CN105828967B - 管弯曲模具单元和具有该单元的管弯曲装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种管弯曲模具单元，其能够不产生褶皱而恰当地执行弯曲管，并且提供了具有该单元以容易地更换模具的管弯曲装置。弯曲模具(100)包括：夹持元件(10)，其具有在其外周表面上的半圆形横截面的第一凹槽部(11)，配合凹部(12)在垂直于旋转轴线(A)的平面上沿周向方向延伸第一预定长度；以及对压元件(20)，其具有形成在其外周表面上的半圆形横截面的第二凹槽部(21)，配合凸部(2)从第二凹槽部的前端部分沿周向方向延伸第二预定长度。配合凸部定位在配合凹部中，以致所述第一和第二凹槽部组合来形成半圆形横截面的所述管接收凹槽。所述对压元件和所述夹持元件彼此铰接地连接，以能够围绕所述旋转轴线相对于彼此旋转。

Description

管弯曲模具单元和具有该单元的管弯曲装置
技术领域
本发明涉及一种适合于弯曲管的管弯曲模具单元，以及具有该单元的管弯曲装置。
背景技术
关于加工来弯曲管，诸如按压弯曲、压缩弯曲、收缩弯曲、拉伸弯曲等的各种类型的加工迄今是公知的，其中旋转拉伸弯曲是最流行的。根据普通的旋转拉伸弯曲，管通过夹持模具支撑抵靠在其外周表面上形成有凹槽的弯曲模具，随着管利用压模朝向弯曲模具被按压，弯曲模具和夹持模具旋转，然后管在切线方向运动，从而沿弯曲模具的凹槽弯曲，例如在专利文献1的第二栏中所公开，以及在专利文献2的段(0003)-(0006)和图11中所公开，其中弯曲模具描述为辊模。
在专利文献2中，关于设置刮器或压块来防止在管弯曲部分的内侧上产生褶皱，提出特定的刮器来应对由滑行运动造成的磨损或破损，如其段(0013)和(0014)所述。类似地，在专利文献3中，在其段(0005)中描述了一个目的是提供一种具有耐磨的管弯曲装置，用于各种管而不会造成问题，无需频繁调节操作就具有非常长的寿命，并且在其段(0006)中提出这种管弯曲装置，其特征在于该管弯曲装置具有外周表面形成预定曲率的圆弧来弯曲管的弯曲模具，利用弯曲模具夹持管的夹持元件，以及围绕弯曲模具旋转夹持元件来防止当管弯曲时产生褶皱的刮器，并且在夹持元件旋转方向的刮器的前端部分沿弯曲模具的外周表面的曲率延伸超过用于弯曲管的初始点。
更进一步地，在专利文献4中，关于用于快速准确地更换不同尺寸成管来弯曲或不同类型的管弯曲操作的模具组的方法和装置，在其第7页中描述预组装模具组已经设计用于管弯曲装置，其中模具组由调整来安装在管弯曲工作台的主轴上的弯曲模具、夹持模具和压力模具组成，改进包括按照相对于彼此以及相对于弯曲模具的预定对齐关系可拆地互连压力模具和夹持模具到弯曲模具的第一设备，和用于连接模具组以便同时从工作台提升和移走包括每个模具组的所述模具的操控设备。而且，在其第8页描述，许多管弯曲操作要求使用刮器模具和芯轴，其也可以当需要时提供每个预组装模具组的一部分，并且这种刮器模具通过刮器模具臂联结到弯曲模具的实施例在其第15页和图6中公开。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:美国专利号5337590
专利文献2：日本专利申请公开号2004-9125
专利文献3：日本专利申请公开号2008-246504
专利文献4：日本专利申请公开号Hei-11-512029
发明内容
本发明要解决的技术问题
虽然在专利文献1中构造来有意地形成褶皱，但是为了防止当执行拉伸旋转弯曲时产生褶皱，通常采用褶皱预防措施，以致在专利文献2、3和4中布置刮器。在它们中，如在专利文献2和4中所述的每个刮器具有形成成楔形的前端部分，并且在专利文献2中关注了前端边缘部分的可能磨损，以致已经考虑了对策。具体地，沿用于弯曲管的初始线存在一个台阶，一般地该线是包括弯曲模具旋转轴线的表面与弯曲模具的凹槽的内表面相交处，由台阶造成的褶皱不能避免。为了最小化该褶皱，必须保持刮器的前端部分的楔形，尤其必须使前端部分尽可能薄，以致刮器是脆弱的并且缺少耐用性。更进一步地，周期性的磨损应对措施是不可避免的，并且需要频繁的更换。此外，由于用于弯曲的初始设置是困难的，需要有经验的技术。因此，很难持续地执行大量的弯曲操作。
对比地，根据专利文献3，如其中一个实施例所述的刮器构成在弯曲模具段中的中心模具段的一部分，弯曲模具段沿竖直方向分成三个段，并且它形成有圆弧横截面的凹进部分，如在其段(0025)-(0030)所述。因此，在其段(0032)中描述，不需要带边缘结构的前端部分，在弯曲模具和刮器之间将不存在产生台阶的可能，其原因没有解释。假定，在沿平行于管轴线的三个平面分成三段的弯曲模具段中，从施加到待成形管的弯曲操作开始到结束，上下侧模具段执行弯曲，并且中心段执行为刮器，从而执行单独的操作，不仅难以防止产生褶皱，而且难以恰当地执行弯曲操作。没有公开能够发现关于使期望的弯曲操作可行的构造。
同时，虽然在专利文献4中描述，预组装的带弯曲模具、夹持模具和压力模具的模具组能够更换来执行不同形式的弯曲操作，如其第11页所述，不必须需要刮器模具。换句话说，专利文献4集中在更换模具的执行上，而没有公开能够利用恰当地防止产生褶皱的执行更换模具的这种模具组，也没有公开适用于弯曲管的管弯曲模具单元和具有该管弯曲模具单元的管弯曲装置。
因此，本发明的一个目的是提供一种管弯曲模具单元，其能够不产生褶皱恰当地执行弯曲管。并且，本发明的另一个目的是提供一种具有该管弯曲模具单元的管弯曲装置，其适用于弯曲。
本发明的另一个目的是提供一种管弯曲模具单元，其能够不产生褶皱恰当地执行弯曲管，并且容易地执行更换模具，并且提供了具有该单元的管弯曲装置。
解决问题的方法
为了解决上述问题，本发明包括带半圆形横截面的管接收凹槽的弯曲模具，该凹槽形成在弯曲模具的外周表面上，弯曲模具围绕旋转轴线是可旋转的，并且弯曲模具包括：具有半圆形横截面的第一凹槽部的夹持元件，第一凹槽部在夹持元件的外周表面上，配合凹部形成在第一凹槽部上，并在垂直于旋转轴线的平面上沿周向方向延伸第一预定长度；对压元件，其具有形成在对压元件的外周表面上的半圆形横截面的第二凹槽部，并具有从第二凹槽部的前端部分沿周向方向延伸第二预定长度的配合凸部，配合凸部定位在配合凹部中，以致第一和第二凹槽部组合来形成半圆形横截面的管接收凹槽，对压元件和夹持元件铰接地彼此连接，以致围绕旋转轴线相对于彼此是可旋转的。
在如上所述的管弯曲模具单元中，可以如此构造以致配合凸部的一部分相对于管弯曲操作启动的位置位于管前进方向的前侧，并且配合凸部的另一部分相对于管弯曲操作启动的位置位于管前进方向的后侧。或者，可以如此构造以致位在配合凹部中的配合凸部的配合部分相对于管弯曲操作启动的位置位于管前进方向的前侧，并且在夹持元件的第一凹槽部和对压元件的第二凹槽部对接处的对接部分相对于管弯曲操作启动的位置位于管前进方向的后侧。
也可以如此构造以致对压元件具有安装来围绕旋转轴线是可旋转的环形旋转支撑部分，并且旋转支撑部分的一部分形成配合凸部，并且旋转支撑部分具有外周表面，旋转支撑部分的外周表面是形成半圆形横截面的管接收凹槽的一部分的弯曲表面。更进一步地，可以如此构造以致对压元件和夹持元件通过具有穿过配合凹部的中心轴线的轴向元件来铰接地连接。
此外，在上述管弯曲单元中，也可以如此构造以致夹持元件具有形成半圆形横截面的第一凹槽部的圆形凹进部分，配合凹部在垂直于旋转轴线的平面上在外周方向延伸，配合凹部位于圆形凹进部分的底部中心，半圆形横截面的第一凹槽部与包括一部分配合凹部的圆形凹进部分是连续的，对压元件包括：形成在平面的相反侧的曲面部分，曲面部分构造来接触圆形凹进部分，曲面部分包含位于从旋转轴线偏置并在与旋转轴线间隔的方向垂直于所述平面的轴线上的圆弧中心，在配合凸部的外周表面上的第二凹槽部具有所述半圆形的横截面，第二凹槽部的底部中心设在垂直于旋转轴线的平面上，靠近曲面部分。
更进一步地，可以如此构造以致配合凸部的一部分相对于管弯曲操作启动的位置位于管前进方向的前侧，并且配合凸部的另一部分相对于管弯曲操作启动的位置位于管前进方向的后侧。
或者，可以如此构造以致对压元件具有安装来围绕旋转轴线是可旋转的环形旋转支撑部分，以及与旋转支撑部分一体形成的主体部分，半圆形横截面的第二凹槽部和曲面部分设在对压元件的主体部分上，旋转支撑部分的一部分与主体部分一体形成并在旋转支撑部分的径向方向向外延伸，旋转支撑部分形成配合凸部，旋转支撑部分包含外周表面，旋转支撑部分的外周表面是形成半圆形横截面的管接收凹槽的一部分的曲面。具体地，可以如此构造以致对压元件的主体部分的半圆形横截面的第二凹槽部与靠近曲面部分形成的第二凹槽部端部的侧面成钝角。可以如此构造以致对压元件至少包括第一元件和第二元件，旋转支撑部分组成第一元件的主要部，主体部分组成第二元件的主要部，对压元件通过组合第一元件和第二元件来形成。
此外，在上述管弯曲单元中，管弯曲模具单元可以由被垂直于旋转轴线的平面划分的上段和下段构成，对压元件的配合凸部布置在上段和下段之间。
此外，在上述管弯曲单元中，也可以如此构造以致对压元件分成至少两个元件，这至少两个元件是包括配合凸部的对接元件和支撑为围绕旋转轴线是可旋转的旋转支撑元件，对接元件可拆地连接到旋转支撑元件。可以如此构造以致夹持元件和对压元件包含由垂直于旋转轴线的多个平面划分的多个元件，并且所述多个元件堆叠形成夹持元件和对压元件。更进一步地，它还可包含固定到夹持元件的预定位置的定位销，以便通过对压元件邻接在定位销上的位置来提供在夹持元件和对压元件之间的初始相对位置。
此外，本发明提供了一种管弯曲装置，其包含：在弯曲模具的外周表面上具有半圆形横截面的管接收凹槽的弯曲模具，弯曲模具围绕旋转轴线是可旋转的；用于夹持管来弯曲的夹持模具，其定位在弯曲模具的管接收凹槽中；以及用于朝向弯曲模具按压管的压力模具；并且弯曲模具包含：具有半圆形横截面的第一凹槽部的夹持元件，第一凹槽部在夹持元件的外周表面上，配合凹部形成在第一凹槽部上，并在垂直于旋转轴线的平面上在周向延伸第一预定长度；具有形成在对压元件的外周表面上的半圆形横截面的第二凹槽部的对压元件，从第二凹槽部的前端部分在周向延伸第二预定长度的配合凸部，配合凸部定位在配合凹部中；以致第一和第二凹槽部组合来形成半圆形横截面的管接收凹槽；对压元件和夹持元件铰接地彼此连接，以致围绕旋转轴线相对于彼此是可旋转的，以便构造管弯曲模具单元。
此外，在上述管弯曲装置中，可以如此构造以致配合凸部的一部分相对于管弯曲操作启动的位置位于在管的前进方向的前侧，并且配合凸部的另一部分相对于管弯曲操作启动的位置位于在管的前进方向的后侧。
更进一步地，可以如此构造以致夹持元件具有形成半圆形横截面的第一凹槽部的圆形凹进部分，配合凹部在垂直旋转轴线的平面上在周向延伸，配合凹部位于圆形凹进部分的底部中心，半圆形横截面的第一凹槽部与包括一部分配合凹部的圆形凹进部分是连续的，对压元件包括：形成在该平面的相反侧的曲面部分，曲面部分构造来接触圆形凹进部分，曲面部分包含在从旋转轴线偏置并在与旋转轴线间隔的方向垂直于该平面的轴线上的弧中心，在配合凸部的外周表面上的第二凹槽部具有半圆形横截面，第二凹槽部的底部中心设在垂直于旋转轴线的平面上，靠近曲面部分。
更进一步地，可以如此构造以致对压元件具有安装来围绕旋转轴线是可旋转的环形旋转支撑部分，以及与旋转支撑部分一体形成的主体部分，半圆形横截面的第二凹槽部和曲面部分设在主体部分上，旋转支撑部分的一部分与主体部分一体形成并在旋转支撑部分的径向方向向外延伸，旋转支撑部分形成配合凸部，旋转支撑部分包含外周表面，旋转支撑部分的外周表面是形成半圆形横截面的管接收凹槽的一部分的曲面。而且，对压元件可以至少包括第一元件和第二元件，旋转支撑部分组成第一元件的主要部，主体部分组成第二元件的主要部，对压元件通过组合第一元件和第二元件来形成。
在上述管弯曲装置中，可以如此构造以致对压元件和夹持元件通过具有穿过配合凹部的中心轴线的轴向元件来铰接地连接。此外，弯曲模具可以构造为由垂直于旋转轴线的表面分成的上段和下段，对压元件的配合凸部布置在上段和下段之间。
此外，在上述管弯曲装置中，还可以包含固定到夹持元件的预定位置的定位销，以便通过对压元件邻接定位销的位置在夹持元件和对压元件之间提供初始相对位置。更进一步地，装置可以包含其前端部分插入管的芯轴，芯轴被驱动，以致前端部分在弯曲模具的预定旋转区域内与压力模具相对。
本发明的有益效果
当本发明如上所述构造时，能够实现以下有益效果。即，根据本发明的管弯曲模具单元，构成其的弯曲模具包含：具有半圆形横截面的第一凹槽部的夹持元件，第一凹槽部在夹持元件的外周表面上，配合凹部形成在第一凹槽部上，并在垂直于旋转轴线的平面上在周向延伸第一预定长度；对压元件，具有形成在对压元件的外周表面上的半圆形横截面的第二凹槽部以及从第二凹槽部的前端部分在周向延伸第二预定长度的配合凸部，配合凸部定位在配合凹部中；以致第一和第二凹槽部组合来形成半圆形横截面的管接收凹槽，对压元件和夹持元件铰接地彼此连接，以致围绕旋转轴线相对于彼此是可旋转的。因此，管的弯曲能够不造成褶皱恰当地实现。更进一步地，如果根据要弯曲管的不同形状准备多个管弯曲模具单元，当管要弯曲成一个形状时，用于该形状的管弯曲模具单元可以简单地选择和更换，以便这种管弯曲模具单元能够提供为其模具更换能够容易地执行，并且在模具更换之后不需要调整。
在上述管弯曲模具单元中，如果采用这种构造以致配合凸部的一部分相对于管弯曲操作启动的位置位于在管的前进方向的前侧，并且配合凸部的另一部分相对于管弯曲操作启动的位置位于在管的前进方向的后侧；或者如果采用这种构造以致位在配合凹部中的配合凸部的配合部分相对于管弯曲操作启动的位置位于在管的前进方向的前侧，并且在夹持元件的第一凹槽部和对压元件的第二凹槽部对接处的对接部分相对于管弯曲操作启动的位置位于管的前进方向的后侧；能够不造成褶皱实现管的平滑弯曲。
如果对压元件形成为具有安装来围绕旋转轴线是可旋转的环形旋转支撑部分，它能够确定地被支撑来围绕旋转轴线是可旋转的。具体地，它能够与夹持元件容易地铰链连接，并且如果它如此构造以致旋转支撑部分的一部分形成配合凸部，并且旋转支撑部分具有外周表面，旋转支撑部分的外周表面是形成半圆形横截面的管接收凹槽的一部分的弯曲表面，对压元件能够形成为具有恰当形状的单个零件。此外，如果如此构造以致对压元件和夹持元件通过具有穿过配合凹部的中心轴线的轴向元件来铰接地连接，能够不造成褶皱地实现管的平滑弯曲。
在如上所述的管弯曲模具单元中，如果采用这种构造：夹持元件具有形成半圆形横截面的第一凹槽部的圆形凹进部分，配合凹部在垂直旋转轴线的平面上在周向延伸，配合凹部位于圆形凹进部分的底部中心，半圆形横截面的第一凹槽部与包括一部分配合凹部的圆形凹进部分是连续的，对压元件包括：形成在该平面的相反侧的曲面部分，构造来接触圆形凹进部分的曲面部分，曲面部分包含在从旋转轴线偏置并在与旋转轴线间隔的方向垂直于该平面的轴线上的弧中心；在配合凸部的外周表面上具有半圆形横截面的第二凹槽部，第二凹槽部的底部中心设在垂直于旋转轴线的平面上，靠近曲面部分，那么，在用于弯曲管的初始位置的对压元件的曲面部分的前端部分紧密地接触夹持元件的圆形凹进部分，而即使在夹持元件和对压元件之间的相对旋转角度更换，在对压元件的曲面部分和在除前端部分之外的其它部分的圆形凹进部分之间也形成间隙。因此，对压元件能够容易并恰当地与夹持元件组装，不造成与圆形凹进部分的干涉，将提高对压元件的耐用性。
在如上所述的管弯曲模具单元中，如果采用这种构造：配合凸部的一部分相对于管弯曲操作启动的位置位于在管的前进方向的前侧并且配合凸部的另一部分相对于管弯曲操作启动的位置位于在管的前进方向的后侧，前进方向；能够不造成褶皱实现管的平滑弯曲。
如果对压元件形成为具有：安装来围绕旋转轴线是可旋转的环形旋转支撑部分，以及与旋转支撑部分一体形成的主体部分；半圆形横截面的第二凹槽部和曲面部分设在对压元件的主体部分上，旋转支撑部分的一部分与主体部分一体形成并在旋转支撑部分的径向方向向外延伸，对压元件能够确定地被支撑来围绕旋转轴线是可旋转的，并且能够容易地与夹持元件铰接连接。
此外，由于旋转支撑部分的一部分形成为在旋转支撑部分的径向方向向外延伸，施加到旋转支撑部分的应力集中能够减轻，以便对压元件的耐用性将提高。由于旋转支撑部分构造来形成配合凸部，并且旋转支撑部分的外周表面构造为形成半圆形横截面的管接收凹槽的一部分的曲面，对压元件能够形成为具有恰当形状的单个零件。具体地，如果对压元件的主体部分的半圆形横截面的第二凹槽部形成与靠近曲面部的第二凹槽部的端部的侧面成钝角，能够确保良好的耐用性。更进一步地，如果对压元件构造来至少包括第一元件和第二元件，旋转支撑部分构成第一元件的主要部分，主体部分构成第二元件的主要部分，对压元件通过组合第一元件和第二元件形成，当旋转支撑部分磨损时，可以仅仅更换第一元件，以便不仅更换工作将变得容易，而且从长远观点看能够实现成本降低。
另一方面，如果弯曲模具构造为通过垂直于旋转轴线的表面分成上段和下段，并且对压元件的配合凸部布置在上段和下段之间，虽然相对于前述构造将增加零件的数量，但是每个零件能够如按照每个零件的性能所要求的具体精度制造，以便每个零件能够容易地制造。
在如上所述的管弯曲模具中，如果对压元件构造来分成至少两个元件，并且构造为至少两个元件是包括配合凸部的对接元件和支撑来围绕旋转轴线是可旋转的旋转支撑元件，对接元件可拆地连接到旋转支撑元件，那么，能够如所需要的仅仅更换对接元件，以便抵抗磨损的对策能够容易地做出。在夹持元件和对压元件包含由垂直于旋转轴线的多个平面划分的多个元件的情况下，并且多个元件被构造为堆叠以形成夹持元件和对压元件，夹持元件和对压元件能够通过堆叠多个部件构造，并且能够同时构造它们之间的铰接连接。如果还包含固定到夹持元件的预定位置的定位销，并且设置对压元件邻接定位销的位置用于在夹持元件和对压元件之间的初始相对位置，那么能够提供管弯曲模具单元，其中夹持元件和对压元件之间的初始相对位置能够提前设置。
并且，根据本发明的管弯曲装置包括：如前所述构造的管弯曲模具单元，用于利用其弯曲模具的管接收凹槽夹持要弯曲的管的夹持模具，和用于朝向弯曲模具按压管的压力模具，并且它如此构造以致管的弯曲通过旋转弯曲模具和夹持模具执行，管通过压力模具在弯曲方向被按压。因此，管的弯曲能够不造成褶皱恰当地实现。更进一步地，如果根据要弯曲管的不同形状准备多个管弯曲模具单元，当管要弯曲成一个形状时，用于该要弯曲形状的管弯曲模具单元可以简单地选择和更换，以便能够容易地执行模具更换，并且在模具更换之后不需要调整。因此，能够做出通过机器人的自动模具更换。
在如上所述的管弯曲装置中，如果采用这种构造：配合凸部的一部分相对于管弯曲操作启动的位置位于在管的前进方向的前侧，并且配合凸部的另一部分相对于管弯曲操作启动的位置位于在管的前进方向的后侧，能够实现管的平滑弯曲。
具体地，如果对压元件具有形成半圆形横截面的第一凹槽部的圆形凹进部分，配合凹部在垂直于旋转轴线的平面上在周向延伸，配合凹部位于圆形凹进部分的底部中心，半圆形横截面的第一凹槽部与包括一部分配合凹部的圆形凹进部分是连续的，对压元件包括：形成在该平面的相反侧的曲面部分，构造来接触圆形凹进部分的曲面部分，曲面部分包含在从旋转轴线偏置并在与旋转轴线间隔的方向垂直于该平面的轴线上的弧中心，在配合凸部的外周表面上的第二凹槽部具有半圆形横截面，第二凹槽部的底部中心设在垂直于旋转轴线的平面上，靠近曲面部分，那么，在用于弯曲管的初始位置的对压元件的曲面部分的前端部分紧密地接触夹持元件的圆形凹进部分，而即使在夹持元件和对压元件之间的相对旋转角度更换，在对压元件的曲面部分和在除前端部分之外的其它部分的圆形凹进部分之间也形成间隙。因此，对压元件能够容易并恰当地与夹持元件组装，不造成与圆形凹进部分的干涉，将提高对压元件的耐用性。
如果用于如上所述的管弯曲装置的对压元件具有：安装来围绕旋转轴线是可旋转的环形旋转支撑部分，以及与旋转支撑部分一体形成的主体部分；半圆形横截面的第二凹槽部和曲面部分设在对压元件的主体部分，旋转支撑部分的一部分与主体部分一体形成并在旋转支撑部分的径向方向向外延伸，它能够确定地支撑来围绕旋转轴线是可旋转的，并且它能够容易地与夹持元件铰接连接。此外，由于旋转支撑部分的一部分形成在旋转支撑部分的径向方向向外延伸，施加到旋转支撑部分的应力集中能够减轻，以便对压元件的耐用性将提高。由于对压元件的旋转支撑部分构造来形成配合凸部，并且旋转支撑部分的外周表面构造为形成半圆形横截面的管接收凹槽的一部分的曲面，对压元件能够形成为具有恰当形状的单个零件。
更进一步地，如果对压元件构造来至少包括第一元件和第二元件，旋转支撑部分构成第一元件的主要部分，主体部分构成第二元件的主要部分，对压元件通过组合第一元件和第二元件形成，当旋转支撑部分磨损时，可以仅仅更换第一元件，以便不仅更换工作将变得容易，而且从长远观点看能够实现成本降低。此外，如果对压元件和夹持元件通过具有穿过配合凹部的中心轴线的轴向元件来铰接地连接，能够不造成褶皱地实现管的平滑弯曲。
更进一步地，如果弯曲模具构造为通过垂直于旋转轴线的表面分成上段和下段，并且对压元件的配合凸部布置在上段和下段之间，每个零件能够如按照每个零件的性能所要求的具体精确度制造，以便每个零件能够容易地制造。
在如上所述的管弯曲装置中，如果还包含固定到夹持元件的预定位置的定位销，并且设置对压元件邻接定位销的位置用于在夹持元件和对压元件之间的初始相对位置，那么能够提供管弯曲模具单元，其中夹持元件和对压元件之间的初始相对位置能够提前设置，并且在需要更换模具之后无调整。更进一步地，如果设有其前端部分插入管的芯轴，芯轴被驱动，以致前端部分在弯曲模具的预定旋转区域内对抗压力模具，能够容易地做出小弯曲半径的弯曲工作，并且弯曲管的限制能够大幅度地提高。
附图说明
图1是示出了根据本发明一个实施例的管弯曲装置的透视图。
图2是根据本发明一个实施例的管弯曲模具单元的主视图。
图3是根据本发明一个实施例示出了弯曲操作的启动状态的管弯曲装置的俯视图。
图4是根据本发明一个实施例示出了弯曲操作的结束状态的管弯曲装置的俯视图。
图5是根据本发明一个实施例示出了弯曲操作的结束状态的管弯曲装置的剖视透视图。
图6是示出了用在根据本发明一个实施例的管弯曲模具单元中的夹持元件的透视图。
图7是用在根据本发明一个实施例中的夹持元件的侧视图。
图8是示出了用在根据本发明一个实施例的管弯曲模具单元中的对压元件的透视图。
图9是用在根据本发明一个实施例中的对压元件的俯视图。
图10是从图9的“B”观察的横截面视图，示出了用在根据本发明一个实施例中的对压元件。
图11是用在根据本发明一个实施例的对压元件的右视图。
图12是用在根据本发明一个实施例的对压元件的主视图。
图13是用在根据本发明一个实施例的对压元件的后视图。
图14是沿图9的线C-C剖的横截面视图，示出了用在根据本发明一个实施例中的对压元件。
图15是用于组装根据本发明另一个实施例的管弯曲模具单元的零件的透视图。
图16是根据本发明另一个实施例的管弯曲模具单元的透视图。
图17是用在根据本发明另一个实施例的夹持元件的主视图。
图18是用在根据本发明另一个实施例的夹持元件的左视图。
图19是示出了利用根据本发明一个实施例的管弯曲模具单元弯曲的管的透视图。
图20是用在本发明另一个实施例的对压元件的俯视图。
图21是根据本发明另一个实施例的管弯曲模具单元的局部剖视图，示出了弯曲操作的启动状态。
图22是根据本发明另一个实施例的管弯曲模具单元的透视图，示出了弯曲操作的启动状态。
图23是根据本发明另一个实施例的管弯曲模具单元的局部剖视透视图，示出了当启动弯曲操作时在其凹槽底部部分的中心处的剖视图。
图24是根据本发明另一个实施例的管弯曲模具单元的局部剖视图，示出了当启动弯曲操作时与其凹槽底部部分的中心间隔的位置处的剖视图。
图25是根据本发明另一个实施例的管弯曲模具单元的局部剖视透视图，示出了在启动弯曲操作后与其凹槽底部部分的中心间隔的位置处的剖视图。
图26是根据本发明另一个实施例的管弯曲模具单元的局部剖视图，示出了当结束弯曲操作时与其凹槽底部部分的中心间隔的位置处的剖视图。
图27是用在本发明另一个实施例中从其旋转支撑部分观察的对压元件的透视图。
图28是用在本发明另一个实施例中从其第二凹槽部观察的对压元件的透视图。
图29是用在本发明另一个实施例中的对压元件的俯视图。
图30是从图29的“B”观察的横截面视图，示出了用在根据本发明另一个实施例中的对压元件。
图31是用在根据本发明另一个实施例的对压元件的后视图。
图32是沿图31的线C-C剖的横截面视图，示出了用在根据本发明另一个实施例中的对压元件。
图33是放大了用在根据本发明另一个实施例中的对压元件的第二凹槽部的底部部分的透视图。
图34是示出了用在根据本发明另一个实施例中的对压元件的组装状态的透视图。
图35是示出了用在根据本发明再一个实施例中的对压元件的组装状态的透视图。
图36是示出了用于组装根据本发明再一个实施例中的对压元件的零件的透视图。
图37是示出了用在根据本发明另一个实施例的管弯曲模具单元中的对压元件的透视图。
图38是示出了用在根据本发明一个实施例的管弯曲模具单元中的对压元件的另一个实施例的透视图。
图39是示出了用在根据本发明一个实施例的管弯曲模具单元中的夹持元件和对压元件的透视图。
图40是示出了根据本发明另一个实施例的管弯曲模具单元的透视图。
图41是示出了根据本发明另一个实施例的管弯曲装置的透视图。
图42是示出了利用根据本发明一个实施例的管弯曲模具单元的自动管弯曲装置的工作状态的透视图。
图43是示出了利用根据本发明一个实施例的管弯曲模具单元的自动管弯曲装置的模具更换准备状态的透视图。
图44是示出了利用根据本发明一个实施例的管弯曲模具单元的自动管弯曲装置的模具更换开始状态的透视图。
图45是示出了利用根据本发明一个实施例的管弯曲模具单元的自动管弯曲装置的模具更换状态的透视图。
图46是示出了利用根据本发明一个实施例的管弯曲模具单元的管弯曲装置的管弯曲状态的透视图。
图47是放大了图46的一部分的剖视图。
图48是示出了具有现有弯曲模具和刮器的旋转拉伸弯曲装置的管弯曲状态的剖视图。
图49是放大了图48的一部分的剖视图。
具体实施方式
以下将参照附图解释本发明的期望实施例。图1示出了根据本发明一个实施例的管弯曲模具单元，并且示出了根据本发明一个实施例的还包括夹持模具200和压力模具300的管弯曲装置。管弯曲模具单元具有弯曲模具100，其形成有半圆形横截面的管接收凹槽(由第一和第二凹槽部11、21构成，如下所述)，并且其围绕旋转轴线(A)旋转。根据该管弯曲装置，它如此构造以致要弯曲的管(P)夹持在弯曲模具100和夹持模具200之间，并且通过压力模具300朝向弯曲模具100按压来被向前驱动，从而通过压缩负载和轴向按压负载来弯曲管(P)。虽然在图1中省略了用于向管(P)施加轴向按压负载向前被驱动的机构，但是该机构在如下所述的图42-45显示的标号(1a)来表示。
根据本实施例，弯曲模具100具有夹持元件10和对压元件20。如图1和2所示，夹持元件10形成有半圆形横截面的第一凹槽部11，并且预定宽度的配合凹部12形成在第一凹槽部11上，以便在垂直于旋转轴线(A)的平面上以第一预定长度沿周向方向延伸。而且，夹持元件10与底座部分13一体地形成，轴向元件60固定到底座部分，以致提供旋转轴线(A)，并且保持元件70固定到夹持元件10。更进一步地，定位销80固定到底座部分13的预定位置，如下所述。
如图6和7所示，上述夹持元件10具有：形成半圆形横截面的第一凹槽部11的圆形凹进部分10b，和在垂直于旋转轴线(A)的平面上沿周向方向延伸的配合凹部12。配合凹部12位于圆形凹进部分10b的底部中心。半圆形横截面的第一凹槽部11与包括配合凹部12一部分的圆形凹进部分10b是连续的。即，夹持元件10具有：其平面连接到夹持模具200的夹持部分10a，和靠近夹持部分10a连续地形成的圆形凹进部分10b，底座部分13与夹持部分10a和圆形凹进部分10b是一体形成的。
因此，第一凹槽部11包含连续的半圆形横截面，半圆形横截面的凹槽部11a形成在夹持部分10a上并且半圆形横截面的凹槽部11b形成在半圆形凹进部分10b上。更进一步地，按照与夹持模具200的内周表面相同的方式，在凹槽部11a上，多个夹持凹槽周向地形成来确保保持管(P)。而且，在第一凹槽部11的中心部分(轴向中心部分)上，配合凹部12形成来从靠近凹槽部11a的部分在凹槽部11b的周向(圆周)方向延伸大约270度。虽然本实施例的夹持元件10与弯曲模具100一体地形成作为弯曲模具100的一部分，但是它可以单独地做出并连接到弯曲模具100，如下参照图15-18所述。
另一方面，如图1和2所示，对压元件20形成有：在其外周表面上的半圆形横截面的第二凹槽部21，和从第二凹槽部21的前端部分沿周向方向延伸预定长度的配合凸部22。当配合凸部22定位在配合凹部12中时，半圆形横截面的管接收凹槽通过组合夹持元件10的第一凹槽部11和对压元件20的第二凹槽部21来形成。如图3所示，对压元件20具有旋转支撑部分23，其通过轴向元件60(旋转轴线(A))可旋转地支撑，并且旋转支撑部分23的一部分构成配合凸部22。因此，旋转支撑部分23的外周表面形成为曲面，以便与夹持元件10的第一凹槽部11一起形成半圆形横截面的管接收凹槽。
如图8-14所示，形成以上对压元件20。即，定位来能够接触圆形凹进部分10b的曲面部分(对压部分)20a和围绕旋转轴线(A)可旋转支撑的旋转支撑部分23是一体形成的，并且旋转支撑部分23的一部分构成配合凸部22。因此，旋转支撑部分23的外周表面形成为曲面，以便与夹持元件10的第一凹槽部11一起形成半圆形横截面的管接收凹槽。即，对压元件20形成有半圆形横截面的第二凹槽部21，根据其主视图，如图2中接触部分(R)所示，第二凹槽部21的与夹持元件10的第一凹槽部11接触的端面形成弯曲的。虽然曲面20a形成为其厚度逐渐减少，但是它不连续地做成极薄，因为在配合凸部22延伸的部分处它与旋转支撑部分23一体地形成，从而确保足够的强度。
而且，配合凸部22的外周表面22a，即旋转支撑部分23的外周表面形成为曲面，如图8和10-14所示。当配合凸部22配合到夹持元件10的配合凹部12时，从而形成夹持元件10的第一凹槽部11的半圆形横截面的一部分，半圆形横截面的管接收凹槽通过它们形成。本实施例的旋转支撑部分23制成环形形状，但它可以制成C形状，除了配合凸部22之外的一部分被切除来提供空间。
如上所构造的夹持元件10和对压元件20围绕旋转轴线(A)铰接地连接，并且相对于彼此围绕轴向元件60(旋转轴线(A))可旋转地支撑。根据本实施例，夹持元件10支撑来对抗固定到支撑设备(未示出)的预定位置的对压元件20旋转。如图2所示，夹持元件10和对压元件20铰接地连接，以致配合凹部12的与配合凸部22配合的配合部分(F)(配合部分(F)不包括在垂直于旋转轴线(A)的平面上，所述平面即平行于包括如图2所示(H)的垂直图2纸面的平面的两个平面)相对于管(P)的弯曲操作启动的初始位置(通过图2中竖直单点划线(S)表示)位于管(P)前进方向的前侧(图2中(S)的右侧)，并且夹持元件10的第一凹槽部11和对压元件20的第二凹槽部21在旋转方向的对接部分(R)位于管(P)前进方向的后侧(图2中(S)的左侧)。换句话说，在旋转方向配合到配合凹部12的配合凸部22的配合部分(F)相对于管(P)的弯曲操作启动的位置位于管(P)前进方向的前侧，并且夹持元件10的第一凹槽部11和对压元件20的第二凹槽部21在旋转方向的对接部分(R)相对于管(P)的弯曲操作启动的位置位于管(P)前进方向的后侧。
因此，随着对压元件20的配合凸部22配合到夹持元件10的配合凹部12，构成旋转轴线(A)的轴向元件60插过旋转支撑部分23来固定到底座元件13，并且固定到保持元件70，从而构成如图1所示的弯曲模具100。更进一步地，定位销80固定到夹持元件10的底座元件13的预定位置，以便夹持元件10和对压元件20之间的初始相对位置通过对压元件20抵接在定位销80上的位置来设置。另一方面，夹持模具200和压力模具300如图1所示布置，并且分别放置来靠近或远离弯曲模具100。
如图1和2所示，由于管弯曲模具单元由具有放在初始相对位置的夹持元件10和对压元件20的弯曲模具100构成，如果针对要弯曲管(P)的各种形状提供多个管弯曲模具单元，在弯曲各种形状管的情况下，仅仅需要针对要弯曲管的形状选择和更换弯曲模具单元，以便所谓的模具更换能够容易地做出。特别是，由于夹持元件10和对压元件20之间的初始相对位置能够通过定位销80来提前设置，在模具更换之后不需要调整，以便无需任何有经验的技术就能够容易地调整。除了如上所述的管弯曲模具单元，如果组件构造为还包括夹持模具200和压力模具300，管弯曲模具组件可以提供容易地执行模具更换和调整。
参照图1-5，以下将解释具有如上所述的管弯曲模具单元的管弯曲装置的整体操作。开始，对压元件20保持在初始相对位置来接触定位销80，管(P)的主体部分的要弯曲部分放在弯曲模具100的由图2中(S)表示的弯曲开始位置处，图1和5中表示为(M)的公知芯轴插入管(P)。芯轴(M)具有枢转地安装在其前端部分上的球(M1)和(M2)，如图5中其横截面所示，其中剖面线省略来清楚地界定每个零件。球(M1)和(M2)插入管(P)，并且被驱动以在弯曲模具100的预定旋转区域内设置在弯曲模具100和夹持模具200(以及压力模具300)之间。然后，夹持模具200和压力模具300被朝向弯曲模具100驱动，管(P)的前端部分夹持在弯曲模具100的夹持元件10和夹持模具200之间，并且管(P)的主体部分压缩在弯曲模具100的对压元件20和压力模具300之间，如图3所示。
然后，在管(P)的前端部分夹持在夹持元件10和夹持模具200之间的情况下，管(P)被向前驱动，管(P)的主体部分通过压力模具300按压到对压元件20，而且夹持模具200和夹持元件10围绕旋转轴线(A)旋转，以便管(P)弯曲来围绕旋转支撑部分23的外周表面(配合凸部22的外周表面22a)滚动，从而形成按照如图4和5所示的形状弯曲的管(P)。在该操作期间，大压力在其纵向方向和径向方向施加到管(P)。但是，通过采用根据本实施例的管弯曲模具单元，防止弯曲管(P)的内侧壁由于其压缩变形变厚，而弯曲管(P)的外侧壁变厚而防止变薄，以便甚至在弯曲部分也能够保持管壁的恰当厚度。
如前所述，用于本实施例的管弯曲模具单元的弯曲模具100包含夹持元件10和对压元件20，二者围绕旋转轴线(A)铰接地连接，并且相对于彼此围绕旋转轴线(A)可旋转地支撑。因此，当管(P)在被弯曲时，夹持元件10能够围绕旋转轴线(A)相对于对压元件20旋转，对压元件20由压力模具300通过管(P)按压。因此，夹持元件10从管(P)的初始弯曲位置(如图2的(S)所示)在与对压元件20间隔的圆周方向旋转。
然后，夹持元件10和对压元件20铰接地连接，以致配合凹部12与配合凸部22配合的配合部分(图2中的(F))相对于管(P)的弯曲操作启动的位置(S)位于管(P)前进方向的前侧，该部分不包括在垂直于旋转轴线(A)的平面上，并且夹持元件10的第一凹槽部11和对压元件20的第二凹槽部21在旋转方向的对接部分(图2中的(R))位于管(P)前进方向的后侧，凭此在夹持元件10和对压元件20之间可能造成的台阶变小。因此，即使与现有技术比相当大的纵向负载和压缩负载施加到管(P)，由弯曲造成的塑性变形也能够被恰当控制，这将在下文中参照图46-47详细说明。
因此，虽然利用本实施例的管弯曲模具单元弯曲的管(P)在对应于配合凹部12和配合凸部22的配合部分，形成有如图19所示的厚部分(突出的部分)，但是靠近配合部分的部分将形成平滑曲面。具体地，如图19中细线表示的部分的厚度逐渐地变化，并且变形材料沿对接部分(图2中的(R))配合到配合部分(图2中的(F))来形成厚部分(TP1)，以及厚部分(TP2和TP3)。但是，如图19中细线表示的部分形成平滑曲面，以便不相当于褶皱，因此，可以忽略厚部分(TP1、TP2和TP3)。反而，形成有厚部分(TP1、TP2和TP3)的弯曲管被证明是利用本实施例的管弯曲模具单元形成的那个，以便提供形成质量的证据。
如上所述，根据具有本实施例的管弯曲模具单元的管弯曲装置，能够不造成褶皱而实现平滑弯曲。换句话说，通过恰当地控制由恰当弯曲造成的塑性形成，能够不造成褶皱而恰当地实现管(P)的弯曲。因此，例如假定管(P)的直径是“d”，弯曲半径是“r”，具有“r/d”小于1的极其小弯曲半径的管(P)能够容易地形成。作为前述管弯曲装置的一个替换，可以如此构造以致夹持元件10固定，而对压元件20围绕旋转轴线(A)旋转。
更进一步地，至于安装在如上所述的管弯曲装置上的管弯曲模具，如果根据要弯曲管的各种形状准备多个管弯曲模具单元，当管要弯曲成一个形状，针对该要弯曲形状的特定管弯曲模具单元可以简单地选择并更换，以便其模具更换能够容易地实现。由于构成管弯曲模具单元的夹持元件10和对压元件20已经放在初始相对位置处，在模具更换之后无需调整。因此，管弯曲模具单元能够用于自动管弯曲装置，以便能够通过机器人执行自动模具更换，其将参照图42-45在以下说明。
图15-18涉及本发明另一个实施例，其中相比于与夹持元件10一体形成的夹持部分10a，形成夹持部分10a的部分作为一个单独体(在图15等中表示为“10y”)做出，并连接到构成圆形凹进部分10b的主体10(在图15等中表示为“10x”)。例如，如图15所示，主体10x由上段40和下段50构成，其由垂直于旋转轴线(A)的表面分开并连接到单独体10y，从而构成夹持元件10。即，轴向元件60布置来穿过上段40的中心孔42、对压元件20的旋转支撑部分23和下段50的中心孔52，并且在轴向元件60的上部分穿过保持元件70的中心孔71之后，保持元件70固定到上段40，从而形成图16所示的组装状态。夹持部分10y固定到主体10x(上段40和下段50)，螺钉(未示出)从固定孔14、15插入并与上段40和下段50的螺纹孔41和51啮合。关于其它构造，与前述实施例相同，以致此处省略其解释，相同的标号用于与前述基本相同的元件。
图17和18示出了以与图1和2所示的夹持元件10相同形状形成的分别制造的夹持部分10y、第一凹槽部11和配合凹部12。即第一凹槽部11的半圆形横截面形成与对压元件20的第二凹槽部21的半圆形横截面相同的形状，以便第一凹槽部11和第二凹槽部21形成连续的半圆形横截面的管接收凹槽。而且，对压元件20的配合凸部22定位在配合凹部12中，以便它们能够平滑地接触要弯曲管(P)的外周表面。
因此，根据如图15-18所示的实施例，夹持元件10由以下构成：由上段40和下段50构成的主体10x和夹持部分10y。配合凹部12由以下构成：夹持部分10y的切口部分，以及在上段40和下段50之间的间隙。随着对压元件20的配合凸部22定位在配合凹部12中，弯曲模具100被构造。在下文中，除非特殊说明，夹持元件10包括：由主体10x和夹持部分10y构造的元件。
图20-36涉及根据本发明另一个实施例的管弯曲模具单元，其中与图1-18所示的元件相同的那些元件采用相同的标号。根据本实施例，对压元件20具有曲面部分20a，其形成在垂直于旋转轴线(A)包括圆形凹进部分10b的底部中心的平面的每个相反侧，即包括图2所示(H)和对应于图2的纸面的平面(在下文中，简单地称为“平面(H)”)，并且构造来接触圆形凹进部分10b。曲面部分20a具有在轴线上的弧中心，该轴线在与旋转轴线(A)间隔的方向垂直于平面(H)从旋转轴线(A)偏置。此外，对压元件20形成有半圆形横截面的第二凹槽部21，第二凹槽部21的底部中心在其外周表面上设在平面(H)上，并且配合凸部22从第二凹槽部21的前端部分沿周向方向延伸预定长度。当配合凸部22定位在配合凹部12中时，半圆形横截面的管接收凹槽由夹持元件10的第一凹槽部11和对压元件20的第二凹槽部21形成。在下文中，将参照图20等解释包括旋转支撑部分23的对压元件20的构造。
如图20所示，曲面部分20a设在相当于图20的纸面的以上平面(H)的相反两侧上，并且其弧中心设在轴线(OC)上，其在与旋转轴线(A)间隔的方向垂直于平面(H)从旋转轴线(A)偏置。图20所示的轴线(RC)相当于旋转轴线(A)。在图20中，在虚线所示的半圆形横截面的第二凹槽部21上，定位有具有由双点划线表示的中心轴线(PC)的管(P)，以便轴线(RC)和轴线(OC)定位在包括用于弯曲管(P)的初始位置(S)并垂直延伸的单点划线(V)上，并且轴线之间的距离相当于偏置量(d)。在图20中，虽然只出现了相对于平面(H)在一侧形成的曲面部分20a，但是与曲面部分20a相同形状的另一个曲面部分形成在另一侧，即，图20的纸面的反向侧。
具体地，曲面部分20a具有如图20所示的半径(ra)最大弧形和半径(rb)的最小弧形，并且形成为扩展以致提供能够(在初始位置)接触半圆形横截面的第一凹槽部11的曲面。即，如图21所示，在用于弯曲管(P)的初始位置(S)处，配合凸部22和曲面部分20a接触圆形凹进部分10b(第一凹槽部11)的整个表面，并且在远离平面(H)的位置处，在曲面部分20a和圆形凹进部分10b之间形成间隙(如图21所示的“G”)。图21示出了以预定距离与平面(H)间隔的位置处的剖视图，即，在以预定距离从包括图20中的中心轴线(PC)的平面朝向反向侧(图2中向下)间隔的位置处。
因此，对压元件20的曲面部分20a的前端部分在用于弯曲管(P)的初始位置(S)处紧密接触圆形凹进部分10b，并且在除了前端部分的其它部分处，在曲面部分20a和圆形凹进部分10b之间如上所述形成间隙(G)。因此，对压元件20能够容易并恰当地与夹持元件10组装，不造成与圆形凹进部分10b的干涉，在该实施例中夹持元件由上模具40和下模具50形成。由于对压元件20在除了前端部分的其它部分处不在圆形凹进部分10b上滑动，将不造成摩擦损失，以便尤其将改进对压元件20的耐用性。当形成曲面部分20a时，应该避免采用除上述轴线(OC)之外的任何弧中心，因为否则将不能获得恰当的接触。例如，如果弧中心定位在这样一个轴线(未示出)上将不能提供任何恰当的间隙，该轴线在与旋转轴线(A)间隔的方向垂直于平面(H)并且与旋转轴线(A)偏置，并且还在与旋转轴线(A)垂直的方向偏置。
图22-26示出了在夹持元件10和对压元件20之间相对运动的状态。图22示出了初始状态，图23示出了在平面(H)处的剖视图，图24-26示出在从平面(H)间隔的位置处的剖视图，即，以预定距离从包括图20中中心轴线(PC)的平面朝向反向侧(图2中向下)间隔。如图24-26所示，即使夹持元件10和对压元件20之间的相对旋转角度变化，在对压元件20的曲面部分20a和圆形凹进部分10b之间仍然存在间隙(G)。因此，对压元件20能够容易并恰当地组装进夹持元件10，不造成与圆形凹进部分10b的干涉，并将改进对压元件20的耐用性。
根据本实施例，对压元件20具有如图34所示的支撑元件26，但是它可以与固定到前述支撑设备(未示出)的支撑部分一体地形成，如图8所示。如图27-34所示，对压元件20一体地形成有主体部分24和连接部分25，以致连接到支撑元件26。由于对压元件20的基本构造与图1-26所公开的相同，所以共同标号用在图27等中，并且其总体构造表示为对压元件20。
如图27所示，本实施例的对压元件20具有前述的旋转支撑部分23和主体部分24，主体部分24与旋转支撑部分23一体地形成，并形成有半圆形横截面的第二凹槽部21和曲面部分20a。而且，形成肋23a来从与主体部分24一体地形成的旋转支撑部分23的至少周向部延伸。如图29所示，形成肋23a来在旋转支撑部分23的环形部的切线方向延伸，并且接触表面23b形成在其前端来接触支撑元件26的支撑表面26b(由双点划线表示)。此外，与主体部分24一体地形成的连接部分25形成与旋转支撑部分23的环形部的切线方向平行，并且接触表面25a形成来接触支撑元件26的支撑表面26b(由双点划线表示)。在图29中，由于支撑表面26a和26b彼此正交，所以接触表面25a和接触表面23b形成以致彼此正交。但是，这些表面可以按照支撑元件26与连接部分25和肋23a的连接结构形成。
设置上述肋23a用于缓解施加到在曲面部分20a边界处的旋转支撑部分23底部部分的应力集中，因为不能使底部部分比需要更厚，以便避免与其它设备的任何干涉。例如，当管(P)弯曲时，如图34中空白箭头所示，假定负载(L)施加到旋转支撑部分23。但是，其分力(La)施加到肋23a，而其分力(Lb)施加到配合凸部22，以便消除施加到旋转支撑部分23的底部部分的应力集中。更进一步地，在肋23a上，如图27和29所示，在旋转支撑部分23的底部和接触表面25a之间，形成大横截面部分23c，其横截面积被形成以致逐渐减少直到接触表面25a。当管(P)的弯曲角度设置为大时，大横截面部分23c被形成以致避免与其它设备的干涉。因此，肋23a可以形成这种形状和横截面积以致能够确保必要的分力(Lb)。
根据本实施例的对压元件20，其俯视图如图29所示，从其“B”观察的视图如图30所示，并且其后视图如图31所示，配合凸部22的外周表面22a，即旋转支撑部分23的外周表面形成曲面，从后(或前)表面观察第二凹槽21的端面形状弯曲，并且形成如从“B”观察的直线，肋23a出现在图31中。在图29中，从“B”观察的直线部分相对于如图20中单点划线表示的直线(V)的倾斜角(θa)根据要弯曲管(P)的直径和壁厚来设置。在管(P)的壁厚相对于其直径大的情况下，倾斜角设置为大，并且在管(P)的壁厚相对小的情况下，倾斜角设置为小。
如沿图31的C-C线剖的图32所示，在主体部分24的半圆形横截面的第二凹槽部21和靠近曲面部分20a形成的第二凹槽部21端部的侧面21a之间的角(θb)设置钝角。因此，相对于为角(θb)设置直角或锐角的通常情况，改进了根据对压元件20的第二凹槽部21的端部的耐用性。此外，代替主体部分24的第二凹槽部21与其端部的侧面21a的边界设置为直的，可以采用具有平滑曲线的横截面，以便进一步改进第二凹槽部21的端部的耐用性。在图31和32中，“24a“表示主体24的外表面。更进一步地，如图33所示，曲面部分21b形成在曲面部分20a和旋转支撑部分23之间的边界上，以便当管(P)弯曲时缓解施加到部分21b的应力集中。
虽然对压元件20具有如上所述一体地形成的旋转支撑部分23和主体部分24，但是大负载经过要弯曲的管(P)施加到旋转支撑部分23，从而磨损不可避免，以致在长时间使用之后将要求更换。鉴于此，可以如此构造以致要固定到支撑元件26的对压元件20还分成包括旋转支撑部分23的主要部分和连接部分25的第一元件20x，以及包括旋转支撑部分23的一部分23y和主体部分24的第二元件20y，它们例如通过螺栓连接，从而构造对压元件20。因此，在旋转支撑部分23磨损的情况下，可以仅仅替换包括磨损部分23y的第二元件20y，以便容易地做出替换，非昂贵的对压元件20，因此非昂贵弯曲模具单元100能够鉴于其长期使用能够被提供，降低成本。
图37示出了由“20v”表示的对压元件20的再一个实施例，并且用作旋转轴线(A)的轴向部分23s与对压元件20的旋转支撑元件23一体地形成。，轴向部分23s的上部和下部分别可旋转地支撑在例如如图15所示的上段40和下段50上。因此，不需要如图15等所示的轴向元件60，以致管弯曲模具单元能够以低成本容易地制造。
如图38所示，对压元件20可以分成对接元件20w和旋转支撑元件20z两个元件，对接元件20w包括配合凸部22w，旋转支撑元件20z被支撑来围绕旋转轴线(A)可旋转，按照这种方式以致对接元件20w可拆地连接到旋转支撑元件20z。因此，在需要替换对压元件20的情况下，如上所述可以仅仅对接元件20w用作要替换的维修部件，以便能够构造作为整体的非昂贵单元。至于旋转支撑元件20z，它能够通过旋转支撑部分23z以及固定到其的一对支承元件24z、24z来构造。
或者，如图39所示，夹持元件10和对压元件20可以通过多个部件构成，所述多个部件分别被垂直于旋转轴线(A)的平面划分，并且彼此堆叠以产生夹持元件10p和对压元件20p。即，通过堆叠多个部件，能够构造夹持元件10p和对压元件20p，并且能够同时构造它们之间的铰接连接。
或者，如图40所示，上段40和下段50可以通过共同支撑元件90来支撑。因此，轴向元件60要求的支撑强度能够在管弯曲模具单元内提供。因此，轴向元件60的头部不需要分开固定，模具更换能够容易地做出，并且不需要任何关于与其它设备的干涉的考虑，以便能够更容易地做出模具更换。
更进一步地，如图41所示，每个具有夹持元件10和对压元件20的多个弯曲模具101、102和103可以围绕旋转轴线(A)堆叠并支撑。在每个夹持元件10和对压元件20中，它们构造来分别围绕旋转轴线(A)铰接地连接。根据每个模具，压缩应力恰当地施加到管(P)的弯曲部分的内侧，如前所述，以便每个管(P)的弯曲能够同步并恰当地实现，不造成褶皱。根据本实施例，每个夹持元件10由共同底座30支撑，每个对压元件20由共同支撑元件92支撑。因此，通过单个定位销80，每个夹持元件10和每个对压元件20之间的初始相对位置能够容易地设置，并且在更换模具之后无需调整。可以如此构造以致每个夹持元件10固定，每个对压元件20相对于其可运动。
接着参照图42-45，将解释用于使用如图1等所公开的管弯曲单元的自动管弯曲装置的生产线的一个例子。图42示出了管(P)的弯曲加工状态，图43示出了管弯曲单元的模具更换准备状态，管弯曲单元形成与图16所示的构造相同的构造，并且通过“DU”表示来示出自动加工单元，图44示出了模具更换开始状态，并且图45示出了模具更换状态。开始，将参照图42粗略地解释自动管弯曲装置。本实施例的自动管弯曲装置1除了如图1所示的弯曲模具100、夹持模具200、压力模具300等，装配有用于施加轴向压力负载的机构1a。靠近管弯曲装置1，放置有机器人设备2，用于供应要形成的管(P)并且将其放置在预定初始位置。更进一步地，靠近机器人设备2，放置用于在其上放置要形成材料以及形成的管(P)的管放置台3。在管放置台3和机器人设备2之间放置用于在其上临时放置夹具(MH)的夹具放置台4。而且，靠近管弯曲装置1和机器人设备2，放置在其上用于放置以下简称为单元(DU)的管弯曲单元(DU)的管弯曲模具单元放置台5(以下简称为单元台5)。
根据机器人设备2，夹具(MH)经过自动工具更换器(ATC)安装在机器臂2a的前端上。在夹具(MH)的相反端安装用于夹持可拆的管(P)的夹持机构，夹持机构之一能够夹持要形成的管(P)，并且夹持机构的另一个能够夹持形成的管(P)。图42示出了这种状态：管(P)通过管弯曲装置1正在形成，并且利用夹持要形成的管(P)的夹具(MH)，机器人设备2正在供应管(P)到管弯曲装置1，还等待从其接收其形成的管(P)。
接着，图43示出了这种状态：机器人设备2正在从机器臂2a的前端移走夹具(MH)，并临时放置它在夹具放置台4上，等待更换单元(DU)。根据管弯曲装置1，单元(DU)通过将旋转并收缩来松开单元(DU)的一对单元容纳器1b、1d来夹持。而且，图44示出了这种状态：要更换的单元(DU)正在从管弯曲装置1移走。在这方面，另一个自动工具更换器(ATC)安装在单元(DU)的前端上，并且与安装在机器臂2a的前端上的自动工具更换器(ATC)装配，以便单元(DU)悬挂在机器臂2a的前端，如图45所示。
因此，新单元(DU)通过机器臂2a从单元台5移走，并且如图45所示传送到管弯曲装置1。在单元台5上，根据用于机器臂2a的运动轨迹的程序，各种单元(DU)放置在指定位置，以便根据模具更换顺序，通过机器臂2a从单元台5上的单元中选择单元(DU)，并安装在管弯曲装置1上。
用于管弯曲装置1的单元(DU)的模具更换，即更换并安装单元(DU)，以及管弯曲装置1的操作，即弯曲管(P)，能够自动化，并且单元(DU)能够设有智能来期望更先进的自动化。例如，可以如此构造以致各种传感器或相机安装在单元(DU)上，或者施加激光光束，并且实时测量加工数据来存储在嵌入单元(DU)中的存储器芯片(tip)等。或者，可以如此构造以致嵌入单元(DU)中的通信装置发送序列加工数据到线控制器等，以便在其中存储数据。在如此构造以致加工数据存储在嵌入单元(DU)中的存储器芯片等的情况下，加工数据可以通过线经过机器人设备2发送到线控制器等，或可以存储在管弯曲装置1中。更进一步地，可以如此构造以致在用于通过单元(UD)弯曲管的许可下对已形成产品的远程计数可以通过经过前述通信装置发送加工数据来执行。因此，根据自动操作和/或自动模具更换，单元(DU)的位置或状态能够顺序地追踪，并且更有效的加工条件、自动操作和/或自动模具更换能够通过分析所存储的数据来提供，从而有助于自动工厂系统。根据如上所述的自动模具更换线，仅仅选择单元(DU)作为模具更换目标，但是可以如此构造以致压力模具、夹持模具和芯轴等的自动更换，根据依据模具更换的要形成管的直径区别或管厚度(具有相同的直径)的区别，能够通过机器人装置恰当地做出。
接着，图46和47示出了利用图1等所示的管弯曲模具单元的管弯曲装置的管正在弯曲的状态。而图48和49示出了与本实施例相比，根据利用现有弯曲模具和刮器旋的转拉伸弯曲装置的管正在弯曲的状态。开始，为了形成具有小弯曲半径的管，需要在管的轴向方向和径向方向施加大压力。具体地，为了在径向方向施加大压力，如图46所述的构造要求如此的机构以致能够反抗通过压力模具300施加到管(P)的大负载。
根据本发明，如此构造以致前述实施例的弯曲模具100，尤其是铰接地连接到夹持元件10的对压元件20用作那个机构，以致能够充分地抵抗压力模具300的大负载。如图46所示，轴向按压负载(由“FL”表示)和压缩负载(由“PL”表示)施加到管(P)。根据本实施例，能够确保抵抗压力模具300大负载的足够的耐压强度，因为夹持元件10和对压元件20如图2所示铰接地连接，以致与配合凸部22配合的配合凹部12的配合部分(F)相对于如图2所示弯曲操作的初始位置(S)位于管(P)的前进方向的前侧，部分(F)不包括在垂直于旋转轴线(A)的平面中，并且夹持元件10的第一凹槽部11和对压元件20的第二凹槽部21的对接部分(R)位于管(P)的前进方向的后侧。更进一步地，在芯轴(M)(球芯轴M1和M2)插入管(P)的状态下，施加到管(P)的压缩负载(PL)能够做得更大，以便管(P)的弯曲半径能够做得最小。
此外，当在图47中放大时，为了避免由弯曲管(P)造成的管(P)外侧厚度的减小，如此构造以致轴向按压负载(FL)施加到管(P)，以便管(P)供给有材料，从而增大其厚度。但是，在要弯曲管(P)的内侧，摩擦力(由图47中向左箭头“FR”表示)由压缩负载(PL)抵抗轴向按压负载(FL)造成，以便将通过摩擦力(FR)增加厚度。更进一步地，如果轴向按压负载(FL)在芯轴(M)已经插入管(P)的状态下施加，管(P)在芯轴(M)和对压元件20之间正在压缩的状态下前进(运动到图47中的向右)，以便将更大地增加厚度，通过两个元件添加挤出操作。
对比地，根据利用现有的弯曲模具和刮器来防止褶皱的旋转弯曲装置，如此方式布置以致楔形刮器(W)将挤入如图48所示的管(P)和弯曲模具(D)之间的间隙，刮器(W)的前端将做得极其薄，以致减小管(P)和弯曲模具(D)之间的间隙尽可能小，以致刮器(W)可能是脆弱的。因此，如果压力模具300的大负载持续地施加到刮器(W)，其前端将变形或损坏，从而增大其与管(P)之间的间隙，从而造成褶皱。为了避免褶皱，需要保持刮器(W)的极其薄的前端，以便刮器(W)的周期性更换和损坏件的更换已经必要地需要。此外，由于管弯曲来避免造成褶皱，要弯曲的管(P)的半径是有限的，以致要制造的管(P)的最大半径至多将是前述r/d比率的2倍。
根据现有的旋转弯曲装置，虽然管(P)的弯曲在芯轴(M)已经插入管(P)的状态下执行，并且如图49所示造成摩擦力(FR)，在管(P)和弯曲模具(D)之间基本不做出滑动运动，但是响应弯曲模具(D)的旋转运动做出管(P)的跟随运动，以致厚度的增加不能通过摩擦力(FR)期望。图48和49准备简单地示出利用管弯曲模具单元根据现有技术的操作和效果，与根据本发明的操作和效果相比较。图48和49不意味暗示这些公知装置与本发明的管弯曲模具单元是相当的。
标号说明
1 管弯曲装置
2 机器人设备
3 管放置台
4 夹具放置台
5 管弯曲模具单元放置台
10 夹持元件
10a 夹持部分
10b 圆形凹进部分
11 第一凹槽部
12 配合凹部
13 底座部分
20 对压元件
20a 曲面部分
21 第二凹槽部
22 配合凸部
23 旋转支撑部分
40 上段
50 下段
60 轴向元件
70 保持元件
80 定位销
100 弯曲模具
200 夹持模具
300 压力模具
A 旋转轴线
P 管
M 芯轴

Claims (14)

1.一种管弯曲模具单元，包括弯曲模具，所述弯曲模具具有形成在所述弯曲模具的外周表面上的半圆形横截面的管接收凹槽，所述弯曲模具能够围绕旋转轴线旋转，并且所述弯曲模具包括：
夹持元件，其具有在所述夹持元件的外周表面上的半圆形横截面的第一凹槽部，配合凹部形成在所述第一凹槽部上，并在垂直于所述旋转轴线的平面上沿周向方向延伸第一预定长度；以及
对压元件，其具有形成在所述对压元件的外周表面上的半圆形横截面的第二凹槽部，以及从所述第二凹槽部的前端部分沿周向方向延伸第二预定长度的配合凸部，所述配合凸部定位在所述配合凹部中，以使所述第一和第二凹槽部组合来形成半圆形横截面的所述管接收凹槽，所述对压元件和所述夹持元件彼此铰接地连接，以能够围绕所述旋转轴线相对于彼此旋转，其中所述配合凸部的定位在所述配合凹部中的配合部分相对于管弯曲操作启动的位置位于管前进方向的前侧，并且在所述夹持元件的所述第一凹槽部和所述对压元件的所述第二凹槽部对接处的对接部分相对于所述管弯曲操作启动的位置位于所述管前进方向的后侧，
其中所述夹持元件具有形成半圆形横截面的所述第一凹槽部的圆形凹进部分，所述配合凹部在垂直于所述旋转轴线的平面上沿周向方向延伸，所述配合凹部位于所述圆形凹进部分的底部中心，半圆形横截面的所述第一凹槽部与包括所述配合凹部的一部分的所述圆形凹进部分是连续的，并且其中
所述对压元件包括形成在所述平面的相反两侧上的曲面部分，所述曲面部分被构造成接触所述圆形凹进部分，所述曲面部分具有位于沿与所述旋转轴线间隔的方向从所述旋转轴线偏置并垂直于所述平面的轴线上的弧中心，在所述配合凸部的所述外周表面上的所述第二凹槽部具有所述半圆形横截面，所述第二凹槽部的底部中心设在垂直于所述旋转轴线的所述平面上，靠近所述曲面部分。
2.根据权利要求1所述的管弯曲模具单元，其中所述对压元件具有安装成能够围绕所述旋转轴线旋转的环形旋转支撑部分，并且其中所述旋转支撑部分的一部分形成所述配合凸部，并且所述旋转支撑部分具有外周表面，所述旋转支撑部分的所述外周表面是形成半圆形横截面的所述管接收凹槽的一部分的曲面。
3.根据权利要求1所述的管弯曲模具单元，其中所述对压元件具有被安装成能够围绕所述旋转轴线旋转的环形旋转支撑部分，以及与所述旋转支撑部分一体形成的主体部分，半圆形横截面的所述第二凹槽部和所述曲面部分设在所述主体部分上，所述旋转支撑部分的一部分与所述主体部分一体形成并沿所述旋转支撑部分的径向方向向外延伸，并且其中所述旋转支撑部分形成所述配合凸部，所述旋转支撑部分具有外周表面，所述旋转支撑部分的所述外周表面是形成半圆形横截面的所述管接收凹槽的一部分的曲面。
4.根据权利要求3所述的管弯曲模具单元，其中所述对压元件的所述主体部分的半圆形横截面的所述第二凹槽部与靠近所述曲面部分形成的第二凹槽部端部的侧面形成钝角。
5.根据权利要求3所述的管弯曲模具单元，其中所述对压元件至少包括第一元件和第二元件，所述旋转支撑部分构成所述第一元件的主要部分，所述主体部分构成所述第二元件的主要部分，所述对压元件通过组合所述第一元件和所述第二元件来形成。
6.根据权利要求1所述的管弯曲模具单元，其中所述弯曲模具通过由垂直于所述旋转轴线的表面划分的上段和下段构成，所述对压元件的所述配合凸部布置在所述上段和所述下段之间。
7.根据权利要求1所述的管弯曲模具单元，其中所述对压元件划分成至少两个元件，所述至少两个元件是包括所述配合凸部的对接元件和被支撑为能够围绕所述旋转轴线旋转的旋转支撑元件，所述对接元件可拆卸地连接到所述旋转支撑元件。
8.根据权利要求1所述的管弯曲模具单元，其中所述夹持元件和所述对压元件包括由垂直于所述旋转轴线的多个平面划分的多个元件，并且其中所述多个元件被堆叠以形成所述夹持元件和所述对压元件。
9.根据权利要求1所述的管弯曲模具单元，还包括固定到所述夹持元件的预定位置的定位销，以通过所述对压元件抵接在所述定位销上的位置来提供在所述夹持元件和所述对压元件之间的初始相对位置。
10.一种管弯曲装置，包括：
弯曲模具，其具有在所述弯曲模具的外周表面上的半圆形横截面的管接收凹槽，所述弯曲模具能够围绕旋转轴线旋转；
用于夹持要弯曲的管的夹持模具，所述管定位在所述弯曲模具的所述管接收凹槽中；以及
用于朝向所述弯曲模具按压所述管的压力模具，其中所述弯曲模具包括：
夹持元件，其具有在所述夹持元件的外周表面上的半圆形横截面的第一凹槽部，配合凹部形成在所述第一凹槽部上，并在垂直于所述旋转轴线的平面上沿周向方向延伸第一预定长度；以及
对压元件，其具有形成在所述对压元件的外周表面上的半圆形横截面的第二凹槽部，以及从所述第二凹槽部的前端部分沿周向方向延伸第二预定长度的配合凸部，所述配合凸部定位在所述配合凹部中，以使所述第一和第二凹槽部组合来形成半圆形横截面的所述管接收凹槽，所述对压元件和所述夹持元件彼此铰接地连接，以能够围绕所述旋转轴线相对于彼此旋转，以构造管弯曲模具单元，其中所述夹持元件具有形成半圆形横截面的所述第一凹槽部的圆形凹进部分，所述配合凹部在垂直于所述旋转轴线的平面上沿周向方向延伸，所述配合凹部位于所述圆形凹进部分的底部中心，半圆形横截面的所述第一凹槽部与包括所述配合凹部的一部分的所述圆形凹进部分是连续的，并且其中
所述对压元件包括形成在所述平面的相反两侧上的曲面部分，所述曲面部分被构造成接触所述圆形凹进部分，所述曲面部分具有位于沿与所述旋转轴线间隔的方向从所述旋转轴线偏置并垂直于所述平面的轴线上的弧中心，在所述配合凸部的所述外周表面上的所述第二凹槽部具有所述半圆形横截面，所述第二凹槽部的底部中心设在垂直于所述旋转轴线的所述平面上，靠近所述曲面部分。
11.根据权利要求10所述的管弯曲装置，其中所述对压元件具有被安装成能够围绕所述旋转轴线旋转的环形旋转支撑部分，以及与所述旋转支撑部分一体形成的主体部分，半圆形横截面的所述第二凹槽部和所述曲面部分设在所述主体部分上，所述旋转支撑部分的一部分与所述主体部分一体形成并沿所述旋转支撑部分的径向方向向外延伸，并且其中所述旋转支撑部分形成所述配合凸部，所述旋转支撑部分具有外周表面，所述旋转支撑部分的所述外周表面是形成半圆形横截面的所述管接收凹槽的一部分的曲面。
12.根据权利要求11所述的管弯曲装置，其中所述对压元件至少包括第一元件和第二元件，所述旋转支撑部分构成所述第一元件的主要部分，所述主体部分构成所述第二元件的主要部分，所述对压元件通过组合所述第一元件和所述第二元件来形成。
13.根据权利要求10所述的管弯曲装置，还包括固定到所述夹持元件的预定位置的定位销，以通过所述对压元件抵接在所述定位销上的位置来提供在所述夹持元件和所述对压元件之间的初始相对位置。
14.根据权利要求10所述的管弯曲装置，还包括其前端部分插入所述管的芯轴，所述芯轴被驱动以使前端部分在所述弯曲模具的预定旋转区域内与所述压力模具相对。
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