本發明涉及金屬管件塑性加工技術領域，具體地說，涉及一種空間管件柔性彎曲扭轉成形裝置。

背景技術：

空間管件柔性彎曲成形裝置應用于管件塑性加工技術領域，根據不同的應用需求，可成形出具有不同形狀的管件。從結構特征上看，空間管件柔性彎曲成形裝置主要由送進機構、機架、固定模、活動模和活動模操縱機構組成。美國專利US4416136提出了“一種可用于成形空間多拐型構件的彎管機構”，但無法成形連續的空間樣條型構件。歐洲專利EP2399688A1公開了“一種三輥輪推彎成形法”，通過在送進機構上施加扭矩產生空間管件，該成形機構簡單且效果較好，但活動輪的位置控制相對比較復雜。美國專利US8919171B2和US8863565B2提出了一種由六自由度機械手控制的空間彎管方法，歐洲專利EP1863604B1提出一種能夠較好適應空間任意曲線成形的“自由彎曲”新方法，這些方法共同特點是:將管材逐步推過一個空間一定角度范圍內自由轉動的彎曲模型腔，通過控制活動模與固定模的相對位置來成形任意幾何外形的管件。該成形方法的缺陷是活動模的自由度較多，運動控制比較麻煩。

技術實現要素：

為了避免現有技術存在的不足，本發明提出一種空間管件柔性彎曲扭轉成形裝置，用于成形任意幾何外形的管件；通過活動模操控機構控制活動模與固定模的相對位置進而控制彎曲半徑，通過控制扭轉機構的扭轉角來改變彎曲平面，通過控制送進機構來實現連續進給，進而成形出空間管件。各機構部件協調控制，具有良好的可操作性和實用性。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:包括機架、第一送進機構、扭轉機構、第二送進機構、固定模組件、活動模組件、活動模操控機構，其特征在于所述機架為各部件提供支撐；

所述第一送進機構與所述第二送進機構為兩個結構相同的部件，第一送進機構與第二送進機構分別包括滑塊、滑軌、螺桿、第一電機，滑塊內部安裝有螺母,螺桿一端與螺母配合連接，螺桿另一端與第一電機輸出軸連接，螺桿兩側有滑軌，且與螺桿位于同一水平面上，滑塊上部設有螺孔，用于安裝扭轉機構，第一送進機構與第二送進機構的底板軸向開有多條T型槽，第一送進機構與第二送進機構分別固定在機架上，以機架中軸線平行安裝，第一電機通過螺桿驅動滑塊沿兩側滑軌移動，實現送進操作；

所述扭轉機構包括第二電機、第一連接板、第一小齒輪、第一大齒輪、空心軸、第一軸套、套筒、端蓋、聯軸器、三爪卡盤、上軸瓦、下軸瓦，第一軸套裝夾在上軸瓦與下軸瓦之間，下軸瓦固連在第一送進機構的滑塊上，第一軸套一端與第一連接板固連，端蓋與第一軸套另一端連接，空心軸一端與第一大齒輪固連，空心軸另一端穿過第一連接板、第一軸套、端蓋，與三爪卡盤通過聯軸器連接，第二電機位于第一軸套的上方安裝在第一連接板上，第一小齒輪與第二電機輸出軸固連，且第一小齒輪與第一大齒輪嚙合,管材插入空心軸通過三爪卡盤夾緊；

所述固定模組件包括第一支架、螺母、球形固定模,第一支架固定在機架的安裝板上,球形固定模凸出的一端與第一支架連接,并通過螺母鎖緊,球形固定模另一端位于活動模組件上；

所述活動模組件由球模后蓋、操作柄、球模前蓋、外模蓋、活動模、內模蓋和螺栓組成，球模前蓋與球模后蓋扣合,球模前蓋與球模后蓋上部凸耳通過螺栓連接，球模前蓋與球模后蓋下部凸耳位于操作柄上凹槽內并通過螺栓固連，球形固定模另一端位于球模前蓋與球模后蓋扣合的空腔內轉動,活動模裝夾在外模蓋與內模蓋中間，位于球形固定模端部；

所述活動模操控機構包括第三電機、第二連接板、第二小齒輪、第二大齒輪、第二軸套、滑鍵筒、滑鍵軸、圓螺母、軸承、半軸、銷軸、第二支架、鉸接軸，第二軸套一端與滑鍵筒一端固連,第二大齒輪固定在第二軸套另一端，半軸通過軸承安裝在第二軸套內，半軸一端與滑鍵軸通過圓螺母連接，滑鍵軸與操作柄固連，第二連接板安裝在半軸的外側，第三電機位于第二支架的上方固定在第二連接板上，第二小齒輪與第三電機輸出軸固連，且第二小齒輪與第二大齒輪嚙合,第三電機旋轉驅動第二小齒輪與第二大齒輪嚙合傳動、帶動第二軸套和滑鍵筒驅動滑鍵軸轉動，并驅動操作柄旋轉，半軸另一端與鉸接軸通過銷軸鉸接,鉸接軸端部有螺紋通過螺母配合安裝在第二支架上,第二支架固定在第二送進機構上；第二送進機構通過第二支架、鉸接軸、半軸、滑鍵筒、滑鍵軸、操作柄驅動活動模組件相對于固定模組件向一個方向發生偏轉，實現彎曲操作。

第一大齒輪、空心軸、第一軸套、套筒、聯軸器與三爪卡盤同軸安裝。

第二大齒輪、第二軸套、滑鍵筒、鉸接軸、半軸與滑鍵軸同軸安裝。

有益效果

本發明提出的一種空間管件柔性彎曲扭轉成形裝置，用于成形任意幾何外形的空間管件；通過活動模操控機構控制活動模與固定模的相對位置進而控制彎曲半徑，通過控制扭轉機構的扭轉角來改變彎曲平面，通過控制送進機構來實現連續進給，進而成形出空間管件。彎曲扭轉成形裝置通過扭轉機構上的三爪卡盤夾緊管材，并實現管材扭轉運動。扭轉機構固定在第一送進機構上，實現管材送進運動。活動模操控機構安裝在第二送進機構上，第二送進機構工作時，驅動活動模組件相對于固定模組件向一個方向發生偏轉，實現彎曲操作。活動模操控機構還能驅動活動模組件相對于固定模組件向另一個方向發生偏轉，實現第二方向的彎曲操作。彎曲姿態調節靈活，拓展可利用的空間，避免成形的空間管件與彎曲扭轉成形裝置上的部件發生碰撞。

附圖說明

下面結合附圖和實施方式對本發明一種空間管件柔性彎曲扭轉成形裝置作進一步詳細說明。

圖1為本發明空間管件柔性彎曲扭轉成形裝置示意圖。

圖2為本發明彎曲扭轉成形裝置的機架示意圖。

圖3為本發明彎曲扭轉成形裝置的送進機構示意圖。

圖4為本發明彎曲扭轉成形裝置的扭轉機構示意圖。

圖5為本發明彎曲扭轉成形裝置的固定模組件及活動模組件示意圖。

圖6為本發明彎曲扭轉成形裝置的活動模操控機構示意圖。

圖7為本發明彎曲扭轉成形裝置的第一支架示意圖。

圖8為本發明彎曲扭轉成形裝置的上軸瓦示意圖。

圖9為本發明彎曲扭轉成形裝置的下軸瓦示意圖。

圖10為本發明彎曲扭轉成形裝置的第二支架示意圖。

圖中

1.機架 2.第一送進機構 3.管材 4.扭轉機構 5.第二送進機構 6.活動模操控機構 7.活動模組件 8.固定模組件 9.安裝板 10.第一長條孔 11.第二長條孔 12.T型槽 13.螺孔 14.滑塊 15.滑軌 16.螺桿 17.第一電機 18.第二電機 19.第一連接板 20.第一小齒輪 21.第一大齒輪 22.空心軸 23.第一軸套 24.下軸瓦 25.套筒 26.端蓋 27.聯軸器 28.三爪卡盤 29.上軸瓦 30.第一支架 31.螺母 32.螺栓 33.球形固定模 34.球模后蓋 35.操作柄 36.球模前蓋 37.外模蓋 38.活動模 39.內模蓋 40.第三電機 41.第二連接板 42.第二小齒輪 43.第二軸套 44.滑鍵筒 45.滑鍵軸 46.圓螺母 47.軸承 48.半軸 49.第二大齒輪 50.銷軸 51.第二支架 52.鉸接軸

具體實施方式

本實施例是一種空間管件柔性彎曲扭轉成形裝置。通過協調控制送進機構、活動模操控機構和扭轉機構，來成形空間管件。管材3通過扭轉機構4上的空心軸22，插入固定模組件8和彎曲模組件7，使用三爪卡盤28將管材3夾緊，實現管材扭轉運動。第一送進機構2驅動扭轉機構4和管材3向固定模組件8靠近，實現管材送進運動。第二送進機構5驅動活動模操控機構6，使活動模組件7相對于固定模組件8旋轉，實現一個方向彎曲。活動模操控機構6設置有滑鍵筒44和滑鍵軸45，適應于第二送進機構5送進時滑塊14和球形固定模33之間的距離變化。活動模操控機構6驅動滑鍵軸45和操作柄35轉動，進而驅動活動模組件7向第二個方向彎曲。

參閱圖1～圖10，本實施例空間管件柔性彎曲扭轉成形裝置，由機架1、第一送進機構2、扭轉機構4、第二送進機構5、固定模組件8、活動模組件7、活動模操控機構6組成，機架1為各部件提供支撐。機架1為框架結構,機架1上設置有安裝板9，用于安裝第一支架30；第一長條孔10和第二長條孔11分別與第一送進機構2、第二送進機構5上的T型槽12配合,并通過螺栓緊固在機架1上。

第一送進機構2與第二送進機構5為兩個結構相同的部件。第一送進機構2與第二送進機構5分別包括滑塊14、滑軌15、螺桿16和第一電機17；滑塊14內部安裝有螺母,螺桿16一端與螺母配合連接，螺桿16另一端與第一電機17輸出軸連接；螺桿16兩側有滑軌,且與螺桿16位于同一水平面上,滑塊14上部加工有螺孔13，用于安裝扭轉機構4，第一送進機構2與第二送進機構5底部軸向開有多個T型槽12，第一送進機構2與第二送進機構5分別固定在機架1上，以機架中軸線平行安裝。滑塊14和螺桿16構成螺旋運動副，第一電機17通過螺桿16驅動滑塊14移動，實現送進操作。

扭轉機構4由第二電機18、第一連接板19、第一小齒輪20、第一大齒輪21、空心軸22、第一軸套23、套筒25、端蓋26、聯軸器27、三爪卡盤28、上軸瓦29、下軸瓦24組成，第一軸套23裝夾在上軸瓦29與下軸瓦24之間，通過螺栓連接緊固。下軸瓦24通過螺栓固連在第一送進機構2上。第一軸套23一端與第一連接板19固定連接,端蓋26與第一軸套23另一端連接；空心軸22一端與第一大齒輪21固連，空心軸22另一端穿過第一連接板19、第一軸套23、端蓋26，與三爪卡盤28通過聯軸器27連接。第二電機18位于第一軸套23的上方固定在第一連接板19上；第一小齒輪20與第二電機18輸出軸固連，且第一小齒輪20與第一大齒輪21嚙合。管材3插入空心軸22通過三爪卡盤28夾緊,第二電機18驅動三爪卡盤28和管材3轉動。安裝時，第一大齒輪21、空心軸22、第一軸套23、套筒25、聯軸器27與三爪卡盤28同軸安裝。

本實施例中，固定模組件8包括第一支架30、螺母31、球形固定模33,第一支架30固定在機架1的安裝板9上；球形固定模33凸出的一端與第一支架30連接,并通過螺母31鎖緊,球形固定模33另一端位于活動模組件7上。活動模組件7由球模后蓋34、操作柄35、球模前蓋36、外模蓋37、活動模38、內模蓋39和螺栓32組成；球模前蓋36與球模后蓋34扣合安裝,球模前蓋36與球模后蓋34上部凸耳通過螺栓32固定連接，球模前蓋36與球模后蓋34下部凸耳位于操作柄35上凹槽內并通過螺栓固連，球形固定模33另一端位于球模前蓋36與球模后蓋34扣合的空間內轉動,活動模38裝夾在外模蓋37與內模蓋39中心部位,位于球形固定模33的端部。

活動模操控機構6包括第三電機40、第二連接板41、第二小齒輪42、第二大齒輪49、第二軸套43、滑鍵筒44、滑鍵軸45、圓螺母46、軸承47、半軸48、銷軸50、第二支架51、鉸接軸52；第二軸套43一端與滑鍵筒44一端固定連接,第二大齒輪49固定在第二軸套43另一端，半軸48通過軸承47安裝在第二軸套43內，半軸48一端與滑鍵軸45通過圓螺母46連接，滑鍵軸45與操作柄35固連，第二連接板41安裝在半軸48的外側。第三電機40位于第二支架51的上方固定在第二連接板41上，第二小齒輪42與第三電機40輸出軸固連，且第二小齒輪42與第二大齒輪49嚙合；第三電機40旋轉驅動第二小齒輪42與第二大齒輪49嚙合傳動、帶動第二軸套43和滑鍵筒44驅動滑鍵軸45轉動，并驅動操作柄35旋轉；半軸48另一端與鉸接軸52通過銷軸50鉸接,鉸接軸52端部有螺紋通過螺母配合安裝在第二支架51上,第二支架51固定在第二送進機構5上。第二送進機構5通過第二支架51、鉸接軸52、半軸48、滑鍵筒44、滑鍵軸45、操作柄35驅動活動模組件7相對于固定模組件8向一個方向發生偏轉，實現彎曲操作。滑鍵筒44與滑鍵軸45之間可相對滑動，以適應第二送進機構5送進時滑塊14和球形固定模33之間的距離變化。第三電機40通過第二小齒輪42、第二大齒輪49、第二軸套43、滑鍵筒44、滑鍵軸45、操作柄35驅動活動模組件7相對于固定模組件8向另一個方向發生偏轉，實現第二方向的彎曲操作。安裝時，第二大齒輪49、第二軸套43、滑鍵筒44、鉸接軸52、半軸48與滑鍵軸45同軸安裝。