[发明专利]一种柔性支撑芯棒、支撑装置及弯管机器人成形控制方法

说明书

本发明公开了一种柔性支撑芯棒、支撑装置及弯管机器人成形控制方法，所述芯棒包括芯头、芯尾，所述芯头为橡胶材质，其在气压作用下体积会增大，其从外往内共两层，分别为疏松多孔橡胶层和原始橡胶层。通过牵引伺服电机、牵引轮、牵引线与芯棒的结构解决了机器人弯管成形过程中无法加入芯棒的问题，且芯棒的芯头采用疏松多孔橡胶层，便于芯棒抽芯与弯曲成形过程中的润滑作用；通过气压控制系统、进气线、芯棒组成的气压可控式充气芯棒结构实现了管材弯曲成形时弯曲段内部支撑力可调，可有效改善机器人弯管成形过程中管材发生截面畸变、失稳及破裂等缺陷，提高了管材的成形性能。

技术领域

本发明涉及机器人弯管柔性成形加工技术领域，尤其涉及的是一种弯管用柔性支撑芯棒、支撑装置及方法。

背景技术

机器人弯管成形技术是近年来为降低生产成本，提高生产效率与精度，实现智能化、数字化的一项重要技术创新。该技术将传统绕弯成形技术与六轴式串联机器人相结合，在机器人手臂末端加装末端弯曲执行器，通过末端弯曲执行器与机器人手臂的多轴协同运动，从而实现各种空间复杂轴线、小/多弯曲半径构形弯管的整体精确快速成形，如图1所示。与传统的弯曲方法对比，机器人弯曲成形技术具有柔性大、成形效率高、生产成本低、产品适应性广、制造精度高等突出优势，且机器人弯曲装备自由度高、响应快、占地小，减少数控机床、模具等成本，尤其适用于具有结构紧凑化、构件整体化以及总体轻量化等特征的航空管路系统。

由于管材多为中空结构，其在弯曲成形过程中，尤其是进行小弯曲半径或薄壁管弯曲时，管材极易产生内壁失稳起皱、截面畸变甚至外壁减薄破裂等缺陷，严重影响弯管成形质量。目前，传统数控绕弯多采用添加芯棒的成形方式来解决上述缺陷，由于传统数控绕弯弯曲成形过程中弯曲模位置固定不变，因此芯棒的位置也是固定不变的或者是在弯曲模弯段内可调的，如专利CN109985942就公开了一种数控弯管机柔性抽芯装置，但是数控弯管机的弯曲位置时固定的，因此该装置中芯棒只能在固定弯曲位置的弯段内调节芯棒首芯头在管件中的位置，以消除传统数控绕弯过程中由于首芯头位置控制不合理，芯棒伸出量过大而产生的一些成形缺陷问题，但是与传统数控绕弯成形过程相比，机器人弯管由于其特殊的加工成形方式，加工成形时管材始终保持固定不动，其弯曲位置是不断变化的，弯曲模会随着机器人的运动而发生改变，因此添加的芯棒也需要跟随弯曲模的运动而运动，这就导致传统数控绕弯用的芯棒结构形式无法应用到机器人弯管成形技术中。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足以及机器人弯管成形技术的成形特点，提供一种弯管用柔性支撑芯棒、支撑装置及其成形控制方法，使得弯管机器人在弯管成形过程中，柔性支撑芯棒可以精确跟随弯曲模弯曲点位的变化而变化，同时柔性支撑芯棒采用牵引充气式橡胶结构，且充气式橡胶芯棒表面为疏松多孔状便于存储润滑油，实现了管材弯曲成形时弯曲段内部支撑力可调，以及便于芯棒在管内的装配、位置调整和拆卸，可有效改善机器人弯管成形过程中管材发生截面畸变、失稳及破裂等缺陷。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种弯管用柔性支撑芯棒，所述芯棒包括芯头31、芯尾32，芯尾32将芯头内部空腔密封，芯尾32上设置有进气口，该进气口与进气管6一端气密连接，进气管6的另一端连接到气压控制系统9，通过该气压控制系统控制芯头31内部空腔的压力，进而控制芯头3的膨胀体积，芯尾32还与牵引线7固定连接，牵引线7在牵引伺服电机2的带动下拖拽芯头31和芯尾32在管材中单向自由移动位置；所述芯头为橡胶材质，其在气压作用下体积会增大，其从外往内共两层，分别为疏松多孔橡胶层和原始橡胶层。

所述的弯管用柔性支撑芯棒，所述疏松多孔橡胶层为疏松多孔结构，其内部可以存储润滑油直接与管材内壁接触，用于管材弯曲时内部润滑，同时也方便芯棒的位置移动。

所述的弯管用柔性支撑芯棒，所述原始橡胶层为实心结构，其直接与气体接触。

所述的弯管用柔性支撑芯棒，所述芯尾为金属材质。