CN112387828B - 一种bim机器人精确弯钢管的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种BIM机器人精确弯钢管的装置及方法，包括装置机架、料仓、推板、弯曲模和气轨，所述装置机架的上方设置有控制显示器，所述料仓的内壁开设有第一滑槽和导向槽，所述支撑块的上方粘接有胶垫，所述活动套的上方设置有推板，所述转动臂的内部设置有气缸，且转动臂的上方设置有折弯夹块，并且转动臂的上方螺栓固定有弯曲模，所述折弯夹块与转动臂之间连接有第一连接杆，且折弯夹块与第二滑块之间连接有第二连接杆。该BIM机器人精确弯钢管的装置可以自动进行连续上料，从而有效提高了装置的折弯加工效率，同时可以对钢管进行快速稳定的夹持固定，从而可以提高装置的折弯精确度。

Description

一种BIM机器人精确弯钢管的装置及方法

技术领域

本发明涉及BIM机器人技术领域，具体为一种BIM机器人精确弯钢管的装置及方法。

背景技术

随着经济的不断发展以及人们对住房需求量的不断增加，使得建筑建造业也得到了飞速发展，在建筑建造过程中往往会使用到钢管来制造建筑结构网架、支柱和机械支架等，空心管状结构的钢管可以实现材料轻量化和节约金属资源的目的，同时由于在建筑制造过程中需要根据使用要求来选取不同形状结构的弯管，因此在管道加工过程中往往需要使用到弯管装置对钢管进行折弯加工，但是传统的钢管折弯装置大多采用独立的加工方式，需要人工根据钢管的制作图纸对设备做出人工调节设置，使得加工效率低下，因此基于BIM技术的BIM机器人精确弯钢管装置应运而生，从而可以实现钢管的快速折弯、加工，但是现有的BIM机器人精确弯钢管的装置仍然存在着一些不足，比如：

1、现有的BIM机器人精确弯钢管的装置大多需要人工将钢管摆放安装于装置的折弯机构上，其不便对管道进行快速、自动上料，导致装置的折弯加工效率较低，存在着一定的使用缺陷；

2、例如公开号为CN201510236221.3的管道折弯机，其设置的折弯夹持组件采用左右双向式移动来实行对管道的夹持固定，使得管道贴合于弯曲模的外侧，但是当装置需要对管道进行多角度折弯时，需要旋转管道，此时左右移动的折弯夹持组件会对管道的旋转产生一定的阻挡，从而影响装置的正常折弯。

所以我们提出了一种BIM机器人精确弯钢管的装置及方法，以便于解决上述中提出的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种BIM机器人精确弯钢管的装置及方法，以解决上述背景技术提出的目前市场上BIM机器人精确弯钢管的装置不便进行自动、快速上料和容易影响折弯后的钢管进行旋转调节的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种BIM机器人精确弯钢管的装置及方法，包括装置机架、料仓、推板、弯曲模和气轨，所述装置机架的上方设置有控制显示器，且装置机架的上表面螺栓固定有料仓，并且料仓的外侧螺栓固定有第一电机，所述料仓的内壁开设有第一滑槽和导向槽，且料仓的内侧设置有支撑块，并且支撑块与第一滑槽的内壁之间固定连接有复位弹簧，所述支撑块的上方粘接有胶垫，所述导向槽的内侧设置有第一滑块，且导向槽的内侧轴承连接有往复丝杆，并且第一滑块的外侧设置有支撑柱，所述支撑柱的外侧中间位置轴承连接有活动套，且活动套与支撑柱之间连接有扭力弹簧，并且活动套的内壁开设有暗槽，所述活动套通过扭力弹簧与支撑柱构成弹性旋转结构，且支撑柱的外侧设置有限位块，并且限位块与暗槽构成卡合滑动结构，同时暗槽呈圆弧形结构，所述活动套的上方设置有推板，所述装置机架上方螺栓固定有气轨，且气轨的上方连接有活动座，并且活动座的内侧安装有第二电机和第三电机，所述活动座的内侧轴承连接有调节滚轮，且调节滚轮与第二电机的输出端螺栓连接，所述第三电机的输出端键连接有齿轮，所述齿轮等角度分布于活动座的内侧，且齿轮通过螺栓固定有夹持辊，所述活动座的内侧轴承连接有齿环，且齿轮与齿环啮合连接，所述夹持辊等角度分布有4个，且夹持辊与活动座呈偏心连接结构，所述装置机架的右侧螺栓固定有第四电机，且第四电机的输出端螺栓固定有转动臂，并且转动臂的上表面开设有第二滑槽，所述转动臂的内部设置有气缸，且气缸的输出端连接有第二滑块，并且第二滑块设置于第二滑槽内，且转动臂的上方设置有折弯夹块，并且转动臂的上方螺栓固定有弯曲模，所述折弯夹块与转动臂之间连接有第一连接杆，且折弯夹块与第二滑块之间连接有第二连接杆。

优选的，所述支撑块与第一滑槽构成卡合滑动结构，且相邻支撑块之间不接触，并且支撑块通过复位弹簧与料仓构成弹性结构。

优选的，所述往复丝杆与第一电机的输出端之间连接有传动带，且往复丝杆与第一滑块螺纹连接，并且第一滑块与导向槽构成卡合滑动结构。

优选的，所述推板垂直于支撑柱，且推板与支撑块相互不接触。

优选的，所述活动座呈圆筒形结构，且活动座的内侧等角度分布有调节滚轮，并且调节滚轮的表面凸出于活动座的表面。

优选的，一种BIM机器人精确弯钢管的方法，包括以下步骤：

步骤一、钢管BIM模型绘制

使用BIM技术对待加工的钢管进行折弯模型绘制，并将绘制后的数据导入控制显示器中，实现对设备的BIM技术接入；

步骤二、钢管的自动上料、添加

控制第一电机通过传动带带动往复丝杆进行旋转，往复丝杆旋转过程中带动第一滑块沿导向槽滑动，从而通过第一滑块外侧的支撑柱带动活动套和推板进行移动，推板移动过程中会将料仓最低层的钢管推动，使得钢管进入活动座的内侧，最低层钢管推出料仓后，上层钢管自动掉落在支撑块上，复位弹簧可以对钢管起到缓冲、保护作用，此时往复丝杆带动第一滑块和支撑柱滑动，使得推板接触最下层钢管的右端，此时推板会进行弹性旋转，避免推板与钢管相抵触而无法复位，当推板运动至原位时，会进行弹性旋转复位，便于下次推动钢管；

步骤三、钢管的固定与位置调节

控制第三电机带动齿轮进行旋转，齿轮与齿环进行啮合作用，从而带动齿环进行同步旋转，使得齿环可以带动其他齿轮进行旋转，此时多个夹持辊进行偏心旋转，从而可以对钢管进行多角度稳定夹持，然后通过控制气轨调节活动座的位置，使得钢管折弯处接触弯曲模；

步骤四、折弯

控制气缸推动第二滑块沿第二滑槽滑动，此时第二滑块通过第二连接杆推动折弯夹块进行移动调节，使得折弯夹块贴合弯曲模的外侧，并将钢管夹持、包裹住，然后控制第四电机带动转动臂进行旋转调节，从而可以对钢管进行精准折弯；

步骤五、折弯角度调节

反向旋转夹持辊，使得钢管解除固定状态，同时控制气缸拉动第二滑块，使得折弯夹块进行旋转复位，此时折弯夹块与弯曲模不在同一水平高度，然后控制第二电机带动调节滚轮进行旋转，从而可以对钢管的摆放角度进行调节，然后重复步骤三、四，实现装置的多方向折弯。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该BIM机器人精确弯钢管的装置及方法；

1、设置有料仓和推板，通过控制往复丝杆进行旋转，可以使得推板在料仓的内侧进行左右往复移动，当推板向右侧移动时，可以推动料仓最下层的钢管向活动座移动，从而完成自动上料，当推板向左移动复位时，其会自动进行旋转，避免抵触最下层钢管的右端而造成卡死，使得装置可以连续进行自动上料，通过该结构使得装置可以自动进行连续上料，从而有效提高了装置的折弯加工效率；

2、设置有夹持辊和齿环，通过控制第三电机带动单个齿轮进行旋转，可以使得齿轮带动齿环进行旋转，从而可以带动多个夹持辊进行同步偏心旋转，使得多个夹持辊可以对钢管进行多角度稳定夹持，避免钢管在折弯过程中发生位置偏移而影响折弯精确度；

3、设置有气缸和折弯夹块，通过气缸拉动第二滑块进行滑动，可以使得第二滑块通过第二连接杆拉动折弯夹块进行旋转调节，使得折弯夹块与弯曲模不在同一水平面上，相比较传统的折弯夹块进行横向运动，使得钢管在后续旋转调节中避免于折弯夹块相接触而影响钢管的多方向折弯，提高了装置的实用性；

附图说明

图1为本发明的主视结构示意图；

图2为本发明料仓侧剖视结构示意图；

图3为本发明图2中A处放大结构示意图；

图4为本发明活动套侧剖视结构示意图；

图5为本发明推板俯视结构示意图；

图6为本发明活动座主剖视结构示意图；

图7为本发明活动座侧剖视结构示意图；

图8为本发明转动臂主视结构示意图；

图9为本发明齿环侧视结构示意图。

图中：1、装置机架；2、控制显示器；3、料仓；4、第一电机；5、第一滑槽；6、支撑块；7、复位弹簧；8、胶垫；9、导向槽；10、第一滑块；11、往复丝杆；1101、传动带；12、支撑柱；1201、限位块；13、活动套；14、扭力弹簧；15、暗槽；16、推板；17、活动座；18、第二电机；19、第三电机；20、调节滚轮；21、齿轮；22、夹持辊；23、齿环；24、第四电机；25、转动臂；26、第二滑槽；27、气缸；28、第二滑块；29、第一连接杆；30、折弯夹块；31、第二连接杆；32、弯曲模；33、气轨。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-9，本发明提供一种技术方案：一种BIM机器人精确弯钢管的装置及方法，包括装置机架1、控制显示器2、料仓3、第一电机4、第一滑槽5、支撑块6、复位弹簧7、胶垫8、导向槽9、第一滑块10、往复丝杆11、传动带1101、支撑柱12、限位块1201、活动套13、扭力弹簧14、暗槽15、推板16、活动座17、第二电机18、第三电机19、调节滚轮20、齿轮21、夹持辊22、齿环23、第四电机24、转动臂25、第二滑槽26、气缸27、第二滑块28、第一连接杆29、折弯夹块30、第二连接杆31、弯曲模32和气轨33，装置机架1的上方设置有控制显示器2，且装置机架1的上表面螺栓固定有料仓3，并且料仓3的外侧螺栓固定有第一电机4，料仓3的内壁开设有第一滑槽5和导向槽9，且料仓3的内侧设置有支撑块6，并且支撑块6与第一滑槽5的内壁之间固定连接有复位弹簧7，支撑块6的上方粘接有胶垫8，导向槽9的内侧设置有第一滑块10，且导向槽9的内侧轴承连接有往复丝杆11，并且第一滑块10的外侧设置有支撑柱12，支撑柱12的外侧中间位置轴承连接有活动套13，且活动套13与支撑柱12之间连接有扭力弹簧14，并且活动套13的内壁开设有暗槽15，活动套13通过扭力弹簧14与支撑柱12构成弹性旋转结构，且支撑柱12的外侧设置有限位块1201，并且限位块1201与暗槽15构成卡合滑动结构，同时暗槽15呈圆弧形结构，活动套13的上方设置有推板16，装置机架1上方螺栓固定有气轨33，且气轨33的上方连接有活动座17，并且活动座17的内侧安装有第二电机18和第三电机19，活动座17的内侧轴承连接有调节滚轮20，且调节滚轮20与第二电机18的输出端螺栓连接，第三电机19的输出端键连接有齿轮21，齿轮21等角度分布于活动座17的内侧，且齿轮21通过螺栓固定有夹持辊22，活动座17的内侧轴承连接有齿环23，且齿轮21与齿环23啮合连接，夹持辊22等角度分布有4个，且夹持辊22与活动座17呈偏心连接结构，装置机架1的右侧螺栓固定有第四电机24，且第四电机24的输出端螺栓固定有转动臂25，并且转动臂25的上表面开设有第二滑槽26，转动臂25的内部设置有气缸27，且气缸27的输出端连接有第二滑块28，并且第二滑块28设置于第二滑槽26内，且转动臂25的上方设置有折弯夹块30，并且转动臂25的上方螺栓固定有弯曲模32，折弯夹块30与转动臂25之间连接有第一连接杆29，且折弯夹块30与第二滑块28之间连接有第二连接杆31；

支撑块6与第一滑槽5构成卡合滑动结构，且相邻支撑块6之间不接触，并且支撑块6通过复位弹簧7与料仓3构成弹性结构，通过该结构使得底层钢管被推出时，支撑块6可以对倒数第二个钢管进行减震支撑，避免钢管下落时产生较大噪音，同时也可以避免钢管表面磕碰受损；

往复丝杆11与第一电机4的输出端之间连接有传动带1101，且往复丝杆11与第一滑块10螺纹连接，并且第一滑块10与导向槽9构成卡合滑动结构，通过旋转往复丝杆11，可以使得第一滑块10沿导向槽9进行往复滑动，从而使得装置可以连续对钢管进行推动上料；

活动套13通过扭力弹簧14与支撑柱12构成弹性旋转结构，且支撑柱12的外侧设置有限位块1201，并且限位块1201与暗槽15构成卡合滑动结构，同时暗槽15呈圆弧形结构，通过旋转活动套13，可以使得限位块1201沿暗槽15滑动，从而对活动套13的旋转角度进行限定，使得活动套13只可进行单向旋转，从而确保推板16可以接触并推动钢管进行移动，从而完成自动上料；

推板16垂直于支撑柱12，且推板16与支撑块6相互不接触，通过移动支撑柱12，可以使得支撑柱12带动推板16进行水平移动，从而将料仓3最下层的钢管推出，使得钢管可以进入活动座17的内侧，从而完成钢管的稳定上料；

活动座17呈圆筒形结构，且活动座17的内侧等角度分布有调节滚轮20，并且调节滚轮20的表面凸出于活动座17的表面，通过控制调节滚轮20进行旋转，可以带动活动座17内侧的钢管进行旋转调节，从而使得装置可以对钢管进行不同方向的折弯，提高装置的实用性；

齿轮21等角度分布于活动座17的内侧，且齿轮21与齿环23啮合连接，通过旋转单个齿轮21，可以使得齿环23带动多个齿轮21进行同步旋转，从而同步驱动多个夹持辊22；

夹持辊22等角度分布有4个，且夹持辊22与活动座17呈偏心连接结构，通过同步旋转多个夹持辊22，可以使得各个夹持辊22之间的距离发生变化，从而可以对活动座17内侧的钢管进行多角度的稳定夹持，避免钢管在弯曲过程中发生滑动和位置偏移而影响弯曲准确度；

BIM机器人精确弯钢管的方法，包括以下步骤：

步骤一、钢管BIM模型绘制

使用BIM技术对待加工的钢管进行折弯模型绘制，并将绘制后的数据导入控制显示器2中，实现对设备的BIM技术接入；

步骤二、钢管的自动上料、添加

控制第一电机4通过传动带1101带动往复丝杆11进行旋转，往复丝杆11旋转过程中带动第一滑块10沿导向槽9滑动，从而通过第一滑块10外侧的支撑柱12带动活动套13和推板16进行移动，推板16移动过程中会将料仓3最低层的钢管推动，使得钢管进入活动座17的内侧，最低层钢管推出料仓3后，上层钢管自动掉落在支撑块6上，复位弹簧7可以对钢管起到缓冲、保护作用，此时往复丝杆11带动第一滑块10和支撑柱12滑动，使得推板16接触最下层钢管的右端，此时推板16会进行弹性旋转，避免推板16与钢管相抵触而无法复位，当推板16运动至原位时，会进行弹性旋转复位，便于下次推动钢管；

步骤三、钢管的固定与位置调节

控制第三电机19带动齿轮21进行旋转，齿轮21与齿环23进行啮合作用，从而带动齿环23进行同步旋转，使得齿环23可以带动其他齿轮21进行旋转，此时多个夹持辊22进行偏心旋转，从而可以对钢管进行多角度稳定夹持，然后通过控制气轨33调节活动座17的位置，使得钢管折弯处接触弯曲模32；

步骤四、折弯

控制气缸27推动第二滑块28沿第二滑槽26滑动，此时第二滑块28通过第二连接杆31推动折弯夹块30进行移动调节，使得折弯夹块30贴合弯曲模32的外侧，并将钢管夹持、包裹住，然后控制第四电机24带动转动臂25进行旋转调节，从而可以对钢管进行精准折弯；

步骤五、折弯角度调节

反向旋转夹持辊22，使得钢管解除固定状态，同时控制气缸27拉动第二滑块28，使得折弯夹块30进行旋转复位，此时折弯夹块30与弯曲模32不在同一水平高度，然后控制第二电机18带动调节滚轮20进行旋转，从而可以对钢管的摆放角度进行调节，然后重复步骤三、四，实现装置的多方向折弯。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种BIM机器人精确弯钢管的装置，包括装置机架（1）、料仓（3）、推板（16）、弯曲模（32）和气轨（33），其特征在于：所述装置机架（1）的上方设置有控制显示器（2），且装置机架（1）的上表面螺栓固定有料仓（3），并且料仓（3）的外侧螺栓固定有第一电机（4），所述料仓（3）的内壁开设有第一滑槽（5）和导向槽（9），且料仓（3）的内侧设置有支撑块（6），并且支撑块（6）与第一滑槽（5）的内壁之间固定连接有复位弹簧（7），所述支撑块（6）的上方粘接有胶垫（8），所述导向槽（9）的内侧设置有第一滑块（10），且导向槽（9）的内侧轴承连接有往复丝杆（11），并且第一滑块（10）的外侧设置有支撑柱（12），所述支撑柱（12）的外侧中间位置轴承连接有活动套（13），且活动套（13）与支撑柱（12）之间连接有扭力弹簧（14），并且活动套（13）的内壁开设有暗槽（15），所述活动套（13）通过扭力弹簧（14）与支撑柱（12）构成弹性旋转结构，且支撑柱（12）的外侧设置有限位块（1201），并且限位块（1201）与暗槽（15）构成卡合滑动结构，同时暗槽（15）呈圆弧形结构，所述活动套（13）的上方设置有推板（16），所述装置机架（1）上方螺栓固定有气轨（33），且气轨（33）的上方连接有活动座（17），并且活动座（17）的内侧安装有第二电机（18）和第三电机（19），所述活动座（17）的内侧轴承连接有调节滚轮（20），且调节滚轮（20）与第二电机（18）的输出端螺栓连接，所述第三电机（19）的输出端键连接有齿轮（21），所述齿轮（21）等角度分布于活动座（17）的内侧，且齿轮（21）通过螺栓固定有夹持辊（22），所述活动座（17）的内侧轴承连接有齿环（23），且齿轮（21）与齿环（23）啮合连接，所述夹持辊（22）等角度分布有4个，且夹持辊（22）与活动座（17）呈偏心连接结构，所述装置机架（1）的右侧螺栓固定有第四电机（24），且第四电机（24）的输出端螺栓固定有转动臂（25），并且转动臂（25）的上表面开设有第二滑槽（26），所述转动臂（25）的内部设置有气缸（27），且气缸（27）的输出端连接有第二滑块（28），并且第二滑块（28）设置于第二滑槽（26）内，且转动臂（25）的上方设置有折弯夹块（30），并且转动臂（25）的上方螺栓固定有弯曲模（32），所述折弯夹块（30）与转动臂（25）之间连接有第一连接杆（29），且折弯夹块（30）与第二滑块（28）之间连接有第二连接杆（31）。

2.根据权利要求1所述的一种BIM机器人精确弯钢管的装置，其特征在于：所述支撑块（6）与第一滑槽（5）构成卡合滑动结构，且相邻支撑块（6）之间不接触，并且支撑块（6）通过复位弹簧（7）与料仓（3）构成弹性结构。

3.根据权利要求1所述的一种BIM机器人精确弯钢管的装置，其特征在于：所述往复丝杆（11）与第一电机（4）的输出端之间连接有传动带（1101），且往复丝杆（11）与第一滑块（10）螺纹连接，并且第一滑块（10）与导向槽（9）构成卡合滑动结构。

4.根据权利要求1所述的一种BIM机器人精确弯钢管的装置，其特征在于：所述推板（16）垂直于支撑柱（12），且推板（16）与支撑块（6）相互不接触。

5.根据权利要求1所述的一种BIM机器人精确弯钢管的装置，其特征在于：所述活动座（17）呈圆筒形结构，且活动座（17）的内侧等角度分布有调节滚轮（20），并且调节滚轮（20）的表面凸出于活动座（17）的表面。

6.根据权利要求1所述的一种BIM机器人精确弯钢管的装置的方法，包括以下步骤：

步骤一、钢管BIM模型绘制

使用BIM技术对待加工的钢管进行折弯模型绘制，并将绘制后的数据导入控制显示器（2）中，实现对设备的BIM技术接入；

步骤二、钢管的自动上料、添加

控制第一电机（4）通过传动带（1101）带动往复丝杆（11）进行旋转，往复丝杆（11）旋转过程中带动第一滑块（10）沿导向槽（9）滑动，从而通过第一滑块（10）外侧的支撑柱（12）带动活动套（13）和推板（16）进行移动，推板（16）移动过程中会将料仓（3）最低层的钢管推动，使得钢管进入活动座（17）的内侧，最低层钢管推出料仓（3）后，上层钢管自动掉落在支撑块（6）上，复位弹簧（7）可以对钢管起到缓冲、保护作用，此时往复丝杆（11）带动第一滑块（10）和支撑柱（12）滑动，使得推板（16）接触最下层钢管的右端，此时推板（16）会进行弹性旋转，避免推板（16）与钢管相抵触而无法复位，当推板（16）运动至原位时，会进行弹性旋转复位，便于下次推动钢管；

步骤三、钢管的固定与位置调节

控制第三电机（19）带动齿轮（21）进行旋转，齿轮（21）与齿环（23）进行啮合作用，从而带动齿环（23）进行同步旋转，使得齿环（23）可以带动其他齿轮（21）进行旋转，此时多个夹持辊（22）进行偏心旋转，从而可以对钢管进行多角度稳定夹持，然后通过控制气轨（33）调节活动座（17）的位置，使得钢管折弯处接触弯曲模（32）；

步骤四、折弯

控制气缸（27）推动第二滑块（28）沿第二滑槽（26）滑动，此时第二滑块（28）通过第二连接杆（31）推动折弯夹块（30）进行移动调节，使得折弯夹块（30）贴合弯曲模（32）的外侧，并将钢管夹持、包裹住，然后控制第四电机（24）带动转动臂（25）进行旋转调节，从而可以对钢管进行精准折弯；

步骤五、折弯角度调节

反向旋转夹持辊（22），使得钢管解除固定状态，同时控制气缸（27）拉动第二滑块（28），使得折弯夹块（30）进行旋转复位，此时折弯夹块（30）与弯曲模（32）不在同一水平高度，然后控制第二电机（18）带动调节滚轮（20）进行旋转，从而可以对钢管的摆放角度进行调节，然后重复步骤三、四，实现装置的多方向折弯。

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