折彎機(jī)隨動(dòng)托料機(jī)構(gòu)原理分析

毛志強(qiáng)，劉 沖

（江蘇亞威機(jī)床股份有限公司，江蘇江都225200）

折彎機(jī)隨動(dòng)托料機(jī)構(gòu)原理分析

毛志強(qiáng)，劉 沖

（江蘇亞威機(jī)床股份有限公司，江蘇江都225200）

隨動(dòng)托料機(jī)構(gòu)是折彎機(jī)上的一種較為復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。在板料折彎過程中，該機(jī)構(gòu)必須能夠始終托住不斷上翻的板料，以免板料因重力下垂，影響折彎質(zhì)量。文章分析了隨動(dòng)托料機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和原理，對于改進(jìn)托料效果、提高折彎機(jī)的整體水平十分有益。

機(jī)械制造；隨動(dòng)托料機(jī)構(gòu)；折彎機(jī)；連桿

1 引言

板料折彎機(jī)是一種廣泛使用的彎曲設(shè)備。隨著科技的發(fā)展，折彎機(jī)已進(jìn)入了數(shù)控化時(shí)代。人們對折彎精度的要求越來越高，折彎機(jī)的功能部件越來越豐富多樣。有實(shí)力的公司越來越注重開發(fā)各種極具特色的功能部件，努力提高機(jī)床的自動(dòng)化程度。隨動(dòng)托料機(jī)構(gòu)就是其中一種較為復(fù)雜的功能部件。該機(jī)構(gòu)的復(fù)雜性在于其托料板的運(yùn)動(dòng)軌跡必須與工件在折彎過程上翻的運(yùn)動(dòng)軌跡完全一致，這其中運(yùn)動(dòng)速度還需保持一致。除了兩者的運(yùn)動(dòng)軌跡和運(yùn)動(dòng)速度必須保持一致外，由于在折彎不同厚度板料時(shí)，模具的高度及模具的開口均不一樣，這就使得板料上翻時(shí)的起點(diǎn)位置及旋轉(zhuǎn)彎曲的支點(diǎn)都發(fā)生了變化（圖1）。所有這些不確定因素都為隨動(dòng)托料機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡、速度控制及位置調(diào)整提出更高的要求。

圖1 折彎不同板厚時(shí)的位置變化

圖2 折彎過程示意圖

要想設(shè)計(jì)合乎要求的隨動(dòng)托料，必須了解板料在折彎過程中上翻時(shí)的運(yùn)動(dòng)原理及運(yùn)動(dòng)軌跡。下面就簡單分析一下板料在折彎過程中的運(yùn)動(dòng)特征。如圖2所示，板料在折彎過程中，隨著折彎角度的不斷變化，板料不斷上翻。但板料在向上翻轉(zhuǎn)過程中，板料的圓心始終在中心線上，并且板料始終與V形槽口圓弧相切。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)，隨動(dòng)托料機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡要盡量與板料上翻的軌跡一致。這樣才能保證托料機(jī)構(gòu)始終與板料接觸，并有效地托住板料，防止板料因重力下垂而彎曲。

在托料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，應(yīng)著重考慮兩點(diǎn)：①托料機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡。隨動(dòng)托料機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡必須與板料上翻的軌跡基本保持一致，只有這樣才能做到真正的“隨動(dòng)”，才能緊貼板料，防止板料的下垂。②托料機(jī)構(gòu)的調(diào)整范圍。托料機(jī)構(gòu)必須有較大的適用范圍。必須能適用不同機(jī)器長度，不同模具高度，不同板料尺寸。這就需要隨動(dòng)托料機(jī)構(gòu)必須能夠在各個(gè)方向具有一定的調(diào)整范圍。

2 結(jié)構(gòu)及工作過程

下面介紹一種新型適用的隨動(dòng)托料機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)主要有動(dòng)力控制系統(tǒng)、傳動(dòng)裝置、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等組成。

隨動(dòng)托料機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)如圖3所示。其中，托料板應(yīng)保證與模具上平面相平，在使用不同高度的模具時(shí)，可以通過齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3，調(diào)整隨動(dòng)托料機(jī)構(gòu)的高度。在加工不同長度的板料時(shí)，可以通過直線導(dǎo)軌2調(diào)整機(jī)構(gòu)的左右位置。如果下模開口不同，需要進(jìn)行調(diào)整，可以通過絲桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)5，調(diào)整托料機(jī)構(gòu)的前后位置。由于該隨動(dòng)托料機(jī)構(gòu)具有上下、左右、前后的調(diào)整功能，所以具有更廣泛的適應(yīng)性，可用于不同高度下模、不同寬度、不同厚度板料的加工。

圖3 結(jié)構(gòu)示意圖

現(xiàn)在簡要說明隨動(dòng)托料機(jī)構(gòu)的工作過程即工作原理。如圖4所示。此隨動(dòng)托料機(jī)構(gòu)采用全閉環(huán)電液伺服控制技術(shù)，托料升起的角度位置由角度傳感器反饋給數(shù)控系統(tǒng)，再由數(shù)控系統(tǒng)控制比例伺服閥的開口大小，調(diào)節(jié)油缸的進(jìn)油量的多少，從而控制托料（T1左托料，T2右托料)同步運(yùn)行，始終保持對板料折彎過程中完全托住。整個(gè)托料裝置通過直線導(dǎo)軌與折彎機(jī)機(jī)架固定，一般成對使用。兩托料機(jī)構(gòu)可沿直線導(dǎo)軌左右移動(dòng)，以調(diào)整兩托料機(jī)構(gòu)之間的距離，適應(yīng)不同長度板料的折彎需求。隨動(dòng)托料機(jī)構(gòu)有兩套手輪調(diào)節(jié)裝置。調(diào)節(jié)手輪1可以控制托料架的高度，以適合不同高度下模的需要。調(diào)節(jié)手輪2可以調(diào)整托料架的前后距離，以適合下模不同V形模口的需要。

折彎機(jī)工作時(shí)，當(dāng)滑塊位置到達(dá)折彎夾緊點(diǎn)時(shí)，托料油缸開始進(jìn)油，托料架隨被折工件同步升起。數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)板料折彎速度自動(dòng)計(jì)算托料翻轉(zhuǎn)的角速度，使板料在折彎過程中完全被托料機(jī)構(gòu)托住。滑塊回程時(shí)，托料機(jī)構(gòu)可以慢速回程，使板料不會(huì)突然下落而損壞板料。在隨動(dòng)托料的整個(gè)工作過程中，最重要的一點(diǎn)就是托料翻轉(zhuǎn)的速度必須與折彎工件的翻轉(zhuǎn)速度保持一致。這就要求檢測系統(tǒng)與控制系統(tǒng)能夠快速響應(yīng)，并迅速傳遞給執(zhí)行機(jī)構(gòu)。同時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡必須與工件的翻轉(zhuǎn)軌跡相吻合，只有這樣才能保證始終托住工件。

如圖5所示為托料機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡圖。圖中，A、B、C為固定絞支點(diǎn)，E、F、D是單件連桿。由圖可看出在油缸推動(dòng)下各連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡。托料板DG的運(yùn)動(dòng)軌跡始終圍繞圓心D向上翻轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了與工件向上翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的吻合（參見圖6）。隨動(dòng)托料機(jī)構(gòu)的連桿機(jī)構(gòu)較為復(fù)雜，絞支點(diǎn)多，可以通過CAD或三維模擬繪出托料機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡。通過對軌跡圖的分析，可以對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評價(jià)和改進(jìn)。

圖5 托料機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過程軌跡圖

圖6 托板運(yùn)動(dòng)軌跡

3 結(jié)語

隨動(dòng)托料機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)和控制較為復(fù)雜。從運(yùn)動(dòng)軌跡的吻合程度到控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)調(diào)整，都需要仔細(xì)分析研究。只有各個(gè)過程均有效而精確地運(yùn)行，才能保證隨動(dòng)托料機(jī)構(gòu)滿足實(shí)際使用要求。

[1] 曲續(xù)方，安子軍，曲志剛.機(jī)械創(chuàng)新原理[M].北京：科學(xué)出版社，2001.

[2]朱起悅，吳鵬.伺服系統(tǒng)仿真技術(shù)[J].電訊技術(shù)，1994,（06）.

[3] 自動(dòng)隨動(dòng)、自動(dòng)隨動(dòng)系統(tǒng)[J].電子科技文摘，2006，（04）.

[4] 德國博世力士樂股份公司.板材折彎機(jī)的液壓控制系統(tǒng)（續(xù)）.鍛壓設(shè)備與制造技術(shù)，2004，39（4）.

[5] 尹 亮.折彎機(jī)液壓系統(tǒng)的改進(jìn).鍛壓設(shè)備與制造技術(shù)，2011，46（1）.

Principle analysis of follow-up supporting mechanism in press brake

MAO Zhiqiang,LIU Chong
（Jiangsu Yawei Machine Tool Co.,Ltd.,Jiangdu 225200,Jiangsu China）

The structure and principle of the follow-up mechanism in press brake have been analyzed in the text,which improves the supporting effect and bending quality of whole machine.

Follow-up supporting mechanism;Press brake;Connecting rod

TG315.5+4

B

1672－0121（2012）02－0033－02

2011-11-25

毛志強(qiáng)（1970-），男，工程師，從事折彎機(jī)、剪板機(jī)設(shè)計(jì)研究