CN101712053A - 一种基于多矫直头的快速矫直装置与方法 - Google Patents

一种基于多矫直头的快速矫直装置与方法 Download PDF

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本发明公开了一种基于多矫直头的快速矫直装置与方法。传输辊道两侧分别依次装有与传输辊道平行的直线导轨和齿条，两根直线导轨上各装有三个滑块，各个滑块上的一端均装有步进电机，步进电机通过齿轮与齿条啮合，滑块的另一端装有矫直头，两根齿条的两端各有一个限位块，在其中一根直线导轨一端且在传输通道一侧装有在同一直线上、间距相等，且平行于传输通道三个激光传感器，激光传感器，三个激光传感器及步进电机均与计算机连接，计算机通过分析三个激光传感器的采集数据确定各矫直头的移动及进给；计算机通过控制步进电机使滑块带动矫直头在沿直线导轨方向运动。本发明可实现对单弧度及S弯工件的快速矫直。

Description

一种基于多矫直头的快速矫直装置与方法
技术领域
本发明涉及自动矫直装置与方法，尤其是涉及一种基于多矫直头的快速矫直装置与方法。
背景技术
很多工件加工后会产生弯曲变形，严重影响工件的质量，因此需要对工件进行矫直。目前国内外的液压矫直机普遍都采用单点、固定的矫直模式，矫直时将工件简支在两支撑块之间，中间的矫直头对工件施加一定的反向矫直载荷，工件在该载荷下产生反向的弯曲变形，若该变形在矫直头提起后部分回弹，部分为永久的塑性变形，若回弹量等于工件的反向弯曲量，则工件被矫直。该类矫直装置的支撑块及矫直头在横向多采用固定式结构，难以做到的根据工件的不同弯曲程度进行调整，并且只有一个或一对矫直头，这种模式可以解决单弧度弯曲形式，而工件的弯曲变形的形式较多，生产实践中工件的变形往往是S弯，若采用传统的固定式、单弧度的矫直装置不能一次性的矫直S弯，需将S弯分解成单弧度进行矫直，这样则需要频繁的人工调整支撑块，矫直效率较低，已不能满足生产实践的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于多矫直头的快速矫直装置与方法，它可实现对单弧度及S弯工件的快速矫直。
本发明采用的技术方案是：
一、一种基于多矫直头的快速矫直装置：
传输辊道两侧分别依次装有与传输辊道平行的直线导轨和齿条，两根直线导轨上各装有三个滑块，各个滑块上的一端均装有步进电机，步进电机通过齿轮与齿条啮合，滑块的另一端装有矫直头，两根齿条的两端各有一个限位块，在其中一根直线导轨一端且在传输通道一侧装有三个激光传感器，激光传感器在同一直线上、间距相等，且平行于传输通道，三个激光传感器及步进电机均与计算机连接，计算机通过分析三个激光传感器的采集数据确定各矫直头的移动及进给；计算机通过控制步进电机使滑块带动矫直头在沿直线导轨方向运动。
矫直头为液压缸的活塞杆，其液压缸的油路为：液压泵进油口通过滤油器连油箱，液压泵出油口的一路经第一个单向阀与三位四通伺服阀进油口相连，三位四通伺服阀中位的回油口与油箱相连，三位四通伺服阀第一个出油口直接与液压缸的无杆腔相连，三位四通伺服阀第二个出油口经过第一个溢流阀与第二个单向阀并联的保护装置与液压缸的有杆腔相连；液压泵出油口的另一路经第二个溢流阀与油箱相连，并经开关与压力表相连。
二、一种基于多矫直头的快速矫直方法：
计算机根据所求极值点及拐点的的横坐标确定各矫直头沿直线导轨横向移动的位置，拐点处两侧直线导轨对应位置处各布置一个矫直头作为支撑，同时进入矫直区的被矫工件两端背离相邻极值点方向也各布置一个矫直头作为支撑，用作支撑的矫直头在垂直直线导轨方向移动至传输辊道的中心线处；靠近极值点一侧的直线导轨对应位置处布置一矫直头，其垂直直线导轨方向位移量由该极值点的纵向位移量按照弹塑性力学理论确定。
本发明具有的有益效果是：
本发明提供了一种基于多矫直头的快速矫直装置与方法，它可实现对单弧度及S弯工件的快速矫直。
附图说明
图1是本系统的总体结构原理示意图。
图2是矫直头液压回路示意图。
图3是矫直单弧度工件矫直头位置分布示意图。
图4是矫直S弯工件矫直头位置分布示意图。
图中：1、激光传感器；2、限位块；3、齿轮；4、齿条；5、直线导轨；6、步进电机；7、矫直头；8、滑块；9、被矫工件；10、传输辊道；11、计算机。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。
如图1所示，本发明在传输辊道10两侧分别依次装有与传输辊道10平行的直线导轨5和齿条4，两根直线导轨5上各装有三个滑块8，各个滑块8上的一端均装有步进电机6，步进电机6通过齿轮3与齿条4啮合，滑块8的另一端装有矫直头7，两根齿条4的两端各有一个限位块2，在其中一根直线导轨5一端且在传输通道10一侧装有三个激光传感器1，激光传感器1在同一直线上、间距相等，且平行于传输通道10，三个激光传感器1及步进电机6均与计算机11连接，计算机11通过分析三个激光传感器1的采集数据确定各矫直头7的移动及进给；计算机11通过控制步进电机6使滑块8带动矫直头7在沿直线导轨5方向运动。
如图2所示，所述的矫直头7为液压缸的活塞杆，其液压缸的油路为：液压泵进油口通过滤油器连油箱，液压泵出油口的一路经第一个单向阀与三位四通伺服阀进油口相连，三位四通伺服阀中位的回油口与油箱相连，三位四通伺服阀第一个出油口直接与液压缸的无杆腔相连，三位四通伺服阀第二个出油口经过第一个溢流阀与第二个单向阀并联的保护装置与液压缸的有杆腔相连；液压泵出油口的另一路经第二个溢流阀与油箱相连，并经开关与压力表相连。
本发明的工作原理如下：
三个激光传感器1采用三点法对被矫工件9进行位移量测量，要求传输辊道10每次按三个激光传感器1的间距进给；计算机11对三个激光传感器1所采集的数据按最小二乘法进行拟合，然后对所得拟合曲线进行一次求导，求出其极值点，再进行二次求导求出其拐点。
计算机11根据所求极值点及拐点的的横坐标确定各矫直头7沿直线导轨5横向移动的位置，拐点处两侧直线导轨5对应位置处各布置一个矫直头7作为支撑，同时进入矫直区的被矫工件9两端背离相邻极值点方向也各布置一个矫直头7作为支撑，用作支撑的矫直头7在垂直直线导轨5方向移动至传输辊道10的中心线处；靠近极值点一侧的直线导轨5对应位置处布置一矫直头7，其垂直直线导轨5方向位移量由该极值点的纵向位移量按照弹塑性力学理论确定。
矫直头7在垂直直线导轨5方向的位移量由计算机11通过控制液压回路中的三位四通伺服阀实现。当三位四通伺服阀右位导通时，矫直头7实现进给；当三位四通伺服阀左位导通时，矫直头7退回；当三位四通伺服阀中位导通时，矫直头7静止。
整个矫直过程可分为前期的测量和后期的矫直两大步骤。首先，被矫工件9在传输辊道10的输送下先依次经过前面的三个激光传感器1，这里传输辊道10按照三个激光传感器1的间距进给，以便激光传感器1在采集位移量时可采用三点法计算直线度，以消除装置自身引入的直线度误差。待被矫工件9进入矫直区一定长度后，传输辊道10停止进给，计算机11通过对被测数据采用最小二乘法进行拟合，得出被矫工件9的轮廓曲线，然后控制步进电机6使矫直头7走到相应位置，这里矫直头7的位置组合用举例加以说明。
如图3所示为被矫工件9为单弧度时的矫直头7位置关系。这种情况下，只需用到三个矫直头7，其中两个是作为支撑，一个真正起到矫直头的功能。矫直头7-4和矫直头7-6沿传输辊道10方向对应位置为被矫工件9进入矫直区部分的两端，沿垂直传输辊道10方向进给到中心线位置处，用作矫直时的支撑。矫直头7-2沿传输辊道10方向对应位置为被矫工件9进入矫直区部分的极点，也就是位移量绝对值最大点处，矫直头7-2沿垂直传输辊道10方向进给量由极值点的纵向位移量按照弹塑性力学理论确定。
如图4所示为被矫工件9为S弯时的矫直头7位置关系。这种情况下，六个矫直头都要被用到，其中四个用作支撑，两个真正起到矫直头的功能。矫直头7-4和矫直头7-3在传输辊道10方向对应位置为被矫工件9进入矫直区部分的两端，沿垂直传输辊道10方向进给到中心线位置处，用作矫直时的支撑。矫直头7-2和矫直头7-5在传输辊道10方向对应位置为被矫工件9进入矫直区部分的拐点处，沿垂直传输辊道10方向进给到中心线位置处，也用作矫直时的支撑。矫直头7-1和矫直头7-6沿传输辊道10方向对应位置为被矫工件9进入矫直区部分的两个极点处，也就是位移量绝对值最大处，矫直头7-1和矫直头7-6沿垂直传输辊道10方向进给量由极值点的纵向位移量按照弹塑性力学理论确定。
上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于多矫直头的快速矫直装置，其特征在于：传输辊道(10)两侧分别依次装有与传输辊道(10)平行的直线导轨(5)和齿条(4)，两根直线导轨(5)上各装有三个滑块(8)，各个滑块(8)上的一端均装有步进电机(6)，步进电机(6)通过齿轮(3)与齿条(4)啮合，滑块(8)的另一端装有矫直头(7)，两根齿条(4)的两端各有一个限位块(2)，在其中一根直线导轨(5)一端且在传输通道(10)一侧装有三个激光传感器(1)，激光传感器(1)在同一直线上、间距相等，且平行于传输通道(10)，三个激光传感器(1)及步进电机(6)均与计算机(11)连接，计算机(11)通过分析三个激光传感器(1)的采集数据确定各矫直头(7)的移动及进给；计算机(11)通过控制步进电机(6)使滑块(8)带动矫直头(7)在沿直线导轨(5)方向运动。
2.根据权利要求1所述的一种基于多矫直头的快速矫直装置，其特征在于：所述的矫直头(7)为液压缸的活塞杆，其液压缸的油路为：液压泵进油口通过滤油器连油箱，液压泵出油口的一路经第一个单向阀与三位四通伺服阀进油口相连，三位四通伺服阀中位的回油口与油箱相连，三位四通伺服阀第一个出油口直接与液压缸的无杆腔相连，三位四通伺服阀第二个出油口经过第一个溢流阀与第二个单向阀并联的保护装置与液压缸的有杆腔相连；液压泵出油口的另一路经第二个溢流阀与油箱相连，并经开关与压力表相连。
3.一种基于多矫直头的快速矫直方法，其特征在于：三个激光传感器(1)采用三点法对被矫工件(9)进行位移量测量，要求传输辊道(10)每次按三个激光传感器(1)的间距进给；计算机(11)对三个激光传感器(1)所采集的数据按最小二乘法进行拟合，然后对所得拟合曲线进行一次求导，求出其极值点，再进行二次求导求出其拐点。
4.根据权利要求3所述的一种基于多矫直头的快速矫直方法，其特征在于：计算机(11)根据所求极值点及拐点的的横坐标确定各矫直头(7)沿直线导轨(5)横向移动的位置，拐点处两侧直线导轨(5)对应位置处各布置一个矫直头(7)作为支撑，同时进入矫直区的被矫工件(9)两端背离相邻极值点方向也各布置一个矫直头(7)作为支撑，用作支撑的矫直头(7)在垂直直线导轨(5)方向移动至传输辊道(10)的中心线处；靠近极值点一侧的直线导轨(5)对应位置处布置一矫直头(7)，其垂直直线导轨(5)方向位移量由该极值点的纵向位移量按照弹塑性力学理论确定。
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