專利名稱：彎曲管件的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及彎曲管件成為半圓形的方法和設備，而不采用彎管的圓形工具。本發(fā)明特別涉及彎曲加工波紋管的方法和設備。
用來彎曲管件的常規(guī)方法如日本國未審查專利公開文件NO.65419/1990(Kokai)所述。在此公開文件中，如側(cè)視圖7和A-A截面圖8所示，采用圓形靠模2，其外圓周表面設有加工槽，管件5插入槽中，槽的斷面為半圓形。外側(cè)夾持模具4的底部設有加工槽，管件5插入模具4的槽中，此槽的斷面也是半圓形。管件5的一端1被固定，同時將管件5插入并固定在靠模2的槽和夾持模具4外側(cè)的槽中。當夾持的管件沿靠模2的外圓周表面轉(zhuǎn)動時，使管件彎曲。在這些圖中，代號1表示管件固定端，代號3表示外側(cè)夾持模具4的轉(zhuǎn)動中心，代號5表示管件移動側(cè)，代號6表示管件被彎曲90°角狀態(tài)下外側(cè)夾持模具4的位置，代號7表示管件被彎曲90°角狀態(tài)下管件的位置，代號8表示管件被彎曲180°角狀態(tài)下外側(cè)夾持模具4的位置，代號9表示管件被彎曲180°角狀態(tài)下管件的位置，代號10表示外側(cè)夾持模具4的轉(zhuǎn)動軌跡。
在彎曲管件的常規(guī)方法中，在管件斷面形狀的材料不均勻(如，波紋管的斷面形狀隨區(qū)域變化)情況下，很難制約管件連續(xù)彎曲形狀。因此，很難采用上述常規(guī)彎曲管件的方法。
在這種常規(guī)方法中，由于管件外側(cè)材料主要受拉伸變形而彎曲引起塑性變形。因此，彎曲的管件材料外側(cè)隨著加工延伸，此局部厚度減小，當內(nèi)部壓力作用在彎曲的產(chǎn)品上時，特別容易產(chǎn)生問題。而且，同樣道理，在彎曲半徑小的情況下進行彎曲時，管件外周部分不沿全長延伸，而延伸到達內(nèi)周表面，結果導致彎曲截面的壓縮比和面積減小比增加。
為了控制在彎曲管件時產(chǎn)生管壁局部厚度減小，提出了許多不同的方案。例如，日本國未審查專利公開文件NO.290622/1990(Kokai)描述的彎曲管件的發(fā)明，下面描述此技術方案。在此發(fā)明中，用可轉(zhuǎn)動的彎曲模夾緊管件，當夾緊模夾緊并彎曲管件時，由彎曲的反作用力對壓力模產(chǎn)生作用，夾緊模能夠圍繞彎曲模轉(zhuǎn)動，而且夾緊模與壓力模相對置，并且由壓力模和夾緊模夾緊的管件進行移動，壓縮力作用在管件的軸線方向。
另一方面，對于波紋管的彎曲來說，對著管件的軸線方向展開的所有產(chǎn)生的形狀變形幾乎都發(fā)生在彎曲變形的管件的凸出部分。因此，彎曲集中在波紋管的凸出部分，首先從波紋管的凸出部分變形，而且這一部分主要受壓縮。因此，不可能給出所需要的彎曲波紋管。
為了克服上述問題，日本國未審查專利公開文件NO.177261/1993(Koakai)提供了一種波紋管的彎曲方法。在此公開的發(fā)明中，采用了管件夾緊裝置，其設有夾緊波紋管的多個凸出部分的對置表面，夾緊的方向垂直于管件彎曲表面和管件中心軸，在此情況下彎曲波紋管。在此發(fā)明中，避免產(chǎn)生彎曲和壓縮集中在波紋管的特別凸出部分，而且使得不變形的波紋管凸出部分的彎曲變得非常容易。而且避免產(chǎn)生波紋管的彎曲集中在有限部分。
但是，在上述日本國未審查專利公開文件NO.290622/1990(Kokai)描述的彎曲管件裝置中，在彎曲管件時，將壓縮力施加以管件的軸線方向。因此，當用常規(guī)的方案來彎曲波紋管時，由于在管件上施加了壓縮力，波紋管可能被壓縮。因此，不可能采用這種方案所述的彎管設備彎曲波紋管。
還有，在日本國未審查專利公開文件NO.177261/1993(Koakai)描述的管件彎曲方法中，通過波紋管的夾緊部分夾緊和固定彎曲部分。因此，在此方案中存在著下列問題不僅變形阻力大，而且為了獲得具有要求的曲率半徑的精確彎曲部分，需要更高的技術和更多的實踐經(jīng)驗。
本發(fā)明的主要目的是提供彎曲管件(尤其是波紋管)的方法和設備，其可以解決在常規(guī)的彎曲方法中出現(xiàn)的上述問題。
本發(fā)明的另一目的是提供彎曲管件的方法和設備，其中波紋管的收縮量減小。
本發(fā)明的另一目的是提供彎曲管件的方法和設備，其中彎曲部分的局部壓縮被減小。
為了解決上述問題，本發(fā)明人試圖分析在常規(guī)的彎曲管件方法中彎曲應力在管件上的相互作用。其結果是，在常規(guī)方法中使用靠模，因此管件材料被局部夾緊，并加工出彎曲形狀。而且，被夾緊和支承部分外側(cè)的轉(zhuǎn)動中心偏離管件軸線，因此，在彎曲部分必然要減小厚度，并且會產(chǎn)生對管件的壓縮。因此，本發(fā)明人繼續(xù)著重研究彎管方法，在這種方法中，以管件軸作為中心彎曲管件。其結果是，本發(fā)明人注意到，彎曲管件可以這樣解決，即執(zhí)行公轉(zhuǎn)運動，公轉(zhuǎn)運動圍繞著另一彎曲邊中心轉(zhuǎn)動，設定彎曲邊之一的中心作為公轉(zhuǎn)軸，并且執(zhí)行自轉(zhuǎn)運動，自轉(zhuǎn)運動圍繞其自身的軸線轉(zhuǎn)動，設定另一彎曲邊的中心為自轉(zhuǎn)軸。因此，當管件被彎曲時，本發(fā)明人提供這種設想，即自轉(zhuǎn)運動和公轉(zhuǎn)運動同時進行，因而完成了本發(fā)明。
當彎曲管件成為半圓形時，本發(fā)明的彎曲管件方法的關鍵在于包括以下步驟夾緊和固定管件要被彎曲部分的兩邊，設定一個彎曲邊為中心，圍繞另一彎曲邊的中心公轉(zhuǎn);同時，隨著公轉(zhuǎn)角度變化，圍繞自身軸線自轉(zhuǎn)，設定另一彎曲邊的中心為自轉(zhuǎn)軸。
換句話說，在本發(fā)明的彎管方法中，包括的步驟是夾緊固定管件要被彎曲部分的兩邊;圍繞另一彎曲邊公轉(zhuǎn)，設定彎曲邊之一的中心為公轉(zhuǎn)軸，同時，隨著公轉(zhuǎn)角度變化，圍繞自轉(zhuǎn)軸自轉(zhuǎn)，設定另一彎曲邊的中心為自轉(zhuǎn)軸。在上述轉(zhuǎn)動過程中，公轉(zhuǎn)角速度對自轉(zhuǎn)角速度之比范圍從1∶1.5到1∶2.5。在許多情況下，公轉(zhuǎn)角速度對自轉(zhuǎn)角速度之比最好應該為1∶2。
公轉(zhuǎn)半徑可以設定為常數(shù)。當進行公轉(zhuǎn)時，公轉(zhuǎn)半徑可以減小。由于此，在本發(fā)明彎曲過程中，在彎曲部分產(chǎn)生的管件伸展范圍可以減小。
還有，本發(fā)明可以用于彎曲金屬管，其直徑為常數(shù)。本發(fā)明的方法特別適于彎曲波紋管，其管徑沿軸向方向周期性變化，并適于彎曲螺紋管，在螺紋管中，具有相同半徑的部分沿螺紋形狀延伸。
本發(fā)明彎曲管件的設備包括一對夾緊部件;其夾緊固定管件彎曲部分的兩邊;公轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置;設定所述被彎曲管件夾緊部分之一的管件側(cè)端面中心作為公轉(zhuǎn)中心，使被夾緊部分的另一邊轉(zhuǎn)動;自轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置;設定所述被彎曲管件夾緊部分的另一管件側(cè)端面中心作為自轉(zhuǎn)中心，被夾緊部分另一邊圍繞其自身軸線自轉(zhuǎn)。
上述公轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置和自轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置包括具有公轉(zhuǎn)軸的第一外齒輪，公轉(zhuǎn)軸穿過被彎曲的管件夾緊部分之一的管件側(cè)端面中心，以此中心軸彎曲;具有自轉(zhuǎn)軸的第二外齒輪，自轉(zhuǎn)軸平行于公轉(zhuǎn)軸，自轉(zhuǎn)軸穿過被夾緊的另一邊的管件側(cè)端面中心，以此中心軸彎曲，第二外齒輪與第一外齒輪嚙合;以及自轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，在第二外齒輪與第一外齒輪嚙合狀態(tài)下自轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置驅(qū)動回轉(zhuǎn)。
然而，相同的齒輪可以用來作為第一和第二外齒輪。如果使用相同的齒輪，公轉(zhuǎn)角速度與自轉(zhuǎn)角速度之比可以是2。而且，第一外齒輪直徑和第二外齒輪直徑可以相互不同。由此公轉(zhuǎn)角速度對自轉(zhuǎn)角速度之比可以變化。
此外，上述公轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置可以包括一個臂，其公轉(zhuǎn)中心作為中心軸，其另一端具有夾緊部分，第一電機使臂圍繞中心軸轉(zhuǎn)動。上述自轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置包括第二電機，其位于臂的一端，該裝置使夾緊部分的另一端轉(zhuǎn)動。在這種情況下，控制裝置根據(jù)需要控制第一電機和第二電機有均勻的轉(zhuǎn)速比。另外，這個臂可以包括長度變化裝置，其可以改變中心軸與夾緊部分的另一端之間的距離。
而且，上述公轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置包括X-Y兩維驅(qū)動裝置，其可以朝X軸方向和垂直于X軸的Y軸方向兩個尺寸方向移動;由控制部件控制X-Y兩維驅(qū)動裝置。包括如上所述方式，通過使用控制部件可以獲得任意公轉(zhuǎn)半徑，并可保持公轉(zhuǎn)半徑為常數(shù)，公轉(zhuǎn)半徑的距離可以改變，而且該半徑可以連續(xù)減小，它可以和彎曲過程同時進行。
下面根據(jù)

圖1解釋本發(fā)明，圖1是表示彎曲管件的輪廓圖，圖2是沿A-A線的截面圖。在管件固定側(cè)面11固定著固定側(cè)面的支承部件13，此時該支承部件靠近彎曲邊的固定側(cè)中心15，在移動管件一側(cè)面12固定著移動側(cè)管件支承部件14，該支承部件14靠近移動側(cè)彎曲邊的中心17。
在這種狀態(tài)，設定固定側(cè)面的彎曲邊的中心15為中心，移動側(cè)管件支承部件14以移動側(cè)管件支承部件16的軌跡公轉(zhuǎn)，同時，移動側(cè)管件支承部件14自身以移動側(cè)彎曲邊的中心17為中心自轉(zhuǎn)。另外，自轉(zhuǎn)角度和公轉(zhuǎn)角度最好設定相等。在這種情況下，公轉(zhuǎn)角速度對自轉(zhuǎn)角速度之比在理論上為1比2。采用機械方法或電控方法控制轉(zhuǎn)動角度。
在圖1中，代號18表示移動側(cè)管件支承部件14的自轉(zhuǎn)軌跡，代號19表示移動側(cè)管件支承部件處于管件被彎曲90°角狀態(tài)的位置，代號20表示管件被彎曲到90°角狀態(tài)時管件的位置，代號21表示管件被彎曲到180°角狀態(tài)下，移動側(cè)管件支承部件所處的位置，代號22表示管件被彎曲到180°角狀態(tài)下，管件所處的位置。
根據(jù)本發(fā)明彎曲管件的方法，夾緊和固定管件彎曲部分的兩邊，設定彎曲邊之一的中心為軸，一邊圍繞另一彎曲邊的中心公轉(zhuǎn)，同時，隨著公轉(zhuǎn)角度的變化，設定另一彎曲邊的中心為軸，一個彎曲邊沿其自身軸線自轉(zhuǎn)。因此自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動中心都位于管件軸上，而且，彎曲應力作用在整個彎曲部分。因此，在彎曲部分外側(cè)拉伸力的值和在彎曲部分內(nèi)側(cè)的壓力值保持常數(shù)處于平衡狀態(tài)。所以，彎曲部分管壁厚度減小和管件彎曲部分被壓縮的問題得到良好改善。本發(fā)明的方法最適于彎曲波紋管，而使用原先的方法很難進行波紋管加工。但是，本發(fā)明方法不限于用來彎曲波紋管。
正如本發(fā)明方法，在這種情況下，當要求的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)運動組合實施時，通常需要兩個轉(zhuǎn)動系統(tǒng)，此外，轉(zhuǎn)動角度應該同步控制，并應有高精度。但是，在管件彎曲設備中，嚙合的齒輪相互和分別固定在公轉(zhuǎn)軸和自轉(zhuǎn)軸上，將動力傳送到自轉(zhuǎn)軸的齒輪上。由公轉(zhuǎn)軸上的齒輪和自轉(zhuǎn)軸上的齒輪嚙合同時產(chǎn)生公轉(zhuǎn)時，僅通過公轉(zhuǎn)軸上的固定齒輪，將驅(qū)動力傳遞到自轉(zhuǎn)軸上的齒輪上，在本發(fā)明的設備中，自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)能夠同步控制并具有高精度。因此，本發(fā)明的設備非常簡單并有高的可靠性。
當公轉(zhuǎn)半徑固定時，彎曲部分伸長。在波紋管的彎曲過程中，在彎曲時這種伸長可以解決在管件彎曲部分厚度減小和壓縮問題。另一方面，在彎曲時，需要這種管件伸長意味著大拉伸力在彎曲時產(chǎn)生作用。在波紋管情況下，對于管件伸長需要的拉伸力很小，因此不會引起任何具體問題。但是，在管件直徑為常數(shù)時，這種伸長將引起大問題。在這種情況下，通過在彎曲時縮短公轉(zhuǎn)半徑就可以解決上述問題，減短半徑可以與彎曲加工同時進行。
如上所述，本發(fā)明涉及的彎曲管件方法包括以下步驟夾緊和固定彎曲管件部分的兩端部，圍繞另一彎曲端公轉(zhuǎn)，設定彎曲端之一的中心為軸;同時隨著公轉(zhuǎn)角度變化自轉(zhuǎn)，并設定另一彎曲端的中心為軸。在本發(fā)明方法中，自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)兩個轉(zhuǎn)動中心都在管件軸上，而且彎曲應力作用在整個彎曲部分。因此，在彎曲部分外側(cè)的拉伸力值和在彎曲部分內(nèi)側(cè)的壓縮力值保持常數(shù)，處于平衡狀態(tài)。其結果是，管件彎曲部分厚度減小和彎曲部分管件壓縮問題得到大大改善。
按照本發(fā)明的管件彎曲設備，其包括安裝在公轉(zhuǎn)中心的公轉(zhuǎn)軸;安裝在自轉(zhuǎn)中心的自轉(zhuǎn)軸;分別位于公轉(zhuǎn)軸和自轉(zhuǎn)軸上相互嚙合的齒輪;其中將驅(qū)動力傳遞到自轉(zhuǎn)軸上的齒輪上。另外，按照本發(fā)明的管件彎曲設備，其包括多個電機，其可以控制公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)位置，結合這些電機組合可以產(chǎn)生公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)。所以，當圍繞公轉(zhuǎn)軸公轉(zhuǎn)時，自轉(zhuǎn)軸圍繞其自身軸線自轉(zhuǎn)，則可以實現(xiàn)本發(fā)明的彎曲管件方法。而且，除有彎曲管件的機械部件以外，還設有管件支承部件，使彎曲管件穿過支承部件，并且使管件圍繞垂直于管件軸線的表面轉(zhuǎn)動。因此，涉及管件長度的設備尺寸可以減小，而且可以按照要求的彎曲表面將管件彎曲到要求的位置。
下面通過結合附圖詳細說明所有這些屬于公開的本發(fā)明的部分形式，可以更好地理解本發(fā)明，更容易全面鑒別本發(fā)明，以及認識本發(fā)明的許多優(yōu)點。
圖1是說明本發(fā)明彎管方法的輪廓圖;
圖2是沿圖1中A-A截面的剖視圖;
圖3是表示本發(fā)明優(yōu)選實施例的輪廓圖;
圖4是用本發(fā)明優(yōu)選實施例彎曲波紋管的截面圖。
圖5是表示彎曲結果的側(cè)視圖，此時本發(fā)明中自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的比例產(chǎn)生變化。
圖6是表示彎曲結果的側(cè)視圖，此時本發(fā)明中自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的比例產(chǎn)生變化。
圖7是表示常規(guī)彎管方法的側(cè)視圖;
圖8是沿圖7中B-B截面的剖視圖;
圖9是軸測圖，其表示本發(fā)明設備中彎管機構的主要部件;
圖10是軸測圖，其表示本發(fā)明設備中彎管機構的主要部件，其中管件彎曲了180°角所處的狀態(tài);
圖11是表示本發(fā)明設備中彎管機構主要部件的軸測圖，其中管件彎曲了90°角所處的狀態(tài);
圖12是軸測圖，其表示用于彎曲管件的本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的總體部分;
圖13是軸測圖，其表示用于彎曲管件的本發(fā)明彎管機構的細部構造;
圖14是放大的分解軸測圖，其表示用于彎曲管件的本發(fā)明設備中彎管機構的可更換齒輪對;
圖15是軸測圖，其表示用于彎曲管件的本發(fā)明設備中管件支承部分的細部構造;
圖16是用于彎曲管件的本發(fā)明設備的軸測圖，在此優(yōu)選實施例的設備中，使用多個伺服電動機傳遞公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)運動;和圖17是優(yōu)選實施例中設備的軸測圖，其中將管件支承部分加在圖16所示優(yōu)選實施例的設備上。
前面對于本發(fā)明已經(jīng)進行了一般性描述，通過下面所述的特別優(yōu)選的實施例可以進一步理解本發(fā)明。在本文中提供實施例的目的僅在于說明本發(fā)明，而不是要對本發(fā)明的權利要求范圍進行限定。
下面對照附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。如圖3所述，由固定在圓形固定頭座24中的固定頭26夾持波紋管28的一端，圓形移動夾座30的直徑與固定頭座24的直徑相等，圓形移動夾座30接觸固定頭座24旋轉(zhuǎn)，而波紋管28的另一端固定在移動夾頭32上，所述移動夾頭32被固定在移動夾座30中。用鋁合金(JISA3003)制造波紋管28，其波峰直徑為18.3mm，波谷直徑為12.7mm，波紋間距9.5mm，壁厚1.2mm。
接著，移動夾座30接觸固定頭座24圍繞其轉(zhuǎn)動，從而引導波紋管28彎曲。彎曲條件如下R＝18mm，彎曲速率＝36deg/s。彎曲部分的截面圖如圖4所示。在常規(guī)的波紋管彎曲過程中，凸出部分彎曲，在工作過程中將產(chǎn)生故障。另一方面，在此優(yōu)選實施例彎曲部分的彎曲內(nèi)側(cè)34和彎曲外側(cè)36兩處幾乎不產(chǎn)生多曲折的缺陷，并且可以獲得均勻的彎曲半徑R。在管內(nèi)側(cè)38的壓縮比為8%，壁厚減小的比例為2%。與彎曲直管的普通方法相比較，上述結果達到足夠的水準，而且使結果大大改善。在此，壓縮比的計算如下在壓縮部分長直徑和短直徑之間的差被平均直徑除，然后將結果乘以100，由此獲得壓縮比。還有，壁厚減少比例的數(shù)值在遠離中心一側(cè)的波谷部分(小直徑部分)測量，此處的壁厚最大程度減小。
在本發(fā)明中，如上所述，公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)的角速度之比在理論上最好設定為1-2。但是，在實際應用中，設定的值可能從1∶1.5到1∶2.5。在這種情況下，曲率變化范圍將隨著速度比的變化不同于理論值。如果公轉(zhuǎn)速度加快，如圖5所示，在固定一側(cè)的曲率增大，而如果自轉(zhuǎn)速度加快，如圖6所示，在移動一側(cè)的曲率增大。
下面，參照圖9說明用于彎曲管件的本發(fā)明最佳實施例。用固定頭26夾持和固定管件的固定側(cè)11，用移動夾頭32夾持和固定管件的移動側(cè)12。設置的公轉(zhuǎn)軸42垂直向下處于移動夾頭32的公轉(zhuǎn)中心。所述公轉(zhuǎn)軸42位于固定臂40上。所述固定臂40支承固定頭26。在另一方面，自轉(zhuǎn)軸46向下固定在移動臂44的自轉(zhuǎn)中心，移動臂44支承著移動夾頭32。齒輪48和50分別安裝在其各自的公轉(zhuǎn)軸42和自轉(zhuǎn)軸46上，這些齒輪48和50相互嚙合。
但是，公轉(zhuǎn)軸42是固定的，由驅(qū)動源驅(qū)動自轉(zhuǎn)軸46，所述驅(qū)動源未圖示。因此，移動夾頭32圍繞其自身的軸轉(zhuǎn)動，其轉(zhuǎn)動半徑等于齒輪50的半徑。同時，移動夾頭32公轉(zhuǎn)，公轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動半徑是齒輪48和齒輪50的半徑之和。圖10是移動夾頭32轉(zhuǎn)動180°角所處狀態(tài)的軸測圖。圖11是移動夾頭32轉(zhuǎn)動90°角所處狀態(tài)的軸測圖。
在圖12到15中表示了用于彎曲管件的本發(fā)明設備的另一個優(yōu)選實施例。圖12是表示用于彎曲管件的優(yōu)選實施例中設備總體部分的軸測圖。在此實施例中，用設備彎曲管件時，可以同時彎曲具有任意長度的波紋管的兩邊，而且，在彎曲過程中，還可以改變曲率半徑。在圖12中，用呈平行六面體形的方材組裝機架52，并且在前后表面復蓋側(cè)板54。在機架52上，用導向支座56支承兩條導向軌道58。
在這兩條導向軌道58上，在其兩端安裝有管件彎曲機構部件60，管件支承部件62安裝在軌道中部。管件彎曲機構部件60與兩條滾珠絲桿64相連接，由前后表面的側(cè)板54沿軸支承所述兩條滾珠絲桿64。由電動機驅(qū)使彎曲機構66朝前后往復移動，彎曲機構驅(qū)動滾珠絲桿64。
圖13是表示管件彎曲機構60的細部構造的軸側(cè)圖。位于最頂部的第一基板68籍助四個導向件70可前后往復移動地安裝在軌道58上。所述導向件70安裝在第一基板68的下部。在第一基板68的下方懸掛著第二基板72，用四支桿件將其固定。而且，在第二基板72的下方懸掛著第四基板74，并由四支桿件固。
還有，在第二基板72和第四基板74之間安裝有第三基板78，第三基板78通過安裝的四個直線型套筒76可以上下往復移動。四個直線型套筒76懸掛安裝在桿件上可以上下往復移動。由于壓力缸80力臂的上下移動使第三基板78上下往復移動。所述壓力缸80安裝在第四基板74和第三基板78之間。
在圖13和14中表示了固定臂40和移動臂44和構造。在其內(nèi)部包括夾頭閉合壓力缸82，由壓力缸82打開或關閉固定頭26和移動夾頭32。通過將公轉(zhuǎn)軸42固定到第一基板68上安裝固定臂40。公轉(zhuǎn)軸42的底端穿過第二基板并到達第三基板。
在第一基板68上的公轉(zhuǎn)軸42穿過自轉(zhuǎn)軸46，并且設有長孔84可以使自轉(zhuǎn)軸46靠近或遠離公轉(zhuǎn)軸42。在公轉(zhuǎn)軸42上，設有第一連接件80。所述第一連接件86的一端鉸接并可轉(zhuǎn)動地固定在公轉(zhuǎn)軸42上。第二連接件88鉸接固定在第二基板72處的公轉(zhuǎn)軸42上，其結構與第一連接件相似。而第三連接件90安裝在第三基板78上，其結構也相似于第一連接件。移動臂44的自轉(zhuǎn)軸46穿過長孔84分別連接三個連接件86、88、90，從而將移動臂44連接到固定軸40上。
第二連接件88呈箱形。在第二連接件88中包括小直徑齒輪91，該小直徑齒輪91各自固定在公轉(zhuǎn)軸42和自轉(zhuǎn)軸46上。同時，在第二連接件上，從自轉(zhuǎn)軸46側(cè)面對著公轉(zhuǎn)軸42安裝有齒輪連接壓力缸92。因此，根據(jù)安裝在公轉(zhuǎn)軸42和自轉(zhuǎn)軸46上齒輪對的尺寸，自轉(zhuǎn)軸46可向前或向后移動。
在圖14中表示了公轉(zhuǎn)軸42和自轉(zhuǎn)軸46的構造。如圖14所示，緊靠第二連接件88的下方，公轉(zhuǎn)軸42和自轉(zhuǎn)軸46可以分離?？拷路降牡谌澹ㄟ^操縱壓力缸80的臂上下移動可以使公轉(zhuǎn)軸42和自轉(zhuǎn)軸46分離。在分開的公轉(zhuǎn)軸42a和自轉(zhuǎn)軸46a的頂端設有花鍵。同時，在相應于齒輪高度的較低處設有齒輪擋塊47。
另一方面，在第二基板72的兩側(cè)設有用于托盤94的導向軌道。用齒輪閉鎖件98和齒輪鎖定缸100在一側(cè)閉鎖和固定中經(jīng)齒輪對96至中經(jīng)齒輪托盤102上，用托盤102表面的中經(jīng)齒輪移動壓力缸104使托盤102前后往復移動。在另一側(cè)，用齒輪閉鎖件108和大經(jīng)齒輪閉鎖壓力缸110閉鎖一對大經(jīng)齒輪106至大經(jīng)齒輪托盤112，用大經(jīng)齒輪移動壓力缸114使大經(jīng)齒輪托盤112向前或向后移動。在中經(jīng)齒輪和大經(jīng)齒輪的中心孔分別設有花鍵槽。
由轉(zhuǎn)動臺116支撐公轉(zhuǎn)軸42和自轉(zhuǎn)軸46的底端，轉(zhuǎn)動臺116可以圍繞公轉(zhuǎn)軸42轉(zhuǎn)動，公轉(zhuǎn)軸42固定連接第三基板78。自轉(zhuǎn)軸46通過萬向節(jié)118和齒輪箱120與驅(qū)動電機122相連。
下面，在圖15中表示了管件支承部件62的細部構造。設置的臂126豎立在基板124上。在此臂26中安裝有夾頭壓力缸130，它可以打開或閉合夾頭殼128。在這些夾頭殼128中，通過軸承132安裝著夾塊134。這些夾塊134可以轉(zhuǎn)動在夾塊表面上夾緊的管件，夾塊表面垂直于轉(zhuǎn)動軸，在夾塊的一端安裝有驅(qū)動齒輪136。
齒輪箱140安裝在豎立在基板124的臂126的相反的一側(cè)。通過聯(lián)軸節(jié)142轉(zhuǎn)動電機143與齒輪箱140的前面相連。在齒輪箱140側(cè)面的輸出軸上安裝著較低側(cè)的傳動輪144。在臂126側(cè)面上部安裝的上側(cè)傳動146和下側(cè)傳動輪144上繞著同步傳動帶，因而下側(cè)傳動輪144的轉(zhuǎn)動可以被傳遞上側(cè)傳動輪146。安裝在轉(zhuǎn)軸上的驅(qū)動齒輪150與上側(cè)傳動輪146同軸。此驅(qū)動齒輪150與夾塊134上的被動齒輪136相嚙合。因此，隨著驅(qū)動輪150的轉(zhuǎn)動，夾緊塊134轉(zhuǎn)動。
下面描述具有上述結構的優(yōu)選實施例的操作過程。在圖12所示的設備中，首先用管件支承部件62夾支持將被加工的管件。在圖15中表示出管件支承部件62的細部構造。首先，在夾頭殼128開啟狀態(tài)下，在夾塊134之間穿過管件。接著，安裝在臂126中的夾緊壓力缸130工作，從而使夾頭殼128閉合，夾塊134夾緊管件。
當需要改變被夾持的管件使其進入要求的彎曲表面時，按下述方式進行操作。使轉(zhuǎn)動電機143運轉(zhuǎn)，從而通過聯(lián)軸節(jié)142和齒輪箱140轉(zhuǎn)動下側(cè)傳動輪144。然后，由同步傳動帶148轉(zhuǎn)動上側(cè)傳動輪146，因而與上側(cè)傳動輪146同軸安裝的驅(qū)動齒輪150轉(zhuǎn)動。隨著在夾塊134上與驅(qū)動齒輪150相嚙合的從動齒輪136旋轉(zhuǎn)，在夾塊134中被夾緊的管件轉(zhuǎn)動，從而根據(jù)改變要求得到需要的彎曲表面。
在此時，管件彎曲機構的固定頭26和移動夾頭32處于開啟狀態(tài)。當彎管機構60不在要求的管件彎曲位置時，如圖12所示，用來移動彎管機構的電機66轉(zhuǎn)動滾珠絲桿64，由滾珠絲桿64使彎管機構60到達預定位置。
下面如圖13所示，安裝在第二連接件88上的齒輪連接壓力缸92工作，使得自轉(zhuǎn)軸46朝著公轉(zhuǎn)軸42移動。然后，因為自轉(zhuǎn)軸46朝著三個連接件中長孔84和內(nèi)側(cè)移動，固定在公轉(zhuǎn)軸42和自轉(zhuǎn)軸46上的一對小直徑齒輪對91在第二連接件88的內(nèi)側(cè)嚙合。
當小直徑齒輪對91相互嚙合時，安裝在固定臂40和移動臂44上的用來開閉夾頭82的壓力缸工作，從而由固定頭26和移動夾頭32夾持和固定管件。接著驅(qū)動電機122，因為驅(qū)動電機122通過齒輪箱120和萬向節(jié)118與自轉(zhuǎn)軸46相連，當夾持并固定管件的移動夾頭32圍繞自轉(zhuǎn)軸46轉(zhuǎn)動，并且設定的轉(zhuǎn)動半徑為小直徑齒輪91的半徑時，此移動夾頭32的轉(zhuǎn)動半徑設定為小直徑齒輪對91的半徑之和。由此，執(zhí)行本發(fā)明的彎曲方法。
下面將詳細描述如何將小直徑齒輪對91變換為中徑齒輪對96或大徑齒輪對106。如圖12和13所示，在固定頭26和移動夾頭32處于開啟狀態(tài)時，齒輪連接壓力缸92工作，使公轉(zhuǎn)軸42和自轉(zhuǎn)軸46之間的間隔與齒輪托盤102包含在托盤112中的中徑齒輪對96，或者大徑齒輪對106的中心孔的間距相適應。
接著，當可上下往復移動的壓力缸80的臂移動工作時，使得第三基板78向下移動，可上下移動的公轉(zhuǎn)軸42和自轉(zhuǎn)軸46在第二連接件88下方分離，并且產(chǎn)生間隙。接著，使中徑齒輪托盤102移動的壓力缸104或使大徑齒輪托盤112移動的壓力缸114工作，中徑齒輪托盤102或大徑齒輪托盤112移動，以致齒輪中心孔與公轉(zhuǎn)軸和自轉(zhuǎn)軸46的中心相適應。
然后，當中徑齒輪閉鎖壓力缸100或大徑齒輪閉鎖壓力缸110工作時，齒輪閉鎖件98或108脫離配合，同時可上下往復移動的壓力缸80工作，從而向上推動第三基板78，將執(zhí)行下述動作分離開的公轉(zhuǎn)軸42a和自轉(zhuǎn)軸46a上升，在軸頂端的花鍵部分穿過中徑齒輪96或大徑齒輪106的中心孔，如前所述，花鍵部分將與公轉(zhuǎn)軸42和自轉(zhuǎn)軸46配合。
如果中徑齒輪托盤102或大徑齒輪托盤112工作，并且使其回到它所在的位置，齒輪對的更換工作完成。因此，如果用于連接齒輪的壓力缸92工作，更換的齒輪相互嚙合，那么用與上述相同的方式使管件彎曲，所得到的彎曲管件具有不同的轉(zhuǎn)動半徑。
為了采用前述方式更換齒輪時，將執(zhí)行下述操作步驟驅(qū)動用于連接齒輪的壓力缸92;將自轉(zhuǎn)軸46和公轉(zhuǎn)軸42相互分開，其分開的間距對應于包括在齒輪托盤102或112中的齒輪對;在齒輪托盤102或112內(nèi)包括齒輪對，用齒輪閉鎖壓力缸100或110閉鎖齒輪，同時由可上下往復移動的壓力缸80使第三基板下降。接著使公轉(zhuǎn)軸42和自轉(zhuǎn)軸46分開并從齒輪中抽出;用壓力缸104或114使包括齒輪對96或106的齒輪托盤102或112返回其原位。
圖16是軸測圖，其表示另一優(yōu)選實施例的設備。在機座152中，設有固定臂40，由支架154支承所述固定臂40，在所述固定臂40的頂端安裝著固定頭26。在機座152的兩側(cè)，平行設置著兩根X軸線的軌道156a和156b，而Y軸軌道158設置在橫跨X軸線的軌道156a和156b上方的位置。此Y軸軌道158可以由設置在X軸的伺服電機160沿X軸移動到需要的位置。
在Y軸軌道158中，由Y軸的伺服電機164驅(qū)動的滑動部件162與軌道158滑動配合，滑動件162可以在Y軸軌道158上移動到需要位置。在此滑動件162中，自轉(zhuǎn)軸46可轉(zhuǎn)動地垂直安裝在滑動件162的頂部，移動臂44和移動夾頭32固定。而且在滑動件162的下部直接連接Z軸伺服電機166。由此Z軸伺服電機166使自轉(zhuǎn)軸46沿其軸線轉(zhuǎn)動需要的角度。
圖17表示一種設備，其中將管件支承部件62附加到圖16所示最佳實施的設備上。換句話說，在機座152的后半部分的中部設有管件供給軌道168，因而可以使管件沿縱向穿越機架152。在此管件供給軌道168上安裝著可以前后往復移動的管件支承部件62。由管件供給電機170使管件支承部件62前后往復移動。
管件支承部件62有與圖15所示的機構相同的構造，其包括臂126和夾塊134，夾塊安裝在臂126的頂部。由轉(zhuǎn)動管件的電機143驅(qū)動，夾塊134使被夾持的管件轉(zhuǎn)動。
下面詳細描述圖17所示優(yōu)選實施例中設備的操作過程。首先，由管件支承部分62的夾塊134夾緊管件。此時，固定頭26和移動夾頭32雙雙處于開啟狀態(tài)。其次，管件支承部件62中的管件轉(zhuǎn)動電機143運行，使得夾塊134轉(zhuǎn)動，安排要彎曲的管件符合所需要的管件彎曲表面。一旦管件彎曲表面配合一致，接著管件供給電機170使管件支承部件62沿管件供給軌道168向前或向后移動，從而調(diào)整所需部分進入彎管機構的固定頭26的彎曲位置，以便進行彎管操作。
接著，驅(qū)動X軸的伺服電機160，使Y軸的軌道158沿X軸的軌道156a和156b移動，并且移動安裝在Y軸軌道上的移動臂44，從而調(diào)整在固定臂40中的公轉(zhuǎn)中心離開在移動臂44中的自轉(zhuǎn)軸46，直到到達所需要的公轉(zhuǎn)半徑。如果自轉(zhuǎn)軸46離開到達所需要的公轉(zhuǎn)半徑，固定頭26和移動夾頭32閉合，并且在夾緊和固定要被彎曲的管件之后，X軸的伺服電機160和Y軸的伺服電機164同時運轉(zhuǎn)，使X軸軌道156a和156b上的Y軸軌道158和滑動件162上的Y軸軌道158移動。然后由控制裝置(未圖示)控制X軸伺服電機160和Y軸伺服電機164，因而固定在滑動件162上的自轉(zhuǎn)軸46按照預定的公轉(zhuǎn)軸半徑運動。
在另一方面，在未圖示的控制裝置控制下，隨著公轉(zhuǎn)角度變化，與自轉(zhuǎn)軸46直接相連的Z軸伺服電機166使自轉(zhuǎn)軸46圍繞其自身軸線轉(zhuǎn)動。因此，由移動夾頭32固定的管件按預定的自轉(zhuǎn)半徑繞自轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動。其結果是，利用本發(fā)明方法可以在需要的彎曲表面，以需要的曲率半徑彎曲管件。
上面充分描述了本發(fā)明，對于本專業(yè)普通技術人員來說，顯而易見，在不脫離包含在權利要求書中的本發(fā)明的構思或范圍條件下，可以提供出許多變化和修改的方案。
權利要求
1.一種彎曲管件的方法，其包括步驟如下夾緊和固定管件彎曲部分的兩邊；和設定彎曲管件部分的一個彎曲邊的中心作為軸線，圍繞另一彎曲邊公轉(zhuǎn)，在此同時，隨著所述公轉(zhuǎn)角度變化，設定彎曲管件部分的另一彎曲邊的中心作為軸線，圍繞其自身軸自轉(zhuǎn)。
2.按照權利要求1所述的彎曲管件的方法，其特征在于在轉(zhuǎn)動操作過程中，公轉(zhuǎn)的角速度與自轉(zhuǎn)角速度之比的范圍以1∶1.5到1∶2.5。
3.按照權利要求1所述的彎曲管件的方法，其特征在于所述管件是波紋管。
4.一種彎曲管件的設備，其包括一對夾緊部件，其夾緊和固定將被彎曲管件部分的兩邊;公轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，以將被彎曲的所述夾緊部分之一的管件側(cè)端面的中心作為公轉(zhuǎn)中心，使所述夾緊部分的另一邊公轉(zhuǎn);以及自轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，以將被彎曲的所述夾緊部分的另一管件側(cè)端面的中心作為自轉(zhuǎn)中心，使所述夾緊部分的另一邊圍繞其自身的軸自轉(zhuǎn)。
5.按照權利要求4所述彎曲管件設備，其特征在于所述公轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置和自轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置包括具有公轉(zhuǎn)軸的第一外齒輪，公轉(zhuǎn)軸穿過被彎曲的所述夾緊部分之一的管件側(cè)端面中心，此中心為公轉(zhuǎn)的中心軸;具有自轉(zhuǎn)軸的第二外齒輪，所述自轉(zhuǎn)軸平行于所述公轉(zhuǎn)軸，自轉(zhuǎn)軸穿過所述夾緊部分另一邊的管件側(cè)端面的中心，所述第二外齒輪與第一外齒輪嚙合，以自轉(zhuǎn)軸為中心軸進行彎曲;以及在所述第二外齒輪與所述第一外齒輪嚙合的自轉(zhuǎn)和驅(qū)動狀態(tài)下的自轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置。
6.按照權利要求5所述的彎曲管件設備，其特征在于所述第一外齒輪和所述第二外齒輪是相同的齒輪。
7.按照權利要求5所述的彎曲管件設備，其特征在于所述第一外齒輪的直徑與所述第二外齒輪的直徑相互不同。
8.按照權利要求5所述的彎曲管件設備，其特征在于所述公轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置包括一個臂，其具有所述公轉(zhuǎn)中心作為中心軸，所述夾緊部分作為另一邊，第一電動機使臂圍繞所述中心軸轉(zhuǎn)動;和所述自動驅(qū)動裝置包括固定在臂的一邊的第二電機，其使所述夾緊部分的另一邊轉(zhuǎn)動;控制裝置控制所述第一電機和第二電機轉(zhuǎn)速比相互協(xié)調(diào)。
9.按照權利要求8所述彎曲管件設備，其特征在于所述臂包括改變長度的裝置，其可以改變所述中心軸和所述夾緊部分另一邊之間的距離。
10.按照權利要求4所述彎曲管件設備，其特征在于所述公轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置包括X和Y兩維驅(qū)動裝置，其可以使管件向X軸和垂直于X軸的Y軸兩個方向移動，控制部件控制所述X和Y兩維驅(qū)動裝置。
11.一種彎曲管件的設備，其包括固定軸;固定軸夾緊部件，其夾緊和固定遠離所述管件彎曲部分一邊的側(cè)部，這一邊的彎曲方向垂直于所述固定軸，以及在所述固定軸處固定管件的夾緊部件，因此在夾緊固定部分和彎曲部分之間的邊界的管件中心被設定在所述固定軸上;由所述固定軸可轉(zhuǎn)動支承的臂;自轉(zhuǎn)軸與所述固定軸平行間隔開，由所述臂可轉(zhuǎn)動地支承自轉(zhuǎn)軸。固定的外齒輪，其與所述固定軸同軸固定;可轉(zhuǎn)動的外齒輪，它與所述固定的外齒輪嚙合，并且固定在所述自轉(zhuǎn)軸上;可轉(zhuǎn)動和夾緊的部件，其夾緊和固定遠離所述彎曲部分另一邊的側(cè)部至所述彎曲部分，而且該夾緊部件固定在所述自轉(zhuǎn)軸上，因此在夾緊固定部分和彎曲部分之間的邊界的管件中心被設定在所述自轉(zhuǎn)軸上;和驅(qū)動裝置，其轉(zhuǎn)動和驅(qū)動所述自轉(zhuǎn)軸。
12.一種彎曲管件的設備，其包括固定軸;固定夾緊部件，其夾緊和固定遠離所述管件彎曲部分一邊的側(cè)部，這一邊的彎曲方向垂直于所述固定軸，以及在所述固定軸處固定管件的夾緊部件，因此，在夾緊固定部分和彎曲部分之間的邊界的管件中心被設定在所述固定軸上;可轉(zhuǎn)動和夾緊的部件，其夾緊固定遠離所述彎曲部分另一邊的側(cè)部，而且該夾緊部件固定在所述自轉(zhuǎn)軸上，因此在夾緊固定部分和彎曲部分之間的邊界的管件中心被設定在所述自轉(zhuǎn)軸上;由所述固定軸可旋轉(zhuǎn)支承的臂;自轉(zhuǎn)軸的移動裝置，其由所述臂夾持，所述臂可轉(zhuǎn)動地夾持所述自轉(zhuǎn)軸，而且自轉(zhuǎn)軸與所述固定軸保持平行狀態(tài)，所述移動裝置驅(qū)動所述自轉(zhuǎn)軸朝遠離或靠近固定軸方向移動;轉(zhuǎn)動和驅(qū)動所述自轉(zhuǎn)軸的驅(qū)動裝置;至少有兩對嚙合的齒輪組，采用兩個外齒輪構成所述齒輪組的一對齒輪，兩外齒輪相互嚙合，而且其尺寸不相同;和齒輪固定位置，其中任意一對嚙合的齒輪組固定在所述固定軸和自轉(zhuǎn)軸上，并且可以從固定軸和自轉(zhuǎn)軸上取下。
13.一種彎曲管件的設備，其包括底座;固定夾緊部分，其夾緊和固定遠離彎曲管件部分一邊的管件側(cè)部，而且此固定夾緊部分固定在所述底座上;X方向的驅(qū)動裝置，由底座支承，并且沿一尺寸方向往復移動;Y方向的驅(qū)動裝置，被X方向支承的該驅(qū)動裝置垂直于X方向;自轉(zhuǎn)軸，由所述Y方向的驅(qū)動裝置可轉(zhuǎn)動地支承;自轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，它轉(zhuǎn)動和驅(qū)動所述自動軸;轉(zhuǎn)動夾緊部件，其夾緊固定遠離所述彎曲部分另一邊的管件側(cè)部，其固定在所述自轉(zhuǎn)軸上，因此，在夾緊和固定部分和所述彎曲部分之間邊界的中心被設定在所述自轉(zhuǎn)軸上。
全文摘要
本發(fā)明可以提供彎曲管件的方法和設備，使得被彎曲管件的截面壓縮比減小，面積的減小率減小，管壁厚度的減小程度減小，而且，在彎曲過程中可以按照需要的曲率進行彎曲。在本發(fā)明中，管件彎曲部分的兩端被夾緊固定，彎曲部分一邊的管件中心被設定為軸，公轉(zhuǎn)軸位于這一邊的管件中心，自轉(zhuǎn)軸位于彎曲部分另一邊的管件中心，將齒輪安裝在自轉(zhuǎn)軸和公轉(zhuǎn)軸上，使齒輪相互嚙合，因而驅(qū)動自轉(zhuǎn)軸上的齒輪轉(zhuǎn)動。彎曲管件外側(cè)的拉伸力和管件內(nèi)側(cè)的壓縮力均勻平衡。因此，管件彎曲部分減小，被壓縮問題良好改善。
文檔編號B21D7/02GK1111548SQ94120439
公開日1995年11月15日 申請日期1994年12月28日 優(yōu)先權日1993年12月28日
發(fā)明者三林雅彥, 大西昌澄, 宮本典孝, 角田佳介, 島田徹, 板東勝次 申請人:豐田自動車株式會社