壓彎機(jī)自動定位控制系統(tǒng)改進(jìn)探討

于麗君+周維智

摘 要：目前所生產(chǎn)的壓彎機(jī)的尺寸調(diào)整機(jī)構(gòu)是用人工移動擋料板，用直尺等工具配合，實(shí)際測量擋料板的移動距離。這種調(diào)整機(jī)構(gòu)與定位方式，不僅費(fèi)時費(fèi)工，而且也難保證一定的彎曲尺寸精度。針對以上問題，我們提出改進(jìn)，在壓彎機(jī)上采用單片微機(jī)自動定位裝置，既定位實(shí)現(xiàn)了快速、準(zhǔn)確、自動化，提高了折彎機(jī)的生產(chǎn)效率又提高了加工精度和操作性能。本系統(tǒng)主要由機(jī)械和電器兩部分組成。機(jī)械部分主要由固定支架、絲杠、異形導(dǎo)軌等組成。電氣部分主要由步進(jìn)電機(jī)、PLC、觸摸屏等主要部分組成。它的原理是通過觸摸屏驅(qū)使PLC的程序控制步進(jìn)電機(jī)的精確轉(zhuǎn)動，再通過絲杠及異形導(dǎo)軌等組件，實(shí)現(xiàn)對要壓彎的鋼板精確定位。

關(guān)鍵詞：壓彎機(jī)；定位裝置；提高效率

1 研制背景及意義

是對舊式壓彎機(jī)的改造。舊式壓彎機(jī)的人工定位，存在定位效率低，定位精度差。熟練的工人和不熟練的工人生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量有很大差異。直接影響生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量[1]。使用“自動定位系統(tǒng)”對人的素質(zhì)要求不高，切定位速度快，并且對產(chǎn)品的質(zhì)量成倍提高?，F(xiàn)在市場上有老式的壓彎機(jī)很多，所以有很好的推廣使用前景[2-3]。見圖1壓彎機(jī)的定位現(xiàn)狀圖

圖1 壓彎機(jī)的定位現(xiàn)狀圖

2 設(shè)計(jì)方案

結(jié)構(gòu)的組成：

2.1 機(jī)械部分

2.1.1 主要由支架部分

功能：支架主要用來支撐這個設(shè)備的。

要求：要給這個設(shè)備足夠的穩(wěn)定性，只有保證設(shè)備的使用精度。

2.1.2 機(jī)械動作由絲杠和絲杠支架及異形導(dǎo)軌等組成

功能：絲杠是用來移動定位擋塊的。異形導(dǎo)軌是用來保證擋塊在移動中保持穩(wěn)定的滑動。

要求：絲杠轉(zhuǎn)動時，應(yīng)使滑塊在異形導(dǎo)軌的移動阻力調(diào)到最小。

2.1.3 定位塊及支架

功能：定位塊是用來定位工件位置的。

要求：定位塊是可調(diào)的，可方便工件的尺寸設(shè)置。

2.2 電器部分

2.2.1 電機(jī)

功能：電機(jī)通過plc的控制可精確轉(zhuǎn)動，帶動絲杠，完成定位塊的移動。

要求：用私服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)。

2.2.2 光電傳感器

功能：通過光電傳感器設(shè)置定位塊的零點(diǎn)位置，極限位置及壓彎機(jī)的反饋信號（反饋信號可通過程序?qū)崿F(xiàn)對壓彎尺寸的自動）。

2.2.3 觸摸屏

功能：通過觸摸屏可設(shè)置尺寸及對壓彎機(jī)的控制。

要求：觸摸屏要用7寸以上的。這樣有利于界面的設(shè)計(jì)及操控方便。

2.2.4 可編程控制器PLC

功能：plc是整個設(shè)備的大腦。通過plc的程序來控制電機(jī)的精確尺寸。

要求：plc要用20點(diǎn)以上的才能保證控制所需。

2.3 采用的材料

a.機(jī)械部分：機(jī)體采用鋁型材，定位塊及絲杠和異形導(dǎo)軌采用合金鋼。

b.電器部分：主要電器件光電開關(guān)及plc和觸摸屏才用歐姆龍的。電機(jī)采用步進(jìn)電機(jī)。圖2為壓彎機(jī)自動定位裝置圖。

3 理論設(shè)計(jì)計(jì)算

滾珠絲杠負(fù)載的計(jì)算：

滾珠絲杠挫屈負(fù)荷：

因?yàn)楣ぷ髋_及工件等的自重，對螺桿產(chǎn)生的壓縮負(fù)荷，所以必須驗(yàn)算其對螺桿軸挫屈的安全性。計(jì)算方法如下：

P=m*dr4*103/L2（kgf）

m：根據(jù)滾珠螺桿的安裝方法而定的系數(shù)（螺桿兩端為固定連接），廠商提供的參數(shù)為20.3

dr：螺桿軸牙底的直徑14mm

L：安裝間距（螺桿兩端安裝的相對距離）600mm

P=20.3*142*103/6002≈10kgf>設(shè)計(jì)的10kgf

*（以上為廠家提供的設(shè)計(jì)計(jì)算方法）

4 工作原理及性能分析

工作原理：通過絲杠帶動定位塊作直線運(yùn)動。即用plc精確控制步進(jìn)電機(jī)使定位塊的移動尺寸精確到0.01MM。

性能分析：由于本套裝置采用了plc及步進(jìn)電機(jī)和滾珠絲杠的設(shè)計(jì)，所以為實(shí)現(xiàn)定位的精度提供了保證。原理圖見圖3所示。

各部件的動作說明：當(dāng)控制系統(tǒng)開機(jī)后，控制系統(tǒng)進(jìn)入初始化，4（定位機(jī)構(gòu)）自動尋找零點(diǎn)位置，系統(tǒng)通過觸摸屏的設(shè)置完成對系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置。選擇觸摸屏上的執(zhí)行按鍵，4（定位機(jī)構(gòu)）將按照系統(tǒng)設(shè)置進(jìn)入第一個尺寸定位，當(dāng)踩下2（是腳踏開關(guān)）后，完成第一尺寸壓彎。當(dāng)?shù)谝怀叽鐗簭澖Y(jié)束后，7（是測壓彎機(jī)的壓彎刀上下行程的電磁開關(guān)）觸發(fā)。4（定位機(jī)構(gòu)）自動移動下一個定位位置。再一次踩2（是腳踏開關(guān)）后完成第二個壓彎尺寸。以此類推，完成所有的設(shè)置尺寸。

5 創(chuàng)新點(diǎn)及應(yīng)用

創(chuàng)新點(diǎn)：

（1）本套設(shè)備能提供精確的定位尺寸，所以解決了工人在壓彎時，人工測量定位尺寸及尺寸定位不準(zhǔn)的問題。

（2）通過本套設(shè)備可以把多個工件的壓彎尺寸儲存起來，避免了重復(fù)定位，大大的提高生產(chǎn)的效率和產(chǎn)品的質(zhì)量。

（3）操作和控制簡便，安全系數(shù)提高了。

應(yīng)用：

現(xiàn)在有大量的舊壓彎機(jī)在使用。如果裝上此套設(shè)備，就可使該設(shè)備變成現(xiàn)代的數(shù)控壓彎設(shè)備。故對壓彎機(jī)的升級改造具有現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)

[1]王曉明.電動機(jī)的單片機(jī)控制[M].北京航空航天大學(xué)出版出版社，2002.

[2]王紅異.基于單片機(jī)的自動剪板機(jī)控制系統(tǒng)[J].數(shù)控技術(shù)與裝備，2004第3期94-96.

[3]童純古.單片微機(jī)控制剪板機(jī)自動定位裝置[J].微電腦應(yīng)用，2011.0

3.87-91.

作者簡介：于麗君（1962-），女，遼寧沈陽人，教授。

摘 要：目前所生產(chǎn)的壓彎機(jī)的尺寸調(diào)整機(jī)構(gòu)是用人工移動擋料板，用直尺等工具配合，實(shí)際測量擋料板的移動距離。這種調(diào)整機(jī)構(gòu)與定位方式，不僅費(fèi)時費(fèi)工，而且也難保證一定的彎曲尺寸精度。針對以上問題，我們提出改進(jìn)，在壓彎機(jī)上采用單片微機(jī)自動定位裝置，既定位實(shí)現(xiàn)了快速、準(zhǔn)確、自動化，提高了折彎機(jī)的生產(chǎn)效率又提高了加工精度和操作性能。本系統(tǒng)主要由機(jī)械和電器兩部分組成。機(jī)械部分主要由固定支架、絲杠、異形導(dǎo)軌等組成。電氣部分主要由步進(jìn)電機(jī)、PLC、觸摸屏等主要部分組成。它的原理是通過觸摸屏驅(qū)使PLC的程序控制步進(jìn)電機(jī)的精確轉(zhuǎn)動，再通過絲杠及異形導(dǎo)軌等組件，實(shí)現(xiàn)對要壓彎的鋼板精確定位。

關(guān)鍵詞：壓彎機(jī)；定位裝置；提高效率

1 研制背景及意義

是對舊式壓彎機(jī)的改造。舊式壓彎機(jī)的人工定位，存在定位效率低，定位精度差。熟練的工人和不熟練的工人生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量有很大差異。直接影響生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量[1]。使用“自動定位系統(tǒng)”對人的素質(zhì)要求不高，切定位速度快，并且對產(chǎn)品的質(zhì)量成倍提高?，F(xiàn)在市場上有老式的壓彎機(jī)很多，所以有很好的推廣使用前景[2-3]。見圖1壓彎機(jī)的定位現(xiàn)狀圖

圖1 壓彎機(jī)的定位現(xiàn)狀圖

2 設(shè)計(jì)方案

結(jié)構(gòu)的組成：

2.1 機(jī)械部分

2.1.1 主要由支架部分

功能：支架主要用來支撐這個設(shè)備的。

要求：要給這個設(shè)備足夠的穩(wěn)定性，只有保證設(shè)備的使用精度。

2.1.2 機(jī)械動作由絲杠和絲杠支架及異形導(dǎo)軌等組成

功能：絲杠是用來移動定位擋塊的。異形導(dǎo)軌是用來保證擋塊在移動中保持穩(wěn)定的滑動。

要求：絲杠轉(zhuǎn)動時，應(yīng)使滑塊在異形導(dǎo)軌的移動阻力調(diào)到最小。

2.1.3 定位塊及支架

功能：定位塊是用來定位工件位置的。

要求：定位塊是可調(diào)的，可方便工件的尺寸設(shè)置。

2.2 電器部分

2.2.1 電機(jī)

功能：電機(jī)通過plc的控制可精確轉(zhuǎn)動，帶動絲杠，完成定位塊的移動。

要求：用私服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)。

2.2.2 光電傳感器

功能：通過光電傳感器設(shè)置定位塊的零點(diǎn)位置，極限位置及壓彎機(jī)的反饋信號（反饋信號可通過程序?qū)崿F(xiàn)對壓彎尺寸的自動）。

2.2.3 觸摸屏

功能：通過觸摸屏可設(shè)置尺寸及對壓彎機(jī)的控制。

要求：觸摸屏要用7寸以上的。這樣有利于界面的設(shè)計(jì)及操控方便。

2.2.4 可編程控制器PLC

功能：plc是整個設(shè)備的大腦。通過plc的程序來控制電機(jī)的精確尺寸。

要求：plc要用20點(diǎn)以上的才能保證控制所需。

2.3 采用的材料

a.機(jī)械部分：機(jī)體采用鋁型材，定位塊及絲杠和異形導(dǎo)軌采用合金鋼。

b.電器部分：主要電器件光電開關(guān)及plc和觸摸屏才用歐姆龍的。電機(jī)采用步進(jìn)電機(jī)。圖2為壓彎機(jī)自動定位裝置圖。

3 理論設(shè)計(jì)計(jì)算

滾珠絲杠負(fù)載的計(jì)算：

滾珠絲杠挫屈負(fù)荷：

因?yàn)楣ぷ髋_及工件等的自重，對螺桿產(chǎn)生的壓縮負(fù)荷，所以必須驗(yàn)算其對螺桿軸挫屈的安全性。計(jì)算方法如下：

P=m*dr4*103/L2（kgf）

m：根據(jù)滾珠螺桿的安裝方法而定的系數(shù)（螺桿兩端為固定連接），廠商提供的參數(shù)為20.3

dr：螺桿軸牙底的直徑14mm

L：安裝間距（螺桿兩端安裝的相對距離）600mm

P=20.3*142*103/6002≈10kgf>設(shè)計(jì)的10kgf

*（以上為廠家提供的設(shè)計(jì)計(jì)算方法）

4 工作原理及性能分析

工作原理：通過絲杠帶動定位塊作直線運(yùn)動。即用plc精確控制步進(jìn)電機(jī)使定位塊的移動尺寸精確到0.01MM。

性能分析：由于本套裝置采用了plc及步進(jìn)電機(jī)和滾珠絲杠的設(shè)計(jì)，所以為實(shí)現(xiàn)定位的精度提供了保證。原理圖見圖3所示。

各部件的動作說明：當(dāng)控制系統(tǒng)開機(jī)后，控制系統(tǒng)進(jìn)入初始化，4（定位機(jī)構(gòu)）自動尋找零點(diǎn)位置，系統(tǒng)通過觸摸屏的設(shè)置完成對系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置。選擇觸摸屏上的執(zhí)行按鍵，4（定位機(jī)構(gòu)）將按照系統(tǒng)設(shè)置進(jìn)入第一個尺寸定位，當(dāng)踩下2（是腳踏開關(guān)）后，完成第一尺寸壓彎。當(dāng)?shù)谝怀叽鐗簭澖Y(jié)束后，7（是測壓彎機(jī)的壓彎刀上下行程的電磁開關(guān)）觸發(fā)。4（定位機(jī)構(gòu)）自動移動下一個定位位置。再一次踩2（是腳踏開關(guān)）后完成第二個壓彎尺寸。以此類推，完成所有的設(shè)置尺寸。

5 創(chuàng)新點(diǎn)及應(yīng)用

創(chuàng)新點(diǎn)：

（1）本套設(shè)備能提供精確的定位尺寸，所以解決了工人在壓彎時，人工測量定位尺寸及尺寸定位不準(zhǔn)的問題。

（2）通過本套設(shè)備可以把多個工件的壓彎尺寸儲存起來，避免了重復(fù)定位，大大的提高生產(chǎn)的效率和產(chǎn)品的質(zhì)量。

（3）操作和控制簡便，安全系數(shù)提高了。

應(yīng)用：

現(xiàn)在有大量的舊壓彎機(jī)在使用。如果裝上此套設(shè)備，就可使該設(shè)備變成現(xiàn)代的數(shù)控壓彎設(shè)備。故對壓彎機(jī)的升級改造具有現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)

[1]王曉明.電動機(jī)的單片機(jī)控制[M].北京航空航天大學(xué)出版出版社，2002.

[2]王紅異.基于單片機(jī)的自動剪板機(jī)控制系統(tǒng)[J].數(shù)控技術(shù)與裝備，2004第3期94-96.

[3]童純古.單片微機(jī)控制剪板機(jī)自動定位裝置[J].微電腦應(yīng)用，2011.0

3.87-91.

作者簡介：于麗君（1962-），女，遼寧沈陽人，教授。

摘 要：目前所生產(chǎn)的壓彎機(jī)的尺寸調(diào)整機(jī)構(gòu)是用人工移動擋料板，用直尺等工具配合，實(shí)際測量擋料板的移動距離。這種調(diào)整機(jī)構(gòu)與定位方式，不僅費(fèi)時費(fèi)工，而且也難保證一定的彎曲尺寸精度。針對以上問題，我們提出改進(jìn)，在壓彎機(jī)上采用單片微機(jī)自動定位裝置，既定位實(shí)現(xiàn)了快速、準(zhǔn)確、自動化，提高了折彎機(jī)的生產(chǎn)效率又提高了加工精度和操作性能。本系統(tǒng)主要由機(jī)械和電器兩部分組成。機(jī)械部分主要由固定支架、絲杠、異形導(dǎo)軌等組成。電氣部分主要由步進(jìn)電機(jī)、PLC、觸摸屏等主要部分組成。它的原理是通過觸摸屏驅(qū)使PLC的程序控制步進(jìn)電機(jī)的精確轉(zhuǎn)動，再通過絲杠及異形導(dǎo)軌等組件，實(shí)現(xiàn)對要壓彎的鋼板精確定位。

關(guān)鍵詞：壓彎機(jī)；定位裝置；提高效率

1 研制背景及意義

是對舊式壓彎機(jī)的改造。舊式壓彎機(jī)的人工定位，存在定位效率低，定位精度差。熟練的工人和不熟練的工人生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量有很大差異。直接影響生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量[1]。使用“自動定位系統(tǒng)”對人的素質(zhì)要求不高，切定位速度快，并且對產(chǎn)品的質(zhì)量成倍提高?，F(xiàn)在市場上有老式的壓彎機(jī)很多，所以有很好的推廣使用前景[2-3]。見圖1壓彎機(jī)的定位現(xiàn)狀圖

圖1 壓彎機(jī)的定位現(xiàn)狀圖

2 設(shè)計(jì)方案

結(jié)構(gòu)的組成：

2.1 機(jī)械部分

2.1.1 主要由支架部分

功能：支架主要用來支撐這個設(shè)備的。

要求：要給這個設(shè)備足夠的穩(wěn)定性，只有保證設(shè)備的使用精度。

2.1.2 機(jī)械動作由絲杠和絲杠支架及異形導(dǎo)軌等組成

功能：絲杠是用來移動定位擋塊的。異形導(dǎo)軌是用來保證擋塊在移動中保持穩(wěn)定的滑動。

要求：絲杠轉(zhuǎn)動時，應(yīng)使滑塊在異形導(dǎo)軌的移動阻力調(diào)到最小。

2.1.3 定位塊及支架

功能：定位塊是用來定位工件位置的。

要求：定位塊是可調(diào)的，可方便工件的尺寸設(shè)置。

2.2 電器部分

2.2.1 電機(jī)

功能：電機(jī)通過plc的控制可精確轉(zhuǎn)動，帶動絲杠，完成定位塊的移動。

要求：用私服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)。

2.2.2 光電傳感器

功能：通過光電傳感器設(shè)置定位塊的零點(diǎn)位置，極限位置及壓彎機(jī)的反饋信號（反饋信號可通過程序?qū)崿F(xiàn)對壓彎尺寸的自動）。

2.2.3 觸摸屏

功能：通過觸摸屏可設(shè)置尺寸及對壓彎機(jī)的控制。

要求：觸摸屏要用7寸以上的。這樣有利于界面的設(shè)計(jì)及操控方便。

2.2.4 可編程控制器PLC

功能：plc是整個設(shè)備的大腦。通過plc的程序來控制電機(jī)的精確尺寸。

要求：plc要用20點(diǎn)以上的才能保證控制所需。

2.3 采用的材料

a.機(jī)械部分：機(jī)體采用鋁型材，定位塊及絲杠和異形導(dǎo)軌采用合金鋼。

b.電器部分：主要電器件光電開關(guān)及plc和觸摸屏才用歐姆龍的。電機(jī)采用步進(jìn)電機(jī)。圖2為壓彎機(jī)自動定位裝置圖。

3 理論設(shè)計(jì)計(jì)算

滾珠絲杠負(fù)載的計(jì)算：

滾珠絲杠挫屈負(fù)荷：

因?yàn)楣ぷ髋_及工件等的自重，對螺桿產(chǎn)生的壓縮負(fù)荷，所以必須驗(yàn)算其對螺桿軸挫屈的安全性。計(jì)算方法如下：

P=m*dr4*103/L2（kgf）

m：根據(jù)滾珠螺桿的安裝方法而定的系數(shù)（螺桿兩端為固定連接），廠商提供的參數(shù)為20.3

dr：螺桿軸牙底的直徑14mm

L：安裝間距（螺桿兩端安裝的相對距離）600mm

P=20.3*142*103/6002≈10kgf>設(shè)計(jì)的10kgf

*（以上為廠家提供的設(shè)計(jì)計(jì)算方法）

4 工作原理及性能分析

工作原理：通過絲杠帶動定位塊作直線運(yùn)動。即用plc精確控制步進(jìn)電機(jī)使定位塊的移動尺寸精確到0.01MM。

性能分析：由于本套裝置采用了plc及步進(jìn)電機(jī)和滾珠絲杠的設(shè)計(jì)，所以為實(shí)現(xiàn)定位的精度提供了保證。原理圖見圖3所示。

各部件的動作說明：當(dāng)控制系統(tǒng)開機(jī)后，控制系統(tǒng)進(jìn)入初始化，4（定位機(jī)構(gòu)）自動尋找零點(diǎn)位置，系統(tǒng)通過觸摸屏的設(shè)置完成對系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置。選擇觸摸屏上的執(zhí)行按鍵，4（定位機(jī)構(gòu)）將按照系統(tǒng)設(shè)置進(jìn)入第一個尺寸定位，當(dāng)踩下2（是腳踏開關(guān)）后，完成第一尺寸壓彎。當(dāng)?shù)谝怀叽鐗簭澖Y(jié)束后，7（是測壓彎機(jī)的壓彎刀上下行程的電磁開關(guān)）觸發(fā)。4（定位機(jī)構(gòu)）自動移動下一個定位位置。再一次踩2（是腳踏開關(guān)）后完成第二個壓彎尺寸。以此類推，完成所有的設(shè)置尺寸。

5 創(chuàng)新點(diǎn)及應(yīng)用

創(chuàng)新點(diǎn)：

（1）本套設(shè)備能提供精確的定位尺寸，所以解決了工人在壓彎時，人工測量定位尺寸及尺寸定位不準(zhǔn)的問題。

（2）通過本套設(shè)備可以把多個工件的壓彎尺寸儲存起來，避免了重復(fù)定位，大大的提高生產(chǎn)的效率和產(chǎn)品的質(zhì)量。

（3）操作和控制簡便，安全系數(shù)提高了。

應(yīng)用：

現(xiàn)在有大量的舊壓彎機(jī)在使用。如果裝上此套設(shè)備，就可使該設(shè)備變成現(xiàn)代的數(shù)控壓彎設(shè)備。故對壓彎機(jī)的升級改造具有現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)

[1]王曉明.電動機(jī)的單片機(jī)控制[M].北京航空航天大學(xué)出版出版社，2002.

[2]王紅異.基于單片機(jī)的自動剪板機(jī)控制系統(tǒng)[J].數(shù)控技術(shù)與裝備，2004第3期94-96.

[3]童純古.單片微機(jī)控制剪板機(jī)自動定位裝置[J].微電腦應(yīng)用，2011.0

3.87-91.

作者簡介：于麗君（1962-），女，遼寧沈陽人，教授。