CN109108120A - 一种全伺服数控弯管机 - Google Patents

一种全伺服数控弯管机 Download PDF

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CN109108120A CN201810669225.4A CN201810669225A CN109108120A CN 109108120 A CN109108120 A CN 109108120A CN 201810669225 A CN201810669225 A CN 201810669225A CN 109108120 A CN109108120 A CN 109108120A
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陈力
杨江荣
李云
付军
李玉斌
张志强
蔡吉庆
高博
杨钊
张宗郁
陈奇兵
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Abstract

本发明公开了一种全伺服数控弯管机，涉及管材弯曲加工技术领域。本发明包括送料机构、角度旋转机构、弯管机构、夹紧机构、升降机构、水平移动机构、靠板机构和随动机构；本发明的弯管机采用8轴伺服控制完成不同角度和位置的移动，可实现任意角度和半径的弯曲加工，确保加工精度，同时在结构上能实现弯管模具和送料夹具的快速更换，使弯管机具备先焊后弯的功能。

Description

一种全伺服数控弯管机
技术领域
本发明涉及管材弯曲加工技术领域，更具体地说涉及一种全伺服数控弯管机。
背景技术
在一些工业产品中有部分管型材需经过弯管机加工成特有的形状，而弯管机便是完成这一工作的主要设备。弯管机即管型材料及板材进行弯曲的机器，被广泛应用于工程和制造业中，其主要用途用做造船、桥梁、桌椅、家具家电等等。目前市面上主要是以液压弯管机为主，其控制系统多为程控系统，系统控制各液压阀或液压电机。轴向结构上普通液压弯管机的基本特点为3个轴 ，Y轴进给B轴旋转C轴弯曲。
普通液压弯管机在加工质量和精度上面存在诸多不足，主要有以下几点：
1、弯管质量不高，精度低；
2、通常采用液压控制，运动和定位精度不高；
3、弯管力矩固定，模具装夹困难，更换劳动强度大。
发明内容
为了克服上述现有技术中存在的缺陷和不足，本发明提供了一种全伺服数控弯管机，本发明的弯管机采用8轴伺服控制完成不同角度和位置的移动，可实现任意角度和半径的弯曲加工，确保加工精度，同时在结构上能实现弯管模具和送料夹具的快速更换，使弯管机具备先焊后弯的功能。
为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明是通过下述技术方案实现的：
一种全伺服数控弯管机，包括送料机构、角度旋转机构和弯管机构，所述送料机构用于输送管材，角度旋转机构固定在送料机构上并在送料机构的带动下沿送料方向移动；所述角度旋转机构用于固定管材，所述弯管机构设置在送料机构输出端，用于对管材进行弯曲加工；其特征在于：还包括夹紧机构、升降机构、水平移动机构、靠板机构和随动机构，所述夹紧机构固定在弯管机构的弯管轴上，并随弯管轴的转动而转动，夹紧机构的工作端设置有夹紧板，所述夹紧板与弯管机构工作端的弯管模具相对应，用于将管材夹紧在弯管模具上；所述随动机构与弯管机构固定在一起，所述靠板机构设置在随动机构上，并在随动机构的带动下沿送料方向移动；所述靠板机构的靠板轴的工作端设置有靠板，靠板轴推送靠板沿管材径向往复移动；所述弯管机构和随动机构设置在水平移动机构上，弯管机构和随动机构在水平移动机构的带动下沿垂直于管材输送方向的水平方向往复移动；所述水平移动机构连接在升降机构上，所述升降机构带动水平移动机构上下往复运动。
所述送料机构包括送料安装座、送料伺服电机和送料轴，送料安装座安装在机架上，送料伺服电机和送料轴安装在送料安装座上，送料伺服电机与送料轴相连，所述角度旋转机构螺纹连接在送料轴上，送料伺服电机带动送料轴旋转，角度旋转机构沿送料轴轴向往复移动。
所述角度旋转机构包括角度旋转安装座、角度旋转伺服电机、角度旋转轴和管材夹头，所述角度旋转伺服电机和角度旋转轴安装在角度旋转安装座上，角度旋转伺服电机驱动角度旋转轴转动，所述管材夹头固定在角度旋转轴端部，所述管材夹头用于固定管材。
所述弯管机构包括弯管安装座、弯管伺服电机、弯管轴和弯管模具，所述弯管伺服电机和弯管轴安装在弯管安装座上，所述弯管伺服电机与弯管轴相连，弯管模具固定在弯管轴上，弯管伺服电机驱动弯管轴转动，带动弯管模具转动。
所述弯管模具上开设有管材预留口。
所述夹紧机构包括夹紧安装座、夹紧伺服电机、夹紧轴和夹紧板，所述夹紧安装座固定在弯管机构的弯管轴上，随着弯管轴转动，夹紧伺服电机和夹紧轴安装在夹紧安装座上，夹紧板与夹紧轴螺纹连接，夹紧伺服电机驱动夹紧轴转动，带动夹紧板移动。
所述靠板机构包括靠板安装座、靠板伺服电机、靠板轴和靠板，所述靠板安装座与随动机构相连，在随动机构的带动下移动，所述靠板伺服电机和靠板轴安装在靠板安装座上，靠板与靠板轴螺纹连接，靠板伺服电机驱动靠板轴转动，带动靠板移动。
所述随动机构包括随动安装座、随动伺服电机和随动轴，所述随动安装座安装在水平移动机构上，在水平移动机构的带动下移动，所述随动伺服电机和随动轴安装在随动安装座上，所述靠板机构与随动轴螺纹连接，随动伺服电机驱动随动轴转动，带动靠板机构移动。
所述弯管机构的弯管安装座与随动机构的随动安装座固定在一起。
所述水平移动机构包括水平移动安装座、水平移动伺服电机和水平移动轴，所述水平移动安装座安装在升降机构上，升降机构带动水平移动安装上下移动，所述水平移动伺服电机和水平移动轴安装在水平移动安装座上，所述随动机构和弯管机构螺纹连接在水平移动轴上，水平移动伺服电机驱动水平移动轴转动，带动随动机构和弯管机构移动。
所述升降机构包括升降安装座、升降伺服电机和升降轴，所述升降安装座竖直安装在机架上，所述升降伺服电机和升降轴安装在升降安装座上，所述水平移动机构与升降轴螺纹连接，所述升降伺服电机驱动升降轴转动，带动水平移动机构上下移动。
与现有技术相比，本申请所带来的有益的技术效果表现在：
1、本发明有8个驱动机构，能够完成8个自由度弯管动作，分别是送料机构、弯管机构、夹紧机构、升降机构、水平移动机构、角度旋转机构、随动机构和靠板机构；本发明的8个驱动机构均采用伺服电机，运动精度可以控制在±5μm。可以有效的减少折弯、测量、校正过程中的误差，保证最终折弯管件的一致性。
2、本发明的8个驱动机构均是采用螺杆驱动轴的方式进行驱动，驱动电机为伺服电机，8个驱动机构的驱动轴分别为送料轴、弯管轴、靠板轴、夹紧轴、升降轴、水平移动轴、角度旋转轴和随动轴；送料轴做送料动作，弯管轴做弯管动作，靠板沿管材径向移动，抵挡管材弯曲变形时的反向作用力。夹紧轴夹紧管材与弯管模具上、升降轴驱动水平移动机构上下移动，调整弯管机构、水平移动机构、靠板机构、随动机构和夹紧机构的高度文职，水平移动轴带动弯管机构、靠板机构、夹紧机构、随动机构的水平位置。角度旋转轴做角度旋转运动，带动管材旋转角度。随动轴带动靠板轴沿送料轴平行运动，防止管材在弯曲变形时表面拉伤。
3、本发明可根据弯管直径要求更换弯管磨具，还可根据工艺要求更换夹持头，实现先焊后弯功能。弯管模具和送料夹持头需根据焊接头尺寸定制，可为半圆模具头或者3/4圆模具头也可以模具头开槽实现，具体结构根据焊接头而定。本发明采用伺服电机控制8根驱动轴，可根据弯管直径和管材壁厚设置系统参数和加工程序速度实现弯管电机力矩输出和弯管速度的控制。
4、本发明的随动机构保证了靠板的随动性能，可在弯管过程中保护管材表面且使管材受理均匀。弯管模具上下移动，采用多层模具时可以自由切换；可根据管材直径，更换模具层数，管材直径越小，模具层数越多。模具层数可以再升降轴移动范围内任意增加减少。
附图说明
图1为本发明数控弯管机三维模型图；
图2为本发明数控弯管机模具三维图；
图3为本发明数控弯管机管材夹持头三维图；
图4为本发明数控弯管机模具旋转三维图；
附图标记：1、送料机构，2、角度旋转机构，3、弯管机构，4、夹紧机构，5、升降机构，6、水平移动机构，7、靠板机构，8、随动机构，9、管材夹头，10、弯管模具，11、管材预留口，12、夹紧板，13、靠板，14、机架。
具体实施方式
实施例1
作为本发明一较佳实施例，参照说明书附图1-4，本实施例公开了：
一种全伺服数控弯管机，包括送料机构1、角度旋转机构2和弯管机构3，所述送料机构1用于输送管材，角度旋转机构2固定在送料机构1上并在送料机构1的带动下沿送料方向移动；所述角度旋转机构2用于固定管材，所述弯管机构3设置在送料机构1输出端，用于对管材进行弯曲加工；还包括夹紧机构4、升降机构5、水平移动机构6、靠板机构7和随动机构8，所述夹紧机构4固定在弯管机构3的弯管轴上，并随弯管轴的转动而转动，夹紧机构4的工作端设置有夹紧板12，所述夹紧板12与弯管机构3工作端的弯管模具10相对应，用于将管材夹紧在弯管模具10上；所述随动机构8与弯管机构3固定在一起，所述靠板机构7设置在随动机构8上，并在随动机构8的带动下沿送料方向移动；所述靠板机构7的靠板轴的工作端设置有靠板13，靠板轴推送靠板13沿管材径向往复移动；所述弯管机构3和随动机构8设置在水平移动机构6上，弯管机构3和随动机构8在水平移动机构6的带动下沿垂直于管材输送方向的水平方向往复移动；所述水平移动机构6连接在升降机构5上，所述升降机构5带动水平移动机构6上下往复运动。
在本实施例中，本发明的弯管机主要有送料机构1、角度旋转机构2、弯管机构3、夹紧机构4、升降机构5、水平移动机构6、靠板机构7和随动机构8。管材安装于角度旋转机构2上，角度旋转机构2安装在送料机构1上，送料机构1实现弯管过程中的送料动作。弯管模具10、夹紧机构4安装与弯管机构3上，实现管材弯曲动作，其中夹紧机构4用于将管材夹紧在弯管模具10上。弯管机构3、靠板机构7和随动机构8安装在水平移动机构6上，靠板机构7推动靠板13往弯管模具10方向移动至管材位置，使管材弯曲变形时固定管材，实现施加反作用，随动机构8在弯管时带动靠板机构7沿管材平行移动且与管材移动速度一致，防止管材表面拉伤。水平移动机构6安装在升降机构5上，水平移动机构6带动弯管机构3、靠板机构7、夹紧机构4和随动机构8作水平移动，升降机构5带动水平移动机构6及其上各机构做上下移动。
实施例2
作为本发明又一较佳实施例，参照说明书附图1-4，本实施例公开了：
一种全伺服数控弯管机，包括送料机构1、角度旋转机构2和弯管机构3，所述送料机构1用于输送管材，角度旋转机构2固定在送料机构1上并在送料机构1的带动下沿送料方向移动；所述角度旋转机构2用于固定管材，所述弯管机构3设置在送料机构1输出端，用于对管材进行弯曲加工；还包括夹紧机构4、升降机构5、水平移动机构6、靠板机构7和随动机构8，所述夹紧机构4固定在弯管机构3的弯管轴上，并随弯管轴的转动而转动，夹紧机构4的工作端设置有夹紧板12，所述夹紧板12与弯管机构3工作端的弯管模具10相对应，用于将管材夹紧在弯管模具10上；所述随动机构8与弯管机构3固定在一起，所述靠板机构7设置在随动机构8上，并在随动机构8的带动下沿送料方向移动；所述靠板机构7的靠板轴的工作端设置有靠板13，靠板轴推送靠板13沿管材径向往复移动；所述弯管机构3和随动机构8设置在水平移动机构6上，弯管机构3和随动机构8在水平移动机构6的带动下沿垂直于管材输送方向的水平方向往复移动；所述水平移动机构6连接在升降机构5上，所述升降机构5带动水平移动机构6上下往复运动；所述送料机构1包括送料安装座、送料伺服电机和送料轴，送料安装座安装在机架14上，送料伺服电机和送料轴安装在送料安装座上，送料伺服电机与送料轴相连，所述角度旋转机构2螺纹连接在送料轴上，送料伺服电机带动送料轴旋转，角度旋转机构2沿送料轴轴向往复移动。
在本实施例中，所述角度旋转机构2包括角度旋转安装座、角度旋转伺服电机、角度旋转轴和管材夹头9，所述角度旋转伺服电机和角度旋转轴安装在角度旋转安装座上，角度旋转伺服电机驱动角度旋转轴转动，所述管材夹头9固定在角度旋转轴端部，所述管材夹头9用于固定管材。
在本实施例中，所述弯管机构3包括弯管安装座、弯管伺服电机、弯管轴和弯管模具10，所述弯管伺服电机和弯管轴安装在弯管安装座上，所述弯管伺服电机与弯管轴相连，弯管模具10固定在弯管轴上，弯管伺服电机驱动弯管轴转动，带动弯管模具10转动。所述弯管模具10上开设有管材预留口11。
在本实施例中，弯管模具10和管材夹头9可装夹焊接后管材，也可根据管材焊接头更换不同弯管模具10和管材夹头9实现先焊后弯。
所述夹紧机构4包括夹紧安装座、夹紧伺服电机、夹紧轴和夹紧板12，所述夹紧安装座固定在弯管机构3的弯管轴上，随着弯管轴转动，夹紧伺服电机和夹紧轴安装在夹紧安装座上，夹紧板12与夹紧轴螺纹连接，夹紧伺服电机驱动夹紧轴转动，带动夹紧板12移动。
所述靠板机构7包括靠板安装座、靠板伺服电机、靠板轴和靠板13，所述靠板安装座与随动机构8相连，在随动机构8的带动下移动，所述靠板伺服电机和靠板轴安装在靠板安装座上，靠板13与靠板轴螺纹连接，靠板伺服电机驱动靠板轴转动，带动靠板13移动。
所述随动机构8包括随动安装座、随动伺服电机和随动轴，所述随动安装座安装在水平移动机构6上，在水平移动机构6的带动下移动，所述随动伺服电机和随动轴安装在随动安装座上，所述靠板机构7与随动轴螺纹连接，随动伺服电机驱动随动轴转动，带动靠板机构7移动。
所述弯管机构3的弯管安装座与随动机构8的随动安装座固定在一起。
所述水平移动机构6包括水平移动安装座、水平移动伺服电机和水平移动轴，所述水平移动安装座安装在升降机构5上，升降机构5带动水平移动安装上下移动，所述水平移动伺服电机和水平移动轴安装在水平移动安装座上，所述随动机构8和弯管机构3螺纹连接在水平移动轴上，水平移动伺服电机驱动水平移动轴转动，带动随动机构8和弯管机构3移动。
所述升降机构5包括升降安装座、升降伺服电机和升降轴，所述升降安装座竖直安装在机架14上，所述升降伺服电机和升降轴安装在升降安装座上，所述水平移动机构6与升降轴螺纹连接，所述升降伺服电机驱动升降轴转动，带动水平移动机构6上下移动。
见图2、图4，本发明弯管角度为0°-180°任意角度，图2为0°，图4为弯管90°。见图1、图4，本发明弯管机在0°-180°弯管后可在角度旋转轴带动管材旋转180°后完成管材反方向0°-180°弯管动作。见图1、图3，本发明弯管机角度旋转轴安装于送料轴1侧方，角度旋转轴7移动由送料轴带动完成。管材夹头9安装于角度旋转轴上，送料轴带动角度旋转轴移动时管材夹头9跟随移动完成送料动作。见图1、图3本发明弯管机角度旋转轴可带动管材0°-360°任意旋转。见图1、图4，本发明弯管机弯管时随动轴带动靠板轴可根据送料轴送料速度移动。见图1、图4，本发明弯管机弯管轴可同时带动夹紧轴、弯管模具10旋转运动。
实施例3
作为本发明又一较佳实施例，参照说明书附图1-4，本发明的具体弯管流程为：
（1）将待弯曲管材焊接头一端安装于管材夹头9空腔内，将待弯曲管材焊接头另一端置于弯管模具10卡槽内与夹紧轴之间。
（2）升降轴上下移动，水平移动轴左右移动使弯管模具10处于指定半径位置。
（3）夹紧轴和靠板轴向弯管模具10移动，夹紧管材。弯管轴、随动轴与送料轴同时移动，完成弯管动作。
（4）弯管轴带动夹紧轴做旋转180°，随动轴带动靠板轴做跟随直线运动（运动距离为弧长），送料轴带动角度旋转轴做送料直线运动（运动距离为弧长）。
（5）夹紧轴和靠板轴向弯管模具10反向移动，松开管材。
（6）随动轴与弯管轴回初始位置。
（7）送料轴移动管材至下一弯曲位置，角度旋转轴旋转180°。
（8）升降轴上下移动，使弯管模具10处于下一指定半径位置。
（9）重复（3）、（4）步骤完成弯管动作。
(10)夹紧轴和靠板轴向弯管模具10反向移动，松开管材。
(11)随动轴与弯管轴回初始位置。
(12)弯管完成，取下管材。

Claims (10)

1.一种全伺服数控弯管机，包括送料机构（1）、角度旋转机构（2）和弯管机构（3），所述送料机构（1）用于输送管材，角度旋转机构（2）固定在送料机构（1）上并在送料机构（1）的带动下沿送料方向移动；所述角度旋转机构（2）用于固定管材，所述弯管机构（3）设置在送料机构（1）输出端，用于对管材进行弯曲加工；其特征在于：还包括夹紧机构（4）、升降机构（5）、水平移动机构（6）、靠板机构（7）和随动机构（8），所述夹紧机构（4）固定在弯管机构（3）的弯管轴上，并随弯管轴的转动而转动，夹紧机构（4）的工作端设置有夹紧板（12），所述夹紧板（12）与弯管机构（3）工作端的弯管模具（10）相对应，用于将管材夹紧在弯管模具（10）上；所述随动机构（8）与弯管机构（3）固定在一起，所述靠板机构（7）设置在随动机构（8）上，并在随动机构（8）的带动下沿送料方向移动；所述靠板机构（7）的靠板轴的工作端设置有靠板（13），靠板轴推送靠板（13）沿管材径向往复移动；所述弯管机构（3）和随动机构（8）设置在水平移动机构（6）上，弯管机构（3）和随动机构（8）在水平移动机构（6）的带动下沿垂直于管材输送方向的水平方向往复移动；所述水平移动机构（6）连接在升降机构（5）上，所述升降机构（5）带动水平移动机构（6）上下往复运动。
2.如权利要求1所述的一种全伺服数控弯管机，其特征在于：所述送料机构（1）包括送料安装座、送料伺服电机和送料轴，送料安装座安装在机架（14）上，送料伺服电机和送料轴安装在送料安装座上，送料伺服电机与送料轴相连，所述角度旋转机构（2）螺纹连接在送料轴上，送料伺服电机带动送料轴旋转，角度旋转机构（2）沿送料轴轴向往复移动。
3.如权利要求1所述的一种全伺服数控弯管机，其特征在于：所述角度旋转机构（2）包括角度旋转安装座、角度旋转伺服电机、角度旋转轴和管材夹头（9），所述角度旋转伺服电机和角度旋转轴安装在角度旋转安装座上，角度旋转伺服电机驱动角度旋转轴转动，所述管材夹头（9）固定在角度旋转轴端部，所述管材夹头（9）用于固定管材。
4.如权利要求1所述的一种全伺服数控弯管机，其特征在于：所述弯管机构（3）包括弯管安装座、弯管伺服电机、弯管轴和弯管模具（10），所述弯管伺服电机和弯管轴安装在弯管安装座上，所述弯管伺服电机与弯管轴相连，弯管模具（10）固定在弯管轴上，弯管伺服电机驱动弯管轴转动，带动弯管模具（10）转动。
5.如权利要求4所述的一种全伺服数控弯管机，其特征在于：所述弯管模具（10）上开设有管材预留口（11）。
6.如权利要求1所述的一种全伺服数控弯管机，其特征在于：所述夹紧机构（4）包括夹紧安装座、夹紧伺服电机、夹紧轴和夹紧板（12），所述夹紧安装座固定在弯管机构（3）的弯管轴上，随着弯管轴转动，夹紧伺服电机和夹紧轴安装在夹紧安装座上，夹紧板（12）与夹紧轴螺纹连接，夹紧伺服电机驱动夹紧轴转动，带动夹紧板（12）移动。
7.如权利要求1所述的一种全伺服数控弯管机，其特征在于：所述靠板机构（7）包括靠板安装座、靠板伺服电机、靠板轴和靠板（13），所述靠板安装座与随动机构（8）相连，在随动机构（8）的带动下移动，所述靠板伺服电机和靠板轴安装在靠板安装座上，靠板（13）与靠板轴螺纹连接，靠板伺服电机驱动靠板轴转动，带动靠板（13）移动。
8.如权利要求1所述的一种全伺服数控弯管机，其特征在于：所述随动机构（8）包括随动安装座、随动伺服电机和随动轴，所述随动安装座安装在水平移动机构（6）上，在水平移动机构（6）的带动下移动，所述随动伺服电机和随动轴安装在随动安装座上，所述靠板机构（7）与随动轴螺纹连接，随动伺服电机驱动随动轴转动，带动靠板机构（7）移动。
9.如权利要求1所述的一种全伺服数控弯管机，其特征在于：所述水平移动机构（6）包括水平移动安装座、水平移动伺服电机和水平移动轴，所述水平移动安装座安装在升降机构（5）上，升降机构（5）带动水平移动安装上下移动，所述水平移动伺服电机和水平移动轴安装在水平移动安装座上，所述随动机构（8）和弯管机构（3）螺纹连接在水平移动轴上，水平移动伺服电机驱动水平移动轴转动，带动随动机构（8）和弯管机构（3）移动。
10.如权利要求1所述的一种全伺服数控弯管机，其特征在于：所述升降机构（5）包括升降安装座、升降伺服电机和升降轴，所述升降安装座竖直安装在机架（14）上，所述升降伺服电机和升降轴安装在升降安装座上，所述水平移动机构（6）与升降轴螺纹连接，所述升降伺服电机驱动升降轴转动，带动水平移动机构（6）上下移动。
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