專利名稱：噴頭傾斜機構的制作方法
噴頭傾斜機構
技術領域：
本發(fā)明涉及水射流漸進成形技術，尤其是指一種噴頭傾斜機構。背景技術：
水射流漸進成形技術，是基于金屬板材單點漸進成形技術和高壓水射流技術的綜合應用性的先進制造技術，其特點是基于快速成形技術中的“分層制造”的機理，就是將復雜的三維模型沿某一適當?shù)姆较螂x散成一系列二維層，在簡化的二維層面上對金屬板材進行分層塑性加工。在漸進成形過程中，噴頭所形成射流與工件表面之間存在一定夾角，當噴頭姿態(tài)不變時，隨著漸進成形的延續(xù)，噴頭所形成射流與工件表面之間的夾角越來越小，以致于不能對工件最終成形。因此，在成形過程中，需要對噴頭的姿態(tài)進行調整，使射流與工件表面之間的夾角基本保持較大角度。但現(xiàn)有的噴傾斜機構在噴頭傾斜的過程中，改變了水射流與工件表面的接觸點，即成形點發(fā)生位置改變，這就需要在停止水射流工作的情況下傾斜噴頭并對成形點的位置進行位置補償，而這影響了成形效率與成形精度。

發(fā)明內容基于此，有必要提供一種具有較高成形效率與成形精度的噴頭傾斜機構。一種噴頭傾斜機構，其包括固定懸臂、固定于固定懸臂的旋轉驅動電機、安裝于旋轉驅動電機的轉動架、安裝于轉動架并固持有噴頭的平行桿鉸鏈機構及驅動平行桿鉸鏈機構的直線電機，所以轉動架和平行桿鉸鏈機構在所述旋轉驅動電機轉動下繞旋轉驅動電機旋轉，所述平行桿鉸鏈機構在直線電機的驅動下運動并能使所述噴頭繞預先設定的成形點轉動。優(yōu)選地，所述旋轉驅動電機設置有主軸，所述主軸的軸線通過所述成形點。優(yōu)選地，所述平行桿鉸鏈機構包括至少兩根平行設置并具有相同運動軌跡的轉軸、至少兩根平行設置并具有相同運動軌跡的連桿，及連接轉軸與連桿并使轉軸與連桿交錯設置的若干固定銷，所述連桿的一端懸置并固持有所述噴頭。優(yōu)選地，所述固定銷平行設置且其兩端分別連接相交設置的連桿和轉軸。優(yōu)選地，所述轉軸共有四根并分別可轉動連接于所述轉動架；所述連桿共有四根， 其中兩根連桿分別連接每兩根轉軸的一端，另外兩根連桿分別連接于每兩根轉軸的中間處。優(yōu)選地，所述連桿懸置的一端可轉動連接有固定塊，所述固定塊固定有夾緊塊，所述固定塊和夾緊塊固持所述噴頭。優(yōu)選地，所述直線電機可轉動連接于平行桿鉸鏈機構中，其中所述直線電機的一端同時可轉動連接于轉動架上，而另一端驅動平行桿鉸鏈機構運動。優(yōu)選地，所述直線電機包括電機主體、固定電機主體的固定座、自電機主體延伸出的絲桿及連接于絲桿另一端的聯(lián)接器，所述聯(lián)接器與絲桿之間設置有軸承，所述固定座可轉動連接于位于轉軸兩端之間的圓柱銷上，所述聯(lián)接器可轉動連接于轉動架上。
優(yōu)選地，所述絲桿、連桿與轉軸均相交設置。
優(yōu)選地，所述旋轉驅動電機包括固定轉動架的法蘭盤。
上述噴頭鉸鏈機構的有益效果為確保成形點位置固定，具有較高成形效率和成形精度。

圖1為本實施方式噴頭傾斜機構的立體結構圖2為本實施方式噴頭傾斜機構的平行鉸鏈機構的立體結構圖3為本實施方式噴頭傾斜機構的直線電機的立體結構圖4為平面四桿鉸鏈機構及虛約束應用原理圖5為本實施方式噴頭傾斜機構的工作流程圖。具體實施方式

請參圖1，本實施方式公開了一種噴頭傾斜機構100，其包括固定懸臂1、固定于固定懸臂1的旋轉驅動電機2、安裝于旋轉驅動電機2的轉動架3、安裝于轉動架3并固持有噴頭10的平行桿鉸鏈機構7及驅動平行桿鉸鏈機構7的直線電機4，所以轉動架3和平行桿鉸鏈機構7在所述旋轉驅動電機2轉動下繞旋轉驅動電機2旋轉，所述平行桿鉸鏈機構 7在直線電機的驅動下運動并能使所述噴頭10繞預先設定的成形點轉動，確保成形點位置固定，具有較高成形效率和成形精度。
所述旋轉驅動電機2設置有主軸21，所述主軸21的軸線通過所述成形點。所述旋轉驅動電機2包括固定轉動架的法蘭盤22。
所述平行桿鉸鏈機構7包括至少兩根平行設置并具有相同運動軌跡的轉軸、至少兩根平行設置并具有相同運動軌跡的連桿，及連接轉軸與連桿并使轉軸與連桿交錯設置的若干固定銷，所述連桿的一端懸置并固持有所述噴頭。
請參圖2，在一個具體的實施方式中，所述轉軸16共有四根分別可轉動連接于所述轉動架3 ；所述連桿18共有四根，其中兩根連桿分別連接每兩根轉軸16的一端，另外兩根連桿分別連接18于每兩根轉軸16的兩端之間。所述固定銷12、13、14、15平行設置且其兩端分別連接相交設置的連桿16和轉軸18。所述連桿18的一端懸置并固持所述噴頭10。 所述連桿16懸置的一端可轉動連接有固定塊8，所述固定塊8固定有夾緊塊9，所述固定塊 8和夾緊塊9固持所述噴頭10。
請參圖1至圖3，所述直線電機4可轉動連接于平行桿鉸鏈機構7中，其中所述直線電機4的一端同時可轉動連接于轉動架3上，而另一端驅動平行桿鉸鏈機構7運動。所述直線電機4包括電機主體41、固定電機主體41的固定座6、自電機主體41延伸出的絲桿 19及連接于絲桿19另一端的聯(lián)接器11，所述聯(lián)接器11與絲桿19之間設置有軸承20，所述固定座6可轉動連接于位于轉軸16兩端之間的圓柱銷15上，所述聯(lián)接器11可轉動連接于轉動架3上。所述絲桿19、連桿18與轉軸16均相交設置。
請參圖4，平行桿鉸鏈結構7所采用的機械原理如下通過在平面四桿鉸鏈機構 (a)內引入虛約束來獲得所需的機構(b)，具體實施方式
如下在平面四桿鉸鏈機構(a)中，與機架相連的兩個連桿為1桿和2桿，與1、2桿相連的連桿為3桿，1桿和2桿平行且相同， 則1桿和2桿的運動完全相同。在此平面四桿鉸鏈機構(a)中，再加上兩個連桿，一個連桿為4桿，與1桿和2桿平行且相同，一個連桿為5桿，與3桿平行且相同，4桿鉸連在機架上并與3桿和5桿相鉸連，5桿與1桿、4桿、2桿相鉸連，去除與1桿連接的機架，則1桿懸空， 但其運動依然與2桿和4桿完全相同，與機架相連的鉸鏈位置A在1桿傾斜的過程中位置不會改變；也就是說，此機構(b)在實現(xiàn)1桿的傾斜動作的同時，其原鉸鏈位置A不會改變， 在水射流漸進成形中，定義其位置A為成形點位置，當直線電機4驅動平行桿鉸鏈結構7運動時，保證了成形點位置在傾斜過程中不變，起到了提高成形精度的目的。請參圖5，具體實施方式
如下首先，直線電機4驅動平行桿鉸鏈機構7，使噴頭10 傾斜所需要求的角度數(shù)值；確定角度度數(shù)后，再由旋轉驅動電機2驅動轉動架3及以下相連接的機構旋轉，以調整噴頭10傾斜角度的方向，確定傾斜方向后，即可保持噴頭10傾斜姿態(tài)。下一次調整傾斜姿態(tài)時，依照上述的步驟重新調整即可。所述旋轉驅動電機2用來驅動轉動架3的旋轉，從而實現(xiàn)調整噴頭10傾斜角度的方向；所述平行桿鉸鏈機構7中安裝的直線電機4，用于驅動平行桿鉸鏈機構7實現(xiàn)調整噴頭10在某一個方向上的傾斜角度大小。另外，所述平行桿鉸鏈機構7保證了在傾斜過程中漸進成形的靶距不變和成形點位置不變。實現(xiàn)了噴頭10的大范圍的角度傾斜，而且在傾斜過程中，保證了射流漸進成形點的位置不變。因此，在射流工作不間斷的情況下，解決了水射流漸進成形中所出現(xiàn)的成形效率低，成形精度差或不能成形等問題。所述噴頭傾斜機構100可應用于高壓水射流切割技術、激光切割技術及高壓水射流清洗技術。應用于高壓水射流切割，可以消除錐形誤差和補償射流的滯后現(xiàn)象，提高成形精度；應用于激光切割，可增加激光切割技術的柔性，成形較為復雜的工件；應用于高壓水射流清洗，可以實現(xiàn)較大角度范圍的自動擺動清洗噴頭。以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的一種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
權利要求
1.一種噴頭傾斜機構，其特征在于所述噴頭傾斜機構包括固定懸臂、固定于固定懸臂的旋轉驅動電機、安裝于旋轉驅動電機的轉動架、安裝于轉動架并固持有噴頭的平行桿鉸鏈機構及驅動平行桿鉸鏈機構的直線電機，所以轉動架和平行桿鉸鏈機構在所述旋轉驅動電機轉動下繞旋轉驅動電機旋轉，所述平行桿鉸鏈機構在直線電機的驅動下運動并能使所述噴頭繞預先設定的成形點轉動。
2.根據(jù)權利要求1所述的噴頭傾斜機構，其特征在于所述旋轉驅動電機設置有主軸， 所述主軸的軸線通過所述成形點。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的噴頭傾斜機構，其特征在于所述平行桿鉸鏈機構包括至少兩根平行設置并具有相同運動軌跡的轉軸、至少兩根平行設置并具有相同運動軌跡的連桿，及連接轉軸與連桿并使轉軸與連桿交錯設置的若干固定銷，所述連桿的一端懸置并固持有所述噴頭。
4 根據(jù)權利要求3所述的噴頭傾斜機構，其特征在于所述固定銷平行設置且其兩端分別連接相交設置的連桿和轉軸。
5.根據(jù)權利要求4所述的噴頭傾斜機構，其特征在于所述轉軸共有四根并分別可轉動連接于所述轉動架；所述連桿共有四根，其中兩根連桿分別連接每兩根轉軸的一端，另外兩根連桿分別連接于每兩根轉軸的中間處。
6.根據(jù)權利要求5所述的噴頭傾斜機構，其特征在于所述連桿懸置的一端可轉動連接有固定塊，所述固定塊固定有夾緊塊，所述固定塊和夾緊塊固持所述噴頭。
7.根據(jù)權利要求6所述的噴頭傾斜機構，其特征在于所述直線電機可轉動連接于平行桿鉸鏈機構中，其中所述直線電機的一端同時可轉動連接于轉動架上，而另一端驅動平行桿鉸鏈機構運動。
8.根據(jù)權利要求7所述的噴頭傾斜機構，其特征在于所述直線電機包括電機主體、固定電機主體的固定座、自電機主體延伸出的絲桿及連接于絲桿另一端的聯(lián)接器，所述聯(lián)接器與 >絲桿之間設置有軸承，所述固定座可轉動連接于位于轉軸兩端之間的圓柱銷上，所述聯(lián)接器可轉動連接于轉動架上。
9.根據(jù)權利要求8所述的噴頭傾斜機構，其特征在于所述絲桿、連桿與轉軸均相交設置。
10.根據(jù)權利要求2所述的噴頭傾斜機構，其特征在于所述旋轉驅動電機包括固定轉動架的法蘭盤。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種噴頭傾斜機構，其包括固定懸臂、固定于固定懸臂的旋轉驅動電機、安裝于旋轉驅動電機的轉動架、安裝于轉動架并固持有噴頭的平行桿鉸鏈機構及驅動平行桿鉸鏈機構的直線電機，所以轉動架、平行桿鉸鏈機構在所述旋轉驅動電機轉動下繞驅動電機旋轉，所述平行桿鉸鏈機構在直線電機的驅動下運動并能使所述噴頭繞預先設定的成形點轉動，確保成形點位置固定，具有較高成形效率和成形精度。
文檔編號B21D26/021GK102513434SQ201110387468
公開日2012年6月27日 申請日期2011年11月29日 優(yōu)先權日2011年11月29日
發(fā)明者何凱, 李全昌, 李赳華, 杜如虛, 毛賀, 羅群 申請人:中國科學院深圳先進技術研究院