CN101284287B

CN101284287B - 一种数控弯排机及其弯排方法

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Publication number: CN101284287B
Application number: CN2008100314130A
Authority: CN
Inventors: 朱健; 龚光辉; 黄乐; 陈可夫; 李林; 冯浪平
Original assignee: HUNAN ELECTRICAL APPARATUS TESTING INSTITUTE
Current assignee: HUNAN ELECTRICAL APPARATUS TESTING INSTITUTE
Priority date: 2008-05-29
Filing date: 2008-05-29
Publication date: 2011-01-12
Anticipated expiration: 2028-05-29
Also published as: CN101284287A

Abstract

一种数控弯排机，机架台板上安装顶压头和两个定位导柱，顶压头联接油缸，在机架台板下方装油泵，油泵经阀和油管与油缸连接，组成液压传动装置；液压传动装置中有电磁阀与数控装置电连接，数控装置由电源电路、控制电路、驱动电路、操作电路连接组成。采用该机弯折铜排的方法是在其数控装置中输入软件程序，根据输入参数按程序计算确定的顶压行程加工弯折铜排；输入参数是：弯折铜排厚度；弯折铜排与上、下母铜排搭接面间的水平距离；上、下母铜排对应边棱之间直线距离；弯折铜排与上、下母铜排搭接长度；弯折铜排上、下端弯折点分别至上、下母铜排距离；本发明优点：精确加工弯折铜排，无尾料，节省材料；加工简便，提高工效和加工质量。

Description

一种数控弯排机及其弯排方法

技术领域：

本发明涉及一种数控弯排机及弯排方法，特别是在输入铜排的安装尺寸后自动计算和控制折弯角度的数控弯排机及其弯排方法。

技术背景：

目前，国内电器成套行业中，公知的铜牌排弯制加工设备为一种简单的液压弯排机械，主要由油泵、油缸、顶压头和定位导柱组成，基本结构参见附图7。现有的的弯排方法是使用这种简单的液压弯排机，手动操作液压开关控制液压传动装置推动顶压头顶压试弯铜排，每加工一根铜排都需要经过反复调整才能达到预期的弯折尺寸要求，现有装备及其方法存在的缺陷是技术比较落后，其主要表现在：

1、在测量了装备尺寸以后，需要进行下料尺寸和折弯尺寸的计算。如果进行精确的计算，则需要操作人员具有较高的计算能力，还要占用较长的时间。如果进行粗略计算，则误差过大，常常造成浪费。

2、下料时为了确保成功，常常不得不适当加长一点，弯好后再剪尾，造成尾料浪费。

3、折弯工作时，尺寸靠目测，对折弯的角度常常要反复调整，才能达到要求，不但工效低下，反复调整角度时还容易损伤铜排内部的组织结构和表面质量。

4、同一尺寸的一批铜排，不能因批量增加而提高工效，且其加工后形状也不统一。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术弯排机的上述缺陷，提供一种弯排加工精确，加工简单，快捷省时，提高工效和加工质量、节省尾料的弯排机。

本发明的技术解决方案是一种数控弯排机，主要由机架台板、顶压头、定位导柱、液压传动装置组成，机架台板上安装顶压头和两个定位导柱，顶压头联接油缸，机架台板下方装油泵，油泵、油箱经阀和油管与油缸连接，组成液压传动装置；其特征在于液压传动装置中有电磁阀与数控装置电连接，数控装置由电源电路、控制电路、驱动电路、操作电路连接组成；由微处理器U1，第1接口S1、第12接口S12，液晶显示器LCD，电位器W1，第1电容C1～第6电容C6，电抗L1，第1电阻R1～第4电阻R4，稳压管D4，第2晶振器X2，5V电源VCC连接成控制电路20，第1接口S1连接输入软件程序，第12接口S12连接位移传感器WYC，微处理器U1的第19脚、第20脚、第21脚分别连接至驱动电路21，微处理器U1的第11脚、第16脚、第25脚、第26脚分别连接至操作电路22；由第1三极管Q1～第3三极管Q3，第1继电器J1～第3继电器J3，第3接口S3～第5接口S5，第1二极管D1～第3二极管D3，第1发光二极管VD1～第3发光二极管VD3，第5电阻R5～第10电阻R10，12V电源VDD连接成驱动电路21，第3接口S3～第5接口S5分别连接液压传动装置的第1电磁阀Y1～第3电磁阀Y3对应的电磁线圈3TH～5TH；由芯片U2，第1按键开关AN1～第20按键开关AN20，第6接口S6，排阻PR1，第11电阻R11～第15电阻R15，第7电容C7～第9电容C9，第1晶振器X1，5V电源VCC连接成操作电路22，芯片U2的第6脚、第7脚、第8脚、第9脚分别对应接至控制电路20中微处理器U1的第16脚、第26脚、第25脚、第11脚；由电源模块DY，电源接口S0连接成电源电路23，提供12V电源VDD和5V电源VCC。

采用该数控弯排机弯折铜排的方法是在其数控装置中输入软件程序，数控弯排机根据软件程序的输入参数控制数控弯排机的液压传动装置推动顶压头，按软件程序计算确定的顶压行程顶压加工弯折铜排；输入参数包括预定参数和实测参数，

实测参数是：

弯折铜排24的厚度δ；

上母铜排25、下母铜排26与弯折铜排24上搭接面F1和下搭接面F2之间的水平距离b；

上母铜排25下边与下母铜排26上边对应边棱之间直线距离a；

预定参数是：

弯折铜排24上端与上母铜排25的搭接长度K1；

弯折铜排24上端弯折点J至上母铜排25下边棱的距离K2；

弯折铜排24下端与下母铜排26的搭接长度K3；

弯折铜排24下端弯折点G至下母铜排26上边棱的距离K4。

本发明的优点是：

1、根据母铜排的安装尺寸精确加工弯折所需的连接铜排，弯折后不须裁剪多余尾料，从而节省材料。

2、加工简便，快捷省时，提高工效和加工质量。

附图说明：

图1是本实用新型数控弯排机总体结构图

图2是数控弯排机液压油路图

图3是数控弯排机控制框图

图4是数控弯排机电气原理图

图5是数控弯排机数控装置电路连接图

图6数控弯排机弯排加工示意图

图7是现有技术弯排机构图

图8是铜排安装参数测定示意图

图9是铜排弯折加工示意图、

具体实施方式：

本发明结合具体实施例参加附图进一步说明如下：

一种数控弯排机，其结构参加附图1，主要由机架台板5、顶压头4、定位导柱6、数据装置1及液压传动装置组成。机架台板5上安装顶压头4和2跟定位导柱6，顶压头4联接油缸2，机架台板5下方安装油泵10，油泵10、油箱12及油缸2经电磁阀组9和第4限压阀Y4、第5限压阀Y5，第6单项阀Y6、第7单项阀Y7由油管连接组成液压传动装置。电磁阀组9包含三个电磁阀，即第1电磁阀Y1、第2电磁阀Y2、第3电磁阀Y3，液压传动装置由第1电磁阀Y1、第2电磁阀Y2、第3电磁阀Y3与数控装置1电路连接，参见附图2。

数控弯排机由数控装置1控制操作。数控装置1由支杆17安装于机架台板5上，数控弯排机控制系统框图参见附图3，数控装置1电连接传感器3、脚踏开关11、第1电磁阀Y1、第2电磁阀Y2、第3电磁阀Y3，传感器3为位移传感器WYC，型号是KTR-75

数控弯排机电气原理图参见附图4。由三相电源A、B、C经断路器1K、接触器1C接至油泵10的电机M供电，油泵10为数控弯排机液压传动提供高压油。由接在断路器1K之后的C相电源经熔断器1RD向数控装置1供电。

油泵的停止按钮1TA，启动按钮1QA，接触器的线圈1C，油泵运转指示灯1LD组成最经典的电动机M控制二次电路，与数控装置1连接。

数控装置1连接的位移传感器WYC用于测量顶头的移动距离，它的信号经第12接口S12送到数控装置1进行处理。

第1按钮A1、第2按钮A2和第3按钮A3分别为启动、点动和停止按钮，它们的信号由第6接口S6送到数控装置1进行识别。开关A4即为脚踏开关11。

电源接口S0为控制器的外接电源输入接口。

3TH、4TH、5TH分别是液压控制第1电磁阀Y1、第2电磁阀Y2、第3电磁阀Y3对应的电磁线圈，分别接至数控装置1的接口SK3、SK4和SK5，由数控装置1进行驱动，通过驱动动作的组合，实现油缸和顶头的正确动作。指示灯3HD、4HD和5HD分别显示三个电磁阀第1电磁阀Y1、第2电磁阀Y2、第3电磁阀Y3的动作转状态。

数控装置1的具体电路图参见参见附图5。

数控装置1由四个单元电路组成：即控制电路20、驱动电路21、操作电路22和电源电路23。参见附图5

由微处理器U1，第1接口S1、第12接口S12，液晶显示器LCD，电位器W1，第1电容C1～第6电容C6，电抗L1，第1电阻R1～第4电阻R4，稳压管D4，第2晶振器X2，5V电源VCC连接成控制电路20，第1接口S1连接输入软件程序，第12接口S12连接位移传感器WYC，微处理器U1的第19脚、第20脚、第21脚分别连接至驱动电路21，微处理器U1的第11脚、第16脚、第25脚、第26脚分别连接至操作电路22；微处理器U1为高性能单片微处理器ATMEGA32、第1接口S1为编程接口、第12接口S12为位移传感器WYC接口、液晶显示器LCD型号为JHD240128D。

控制电路20由微处理器U1为核心组成，它的脚40～44、脚1～3用于八位并行数据传送，与脚12～15控制线一起连接至液晶显示器LCD，使液晶显示器LCD显示弯排机的各种工作参数及相关内容。

位移传感器WYC为线性电位器，稳压管D4产生的基准电压送往微处理器U1作为模数转换的基准电压，还经第12接口S12的脚3加到接口位移传感器WYC上，以便将位移传感器WYC的电阻量转换成电压量，使位移传感器WYC的滑动点得到与华电位置对应的模拟电压，经第12接口S12的脚2连接至微处理器U1进行转换和处理。

第1接口S1为编程接口，用于向微处理器U1输入程序，弯排机制造调试结束后，该接口不再作用。

微处理器U1的第19脚、第20脚、第21脚输出信号，K1、K2和K3三根线联结驱动电路。

由第1三极管Q1、第2三极管Q2、第3三极管Q3，第1继电器J1、第2继电器J2、第3继电器J3，第3接口S3、第4接口S4、第5接口S5，第1二极管D1～第3二极管D3，第1发光二极管VD1～第3发光二极管VD3，第5电阻R5～第10电阻R10，12V电源VDD连接成驱动电路21，第3接口S3、第4接口S4、第5接口S5分别连接液压传动装置的第1电磁阀Y1、第2电磁阀Y2、第3电磁阀Y3对应的电磁线圈3TH、4TH、5TH；驱动电路21有三个相同的独立回路，接收微处理器U1的脚19、20、21输出的三个控制信号，分别经第1三极管Q1、第2三极管Q2、第3三极管Q3推动第1继电器J1、第2继电器J2、第3继电器J3，第1继电器J1、第2继电器J2、第3继电器J3的触点经驱动第3接口S3、第4接口S4、第5接口S5连接液压回路的三个电磁阀第1电磁阀Y1、第2电磁阀Y2、第3电磁阀Y3对应的电磁线圈3TH、4TH和5TH，使油缸2和顶头4按要求动作。

由芯片U2，第1按键开关AN1～第20按键开关AN20，第6接口S6，排阻PR1，第11电阻R11～第15电阻R15，第7电容C7～第9电容C9，第1晶振器X1，5V电源VCC连接成操作电路22，芯片U2的第6脚、第7脚、第8脚、第9脚分别对应接至控制电路20中微处理器U1的第16脚、第26脚、第25脚、第11脚；芯片U2为LED显示及键盘专用芯片，型号是ZLG7289，这里只使用其键盘处理部分。途中H1～H5为行线，L1～L4为列线，组成5*4矩阵，故共有20个键节点，可设置按键位20个，标号为AN1～AN20，实际使用17个，各键定义的功能如下：

AN1～AN9为数字键“1”～“9”； AN10为“0”；

AN11为小数点键； AN12为“退格”键；

AN13～AN15未定义内容；A N16为“确定”键；

AN17为“清除”键； AN18为“启动”键；

AN19为“点动”键； AN20为“停止”键；

其中“启动”键用于自动弯排动作的启动，“点动”键则用于手动操作。按下“点动”键，顶头前进，松开“点动”键，顶头后退。其他各键为常规操作，用于各种参数的确输入。

由电源模块DY，电源接口S0连接成电源电路23，提供12V电源VDD和5V电源VCC ：电源模块DY是一个独立的开关电源模块，220V的交流电源经电源接口S0加至模块的输入端，转换为5V和12V的直流供各单元电路使用。5V电源VCC送控制电路20和操作电路22作芯片电源和基准电源，12V电源VDD送驱动电路21作继电器电源。

数控弯排机的铜排弯折加工示意图参见附图6，操作数控装置控制液压油路驱动顶压头4顶压铜排24，在定位导柱6限位下，弯折成所需尺寸。

为了方便弯折加工不同厚度的铜排，在机架台板5上定位导柱6两侧各装有一块阶梯垫块13和装在滑槽16中装滑动挡块14，沿滑槽16边缘表面装有标尺15，以方便铜排按需要尺寸加工。参见附图1.

现有技术弯排机的结构参见附图7，它主要由安装在机架台板5上的油缸2联接顶压头4，顶压头4前方有两根定位导柱6，油缸2经油管19、油压阀18与油泵10、油箱12连接成液压传动装置，手动操作油压阀，由液压驱动顶压头4加工弯折铜排。

本发明铜排弯折加工方法是采用上述的一种数控弯排机弯折铜排，首先实测弯折铜排的安装尺寸，根据上、下两根母铜排25、26的位置及定位导柱6位置与直径，参见附图8、9，测量或预先确定如下参数：

实测参数是：

弯折铜排24的厚度δ；

上母铜排25下边与下母铜排26上边对应边棱之间直线距离a；

预定参数是：

弯折铜排24上端与上母铜排25的搭接长度K1；

弯折铜排24上端弯折点J至上母铜排25下边棱的距离K2；

弯折铜排24下端与下母铜排26的搭接长度K3；

弯折铜排24下端弯折点G至下母铜排26上边棱的距离K4。

另外，定位导柱6的半径R，两根定位导柱6的中心距离H均为已知参数。

将上述参数作为数控弯排机的数控装置1软件输入程序的输入参数，从微处理器U1的编程接口S1输入数控装置1，数控装置1根据软件程序如下基本计算公式计算出顶压头4的顶压行程X，控制数控弯排机的液压传动装置推动顶压头4按软件程序计算确定的顶压行程X顶压加工弯折铜排24达到预定弯折尺寸。此过程同时由液压传动装置的油缸2上的位移传感器3检测并反馈到数控装置1，进行监控。

基本算式：a²＝b²+d²

上母铜25下边与下母铜排26上边之间的垂直距离d

d = \sqrt{a^{2} - b^{2}}

上、下母铜排25、26的弯折点J、G之间的垂直距离c

c＝d-(K2+K4)

弯折铜排24弯折段JG长1

l = \sqrt{c^{2} + b^{2}}

3

弯折铜排24的下料长度L＝l+K1+K2+K3+K4

顶压头4的顶压行程X＝x-f1+f2

式中x是弯排至终点时铜排24与定位导柱6的切点A到顶压头4中心线的垂线AB与铜排24两折弯面的交点E组成的直角三角形△ABE中的直角边BE的长度

式中

折弯角α＝90°+θ式中

θ = arctg \frac{c}{b}

f1是上述直角三角形△ABE在中心线的锐角ZE顶点到铜排24弯曲形成的圆弧之间的距离，

f2是上述直角三角形△ABE水平直角边AB到铜排24下平面弯折前的距离

顶压行程

Claims

1.一种数控弯排机，主要由机架台板、顶压头、定位导柱、液压传动装置组成，机架台板上安装顶压头和两个定位导柱，顶压头联接油缸，机架台板下方装油泵，油泵、油箱经阀和油管与油缸连接，组成液压传动装置；其特征在于液压传动装置中有电磁阀与数控装置电连接，数控装置由电源电路、控制电路、驱动电路、操作电路连接组成；由微处理器(U1)，第1接口(S1)、第12接口(S12)，液晶显示器(LCD)，电位器(W1)，第1电容(C1)～第6电容(C6)，电抗(L1)，第1电阻(R1)～第4电阻(R4)，稳压管(D4)，第2晶振器(X2)，5V电源(VCC)连接成控制电路(20)，第1接口(S1)连接输入软件程序，第12接口(S12)连接位移传感器(WYC)，微处理器(U1)的第19脚、第20脚、第21脚分别连接至驱动电路(21)，微处理器(U1)的第11脚、第16脚、第25脚、第26脚分别连接至操作电路(22)；由第1三极管(Q1)～第3三极管(Q3)，第1继电器(J1)～第3继电器(J3)，第3接口(S3)～第5接口(S5)，第1二极管(D1)～第3二极管(D3)，第1发光二极管(VD1)～第3发光二极管(VD3)，第5电阻(R5)～第10电阻(R10)，12V电源(VDD)连接成驱动电路(21)，第3接口(S3)～第5接口(S5)分别连接液压传动装置的第1电磁阀(Y1)～第3电磁阀(Y3)对应的电磁线圈(3TH～5TH)；由芯片(U2)，第1按键开关(AN1)～第20按键开关(AN20)，第6接口(S6)，排阻(PR1)，第11电阻(R11)～第15电阻(R15)，第7电容(C7)～第9电容(C9)，第1晶振器(X1)，5V电源(VCC)连接成操作电路(22)，芯片(U2)的第6脚、第7脚、第8脚、第9脚分别对应接至控制电路(20)中微处理器(U1)的第16脚、第26脚、第25脚、第11脚；由电源模块(DY)，电源接口(S0)连接成电源电路(23)，提供12V电源(VDD)和5V电源(VCC)。

2.根据权利要求1所述的一种数控弯排机，其特征在于机架台板上，在定位导柱两外侧各装有一块阶梯垫块和一块装在滑槽中的滑动挡块，沿滑槽边缘表面装有标尺。

3.一种数控弯排机弯折铜排的方法，其特征是使用权利要求1所述的数控弯排机，在其数控装置中输入软件程序，数控弯排机根据软件程序的输入参数控制数控弯排机的液压传动装置推动顶压头，按软件程序计算确定的顶压行程顶压加工弯折铜排；输入参数包括预定参数和实测参数，

实测参数是：

弯折铜排(24)的厚度(δ)；

上母铜排(25)、下母铜排(26)与弯折铜排(24)上搭接面(F1)和下搭接面(F2)之间的水平距离(b)；

上母铜排(25)下边与下母铜排(26)上边对应边棱之间直线距离(a)；

预定参数是：

弯折铜排(24)上端与上母铜排(25)的搭接长度(K1)；

弯折铜排(24)上端弯折点(J)至上母铜排(25)下边棱的距离(K2)；

弯折铜排(24)下端与下母铜排(26)的搭接长度(K3)；

弯折铜排(24)下端弯折点(G)至下母铜排(26)上边棱的距离(K4)。