EA020957B1

EA020957B1 - Изгибающее устройство

Info

Publication number: EA020957B1
Application number: EA201171433A
Authority: EA
Inventors: Синдзиро Куваяма; Ацуси Томидзава; Сабуро Иноуе
Original assignee: Сумитомо Метал Индастриз, Лтд.; Сумитомо Пайп Энд Тьюб Ко., Лтд.
Priority date: 2009-05-19
Filing date: 2010-05-17
Publication date: 2015-03-31
Also published as: US8511135B2; MX2011012243A; EP2433723A4; AU2010250499B2; CA2762540C; PL2433723T3; EP2433723B1; ES2517315T3; CA2762540A1; JP2015091609A; CN102458705A; EP2433723A1; JP5774821B2; AU2010250499A1; PT2433723E; CN102458705B; US20120079866A1; WO2010134496A1; EA201171433A1; JP2011000641A

Abstract

Предложено изгибающее устройство, предназначенное для гибки полой металлической заготовки, содержащее подающий механизм для подачи заготовки в ее продольном направлении, представляющий собой первый промышленный робот, способный подавать заготовку в виде сварной стальной трубы с возможностью поворота трубы вокруг ее продольной оси в положение ее сварного шва, не препятствующее гибке, а также регулирования траектории подачи трубы и любого смещения трубы от ее оси, когда труба установлена в подающем механизме, первый поддерживающий механизм, размещенный в первом положении и предназначенный для того, чтобы поддерживать заготовку при ее подаче, узел нагрева заготовки, размещенный во втором положении по ходу подачи заготовки и предназначенный для нагрева по меньшей мере части заготовки, узел охлаждения заготовки, размещенный в третьем положении по ходу подачи заготовки и предназначенный для частичного охлаждения той части подаваемой заготовки, которая была нагрета узлом нагрева, второй поддерживающий механизм, размещенный в четвертом положении по ходу подачи заготовки и предназначенный для воздействия изгибающим моментом на нагретый участок заготовки посредством двух- или трехмерного перемещения заготовки, удерживаемой по меньшей мере в одном положении, с обеспечением ее изгиба в требуемую форму, и механизм предотвращения деформации заготовки, размещенный в пятом положении по ходу подачи заготовки.

Description

(57) Предложено изгибающее устройство, предназначенное для гибки полой металлической заготовки, содержащее подающий механизм для подачи заготовки в ее продольном направлении, представляющий собой первый промышленный робот, способный подавать заготовку в виде сварной стальной трубы с возможностью поворота трубы вокруг ее продольной оси в положение ее сварного шва, не препятствующее гибке, а также регулирования траектории подачи трубы и любого смещения трубы от ее оси, когда труба установлена в подающем механизме, первый поддерживающий механизм, размещенный в первом положении и предназначенный для того, чтобы поддерживать заготовку при ее подаче, узел нагрева заготовки, размещенный во втором положении по ходу подачи заготовки и предназначенный для нагрева по меньшей мере части заготовки, узел охлаждения заготовки, размещенный в третьем положении по ходу подачи заготовки и предназначенный для частичного охлаждения той части подаваемой заготовки, которая была нагрета узлом нагрева, второй поддерживающий механизм, размещенный в четвертом положении по ходу подачи заготовки и предназначенный для воздействия изгибающим моментом на нагретый участок заготовки посредством двух- или трехмерного перемещения заготовки, удерживаемой по меньшей мере в одном положении, с обеспечением ее изгиба в требуемую форму, и механизм предотвращения деформации заготовки, размещенный в пятом положении по ходу подачи заготовки.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к изгибающему устройству, имеющему промышленный робот в качестве компонента. Более конкретно, настоящее изобретение относится к изгибающему устройству для изготовления изогнутого элемента изгибанием двухмерно или трехмерно длинной металлической заготовки, имеющей замкнутое поперечное сечение.

Уровень техники

Несущие элементы, армированные элементы или конструктивные элементы, изготовленные из металла и имеющие изогнутую форму, используются в автомобилях и различных типах машин и т.п. Эти изогнутые элементы должны обладать высокой прочностью, легким весом и небольшим размером. Этот тип изогнутого элемента изготовлен свариванием прессованных элементов, пробиванием отверстий в пластине, ковкой и т.п. Однако трудно дополнительно уменьшать вес и размер изогнутых элементов, изготовленных такими способами изготовления.

В последние годы изготовление этого типа изогнутого элемента с помощью так называемой технологии гидроформинга активно изучалось (см., например, непатентный документ 1). Как описано на с. 28 непатентного документа 1, имеются различные изменения в технологии гидроформинга трубы, такие как, например, разработка материалов для использования в этом способе и увеличения степени свободы форм, которые могут быть образованы, и в связи с этим в будущем необходимы дополнительные технологические разработки.

В патентном документе 1 заявитель раскрыл изгибающее устройство. Фиг. 3 представляет собой примерный вид, схематично показывающий изгибающее устройство 0.

Как показано на фиг. 3, изгибающее устройство 0 изготавливает изогнутый элемент 8, который попеременно или непрерывно имеет изогнутый участок, который изогнут двухмерно или трехмерно, и упрочненный закалкой участок в его продольном направлении и/или в окружном направлении на поверхности, которая пересекает продольное направление с высокой рабочей эффективностью при поддержании адекватной точности гибки. В связи с этим изгибающее устройство 0 выполняет следующие операции на стальной трубе 1, которая представляет собой заготовку (материал, подлежащий обработке) и которая поддерживается поддерживающими средствами 2 так, чтобы иметь возможность перемещения в ее осевом направлении при подаче стальной трубы 1 от впускной стороны к выпускной стороне, используя подающее устройство 3, например шариковый винт:

(a) быстрое нагревание участка стальной трубы 1 высокочастотной нагревательной катушкой 5, расположенной после поддерживающих средств 2, до диапазона температур, в котором возможно упрочнение закалкой, (b) быстрое охлаждение стальной трубы 1 водоохлаждающим устройством 6, расположенным после высокочастотной нагревательной катушки 5, и (c) сообщение изгибающего момента нагретому участку стальной трубы 1 для выполнения гибки двухмерным или трехмерным изменением положения подвижной роликовой волоки 4, имеющей, по меньшей мере, комплект роликовых пар 4а, которые поддерживают стальную трубу 1 при ее подаче.

Список документов предшествующего уровня техники

Патентный документ 1: \УО 2006/093006.

Непатентный документ 1: ЛйоБЙа ОуиБки (журнал общества автомобильных инженеров Японии), Уо1. 57, № 6, 2003, с. 23-28.

Раскрытие изобретения

В результате внимательных исследований, направленных на улучшение изгибающего устройства 0, авторы обнаружили, что изгибающее устройство 0 имеет следующие проблемы.

(a) Подающее устройство 3, использующее шариковый винт или т.п., нуждается в установке в соответствии с типом стальной трубы 1. Эта установка требует значительного времени. В результате, производственный цикл изгибающего устройства 0 увеличивается и его производительность падает. В дополнение, когда линия траектории стальной трубы 1 изменяется, необходимо регулировать положение для установки подающего устройства 3 в соответствии с этим изменением линии траектории, приводя к уменьшению производительности изгибающего устройства 0.

(b) Подающее устройство 3, использующее шариковый винт или т.п., подает стальную трубу 1, приводя в движение шариковый винт после того, как стальная труба 1 была установлена в подающем устройстве. В связи с этим трудно сокращать производственное тактовое время.

(c) Необходимо синхронизировать тактовое время подающего устройства 3, используя шариковый винт или т.п., и подвижной роликовой волоки 4. Однако трудно точно синхронизировать их, при этом, если они не синхронизированы точно, размерная точность изогнутого элемента становится непригодной.

(ά) Для подающего устройства 3 требуется большое пространство для установки, используя шариковый винт или т.п. и поддерживающее устройство для поддержания роликовой волоки 4 так, что волока 4 может перемещаться в пространстве. Это создает ограничения, при которых изгибающее устройство 0 может быть установлено.

(е) В случае стальной трубы 1, являющейся сварной стальной трубой, подающее устройство 3, использующее шариковый винт или т.п., не может выполнять операции, отличные от подачи, когда сталь- 1 020957 ная труба 1 установлена в нем (например, вращение стальной трубы 1 вокруг ее оси так, что положение сварного шва на стальной трубе 1 регулируется в положение, которое не вызывает проблем во время гибки, регулирование любого смещения продольной оси стальной трубы 1, когда она установлена в нем, и регулирование траектории подачи, приводя к уменьшению производительности изгибающего устройства 0).

(ί) Подающее устройство 3, использующее роликовый винт или т.п., и подвижная роликовая волока 4, имеющая по меньшей мере один комплект роликовых пар 4а, требуют крайне точной работы, что создает необходимость периодически осуществлять чистку и ремонт этих компонентов. Однако ремонтопригодность подающего устройства 3 и подвижной роликовой волоки 4 недостаточна. В связи с этим ремонт и чистка подающего устройства 3 и подвижной роликовой волоки 4 требуют большого количества времени и трудозатрат.

В результате внимательного исследования для решения вышеописанных проблем настоящие авторы обнаружили, что вышеописанные проблемы (а)-(£) могут быть решены с помощью использования промышленного робота вертикально-шарнирного типа, например, в качестве, по меньшей мере, подающего устройства и, при необходимости, использования промышленного робота вертикально-шарнирного типа, например, в качестве поддерживающего устройства для подвижной роликовой волоки или в качестве устройства для предотвращения уменьшения размерной точности, установленного на выходной стороне подвижной роликовой волоки для того, чтобы увеличивать размерную точность. В результате дополнительных исследований они предлагают настоящее изобретение.

Настоящее изобретение представляет собой изгибающее устройство, предназначенное для гибки полой металлической заготовки, содержащее подающий механизм для подачи заготовки в ее продольном направлении, представляющий собой первый промышленный робот, способный подавать заготовку в виде сварной стальной трубы с возможностью поворота трубы вокруг ее продольной оси в положение ее сварного шва, не препятствующее гибке, а также регулирования траектории подачи трубы и любого смещения трубы от ее оси, когда труба установлена в подающем механизме, первый поддерживающий механизм, размещенный в первом положении и предназначенный для того, чтобы поддерживать заготовку при ее подаче, узел нагрева заготовки, размещенный во втором положении по ходу подачи заготовки и предназначенный для нагрева по меньшей мере части заготовки, узел охлаждения заготовки, размещенный в третьем положении по ходу подачи заготовки и предназначенный для частичного охлаждения той части подаваемой заготовки, которая была нагрета узлом нагрева, второй поддерживающий механизм, размещенный в четвертом положении по ходу подачи заготовки и предназначенный для воздействия изгибающим моментом на нагретый участок заготовки посредством двух- или трехмерного перемещения заготовки, удерживаемой по меньшей мере в одном положении, с обеспечением ее изгиба в требуемую форму, и механизм предотвращения деформации заготовки, размещенный в пятом положении по ходу подачи заготовки.

Устройство предпочтительно снабжено по меньшей мере одним вторым промышленным роботом, удерживающим второй поддерживающий механизм.

Механизм предотвращения деформации предпочтительно представляет собой третий промышленный робот.

По меньшей мере один робот из числа указанных первого, второго и третьего промышленных роботов предпочтительно представляет собой вертикальный шарнирный робот.

Вертикальный шарнирный робот предпочтительно представляет собой по меньшей мере 5-осевой шарнирный робот.

Согласно настоящему изобретению вышеописанные проблемы (а)-(Т) изгибающего устройства 0 могут быть решены. Таким образом, настоящее изобретение может обеспечивать изгибающее устройство, которое значительно более высокопроизводительное, занимает меньше пространства и проще в эксплуатации, чем изгибающее устройство 0, и может изготавливать длинные металлические изогнутые элементы, имеющие замкнутое поперечное сечение с высокой размерной точностью.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 представляет собой вид в перспективе, показывающий конструкцию изгибающего устройства согласно изобретению.

Фиг. 2 представляет собой примерный вид, показывающий пример конструкции первого-третьего промышленных роботов.

Фиг. 3 представляет собой примерный вид, схематично показывающий конструкцию изгибающего устройства, раскрытого в патентном документе 1.

Перечень ссылочных позиций

0: изгибающее устройство, раскрытое в патентном документе 1;

1: стальная труба;

2: поддерживающие средства;

3: подающее устройство;

4: подвижная роликовая волока;

4а: роликовая пара;

- 2 020957

5: высокочастотная нагревательная катушка;

6: охлаждающее устройство;

10: изгибающее устройство согласно настоящему изобретению;

11: подающий механизм;

12: первый поддерживающий механизм;

12а-12£: ролики;

13: нагревательный механизм;

а, 13Ь: нагревательные спирали;

14: охлаждающий механизм;

14а, 14Ь: охлаждающие распылительные форсунки;

15: второй поддерживающий механизм;

16: механизм предотвращения деформации;

17: стальная труба;

17-1: другая обрабатываемая заготовка;

17а: передний концевой участок;

18, 18-1: первые промышленные роботы;

19: верхнее плечо;

20: переднее плечо;

20а: запястье;

21: контроллер;

22: блок ввода;

23: паллет;

24, 24-1: концевой исполнительный орган;

25: подвижная роликовая волока;

25а, 25Ь: роликовая пара;

27: второй промышленный робот;

27а: кисть;

28: третий промышленный робот;

29: кисть;

29-1: запасная кисть;

30: стойка для запасного инструмента;

31: опорное основание;

32: поддерживающий нагревательную катушку робот;

33: стойка для запасной нагревательной катушки;

34: стойка для запасного инструмента;

35: изогнутое изделие;

6: зажим;

37: манипуляционный робот;

38: стойка для изделий.

Вариант осуществления изобретения

Ниже будет описан вариант осуществления изгибающего устройства согласно настоящему изобретению. В приведенном ниже описании будет приведен пример случая, в котором полая металлическая заготовка, имеющая замкнутое поперечное сечение в настоящем изобретении представляет собой стальную трубу 17. Настоящее изобретение не ограничено гибкой стальной трубы, при этом оно может быть применено таким же образом к любой полой металлической заготовке, имеющей замкнутое поперечное сечение.

Фиг. 1 представляет собой вид в перспективе, схематично показывающий структуру изгибающего устройства 10 согласно настоящему изобретению в особо упрощенной и сокращенной форме. На фиг. 1 всего 6 промышленных роботов, от первого промышленного робота 18 до третьего промышленного робота 28, показаны с их тремя манипуляторами и т.п., показанными в схематичной и упрощенной форме.

Изгибающее устройство 10 содержит подающий механизм 11, первый поддерживающий механизм 12, нагревательный механизм 13, охлаждающий механизм 14, второй поддерживающий механизм 15 и механизм 16 предотвращения деформации. Эти компоненты будут объяснены по порядку.

Подающий механизм 11.

Подающий механизм 11 подает стальную трубу 17 в ее продольном направлении. Подающий механизм образован первым промышленным роботом 18.

Далее будет приведен пример случая, в котором такой же тип робота, который использован во втором промышленном роботе 27, использован в качестве первого промышленного робота 18 и третьего промышленного робота 28.

Фиг. 2 схематично показывает пример конструкции первого промышленного робота 18, второго промышленного робота 27 и третьего промышленного робота 28 (далее упоминаемые как промышленные роботы 18, 27 и 28).

- 3 020957

Каждый из промышленных роботов 18, 27 и 28 представляет собой вертикально-шарнирный робот. Каждый из промышленных роботов 18, 27 и 28 имеет с первой по шестую оси.

Первая ось позволяет верхнему плечу 19 отклоняться в горизонтальной плоскости. Вторая ось позволяет верхнему плечу 19 отклоняться вперед и назад. Третья ось позволяет переднему плечу 20 отклоняться вверх и вниз. Четвертая ось позволяет переднему плечу 20 вращаться. Пятая ось позволяет запястью 20а отклоняться вверх и вниз. Шестая ось позволяет запястью 20а вращаться.

При необходимости, в дополнение к осям с первой по шестую, промышленные роботы 18, 27 и 28 могут иметь седьмую ось, которая позволяет верхнему плечу 19 поворачиваться. Перемещение осей с первой по седьмую достигается сервоприводом переменного тока.

Промышленным роботам 18, 27 и 28 не нужно иметь шесть или семь осей, они могут иметь пять осей. Число осей этих промышленных роботов может быть выбрано так, чтобы могло быть выполнено перемещение, необходимое для обработки.

Подобно другим универсальным промышленным роботам, каждый из промышленных роботов 18, 27 и 28 имеет контроллер 21, который выполняет все управление перемещением осей, и блок 22 ввода для введения инструкций, касающихся перемещения.

Концевой исполнительный орган 24 обеспечен на переднем конце запястья 20а первого промышленного робота 18. Концевой исполнительный орган 24 используется для захвата стальной трубы 17, помещенной в паллете, расположенном вблизи и на стороне первого промышленного робота 18, и для прохождения захваченной стальной трубы 17 через отверстия, обеспеченные в первом поддерживающем механизме 12 и нагревательном механизме 13.

Концевой исполнительный орган 24 может относиться к типу, который захватывает снаружи стальную трубу 17 на хвостовом участке, или может относиться к типу, который вставляется внутрь стальной трубы 17 на хвостовом участке. Концевой исполнительный орган 24, показанный на фиг. 1, относится к типу, имеющему выступ, который вставляется внутрь хвостового участка стальной трубы 17.

Концевой исполнительный орган 24, который используется, может быть целесообразно преобразован в соответствии с формой и размерами хвостового участка металлической заготовки, которая подвергается гибке. Изгибающее устройство 10 имеет стойку 30 для запасного инструмента, обеспеченную вблизи первого промышленного робота 18. Запасной концевой исполнительный орган 24-1 с автоматической функцией замены инструментов обеспечен на стойке 30 для запасного инструмента. Когда обрабатываемая заготовка меняется на другую обрабатываемую заготовку 17-1, отличную от стальной трубы 17 (в показанном примере прямоугольная труба, имеющая прямоугольное поперечное сечение), первый промышленный робот 18 перемещается с поворотом и заменяет концевой исполнительный орган 24 на запасной концевой исполнительный орган 24-1. Таким образом, очень быстро осуществляется замена концевого исполнительного органа 24.

Как показано пунктирными линиями на фиг. 1, другой первый промышленный робот 18-1 может быть установлен вместе с первым промышленным роботом 18. Во время операции подачи стальной трубы 17 первым промышленным роботом 18 другой первый промышленный робот 18-1 захватывает другую обрабатываемую заготовку 17-1 из паллета 23 и проводит другую заготовку 17-1 через отверстие, образованное в нижеописанном первом поддерживающем механизме 12. Первый промышленный робот 18-1 размещает соответствующий концевой исполнительный орган в хвостовом участке другой заготовки 17-1 и ожидает. Когда операция подачи стальной трубы 17 с помощью первого промышленного робота 18 завершается, положение установки нагревательной катушки 13а, регулируемое описываемым ниже поддерживающим нагревательную катушку роботом 32, и положение установки подвижной роликовой волоки 25, регулируемое вторым опорным механизмом 15, изменяются согласно линии траектории другой заготовки 17-1. В результате, другой первый промышленный робот 18-1 может незамедлительно начинать подачу другой заготовки 17-1, при этом производственное тактовое время изгибающего устройства 10 сокращается.

Таким же образом, как вышеописанный первый промышленный робот 18, другой первый промышленный робот 18-1 представляет собой так называемый вертикально-шарнирный робот, имеющий с первую по шестую оси и, при необходимости, седьмую ось. Перемещение осей с первой по седьмую осуществляется сервоприводами переменного тока.

Так как первый промышленный робот 18 выполняет перемещение стальной трубы 17 от паллета 23 и ее установку, производственный цикл изгибающего устройства 10 сокращается, приводя к увеличению производительности изгибающего устройства 10.

Первый поддерживающий механизм 12.

Первый поддерживающий механизм 12 установлен на опорном основании 31. Первый поддерживающий механизм 12 закреплен в первом положении А. Первый поддерживающий механизм 12 поддерживает стальную трубу 17 при ее подаче. Как и в изгибающем устройстве 0, первый поддерживающий механизм 12 содержит волоку. Волока имеет множество роликов 12а-12£, которые могут поддерживать заготовку, подаваемую подающим механизмом 11, при подаче заготовки.

Стальная труба 17 подается роликами 12а и 12Ь и роликами 124 и 12е. Другая заготовка 17-1 подается роликами 12Ь и 12с и роликами 12е и 12£. А именно, линия траектории стальной трубы 17 образова- 4 020957 на роликами 12а и 12Ь и роликами 12й и 12е, а линия траектории другой заготовки 17-1 образована роликами 12Ь и 12с и роликами 12е и 12£.

Количество и форма множества роликов 12а-12£ и их смещение внутри волоки могут быть целесообразно определены в соответствии с формой, размерами и т.п. обрабатываемых заготовок 17, 17-1, которые подлежат подаче.

Этот тип волоки хорошо известен и обычно используется специалистом в данной области техники, поэтому дополнительное пояснение первого поддерживающего механизма 12 будет опущено.

Нагревательный механизм 13.

Нагревательный механизм 13 установлен во втором положении В, которое расположено после первого положения А в направлении подачи стальной трубы 17. Нагревательный механизм 13 поддерживается и размещается поддерживающим нагревательную катушку роботом 32. Нагревательный механизм может нагревать участок или всю подаваемую стальную трубу 17.

Нагревательный механизм 13 образован устройством индукционного нагрева. Устройство индукционного нагрева имеет нагревательную катушку 13а, расположенную вокруг стальной трубы 17 на некотором расстоянии от нее. Эта нагревательная катушка 13а хорошо известна и обычно используется специалистом в данной области техники.

Подобно вышеописанному первому промышленному роботу 18, поддерживающий нагревательную катушку робот 32 представляет собой вертикально-шарнирный робот, который имеет с первой по шестую оси и, при необходимости, седьмую ось. Перемещение осей с первой по седьмую осуществляется сервоприводами переменного тока.

При нагревании обрабатываемой другой заготовки 17-1 стойка 33 для запасной нагревательной катушки установлена вблизи поддерживающего нагревательную катушку робота 32. Запасная нагревательная катушка 13Ь, которая имеет автоматическую функцию смены инструмента, расположена на стойке 33. Когда стальная труба 17 сменяется другой заготовкой 17-1, поддерживающий нагревательную катушку робот 32 перемещается с поворотом и заменяет нагревательную катушку 13а на нагревательную катушку 13Ь. Таким образом, нагревательная катушка 13Ь заменяется очень быстро.

Дополнительное пояснение нагревательного механизма 13 будет опущено.

Охлаждающий механизм 14.

Охлаждающий механизм 14 закреплен в третьем положении С, которое расположено после второго положения В в направлении подачи стальной трубы 17. Охлаждающий механизм 14 охлаждает участок подаваемой стальной трубы 17, который был нагрет нагревательным механизмом 13. В результате, охлаждающий механизм 14 определяет высокотемпературную область на участке продольного направления стальной трубы 17. Эта высокотемпературная область имеет значительно уменьшенное сопротивление деформации.

Охлаждающий механизм 14 имеет, например, охлаждающие распылительные форсунки 14а, 14Ь, разнесенные от внешней поверхности стальной трубы 17. Примером охладителя является охлаждающая вода. Эти охлаждающие распылительные форсунки 14а, 14Ь хорошо известны и обычно используются специалистами в данной области техники, поэтому дополнительное пояснение охлаждающего механизма будет опущено.

Второй поддерживающий механизм 15.

Второй поддерживающий механизм 15 расположен в четвертом положении Ό, которое расположено после третьего положения С в направлении подачи стальной трубы 17. Второй поддерживающий механизм 15 может перемещаться двухмерно или трехмерно, при этом поддерживая подаваемую стальную трубу 17 по меньшей мере в одном положении. В результате, второй поддерживающий механизм 15 сообщает изгибающий момент высокотемпературной области стальной трубы 17 (область между положениями В и С) и вызывает гибку стальной трубы 17 в требуемую форму.

Как и в изгибающем устройстве 0, второй поддерживающий механизм 15 содержит подвижную роликовую волоку 25. Подвижная роликовая волока 25 имеет по меньшей мере один комплект роликовых пар 25а, 25Ь, которые могут поддерживать стальную трубу 17 при ее подаче.

Подвижная роликовая волока 25 поддерживается вторым промышленным роботом 27. Второй промышленный робот 27 представляет собой программируемый робот, относящийся к типу регулируемой непрерывной траектории (СР). Программируемый робот СР типа может непрерывно сохранять траекторию, которая точно поделена между примыкающими заданными обучением точками, и время прохождения вдоль точно поделенной траектории.

Подобно вышеописанному первому промышленному роботу 18, второй промышленный робот 27 представляет собой так называемый вертикально-шарнирный робот, имеющий с первой по шестую оси и, при необходимости, седьмую ось. Перемещение осей с первой по седьмую осуществляется сервоприводами переменного тока.

Кисть 27а обеспечена на конце запястья 20а второго промышленного робота 27 как концевой исполнительный орган для удержания подвижной роликовой волоки 25. Концевой исполнительный орган может относиться к типу, отличному от кисти 27а.

Подвижная роликовая волока 25 может быть поддержана множеством промышленных роботов,

- 5 020957 включая второй промышленный робот 27, так, что нагрузка на каждый промышленный робот может быть уменьшена, а точность траектории подвижной роликовой волоки 25 может быть увеличена.

Механизм 16 предотвращения деформации.

Механизм 16 предотвращения деформации расположен в пятом положении Е, которое расположено после четвертного положения Ό в направлении подачи стальной трубы 17. Механизм 16 предотвращения деформации предотвращает подаваемую стальную трубу 17 от деформации из-за ее веса и напряжения, которое развивается во время охлаждения.

Третий промышленный робот 28 используется для образования механизма 16 предотвращения деформации.

Подобно вышеописанному первому промышленному роботу 18 и второму промышленному роботу 27, третий промышленный робот 28 представляет собой так называемый вертикально-шарнирный робот, имеющий с первой по шестую оси и, при необходимости, седьмую ось. Перемещение осей с первой по седьмую осуществляется сервоприводами переменного тока.

Кисть 29, которая захватывает внешнюю поверхность стальной трубы 17, обеспечена на конце запястья 20а третьего промышленного робота 28 как концевой исполнительный орган для удержания переднего концевого участка 17а стальной трубы 17.

Концевой исполнительный орган может, конечно, быть концевым исполнительным органом, относящимся к типу, отличному от кисти 29 (например, который вставляется в отверстие стальной трубы 17). Например, стойка 34 для запасного инструмента может быть расположена вблизи третьего промышленного робота 28. Запасная кисть 29-1, относящаяся к типу, который вставляется внутрь стальной трубы 17, расположена на стойке 34 для инструментов. Когда обрабатываемая стальная труба 17 заменяется на заготовку 17-1, отличную от стальной трубы, третий промышленный робот 28 перемещается с поворотом для замены кисти 29 на кисть 29-1. В результате, кисть 29-1 заменяется очень быстро.

Манипуляционный робот 37 установлен после третьего промышленного робота 28. Манипуляционный робот 37 имеет захватывающий участок 36 на конце своего запястья 20а. Захватывающий участок 36 удерживает изогнутое изделие 35 после завершения гибки. Манипуляционный робот 37 представляет собой программируемый робот СР типа.

Подобно вышеописанному первому промышленному роботу 18, манипуляционный робот 37 представляет собой вертикально-шарнирный робот, имеющий с первой по шестую оси и, при необходимости, седьмую ось. Перемещение осей с первой по седьмую осуществляется сервоприводами переменного тока.

Манипуляционный робот 37 удерживает изогнутое изделие 35, которое было изогнуто. Манипуляционный робот 37 перемещает изогнутое изделие 35, которое он удерживает, на стойку 38 для изделий.

Изгибающее устройство 10 предпочтительно осуществляет гибку в теплом или горячем состоянии. Теплое состояние представляет собой диапазон температур, в котором сопротивление деформации металлического материала уменьшается по сравнению с комнатной температурой. Например, касательно некоторых металлических материалов диапазон температур представляет собой около 500-800°С. Горячее состояние представляет собой диапазон температур, в котором сопротивление деформации металлического материала уменьшается по сравнению с комнатной температурой и в котором возможно упрочнение закалкой этого металлического материала. Например, касательно некоторых стальных материалов диапазон температур представляет собой от 870°С и выше.

При осуществлении гибки стальной трубы 17 в горячем состоянии стальная труба 17 подвергается упрочению закалкой нагреванием до диапазона температур, в котором возможно упрочнение закалкой с последующим охлаждением при заданной скорости охлаждения. При гибке стальной трубы 17 в теплом состоянии явление напряжения стальной трубы, сопровождающее работу, например термическое напряжение, предотвращается.

Изгибающее устройство 10 имеет конструкцию, которая описана выше.

За счет подающего механизма 11, имеющего первый промышленный робот 18, достигаются следующие эффекты, когда изгибающее устройство 10 выполняет двухмерную или трехмерную гибку стальной трубы 17.

(a) Установка этого устройства, которая обязательно осуществляется, когда тип стальной трубы 17 меняется, может быть легко и быстро выполнена. В связи с этим производственный цикл изгибающего устройства 10 предотвращается от увеличения, и производительность изгибающего устройства 10 улучшается. В дополнение, установка этого устройства, которая неизбежно осуществляется, когда линия прохода стальной трубы 17 изменяется, просто и быстро выполняется. В связи с этим и степень свободы технологии производства с помощью изгибающего устройства 10, и его производительность увеличиваются. Более того, паллет 23, который вмещает стальные трубы 17, может быть расположен в пределах диапазона действия первого промышленного робота 18.

(b) Первый промышленный робот 18, который образует подающий механизм 11, также используется в качестве манипуляционного робота. В связи с этим после того как первый промышленный робот 18 устанавливает заготовку 17 в положение, он может незамедлительно подавать заготовку 17 в ее продольном направлении, при этом производственный цикл изгибающего устройства 10 сокращается.

- 6 020957 (с) Тактовое время первого промышленного робота 18 и тактовое время других устройств, таких как второй промышленный робот 27, поддерживающий нагревательную катушку робот 32 и третий промышленный робот 28, могут быть легко синхронизированы. В связи с этим размерная точность изогнутого изделия 35 может быть улучшена беспрепятственным изменением скорости подачи стальной трубы 17 (например, понижением скорости подачи изогнутого участка изогнутого элемента). В дополнение, когда сначала работает первый промышленный робот 18, легче управлять другими устройствами, такими как второй промышленный робот 27, поддерживающий нагревательную катушку робот 32 и третий промышленный робот 28, в одно и то же время.

(ά) Так как первый промышленный робот 18 используется в качестве подающего механизма 11, все пространство для установки изгибающего устройства 10 может быть уменьшено расположением первого промышленного робота 18 максимально близко к первому поддерживающему механизму 12, например. В результате, ограничения, при которых изгибающее устройство 10 может быть установлено, уменьшаются.

(е) Так как первый промышленный робот 18 используется в качестве компонента подающего механизма 11, возможно осуществлять операции, отличные от подачи, такие как (1) когда стальная труба 17 представляет собой сварную стальную трубу, вращение стальной трубы 17 вокруг ее продольной оси так, что сварной шов стальной трубы 17 находится в положении, которое не препятствует гибке перед установкой стальной трубы 17 в изгибающем устройстве 10, (2) регулирование любого смещения оси стальной трубы 17, когда она устанавливается, (3) регулирование траектории подачи стальной трубы 17, (4) циклическое сообщение незначительных вибраций стальной трубе 17 для того, чтобы уменьшать коэффициент трения с первым поддерживающим механизмом 12 или вторым поддерживающим механизмом 15, и (5) регулирование смещения оси стальной трубы 17 так, чтобы устранять влияние явления прерывистого перемещения. В результате, степень свободы технологии производства изгибающего устройства 10 увеличивается.

Когда первый промышленный робот 18 также осуществляет операцию изменения положения сварного шва сварной стальной трубы, хорошо известный обычный датчик положения сварного шва обеспечен на первом промышленном роботе 18. Угол вращения стальной трубы 17 может быть установлен вычислениями, основанными на значении, определенном датчиком положения сварного шва.

(ί) Первый промышленный робот 18 может быть образован универсальным промышленным роботом, имеющим проверенные производственные сведения. В связи с этим он может легко эксплуатироваться, при этом время и трудозатраты, требуемые для ремонта и чистки, уменьшаются.

(д) Первый промышленный робот 18 может осуществлять точную коррекцию траектории подачи стальной трубы 17 в соответствии с ориентацией первого поддерживающего механизма 12, посредством чего размерная точность изогнутого изделия 35 увеличивается.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Изгибающее устройство, предназначенное для гибки полой металлической заготовки, содержащее подающий механизм для подачи заготовки в ее продольном направлении, представляющий собой первый промышленный робот, способный подавать заготовку в виде сварной стальной трубы с возможностью поворота трубы вокруг ее продольной оси в положение ее сварного шва, не препятствующее гибке, а также регулирования траектории подачи трубы и любого смещения трубы от ее оси, когда труба установлена в подающем механизме;

первый поддерживающий механизм, размещенный в первом положении и предназначенный для того, чтобы поддерживать заготовку при ее подаче;

узел нагрева заготовки, размещенный во втором положении по ходу подачи заготовки и предназначенный для нагрева по меньшей мере части заготовки;

узел охлаждения заготовки, размещенный в третьем положении по ходу подачи заготовки и предназначенный для частичного охлаждения той части подаваемой заготовки, которая была нагрета узлом нагрева;

второй поддерживающий механизм, размещенный в четвертом положении по ходу подачи заготовки и предназначенный для воздействия изгибающим моментом на нагретый участок заготовки посредством двух- или трехмерного перемещения заготовки, удерживаемой по меньшей мере в одном положении, с обеспечением ее изгиба в требуемую форму;

механизм предотвращения деформации заготовки, размещенный в пятом положении по ходу подачи заготовки.
2. Устройство по п.1, которое снабжено по меньшей мере одним вторым промышленным роботом, удерживающим второй поддерживающий механизм.
3. Устройство по п.1, в котором механизм предотвращения деформации представляет собой третий промышленный робот.
4. Устройство по п.1, в котором по меньшей мере один робот из числа указанных первого, второго и

- 7 020957 третьего промышленных роботов представляет собой вертикальный шарнирный робот.
5. Устройство по п.4, в котором вертикальный шарнирный робот представляет собой по меньшей мере 5-осевой шарнирный робот.