接板19、第一轴套23、端盖26，与三爪卡盘28通过联轴器27连接。第二电机18位于第一轴套23的上方固定在第一连接板19上；第一小齿轮20与第二电机18输出轴固连，且第一小齿轮20与第一大齿轮21啮合。管材3***空心轴22通过三爪卡盘28夹紧,第二电机18驱动三爪卡盘28和管材3转动。安装时，第一大齿轮21、空心轴22、第一轴套23、套筒25、联轴器27与三爪卡盘28同轴安装。

本实施例中，固定模组件8包括第一支架30、螺母31、球形固定模33,第一支架30固定在机架1的安装板9上；球形固定模33凸出的一端与第一支架30连接,并通过螺母31锁紧,球形固定模33另一端位于活动模组件7上。活动模组件7由球模后盖34、操作柄35、球模前盖36、外模盖37、活动模38、内模盖39和螺栓32组成；球模前盖36与球模后盖34扣合安装,球模前盖36与球模后盖34上部凸耳通过螺栓32固定连接，球模前盖36与球模后盖34下部凸耳位于操作柄35上凹槽内并通过螺栓固连，球形固定模33另一端位于球模前盖36与球模后盖34扣合的空间内转动,活动模38装夹在外模盖37与内模盖39中心部位,位于球形固定模33的端部。

活动模操控机构6包括第三电机40、第二连接板41、第二小齿轮42、第二大齿轮49、第二轴套43、滑键筒44、滑键轴45、圆螺母46、轴承47、半轴48、销轴50、第二支架51、铰接轴52；第二轴套43一端与滑键筒44一端固定连接,第二大齿轮49固定在第二轴套43另一端，半轴48通过轴承47安装在第二轴套43内，半轴48一端与滑键轴45通过圆螺母46连接，滑键轴45与操作柄35固连，第二连接板41安装在半轴48的外侧。第三电机40位于第二支架51的上方固定在第二连接板41上，第二小齿轮42与第三电机40输出轴固连，且第二小齿轮42与第二大齿轮49啮合；第三电机40旋转驱动第二小齿轮42与第二大齿轮49啮合传动、带动第二轴套43和滑键筒44驱动滑键轴45转动，并驱动操作柄35旋转；半轴48另一端与铰接轴52通过销轴50铰接,铰接轴52端部有螺纹通过螺母配合安装在第二支架51上,第二支架51固定在第二送进机构5上。第二送进机构5通过第二支架51、铰接轴52、半轴48、滑键筒44、滑键轴45、操作柄35驱动活动模组件7相对于固定模组件8向一个方向发生偏转，实现弯曲操作。滑键筒44与滑键轴45之间可相对滑动，以适应第二送进机构5送进时滑块14和球形固定模33之间的距离变化。第三电机40通过第二小齿轮42、第二大齿轮49、第二轴套43、滑键筒44、滑键轴45、操作柄35驱动活动模组件7相对于固定模组件8向另一个方向发生偏转，实现第二方向的弯曲操作。安装时，第二大齿轮49、第二轴套43、滑键筒44、铰接轴52、半轴48与滑键轴45同轴安装。

Claims (3)

1.一种空间管件柔性弯曲扭转成形装置，包括机架、第一送进机构、扭转机构、第二送进机构、固定模组件、活动模组件、活动模操控机构，其特征在于:

所述机架为各部件提供支撑；

所述第一送进机构与所述第二送进机构为两个结构相同的部件，第一送进机构与第二送进机构分别包括滑块、滑轨、螺杆、第一电机，滑块内部安装有螺母,螺杆一端与螺母配合连接，螺杆另一端与第一电机输出轴连接，螺杆两侧有滑轨，且与螺杆位于同一水平面上，滑块上部设有螺孔，用于安装扭转机构，第一送进机构与第二送进机构的底板轴向开有多条T型槽，第一送进机构与第二送进机构分别固定在机架上，以机架中轴线平行安装，第一电机通过螺杆驱动滑块沿两侧滑轨移动，实现送进操作；

所述扭转机构包括第二电机、第一连接板、第一小齿轮、第一大齿轮、空心轴、第一轴套、套筒、端盖、联轴器、三爪卡盘、上轴瓦、下轴瓦，第一轴套装夹在上轴瓦与下轴瓦之间，下轴瓦固连在第一送进机构的滑块上，第一轴套一端与第一连接板固连，端盖与第一轴套另一端连接，空心轴一端与第一大齿轮固连，空心轴另一端穿过第一连接板、第一轴套、端盖，与三爪卡盘通过联轴器连接，第二电机位于第一轴套的上方安装在第一连接板上，第一小齿轮与第二电机输出轴固连，且第一小齿轮与第一大齿轮啮合,管材***空心轴通过三爪卡盘夹紧；

所述固定模组件包括第一支架、螺母、球形固定模,第一支架固定在机架的安装板上,球形固定模凸出的一端与第一支架连接,并通过螺母锁紧,球形固定模另一端位于活动模组件上；

所述活动模组件由球模后盖、操作柄、球模前盖、外模盖、活动模、内模盖和螺栓组成，球模前盖与球模后盖扣合,球模前盖与球模后盖上部凸耳通过螺栓连接，球模前盖与球模后盖下部凸耳位于操作柄上凹槽内并通过螺栓固连，球形固定模另一端位于球模前盖与球模后盖扣合的空腔内转动,活动模装夹在外模盖与内模盖中间，位于球形固定模端部；

所述活动模操控机构包括第三电机、第二连接板、第二小齿轮、第二大齿轮、第二轴套、滑键筒、滑键轴、圆螺母、轴承、半轴、销轴、第二支架、铰接轴，第二轴套一端与滑键筒一端固连,第二大齿轮固定在第二轴套另一端，半轴通过轴承安装在第二轴套内，半轴一端与滑键轴通过圆螺母连接，滑键轴与操作柄固连，第二连接板安装在半轴的外侧，第三电机位于第二支架的上方固定在第二连接板上，第二小齿轮与第三电机输出轴固连，且第二小齿轮与第二大齿轮啮合,第三电机旋转驱动第二小齿轮与第二大齿轮啮合传动、带动第二轴套和滑键筒驱动滑键轴转动，并驱动操作柄旋转，半轴另一端与铰接轴通过销轴铰接,铰接轴端部有螺纹通过螺母配合安装在第二支架上,第二支架固定在第二送进机构上；第二送进机构通过第二支架、铰接轴、半轴、滑键筒、滑键轴、操作柄驱动活动模组件相对于固定模组件向一个方向发生偏转，实现弯曲操作。

2.根据权利要求1所述的空间管件柔性弯曲扭转成形装置，其特征在于:第一大齿轮、空心轴、第一轴套、套筒、联轴器与三爪卡盘同轴安装。

3.根据权利要求1所述的空间管件柔性弯曲扭转成形装置，其特征在于:第二大齿轮、第二轴套、滑键筒、铰接轴、半轴与滑键轴同轴安装。