CN109127821A - 一种三维空间弯管加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及弯管加工机械技术领域，具体涉及一种三维空间弯管加工设备。包括机座、位于机座前端头的弯曲机构、位于弯曲机构后端的夹持机构、位于夹持机构后端推进机构、位于夹持机构上方的加热机构。所述弯曲机构与夹持机构之间设有一定距离，所述加热机构上设有感应线圈，感应线圈位于上述距离处；所述弯曲机构包含左、右调定装置及夹紧装置，夹紧装置夹住待弯管，左、右调定装置可分别带动夹紧装置进行相对于夹持机构左、右方向的运动。推进机构通过丝杆及丝母结构在机座纵向上运动，伺服旋转电机对推进机构上的待弯管做横向旋转运动。本发明从根本上改变了传统的先焊后弯工艺，避免了弯管内焊根隐患，是本领域技术的改革，具有重要的进步意义。

Description

一种三维空间弯管加工设备

技术领域

本发明涉及弯管加工机械技术领域，具体涉及一种三维空间弯管加工设备。

背景技术

化学工业炉是化学工业必备的加热工具。目前，由于特殊的工艺要求，化学工业炉的炉管有复杂的布置，这些复杂的布置是通过特殊造型的弯管头连接实现的。以上管连接布置除了要满足既定的造型外，还要求弯管头内光滑，达到较高的粗糙度。弯管头的基本造型为中间一段为180︒ 大弯，两段各接一节与中间弯不在一个一平面上的S型弯，组成了一个三维空间的特殊弯头。

由于该炉管材质的特殊性，一般是将弯管头分解为3个平面弯头分配进行弯制，然后把两端的弯头焊接到中间弯上，形成结构要求的大弯头。这种制造方法步骤繁琐，影响因素众多，质量合格率较低，材料浪费严重，更为严重的是焊接后的焊点打磨困难，对于弯管后续的使用影响甚远。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何克服现有技术存在的不足，提供一种三维空间弯管加工设备，其制作弯管一步成型，弯管形状灵活多变可控制，操作简单，省时省力。

本发明的技术解决方案是：一种三维空间弯管加工设备，包括机座，还包括位于机座前端头的弯曲机构、位于弯曲机构后端且在机座上的夹持机构、位于夹持机构后端且在机座上的推进机构、通过立柱位于夹持机构上方的加热机构；所述弯曲机构与夹持机构之间设有一定距离，所述加热机构上设有感应线圈，感应线圈位于上述距离处；所述弯曲机构包含左、右调定装置，左、右调定装置以机座纵向中心线为轴对称分布，左、右调定装置之间设有夹紧装置，夹紧装置夹住待弯管，所述左、右调定装置可分别带动夹紧装置进行相对于夹持机构左、右方向的运动；

所述推进机构包括位于机座上的丝杆、通过丝母耦合在丝杆上的推架、固定在推架前侧的装夹坐，装夹坐夹住待弯管，所述丝杆位于机座的纵向中心线上，所述推架带动装夹坐在丝杆上纵向运动，推架后侧设有伺服旋转电机，伺服旋转电机对推架上的待弯管做横向旋转运动；

待弯管经弯曲机构、穿过感应线圈及夹持机构，之后夹在装夹坐上，夹持机构与装夹坐之间的轴线与丝杆平行。

进一步的，所述左、右调定装置各自均包括底座、位于底座上的滑块，两个滑块分别安装加长螺栓，加长螺栓的另一端均固定在夹紧装置上，两个滑块可在底座上运动带动夹紧装置的左右运动，所述滑块可通过侧面的紧固螺栓固定在底座上。

进一步的，所述夹紧装置包括夹紧架以及夹紧部件，夹紧部件位于夹紧架上，加长螺栓的另一端具体固定在夹紧架上，所述夹紧部件中间夹持待弯管，所述夹紧部件设置横向螺栓来调节松紧度。

进一步的，夹紧部件的外侧设有中心定位部件。

进一步的，所述夹持机构包括固定件、位于固定件上两组夹持轮、位于固定件侧面的电机减速机，两组夹持轮纵向对称分布，所述电机减速机控制夹持轮的运动，所述两组夹持轮之间间隔一定距离放置待弯管。

进一步的，所述加热机构通过两根立柱分别固定在立柱上，所述加热机构的侧面设置感应线圈，在所述加热机构另一侧设有上下调节丝杆以及左右调节丝杆，上下调节丝杆以及左右调节丝杆由驱动电机带动。

进一步的，所述丝杆的前后两端均设有轴承座，轴承座直接固定在机座上，所述丝杆前后两端均固定在轴承座上，驱动电机位于后端的轴承座的后端，驱动电机驱动丝杆的运动。

进一步的，所述推架的下端设有丝母，所述推架通过丝母及丝杆结构实现相对于机座或丝杆的纵向运动；所述推架前侧面固定装夹坐；所述推架后侧面设有旋转伺服电机，所述旋转伺服电机固定待弯管进行旋转运动。

进一步的，在所述丝杆的两侧设有轨道条，所述轨道条与丝杆平行，所述轨道条固定安装在机座上；推架的左右两侧设有平衡端，两个平衡端下方设有轮子或凹槽，平衡端通过轮子或凹槽在轨道条上运动。

进一步的，还包括温度传感器以及PLC可编程控制器，所述温度传感器安装在感应线圈周围，所述PLC可编程控制器通过电性与温度传感器、弯曲机构、夹持机构、加热机构、推进机构连接并控制。

本发明可对弯管进行一体成型制备，对弯管形状灵活多变调控，避免了传统方法的单一制备，效率大大增加。本发明通过PLC可编程控制器及温度传感器控制加热设备，实现温度的即时监控，有效保证弯管在制备过程中的均匀加热，制备的弯管厚度及直径有保证，质量上佳。本发明通过扭曲制备弯管，弯管成型尺寸稳定，避免弯管的破损，减少残次率，降低了经济成本。本发明从根本上改变了传统的先焊后弯工艺，避免了弯管内焊根隐患，具有重要的进步意义。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明实施例结构示意图。

具体实施方式

以下参照附图，详细说明本发明一种三维空间弯管加工设备。

如图1所示，一种三维空间弯管加工设备，包括机座1，机座1为长方体结构，便于装载其他结构。在上述的机座1前端头外安装了弯曲机构2，弯曲机构2与机座1纵向排列在一起。

弯曲机构2的具体结构如下：

弯曲机构2包含左调定装置20、右调定装置21，左调定装置20、右调定装置21以机座1的纵向中心线为轴对称分布，左调定装置20、右调定装置21之间设有夹紧装置22，夹紧装置22夹住待弯管A，所述左调定装置20、右调定装置21可分别带动夹紧装置22进行相对于机座1左、右方向的运动。

上述的左调定装置20、右调定装置21各自均包括底座211、位于底座上的滑块212，两个滑块212一端分别安装加长螺栓213，加长螺栓213的另一端均固定在夹紧装置22上，以上两个滑块212可在底座211上运动带动夹紧装置22的左右运动，所述滑块212可通过侧面的紧固螺栓固定在底座211上。

下面对夹紧装置进行详细介绍：

夹紧装置22包括夹紧架221以及夹紧部件222，夹紧部件222位于夹紧架221上，上述加长螺栓213的另一端更为具体的是固定在夹紧架221两侧上，所述夹紧部件222中间夹持待弯管A，所述夹紧部件222设置横向螺栓来调节松紧度。为实现待弯管A的定位，在夹紧部件222的外侧设有中心定位部件23，方便待弯管A的定位。

弯曲机构2实现的技术效果是：滑块212相对于机座1左右运动并固定在底座211的某一位置，带动着位于夹紧部件222内的待弯管A左右运动，使得待弯管A产生扭曲力。

在弯曲机构2的后端是夹持机构3，夹持机构3固定安装在机座1的前端头上，需要强调的是在弯曲机构2与夹持机构3之间设有一定的空间距离。上述的夹持机构3包括固定件31、位于固定件31上的两组夹持轮32、位于固定件

31右侧面的电机减速机33。两组夹持轮32一组两个，固定件31直接固定安装在机座1上，两组夹持轮32在机座1纵向中心线方向上对称分布，两组夹持轮32之间也设有一定距离用于放置待弯管A，电机减速机33可控制两组夹持轮32的开合过程。

夹持机构3实现的技术效果是：在电机减速机33控制下，通过两组夹持轮32对待弯管A进行夹紧或放松。配合上述的滑块212运动，当滑块212带着待弯管A进行左右运动并固定时，两组夹持轮32对待弯管A处于夹紧状态，使待弯管A始终处于纵向中心位和提供弯曲反力。

为实现待弯管A的扭曲，必须对待弯管A进行加热。

为了实现加热，在夹持机构3的上方设置了加热机构4。具体的，加热机构4设有两根立柱41，两根立柱41分别固定在机座1上。加热机构4的前侧面设有感应线圈42，感应线圈42正好处于弯曲机构2与夹持机构3之间的空间距离处，感应线圈42高度适宜，以保证待弯管A穿过感应线圈42并被两组夹持轮32。加热机构4为一感应加热电源，为调节感应线圈42的位置，在加热机构4的左侧面设有上下调节丝杆43以及左右调节丝杆44，这两种丝杆由均驱动电机带动，实现感应线圈42的前后左右移动。

加热机构43实现的技术效果是：当滑块212带着待弯管A进行左右运动并固定时，两组夹持轮32对待弯管A处于夹紧状态，实现待弯管A产生扭曲力。位于感应线圈42附近的待弯管A局部加热，加热随即进行弯曲以对抗产生的扭曲力，最终实现了待弯管A弯曲，弯曲的大小与扭曲力、扭曲时间有关。

为实现待弯管A本身横向旋转及向前运动，本结构还包括位于夹持机构3后端且在机座1上的推进机构5。

上述的推进机构5包括位于机座上的丝杆51、通过丝母耦合在丝杆上的推

架52、固定在推架前侧的装夹坐53，装夹坐由螺栓调节大小。

所述丝杆51位于机座1的纵向中心位置，上述的夹持机构3与装夹坐53之间的轴线与丝杆51平行，保证待弯管A顺利安装在夹持轮32以及装夹坐53上。

在丝杆51的前后两端均设有轴承座54，轴承座54直接固定在机座1上，所述丝杆51前后两端均固定在轴承座54上，在后端的轴承座的后端设有驱动电机55，驱动电机55为丝杆51提供动力。在推架52的下端设有丝母521，推架52通过丝母及丝杆结构实现相对于机座1的纵向运动；

在上述推架52的后侧面设有旋转伺服电机56，可由旋转伺服电机56对待弯管A进行旋转，实现待弯管A旋转。

推进机构5实现的技术效果是：两组夹持轮32对待弯管A处于松开状态，待弯管A可在旋转伺服电机56的带动下产生旋转，在配合上述弯曲机构2的操作，以实现待弯管A在不同平面的弯制。弯制一个动作完成，两组夹持轮32处于放松状态，推架52带着待弯管A在驱动电机55驱动下向前运动，达到合适位置，进行下一段弯管的制作。

为保证推架52的平衡，在推架52左右两侧设有平衡端522，两个平衡端下方设有凹槽，在上述丝杆51的两侧设有轨道条11，所述轨道条11与丝杆51平行，轨道条11固定安装在机座1上。推架52的左右两侧的平衡端522通过凹槽在轨道11上运动，配合丝杆51平稳向前运动。

为实现感应线圈42的温度监控，在感应线圈42附近安装了温度传感器6，以便即时监控温度。为方面整个装置的控制，外设了PLC可编程控制器，PLC可编程控制器通过电性与温度传感器6、弯曲机构2、夹持机构3、加热机构4、推进机构5连接并控制。具体是，PLC可编程控制器控制上述部件的各种电机、

加热部件及传感器，PLC可编程控制器同样也可进行人工设置。

使用方式

推架52退至机座1后端一定位置，将待弯管A装夹在装夹座53上，右调定装置21上的滑块向右运动到合适位置并通过紧固螺栓固定在底座211上，两组夹持轮32对待弯管A处于夹紧状态，夹紧部件222内的待弯管A产生扭曲力。位于感应线圈42附近的待弯管A局部加热，加热随即进行弯曲以对抗产生的扭曲力，通过丝杆51的旋转推动待弯管A向前行进，待弯管即被弯成了一段一定弯曲半径的弧，当不断地推动丝杆51时就弯成了更长的弧，通过控制推架52的移动距离即可控制弯头的弧长，此为弯管第一段弧制作完成。

随后，两组夹持轮32对待弯管A松开，控制旋转伺服电机56使待弯管A转动一定角度。左调定装置上的滑块向左运动到合适位置并通过紧固螺栓固定在底座211上，不同的弯曲半径通过滑块的位置进行调整。两组夹持轮32对待弯管A处于夹紧状态，夹紧部件222内的待弯管A产生扭曲力。待弯管A局部加热，通过丝杆51的旋转推动待弯管A向前行进，即在该角度平面上弯曲成一段一定弯曲半径的弧，当不断地推动丝杆51时就弯成了更长的弧。通过上述两部可实现多面弯管即空间弯管。

温度传感器6可将加温信号送给PLC可编程控制器，加热调节功率，联锁丝杆51，调节推架52速度，使待弯管A制弯温度恒定在设定值。

以上所述，仅是本发明的实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，利用上述揭示的方法内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，均属于权利要求书保护的范围。

Claims (10)

1.一种三维空间弯管加工设备，包括机座，其特征在于：还包括位于机座前端头的弯曲机构、位于弯曲机构后端且在机座上的夹持机构、位于夹持机构后端且在机座上的推进机构、通过立柱位于夹持机构上方的加热机构；所述弯曲机构与夹持机构之间设有一定距离，所述加热机构上设有感应线圈，感应线圈位于上述距离处；所述弯曲机构包含左、右调定装置，左、右调定装置以机座纵向中心线为轴对称分布，左、右调定装置之间设有夹紧装置，夹紧装置夹住待弯管，所述左、右调定装置可分别带动夹紧装置进行相对于夹持机构左、右方向的运动；

所述推进机构包括位于机座上的丝杆、通过丝母耦合在丝杆上的推架、固定在推架前侧的装夹坐，装夹坐夹住待弯管，所述丝杆位于机座的纵向中心线上，所述推架带动装夹坐在丝杆上纵向运动，推架后侧设有伺服旋转电机，伺服旋转电机对推架上的待弯管做横向旋转运动；

待弯管经弯曲机构、穿过感应线圈及夹持机构，之后夹在装夹坐上，夹持机构与装夹坐之间的轴线与丝杆平行。

2.根据权利要求1所述的一种三维空间弯管加工设备，其特征在于：所述左、右调定装置各自均包括底座、位于底座上的滑块，两个滑块分别安装加长螺栓，加长螺栓的另一端均固定在夹紧装置上，两个滑块可在底座上运动带动夹紧装置的左右运动，所述滑块可通过侧面的紧固螺栓固定在底座上。

3.根据权利要求2所述的一种三维空间弯管加工设备，其特征在于：所述夹紧装置包括夹紧架以及夹紧部件，夹紧部件位于夹紧架上，加长螺栓的另一端具体固定在夹紧架上，所述夹紧部件中间夹持待弯管，所述夹紧部件设置横向螺栓来调节松紧度。

4.根据权利要求3所述的一种三维空间弯管加工设备，其特征在于：夹紧部件的外侧设有中心定位部件。

5.根据权利要求1所述的一种三维空间弯管加工设备，其特征在于：所述夹持机构包括固定件、位于固定件上两组夹持轮、位于固定件侧面的电机减速机，两组夹持轮纵向对称分布，所述电机减速机控制夹持轮的运动，所述两组夹持轮之间间隔一定距离放置待弯管。

6.根据权利要求1所述的一种三维空间弯管加工设备，其特征在于：所述加热机构通过两根立柱分别固定在立柱上，所述加热机构的侧面设置感应线圈，在所述加热机构另一侧设有上下调节丝杆以及左右调节丝杆，上下调节丝杆以及左右调节丝杆由驱动电机带动。

7.根据权利要求1所述的一种三维空间弯管加工设备，其特征在于：所述丝杆的前后两端均设有轴承座，轴承座直接固定在机座上，所述丝杆前后两端均固定在轴承座上，驱动电机位于后端的轴承座的后端，驱动电机驱动丝杆的运动。

8.根据权利要求1所述的一种三维空间弯管加工设备，其特征在于：所述推架的下端设有丝母，所述推架通过丝母及丝杆结构实现相对于机座或丝杆的纵向运动；所述推架前侧面固定装夹坐；所述推架后侧面设有旋转伺服电机，所述旋转伺服电机固定待弯管进行旋转运动。

9.根据权利要求1或7或8所述的一种三维空间弯管加工设备，其特征在于：在所述丝杆的两侧设有轨道条，所述轨道条与丝杆平行，所述轨道条固定安装在机座上；推架的左右两侧设有平衡端，两个平衡端下方设有轮子或凹槽，平衡端通过轮子或凹槽在轨道条上运动。

10.根据权利要求1-8任意所述的一种三维空间弯管加工设备，其特征在于：还包括温度传感器以及PLC可编程控制器，所述温度传感器安装在感应线圈周围，所述PLC可编程控制器通过电性与温度传感器、弯曲机构、夹持机构、加热机构、推进机构连接并控制。