CN112570518B - 型材扭弯设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种型材扭弯设备，包括固定桁架(100)、多个型材保持架(200)和多组扭弯动力机构，固定桁架内形成有沿桁架长度方向(L)的型材容纳空间(S)，用于装夹紧固型材的多个型材保持架沿桁架长度方向间隔布置在型材容纳空间内，多组扭弯动力机构安装在固定桁架上并用于一一对应地驱动多个型材保持架扭转以扭弯成型所述型材。根据本发明的型材扭弯设备成本低，可实现沿型材长度方向的间隔夹紧，充分固定型材，使得扭弯过程中型材被紧固装夹、受力均衡，不易产生非预期的各类变形等，通过多组扭弯动力机构进行独立的扭弯作业，从而完成对型材的多点扭弯，提供分散的扭弯作业，使得所需的扭弯力矩小，扭弯质量高、效果好。

Description

型材扭弯设备

技术领域

本发明属于型材加工设备领域，具体地，涉及一种型材扭弯设备。

背景技术

在工程机械或大型车辆等重型工业的加工制造过程中，有时需要对大尺寸型材进行扭弯。现有的型材扭弯作业大多是采用固定两端而后进行扭弯，这种作业方式存在较大的缺陷，最明显的是无法使型材在扭弯时均匀受力，因而会在接触过程中因压力不当而使型材表面发生褶皱变形、扭弯变形、边缘出现卷曲以及型材表面出现划伤等缺陷。

而随着工业进步，越来越需要用到更大规格的型材，此时需要提供更巨大的扭矩才能使型材扭弯，这种巨大的扭矩较难获得或其实现成本大。同时，现有的型材扭弯作业方式，在扭弯的过程中对型材的紧固存在着较大问题，容易使型材在受力后位置发生偏移，导致扭弯发生严重的变形。更关键的是，现有的型材扭弯过程不连续，效率相对较低。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷或不足，本发明提供了一种新型的型材扭弯设备，其适于大规格型材的扭弯，工作效率高、精度高，作业效果好。

为实现上述目的，本发明提供的型材扭弯设备包括：

固定桁架，固定桁架内形成有沿桁架长度方向的型材容纳空间；

多个型材保持架，沿桁架长度方向间隔布置在型材容纳空间内，型材保持架用于装夹紧固型材；和

多组扭弯动力机构，安装在固定桁架上并用于一一对应地驱动多个型材保持架扭转以扭弯成型型材。

在一种实施方式中，型材保持架包括整体式边框结构的围框和型材紧固机构，型材紧固机构固定抱紧穿过围框的围腔内的型材。

可选地，型材紧固机构可拆卸地安装于围框上。

在一种实施方式中，型材紧固机构包括翼缘板压紧机构，翼缘板压紧机构包括分别定位装夹于型材的翼缘板的两侧的翼缘板外侧装夹板和翼缘板内侧装夹板，翼缘板压紧机构通过压紧行程可调的压接紧固件紧固安装到围框。

可选地，翼缘板内侧装夹板上设置有压靠到型材的腹板上的腹板端部支撑板。

进一步地，型材紧固机构可包括腹板压紧机构，腹板压紧机构包括腹板压紧本体和用于压靠在型材的腹板的两侧的腹板侧压板，腹板压紧本体的一端安装到围框上，另一端伸出有与腹板侧压板平行间隔设置的紧固件安装板，紧固件安装板通过压紧行程可调的压接紧固件朝向腹板推压腹板侧压板。

在一种实施方式中，腹板压紧本体枢转安装于围框上且枢转轴平行于腹板。

可选地，各个型材保持架的围框上设有相应的用于沿桁架长度方向穿连的围框连接轴孔。

在一种实施方式中，围框为四边框结构，每组扭弯动力机构包括分别与围框的四个边角部铰接的四个顶推单元，顶推单元枢转安装于固定桁架上。

在一种实施方式中，固定桁架具有矩形横截面并包括沿桁架长度方向延伸的四个长边柱，固定桁架沿桁架长度方向分为多个桁架单元，每个桁架单元包括沿桁架宽度方向连接相邻的长边柱的桁架横梁以及沿桁架高度方向连接相邻的长边柱的桁架立柱，顶推单元包括铰接安装在桁架立柱上的外壳体部和横向伸缩推动的推杆部，推杆部的端部与围框的边角部铰接。

可选地，固定桁架还包括设置在桁架宽度方向的两侧的桁架斜撑机构。

在一些实施方式中，顶推单元上设有用于测量推杆部的伸缩行程的电子读数尺和/或机械读数尺。

在一些实施方式中，型材扭弯设备还包括设置在固定桁架的沿桁架长度方向的端部外的举升托架，举升托架包括：

举升架滚轴，沿桁架宽度方向横向摆置以托举型材；以及

举升立柱，分别设置在举升架滚轴的两端，举升架滚轴的端部竖向位置可调节地安装在举升立柱上。

在一些实施方式中，型材为H型板并包括腹板和从腹板的横向两侧沿腹板厚度方向延伸的翼缘板。

在本发明的型材扭弯设备中，通过安装在固定桁架的型材容纳空间内的多个型材保持架，可沿型材长度方向间隔分布地夹紧固定型材，而后通过多组扭弯动力机构对不同长度位置上的型材部分进行独立的扭弯作业，从而完成对型材的整体扭弯或局部扭弯。其中，分散的扭弯作业，所需的扭弯力矩小，容易获得，而且各点位置的扭弯程度更精确可控，扭弯过程中型材被紧固装夹，各部分受力更均衡，不易产生非预期的扭弯变形等等，可实现型材的高质量扭弯作业。

有关本发明的其他优点以及优选实施方式的技术效果，将在下文的具体实施方式中进一步说明。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为根据本发明的具体实施方式的型材扭弯设备的立体结构图，显示了进入扭弯区的型材；

图2为图1所示的固定桁架的立体结构图；

图3为图1所示的型材保持架的立体结构图，其中图示了型材的被抱紧状态；

图4为图1所示的液压推力机构的立体结构图；

图5为图1所示的举升托架的立体结构图；以及

图6为图1所示的液压推力机构与型材保持架的连接驱动结构示意图。

附图标记说明

100	固定桁架	200	型材保持架
				400	液压推力机构	500	举升托架
800	压接紧固件	1000	型材
				1001	腹板	1002	翼缘板
101	长边柱	102	桁架横梁
				103	桁架立柱	104	桁架斜撑机构
201	围框	202	翼缘板外侧装夹板
				203	翼缘板内侧装夹板	2031	腹板端部支撑板
204	腹板压紧本体	205	腹板侧压板
				206	紧固件安装板	207	围框连接轴孔
401	外壳体部	402	推杆部
				403	电子读数尺	404	机械读数尺
501	举升架滚轴	502	举升立柱
				L	桁架长度方向	W	桁架宽度方向
H	桁架高度方向	S	型材容纳空间

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。

为实现型材（尤其的大尺寸大规格型材）的高质高效加工，本发明提供了一种新型的型材扭弯设备，参见图1至图6所示的一种具体实施方式，该型材扭弯设备包括固定桁架100、多个型材保持架200和多组扭弯动力机构，固定桁架100内形成有沿桁架长度方向L的型材容纳空间S，型材1000可沿桁架长度方向L穿入穿出型材容纳空间S；多个型材保持架200沿桁架长度方向L间隔布置在型材容纳空间S内，型材保持架200用于装夹紧固型材1000；多组扭弯动力机构安装在固定桁架100上并用于一一对应地驱动多个型材保持架200扭转以使得型材1000被扭弯成型。

在本发明的型材扭弯设备中，首先通过固定桁架100、多个型材保持架200等对型材进行牢靠紧固，以利于精确可控的扭弯作业。进一步地，通过在与桁架长度方向L相同的型材长度方向上布置多组扭弯动力机构，沿型材长度方向实现多点扭弯，则大规格型材所需的巨大扭弯力矩可分散至多点，所需的各个扭弯力矩相对小，扭弯力矩获得成本更低，更有利于各点位置的扭弯程度精确可控，即可实现型材不同位置的不同扭弯程度，可实现型材整体扭弯，也可仅对型材进行局部扭弯。

由于型材被牢靠紧固，且多点扭弯方式，使得型材的各部分受力更均衡，不容易产生扭弯变形、褶皱变形、边缘卷曲以及型材表面划伤等情况，可实现型材的高质量扭弯作业。

进一步地，参见图1，型材1000可通过举升托架500进入或移出扭弯区，方便快捷，各组扭弯动力机构可协调作业，既能高精度作业，也可自动化高效作业，以下将具体展开阐述。

本发明的型材扭弯设备在扭弯作业时，对型材的有效牢靠固定为作业基础，因而型材保持架200的设计至为关键。参见图3，在型材保持架200的一种具体实施方式中，该型材保持架200包括整体式边框结构的围框201和设置在围框201的围腔内的型材紧固机构，型材紧固机构固定抱紧穿过围腔内的型材1000。其中，型材保持架200的整体形成外轮廓闭环结构，这样便于与扭弯动力机构的连接，并在扭弯动力机构驱动下实现对型材的整体扭弯，使得扭力分布均衡，型材受力均匀，而且型材保持架200的整体外围结构可在扭弯的同时起到紧固力施力基础的作用。

在图3所示的实施方式中，围框201为四边框结构，相应地，参见图6，每组扭弯动力机构包括分别与围框201的四个边角部铰接的四个顶推单元，本实施方式中的顶推单元采用液压推力机构400，但不限于此。液压推力机构400枢转安装于固定桁架100上并施力于围框201的四个边角部，以驱动围框201及其内固定的型材部分一体转动扭弯。当然，围框201也可以是其他形状的边框结构，例如六边框甚至圆形边框等，此处优选为与固定桁架100的外形适配，方便固定安装到固定桁架100上。如图3所示的，围框201的周围可设有多个螺孔，从而通过紧固螺栓等紧固安装到图2所示的固定桁架100内，安装牢靠，更可方便地实现拆装或根据扭弯需要而沿桁架长度方向L的安装位置调节。

其中优选地，型材紧固机构可拆卸地安装于围框201上。型材紧固机构的可拆卸安装，方便型材保持架200的拆装运输，更可根据型材规格相应选择匹配的型材紧固机构。型材紧固机构的结构、装夹方式不限，只有能够牢靠有效地装夹型材，做到整体式装夹、整体均衡的扭弯受力。

需要说明的是，在本文的具体实施方式中，型材1000采用H型板并包括腹板1001和从腹板1001的横向两侧沿腹板厚度方向延伸的翼缘板1002，参见图3所示。当然，本发明的型材扭弯设备不限于仅对H型板进行扭弯成型，也可适用于其他形状的型材，只需匹配相应的型材紧固机构。例如，型板可以是“偏心工字”或“不偏心工字”，或其他形状板材例如T型板材等。

在图3所示的一种具体结构中，适于装夹H型板的型材紧固机构包括翼缘板压紧机构，以用于装夹固定H型板的翼缘板，该翼缘板压紧机构包括分别定位装夹于型材1000的翼缘板1002的两侧的翼缘板外侧装夹板202和翼缘板内侧装夹板203，翼缘板压紧机构通过压紧行程可调的压接紧固件800紧固安装到围框201。翼缘板外侧装夹板202和翼缘板内侧装夹板203可在型材1000伸入型材容纳空间S之前或之后装入。

以图3所示的腹板1001底端的翼缘板1002为例，安装后的翼缘板外侧装夹板202通过作为压接紧固件800的紧固螺栓与围框201的底框相连并对紧固翼缘板1002施加竖向的装夹压紧力。同时，翼缘板外侧装夹板202和翼缘板内侧装夹板203作为整体可通过图3所示的横侧向的压接紧固件800固定到围框201的横向侧边框上。为了更稳定可靠地装夹型材，翼缘板内侧装夹板203上还设置有压靠到型材1000的腹板1001上的腹板端部支撑板2031，以为扭弯时受力较大的腹板1001的上端和下端提供受力支撑。腹板1001顶端的翼缘板1002可通过相同装夹板进行装夹固定并施加装夹预紧力，以牢靠稳固地装夹固定两侧的翼缘板1002。

为进一步地装夹固定腹板1001，型材紧固机构还包括腹板压紧机构，用于在型材扭弯时保护腹板，防止腹板发生严重的扭弯变形。该腹板压紧机构包括腹板压紧本体204和用于压靠在型材1000的腹板1001的两侧的腹板侧压板205，腹板压紧本体204的一端安装到围框201上，另一端伸出有与腹板侧压板205平行间隔设置的紧固件安装板206，紧固件安装板206通过压紧行程可调的压接紧固件800朝向腹板1001推压腹板侧压板205。如图3所示，紧固件安装板206上间隔设置有多个紧固螺栓，紧固螺栓横向顶推腹板侧压板205并能够调节顶推行程，直至腹板侧压板205紧贴合于腹板1001的侧壁面上并对侧壁面施加横向预压力。可选择地，腹板压紧本体204可枢转安装于围框201上且枢转轴平行于腹板1001。如图3所示，腹板压紧本体204通过竖向枢转轴与围框201的横向侧边框枢转连接，可在型材穿入或穿出时向外枢转以避免机械干涉，在型材到位后再行装夹固定。

在本实施方式中，型材保持架200同时有效地装夹固定型材的腹板1001和翼缘板1002，使得H型板的扭弯作业时，可以使腹板和翼缘板一同扭弯，在扭弯上下翼缘板的同时，保护腹板，避免腹板失稳导致变形失控。这样在进行扭弯时可做到受力均匀、加工准确、易调整角度等，即很好地控制腹板和翼缘板在扭弯时受到的扭力和扭弯角度。

需要说明的是，本文中涉及的方位词如“上、下、内、外、轴向、横向、高度方向、长度、宽度”，除特别说明以外，都是以图1、图2所示的固定桁架100的长宽高和型材容纳空间S的内外方位为基准的方位词，例如横向即桁架宽度方向W，顶部、底部即相对于桁架高度方向H的相对上部和相对下部。

根据型材的扭弯需要，图3所示的型材保持架200可沿型材长度方向选择合适的位置点进行装夹固定，具体地，可固定嵌装于固定桁架100内的相应位置上，而且根据一次扭弯、二次扭弯等不同阶段，进行型材保持架200的安装位置点调整，从而进行相应的拆装、重装。

如图1、图2所示，作为龙门机构的固定桁架100用于为型材扭弯提供很好的装夹基础、施力基础，起到重要的支撑作用。固定桁架100可通过H型钢材焊接而成，具有自身很好的稳定性，承受较大力度。

在图2所示的一种具体结构中，固定桁架100具有矩形横截面并包括沿桁架长度方向L延伸的四个长边柱101，固定桁架100沿桁架长度方向L分为多个桁架单元，每个桁架单元包括沿桁架宽度方向W连接相邻的长边柱的桁架横梁102以及沿桁架高度方向H连接相邻的长边柱101的桁架立柱103。进一步地，为提供更稳定支撑，固定桁架100还可包括设置在桁架宽度方向W的两侧的桁架斜撑机构104。本实施方式的固定桁架100中，采用模块化设置，即沿桁架长度方向L划分为多个桁架单元，以适于型材扭弯的多点装夹和多点扭力分布，可适应不同长度的型材。各个桁架单元的长度可相同，也可不同，取决于具体型材的具体扭弯成型需要而确定的扭力点分布。

扭弯动力机构用于提供扭弯动力，可选择各种动力方式，例如电机推动、气缸推动等，但在本实施方式中，采用液压驱动方式，以能够提供更强的扭力。具体的，如图1和图6所示，每组扭弯动力机构均包括分别与围框201的四个边角部铰接的四个液压推力机构400，液压推力机构400的液压缸枢转安装于固定桁架100上。如图4、图6所示，液压推力机构400包括铰接安装在桁架立柱103上的液压缸的外壳体部401和横向伸缩推动的推杆部402，推杆部402的端部与围框201的边角部铰接。具体地，图4所示的推杆部402的末端为铰接部，该铰接部包括与围框201的边角部固定连接的推力板，通过紧固螺栓连接固定。这样，四个液压缸可协调、联合驱动型材保持架200，四个液压缸通过末端的推力板推动围框201的四个边角部移动，使得型材保持架200产生整体扭转，从而带动型材产生整体扭转。

其中，安装到固定桁架100内的各个型材保持架200的围框201的上边框和下边框可设有相应的用于沿桁架长度方向L穿连的围框连接轴孔207。在型材保持架200整体扭转时，围框201可围绕一个围框连接轴孔207产生转动。

此外，为便于控制精确扭转、实现自动控制以及便于测量扭转量，液压推力机构400上还设有用于测量推杆部402的伸缩行程的电子读数尺403和/或机械读数尺404，如图4所示。在型材扭转到位后，可人工检查机械读数尺404，避免电子读数尺403报错时的工法错误。

为便于型材的入模、出模，图1所示的型材扭弯设备还包括设置在固定桁架100的沿桁架长度方向L的端部外的举升托架500，如图5所示的一种具体结构中，该举升托架500包括沿桁架宽度方向W横向摆置以托举型材1000的举升架滚轴501以及分别设置在举升架滚轴501的两端的举升立柱502，举升架滚轴501的端部竖向位置可调节地安装在举升立柱502上。在图5中，举升立柱502上设有竖向滑杆，举升架滚轴501的端部形成有套设在竖向滑杆上的滑套，通过滑套的滑移调节端部位置，而后可通过端部带紧固件的装夹板固定。该举升托架500不但能很好地调节举升高度，而且可以使举升架滚轴501形成一定的角度，同时可以方便快捷的调节举升的高度和角度。

在具体加工过程中，先明确型材扭弯后的线型，确定H型材的翼缘板和腹板在各个长度位置部分所需要达到的扭弯程度，而后相应的将各个型材保持架200固定嵌装在固定桁架100的各个位置点内。以腹板和翼缘板均需一定程度的弯曲为例，先将需要扭弯的型材1000通过举升托架500入模，即穿入固定桁架100的型材容纳空间S中，进入扭弯区后，调准并位置对齐，通过各个型材保持架200将型材1000装夹固定。而后，根据各个桁架单元中型材部分的所需扭转程度，调节各个部分的液压推力机构400伸出或回缩设定行程，从而驱动型材保持架200整体扭转一定程度，完成型材扭转。而后，将型材紧固机构松开，测量并对比型材1000的线型与目标线型，符合线型则把型材从扭弯区取出，不符合则再需重复上述扭弯过程，直至获得目标线型。

以上阐述了基于总的发明构思的型材扭弯设备及其作业过程，实现了对大尺寸规格的型材的高精度、高效率和低成本的扭弯作业，实现对型材的变曲率冷弯成型。

以上仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等改动均应包含在本发明的保护范围之内。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (12)

1.一种型材扭弯设备，其特征在于，所述型材扭弯设备包括：

固定桁架（100），所述固定桁架（100）内形成有沿桁架长度方向（L）的型材容纳空间（S）；

多个型材保持架（200），沿所述桁架长度方向（L）间隔布置在所述型材容纳空间（S）内，所述型材保持架（200）用于装夹紧固型材（1000）；和

多组扭弯动力机构，安装在所述固定桁架（100）上并用于一一对应地驱动多个所述型材保持架（200）扭转以扭弯成型所述型材（1000）；

其中，所述型材保持架（200）包括整体式边框结构的围框（201）和型材紧固机构，所述型材紧固机构固定抱紧穿过所述围框（201）的围腔内的所述型材（1000）；

所述型材紧固机构包括腹板压紧机构，所述腹板压紧机构包括腹板压紧本体（204）和用于压靠在所述型材（1000）的腹板（1001）的两侧的腹板侧压板（205），所述腹板压紧本体（204）的一端安装到所述围框（201）上，另一端伸出有与所述腹板侧压板（205）平行间隔设置的紧固件安装板（206），所述紧固件安装板（206）通过压紧行程可调的压接紧固件（800）朝向所述腹板（1001）推压所述腹板侧压板（205）。

2.根据权利要求1所述的型材扭弯设备，其特征在于，所述型材紧固机构可拆卸地安装于所述围框（201）上。

3.根据权利要求1所述的型材扭弯设备，其特征在于，所述型材紧固机构包括翼缘板压紧机构，所述翼缘板压紧机构包括分别定位装夹于所述型材（1000）的翼缘板（1002）的两侧的翼缘板外侧装夹板（202）和翼缘板内侧装夹板（203），所述翼缘板压紧机构通过压紧行程可调的压接紧固件（800）紧固安装到所述围框（201）。

4.根据权利要求3所述的型材扭弯设备，其特征在于，所述翼缘板内侧装夹板（203）上设置有压靠到所述型材（1000）的腹板（1001）上的腹板端部支撑板（2031）。

5.根据权利要求1所述的型材扭弯设备，其特征在于，所述腹板压紧本体（204）枢转安装于所述围框（201）上且枢转轴平行于所述腹板（1001）。

6.根据权利要求1所述的型材扭弯设备，其特征在于，各个所述型材保持架（200）的所述围框（201）上设有相应的用于沿所述桁架长度方向（L）穿连的围框连接轴孔（207）。

7.根据权利要求1~6中任意一项所述的型材扭弯设备，其特征在于，所述围框（201）为四边框结构，每组所述扭弯动力机构包括分别与所述围框（201）的四个边角部铰接的四个顶推单元，所述顶推单元枢转安装于所述固定桁架（100）上。

8.根据权利要求7所述的型材扭弯设备，其特征在于，所述固定桁架（100）具有矩形横截面并包括沿所述桁架长度方向（L）延伸的四个长边柱（101），所述固定桁架（100）沿所述桁架长度方向（L）分为多个桁架单元，每个所述桁架单元包括沿桁架宽度方向（W）连接相邻的所述长边柱的桁架横梁（102）以及沿桁架高度方向（H）连接相邻的所述长边柱（101）的桁架立柱（103），所述顶推单元包括铰接安装在所述桁架立柱（103）上的外壳体部（401）和横向伸缩推动的推杆部（402），所述推杆部（402）的端部与所述围框（201）的边角部铰接。

9.根据权利要求8所述的型材扭弯设备，其特征在于，所述固定桁架（100）还包括设置在所述桁架宽度方向（W）的两侧的桁架斜撑机构（104）。

10.根据权利要求8所述的型材扭弯设备，其特征在于，所述顶推单元上设有用于测量所述推杆部（402）的伸缩行程的电子读数尺（403）和/或机械读数尺（404）。

11.根据权利要求1所述的型材扭弯设备，其特征在于，所述型材扭弯设备还包括设置在所述固定桁架（100）的沿所述桁架长度方向（L）的端部外的举升托架（500），所述举升托架（500）包括：

举升架滚轴（501），沿桁架宽度方向（W）横向摆置以托举所述型材（1000）；以及

举升立柱（502），分别设置在所述举升架滚轴（501）的两端，所述举升架滚轴（501）的端部竖向位置可调节地安装在所述举升立柱（502）上。

12.根据权利要求1所述的型材扭弯设备，其特征在于，所述型材（1000）为H型板并包括腹板（1001）和从所述腹板（1001）的横向两侧沿腹板厚度方向延伸的翼缘板（1002）。

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