CN103406473B - 数控自动弯线机及线材卷圆弧的方法 - Google Patents

数控自动弯线机及线材卷圆弧的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种数控自动弯线机及线材卷圆弧的方法,通过控制系统设定工作参数,控制各部件的初始位置及后续工作状态;从集料区取出的一个线材,其第二端由夹紧部件夹住,同时由支撑轮撑起线材第一端;通过推料系统使线材沿轴向移动送至卷圆系统;当线材第一端靠近工作区域后,支撑轮下降与线材脱离接触,使线材在夹紧状态下继续向前移动,在主动轮、被动轮与压在线材上的滚压轮的配合作用下,对线材进行卷圆弧的加工;当线材第二端靠近工作区域后松开线材,使其随滚压轮转动继续向前移动,直至完成整个加工后脱离工作区域。本发明结构简单、操作方便,适合于加工高精度、弧度半径大的各种金属线材产品。

Description

数控自动弯线机及线材卷圆弧的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种机械加工设备,特别涉及一种数控自动弯线机及线材卷圆弧的方法。
背景技术
[0002] 通常在汽车挡风网中使用的挡风条系用Φ6.35线材制成,为了将线材折弯一个较大的弧度,在产品的加工工艺中会有以下的难点:
[0003] 难点1、由于圆棒材料无基准点和基准面,在卷圆弧的过程中可能容易出现扭曲变形;
[0004] 难点2、卷圆的圆弧半径较大,较难准确控制精度。
[0005]目前缺乏一种操作方便、精确可靠的设备来完成这道工序。
发明内容
[0006] 本发明的目的是提供一种数控自动弯线机,用来完成各种金属线材卷圆弧的工序,操作简单方便,具有稳定性好,重复性好,效率高的特点,非常适合加工精度要求高的和弧度半径比较大的线材产品。
[0007] 为了达到上述目的,本发明的一个技术方案是提供一种数控自动弯线机,其包含:集料区、推料系统、卷圆系统,以及对三者的配合工作进行协调控制的控制系统;
[0008] 其中,所述集料区中放置有等待进行卷圆弧加工的若干个线材;
[0009] 所述卷圆系统设置有主动轮,与所述主动轮有间隔布置并随之转动的被动轮,驱动所述主动轮旋转的电机,在所述主动轮与被动轮之间传动用的皮带,以及位于所述主动轮与被动轮间隔位置上方的滚压轮;
[0010] 所述推料系统将从集料区中取出的任意一个线材送入卷圆系统中由所述滚压轮与主动轮、被动轮限定的工作区域内,使所述线材的轴向两端依次穿过所述滚压轮与主动轮、被动轮之间的位置,并且使所述滚压轮能够压在轴向移动中的线材上,对其进行卷圆弧的加工。
[0011] 所述推料系统中设置有夹紧部件和支撑部件;设线材的第一端是线材轴向上先进入所述工作区域的一端,第二端是线材轴向上后进入工作区域的一端;
[0012] 所述夹紧部件,设置有能够在气缸作用下松开或夹紧线材的上夹爪和下夹爪;所述上夹爪和下夹爪在夹紧线材时,接触于线材的第二端,并在第二端即将进入到工作区域时松开线材;
[0013] 所述支撑部件设置有在气缸作用下能够上下移动的支撑轮;所述支撑轮在上升时接触于被夹紧线材的第一端并对其进行支撑,该支撑轮在被夹紧线材的第一端即将进入到工作区域时下降从而与线材脱离接触。
[0014] 所述推料系统中还设置有竖直驱动组和水平驱动组;
[0015] 通过所述竖直驱动组驱动夹紧部件上下移动,以便于被夹紧的线材能够对准所述卷圆系统的工作区域;并通过所述水平驱动组驱动夹紧部件水平移动,进而使所述线材沿轴向移动。
[0016] 所述竖直驱动组中进一步设置有供夹紧部件上下移动的竖直导轨,带动所述夹紧部件移动的丝杆,以及驱动所述丝杆转动的伺服电机。
[0017] 所述水平驱动组中进一步设置有供竖直驱动组移动的水平导轨,带动所述竖直驱动组水平移动的丝杆,以及驱动所述丝杆转动的伺服电机;
[0018] 所述夹紧部件安装于所述竖直驱动组上,并能够随所述竖直驱动组的移动而移动。
[0019] 所述卷圆系统中还设置有弧度调整装置,能够根据控制系统设定的线材加工半径参数来驱动所述滚压轮运动,以调整该滚压轮与主动轮、被动轮的位置关系。
[0020] 所述弧度调整装置中进一步包含:
[0021] 伺服电机,由所设定的线材加工的半径参数控制进行运转,
[0022] 水平布置的丝杆,由所述伺服电机驱动而转动;
[0023] 齿轨,由所述丝杆带动进行水平运动;
[0024] 齿轮,随着所述齿轨的运动而转动;
[0025] 竖直布置的丝杆,随着所述齿轮的转动而转动,进而带动所述滚压轮沿着该弧度调整装置中竖直布置的导轨上下移动进行位置调整。
[0026] 所述集料区中进一步设置有:放置若干个待加工线材的料斗,将线材顶出料斗的若干个顶件器,设置在所述料斗下料口处以限制每次下料数量的若干个挡料件,以及用以暂时放置被顶出线材的若干个下料挡件。
[0027] 本发明的另一个技术方案是提供一种线材卷圆弧的方法,使用上述结构的数控自动弯线机来实现,其特征在于,所述方法包含以下过程:
[0028] 开启控制系统,设定弯线机的工作参数;所述弧度调整装置根据工作参数中的线材半径要求,来调整卷圆系统的工作区域中滚压轮与主动轮、被动轮的位置关系;
[0029] 将待加工的线材放入集料区的料斗;通过挡料件限制每次被顶件器顶出料斗的线材为一个,顶出的线材落到下料挡件处等待后续加工;
[0030] 夹紧部件夹住该线材的第二端,同时,由支撑部件的支撑轮上升并撑起该线材的第一端;通过推料系统将线材沿轴向送进所述工作区域中滚压轮与主动轮、被动轮之间的位置;所述第一端是线材轴向上先进入工作区域的一端,第二端是该线材轴向上后进入工作区域的一端;
[0031]当线材的第一端靠近滚压轮后,支撑部件的支撑轮下降与线材脱离接触;线材在夹紧状态下继续向着滚压轮移动,在所述主动轮和被动轮的配合下,所述滚压轮压在轴向移动中的线材上,开始对线材进行卷圆弧的处理;
[0032]当线材的第二端靠近滚压轮后,夹紧部件松开线材,并返回到初始位置等待夹取下一个线材;被松开的线材随滚压轮的转动继续向前移动,直至完成整个加工过程后,成品脱离工作区域掉入成品架上。
[0033]与现有技术相比,本发明所述数控自动弯线机及其弯线方法,其优点在于:本发明的弯线机可加工各种金属线材,其中线材的夹紧、支撑机构都采用气压控制,推料、调整机构则由伺服驱动,整机控制采用微机控制,可实现两轴同时运动,操作简单方便。由于采用了伺服电机-滚珠丝杆机构,大大提高了产品曲率的精度。同时在线材卷圆的绝大部分时间里夹紧机构起到了定位的作用,防止了工件的扭曲。该机适合精度要求高的、弧度半径大的金属线材的弯曲加工。在投入实际生产的情况下,合格率能够达到95%以上。
附图说明
[0034]图1是本发明所述数控自动弯线机的总体结构示意图。
[0035] 图2A是本发明中所述集料区的立体图;
[0036] 图2B是图2A所示集料区al向的示意图;
[0037] 图2C是图2A所示集料区a2向的示意图。
[0038]图3A是本发明中所述推料系统的结构示意图;
[0039] 图3B是图3A所示推料系统的左视图。
[0040] 图4A是本发明所述夹紧机构的立体图;
[0041] 图4B是图4A所示夹紧机构bl向的示意图;
[0042] 图4C是图4A所示夹紧机构b2向的示意图。
[0043] 图5A是本发明所述支撑部件的立体图;
[0044] 图5B是图5A所示支撑部件cl向的示意图;
[0045] 图5C是图5A所示支撑部件c2向的示意图。
[0046] 图6A是本发明所述卷圆系统的立体图;
[0047] 图6B是图6A所示卷圆系统dl向的示意图;
[0048] 图6C是图6B所示卷圆系统的左视图;
[0049] 图6D是图6B所示卷圆系统的俯视图。
[0050] 图7A是本发明所述弧度调整装置的结构示意图;
[0051] 图7B是图7A所示弧度调整装置的俯视图。
[0052]图8是本发明所述数控自动弯线机工作时的状态示意图。
具体实施方式
[0053] 如图1所示,本发明的数控自动弯线机(以下亦简称为弯线机),大致分为四个部分:集料区10、推料系统20和卷圆系统30,以及对前述各个部件的配合工作进行协调控制的控制系统(图中未示出)。
[0054] 配合参见图1、图2A、图2B、图2C所示,集料区10设置的料斗11是一个顶部开口、底部为斜面的盒状结构,待加工的若干个线材放置在其中,并且使线材的轴向与料斗11的长度方向(对应图2B的左右方向)一致。在料斗11的前表面(对应图2B所示的表面)开设有可供线材穿过的下料口,还在下料口处设置有若干个挡料件13和若干个下料挡件14,所述的挡料件13和下料挡件14位于料斗11前表面的外侧,分别沿水平方向间隔布置。料斗11内开设有若干个顶件器12,能够通过气压控制,驱动料斗11内的线材向着料斗11前表面的内侧移动,将线材顶出料斗完成送料动作;在挡料件13的作用下,可保证一次送料动作完成后只有一个线材能穿过开口,之后顶出的线材落在下料挡件14处等待后续加工。
[0055] 配合参见图1、图3A、图3B所示,推料系统20是一种机械手装置,其进一步包含:夹紧部件21、支撑部件22和移动部件。其中,移动部件设有一个竖直驱动组23和一个水平驱动组24,每组中各自设置有伺服电机231、241、丝杆232、242和导轨233、243及其他一些与之配合的零件。
[0056] 如图4A、图4B所示的夹紧部件21在加工时用来拿取线材并将其送入工作区域。夹紧部件21中设置的上夹爪211和下夹爪212,能够在气缸213的控制下松开或夹紧线材。夹紧部件21通过设置的导轨214连接至一个安装板,并且能够水平移动;该安装板的另一面连接至移动部件的竖直驱动组23的导轨233,并能够在取料时通过竖直驱动组23的作用,使抓取了线材的夹紧部件21上下移动,以便于线材能够对准卷圆系统30的压弧装置31(下文中会详细描述)。
[0057] 如图5A、图5B、图5C所示的支撑部件22,其主体安装于机架33 (见图6B)上靠近卷圆工作区域。该支撑部件22设置的支撑轮221,能够在气缸222的控制下,沿支撑部件22主体上的导轨223上下往返运动。所述支撑轮221向上运动时正好接触到被夹取的线材并对其进行支撑;该支撑轮221向下运动时将与线材脱离接触。
[0058] 移动部件的竖直驱动组23安装至水平驱动组24的导轨243上,并能够带着夹紧部件21水平移动,从而实现线材的轴向移动。根据弯曲的精度,移动速度可调。
[0059] 配合参见图1、图6A、图6B、图6C、图6D所示,卷圆系统30包含压弧装置31、弧度调整装置32和机架33。其中,压弧装置31设置有主动轮312、被动轮313和滚压轮311,所述主动轮312和被动轮313水平间隔布置,所述滚压轮311位于主动轮312和被动轮313间隔位置的上方。由3kw的电机314控制主动轮312旋转,而通过皮带传动来带动从动轮313的运转。弧度调整装置32作用于所述滚压轮311,能够使滚压轮311上下移动,调整其与主动轮312、被动轮313的位置关系。
[0060] 如图7A、图7B所示的弧度调整装置32中,通过控制系统(微机)的触摸屏界面对线材需要加工的半径参数进行设置,再控制伺服电机321驱动一个水平布置的丝杆322带动齿轨323左右运动,使与齿轨323配合传动的齿轮324转动,另一个竖直布置的丝杆325随齿轮324的转动而转动,进而带动滚压轮311沿竖直布置的导轨326上下移动,从而调整滚压轮311的位置;当线材弯曲达到设定的半径要求后,使滚压轮311的位置固定不再变动。
[0061] 配合参见图1、图8所示,推料系统20将线材40沿轴向推入到由主动轮312、被动轮313和调整后的滚压轮311三者限定的工作区域中,并且使线材40从滚压轮311与主动轮312、被动轮313之间穿过,使滚压轮311能够压在移动中的线材40上,完成对其进行的卷圆弧加工。
[0062] 综上所述,本发明使用上述结构的弯线机对线材进行卷圆弧处理的方法,主要包含以下过程:
[0063] 开启控制系统,调整各项参数(例如是运动速度、圆弧半径等参数);
[0064] 将待加工的线材放入料斗11 ;
[0065] 线材由顶件器12顶出料斗11 ;在挡料件13作用下,一次下料的件数为1,即只有一个线材落到下料挡件14处来等待后续加工。
[0066] 夹紧部件21夹住该线材的第二端,同时,由支撑部件22的支撑轮221撑起线材的第一端;所述线材的第一端是在其轴向上靠近卷圆系统30的一端(对应图1中的左端),第二端是在轴向上远离卷圆系统30的一端(对应图1中的右端)。
[0067] 推料系统20的丝杆242转动,将线材送进工作区域;期间可以在起始设定的基础上,进一步通过其中移动部件的竖直驱动组23来调整,以使线材能够对准滚压装置31中滚压轮311与主动轮312、被动轮313之间的位置。
[0068] 当线材的第一端靠近滚压轮311后,支撑部件22的气缸222松开,使支撑轮221下降而与线材脱离接触,返回到初始位置;此后,线材在夹紧状态下继续向着滚压轮311移动,在主动轮312、被动轮313和滚压轮311的配合作用下,开始对线材做卷圆弧的处理。
[0069] 当夹紧部件21靠近滚压轮311后,夹紧部件21的气缸213松开,使上夹爪211和下夹爪212打开,夹紧部件21返回到初始位置,等待抓取下一个线材。线材随滚压轮311的转动继续向前移动,直至完成整个线材的加工。最后,成品脱离工作区域掉入成品架上。
[0070] 尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍,但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后,对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此,本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种数控自动弯线机,其特征在于,包含:集料区(10)、推料系统(20)、卷圆系统(30),以及对三者的配合工作进行协调控制的控制系统; 其中,所述集料区(10)中放置有等待进行卷圆弧加工的若干个线材; 所述卷圆系统(30)设置有主动轮(312),与所述主动轮(312)有间隔布置并随之转动的被动轮(313),驱动所述主动轮(312)旋转的电机(314),在所述主动轮(312)与被动轮(313)之间传动用的皮带,以及位于所述主动轮(312)与被动轮(313)间隔位置上方的滚压轮(311); 所述推料系统(20)将从集料区(10)中取出的任意一个线材送入卷圆系统(30)中由所述滚压轮(311)与主动轮(312)、被动轮(313)限定的工作区域内,使所述线材的轴向两端依次穿过所述滚压轮(311)与主动轮(312)、被动轮(313)之间的位置,并且使所述滚压轮(311)能够压在轴向移动中的线材上,对其进行卷圆弧的加工; 其中,所述推料系统(20)中设置有夹紧部件(21)和支撑部件(22);设线材的第一端是线材轴向上先进入所述工作区域的一端,第二端是线材轴向上后进入工作区域的一端; 所述夹紧部件(21),设置有能够在气缸作用下松开或夹紧线材的上夹爪(211)和下夹爪(212);所述上夹爪(211)和下夹爪(212)在夹紧线材时,接触于线材的第二端,并在第二端即将进入到工作区域时松开线材; 所述支撑部件(22)设置有在气缸作用下能够上下移动的支撑轮(221);所述支撑轮(221)在上升时接触于被夹紧线材的第一端并对其进行支撑,该支撑轮(221)在被夹紧线材的第一端即将进入到工作区域时下降从而与线材脱离接触。
2.如权利要求1所述的数控自动弯线机,其特征在于, 所述推料系统(20)中还设置有竖直驱动组(23)和水平驱动组(24); 通过所述竖直驱动组(23)驱动夹紧部件(21)上下移动,以便于被夹紧的线材能够对准所述卷圆系统(30)的工作区域;并通过所述水平驱动组(24)驱动夹紧部件(21)水平移动,进而使所述线材沿轴向移动。
3.如权利要求2所述的数控自动弯线机,其特征在于, 所述竖直驱动组(23)中进一步设置有供夹紧部件(21)上下移动的竖直导轨(233),带动所述夹紧部件(21)移动的丝杆(232),以及驱动所述丝杆(232)转动的伺服电机(231)。
4.如权利要求2所述的数控自动弯线机,其特征在于, 所述水平驱动组中进一步设置有供竖直驱动组(23)移动的水平导轨(243),带动所述竖直驱动组(23)水平移动的丝杆(242),以及驱动所述丝杆(242)转动的伺服电机(241); 所述夹紧部件(21)安装于所述竖直驱动组(23)上,并能够随所述竖直驱动组(23)的移动而移动。
5.如权利要求1所述的数控自动弯线机,其特征在于, 所述卷圆系统(30)中还设置有弧度调整装置(32),能够根据控制系统设定的线材加工半径参数来驱动所述滚压轮(311)运动,以调整该滚压轮(311)与主动轮(312)、被动轮(313)的位置关系。
6.如权利要求5所述的数控自动弯线机,其特征在于, 所述弧度调整装置(32)中进一步包含: 伺服电机(321),由所设定的线材加工的半径参数控制进行运转, 水平布置的丝杆(322),由所述伺服电机(321)驱动而转动; 齿轨(323),由所述丝杆(322)带动进行水平运动; 齿轮(324),随着所述齿轨(323)的运动而转动; 竖直布置的丝杆(325),随着所述齿轮(324)的转动而转动,进而带动所述滚压轮(311)沿着该弧度调整装置(32)中竖直布置的导轨(326)上下移动进行位置调整。
7.如权利要求1所述的数控自动弯线机,其特征在于, 所述集料区(10)中进一步设置有:放置若干个待加工线材的料斗(11),将线材顶出料斗(11)的若干个顶件器(12),设置在所述料斗(11)下料口处以限制每次下料数量的若干个挡料件(13),以及用以暂时放置被顶出线材的若干个下料挡件(14)。
8.一种线材卷圆弧的方法,使用如权利要求1~7中任意一项所述的数控自动弯线机来实现,其特征在于,所述方法包含以下过程: 开启控制系统,设定弯线机的工作参数;所述弧度调整装置(32)根据工作参数中的线材半径要求,来调整卷圆系统(30)的工作区域中滚压轮(311)与主动轮(312)、被动轮(313)的位置关系; 将待加工的线材放入集料区(10)的料斗(11);通过挡料件(13)限制每次被顶件器(12)顶出料斗(11)的线材为一个,顶出的线材落到下料挡件(14)处等待后续加工; 夹紧部件(21)夹住该线材的第二端,同时,由支撑部件(22)的支撑轮(221)上升并撑起该线材的第一端;通过推料系统(20)将线材沿轴向送进所述工作区域中滚压轮(311)与主动轮(312)、被动轮(313)之间的位置;所述第一端是线材轴向上先进入工作区域的一端,第二端是该线材轴向上后进入工作区域的一端; 当线材的第一端靠近滚压轮(311)后,支撑部件(22)的支撑轮(221)下降与线材脱离接触;线材在夹紧状态下继续向着滚压轮(311)移动,在所述主动轮(312)和被动轮(313)的配合下,所述滚压轮(311)压在轴向移动中的线材上,开始对线材进行卷圆弧的处理; 当线材的第二端靠近滚压轮(311)后,夹紧部件(21)松开线材,并返回到初始位置等待夹取下一个线材;被松开的线材随滚压轮(311)的转动继续向前移动,直至完成整个加工过程后,成品脱离工作区域掉入成品架上。
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