專利名稱：一種凸輪式變曲率管子彎曲系統(tǒng)及方法
技術領域：
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：
在工業(yè)生產中，經常會遇到要把管子彎曲成一段曲率不同的圓弧，即要進行變曲率彎曲管子，其中有小型手扶拖拉機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)的彎管方法較難實現，若采用沖壓的方法則需要制作大量的模具，既耗材又費時；采用手工彎管的方法則效率低質量差
發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于解決變曲率彎管的技術難題，提供一種能較方便的實現變曲率彎管的凸輪式變曲率管子彎曲系統(tǒng)及方法。為達到上述目的，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，所述第一伺服電機的輸出端與安裝管子的絲杠推動機構相連，在平臺下端位于管子運行軌跡的一側安裝有電機支架，另一側的平臺上端安裝有彎管輪，所述的電機支架上安裝有相互連接的伺服電機和渦輪減速器，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的凸輪從動件及導向塊，凸輪從動件一端用凸輪驅動，一端連接有彎曲管子時把凸輪的作用力施加于管子上的可自轉的施力輥子。所述的平臺上還安裝有與絲杠推動機構相配合的墊板。所述的管子的運行路線上還安裝有一對導向輪。所述的第一、第二伺服電機分別與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構上；2)然后，PLC控制第一伺服電機帶動絲杠推動機構推動管子沿兩個導向輪中間位置中線在兩導向輪之間前行，當管子的移動距離達到開始彎管設定值后，即管子的開始彎曲點運行到了彎管輪處，PLC控制帶動渦輪減速器的第二伺服電機工作，帶動主軸和凸輪恒速旋轉，凸輪基園上的線速度同管子運行的速度相同，凸輪驅動凸輪從動件沿導向塊滑動，連接在凸輪從動件端部的施力輥子施壓力于管子上，實現管子的彎曲；當主軸帶動凸輪運轉一周，主軸和凸輪停止運行，凸輪從動件帶動施力輥子隨凸輪恢復到初始狀態(tài)，管子圓弧部分彎曲完成，此時PLC控制第一伺服電機帶動絲杠推動機構繼續(xù)運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)點是
第一，不需要模具，通過一次彎曲即可基本實現變曲率管子彎曲；第二，彎曲時管子與施力滾子表面間無滑動，噪音小；第三，如果管子彎曲曲率改變了，只要重新設計加工凸輪，改變凸輪從動件的長度，重新編寫PLC控制程序，無需改變彎管機結構，也無需設計加工模具，調整、安裝很方便。


圖I是本發(fā)明的整體結構主視示意圖；圖2是圖I的俯視示意圖；
圖3是彎曲時相應凸輪壓力點處的移動量示意圖。其中平臺1，伺服電機2，絲杠推動機構3，管子4，墊板5，導向輪6，主軸9，凸輪10，渦輪減速，11，電機支架12，伺服電機13，PLC14，彎管輪15，施力輥子16，導向塊17，凸輪從動件18.
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。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2，所述第一伺服電機2的輸出端與安裝管子4的絲杠推動機構3相連，平臺I上還安裝有與絲杠推動機構3相配合的墊板5，管子4運行路線上還安裝有一對導向輪6，在平臺I下端位于管子4運行軌跡的一側安裝有電機支架12，另一側的平臺I上端且位于導向輪6的后端安裝有彎管輪15，所述的電機支架12上安裝有相互連接的伺服電機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相對應的凸輪從動件18及導向塊17，凸輪從動件18 —端用凸輪10驅動，一端連接有彎曲管子時把凸輪10的作用力施加于管子上的可自轉的施力輥子16，所述的第一、第二伺服電機分別與PLC14相連。本發(fā)明凸輪設計參數的獲取方法取凸輪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，并在其各點處做曲線的切線，現以b點為例說明其切線的繪制及其它參數的獲得方法。作b點切線，再以如圖2中所示的導向塊17中心線(即凸輪從動件18中心線)到彎管輪15中心線的距離為標準，如圖3所示在b點的切線上所取的c點，就相當于當管子彎曲點達到b點時，c點正好處在導向塊中心線(即凸輪從動件中心線)上；再過c點作切線的法線，交管子圓弧于d點，d點就可認為是把凸輪的作用力施加于管子上的施力輥子的壓力點。測量c一d的距離，該距離就是彎曲b點時，管子圓弧上d點隨施力輥子的移動量。同樣方法，繪制和測量出彎曲管子圓弧部分上多個點隨施力輥子的移動量，描繪上述各點數據，并擬合出彎曲管子圓弧部分上各個點隨施力輥子的移動量曲線，即為凸輪從動件的運動規(guī)律曲線，進而設計出所需的凸輪。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構3上；2)然后，PLC14控制第一伺服電機2帶動絲杠推動機構3推動管子4沿兩個導向輪6中間位置中線在兩導向輪之間前行，當管子4的移動距離達到開始彎管設定值后，即管子的開始彎曲點運行到了彎管輪15處，PLC14控制帶動渦輪減速器11的第二伺服電機13工作，帶動主軸9和凸輪10恒速旋轉，凸輪10基園上的線速度同管子4運行的速度相同，凸輪10驅動凸輪從動件18沿導向塊17滑動，連接在凸輪從動件18端部的施力輥子16施壓力于管子4上，實現管子的彎曲；當主軸9帶動凸輪10運轉一周，主軸9和凸輪10停止運行，凸輪從動件18帶動施力輥子16隨凸輪10恢復到初始狀態(tài)，管子4圓弧部分彎曲完成，此時PLC14控制第一伺服電機2帶動絲杠推動機構3繼續(xù)運行一段距離后再返回到初始位置，人工取出管子。
由于設計的改變，使得管子曲率發(fā)生了變化，只要重新設計加工凸輪，改變凸輪從動件的長度，重新編寫PLC控制程序，彎管時再重復前述過程即可。
權利要求
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(2)，所述第一伺服電機(2)的輸出端與安裝管子(4)的絲杠推動機構(3)相連，在平臺(I)下端位于管子(4)運行軌跡的一側安裝有電機支架(12)，另一側的平臺(I)上端安裝有彎管輪(15)，所述的電機支架(12)上安裝有相互連接的伺服電機(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)相對應的凸輪從動件(18)及導向塊(17)，凸輪從動件(18)—端用凸輪(10)驅動，一端連接有彎曲管子時把凸輪(10)的作用力施加于管子上的可自轉的施力輥子(16)。
2.根據權利要求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構(3)相配合的墊板(5)。
3.根據權利要求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)的運行路線上還安裝有一對導向輪(6 )。
4.根據權利要求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、第二伺服電機分別與PLC14相連。
5.根據權利要求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構(3)上； .2)然后，PLC14控制第一伺服電機(2)帶動絲杠推動機構(3)推動管子(4)沿兩個導向輪(6)中間位置中線在兩導向輪之間前行，當管子(4)的移動距離達到開始彎管設定值后，即管子的開始彎曲點運行到了彎管輪(15)處，PLC14控制帶動渦輪減速器(11)的第二伺服電機(13)工作，帶動主軸(9)和凸輪(10)恒速旋轉，凸輪(10)基園上的線速度同管子(4)運行的速度相同，凸輪(10)驅動凸輪從動件(18)沿導向塊(17)滑動，連接在凸輪從動件(18)端部的施力輥子(16)施壓力于管子(4)上，實現管子的彎曲； 當主軸(9)帶動凸輪(10)運轉一周，主軸(9)和凸輪(10)停止運行，凸輪從動件(18)帶動施力輥子(16)隨凸輪(10)恢復到初始狀態(tài)，管子(4)圓弧部分彎曲完成，此時PLC14控制第一伺服電機(2)帶動絲杠推動機構(3)繼續(xù)運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構上；第一伺服電機帶動絲杠推動機構推動管子前行，當管子的移動距離達到開始彎管設定值后，第二伺服電機帶動渦輪減速器的工作，帶動主軸和凸輪恒速旋轉，連接在凸輪從動件端部的施力輥子施壓力于管子上，實現管子的彎曲；當主軸帶動凸輪運轉一周，主軸和凸輪停止運行，凸輪從動件帶動施力輥子隨凸輪恢復到初始狀態(tài)，管子圓弧部分彎曲完成，第一伺服電機帶動絲杠推動機構繼續(xù)運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，一次彎曲即可實現變曲率管子彎曲；若管子彎曲曲率改變，只需更換凸輪，無需改變彎管機結構，也無需設計加工模具，調整、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