CN111618150A - 适用于五金件的双工位冲压设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种适用于五金件的双工位冲压设备，包括：机台、两个安全光栅、两个冲压单元、两个操作装置、压力源装置、压力传感器；其中，冲压单元具体包括：冲压装置、上模板、下模板、下模座和支撑组件；冲压装置包括：冲压缸体和冲压活塞杆，冲压缸体安装至支撑组件，冲压活塞杆的自由端连接至上模板；下模座设置在上模板的下方且与机台构成固定连接；下模板固定安装在下模座的上方且位于上模板与下模座之间；压力传感器固定安装至上模板且其压力探头向下伸出上模板的底部。本申请的有益之处在于提供一种在冲压加工过程中能对冲压工件尺寸进行检测的适用于五金件的双工位冲压设备。

Description

适用于五金件的双工位冲压设备

技术领域

本申请涉及冲压设备，具体涉及一种适用于五金件的双工位冲压设备。

背景技术

冲压是靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件（冲压件）的成形加工方法。

冲压加工是借助于常规或专用冲压设备的动力，使板料在模具里直接受到变形力并进行变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的产品工件的生产技术。

现有的冲压加工设备，尤其是针对板状金属工件往往采用速度较高的冲头进行冲压加工，这样对冲床的操作者要求很高，虽然在相关技术中提供相应的防护措施或设备，但是由于冲床本身的加工机制，在冲头速度较高时仍存在安全风险。

并且，现有的冲压加工设备往往无法即时检测冲压工件尺寸，因为可能在冲压出现较大加工误差时仍继续加工一定批次的工件，从而造成损失。

发明内容

一种适用于五金件的双工位冲压设备，包括：机台；两个安全光栅，设置在机台上方相对的两侧；两个冲压单元，并排设置在机台的上方且位于两个安全光栅之间；两个操作装置，设置在机台上方以分别控制冲压单元的动作；压力源装置，用于为冲压单元提供压力来源；压力传感器，用于监测冲压单元所加工的工件的尺寸；其中，冲压单元具体包括：冲压装置、上模板、下模板、下模座和支撑组件；冲压装置包括：冲压缸体和冲压活塞杆，冲压缸体安装至支撑组件，冲压活塞杆的自由端连接至上模板；下模座设置在上模板的下方且与机台构成固定连接；下模板固定安装在下模座的上方且位于上模板与下模座之间；压力传感器固定安装至上模板且其压力探头向下伸出上模板的底部。

进一步地，适用于五金件的双工位冲压设备还包括：光学摄像头，用于采集上模板下方的图像。

进一步地，光学摄像头安装至上模板且随上模板移动。

进一步地，上模板设有用于容纳光学摄像头的第一安装通孔。

进一步地，适用于五金件的双工位冲压设备还包括：激光投线仪，用于在工件上至少投射一条激光校准线。

进一步地，激光投线仪投射的激光校准线为直线。

进一步地，上模板固定安装有两个激光投线仪以使它们投射出的激光校准线相互垂直。

进一步地，上模板设有用于容纳激光投线仪的第二安装通孔。

进一步地，适用于五金件的双工位冲压设备还包括：陀螺仪，用于检测上模板的运动；控制器，至少根据陀螺仪的反馈信号控制压力源装置。

进一步地，陀螺仪安装至上模板；安全光栅、压力源装置、压力传感器、光学摄像头、陀螺仪分别电性连接至控制器；控制器采集陀螺仪的信号，从而获知上模板动作，当根据陀螺仪信号获知，上模板冲压到位之后，控制器采集压力传感器的信号从而获知第一个检测数据，如果压力传感器反馈的信号满足，控制器开始驱动冲压装置，从而使上模板缓慢的上升，并同时控制激光投线仪投射激光线并控制光学摄像头采集图像；控制器对图像进行分析和处理，如果采集带有激光线的图像满足预设判断条件，则提示用户加工完毕；如果出现较大的尺寸误差，则提醒用户该工件有缺陷，并将有缺陷图片显示和存储。

本申请的有益之处在于：提供一种在冲压加工过程中能对冲压工件尺寸进行检测的适用于五金件的双工位冲压设备。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请一种实施例的适用于五金件的双工位冲压设备的结构示意图；

图2是图1中局部结构示意图；

图3是图2所示部分除去操作装置和安全光栅后的结构示意图；

图4是图3所示部分从另一视角观察的结构示意图；

图5是图4中一个冲压单元的结构示意图；

图6是图5中一部分的结构示意图；

图7是图6所示部分从另一视角观察的结构示意图；

图8是图6中下模座和下模板的结构示意图；

图9是本申请中上模板处一种优选实施例的结构示意图；

图10是本申请中上模板处另一种优选实施例的结构示意图；

图11是本申请中上模板处第三种优选实施例的结构示意图；

图12是本申请中激光投线仪的一个优选实施例的结构示意图；

图13是本申请中激光投线仪的另一个优选实施例的结构示意图；

图14是本申请的激光投线仪投射出激光面的示意图；

图15是图14的激光投线仪的激光面投射在不同高度时激光线偏移原理示意图（侧视）；

图16显示了激光投线仪的激光面投射在非平面时产生的弯曲示意图；

图17显示了两个激光投线仪的激光线垂直相交的示意图（俯视）；

图18显示了图17所示两个激光投线仪在沿竖直方向移动时形成的激光线的示意图（俯视）；

图19是根据本申请一种实施例的适用于五金件的双工位冲压设备的模块示意框图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1至图18所示，适用于五金件的双工位冲压设备100包括：机台101、安全光栅、冲压单元103、操作装置104、压力源装置105、压力传感器106、光学摄像头108、激光投线仪109、陀螺仪110。

其中，机台101用于安装冲压单元103以及其余部分。其中，机台101可以安装在一个操作柜上，在机台101的周围设有保护围栏。

两个安全光栅安装在机台101的上方，且它们相对设置，安全光栅102的检测区域为用户进行冲压时取放零件必需要经过区域。这样在用户进行操作时，安全光栅102反馈的信号保证冲压单元103被锁定，从而降低安全风险。

两个操作装置104分别设置在机台101上方，它们用于分别控制两个冲压单元103的动作。即在用户放置好待冲压工件之后，对操作装置104进行操作就可以控制冲压单元103进行工作。具体而言，操作装置104被构造为一个触发按钮装置。用户通过拍击触发按钮既可以实现对冲压动作的触发。

操作装置104和冲压单元103分别位于安全光栅102的检测平面的两侧，即用户在接触操作装置104时，并不会接触安全光栅的检测平面，因此不会影响安全光栅的保护作用。

两个冲压单元103分别设置机台101的上方，它们可以采用相同的构造。具体而言，冲压单元103具体包括：冲压装置1031、上模板1032、下模板1033、下模座1034和支撑组件1035。

其中，冲压装置1031包括：冲压缸体1031a和冲压活塞杆1031b，冲压缸体1031a安装至支撑组件1035，冲压活塞杆1031b的自由端连接至上模板1032。冲压缸体1031a设有两个外接管以连接到压力源装置105，从而实现对冲压活塞杆1031b的驱动。冲压装置1031既可以为一个气缸装置也可以为一个液压缸装置。其具体结构为本领域技术人员所熟知且为并非本申请的技术重点，在此不加赘述。

下模座1034设置在上模板1032的下方且与机台101构成固定连接；下模板1033固定安装在下模座1034的上方且位于上模板1032与下模座1034之间。在进行冲压时上模板1032沿竖直方向移动实现冲压动作，上模板1032与下模板1033对工件的接触从而实现冲压成型的加工。

下模座1034上方设有若干限位柱1034a以限制上模板1032下压的位置。下模板1033是可以根据需要进行更换的，其形成有冲压成形所需的形状。

作为优选方案，每个冲压单元103均安装有一个压力传感器106。该压力传感器106用于监测冲压单元103所加工工件的尺寸。具体而言，压力传感器106固定安装至上模板1032且其探头1061向下伸出上模板1032的底部。在冲压单元103的上模板1032下压至冲压加工的预设位置时，压力传感器106的探头1061接触工件，如果工件加工后尺寸与标准尺寸相差较大。则压力传感器106的探头1061位置偏差较大，则压力传感器106反馈一个信号进行报警。

作为具体方案，压力传感器106可以采用带有外螺纹安装结构的压力传感器106，压力传感器106的本体设有外螺纹，上模板1032设有一个螺纹孔，压力传感器106通过螺纹配合旋进上模板1032，然后通过一个固定螺母锁紧从而锁定压力传感器106的位置，这样可以调整压力传感器106的探头1061的位置。

作为具体方案，支撑组件1035包括侧支撑板1035a、横向板1035b、上竖向板1035c和下竖向板1035d。其中两个侧支撑板1035a平行设置，横向板1035b、上竖向板1035c、下竖向板1035d设置在两个侧支撑板1035a之间。在竖直方向，横向板1035b设置在上竖向板1035c和下竖向板1035d之间。冲压缸体1031a固定至上竖向板1035c，冲压活塞杆1031b穿过横向板1035b。

作为优选方案，为了导向上模板1032的竖直方向的移动。横向板1035b设有导向孔，上模板1032的顶部固定连接有两个导杆111，导杆111穿过横向板1035b的导向孔从而实现导向作用。

作为具体方案，适用于五金件的双工位冲压设备100还包括光学摄像头108，光学摄像头108的作用在于采集上模板1032下方的图像，从而使控制器或者控制器连接的处理器根据图像判断工件加工的情况。

作为一种具体方案，光学摄像头108安装至上模板1032，具体其也可以采用类似压力传感器106的设计，通过螺纹螺孔的方式安装至上模板1032。上模板1032设有用于容纳光学摄像头108的第一安装通孔。光学摄像头108以嵌入到第一安装通孔1032a的方式安装至第一安装通孔1032a。

可以设置多个光学摄像头108，因为光学摄像头108需要嵌入至上模板1032中，其视角范围会受到影响，并且通过多个光学摄像头108可以获得较为完整的工件图像。

作为一种优选方案，压力传感器106可以设置在两个光学摄像头108之间，且光学摄像头108相对压力传感器106对称设置。

作为一种优选方案，光学摄像头108的成像平面，即CCD芯片的成像平面平行于水平面。

采用压力传感器106可以检测工件某些指定位置的厚度，通过光学摄像头108可以获取工件以及工件上开孔或开槽的形状。

作为具体方案，适用于五金件的双工位冲压设备100还包括激光投线仪109。激光投线仪109用于在工件上投射一条激光校准线。具体而言，激光投线仪109投射的激光校准线为直线。上模板1032固定安装有两个激光投线仪109以使它们投射出的激光校准线相互垂直。上模板1032设有用于容纳激光投线仪109的第二安装通孔1032b。激光投线仪109可以以类似压力传感器106的方式安装至上模板1032。

如图9所示，适用于五金件的双工位冲压设备100还包括：陀螺仪110，该陀螺仪110用于检测上模板1032的运动。具体而言，陀螺仪110安装在上模板1032的上方。

如图9所示，作为一种实施方案，激光投线仪109以倾斜的方式安装在上模板1032中，以使激光投线仪109投射出用于形成激光校准线的激光面与水平面倾斜相交。倾斜设置激光投线仪109的方案，可以获得较好的投射效果，但是倾斜的方式对于安装和装配要求较高。

如图10所示，作为另一种实施方案，激光投线仪109可以相对上模板1032滑动的，并通过弹性件112使上模板1032一旦抬起即可以将激光投线仪109的底端，即激光投线仪109的发射端伸出上模板1032的底面。为了保护激光投线仪109的发射端，在下模座1034处设有缓冲凸块1034b，当上模板1032下压时，缓冲凸块1034b接触激光投线仪109从而使激光投线仪109缩回到上模板1032中，缓冲凸块1034b可以采用软性的硅胶材料制成。

如图11所示，作为另一种实施方案，激光投线仪109以竖直的方式安装至上模板1032，但是为了获取与水平面倾斜相交的激光面，作为优选方案，可以通过改造激光投线仪109的出射镜头的方案在激光投线仪109竖直情况下仍获得倾斜相交的激光面，比如偏置出光的柱面或棱柱面的方案。

如图12所示，示出一种激光投线仪109具体方案，其包括：外壳1091、电路板1092、激光源1093和柱面镜1094。电路板1092用于为激光源1093提供电能，激光源1093用于产生激光，激光通过柱面镜1094的折射和导向从而射出一个扇形的激光面。当然也可以采用棱柱镜来实现出射激光面的功能。出射激光面的方案为本领域技术人员所熟知的技术方案再次不加赘述。

如图13所示，在图12所示的方案基础上，增加一个半导体光折变晶体1095，其可以由铬掺杂的GaAs、铁掺杂的InP及CdTe等材料构成。其在施加的电压发生变化时，其折射率也发生变化。这样就可以电控调节半导体光折变晶体1095折射率从而调整出射的激光面角度。这样的好处在于可以根据具体冲压所需的调整激光面的角度。

如图14和15所示，激光投线仪109投射弧形的激光面S0，在其以倾斜的方式投射在不同的高度的水平面S1和S2时，会产生不同水平位置的激光线L1和L2（垂直于图15纸面）。利用这样的原理，激光投线仪109随着上模板1032沿竖直方向移动时，由于激光投线仪109的激光面与水平面是倾斜相交的，所以激光线会平移。从而以类似扫描的方式扫过工件。

如图16所示，当界面不平整时，激光投线仪109投出的激光线会发生弯曲，因此可以根据激光线完全形状判断工件的深度信息。

如图17所示，采用两个激光投线仪109从两个相互垂直的方位投射激光线，这样随着上模板1032的移动投射激光线会形成类似图18所示的网格，当然可以一次性形成网格，但是这样需要更多数目的激光投线仪109，而采用上模板1032移动方式，可以随着时间推移也形成同样的网格扫描的效果。

采用以上的硬件方案，可以冲压动作之前，通过激光投线仪109和光学摄像头108获取工件形状，从而获知工件是否已经正确摆放且位置是否对准。而在冲压动作完成之后，检验工件加工成型的结果，判断加工误差。

如图19所示，本申请的冲压设备包括如下模块：压力源装置、激光投线仪、安全光栅、光学摄像头、操作装置、陀螺仪和控制器。

压力源装置、激光投线仪、安全光栅、光学摄像头、操作装置、陀螺仪分别电性连接至控制器。作为扩展方案，还包括蜂鸣器和显示器，它们也电性连接至控制器。蜂鸣器用于提示用户，显示器用于显示采集的图像。

作为具体方案，本申请的冲压设备可以采用如下控制方法和冲压加工方法。

具体而言，用户将待冲压工件放置下模板上，然后双手退出安全光栅的检测面，然后操作操作装置，从而触发冲压程序。

光学摄像头进行拍照，控制器根据拍摄的图像确定工件被放在正确的位置，如果没有放置在正确位置，则通过蜂鸣器进行报警。如果工件进行正确放置，控制器再检测安全光栅的信号，如果处于安全状态，则控制器控制压力源装置驱动冲压装置执行冲压动作。具体而言，是控制压力源装置中的电磁阀实现对冲压装置的驱动。

在进行冲压时，控制器采集陀螺仪的信号，从而获知上模板动作，当根据陀螺仪信号获知，上模板冲压到位之后，控制器采集压力传感器的信号从而获知第一个检测数据，如果压力传感器反馈的信号满足，控制器开始进行驱动冲压装置，从而使上模板缓慢的上升，并同时控制激光投线仪投射激光线并控制光学摄像头采集图像，采集图像时机可以以定时器方式设定好，比如一定采样频率进行采集，此时需要将上模板上升的时间和进程固定。

作为另外一种方案，可以设置位置传感器，控制器可以根据位置传感器检测到上模板的位置进行对应的采集。采集的图像可以附有位置或时间信息。或者，可以根据陀螺仪的信号，进行图像采集。

控制器或控制器连接处理器对图像进行分析和处理，如果采集带有激光线的图像满足预设判断条件，则提示用户加工完毕，可以进行下次加工。如果出现较大的尺寸误差，则提醒用户该工件有缺陷，并将有缺陷图片显示和存储。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种适用于五金件的双工位冲压设备，包括：机台；其特征在于：

所述适用于五金件的双工位冲压设备还包括：

两个安全光栅，设置在所述机台上方相对的两侧；

两个冲压单元，并排设置在所述机台的上方且位于两个所述安全光栅之间，所述冲压单元包括：冲压装置、上模板、下模板、下模座和支撑组件；

两个操作装置，设置在所述机台上方以分别控制所述冲压单元的动作；

压力源装置，用于为所述冲压单元提供压力来源；

两个压力传感器，用于监测所述冲压单元所加工的工件的尺寸；

光学摄像头，用于采集所述上模板下方的图像；

激光投线仪，用于在工件上至少投射一条激光校准线；

控制器，用于控制所述激光投线仪投射激光线并控制光学摄像头采集图像；

所述冲压装置包括：冲压缸体和冲压活塞杆，所述冲压缸体安装至所述支撑组件，所述冲压活塞杆的自由端连接至所述上模板；所述下模座设置在所述上模板的下方且与所述机台构成固定连接；所述下模板固定安装在所述下模座的上方且位于所述上模板与下模座之间；所述压力传感器固定安装至所述上模板且其压力探头向下伸出所述上模板的底部；

所述控制器对图像进行分析和处理，如果采集带有激光线的图像满足预设判断条件，则提示用户加工完毕；如果采集带有激光线的图像不满足预设判断条件，则提醒用户该工件有缺陷，并将有缺陷图片显示和存储。

2.根据权利要求1所述的适用于五金件的双工位冲压设备，其特征在于：

所述光学摄像头安装至所述上模板且随所述上模板移动。

3.根据权利要求2所述的适用于五金件的双工位冲压设备，其特征在于：

所述上模板设有用于容纳所述光学摄像头的第一安装通孔。

4.根据权利要求3所述的适用于五金件的双工位冲压设备，其特征在于：

所述激光投线仪投射的激光校准线为直线。

5.根据权利要求4所述的适用于五金件的双工位冲压设备，其特征在于：

所述上模板固定安装有两个所述激光投线仪以使它们投射出的激光校准线相互垂直。

6.根据权利要求5所述的适用于五金件的双工位冲压设备，其特征在于：

所述上模板设有用于容纳所述激光投线仪的第二安装通孔。

7.根据权利要求6所述的适用于五金件的双工位冲压设备，其特征在于：

所述适用于五金件的双工位冲压设备还包括：

陀螺仪，用于检测所述上模板的运动；

所述控制器至少根据所述陀螺仪的反馈信号控制所述压力源装置。

8.根据权利要求7所述的适用于五金件的双工位冲压设备，其特征在于：

所述陀螺仪安装至所述上模板；所述安全光栅、压力源装置、压力传感器、光学摄像头、陀螺仪分别电性连接至所述控制器。

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