一种弯管装置及具有该装置的数控开料管端弯管一体机的制作方法

本发明涉及机械加工领域，特别涉及一种弯管装置及具有该装置的数控开料管端弯管一体机。

背景技术：

弯管机大致可以分为数控弯管机，液压弯管机等等。主要用于电力施工，公铁路建设，锅炉、空调、家具，装潢等方面的管道铺设及修造，具有功能多、结构合理、操作简单等优点。

目前的数控弯管机从弯曲的方向来区分，一般分为左弯和右弯。现有的机头装置有一个靠模装置安装板，只能实现一个方向的折弯加工，不能实现左右对称安装使用。数控弯管机通常需要两种方向相反的机头来满足装机方向的需要，故在加工制作上难度大和成本高。

另外随着换热装置的日趋复杂，对于换热管的形状的要求也越来越高，越来越多的异形换热管被广泛采用。这些异形换热管有一个特点，就是三维立体构型，而且很多情况下弯折的形状并不对称。这些异形换热管进行折弯时加工难度非常大，尤其是弯管机的机头部分往往会阻挡管件，导致无法继续进行折弯加工。

技术实现要素：

本发明的一个目的是提供一种弯管装置。本发明的另一个目的是提供一种具有该弯管装置的数控开料管端弯管一体机。

根据本发明的一个方面，提供了一种弯管装置，包括：

折弯机构，用于对管件进行折弯成型，折弯机构上部和下部分别设有一个加工位；

滑行机构，与折弯机构连接，用于驱使折弯机构沿上下或者左右两个维度的方向滑动；

夹管机构，用于夹持并固定管件；

抽芯机构，用于驱使芯棒插入或者抽出管件。

采用以上技术方案的弯管装置，折弯机构设有两个加工位，在对管件的加工过程中，可以通过滑行机构上下滑动，更换不同的加工位，由此可以避开机头部分的阻挡，进而可以进行更多三维立体构型的折弯加工。

在一些实施方式中，弯折机构包括：

曲臂，与滑行机构连接，曲臂上部和下部分别设有靠模机构，靠模机构主要由靠模，靠模气缸和连动机构组成，连动机构分别与靠模和靠模气缸相连接，靠模气缸通过连动机构驱使靠模沿曲臂来回滑动；

主轴，设于曲臂一端，主轴上下两端分别设有圆模，圆模的位置与靠模相对应；

摆臂，与曲臂通过主轴相铰接，摆臂通过一个摆臂电机驱动绕主轴摆动，摆臂上部和下部分别设有夹模装置，夹模装置主要由夹模、夹模气缸和连动机构组成，夹模的位置与圆模相对应，连动机构分别与夹模和夹模气缸相连接，夹模气缸通过连动机构驱使夹模沿摆臂靠近或者远离圆模；

折弯机构同一侧的靠模、圆模和夹模共同组成一个加工位，折弯机构具有两个加工位，滑行机构驱使折弯机构上下滑动，从而使折弯机构使用两个加工位中的一个对管件进行弯折加工。

在一些实施方式中，滑行机构包括两组相互垂直的导轨和两块分别沿导轨滑行的滑动板，滑动板各自由一个丝杆驱动机构驱动，其中一组导轨 通过一块滑动板安装于另一组导轨上，且其上安装有另一块的滑动板，折弯机构固定于外侧的滑动板上。

由此，折弯机构可以独立沿一组导轨滑动或者同时沿两组导轨滑动，其位置更加灵活，便于加工。

在一些实施方式中，夹管机构由一个丝杆驱动机构驱动沿一组导轨靠近或者远离折弯机构，其中，

夹管机构包括内芯管、芯管电机，外套管和套管气缸，芯管电机与内芯管相连接，用于驱动内芯管进行旋转，内芯管前端安装有弹簧卡爪，外套管套设于内芯管外周，且其一端与弹簧卡爪接触，另一端通过一个套管接头与套管气缸相连接，套管气缸通过套管接头驱使外套管沿内芯管轴向滑动，弹簧卡爪与外套管相接触的部分设有斜面，外套管通过斜面控制弹簧卡爪的开合状态；

抽芯机构包括芯棒和抽芯气缸，芯棒一端与抽芯气缸连接，另一端穿过内芯管和弹簧卡爪。

当外套管接近弹簧卡爪时，弹簧卡爪的斜面通过外套管的管口进入外套管内部，外套管的管口通过斜面迫使弹簧卡爪相其中心移动，从而夹紧管件。反之，当外套管远离弹簧卡爪时，弹簧卡爪的斜面逐渐离开外套管，管口不再对其施加约束，弹簧卡爪在其内部设置的弹簧的作用下张开，松开管件。配合丝杆驱动机构和导轨，夹管机构可以通过多次夹紧并靠近折弯机构移动或者松开并远离折弯机构移动，实现管件折弯过程中的多次送料。同时，在折弯过程中，夹管机构还可以随管件滑动，由此避免管件在折弯过程中受到拉力而变薄或者变形。

在一些实施方式中，连动机构包括气缸接头、第一推臂、第二推臂、翻转块和滑块，其中，靠模或者夹模与滑块固定，滑块可以在其所处的曲臂或者摆臂上滑动，气缸接头通过一根销轴与两个第一推臂的一端相铰接， 第一推臂另一端分别与一个翻转块相铰接，两个翻转块分别具有三个销孔，三个销孔呈直角三角形排列，位于斜边上的两个销孔分别与一个第一推臂和曲臂或者摆臂相铰接，另一个销孔与第二推臂的一端相铰接，两个第二推臂的另一端分别与一个滑块相铰接，气缸接头由气缸驱动，进而通过第一推臂、翻转块和第二推臂推动两个滑块滑行，滑块滑行至行程终点时，第一推臂和第二推臂之间成直角。

第一推臂和第二推臂之间成直角以后，可以形成一个单向自锁的结构，即，滑块无法通过第二推臂和翻转块对气缸接头施加反向的推力，而气缸接头可以通过第一推臂和翻转块对滑块施加拉力，由此可以避免在夹紧或者折弯过程中由于管件自身的弹性使滑块后滑导致靠模或者夹模松开。

在一些实施方式中，圆模设有内径各不相同的多个槽位，靠模和夹模相对应的位置也设有与圆模相同的槽位，圆模上的多个槽位能够用来加工外径规格不同的管件。

在一些实施方式中，折管机构还设有用于夹持和固定管件并将管件插入夹管机构中的机械手。机械手与滑行机构相配合，不仅可以自动进行管件上料，而且可以节约空间，高效利用滑行机构的行程。

在一些实施方式中，机械手包括手爪和用于控制手爪的拉杆，拉杆与夹模相连接。由此，拉杆与夹模可以共用一个夹模气缸，无需另外设置专门的气缸控制机械手的手爪开合。

根据本发明的一个方面，提供了一种数控开料管端弯管一体机，可以依次完成管件的校直、切断、管端成型和折弯加工，包括机台和控制箱，机台上设有两条平行的加工线，其中一条加工线依次设有校直装置、切断装置和管端成型装置，另一条加工线设有以上所述的弯管装置。

在一些实施方式中，弯管装置还设有机械手，机械手用于将管件由切断装置所在的加工线转移至弯管装置所在的加工线。

附图说明

图1为本发明一种实施方式的数控开料管端弯管一体机的结构示意图。

图2为图1所示弯管装置的结构示意图。

图3为图2所示折弯机构的装配图。

图4为图2所示滑行机构的结构示意图。

图5为图3所示摆臂的装配图。

图6为图5所示连动机构的结构示意图。

图7为图2所示加工位的结构示意图。

图8为图2所示夹管机构和抽芯机构的安装示意图。

图9为图8所示夹管机构的装配图。

图10为图1所示校直机构的结构示意图。

图11为图1所示切断机构的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

图1至图11示意性地显示了根据本发明的一种实施方式的数控开料管端弯管一体机。该一体机可以依次完成管件的校直、切断、管端成型和折弯加工。

如图所示，该装置包括机台1和控制箱10。机台1上设有两条平行的加工线，其中一条加工线依次设有校直装置B、切断装置C和管端成型装置D，另一条加工线设有弯管装置A。

如图2至图9所示，弯管装置A包括：折弯机构2，滑行机构3，夹管机构4和抽芯机构5。

其中，折弯机构2用于对管件进行折弯成型，折弯机构2上部和下部分别设有一个加工位G。

滑行机构3与折弯机构2连接，用于驱使折弯机构2沿上下或者左右两个维度的方向滑动。

夹管机构4用于夹持并固定管件。

抽芯机构5用于驱使芯棒插入或者抽出管件。

弯折机构2包括曲臂21，主轴23和摆臂24。

曲臂21与滑行机构3连接。

曲臂21上部和下部分别设有靠模机构22。

靠模机构22主要由靠模221，靠模气缸222和连动机构6组成。

连动机构6分别与靠模221和靠模气缸222相连接.

靠模气缸222通过连动机构6驱使靠模221沿曲臂21来回滑动。

主轴23设于曲臂21一端。

主轴23上下两端分别设有圆模231。

圆模231的位置与靠模221相对应。

摆臂24与曲臂21通过主轴23相铰接。

摆臂24通过一个摆臂电机241驱动绕主轴23摆动。

摆臂24上部和下部分别设有夹模装置25。

夹模装置25主要由夹模251、夹模气缸252和连动机构6组成。

夹模251的位置与圆模231相对应。

连动机构6分别与夹模251和夹模气缸252相连接。

夹模气缸252通过连动机构6驱使夹模521沿摆臂24靠近或者远离圆模231。

折弯机构2同一侧的靠模221、圆模231和夹模251共同组成一个加工位G。

折弯机构2具有两个加工位C。滑行机构3驱使折弯机构2上下滑动，从而使折弯机构2使用两个加工位G中的一个对管件进行弯折加工。

滑行机构3包括两组相互垂直的导轨31和两块分别沿导轨滑行的滑动板32。

滑动板32各自由一个丝杆驱动机构7驱动。

其中一组导轨31通过一块滑动板32安装于另一组导轨上31，且其上安装有另一块的滑动板32。

折弯机构2固定于外侧的滑动板32上。折弯机构2可以独立沿一组导轨31滑动或者同时沿两组导轨31滑动，其位置更加灵活，便于加工。

夹管机构4由一个丝杆驱动机构7驱动沿一组导轨31靠近或者远离折弯机构2。

其中，夹管机构4包括内芯管41、芯管电机42，外套管43和套管气缸44。

芯管电机42与内芯管41相连接，用于驱动内芯管41进行旋转。

内芯管41前端安装有弹簧卡爪45。

外套管43套设于内芯管41外周，且其一端与弹簧卡爪45接触，另一端通过一个套管接头46与套管气缸44相连接。

套管气缸44通过套管接头46驱使外套管43沿内芯管41轴向滑动。

弹簧卡爪45与外套管43相接触的部分设有斜面451。外套管43通过斜面451控制弹簧卡爪45的开合状态。

抽芯机构5包括芯棒51和抽芯气缸52。

芯棒51一端与抽芯气缸52连接，另一端穿过内芯管41和弹簧卡爪45。

当外套管43接近弹簧卡爪45时，弹簧卡爪45的斜面451通过外套管43的管口进入外套管43内部。外套管43的管口通过斜面451迫使弹 簧卡爪45相其中心移动，从而夹紧管件。反之，当外套管43远离弹簧卡爪45时，弹簧卡爪45的斜面451逐渐离开外套管43，外套管43的管口不再对其施加约束，弹簧卡爪45在其内部设置的弹簧的作用下张开，松开管件。配合丝杆驱动机构7和导轨31，夹管机构4可以通过多次夹紧并靠近折弯机构2移动或者松开并远离折弯机构2移动，实现管件折弯过程中的多次送料。同时，在折弯过程中，夹管机构4还可以随管件滑动，由此避免管件在折弯过程中受到拉力而变薄或者变形。

连动机构6包括气缸接头61、第一推臂62a、第二推臂62b、翻转块63和滑块64。

其中，靠模221或者夹模251与滑块64固定。滑块64可以在其所处的曲臂21或者摆臂24上滑动。

气缸接头61通过一根销轴与两个第一推臂62a的一端相铰接，第一推臂62a另一端分别与一个翻转块63相铰接。

两个翻转块63分别具有三个销孔631。

三个销孔631呈直角三角形排列。

位于斜边上的两个销孔631分别与一个第一推臂62a和曲臂21或者摆臂24相铰接，另一个销孔与第二推臂62b的一端相铰接。

两个第二推臂62b的另一端分别与一个滑块64相铰接。

气缸接头61由靠模气缸222或者夹模气缸252驱动，进而通过第一推臂62a、翻转块63和第二推臂62b推动两个滑块64滑行。

滑块64滑行至行程终点时，第一推臂62a和第二推臂62b之间成直角。

第一推臂62a和第二推臂62b之间成直角以后，可以形成一个单向自锁的结构。即，滑块64无法通过第二推臂62b和翻转块63对气缸接头61施加反向的推力，而气缸接头61可以通过第一推臂62a和翻转块63 对滑块64施加拉力。由此可以避免在夹紧或者折弯过程中由于管件自身的弹性使滑块64后滑导致靠模221或者夹模251松开。

在本实施例中，圆模231设有内径各不相同的多个槽位26。靠模221和夹模251相对应的位置也设有与圆模231相同的槽位26。圆模231上的多个槽位26能够用来加工外径规格不同的管件。

折管机构2还设有用于夹持和固定管件并将管件插入夹管机构4中的机械手8。

机械手8包括手爪82和用于控制手爪82的拉杆81。

拉杆81与夹模251固定的滑块64相连接。

由此，拉杆81与夹模251可以共用一个夹模气缸252，无需另外设置专门的气缸控制机械手8的手爪82开合。

机械手8用于将管件由切断装置C所在的加工线转移至弯管装置A所在的加工线。

机械手8与滑行机构3相配合，不仅可以自动进行管件上料，而且可以节约空间，高效利用滑行机构3的行程。

加工过程简述：

成卷的管件经过校直装置B和切断装置C，其管端与管端成型装置D相接触，机械手8位于切断装置C和管端成型装置D之间并夹紧管件，管端成型装置D开始工作，对管端进行缩口或者扩口加工。

加工完成以后，管端成型装置D松开管件并回退离开所在的加工线。机械手8松开，管件向前推进一端距离，机械手8再夹紧。机械手8可以重复多次以上动作，以获得预定长度的管件。机械手8夹紧管件，切断装置C工作，切断管件，开料完成。

机械手8夹紧管件，并向另一条加工线移动，最终管件头端与弹簧卡爪45对准。弹簧卡爪45张开，丝杆驱动机构7驱动夹管机构4沿一组导 轨31靠近折弯机构2，管件头端进入弹簧卡爪45内部。

弹簧卡爪45夹紧，芯棒51在抽芯气缸52的作用下，一端穿入管件内部。

弹簧卡爪45夹紧，机械手8松开管件，丝杆驱动机构7驱动夹管机构4沿一组导轨31远离折弯机构2；然后弹簧卡爪45张开，机械手8夹紧管件，丝杆驱动机构7驱动夹管机构4沿一组导轨31靠近折弯机构2。弹簧卡爪45、机械手8和夹管机构4可以重复多次以上动作，直至将管件基本完全套在芯棒51上。

机械手8松开管件，摆臂电机241驱动摆臂24绕主轴23向靠近曲臂21外侧的方向旋转。靠模221和夹模251位于圆模231的同一侧。

弹簧卡爪45夹紧管件向圆模231靠近，管件就位。

靠模221在靠模电机222的作用下向圆模231滑动，从而将管件夹紧。

夹模251在夹模电机252的作用下向圆模231滑动，将管件夹紧，摆臂电机241驱动摆臂24绕主轴23向远离曲臂21外侧的方向旋转。夹模251夹紧管件沿圆模231移动，从而将管件折弯成型。

弹簧卡爪45夹紧管件推进一端距离，并使管件旋转一定角度，管件就位。

摆臂24回位并靠近曲臂21。靠模221和夹模251再次夹紧管件，并再次将管件折弯成型。

弹簧卡爪45和折弯机构2可以重复多次以上动作，直至将管件加工成预定的形状。

根据需要通过滑行机构3可以调整折弯机构2的高度，从而同一加工位G的不同槽位26，或者使用不同的加工位G。

采用以上技术方案的弯管装置，折弯机构2设有两个加工位G，在对 管件的加工过程中，可以通过滑行机构3上下滑动，更换不同的加工位G，由此可以避开机头部分的阻挡，进而可以进行更多三维立体构型的折弯加工。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。