CN102764798A - 一种数控转塔冲床模具磨损在线检测系统及工作方法 - Google Patents

Abstract

一种数控转塔冲床模具磨损在线检测系统及工作方法。涉及数控转塔冲床模具磨损在线检测系统及工作方法。提供了一种能适应冲压工作的实际状况，可靠地获取在线冲压力数据，进而能判断模具工作状况的数控转塔冲床模具磨损在线检测系统及工作方法。所述数控转塔冲床包括液压驱动缸、冲头、打击头、上模、下模和控制器，还包括相互连接的冲压力跟踪采集器、冲压力信号采集与调理电路和控制电路，所述控制电路连接所述控制器；所述冲压力跟踪采集器设在所述上模以上的力传导位置上。本发明的技术方案能够适应冲压工作的实际情况，承受“脉冲”冲击载荷，高可靠性地获取在线工作压力值；进而满足全自动化生产的要求。

Description

一种数控转塔冲床模具磨损在线检测系统及工作方法

技术领域

本发明涉及数控转塔冲床的自动化技术领域，尤其涉及数控转塔冲床模具磨损在线检测系统及工作方法。

背景技术

数控转塔冲床上面的模具，在长时间使用以后，会出现磨损现象，导致冲裁力增大，或由于模具自身质量问题，在冲压过程中也会出现折断、裂纹等现象，从而导致所冲压的板材加工质量出现异常，严重时会造成机床和模具损坏。即使在单机生产作业时，有操作者在机床旁边，也很难及时发现模具出现问题，会产生大量的废次品。随着自动化要求的提高，在板料自动加工生产线上，基本处于无人值守状态，无法及时发现模具磨损、损坏，一旦模具出现异常，就会造成大量的废次品产生，从而造成浪费。在上述背景下，研究模具磨损在线检测技术显得尤为重要。

国家知识产权局2010.10.20.公开的CN201609956U，名称“模具温度检测器”的专利技术，为确保模具的良好运行状态，提出了对模具进行温度采集的技术方案。但金属板材加工过程中，即便模具处于良好的状态，在长时间工作中仍会产生大量的热量。也就是说该种技术手段会“误报警”。

国家知识产权局2012.1.4.公开的CN102305794A，名称“一种在线模具安全检测仪”的专利技术，为维护模具在线工作的可靠性，提出在工作中对模具进行在线成像的技术手段。该种手段应用于注塑模具应该能满足使用要求，但应用在板材加工时，由于冲压过程中的振动因素，使得成像技术客观地体现模具的精确轮廓形状。

发明内容

本发明针对以上问题，提供了一种能适应冲压工作的实际状况，可靠地获取在线冲压力数据，进而能判断模具工作状况的数控转塔冲床模具磨损在线检测系统及工作方法。

本发明的技术方案是：所述数控转塔冲床包括液压驱动缸、冲头、打击头、上模、下模和控制器，还包括相互连接的冲压力跟踪采集器、冲压力信号采集与调理电路和控制电路，所述控制电路连接所述控制器；所述冲压力跟踪采集器设在所述上模以上的力传导位置上。

冲压力跟踪采集器为测力传感器，所述测力传感器设在所述冲头与打击头之间，所述测力传感器连接所述控制电路。

冲压力跟踪采集器为检测液压油压力的液压传感器，所述液压传感器连通液压驱动缸，所述液压传感器连接所述控制电路。

本发明的工作方法，所述控制电路中包括处理器和存储器，所述存储器中记载有：标准冲压力值、将工作中所述冲压力跟踪采集器数据与所述标准冲压力值比较的比较程序；

然后，按以下步骤进行：

1）、主机运行；

2）、采集冲压力在线工作数据；

3）、及时将所述在线工作数据与所述标准冲压力值进行比较；

3.1）、在允许范围内，去步骤1），继续工作，

3.2）、超出允许范围，停止运行，报警；

4）、完毕。

本发明采用力传感器采集冲床工作过程中冲压力信号，并通过对冲压力曲线的比较来完成模具磨损状况的判断，一旦冲压力曲线出现异常（例如：模具刃口磨损，会造成压力异常增大；模具崩刃，会造成压力减小；模具断裂，会造成压力锐减），不符合标准曲线的容许量，立即报警并停机；避免产生大量残次品，或给模具造成更大的毁损。本发明的技术方案能够适应冲压工作的实际情况，承受“脉冲”冲击载荷，高可靠性地获取在线工作压力值，通过与学习过程获取的标准压力曲线比较，可以判断出模具的实际状况；进而满足全自动化生产的要求。

附图说明

图1是本发明的结构示意图一，

图2是本发明的结构示意图二，

图3是本发明模具故障状况一的示意图，

图4是本发明模具故障状况二的示意图，

图5是本发明模具故障状况三的示意图，

图6是本发明原理框图，

图7是本发明的工作流程图，

图8是本发明标准压力曲线图一（不锈钢材质），

图9是本发明标准压力曲线图二（铁质），

图10是本发明异常压力曲线图一，

图11是本发明异常压力曲线图二；

图中1是液压驱动缸，11是液压传感器，2是冲头，3是测力传感器，4是打击头，5是上模，51是磨损上模，52是崩刃上模，53是断裂上模。

具体实施方式

本发明如图1、2所示：所述数控转塔冲床包括液压驱动缸1、冲头2、打击4头、上模5、下模和控制器，还包括相互连接的冲压力跟踪采集器、冲压力信号采集与调理电路和控制电路，所述控制电路连接所述控制器；所述冲压力跟踪采集器设在所述上模5以上的力传导位置上。

本发明的第一种实施方式如图1所示，冲压力跟踪采集器为测力传感器3，所述测力传感器3设在所述冲头2与打击头4之间，采集冲压力反作用于打击头上的轴向力，所述测力传感器3连接所述控制电路。测力传感器3根据不同吨位的要求，可选择不同信号的动态压力传感器。

本发明的第二种实施方式如图1所示，冲压力跟踪采集器为检测液压油压力的液压传感器11，所述液压传感器11连通液压驱动缸1，所述液压传感器11连接所述控制电路。液压传感器11是检测工作时液压油压力的变化来作为压力值换算的基础数据。同样能反映出相应的冲压力值。

本发明的工作方法，如图3-11所示，所述控制电路中包括处理器和存储器，所述存储器中记载有：标准冲压力值、将工作中所述冲压力跟踪采集器数据与所述标准冲压力值比较的比较程序；标准冲压力值如图8、9所示，在此需要说明的是：标准冲压力值有两种获取方式，一是人工输入，二是自学习自动采集；但获取标准冲压力值还不足以满足加工的要求，还需要设置容许值，也就是微量磨损情况下，仍能加工出满足设计要求产品的范围，该容许值需要人工根据加工精度的要求进行输入；提出该技术措施，本领域技术人员应当是能够根据前述精度要求实现前述容许值的选择的，因此此处不再赘述。

然后，按以下步骤进行：

1）、主机运行；

2）、采集冲压力在线工作数据；

3）、及时将所述在线工作数据与所述标准冲压力值进行比较；

3.1）、在允许范围内，去步骤1），继续工作，

3.2）、超出允许范围，停止运行，报警；如图10、11的异常压力曲线；

4）、完毕。

具体地说，模具在工作中，无论是上模5还是下模出现故障，都会导致压力值出现变化。最常见的故障如图3、4、5所示，即出现磨损上模51、崩刃上模52、断裂上模53。在出现磨损时，压力曲线会增高；出现崩刃时，压力曲线如图10所示；出现断裂时，压力曲线如图11所示。该几种故障情况都会与标准曲线有较大的差异，比较程序判定超出容许值时，即会提出报警、停机。

本发明的检测系统主要采用力传感器采集冲床工作过程中冲压力信号，并通过对冲压力曲线的比较来完成模具磨损状况的判断，一旦冲压力曲线出现异常，超过标准曲线的容许值，立即报警并停机。该系统嵌入工控机作为主控单元，并且采用工业级高速数据采集卡作为信号采集单元，使用力传感器采集冲头的冲压信号。通过实时检测模具的使用情况，来实现全自动化生产过程。

本发明的组成：

1、动态力传感器；完成冲头冲压过程的力的测量，传感器安装在冲头部位，用以检测和记录整个产品成型过程中冲头力的变化情况，以反映冲头的磨损和损坏情况。

2、检测系统；对来自动态力传感器的数据，进行调理，并转换为数字信号，供分析系统进行记录和分析。

3、分析系统；该系统采用嵌入式工控电脑作为主控单元，并采用工业级高速数据采集卡作为信号采集单元，使用力传感器采集冲头的冲压信号，同时提供I/O信号和机床数控系统进行通讯。

本发明的功能如下：

1、能够精确地在线采集并记录、形成每次冲压过程中的冲压力曲线；

2、检测系统具有专家数据库，数据库具有冲床标配模具在常规工况下测得的标准冲压力曲线及对应的容差范围；容差范围使用者可以根据加工产品的精度要求来进行设定。比如：模具磨损情况下，容差上限范围设定得大，冲压出的孔槽的毛刺就大，孔的精度也差。

3、数据库具有及时更新功能，即根据不同材质、不同冲压平面尺寸和不同板料厚度建立新的标准参数；如图8是不锈钢材质，1.2mm厚度，冲压直径30mm的压力曲线；图9是铁质薄板，1mm厚度，冲压直径30mm；

4、根据本次加工的材质、冲压孔槽尺寸、板厚，在系统中寻找对应的标准冲压曲线，并进行比较；

5、检测系统具有自学习功能，能够自动学习不同工况下第一次冲压过程中冲压力曲线，并记录到自学习数据库中作为模具磨损的评价标准；（为实现模具寿命预估创造基础）

6、检测系统具备标准和自学习两种工作模式，在标准模式下，系统调用数控系统发来的安装模具和加工板材型号的信息，另一方面，能够向数控系统提供模具磨损的判断结构；

7、检测系统具有图形显示功能，能够实现实时的冲压力曲线及相对应的标准冲压力曲线和容差曲线（容许的误差范围），并给出分析结果；

如模具出现问题，比如磨损、轴向断裂、径向断裂，形成的冲压力曲线就会出现较大的变化。图10与图9的加工环境一样，出现上模轴向断裂时的曲线，此时压力值大约在12500N左右，相对于图9中正常冲压状态的15000N以上的峰值大幅度下降。图11是出现径向断裂的情况，相当于“空冲”。

8、检测系统还具有报警、停机功能，能够根据分析结果做出报警和停机的动作。

Claims (4)

1.一种数控转塔冲床模具磨损在线检测系统，所述数控转塔冲床包括液压驱动缸、冲头、打击头、上模、下模和控制器，其特征在于，还包括相互连接的冲压力跟踪采集器、冲压力信号采集与调理电路和控制电路，所述控制电路连接所述控制器；所述冲压力跟踪采集器设在所述上模以上的力传导位置上。

2.根据权利要求1所述的一种数控转塔冲床模具磨损在线检测系统，其特征在于，冲压力跟踪采集器为测力传感器，所述测力传感器设在所述冲头与打击头之间，所述测力传感器连接所述控制电路。

3.根据权利要求1所述的一种数控转塔冲床模具磨损在线检测系统，其特征在于，冲压力跟踪采集器为检测液压油压力的液压传感器，所述液压传感器连通液压驱动缸，所述液压传感器连接所述控制电路。

4.一种权利要求1所述数控转塔冲床模具磨损在线检测系统的工作方法，其特征在于，所述控制电路中包括处理器和存储器，所述存储器中记载有：标准冲压力值、将工作中所述冲压力跟踪采集器数据与所述标准冲压力值比较的比较程序；

然后，按以下步骤进行：

1）、主机运行；

2）、采集冲压力在线工作数据；

3）、及时将所述在线工作数据与所述标准冲压力值进行比较；

3.1）、在允许范围内，去步骤1），继续工作，

3.2）、超出允许范围，停止运行，报警；

4）、完毕。

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