CN115106787B - 一种座椅骨架一体化成型设备及其成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种座椅骨架一体化成型设备及其成型方法；该座椅骨架一体化成型设备，包括弯折焊接加工模块；弯折焊接加工模块用于将金属管料进行弯折成型以及焊接固定，以得到座椅骨架。弯折焊接加工模块包括弯折底座、弯折工作台、管料定位机构、管料折弯机构和焊接机器人。本发明通过变形坡口加工模块与弯折焊接加工模块相配合，利用变形坡口加工模块在直线管料上加工出波浪段和圆弧段，并在金属管料的两端自动切割出坡口，利用弯折焊接加工模块将长条形的管料自动弯折成框架状，并借助预先切割出的坡口完成焊接，实现了座椅框架的全自动成型。本发明通过多个管料定位机构与多个管料弯折机构相配合，在管料的五个弯折点实现了全自动弯折。

Description

一种座椅骨架一体化成型设备及其成型方法

技术领域

本发明属于智能制造技术领域，具体涉及一种座椅骨架一体化成型设备及其成型方法。

背景技术

靠背、座面等金属骨架是椅业坐具制造中量大面广的重要部件，目前几乎所有椅业坐具制造企业采用手工或者半自动的作业方式，不仅生产效率低、操作人员劳动强度大，而且管料弯曲成型、坡口、折弯、焊接等工序的质量一致性差。因此，椅业坐具制造企业迫切需要能够一种能够将直线型金属管料全自动加工为座椅靠背骨架的一体化成型设备，替代目前手工或者半自动的作业方式，既能提高生产效率和制造质量，又能为椅业坐具制造的自动智能生产线补上关键的一环。

发明内容

本发明的目的在于提供一种座椅骨架一体化成型设备及其成型方法。

一种座椅骨架一体化成型设备，包括弯折焊接加工模块；弯折焊接加工模块用于将金属管料进行弯折成型以及焊接固定，以得到座椅骨架。座椅骨架包括依次相连的管段AB、管段BC、管段CD、管段DE、管段EF、管段FG。每两个相邻的管段之间具有一个弯折点b、c、d、e、f；管段AB的自由端与管段DE的中部焊接固定；管段FG的自由端与管段AB、管段BC的连接处焊接固定。

所述的弯折焊接加工模块包括弯折底座、弯折工作台、管料定位机构、管料折弯机构和焊接机器人。焊接机器人用于对座椅骨架上的焊点位置进行焊接；弯折工作台安装在弯折底座上。管料定位机构共有五个；五个管料定位机构均安装在弯折工作台上，且安装位置与座椅骨架上的五个弯折点b、c、d、e、f的内侧分别对应。

所述的管料定位机构包括定位基座、定位轮、定位支架和定位轮驱动组件。定位基座安装在弯折工作台上；定位支架滑动连接在定位基座上。定位轮转动连接在定位支架上。定位支架在定位轮驱动组件的驱动下进行水平移动。

所述的管料折弯机构共有五个；五个管料折弯机构均安装在弯折底座上，且安装位置与座椅骨架上的五个弯折点b、c、d、e、f的外侧分别对应。管料折弯机构包括底板、移动块、横移驱动组件、外侧夹紧组件和弯折执行组件。底板安装在弯折底座上。移动块滑动连接在底板上。外侧夹紧组件和弯折执行组件均安装在移动块上；移动块由横移驱动组件驱动进行滑动。

所述的外侧夹紧组件包括夹紧轮、夹紧支架、夹紧安装座。夹紧支架通过夹紧安装座固定在移动块上；夹紧轮转动连接在夹紧支架上。所述的弯折执行组件包括折弯轮、折弯转轴、折弯支架和弯折直线动力元件。折弯支架滑动连接在移动块上。折弯轮转动连接在折弯支架上。

工作过程中，定位轮从管料的内侧对管料提供定位；夹紧轮配合定位轮夹紧管料；折弯轮推动管料绕着弯折点发生弯折。弯折点b、f、e对应的管料折弯机构以及弯折点f对应的管料定位机构能够在工作过程中降低位置，避免管料弯折过程中与管料折弯机构发生干涉。

作为优选，所述的弯折底座上固定有进料限位板；进料限位板与弯折工作台的一侧边缘对齐。进料限位板的末端靠近弯折焊接加工模块的进料位置。

作为优选，所述的定位轮的移动方向与被加工座椅骨架上对应的弯折点的角平分线重合。

作为优选，所述的定位轮驱动组件包括定位电机、定位丝杠和定位移动块；定位丝杠转动连接在定位基座上。定位移动块与定位基座滑动连接；定位丝杠与定位移动块构成螺旋副。定位支架与定位移动块固定。定位丝杠由定位电机驱动旋转。

作为优选，与弯折点b、c、d、e、f对应的五个移动块的移动方向分别平行于完成弯折后的管段AB、BC、DE、EF、FG的长度方向。

作为优选，所述的横移驱动组件包括固定座、横移驱动丝杠、丝杠前支座、丝杠后支座和横移驱动电机。固定座固定在底板上。固定座的两端分别固定有丝杠前支座和丝杠后支座。横移驱动丝杠的两端分别转动连接在丝杠前支座和丝杠后支座上。固定在移动块底部的螺母块与横移驱动丝杠构成螺旋副。横移驱动丝杠由横移驱动电机驱动旋转。

作为优选，所述的管料定位机构的定位轮推出后的定位位置与对应的管料折弯机构中的夹紧轮沿着移动块的移动方向对齐。

作为优选，管段BC和管段FG的长度之和等于管段DE的长度；管段AB、管段CD和管段EF的长度相等。

作为优选，该座椅骨架一体化成型设备还包括变形坡口加工模块；变形坡口加工模块用于在直线型的金属管料上加工出特定的弯曲形状。变形坡口加工模块的出料位置与弯折焊接加工模块Ⅱ的进料位置对接。

作为优选，所述的变形坡口加工模块包括基座，以及安装在基座上的管料输送机构、依次排列的坡口切割装置和压力成型装置。管料输送机构有三个；其中，第一个管料输送机构用于上料；第二个管料输送机构用于压力成型时的夹持；第三个管料输送机构用于下料。坡口切割装置位于第一个管料输送机构与第二个管料输送机构之间，用于在金属管料的端部切割出坡口。压力成型装置位于第二个管料输送机构与第三个管料输送机构之间。

所述的压力成型装置包括变形工作台、工作台导轨和工作台驱动组件，以及安装在变形工作台上的管料弯曲成型组件。工作台导轨固定在变形工作台上；变形工作台滑动连接在工作台导轨上；变形工作台的滑动方向平行于金属管料的输送方向。

工作台驱动组件包括工作台电机、工作台丝杠和工作台螺母。工作台丝杠转动连接在基座上。工作台螺母固定在变形工作台的底部，并与工作台丝杠构成螺旋副。工作台丝杠由工作台电机驱动旋转。

所述的管料弯曲成型组件包括n个辊轮挤压单元；n≥3；各辊轮挤压单元沿着变形工作台的输送方向依次排列。工作过程中，任意两个相邻的辊轮挤压单元分别位于金属管料的相反侧。

所述的辊轮挤压单元包括辊压轮、辊压支架、辊压固定座、辊压移动块和挤压驱动组件。辊压移动块滑动连接在基座上，并由挤压驱动组件驱动进行滑动。辊压支架固定在辊压移动块上，且转动连接有辊压轮；辊压轮由辊压电机驱动旋转。工作过程中，辊压轮能够在挤压驱动组件的驱动下抵住金属管料的侧部。

作为优选，所述的变形坡口加工模块还包括柔性夹持机构。柔性夹持机构设置在压力成型装置与第三个管料输送机构之间，用于在管料受到挤压时对管料提供夹持。所述的柔性夹持机构包括相互对称的两个单侧夹持组件；单侧夹持组件包括夹持轮、夹持轴、夹持支架、夹持弹簧、夹持移动块、夹持固定座、夹持丝杠和夹持电机。夹持电机安装在基座上；夹持移动块沿基座的宽度方向滑动连接在基座上。夹持丝杠支承在基座上，并由夹持电机驱动旋转；夹持移动块与夹持丝杠构成螺旋副。夹持支架固定在夹持移动块上；夹持支架上开设有上下排布的两条沿滑槽；夹持轴的两端分别伸入两条滑槽内；两条滑槽内均设置有夹持弹簧；夹持弹簧抵住夹持轴；工作过程中，夹持弹簧对夹持轴施加朝向金属管料的弹力；夹持轴上固定有夹持轮；夹持轴由夹持电机驱动旋转。

作为优选，所述的管段AB上包含一个波浪段；管段CD上包含一个圆弧段。波浪段和圆弧段均通过各个辊轮挤压单元配合下对金属管料挤压形成。

作为优选，所述变形坡口加工模块的出料位置与弯折焊接加工模块的进料位置之间设置有过渡支撑机构。过渡支撑机构上安装有用于支撑管料的滚筒。

作为优选，所述的管料输送机构包括相互对称的两个碾轮输送组件；碾轮输送组件包括滚轮、转动电机、转动轴、滚轮支架、输送移动块、移动丝杠和移动电机。移动电机安装在基座上；输送移动块沿基座的宽度方向滑动连接在基座上。移动丝杠支承在基座上，并由移动电机驱动旋转；输送移动块与移动丝杠构成螺旋副。滚轮支架固定在输送移动块上，且转动连接有竖直设置的转动轴；转动轴上固定有滚轮；转动轴由转动电机驱动旋转。工作过程中，管料经过两个滚轮之间。

作为优选，所述的坡口切割装置包括门架、大台板、升降动力组件、小台板、倾斜动力组件和切割组件。门架安装在基座上；大台板10-10沿竖直方向滑动连接在门架上。升降动力组件包括大台板丝杠、大台板电机和大台板导向杆；大台板导向杆固定在门架上。大台板丝杠转动连接在门架上。大台板丝杠与大台板构成螺旋副。大台板丝杠由大台板电机驱动旋转。

所述的小台板与大台板构成公共轴线竖直的转动副。倾斜动力组件包括蜗杆、蜗轮、箱体、蜗轮轴、蜗杆电机、蜗轮轴承；箱体固定在大台板上；蜗轮轴的两端通过蜗轮轴承转动连接在箱体内；蜗轮固定在蜗轮轴上；蜗杆转动连接在箱体内，并与蜗轮啮合。水平设置的小台板固定在蜗轮轴的底端。切割组件包括圆锯电机和圆锯片。圆锯电机固定在小台板的底面上，且输出轴上固定有圆锯片。

作为优选，挤压驱动组件包括辊压电机和辊压丝杠。辊压电机安装在变形工作台上；辊压丝杠支承在变形工作台上，并由辊压电机驱动旋转；辊压移动块与辊压丝杠构成螺旋副。

该座椅骨架一体化成型设备的成型方法，包括以下步骤：

步骤一、金属管料从进料位置输入，使得金属管料上对应弯折点c、d对应的位置分别到达弯折点c、d对应的管料定位机构的外侧。

步骤二、弯折点c、d对应的管料定位机构和管料折弯机构对金属管料进行弯曲；该过程中，弯折点b、e对应的管料折弯机构下降，避免与金属管料发生干涉。

管料定位机构和管料折弯机构对金属管料进行弯曲的过程如下：

①.管料定位机构中的定位轮推出，对金属管料进行定位。

②.管料折弯机构的移动块移动，使得夹紧轮抵住金属管料，金属管料被定位轮与夹紧轮夹住。

③.管料折弯机构折弯轮在弯折直线动力元件的驱动下推出，金属管料在折弯轮的推动下绕着弯折点发生弯折。

步骤三、弯折点b、e对应的管料定位机构和管料折弯机构对金属管料进行弯曲；该过程中，弯折点f对应的管料定位机构和管料折弯机构降低，避免与金属管料发生干涉。

步骤四、弯折点f对应的管料定位机构和管料折弯机构对金属管料进行弯曲；该过程中，弯折点b对应的管料折弯机构降低，避免与金属管料发生干涉。

步骤五、焊接机器人将管段AB的自由端与管段DE的中部焊接在一起，将管段FG的自由端与管段AB、管段BC的连接处焊接在一起。

本发明具有的有益效果是：

1.本发明通过变形坡口加工模块与弯折焊接加工模块相配合，利用变形坡口加工模块在直线管料上加工出波浪段和圆弧段，并在金属管料的两端自动切割出坡口，利用弯折焊接加工模块将长条形的管料自动弯折成框架状，并借助预先切割出的坡口完成焊接，实现了座椅框架的全自动成型，大大提高了座椅框架的生产效率。

2.本发明通过小台板带动切割组件整体转动，调整切割组件的切割角度，解决了椅业坐具制造过程中金属骨架成型坡口的自动化技术问题，用全自动化装备替代了长期以来的手工或半自动操作，不仅降低了操作人员劳动强度，而且提高了制造质量，是椅业坐具制造的自动智能生产线的关键设备。

3.本发明通过多个管料定位机构与多个管料弯折机构相配合，在管料的五个弯折点实现了全自动弯折，且弯折过程中部分管料定位机构和管料弯折机构通过降低高度方式让位，避免了弯折过程中出现干涉的问题。

附图说明

图1为本发明将直线型管料加工成座椅骨架的过程示意图。

图2为本发明的整体结构示意图（俯视图）。

图3为本发明中变形坡口加工模块的结构示意图（俯视图）。

图4为本发明中管料输送机构的第一张示意图（图3中A-A截面的剖视图）。

图5为本发明中柔性夹持机构的示意图（图3中B-B截面的剖视图）。

图6为本发明中压力成型装置的第一张示意图（图3中C-C截面的剖视图）。

图7为本发明中坡口切割装置的第一张示意图（图3中D-D截面的阶梯剖视图）。

图8为本发明中坡口切割装置的第二张示意图（图3中E-E截面的剖视图）。

图9为本发明中压力成型装置的第二张示意图（图3中F-F截面的剖视图）。

图10为本发明中管料输送机构的第二张示意图（图3中G-G截面的剖视图）。

图11为本发明中弯折焊接加工模块的整体结构示意图（俯视图）。

图12为本发明中弯折执行组件的示意图（图11中H-H截面的阶梯剖视图）。

图13为本发明中外侧夹紧组件的示意图（图11中I-I截面的阶梯剖视图）。

图14为本发明中管料定位机构的示意图（图11中J-J截面的剖视图）。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

如图2所示，一种座椅骨架一体化成型设备，包括变形坡口加工模块Ⅰ和弯折焊接加工模块Ⅱ。变形坡口加工模块Ⅰ用于将直线型的金属管料上加工出波浪段和圆弧段；弯折焊接加工模块Ⅱ用于对带有波浪段和圆弧段的金属管料进行弯折成型以及焊接固定，获得座椅骨架13。圆弧段用于作为座椅靠背顶部的装饰；圆弧段用于提高座椅靠背的结构强度。

变形坡口加工模块Ⅰ的出料位置与弯折焊接加工模块Ⅱ的进料位置对接，并保持预设间距，使得弯折焊接加工模块Ⅱ对管料进行弯折作业时，金属管料完全脱离变形坡口加工模块Ⅰ，避免金属管料弯折时与变形坡口加工模块Ⅰ发生干涉。变形坡口加工模块Ⅰ的出料位置与弯折焊接加工模块Ⅱ的进料位置之间设置有过渡支撑机构。过渡支撑机构上安装有用于支撑管料的滚筒。

如图1所示，成型得到的座椅骨架13的主体呈矩形，且两条长边的中间中点连线有一条波浪段；其中一条宽边设有圆弧段。具体地，座椅骨架13主体包括依次相连的管段AB、管段BC、管段CD、管段DE、管段EF、管段FG。每两个相邻的管段之间具有一个90°弯折点b、c、d、e、f；管段AB的自由端与管段DE的中点连接并设有两个焊点v、w；管段FG的自由端与管段AB、管段BC的连接处连接，并设有一个焊接点u；管段AB上包含一个波浪段；管段CD上包含一个圆弧段。管段BC和管段FG的长度之和等于管段DE的长度；管段AB、管段CD和管段EF的长度相等。管段AB自由端的两侧，管段FG的一侧切割有坡口，用以为焊接提供空间。

变形坡口加工模块Ⅰ包括基座1，以及安装在基座1上的管料输送机构9、依次排列的坡口切割装置10、压力成型装置7和柔性夹持机构3。管料输送机构9有三个；其中第一个管料输送机构主要用于上料以及加工过程中管料的输送，第二个管料输送机构主要用于压力成型时的夹持，第三个管料输送机构主要用于下料。坡口切割装置10位于第一个管料输送机构与第二个管料输送机构之间；压力成型装置7和柔性夹持机构3位于第二个管料输送机构与第三个管料输送机构之间。

如图2、3、4和10所示，管料输送机构9包括相互对称的两个碾轮输送组件；碾轮输送组件包括滚轮9-5、转动电机9-7、转动轴9-6、滚轮支架9-4、输送移动块9-3、移动丝杠9-2和移动电机9-1。移动电机9-1安装在基座1上；输送移动块9-3沿基座的宽度方向滑动连接在基座1上。移动丝杠9-2支承在基座1上，并由移动电机9-1驱动旋转；输送移动块9-3与移动丝杠9-2构成螺旋副。滚轮支架9-4固定在输送移动块9-3上，且转动连接有竖直设置的转动轴9-6；转动轴9-6上固定有滚轮9-5；转动轴9-6由转动电机9-7驱动旋转。

两个碾轮输送组件中的滚轮9-5沿Y方向（垂直于管料输送方向）对齐。通过两个碾轮输送组件中转动电机的旋转，能够调节Y方向上两个滚轮9-5的间距，以适应管料2直径大小。两个滚轮9-5旋转方向相反，从而带动管料2进行输送。滚轮9-5不转时，起到夹持管料2的作用。

如图2、3、7和8所示，坡口切割装置10包括门架10-12、大台板10-10、升降动力组件、小台板10-5、倾斜动力组件和切割组件。门架10-12安装在基座1上；大台板10-10沿竖直方向滑动连接在门架10-12上。升降动力组件包括大台板丝杠10-2、大台板电机10-13和大台板导向杆10-3；大台板导向杆10-3固定在门架10-12上。大台板丝杠10-2转动连接在门架10-12上。大台板丝杠10-2与大台板10-10构成螺旋副。大台板电机10-13用于驱动大台板丝杠10-2旋转，带动大台板10-10上下移动，实现切割进给和退回。

小台板10-5与大台板10-10构成公共轴线竖直设置的转动副。倾斜动力组件包括蜗杆10-8、蜗轮10-9、箱体10-7、蜗轮轴10-6、蜗杆电机、蜗轮轴承10-11；箱体10-7固定在大台板1-10上；蜗轮轴10-6的两端通过蜗轮轴承10-11转动连接在箱体10-7内；蜗轮10-9固定在蜗轮轴10-6上；蜗杆10-8转动连接在箱体10-7内，并与蜗轮10-9啮合。水平设置的小台板10-5固定在蜗轮轴10-6的底端；蜗杆电机驱动蜗轮蜗杆传动机构，使蜗轮轴10-6旋转；蜗轮轴10-6旋转带动小台板10-5旋转，使小台板10-5上的切割组件旋转，达到角度调整目的，可以适应各种角度的斜切和平切操作。

切割组件包括圆锯电机10-4和圆锯片10-14。圆锯电机10-4固定在小台板10-5的底面上，且输出轴上固定有圆锯片10-14；圆锯电机10-4带动圆锯片10-14旋转，为锯切提供主运动。通过倾斜动力组件带动小台板10-5旋转，使得切割组件能够沿任意倾斜角度切割管料的端部，在管料上形成斜切口，以便于后续折弯操作之后的焊接。

如图2、3、6和9所示，压力成型装置7包括变形工作台8、工作台导轨5、工作台驱动组件，以及安装在变形工作台8上的管料弯曲成型组件。沿X方向设置的工作台导轨5固定在变形工作台8上；变形工作台8滑动连接在工作台导轨5上；工作台驱动组件包括工作台电机4、工作台丝杠6和工作台螺母11。工作台丝杠6转动连接在基座1上。工作台螺母11固定在变形工作台8的底部，并与工作台丝杠6构成螺旋副。工作台丝杠6由固定在基座1上的工作台电机4驱动旋转，以驱动变形工作台8沿工作台导轨5作直线运动。

管料弯曲成型组件包括三个辊轮挤压单元；三个辊轮挤压单元呈等腰三角形排布；工作过程中，在X方向上的第一个和第三个辊轮挤压单元位于管料的一侧，第二个辊轮挤压单元位于管料的另一侧。三个辊轮挤压单元中的辊压轮7-7对管料的不同位置施加推力，使得管料发生弯曲变形，形成波浪形或圆弧形结构。

所述的辊轮挤压单元包括辊压轮7-7、辊压支架7-5、辊压轴7-6、辊压固定座7-2、辊压移动块7-4、辊压电机7-1和辊压丝杠7-3。辊压电机7-1安装在变形工作台8上；辊压移动块7-4沿Y方向滑动连接在基座1上。辊压丝杠7-3支承在变形工作台8上，并由辊压电机7-1驱动旋转；辊压移动块7-4与辊压丝杠7-3构成螺旋副。辊压支架7-5固定在辊压移动块7-4上，且转动连接有竖直设置的辊压轴7-6；辊压轴7-6上固定有辊压轮7-7；辊压轴7-6由辊压电机7-1驱动旋转。当第二个管料输送机构和柔性夹持机构分别夹持住待成型管料段的两端时；压力成型装置按照成型的形状，由三个X和Y两自由度运动的辊压轮，对待成型管料段进行压力成型。

如图2、3和5所示，所述的柔性夹持机构3包括相互对称的两个单侧夹持组件；单侧夹持组件包括夹持轮3-6、夹持轴3-8、夹持支架3-5、夹持弹簧3-7、夹持移动块3-4、夹持固定座3-1、夹持丝杠3-3和夹持电机3-2。夹持电机3-2安装在基座1上；夹持移动块3-4沿基座的宽度方向滑动连接在基座1上。夹持丝杠3-3支承在基座1上，并由夹持电机3-2驱动旋转；夹持移动块3-4与夹持丝杠3-3构成螺旋副。夹持支架3-5固定在夹持移动块3-4上；夹持支架3-5上开设有上下排布的两条沿Y方向设置的滑槽；夹持轴3-8的两端分别伸入两条滑槽内；两条滑槽内均设置有夹持弹簧3-7；夹持弹簧3-7抵住夹持轴3-8；工作过程中，夹持弹簧3-7对夹持轴3-8施加朝向管料的弹力；夹持轴3-8上固定有夹持轮3-6；夹持轴3-8由夹持电机3-2驱动旋转。柔性夹持机构3用于压力成型时，对管料2的端部进行夹持，夹持弹簧3-7的作用使夹持具有柔性。

如图2和11所示，弯折焊接加工模块Ⅱ包括弯折底座11、弯折工作台14、管料定位机构12、管料折弯机构15、进料限位板、下料机器人和焊接机器人。焊接机器人采用末端执行器为焊接设备的工业机器人；下料机器人采用末端执行器为抓取机构的工业机器人；焊接机器人和下料机器人均属于现有技术，在此不做赘述。弯折工作台14安装在弯折底座11顶面的中部。进料限位板固定在弯折底座11上，并与弯折工作台14的一侧边缘对齐。

如图2、11和14所示，管料定位机构12共有五个；五个管料定位机构12均安装在弯折工作台14上，且安装位置与座椅骨架13上的五个弯折点b、c、d、e、f的内侧分别对应。五个管料定位机构12分别用于对座椅骨架13上的五个弯折点提供定位和弯折过程的内侧支撑。管料定位机构12包括定位基座12-2、定位轮12-6、定位转轴12-7、定位支架12-5和定位轮驱动组件。定位基座12-2安装在弯折工作台14上；定位支架12-5滑动连接在定位基座12-2上。定位轮12-6通过竖直的定位转轴12-7转动连接在定位支架12-5上。定位支架12-5在定位轮驱动组件的驱动下进行水平移动。定位轮12-6的移动方向与被加工座椅骨架13上对应的弯折点的角平分线重合。

定位轮驱动组件包括定位电机12-1、定位丝杠12-3和定位移动块12-4；定位丝杠12-3转动连接在定位基座12-2上。定位移动块12-4与定位基座12-2滑动连接；定位丝杠12-3与定位移动块12-4构成螺旋副。定位支架12-5与定位移动块12-4固定。定位电机12-1固定在定位基座12-2上，输出轴与定位丝杠12-3的端部固定。

当需要定位金属管料时，定位电机12-1驱动定位丝杠12-3正转，带动定位移动块12-4向外推出，使定位轮12-6到达规定位置。焊接结束后，定位电机12-1驱动定位丝杠12-3反转，带动定位移动块12-4沿弯折工作台14的导向槽反向移动，使定位轮12-6退回到原来位置，便于成品下料。

如图2、11、12和13所示，管料折弯机构15共有五个；五个管料折弯机构15均安装在弯折底座11上，且安装位置与座椅骨架13上的五个弯折点b、c、d、e、f的外侧分别对应。管料折弯机构15包括底板15-13、移动块15-2、横移驱动组件、外侧夹紧组件和弯折执行组件。底板15-13安装在弯折底座11上。移动块15-2滑动连接在底板15-13上。外侧夹紧组件和弯折执行组件均安装在移动块15-2上；横移驱动组件通过移动块同步带动外侧夹紧组件和弯折执行组件横向移动。移动块的移动方向平行于对应的弯折点连接的其中一条管段的方向平行；具体地，与弯折点b、c、d、e、f对应的五个移动块的移动方向分别平行于完成弯折后的管段AB、BC、DE、EF、FG的长度方向。

横移驱动组件包括固定座15-1、横移驱动丝杠15-10、丝杠前支座15-11、丝杠后支座15-3和横移驱动电机15-12。固定座15-1固定在底板15-13上。固定座15-1的两端分别固定有丝杠前支座15-11和丝杠后支座15-3。横移驱动丝杠15-10的两端分别转动连接在丝杠前支座15-11和丝杠后支座15-3之间。固定在移动块底部的螺母块与横移驱动丝杠15-10构成螺旋副。横移驱动电机15-12固定在丝杠前支座15-11上，且输出轴与横移驱动丝杠15-10的一端固定。

如图4所示，所述的外侧夹紧组件包括夹紧轮15-15、夹紧转轴15-14、夹紧支架15-16、夹紧安装座15-8。夹紧支架15-16通过夹紧安装座15-8固定在移动块15-2上；轴线竖直设置的夹紧轮15-15通过夹紧转轴15-14转动连接在夹紧支架15-16上。

如图3所示，弯折执行组件包括折弯轮15-5、折弯转轴15-4、折弯支架15-6和弯折直线动力元件。弯折直线动力元件采用气缸或液压缸，其折弯缸体15-9固定在移动块15-2上，折弯活塞推杆15-7上固定有折弯支架15-6。轴线竖直设置的折弯轮15-5通过折弯转轴15-4转动连接在折弯支架15-6上。折弯轮15-5在夹紧轮15-15抵住金属管料后推出，推动金属管料绕着对应的弯折点弯折90°夹角。在折弯轮15-5未推出的状态下，折弯轮15-5与夹紧轮15-15沿着垂直于移动块移动的方向对齐。

五个管料定位机构12与五个管料折弯机构15分别对应。管料定位机构12的定位轮12-6推出后的定位位置与对应的管料折弯机构15中的夹紧轮15-15沿着移动块的移动方向对齐。

当需要夹紧金属管料时，横移驱动电机15-12驱动横移驱动丝杠15-10，带动移动块15-2沿固定座15-1的导向槽移动，使夹紧轮15-15到达规定位置，金属管料被夹持在定位轮与夹紧轮之间；焊接结束后，横移驱动电机15-12驱动横移驱动丝杠15-10，带动移动块15-2沿固定座15-1的导向槽反向移动，使夹紧轮15-15退回到原来位置，便于成品下料。

当需要折弯金属管料时，横移驱动电机15-12驱动横移驱动丝杠15-10，带动移动块15-2沿固定座15-1的导向槽移动，使外侧夹紧组件的夹紧轮15-15到达规定位置，夹紧管料；此时，管料折弯机构通过气压（或液压）推动折弯活塞推杆15-7前行，由折弯轮15-5滚压管料3达到折弯目的。焊接结束后，卸压使折弯活塞推杆15-7后退，同时横移驱动电机15-12驱动横移驱动丝杠15-10，带动移动块15-2沿固定座15-1的导向槽反向移动，使管料折弯机构退回到原来位置，便于成品下料。

弯折点c、d对应的管料折弯机构15中的底板15-13均固定在弯折底座11上。弯折点b、f、e对应的管料折弯机构15中的底板15-13分别通过独立的升降模块安装在弯折底座11上，使得弯折点b、f、e对应的管料折弯机构15能够在工作过程中降低位置，避免管料弯折过程中与管料折弯机构15发生干涉

弯折点b、c、d、e对应的管料定位机构12中的定位基座12-2固定在弯折工作台14上。弯折点f对应的管料定位机构12中的定位基座12-2通过升降模块安装在弯折工作台14上，使得弯折点f对应的管料定位机构12能够在工作过程中降低位置，避免管料弯折过程中与管料定位机构12发生干涉。

金属管料的进料位置为弯折点d对应的管料定位机构12与管料折弯机构15之间。金属管料的进料方向弯折点d向弯折点c的方向。

该座椅骨架一体化成型设备的成型方法，包括以下步骤：

步骤一、直线型的金属管料2由第一个管料输送机构输送至坡口切割装置。

步骤二、蜗轮轴10-6旋转带动小台板10-5旋转，使小台板10-5上的切割组件绕竖直轴线转动，对坡口切割装置10的锯切角度进行调整，适应所需的坡口角度。

步骤三、圆锯电机10-4带动圆锯片10-14旋转，为锯切坡口提供主运动。升降动力组件带动切割组件进行升降运动，在管料的端部切割出斜面。

步骤四、第一管料输送机构继续输送管料，使得管料经过第二个管料输送机构，直至管料到达需要压力成型的位置。

步骤五、第二管料输送机构夹持被成型管料段的一端，柔性夹持机构3夹持被成型管料段的另一端。

步骤六、按照所需成型的形状，通过控制三个辊轮挤压单元中辊压轮7-7对被成型管料段进行压力成型，使得被成型管料段形成波浪形或大圆形。

步骤七、对管料上每一段所需成型的管段，均重复步骤四至步骤六，在金属管料上管段AB和管段CD对应的位置分别加工出波浪段和圆弧段。

步骤八、根据步骤二和三中的方法对金属管料末端的坡口切割。

步骤九、第三管料输送机构输送完成成型和坡口切割的管料，完成下料。

步骤十、带有波浪段和圆弧段的金属管料从进料位置输入，使得金属管料上对应弯折点c、d对应的位置分别到达弯折点c、d对应的管料定位机构12的外侧。

步骤十一、弯折点c、d对应的管料定位机构12中的定位轮12-6推出，对金属管料进行定位。

步骤十二、弯折点c、d对应的管料折弯机构15对应的夹紧轮15-15在横移驱动电机15-12的驱动下推出，使得夹紧轮15-15与定位轮12-6将管料夹紧。

步骤十三、弯折点c、d对应的管料折弯机构15对应的折弯轮15-5在弯折直线动力元件的驱动下推出，金属管料在两个折弯轮15-5的推动下绕着弯折点c、d弯折90°。该过程中，弯折点b、e对应的管料折弯机构15降低位置，避免干涉。

步骤十四、弯折点b、e对应的管料定位机构12和管料折弯机构15对金属管料进行弯曲；弯曲过程与步骤十一至十三中一致。该过程中，弯折点b、e对应的管料折弯机构15上升复位，弯折点f对应的管料定位机构12和管料折弯机构15降低位置，避免干涉。

步骤十五、弯折点f对应的管料定位机构12和管料折弯机构15对金属管料进行弯曲；弯曲过程与步骤十一至十三中一致。该过程中，弯折点f对应的管料定位机构12和管料折弯机构15上升复位；弯折点b对应的管料折弯机构15降低位置，避免干涉。

步骤十六、焊接机器人对焊点u、v、w进行焊接。

步骤十七、所有管料定位机构12、管料折弯机构15均退回。下料机器人抓取成品下料。

Claims (10)

1.一种座椅骨架一体化成型设备，包括弯折焊接加工模块（Ⅱ）；其特征在于：所述的弯折焊接加工模块（Ⅱ）用于将金属管料进行弯折成型以及焊接固定，以得到座椅骨架（13）；座椅骨架（13）包括依次相连的管段AB、管段BC、管段CD、管段DE、管段EF、管段FG；每两个相邻的管段之间具有一个弯折点b、c、d、e、f；管段AB的自由端与管段DE的中部焊接固定；管段FG的自由端与管段AB、管段BC的连接处焊接固定；

所述的弯折焊接加工模块（Ⅱ）包括弯折底座（11）、弯折工作台（14）、管料定位机构（12）、管料折弯机构（15）和焊接机器人；焊接机器人用于对座椅骨架（13）上的焊点位置进行焊接；弯折工作台（14）安装在弯折底座（11）上；管料定位机构（12）共有五个；五个管料定位机构（12）均安装在弯折工作台（14）上，且安装位置与座椅骨架（13）上的五个弯折点b、c、d、e、f的内侧分别对应；

所述的管料定位机构（12）包括定位基座（12-2）、定位轮（12-6）、定位支架（12-5）和定位轮驱动组件；定位基座（12-2）安装在弯折工作台（14）上；定位支架（12-5）滑动连接在定位基座（12-2）上；定位轮（12-6）转动连接在定位支架（12-5）上；定位支架（12-5）在定位轮驱动组件的驱动下进行水平移动；

所述的管料折弯机构（15）共有五个；五个管料折弯机构（15）均安装在弯折底座（11）上，且安装位置与座椅骨架（13）上的五个弯折点b、c、d、e、f的外侧分别对应；管料折弯机构（15）包括底板（15-13）、移动块（15-2）、横移驱动组件、外侧夹紧组件和弯折执行组件；底板（15-13）安装在弯折底座（11）上；移动块（15-2）滑动连接在底板（15-13）上；外侧夹紧组件和弯折执行组件均安装在移动块（15-2）上；移动块由横移驱动组件驱动进行滑动；

所述的外侧夹紧组件包括夹紧轮（15-15）、夹紧支架（15-16）、夹紧安装座（15-8）；夹紧支架（15-16）通过夹紧安装座（15-8）固定在移动块（15-2）上；夹紧轮（15-15）转动连接在夹紧支架（15-16）上；所述的弯折执行组件包括折弯轮（15-5）、折弯转轴（15-4）、折弯支架（15-6）和弯折直线动力元件；折弯支架（15-6）滑动连接在移动块（15-2）上；折弯轮（15-5）转动连接在折弯支架（15-6）上；

工作过程中，定位轮从管料的内侧对管料提供定位；夹紧轮（15-15）配合定位轮夹紧管料；折弯轮（15-5）推动管料绕着弯折点发生弯折；弯折点b、f、e对应的管料折弯机构（15）以及弯折点f对应的管料定位机构（12）能够在工作过程中降低位置，避免管料弯折过程中与管料折弯机构（15）发生干涉。

2.根据权利要求1所述的一种座椅骨架一体化成型设备，其特征在于：所述的定位轮（12-6）的移动方向与被加工座椅骨架（13）上对应的弯折点的角平分线重合。

3.根据权利要求1所述的一种座椅骨架一体化成型设备，其特征在于：所述的定位轮驱动组件包括定位电机（12-1）、定位丝杠（12-3）和定位移动块（12-4）；定位丝杠（12-3）转动连接在定位基座（12-2）上；定位移动块（12-4）与定位基座（12-2）滑动连接；定位丝杠（12-3）与定位移动块（12-4）构成螺旋副；定位支架（12-5）与定位移动块（12-4）固定；定位丝杠（12-3）由定位电机（12-1）驱动旋转；所述的横移驱动组件包括固定座（15-1）、横移驱动丝杠（15-10）、丝杠前支座（15-11）、丝杠后支座（15-3）和横移驱动电机（15-12）；固定座（15-1）固定在底板（15-13）上；固定座（15-1）的两端分别固定有丝杠前支座（15-11）和丝杠后支座（15-3）；横移驱动丝杠（15-10）的两端分别转动连接在丝杠前支座（15-11）和丝杠后支座（15-3）上；固定在移动块底部的螺母块与横移驱动丝杠（15-10）构成螺旋副；横移驱动丝杠（15-10）由横移驱动电机（15-12）驱动旋转。

4.根据权利要求1所述的一种座椅骨架一体化成型设备，其特征在于：与弯折点b、c、d、e、f对应的五个移动块的移动方向分别平行于完成弯折后的管段AB、BC、DE、EF、FG的长度方向。

5.根据权利要求1所述的一种座椅骨架一体化成型设备，其特征在于：所述的管料定位机构（12）的定位轮（12-6）推出后的定位位置与对应的管料折弯机构（15）中的夹紧轮（15-15）沿着移动块的移动方向对齐。

6.根据权利要求1所述的一种座椅骨架一体化成型设备，其特征在于：还包括变形坡口加工模块（Ⅰ）；变形坡口加工模块（Ⅰ）用于在直线型的金属管料上加工出特定的弯曲形状；变形坡口加工模块（Ⅰ）的出料位置与弯折焊接加工模块（Ⅱ）的进料位置对接。

7.根据权利要求6所述的一种座椅骨架一体化成型设备，其特征在于：所述的变形坡口加工模块（Ⅰ）包括基座（1），以及安装在基座（1）上的管料输送机构（9）、依次排列的坡口切割装置（10）和压力成型装置（7）；管料输送机构（9）有三个；其中，第一个管料输送机构用于上料；第二个管料输送机构用于压力成型时的夹持；第三个管料输送机构用于下料；坡口切割装置（10）位于第一个管料输送机构与第二个管料输送机构之间，用于在金属管料的端部切割出坡口；压力成型装置（7）位于第二个管料输送机构与第三个管料输送机构之间；

所述的压力成型装置（7）包括变形工作台（8）、工作台导轨（5）和工作台驱动组件，以及安装在变形工作台（8）上的管料弯曲成型组件；工作台导轨（5）固定在变形工作台（8）上；变形工作台（8）滑动连接在工作台导轨（5）上；变形工作台（8）的滑动方向平行于金属管料的输送方向；

工作台驱动组件包括工作台电机（4）、工作台丝杠（6）和工作台螺母；工作台丝杠（6）转动连接在基座（1）上；工作台螺母固定在变形工作台（8）的底部，并与工作台丝杠（6）构成螺旋副；工作台丝杠（6）由工作台电机（4）驱动旋转；

所述的管料弯曲成型组件包括n个辊轮挤压单元；n≥3；各辊轮挤压单元沿着变形工作台（8）的输送方向依次排列；工作过程中，任意两个相邻的辊轮挤压单元分别位于金属管料的相反侧；

所述的辊轮挤压单元包括辊压轮（7-7）、辊压支架（7-5）、辊压固定座（7-2）、辊压移动块（7-4）和挤压驱动组件；辊压移动块（7-4）滑动连接在基座（1）上，并由挤压驱动组件驱动进行滑动；辊压支架（7-5）固定在辊压移动块（7-4）上，且转动连接有辊压轮（7-7）；辊压轮（7-7）由辊压电机（7-1）驱动旋转；工作过程中，辊压轮（7-7）能够在挤压驱动组件的驱动下抵住金属管料的侧部。

8.根据权利要求7所述的一种座椅骨架一体化成型设备，其特征在于：所述的管段AB上包含一个波浪段；管段CD上包含一个圆弧段；波浪段和圆弧段均通过各个辊轮挤压单元配合下对金属管料挤压形成。

9.根据权利要求6或7所述的一种座椅骨架一体化成型设备，其特征在于：所述变形坡口加工模块（Ⅰ）的出料位置与弯折焊接加工模块（Ⅱ）的进料位置之间设置有过渡支撑机构；过渡支撑机构上安装有用于支撑管料的滚筒。

10.如权利要求1所述的一种座椅骨架一体化成型设备的成型方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、金属管料从进料位置输入，使得金属管料上对应弯折点c、d对应的位置分别到达弯折点c、d对应的管料定位机构（12）的外侧；

步骤二、弯折点c、d对应的管料定位机构（12）和管料折弯机构（15）对金属管料进行弯曲；该过程中，弯折点b、e对应的管料折弯机构（15）下降，避免与金属管料发生干涉；

管料定位机构（12）和管料折弯机构（15）对金属管料进行弯曲的过程如下：

①.管料定位机构（12）中的定位轮（12-6）推出，对金属管料进行定位；

②.管料折弯机构（15）的移动块移动，使得夹紧轮（15-15）抵住金属管料，金属管料被定位轮（12-6）与夹紧轮（15-15）夹住；

③.管料折弯机构（15）折弯轮（15-5）在弯折直线动力元件的驱动下推出，金属管料在折弯轮（15-5）的推动下绕着弯折点发生弯折；

步骤三、弯折点b、e对应的管料定位机构（12）和管料折弯机构（15）对金属管料进行弯曲；该过程中，弯折点f对应的管料定位机构（12）和管料折弯机构（15）降低，避免与金属管料发生干涉；

步骤四、弯折点f对应的管料定位机构（12）和管料折弯机构（15）对金属管料进行弯曲；该过程中，弯折点b对应的管料折弯机构（15）降低，避免与金属管料发生干涉；

步骤五、焊接机器人将管段AB的自由端与管段DE的中部焊接在一起，将管段FG的自由端与管段AB、管段BC的连接处焊接在一起。

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