壓彎機自動定位控制系統改進探討

于麗君+周維智

摘 要：目前所生產的壓彎機的尺寸調整機構是用人工移動擋料板，用直尺等工具配合，實際測量擋料板的移動距離。這種調整機構與定位方式，不僅費時費工，而且也難保證一定的彎曲尺寸精度。針對以上問題，我們提出改進，在壓彎機上采用單片微機自動定位裝置，既定位實現了快速、準確、自動化，提高了折彎機的生產效率又提高了加工精度和操作性能。本系統主要由機械和電器兩部分組成。機械部分主要由固定支架、絲杠、異形導軌等組成。電氣部分主要由步進電機、PLC、觸摸屏等主要部分組成。它的原理是通過觸摸屏驅使PLC的程序控制步進電機的精確轉動，再通過絲杠及異形導軌等組件，實現對要壓彎的鋼板精確定位。

關鍵詞：壓彎機；定位裝置；提高效率

1 研制背景及意義

是對舊式壓彎機的改造。舊式壓彎機的人工定位，存在定位效率低，定位精度差。熟練的工人和不熟練的工人生產的產品質量有很大差異。直接影響生產效率和產品質量[1]。使用“自動定位系統”對人的素質要求不高，切定位速度快，并且對產品的質量成倍提高。現在市場上有老式的壓彎機很多，所以有很好的推廣使用前景[2-3]。見圖1壓彎機的定位現狀圖

圖1 壓彎機的定位現狀圖

2 設計方案

結構的組成：

2.1 機械部分

2.1.1 主要由支架部分

功能：支架主要用來支撐這個設備的。

要求：要給這個設備足夠的穩定性，只有保證設備的使用精度。

2.1.2 機械動作由絲杠和絲杠支架及異形導軌等組成

功能：絲杠是用來移動定位擋塊的。異形導軌是用來保證擋塊在移動中保持穩定的滑動。

要求：絲杠轉動時，應使滑塊在異形導軌的移動阻力調到最小。

2.1.3 定位塊及支架

功能：定位塊是用來定位工件位置的。

要求：定位塊是可調的，可方便工件的尺寸設置。

2.2 電器部分

2.2.1 電機

功能：電機通過plc的控制可精確轉動，帶動絲杠，完成定位塊的移動。

要求：用私服電機或步進電機。

2.2.2 光電傳感器

功能：通過光電傳感器設置定位塊的零點位置，極限位置及壓彎機的反饋信號（反饋信號可通過程序實現對壓彎尺寸的自動）。

2.2.3 觸摸屏

功能：通過觸摸屏可設置尺寸及對壓彎機的控制。

要求：觸摸屏要用7寸以上的。這樣有利于界面的設計及操控方便。

2.2.4 可編程控制器PLC

功能：plc是整個設備的大腦。通過plc的程序來控制電機的精確尺寸。

要求：plc要用20點以上的才能保證控制所需。

2.3 采用的材料

a.機械部分：機體采用鋁型材，定位塊及絲杠和異形導軌采用合金鋼。

b.電器部分：主要電器件光電開關及plc和觸摸屏才用歐姆龍的。電機采用步進電機。圖2為壓彎機自動定位裝置圖。

3 理論設計計算

滾珠絲杠負載的計算：

滾珠絲杠挫屈負荷：

因為工作臺及工件等的自重，對螺桿產生的壓縮負荷，所以必須驗算其對螺桿軸挫屈的安全性。計算方法如下：

P=m*dr4*103/L2（kgf）

m：根據滾珠螺桿的安裝方法而定的系數（螺桿兩端為固定連接），廠商提供的參數為20.3

dr：螺桿軸牙底的直徑14mm

L：安裝間距（螺桿兩端安裝的相對距離）600mm

P=20.3*142*103/6002≈10kgf>設計的10kgf

*（以上為廠家提供的設計計算方法）

4 工作原理及性能分析

工作原理：通過絲杠帶動定位塊作直線運動。即用plc精確控制步進電機使定位塊的移動尺寸精確到0.01MM。

性能分析：由于本套裝置采用了plc及步進電機和滾珠絲杠的設計，所以為實現定位的精度提供了保證。原理圖見圖3所示。

各部件的動作說明：當控制系統開機后，控制系統進入初始化，4（定位機構）自動尋找零點位置，系統通過觸摸屏的設置完成對系統的參數設置。選擇觸摸屏上的執行按鍵，4（定位機構）將按照系統設置進入第一個尺寸定位，當踩下2（是腳踏開關）后，完成第一尺寸壓彎。當第一尺寸壓彎結束后，7（是測壓彎機的壓彎刀上下行程的電磁開關）觸發。4（定位機構）自動移動下一個定位位置。再一次踩2（是腳踏開關）后完成第二個壓彎尺寸。以此類推，完成所有的設置尺寸。

5 創新點及應用

創新點：

（1）本套設備能提供精確的定位尺寸，所以解決了工人在壓彎時，人工測量定位尺寸及尺寸定位不準的問題。

（2）通過本套設備可以把多個工件的壓彎尺寸儲存起來，避免了重復定位，大大的提高生產的效率和產品的質量。

（3）操作和控制簡便，安全系數提高了。

應用：

現在有大量的舊壓彎機在使用。如果裝上此套設備，就可使該設備變成現代的數控壓彎設備。故對壓彎機的升級改造具有現實意義。

參考文獻

[1]王曉明.電動機的單片機控制[M].北京航空航天大學出版出版社，2002.

[2]王紅異.基于單片機的自動剪板機控制系統[J].數控技術與裝備，2004第3期94-96.

[3]童純古.單片微機控制剪板機自動定位裝置[J].微電腦應用，2011.0

3.87-91.

作者簡介：于麗君（1962-），女，遼寧沈陽人，教授。

摘 要：目前所生產的壓彎機的尺寸調整機構是用人工移動擋料板，用直尺等工具配合，實際測量擋料板的移動距離。這種調整機構與定位方式，不僅費時費工，而且也難保證一定的彎曲尺寸精度。針對以上問題，我們提出改進，在壓彎機上采用單片微機自動定位裝置，既定位實現了快速、準確、自動化，提高了折彎機的生產效率又提高了加工精度和操作性能。本系統主要由機械和電器兩部分組成。機械部分主要由固定支架、絲杠、異形導軌等組成。電氣部分主要由步進電機、PLC、觸摸屏等主要部分組成。它的原理是通過觸摸屏驅使PLC的程序控制步進電機的精確轉動，再通過絲杠及異形導軌等組件，實現對要壓彎的鋼板精確定位。

關鍵詞：壓彎機；定位裝置；提高效率

1 研制背景及意義

是對舊式壓彎機的改造。舊式壓彎機的人工定位，存在定位效率低，定位精度差。熟練的工人和不熟練的工人生產的產品質量有很大差異。直接影響生產效率和產品質量[1]。使用“自動定位系統”對人的素質要求不高，切定位速度快，并且對產品的質量成倍提高。現在市場上有老式的壓彎機很多，所以有很好的推廣使用前景[2-3]。見圖1壓彎機的定位現狀圖

圖1 壓彎機的定位現狀圖

2 設計方案

結構的組成：

2.1 機械部分

2.1.1 主要由支架部分

功能：支架主要用來支撐這個設備的。

要求：要給這個設備足夠的穩定性，只有保證設備的使用精度。

2.1.2 機械動作由絲杠和絲杠支架及異形導軌等組成

功能：絲杠是用來移動定位擋塊的。異形導軌是用來保證擋塊在移動中保持穩定的滑動。

要求：絲杠轉動時，應使滑塊在異形導軌的移動阻力調到最小。

2.1.3 定位塊及支架

功能：定位塊是用來定位工件位置的。

要求：定位塊是可調的，可方便工件的尺寸設置。

2.2 電器部分

2.2.1 電機

功能：電機通過plc的控制可精確轉動，帶動絲杠，完成定位塊的移動。

要求：用私服電機或步進電機。

2.2.2 光電傳感器

功能：通過光電傳感器設置定位塊的零點位置，極限位置及壓彎機的反饋信號（反饋信號可通過程序實現對壓彎尺寸的自動）。

2.2.3 觸摸屏

功能：通過觸摸屏可設置尺寸及對壓彎機的控制。

要求：觸摸屏要用7寸以上的。這樣有利于界面的設計及操控方便。

2.2.4 可編程控制器PLC

功能：plc是整個設備的大腦。通過plc的程序來控制電機的精確尺寸。

要求：plc要用20點以上的才能保證控制所需。

2.3 采用的材料

a.機械部分：機體采用鋁型材，定位塊及絲杠和異形導軌采用合金鋼。

b.電器部分：主要電器件光電開關及plc和觸摸屏才用歐姆龍的。電機采用步進電機。圖2為壓彎機自動定位裝置圖。

3 理論設計計算

滾珠絲杠負載的計算：

滾珠絲杠挫屈負荷：

因為工作臺及工件等的自重，對螺桿產生的壓縮負荷，所以必須驗算其對螺桿軸挫屈的安全性。計算方法如下：

P=m*dr4*103/L2（kgf）

m：根據滾珠螺桿的安裝方法而定的系數（螺桿兩端為固定連接），廠商提供的參數為20.3

dr：螺桿軸牙底的直徑14mm

L：安裝間距（螺桿兩端安裝的相對距離）600mm

P=20.3*142*103/6002≈10kgf>設計的10kgf

*（以上為廠家提供的設計計算方法）

4 工作原理及性能分析

工作原理：通過絲杠帶動定位塊作直線運動。即用plc精確控制步進電機使定位塊的移動尺寸精確到0.01MM。

性能分析：由于本套裝置采用了plc及步進電機和滾珠絲杠的設計，所以為實現定位的精度提供了保證。原理圖見圖3所示。

各部件的動作說明：當控制系統開機后，控制系統進入初始化，4（定位機構）自動尋找零點位置，系統通過觸摸屏的設置完成對系統的參數設置。選擇觸摸屏上的執行按鍵，4（定位機構）將按照系統設置進入第一個尺寸定位，當踩下2（是腳踏開關）后，完成第一尺寸壓彎。當第一尺寸壓彎結束后，7（是測壓彎機的壓彎刀上下行程的電磁開關）觸發。4（定位機構）自動移動下一個定位位置。再一次踩2（是腳踏開關）后完成第二個壓彎尺寸。以此類推，完成所有的設置尺寸。

5 創新點及應用

創新點：

（1）本套設備能提供精確的定位尺寸，所以解決了工人在壓彎時，人工測量定位尺寸及尺寸定位不準的問題。

（2）通過本套設備可以把多個工件的壓彎尺寸儲存起來，避免了重復定位，大大的提高生產的效率和產品的質量。

（3）操作和控制簡便，安全系數提高了。

應用：

現在有大量的舊壓彎機在使用。如果裝上此套設備，就可使該設備變成現代的數控壓彎設備。故對壓彎機的升級改造具有現實意義。

參考文獻

[1]王曉明.電動機的單片機控制[M].北京航空航天大學出版出版社，2002.

[2]王紅異.基于單片機的自動剪板機控制系統[J].數控技術與裝備，2004第3期94-96.

[3]童純古.單片微機控制剪板機自動定位裝置[J].微電腦應用，2011.0

3.87-91.

作者簡介：于麗君（1962-），女，遼寧沈陽人，教授。

摘 要：目前所生產的壓彎機的尺寸調整機構是用人工移動擋料板，用直尺等工具配合，實際測量擋料板的移動距離。這種調整機構與定位方式，不僅費時費工，而且也難保證一定的彎曲尺寸精度。針對以上問題，我們提出改進，在壓彎機上采用單片微機自動定位裝置，既定位實現了快速、準確、自動化，提高了折彎機的生產效率又提高了加工精度和操作性能。本系統主要由機械和電器兩部分組成。機械部分主要由固定支架、絲杠、異形導軌等組成。電氣部分主要由步進電機、PLC、觸摸屏等主要部分組成。它的原理是通過觸摸屏驅使PLC的程序控制步進電機的精確轉動，再通過絲杠及異形導軌等組件，實現對要壓彎的鋼板精確定位。

關鍵詞：壓彎機；定位裝置；提高效率

1 研制背景及意義

是對舊式壓彎機的改造。舊式壓彎機的人工定位，存在定位效率低，定位精度差。熟練的工人和不熟練的工人生產的產品質量有很大差異。直接影響生產效率和產品質量[1]。使用“自動定位系統”對人的素質要求不高，切定位速度快，并且對產品的質量成倍提高?，F在市場上有老式的壓彎機很多，所以有很好的推廣使用前景[2-3]。見圖1壓彎機的定位現狀圖

圖1 壓彎機的定位現狀圖

2 設計方案

結構的組成：

2.1 機械部分

2.1.1 主要由支架部分

功能：支架主要用來支撐這個設備的。

要求：要給這個設備足夠的穩定性，只有保證設備的使用精度。

2.1.2 機械動作由絲杠和絲杠支架及異形導軌等組成

功能：絲杠是用來移動定位擋塊的。異形導軌是用來保證擋塊在移動中保持穩定的滑動。

要求：絲杠轉動時，應使滑塊在異形導軌的移動阻力調到最小。

2.1.3 定位塊及支架

功能：定位塊是用來定位工件位置的。

要求：定位塊是可調的，可方便工件的尺寸設置。

2.2 電器部分

2.2.1 電機

功能：電機通過plc的控制可精確轉動，帶動絲杠，完成定位塊的移動。

要求：用私服電機或步進電機。

2.2.2 光電傳感器

功能：通過光電傳感器設置定位塊的零點位置，極限位置及壓彎機的反饋信號（反饋信號可通過程序實現對壓彎尺寸的自動）。

2.2.3 觸摸屏

功能：通過觸摸屏可設置尺寸及對壓彎機的控制。

要求：觸摸屏要用7寸以上的。這樣有利于界面的設計及操控方便。

2.2.4 可編程控制器PLC

功能：plc是整個設備的大腦。通過plc的程序來控制電機的精確尺寸。

要求：plc要用20點以上的才能保證控制所需。

2.3 采用的材料

a.機械部分：機體采用鋁型材，定位塊及絲杠和異形導軌采用合金鋼。

b.電器部分：主要電器件光電開關及plc和觸摸屏才用歐姆龍的。電機采用步進電機。圖2為壓彎機自動定位裝置圖。

3 理論設計計算

滾珠絲杠負載的計算：

滾珠絲杠挫屈負荷：

因為工作臺及工件等的自重，對螺桿產生的壓縮負荷，所以必須驗算其對螺桿軸挫屈的安全性。計算方法如下：

P=m*dr4*103/L2（kgf）

m：根據滾珠螺桿的安裝方法而定的系數（螺桿兩端為固定連接），廠商提供的參數為20.3

dr：螺桿軸牙底的直徑14mm

L：安裝間距（螺桿兩端安裝的相對距離）600mm

P=20.3*142*103/6002≈10kgf>設計的10kgf

*（以上為廠家提供的設計計算方法）

4 工作原理及性能分析

工作原理：通過絲杠帶動定位塊作直線運動。即用plc精確控制步進電機使定位塊的移動尺寸精確到0.01MM。

性能分析：由于本套裝置采用了plc及步進電機和滾珠絲杠的設計，所以為實現定位的精度提供了保證。原理圖見圖3所示。

各部件的動作說明：當控制系統開機后，控制系統進入初始化，4（定位機構）自動尋找零點位置，系統通過觸摸屏的設置完成對系統的參數設置。選擇觸摸屏上的執行按鍵，4（定位機構）將按照系統設置進入第一個尺寸定位，當踩下2（是腳踏開關）后，完成第一尺寸壓彎。當第一尺寸壓彎結束后，7（是測壓彎機的壓彎刀上下行程的電磁開關）觸發。4（定位機構）自動移動下一個定位位置。再一次踩2（是腳踏開關）后完成第二個壓彎尺寸。以此類推，完成所有的設置尺寸。

5 創新點及應用

創新點：

（1）本套設備能提供精確的定位尺寸，所以解決了工人在壓彎時，人工測量定位尺寸及尺寸定位不準的問題。

（2）通過本套設備可以把多個工件的壓彎尺寸儲存起來，避免了重復定位，大大的提高生產的效率和產品的質量。

（3）操作和控制簡便，安全系數提高了。

應用：

現在有大量的舊壓彎機在使用。如果裝上此套設備，就可使該設備變成現代的數控壓彎設備。故對壓彎機的升級改造具有現實意義。

參考文獻

[1]王曉明.電動機的單片機控制[M].北京航空航天大學出版出版社，2002.

[2]王紅異.基于單片機的自動剪板機控制系統[J].數控技術與裝備，2004第3期94-96.

[3]童純古.單片微機控制剪板機自動定位裝置[J].微電腦應用，2011.0

3.87-91.

作者簡介：于麗君（1962-），女，遼寧沈陽人，教授。