CN101879540A - 便携式数控液压弯管弯排机 - Google Patents

Abstract

一种便携式数控液压弯管弯排机，设有液压推力缸、装在液压推力缸活塞杆端头的模具以及设在液压推力缸前部的待弯材料支撑机构，待弯材料支撑机构设有左右旋转支撑销，以液压推力缸为中心设有两排与旋转支撑销配合连接的传扭轴，传扭轴分别设置在左右两个齿轮箱体内，上述的齿轮箱体悬挂在四连杆摆动机构上，在四连杆摆动机构的两端部设有齿轮箱体的弹性复位机构，在四连杆摆动机构的两侧部设有四连杆摆动机构的复位机构，上述插接孔对应的传扭轴上固定有传动齿轮，齿轮箱体上设有与传动齿轮配合的传动齿条，齿轮箱体上设有与传动齿条相连接的传感器。该机通过数字化控制弯管弯排的角度、力度大、弯曲的材料的径向尺寸大、机体轻。

Description

便携式数控液压弯管弯排机

技术领域

本发明涉及一种弯管弯排设备，特别是一种便携式数控液压弯管弯排机。

背景技术

目前，公知的弯管机、弯排机根据结构不同，有：

1、床式数控弯管弯排机，弯制方式为旋转模具挤压被弯材料。角度检测方式是检测旋转模具角度和材料的进给量以及材料的矢量。其缺点是体大笨重，不适于移动使用。

2、小型数控旋转模具式弯管弯排机，弯制方式为旋转模具挤压被弯材料。角度检测方式是：检测旋转模具的旋转角度。其缺点是受旋转模具的传动机构的机械强度限制，所弯材料径向尺寸较小，弯制相同直径的材料，其机器重量较普通便携式液压弯管弯排机大。我国引进了意大利生产的ERCOLINA牌电动数控弯管机，但因为该类机所存在的力度小、所弯材料的径向尺寸小的缺点，不能完全代替普通便携式液压弯管弯排机。

3、普通便携式液压弯管弯排机，弯制方式为：模具直线运动顶弯被弯型材。其缺点是弯管角度靠目测控制，不精确。

4、带刻度线的普通便携式液压弯管弯排机，弯制方式为：模具直线运动顶弯被弯型材。一种方案是将刻度尺安装在活塞上，目测活塞进给刻度，从经验刻度判断弯管角度；另一种刻度方案是将角度刻在支撑板架上，目测刻度。目测方式有不精确的缺点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提出了一种数字化控制弯管弯排的角度、力度大、弯曲的材料的径向尺寸大、机体轻的便携式数控液压弯管弯排机。

本发明要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的，一种便携式数控液压弯管弯排机，设有液压推力缸、装在液压推力缸活塞杆端头的模具以及设在液压推力缸前部的待弯材料支撑机构，其特点是：待弯材料支撑机构设有左右旋转支撑销，以液压推力缸为中心在液压推力缸两侧对称的设有两排与旋转支撑销配合连接的传扭轴，传扭轴分别设置在左右两个齿轮箱体内，上述的齿轮箱体悬挂在四连杆摆动机构上，四连杆摆机构包括相互铰接的上框架、两侧框架以及下框架，下框架与机体固定，上框架的两端向下设有两个滑动轴，滑动轴的下端设有弹性浮盘，齿轮箱体的两端设有滑动槽，齿轮箱体通过滑动槽安装在滑动轴的弹性浮盘上，在四连杆摆动机构的两端部设有齿轮箱体的弹性复位机构，在四连杆摆动机构的两侧部设有四连杆摆动机构的复位机构，上述插接孔对应的传扭轴上固定有传动齿轮，齿轮箱体上设有与传动齿轮配合的传动齿条，齿轮箱体上设有与传动齿条相连接的传感器。

本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，左右旋转支撑销的上面设有上盖板，下面设有下支架板，下支架板与机体固定，上盖板与液压推力缸的缸体铰接，上盖板与下支架板相对应的设有与旋转支撑销的销轴配合的限位孔。

本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，所述的传感器为角位移传感器或直线位移传感器。

本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，在传动齿轮的两侧其设有两条传动齿条，在齿轮箱体上设有传动齿条导向槽，传动齿条的两端通过导向轴装在上述的导向槽内，在导向轴的两端设有撑紧弹簧。

本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，旋转支撑销和传扭轴之间通过活动联轴器连接。

本发明与现有技术相比，通过齿轮箱体悬挂在四连杆摆动机构上的结构，确保支撑销的销轴始终与水平面垂直，采用对旋转支撑销的转动角度的检测，间接的得到了材料的被弯角度，数字化控制弯管弯排的角度。该机具有普通便携式液压弯管弯排机的力度大、弯曲的材料的径向尺寸大、机体轻的优点，又具有床式数控弯管弯排机、小型数控旋转模具式电动弯管弯排机的数字控制的优点。

附图说明

图1为主机的仰视图。

图2为主机的右视图。

图3为主机的主视图。

图4为主机的左视图及液压部分结构图。

图5为主机的俯视图。

图6为材料被弯后的俯视示意图。

图7为旋转支撑销的轴和支架板孔的局部剖面图。

图8为将图7的支架板孔单独放大，旋转支撑销在支架板孔中的位移示意图。

图9为齿轮箱体被旋转支撑销冲击的示意图。

图10为旋转支撑销的轴带动齿轮箱体、四连杆摆动机构偏移的示意图。

图11为旋转支撑销的轴带动齿轮箱体偏移的示意图。

图12为四连杆摆动机构偏移后的俯视图。

图13为四连杆摆动机构的轴测图。

图14为齿轮箱体偏移后的俯视示意图。

图15为A型联轴器接头甲。

图16为A型联轴器接头乙。

图17为B型联轴器接头甲。

图18为B型联轴器接头乙。

图19为电器控制原理框图。

具体实施方式

一种便携式数控液压弯管弯排机，设有液压推力缸、装在液压推力缸活塞杆端头的模具以及设在液压推力缸前部的待弯材料支撑机构，待弯材料支撑机构设有左右旋转支撑销，以液压推力缸为中心在液压推力缸两侧对称的设有两排与旋转支撑销配合连接的传扭轴，传扭轴分别设置在左右两个齿轮箱体内，上述的齿轮箱体悬挂在四连杆摆动机构上，四连杆摆机构包括相互铰接的上框架、两侧框架以及下框架，下框架与机体固定，上框架的两端向下设有两个滑动轴，滑动轴的下端设有弹性浮盘，齿轮箱体的两端设有滑动槽，齿轮箱体通过滑动槽安装在滑动轴的弹性浮盘上，在四连杆摆动机构的两端部设有齿轮箱体的弹性复位机构，在四连杆摆动机构的两侧部设有四连杆摆动机构的复位机构，上述插接孔的传扭轴上固定有传动齿轮，齿轮箱体上设有与传动齿轮配合的传动齿条，齿轮箱体上设有与传动齿条相连接的传感器。左右旋转支撑销的上面设有上盖板，下面设有下支架板，下支架板与机体固定，上盖板与液压推力缸的缸体铰接，上盖板与下支架板相对应的设有与旋转支撑销的销轴对应的限位孔。所述的传感器为角位移传感器或直线位移传感器。在传动齿轮的两侧设有两条传动齿条，在齿轮箱体上设有传动齿条导向轴，传动齿条上设有导向槽，传动齿条通过两端的导向槽安装在导向轴上，传动齿条的两端设有撑紧弹簧。

角度检测部分，见图3：

1、直线运动传感器；

2、旋转运动传感器；

3、B型联轴器接头甲，见图3、图17；

4、B型联轴器接头乙，见图3、图18；

5、5.1、5.1齿条回位弹簧轴；为区别两根齿条回位弹簧轴，在图3中用5.1、5.2表示；其它图通用5表示。

6、6.1、6.2齿轮箱体；为区别两个齿轮箱体，在图14中用6.1、6.2表示；其它图通用6表示。

7、水平滑动支撑轴；

8、甲齿条导向轴；

9、弹簧；

10、甲齿条；

11、甲齿轮；

12、甲齿轮传扭轴；

13、乙齿条；

14、拨针；

15、拨叉；

四连杆摆动机构，见图2、图3；

16、角形安装板；

17、Y方向限位架；

18、18.1、18.2，四连杆底轴；为区别两根四连杆底轴，在图10、图12、图13中用18.1、18.2表示；其它图通用18表示。

19、H形机架杆；

20、20.1、20.2，H形四连杆臂，为区别两根H形四连杆臂，在图10、图12、图13中用20.1、

20.2表示；其它图通用20表示。

21、X方向限位架；

22、乙齿条导向轴；

23、H型连杆；

24、24.1、24.2，四连杆上轴，为区别两根四连杆上轴，在图10、图12、图13中用24.1、24.2表示；其它图通用24表示。

A型联轴器，见图3、图15、图16：

25、A型联轴器接头甲；

26、A型联轴器接头乙；

27A型联轴器接头乙销轴；

液压机械部分，见图4：

28、液压推力缸；

29、活塞；

30、上支架板；

31、31.1、31.2、旋转支撑销；为区别两根旋转支撑销，在图6中用31.1、31.2表示；其它图通用31表示。

32、机箱；

33、传感器齿轮；

34、被弯材料；

35、弯管弯排模具；

36、下支架板；

37、传感器电缆

38、控制电缆

39、接触器、电磁阀

40、液压单元

41、高压油管；

42、控制器。

微机控制部分的组成；见图18：

43、传感器输入口；

44、角度显示；

45、角度设定按键；

46、控制键：开机、暂停、退料按键；

47、中间继电器

48、内部CPU微机控制单元

49、电源

角度算法：

见图6：材料在弯管机中被弯曲：

1、直角三角形：ΔEFO″中，∠B+∠A＝90°，

              ∠B＝90°-∠A，

2、E′H//EF；∠A＝∠A′；

所以：∠B＝90°-∠A′；

∠B与∠A′是余角关系。本机通过检测∠A′，求得材料角度∠B；

∠A′是旋转支撑销31.2的旋转角度。

3、直角三角形：ΔEGO′中，∠C+∠D＝90°，

              ∠D＝90°-∠C，

4、KL//EG；∠C＝∠C′；

所以：∠D＝90°-∠C′；

∠D与∠C′是余角关系。本机通过检测∠C′，求得材料角度∠D；

∠C′是旋转支撑销31.1的旋转角度。

5、∠FEG＝∠B+∠D；

      ∠FEG＝90°-∠A′+90°-∠C′；

本机通过检测∠A′、∠C′，应用算式5，求得总弯转角度∠FEG。′

∠A′、∠C′就是旋转支撑销31的旋转角度。旋转支撑销31和所弯材料34，在模具35的挤压下是紧密结合的。旋转支撑销31的旋转角度和材料34的弯转角度是对应的。本机弯制时，同时检测两只旋转支撑销31的旋转角度，每个旋转支撑销31配置一组角度检测部分。

工作过程：

1、见图4、图19，设定角度，在控制器42的面板上用按键设定角度，该设定角度被控制器中的CPU读入。

2、见图4，待弯材料34放在旋转支撑销31和模具35之间，按开机键，液压泵40启动，活塞29从油缸28中伸出，模具35随活塞29运动。见图6，模具35挤压待弯材料34，待弯材料34和旋转支撑销31的检测平面因压力贴紧。模具35继续挤压，挤弯材料34，待弯材料34弯曲的同时，带动旋转支撑销31旋转。

在图3中，旋转支撑销31尾端的B型联轴器接头甲3，和B型联轴器接头乙4，插接在一起，带动甲齿轮传扭轴12和甲齿轮11旋转，甲齿轮11和甲齿条10啮合，带动甲齿条10运动，甲齿条10的拨针14和乙齿条13的拨针卡槽15插接在一起，甲齿条10通过拨针14、拨针卡槽15带动乙齿条13运动，乙齿条13和传感器齿轮33啮合，齿轮33见图4，带动传感器齿轮33旋转，旋转传感器2的轴随传感器齿轮33旋转，产生电信号输送到微机控制单元42，被CPU读入。

6.9、图3中，右侧角度检测部分采用直线运动传感器1，将直线运动传感器直接和乙齿条13连

接，直线运动传感器1随乙齿条13直线运动，将乙齿条13的运动量变为电信号输出到微机控制单元42，被CPU读入。由于直线运动传感器1不需齿轮，所以该方案乙齿条不用制作齿。

6.10、微机控制单元42中的CPU处理上述传感器1、2送来的电信号，转化为角度，和设定的角度进行比较，如果不等于设定角度，则继续弯制；如果等于设定角度，则输出控制电信号，控制接触器、电磁阀39，关闭液压单元40，停止弯制运动。如需退料，则按下退料键46，送一信号给电磁阀39，开启回油管路，油缸28中的油，从高压油管41排出至液压单元，活塞29带动模具35缩回，可以取下弯制好的材料34。

并联平行双曲柄四连杆悬挂座的说明。

旋转支撑销的轴和支架板的孔之间的间隙的说明：

见图10，上下支架板30、36的和旋转支撑销31的轴相配合的孔的直径相同，和旋转支撑销31的轴采用间隙配合。旋转支撑销31的轴线垂直于xy坐标平面。在被弯材料34的挤压下，旋转支撑销31的轴在上下支架板30、36的孔中偏向一侧，其轴线相对于孔中心点产生位移LL′。

见局部剖面图7，剖面线D-D。31是旋转支撑销的轴，36是支架板，LL′是旋转支撑销的位移。图8是将支架板36的孔单独放大，便于观察旋转支撑销31的轴相对于支架板36的孔产生的位移LL′，以及LL′分解的x、y两个方向的矢量。

见图10、图11，旋转支撑销31偏移时，通过联轴器3、4拨动甲齿轮传扭轴12、齿轮箱体6运动，运动位移LL′。图10是在y矢量方向位移的视图，图11是在x矢量方向位移的视图。俯视图见图12，俯视示意图见图14，轴测图见图13。

四连杆摆动机构的作用、构成的说明：

见图10、图11，四连杆摆动机构的作用是悬挂齿轮箱体6，在齿轮箱体6位移后：1、齿轮箱体6的纵向中线MN保持垂直于yz坐标平面见图14，使角度算法确定2、甲齿轮12的轴线pp′保持垂直于xy坐标平面见图10，以便和旋转支撑销31的轴线FF′保持良好同心度、利于运动传递。

见图10、图11、图12、图13：

H形连杆23、H形机架杆19、H形四边形臂20.1、20.2，构成四连杆摆动机构。

四边形上轴24.1、24.2和四边形底轴18.1、18.2是并联平行四连杆机构的销轴，轴线均

垂直于yz坐标平面。

图13中：

H形连杆23的v边、H形机架杆19的t边、H形四边形臂20.1的u边、20.2的w边，构成平行四连杆悬挂座的甲边。

H形连杆23的v′边、H形机架杆19的t′边、H形四边形臂20.1的u′边、20.2的w′边，构成平行四连杆悬挂座的乙边。

平行四连杆悬挂座的甲边和平行四连杆悬挂座的乙边共用销轴24.1、24.2、18.1、18.2，构成四连杆摆动机构。

H形连杆23的v边和v′边见图11。图10中，v边和v′边的投影在yz坐标平面上重合为v边。图10中，H形连杆v、v′边的投影v边，沿y坐标方向运动，由B′、G′点运动到B、G点。H形连杆v、v′边始终平行于xy坐标平面，销轴24.1、24.2始终垂直于yz坐标平面。

见图11，H形连杆23的v边和v′边上，分别安装有滑动轴7各一只，轴线QQ′垂直于xy坐标平面。齿轮箱体6的两端设置有滑动槽，齿轮箱体6通过滑动槽安装在滑动轴7上。

齿轮箱体6通过滑动槽在滑动轴7上沿x坐标方向、垂直于yz坐标平面滑动。

见图12，旋转支撑销31通过联轴器带动齿轮箱体6做相应的偏移LL′，H形连杆23沿y坐标方向、齿轮箱体6沿x坐标方向运动时：1、齿轮箱体的纵向中线MN保持垂直于yz坐标平面；2、甲齿轮传扭轴的轴线pp′保持垂直于xy坐标平面见图10。示意图见图14。

见图10，设置了Y向复位器17，在旋转支撑销31取下后，让四连杆摆动机构在Y向回位。

见图11，设置了X向复位器21，在旋转支撑销31取下后，让齿轮箱体6在X向回位。

见图12，为减轻重量，四连杆底轴18.1、18.2，四连杆上轴24.1、24.2的中间段可以截除，

截除后，在四连杆悬挂座的甲边、四连杆悬挂座的乙边的销轴保持同心。

旋转支撑销偏移前后，材料角度与测量角的余角关系不变的说明：

见图14，y坐标轴下侧，GE是偏移前的被弯材料34的边线，6.1是齿轮箱体，12是甲齿轮传扭轴，31是旋转支撑销，36是支架板。图14画出了一侧齿轮箱体6.1偏移的示意图，另一侧原理相同。

旋转支撑销31的轴在被弯材料34的挤压下，在支架板36的孔中偏向一侧。旋转支撑销31通过联轴器带动齿轮箱体6.1做相应的偏移LL′，矢量LL′分解为矢量x、y。

依y坐标轴分析，齿轮箱体6.1由O′点移至O″点，移动前，齿轮箱体6.1的纵向中心线M′N′⊥yz坐标平面，移动后，MN⊥yz坐标平面。

位移前：

GE是被弯材料34在位移前的边线。

∠C′是旋转支撑销31在位移前的旋转角度，是本机传感器可以采集的角度，是测量角。

/C＝/C′。

材料角度∠D＝90-∠C＝90-∠C′。

材料角度∠D与测量角∠C′为余角关系

位移后：

G′E′是被弯材料34在位移后的边线。

∠C″′是旋转支撑销31在位移后的旋转角度，是本机传感器可以采集的角度，是测量角。

∠C″＝∠C″′。

材料角度∠D′＝90-∠C″＝90-∠C″′。

材料角度∠D′与测量角∠C″′为余角关系。

见图14，在y轴上侧的齿轮箱体6.2的位移原理相同，材料角度∠B′＝90-∠A″＝90-∠A″′。

两侧角度相加，材料总弯转角度∠F′E′G′＝∠D′+∠B′＝90°-∠C″′+90°-∠A″′；

移动前后，材料角度与测量角的余角关系不变，即仍然可以通过测量旋转支撑销31的旋转角度∠C″′、∠A″′，求出材料的被弯角度∠F′E′G′，角度的算法和控制方式不用改变，是确定的。

双平行四边形摆动座的z轴方向位移的处理：

在图10中，H形连杆23运动后，销轴24.1、24.2的轴线的轨迹分别是以四连杆摆动机构的下轴18.1、18.2的轴心为圆心的圆。图10中，24.2的轴心线由B′点旋转到图中B点所在位置，位移B′B可以分解为y、z两个方向的矢量，24.1的轴心线和24.2的轴心线同步运动，由G′点旋转到图中G点所在位置，也分解为y、z两个方向的矢量，和B′B分解的矢量相同。H型连杆23随销轴24.1、24.2一致运动，产生y、z两个方向的位移。滑动轴7、齿轮箱体6、甲齿轮传扭轴12、B型联轴器接头乙3也随之发生y、z两个方向的位移，B型联轴器接头乙4的端部孔套接在B型联轴器接头甲3上，沿z向直线滑动。

防止旋转支撑销撞坏齿轮箱体的设置说明

见图9，在人工操作B型联轴器接头甲3时，易把3侧击在B型联轴器接头乙4的边套上。装置了弹簧9，在3、4侧击时，B型联轴器接头乙4、齿轮箱体6被撞击后向下运动，使弹簧9压缩，避免了损坏。侧击消失后，弹簧回弹，齿轮箱体6、B型联轴器接头乙4复位。

联轴器的说明。

本机设置两种联轴器，A型联轴器见图15、图16；B型联轴器见图17、图18；在图3中，将A型联轴器安装在右侧，B型联轴器安装在左侧。本机也可仅用一种联轴器。在本说明书中以B型联轴器作说明。

B型联轴器的说明

见图11，旋转支撑销31和甲齿轮传扭轴12通过B型联轴器连接，旋转支撑销31的轴线FF′和甲齿轮传扭轴12的轴线PP′在理想状态下是同心的，因制造工艺必然存在的误差，两轴线产生不同心，B型联轴器接头甲3设置六角球头，B型联轴器接头乙4设置六角型孔，在不同心的情况下3、4可以契合。

B型联轴器接头甲3、B型联轴器接头乙4构成B型联轴器。

A型联轴器的说明

见图3，A型联轴器接头乙26中设置销轴27，A型联轴器接头甲25套接在销轴27上，25、26、27构成A型联轴器。

A型联轴器和B型联轴器的作用相同，起到连接旋转支撑销31和甲齿轮传扭轴12的作用。

更换模具的说明

在图4、图5中，仅画出弯制圆形截面材料的模具35、支撑销31，在弯制其它形状的截面的材料时，更换具有不同凹槽的模具、旋转支撑销即可。文中所称“弯排”即指弯制矩形截面的材料。

各部位弹簧的说明

各弹簧均不标序号。

见图1，回位弹簧轴5.2上装有扭力弹簧，弹簧作用在两根甲齿条10上，作用力的方向为F，F见图1右侧。作用力F使两根甲齿条10与甲齿轮11紧密结合，消除结合间隙带来的传动误差。

回位弹簧轴5.1上装有扭力弹簧，作用在甲齿条10和齿轮箱体6上，使运动后的甲齿条10回位。

见图4，旋转运动传感器2的轴上装有扭力弹簧，此扭力弹簧的作用是使传感器齿轮33和乙齿条13紧密结合，消除结合间隙带来的传动误差。

见图3、图1，甲齿条导向轴8上装有压力弹簧，此压力弹簧的作用是使甲齿条、垫片、齿轮箱体紧密结合，消除结合间隙带来的传动误差。

为便于看图理解，各标准连接件，包括螺丝紧固件，在图中画出，实物中其样式可以改变。

见图3，水平滑动支撑轴7、甲齿条导向轴8、乙齿条导向轴22的径向截面可选用矩形、及其它多边形。也可以在轴孔中加装轴套。

见图12，为减轻重量，四连杆底轴18.1、18.2，四连杆上轴24.1、24.2可以截去中间部分，不影响使用。

Claims (5)

1.一种便携式数控液压弯管弯排机，设有液压推力缸、装在液压推力缸活塞杆端头的模具以及设在液压推力缸前部的待弯材料支撑机构，其特征在于：待弯材料支撑机构设有左右旋转支撑销，以液压推力缸为中心在液压推力缸两侧对称的设有两排与旋转支撑销配合连接的传扭轴，传扭轴分别设置在左右两个齿轮箱体内，上述的齿轮箱体悬挂在四连杆摆动机构上，四连杆摆机构包括相互铰接的上框架、两侧框架以及下框架，下框架与机体固定，上框架的两端向下设有两个滑动轴，滑动轴的下端设有弹性浮盘，齿轮箱体的两端设有滑动槽，齿轮箱体通过滑动槽安装在滑动轴的弹性浮盘上，在四连杆摆动机构的两端部设有齿轮箱体的弹性复位机构，在四连杆摆动机构的两侧部设有四连杆摆动机构的复位机构，上述插接孔对应的传扭轴上固定有传动齿轮，齿轮箱体上设有与传动齿轮配合的传动齿条，齿轮箱体上设有与传动齿条相连接的传感器。

2.根据权利要求1所述的便携式数控液压弯管弯排机，其特征在于：左右旋转支撑销的上面设有上盖板，下面设有下支架板，下支架板与机体固定，上盖板与液压推力缸的缸体铰接，上盖板与下支架板相对应的设有与旋转支撑销的销轴配合的限位孔。

3.根据权利要求1所述的便携式数控液压弯管弯排机，其特征在于：所述的传感器为角位移传感器或直线位移传感器。

4.根据权利要求1所述的便携式数控液压弯管弯排机，其特征在于：在传动齿轮的两侧设有两条传动齿条，在齿轮箱体上设有传动齿条导向轴，传动齿条上设有导向槽，传动齿条通过两端的导向槽安装在导向轴上，传动齿条的两端设有撑紧弹簧。

5.根据权利要求1所述的便携式数控液压弯管弯排机，其特征在于：旋转支撑销和传扭轴之间通过活动联轴器连接。

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