CN109396230B - 一种结构改进的数控弯管机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种结构改进的数控弯管机，属于管材加工处理技术领域。该数控弯管的机头包括导模单元、弯管电机、摆臂及安装在该摆臂上的夹模与夹模驱动机构；夹模驱动机构包括固设在摆臂的臂体腔室内的夹模伺服电机，位于臂体上方的丝杆机构，固设在丝杆螺母上的夹模座，及布置在摆臂摆动端侧的减速传动机构；在垂直于送料主轴轴向的横向上，弯管电机偏离弯管主轴地固设在机头座的端侧上；在轴向上，弯管电机位于弯管主轴邻近送料小车的一侧；导模单元的辅推机构与夹紧机构围成位于弯管电机正上方的角形避让通道。基于机头上各功能单元的结构与位置布局的优化，能有效地减少对弯管过程的干涉，可广泛应用于空调、航空等领域中。

Description

一种结构改进的数控弯管机

技术领域

本发明涉及管材加工设备，具体地说，涉及一种结构改进的数控弯管机。

背景技术

数控弯管机广泛应用于空调、汽车、船舶、航空航天等工业领域，主要包括机架、控制单元及安装在机架上受控制单元控制的送料小车与机头；机头包括机头座，安装在该机头座上的导模单元、弯管电机、弯管主轴与弯管转矩传动机构，同轴地安装在弯管主轴上的圆模与摆臂，及安装在摆臂上的夹模与夹模驱动机构；圆模用于控制弯管半径，安装在摆臂上夹模在夹模驱动机构的驱使下，与圆模一起夹持管件，并在弯管主轴的驱使下，而同步绕弯管主轴的旋转轴线转动以对管坯进行弯管动作。

在弯管过程中，为了防止管坯与圆模、夹模在弯管成形过程出现不期望的打滑，要求夹模与圆模间的夹持力达到一定力度以上，常采用油缸或气缸与增力机构配合，如公告号为CN207119660U的专利文献所公开的夹模组件，其夹模机构的夹模驱动机构包括增力摇杆、增力连杆、杠杆及气缸或油缸，如其附图所示，其气缸在夹持过程中存在摆动，且在弯管主轴的轴向上尺寸较大，而易对弯管成型过程造成干涉，不利于弯制成形一起特殊形状的弯管结构。

此外，由于弯管电机常常安装在圆模的下方且在横向上间距较小，如公开号为CN107626785A的专利文献所公开的数控弯管机，如其附图5所示，弯管电机32的位置布置也易对管坯的弯管成形过程造成干涉。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构改进的数控弯管机，以使其机头结构布局更加合理而减少对弯管过程的干涉。

为了实现上述目的，本发明提供的数控弯管机包括机架、控制单元及安装在机架上且受控制单元控制的机头与送料小车，机头包括机头座，安装在机头座上的导模单元、弯管电机、弯管主轴与弯管转矩传动机构，同轴地安装在弯管主轴上的圆模与摆臂，及安装在摆臂上的夹模与夹模驱动机构；夹模驱动机构包括固设在摆臂的臂体腔室内的夹模伺服电机，沿夹模的开合方向布置且位于臂体上方的丝杆机构，固设在丝杆螺母上的夹模座，及布置在丝杆与夹模伺服电机间且位于摆臂的摆动端侧的减速传动机构；夹模伺服电机的转子轴沿开合方向布置；在垂直于送料主轴轴向的横向上，弯管电机偏离弯管主轴地固设在机头座的端侧上；在轴向上，弯管电机位于弯管主轴邻近送料小车的一侧；导模单元包括导模座、固设在导模座上的导模及由伺服电机驱动的夹紧机构与辅推机构，辅推机构与夹紧机构围成位于弯管电机正上方的避让通道。

采用位于摆臂的臂体腔室内的伺服电机与位于臂体上方的丝杆机构配合，替代现有技术中的油缸等，以降低运行噪音、提高精度及节能环保；同时，配合于弯管电机的位置布置及导模单元的结构配合，优化整个机头上各功能单元的布局，以减少对弯管过程的干涉。

具体的方案为夹模座通过沿开合方向布置的导轨机构而可滑动地安装在臂体上；在垂直于送料主轴轴向的竖向上，丝杆前端部可转动地安装在夹模座上，且其横向中面位于第一横向面上或第一横向面的上方；第一横向面为位于夹模在夹模座上的竖向安装位置的中间位置，且沿横向布置的平面；丝杆后端部通过固设在摆臂的摆动端上的支撑座而可转动地安装在臂体上；避让通道为角形避让通道；避让通道向上延伸至为顶空结构。相对夹模的安装位置，丝杆机构对夹模座的施力点位于中上位置，不仅能减少夹持过程中对丝杆所施加的扭矩，尤其是多层夹模结构，以提高丝杆的使用寿命，还通过与导轨机构的配合而提高夹持过程的整体刚度。

更具体的方案为丝杆机构为行星滚柱丝杆机构；减速传动机构包括竖向同步带减速机构，竖向同步带减速机构包括与夹模伺服电机的转子轴传动连接的输入带轮，同轴地固设在丝杆后端部上的输出带轮，及与两带轮啮合且沿竖向布置的同步带；夹模伺服电机的转子轴与输入带轮间通过减速机传动连接，输入带轮同轴地固设在减速机的输出轴上；减速机为同轴式减速机，同轴式减速机的输入轴与夹模伺服电机的转子轴同轴布置。采用行星丝杆，利用其丝杆螺母短、结构紧凑的优点，以缩小摆臂的长度；此外，基于丝杆承载大、导程小而使其驱动力矩不大的特定，利用同步带进行传动，以解决将丝杆机构上移至摆臂上方，设置位于夹模安装位置中上方后而出现的丝杆与电机之间跨距大的问题。

另一个更具体的方案为丝杆机构为滚珠丝杆机构；减速传动机构为齿轮系减速箱，支撑座为固设在摆动端上的减速箱箱体；夹模座包括与导轨机构上的滑块固连的底板，固设在底板邻近弯管主轴的一端部上的箱式座部，及固设在箱式座部背离弯管主轴的一侧部和与底板的另一端部之间的三角补强肋板部；夹模可拆卸地固定在箱式座部邻近弯管主轴的端侧上；丝杆螺母的轴向前端与箱式座部背离弯管主轴的端侧固定连接，轴向后端位于轴向前端背离箱式座部的一侧；减速箱箱体的上端部与臂体之间固设有斜拉补强肋板；套装在丝杆后端部上的支撑轴承布置在减速箱内；导轨机构为滚动导轨。通过丝杆螺母的前端部与夹模座可转动的固定连接，及将丝杆的支撑轴承布置在减速箱内，能有效地减少摆臂的长度。

优选的方案为弯管转矩传动机构包括同步带传动机构与齿轮系减速机构；齿轮系减速机构包括可转动地安装在机头座上的输入齿轮轴、输出齿轮轴与多根过渡齿轮轴，及同轴地固设在齿轮轴上且位于机头座的腔室内的齿轮；同步带传动机构包括与弯管电机的转子轴传动连接的输入带轮，同轴地固设在输入齿轮轴上的输出带轮，及与两带轮啮合的同步带；输出齿轮轴构成弯管主轴；沿弯管转矩的传动方向，输入齿轮轴、过渡齿轮轴及输出齿轮轴的轴线相平行且不共面布置；弯管电机的定子高于机头座的下表面或与下表面持平，弯管电机的定子位于同步带传动机构的输入带轮的上方且朝背离该输入带轮的方向延伸布置。将减速机构的结构配置成包括同步带减速机构与齿轮系减速机构，可通过调整两个同步带轮间的齿数之比，而获取不同减速比，以适应不同规格的管件要求；且利用齿轮轴的位置布置而使弯管电机在位置上偏离弯管主轴地位于机头座侧旁，能有效地减少弯管电机对弯管过程的干涉。

更优选的方案为机头座包括座本体及用于可转动地安装弯管主轴的主轴座；主轴座自座本体的一横向端部，沿轴向朝背离送料小车的方向凸起；座本体与主轴座一起构成L型座体结构；沿传动方向，输入齿轮轴、过渡齿轮轴及输出齿轮轴沿L型座体结构的长角部至短边部地布置成大致为L型形状；弯管电机的定子下端通过电机安装板安装在座本体的另一横向端的端侧上，电机安装板的下板面高于座本体的下表面或与下表面持平，输入带轮同轴地固设在转子轴上；输入齿轮轴的下端伸出座本体而位于座本体的下方；输出带轮固设在输入齿轮轴的下端部上，且位于座本体的下方。

进一步的方案为导模单元位于机头座下表面的上方；座本体的另一横向端部，沿轴向位于弯管电机邻近弯管主轴的一侧，沿横向朝远离弯管主轴的方向延伸而形成有电机安装座；电机安装座的上表面固设有沿横向布置地位于座本体的上表面上，且与座本体固连的横移导轨安装座；夹紧机构包括固定在横移导轨安装座上的横向导轨，通过横移滑块而可滑动地安装在横向导轨上的导模滑座，固设在电机安装座的下表面上的横移伺服电机，丝杆机构，及布置在丝杆与横移伺服电机间的减速传动机构；横移伺服电机的转子轴沿横向布置，且转子轴的转矩输出轴端位于其定子背离弯管主轴的一侧；导模滑座与丝杆螺母固定连接；导模滑座内设有用于避让丝杆前端部的避让腔室，丝杆后端部通过固设在电机安装座的外端部上的支撑座而可转动地安装在座本体上；横移伺服电机的定子下侧高于座本体的下表面；辅推机构包括沿轴向布置地固设在导模滑座上的轴向导轨，固设在导模滑座上的辅推伺服电机，丝杆机构，及布置在丝杆与辅推伺服电机间的减速传动机构；辅推伺服电机的转子轴沿轴向布置，且转子轴的转矩输出轴端位于其定子背离弯管主轴的一侧；导模座通过滑块可滑动地安装在轴向导轨上，且与丝杆螺母固定连接；在夹紧机构和/或辅推机构中，丝杆机构与减速传动机构为行星滚柱丝杆与同步带减速机构、为滚珠丝杠与齿轮箱传动减速机构或为滚珠丝杠与同步带减速机构。与现有导模结构中先将导模导向部件与导模传动部件均集中在导模座上后，再安装到机头座上的技术方案不同，本技术方案直接将导向部件安装在机头座上，不仅能减少零部件的数量，且能提高了整体结构强度；将导模单元的横移驱动电机布置在机头座内，能更好地优化导模单元的整体结构布局。

进一步的方案为在垂直于送料主轴轴向的竖向上，机头座的下表面、臂体的下表面及用于安装弯管电机的电机安装板的下板面大致持平。进一步优化机头的整体结构布局，以进一步减少对弯管过程的干涉。

弯管主轴的上端部上固设有圆模定心安装轴，弯管主轴的上端部与圆模定心安装轴的下端部中，一者的端面内凹地形成有内凹锥面，另一者为与内凹锥面适配的锥体结构；穿过弯管主轴的内轴孔的拉钉，与设于圆模定心安装轴上的螺纹孔可拆卸地配合，而在弯管主轴的轴向上拉紧弯管主轴与圆模定心安装轴。利用锥面结构与拉钉及键槽结构的配合，不仅能在弯管主轴与圆模定心安装轴间传递较大转矩，且便于弯管主轴与圆模定心安装轴间的拆装，以根据实际加工中模具规格需求而更换不同圆模，尤其是对于多层圆模结构。

更优选的方案为弯管主轴的上端面内凹地形成有内凹锥面，圆模定心安装轴的下端部为锥体结构；多层不同弯管半径的圆模以叠层方式套装在圆模定心安装轴外，并在圆模定心安装轴的上端部上以固定件进行压紧；夹模座上可拆卸地固设有与不同层圆模相适配的夹模；摆臂的固定端套装在弯管主轴外且通过沿弯管主轴的轴向布置的轴侧键槽结构固定连接，相邻两层圆模之间及底层圆模与摆臂的固定端之间通过沿横向布置的端面键槽结构固定连接；机头座与机架之间安装有由伺服电机驱动的换模单元，用于通过机头座驱使夹模与圆模相对送料小车的送料主轴，在垂直于送料主轴轴向的横向与竖向上同步地作二维空间移动。在输出之轮轴上设置内凹锥面，能有效地提高二者间的连接强度。

再一个优选的方案为送料小车的轴向驱动机构包括旋转伺服电机及用于将该旋转伺服电机的旋转输出转换成直线输出的运动转换机构。

更优选的方案为运动转换机构为齿轮齿条机构或丝杆机构。

附图说明

图1为本发明实施例1中机头的立体图；

图2为本发明实施例1中机头在另一视角上的立体图；

图3为本发明实施例1中机头的仰视图；

图4为本发明实施例1中机头的侧视图；

图5为本发明实施例1中换模单元的立体图；

图6为本发明实施例1中机头座、弯管电机、弯管主轴、圆模定心安装轴及弯管转矩传动机构的立体图；

图7为本发明实施例1中机头座、弯管电机、弯管主轴、圆模定心安装轴及弯管转矩传动机构的结构图；

图8为图7中A局部放大图；

图9为本发明实施例1中机头座、弯管电机、弯管主轴及弯管转矩传动机构的仰视图；

图10为本发明实施例1中导模单元的立体图；

图11为本发明实施例1中导模单元上压紧传动机构的结构图；

图12为本发明实施例1中导模单元在另一视角下的立体图；

图13为本发明实施例1中夹模单元的立体图；

图14为本发明实施例1中夹模单元的结构图；

图15为本发明实施例2中夹模单元的立体图；

图16为本发明实施例2中夹模单元的结构图；

图17为本发明实施例2中齿轮减速箱的结构分解图。

具体实施方式

以下结合实施例及其附图对本发明作进一步说明。

实施例1

参见图1至图14，本数控弯管机包括机架、控制单元及安装在机架上且受该控制单元控制的机头1与送料小车。机头包括换模单元2，机头座3，安装在机头座3上的导模单元4、弯管电机10、弯管主轴与弯管转矩传动机构，同轴地安装在弯管主轴上的圆模12与摆臂5，及安装在摆臂5上的夹模13与夹模驱动机构6。弯管转矩传动机构用于将弯管电机10输出的转矩传递给弯管主轴，以驱使夹模13与圆模12同步转动，以将管坯成形成对应曲形管结构。

在本实施例中，控制单元包括处理器、存储器及触摸控制屏，处理器通过触摸控制屏接收操作人员的输入指令，同时通过执行存储在存储器内对应计算机程序而控制机头与送料小车动作而执行弯管操作。

对于本实施例中的机架与送料小车的具体结构可参照公布号为CN107470408A的专利文献所公开的弯管机中如图3所示的结构。即，送料小车包括固定在机架上的送料导轨，通过滑块可滑动地安装在送料导轨上的送料滑台，沿平行于送料导轨的方向布置固定在机架上的送料齿条，可绕自身轴线转动地安装在送料滑台上的送料主轴，安装在送料主轴前端且由夹爪气缸驱动的三瓣式夹爪，用于驱动送料主轴转动的旋转伺服电机，通过设于转子轴上的齿轮与送料齿条配合而驱动送料滑台沿送料导轨往复移动的送料伺服电机，及固设在机架上对送料滑台的行程进行控制的行程开关。

在下述描述中，为了统一表征相对位置关系，管坯为装夹在送料主轴上的管件，将送料主轴轴向预设为沿水平方向布置，即沿图中所示的Y轴向布置，使管坯的轴向为沿水平方向布置，X轴向与Z轴向分别构成本实施例中的垂直于送料主轴轴向的横向与竖向。

参见图5，换模单元2包括机头固定板20、纵移驱动机构21、纵向导轨22、纵移滑块23、机头滑板24、横移驱动机构25、横向导轨26、横移滑块27、横移位置检测机构及纵移位置检测机构。

机头固定板20通过螺栓等固定件可拆卸地安装在机架上；机头滑板24通过纵向导轨22与纵移滑块23的配合而可沿Z轴向往复滑动地安装在机头固定板20上。纵移驱动机构21包括沿X轴向布置的伺服电机211、90度转角减速机212、沿Z轴向布置的丝杆214及与丝杆214旋合的丝杆螺母；90度转角减速机212的输入轴与伺服电机211的转子轴传动连接，输出轴与丝杆214传动连接，以将伺服电机211输出的动力经减速增矩之后传递给丝杆214；丝杆214通过安装在轴承座213上的轴承而可转动地安装在机头固定板20上，丝杆螺母固定在机头滑板24上，从而通过伺服电机211的正反转动，以驱动机头滑板34相对机头固定板20沿Z轴向往复移动。

机头座3通过横向导轨26与横移滑块27的配合而可沿X轴向滑动地安装在机头滑板24上；横移驱动机构25包括伺服电机251、90度转角减速机252、沿X轴向布置的丝杆256及与丝杆256旋合的丝杆螺母254；90度转角减速机252的输入轴与伺服电机251的转子轴传动连接，输出轴与丝杆256传动连接，以将伺服电机251输出的动力经减速增矩之后传递给丝杆256；丝杆256通过安装在轴承座253上的轴承而可转动地安装在机头滑板24上，丝杆螺母254通过连接块255而固定在机头滑板24上，从而通过伺服电机251的正反转动，以驱动机头座3相对机头滑板24沿X轴向往复移动。从而在纵移驱动机构21与横移驱动机构25的共同驱使下，机头座3相对机头板20可在垂直于待弯管件轴向的竖向平面内作二维空间移动。

横向位置检测机构包括通过安装板301安装在竖向滑板32上的第一位置行程开关302与第二位置行程开关303，及固设在横向滑板34上的行程开关触发件304，通过行程开关触发件304与两个行程开关间触碰而触发，以对横向滑板34与竖向滑板32之间的相对位置进行监控；竖向位置检测机构结构与横向位置检测机构相类似，即也是通过两个位置行程开关对竖向滑板32与安装板30之间的相对位置进行监控。

参见图1至图4及图6至图9，机头座3为分体式箱体结构，由上座体31与下座体32拼合而成，并在内部形成用于容纳弯管转矩传动机构上的齿轮轴与齿轮组的腔室30。

如图6所示，机头座3包括长度方向沿X轴向布置的长方形结构的座本体301及座本体301的一个横向侧端部的前部朝Y轴正向凸起而形成主轴安装座302，以构成大致为L型的座体结构。

在上座体31的另一横向端部，沿Y轴向位于弯管电机10邻近弯管主轴的一侧，沿X轴向朝远离弯管主轴的方向延伸而形成有电机安装座303，电机安装座303为倒U型结构，以形成电机安装腔室3030，即在垂直于送料主轴轴向的横向上，弯管电机10偏离弯管主轴地固设在机头座3的端侧上，弯管电机10位于弯管主轴邻近送料小车的一侧。在电机安装座303的上表面固设有沿X轴向布置地位于上座体31的上表面上，且与上座体31固连的横移导轨安装座304，即横移导轨安装座304固设在座本体301上。

在本实施例中，弯管转矩传动机构包括同步带传动机构与齿轮系减速机构；沿弯管转矩的传动方向，齿轮系减速机构包括依序布置的输入齿轮轴71、过渡齿轮轴72、过渡齿轮轴73、过渡齿轮轴74、过渡齿轮轴75及输出齿轮轴76，每根齿轮轴的两端分别通过轴承而可转动地安装于座体的轴孔上，以使每根齿轮轴均可转动地安装在上座体31与下座体32之间，并在上座体31的轴孔可拆卸地固设有压盖77，在输入齿轮轴71上通过键槽结构而同轴地固设有小齿轮781，在每根过渡齿轮轴72上通过键槽结构而同轴固设有大齿轮782及小齿轮783，在输出齿轮轴76上通过键槽结构而同轴地固设有大齿轮784。沿弯管转矩的传动方向，下游齿轮轴上的大齿轮与上游齿轮轴上的小齿轮啮合，从而构成一个减速增矩的齿轮系传动机构。同步带传动机构包括与弯管电机10的转子轴传动连接的输入带轮791，同轴地固设在输入齿轮轴71的下端部上的输出带轮792，及与两带轮啮合的同步带，在本实施例中，输入带轮791为小带轮，而输出带轮792为大带轮，而形成同步带减速机构，从而通过齿轮系减速机构与同步带减速机构的配合，而实现重载弯管的目的，以构建重载弯管机。输出齿轮轴76构成本实施例中的弯管主轴。

沿弯管转矩传动的行进方向，输入齿轮轴71、过渡齿轮轴72、过渡齿轮轴73、过渡齿轮轴74、过渡齿轮轴75及输出齿轮轴76的轴线均沿Z轴向布置且不共面布置，从而输入齿轮轴、过渡齿轮轴及输出齿轮轴沿L型座体结构的长角部至短边部地布置成大致为L型形状，以在X轴向上使弯管电机10偏离弯管主轴，且在Y轴向上位于邻近送料小车的一侧。其中，弯管电机10通过电机安装板100安装在座本体301与转轴座302不同侧的另一横向端侧的侧旁。

电机安装板100为L型结构，沿Z轴向布置的角板部1002通过螺栓可拆卸地固定在座本体301的横向端侧上，沿XOY面布置的角板部1001的下板面高于座本体301的下表面或与该下表面持平，以使弯管电机10的定子高于机头座3的下表面。弯管电机10的定子下端部通过螺栓可拆卸地安装在角板部1001上，转子轴穿过设于该角板部1001上的通孔后与输入带轮791固定连接，以使弯管电机10的定子位于输入带轮791的上方且朝背离输入带轮791的方向延伸布置。输入齿轮轴71的下端伸出座本体301而位于座本体301的下方；输出带轮792通过键槽结构而同轴地固设在输入齿轮轴71的下端部上，且位于座本体301的下方。

如图6至图8所示，三层不同弯管半径的圆模通过圆模定心安装轴11而与弯管主轴同轴地安装弯管主轴上，即利用圆模定心安装轴11对圆模的安装位置进行定心匹配。圆模定心安装轴11同轴地与输出齿轮轴76的上端部可拆卸地固接；在本实施例中，二者间的具体连接结构为在输出齿轮轴的76上端面内凹地形成有内凹锥面760，而圆模定心安装轴11的下端部为与该内凹锥面760适配的锥体结构110；穿过输出齿轮轴76的内轴孔761的拉钉762，与设于圆模定心安装轴11上的螺纹孔可拆卸地配合，而在圆模定心安装轴11的轴向上拉紧圆模定心安装轴11与输出齿轮轴76，即使内凹锥面760与锥体结构110紧压配合，从而便于根据弯管规格而更换不同规格的圆模，尤其对多层圆模结构的更换。在本实施例中，多层不同弯管半径的子圆模121、122、123以叠层方式套装在圆模定心安装轴11外，以构成多层结构的圆模12，并在圆模定心安装轴11的上端部上以螺母等固定件进行压紧。摆臂5的固定端51套装在输出齿轮轴76的上端部外且通过沿其轴的轴向布置的轴侧键槽结构固定连接，如图6所示，该轴侧键槽结构包括设置输出齿轮轴76的上端部上的轴向键槽765；相邻两层圆模之间及底层圆模与摆臂5的固定端51之间通过沿横向布置的端面键槽结构固定连接。

参见图10至图12，导模单元4包括导模座41、固设在导模座上的导模42及由伺服电机驱动的夹紧机构与辅推机构。导模42包括在位置、规格上与三个子圆模121、122、123相适配的子导模421、422、423，各子导模通过燕尾槽与键的配合而可拆卸地安装在导模座41上。

夹紧机构包括固定在横移导轨安装座304上且沿X轴向布置的横向导轨81，通过横移滑块82而可沿X轴向滑动地安装在横向导轨81上的导模滑座83，固设在电机安装座303的下表面上且位于电机腔室3030内的横移伺服电机84，丝杆机构85，及布置在丝杆851与横移伺服电机84间的减速传动机构86。

在本实施例中，丝杆机构85采用行星滚柱丝杆机构，与之配合地，减速传动机构86采用减速机87与竖向同步带减速机构配合构建成；竖向同步带减速机构包括通过键槽结构而同轴地固设在减速机87的输出轴上的小带轮881，通过键槽结构而同轴地固设在丝杆851的后端部上的大带轮882，及与两个带轮同步啮合且沿竖向布置的同步带883；在本实施例中，减速机87为同轴式减速机，减速机87的输入轴与横移伺服电机84的转子轴同轴布置，且通过联轴器传动连接，即横移伺服电机84的转子轴通过减速机87与小带轮881传动连接。

横移伺服电机84的转子轴沿X轴向布置，且转子轴的转矩输出轴端位于其定子背离弯管主轴的一侧；导模滑座83通过螺母安装座853与丝杆螺母852固定连接，在导模滑座83内设有用于避让丝杆前端部的避让腔室830，丝杆后端部通过固设在电机安装座304的外端部上的支撑座89而可转动地安装在座本体301上，即丝杆后端部的支撑轴承固设在支撑座89上的轴孔内，在本实施例中，支撑座89为板体结构；横移伺服电机84的定子下侧面高于座本体301的下表面，以使导模单元4整体地高于机头座3的下表面。

辅推机构包括沿Y轴向布置地固设在导模滑座83上的轴向导轨91，固设在导模滑座83上的辅推伺服电机94，丝杆机构95，及布置在丝杆951与辅推伺服电机94间的减速传动机构96；辅推伺服电机94的转子轴沿Y轴向布置，且转子轴的转矩输出轴端位于其定子背离弯管主轴的一侧；导模座41通过滑块92可滑动地安装在轴向导轨91上，且与丝杆螺母952固定连接。在本实施例中，丝杆机构95采用滚珠丝杆机构，减速传动机构96为横向同步带减速机构；横向同步带减速机构包括通过键槽结构而同轴地固设在辅推伺服电机94的转子轴上的小带轮961，通过键槽结构而同轴地固设在丝杆951的丝杆后端部上的大带轮962，及与两个带轮同步啮合且沿竖向布置的同步带963。丝杆螺母952与导模座41固定连接。如图11所示，横向导轨81与横移伺服电机84之间的空间8500为用于容纳电机安装座303的空间。

参见图13及图14，摆臂包括将摆臂5通过键槽结构套装地固定在弯管主轴上的固定端51及用于安装夹模驱动机构6与夹模13的臂体50，夹模驱动机构6包括固设在摆臂5的臂体50的腔室500内的夹模伺服电机61，其中臂体50为摆臂，沿X轴向布置且位于臂体上方的丝杆机构62，固设在丝杆螺母621上的夹模座63，及布置在丝杆622与夹模伺服电机61间且位于摆臂5的摆动端侧的减速传动机构64；夹模伺服电机61的转子轴沿X轴向布置；图中的X轴向构成本实施例中夹模13在夹持管坯过程的开合方向。

在夹模座63上可拆卸地固设有与不同层的子圆模121、122、123相适配的子夹模131、132、133，以构成本实施例中的夹模13。夹模座63通过沿X轴向布置的滚动导轨630而可滑动地安装在臂体上。

在本实施例中，丝杆机构62采用行星滚柱丝杆机构，与之配合地，减速传动机构64采用减速机65与竖向同步带减速机构配合构建；减速机65安装在支撑座67的安装孔内；竖向同步带减速机构包括通过键槽结构而同轴地固设在减速机65的输出轴上的输入带轮661，通过键槽结构而同轴地固设在丝杆622的后端部上的输出带轮662，及与两个带轮同步啮合且沿竖向布置的同步带；输入带轮661为小带轮，输出带轮662为大带轮；在本实施例中，减速机65为同轴式减速机，减速机65的输入轴与夹模伺服电机61的转子轴同轴布置，且通过联轴器传动连接，即夹模伺服电机61的转子轴通过减速机65与输入带轮661传动连接。在Z轴向上，丝杆前端部可转动地安装在夹模座63上，且其横向中面位于第一横向面6300上或上方，该第一横向面6300为三个子夹模131、132、133在夹模座63上的竖向安装位置的横向中面，优选为位于该第一横向面6300上，丝杆前端部的横向中面为过其中心轴线的横向面，从而使丝杆与夹模座63之间力作用点靠近外力中心，在确保各层夹模的夹紧效果差不多的情况下，减少夹紧时对丝杆所产生的扭矩，提高丝杆的使用寿命；丝杆后端部通过固设在摆臂5的摆动端上的支撑座67而可转动地安装在臂体上，即丝杆后端部的支撑轴承固定在支撑座67的轴孔内。

如图1至图4所示，在完成安装之后，导模单元4的辅推机构与夹紧机构围成位于弯管电机10正上方的角形避让通道101，该角形避让通道向上延伸至为顶空结构，不仅便于安装及维护弯管电机10，且使弯管电机10围在机头座3与导模单元4之内，以优化机头的整体结构。此外，如图4所示，从而在整体结构上，在Z轴向上，机头座3的下表面3000、臂体50的下表面5000及用于安装弯管电机10的电机安装板100的下板面10000大致持平，以优化机头整体结构的布局。

具体弯管过程如下：

第一弯管步骤S1：（1）根据所需成形出弯管结构的弯管半径，选择对应的子圆模与子夹模，例如选择子圆模121与子夹模131，（2）控制纵移驱动机构21驱使夹头座3沿Z轴向移动，至使子圆模121的圆模腔1210与送料主轴的轴线大致等高位置；（4）控制单元换模单元2上的横移驱动机构25驱使机头座3沿X轴向移动，使子圆模121的圆模腔1210与送料主轴的轴线大致共线布置；（5）送料小车驱动夹持在其送料主轴上的管坯沿Y轴向移动至待弯管位置，夹模驱动机构6驱使子夹模131与子圆模121夹持管端部，并控制导模单元4上的横移伺服电机84动作，以使子导模421夹紧管部；（6）控制弯管电机10驱使弯管主轴同步地驱使圆模12与夹模13一起动作而进行弯管的同时，辅推机构驱使子导模421进行辅推。

换模步骤S2，根据需要选择另一弯管半径的圆模，例如选择子圆模122与子夹模132，在横向上保持管件相对机架静止，控制圆模12与夹模31张开，及子导模421打开以释放管件，并控制换模单元驱动机头座3使圆模12、夹模13先沿X轴向移动至管坯脱离圆模腔1210，再沿Z轴向朝下移动至子圆模122的圆模腔与送料主轴的轴线大致等高布置；接着，控制横移驱动机构22驱使夹头座3沿X轴向移动，至使子圆模122的圆模腔与送料主轴的轴线大致共线布置。即，机头座3与机架之间安装有由伺服电机驱动的换模单元2，用于通过机头座3以同步地驱使夹模13与圆模12相对送料小车的送料主轴，在X轴向与Y轴向上做二维空间移动。

第二弯管步骤S3，夹模驱动机构6驱使子夹模132与子圆模122夹持管端部，并控制导模单元4上的横移伺服电机84动作，以使子导模421夹紧管部；接着，控制弯管电机10驱使弯管主轴同步地驱使圆模12与夹模13一起动作而进行弯管的同时，辅推机构驱使子导模421进行辅推。

实施例2

作为对本发明实施例2的说明，以下仅对与上述实施例1中的不同之处进行说明。

参见图15至图17，在本实施例中，采用滚珠丝杆机构替代上述行星滚柱丝杆机构，构建夹模驱动机构6。与之匹配地，减速传动机构采用齿轮系减速箱64，支撑座为固设在摆臂5的摆动端上的减速箱箱体640。

夹模座63包括与滚动导轨630上的滑块固连的底板631，固设在底板631邻近弯管主轴的一端部上的箱式座部632，及固设在箱式座部632背离弯管主轴的一侧部和与底板631的另一端部之间的三角补强肋板部633；夹模13可拆卸地固定在箱式座部632邻近弯管主轴的端侧上；丝杆螺母621的轴向前端与箱式座部632背离弯管主轴的端侧固定连接，轴向后端位于轴向前端背离箱式座部632的一侧；减速箱箱体640的上端部与臂体50之间固设有斜拉补强肋板634；套装在丝杆后端部上的支撑轴承624布置在减速箱64内。齿轮系减速箱64为多级减速齿轮组构成，其输入齿轮轴641通过联轴器与夹模伺服电机61的转子轴传动连接，且共轴布置；输出齿轮642通过键槽结构套装地固设在丝杆622的后端部上。

在本实施例中，齿轮系减速箱64具体为四级齿轮减速机构，如图17所示的结构，在减速箱箱体640上可转动地安装有输入齿轮轴641、一级过渡齿轮轴647、二级过渡齿轮轴645及三级过渡齿轮轴643，丝杆构成其输出齿轮轴，在丝杆的后端部上通过键槽结构而套装有输出齿轮643；三级过渡齿轮轴643上布设有与输出齿轮642啮合的小齿轮及通过键槽结构而套装有大齿轮644，二级过渡齿轮轴645上布设有与输出齿轮644啮合的小齿轮及通过键槽结构而套装有大齿轮646，在一级过渡齿轮轴647上布设有与大齿轮646啮合的小齿轮及通过键槽结构而套装有大齿轮648，在输入齿轮轴641上布设与大齿轮648啮合小齿轮，从而构成四级减速机构。

输出齿轮642、大齿轮644、大齿轮646及大齿轮648均为盘齿轮结构，丝杆后端部通过轴承压盖106、组合轴承105、油封104及圆螺母103而可转动地支撑在减速箱箱体640上；三级过渡齿轮轴643通过油封107、圆螺母108、轴承109、轴承安装座111、圆螺母112、胀紧套113、轴承114及轴承压盖115而可转动地支撑在减速箱箱体640上；二级过渡齿轮轴645通过油封121、轴承122、胀紧套116、轴承117、轴承安装座118、轴承119及轴承压盖120而可转动地安装在减速箱箱体640上；一级过渡齿轮轴647通过轴承压盖123、轴承124、轴承126、轴承130、轴承压盖131而可转动地支撑在减速箱箱体640上，输入齿轮轴641通过轴承125、轴承127、轴承128及轴承压盖129而可转动地支撑在减速箱箱体640上。

此外，对于相邻两层圆模之间及底层圆模与摆臂的固定端之间通过沿横向布置的端面键槽结构固定连接，如图16所示的结构，在底层圆模121与摆臂5的固定端51之间，用固定连接二者的端面键槽结构包括设在底层圆模121上的键槽1210与设在固定端51上的键槽5100。

在上述各实施例中，“同轴”被配置为两个转动件的转轴线共线布置。

在上述实施例中，对于导模单元4中，其夹紧机构与辅推机构中，除了采用行星滚柱丝杆机构或滚珠丝杆机构与同步带减速机构构建驱动机构之外，二者的驱动机构还可采用与夹模驱动机构相同的结构，即二者的丝杆机构与减速传动机构，具体可为由如图14所示的行星丝杆与同步带减速机构所构建，或为由如图16所示的滚珠丝杠与齿轮箱传动减速机构所构建。此外对于送料小车，其轴向驱动机构为采用直线位移输出装置进行构建，具体可采用直线电机、油缸、气缸等直线位移输出装置进行构建，也可采用伺服电机与用于将该伺服电机的旋转输出转换成直线输出的运动转换机构进行构建，对于运动转换机构的具体结构，即可采用上述实施例中的齿轮齿条机构进行构建，也可采用丝杆机构进行构建。

Claims (11)

1.一种结构改进的数控弯管机，包括控制单元、机架及安装在所述机架上的机头与送料小车，所述送料小车包括送料主轴；所述机头包括机头座，安装在所述机头座上的导模单元、弯管电机、弯管主轴与弯管转矩传动机构，同轴地安装在所述弯管主轴上的圆模与摆臂，及安装在所述摆臂上的夹模与夹模驱动机构；所述控制单元包括处理器、存储器及触摸控制屏；其特征在于：

所述夹模驱动机构包括固设在所述摆臂的臂体腔室内的夹模伺服电机，沿所述夹模的开合方向布置且位于臂体上方的丝杆机构，固设在丝杆螺母上的夹模座，及布置在丝杆与所述夹模伺服电机间且位于所述摆臂的摆动端侧的减速传动机构；所述夹模伺服电机的转子轴沿所述开合方向布置；

在垂直于送料主轴轴向的水平横向上，所述弯管电机偏离所述弯管主轴地固设在所述机头座的端侧上；在所述轴向上，所述弯管电机位于所述弯管主轴邻近所述送料小车的一侧；

所述导模单元包括导模座、固设在所述导模座上的导模及由伺服电机驱动的夹紧机构与辅推机构，所述辅推机构与所述夹紧机构围成位于所述弯管电机正上方的避让通道。

2.根据权利要求1所述的数控弯管机，其特征在于：

所述夹模座通过沿所述开合方向布置的导轨机构而可滑动地安装在所述臂体上；在垂直于送料主轴轴向的竖向上，丝杆前端部可转动地安装在所述夹模座上，且横向中面位于第一横向面上或所述第一横向面的上方；所述第一横向面为位于所述夹模在所述夹模座上的竖向安装位置的中间位置，且沿横向布置的平面；丝杆后端部通过固设在所述摆臂的摆动端上的支撑座而可转动地安装在所述臂体上；所述避让通道为角形避让通道；所述避让通道向上延伸至为顶空结构。

3.根据权利要求2所述的数控弯管机，其特征在于：

所述丝杆机构为行星滚柱丝杆机构；所述减速传动机构包括竖向同步带减速机构，所述竖向同步带减速机构包括与所述夹模伺服电机的转子轴传动连接的输入带轮，同轴地固设在所述丝杆后端部上的输出带轮，及与两带轮啮合且沿竖向布置的同步带；

所述夹模伺服电机的转子轴与所述输入带轮间通过减速机传动连接，所述输入带轮同轴地固设在所述减速机的输出轴上；所述减速机为同轴式减速机，所述同轴式减速机的输入轴与所述夹模伺服电机的转子轴同轴布置。

4.根据权利要求2所述的数控弯管机，其特征在于：

所述丝杆机构为滚珠丝杆机构；所述减速传动机构为齿轮系减速箱，所述支撑座为固设在所述摆动端上的减速箱箱体；

所述夹模座包括与所述导轨机构上的滑块固连的底板，固设在所述底板邻近所述弯管主轴的一端部上的箱式座部，及固设在所述箱式座部背离所述弯管主轴的一侧部和与所述底板的另一端部之间的三角补强肋板部；所述夹模可拆卸地固定在所述箱式座部邻近所述弯管主轴的端侧上；所述丝杆螺母的轴向前端与所述箱式座部背离所述弯管主轴的端侧固定连接，轴向后端位于所述轴向前端背离所述箱式座部的一侧；所述减速箱箱体的上端部与所述臂体之间固设有斜拉补强肋板；套装在所述丝杆后端部上的支撑轴承布置在所述减速箱内；所述导轨机构为滚动导轨。

5.根据权利要求1至4任一项权利要求所述的数控弯管机，其特征在于：

所述弯管转矩传动机构包括同步带传动机构与齿轮系减速机构；所述齿轮系减速机构包括可转动地安装在所述机头座上的输入齿轮轴、输出齿轮轴与多根过渡齿轮轴，及同轴地固设在齿轮轴上且位于所述机头座的腔室内的齿轮；所述同步带传动机构包括与所述弯管电机的转子轴传动连接的输入带轮，同轴地固设在所述输入齿轮轴上的输出带轮，及与两带轮啮合的同步带；所述输出齿轮轴构成所述弯管主轴；

沿弯管转矩的传动方向，所述输入齿轮轴、所述过渡齿轮轴及所述输出齿轮轴的轴线相平行且不共面布置；所述弯管电机的定子高于所述机头座的下表面或与所述下表面持平，所述弯管电机的定子位于同步带传动机构的输入带轮的上方且朝背离该输入带轮的方向延伸布置。

6.根据权利要求5所述的数控弯管机，其特征在于：

所述弯管主轴的上端部上固设有圆模定心安装轴，所述弯管主轴的上端部与所述圆模定心安装轴的下端部中，一者的端面内凹地形成有内凹锥面，另一者为与所述内凹锥面适配的锥体结构；穿过所述弯管主轴的内轴孔的拉钉，与设于所述圆模定心安装轴上的螺纹孔可拆卸地配合，而在所述弯管主轴的轴向上拉紧所述弯管主轴与所述圆模定心安装轴。

7.根据权利要求5所述的数控弯管机，其特征在于：

所述机头座包括座本体及用于可转动地安装所述弯管主轴的主轴座；所述主轴座自所述座本体的一横向端部，沿所述轴向朝背离所述送料小车的方向凸起；所述座本体与所述主轴座一起构成L型座体结构；沿所述传动方向，所述输入齿轮轴、所述过渡齿轮轴及所述输出齿轮轴沿所述L型座体结构的长角部至短边部地布置成大致为L型形状；

所述弯管电机的定子下端通过电机安装板安装在所述座本体的另一横向端的端侧上，所述电机安装板的下板面高于所述座本体的下表面或与所述下表面持平，输入带轮同轴地固设在所述转子轴上；所述输入齿轮轴的下端伸出所述座本体而位于所述座本体的下方；输出带轮固设在所述输入齿轮轴的下端部上，且位于所述座本体的下方。

8.根据权利要求7所述的数控弯管机，其特征在于：

所述导模单元位于所述机头座的下表面的上方；所述座本体的另一横向端部，沿所述轴向位于所述弯管电机邻近所述弯管主轴的一侧，沿所述横向朝远离所述弯管主轴的方向延伸而形成有电机安装座；所述电机安装座的上表面固设有沿所述横向布置地位于所述座本体的上表面上，且与所述座本体固连的横移导轨安装座；

所述夹紧机构包括固定在所述横移导轨安装座上的横向导轨，通过横移滑块而可滑动地安装在所述横向导轨上的导模滑座，固设在所述电机安装座的下表面上的横移伺服电机，丝杆机构，及布置在丝杆与所述横移伺服电机间的减速传动机构；所述横移伺服电机的转子轴沿所述横向布置，且转子轴的转矩输出轴端位于其定子背离所述弯管主轴的一侧；所述导模滑座与丝杆螺母固定连接；所述导模滑座内设有用于避让丝杆前端部的避让腔室，丝杆后端部通过固设在所述电机安装座的外端部上的支撑座而可转动地安装在所述座本体上；所述横移伺服电机的定子下侧高于所述座本体的下表面；

所述辅推机构包括沿所述轴向布置地固设在所述导模滑座上的轴向导轨，固设在所述导模滑座上的辅推伺服电机，丝杆机构，及布置在丝杆与所述辅推伺服电机间的减速传动机构；所述辅推伺服电机的转子轴沿所述轴向布置，且转子轴的转矩输出轴端位于其定子背离所述弯管主轴的一侧；所述导模座通过滑块可滑动地安装在所述轴向导轨上，且与丝杆螺母固定连接；

在所述夹紧机构和/或所述辅推机构中，丝杆机构与减速传动机构为行星滚柱丝杆与同步带减速机构，为滚珠丝杠与齿轮箱传动减速机构或为滚珠丝杠与同步带减速机构。

9.根据权利要求5所述的数控弯管机，其特征在于：

在垂直于送料主轴轴向的竖向上，所述机头座的下表面、所述臂体的下表面及用于安装所述弯管电机的电机安装板的下板面大致持平。

10.根据权利要求1至4任一项权利要求所述的数控弯管机，其特征在于：

所述弯管主轴的上端部上固设有圆模定心安装轴，所述弯管主轴的上端部与所述圆模定心安装轴的下端部中，一者的端面内凹地形成有内凹锥面，另一者为与所述内凹锥面适配的锥体结构；穿过所述弯管主轴的内轴孔的拉钉，与设于所述圆模定心安装轴上的螺纹孔可拆卸地配合，而在所述弯管主轴的轴向上拉紧所述弯管主轴与所述圆模定心安装轴。

11.根据权利要求10所述的数控弯管机，其特征在于：

所述弯管主轴的上端面内凹地形成有内凹锥面，所述圆模定心安装轴的下端部为所述锥体结构；

多层不同弯管半径的所述圆模以叠层方式套装在所述圆模定心安装轴外，并在圆模定心安装轴的上端部上以固定件进行压紧；所述夹模座上可拆卸地固设有与不同层圆模相适配的所述夹模；所述摆臂的固定端套装在所述弯管主轴外且通过沿所述弯管主轴的轴向布置的轴侧键槽结构固定连接，相邻两层圆模之间及底层圆模与所述摆臂的固定端之间通过沿横向布置的端面键槽结构固定连接；

所述机头座与所述机架之间安装有由伺服电机驱动的换模单元，用于通过所述机头座驱使所述夹模与所述圆模相对所述送料小车的送料主轴，在垂直于送料主轴轴向的横向与竖向上同步地作二维空间移动。