CN103100582B - 毛坯件在冲压模具内放置位置的光电检测方法和检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种毛坯件在冲压模具内放置位置的光电检测方法和检测装置，其特征在于：在冲压模具内，位于毛坯件放置加工位置的边界上、下方固定设有光源发射器和红外线接收头，发射器和接收头与控制模块连接，用以检测该边界位置是否被待加工毛坯件遮盖，从而判定待加工毛坯件是否定位到位。本发明可实现对光源点微弱光信号变化的有效感知检测。
Description
技术领域：
本发明涉及一种机械加工领域，特别是毛坯件在冲压模具内放置位置的光电检测方法和检测装置。
背景技术：
在实施ZL 2009 1 0311649.4、ZL 2010 1 0228609.6等专利的过程中，以及在自动冲压过程，尤其是采用单件板料毛坯件自动送料的自动冲压中，冲裁前往往需要对毛坯件在模具中的放置位置进行自动检测判断，在现有自动检测中由于冲压过程的油污、金属粉末、粉尘和震动，以及普通冲床滑块下行至下止点前没有紧急制动、快速冲压分配给检测的时间少、检测精度、安装位置受限、板料变形、板料厚度不足等等，造成自动检测效果差，不能满足生产需要。另外，普通冲压模具、尤其是连续使用的普通冲压模具，模具寿命较短以及冲压环境恶劣造成检测装置易损，检测装置存在经常更换。
基于上述原因，在冲压过程，尤其是采用单件板料毛坯自动送料的自动冲压中，如何满足价格低廉、克服固体颗粒及油污等的极端不利影响、满足安装简便以及能远离模具活动部件等条件，即：实现对光源点微弱光信号变化的有效感知检测是本发明要解决的课题。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种毛坯件在冲压模具内放置位置的光电检测方法和检测装置，该方法和装置对微弱光信号检测效果显著，且设备成本低、工作稳定可靠，安装使用方便。
本发明毛坯件在冲压模具内放置位置的光电检测方法，其特征在于：在冲压模具内，位于毛坯件放置加工位置的边界上、下方固定设有光源发射器和红外线接收头，发射器和接收头与控制模块连接，用以检测该边界位置是否被待加工毛坯件遮盖，从而判定待加工毛坯件是否定位到位。
上述红外线接收头为常用于红外远距离遥控的高增益一体红外接收头，所述控制模块输出的编码脉冲信号控制所述光源发射器、使之发射与所述高增益一体红外接收头相匹配的编码红外光信号；所述接收头对接收的不同红外光信号转换为相应的接收信号输出、并传入所述控制模块，所述控制模块通过实时对比传入的信号与输出的信号，判定待加工毛坯件是否定位到位。
本发明毛坯件在冲压模具内放置位置的光电检测装置，其特征在于：包括冲压模具的上、下模体，在冲压模具内，位于毛坯件放置加工位置的边界上、下方固定设有光源发射器和红外线接收头，发射器和接收头与控制模块连接。
上述下模体上表面上设有若干个用于定位待加工毛坯件的定位钉，所述下模体位于毛坯件放置加工位置的边界下方设置光源发射器，所述下模体上表面上方设有红外线接收头，在光源发射器与下模体上表面之间设有用于导光的导光光路；或者所述下模体位于毛坯件放置加工位置的边界下方设置红外线接收头，所述下模体上表面上方设置光源发射器，在红外线接收头与下模体上表面之间设有用于导光的导光光路。
上述导光光路为设在下模体内的孔道。
上述孔道内设有导光材料。
上述导光材料为导光光纤。
上述导光光路与光源发射器之间设有聚焦透镜。
上述孔道旁侧设有喷气通道。
上述下模体上表面上方设置有喷射流体的喷嘴，以提高导光光路的通光量。
本发明的有益效果是：
1、 本发明红外线接收头可引用现有红外遥控的一体接收头作为接收装置，成本低廉，每只可在1元左右，使检测装置成本大大降低，有利于在普通冲压中的广泛应用。
2、 本发明充分利用了红外线接收头对微弱光信号检测效果显著的特点，以采用遥控20米的红外一体接收头为例，接收处光信号强度约为发射处的3800万分之一，还可有效检测。本发明实际对比效果为：如光线与红外线接收头对射，发射与接收间的间距=20mm、中间隔置23张A4打印纸，红外线接收头仍可有效感应到信号，如果发射光源采用激光或聚焦光源，其效果更佳。
3、 本发明控制模块通过对发射与接收的编码信号的对比，可有效排除其他干扰。
4、 本发明控制模块通过实时对比传入的信号与输出的信号，可实现一组编码信号时长<10毫秒。如图9b, 编码信号一周脉宽可以<1ms,如以3周组合为一编码小节时长<3ms，由于本发明控制模块通过实时对比传入的信号与输出的信号，一组编码只需少量编码小节的组合。
5、 本发明检测装置的检测效果显著，如图4或图6，下模体上表面每次刃磨后，导光材料上端面可以保持毛面，无需研磨抛光处理，即使其上有油污或微小固体颗粒，以及位于下模体上方的检测部件（如如图5的3）没有及时清洁，检测装置仍可正常工作。同时，导光材料的使用可以阻止油污等进入下模体导光光路。
6、 本发明的检测效果显著，使位于下模体上方的检测部件（如如图5的3）可以远离上模体的活动部件，有利于冲压加工类似如图2所示的冲件时，保证上模体卸料板外边缘至内侧宽度足够，特别有利于对已有普通冲床进行自动送料冲压改造时，已有旧模具可得到充分利用，也有利于新模具的结构设计。另外，导光材料上端面保持毛面，如图5，有利于光线散射。
7、 本发明在加工位置的边界设置导光光路。导光光路的导光材料采用小截面材料，如直径0.5至1mm的光纤，有利于冲压加工类似如图2所示的小尺寸冲件时，在下模体设置导光孔道。同时，采用小截面导光光路，提高毛坯件在模具内的初定位检测精度。而对于较大尺寸冲件，可以采用大截面导光光路。
8、 本发明有利于自动送料冲压、特别是普通冲床采用单件板料自动送料冲压实现高频率生产时模内定位的检测，有利于与冲床实现同步控制，冲件、模具、冲床得到有效保护。
附图说明：
图1是毛坯件的构造示意图；
图2是冲压后成品件的构造示意图；
图3是本发明下模俯视图；
图4是图3实施一的A-A剖面图；
图5是图3实施二的A-A剖面图；
图6是图3实施三的A-A剖面图；
图7是本发明另一种实施例的下模俯视图；
图8是本发明电路连接示意图；
图9是本发明电路的编码图；
其中图9a为发射高频示意图图；图9b为发射编码波示意图；图9c为发射信号调制波示意图；图9d接收后经接收头处理后返回到控制模块的信号图。
图10是本发明另一种实施例的下模俯视图。
具体实施方式：
本发明毛坯件在冲压模具内放置位置的光电检测方法，在冲压模具1内，位于毛坯件放置加工位置的边界上、下方固定设有光源发射器2和红外线接收头3，光源发射器2和红外线接收头3与控制模块连接，用以检测该边界位置是否被待加工毛坯件遮盖，从而判定待加工毛坯件是否定位到位。
上述红外线接收头为常用于红外远距离遥控的高增益一体红外接收头，所述控制模块输出的编码脉冲信号控制所述光源发射器、使之发射与所述高增益一体红外接收头相匹配的编码红外光信号；所述接收头对接收的不同红外光信号转换为相应的接收信号输出、并传入所述控制模块，所述控制模块通过实时对比传入的信号与输出的信号，判定待加工毛坯件是否定位到位。
本发明毛坯件在冲压模具内放置位置的光电检测装置，
包括冲压模具的上、下模体101、102，在冲压模具内，位于毛坯件放置加工位置的边界上、下方固定设有光源发射器2和红外线接收头3，发射器和接收头与控制模块连接。
上述下模体102上表面上设有若干个用于定位待加工毛坯件的定位钉4，所述下模体102位于毛坯件5放置加工位置的边界下方设置光源发射器2，所述下模体102上表面上方设有红外线接收头3，在光源发射器与下模体上表面之间设有用于导光的导光光路10；或者所述下模体位于毛坯件放置加工位置的边界下方设置红外线接收头3，所述下模体上表面上方设置光源发射2器，在红外线接收头与下模体上表面之间设有用于导光的导光光路10。
如图5所示，上述装置是以光源发射器2设置在下模体内，红外线接收头3设在下模体上方为例的，如图4所示，上述装置以光源发射器2设置在下模体上方，红外线接收头3设在下模体内，上述位于下模体上方的光源发射器2或红外线接收头3可以是位于导光光路10的正上方或为避让上模而位于距离正上方较远的位置，如距离5-20mm。
为了设计合理，上述导光光路10为设在下模体内的孔道7，上述孔道内设有导光材料。上述导光材料为导光光纤，该导光光纤的直径可以为0.5-6mm。
为了使感应效果更好，上述导光光路10与光源发射器2之间设有聚焦透镜6（如图5所示）。
为了避免油污、灰尘等遮盖堵塞孔道7，或者杂物污染孔道下方的检测部件，上述孔道7旁侧设有喷气通道8（如图6所示）。
为了有利于光线感应，上述下模体上表面上方设置有喷射流体的喷嘴9（如图6所示），以提高导光光路的通光量。喷射流体包含液态流体时更有利于提高导光光路的通光量，同时起到润滑模具的作用。
在本发明冲压模具外侧还设有接近开关传感器11（如图7所示），该接近开关传感器与本发明光源发射器、红外线接收头配合使用，由于现有接近开关传感器位于冲压模具外侧，这样就不会受到模具尺寸过小而放置不下的影响，以及受到油污、金属粉末、粉尘等的影响。光源发射器2和红外线接收头3设置在毛坯件加工位置的边界（或边界内侧），工作时，当接近开关传感器11有感应到毛坯件通过，同时导光光路10没有被毛坯件遮盖（即光源发射器发射的光线能被红外线接收头接收到），则反映毛坯件已准确到位，从而后续可触发上模体进行冲压动作；当接近开关传感器11有感应到毛坯件通过，而导光光路10被毛坯件遮盖（即光源发射器发射的光线没能被红外线接收头接收到），即毛坯件遮挡了光源发射器发射的光线，即表示毛坯件未准确到位，从而就不能触发上模体进行冲压动作。
另一种实施例如图10所示，不采用接近开关传感器11，仅采用光源发射器和红外线接收头，光源发射器2或和红外线接收头3设置在毛坯件加工位置的边界（或边界外侧），工作时，导光光路10没有被毛坯件遮盖（即光源发射器发射的光线能被红外线接收头接收到，反映毛坯件未准确到位，从而不能触发上模体进行冲压动作；当导光光路10被毛坯件遮盖（即光源发射器发射的光线不能被红外线接收头接收到），即毛坯件遮挡了光源发射器发射的光线，即表示毛坯件已准确到位，从而就可以触发上模体进行冲压动作。
本发明的有益效果是：
1、本发明红外线接收头可引用现有红外遥控的一体接收头作为接收装置，成本低廉，每只可在1元左右，使检测装置成本大大降低，有利于在普通冲压中的广泛应用。
2、本发明充分利用了红外线接收头对微弱光信号检测效果显著的特点，以采用遥控20米的红外一体接收头为例，接收处光信号强度约为发射处的3800万分之一，还可有效检测。本发明实际对比效果为：如光线与红外线接收头对射，发射与接收间的间距=20mm、中间隔置23张A4打印纸，红外线接收头仍可有效感应到信号，如果发射光源采用激光或聚焦光源，其效果更佳。
3、本发明控制模块通过对发射与接收的编码信号的对比，可有效排除其他干扰。
4、本发明控制模块通过实时对比传入的信号与输出的信号，可实现一组编码信号时长<10毫秒。如图9b, 编码信号一周脉宽可以<1ms,如以3周组合为一编码小节时长<3ms，由于本发明控制模块通过实时对比传入的信号与输出的信号，一组编码只需少量编码小节的组合。
5、本发明检测装置的检测效果显著，如图4或图6，下模体上表面每次刃磨后，导光材料上端面可以保持毛面，无需研磨抛光处理，即使其上有油污或微小固体颗粒，以及位于下模体上方的检测部件（如如图5的3）没有及时清洁，检测装置仍可正常工作。同时，导光材料的使用可以阻止油污等进入下模体导光光路。
6、本发明的检测效果显著，使位于下模体上方的检测部件（如如图5的3）可以远离上模体的活动部件，有利于冲压加工类似如图2所示的冲件时，保证上模体卸料板外边缘至内侧宽度足够，特别有利于对已有普通冲床进行自动送料冲压改造时，已有旧模具可得到充分利用，也有利于新模具的结构设计。另外，导光材料上端面保持毛面，如图5，有利于光线散射。
7、本发明在加工位置的边界设置导光光路。导光光路的导光材料采用小截面材料，如直径0.5至1mm的光纤，有利于冲压加工类似如图2所示的小尺寸冲件时，在下模体设置导光孔道。同时，采用小截面导光光路，提高毛坯件在模具内的初定位检测精度。而对于较大尺寸冲件，可以采用大截面导光光路。
8、本发明有利于自动送料冲压、特别是普通冲床采用单件板料自动送料冲压实现高频率生产时模内定位的检测，有利于与冲床实现同步控制，冲件、模具、冲床得到有效保护。
Claims (7)
1.一种毛坯件在冲压模具内放置位置的光电检测方法，其特征在于：在冲压模具内，位于毛坯件放置加工位置的边界上、下方固定设有光源发射器和红外线接收头，发射器和接收头与控制模块连接，所述红外线接收头为常用于红外远距离遥控的高增益一体红外接收头，所述控制模块输出的编码脉冲信号控制所述光源发射器、使之发射与所述高增益一体红外接收头相匹配的编码红外光信号；所述接收头对接收的不同红外光信号转换为相应的接收信号输出、并传入所述控制模块，所述控制模块通过实时对比传入的信号与输出的信号，用以检测该边界位置是否被待加工毛坯件遮盖，从而判定待加工毛坯件是否定位到位。
2.一种毛坯件在冲压模具内放置位置的光电检测装置，其特征在于：包括冲压模具的上、下模体，在冲压模具内，位于毛坯件放置加工位置的边界上、下方固定设有光源发射器和红外线接收头，所述红外线接收头为常用于红外远距离遥控的高增益一体红外接收头，发射器和接收头与控制模块连接，所述控制模块输出的编码脉冲信号控制所述光源发射器，使之发射与所述高增益一体红外接收头相匹配的编码红外光信号，所述下模体上表面上设有若干个用于定位待加工毛坯件的定位钉，所述下模体位于毛坯件放置加工位置的边界下方设置光源发射器，所述下模体上表面上方设有红外线接收头，在光源发射器与下模体上表面之间设有用于导光的导光光路，所述下模体上表面上方设置有喷射流体的喷嘴，以提高导光光路的通光量。
3.根据权利要求2所述的毛坯件在冲压模具内放置位置的光电检测装置，其特征在于：所述导光光路为设在下模体内的孔道。
4.根据权利要求3所述的毛坯件在冲压模具内放置位置的光电检测装置，其特征在于：所述孔道内设有导光材料。
5.根据权利要求4所述的毛坯件在冲压模具内放置位置的光电检测装置，其特征在于：所述导光材料为导光光纤。
6.根据权利要求2、4或5所述的毛坯件在冲压模具内放置位置的光电检测装置，其特征在于：所述导光光路与光源发射器之间设有聚焦透镜。
7.根据权利要求3、4或5所述的毛坯件在冲压模具内放置位置的光电检测装置，其特征在于：所述孔道旁侧设有喷气通道。
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