一种凸轮式变曲率管子弯曲系统及方法
专利名称：一种凸轮式变曲率管子弯曲系统及方法
技术领域：
本发明属于变曲率管子弯曲方法，具体涉及一种凸轮式变曲率管子弯曲系统及方法。
背景技术：
在工业生产中，经常会遇到要把管子弯曲成一段曲率不同的圆弧，即要进行变曲率弯曲管子，其中有小型手扶拖拉机手柄管子变曲率圆弧的弯曲，客车车厢的骨架部分矩形管变曲率圆弧的弯曲，变曲率管子圆弧的弯曲按常规的弯管方法较难实现，若采用冲压的方法则需要制作大量的模具，既耗材又费时；采用手工弯管的方法则效率低质量差
发明内容
本发明的目的在于解决变曲率弯管的技术难题，提供一种能较方便的实现变曲率弯管的凸轮式变曲率管子弯曲系统及方法。为达到上述目的，本发明的系统包括平台以及安装在平台上的第一伺服电机，所述第一伺服电机的输出端与安装管子的丝杠推动机构相连，在平台下端位于管子运行轨迹的一侧安装有电机支架，另一侧的平台上端安装有弯管轮，所述的电机支架上安装有相互连接的伺服电机和涡轮减速器，涡轮减速器的输出端安装有穿过平台的中心通孔的主轴，在主轴上套装有凸轮，在平台上还安装有与凸轮相对应的凸轮从动件及导向块，凸轮从动件一端用凸轮驱动，一端连接有弯曲管子时把凸轮的作用力施加于管子上的可自转的施力辊子。所述的平台上还安装有与丝杠推动机构相配合的垫板。所述的管子的运行路线上还安装有一对导向轮。所述的第一、第二伺服电机分别与PLC相连。所述的凸轮基圆的周长等于管子圆弧部分总长度。本发明的方法如下I)首先，把待弯曲的管子放置在垫板的初始位置，即使管子的中心线与两个导向轮中间位置中线重合，再将管子的一端定位在丝杠推动机构上；2)然后，PLC控制第一伺服电机带动丝杠推动机构推动管子沿两个导向轮中间位置中线在两导向轮之间前行，当管子的移动距离达到开始弯管设定值后，即管子的开始弯曲点运行到了弯管轮处，PLC控制带动涡轮减速器的第二伺服电机工作，带动主轴和凸轮恒速旋转，凸轮基园上的线速度同管子运行的速度相同，凸轮驱动凸轮从动件沿导向块滑动，连接在凸轮从动件端部的施力辊子施压力于管子上，实现管子的弯曲；当主轴带动凸轮运转一周，主轴和凸轮停止运行，凸轮从动件带动施力辊子随凸轮恢复到初始状态，管子圆弧部分弯曲完成，此时PLC控制第一伺服电机带动丝杠推动机构继续运行一段距离后再返回到初始位置，人工取出管子。本发明的优点是
第一，不需要模具，通过一次弯曲即可基本实现变曲率管子弯曲；第二，弯曲时管子与施力滚子表面间无滑动，噪音小；第三，如果管子弯曲曲率改变了，只要重新设计加工凸轮，改变凸轮从动件的长度，重新编写PLC控制程序，无需改变弯管机结构，也无需设计加工模具，调整、安装很方便。
图I是本发明的整体结构主视示意图；图2是图I的俯视示意图；
图3是弯曲时相应凸轮压力点处的移动量示意图。其中平台1，伺服电机2，丝杠推动机构3，管子4，垫板5，导向轮6，主轴9，凸轮10，涡轮减速，11，电机支架12，伺服电机13，PLC14，弯管轮15，施力辊子16，导向块17，凸轮从动件18.
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步详细说明。参见图1，2，本发明包括平台I以及安装在平台I上的第一伺服电机2，所述第一伺服电机2的输出端与安装管子4的丝杠推动机构3相连，平台I上还安装有与丝杠推动机构3相配合的垫板5，管子4运行路线上还安装有一对导向轮6，在平台I下端位于管子4运行轨迹的一侧安装有电机支架12，另一侧的平台I上端且位于导向轮6的后端安装有弯管轮15，所述的电机支架12上安装有相互连接的伺服电机13和涡轮减速器11，涡轮减速器11的输出端安装有穿过平台I的中心通孔的主轴9，在主轴9上套装有凸轮10，在平台上还安装有与凸轮10相对应的凸轮从动件18及导向块17，凸轮从动件18 —端用凸轮10驱动，一端连接有弯曲管子时把凸轮10的作用力施加于管子上的可自转的施力辊子16，所述的第一、第二伺服电机分别与PLC14相连。本发明凸轮设计参数的获取方法取凸轮10基圆的周长等于管子圆弧部分总长度，计算出凸轮基圆半径r;参见图3，把管子圆弧部分按长度等分取多个点，并在其各点处做曲线的切线，现以b点为例说明其切线的绘制及其它参数的获得方法。作b点切线，再以如图2中所示的导向块17中心线(即凸轮从动件18中心线)到弯管轮15中心线的距离为标准，如图3所示在b点的切线上所取的c点，就相当于当管子弯曲点达到b点时，c点正好处在导向块中心线(即凸轮从动件中心线)上；再过c点作切线的法线，交管子圆弧于d点，d点就可认为是把凸轮的作用力施加于管子上的施力辊子的压力点。测量c一d的距离，该距离就是弯曲b点时，管子圆弧上d点随施力辊子的移动量。同样方法，绘制和测量出弯曲管子圆弧部分上多个点随施力辊子的移动量，描绘上述各点数据，并拟合出弯曲管子圆弧部分上各个点随施力辊子的移动量曲线，即为凸轮从动件的运动规律曲线，进而设计出所需的凸轮。本发明凸轮式变曲率管子弯曲方法如下
I)首先，把待弯曲的管子4放置在垫板5的初始位置，即使管子4的中心线与两个导向轮6中间位置中线重合，再将管子4的一端定位在丝杠推动机构3上；2)然后，PLC14控制第一伺服电机2带动丝杠推动机构3推动管子4沿两个导向轮6中间位置中线在两导向轮之间前行，当管子4的移动距离达到开始弯管设定值后，即管子的开始弯曲点运行到了弯管轮15处，PLC14控制带动涡轮减速器11的第二伺服电机13工作，带动主轴9和凸轮10恒速旋转，凸轮10基园上的线速度同管子4运行的速度相同，凸轮10驱动凸轮从动件18沿导向块17滑动，连接在凸轮从动件18端部的施力辊子16施压力于管子4上，实现管子的弯曲；当主轴9带动凸轮10运转一周，主轴9和凸轮10停止运行，凸轮从动件18带动施力辊子16随凸轮10恢复到初始状态，管子4圆弧部分弯曲完成，此时PLC14控制第一伺服电机2带动丝杠推动机构3继续运行一段距离后再返回到初始位置，人工取出管子。
由于设计的改变，使得管子曲率发生了变化，只要重新设计加工凸轮，改变凸轮从动件的长度，重新编写PLC控制程序，弯管时再重复前述过程即可。
权利要求
1.一种凸轮式变曲率管子弯曲系统，其特征在于包括平台(I)以及安装在平台(I)上的第一伺服电机(2)，所述第一伺服电机(2)的输出端与安装管子(4)的丝杠推动机构(3)相连，在平台(I)下端位于管子(4)运行轨迹的一侧安装有电机支架(12)，另一侧的平台(I)上端安装有弯管轮(15)，所述的电机支架(12)上安装有相互连接的伺服电机(13)和涡轮减速器(11)，涡轮减速器(11)的输出端安装有穿过平台(I)的中心通孔的主轴(9)，在主轴(9)上套装有凸轮(10)，在平台上还安装有与凸轮(10)相对应的凸轮从动件(18)及导向块(17)，凸轮从动件(18)—端用凸轮(10)驱动，一端连接有弯曲管子时把凸轮(10)的作用力施加于管子上的可自转的施力辊子(16)。
2.根据权利要求I所述的凸轮式变曲率管子弯曲系统，其特征在于所述的平台上还安装有与丝杠推动机构(3)相配合的垫板(5)。
3.根据权利要求I所述的凸轮式变曲率管子弯曲系统，其特征在于所述的管子(4)的运行路线上还安装有一对导向轮(6 )。
4.根据权利要求I所述的凸轮式变曲率管子弯曲系统，其特征在于所述的第一、第二伺服电机分别与PLC14相连。
5.根据权利要求I所述的凸轮式变曲率管子弯曲系统，其特征在于所述的凸轮(10)基圆的周长等于管子(4)圆弧部分总长度。
6.一种基于权利要求I所述系统的凸轮式变曲率管子弯曲方法，其特征在于 .1)首先，把待弯曲的管子(4)放置在垫板(5)的初始位置，即使管子(4)的中心线与两个导向轮(6)中间位置中线重合，再将管子(4)的一端定位在丝杠推动机构(3)上； .2)然后，PLC14控制第一伺服电机(2)带动丝杠推动机构(3)推动管子(4)沿两个导向轮(6)中间位置中线在两导向轮之间前行，当管子(4)的移动距离达到开始弯管设定值后，即管子的开始弯曲点运行到了弯管轮(15)处，PLC14控制带动涡轮减速器(11)的第二伺服电机(13)工作，带动主轴(9)和凸轮(10)恒速旋转，凸轮(10)基园上的线速度同管子(4)运行的速度相同，凸轮(10)驱动凸轮从动件(18)沿导向块(17)滑动，连接在凸轮从动件(18)端部的施力辊子(16)施压力于管子(4)上，实现管子的弯曲； 当主轴(9)带动凸轮(10)运转一周，主轴(9)和凸轮(10)停止运行，凸轮从动件(18)带动施力辊子(16)随凸轮(10)恢复到初始状态，管子(4)圆弧部分弯曲完成，此时PLC14控制第一伺服电机(2)带动丝杠推动机构(3)继续运行一段距离后再返回到初始位置，人工取出管子。
全文摘要
一种凸轮式变曲率管子弯曲系统及方法，把待弯曲的管子定位在丝杠推动机构上；第一伺服电机带动丝杠推动机构推动管子前行，当管子的移动距离达到开始弯管设定值后，第二伺服电机带动涡轮减速器的工作，带动主轴和凸轮恒速旋转，连接在凸轮从动件端部的施力辊子施压力于管子上，实现管子的弯曲；当主轴带动凸轮运转一周，主轴和凸轮停止运行，凸轮从动件带动施力辊子随凸轮恢复到初始状态，管子圆弧部分弯曲完成，第一伺服电机带动丝杠推动机构继续运行一段距离后再返回到初始位置，人工取出管子。本发明不需要模具，一次弯曲即可实现变曲率管子弯曲；若管子弯曲曲率改变，只需更换凸轮，无需改变弯管机结构，也无需设计加工模具，调整、安装很方便。
文档编号B21D7/08GK102716953SQ20121020639
公开日2012年10月10日 申请日期2012年6月21日 优先权日2012年6月21日
发明者乔丽洁, 李瑞虎, 陈海峰, 陈继生, 黄勋 申请人:陕西科技大学
技术领域：
本发明属于变曲率管子弯曲方法，具体涉及一种凸轮式变曲率管子弯曲系统及方法。
背景技术：
在工业生产中，经常会遇到要把管子弯曲成一段曲率不同的圆弧，即要进行变曲率弯曲管子，其中有小型手扶拖拉机手柄管子变曲率圆弧的弯曲，客车车厢的骨架部分矩形管变曲率圆弧的弯曲，变曲率管子圆弧的弯曲按常规的弯管方法较难实现，若采用冲压的方法则需要制作大量的模具，既耗材又费时；采用手工弯管的方法则效率低质量差
发明内容
本发明的目的在于解决变曲率弯管的技术难题，提供一种能较方便的实现变曲率弯管的凸轮式变曲率管子弯曲系统及方法。为达到上述目的，本发明的系统包括平台以及安装在平台上的第一伺服电机，所述第一伺服电机的输出端与安装管子的丝杠推动机构相连，在平台下端位于管子运行轨迹的一侧安装有电机支架，另一侧的平台上端安装有弯管轮，所述的电机支架上安装有相互连接的伺服电机和涡轮减速器，涡轮减速器的输出端安装有穿过平台的中心通孔的主轴，在主轴上套装有凸轮，在平台上还安装有与凸轮相对应的凸轮从动件及导向块，凸轮从动件一端用凸轮驱动，一端连接有弯曲管子时把凸轮的作用力施加于管子上的可自转的施力辊子。所述的平台上还安装有与丝杠推动机构相配合的垫板。所述的管子的运行路线上还安装有一对导向轮。所述的第一、第二伺服电机分别与PLC相连。所述的凸轮基圆的周长等于管子圆弧部分总长度。本发明的方法如下I)首先，把待弯曲的管子放置在垫板的初始位置，即使管子的中心线与两个导向轮中间位置中线重合，再将管子的一端定位在丝杠推动机构上；2)然后，PLC控制第一伺服电机带动丝杠推动机构推动管子沿两个导向轮中间位置中线在两导向轮之间前行，当管子的移动距离达到开始弯管设定值后，即管子的开始弯曲点运行到了弯管轮处，PLC控制带动涡轮减速器的第二伺服电机工作，带动主轴和凸轮恒速旋转，凸轮基园上的线速度同管子运行的速度相同，凸轮驱动凸轮从动件沿导向块滑动，连接在凸轮从动件端部的施力辊子施压力于管子上，实现管子的弯曲；当主轴带动凸轮运转一周，主轴和凸轮停止运行，凸轮从动件带动施力辊子随凸轮恢复到初始状态，管子圆弧部分弯曲完成，此时PLC控制第一伺服电机带动丝杠推动机构继续运行一段距离后再返回到初始位置，人工取出管子。本发明的优点是
第一，不需要模具，通过一次弯曲即可基本实现变曲率管子弯曲；第二，弯曲时管子与施力滚子表面间无滑动，噪音小；第三，如果管子弯曲曲率改变了，只要重新设计加工凸轮，改变凸轮从动件的长度，重新编写PLC控制程序，无需改变弯管机结构，也无需设计加工模具，调整、安装很方便。
图I是本发明的整体结构主视示意图；图2是图I的俯视示意图；
图3是弯曲时相应凸轮压力点处的移动量示意图。其中平台1，伺服电机2，丝杠推动机构3，管子4，垫板5，导向轮6，主轴9，凸轮10，涡轮减速，11，电机支架12，伺服电机13，PLC14，弯管轮15，施力辊子16，导向块17，凸轮从动件18.
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步详细说明。参见图1，2，本发明包括平台I以及安装在平台I上的第一伺服电机2，所述第一伺服电机2的输出端与安装管子4的丝杠推动机构3相连，平台I上还安装有与丝杠推动机构3相配合的垫板5，管子4运行路线上还安装有一对导向轮6，在平台I下端位于管子4运行轨迹的一侧安装有电机支架12，另一侧的平台I上端且位于导向轮6的后端安装有弯管轮15，所述的电机支架12上安装有相互连接的伺服电机13和涡轮减速器11，涡轮减速器11的输出端安装有穿过平台I的中心通孔的主轴9，在主轴9上套装有凸轮10，在平台上还安装有与凸轮10相对应的凸轮从动件18及导向块17，凸轮从动件18 —端用凸轮10驱动，一端连接有弯曲管子时把凸轮10的作用力施加于管子上的可自转的施力辊子16，所述的第一、第二伺服电机分别与PLC14相连。本发明凸轮设计参数的获取方法取凸轮10基圆的周长等于管子圆弧部分总长度，计算出凸轮基圆半径r;参见图3，把管子圆弧部分按长度等分取多个点，并在其各点处做曲线的切线，现以b点为例说明其切线的绘制及其它参数的获得方法。作b点切线，再以如图2中所示的导向块17中心线(即凸轮从动件18中心线)到弯管轮15中心线的距离为标准，如图3所示在b点的切线上所取的c点，就相当于当管子弯曲点达到b点时，c点正好处在导向块中心线(即凸轮从动件中心线)上；再过c点作切线的法线，交管子圆弧于d点，d点就可认为是把凸轮的作用力施加于管子上的施力辊子的压力点。测量c一d的距离，该距离就是弯曲b点时，管子圆弧上d点随施力辊子的移动量。同样方法，绘制和测量出弯曲管子圆弧部分上多个点随施力辊子的移动量，描绘上述各点数据，并拟合出弯曲管子圆弧部分上各个点随施力辊子的移动量曲线，即为凸轮从动件的运动规律曲线，进而设计出所需的凸轮。本发明凸轮式变曲率管子弯曲方法如下
I)首先，把待弯曲的管子4放置在垫板5的初始位置，即使管子4的中心线与两个导向轮6中间位置中线重合，再将管子4的一端定位在丝杠推动机构3上；2)然后，PLC14控制第一伺服电机2带动丝杠推动机构3推动管子4沿两个导向轮6中间位置中线在两导向轮之间前行，当管子4的移动距离达到开始弯管设定值后，即管子的开始弯曲点运行到了弯管轮15处，PLC14控制带动涡轮减速器11的第二伺服电机13工作，带动主轴9和凸轮10恒速旋转，凸轮10基园上的线速度同管子4运行的速度相同，凸轮10驱动凸轮从动件18沿导向块17滑动，连接在凸轮从动件18端部的施力辊子16施压力于管子4上，实现管子的弯曲；当主轴9带动凸轮10运转一周，主轴9和凸轮10停止运行，凸轮从动件18带动施力辊子16随凸轮10恢复到初始状态，管子4圆弧部分弯曲完成，此时PLC14控制第一伺服电机2带动丝杠推动机构3继续运行一段距离后再返回到初始位置，人工取出管子。
由于设计的改变，使得管子曲率发生了变化，只要重新设计加工凸轮，改变凸轮从动件的长度，重新编写PLC控制程序，弯管时再重复前述过程即可。
权利要求
1.一种凸轮式变曲率管子弯曲系统，其特征在于包括平台(I)以及安装在平台(I)上的第一伺服电机(2)，所述第一伺服电机(2)的输出端与安装管子(4)的丝杠推动机构(3)相连，在平台(I)下端位于管子(4)运行轨迹的一侧安装有电机支架(12)，另一侧的平台(I)上端安装有弯管轮(15)，所述的电机支架(12)上安装有相互连接的伺服电机(13)和涡轮减速器(11)，涡轮减速器(11)的输出端安装有穿过平台(I)的中心通孔的主轴(9)，在主轴(9)上套装有凸轮(10)，在平台上还安装有与凸轮(10)相对应的凸轮从动件(18)及导向块(17)，凸轮从动件(18)—端用凸轮(10)驱动，一端连接有弯曲管子时把凸轮(10)的作用力施加于管子上的可自转的施力辊子(16)。
2.根据权利要求I所述的凸轮式变曲率管子弯曲系统，其特征在于所述的平台上还安装有与丝杠推动机构(3)相配合的垫板(5)。
3.根据权利要求I所述的凸轮式变曲率管子弯曲系统，其特征在于所述的管子(4)的运行路线上还安装有一对导向轮(6 )。
4.根据权利要求I所述的凸轮式变曲率管子弯曲系统，其特征在于所述的第一、第二伺服电机分别与PLC14相连。
5.根据权利要求I所述的凸轮式变曲率管子弯曲系统，其特征在于所述的凸轮(10)基圆的周长等于管子(4)圆弧部分总长度。
6.一种基于权利要求I所述系统的凸轮式变曲率管子弯曲方法，其特征在于 .1)首先，把待弯曲的管子(4)放置在垫板(5)的初始位置，即使管子(4)的中心线与两个导向轮(6)中间位置中线重合，再将管子(4)的一端定位在丝杠推动机构(3)上； .2)然后，PLC14控制第一伺服电机(2)带动丝杠推动机构(3)推动管子(4)沿两个导向轮(6)中间位置中线在两导向轮之间前行，当管子(4)的移动距离达到开始弯管设定值后，即管子的开始弯曲点运行到了弯管轮(15)处，PLC14控制带动涡轮减速器(11)的第二伺服电机(13)工作，带动主轴(9)和凸轮(10)恒速旋转，凸轮(10)基园上的线速度同管子(4)运行的速度相同，凸轮(10)驱动凸轮从动件(18)沿导向块(17)滑动，连接在凸轮从动件(18)端部的施力辊子(16)施压力于管子(4)上，实现管子的弯曲； 当主轴(9)带动凸轮(10)运转一周，主轴(9)和凸轮(10)停止运行，凸轮从动件(18)带动施力辊子(16)随凸轮(10)恢复到初始状态，管子(4)圆弧部分弯曲完成，此时PLC14控制第一伺服电机(2)带动丝杠推动机构(3)继续运行一段距离后再返回到初始位置，人工取出管子。
全文摘要
一种凸轮式变曲率管子弯曲系统及方法，把待弯曲的管子定位在丝杠推动机构上；第一伺服电机带动丝杠推动机构推动管子前行，当管子的移动距离达到开始弯管设定值后，第二伺服电机带动涡轮减速器的工作，带动主轴和凸轮恒速旋转，连接在凸轮从动件端部的施力辊子施压力于管子上，实现管子的弯曲；当主轴带动凸轮运转一周，主轴和凸轮停止运行，凸轮从动件带动施力辊子随凸轮恢复到初始状态，管子圆弧部分弯曲完成，第一伺服电机带动丝杠推动机构继续运行一段距离后再返回到初始位置，人工取出管子。本发明不需要模具，一次弯曲即可实现变曲率管子弯曲；若管子弯曲曲率改变，只需更换凸轮，无需改变弯管机结构，也无需设计加工模具，调整、安装很方便。
文档编号B21D7/08GK102716953SQ20121020639
公开日2012年10月10日 申请日期2012年6月21日 优先权日2012年6月21日
发明者乔丽洁, 李瑞虎, 陈海峰, 陈继生, 黄勋 申请人:陕西科技大学
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