CN107470408B - 一种单摆臂左右共弯型数控弯管机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种单摆臂左右共弯型数控弯管机，属于管材加工处理技术领域。其中，数控弯管机包括机架、控制单元及安装在机架上且受控制单元控制的送料小车、机头、导模单元及切换单元；机头包括夹模，圆模，与圆模共驱动主轴的摆臂，及驱动圆模与摆臂进行弯管转动和驱动二者在左弯管位置与右弯管位置间切换转动的弯管电机；切换单元受控制单元控制地驱动机头相对机架在垂直于待弯管件轴向的横向与竖向上移动，以驱使机头在左弯管位置与右弯管位置间切换。不仅能基于单摆臂实现左右共弯，且能有效地提高弯管质量，可广泛应用于空调、航空等领域中。

Description

一种单摆臂左右共弯型数控弯管机

技术领域

本发明涉及管材加工设备，具体地说，涉及一种单摆臂左右共弯型数控弯管机。

背景技术

数控弯管机广泛应用于空调、汽车、船舶、航空航天等工业领域，主要包括机架、控制单元及安装在机架上受控制单元控制的送料小车、导模单元及机头；机头包括用于控制弯管半径的圆模，摆臂，安装在摆臂上用于与圆模一起夹持管件的夹模，及驱动圆模与摆臂绕驱动主轴的旋转轴线转动以对管件进行弯管动作的弯管电机。按折弯方向的不同，分为左弯型弯管机、右弯型弯管机及左右共弯型弯管机，左右共弯型弯管机常用于复杂管路的折弯操作。

公布号为CN101817038A的专利文件中公开了一种用于构建左右共弯型数控弯管机的折弯机构，包括支座，可转动地安装在支座上的回转齿轮，用于驱动回转齿轮的电机，可滑动地安装在回转齿轮上的回转支架，通过滑块可滑动地安装在回转支架上的左定心轴与右定心轴，有选择地伸入左定心轴、右定心轴内的左销轴、右销轴，及对应地连接在左定心轴、右定心轴上左弯管模、右弯管模；在回转支架的一侧设有回转滑槽，在回转齿轮上固设有伸入回转滑槽内的拨杆；在工作过程中，通过有选择地连接做定心轴与左销轴或右定心轴与右销轴而实现回转轴的切换，以达到以左弯管模、右弯管模中一者为圆模，而另一者为圆模，从而在左弯工作模式与右弯工作模式间进行切换。其虽能实现左右共弯，但为了能够避免回转齿轮对弯管过程造成干涉，要求两根定心轴在高度上要远离回转齿轮，同时无法配置摆臂与设于摆臂上的夹模机构，容易导致整个弯管装置的不稳定而影响弯管质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种单摆臂左右共弯型数控弯管机，不仅能基于单摆臂与单圆模实现左右共弯，且能提高弯管质量。

为了实现上述目的，本发明提供的单摆臂左右共弯型数控弯管机包括机架、控制单元及安装在机架上且受控制单元控制的弯管装置与送料小车，弯管装置包括机头、导模单元及切换单元；机头包括以层叠方式安装在驱动主轴上的左弯圆模与右弯圆模，与圆模共驱动主轴的摆臂，安装在摆臂上的夹模，及与驱动主轴传动连接以驱动圆模与摆臂进行弯管转动和驱动二者在左弯管位置与右弯管位置间切换转动的弯管电机；左弯圆模与右弯圆模的圆模腔朝向相反；切换单元受控制单元控制地驱动机头相对机架在垂直于待弯管件轴向的横向与竖向上移动，驱使机头在左弯管位置与右弯管位置间切换。

在该数控弯管机中，通过将机头上的圆模设置成由圆模腔朝向相反的左弯圆模与右弯圆模以叠层方式安装在驱动主轴上，同时将摆臂与圆模设置成由弯管电机驱动而绕驱动主轴的旋转轴线转动以在左弯管位置与右弯管位置间往复转动，并辅以切换单元驱动机头在垂直于待弯管件轴向的横向与竖向上移动而在左弯管位置与右弯管位置间切换移动，以实现整个弯管机在左右两个弯管模式间的切换，即基于单摆臂就能实现左右共弯，且在弯管模式的切换过程中只移动机头而在横向上保持管件不动，可有效避免长度偏长且刚度偏低的管件因切换弯管方向而出现不期望的晃动，确保弯管质量；同时，其可在驱动主轴上布置一层以上的左弯圆模与右弯圆模，以满足更多工况要求及提高弯管成型效率。

具体的方案为导模单元包括导模座、驱动机构及固设在导模座右侧上的右弯导模与左侧上的左弯导模；驱动机构受控制单元控制地驱动导模座沿横向移动以在左弯管位置与右弯管位置间切换及沿轴向往复移动以辅助弯管动作；切换单元受控制单元控制地驱动导模单元与机头同步运动。

基于上述左右导模共导模座的配置，使两个导模共用一套导模驱动机构，有效地减少零部件数量；同时，在进行右弯管操作时，整个导模座及两个导模均位于圆模的左侧，而进行左弯管操作时，导模座及两个导模均位于圆模的右侧，有效避免在左右共弯模式中，导模对弯管操作的干涉影响。

更具体的方案为切换单元包括安装在机架上的安装座，通过直线导轨可沿竖向滑动地安装在安装座上的竖向滑板，通过直线导轨可沿横向滑动地安装在竖向滑板上的横向滑板，机头安装在横向滑板上；驱动机构包括通过直线导轨可沿横向滑动地安装在横向滑板上的支撑座，导模座通过直线导轨可沿轴向滑动地安装在支撑座上。基于上述板式结构构建的切换单元，可有效提高整体结构的紧凑性。

另一个更具体的方案为圆模腔包括弧形弯管段与直线夹持段，左弯圆模上的直线夹持段与右弯圆模的直线夹持段的朝向相反；左弯夹模与右弯夹模在垂直于驱动主轴的轴线的平面上投影无重叠面区域；圆模及与其相适配的夹模、导模构成适配模组，相邻层布置的两个适配模组在平行于所述轴线的平面上的投影无重叠面区域。有效地提高夹模与圆模间对管件的夹持牢固度，同时有效地提高导模与夹模的衔接。

优选的方案为夹模与摆臂间设有夹模驱动机构，夹模驱动机构包括夹模座、增力摇杆、增力连杆、增力杠杆及致动器，夹模座可沿弧形导轨滑动地安装在摆臂上，致动器的定子铰接在摆臂上；增力摇杆的固定端与摆臂铰接，摆动端与致动器的动子铰接；增力杠杆的支点铰接在摆臂上，施力端与夹模座铰接；增力连杆的一端与增力摇杆的摆动端铰接，另一端与增力杠杆的受力端铰接；弧形导轨与施力端的摆动轨迹等曲率半径，增力杠杆的支点位于该摆动轨迹邻近驱动主轴的下侧。

基于上述结构的夹模驱动机构，其致动器的输出力，经增力摇杆与增力连杆一级放大后，再经增力杠杆进行二级放大，并通过夹模座而施加在夹模上，有效地确保夹模与圆模对管件的夹持力度及夹持的稳定性。同时，当夹模与圆模张开释放管件时，夹模座会沿弧形导轨而拉动夹模往下退而对管件进行避让，有效地避免对管件后续动作产生干涉影响。

更优选的方案为摆臂上设有夹设在夹模座两侧的侧面引导板，弧形导轨为设于侧面引导板上的弧形滑槽，夹模座两侧上各设有与弧形滑槽相配合的滑块。

基于上述结构，通过两侧的侧面引导板及弧形导槽对夹模座的运动轨迹进行限位，有效地确保夹模座运动的稳定性，即夹模在夹持与释放管件过程中的稳定性。

另一个优选的方案为驱动主轴与弯管电机间通过齿轮传动装置传动连接，齿轮传动装置包括输入齿轮、过渡齿轮、输出齿轮及调隙机构；输入齿轮、过渡齿轮及输出齿轮均为斜齿轮；调隙机构包括用于调整过渡齿轮与输出齿轮间侧隙的第一调隙机构，及用于调整输入齿轮与过渡齿轮间侧隙的第二调隙机构；第一调隙机构包括偏心轴及用于调整偏心轴的转角并对其转角位置进行锁定的调整锁定机构，过渡齿轮可旋转地套装在偏心轴上。

基于上述传递机构，通过将过渡齿轮套装在偏心轴上，以通过调整偏心轴的转角而调整过渡齿轮与输出齿轮间的侧隙，有效地确保过渡齿轮转轴在调整前后的平行性，即确保了调隙前后的传动稳定性；并将两个齿轮中心距的微小调整放大成对偏心轴转角的调整，有效地提高齿轮间侧隙调整的精度；接着通过第二调隙机构，完成对输入齿轮与过渡齿轮间侧隙的调整；以解决现有技术中三级齿轮组的过渡齿轮侧隙不好调整的问题，以满足弯管机对较大跨度地传递较重载荷的要求，即提高了以该齿轮传动装置构建的弯管机的产品制造精度的稳定性。

更优选的方案为调整锁定机构包括与机头的安装座固定连接的固定孔盘，与偏心轴的一轴向端同步转动连接的齿轮侧隙调整孔盘，及有选择地穿过设于两个孔盘上一对锁定孔的锁定销。

基于上述结构的调整锁定机构，通过旋转偏心轴而带动齿轮侧隙调整孔盘转动，并通过对不同位置上锁定孔对的配对而获取对偏心轴的不同转角，且通过锁定销实现对位置锁定，整个机构结构简单、紧凑；可进一步减少对管件在弯管过程中的干涉。

另一个更优选的方案为第二调隙机构包括用于安装输入齿轮的安装座，及固设在机头的安装座上用于推动安装座以使输入齿轮朝靠近过渡齿轮的方向移动的调整机构。有效地简化第二调隙机构的结构，以减少对弯管过程的干涉。

再一个优选的方案为控制单元包括存储器与处理器，存储器存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时能实现以下步骤：

在完成对管件的第一方向弯管操作后，在横向上保持管件相对机架静止，控制第一方向圆模与夹模张开以释放管件，并控制切换单元驱动机头使第一方向圆模沿横向偏离以避让管件，接着驱动机头沿竖向向下移动至机头顶部避让管件；控制弯管电机驱动圆模与摆臂绕驱动主轴的旋转轴线从第一方向弯管位置旋转至第二方向弯管位置；控制切换单元驱动机头沿横向移动至管件位于第二方向圆模与夹模之间位置的上方，接着驱动机头沿竖向向上移至第二方向圆模与管件等高并驱动机头沿横向移动至圆模与管件同轴布置，接着驱动夹模夹紧管件，对管件进行第二方向弯管操作；第一方向圆模与第二方向圆模中，一者为左弯圆模，另一者为右弯圆模。通过该步骤实现左右弯管模式的切换，在切换过程尽量避免管件晃动而提高弯管质量。

附图说明

图1为本发明实施例1的立体图；

图2为图1的A局部放大图；

图3为本发明实施例1中送料小车与机架的立体图；

图4为本发明实施例1中切换单元的立体图；

图5为本发明实施例1中略去横向驱动机构与横向导轨滑块机构后的导模单元的立体图；

图6为本发明实施例1中机头与导模单元处于左弯管位置时的结构图；

图7为本发明实施例1中弯管电机、齿轮传动装置及导模单元中横向驱动机构与横向导轨滑块机构的结构图；

图8为本发明实施例1中圆模、摆臂与夹模组件的立体图；

图9为本发明实施例1中夹模组件与摆臂的结构图；

图10为本发明实施例1中夹模从释放状态切换至夹持状态的过程示意图；其中，图10（a）为处于释放状态时的结构图，图10（b）为处于过渡状态时的结构图，图10（c）为处于夹持状态时的结构图；

图11为本发明实施例1中齿轮传动装置与弯管电机的结构示意图；

图12为图11中的B局部放大图；

图13为本发明实施例1中偏心轴与调整锁定机构的结构分解图；

图14为本发明实施例1中齿轮侧隙调整孔盘的结构示意图；

图15为本发明实施例1中齿轮侧隙调整孔盘与固定孔盘上锁定孔对的位置关系示意图；

图16为本发明实施例1中机头与导模单元处于右弯管位置时的结构图；

图17为本发明实施例2中锁紧螺钉、防松销及偏心轴的结构分解图；

图18为本发明实施例2中锁紧螺钉、防松销的安装位置示意图；

图19为本发明实施例3中齿轮侧隙调整孔盘的结构示意图；

图20为本发明实施例3中固定孔盘的结构示意图；

图21为本发明实施例5中杠杆、夹模座及引导摆杆的结构示意图。

具体实施方式

以下结合实施例及其附图对本发明作进一步说明。

实施例1

参见图1及图2，本数控弯管机1包括机架11、控制单元及安装在机架11上的受该控制单元控制的弯管装置与送料小车2；其中，弯管装置包括切换单元3、导模单元4及机头5。

在本实施例中，控制单元包括处理器、存储器及触摸屏12，处理器通过触摸屏12接收操作人员的输入指令，同时通过执行存储在存储器内对应计算机程序而控制弯管装置与送料小车2动作而执行弯管、切换等操作。

参见图3，送料小车2包括固定在机架11上的送料导轨21，通过滑块210可滑动地安装在送料导轨21上的送料滑台22，沿平行于送料导轨21的方向布置固定在机架11上的送料齿条23，可绕自身轴线转动地安装在送料滑台22上的送料主轴24，安装在送料主轴24前端且由夹爪气缸27驱动的三瓣式夹爪240，用于驱动送料主轴24转动的旋转伺服电机25，通过设于转子轴上的齿轮与送料齿条23配合而驱动送料滑台22沿送料导轨21往复移动的送料伺服电机26，及固设在机架11上对送料滑台22的行程进行控制的行程开关28、29。

在下述对其他单元具体结构的描述中，待弯管件为装夹在送料主轴24上的管件，在本实施例中，由于送料主轴沿水平方向布置，使待弯管件的轴向为沿水平方向布置，垂直于管件轴向的横向与竖向分别为水平方向与垂向，即横向与竖向相垂直。

参见图4，切换单元3包括安装板30、竖向驱动机构、竖向直线导轨311、竖向滑块312、竖向滑板32、横向驱动机构、横向直线导轨331、横向滑块332、横向滑板34、横向位置检测机构及竖向位置检测机构。

竖向滑板32通过竖向直线导轨311与竖向滑块312的配合而可沿竖向滑动地安装在安装板30上。竖向驱动机构包括伺服电机351，通过同步带352与伺服电机351传动连接的丝杆353，及与丝杆353啮合的丝杆螺母；丝杆353可转动地安装在安装板30上且沿竖向布置，丝杆螺母固定在竖向滑板32上，从而通过伺服电机351的正反转动而驱动竖向滑板32相对安装板30沿竖向往复移动。

横向滑板34通过横向直线导轨331与横向滑块332的配合而可沿横向滑动地安装在竖向滑板32上；横向驱动机构包括伺服电机361，通过同步带362与伺服电机361传动连接的丝杆363，及与丝杆363啮合的丝杆螺母364；丝杆363可转动地安装在竖向滑板32上且沿横向布置，丝杆螺母364固定在横向滑板34上，从而通过伺服电机361的正反转动而驱动横向滑板34相对竖向滑板32沿横向往复移动。即在两个驱动机构的推动下，横向滑板34相对安装板30可在垂直于待弯管件轴向的垂向平面内作二维空间移动。

横向位置检测机构包括通过安装板301安装在竖向滑板32上的第一位置行程开关302与第二位置行程开关303，及固设在横向滑板34上的行程开关触发件304，通过行程开关触发件304与两个行程开关间触碰而触发，以对横向滑板34与竖向滑板32之间的相对位置进行监控；竖向位置检测机构结构与横向位置检测机构相类似，即也是通过两个位置行程开关对竖向滑板32与安装板30之间的相对位置进行监控。

参见图5至图7，导模单元4包括导模座41、驱动机构及固设在导模座41的右侧上的两块右弯导模42与左侧上的一块左弯导模43。驱动机构包括横向导轨滑块机构、横向驱动机构、支撑座46、轴向油缸47及轴向导轨滑块机构48。

横向导轨滑块机构由安装在安装座50上且沿横向布置的直线导轨44与可沿该直线导轨44滑动的滑块45构成；横向驱动机构包括伺服电机491、通过同步带492与伺服电机491传动连接的丝杆493及于滑块45固定连接的丝杆螺母构成，从而通过伺服电机491的正反转而驱动滑块45相对安装座50沿横向往复移动，从而推动通过安装座451固定在滑块45上的支撑座46、导模座41、轴向油缸47、左弯导模43及右弯导模沿横向滑动。

导模座41为一门字型框架结构，轴向导轨滑块机构48包括固设在门字型框架结构的两内侧壁上且沿轴向布置的直线导轨481及固设在支撑座46上的滑块482；轴向油缸67的缸体与支撑座46固定连接，油缸杆471与门字型框架固定连接，从而推动导模座41相对支撑座46沿轴向往复移动。

参见图6至图8，机头5包括安装座50、摆臂51、圆模52、夹模53、夹模驱动机构6、弯管电机55、驱动主轴54及构成弯管电机55与驱动主轴54之间传动连接的齿轮传动装置7。在本实施例中，在驱动主轴54上以叠层的方式安装有三层圆模，包括右弯圆模521、左弯圆模522及弯管半径不同的右弯圆模523，左弯圆模522与两个右弯圆模的弯管半径可相同也可不同，取决于实际工况，当圆模弯管半径改变时，对应夹模和导模的伸出长度也会随着改变以匹配圆模；左弯圆模与右弯圆模的数量根据实际需要进行配置；右弯圆模521与右弯圆模523的圆模腔朝向相同，而与左弯圆模522的圆模腔朝向相反，在本实施例中，三个圆模的圆模腔均为U型结构，即其圆模腔包括用于控制管件弯管半径的弧形弯管段及通过与夹模相配合而对管件端部进行夹持的直线夹持段，以圆模522为例，其圆模腔包括半圆形弯管段5221与直线夹持段5222段。本发明中对于圆模腔朝向的定义为以弧形弯管段与直线夹持段间的连接点为起点，且顺着该直线夹持段延伸的方向；当圆模腔为U型圆模腔时，圆模腔的朝向可定义为U型结构的开口朝向；而对于其他结构的圆模腔，本发明中的圆模腔朝向是指以夹模与圆模夹持位置为起点的半圆形的部分弯管圆模腔的开口朝向。夹模53也对应地设置了三个，分别为右弯夹模531、左弯夹模532及右弯夹模533，其位置分布与圆模腔中直线夹持段相对应，因此，在本实施例中，为避免夹模位置对导模夹持位置造成干涉，要有左弯夹模与右弯夹模在垂直于驱动主轴54轴线的平面上的投影无重叠面区域，以左弯夹模532与右弯夹模533之间的位置关系为例进行说明，其中驱动主轴54的轴线沿垂向布置，则与其垂直的平面为水平面，则左弯夹模532与右弯夹模533在水平面上的投影无重叠面区域，此时，若左弯圆模522与右弯圆模523的弯管半径相同，则二者的重叠区域致多为一直线，即圆模腔中弧形弯管段与直线夹持段的连接线在水平面上的投影。

如图6、图8及图16所示，当摆臂51处于如图6所示的左弯管位置时，左弯圆模522的直线夹持段要朝外布置；同理，当摆臂51处于如图16所示的右弯管位置时，右弯圆模521、523的直线夹持段也朝外布置，即左弯圆模与右弯圆模的的直线夹持段的朝向相反。

以任一圆模及与该圆模相适配的夹模、导模构成一组适配模组来看，即沿平行于驱动主轴54的轴线的方向看，同层布置的圆模、夹模与导模构成一组适配模组，例如，左弯圆模522、左弯夹模532及左弯导模43构成一适配模组；在本实施例中，左弯导模、右弯导模、左弯夹模和右弯夹模均为分层安装，它们在垂向上的高度要与对应圆模高度一致，即同一组适配模组分布在同一层中。相邻层布置的两组适配模组在平行于驱动主轴54的轴线的平面上的投影无重叠面区域，从而在同一层只能有一套夹模、圆模和导模，即左弯圆模、左弯夹模、左弯导模和右弯圆模、右弯夹模、右弯导模不能同时安装在同一层。

通过安装座50以将机头5与导模单元4一起安装至如图4所示的横向滑板34，以在切换单元3的驱动下而在垂直于待弯管件轴向的垂向平面内做二维运动。

参见图6、图8及图9，夹模驱动机构6包括夹模座60、增力摇杆621、增力连杆622、增力杠杆623及致动器63，三个不同弯管半径的夹模53以层叠的方式安装在夹模座60的安装面600上，在摆臂51上远离圆模的一端上可转动地安装的夹模调节螺钉64。

致动器63为油缸，其油缸杆631构成致动器63的动子，缸体632构成致动器63的定子，且缸体632通过铰轴633铰接在摆臂51上。

增力摇杆621的固定端与摆臂51通过铰轴651铰接，摆动端与油缸杆631的端部通过铰轴652铰接；增力杠杆623的支点通过铰轴653铰接在摆臂51上，施力端与夹模座60通过铰轴654铰接；增力连杆622的一端与增力摇杆621摆动端通过铰轴652铰接，即油缸杆631、增力连杆622及增力摇杆621的端部共铰轴铰接，另一端与增力杠杆623的受力端通过铰轴655铰接。

参见图8至图10，摆臂51包括夹持在夹模座60两侧的侧面引导板627，在两侧面引导板627内侧面形成有弧形滑槽629，在夹模座60两侧上各设有与弧形滑槽629相配合的滑块628，从而对夹模座60相对摆臂51的移动过程进行侧向限位导引及在垂向平面上的位移进行限位导引；且弧形滑槽629在垂向位置上位于增力杠杆623施力端的摆动轨迹的下方，以便对夹模座60的连接点布局设计。如图10（a）所示，当夹模处于张开释放管件状态时，油缸63的油缸杆、增力摇杆621及增力连杆622构成Y字型结构，杠杆623与增力连杆622接近共线但朝偏离滑块628的方向偏置一小角，即二者朝向弧形滑槽629的夹角小于180度。此时，圆柱杆型滑块628抵靠在弧形滑槽629的下槽端面。

如图10（b）所示，随着油缸63工作并推出油缸杆，其推动增力摇杆621与增力连杆622朝共线布置的方向移动，从而推动增力杠杆623的受力端朝偏离弧形滑槽629的方向移动，以通过施力端推动夹模座60朝靠近圆模的方向移动。

如图10（c）所示，随着油缸63的进一步推，直至滑块628沿弧形滑槽629滑动至抵靠其上槽端面，即夹模为夹持管件状态，此时，增力杠杆623沿垂向布置，增力摇杆621与增力连杆622共线布置，即二者对油缸63的输出力进行接近无穷大倍数放大，从而为夹模夹持管件提供所需夹持力。

在上述夹持过程中，滑块628沿弧形滑槽629滑动，即弧形滑槽629构成夹模座60相对摆臂51移动的弧形导轨，在本实施例中，弧形滑槽629的中线与铰轴654的轴线绕铰轴653的摆动轨迹等曲率半径，即弧形导轨与增力杠杆623的施力端摆动轨迹等曲率半径，从而确保夹模座60在移动过程中保持为平移特性。

参见图11至图13，安装座50为具有安装腔室100的腔体结构，齿轮传动装置为三级齿轮传动装置，包括输入齿轮741、过渡齿轮757及输出齿轮775、第一调隙机构与第二调隙机构；第一调隙机构包括偏心轴76及调整锁定机构；三个齿轮均为斜齿圆柱轮。

弯管电机55通过四根固定螺栓固定在安装板73上，输入齿轮741通过平键而套装在弯管电机55的输出轴上，安装板73上设有八个腰圆孔及两个键槽，且腰圆孔的长轴平行于键槽的槽长方向，键槽的开口端设于安装板73的侧端面上；安装座50底板512的底面在与键槽相对应的位置处设有相配合的两个键槽，安装板73通过穿过若干个穿过腰圆孔的固定螺栓而安装在底板512上，且通过平键连接二者上对应的键槽，此时，输入齿轮741通过设于底板512上的通孔510伸入并位于安装腔室100内，即安装板73构成输入齿轮的安装座。

第二调隙机构包括安装板73、固定在底板512上的固定块745及沿腰圆孔的长轴方向布置地调整螺钉746，固定块745上设有与调整螺钉746相配合的螺孔，在完成安装后，调整螺钉746的螺杆端面将抵靠安装板73的侧端面上，以通过拧动螺钉746而推动平安装板73沿键与键槽限定的方向移动，即沿腰圆孔的长轴方向移动。

偏心轴76包括安装轴部761、基轴部762及安装轴部763，安装轴部761、763的轴线共线；安装轴部761的端面上设有内六角孔7610，以便于通过内六角扳手拧动整根偏心轴76绕安装轴部的轴线转动，即构成一个内六角调整孔；基轴部762的轴线与安装轴部的轴线平行但不共线，过渡齿轮757通过两个位于轴向端上的轴承756、758而可转动地套装在基轴部762上。

调整锁定机构包括内六角孔7610、固定孔盘753及齿轮侧隙调整孔盘752，固定孔盘753为一套装在安装轴部763上的圆凸台型环体结构，且该圆凸台型环体结构的小径端面抵靠在设于安装轴部763上的轴肩7630上，在底板512上设有与该圆凸台型环体结构相配合的阶梯通孔；偏心轴76穿过阶梯通孔后伸入安装腔室100内，从而使过渡齿轮757可绕偏心轴76转动地安装在安装腔室100内；安装轴部761伸入设于顶板514上的轴孔7140内并与之转动配合；通过固定螺钉755将过固定孔盘753固定在阶梯通孔内。

将齿轮侧隙调整孔盘752可随偏心轴76同步转动地套装在安装轴部763上，在本实施例中为通过设于齿轮侧隙调整孔盘752上的扁圆孔7520与设于安装轴部763上的扁圆轴部7631配合而实现同步转动，并通过锁定销7502而将齿轮侧隙调整孔盘752与过固定孔盘753固定连接，及通过圆螺母751与设于安装轴部763上的外螺纹配合而将齿轮侧隙调整孔盘752紧压在固定孔盘753上，从而实现对偏心轴76的转角位置的锁定。

输出齿轮775通过两个平键而同步转动地套装在驱动主轴54上，驱动主轴54两端通过轴承773及轴承777而可旋转地安装在安装座50上，且输出齿轮775也位于安装腔室100内。

在完成安装的工作过程中后，过渡齿轮757同时与输出齿轮775、输入齿轮741啮合。

参见图13至图15，在齿轮侧隙调整孔盘752上设有六组锁定孔80，顺时针依序为第一孔组81至第六孔组86，第一孔组81具有三个间隔圆心角均为15度的锁定孔80，即在同一孔组内，相邻两个锁定孔间的间隔圆心角相等，且与第六孔组86间的间隔圆心角为20度；第二孔组82具有四个间隔圆心角为15度的锁定孔80，且与第一孔组81间的间隔圆心角为18度；第三孔组83具有四个间隔圆心角为15度的锁定孔80，且与第二孔组82间的间隔圆心角为20度；第四孔组84具有三个间隔圆心角为15度的锁定孔80，且与第三孔组83间的间隔圆心角为22度；第五孔组85具有四个间隔圆心角为15度的锁定孔80，且与第四孔组84间的间隔圆心角为20度；第六孔组86具有四个间隔圆心角为15度的锁定孔50，且与第五孔组85间的间隔圆心角为20度；这些锁定孔80的圆心位于与齿轮侧隙调整孔盘752共圆心的圆上。

而固定孔盘753上设有沿其周向均匀地布置的六个锁定孔830，锁定孔830为与锁定销7502相配合的销孔，即该六个锁定孔830的圆心所在圆与固定孔盘753共圆心，且相邻两个锁定孔之间的间隔圆心角为60度。

若邻近第一孔组81的锁定孔830的间隔圆心角810为2.5度，则顺时针依序排序，第二个锁定孔830与第二孔组82间的间隔圆心角820为15度，第三个锁定孔830与第三孔组83间的间隔圆心角840为10度，第四个锁定孔830与第四孔组84间的间隔圆心角850为5度，第五个锁定孔830与第五孔组85间的间隔圆心角860为12.5度，第六个锁定孔830与第六孔组86间的间隔圆心角870为7.5度，从中可以看出，通过内六角扳手拧动偏心轴76的转角每转过2.5度，就存在一对锁定孔80与锁定孔830对准，从而可通过锁定螺销7502将二者间的相对位置进行锁定，即对偏心轴76与安装座50之间的相对位置进行锁定。

在本实施例中，偏心轴76的中心距变化在-1.0至1.0之间，由于每级调整角度为2.5°，可计算出每级平均调整精度为2.5×2/360=0.0138，在通常要求的调整精度范围内，同时也可看出，将在中心距上的微小转动，转换成更好测量的角度值上，以缩小及调整加工误差的大小。通过转动偏心轴6的转角达到调整过渡齿轮57与输出齿轮75间的中心距，即调整二者间的侧隙。

如图11所示，接着通过调整调整螺钉746的转角，推动安装板73朝输入齿轮741向过渡齿轮757靠近的方向移动，而达到调整两者间侧隙的目的。

参见图6、图7、图8及图16，右弯圆模521、左弯圆模522及右弯圆模以叠层方式且同轴地套装在驱动主轴54上，在发明实施例中，叠层方式可以为两者在轴向上直接接触，也可在二者间增设固定或间距保持件；摆臂51的固定端5100也套装在驱动主轴54上，从而通过驱动主轴54带动三个圆模与摆臂51绕驱动主轴54的旋转轴线旋转，即三个圆模与摆臂51共驱动主轴。三个夹模与三个圆模对应共轴布置。

参见图1至图16，使用本数控弯管机对待弯管件进行弯管操作具体过程为，处理器执行存储在存储器中的计算机程序以实现以下步骤：

第一方向弯管步骤，假设为左弯管步骤，此时，三个圆模、导模4及三个夹模的位置分布如图6所示，即沿待弯管件轴向由送料小车2指向机头5的方向，摆臂51、夹模、左弯导模43均位于圆模的右侧，即它们位于左弯管位置处，控制弯管电机55通过驱动主轴54驱动摆臂51、夹模与圆模朝第一方向转动，对夹持在左弯圆模与对应夹模间的管件部进行弯管操作，同时控制送料小车2驱动送料主轴24与导模单元4驱动左弯导模43沿管件轴向同步运动。

在该步骤中，送料小车2进入待料位置，待弯管件由操作工或外加自动上料机构送入夹爪240中，按下启动后，夹爪气缸27动作，推动夹爪240夹紧管件。送料伺服电机26通过齿轮齿条机构驱动送料主轴24带动管件在导轨上运动，实现前后送料。

旋转伺服电机25通过同步带驱动送料主轴24转动，实现管件旋转。送料小车的送料和主轴的旋转都是通过伺服电机带动，以确保重复定位精度，齿轮齿条的使用更在提升送料小车的承载能力的同时，有效控制噪音。

送料小车2将管件送至指定位置后，油缸63动作，推动夹模座60带动夹模运动并靠近左弯圆模，把管件夹紧。此时，导模单元4中的伺服电机491动作，把左弯导模43移动到对应的工作位置以抵靠至管件上，然后弯管电机55转动，带动摆臂与圆模同步转动，实现弯管操作。

当需要在同一模位进行第二次弯管时，夹模和左弯导模43会松开，送料小车2会推动管件运动到新的位置，如果需要管件转一定角度，这时旋转伺服电机25转动，带动送料主轴24转动，实现管件不同角度的旋转，然后夹模和左弯导模43夹紧，摆臂51旋转，实现同一工位再次弯管。由送料小车2前后送料、送料主轴24旋转、摆臂51旋转共同配合实现三维弯管。

在弯管过程中，轴向油缸47会推动导模沿直线导轨481动作，使左弯导模43与摆臂同步运动，同时送料小车2也会推着管件随摆臂51同步运动，防止管件被拉变形。

当需要使用不同弯管半径模位时以实现不同弯管直径的切换，需在上述实施例的结构上再叠加一层弯管半径不同的左弯圆模，夹模和左弯导模43松开，伺服电机361动作，通过丝杆363传动，带动整个机头沿横向移动，使左弯圆模稍微离开管件，避免干涉，然后伺服电机353动作，通过丝杆353传动，带动整个机头5上下移动至需要模位，然后伺服电机361运动，使另一左弯圆模与送料小车2中心对齐，接着驱动夹模、左弯导模43夹紧，并驱动摆臂51与圆模运动，实现不同模位弯管。

换模步骤，在横向上保持管件相对机架11静止，控制左弯圆模与夹模及左弯导模43张开以释放管件，并控制切换单元驱动机头5使圆模沿横向偏离以避让管件，接着驱动机头5沿竖向向下移动至机头5顶部避让管件；控制弯管电机55驱动圆模与摆臂51绕驱动主轴54的旋转轴线从第一方向弯管位置旋转至第二方向弯管位置；控制切换单元驱动机头5沿横向移动至管件位于右弯圆模与对应夹模之间位置的上方，接着驱动机头5沿竖向向上移至右弯圆模与管件等高并驱动机头5沿横向移动至右弯圆模与管件同轴布置，接着驱动对应夹模夹紧管件。

在该步骤中，需要进行反向弯管时，即右向弯管时，夹模和左弯导模43会松开，伺服电机362动作，通过丝杆363传动，带动整个机头运动，使左弯圆模稍微离开管件，避免干涉，然后伺服电机351动作，通过丝杆353传动，带动整个机头5向下移动至指定位置，避免管件与机头5顶部出现干涉；然后弯管电机55动作，使摆臂51、夹模与圆模绕驱动主轴54的轴线旋转180度，从而在弯管电机55的驱动下从左弯管位置转动切换至右弯管位置，即在切换弯管方向时，弯管电机55通过驱动主轴54驱动圆模与摆臂51在左弯管位置与右弯管位置间切换转动。接着，控制伺服电机361驱动机头5横向移动至管件位于夹模与右弯圆模之间位置的正上方，并控制伺服电机491转动而使对应的右弯导模42位于右弯圆模的左侧，且二者间间距确保机头5上升时不会与管件干涉；接着控制伺服电机351驱动机头5上升至右弯圆模与管件等高位置，并控制伺服电机361动作驱动机头5沿横向移动至右弯圆模与管件共轴布置，接着驱动油缸63动作而推动对应夹模夹持管件及控制伺服电机491驱动左弯夹模42夹持管件,此时,圆模、导模4及夹模的位置分布如图16所示，即沿待弯管件轴向由送料小车2指向机头5的方向，摆臂51、夹模、右弯导模42均位于圆模的左侧，即它们位于右弯管位置处。

第二方向弯管步骤，控制控制弯管电机55驱动摆臂51与圆模朝第二方向转动，对夹持在右弯圆模与右弯夹模间的管件部进行弯管动作，同时控制送料小车2驱动送料主轴24与导模单元4驱动右弯导模沿轴向同步运动。具体过程参见第一方向弯管步骤。

当所有弯管动作结束后，夹模和导模4会松开，夹爪松开，手动取下弯好的产品后，按下启动，夹模、导模、送料小车和所有的模位重新复位，回到初始位置，待上料后按下启动,重复实现上述动作。

实施例2

作为对本发明实施例2的说明，以下仅对与上述实施例1的不同之处进行说明，即仅对夹模组件的结构进行说明。

参见图17及图18，通过在安装50的侧壁板上设置销孔5170，在本实施例中，调整锁定机构还包括防松销961与锁紧螺钉962，销孔5170的外端口部设有与锁紧螺钉962相配合的螺纹，防松销961的里端面形成有与偏心轴76的安装轴部761的侧壁面相配合的弧形挤压面9610，通过锁紧螺钉962使防松销961的弧形挤压面9610挤压安装轴部761的侧壁面，形成摩擦配合面，以对偏心轴76转角位置的锁定进行辅助锁定。

实施例3

作为对本发明实施例3的说明，以下仅对与上述实施例1的不同之处进行说明。

参见图19及图20，可在固定孔盘953上设置沿径向均匀布置的多圈锁定孔（图中只示出两圈），每圈锁定孔沿该孔盘的周向均匀布置。而在齿轮间隙调整孔盘952中设置同样圈数且沿径向孔距相等的多圈锁定孔（图中只示出两圈），但相邻两圈间存有间隔圆心角差，从而可以通过对准不同径向位置上的锁定孔而达到调整转角的目的。

实施例4

作为对本发明实施例4的说明，以下仅对与上述实施例1的不同之处进行说明。

使用链传动替代上述齿轮传动以在弯管电机与驱动主轴间传动转动与力，即在驱动主轴与弯管电机上设置齿轮，并通过齿形链连接二者。

实施例5

作为对本发明实施例5的说明，以下仅对与上述实施例1的不同之处进行说明。

参见图21，通过在安装座上铰接一根以上的引导摆杆964，以替代上述实施例1中弧形滑槽，即通过铰轴965铰接至摆臂上，引导摆杆964摆动端通过铰轴966与夹模座96铰接，引导摆杆964与杠杆963在摆动过程中与保持平行布置，其长度与杠杆963的阻力臂等长。即引导摆杆964的摆动端摆动轨迹构成夹模座96相对安装座移动的弧形导轨。

为使引导摆杆964在摆动时形成大致为平面的摆动面，以提高夹模驱动的稳定性，可通过以下结构设计中的至少一者实现：（1）通过在夹模座96上设置引导摆杆964绕其端部铰轴966转动的侧向限位引导槽962，即侧向限位引导槽962的槽壁与引导摆杆964杆壁相抵靠而使其沿槽壁滑动而形成大致为平面的摆动面，（2）通过在夹模座96上设有引导杠杆963的阻力臂绕其端部铰轴转动的侧向限位引导槽，（3）通过安装座上设有引导摆杆964绕其端部铰轴965转动的侧向限位引导槽。

采用直线电机、气缸替代油缸等输出直线位移与力的动力装置作为致动器。

实施例6

作为对本发明实施例6的说明，以下仅对与上述实施例1的不同之处进行说明。

采用分盘度机构替代上述调整锁定机构，以构成第一调隙机构，即利用分度盘机构实现对偏心轴转角的调整、分度及定位锁定的要求。

本发明的主要构思是通过弯管电机带动摆臂与圆模转动以进行弯管动作及在左弯管位置与右弯管位置间切换转动，并通过换模单元实现机头在左、右弯管位置间的切换，从而可利用单个摆臂实现左右共弯，以可加工有复杂弯管要求的管件，对两个弯管部位比较接近的管件进行弯管加工，及对一些已进行弯管加工的管件进行再弯管加工；根据本构思，换模单元与导模单元的结构还有多种显而易见的变换；对于导模单元，比如可采用两个单独动作的导模机构替代上述实施例中整体式换模单元；对于换模单元，其主要功能是推动机头在垂直于管件轴向的平面上做二维运动，但不局限于只能做二维运动的驱动机构。此外，换模单元与导模单元中的动力源还可采用气缸、直线电机等输出直线运动与力的动力装置，并不局限于上述实施例中的结构。

Claims (6)

1.一种单摆臂左右共弯型数控弯管机，包括机架、控制单元及安装在所述机架上且受所述控制单元控制的弯管装置与送料小车，所述弯管装置包括机头、导模单元及切换单元；

其特征在于：

所述机头包括以叠层方式安装在驱动主轴上的左弯圆模与右弯圆模，与圆模共所述驱动主轴的摆臂，安装在所述摆臂上的夹模，及与所述驱动主轴传动连接以驱动圆模与所述摆臂进行弯管转动和在左弯管位置与右弯管位置间切换转动的弯管电机；所述左弯圆模与所述右弯圆模的圆模腔朝向相反；所述左弯圆模与所述右弯圆模的圆模腔均为U型结构，所述圆模腔朝向为以所述U型结构的连接点作为起点，顺着所述U型结构的直线段延伸的方向；所述连接点为所述U型结构的弧形段与所述直线段之间的连接点；

所述切换单元受所述控制单元控制地驱动所述机头相对所述机架在垂直于待弯管件轴向的横向与竖向上移动，驱使所述机头在左弯管位置与右弯管位置间切换；

所述导模单元包括导模座、驱动机构及固设在所述导模座右侧上的右弯导模与左侧上的左弯导模；

所述驱动机构受所述控制单元控制地驱动所述导模座沿所述横向移动以在左弯管位置与右弯管位置间切换及沿所述轴向往复移动以辅助弯管动作；

所述切换单元受所述控制单元控制地驱动所述导模单元与所述机头同步运动；

所述驱动主轴与所述弯管电机间通过齿轮传动装置传动连接，所述齿轮传动装置包括输入齿轮、过渡齿轮、输出齿轮及调隙机构；

所述输入齿轮、所述过渡齿轮及所述输出齿轮均为斜齿轮；

所述调隙机构包括用于调整所述过渡齿轮与所述输出齿轮间侧隙的第一调隙机构，及用于调整所述输入齿轮与所述过渡齿轮间侧隙的第二调隙机构；

所述第一调隙机构包括偏心轴及用于调整所述偏心轴的转角并对其转角位置进行锁定的调整锁定机构，所述过渡齿轮可旋转地套装在所述偏心轴上；

所述调整锁定机构包括与所述机头的安装座固定连接的固定孔盘，与所述偏心轴的一轴向端同步转动连接的齿轮侧隙调整孔盘，及有选择地穿过设于两个孔盘上一对锁定孔的锁定销；

所述第二调隙机构包括用于安装所述输入齿轮的安装座，及固设在所述机头的安装座上用于推动所述安装座以使所述输入齿轮朝靠近所述过渡齿轮的方向移动的调整机构。

2.根据权利要求1所述的数控弯管机，其特征在于：

所述切换单元包括安装在所述机架上的安装板，通过直线导轨可沿所述竖向滑动地安装在所述安装板上的竖向滑板，通过直线导轨可沿所述横向滑动地安装在所述竖向滑板上的横向滑板，所述机头安装在所述横向滑板上；

所述驱动机构包括通过直线导轨可沿所述横向滑动地安装在所述横向滑板上的支撑座，所述导模座通过直线导轨可沿所述轴向滑动地安装在所述支撑座上。

3.根据权利要求1所述的数控弯管机，其特征在于：

所述圆模腔包括弧形弯管段与直线夹持段，所述左弯圆模上的直线夹持段与所述右弯圆模的直线夹持段的朝向相反；

左弯夹模与右弯夹模在垂直于所述驱动主轴的轴线的平面上的投影无重叠面区域；

圆模及与其相适配的夹模、导模构成适配模组，相邻层布置的两组适配模组在平行于所述轴线的平面上的投影无重叠面区域。

4.根据权利要求1至3任一项权利要求所述的数控弯管机，其特征在于：

所述夹模与所述摆臂间设有夹模驱动机构，所述夹模驱动机构包括夹模座、增力摇杆、增力连杆、增力杠杆及致动器，所述夹模座可沿弧形导轨滑动地安装在所述摆臂上，所述致动器的定子铰接在所述摆臂上；

所述增力摇杆的固定端与所述摆臂铰接，摆动端与所述致动器的动子铰接；所述增力杠杆的支点铰接在所述摆臂上，施力端与所述夹模座铰接；所述增力连杆的一端与所述增力摇杆的摆动端铰接，另一端与所述增力杠杆的受力端铰接；所述弧形导轨与所述施力端的摆动轨迹等曲率半径，所述支点位于所述摆动轨迹邻近所述驱动主轴的下侧。

5.根据权利要求4所述的数控弯管机，其特征在于：

所述摆臂上设有夹设在所述夹模座两侧的侧面引导板，所述弧形导轨为设于所述侧面引导板上的弧形滑槽，所述夹模座的两侧上各设有与所述弧形滑槽相配合的滑块。

6.根据权利要求1至3任一项权利要求所述的数控弯管机，其特征在于，所述控制单元包括存储器与处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时能实现以下步骤：

在完成对管件的第一方向弯管操作后，在横向上保持管件相对机架静止，控制第一方向圆模与夹模张开以释放管件，并控制切换单元驱动机头使第一方向圆模沿横向偏离以避让管件，接着驱动机头沿竖向向下移动至机头顶部避让管件；控制弯管电机驱动圆模与摆臂绕驱动主轴的旋转轴线从第一方向弯管位置旋转至第二方向弯管位置；控制切换单元驱动机头沿横向移动至管件位于第二方向圆模与夹模之间位置的上方，接着驱动机头沿竖向向上移至第二方向圆模与管件等高并驱动机头沿横向移动至第二方向圆模与管件同轴布置，接着驱动夹模夹紧管件，对管件进行第二方向弯管操作；

所述第一方向圆模与所述第二方向圆模中，一者为左弯圆模，另一者为右弯圆模。