一种用于弧形工件的扶料装置及其控制系统

技术领域

本发明属于重型板材折弯工件折弯成形扶料装置自动控制技术领域，具体地说是一种用于弧形工件的扶料装置及其控制系统。

背景技术

近年来，随着折弯机控制系统的不断升级与发展，在金属板材折弯成形加工领域，各生产厂家为节约人工成本，提高生产效率。小型工件的批量加工已逐步由机器人替代人工，中大型工件的折弯也开始使用自动上下料、随动扶料等辅助装置来实现自动化生产的加工模式。

但在重型板材的弧形折弯生产中（如钢管成形、火箭筒折弯成形等圆折弯工件加工行业），由于板材重量高达数吨，当折弯弧形达到一定程度后，重心开始偏离，板材在送料过程中将出现摇晃摆动，无法保证加工板材折弯线的准确定位，不得不采用人工辅助的方式来保证定位精度，无法实现自动送料的高效生产，且操作人员安全风险极高。为保证重型板材折弯工件折弯送料的定位精度，降低人员安全风险，提高生产效率，实现自动折弯生产过程，解决板材送料过程中的晃动问题，是保证送料定位精度、实现自动化生产的关键所在。

发明内容

本发明的一个目的在于提出一种用于弧形工件的扶料装置，本装置能够有效解决板材送料过程中的晃动；本发明的另一个目的在于提出一种用于弧形工件的扶料装置的控制系统，本系统依据工件弧形的半径大小自动控制并调节扶料位置，对重型板材折弯工件折弯实现自动化生产有着重要意义。

为实现上述目的，本发明所述一种用于弧形工件的扶料装置，包括送料台架，送料台架上设置有推料机构，所述送料台架末端依次设置折弯机构、弯曲支撑点机构；

所述折弯机构包括折弯机上模、折弯机下模；所述折弯机上模为压锤构件；折弯机下模为凹槽构件，所述压锤构件与凹槽构件匹配；

所述弯曲支撑点机构包括1#支撑点、2#支撑点；

所述1#支撑点安装于1#支撑点垂直移动机构上，1#支撑点与1#支撑点水平移动机构连接，并安装于1#支撑点垂直移动机构上，1#支撑点水平移动机构与1#支撑点垂直移动机构上设置的1#支撑点垂直移动导轨连接；

所述2#支撑点安装于2#支撑点水平移动机构上，2#支撑点与2#支撑点垂直移动机构连接，并安装于2#支撑点水平移动机构上，2#支撑点垂直移动机构与2#支撑点水平移动机构上设置的2#支撑点水平移动导轨连接；

所述1#支撑点8和2#支撑点9的基准位置与送料台架上待制备的弧形工件同心，且待制备的弧形工件半径与1#支撑点8和2#支撑点9的基准位置到待制备的弧形工件的圆心距离相同，所述1#支撑点8和2#支撑点9的基准位置分别与弧形工件的圆心相连形成的直线与折弯机构的中心线的夹角分别为67.5º与22.5º。

所述1#支撑点水平移动机构与1#支撑点垂直移动机构上均设置有位置检测传感器及驱动构件，2#支撑点垂直移动机构与2#支撑点水平移动机构上均设置有位置检测传感器及驱动构件。

所述驱动构件为液压油缸或电机中的一种或组合。

所述1#支撑点和2#支撑点的基准位置分别与折弯工件的外壁相切。

所述一种用于弧形工件的扶料装置的控制系统，包括主控制器，所述主控制器分别连接人机交互单元、1#支撑点驱动单元、2#支撑点驱动单元、1#支撑点位置检测传感器、2#支撑点位置检测传感器；

所述主控制器接收人机交互单元发出的命令；

所述主控制器接收1#支撑点位置检测传感器、2#支撑点位置检测传感器反馈的检测信号；

所述主控制器分别向1#支撑点驱动单元和2#支撑点驱动单元发出控制指令。

所述1#支撑点驱动单元接收主控制器发出的控制指令，所述1#支撑点驱动单元向1#支撑点移动机构发出控制指令。

所述2#支撑点驱动单元接收主控制器发出的控制指令，所述2#支撑点驱动单元向2#支撑点移动机构发出控制指令。

所述1#支撑点移动机构接收1#支撑点驱动单元发出的控制指令，所述1#支撑点移动机构向1#支撑点位置检测传感器发出控制指令。

所述2#支撑点移动机构接收2#支撑点驱动单元发出的控制指令，所述2#支撑点移动机构向2#支撑点位置检测传感器发出控制指令。

本发明所述一种用于弧形工件的扶料装置及其控制系统，其有益效果在于：本装置优点是支撑点位置的确定取决于工件圆弧半径的大小，校正值用于补偿理论计算及安装位置的误差，确保扶料支撑点的位置更为精确。只需要确定折弯工件的圆弧半径，控制系统就能自动计算并调整支撑点位置，实现了扶料机构自动匹配工件弧度的目的，实现折弯工件的全自动折弯。

附图说明

图1为弧形工件扶料方法示意图；

图2为扶料支撑点等效几何图；

图3为控制系统结构框图；

附图1中：

1-折弯机上模、2-折弯机下模、3-折弯工件、4-推料机构、5-1#支撑点水平移动机构、6-1#支撑点垂直移动机构、7-1#支撑点垂直移动导轨、8-1#支撑点、9-2#支撑点、10-2#支撑点垂直移动机构、11-2#支撑点水平移动机构、12-2#支撑点水平移动导轨、13-折弯中心线、14-送料台架；

附图2中：

A点为折弯中心线、B点为1#支撑点、C点为过两个支撑点的圆弧切线交点、D点为2#支撑点、E点为过折弯中心线的圆弧切线与垂直方向切线的交点、O点为折弯工件圆弧中心、AE为折弯机下模表面、OA为折弯机上模中心线、OE为折弯工件1/4圆弧中心线；

附图3中：

15-人机交互单元、16-主控制器、17-1#支撑点驱动单元、18-2#支撑点驱动单元、19-1#支撑点移动机构、20-2#支撑点移动机构、21-1#支撑点位置检测传感器、22-2#支撑点位置检测传感器。

具体实施方式

实施例1

如图1-3所示，本发明所述一种用于弧形工件的扶料装置，包括送料台架14，送料台架14上设置有推料机构4，所述送料台架14末端依次设置折弯机构、弯曲支撑点机构；

所述折弯机构包括折弯机上模1、折弯机下模2；所述折弯机上模1为压锤构件；折弯机下模2为凹槽构件，所述压锤构件与凹槽构件匹配；

所述压锤构件的端部为拱形结构；

所述弯曲支撑点机构包括1#支撑点8、2#支撑点9；

所述1#支撑点8安装于1#支撑点垂直移动机构6上，1#支撑点8与1#支撑点水平移动机构5连接，并安装于1#支撑点垂直移动机构6上，1#支撑点水平移动机构5与1#支撑点垂直移动机构6上设置的1#支撑点垂直移动导轨7连接；

所述2#支撑点9安装于2#支撑点水平移动机构11上，2#支撑点9与2#支撑点垂直移动机构10连接，并安装于2#支撑点水平移动机构11上，2#支撑点垂直移动机构10与2#支撑点水平移动机构11上设置的2#支撑点水平移动导轨12连接；

所述1#支撑点8和2#支撑点9的基准位置与送料台架14上待制备的弧形工件3同心，且待制备的弧形工件3半径与1#支撑点8和2#支撑点9的基准位置到待制备的弧形工件3的圆心距离相同，所述1#支撑点8和2#支撑点9的基准位置分别与弧形工件3的圆心相连形成的直线与折弯机构的中心线的夹角分别为67.5º与22.5º。

所述1#支撑点水平移动机构5与1#支撑点垂直移动机构6上均设置有位置检测传感器及驱动构件，2#支撑点垂直移动机构10与2#支撑点水平移动机构11上均设置有位置检测传感器及驱动构件。

所述驱动构件为液压油缸或电机中的一种或组合。

所述1#支撑点8和2#支撑点9的基准位置分别与折弯工件3的外壁相切。

所述一种用于弧形工件的扶料装置的控制系统，包括主控制器16，所述主控制器16分别连接人机交互单元15、1#支撑点驱动单元17、2#支撑点驱动单元18、1#支撑点位置检测传感器21、2#支撑点位置检测传感器22；

所述主控制器16接收人机交互单元15发出的命令；

所述主控制器16接收1#支撑点位置检测传感器21、2#支撑点位置检测传感器22反馈的检测信号；

所述主控制器16分别向1#支撑点驱动单元17和2#支撑点驱动单元18发出控制指令。

所述1#支撑点驱动单元17接收主控制器16发出的控制指令，所述1#支撑点驱动单元17向1#支撑点移动机构19发出控制指令。

所述2#支撑点驱动单元18接收主控制器16发出的控制指令，所述2#支撑点驱动单元18向2#支撑点移动机构20发出控制指令。

所述1#支撑点移动机构19接收1#支撑点驱动单元17发出的控制指令，所述1#支撑点移动机构19向1#支撑点位置检测传感器21发出控制指令。

所述2#支撑点移动机构20接收2#支撑点驱动单元18发出的控制指令，所述2#支撑点移动机构20向2#支撑点位置检测传感器22发出控制指令。

在使用时，由推料机构4将放在送料台架14上的折弯工件3向右推送至折弯机下模2上，当折弯工件3的折弯中心线13与折弯机上模1和折弯机下模2的中心线重合后，折弯机上模1向下移动开始折弯动作，到达设定的折弯位置后向上返回至上死点位置，推料机构4继续向右推送折弯工件3，以此重复折弯，折制带有弧度的工件；

当折弯工件3的重心位于折弯中心线13的左侧时，推料机构4能够平稳的将折弯工件3推送至预定位置进行折弯动作；

当折弯工件3的重心位于折弯中心线13的右侧时，折弯工件3会出现一定角度的倾覆，推料机构4无法保证将折弯工件3的折弯中心线13与折弯机上模1和折弯机下模2中心完全重合，且随着折弯工件3的重心右移，偏差会随之增大，无法保证折弯工件3的加工精度；此时，通过由1#支撑点8和2#支撑点9组成的两点式定位移动的扶料机构校正；

1#支撑点8和2#支撑点9为所述两点式定位移动的扶料机构上两个支撑点，1#支撑点8在1#支撑点水平移动机构5和1#支撑点垂直移动机构6的作用下能够在水平和垂直两个方向定位移动；2#支撑点9驱动方法及原理与1#支撑点8类似。

当折弯工件3的圆弧小于1/8圆弧时，只需使用2#支撑点9完成扶料动作，当折弯工件3的圆弧大于1/8圆弧时，根据实际需求由1#支撑点8和2#支撑点9共同完成扶料动作或2#支撑点9单独完成扶料动作，支撑点的实际位置在计算值的基础上增设校正值，使扶料支撑点的位置更为精切。

1#支撑点水平移动机构5和1#支撑点垂直移动机构6的行程及安装位置由折弯机可加工圆弧最大半径确定。

当设工件圆弧半径为R，确定出B、D两点相对于A点的坐标位置(即线段(AE-BH)、EH、AF、FD的长度)与圆弧半径R之间的函数关系。应用三角函数及平面几何相关知识可知：

/>

由上述计算可知，D点相对于A点的坐标位置为(0.37R,0.1R),即D点在水平方向相对A点的位置为0.1R，在垂直方向相对于A点的位置为0.1R。

同理，能够计算出B点相对于A点的坐标位置为(0.9R,0.63R),即D点在水平方向相对A点的位置为0.9R，在垂直方向相对于A点的位置为0.63R。由此，确定扶料支撑点相对折弯中心线之间关于工件圆弧半径的位置关系，计算出不同折弯工件扶料支撑点的位置，为实现扶料支撑点位置的自动调节提供了理论基础。

在人机交互单元15的操作界面中输出折弯工件3的圆弧半径和1#支撑点8和2#支撑点9在水平和垂直两各方向的位置校正值，支撑点位置校正值根据实际使用时的需求设置；

所述主控制器16根据人机交互单元15中输入的参数值，通过建立的圆弧半径与支撑点之间的函数关系，计算出扶料支撑点的理论位置值，再将该值与设定的校正值相加，最后得到该工件的扶料支撑点的准确位置，由主控制器16分别向1#支撑点驱动单元17和2#支撑点驱动单元18发出控制指令，驱动1#支撑点移动机构19和2#支撑点移动机构20向计算出的预定位置移动，在移动过程中由1#支撑点位置检测传感器21和2#位置检测传感器22分别实时检测移动位置，并将检测信号反馈至主控制16中，主控制器16根据位置反馈值实时调整驱动指令，直至到达计算出的预定位置后发出扶料支撑点到位停止信号，推料机构4开始送料折弯动作。

本发明中，扶料方法为两点式，支撑点位置的确定取决于工件圆弧半径的大小，校正值用于补偿理论计算及安装位置的误差，确保扶料支撑点的位置更为精确。只需要确定折弯工件的圆弧半径，控制系统就能自动计算并调整支撑点位置，实现了扶料机构自动匹配工件弧度的目的，实现折弯工件的全自动折弯。