三維多自由度漸進(jìn)式彎管機(jī)構(gòu)制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種三維多自由度漸進(jìn)式彎管機(jī)構(gòu)，屬于彎管機(jī)構(gòu)領(lǐng)域。所述彎管機(jī)構(gòu)包括床身、頭部支架、轉(zhuǎn)盤、滑塊、萬向球和控制箱，其中所述床身上設(shè)置有夾緊輸送裝置；所述頭部支架包括相對安裝的上支架和下支架，所述上支架和下支架之間設(shè)置有圓形透孔；所述轉(zhuǎn)盤的后部可轉(zhuǎn)動安裝在所述圓形透孔內(nèi)，所述轉(zhuǎn)盤的前部設(shè)置有滑槽；所述滑塊包括底座和底座蓋，所述底座可滑動安裝在所述滑槽中，所述底座和底座蓋上開有球形孔洞；所述萬向球安裝在所述球形孔洞內(nèi)，所述控制箱通過十字軸式萬向節(jié)驅(qū)動連接所述萬向球。本發(fā)明專利技術(shù)價格低廉，能夠空間多自由度彎曲管材，從而可以很大程度上避免管材制造成型缺陷，提高管材制造的自由度和效率。

Three dimensional multi degree of freedom curved tube mechanism

The invention discloses a three-dimensional multi degree progressive bent pipe mechanism, belonging to the field of pipe bending mechanism. The bending mechanism comprises a body, a head support, turntable, slider, Wan Xiangqiu and control box, wherein the body is provided with a clamping conveying device; the head bracket comprises an upper bracket and a lower bracket is installed, the upper circular through hole is arranged between the bracket and the lower bracket; the rear of the wheel can be turn the installation through hole in the round in the front of the turntable is provided with a slot; the slide block comprises a base and a base cover, wherein the base is slidably mounted in the chute, the base and the base cover is provided with a spherical cavity; the ball is installed in the spherical cavity. The control box through the cardan joint drive is connected with the universal ball. The present invention has low cost and can bend the pipe with a plurality of degrees of freedom in space, thereby greatly avoiding the defects of pipe manufacture and molding, and improving the freedom and efficiency of pipe manufacture.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
三維多自由度漸進(jìn)式彎管機(jī)構(gòu)
本專利技術(shù)涉及彎管機(jī)構(gòu)領(lǐng)域，特別是指一種三維多自由度漸進(jìn)式彎管機(jī)構(gòu)。
技術(shù)介紹
目前國內(nèi)生產(chǎn)彎管一般采用的是傳統(tǒng)方式，即依據(jù)二維圖樣，采用裝砂填料熱彎、裝砂填料手工冷彎、普通機(jī)彎以及鋼管充液壓彎等方法進(jìn)行。傳統(tǒng)彎管完全憑借操作者的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)熟練程度來控制產(chǎn)品質(zhì)量。因此，管形差異較大，校正量大，大管徑導(dǎo)管彎曲質(zhì)量尤其難以保證，往往產(chǎn)生圓度超差、內(nèi)半徑處起皺、管腔內(nèi)的填充物清除不干凈等問題。傳統(tǒng)彎管工序很多，操作過程繁雜。近年來，國內(nèi)一些企業(yè)從國外購進(jìn)了先進(jìn)的數(shù)控彎管機(jī)。數(shù)控彎管過程是先向機(jī)床內(nèi)置計(jì)算機(jī)輸入導(dǎo)管的成形數(shù)據(jù)，然后放置管坯，由機(jī)床自動控制彎曲成形。數(shù)控彎管技術(shù)的應(yīng)用，明顯縮短了導(dǎo)管的加工周期，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，降低了生產(chǎn)成本，并使導(dǎo)管加工的技術(shù)含量大大提高。在國內(nèi)數(shù)控彎管機(jī)的普遍應(yīng)用將會成為大趨勢，但是由于國外數(shù)控彎管機(jī)引進(jìn)成本高，維修不方便等缺點(diǎn)，制約著國內(nèi)數(shù)控彎管機(jī)的發(fā)展。因此國內(nèi)數(shù)控彎管機(jī)的設(shè)計(jì)和制造顯得尤為重要。數(shù)控彎管機(jī)的頭部設(shè)計(jì)是整個數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)的重中之重。實(shí)現(xiàn)空間多自由度彎曲扭轉(zhuǎn)的同時，盡量避免其制造缺陷將成為頭部設(shè)計(jì)制造難點(diǎn)。總體來說，現(xiàn)有彎管機(jī)構(gòu)主要存在以下兩大問題：1)在國內(nèi)，現(xiàn)有彎管機(jī)構(gòu)大多是基于在同一面內(nèi)進(jìn)行彎管，一次彎管后，通過旋轉(zhuǎn)管件來實(shí)現(xiàn)三維彎管。產(chǎn)品的連續(xù)性較差，存在過渡區(qū)域。且對于復(fù)雜形狀需多次成形，缺陷較多。2)在國際上，特別是德國和美國雖然已實(shí)現(xiàn)了三維空間彎管技術(shù)。不同的自由度通過不同的機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，比如位移和旋轉(zhuǎn)自由度都分別由不同的動力和傳動機(jī)構(gòu)控制，來實(shí)現(xiàn)精確定位，但是價格昂貴。國內(nèi)普通平面數(shù)控彎管機(jī)價格在30萬，而國外三維控制的價格在300萬左右。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題是提供一種價格低廉，能夠空間多自由度彎曲管材的三維多自由度漸進(jìn)式彎管機(jī)構(gòu)，從而可以很大程度上避免管材制造成型缺陷，提高管材制造的自由度和效率。為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)提供技術(shù)方案如下：一種三維多自由度漸進(jìn)式彎管機(jī)構(gòu)，包括床身、頭部支架、轉(zhuǎn)盤、滑塊、萬向球和控制箱，其中：所述床身上在所述頭部支架的后部設(shè)置有用于輸送待加工管件的夾緊輸送裝置；所述頭部支架包括相對安裝的上支架和下支架，所述上支架和下支架之間設(shè)置有圓形透孔；所述轉(zhuǎn)盤的后部可轉(zhuǎn)動安裝在所述圓形透孔內(nèi)，所述轉(zhuǎn)盤的前部設(shè)置有滑槽，所述轉(zhuǎn)盤上設(shè)置有第一管件通道；所述滑塊包括底座和底座蓋，所述底座可滑動安裝在所述滑槽中，所述底座和底座蓋上設(shè)置有第二管件通道，所述底座和底座蓋上繞所述第二管件通道開有球形孔洞；所述萬向球安裝在所述球形孔洞內(nèi)，所述萬向球的中部設(shè)置有第三管件通道，所述控制箱通過十字軸式萬向節(jié)驅(qū)動連接所述萬向球。本專利技術(shù)具有以下有益效果：本專利技術(shù)中轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)盤上滑塊的往復(fù)直線運(yùn)動，再加上萬向球經(jīng)過控制可多自由度旋轉(zhuǎn)的特點(diǎn)，使得頭部運(yùn)行控制更簡單、方便、靈活。本專利技術(shù)與傳統(tǒng)彎管機(jī)不同，采用數(shù)控彎管機(jī)三維彎曲旋轉(zhuǎn)技術(shù)，具有控制簡單、安裝便利、操作方便、運(yùn)動靈活自由等特點(diǎn)。本專利技術(shù)價格低廉，能夠空間多自由度彎曲管材，從而可以很大程度上避免管材制造成型缺陷，提高管材制造的自由度和效率。附圖說明圖1為本專利技術(shù)的三維多自由度漸進(jìn)式彎管機(jī)構(gòu)的原理圖；圖2為本專利技術(shù)的三維多自由度漸進(jìn)式彎管機(jī)構(gòu)的分解圖；圖3為本專利技術(shù)的三維多自由度漸進(jìn)式彎管機(jī)構(gòu)的總體外觀圖；圖4為圖3的左視局部剖視圖；圖5為圖3的主視圖；圖6為本專利技術(shù)中萬向節(jié)控制萬向球的局部圖。具體實(shí)施方式為使本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。本專利技術(shù)提供一種三維多自由度漸進(jìn)式彎管機(jī)構(gòu)，如圖1-6所示，包括床身1、頭部支架2、轉(zhuǎn)盤3、滑塊4、萬向球5和控制箱6，其中：床身1上在頭部支架2的后部設(shè)置有用于輸送待加工管件的夾緊輸送裝置7；頭部支架2主要起支撐整個彎管機(jī)頭部的作用，包括相對安裝的上支架21和下支架22，上支架21和下支架22之間設(shè)置有圓形透孔23；轉(zhuǎn)盤3的后部可轉(zhuǎn)動安裝在圓形透孔23內(nèi)，轉(zhuǎn)盤3的前部設(shè)置有滑槽31，轉(zhuǎn)盤3上設(shè)置有第一管件通道32；滑塊4包括底座41(起支撐和滑移作用)和底座蓋42(起到固定內(nèi)部結(jié)構(gòu)的作用)，底座41可滑動安裝在滑槽31中，可沿滑槽31方向做往復(fù)直線運(yùn)動，底座41和底座蓋42上設(shè)置有第二管件通道43，底座41和底座蓋42上繞第二管件通道43開有球形孔洞44；萬向球5安裝在球形孔洞44內(nèi)，形成球籠式萬向節(jié)結(jié)構(gòu)，萬向球5的中部設(shè)置有第三管件通道51，控制箱6通過十字軸式萬向節(jié)61驅(qū)動連接萬向球5。應(yīng)用時，將待加工管件8放置在床身1上的夾緊輸送裝置7中，夾緊輸送裝置7輸送管件8穿過上支架21和下支架22之間的圓形透孔23，再依次穿過轉(zhuǎn)盤3上的第一管件通道32、底座41和底座蓋42上的第二管件通道43，最后進(jìn)入萬向球5上的第三管件通道51。本專利技術(shù)中轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)盤上滑塊的往復(fù)直線運(yùn)動，再加上萬向球經(jīng)過控制可多自由度旋轉(zhuǎn)的特點(diǎn)，使得頭部運(yùn)行控制更簡單、方便、靈活。本專利技術(shù)與傳統(tǒng)彎管機(jī)不同，采用數(shù)控彎管機(jī)三維彎曲旋轉(zhuǎn)技術(shù)，具有控制簡單、安裝便利、操作方便、運(yùn)動靈活自由等特點(diǎn)。本專利技術(shù)價格低廉，能夠空間多自由度彎曲管材，從而可以很大程度上避免管材制造成型缺陷，提高管材制造的自由度和效率。如圖1所示，管件8在彎曲過程中需要扭轉(zhuǎn)自由度控制的同時(圖1中運(yùn)動B)，在位移自由度方面需要一定的旋轉(zhuǎn)自由度的進(jìn)給(圖1中運(yùn)動A)，來防止管件8出現(xiàn)褶皺的現(xiàn)象。通過位移自由度運(yùn)動A和旋轉(zhuǎn)自由度運(yùn)動B的準(zhǔn)確控制，兩個自由度分別由不同動力控制，一旦最右側(cè)的送料輪9和萬向球5的水平距離、豎直距離和轉(zhuǎn)動角度確定，管件8在該部分的曲率就可以確定了(即通過極坐標(biāo)的形式實(shí)現(xiàn)位移位置定位)。通過以上方式實(shí)現(xiàn)管件的在三維空間的精確彎曲成形。本專利技術(shù)中，轉(zhuǎn)盤和滑塊共同實(shí)現(xiàn)管件的位移自由度定位。管件的旋轉(zhuǎn)自由度以萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。由控制箱提供萬向球推力和扭轉(zhuǎn)力，經(jīng)過十字軸式萬向節(jié)(圖6放大部分)傳遞，實(shí)現(xiàn)萬向節(jié)的三維隨意扭轉(zhuǎn)，該結(jié)構(gòu)是本專利技術(shù)的創(chuàng)新之一。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的有益效果是：本專利技術(shù)有別于國內(nèi)傳統(tǒng)彎管機(jī)基于二維圖樣對管材加工，而是采用數(shù)控彎管機(jī)三維彎曲旋轉(zhuǎn)技術(shù)，對數(shù)控彎管機(jī)頭部進(jìn)行設(shè)計(jì)，是一種新型的數(shù)控彎管機(jī)；采用的是球籠式萬向節(jié)，與其它部件共同實(shí)現(xiàn)管材的多自由度旋轉(zhuǎn)，可在兩軸最大交角為42°情況下傳遞轉(zhuǎn)矩，承載能力強(qiáng)、拆裝方便、結(jié)構(gòu)緊湊，可以將工作空間充分利用；同時球籠式萬向節(jié)也是一種等速萬向節(jié)，可以方便有效的進(jìn)行調(diào)速；使用十字軸式萬向節(jié)控制萬向球的旋轉(zhuǎn)，結(jié)構(gòu)簡單、控制方便；轉(zhuǎn)盤是可以轉(zhuǎn)動的，而轉(zhuǎn)盤上的滑塊可以在轉(zhuǎn)盤的滑槽上做往復(fù)直線運(yùn)動，再加上萬向球多自由度旋轉(zhuǎn)的特點(diǎn)，便使得頭部運(yùn)行控制更加靈活自由。國內(nèi)彎管機(jī)大多是基于在同一平面內(nèi)的彎管，通過旋轉(zhuǎn)管件的形式，實(shí)現(xiàn)三維的彎曲成形。該方法的變形過程不連續(xù)，因而只能完成相對簡單的三維彎曲成形，且由于彎曲變形不連續(xù)，易造成變形應(yīng)力集中、起皺等問題。產(chǎn)品質(zhì)量不能保證。單個設(shè)備造價在30萬人民幣左右。目前很多國外知名設(shè)備企業(yè)已完成了三維彎管機(jī)的專利技術(shù)，知名的有德國的Schwarze-Robitec，Transfluid等企業(yè)。該類設(shè)備大多采用兩個正交坐標(biāo)控制位移自由度(分別本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種三維多自由度漸進(jìn)式彎管機(jī)構(gòu)，其特征在于，包括床身、頭部支架、轉(zhuǎn)盤、滑塊、萬向球和控制箱，其中：所述床身上在所述頭部支架的后部設(shè)置有用于輸送待加工管件的夾緊輸送裝置；所述頭部支架包括相對安裝的上支架和下支架，所述上支架和下支架之間設(shè)置有圓形透孔；所述轉(zhuǎn)盤的后部可轉(zhuǎn)動安裝在所述圓形透孔內(nèi)，所述轉(zhuǎn)盤的前部設(shè)置有滑槽，所述轉(zhuǎn)盤上設(shè)置有第一管件通道；所述滑塊包括底座和底座蓋，所述底座可滑動安裝在所述滑槽中，所述底座和底座蓋上設(shè)置有第二管件通道，所述底座和底座蓋上繞所述第二管件通道開有球形孔洞；所述萬向球安裝在所述球形孔洞內(nèi)，所述萬向球的中部設(shè)置有第三管件通道，所述控制箱通過十字軸式萬向節(jié)驅(qū)動連接所述萬向球。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種三維多自由度漸進(jìn)式彎管機(jī)構(gòu)，其特征在于，包括床身、頭部支架、轉(zhuǎn)盤、滑塊、萬向球和控制箱，其中：所述床身上在所述頭部支架的后部設(shè)置有用于輸送待加工管件的夾緊輸送裝置；所述頭部支架包括相對安裝的上支架和下支架，所述上支架和下支架之間設(shè)置有圓形透孔；所述轉(zhuǎn)盤的后部可轉(zhuǎn)動安裝在所述圓形透孔內(nèi)，所述轉(zhuǎn)盤的前部設(shè)置有滑槽，所述轉(zhuǎn)盤上設(shè)置有第一管件通道；所述滑塊包括底座和底座蓋，所述底座可滑動安裝在所述滑槽中，所述底座和底座蓋上設(shè)置有第二管件通道，所述底座和底座蓋上繞所述第二管件通道開有球形孔洞；所述萬向球安裝在所述球形孔洞內(nèi)，所述萬向球的中部設(shè)置有第三管件通道，所述控制箱通過十字軸式萬向節(jié)驅(qū)動連接所述萬向球。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維多自由度漸進(jìn)式彎管機(jī)構(gòu)，其...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：岳振明，趙曉迪，張杰，
申請(專利權(quán))人：山東大學(xué)威海，
類型：發(fā)明
國別省市：山東,37