專利名稱：一種凸輪式變曲率管子彎曲系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于變曲率管子彎曲方法，具體涉及一種凸輪式變曲率管子彎曲系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
在工業(yè)生產(chǎn)中，經(jīng)常會遇到要把管子彎曲成一段曲率不同的圓弧，即要進(jìn)行變曲率彎曲管子，其中有小型手扶拖拉機(jī)手柄管子變曲率圓弧的彎曲，客車車廂的骨架部分矩形管變曲率圓弧的彎曲，變曲率管子圓弧的彎曲按常規(guī)的彎管方法較難實(shí)現(xiàn)，若采用沖壓的方法則需要制作大量的模具，既耗材又費(fèi)時(shí)；采用手工彎管的方法則效率低質(zhì)量差
發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決變曲率彎管的技術(shù)難題，提供一種能較方便的實(shí)現(xiàn)變曲率彎管的凸輪式變曲率管子彎曲系統(tǒng)及方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的系統(tǒng)包括平臺以及安裝在平臺上的第一伺服電機(jī)，所述第一伺服電機(jī)的輸出端與安裝管子的絲杠推動機(jī)構(gòu)相連，在平臺下端位于管子運(yùn)行軌跡的一側(cè)安裝有電機(jī)支架，另一側(cè)的平臺上端安裝有彎管輪，所述的電機(jī)支架上安裝有相互連接的伺服電機(jī)和渦輪減速器，渦輪減速器的輸出端安裝有穿過平臺的中心通孔的主軸，在主軸上套裝有凸輪，在平臺上還安裝有與凸輪相對應(yīng)的凸輪從動件及導(dǎo)向塊，凸輪從動件一端用凸輪驅(qū)動，一端連接有彎曲管子時(shí)把凸輪的作用力施加于管子上的可自轉(zhuǎn)的施力輥?zhàn)?。所述的平臺上還安裝有與絲杠推動機(jī)構(gòu)相配合的墊板。所述的管子的運(yùn)行路線上還安裝有一對導(dǎo)向輪。所述的第一、第二伺服電機(jī)分別與PLC相連。所述的凸輪基圓的周長等于管子圓弧部分總長度。本發(fā)明的方法如下I)首先，把待彎曲的管子放置在墊板的初始位置，即使管子的中心線與兩個導(dǎo)向輪中間位置中線重合，再將管子的一端定位在絲杠推動機(jī)構(gòu)上；2)然后，PLC控制第一伺服電機(jī)帶動絲杠推動機(jī)構(gòu)推動管子沿兩個導(dǎo)向輪中間位置中線在兩導(dǎo)向輪之間前行，當(dāng)管子的移動距離達(dá)到開始彎管設(shè)定值后，即管子的開始彎曲點(diǎn)運(yùn)行到了彎管輪處，PLC控制帶動渦輪減速器的第二伺服電機(jī)工作，帶動主軸和凸輪恒速旋轉(zhuǎn)，凸輪基園上的線速度同管子運(yùn)行的速度相同，凸輪驅(qū)動凸輪從動件沿導(dǎo)向塊滑動，連接在凸輪從動件端部的施力輥?zhàn)邮毫τ诠茏由?，?shí)現(xiàn)管子的彎曲；當(dāng)主軸帶動凸輪運(yùn)轉(zhuǎn)一周，主軸和凸輪停止運(yùn)行，凸輪從動件帶動施力輥?zhàn)与S凸輪恢復(fù)到初始狀態(tài)，管子圓弧部分彎曲完成，此時(shí)PLC控制第一伺服電機(jī)帶動絲杠推動機(jī)構(gòu)繼續(xù)運(yùn)行一段距離后再返回到初始位置，人工取出管子。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是
第一，不需要模具，通過一次彎曲即可基本實(shí)現(xiàn)變曲率管子彎曲；第二，彎曲時(shí)管子與施力滾子表面間無滑動，噪音?。坏谌?，如果管子彎曲曲率改變了，只要重新設(shè)計(jì)加工凸輪，改變凸輪從動件的長度，重新編寫PLC控制程序，無需改變彎管機(jī)結(jié)構(gòu)，也無需設(shè)計(jì)加工模具，調(diào)整、安裝很方便。


圖I是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)主視示意圖；圖2是圖I的俯視示意圖；
圖3是彎曲時(shí)相應(yīng)凸輪壓力點(diǎn)處的移動量示意圖。其中平臺1，伺服電機(jī)2，絲杠推動機(jī)構(gòu)3，管子4，墊板5，導(dǎo)向輪6，主軸9，凸輪10，渦輪減速，11，電機(jī)支架12，伺服電機(jī)13，PLC14，彎管輪15，施力輥?zhàn)?6，導(dǎo)向塊17，凸輪從動件18.
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。參見圖1，2，本發(fā)明包括平臺I以及安裝在平臺I上的第一伺服電機(jī)2，所述第一伺服電機(jī)2的輸出端與安裝管子4的絲杠推動機(jī)構(gòu)3相連，平臺I上還安裝有與絲杠推動機(jī)構(gòu)3相配合的墊板5，管子4運(yùn)行路線上還安裝有一對導(dǎo)向輪6，在平臺I下端位于管子4運(yùn)行軌跡的一側(cè)安裝有電機(jī)支架12，另一側(cè)的平臺I上端且位于導(dǎo)向輪6的后端安裝有彎管輪15，所述的電機(jī)支架12上安裝有相互連接的伺服電機(jī)13和渦輪減速器11，渦輪減速器11的輸出端安裝有穿過平臺I的中心通孔的主軸9，在主軸9上套裝有凸輪10，在平臺上還安裝有與凸輪10相對應(yīng)的凸輪從動件18及導(dǎo)向塊17，凸輪從動件18 —端用凸輪10驅(qū)動，一端連接有彎曲管子時(shí)把凸輪10的作用力施加于管子上的可自轉(zhuǎn)的施力輥?zhàn)?6，所述的第一、第二伺服電機(jī)分別與PLC14相連。本發(fā)明凸輪設(shè)計(jì)參數(shù)的獲取方法取凸輪10基圓的周長等于管子圓弧部分總長度，計(jì)算出凸輪基圓半徑r;參見圖3，把管子圓弧部分按長度等分取多個點(diǎn)，并在其各點(diǎn)處做曲線的切線，現(xiàn)以b點(diǎn)為例說明其切線的繪制及其它參數(shù)的獲得方法。作b點(diǎn)切線，再以如圖2中所示的導(dǎo)向塊17中心線(即凸輪從動件18中心線)到彎管輪15中心線的距離為標(biāo)準(zhǔn)，如圖3所示在b點(diǎn)的切線上所取的c點(diǎn)，就相當(dāng)于當(dāng)管子彎曲點(diǎn)達(dá)到b點(diǎn)時(shí)，c點(diǎn)正好處在導(dǎo)向塊中心線(即凸輪從動件中心線)上；再過c點(diǎn)作切線的法線，交管子圓弧于d點(diǎn)，d點(diǎn)就可認(rèn)為是把凸輪的作用力施加于管子上的施力輥?zhàn)拥膲毫c(diǎn)。測量c一d的距離，該距離就是彎曲b點(diǎn)時(shí)，管子圓弧上d點(diǎn)隨施力輥?zhàn)拥囊苿恿?。同樣方法，繪制和測量出彎曲管子圓弧部分上多個點(diǎn)隨施力輥?zhàn)拥囊苿恿?，描繪上述各點(diǎn)數(shù)據(jù)，并擬合出彎曲管子圓弧部分上各個點(diǎn)隨施力輥?zhàn)拥囊苿恿壳€，即為凸輪從動件的運(yùn)動規(guī)律曲線，進(jìn)而設(shè)計(jì)出所需的凸輪。本發(fā)明凸輪式變曲率管子彎曲方法如下
I)首先，把待彎曲的管子4放置在墊板5的初始位置，即使管子4的中心線與兩個導(dǎo)向輪6中間位置中線重合，再將管子4的一端定位在絲杠推動機(jī)構(gòu)3上；2)然后，PLC14控制第一伺服電機(jī)2帶動絲杠推動機(jī)構(gòu)3推動管子4沿兩個導(dǎo)向輪6中間位置中線在兩導(dǎo)向輪之間前行，當(dāng)管子4的移動距離達(dá)到開始彎管設(shè)定值后，即管子的開始彎曲點(diǎn)運(yùn)行到了彎管輪15處，PLC14控制帶動渦輪減速器11的第二伺服電機(jī)13工作，帶動主軸9和凸輪10恒速旋轉(zhuǎn)，凸輪10基園上的線速度同管子4運(yùn)行的速度相同，凸輪10驅(qū)動凸輪從動件18沿導(dǎo)向塊17滑動，連接在凸輪從動件18端部的施力輥?zhàn)?6施壓力于管子4上，實(shí)現(xiàn)管子的彎曲；當(dāng)主軸9帶動凸輪10運(yùn)轉(zhuǎn)一周，主軸9和凸輪10停止運(yùn)行，凸輪從動件18帶動施力輥?zhàn)?6隨凸輪10恢復(fù)到初始狀態(tài)，管子4圓弧部分彎曲完成，此時(shí)PLC14控制第一伺服電機(jī)2帶動絲杠推動機(jī)構(gòu)3繼續(xù)運(yùn)行一段距離后再返回到初始位置，人工取出管子。
由于設(shè)計(jì)的改變，使得管子曲率發(fā)生了變化，只要重新設(shè)計(jì)加工凸輪，改變凸輪從動件的長度，重新編寫PLC控制程序，彎管時(shí)再重復(fù)前述過程即可。
權(quán)利要求
1.一種凸輪式變曲率管子彎曲系統(tǒng)，其特征在于包括平臺(I)以及安裝在平臺(I)上的第一伺服電機(jī)(2)，所述第一伺服電機(jī)(2)的輸出端與安裝管子(4)的絲杠推動機(jī)構(gòu)(3)相連，在平臺(I)下端位于管子(4)運(yùn)行軌跡的一側(cè)安裝有電機(jī)支架(12)，另一側(cè)的平臺(I)上端安裝有彎管輪(15)，所述的電機(jī)支架(12)上安裝有相互連接的伺服電機(jī)(13)和渦輪減速器(11)，渦輪減速器(11)的輸出端安裝有穿過平臺(I)的中心通孔的主軸(9)，在主軸(9)上套裝有凸輪(10)，在平臺上還安裝有與凸輪(10)相對應(yīng)的凸輪從動件(18)及導(dǎo)向塊(17)，凸輪從動件(18)—端用凸輪(10)驅(qū)動，一端連接有彎曲管子時(shí)把凸輪(10)的作用力施加于管子上的可自轉(zhuǎn)的施力輥?zhàn)?16)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的凸輪式變曲率管子彎曲系統(tǒng)，其特征在于所述的平臺上還安裝有與絲杠推動機(jī)構(gòu)(3)相配合的墊板(5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的凸輪式變曲率管子彎曲系統(tǒng)，其特征在于所述的管子(4)的運(yùn)行路線上還安裝有一對導(dǎo)向輪(6 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的凸輪式變曲率管子彎曲系統(tǒng)，其特征在于所述的第一、第二伺服電機(jī)分別與PLC14相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的凸輪式變曲率管子彎曲系統(tǒng)，其特征在于所述的凸輪(10)基圓的周長等于管子(4)圓弧部分總長度。
6.一種基于權(quán)利要求I所述系統(tǒng)的凸輪式變曲率管子彎曲方法，其特征在于 .1)首先，把待彎曲的管子(4)放置在墊板(5)的初始位置，即使管子(4)的中心線與兩個導(dǎo)向輪(6)中間位置中線重合，再將管子(4)的一端定位在絲杠推動機(jī)構(gòu)(3)上； .2)然后，PLC14控制第一伺服電機(jī)(2)帶動絲杠推動機(jī)構(gòu)(3)推動管子(4)沿兩個導(dǎo)向輪(6)中間位置中線在兩導(dǎo)向輪之間前行，當(dāng)管子(4)的移動距離達(dá)到開始彎管設(shè)定值后，即管子的開始彎曲點(diǎn)運(yùn)行到了彎管輪(15)處，PLC14控制帶動渦輪減速器(11)的第二伺服電機(jī)(13)工作，帶動主軸(9)和凸輪(10)恒速旋轉(zhuǎn)，凸輪(10)基園上的線速度同管子(4)運(yùn)行的速度相同，凸輪(10)驅(qū)動凸輪從動件(18)沿導(dǎo)向塊(17)滑動，連接在凸輪從動件(18)端部的施力輥?zhàn)?16)施壓力于管子(4)上，實(shí)現(xiàn)管子的彎曲； 當(dāng)主軸(9)帶動凸輪(10)運(yùn)轉(zhuǎn)一周，主軸(9)和凸輪(10)停止運(yùn)行，凸輪從動件(18)帶動施力輥?zhàn)?16)隨凸輪(10)恢復(fù)到初始狀態(tài)，管子(4)圓弧部分彎曲完成，此時(shí)PLC14控制第一伺服電機(jī)(2)帶動絲杠推動機(jī)構(gòu)(3)繼續(xù)運(yùn)行一段距離后再返回到初始位置，人工取出管子。
全文摘要
一種凸輪式變曲率管子彎曲系統(tǒng)及方法，把待彎曲的管子定位在絲杠推動機(jī)構(gòu)上；第一伺服電機(jī)帶動絲杠推動機(jī)構(gòu)推動管子前行，當(dāng)管子的移動距離達(dá)到開始彎管設(shè)定值后，第二伺服電機(jī)帶動渦輪減速器的工作，帶動主軸和凸輪恒速旋轉(zhuǎn)，連接在凸輪從動件端部的施力輥?zhàn)邮毫τ诠茏由希瑢?shí)現(xiàn)管子的彎曲；當(dāng)主軸帶動凸輪運(yùn)轉(zhuǎn)一周，主軸和凸輪停止運(yùn)行，凸輪從動件帶動施力輥?zhàn)与S凸輪恢復(fù)到初始狀態(tài)，管子圓弧部分彎曲完成，第一伺服電機(jī)帶動絲杠推動機(jī)構(gòu)繼續(xù)運(yùn)行一段距離后再返回到初始位置，人工取出管子。本發(fā)明不需要模具，一次彎曲即可實(shí)現(xiàn)變曲率管子彎曲；若管子彎曲曲率改變，只需更換凸輪，無需改變彎管機(jī)結(jié)構(gòu)，也無需設(shè)計(jì)加工模具，調(diào)整、安裝很方便。
文檔編號B21D7/08GK102716953SQ20121020639
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月21日
發(fā)明者喬麗潔, 李瑞虎, 陳海峰, 陳繼生, 黃勛 申請人:陜西科技大學(xué)