U型钢支架冷弯加工装置的制作方法

本实用新型涉及一种冷弯装置，尤其是一种加工U型钢支架的装置。

背景技术：

为了满足井下支护的要求，需要使用U型钢制作三心拱组合支架。目前U型钢支架制作过程中存在以下问题：（1）支架的弧度是随位置变化的，目前的冷弯加工装置难以实现加工过程中弧度的调整，无法满足工艺要求；（2）冷弯加工装置与U型钢不能较好地贴合，导致U型钢受力不稳易扭曲，影响加工质量。

技术实现要素：

本实用新型提出了一种U型钢支架冷弯加工装置，其目的是：（1）实现加工过程中的弧度调整；（2）提高加工质量。

本实用新型技术方案如下：

一种U型钢支架冷弯加工装置，包括工作台，所述工作台上设置有三组左中右排列的用于驱动U型钢沿U型钢的长度方向移动的滚动式驱动组件，所述驱动组件包括回转的驱动轮，所述驱动轮用于与所述U型钢接触配合；左右两组驱动组件固定设置在工作台上，中间的驱动组件通过导轨安装在工作台上以实现相对于工作台的前后移动；

左右两组驱动组件的驱动轮为滚轮，所述滚轮的外圆面的上下两端分别设有用于与所述U型钢的弯边部分相配合的第一凹槽；

中间驱动组件的驱动轮为顶轮，所述顶轮的外圆面的中部设有用于与所述U型钢脊部外侧面相配合的第二凹槽；

所述工作台上还安装有与所述导轨相平行的油缸，所述油缸的活塞杆与中间的驱动组件相连接；

所述冷弯加工装置还包括用于驱动所述油缸伸缩的液压站；

所述工作台上还安装有与所述导轨相平行的电子尺，所述电子尺用于测量中间驱动组件的位置；

所述冷弯加工装置还包括控制系统，所述控制系统用于控制各驱动组件中驱动轮的动作；所述控制系统还与液压站相连接，用于控制油缸伸缩；所述控制系统还与所述电子尺相连接。

作为该装置的进一步改进：还包括长度测量系统，所述长度测量系统包括滑轮组、导线和旋转编码器；所述旋转编码器和滑轮组相对于工作台固定设置，所述导线一端用于与U型钢的端部相连接并布设在U型钢的U形槽中，另一端绕过所述滑轮组后与所述旋转编码器的转动部分相连接；

所述控制系统还与所述旋转编码器相连接。

作为该装置的进一步改进：所述驱动组件包括电机、减速器、连接架和所述的驱动轮；

所述连接架为筒状，左右两侧的驱动组件的连接架固定安装在工作台上，中间的驱动组件的连接架与所述导轨相配合，连接架侧部设有开窗，所述驱动轮设于连接架内，所述减速器安装在连接架上端、输出轴与所述驱动轮相连接，所述电机与所述减速器固定连接、输出轴与减速器的输入轴相连接。

作为该装置的进一步改进：所述液压站包括油箱、液压泵、溢流阀、三位四通电磁阀和双向液压锁；

所述液压泵的输入端通过管路与所述油箱相连通，所述液压泵的输出端通过管路与三位四通电磁阀的P端相连通，所述三位四通电磁阀的T端与所述油箱相连通；所述三位四通电磁阀输出端的A端和B端分别与所述双向液压锁输入端的A端和B端一一对应连接，所述双向液压锁输出端的A1端和B1端分别与所述油缸的伸出腔和回缩腔一一对应连接。

作为该装置的进一步改进：所述液压站还包括压力表和溢流阀，所述压力表与所述液压泵的输出端相连通，所述液压泵的输出端还通过溢流阀与所述油箱相连接。

相对于现有技术，本实用新型具有以下积极效果：（1）中间驱动取件安装在导轨上，通过油缸驱动其前后移动，实现U型钢冷弯弧度的实时调整；（2）滚轮和顶轮分别开设有与U型钢的内外侧面进行配合的凹槽，确保U型钢受力后不会轻易扭曲变形，提高加工质量；（3）通过基于导向和滑轮组的长度测量系统实时测量U型钢的行走长度，测量数据可靠，结构简单，操作方便。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为滚轮与U型钢相配合的结构示意图。

图3为顶轮与U型钢相配合的结构示意图。

图4为本实用新型的液压原理图。

图5为双向液压锁的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的技术方案：

如图1，一种U型钢支架冷弯加工装置，包括工作台1，所述工作台1上设置有三组左中右排列的用于驱动U型钢沿U型钢的长度方向移动的滚动式驱动组件2，所述驱动组件2包括回转的驱动轮2-4，所述驱动轮2-4用于与所述U型钢接触配合。

左右两组驱动组件2固定设置在工作台1上，中间的驱动组件2通过导轨3安装在工作台1上以实现相对于工作台1的前后移动，通过调整中间驱动组件2的位置，可以改变三组驱动轮2-4之间的位置关系，从而实现冷弯弧度的调整。

具体的，所述驱动组件2包括电机2-1、减速器2-2、连接架2-3和所述的驱动轮2-4。

所述连接架2-3为筒状，左右两侧的驱动组件2的连接架2-3通过螺栓固定安装在工作台1上，中间的驱动组件2的连接架2-3与所述导轨3进行滑动配合；连接架2-3侧部设有开窗，所述驱动轮2-4设于连接架2-3内，U型钢通过开窗与内部的驱动轮2-4相接触配合；所述减速器2-2安装在连接架2-3上端、输出轴与所述驱动轮2-4相连接，所述电机2-1与所述减速器2-2固定连接、输出轴与减速器2-2的输入轴相连接。电机2-1通过减速器2-2带动驱动轮2-4回转，U型钢在驱动轮2-4的作用下沿其长度方向移动。

如图2，左右两组驱动组件2的驱动轮2-4为滚轮2-4-1，所述滚轮2-4-1的外圆面的上下两端分别设有用于与所述U型钢的弯边部分相配合的第一凹槽。

如图3，中间驱动组件2的驱动轮2-4为顶轮2-4-2，所述顶轮2-4-2的外圆面的中部设有用于与所述U型钢脊部外侧面相配合的第二凹槽。

通过独特的凹槽配合，确保U型钢受力后不会轻易扭曲变形，提高加工质量。

如图1，所述工作台1上还安装有与所述导轨3相平行的油缸4，所述油缸4的活塞杆与中间的驱动组件2相连接，驱动中间的驱动轮2-4前后移动。

所述冷弯加工装置还包括用于驱动所述油缸4伸缩的液压站6。

如图4，所述液压站6包括油箱6-1、液压泵6-2、溢流阀6-4、三位四通电磁阀6-5和双向液压锁6-6；

所述液压泵6-2的输入端通过管路与所述油箱6-1相连通，所述液压泵6-2的输出端通过管路与三位四通电磁阀6-5的P端相连通，所述三位四通电磁阀6-5的T端与所述油箱6-1相连通；所述三位四通电磁阀6-5输出端的A端和B端分别与所述双向液压锁6-6输入端的A端和B端一一对应连接，所述双向液压锁6-6输出端的A1端和B1端分别与所述油缸4的伸出腔和回缩腔一一对应连接。

图5为双向液压锁6-6的结构示意图，是指两个液控单向阀组成双向液压锁6-6，原理为：两个液控单向阀取对方油路的压力作为先导油，当一方管路没有压力时，另一方同时关闭。

液压站6采用液压锁紧回路设计，油缸4既能快速完成前进和后退的动作，又能在冷弯时起到保压作用，使U型钢承受的径向力恒定不变：当三位四通电磁换向阀处于中位时，双向液压锁6-6的两个液控单向阀进油及控制油口都与油箱6-1相通，使两个液控单向阀迅速关闭，可实现对油缸4的双向锁紧，即使在外力作用下，回路也能使油缸4保持锁紧状态，从而确保了U型钢的弧度精准。

所述液压站6还包括压力表6-3和溢流阀6-4，所述压力表6-3与所述液压泵6-2的输出端相连通，所述液压泵6-2的输出端还通过溢流阀6-4与所述油箱6-1相连接。

所述工作台1上还安装有与所述导轨3相平行的电子尺5，所述电子尺5用于测量中间驱动组件2的位置，为闭环控制提供基础。

所述冷弯加工装置还包括控制系统7，所述控制系统7用于控制各驱动组件2中驱动轮2-4的动作；所述控制系统7还与液压站6相连接，用于控制油缸4伸缩；所述控制系统7还与所述电子尺5相连接。

本装置还包括长度测量系统，所述长度测量系统包括滑轮组9、导线8和旋转编码器10；所述旋转编码器10和滑轮组9相对于工作台1固定设置，所述导线8一端用于与U型钢的端部相连接并布设在U型钢的U形槽中，另一端绕过所述滑轮组9后与所述旋转编码器10的转动部分相连接；

所述控制系统7还与所述旋转编码器10相连接，随着U型钢的行进，导线8被拉长，由于导线8始终位于U形槽中，所以导线8的伸长量与U型钢的行走量一致，此时通过旋转编码器10读取转数增量，然后乘以转动部分的半径，可以得到U型钢的行走量。

为了保证冷弯后的工件能够顺利运送到井下，同时提高加工效率，首先对整段U型钢一次性冷弯，然后切割成多段运送到井下，到施工位置处后使用专用固定卡子固定，再次连接成整体。

冷弯前，先通过利用CAD软件对材料用量、支架弧度、圆心定位、旋转搭接等进行模拟，明确U型钢行走到各位置时油缸4的进量，确保弧度精准，再通过本装置进行冷弯。

冷弯时，将U型钢推放在两组滚轮2-4-1与顶轮2-4-2之间，启动液压站6使油缸4推动顶轮2-4-2沿导轨3前进，顶压U型钢，待达到所需弧度时,液压站6进入锁紧保压状态，启动电机2-1，使滚轮2-4-1和顶轮2-4-2同时转动，依靠摩擦力带动U型钢平稳缓慢前行，从而实现U型钢冷弯作业。运行时，通过长度测量系统实时获取当前U型钢的行走量，根据设计数据，调整中间顶轮2-4-2的位置，改变冷弯弧度。调整油缸4位置时，通过电子尺5获取顶轮2-4-2位置，作为控制油缸4的依据，直至顶轮2-4-2位置符合设计要求。

在结束时，关闭机械传动系统，同时启动液压系统，使液压油缸4后退，带动顶轮2-4-2冷弯组收回,将冷弯成型的U型钢运走摆放。

本实用新型的应用实现了U型钢支架质量可靠，按需制造，立等可取，无缝衔接井下一线各种紧急支护需求，确保施工进度，提高井下生产的安全性，同时降低了成本开支。