CN105983607A - 数控多功能金属张拉机 - Google Patents

Abstract

本发明属于金属冷拉成型技术领域，是一种可将金属板材、异型材拉等伸至材料屈服极限后，通过多维运动、翻转、扭曲，迫使其与三维模具贴合、成型的机械设备。该设备由左、中、右三个工作平台组成，其中左、右平台上各设置有一台独立的四轴拉伸机组，机组上带有加紧装置的钳口在液压系统驱动下，实现X、Y、Z三向位移运动及旋转运劫。左、右平台上均设置有导轨、链条、销孔等，用以固定机组，并通过驱动装置实现机组在平台上的自走，以适应拉伸不同长度工件的需求。中间平台表面设置有T型槽，用以固定模具，下方设置有液压驱动装置，可实现举升及前后翻转运动，与左右两个四轴运动机组配合，硬件控制系统的指令操作下，实现十轴联动张拉。

Description

数控多功能金属张拉机

技术领域

本发明属于金属材料冷拉成型技术领域，主要提供了一种可将金属板材、异型板材、管材等金材料按照其不同特性拉伸至其屈服强度再通过位移、旋转、扭曲等多维运动迫使其按照特定工装治具定位、成型的冷拉设备。

背景技术

随着我国工业化水平的提高，以及航空器材、高铁、运载火箭、导弹、船舶等大型装备制造领域对产品质量以及工艺要求的不断提高，越来越多的产品在骨架与蒙皮材料的选择上，采用强度更高、质量更轻的各种新型合成金属材料。同时为了使产品更符合空气动力学原理，在材料的截面形式上，越来越多的异型材及异蒙皮板材得到广泛的应用。然而目前传统的冲压、辊弯技术及设备无法实现将这些异型材及板材按照产品设计需要进行拉伸、位移、扭曲等多维张拉并最终实现与3D工装治具的完美贴合，大部分主梁、蒙皮等组件只能通过纯手工制作，生产效率低下、产品质量难以控制，严重制约了我国在大型装备制造领域的发展。而多功能金属张拉机的问世，彻底解决了上述难题，通过精巧的机械结构设计和强大的软件控制系统，可以轻松完成异型材、异型板材的多维张拉需求，使弯梁、蒙皮等产品生产工艺简化，产品质量及生产效率大幅度提高，填补了国内外该技术领域的空白。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，要提供一种数控多功能金属张拉机，该金属张拉机通过分别设置在左右两端工作平台上的四轴连动钳口及可举升、翻转的中间模具平台，在控制系统指令及液压系统驱动下，进行十轴连动工作，最终的实现异形材骨架梁、异型蒙皮等工件的多维立体张拉成型。

本发明的目的是这样实现的，该数控多功能金属张拉机包括由左侧工作平台Ⅰ、中间工作平台Ⅱ、右侧工作平台Ⅲ和控制系统Ⅳ四个部份，所述左侧工作平台Ⅰ及右侧工作平台Ⅲ对称布置在中间工作平台Ⅱ左右两侧，控制装置Ⅳ对左侧工作平台Ⅰ、中间工作平台Ⅱ和右侧工作平台Ⅲ实现控制。

所述左侧工作平台Ⅰ及右侧工作平台Ⅲ分别由工作平台、拉伸机组两部份组成，其中，所述工作平台上设置有用于固定拉伸机组运动方向的“T”型导轨、定位凹槽、定位销孔、用以安装机组拖动装置的凹槽。

所述工作平台上的机组拖动装置包括由链条或钢丝绳、齿轮齿条组成的传动装置、用以驱动传动装置的，由电机、减速机组成的动力装置。

所述拉伸机组设置在工作平台上，它包括X基座、X滑动体、Y方向滑动体、Z方向滑动体、旋转体、夹钳体，以及液压系统、操控面板；所述X滑动体安装于X基座上；所述液压系统、操控面板、Y方向滑动体安装于X滑动体上；所述Z方向滑动体安装于Y方向滑动体上；旋转体安装于Z方向滑动体上；所述夹钳 体安装于旋转体上。

所述X方向滑动体通过X压板、X导轨及X油缸组固定在X基座上，所述X油缸组驱动X方向滑动体在X基座上做X方向运动。

所述Y方向滑动体通过Y压板、Y导轨和Y油缸组固定在X滑动体上，所述Y油缸组驱动Y方向滑动体在X滑动体上做Y方向运动。

所述Z方向滑动体通过Z压板、Z导轨及Z油缸组固定在Y滑运体上；所述z油缸组驱动Z方向滑动体在Y滑动体上做Z方向运动。

所述旋转体通过旋转轴、法兰盘和旋转油缸固定在Z方向滑动体上；所述旋转油缸驱动旋转体以旋转轴为中心在Z方向滑动体上作旋转运动。

所述夹钳体通过销轴固定在旋转体上，所述夹钳体包括油缸座、连接油缸座的夹紧油缸组、在夹钳体内固定在夹紧油缸组上的钳口；

所述液压系统安放在X方向滑动体之上，液压系统包括液压油箱、液压集成系统、电气控制箱，以及由液压站分配到各油缸的管路组件；

所述电气控制箱由空气开关、交流接触器、过载保护器、继电器、隔离变压器、开关电源、控制信号收发器、比例驱动器组成；

所述操控面板包含固定支架、旋转连接体，操纵箱、控制信号灯组件、控制按钮组件；所述的旋转连接体一端固定在X滑动体顶部，另一端通过固定支架与旋转连接体相连，旋转连接体另一端固定有操纵箱上，操纵箱表面布置有控制信号灯组件和控制按钮组件。

所述的中间工作平台Ⅱ包括顶层工作平台、同步举升装置、地下基础平台、举升油缸组、举升液压系统组和中间操作面板，所述顶层工作平台通过底部的多个铰接座与举升油缸组及同步举升装置铰接，所述顶层工作平台上表面设置有“T”型导轨；所述的地下基础平台通过多个铰接座与举升油缸组铰接，所述的地下基础平台上还加工有多个螺纹孔，所述多个螺纹孔用以连接和固定同步举升装置及举升液压系统。

所述同步举升装置包括导向体、齿式导向杆、同步轴、齿轮、铰接轴，其中齿式导向杆前端带有轴孔，通过铰接轴与顶层工作平台底部的铰接座相连。

所述举升油缸组由油缸体、缸体固定耳环、活塞杆、活塞杆耳环、油缸组铰接轴组成，所述缸体固定耳环通过油缸铰接轴与地下基础平台上的铰接座铰接；所述活杆耳环通过油缸组铰接轴与顶端平台下方的铰接座铰接。

所述举升液压系统由液压油箱、液压集成系统、电气控制箱，以及由液压站分配到各油缸的管路组件组成；

所述电气控制箱由空气开关、交流接触器、过载保护器、继电器、隔离变压器、开关电源、控制信号收 发器、比例驱动器组成；

所述中间工作平台Ⅱ后方1.5米处设置有中间操控面板，所述中间平台操控面板包括地面支加、操纵箱、控制信号灯组件、控制按钮组件。

所述的控制系统Ⅳ包括服务器、交换机、无线路由器、平板控制终端、控制信号收发器、传感器组件、比例驱动器、服务器端软件、终端操控软件；所述的控制系统Ⅳ中的服务器内部安装有服务器端软件，通过以太网卡、网线，经过交换机、无线路由器与安装有终端操控软件的平板控制终端、控制信号收发器相连；所述信号收发器一端通过以太网口与服务器相连接，另一端通过其它端口与传感器组件、比例驱动器，以及操控面板、上的控制信号灯组件、控制按钮组件相连接。

本发明的优点和积极效果：

1、可按照不同金属材料的拉伸特性将其准确的拉伸至塑性变形临界点。

2、整机十轴联动，在材料达到塑性变形临界点时，通过多维拉伸、位移、扭曲实现金属蒙板、型材与三维模具的完美贴合。

3、与传统冲压制件工艺相比较，多功能金属张拉机无需按照金属回弹情况反复试制冲压模具，亦不需制造上、下两个冲压模，而是只需一套与实际工件形装完全一致的三维工装模具即可实现工件的完美加工；

4、从根本上解决了传统冲压工艺对异型蒙皮内侧加强筋等材料自身构造部份的冲击损伤；

4、由于是在材料塑性变形临界值的条件下进行拉伸加工，成品工件回弹量小，使工件在加工过程中人工校形、人工应力消除等工序的工作强度大幅降低，有效提高了生产效率。

5、采用闭环控制系统配合软件的“录制”与“回放”功能，实现对手动操作的精准记录，无需电脑编程，只需手动试拉样件后，设备即完成自动动作序列记忆，在批量生产的情况下可完全精准模拟人工操作，轻松实现大批量、自动化生产，且产品质量的稳定性、一致性得到有效保障。

6、控制系统采用工业计算机与手持移动终端联网控制，使操作者可以身处设备任何一个便于观查工件变形情况的安全位置进行操作，有效解决了大型设备在运行过程中对加工件变形程及设备自身运行情况不易于观察的问题。

附图说明

图 1是本发明多功能金属张拉机主体结构示意图

图 2是本发明左、右工作平台及机组结构示意图 (正面)

图 3是本发明左、右工作平台及机组结构示意图 (背面)

图 4是本发明翻转体、翻转油缸及夹钳体示意图

图 5是本发明夹钳体组装示意图

图 6是本发明中间工作平台示意图

图 7是本发明中间举升平台液压系统及电控系统安装示意图

图 8是本发明中间平台操作面板示意图

图 9是本发明电气控制箱组成示意图

图 10是本发明多功能金属张拉机控制系统拓普图

图 11是本发明闭环控制系统示意图

附图标记：

左侧工作平台Ⅰ、中间工作平台Ⅱ、右侧工作平台Ⅲ、控制系统Ⅳ；

工作平台a、“T”型导轨a1、定位凹槽a2、定位销孔a3、机组拖动装置a4、安装槽a5，传动装置a41动力装置a42；

拉伸机组b、X基座b1、X滑动体b2、Y方向滑动体b3、Z方向滑动体b4、旋转体b5、夹钳体b6，液压系统b7、操控面板b8；

X压板b21、X导轨b22、X油缸组b23、Y压板b31、Y导轨b32、Y油缸组b33、Z压板b41、Z导轨b42、Z油缸组b43、旋转轴b51、法兰盘b52、旋转油缸b53；

油缸座b62、夹紧油缸组b63、钳口b64；液压油箱b71、液压集成系统b72、电气控制箱b73、管路组件b74；

空气开关b731、交流接触器b732、过载保护器b733、继电器b734、隔离变压器b735、开关电源b736、固定支架b81、旋转连接体b82、b83，操纵箱b84、控制信号灯组件b85、控制按钮组件b86；

顶层工作平台c1、同步举升装置c2、地下基础平台c3、举升油缸组c4、举升液压系统c5组和中间操作面板c6，“T”型导轨c11、铰接座c12、铰接座c31、螺纹孔c32；

导向体c21、齿式导向杆c22、同步轴c23、齿轮c24、铰接轴c25；

油缸体c41、缸体固定耳环c42、活塞杆c43、活塞杆耳环c44、油缸组铰接轴c45；

液压油箱c51、液压集成系统c52、电气控制箱c53，管路组件c54；

空气开关c531、交流接触器c532、过载保护器c533、继电器c534、隔离变压器c535、开关电源c536；

地面支加c61、操作面板c62、控制信号灯组件c63、控制按钮组件c64；

服务器d1、交换机d2、无线路由器d3、平板控制终端d4、控制信号收发器d5、传感器组件d6、比例驱动器d7、服务器端软件d8、终端操控软件d9。

具体实施方式

1.主体结构

如图 1所示：该数控多功能金属张拉机包括由左侧工作台Ⅰ、中间工作平台Ⅱ、右侧工作平台Ⅲ和控制系统Ⅳ四个部份，所述左侧工作平台Ⅰ及右侧工作平台Ⅲ对称布置在中间工作平台Ⅱ左右两侧。

多功能金属张拉机共分左、中、右三个工作平台，左、右工作平台a上各设置有一台拉伸机组b，机组在液压系统b7的驱动下，分别可作X、Y、Z三方向位移运动，同时装配有液压夹紧装置的夹钳体b6在旋转油缸b53的推动下可做旋转运动，配合机组的三方向运动，实现单边夹钳的四轴可控制运动。左右工作平台a上均设置有导轨a1、链条a42、销孔a3等，用以固定机组b并通过设置在两侧平台下方的电机及减速机a41，经链条a42拖动实现机组b在工作平台a上的自走功能，用以灵活适应两端机组b在拉伸不同长度工件时的距离需要；中间工作平台Ⅱ的上方的顶层工作平台c1上设置有T型导槽c11用以固定模具，下方设置有地下基础平台c3、同步举升装置c2及举升油缸组c4，这些装置与中间工作平台底部c3铰接，在液压举升系统c5的驱动下，可实现平台的举升及前后翻转运动，与左右两个四轴运动机组配合，在软、硬件控制系统的指令操作下，实现十轴联动。

2.左、右工作平台a

如图 2所示，多功能金属张拉机的左、右两个工作平台a上分别设置有用于机组移动的滑动导轨a2，用以固定机组的T型槽a1、定位销孔a3，以及用于安装机组自走系统a4的安装槽a5；

3.左、右拉伸机组b

如图 2所示，多功能金属张拉机的左、右两端工作平台上a各设置有一台独立的四轴运动拉伸机组b，该机组在自走系统a4的驱动下可在工作平台a上左右移动；

3.1 X方向基座b1、x滑动体b2及x油缸阵列b23

如图 2、3所示，多功能金属张拉机的左、右两端的独立拉伸机组b最下方，均设置有X方向运动基座b1，基座上方设置有X方向滑动体b2及X方向油缸阵列b23。滑动体b2上固定有液压驱动系统总成b7、X油缸阵列b23、Y油缸阵列b33。X油缸阵列b23缸杆前端与基座b1相联，在液压系统b7的驱动下使X方向滑动体b2与X方向基座b1作水平相对运动。同时固定有Y油缸阵列b33的X滑动体b2，还充当Y方向滑动体b3的基座功能。

3.2 Y方向基座b2、Y滑动体b3及油缸阵列b33

如图 2、3所示，多功能金属张拉机的X方向滑动体b2上，在与X水平90度方向固定有Y油缸阵列b33及Y滑动导轨b32，使该组件即作为X方向滑动体，又作为Y方向基座，Y方向滑动体嵌套于Y方向基座的导轨b32上，由Y压板b31固定并与Y油缸阵列b33的缸杆前端相联接，在液压系统b7的驱动下，使Y方向滑动体b3沿Y方向基座b2及导轨b32作水平相对运动。同时，固定有Z油缸阵列b43的Y滑动体b3，还充当Z方向滑动体b4的基座功能。

3.3 Z方向基座b3、Z滑动体b4及油缸阵列b43

如图 2所示，多功能金属张拉机的Y滑动体b3上，在与Y动动垂直90度方向固定有Z油缸阵列b43及Z滑动导轨b42，使该组件即作为Y方向滑动体b3，又作为Z方向基座b3，Z方向滑动体嵌套于Z方向基座的Z导轨b42上，由Z压板b41固定并与Z油缸阵列b43的缸杆前端相联接，在液压系统b7的驱动下，使Z方向滑动体b4沿Z方向导轨b42作垂直相对运劫。同时，固定有旋转油缸b53、旋转体b5的Z方向滑动体b4，还充当旋转体b5基座；

3.4旋转体b5及旋转油缸b53；

如图 4所示，多功能金属张拉机的Z方向滑动体b4上安装有旋转油缸b53及旋转体b5，所以Z滑动体b4又是旋转体b5的基座。旋转油缸体b5固定在基座b4上端，油缸杆前端与嵌入基座的旋转体b5铰接，在液压系统b7的驱动下，推动旋转体b5做旋转动作，同时旋转体前端铰接夹钳系统b6，随X、Y、Z滑动体b2、b3、b4及旋转体b5做四轴可控运动；

3.5夹钳机构b6及夹紧油缸b63

如图 5所示，多功能金属张拉机的夹钳机构b6铰接于旋转体上b5，随X、Y、Z滑动体b2、b3、b4及旋转体b5做四轴可控运动，同时夹钳机构b6可以铰接轴b61为中心向上随动翻转约70度。夹钳机构b6的装卡采用斜面结构，用油缸b63推动钳口b64伸缩完成。本发明中夹紧机构具有自锁功能：钳口b64由于在实际情况中，工件受到轴向力非常大，所以钳口b64采用斜面自锁结构，即靠近工件边缘的地方厚，远离工件边缘的地方薄；并且固定钳口b64的外框与采用了外厚内薄的设计，配合钳口b64伸缩。这样的设计当夹钳在油缸b63等动力机构施力下松开夹钳，使工件可以顺利放入，钳口b64推出夹紧后可以保证在整个加工中钳口b64处于自锁状态，而且沿工件受力的方向会越拉越紧；而在松开的过程中，夹紧油缸给b63予一个很小的力，就可以使工件自然脱开。此设计在大型工件的加工中尤为重要，使工件装卡变得十分容易。由于蒙皮及梁生产的特殊性，本发明还采用了活动可拆卸式夹钳，以适应不同截面的蒙皮及梁的装卡。

3.6液压驱动系统b7

如图 3所示，多功能金属张拉机的左、右两端拉伸机组b的液压驱动系统，各自安装在机组X方向滑动体b2上，随机组自走，最大限度的缩短了压力输出口到各油缸的管路距离。单个机组的液压驱动系统b7由油箱b71、液压集成系统b72(包括有电机、油泵、液压集成块、溢流阀、压力表、换向阀、比例阀及相关管路、分油器等部分)。各阀体在控制系统Ⅳ的指令下按照要求，对X、Y、Z、旋转b2、b3、b4及夹紧油缸b5输出压力，最终实现单机组夹钳体b6的四轴可控运动。

3.7左、右电气控制箱b73

如图 3、图 9所示，多功能金属张拉机的左、右两端拉伸机组b的X滑动体b2上，各安装有一套电气控制箱b73，内部设置有空气开关b731、交流接触器b732、热继保护器b733等强电驱动组件。同时配备有隔离变压器b735、低压电源b736、继电器b734、控制信号收发器d5等低压控制模块，作为单个机组上所有非接触式开关、压力传感器、位移传感器d6等指令系统的收发中继，并通过以太网实线链接至中央指令计算机d1，用以收发各种指令信号与数据。

3.8悬臂式操控面板b8

如图 2所示，多功能金属张拉机的左、右两端拉伸机组b的X滑动体b2上，各安装有一套悬臂式操作面板b8，面板上设置有控制信号灯组件b85、控制按钮组件b86；，用以控制单边拉伸机组b的启动、升压、自走、以及手动控制X、Y、Z、旋转、加紧油缸动作，及手自动切换、自动启运、停止、复位等手动指令。

4.机组自走装置a4

如图 2所示，多功能金属张拉机的左、右工作平台a两端，各设置有一套机组自走装置a4，通过设置在操作面板b8上的指令按钮，对电机a41下达运动指令，在电机及减速机a41的驱动下，以链条、钢丝绳a42拖拽或以齿轮齿条方式，实现左、右拉伸机组b在各自工作平台a上的自走功能。

5.中间工作平台Ⅱ

如图 5所示，多功能金属张拉机的中间工作平台Ⅱ用以放置张拉模具，并通过指令控制，由液压系统输出c5动力，实现平台的举升、翻转动作，使被张拉工件更容易与模具贴合成型。

5.1地下基础平台c3

如图 5所示，多功能金属张拉机的地下基础平台c3位于中间工作平台Ⅱ的下方，有预先设计施工的混 凝土深坑，内置地下基础平台c3，用以作为同步举升装置c2、举升油缸组c4、液压驱动系统c5以及顶端工作平台的安装基础c1。

5.2同步举升装置c2

如图 5所示，多功能金属张拉机通过安装在基础平台c3上的同步举升装置c2，用于解决多组油缸c4共同完成上端翻转平台c1举升时，由于管路、压力不平衡等原因造成台体举升过程中产生倾斜、扭曲等问题，使上端翻转平台c1轻松完成水平升降动作。

5.3举升油缸组c4

如图 5所示，多功能金属张拉机的举升油缸组c4由多个举升油缸组成，它们的底部铰接于地下基础平台c3上，油缸杆前端与上端翻转工作平台c1铰接，在指令控制系统Ⅳ及液压驱动系统c5的驱动下，前后两组阵列式油缸组c4共同完成上端翻转平台c1的举升或前后方向翻转动作。

5.4上端翻转平台c1

如图 5所示，多功能金属张拉机的上端翻转平台c1中部与同步举升装置c2及前后阵列式举升油缸c4铰接，上表面设置有用于固定三维张拉胎具的T型槽c11，在阵列式举升油缸c4及同步举升装置c2的作用力下完成上升及前后翻转动作。

5.5液压驱运系统c5

如图 7所示，多功能金属张拉机的中间工作平台的液压驱动系统c5安放于其下方的底部基础平台c3之上，液压驱动系统c5由油箱c51、液压集成系统c52(包括有电机、油泵、液压集成块、溢流阀、压力表、换向阀、比例阀及相关管路、分油器等部分)各阀体在控制系统Ⅳ的指令下按照要求，对阵列式举升油缸c4输出压力，最终实现上端翻转平台c1的举升及前后翻转动作，并与左右两个四轴拉伸机组b共同实现十轴联动张拉。

5.6中间平台电气控制箱c53

如图 7、图 9所示，本发明的特征在于，位于中间工作平台下方的基础平台c3上，安装有一套电气控制箱c52，内部设置有空气开关c531、交流接触器c532、热继保护器c533等强电驱动组件。同时配备有隔离变压器c535、低压电源c536、继电器c534、控制信号收发器d5等低压控制模块，作为单个机组上所有非接触式开关、压力传感器、位移传感器d6等指令系统的收发中继，并通过以太网实线链接至中央指令计算机d1，用以收发各种指令信号与数据。

5.7中部操作面板c6

如图 8所示，多功能金属张拉机的中部操作面板c6位于中间工作平台Ⅱ后方，设置有移动或固定的实际操作面板c62一个，面板上设置有控制信号灯组件c63、控制按钮组件c64，用以控制中间举升及翻转系统的启动、升压、以及手动控制平台的举升及前后翻转等手动指令。

6.集中润滑系统

多功能金属张拉机采全自动润滑系统，根据每个润滑点的位置供油特征自行设定供给量和压力，使机器时刻处于润滑状态，延长了大型机械设备的使用寿命。

7.控制系统

7.1控制系统概述

如图 10所示，多功能金属张拉机使用完全自主研发的自动化控制系统Ⅳ，其硬件系统由计算机d1、移动终端d4、无线路由器d3、交换机d2、信号收发终端d5、位置传感器d6、拉力传感器d6、放大器d7以及服务器端软件d8、终端操控软件d9等组成一套完整的闭环反馈控制系统，其特点是系统被控对象的输出(被控量)，反向送回来影响控制器的输出，形成闭环负反馈系统。具有良好的稳定性、快速性、准确性。

7.2通信结构

如图 10所示，多功能金属张拉机控制系统Ⅳ的通信部份，采用的工业以太网是统一的总线网络技术。其特点是具有价格低、速度高、稳定性好和大部分的操作系统兼容等优点。采用统一的TCP/IP协议，以计算机作为控制系统的核心，联通若干个执行控制器，每个执行控制器都具有独立的IP地址。使每个经由计算机发往不同目的控制器d5的数据包都有一个固定的地址，以指明单个接收接口。同时控制器d5采集的数据独立上传到计算机d1。避免了不同协议间通讯不了的问题，通过工业交换机d2链接主机和从机，实现控制信号和反馈信号的传输。亦可以根据需要随时增加无线传输的外设，以进行无线终端d4控制，具有很高的灵活性。

如图 11所示，多功能金属张拉机的闭环控制系统，其通讯模式采用单播模式，即控制器d5接到计算机d1指令，通过D/A转换将数字信号转化为模拟电压输出。输出范围在-5V—+5V。通过放大器d7将正负电压转换为对应的正负电流值，通过电流控制伺服阀的工作。电液伺服阀作为动力元件具有输出功率大，结构紧凑的优势。使其控制方式具有精度高、响应快，动态和静态性能稳定的特点。

7.3形变量实时监测

如图 10所示，多功能金属张拉机使用金属应变片对材料拉伸的形变量进行实时监测，以确保每次机器对采料的拉伸都达到其屈服极限的临界点。在工件拉伸过程中，通过贴大在被拉伸材料上的应变片可以将材料所受拉力、型变量等数据实时发送到计算机d1，由计算机软件d8进行处理后，自动对拉伸动作、强度、幅度等进行对应修正，以确保不会因系统拉力、动作幅度等失控给被拉伸材料造成伤害，从而使整个系统更加安全可靠。

7.4闭环控制系统

如图 11所示，多功能金属张拉机使用位移传感器d6与编码器等对各运动体与其基座间的相对位移、旋转变化量进行采集并反馈给计算机d1，再经由计算机软件d8分析后通过信号收发终端d5及放大器d7对各液压驱动阀体进行指令操作，最终实现系统闭环控制；

如图 10所示，该传感器是d6利用磁致伸缩原理、通过两个不同磁场相交产生一个应变脉冲信号来准确地测量位置的。由于输出信号是一个真正的绝对值,而不是比例的或放大处理的信号,所以不存在信号漂移或变值的情况,更无需定期重标。具有非接触性、高精度、高稳定性、高可靠性的特点。

7.5无线控制终端d4

如图 10所示，由于多功能金属张拉机体型巨大，加工件最大可达到数十米。所以在控制系统Ⅳ的设计中，选择采用用工控机d1与无线终端d4同时进行控制的方时，从而使操作更加简便灵活。由其是在对大尺寸工件进行拉伸时，操作者可先择站在任何一个方便观查工件变形情况的安全位置进行操作。所有反馈数据在无线终端d4上都可做到一目了然，同时亦可随时通过无线终端向设备发送动作指令，实现与计算机的完全实时同步控制。

7.6软件的特色功能

多功能金属张拉机在控制软件d8、d9设计部份是非常用特色的，由于该机属于金属张拉加工，属于弹性加工，所以其机械结构的运动轨迹完全不同与传统的切屑数控加工设备。很难通过模型编辑或固定的指令 序列进行控制。为了解决这一难题，该设备软件方面创新性的增加了录制与回放功能。即通过安装于床身各部位的传感器d6、编码器、应变片、信号收发终端d5等硬件系统，在操作员通过控制终端d4、操作面板c6、b8等对设备进行手动操作的时候，软件d8、d9会按照指令触发时间，顺序记录设备各机械结构的运动轨迹、拉力、位移量、等信息，并生成自动控制序列文件。在对同一工件进行批量生产的情况下，操作者只需手动加工首件产品并进行动作序列录制，之后的加工件，只需完成材料装卡，即可调用之前记录的自动控制序列文件，由计算机自动发出动作指令，完成自动化重复加工。在自动加工过程中，计算机会自动优化人工动作录制过程中的暂停时间，有效缩短单件加工时间，大幅提高生产效率。

Claims (7)

1.一种数控多功能金属张拉机，其特征在于：该张拉机包括左侧工作平台(Ⅰ)、中间工作平台(Ⅱ)、右侧工作平台(Ⅲ)和控制系统(Ⅳ)四个部份，所述左侧工作平平台(Ⅰ)及右侧工作平台(Ⅲ)对称布置在中间工作平台(Ⅱ)左右两侧，控制装置(Ⅳ)对左侧工作平台(Ⅰ)、中间工作平台(Ⅱ)和右侧工作平台(Ⅲ)实现控制。

2.根据权利要求1所述的一种数控多功能金属张拉机，其特征在于：所述左侧工作平台(Ⅰ)及右侧工作平台(Ⅲ)分别由工作平台(a)、拉伸机组(b)两部份组成，其中，所述工作平台(a)上设置有用于固定拉伸机组(b)运动方向的“(T)”型导轨(a1)、定位凹槽(a2)、定位销孔(a3)、用以安装机组拖动装置(a4)的凹槽(a5)。

3.根据权利要求2所述的一种数控多功能金属张拉机，其特征在于：所述机组拖动装置(a4)包括由链条或钢丝绳、齿轮齿条组成的传动装置(a41)、用以驱动传动装置(a41)的，由电机、减速机组成的动力装置(a42)。

4.根据权利要求2所述的一种数控多功能金属张拉机，其特征在于：所述拉伸机组(b)设置在工作平台(a)上，它包括(X)基座(b1)、(X)滑动体(b2)、(Y)方向滑动体(b3)、(Z)方向滑动体(b4)、旋转体(b5)、夹钳体(b6)，以及液压系统(b7)、操控面板(b8)；所述(X)滑动体(b2)安装于(X)基座(b1)上；所述液压系统(b7)、操控面板(b8)、(Y)方向滑动体(b3)安装于(X)滑动体(b2)上；所述(Z)方向滑动体(b4)安装于(Y)方向滑动体(b3)上；旋转体(b5)安装于(Z)方向滑动体(b4)上；所述夹钳体(b6)安装于旋转体(b5)上；所述(X)方向滑动体(b2)通过(X)压板(b21)、(X)导轨(b22)及(X)油缸组(b23)固定在(X)基座(b1)上，所述(X)油缸组(b23)驱动(X)方向滑动体(b2)在(X)基座(b1)上做(X)方向运动；所述(Y)方向滑动体(b3)通过(Y)压板(b31)、(Y)导轨(b320和(Y)油缸组(b33)固定在(X)滑动体(b2)上，所述(Y)油缸组(b33)驱动(Y)方向滑动体(b3)在(X)滑动体(b2)上做(Y)方向运动；所述(Z)方向滑动体(b4)通过(Z)压板(b41)、(Z)导轨(b42)及(Z)油缸组(b43)固定在(Y)滑运体(b3)上；所述(z)油缸组(b43)驱动(Z)方向滑动体(b4)在(Y)滑动体(b3)上做(Z)方向运动；所述旋转体(b5)通过旋转轴(b51)、法兰盘(b52)和旋转油缸(b53)固定在(Z)方向滑动体(b4)上；所述旋转油缸(b53)驱动旋转体(b5)以旋转轴(b51)为中心在(Z)方向滑动体(b4)上作旋转运动；所述夹钳体(b6)通过销轴(b61)固定在旋转体(b5)上，所述夹钳体(b6)包括油缸座(b62)、连接油缸座(b62)的夹紧油缸组(b63)、在夹钳体内固定在夹紧油缸组(b63)上的钳口(b64)；所述液压系统(b7)安放在(X)方向滑动体(b2)之上，液压系统(b7)包括液压油箱(b71)、液压集成系统(b72)、电气控制箱(b73)，以及由液压站分配到各油缸的管路组件(b74)；所述电气控制箱(b73)由空气开关(b731)、交流接触器(b732)、过载保护器(b733)、继电器(b734)、隔离变压器(b735)、开关电源(b736)、控制信号收发器(d5)、比例驱动器(d7)组成；所述操控面板(b8)包含固定支架(b81)、旋转连接体(b82)、(b83)，操纵箱(b84)、控制信号灯组件(b85)、控制按钮组件(b86)；所 述的旋转连接体(b82)一端固定在(X)滑动体(b20顶部，另一端通过固定支架(b81)与旋转连接体(b83)相连，旋转连接体(b83)另一端固定有操纵箱(b84)上，操纵箱(b84)表面布置有控制信号灯组件(b85)和控制按钮组件(b86)。

5.根据权利要求1所述的一种数控多功能金属张拉机，其特征在于：所述的中间工作平台(Ⅱ)包括顶层工作平台(c1)同步举升装置(c2)、地下基础平台(c3)、举升油缸组(c4)、举升液压系统(c5)组和中间操作面板(c6)，所述顶层工作平台(c1)通过底部的多个铰接座(c12)与举升油缸组(c4)及同步举升装置(c2)铰接，所述顶层工作平台(c1)上表面设置有“(T)”型导轨(c11)；所述的地下基础平台(c3)通过多个铰接座(c31)与举升油缸组(c4)铰接，所述的地下基础平台(c3)上还加工有多个螺纹孔(c32)，所述多个螺纹孔(c32)用以连接和固定同步举升装置(c2)及举升液压系统(c5)。

6.根据权利要求5所述的一种数控多功能金属张拉机，其特征在于：所述同步举升装置(c2)包括导向体(c21)、齿式导向杆(c22)、同步轴(c23)、齿轮(c24)、铰接轴(c25)，其中齿式导向杆(c22)前端带有轴孔，通过铰接轴(c25)与顶层工作平台(c1)底部的铰接座(c12)相连；所述举升油缸组(c4)由油缸体(c41)、缸体固定耳环(c42)、活塞杆(c43)、活塞杆耳环(c44)、油缸组铰接轴(c45)组成，所述缸体固定耳环(c42)通过油缸铰接轴(c45)与地下基础平台(c3)上的铰接座(c31)铰接；所述活杆耳环(c44)通过油缸组铰接轴(c45)与顶端平台(c1)下方的铰接座(c12)铰接；所述举升液压系统(c5)由液压油箱(c51)、液压集成系统(c52)、电气控制箱(c53)，以及由液压站分配到各油缸的管路组件(c54)组成；所述电气控制箱(c53)由空气开关(c531)、交流接触器(c532)、过载保护器(c533)、继电器(c534)、隔离变压器(c535)、开关电源(c536)、控制信号收发器(d5)、比例驱动器(d7)组成；所述中间工作平台(Ⅱ)后方(1.5)米处设置有中间操控面板(c6)，所述中间平台操控面板(c6)包括地面支加(c61)、操纵箱(c62)、控制信号灯组件(c63)、控制按钮组件(c64)。

7.根据权利要求1所述的一种数控多功能金属张拉机，其特征在于：所述的控制系统(Ⅳ)包括服务器(d1)、交换机(d2)、无线路由器(d3)、平板控制终端(d4)、控制信号收发器(d5)、传感器组件(d6)、比例驱动器(d7)、服务器端软件(d8)、终端操控软件(d9)；所述的控制系统(Ⅳ)中的服务器(d1)内部安装有服务器端软件(d8)，通过以太网卡、网线，经过交换机(d2)、无线路由器(d3)与安装有终端操控软件(d9)的平板控制终端(d4)、控制信号收发器(d5)相连；所述信号收发器(d5)一端通过以太网口与服务器相连接，另一端通过其它端口与传感器组件(d6)、比例驱动器(d7)，以及操控面板(b80、(c6)上的控制信号灯组件(b85\c62)、控制按钮组件(b86\c63)相连接。