CN112338025B - 一种具有三自由度的金属工件折边机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有三自由度的金属工件折边机，包括机架、折边压模、折边梁和折边传动机构；折边梁能在折边传动机构的作用下，进行水平向、竖直向以及转动三个自由度的运动；折边传动机构包括折边梁驱动轴、第一曲柄连杆机构和第二曲柄连杆机构；折边梁驱动轴用于驱动折边梁转动；第一曲柄另一端均铰接在机架上，且同步旋转；第一连杆另一端均铰接在折边梁驱动轴上；第二曲柄另一端均铰接在机架上，且同步旋转；第二连杆另一端分别铰接在对应的第一连杆上。本发明通过第一、第二曲柄连杆机构和折边梁驱动轴三个驱动组件，相互协同配合，从而实现水平向、竖直向以及转动三个自由度的运动，且在运动过程中，无附件摆动，折边精度高。
Description
技术领域
本发明涉及一种折边设备，特别是一种具有三自由度的金属工件折边机。
背景技术
折边机为简单的弯曲机，既可以手动，也可以机动，折边机是对产品的边缘进行处理的机械设备，现有的传统折边机，只能够实现单一的上下折边动作，无法实现复杂的折边轨迹。随着社会经济的发展，人们对工件的需要范围越来越广，传统的折边机无法满足客户的需求。另外，传统的折边机结构过于简单，传动精度低，产品质量差。
申请号为CN201610497320.1的中国发明专利申请，其发明创造的名称为“一种金属板料折边机折边机构”，其包括机架，所述机架的前侧下端设有支撑台，所述支撑台上方设有压紧梁，所述机架前侧内设有折边梁，所述折边梁下端左右两侧分别设有驱动折边梁上下摆动的竖直驱动机构，所述折边梁后端设有驱动折边梁前后摆动的水平驱动机构。竖直驱动机构带动折边梁上下摆动，实现垂直方向运动，水平驱动机构带动折边梁前后摆动，实现水平方向运动，两者联动可实现复杂的折边轨迹，满足不同客户的需求。
然而，上述专利申请，在使用中，却存在着如下缺陷，有待进一步进行改进：
1、上述水平驱动机构在水平方向运动的同时，具有附加的摆动；竖直驱动机构在驱动垂直方向运动的同时，还具有附加的摆动，故而不能实现绝对意义上的X、Y向两个自由度的单一的运动平动，更不能实现转动自由度，因而不能适应很多复杂工件的折弯。
2、由于折弯角度较大的时候，模具折边模具容易与压边模具发生干涉，因此为实现较大角度的折弯，通常需要将模具干涉位置的材料去除，这会严重影响模具的刚度和强度。因此，类似于对比文件的两自由度机构通常折弯角度不大。另外，还需要通过去除模具材料，进行避让。
3、上述对比文件中只有2自由度机构，折弯过程中，板材与折边模具的刀尖之间不可避免的发生滑动，因此折弯工件表面的压痕不可避免。
4、上述对比文件中的2个自由度，灵活性差，折弯过程中容易与工件发生干涉。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种具有三自由度的金属工件折边机，该具有三自由度的金属工件折边机通过第一曲柄连杆机构、第二曲柄连杆机构和折边梁驱动轴三个驱动组件，相互协同配合，从而实现水平向、竖直向以及转动三个自由度的运动，且在运动过程中，无附件摆动，折边精度高。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种具有三自由度的金属工件折边机，包括机架、折边压模、折边梁和折边传动机构；
折边压模，用于固定待折边的金属工件；折边压模包括均安装在机架上的上压模和下压模；其中，下压模位置固定，上压模的高度能够调节。
折边梁上安装有折边模，折边模用于对金属工件进行折边。折边梁能在折边传动机构的作用下，进行水平向、竖直向以及转动三个自由度的运动。
折边传动机构包括折边梁驱动轴、若干个第一曲柄连杆机构和与第一曲柄连杆机构数量相等的第二曲柄连杆机构。
折边梁驱动轴直接或间接安装在折边梁上，用于驱动折边梁转动。
每个第一曲柄连杆机构均包括相互铰接的第一曲柄和第一连杆。所有第一曲柄的另一端均铰接在机架上，且能同步旋转。所有第一连杆的另一端均铰接在折边梁驱动轴上。
每个第二曲柄连杆机构均包括相互铰接的第二曲柄和第二连杆。所有第二曲柄的另一端均铰接在机架上，且能同步旋转。第二连杆的另一端分别铰接在对应的第一连杆上。
折边传动机构还包括连接块，连接块的纵截面呈等腰三角形，折边梁呈C型。连接块的底边安装在折边梁的侧壁面上，折边梁驱动轴插设在连接块的顶角处。
连接块的顶角处设置有弧形倒角。
连接块的纵截面呈等腰直角三角形。
每根第一连杆均呈勺型，第二连杆的另一端分别铰接在对应第一连杆的勺型凸起处。
机架底部设置有固定块，位于固定块正上方的机架顶部安装有滑块，上压模安装在滑块底部，下压模安装在固定块顶部。滑块能沿机架顶部上下滑移或相对机架顶部进行翻转，从而实现高度调节。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明通过第一曲柄连杆机构、第二曲柄连杆机构和折边梁驱动轴三个驱动组件，相互协同配合，从而实现水平向、竖直向以及转动三个自由度的运动，且折边精度高。
2、本发明由于具有三个自由度，可以通过折边梁的转动实现模具的避让，因此无需去除模具材料，保证模具刚度、强度的同时，还能实现150°以上的较大的折弯角度。
3、本发明由于平面内能实现三个自由度的柔性控制，灵活性高，大部分情况下可以有效避免折弯过程中折边梁与工件的干涉碰撞。
4、本发明由于具有折边梁转动的自由度，因此在折弯过程中，模具刀尖可以相对板材保持静止，不发生滑动，这样可以有效避免压痕。这在家装，电梯等很多对加工表面质量要求很高的行业尤为重要。
附图说明
图1显示了本发明一种具有三自由度的金属工件折边机的结构示意图。
图2显示了本发明一种具有三自由度的金属工件折边机的另一种实施例的结构图。
图3显示了本发明一种具有三自由度的金属工件折边机的传动原理图。
图4显示了本发明一种具有三自由度的金属工件折边机的动作原理图。
其中有：
1.机架；2.滑块；21.上压模；3.固定块；31.下压模；
4.折边梁；41.上折边模；42.下折边模；
51.连接块；511.折边驱动轴；
52.第一曲柄驱动机构；521.第一曲柄；522.第一连杆；
53.第二曲柄驱动机构；531.第二曲柄；532.第二连杆；
60.金属工件。
具体实施方式
下面结合附图和具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本发明的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本发明的保护范围。
如图1至图3所示，一种具有三自由度的金属工件折边机，包括机架1、折边压模、折边梁4和折边传动机构。
机架底部设置有固定块3，位于固定块正上方的机架顶部安装有滑块2。
折边压模，用于固定待折边的金属工件，折边压模包括均安装在机架上的上压模21和下压模31；其中，下压模位置固定，上压模的高度能够调节。
进一步，上压模优选安装在滑块底部，下压模优选安装在固定块顶部。
滑块在机架顶部优选具有如下两种安装方式。
实施方式1
如图1所示，滑块竖向滑动式安装在固定块正上方的机架上，上压模随滑块竖直上下滑移，实现高度调节。
第二种实施例
如图2所示，滑块翻转式安装在固定块正上方的机架上，上压模随滑块翻转，从而实现高度调节。
折边梁上安装有折边模，折边模用于对金属工件进行折边，包括折边上模41和折边下模42。本实施例中，折边梁优选呈C型，折边上模41和折边下模42分别设置在折边梁的C型开口处。
折边梁能在折边传动机构的作用下，进行水平向、竖直向以及转动三个自由度的运动。
折边传动机构包括连接块51、折边梁驱动轴511、若干个第一曲柄连杆机构52和与第一曲柄连杆机构数量相等的第二曲柄连杆机构53。
连接块的纵截面优选呈等腰三角形，进一步优选为等腰直角三角形；连接块的底边安装在折边梁的侧壁面上，折边梁驱动轴优选插设在连接块的顶角处，用于驱动折边梁转动。
作为替换，折边梁驱动轴也可采用其他方式安装在折边梁上。
进一步，连接块的顶角处优选设置有弧形倒角，防止运动干涉。
若干个第一曲柄连杆机构之间相互并列设置，若干个第二曲柄连杆机构之间相互并列设置。
每个第一曲柄连杆机构均包括相互铰接的第一曲柄521和第一连杆522。所有第一曲柄的另一端均铰接在机架上，且能同步旋转。所有第一连杆的另一端均铰接在折边梁驱动轴上。
每个第二曲柄连杆机构均包括相互铰接的第二曲柄531和第二连杆532。所有第二曲柄的另一端均铰接在机架上，且能同步旋转。第二连杆的另一端分别铰接在对应的第一连杆上。
进一步，每根第一连杆均优选呈勺型，第二连杆的另一端分别铰接在对应第一连杆的勺型凸起处。作为替换，假设第二连杆与第一连杆的铰接点为点M，第一连杆与连接块的铰接点称为点N，点M与点N也可以相重合。
如图3所示，第一曲柄、第二曲柄和折边梁驱动轴同时转动，将实现折边梁的折边位置调整，从而适用于复杂金属工件的折边工艺。在图3中，箭头显示了三个驱动组件的转动方向。通过控制曲柄和连杆的长度，以及转动量，从而实现精准的折边梁位置调整。图4则显示了折边梁在折边传动机构的作用下，从A位置（图4中的实线位置）变化至B位置（图4中的虚线位置）时的变化过程示意图。
另外，将本发明中的曲柄连杆机构简单替换为丝杠、肘杆、凸轮等常见机构，也在本案保护范围之内。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种具有三自由度的金属工件折边机，其特征在于：包括机架、折边压模、折边梁和折边传动机构；
折边压模，用于固定待折边的金属工件；折边压模包括均安装在机架上的上压模和下压模；其中，下压模位置固定，上压模的高度能够调节；
折边梁上安装有折边模，折边模用于对金属工件进行折边；折边梁能在折边传动机构的作用下，进行水平向、竖直向以及转动三个自由度的运动；
折边传动机构包括折边梁驱动轴、若干个第一曲柄连杆机构和与第一曲柄连杆机构数量相等的第二曲柄连杆机构；
折边梁驱动轴直接或间接安装在折边梁上，用于驱动折边梁转动；
每个第一曲柄连杆机构均包括相互铰接的第一曲柄和第一连杆；所有第一曲柄的另一端均铰接在机架上，且能同步旋转；所有第一连杆的另一端均铰接在折边梁驱动轴上；
每个第二曲柄连杆机构均包括相互铰接的第二曲柄和第二连杆；所有第二曲柄的另一端均铰接在机架上，且能同步旋转；第二连杆的另一端分别铰接在对应的第一连杆上。
2.根据权利要求1所述的具有三自由度的金属工件折边机，其特征在于：折边传动机构还包括连接块，连接块的纵截面呈等腰三角形，折边梁呈C型；连接块的底边安装在折边梁的侧壁面上，折边梁驱动轴插设在连接块的顶角处。
3.根据权利要求2所述的具有三自由度的金属工件折边机，其特征在于：连接块的顶角处设置有弧形倒角。
4.根据权利要求2所述的具有三自由度的金属工件折边机，其特征在于：连接块的纵截面呈等腰直角三角形。
5.根据权利要求1所述的具有三自由度的金属工件折边机，其特征在于：每根第一连杆均呈勺型，第二连杆的另一端分别铰接在对应第一连杆的勺型凸起处。
6.根据权利要求1所述的具有三自由度的金属工件折边机，其特征在于：机架底部设置有固定块，位于固定块正上方的机架顶部安装有滑块，上压模安装在滑块底部，下压模安装在固定块顶部；滑块能沿机架顶部上下滑移或相对机架顶部进行翻转，从而实现高度调节。
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