CN105268793A - 螺旋弯管机和弯管方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种螺旋弯管机和弯管方法，其螺旋弯管机的结构包括机架、安装于机架中的控制系统、主轴旋转机构、辅助主轴同心机构、螺旋管节距调节机构和螺旋进给机构，由于设计了螺旋进给机构和螺旋管节距调节机构，完全取代传统“螺旋杆”的固定模式的设置，使弯管过程可以调节螺旋管的节距任意变化，可以在机台上完成不同类型螺旋管的折弯作业，整个作业过程操作简捷，能大幅度降低人员在操作上的困难度，适用范围广。

Description

螺旋弯管机和弯管方法

技术领域

本发明涉及机械加工领域技术，尤其是指一种能对尿素管、水管、油管、电热棒等等之类的管材进行自动弯管的螺旋弯管机和弯管方法。

背景技术

传统的弯管类型一般有U型管（图1）和等节距的螺旋管（未示图），较为常见的有尿素管、水管、油管、电热棒等等，这些U型管和等节距螺旋管被广泛应用到汽车、电热器等行业中。例如，在汽车行业，U型管和等节距螺旋管用于尿素传感器，尿素传感器装于尿素箱里面，尿素箱存取尿素溶液，传感器负责把液态的尿素抽出使用，尿素溶液在负7度时容易结冰，无法被抽取，因此需要将其解冻溶化成液体。

传统U型管（图1）可以采用手弯完成，而等节距螺旋管（未示图）由于结构比较复杂，手弯劳动强度过大，产品质量不能保证，因此需要弯管机进行机械操作，如中国实用新型200520055658.9公开的一种螺杆弯管机，使管材可以采用机械加工，减轻劳动强度，降低成本，增加产量。然而这种螺杆弯管机弯出的螺旋管节距固定，若需要节距变宽、变窄，就必须更换螺旋杆。且即使是更换螺旋杆，也不能制出以下类型的螺旋管：螺旋管的端部具有预弯曲头，螺旋部位的节距由宽变窄、由窄变宽、宽窄间隔变换等形状，理由如下：（1）预弯曲头需要占用一定空间，传统螺杆弯管机位置不足，导致无法定位；（2）传统螺杆弯管机无法确定管材的起始弯曲位置，容易引起管材卡死在螺旋杆的螺槽内，造成干涉。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种螺旋弯管机和弯管方法，可以依据需要而自由调节弯管的节距，弯出节距宽窄不一的螺旋管。

为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：

一种螺旋弯管机，包括机架、安装于机架中的控制系统、主轴旋转机构和辅助主轴同心机构，该主轴旋转机构包括主轴和第一马达，由第一马达驱动主轴转动；该辅助主轴同心机构设于主轴端部的侧旁，辅助主轴同心机构包括气缸组和同心按压头，由气缸组驱动该同心按压头对准该主轴；

所述机架上进一步包括有螺旋管节距调节机构和螺旋进给机构；该螺旋进给机构驱动螺旋管节距调节机构整体前/后移动而靠近/远离该主轴旋转机构，该螺旋进给机构包括第二马达、直线导轨、第一梯形螺杆、滑块，由第二马达驱动第一梯形螺杆转动，带动滑块在直线导轨上前/后移动；

所述螺旋管节距调节机构包括伺服电机、减速箱、滑动底座、第二梯形螺杆、变节距驱动头，该滑动底座安装于螺旋进给机构的滑块上，该伺服电机连接减速箱，减速箱驱动第二梯形螺杆转动，拖动变节距驱动头左、右移动。

作为一种优选方案，所述变节距驱动头包括燕尾型滑块、安装于该燕尾型滑块上的弯臂、安装于该弯臂的导向滑轮，该燕尾型滑块安装于滑动底座的燕尾型导轨上，该弯臂倾斜设置，其倾斜方向背向弯管时燕尾型滑块的前进方向。

作为一种优选方案，所述主轴旋转机构中，其主轴的端部设有管材夹紧结构，该管材夹紧结构包括定位轴、管材定位块、管材夹紧块，该定位轴穿设于管材定位块并插装于主轴的内孔中，该管材定位块固定于管材夹紧块的一侧，于管材夹紧块上设有管材夹紧孔。

作为一种优选方案，所述辅助主轴同心机构中，其气缸组由第一气缸和第二气缸组成，该第一气缸的活塞杆连接于第二气缸的气缸座，该第二气缸的气缸座通过前/后滑动机构安装于机架的台面，该第二气缸的活塞杆可左/右活动连接于所述同心按压头。

作为一种优选方案，所述控制系统包括控制主机、安装于机架台面上的触摸屏，该触摸屏连接控制主机，该控制主机电连接于主轴旋转机构、辅助主轴同心机构、螺旋管节距调节机构和螺旋进给机构的驱动部件。

一种基于螺旋弯管机的螺旋管弯管方法，包括以下步骤：

（1）在中空的金属管材中注满填充物，封闭两端使填充物在金属管材内不能漏出；

（2）用简易弯管机在金属管材的指定位置弯折出预弯曲部；

（3）将步骤2后的金属管材通过管材夹紧结构固定于主轴；

（4）按下控制系统的开始键，控制系统自动触发辅助主轴同心机构动作，由第一气缸和第二气缸运动使同心按压头压紧于定位轴，确保定位轴、主轴在同一直线上受力平衡；同时，控制系统自启动螺旋进给机构，由第二马达驱动第一梯形螺杆转动，带动滑块在直线导轨上向前移动，使变节距驱动头的导向滑轮抵触在金属管材上；

（5）经过步骤4定位后，控制系统同时启动主轴旋转机构和螺旋管节距调节机构，该主轴旋转机构的第一马达驱动主轴转动；该螺旋管节距调节机构的伺服电机通过减速箱驱动第二梯形螺杆转动，拖动变节距驱动头匀速或变速向左移动，在弯管的同时调节螺旋弯管的节距；

（6）管材弯曲时，控制系统依据设备总长度以及预先设置好的弯管长度进行计算，当管子弯曲到设定的弯管长度时，伺服电机与第一马达会停止运行，待操作人员在弯曲管材尾端与导向轮的接触面置入防磨保护棉布后，按“开始键”，设备再次运行，运行至预先设定好的总长度后，停止运行，主轴反转，实现复位，操作人员再将已弯好的管子取出。

作为一种优选方案，所述螺旋管材成品两端的密封件去除，倒出填充物。

作为一种优选方案，进一步采用吹气和/或冲水的方法，在螺旋管材成品的中空腔内充气和/或冲水，确保内部的填充物全部排出。

作为一种优选方案，步骤（3）的管子固定方法有两种：第一种是将步骤2后的金属管材一端插入主轴的内孔，另一端穿过管材夹紧结构的管材夹紧孔中，再将定位轴插入主轴端部的内孔；第二种是将金属管材先穿过管材夹紧孔，再将管材夹紧结构及金属管材整体一起插入主轴内。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知，从结构上，本设备采用自动化设计，减轻人员的作业强度，品质容易得到保障，尤其是，由于设计了螺旋进给机构和螺旋管节距调节机构，完全取代传统“螺旋杆”的固定模式的设置，使弯管过程可以调节螺旋管的节距任意变化，可以在机台上完成不同类型螺旋管的折弯作业，整个作业过程操作简捷，能大幅度降低人员在操作上的困难度，适应范围广。从方法上，由于在管材折弯前注满填充物，可以防止折弯过程推力过大而压扁管材，折弯后通过倒出、充气和冲水等方式，确保填充物完全去除。

为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。

附图说明

图1是现有的第一种尿素管的示意图，此种尿素管为U型；

图2是本发明的弯管机弯出第一种螺旋管产品的示意图，此种螺旋管的节距较宽；

图3是本发明的弯管机弯出第一种螺旋管产品的示意图，此种螺旋管节距较窄；

图4是本发明之实施例的整机立体图；

图5是本发明之实施例的组成结构框图；

图6是本发明之实施例的主轴旋转机构的示意图；

图7是本发明之实施例的管材夹紧结构的分解图；

图8是本发明之实施例的管材安装状态示意图；

图9是图8中的管材安装后的示意图；

图10是本发明之实施例的螺旋进给机构的示意图；

图11是本发明之实施例的螺旋管节距调节机构的示意图；

图12是本发明之实施例的螺旋管加工过程示意图。

附图标识说明：

10、机架20、控制系统

21、控制主机22、触摸屏

23、开始键24、停止键

30、主轴旋转机构31、主轴

311、内孔32、第一马达

33、管材夹紧结构331、定位轴

332、管材定位块333、管材夹紧块

334、管材夹紧孔40、辅助主轴同心机构

41、气缸组411、第一气缸

412、第二气缸413、前/后滑动机构

42、同心按压头50、螺旋进给机构

51、第二马达52、直线导轨

53、第一梯形螺杆54、滑块

60、螺旋管节距调节机构61、伺服电机

62、减速箱63、滑动底座

631、燕尾型导轨64、第二梯形螺杆

65、变节距驱动头651、燕尾型滑块

652、弯臂653、导向滑轮

70、管材71、预弯曲部。

具体实施方式

请参照图4和图5所示，其显示出了本发明之较佳实施例的具体结构，是一种螺旋弯管机，无需更换任意零件，就可以弯出节距不同的螺旋管（见图2和图3）。该螺旋弯管机的结构包括机架10、安装于机架10中的控制系统20、主轴旋转机构30、辅助主轴同心机构40、螺旋进给机构50和螺旋管节距调节机构60。

其中，如图5所示，所述控制系统20包括控制主机21、安装于机架10台面上的触摸屏22，该触摸屏22连接控制主机21，该控制主机21电连接于主轴旋转机构30、辅助主轴同心机构40、螺旋管节距调节机构60和螺旋进给机构50的驱动部件。通过触摸屏22可以选择螺旋管的弯管模式，调用不同的弯管模式，可以自动地控制不同的机构，以弯出等节距或变节距的尿素管（见图2和图3）。

如图6所示，该主轴旋转机构30包括主轴31和第一马达32，由第一马达32驱动主轴31转动。如图7至图9所示，所述主轴旋转机构30中，其主轴31的端部设有管材夹紧结构33，该管材夹紧结构33包括定位轴331、管材定位块332、管材夹紧块333，该定位轴331穿设于管材定位块332并插装于主轴31的内孔311中，该管材定位块332固定于管材夹紧块333的一侧，于管材夹紧块333上设有管材夹紧孔334。固定管材70时，如图8所示，将局部折弯好的管材70一端穿过管材夹紧孔334，再沿图8的箭头方向插入至主轴31的内孔311中，如图9所示。

如图6所示，该辅助主轴同心机构40设于主轴31端部的侧旁，辅助主轴同心机构40包括气缸组41和同心按压头42，由气缸组41驱动该同心按压头42对准该主轴31。所述气缸组41由第一气缸411和第二气缸412组成，该第一气缸411的活塞杆连接于第二气缸412的气缸座，该第二气缸412的气缸座通过前/后滑动机构413安装于机架10的台面，该第二气缸412的活塞杆可左/右活动连接于所述同心按压头42。本设计中，所述前/后滑动机构413是采用滑块与滑轨所形成的滑动机构。工作时，利用管材夹紧结构33固定管材70后，该第一气缸411和第二气缸412运动，使同心按压头42压紧定位轴331，从而定位轴331固定不动，也即是管材70预折弯的部分71固定不动，其余部分与主轴31同步转动。

如图10所示，该螺旋进给机构50驱动螺旋管节距调节机构60整体前/后移动而靠近/远离该主轴旋转机构30，该螺旋进给机构50包括第二马达51、直线导轨52、第一梯形螺杆53、滑块54，由第二马达51驱动第一梯形螺杆53转动，带动滑块54在直线导轨52上前/后移动。

如图11所示，所述螺旋管节距调节机构60包括伺服电机61、减速箱62、滑动底座63、第二梯形螺杆64、变节距驱动头65，该滑动底座63安装于螺旋进给机构50的滑块54上，该伺服电机61连接减速箱62，减速箱62驱动梯形螺杆转动，拖动变节距驱动头65左、右移动。如图12所示，所述变节距驱动头65包括燕尾型滑块651、安装于该燕尾型滑块651上的弯臂652、安装于该弯臂652的导向滑轮653，该燕尾型滑块651安装于滑动底座63的燕尾型导轨631上，该弯臂652倾斜设置，其倾斜方向背向弯管时燕尾型滑块651的前进方向。藉由其倾斜式的设计，推动管材70同时进行导向，可以顺着管材70折弯方向，使推动弯管的力减小，不会出现卡死问题。

基于上述螺旋弯管机，成型螺旋管的工作原理和弯管方法如下，弯管过程包括以下步骤：

（1）取中空金属管，在金属管材70中注满填充物，如钢珠或纱石，封闭两端使填充物在金属管材70内不能漏出。

（2）用简易弯管机在金属管材70的指定位置弯折出预弯曲部71。

（3）将步骤2后的金属管材70通过管材夹紧结构33固定于主轴31；本实施例中，管子固定方法有两种：第一种是将步骤2后的金属管材70一端插入主轴的内孔311，另一端穿过管材夹紧结构的管材夹紧孔334中，再将定位轴331插入主轴端部的内孔311；第二种是将金属管材70先穿过管材夹紧孔334，再将管材夹紧结构33及金属管材70整体一起插入主轴31内。

（4）按下控制系统20的开始键23，控制系统20自动触发辅助主轴同心机构40动作，由第一气缸411和第二气缸412运动使同心按压头42压紧于定位轴331，确保定位轴331、主轴31在同一直线上受力平衡；同时，控制系统20自启动螺旋进给机构50，由第二马达51驱动第一梯形螺杆53转动，带动滑块54在直线导轨52上向前移动，使变节距驱动头65的导向滑轮653抵触在金属管材70上。

（5）经过步骤4定位后，控制系统20同时启动主轴旋转机构30和螺旋管节距调节机构60，该主轴旋转机构30的第一马达32驱动主轴31转动；该螺旋管节距调节机构60的伺服电机61通过减速箱62驱动第二梯形螺杆64转动，拖动变节距驱动头65匀速或变速向左移动，在弯管的同时调节螺旋弯管的节距。在整个弯管过程中，伺服电机61运转时发生不同的速度变化，可以调节螺旋管不同的节距，速度越快，节距越大，速度越慢，节距越小。

（6）管材弯曲时，控制系统20依据设备总长度以及预先设置好的弯管长度进行计算，当管子弯曲到设定的弯管长度时，伺服电机61与第一马达32会停止运行，待操作人员在弯曲管材尾端与导向轮的接触面置入防磨保护棉布后，按“开始键”，设备再次运行，运行至预先设定好的总长度后，停止运行，主轴31反转，实现复位，操作人员再将已弯好的管子取出。

（7）将所述螺旋管材70成品两端的密封件去除，倒出填充物，进一步采用吹气和/或冲水的方法，在螺旋管材70成品的中空腔内充气和/或冲水，确保内部的填充物全部排出。

综上所述，本发明的设计重点在于，从结构上，本设备采用自动化设计，减轻人员的作业强度，品质容易得到保障，尤其是，由于设计了螺旋进给机构50和螺旋管节距调节机构60，完全取代传统“螺旋杆”的固定模式的设置，使弯管过程可以调节螺旋管的节距任意变化，可以在机台上完成不同类型螺旋管的折弯作业，整个作业过程操作简捷，能大幅度降低人员在操作上的困难度，适应范围广。从方法上，由于在管材70折弯前注满填充物，可以防止折弯过程推力过大而压扁管材70，折弯后通过倒出、充气和冲水等方式，确保填充物完全去除。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种螺旋弯管机，包括机架、安装于机架中的控制系统、主轴旋转机构和辅助主轴同心机构，该主轴旋转机构包括主轴和第一马达，由第一马达驱动主轴转动；该辅助主轴同心机构设于主轴端部的侧旁，辅助主轴同心机构包括气缸组和同心按压头，由气缸组驱动该同心按压头对准该主轴；其特征在于：

所述机架上进一步包括有螺旋管节距调节机构和螺旋进给机构；该螺旋进给机构驱动螺旋管节距调节机构整体前/后移动而靠近/远离该主轴旋转机构，该螺旋进给机构包括第二马达、直线导轨、第一梯形螺杆、滑块，由第二马达驱动第一梯形螺杆转动，带动滑块在直线导轨上前/后移动；

所述螺旋管节距调节机构包括伺服电机、减速箱、滑动底座、第二梯形螺杆、变节距驱动头，该滑动底座安装于螺旋进给机构的滑块上，该伺服电机连接减速箱，减速箱驱动第二梯形螺杆转动，拖动变节距驱动头左、右移动。

2.根据权利要求1所述的螺旋弯管机，其特征在于：所述变节距驱动头包括燕尾型滑块、安装于该燕尾型滑块上的弯臂、安装于该弯臂的导向滑轮，该燕尾型滑块安装于滑动底座的燕尾型导轨上，该弯臂倾斜设置，其倾斜方向背向弯管时燕尾型滑块的前进方向。

3.根据权利要求1所述的螺旋弯管机，其特征在于：所述主轴旋转机构中，其主轴的端部设有管材夹紧结构，该管材夹紧结构包括定位轴、管材定位块、管材夹紧块，该定位轴穿设于管材定位块并插装于主轴的内孔中，该管材定位块固定于管材夹紧块的一侧，于管材夹紧块上设有管材夹紧孔。

4.根据权利要求1所述的螺旋弯管机，其特征在于：所述辅助主轴同心机构中，其气缸组由第一气缸和第二气缸组成，该第一气缸的活塞杆连接于第二气缸的气缸座，该第二气缸的气缸座通过前/后滑动机构安装于机架的台面，该第二气缸的活塞杆可左/右活动连接于所述同心按压头。

5.根据权利要求1所述的螺旋弯管机，其特征在于：所述控制系统包括控制主机、安装于机架台面上的触摸屏，该触摸屏连接控制主机，该控制主机电连接于主轴旋转机构、辅助主轴同心机构、螺旋管节距调节机构和螺旋进给机构的驱动部件。

6.一种基于螺旋弯管机的螺旋管弯管方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）在中空的金属管材中注满填充物，封闭两端使填充物在金属管材内不能漏出；

（2）用简易弯管机在金属管材的指定位置弯折出预弯曲部；

（3）将步骤2后的金属管材通过管材夹紧结构固定于主轴；

（4）按下控制系统的开始键，控制系统自动触发辅助主轴同心机构动作，由第一气缸和第二气缸运动使同心按压头压紧于定位轴，确保定位轴、主轴在同一直线上受力平衡；同时，控制系统自启动螺旋进给机构，由第二马达驱动第一梯形螺杆转动，带动滑块在直线导轨上向前移动，使变节距驱动头的导向滑轮抵触在金属管材上；

（5）经过步骤4定位后，控制系统同时启动主轴旋转机构和螺旋管节距调节机构，该主轴旋转机构的第一马达驱动主轴转动；该螺旋管节距调节机构的伺服电机通过减速箱驱动第二梯形螺杆转动，拖动变节距驱动头匀速或变速向左移动，在弯管的同时调节螺旋弯管的节距；

（6）管材弯曲时，控制系统依据设备总长度以及预先设置好的弯管长度进行计算，当管子弯曲到设定的弯管长度时，伺服电机与第一马达会停止运行，待操作人员在弯曲管材尾端与导向轮的接触面置入防磨保护棉布后，按“开始键”，设备再次运行，运行至预先设定好的总长度后，停止运行，主轴反转，实现复位，操作人员再将已弯好的管子取出。

7.根据权利要求6所述的一种基于螺旋弯管机的螺旋管弯管方法，其特征在于：弯管后，将所述螺旋管材成品两端的密封件去除，倒出填充物。

8.根据权利要求7所述的一种基于螺旋弯管机的螺旋管弯管方法，其特征在于：进一步采用吹气和/或冲水的方法，在螺旋管材成品的中空腔内充气和/或冲水，确保内部的填充物全部排出。

9.根据权利要求6所述的一种基于螺旋弯管机的螺旋管弯管方法，其特征在于：步骤（3）的管子固定方法有两种：第一种是将步骤2后的金属管材一端插入主轴的内孔，另一端穿过管材夹紧结构的管材夹紧孔中，再将定位轴插入主轴端部的内孔；第二种是将金属管材先穿过管材夹紧孔，再将管材夹紧结构及金属管材整体一起插入主轴内。