专利名称：喷头倾斜机构的制作方法
喷头倾斜机构
技术领域：
本发明涉及水射流渐进成形技术，尤其是指一种喷头倾斜机构。背景技术：
水射流渐进成形技术，是基于金属板材单点渐进成形技术和高压水射流技术的综合应用性的先进制造技术，其特点是基于快速成形技术中的“分层制造”的机理，就是将复杂的三维模型沿某一适当的方向离散成一系列二维层，在简化的二维层面上对金属板材进行分层塑性加工。在渐进成形过程中，喷头所形成射流与工件表面之间存在一定夹角，当喷头姿态不变时，随着渐进成形的延续，喷头所形成射流与工件表面之间的夹角越来越小，以致于不能对工件最终成形。因此，在成形过程中，需要对喷头的姿态进行调整，使射流与工件表面之间的夹角基本保持较大角度。但现有的喷倾斜机构在喷头倾斜的过程中，改变了水射流与工件表面的接触点，即成形点发生位置改变，这就需要在停止水射流工作的情况下倾斜喷头并对成形点的位置进行位置补偿，而这影响了成形效率与成形精度。
发明内容基于此，有必要提供一种具有较高成形效率与成形精度的喷头倾斜机构。一种喷头倾斜机构，其包括固定悬臂、固定于固定悬臂的旋转驱动电机、安装于旋转驱动电机的转动架、安装于转动架并固持有喷头的平行杆铰链机构及驱动平行杆铰链机构的直线电机，所以转动架和平行杆铰链机构在所述旋转驱动电机转动下绕旋转驱动电机旋转，所述平行杆铰链机构在直线电机的驱动下运动并能使所述喷头绕预先设定的成形点转动。优选地，所述旋转驱动电机设置有主轴，所述主轴的轴线通过所述成形点。优选地，所述平行杆铰链机构包括至少两根平行设置并具有相同运动轨迹的转轴、至少两根平行设置并具有相同运动轨迹的连杆，及连接转轴与连杆并使转轴与连杆交错设置的若干固定销，所述连杆的一端悬置并固持有所述喷头。优选地，所述固定销平行设置且其两端分别连接相交设置的连杆和转轴。优选地，所述转轴共有四根并分别可转动连接于所述转动架；所述连杆共有四根， 其中两根连杆分别连接每两根转轴的一端，另外两根连杆分别连接于每两根转轴的中间处。优选地，所述连杆悬置的一端可转动连接有固定块，所述固定块固定有夹紧块，所述固定块和夹紧块固持所述喷头。优选地，所述直线电机可转动连接于平行杆铰链机构中，其中所述直线电机的一端同时可转动连接于转动架上，而另一端驱动平行杆铰链机构运动。优选地，所述直线电机包括电机主体、固定电机主体的固定座、自电机主体延伸出的丝杆及连接于丝杆另一端的联接器，所述联接器与丝杆之间设置有轴承，所述固定座可转动连接于位于转轴两端之间的圆柱销上，所述联接器可转动连接于转动架上。
优选地，所述丝杆、连杆与转轴均相交设置。
优选地，所述旋转驱动电机包括固定转动架的法兰盘。
上述喷头铰链机构的有益效果为确保成形点位置固定，具有较高成形效率和成形精度。
图1为本实施方式喷头倾斜机构的立体结构图2为本实施方式喷头倾斜机构的平行铰链机构的立体结构图3为本实施方式喷头倾斜机构的直线电机的立体结构图4为平面四杆铰链机构及虚约束应用原理图5为本实施方式喷头倾斜机构的工作流程图。具体实施方式
请参图1，本实施方式公开了一种喷头倾斜机构100，其包括固定悬臂1、固定于固定悬臂1的旋转驱动电机2、安装于旋转驱动电机2的转动架3、安装于转动架3并固持有喷头10的平行杆铰链机构7及驱动平行杆铰链机构7的直线电机4，所以转动架3和平行杆铰链机构7在所述旋转驱动电机2转动下绕旋转驱动电机2旋转，所述平行杆铰链机构 7在直线电机的驱动下运动并能使所述喷头10绕预先设定的成形点转动，确保成形点位置固定，具有较高成形效率和成形精度。
所述旋转驱动电机2设置有主轴21，所述主轴21的轴线通过所述成形点。所述旋转驱动电机2包括固定转动架的法兰盘22。
所述平行杆铰链机构7包括至少两根平行设置并具有相同运动轨迹的转轴、至少两根平行设置并具有相同运动轨迹的连杆，及连接转轴与连杆并使转轴与连杆交错设置的若干固定销，所述连杆的一端悬置并固持有所述喷头。
请参图2，在一个具体的实施方式中，所述转轴16共有四根分别可转动连接于所述转动架3 ；所述连杆18共有四根，其中两根连杆分别连接每两根转轴16的一端，另外两根连杆分别连接18于每两根转轴16的两端之间。所述固定销12、13、14、15平行设置且其两端分别连接相交设置的连杆16和转轴18。所述连杆18的一端悬置并固持所述喷头10。 所述连杆16悬置的一端可转动连接有固定块8，所述固定块8固定有夹紧块9，所述固定块 8和夹紧块9固持所述喷头10。
请参图1至图3，所述直线电机4可转动连接于平行杆铰链机构7中，其中所述直线电机4的一端同时可转动连接于转动架3上，而另一端驱动平行杆铰链机构7运动。所述直线电机4包括电机主体41、固定电机主体41的固定座6、自电机主体41延伸出的丝杆 19及连接于丝杆19另一端的联接器11，所述联接器11与丝杆19之间设置有轴承20，所述固定座6可转动连接于位于转轴16两端之间的圆柱销15上，所述联接器11可转动连接于转动架3上。所述丝杆19、连杆18与转轴16均相交设置。
请参图4，平行杆铰链结构7所采用的机械原理如下通过在平面四杆铰链机构 (a)内引入虚约束来获得所需的机构(b)，具体实施方式
如下在平面四杆铰链机构(a)中，与机架相连的两个连杆为1杆和2杆，与1、2杆相连的连杆为3杆，1杆和2杆平行且相同， 则1杆和2杆的运动完全相同。在此平面四杆铰链机构(a)中，再加上两个连杆，一个连杆为4杆，与1杆和2杆平行且相同，一个连杆为5杆，与3杆平行且相同，4杆铰连在机架上并与3杆和5杆相铰连，5杆与1杆、4杆、2杆相铰连，去除与1杆连接的机架，则1杆悬空， 但其运动依然与2杆和4杆完全相同，与机架相连的铰链位置A在1杆倾斜的过程中位置不会改变；也就是说，此机构(b)在实现1杆的倾斜动作的同时，其原铰链位置A不会改变， 在水射流渐进成形中，定义其位置A为成形点位置，当直线电机4驱动平行杆铰链结构7运动时，保证了成形点位置在倾斜过程中不变，起到了提高成形精度的目的。请参图5，具体实施方式
如下首先，直线电机4驱动平行杆铰链机构7，使喷头10 倾斜所需要求的角度数值；确定角度度数后，再由旋转驱动电机2驱动转动架3及以下相连接的机构旋转，以调整喷头10倾斜角度的方向，确定倾斜方向后，即可保持喷头10倾斜姿态。下一次调整倾斜姿态时，依照上述的步骤重新调整即可。所述旋转驱动电机2用来驱动转动架3的旋转，从而实现调整喷头10倾斜角度的方向；所述平行杆铰链机构7中安装的直线电机4，用于驱动平行杆铰链机构7实现调整喷头10在某一个方向上的倾斜角度大小。另外，所述平行杆铰链机构7保证了在倾斜过程中渐进成形的靶距不变和成形点位置不变。实现了喷头10的大范围的角度倾斜，而且在倾斜过程中，保证了射流渐进成形点的位置不变。因此，在射流工作不间断的情况下，解决了水射流渐进成形中所出现的成形效率低，成形精度差或不能成形等问题。所述喷头倾斜机构100可应用于高压水射流切割技术、激光切割技术及高压水射流清洗技术。应用于高压水射流切割，可以消除锥形误差和补偿射流的滞后现象，提高成形精度；应用于激光切割，可增加激光切割技术的柔性，成形较为复杂的工件；应用于高压水射流清洗，可以实现较大角度范围的自动摆动清洗喷头。以上所述实施例仅表达了本发明的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，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。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求
1.一种喷头倾斜机构，其特征在于所述喷头倾斜机构包括固定悬臂、固定于固定悬臂的旋转驱动电机、安装于旋转驱动电机的转动架、安装于转动架并固持有喷头的平行杆铰链机构及驱动平行杆铰链机构的直线电机，所以转动架和平行杆铰链机构在所述旋转驱动电机转动下绕旋转驱动电机旋转，所述平行杆铰链机构在直线电机的驱动下运动并能使所述喷头绕预先设定的成形点转动。
2.根据权利要求1所述的喷头倾斜机构，其特征在于所述旋转驱动电机设置有主轴， 所述主轴的轴线通过所述成形点。
3.根据权利要求1或2所述的喷头倾斜机构，其特征在于所述平行杆铰链机构包括至少两根平行设置并具有相同运动轨迹的转轴、至少两根平行设置并具有相同运动轨迹的连杆，及连接转轴与连杆并使转轴与连杆交错设置的若干固定销，所述连杆的一端悬置并固持有所述喷头。
4 根据权利要求3所述的喷头倾斜机构，其特征在于所述固定销平行设置且其两端分别连接相交设置的连杆和转轴。
5.根据权利要求4所述的喷头倾斜机构，其特征在于所述转轴共有四根并分别可转动连接于所述转动架；所述连杆共有四根，其中两根连杆分别连接每两根转轴的一端，另外两根连杆分别连接于每两根转轴的中间处。
6.根据权利要求5所述的喷头倾斜机构，其特征在于所述连杆悬置的一端可转动连接有固定块，所述固定块固定有夹紧块，所述固定块和夹紧块固持所述喷头。
7.根据权利要求6所述的喷头倾斜机构，其特征在于所述直线电机可转动连接于平行杆铰链机构中，其中所述直线电机的一端同时可转动连接于转动架上，而另一端驱动平行杆铰链机构运动。
8.根据权利要求7所述的喷头倾斜机构，其特征在于所述直线电机包括电机主体、固定电机主体的固定座、自电机主体延伸出的丝杆及连接于丝杆另一端的联接器，所述联接器与 >丝杆之间设置有轴承，所述固定座可转动连接于位于转轴两端之间的圆柱销上，所述联接器可转动连接于转动架上。
9.根据权利要求8所述的喷头倾斜机构，其特征在于所述丝杆、连杆与转轴均相交设置。
10.根据权利要求2所述的喷头倾斜机构，其特征在于所述旋转驱动电机包括固定转动架的法兰盘。
全文摘要
本发明涉及一种喷头倾斜机构，其包括固定悬臂、固定于固定悬臂的旋转驱动电机、安装于旋转驱动电机的转动架、安装于转动架并固持有喷头的平行杆铰链机构及驱动平行杆铰链机构的直线电机，所以转动架、平行杆铰链机构在所述旋转驱动电机转动下绕驱动电机旋转，所述平行杆铰链机构在直线电机的驱动下运动并能使所述喷头绕预先设定的成形点转动，确保成形点位置固定，具有较高成形效率和成形精度。
文档编号B21D26/021GK102513434SQ201110387468
公开日2012年6月27日 申请日期2011年11月29日 优先权日2011年11月29日
发明者何凯, 李全昌, 李赳华, 杜如虚, 毛贺, 罗群 申请人:中国科学院深圳先进技术研究院