蛇骨节成型系统、控制方法、蛇骨节和蛇骨与流程

本发明属于精密制造领域，特别涉及蛇骨节成型系统、控制方法、蛇骨节和蛇骨。

背景技术：

1、在内窥镜的插入部中设有蛇骨段，蛇骨段是由许多环状蛇骨节首尾相接而成。蛇骨节通常是管状体，其内腔常用于容纳器械管、信号线、钢丝绳等部件；钢丝绳一端固定于蛇骨段的前端，另一端与角度控制旋钮的链条相连，通过钢丝绳的牵引改变蛇骨段的弯曲方向，进而实现内窥镜插入部的弯曲。蛇骨节的尺寸很小，其内径通常在4-5mm之间，因此需要高精度的加工工艺以保证其成型精度和工作可靠性。

2、常规的蛇骨加工方式，如公告号为cn104999221b的专利文献记载，是在金属管上切割出蛇骨节的外形，然后冲穿线槽口、整平连接耳、冲轴孔、铆轴装配。此外还有与半刚性蛇骨组件配合的蛇骨，例如公告号为cn217285708u的专利文献记载，直接在管件上切割相对设置的第一弧形长条孔和第二弧形长条孔，在半刚性蛇骨单元节的侧壁上且位于第一弧形长条孔的端部与第二弧形长条孔的端部之间构成能够弹性形变的连接筋。

3、在金属管上切割加工蛇骨的方法还在cn113303748a、cn219021096u、cn115486796a、cn114903413a等专利文献中均有记载，该加工方式是目前的比较主流方式。然而这种加工方式的金属管规格是固定的，不能灵活地匹配不同内径规格的蛇骨内径，因此通配性不足。

4、此外，对于类似cn217285708u中记载的不完全切断式的蛇骨结构，其转向自由度和弯曲方向受限，不利于推广；对于cn104999221b中记载的完全切断的蛇骨节，每个蛇骨节是分散的、独立的，其加工过程中需要在各个工位上整理和定位半成品，加工效率低，重复定位产生的误差累积降低了加工精度；并且由于蛇骨节的圆周方向还设有连接耳，因此需要将半成品按设定的方向统一排列，因此更难以实现高效、高精度的批量化加工。

技术实现思路

1、本发明的第一目的是提供一种蛇骨节成型系统，解决现有的蛇骨加工的通配性不足，转向自由度和弯曲方向受限，以及加工过程中需要在每个工位上整理和定位半成品，难以实现高效、高精度的批量化加工的问题。

2、一种蛇骨节成型系统，包括冲切设备、成型卷圆设备、焊缝设备和切断设备；

3、所述冲切设备用于将平料带冲切成具有若干个预制品的料带，所述预制品包括主体部分和分布于所述主体部分相对两侧且互不连通的第一废料窗和第二废料窗；

4、所述成型卷圆设备用于将所述预制品冲压成半成品并且卷圆半成品，其中成型卷圆设备是通过冲断预制品的主体部分的端部，使所述第一废料窗与第二废料窗连通而形成所述半成品的；所述半成品由桥连接于所述料带上，所述半成品在桥的相对两侧设有待卷曲的自由端；

5、所述焊缝设备用于焊接被卷圆后的两个自由端；

6、所述切断设备用于从所述桥的根部切断所述半成品，形成蛇骨节。

7、优选的，所述主体部分至少具有带轴孔的连接耳一，所述轴孔用于固定轴从而铰接其他蛇骨节；

8、和/或者，所述主体部分至少具有带装配孔的连接耳二，所述装配孔用于与其他蛇骨节上的轴配合而装配蛇骨节。

9、优选的，所述成型卷圆设备包括冲凸包单元，所述冲凸包单元配置有用于将所述连接耳一冲压成向所述蛇骨节内凹入的冲凸包模具一，以使所述连接耳一顺利插入其他蛇骨节的连接耳二内侧。

10、优选的，所述冲凸包单元还配置有将所述连接耳二冲压成向所述蛇骨节内凹入的冲凸包模具二，从而对所述连接耳二施加预紧力，使其紧贴并挤压所述连接耳一的外壁；所述连接耳二的凹入深度小于所述连接耳一的凹入深度。

11、优选的，所述半成品还具有向第一废料窗或者第二废料窗内水平延伸的凸耳，所述凸耳上设有穿绳孔；

12、所述成型卷圆设备配置有用于折弯所述凸耳的折弯模具，其折弯方向配置为：使卷圆后的蛇骨节形成向内翻折的穿绳耳。

13、优选的，所述成型卷圆设备还包括卷圆单元，该卷圆单元被配置为对所述半成品的自由端预折后，在所述桥的左右两侧冲压弧形段，并且使两个弧形段之间的连接段凸起，然后由两根顶杆向上顶两个弧形段，与上卷曲模具配合卷曲半成品。

14、进一步的，焊缝设备包括夹持单元和焊接器，所述半成品的待焊缝处朝向焊接器，其中：

15、所述夹持单元被配置为：在焊接前向第一方向运动以同时夹紧一排半成品，在焊接后向第二方向复位，以同时释放一排半成品从而不阻挡半成品通过该夹持单元，其中所述第一方向是向上靠近半成品的方向，所述第二方向是向下远离半成品的方向。

16、在一个实施例中，所述夹持单元包括至少一对夹持组件，每个所述夹持组件具有x轴夹持驱动件、z轴夹持驱动件和夹爪排，所述x轴夹持驱动件安装于所述z轴夹持驱动件的输出端，所述夹爪排安装于所述x轴夹持驱动件的输出端；

17、在夹持半成品的过程中，所述夹爪排由所述z轴夹持驱动件顶升至可夹持所述半成品的高度，然后由所述x轴夹持驱动件平移直至夹紧半成品。

18、在另一个实施例中，所述夹持组件包括旋转夹持驱动件、与所述旋转夹持驱动件驱动式连接的连杆和铰接于所述连杆另一端的夹爪排，所述旋转夹持驱动件可驱动所述连杆带动所述夹爪排移动，所述第一方向为沿弧形轨迹靠近半成品，所述第二方向为沿弧形轨迹远离半成品；

19、所述连杆和所述夹爪排被配置为：所述连杆在以第一方向运动的过程中，所述夹爪排不接触半成品，直至运动到位后，所述夹爪排夹持所述半成品；所述连杆在以第二方向运动的过程中，所述夹爪排不接触半成品。

20、一对夹持组件中的两个所述旋转夹持驱动件分别驱动两个所述夹爪排沿第一方向移动而夹住半成品的相对两侧。

21、进一步的，所述夹持单元还包括被配置为使所述夹爪排在移动过程中保持水平状态的定向组件，所述定向组件包括：

22、定向板，所述定向板固定式安装，并且面对所述夹爪排的一侧设置竖直的导向件；

23、浮动板，所述浮动板位于所述定向板与夹爪排之间，所述浮动板上竖直地设有与所述导向件适配的被导向件；所述浮动板上还设置水平的长条孔；

24、辅助连杆，其一端与所述旋转夹持驱动件连接，另一端铰接辅助随动器，所述辅助随动器与所述连杆端部的主随动器均可移动地装配于所述长条孔内，并且所述辅助随动器与所述主随动器的另一端都铰接于所述夹爪排上；

25、所述旋转夹持驱动件驱动所述连杆与所述辅助连杆分别沿着两个虚拟同心圆弧轨迹移动，并且与所述定向板配合驱使所述浮动板作上下浮动，进而使所述辅助随动器与所述主随动器始终位于同一水平线上，以使所述夹爪排保持水平状态。

26、优选的，所述夹爪具有与所述半成品的接触部分的形状适配的夹槽，所述夹槽的顶端设一缺口以在移动过程中避让半成品。

27、优选的，所述焊缝设备还包括具有伸缩驱动件和插件的内撑单元，所述内撑单元被配置为：所述伸缩驱动件在夹持组件夹持半成品前驱动所述插件插入半成品的卷圆孔内以支撑半成品。

28、优选的，所述插件具有与半成品接触部分的形状适配的支撑表面，以及与半成品的待焊缝处对应的、用于避让焊纹的凹槽。

29、所述插件的头端设置用于避让内凹状的连接耳一的环形台阶；

30、由所述环形台阶向所述插件的尾端延伸形成平面型的切面，所述切面用于在插件插入半成品中时避让所述连接耳二。

31、进一步的，本成型系统还包括用于将轴铆焊于所述轴孔内的铆轴设备，所述铆轴设备包括：

32、送料单元，用于使轴的顶端朝上以定向输送所述轴；

33、存料板，用于接收并暂存来自送料单元的轴之后，使轴转移入半成品的轴孔内；所述存料板固定式安装、且配置有对准所述送料单元末端的容纳孔以暂存轴，当半成品的轴孔被移动到与所述容纳孔对准的位置时，所述轴落入所述轴孔内，并且至少轴的尾端凸出于所述轴孔外；

34、铆焊单元，用于将所述轴的顶端焊接于所述轴孔内。

35、优选的，所述铆轴设备还包括用于支撑存料板的料台，料台上于存料板的下方设置供料带移动的轨道，所述轨道上配置有支撑所述轴的尾端的条型槽，所述轴的尾端可沿着所述条型槽移动。

36、优选的，所述铆焊单元先后将所述轴的顶端铆压、焊接于所述轴孔内。

37、优选的，所述送料单元包括振动盘和安装于所述振动盘输出端的输送轨道，所述存料板的容纳孔为顶部外扩的锥形孔，所述锥形孔对准所述输送轨道的末端。

38、进一步的，所述料带上阵列有一排输送孔，两个所述输送孔之间具有与相邻两个半成品的中心距匹配的步距，以使料带按设定的步距前进；

39、该成型系统还包括用于间歇地输送料带的定距输送机构，所述定距输送机构包括推料致动器和沿着料带移动方向设置的轨道槽，所述推料致动器具有推动料带沿着轨道槽前进的推料行程，还具有脱离料带并沿着轨道槽后退的返程；

40、所述推料致动器包括：

41、推料驱动件；

42、铰接于所述推料驱动件输出端的推针，所述推针具有在推料行程中插入所述输送孔中的插接位置，以及在返程中转动以离开所述输送孔的脱离位置。

43、优选的，所述推料致动器还包括弹性体，所述弹性体被配置为：在推料行程中将推针挤压入输送孔中，在返程中被转动的推针压迫变形。

44、具体的，所述推料驱动件的输出端固定安装推料架，所述推料架上铰接旋转块，所述推针固定安装于所述旋转块的下方；所述弹性体的底部固定于所述旋转块的上方且偏离推针的一侧，所述弹性体的顶部固定连接推料架的顶板，所述弹性体向下挤压所述旋转块而使推针插入输送孔中。

45、进一步的，所述推料致动器还包括限位体，所述限位体被配置为在所述推针处于插接位置时抵压推针，限制推针向后转动。

46、优选的，所述推针的针脚具有在推料行程中移动所述输送孔的推送侧和在返程中滑出输送孔的滑脱侧，所述滑脱侧为斜面；

47、所述输送孔的直径被配置为：允许所述推针的针脚在所述输送孔内转动，直至所述推针在返程时脱离所述输送孔、以及在复位至推料行程时插入所述输送孔中。

48、优选的，所述定距输送机构还包括压料单元，所述压料单元被配置为在返程开始前压住料带，使所述推针在返程中顺畅地从所述输送孔中滑出，且在推料行程开始前松开料带，使所述推针推动料带前进。

49、本发明的另一目的是提供一种蛇骨节成型系统的控制方法，所述蛇骨节成型系统包括控制装置、冲切设备、成型卷圆设备、焊缝设备和切断设备；所述控制方法包括以下步骤：

50、所述控制装置基于冲切指令，控制所述冲切设备冲切平料带并且去除废料，形成阵列有多个预制品的料带；所述预制品包括主体部分和分布于所述主体部分相对两侧且互不连通的第一废料窗和第二废料窗；

51、基于冲压指令，控制所述成型卷圆设备将所述预制品冲压成半成品并卷圆半成品，其中成型卷圆设备是通过冲断预制品的主体部分的端部，使所述第一废料窗与第二废料窗连通而形成所述半成品的；所述半成品由桥连接于所述料带上，所述半成品在桥的相对两侧设有待卷曲的自由端；

52、基于焊接指令，控制所述焊缝设备焊接被卷圆后的两个自由端；

53、基于切料指令，控制所述切断设备从所述桥的根部切断所述半成品，形成蛇骨节。

54、优选的，所述料带上阵列有一排输送孔，两个所述输送孔之间具有与相邻两个半成品的中心距匹配的步距，以使料带按设定的步距前进；

55、所述蛇骨节成型系统还包括定距输送机构，所述定距输送机构包括推料致动器和沿着料带移动方向设置的轨道槽，所述推料致动器具有推动料带沿着轨道槽前进的推料行程，还具有脱离料带并沿着轨道槽后退的返程；

56、所述推料致动器包括：

57、推料驱动件；

58、铰接于所述推料驱动件输出端的推针，所述推针具有在推料行程中插入所述输送孔中的插接位置，以及在返程中转动以离开所述输送孔的脱离位置；

59、所述控制装置还：

60、基于输送指令，控制料带在所述冲切设备的工作台上按定距移动，并与冲切指令配合，控制冲切设备以与料带的移动节拍相匹配的方式对所述料带进行多工序冲切；

61、其中，所述控制装置基于输送指令和冲切指令，控制冲切设备的冲切模具在所述推针返程前压住料带，在推料行程开始前松开料带。

62、优选的，所述控制装置还基于输送指令，控制料带在所述成型卷圆设备的工作台上按定距移动，并与冲压指令配合，控制成型卷圆设备以与料带的移动节拍相匹配的方式对所述料带上的半成品进行多工序冲压和卷圆；

63、其中，所述控制装置基于输送指令和冲压指令，控制成型卷圆设备的成型模具和上卷曲模具在所述推针返程前压住料带，在推料行程开始前松开料带。

64、优选的，所述控制装置还基于输送指令，控制料带在所述焊缝设备的工作台上按定距移动，并与夹持指令和焊接指令配合，控制焊缝设备以与料带的移动节拍匹配的方式对所述料带上的半成品进行夹持和焊接卷圆端部；

65、其中，所述控制装置还基于输送指令和压料指令，控制焊缝设备的压料上模在所述推针返程前压住料带，在推料行程开始前松开料带。

66、优选的，所述控制装置还基于输送指令，控制料带在所述切断设备的工作台上按定距移动，并与切断指令配合，控制切断设备以与料带的移动节拍相匹配的方式将半成品从所述料带上切断，得到蛇骨节；

67、其中，所述控制装置基于输送指令和切断指令，控制切断设备的切料上模在所述推针返程前压住料带，在推料行程开始前松开料带。

68、优选的，所述蛇骨节成型系统还包括用于将轴铆焊于所述轴孔内的铆轴设备，所述铆轴设备包括送料单元、存料板和铆焊单元；

69、所述控制装置基于送料指令，控制所述送料单元以轴的顶端朝上的方式向存料板的容纳孔内植入轴；

70、基于输送指令，控制所述料带从所述铆轴设备的存料板下方穿过且按定距移动，使料带上的轴孔间歇地对准存料板上的容纳孔而接收该轴；

71、基于铆压指令和焊接指令，控制所述铆焊单元以与料带的移动节拍相匹配的方式将轴铆压并焊接于轴孔内；

72、其中，所述控制装置基于输送指令和铆压指令，控制铆轴设备的铆压上模在所述推针返程前压住料带，在推料行程开始前松开料带。

73、优选的，所述铆轴设备在所述半成品成型卷圆之前将轴铆焊于轴孔内。

74、本发明的第三目的是一种由上述成型系统加工而成的蛇骨节，该蛇骨节为用于装配蛇骨中段的蛇骨节一，所述蛇骨节一包括环形的蛇骨节主体、带轴的连接耳一和带装配孔的连接耳二；所述连接耳一向内凹入，其轴的尾端向外侧延伸，所述蛇骨节一的连接耳二与另一蛇骨节一的连接耳一铰接配合后依次装配成蛇骨中段。

75、优选的，所述蛇骨节一还包括由所述蛇骨节主体向内弯折的穿绳耳，所述穿绳耳配置有用于连接其他蛇骨节一的穿绳孔。

76、本发明的第四目的是提供一种由上述成型系统加工而成的蛇骨节，该蛇骨节为用于蛇骨前段的蛇骨节二，所述蛇骨节二包括环形的蛇骨节主体和带装配孔的连接耳二，所述连接耳二铰接另一个蛇骨节的连接耳一。

77、优选的，所述蛇骨节二的预制品还具有预备窗，所述预备窗位于第一废料窗和第二废料窗之间，且与第一废料窗和第二废料窗均不连通；

78、成型蛇骨节二的成型卷圆设备通过冲断预制品主体部分的端部，使所述预备窗、第一废料窗与第二废料窗连通，并且在主体部分的左右两端形成缺槽；

79、成型蛇骨节二的焊缝设备焊接卷圆后的半成品，同时将两个所述缺槽拼接成为一个取像窗。

80、本发明的第五目的是提供一种由上述成型系统加工而成的蛇骨节，该蛇骨节为用于蛇骨末段的蛇骨节三，所述蛇骨节三包括环形的蛇骨节主体和带轴的连接耳一，所述连接耳一向内凹入，其轴的尾端向外侧延伸，以铰接于其他蛇骨节的连接耳二上。

81、优选的，所述蛇骨节三也包括由所述蛇骨节主体向内弯折的穿绳耳，所述穿绳耳配置有用于连接其他蛇骨节的穿绳孔。

82、本发明的第六目的是提供一种蛇骨，包括蛇骨前段、蛇骨末段和蛇骨中段，所述蛇骨前段和蛇骨末段分别为前述蛇骨节二和前述蛇骨节三，所述蛇骨中段由前述蛇骨节一依次拼接而成，其中：

83、所述蛇骨前段的连接耳二铰接于蛇骨中段前端的连接耳一上，所述蛇骨中段尾端的连接耳二铰接于蛇骨末段的连接耳一上；

84、至少一根拉绳依次贯穿所述蛇骨中段和蛇骨末段的各穿绳孔，并且从所述蛇骨末段伸出，所述拉绳的端部固定于所述蛇骨前段上。

85、本发明的有益效果为：

86、本发明使用冲切设备、成型卷圆设备、焊缝设备和切断设备，分别在料带上冲切预制品、冲压成型并卷圆成半成品、焊接卷圆的连接处，然后将蛇骨从料带上切断分离，因此可以在料带上灵活地加工不同规格的蛇骨，通配性强，装配后的各蛇骨节均可在多个方向自由弯曲，利于推广。

87、本发明加工过程中的半成品均规则地阵列于料带上，始终跟随料带规律地移动，加工过程中不需要整理和定位半成品，提高了加工效率和精度；料带上半成品的连接耳、穿绳耳等连接件均自动按统一的方向整齐排列，进一步实现了高效、高精度的批量化自动加工。