数字化弯管机制造技术

一种数字化弯管机，由机械系统和控制系统组成。所述控制系统包括单片机、压力传感器、位置速度传感器、带液晶触摸显示屏（１２）的控制操作面板（１３）及执行控制指令的伺服机构；机械系统包括转动机械臂（１）、压模（２）、弯曲模（４）、靠模（５）、固定机械臂（６）。压模、靠模和弯曲模分别通过连接件固定在转动机械臂、工作台和固定机械臂上，压模、靠模和弯曲模可以根据被弯曲钢管的管径大小来进行更换，以适应对于具有不同弯曲半径的管件，采用上下模切换来实现不同的弯管加工。本实用新型专利技术具有手动和自动操作方式，采用压力传感器及位置速度控制单元有效地提高了弯管的精度，弯管精度达到±１。本实用新型专利技术适用不同管径的金属管材的弯曲加工。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

数字化弯管机
本技术涉及一种数字化弯管机，属机械
技术背景随着科学技术的不断提高和工业生产的迅速发展，经过弯曲加工的管件广泛应 用于工程机械、锅炉、石油化工、轻工、管道工程、航空航天、家用电器、锅炉及压力 容器、空调制造、汽车、等工业部门中。弯管的工艺过程是一个复杂的弹性、塑性变形过程，由于弯曲钢材在弯曲过程 中具有弹性及塑性，因此如果不很好的克服这一特性弯管的效果不尽人意；又由于不同 材料的钢材具有不同的弹性和塑性，因此一种装置能够满足不同钢材的弯曲更为困难； 加之三相大功率步进电机价格较为昂贵，因此目前多数采用三相交流电机，由于三相电 机惯性的影响严重影响弯管的精度。目前仍有许多厂家还是采用手工弯管的方式来加工弯管，弯曲后很容易出现外 观有刮花和夹伤、管口不圆整、弯位处内外表面有起皱、管内有铜粉铜屑等现象，工作 效率低，而且无法保证精度。弯管质量的好坏将直接影响到上述行业产品的安全性和可 靠性。为了满足用户对不同形状、不同规格的弯管的需求，提高管材弯曲加工的质量和 工效，使用数字化弯管机是各个弯管厂家必然的发展方向。为了提高生产设备的柔性和效率，满足产品的多样化的需要，目前数字化弯管 机大致可以分为以下几类(1)直接采用数控系统。优点是采用微电脑智能技术自动控 制弯管的整个过程，不须人工干预。缺点是弯曲管件有限，不能满足不同弯曲管件的需 求，灵活性差。( 采用工业级计算机、伺服运动控制板卡、交流伺服单元。软件由VC 或VB等可视化程序实现，优点是充分利用计算机资源，实现复杂的弯管运动控制，角度 精确定位等。缺点是造价昂贵。分析以上现有的数控弯管机，有的功能过于单一，有的造价昂贵，不能满足用 户的需求。因此运用现代科技的新方式设计出实用又可行的数字化弯管装置，将会赢得 社会效益与经济效益的双丰收。
技术实现思路
本技术的目的是，弥补现有弯管机的不足之处，要设计一种具有操作简 便，精度高，实用性强，经济效益高的新型数字弯管机，以满足当前经济发展的需求。本技术的技术方案是本技术针对上述不足，采用单片机系统(MCU)、位置速度控制单元、压力 传感器、伺服机构等控制弯管的全过程。所设计的系统具有手动和自动操作方式，自动 方式下又可分为步进跟随弯曲和原贯穿弯曲，便于加工多种多样的弯管。对于具有不同 弯曲半径的管件，采用上下模切换来实现弯管加工。对于具有特殊加工要求的弯管，设 计了联动、分解及相应的辅助动作，避免机械干涉，实现了弯管过程的自动化。采用压力传感器及位置速度控制单元有效地提高了弯管的精度，弯管精度达到士 1。本技术主要由机械系统和控制系统所组成。所述控制系统包括单片机、 压力传感器、位置速度传感器、带液晶触摸显示屏的控制操作面板及执行控制指令的伺 服机构；所述机械系统包括转动机械臂、压模、弯曲模、靠模、固定机械臂、主轴以 及工作台、交流电动机；所述压力传感器安装在压模内侧；速度位置传感器安装在旋转主轴里面；所述压模、靠模和弯曲模分别通过连接件固定在转动机械臂、工作台和固定机 械臂上，压模、靠模和弯曲模可以根据被弯曲钢管的管径大小来进行更换；以适应对于 具有不同弯曲半径的管件，采用上下模切换来实现不同管径的金属管材的弯曲加工。弯管前，数字化弯管机处于初始状态，转动机械臂上的压模与靠模处于并排位 置，当待加工管件位于压模和靠模凹槽前的加工工位时，靠模动作将管子压入弯曲模块 的凹槽内，与靠模同侧的压模压紧待弯曲的钢管工件并绕主轴旋转，将钢管弯曲到指定 角度以后压模和靠模松开，回到原来的位置，一个弯曲过程就完成了。另外还需要一些 弯管辅助动作，如靠模或压模的夹紧、松开、弯曲模块的复位等。三个基本动作由伺服 电动机作为执行元件来实现。主轴上有两台伺服电机，一台用来推动小车到达加工位 置，完成直线送进，另一台负责控制管件旋转。弯曲动作由伺服电机带减速装置来实 现。压模内侧装有压力传感器，因为被弯曲的钢管工件的弹性及塑性可通过压力传感器 测试并克服从而提高弯曲的精度。速度位置传感器装入旋转主轴里面，测试转动机械臂 旋转的速度及位置。整个控制过程由MCU单片机来实现。本技术具有手动和自动操作两种方式，一般首件试制和试模采用手动方 式；批量生产采用自动方式。自动方式又可分为步进跟随弯曲和原点贯穿弯曲，便于加 工多种多样的弯管。本技术与现有技术比较的有益效果是，本技术在弯管设备中采用压力 传感器和速度位置传感器，并通过单片机控制弯管的各个动作，提高了弯管的弯曲精 度；所设计的系统具有手动和自动操作方式，自动方式下又可分为步进跟随弯曲和原点 贯穿弯曲，便于加工多种多样的弯管。对于具有不同弯曲半径的管件，采用上下模切换 来实现弯管加工。对于具有特殊加工要求的弯管，设计了联动、分解及相应的辅助动 作，避免机械干涉，实现了弯管过程的自动化。附图说明附图为本技术数字化弯管机的外形结构示意图其中图号表示为1转动机械臂；2压模；3被弯曲的钢管工件；4弯曲模；5 靠模；6固定机械臂；7工作台；8工作台支架；9电源开关；10控制按钮；11交流三相 电动机；12液晶触摸显示屏；13操作面板。具体实施方式本技术实施例由机械系统和控制系统所组成。机械系统包括转动机械臂 1、压模2、弯曲模4、靠模5、固定机械臂6、主轴以及工作台7、交流三相电机11等；控制系统包括单片机(MCU)、压力传感器、位置速度控制单元、带液晶触摸显示屏12 的控制操作面板13及执行控制指令的伺服机构(各种伺服电机)。各机械部件及控制系 统均安装在工作台7上。 弯管前，数字化弯管机处于初始状态，转动机械臂1上的压模2与靠模5处于并 排位置，当待加工管件位于压模和靠模凹槽前的加工工位时，靠模5动作将管子压入弯 曲模块4的凹槽内，与靠模5同侧的压模2压紧待弯曲的钢管工件3并绕轴动作，将钢管 弯曲到指定角度以后压模2和靠模5松开，回到原来的位置，一个弯曲过程就完成了。另 外还需要一些弯管辅助动作，如靠模5压模2的夹紧、松开、弯曲模块4的复位等。三 个基本动作由伺服电动机作为执行元件来实现。主轴上有两台伺服电机，一台用来推动 小车到达加工位置，完成直线送进，另一台负责控制管件旋转。弯曲动作由伺服电机带 减速装置来实现。压模2内侧装有压力传感器，因为被弯曲的钢管工件的弹性及塑性可 通过压力传感器测试并克服从而提高弯曲的精度。速度位置传感器装入旋转主轴里面， 测试转动机械臂1旋转的速度及位置。整个控制过程由MCU单片机来实现。权利要求1. 一种数字化弯管机，由机械系统和控制系统所组成，其特征是， 所述控制系统包括单片机、压力传感器、位置速度传感器、带液晶触摸显示屏 (12)的控制操作面板(13)及执行控制指令的伺服机构；所述机械系统包括转动机械臂(1)、压模(2)、弯曲模(4)、靠模(5)、固定机械臂 (6)、主轴以及工作台(7)、交流电动机(11)；所述压力传感器安装在压模内侧；速度位置传感器安装在旋转主轴里面； 所述压模O)、靠模( 和弯曲模(4)分别通过连接件固定在转动机械臂(1)、工作 台⑵和固定机械臂(6)上，压模O)、靠模(5)和弯曲模⑷可以根据被弯曲钢管的管 径大小来进行更换。专利摘要一种数字化弯管机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数字化弯管机，由机械系统和控制系统所组成，其特征是，所述控制系统包括：单片机、压力传感器、位置速度传感器、带液晶触摸显示屏（１２）的控制操作面板（１３）及执行控制指令的伺服机构；所述机械系统包括：转动机械臂（１）、压模（２）、弯曲模（４）、靠模（５）、固定机械臂（６）、主轴以及工作台（７）、交流电动机（１１）；所述压力传感器安装在压模内侧；速度位置传感器安装在旋转主轴里面；所述压模（２）、靠模（５）和弯曲模（４）分别通过连接件固定在转动机械臂（１）、工作台（７）和固定机械臂（６）上，压模（２）、靠模（５）和弯曲模（４）可以根据被弯曲钢管的管径大小来进行更换。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：凌欢，贾洁，谢宇，张向阳，
申请(专利权)人：南昌航空大学，
类型：实用新型
国别省市：36[中国|江西]