CN107282726A - 型材三维滚弯机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种型材三维滚弯机，包括以各自的中轴线为圆心旋转的第一侧压辊、第二侧压辊和中压辊；第一侧压辊沿轴向往复移动；第一侧压辊沿径向往复移动；第一侧压辊的中轴线与安装面的夹角连续往复变化。本发明的型材三维滚弯机中第一侧压辊沿径向移动时，可以改变型材的弯曲曲率；第一侧压辊沿轴向移动时，可以对型材进行三维弯曲；第一侧压辊的中轴线与安装面的夹角连续往复变化时，可以对型材进行扭曲。这种设计可以使型材在一次放料的情况下，实现多维度弯曲，并且可以保证型材上不同曲率的圆弧在连接处平滑过渡。
Description
技术领域
本发明涉及滚弯机，特别涉及能够对型材进行三维效果滚弯加工的滚弯机。
背景技术
目前市场上的大部分的型材滚弯机只能通过三个辊对型材进行二维滚弯加工。如果需要获得具有多维度弯曲效果的型材，至少需要分两步，先对型材进行二维弯曲，再将型材换一个角度进行滚弯，以取得三维效果。这种加工方式比较麻烦，费时、费力，往往需要多次反复调整型材的摆放角度，才能使滚弯后的型材符合设计要求，但是在各个圆弧的连接处往往不能平滑过渡。
发明内容
本发明的目的是要提供一种型材三维滚弯机，可以解决上述现有问题中的一个或多个。
根据本发明的一个方面，提供了一种型材三维滚弯机，包括以各自的中轴线为圆心旋转的第一侧压辊、第二侧压辊和中压辊；第一侧压辊沿轴向往复移动；第一侧压辊沿径向往复移动；第一侧压辊的中轴线与安装面的夹角连续往复变化。
本发明的型材三维滚弯机中第一侧压辊沿径向移动时，可以改变型材的弯曲曲率；第一侧压辊沿轴向移动时，可以对型材进行三维弯曲；第一侧压辊的中轴线与安装面的夹角连续往复变化时，可以对型材进行扭曲。这种设计可以使型材在一次放料的情况下，实现多维度弯曲，并且可以保证型材上不同曲率的圆弧在连接处平滑过渡。
在一些实施方式中，本发明还包括驱动第一侧压辊沿径向往复移动的第一驱动装置、驱动第一侧压辊沿轴向往复移动的第二驱动装置，以及驱动第一侧压辊沿弧线往复移动的第三驱动装置。通过三个驱动装置分别驱动第一侧压辊沿不同的方向移动，可以使滚弯机运行更加稳定、可靠。第一侧压辊沿弧线往复移动，就可以使第一侧压辊的中轴线与安装面的夹角连续往复变化。
在一些实施方式中，本发明还包括设置第一驱动装置的第一支架、设置第二驱动装置的第二支架，以及设置第三驱动装置的第三支架；第一驱动装置驱动第二支架沿第一侧压辊的径向往复移动；第二驱动装置驱动第三支架沿第一侧压辊的轴向往复；第三驱动装置驱动第一侧压辊沿弧线往复移动。三个驱动装置分别设置在三个支架上，逐级驱动，可以使滚弯机运行更加稳定、可靠。
在一些实施方式中，本发明第一驱动装置、第二驱动装置或第三驱动装置为液压缸或气缸。这种设置具有结构简单、运行稳定的优点。
在一些实施方式中，本发明还包括侧辊支架，第一侧压辊的两端分别与侧辊支架的两端铰接，第三支架的上表面设有弧形轨道，侧辊支架沿弧形轨道往复移动。这种设置具有结构简单、运行稳定的优点，第一侧压辊沿弧线摆动，可以保证第一侧压辊的中轴线与安装面的夹角往复变化的过程能够连续，使被滚弯加工后的型材工件更加圆滑。
在一些实施方式中，本发明还包括设于侧辊支架下端的与弧形轨道适配的弧形滑块。这种设置具有结构简单、运行稳定的优点，可以使第一侧压辊沿弧线平稳往复摆动，保证第一侧压辊的中轴线与安装面的夹角往复变化的过程能够连续，使被滚弯加工后的型材工件更加圆滑。
在一些实施方式中，本发明还包括与第一侧压辊相对设置的第一侧副压辊，第一侧副压辊的中轴线平行于第一侧压辊的中轴线。在对型材进行滚弯的过程中，第一侧副压辊可以和第一侧压辊共同夹紧型材工件，可以减少型材工件在被滚弯加工的过程中由于材料应力产生的变形。
在一些实施方式中，本发明还包括分别设于第一侧压辊和第一侧副压辊两端的第二侧副压辊和第三侧副压辊；第一侧压辊、第一侧副压辊、第二侧副压辊和第三侧副压辊的圆周边缘围成的区域形状与待滚弯的型材截面形状适配。这种设置可以有效夹紧截面形状复杂的型材，可以减少型材工件在被滚弯加工的过程中由于材料应力产生的变形。
在一些实施方式中，本发明还包括与中压辊相对设置的副辊；副辊的中轴线平行于中压辊的中轴线。在对型材进行滚弯的过程中，副辊可以和中压辊共同夹紧型材，可以减少型材工件在被滚弯加工的过程中由于材料应力产生的变形。
在一些实施方式中，本发明第二侧压辊沿轴向往复移动；第二侧压辊沿径向往复移动；第二侧压辊的中轴线与安装面的夹角连续往复变化。两根侧压辊都设置成可以沿轴向、径向移动，也可以沿弧线摆动，可以更方便将型材工件按照预先设计进行滚压成型。
附图说明
图1为本发明一种实施方式的型材三维滚弯机的结构示意图。
图2为图1所示的型材三维滚弯机的第一侧压辊或第二侧压辊的传动机构的结构示意图。
图3为本发明另一种实施方式的型材三维滚弯机的结构示意图。
图4为图3所示的型材三维滚弯机的第一侧压辊或第二侧压辊和副压辊以及传动机构的结构示意图。
图5为图4所示的型材三维滚弯机的第一侧压辊或第二侧压辊及其副压辊的结构示意图。
图6为图3所示的型材三维滚弯机的第一侧压辊或第二侧压辊及其副压辊的结构示意图。
图7为图6所示的型材三维滚弯机的第一侧压辊或第二侧压辊及其副压辊的分结构示意图。
图8为经过本型材三维滚弯机滚弯加工过的型材的结构示意图。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明作进一步说明，但保护范围不受这些实施例的限制。
图1和图2示意性地显示了根据本发明的一种实施方式的型材三维滚弯机的结构。
如图1和图2所示，该型材三维滚弯机包括以各自的中轴线为圆心旋转的第一侧压辊11、第二侧压辊12和中压辊13。
在本实施例中，第一侧压辊11、第二侧压辊12和中压辊13安装在机架20上，安装面21垂直于水平面。在其它实施例中，安装面21也可以平行于水平面，或设置成与水平面呈一定角度。
第一侧压辊11可以沿轴向往复移动，即图1中所示的X方向，可以对型材进行三维弯曲。
第一侧压辊11可以沿径向往复移动，即图1中所示的Y方向，可以改变型材的弯曲曲率。
第一侧压辊11的中轴线与安装面的夹角连续往复变化，可以对型材进行扭曲。
第一侧压辊11有三种移动模式，可以使型材在一次放料的情况下，实现多维度弯曲，并且可以保证经滚弯加工后的型材上的不同曲率的圆弧在连接处可以平滑过渡。
第一侧压辊11可以位于出料端，也可以位于入料端。
在本实施例中，型材工件在被滚弯加工的过程中移动的方向是依次经过第二侧压辊12、中压辊13和第一侧压辊11。第一侧压辊11一侧为型材工件加工的出料端，第二侧压辊12一侧为入料端。在对型材工件进行滚弯的过程中，第一侧压辊11和第二侧压辊12顺时针转动，中压辊13逆时针转动。
在其它实施例中，型材工件在被滚弯加工的过程中移动的方向也可以是依次经过第一侧压辊11、中压辊13和第二侧压辊12。第二侧压辊12一侧为型材工件加工的出料端，第一侧压辊11一侧为入料端。
第一侧压辊11可以通过三个驱动装置进行驱动。第一驱动装置61驱动第一侧压辊11沿径向往复移动。第二驱动装置62驱动第一侧压辊11沿轴向往复移动。第三驱动装置63驱动第一侧压辊11沿弧线往复移动，可以使第一侧压辊11的中轴线与安装面的夹角连续往复变化。
三个驱动装置分别被设置在三个支架上。第一驱动装置61设置在第一支架71上，第一支架71与机架固定连接。第二驱动装置62设置在第二支架72上，第三驱动装置63设置在第三支架73上。第一驱动装置61驱动第二支架72沿第一侧压辊11的径向往复移动；第二驱动装置62驱动第三支架73沿第一侧压辊11的轴向往复；第三驱动装置63驱动第一侧压辊11沿弧线往复移动。第三支架73与第二支架72滑动连接，支架74与第三支架73滑动连接。
在本实施例中，第一驱动装置61、第二驱动装置62和第三驱动装置63都是液压缸。第一驱动装置61是第一液压缸，缸筒固定设置在第一支架71上，活塞杆与第二支架72连接。第二驱动装置62是第二液压缸，缸筒固定设置在第二支架72上，活塞杆与第三支架73连接。第三驱动装置63是第三液压缸，缸筒固定设置在第三支架73上，活塞杆与第一侧压辊11连接。在其它实施例中，第一驱动装置61、第二驱动装置62和第三驱动装置63也可以是气压缸或电动机等其它驱动装置。
第一侧压辊11的两端分别与侧辊支架74的两端铰接，侧辊支架74呈半框形。第三支架73的上表面设有弧形轨道731，侧辊支架74下端设置有与弧形轨道731适配的弧形滑块741，弧形滑块741沿弧形轨道731往复移动。第三液压缸的活塞杆与侧辊支架74连接。第三液压缸驱动侧辊支架74沿弧形轨道731往复移动，第一侧压辊11随之沿弧形轨道731往复移动，因此第一侧压辊11的中轴线与安装面的夹角就连续往复变化。
在中压辊13位置相对的地方还可以设置中副辊14，中副辊14的中轴线平行于中压辊13的中轴线，在对型材工件进行滚弯的过程中，中副辊14与中压辊13的位置相对固定。中副辊14可以和中压辊13共同夹紧型材，可以在型材被滚弯的过程中减少由于型材应力产生的变形。
在本实施例中，中副辊14与机架20的位置相对固定。在其它实施例中，中副辊14也可以随中压辊13的移动而移动。
在本实施例中，中压辊13和中副辊14为主动辊，分别受电动机的驱动以各自中轴线为圆心旋转。第一侧压辊11和第二侧压辊12的旋转为从动方式。在其它实施例中，第一侧压辊11和第二侧压辊12，以及中压辊13和中副辊14的旋转驱动方式也可以根据需要设置。
在机架20上安装有竖直设置的轨道21，轨道23上方安装有液压缸23。液压缸23的缸筒固定在机架上，液压缸23的活塞杆与滑块22连接。滑块22与轨道23适配。中压辊13与滑块22连接，液压缸23的活塞杆伸缩带动滑块22上下移动，中压辊13随滑块22上下移动。可以根据型材的截面尺寸调整中压辊13和中副辊14之间的距离。
第二侧压辊12也可以跟第一侧压辊11一样，设置成可以沿轴向往复移动，可以沿径向往复移动，以及第二侧压辊12的中轴线与安装面的夹角连续往复变化。第一侧压辊11的安装方式同样适用于第二侧压辊12。
中压辊13也可以跟第一侧压辊11一样，设置成可以沿轴向往复移动，可以沿径向往复移动，以及中压辊13的中轴线与安装面的夹角连续往复变化。
滚弯机的第一侧压辊11、第二侧压辊12和中压辊13中任意一根辊或任意两根辊，以及三根辊都可以采用跟第一侧压辊11一样的驱动方式。
第一驱动装置61、第二驱动装置62和第三驱动装置63，以及驱动中压辊13和中副辊14转动的电动机都可以设置成受PC或单片机等控制装置控制，可以精确控制第一侧压辊11、第二侧压辊12和中压辊13的位移量，将型材按预先设计好的形状进行滚弯。
要对型材工件进行滚弯加工时，先将与型材工件截面适配的模具分别套设在中压辊13、中副辊14、第一侧压辊11和第二侧压辊12上，再将型材工件置于中压辊13和中副辊14之间，启动液压缸23，将型材工件夹紧。启动第一驱动装置71驱动第一侧压辊11和第二侧压辊12沿径向上移，第一侧压辊11和第二侧压辊12抵触型材工件的下表面。启动驱动中压辊13和旋转的电动机，中压辊13逆时针旋转，中副辊14顺时针旋转，带动型材工件移动，型材工件带动第一侧压辊11和第二侧压辊12旋转。根据设计要求，第一驱动装置61驱动工作辊11沿径向往复移动，第二驱动装置62驱动第一侧压辊11和第二侧压辊12沿轴向往复移动，第三驱动装置63驱动工作辊11沿弧线往复移动，将型材工件按预先设计进行滚弯加工。
图8为经过本型材三维滚弯机加工后的型材工件，可见其上有经过二维弯曲、三维弯曲和扭曲后的效果。
图3～图7示意性地显示了根据本发明的另一种实施方式的型材三维滚弯机的结构。
如图3～图7所示，该型材三维滚弯机包括以各自的中轴线为圆心旋转的第一侧压辊11、第二侧压辊12、中压辊13和中副辊14。
第一侧压辊11、第二侧压辊12、中压辊13和中副辊14安装在机架20上，安装面21垂直于水平面。
第一侧压辊11可以通过三个驱动装置进行驱动。第一驱动装置61驱动第一侧压辊11沿径向往复移动，即图3中所示的Y方向，可以改变型材的弯曲曲率。第二驱动装置62驱动第一侧压辊11沿轴向往复移动，即图3中所示的X方向，可以对型材进行三维弯曲。第三驱动装置63驱动第一侧压辊11沿弧线往复移动，第一侧压辊11的中轴线与安装面的夹角连续往复变化，可以对型材进行扭曲。型材工件在被滚弯加工的过程中移动的方向是依次经过第二侧压辊12、中压辊13和第一侧压辊11。第一侧压辊11一侧为型材工件加工的出料端，第二侧压辊12一侧为入料端。在对型材工件进行滚弯的过程中，第一侧压辊11和第二侧压辊12顺时针转动，中压辊13逆时针转动。
三个驱动装置分别被设置在三个支架上。第一驱动装置61设置在第一支架71上，第一支架71与机架20固定连接。第二驱动装置62设置在第二支架72上，第三驱动装置63设置在第三支架73上。第一驱动装置61驱动第二支架72沿第一侧压辊11的径向往复移动；第二驱动装置62驱动第三支架73沿第一侧压辊11的轴向往复；第三驱动装置63驱动第一侧压辊11沿弧线往复移动。
第一驱动装置61、第二驱动装置62和第三驱动装置63都是液压缸。第一驱动装置61是第一液压缸，缸筒固定设置在第一支架71上，活塞杆与第二支架72连接。第二驱动装置62是第二液压缸，缸筒固定设置在第二支架72上，活塞杆与第三支架73连接。第三驱动装置63是第三液压缸，缸筒固定设置在第三支架73上，活塞杆与第一侧压辊11连接。
第一侧压辊11的两端分别与侧辊支架74的两端铰接，侧辊支架74呈半框形。第三支架73的上表面设有弧形轨道731，侧辊支架74下端设置有与弧形轨道731适配的弧形滑块741，弧形滑块741沿弧形轨道731往复移动。第三液压缸的活塞杆与侧辊支架74连接。第三液压缸驱动侧辊支架74沿弧形轨道731往复移动，第一侧压辊11随之摆动，所以第一侧压辊11的中轴线与安装面的夹角就连续往复变化。
中压辊13和中副辊14为主动辊，分别受电动机的驱动以各自中轴线为圆心转动。第一侧压辊11和第二侧压辊12的旋转为从动方式。
在机架20上安装有竖直设置的轨道21，轨道23上方安装有液压缸23。液压缸23的缸筒固定在机架上，液压缸23的活塞杆与滑块22连接。滑块22与轨道23适配。中压辊13与滑块22连接，液压缸23的活塞杆伸缩带动滑块22上下移动，中压辊13随滑块22上下移动。可以根据型材的截面尺寸调整中压辊13和中副辊14之间的距离。
第二侧压辊12跟第一侧压辊11一样，设置成可以沿轴向往复移动，可以沿径向往复移动，以及第二侧压辊12的中轴线与安装面的夹角连续往复变化。第二侧压辊12的安装方式与第一侧压辊11相同。
在本实施例中，第一侧压辊11、第二侧压辊12、中压辊13和中副辊14的设置方式与上一实施例相同，不同点在于：与第一侧压辊11位置相对的地方还设置有第一侧副压辊111。考虑到安装方便，以及工件受力情况，第一侧副压辊111的中轴线平行于第一侧压辊11的中轴线。在对型材进行滚弯的过程中，第一侧副压辊111可以和第一侧压辊11共同夹紧型材，减少由于型材应力产生的变形。在其它实施例中，根据某些型材工件的截面形状，第一侧副压辊111的中轴线也可以不平行于第一侧压辊11的中轴线。
如图6和图7所示，在第一侧压辊11和第一侧副压辊111两端还可以设置第二侧副压辊112和第三侧副压辊113。考虑到安装方便，以及工件受力情况，在本实施例中，第二侧副压辊112的中轴线平行于第三侧副压辊113的中轴线，第二侧副压辊112的中轴线垂直于第一侧压辊11的中轴线。在其它实施例中，根据某些型材工件的截面形状，第二侧副压辊112的中轴线也可以不平行于第三侧副压辊113的中轴线，第二侧副压辊112的中轴线也可以不垂直于第一侧压辊11的中轴线。侧辊支架74呈半框形，主轴80的两端分别与侧辊支架74的两端连接。第一侧压辊11与主轴744通过轴承铰接，第一侧压辊11沿主轴744的中轴线旋转。在主轴744上设置第二副轴82和第三副轴83，分别位于第一侧压辊11的两端。第二侧副压辊112与第二副轴82铰接，第二侧副压辊112沿第二副轴82的中轴线旋转。第三侧副压辊113与第三副轴83通过轴承铰接，第三侧副压辊113沿第三副轴83的中轴线旋转。第一副轴81的两端分别与第二副轴82和第三副轴83的自由端连接。第一侧副压辊111与第一副轴81通过轴承铰接，第一侧副压辊111沿第一副轴81的中轴线旋转。
在主轴80上还可以设置两个支撑架743，分别位于第一侧压辊11的两端。支撑架743呈L形，一端套设在主轴80上。两个支撑架743的自由端通过支撑片742连接。支撑片742上设有长孔7421，螺栓穿过长孔7421将支撑片742与支撑架743连接。设置长孔可以适应两个支撑架743之间的距离在一定范围内可调。第二副轴82和第三副轴83分别设置在两个支撑架743上。
在本实施例中，第一侧压辊11、第一侧副压辊111、第二侧副压辊112和第三侧副压辊113均为从动辊。
第一侧压辊11、第一侧副压辊111、第二侧副压辊112和第三侧副压辊113之间的距离也可以根据型材工件的截面形状和尺寸来调整。
第一侧压辊11、第一侧副压辊111、第二侧副压辊112和第三侧副压辊113上可以根据型材工件的截面形状套设的不同形状的模具。
如图7所示，第一侧压辊11、第一侧副压辊111、第二侧副压辊112和第三侧副压辊113上套设的模具的侧面围成的区域的形状与待滚弯的型材工件60的截面形状适配。这种设置可以有效夹紧截面形状复杂的型材，减少型材工件在被滚弯的过程中发生的侧向形变，还可以在对型材工件进行滚弯加工的过程中使型材工件具有扭曲的效果。
要对型材工件进行滚弯加工时，先将与型材工件截面适配的模具分别套设在中压辊13、中副辊14、第一侧压辊11和第二侧压辊12上，以及第一侧副压辊111、第二侧副压辊112和第三侧副压辊113上。再将型材工件置于中压辊13和中副辊14之间，以及第一侧压辊11、第一侧副压辊111、第二侧副压辊112和第三侧副压辊113围成的区域之间，第二侧压辊12、第一侧副压辊111、第二侧副压辊112和第三侧副压辊113围成的区域之间。启动液压缸23，中压辊13和中副辊14将型材工件夹紧。启动第一驱动装置71驱动第一侧压辊11和第二侧压辊12沿径向上移，第一侧压辊11和第二侧压辊12抵触型材工件的下表面。启动驱动中压辊13和旋转的电动机，中压辊13逆时针旋转，中副辊14顺时针旋转，带动型材工件移动，型材工件带动第一侧压辊11和第二侧压辊12旋转及其副压辊旋转。根据设计要求，第一驱动装置61驱动工作辊11沿径向往复移动，第二驱动装置62驱动第一侧压辊11和第二侧压辊12沿轴向往复移动，第三驱动装置63驱动工作辊11沿弧线往复移动，将型材工件按预先设计进行滚弯加工。
图8为经过本型材三维滚弯机加工后的型材工件，可见其上有经过二维弯曲、三维弯曲和扭曲后的效果。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通方法人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.型材三维滚弯机，其特征在于，包括：以各自的中轴线为圆心旋转的第一侧压辊(11)、第二侧压辊(12)和中压辊(13)；
所述第一侧压辊(11)沿轴向往复移动；
所述第一侧压辊(11)沿径向往复移动；
所述第一侧压辊(11)的中轴线与安装面的夹角连续往复变化。
2.根据权利要求1所述的型材三维滚弯机，其特征在于，还包括驱动所述第一侧压辊(11)沿径向往复移动的第一驱动装置(61)、驱动所述第一侧压辊(11)沿轴向往复移动的第二驱动装置(62)，以及驱动所述第一侧压辊(11)沿弧线往复移动的第三驱动装置(63)。
3.根据权利要求2所述的型材三维滚弯机，其特征在于，包括设置所述第一驱动装置(61)的第一支架(71)、设置所述第二驱动装置(62)的第二支架(72)，以及设置第三驱动装置(63)的第三支架(73)；
所述第一驱动装置(61)驱动所述第二支架(72)沿所述第一侧压辊(11)的径向往复移动；
所述第二驱动装置(62)驱动所述第三支架(73)沿所述第一侧压辊(11)的轴向往复；
所述第三驱动装置(63)驱动所述第一侧压辊(11)的边缘沿弧线往复移动。
4.根据权利要求3所述的型材三维滚弯机，其特征在于，所述第一驱动装置(61)、第二驱动装置(62)或第三驱动装置(63)为液压缸或气缸。
5.根据权利要求3所述的型材三维滚弯机，其特征在于，还包括侧辊支架(74)，所述第一侧压辊(11)的两端分别与所述侧辊支架(74)的两端铰接，所述第三支架(73)的上表面设有弧形轨道(731)，所述侧辊支架(74)沿弧形轨道(731)往复移动。
6.根据权利要求5所述的型材三维滚弯机，其特征在于，还包括设于所述侧辊支架(74)下端的与所述弧形轨道(731)适配的弧形滑块(741)。
7.根据权利要求1～6任一项所述的型材三维滚弯机，其特征在于，还包括与所述第一侧压辊(11)相对设置的第一侧副压辊(111)，第一侧副压辊(111)的中轴线平行于所述第一侧压辊(11)的中轴线。
8.根据权利要求7所述的型材三维滚弯机，其特征在于，还包括分别设于所述第一侧压辊(11)和第一侧副压辊(111)两端的第二侧副压辊(112)和第三侧副压辊(113)；
所述第一侧压辊(11)、第一侧副压辊(111)、第二侧副压辊(112)和第三侧副压辊(113)上套设的模具的侧面圆周边缘围成的区域形状与待滚弯的型材截面形状适配。
9.根据权利要求1～6任一项所述的型材三维滚弯机，其特征在于，还包括与所述中压辊(13)相对设置的副辊(14)；副辊(14)的中轴线平行于所述中压辊(13)的中轴线。
10.根据权利要求1～6任一项所述的型材三维滚弯机，其特征在于，所述第二侧压辊(12)沿轴向往复移动；
所述第二侧压辊(12)沿径向往复移动；
所述第二侧压辊(12)的中轴线与安装面的夹角连续往复变化。
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