CN202527557U

CN202527557U - 双齿条变曲率弯曲装置

Info

Publication number: CN202527557U
Application number: CN2012201544184U
Authority: CN
Inventors: 钱波; 孙路平; 李强; 阎昱; 王海波
Original assignee: North China University of Technology
Current assignee: North China University of Technology
Priority date: 2012-04-12
Filing date: 2012-04-12
Publication date: 2012-11-14
Anticipated expiration: 2022-04-12

Abstract

本实用新型提供的双齿条变曲率弯曲装置，通过各个部件的相互配合协作可以实现弯曲辊前后方向的直线运动和绕旋转轴转动，同时第一弯曲辊和第二弯曲辊也在同步旋转。本实用新型能够根据设计的要求，通过双齿条联动驱动，在水平方向上实现型材的连续的变曲率弯曲，更好的满足生产要求和提高生产效率。

Description

双齿条变曲率弯曲装置

技术领域

本实用新型涉及一种型材弯曲设备，具体涉及一种双齿条变曲率弯曲装置。

背景技术

变曲率弯曲的型材在航空航天领域、汽车工业、桥梁和建筑等行业有广泛应用。

常用的型材弯曲方法有拉弯、压弯和推弯等，但是，现有的型材弯曲方法仅局限于加工为形状简单或固定曲率的零件，而对于变曲率分布的弯曲零件，利用现有方法很难一次成形。

目前，现有技术中出现一种采用更换模具进行分步弯曲的方法，从而实现将型材加工成为变曲率弯曲的零件，但该种方法主要存在以下缺陷：生产成本高、生产周期长以及成型质量不稳定。

实用新型内容

针对现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种双齿条变曲率弯曲装置及应用该装置的方法。，利用双齿条联动实现型材水平方向的变曲率变曲，具有结构简单、生产成本低、生产周期短和成型质量稳定的优点。

本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型提供一种双齿条变曲率弯曲装置，包括：固定机架、弯曲机架、旋转部件以及齿条驱动机构；

所述固定机架包括：基准底板、第一滚珠丝杠副、第二滚珠丝杠副以及与所述基准底板固定连接的滚珠丝杠支撑座；其中，所述第一滚珠丝杠副和所述第二滚珠丝杠副分别包括：滚珠丝杆和与所述滚珠丝杆通过滚珠滚动连接的螺母副；所述滚珠丝杆的一端与所述滚珠丝杠支撑座转动连接，所述滚珠丝杆的另一端用于连接伺服电机；

所述弯曲机架包括：弯曲机架底板、弯曲辊轴、弯曲辊和轴承座；所述轴承座固定安装于所述弯曲机架底板的表面，所述弯曲辊轴的一端与所述轴承座转动连接，所述弯曲辊轴的另一端用于连接变频电机，所述弯曲辊固定套设在所述弯曲辊轴的周向；

所述旋转部件包括：旋转轴；

所述齿条驱动机构包括：驱动齿轮、第一齿条和第二齿条；所述第一齿条和所述第二齿条对称设置在所述驱动齿轮的两侧，并且，所述第一齿条和所述第二齿条分别与所述驱动齿轮啮合；所述驱动齿轮与所述弯曲机架底板固定连接；

所述旋转轴的上端与所述驱动齿轮通过键连接，所述第一滚珠丝杠副与所述第一齿条固定连接，所述第二滚珠丝杠副与所述第二齿条固定连接，并且，所述第一齿条和所述第二齿条的安装平面与所述滚珠丝杆的轴线方向平行。

优选的，所述旋转部件与所述固定机架滑动连接。

优选的，所述双齿条变曲率弯曲装置还包括：下导轨副；所述旋转部件还包括：与所述旋转轴套设固定连接的旋转轴套；所述下导轨副包括：下导轨和下滑块；所述下导轨和所述下滑块滑动连接；所述下导轨固定安装在所述基准底板表面，所述下滑块与所述旋转轴套的下表面固定连接。

优选的，还包括：上导轨副；所述上导轨副包括：上导轨和上滑块；所述上导轨和所述上滑块滑动连接；所述上导轨固定安装在所述旋转轴套的上表面，所述上滑块分别与所述第一滚珠丝杠副和所述第二滚珠丝杠副固定连接。

优选的，还包括：侧导轨副；所述侧导轨副包括：侧导轨和侧滑块；所述侧导轨与侧导轨支撑板固定连接，所述侧导轨支撑板固定安装在所述基准底板表面，所述侧滑块分别与所述第一滚珠丝杠副和所述第二滚珠丝杠副固定连接。

优选的，所述弯曲辊轴包括左右对称设置的第一弯曲辊轴和第二弯曲辊轴；所述弯曲辊包括左右对称设置的第一弯曲辊和第二弯曲辊；所述轴承座包括左右对称设置的第一轴承座和第二轴承座；所述第一弯曲辊套设固定在所述第一弯曲辊轴的周向，所述第二弯曲辊套设固定在所述第二弯曲辊轴的周向；所述第一弯曲辊轴的一端与所述第一轴承座转动连接，所述第一弯曲辊轴的另一端固定安装有第一弯曲辊滑块，在所述弯曲机架底板上固定安装有第一弯曲辊导向轨，所述第一弯曲辊滑块与所述第一弯曲辊导向轨滑动连接；所述第二弯曲辊轴的一端与所述第二轴承座转动连接，所述第二弯曲辊轴的另一端固定安装有第二弯曲辊滑块，在所述弯曲机架底板上固定安装有第二弯曲辊导向轨，所述第二弯曲辊滑块与所述第二弯曲辊导向轨滑动连接；还包括：轴承座支撑板；所述轴承座支撑板设置有直线导向槽，所述轴承座支撑板通过所述直线导向槽分别与所述第一轴承座和所述第二轴承座固定连接；

还包括：第一调节机构和第二调节机构；所述第一调节机构分别与所述第一弯曲辊滑块和所述第二弯曲辊滑块固定连接；所述第二调节机构分别与所述第一轴承座、所述第二轴承座固定连接；所述第二调节机构还与所述轴承座支撑板螺纹连接。

优选的，所述第一弯曲辊轴的轴线、所述第二弯曲辊轴的轴线与所述旋转轴的轴线均平行；并且，所述第一弯曲辊轴和所述第二弯曲辊轴相对于所述旋转轴对称设置。

优选的，所述轴承座支撑板的直线导向槽表面设置有刻度线。

优选的，还包括：光栅尺组件；所述光栅尺组件包括：光栅尺和光栅尺活动端连接板；所述光栅尺的活动端通过所述光栅尺活动端连接板与所述第一滚珠丝杆副和第二滚珠丝杆副固定连接；所述光栅尺的固定端固定安装在所述固定机架的表面。

本实用新型还提供一种应用上述双齿条变曲率弯曲装置的双齿条变曲率弯曲方法，包括以下步骤：

在所述伺服电机的输出转矩作用下，当所述第一滚珠丝杠副和所述第二滚珠丝杠副等速同向旋转时，带动所述第一齿条和所述第二齿条同时同向运动；在所述第一齿条和所述第二齿条的带动下，推动所述驱动齿轮沿滚珠丝杠副的轴线方向前进或后退，从而带动所述弯曲机架与所述旋转部件同步前进或后退；

在所述伺服电机的输出转矩作用下，当所述第一滚珠丝杠副和所述第二滚珠丝杠副等速反向旋转时，带动所述第一齿条和所述第二齿条同时反向运动；在所述第一齿条和所述第二齿条的带动下，推动所述驱动齿轮转动，从而带动所述弯曲机架与所述旋转部件随着所述驱动齿轮的旋转而旋转；

在所述伺服电机的输出转矩作用下，当所述第一滚珠丝杠副和所述第二滚珠丝杠副不等速旋转时，推动所述第一齿条和所述第二齿条差动，从而推动所述驱动齿轮沿滚珠丝杆副轴线方向发生移动的同时绕所述旋转轴发生转动，所述驱动齿轮的运动带动所述弯曲机架移动的同时旋转。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型提供的双齿条变曲率弯曲装置及应用该装置的方法，通过各个部件的相互配合协作可以实现弯曲辊前后方向的直线运动和绕旋转轴转动，同时第一弯曲辊和第二弯曲辊也在同步旋转。本实用新型能够根据设计的要求，通过双齿条联动驱动，在水平方向上实现型材的连续的变曲率弯曲，更好的满足生产要求和提高生产效率。

附图说明

图1是本实用新型提供的双齿条变曲率弯曲装置的主视图；

图2是本实用新型提供的双齿条变曲率弯曲装置的右视图；

图3是本实用新型提供的双齿条变曲率弯曲装置中旋转部件的主视图；

图4是本实用新型提供的双齿条变曲率弯曲装置中弯曲机架的俯视图；

图5是本实用新型提供的双齿条变曲率弯曲装置中双齿条驱动机构的齿轮齿条啮合图；

图6是本实用新型提供的型材变曲率弯曲成型原理示意图。

具体实施方式

本实用新型提供一种双齿条变曲率弯曲装置，包括：固定机架、弯曲机架、旋转部件以及齿条驱动机构；所述旋转部件与所述固定机架滑动连接。具体滑动连接机构可以为下导轨副23；下导轨副23包括：下导轨和下滑块；所述下导轨和所述下滑块滑动连接；所述下导轨固定安装在基准底板1表面，所述下滑块与旋转轴套19的下表面固定连接。通过下导轨副，实现了旋转部件沿下导轨在固定机架上前后移动。其中，固定机架包括：基准底板1、第一滚珠丝杠副2、第二滚珠丝杠副3以及与基准底板1固定连接的滚珠丝杠支撑座4；其中，第一滚珠丝杠副2和第二滚珠丝杠副3分别包括：滚珠丝杆和与所述滚珠丝杆通过滚珠滚动连接的螺母副；所述滚珠丝杆的一端与滚珠丝杠支撑座4转动连接，所述滚珠丝杆的另一端用于连接伺服电机；

所述弯曲机架包括：弯曲机架底板5、弯曲辊轴、弯曲辊和轴承座6；轴承座6固定安装于弯曲机架底板5的表面，所述弯曲辊轴的一端与轴承座6转动连接，所述弯曲辊轴的另一端用于连接变频电机，所述弯曲辊固定套设在所述弯曲辊轴的周向；其中，本实用新型中，可以左右对称安装两个弯曲辊轴，如图4所示，所述弯曲辊轴包括左右对称设置的第一弯曲辊轴7和第二弯曲辊轴8；所述弯曲辊包括左右对称设置的第一弯曲辊9和第二弯曲辊10；所述轴承座包括左右对称设置的第一轴承座和第二轴承座；第一弯曲辊9套设固定在第一弯曲辊轴7的周向，第二弯曲辊10套设固定在第二弯曲辊轴8的周向；第一弯曲辊轴7的一端与所述第一轴承座转动连接，第一弯曲辊轴7的另一端固定安装有第一弯曲辊滑块11，在弯曲机架底板5上固定安装有第一弯曲辊导向轨12，第一弯曲辊滑块11与第一弯曲辊导向轨12滑动连接；第二弯曲辊轴8的一端与所述第二轴承座转动连接，第二弯曲辊轴8的另一端固定安装有第二弯曲辊滑块13，在弯曲机架底板5上固定安装有第二弯曲辊导向轨14，第二弯曲辊滑块13与第二弯曲辊导向轨14滑动连接；还包括：轴承座支撑板15；轴承座支撑板15设置有直线导向槽，轴承座支撑板15通过所述直线导向槽分别与所述第一轴承座和所述第二轴承座固定连接。由于第一弯曲辊轴和第二弯曲辊轴分别连接有变频电机，变频电机驱动第一弯曲辊轴和第二弯曲辊轴旋转，从而实现型材弯曲过程中的主运动，即：成型弯曲辊的旋转运动。

另外，轴承座支撑板的直线导向槽表面可以设置有刻度线，从而更有利于对第一弯曲辊轴和第二弯曲辊轴之间距离进行调节，提高调节精度。

还包括：第一调节机构16和第二调节机构17；第一调节机构16分别与第一弯曲辊滑块11和第二弯曲辊滑块13固定连接；第二调节机构17分别与所述第一轴承座、所述第二轴承座固定连接；第二调节机构还与轴承座支撑板15螺纹连接。另外，第一弯曲辊轴7的轴线、第二弯曲辊轴8的轴线与旋转轴18的轴线均平行；并且，第一弯曲辊轴7和第二弯曲辊轴8相对于旋转轴18对称设置。通过第一调节机构和第二调节机构，可以调整第一弯曲辊和第二弯曲辊之间的距离。

所述旋转部件包括：旋转轴18和与旋转轴18套设固定连接的旋转轴套19；

所述齿条驱动机构包括：驱动齿轮20、第一齿条21和第二齿条22；第一齿条21和第二齿条22对称设置在驱动齿轮20的两侧，并且，第一齿条21和第二齿条22分别与驱动齿轮20啮合；

旋转轴18的上端与驱动齿轮20通过键连接，第一滚珠丝杠副2与第一齿条21固定连接，第二滚珠丝杠副3与第二齿条22固定连接，并且，第一齿条21和第二齿条22的安装平面与所述滚珠丝杆的轴线方向平行。驱动齿轮20与弯曲机架底板5固定连接。由于本实用新型中，驱动齿轮20与弯曲机架底板5固定连接，并且与旋转轴18键连接，并且，第一齿条21和第二齿条22的安装平面与所述滚珠丝杆的轴线方向平行。所以，弯曲机架可以随着驱动齿轮的旋转而旋转，而驱动齿轮可以在以下两种情况下发生旋转：(一)由于旋转轴与驱动齿轮键连接，所以当旋转轴旋转时，可以带动驱动齿轮旋转。(二)当第一滚珠丝杆和第二滚珠丝杆旋转时，将丝杆的旋转运动转化为第一齿条和第二齿条的直线运动；当第一齿条和第二齿条做直线运动时，由于驱动齿轮分别与第一齿条和第二齿条啮合，因此，也同样会带动驱动齿轮旋转。

前已述及，通过下导轨副，实现了旋转部件沿下导轨在固定机架上前后移动，又由于驱动齿轮20与弯曲机架底板5固定连接，并且与旋转轴18键连接，所以，同时也实现了弯曲机架沿下导轨在固定机架上前后移动的效果。

更进一步的，第一滚珠丝杠副2经减速器与伺服电机连接，伺服电机通过减速器驱动第一滚珠丝杠副2旋转，从而带动与第一滚珠丝杠副2固定连接的第一齿条移动；同样的，第二滚珠丝杠副3经减速器与伺服电机连接，伺服电机通过减速器驱动第二滚珠丝杠副3旋转，从而带动与第二滚珠丝杠副3固定连接的第二齿条移动；当第一齿条和第二齿条移动时，第一齿条和第二齿条的运动驱动驱动齿轮旋转和移动，从而带动与驱动齿轮固定连接的弯曲机架和旋转部件前后移动和旋转；具体包括以下三种形式：

当第一滚珠丝杠副2和第二滚珠丝杠副3在伺服电机的输出转矩作用下等速同向旋转时，带动第一齿条和第二齿条同时同向运动；在第一齿条和第二齿条的带动下，驱动齿轮沿滚珠丝杠副的轴线方向前进或后退。因此，驱动齿轮带动弯曲机架与旋转部件同步前进或后退，从而实现变曲率弯曲成型的横向进给运动。

当第一滚珠丝杠副2和第二滚珠丝杠副3在伺服电机的输出转矩作用下等速反向旋转时，带动第一齿条和第二齿条同时反向运动；在第一齿条和第二齿条的带动下，推动驱动齿轮转动，从而带动弯曲机架与旋转部件随着驱动齿轮的旋转而旋转，实现变曲率弯曲成型的辅助摆动运动。

当第一滚珠丝杠副2和第二滚珠丝杠副3在伺服电机的输出转矩作用下不等速旋转时，推动第一齿条和第二齿条差动，推动驱动齿轮沿滚珠丝杆副轴线方向发生移动的同时绕旋转轴发生转动。驱动齿轮带动弯曲机架旋转，从而实现变曲率弯曲成型的横向进给运动和辅助摆动运动的相互配合。

通过调整双齿条驱动机构的工作方式，能实现变曲率弯曲成型的横向进给、辅助摆动以及横向选给与辅助摆动的结合，从而实现变曲率弯曲成型的水平方向的调整。

另外，还包括：上导轨副24；上导轨副24包括：上导轨和上滑块；所述上导轨和所述上滑块滑动连接；所述上导轨固定安装在旋转轴套19的上表面，所述上滑块分别与第一滚珠丝杠副2和第二滚珠丝杠副3固定连接。

还包括：侧导轨副25；侧导轨副25包括：侧导轨和侧滑块；所述侧导轨与侧导轨支撑板26固定连接，侧导轨支撑板26固定安装在基准底板1表面，所述侧滑块分别与第一滚珠丝杠副2和第二滚珠丝杠副3固定连接。

还包括：光栅尺组件；所述光栅尺组件包括：光栅尺27和光栅尺活动端连接板28；光栅尺27的活动端通过光栅尺活动端连接板28分别与第一滚珠丝杠副2和第二滚珠丝杠副3固定连接；光栅尺27的固定端固定安装在所述固定机架的表面。由于光栅尺27的活动端通过光栅尺活动端连接板28分别与第一滚珠丝杠副2和第二滚珠丝杠副3固定连接，因此，光栅尺随着滚珠丝杠副的运动而运动，从而可以随时监测双齿条变曲率弯曲装置的运动状态，并反馈给计算机与初始目标运动状态进行比较分析，从而能够及时对出现的偏差作出调整和补偿。

图6为型材变曲率弯曲成型过程示意图，本实用新型采用3道次，即3组变曲率弯曲辊组成的变曲率弯曲机弯曲型材。相邻两道次的变曲率弯曲机的间距为500mm。型材弯曲前，待弯曲的型材端头为基准，根据型材曲率变化要求，计算出型材各个位置所需的弯曲辊的位移量和旋转角度，并根据型材的材料特性，确定型材移动速度，从而计算出弯曲时间(位置)与弯曲辊的位移量和旋转角度的对应关系，编写控制程序，控制伺服电机运动，从而控制整个工作过程。

具体过程为：型材进入弯曲辊，安装在弯曲辊轴上的变频电机带动弯曲辊轴转动，进而带动安装在弯曲辊轴上的弯曲辊转动。弯曲辊通过摩擦带动型材前进。

综上所述，本实用新型提供的双齿条变曲率弯曲装置，通过各个部件的相互配合协作可以实现弯曲辊前后方向的直线运动和绕旋转轴转动，同时第一弯曲辊和第二弯曲辊也在同步旋转。本实用新型能够根据设计的要求，通过双齿条联动驱动，在水平方向上实现型材的连续的变曲率弯曲，更好的满足生产要求和提高生产效率。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种双齿条变曲率弯曲装置，其特征在于，包括：固定机架、弯曲机架、旋转部件以及齿条驱动机构；

所述旋转部件包括：旋转轴；

2.根据权利要求1所述的双齿条变曲率弯曲装置，其特征在于，所述旋转部件与所述固定机架滑动连接。

3.根据权利要求1所述的双齿条变曲率弯曲装置，其特征在于，所述双齿条变曲率弯曲装置还包括：下导轨副；所述旋转部件还包括：与所述旋转轴套设固定连接的旋转轴套；所述下导轨副包括：下导轨和下滑块；所述下导轨和所述下滑块滑动连接；所述下导轨固定安装在所述基准底板表面，所述下滑块与所述旋转轴套的下表面固定连接。

4.根据权利要求1所述的双齿条变曲率弯曲装置，其特征在于，还包括：上导轨副；所述上导轨副包括：上导轨和上滑块；所述上导轨和所述上滑块滑动连接；所述上导轨固定安装在所述旋转轴套的上表面，所述上滑块分别与所述第一滚珠丝杠副和所述第二滚珠丝杠副固定连接。

5.根据权利要求1所述的双齿条变曲率弯曲装置，其特征在于，还包括：侧导轨副；所述侧导轨副包括：侧导轨和侧滑块；所述侧导轨与侧导轨支撑板固定连接，所述侧导轨支撑板固定安装在所述基准底板表面，所述侧滑块分别与所述第一滚珠丝杠副和所述第二滚珠丝杠副固定连接。

6.根据权利要求1所述的双齿条变曲率弯曲装置，其特征在于，所述弯曲辊轴包括左右对称设置的第一弯曲辊轴和第二弯曲辊轴；所述弯曲辊包括左右对称设置的第一弯曲辊和第二弯曲辊；所述轴承座包括左右对称设置的第一轴承座和第二轴承座；所述第一弯曲辊套设固定在所述第一弯曲辊轴的周向，所述第二弯曲辊套设固定在所述第二弯曲辊轴的周向；所述第一弯曲辊轴的一端与所述第一轴承座转动连接，所述第一弯曲辊轴的另一端固定安装有第一弯曲辊滑块，在所述弯曲机架底板上固定安装有第一弯曲辊导向轨，所述第一弯曲辊滑块与所述第一弯曲辊导向轨滑动连接；所述第二弯曲辊轴的一端与所述第二轴承座转动连接，所述第二弯曲辊轴的另一端固定安装有第二弯曲辊滑块，在所述弯曲机架底板上固定安装有第二弯曲辊导向轨，所述第二弯曲辊滑块与所述第二弯曲辊导向轨滑动连接；还包括：轴承座支撑板；所述轴承座支撑板设置有直线导向槽，所述轴承座支撑板通过所述直线导向槽分别与所述第一轴承座和所述第二轴承座固定连接；

7.根据权利要求6所述的双齿条变曲率弯曲装置，其特征在于，所述第一弯曲辊轴的轴线、所述第二弯曲辊轴的轴线与所述旋转轴的轴线均平行；并且，所述第一弯曲辊轴和所述第二弯曲辊轴相对于所述旋转轴对称设置。

8.根据权利要求6所述的双齿条变曲率弯曲装置，其特征在于，所述轴承座支撑板的直线导向槽表面设置有刻度线。

9.根据权利要求1所述的双齿条变曲率弯曲装置，其特征在于，还包括：光栅尺组件；所述光栅尺组件包括：光栅尺和光栅尺活动端连接板；所述光栅尺的活动端通过所述光栅尺活动端连接板与所述第一滚珠丝杆副和第二滚珠丝杆副固定连接；所述光栅尺的固定端固定安装在所述固定机架的表面。