雙曲軸自動快速衝孔機及其控制方法
2023-05-26 09:41:01 1
專利名稱：雙曲軸自動快速衝孔機及其控制方法
技術領域：
本發明涉及一種衝孔裝置，具體涉及一種雙曲軸自動快速衝孔機及其控制方法。
背景技術：
衝床是機械加工中的常用設備，它應用於諸多領域。現有技術中的用於衝卷板的衝孔機，一般包括驅動機構、衝壓機構和進料機構，驅動機構由電機、主軸、主動齒輪、從動齒輪和曲軸組成，主軸和曲軸固定在機架上，主軸由電機帶動，主動齒輪與從動齒輪分別聯接在主軸和曲軸上,其衝壓機構中的滑塊與曲軸之間通過一個曲軸連杆連接,該曲軸連杆連接在滑塊上端的中部。這樣的衝床的衝孔形狀是由滑塊上的模板來決定的，雖然通過曲軸帶動滑塊的連動方式能衝出孔，然而這樣的衝床沒有下模，衝出孔的精度難以得到保障。另外，當所需衝孔的型材由主機帶動型材前進時，現有的衝床只適合於該型材的前進速度，若換為另一種型材時，在衝孔過程中其前進速度發生變化時，目前的衝床就無法適用了。
發明內容
針對上述技術問題，本發明提供一種雙曲軸自動快速衝孔機及其控制方法，本發明以雙曲軸的方式帶動上模和下模同步工作，使衝孔的精度有效得到保障。解決上述技術問題的技術方案如下一種雙曲軸自動快速衝孔機，包括電機、上曲軸、支架以及衝模，還包括下曲軸、上傳動齒輪、下傳動齒輪，所述電機通過聯軸器與下曲軸的一端連接，上曲軸和下曲軸分別可轉動地支撐在支架上，上曲軸和下曲軸的一端均為偏心端，所述上傳動齒輪固定在上曲軸上，下傳動齒輪固定在下曲軸上，上傳動齒輪與下傳動齒輪嚙合，所述衝模由上模、下模、導板、導柱、第一彈簧以及第二彈簧組成，上模上設有第一軸孔，下模上設有第二軸孔，上曲軸的偏心端伸入到上模上的第一軸孔中與該軸孔的孔壁面緊靠，下曲軸的偏心端伸入到下模上的第二軸孔中與該軸孔的孔壁面緊靠，上模的下端面上設有第一臺階孔，下模的下端面上設有第二臺階孔，導板上設有通孔，導柱的一端伸入到上模上的臺階孔中，導柱的另一端穿過導板上的通孔後伸入到下模上的臺階孔中，第一彈簧和第二彈簧分別套在導柱上，第一彈簧的一端位於上模上的臺階孔中並通過該臺階孔的臺階面限位，第一彈簧的另一端與導板的端面緊靠，第二彈簧的一端位於下模上的臺階孔中並通過該臺階孔的臺階面限位，第二彈簧的另一端與導柱上設置的凸臺的軸向端面緊靠。採用了上述方案，當電機工作時，電機輸出端帶動下曲軸轉動，下曲軸轉動過程中，將動力傳遞給下傳動齒輪以及與其偏心端形成緊靠的下模，使下模沿支架的上下方向運動(從圖中看)，下傳動齒輪在獲得動力後，將動力傳遞給上傳動齒輪，上傳動齒輪將動力傳遞給上曲軸，上曲軸通過其偏心端將動力傳遞到上模，使上模沿支架的上下方向運動(從圖中看)。上模和下模分別受上曲軸和下曲軸的轉動作用力，由於上模和下模分別與導柱連接，因此，通過導柱對上模和下模形成的限制作用，使上模不會隨著上曲軸和下曲軸的轉動而轉動，加之上曲軸與上模緊靠的一端為偏心端，因此，當上模受到上曲軸的作用力時，上模只能沿支架上下方向運動，同理，下模亦是如此。由於本發明以雙曲軸的方式帶動上模和下模同步工作，因此，相對現有技術來說，可使衝孔的精度有效得到保障。進一步地，所述雙曲軸自動快速衝孔機還包括一個控制器，該控制器包括按鍵、速度傳感器、工作請求檢測裝置、控制模塊、啟動電路以及可控開關裝置；按鍵的一端與工作請求檢測裝置的輸入端連接，該按鍵用於發出電機工作的請求信號；速度傳感器的輸出端與控制模塊連接，速度傳感器檢測型材的位移速度；工作請求檢測裝置的輸出端與控制模塊的輸入端連接，工作請求檢測裝置獲取按鍵發送的工作的請求信號後，經判別後向控制模塊發出電機啟動的信號，或者向控制模塊發出電機停止工作的信號；控制模塊的輸出端分別與啟動電路和可控開關裝置連接，控制模塊根據工作請求檢測裝置提供的信號類型，發出脈衝信號至啟動電路使與啟動電路連接的電機啟動，或者發出控制命令斷開可控開關裝置使電機停止工作，並且控制模塊還根據速度傳感器提供的信號，輸出控制指令至可控開關裝置，以改變電機的轉速。本發明對型材的行進速度進行同步跟蹤衝孔，型材前進速度越快，而衝孔速度且越快，本發明目前最快衝孔速度每分鐘可達60米/分。進一步地，所述工作請求檢測裝置包括單片機，該單片機根據按鍵發出的請求信號種類，判別按鍵發的信號屬於工作請求信號或者停止工作的請求信號；以及連接於單片機輸出端的通信模塊，該通信模塊用於單片機和控制模塊之間通信。進一步地，啟動電路包括脈衝放大器，該脈衝放大器將控制模塊輸出的脈衝進行放大；以及第一開關，將脈衝大器輸出的信號進一步放大並進行開關；以及連接電機控制繞組的動態轉矩提升器，該動態轉矩提升器用於縮短控制繞組中的電流上升的時間常數。進一步地，所述啟動電路還包括一個並聯在動態轉矩提升器兩端的電流提升器，該電流提升器強迫控制電流加速上升；以及一個用於並聯在電機控制繞組兩端的電流釋放器，該電流釋放器形成一個通道供控制繞組兩端產生的感應電壓或電流通過。該釋放裝置由電阻和二極體組成，電阻和二極體串聯。當第一開關截止時，產生感應電壓或電流，通過釋放裝置可以形成一個通道供這個感應電壓或電流通過，避免感應電壓或電流直接作用在控制繞組上，這樣使得控制繞組斷電的速度減慢，反電勢變小，既保護了第一電晶體，又起到了電磁阻尼的作用。進一步地，所述可控開關裝置為變頻器。通過變頻器，可精準地對電機的轉速進行控制，以利於提聞衝孔精度。進一步地，所述控制器還包括分別與控制模塊輸入端連接的電流檢測模塊以及電壓檢測模塊。一種雙曲軸自動快速衝孔機的控制方法，包括以下步驟步驟SI，手動按壓按鍵；步驟S2，工作請求檢測裝置獲取按鍵發送的工作的請求信號後，判斷是否向控制模塊發出啟動電機的工作信號，或者向控制模塊發出電機停止工作的信號；步驟S3，若步驟S2的判斷結果為是，則控制模塊獲取工作請求檢測裝置的信號後，發出信號使電機啟動並工作，或者發出信號使電機停止工作，電機啟動後，控制模塊還根據速度傳感器提供的信號，輸出控制指令至可控開關裝置，以改變電機的轉速。進一步地，步驟S2中，若按鍵在S秒內間隔地接通N次，則通過該按鍵向工作請求檢測裝置發出啟動電機工作的信號；若按鍵在F秒內持續不斷地接通，則通過該按鍵向工作請求檢測裝置發出停止電機工作的信號。進一步地，還包括步驟S4，控制模塊對來自於電流檢測模塊或電壓檢測模塊的信號是否正常進行判斷，若判斷結果為否，則發出信號切斷可控開關裝置使電機停止工作。按鍵發出的請求信號分為兩種，一種是在10秒內按壓5次，這種形式使請求檢測裝置判別為啟動工作信號。另一種方式是在8秒內按住按鍵不動，即讓按鍵持續接通8秒，請求檢測裝置接收到該信號後，判別為停止工作信號。因此，這種發送請求的方式具有防止誤操作的特點，具有很強的操作性。動態轉矩提升器在縮短電機控制繞組中電流上升的時間常數後，使得電流波型的前沿變陡，幾乎接接於矩形波，因此，有利於提高電機的動態轉矩。動態轉矩提高後，啟動和連續運行頻率也提高，電機相應的動態特性也隨之得到改善。由於電流提升器兩端電壓不能突變，當控制繞組通電瞬間將動態轉矩提升器短路，使得電源電壓全部加在電機的控制繞組上，因此通過電流提升器可以強迫控制電流加快上升，進一步改善電流的前沿波型，使波形更為陡峭。
圖1為本發明的雙曲軸自動快速衝孔機的結構示意圖；圖2為圖1的A向視圖；圖3為本發明中控制器的電路方框圖；圖4為本發明中啟動電路的電路方框圖；圖5為本發明的雙曲軸自動快速衝孔機的控制方法的流程具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明。參照圖1和圖2，本發明的雙曲軸自動快速衝孔機10，包括電機11、上曲軸12、支架13以及衝模，還包括下曲軸15、上傳動齒輪16、下傳動齒輪17。所述電機11通過聯軸器18與下曲軸15的一端連接，上曲軸12和下曲軸15分別可轉動地支撐在支架13上，上曲軸12和下曲軸15的一端均為偏心端。所述上傳動齒輪16固定在上曲軸12上,下傳動齒輪17固定在下曲軸15上，上傳動齒輪與下傳動齒輪嚙合。所述衝模由上模14、下模19、導板20、導柱21、第一彈簧22以及第二彈簧23組成，上模14上設有第一軸孔，下模19上設有第二軸孔，上曲軸12的偏心端伸入到上模上的第一軸孔中與該軸孔的孔壁面緊靠，下曲軸15的偏心端伸入到下模上的第二軸孔中與該軸孔的孔壁面緊靠。上模14的下端面上設有第一臺階孔，下模19的下端面上設有第二臺階孔，導板20上設有通孔，導柱21的一端伸入到上模上的臺階孔中，導柱21的另一端穿過導板上的通孔後伸入到下模19上的臺階孔中。第一彈簧22和第二彈簧23分別套在導柱21上，第一彈簧22的一端位於上模上的臺階孔中並通過該臺階孔的臺階面限位，第一彈簧22的另一端與導板20的端面緊靠，第二彈簧23的一端位於下模上的臺階孔中並通過該臺階孔的臺階面限位，第二彈簧23的另一端與導柱上設置的凸臺的軸向端面緊靠。在支架13的兩側設有支撐臺24，各支撐臺上分別設有寬度調節器25，通過寬度調節器對型材的寬度進行限制，使型材平穩地沿支架移動，利於提聞衝孔精度。參照圖3和圖4，本發明的電機啟動與保護控制系統，包括按鍵100、工作請求檢測裝置200、控制模塊300、啟動電路400、可控開關裝置500、電流檢測模塊600、電壓檢測模塊700以及速度傳感器800，下面分別對每一部分進行詳細說明參照圖3和圖4，按鍵100的一端與工作請求檢測裝置200的輸入端連接，該按鍵用於發出電機工作的請求信號；按鍵10發出的請求信號分為兩種，一種是在10秒內按壓5次，這種形式使請求檢測裝置200判別為啟動工作信號。另一種方式是在8秒內按住按鍵不動，即讓按鍵持續接通8秒，請求檢測裝置200接收到該信號後，判別為停止工作信號。參照圖3和圖4，工作請求檢測裝置200的輸出端與控制模塊的輸入端連接，工作請求檢測裝置獲取按鍵發送的工作的請求信號後，經判別後向控制模塊發出電機啟動的信號，或者向控制模塊發出電機停止工作的信號。所述工作請求檢測裝置包括單片機210，該單片機根據按鍵發出的請求信號種類，判別按鍵發的信號屬於工作請求信號或者停止工作的請求信號；以及連接於單片機輸出端的通信模塊220，該通信模塊用於單片機和控制模塊之間通信。參照圖3和圖4，控制模塊300為單片機或者DSP，控制模塊300的輸出端分別與啟動電路和可控開關裝置連接，控制模塊根據工作請求檢測裝置提供的信號類型，發出脈衝信號至啟動電路使與啟動電路連接的電機啟動，或者發出控制命令斷開可控開關裝置使電機停止工作。並且控制模塊300還根據速度傳感器800提供的信號，輸出控制指令至可控開關裝置，以改變電機的轉速參照圖3和圖4，啟動電路400包括脈衝放大器410，該脈衝放大器將控制模塊輸出的脈衝進行放大；以及第一開關420，將脈衝大器輸出的信號進一步放大並進行開關，第一併關420為三極體；以及連接電機控制繞組的動態轉矩提升器430，該動態轉矩提升器用於縮短控制繞組中的電流上升的時間常數。動態轉矩提升器430為一個電阻，動態轉矩提升器430在縮短電機控制繞組中電流上升的時間常數後，使得電流波型的前沿變陡，幾乎接接於矩形波，因此，有利於提高電機的動態轉矩。動態轉矩提高後，啟動和連續運行頻率也提高，電機相應的動態特性也隨之得到改善。所述啟動電路還包括一個並聯在動態轉矩提升器兩端的電流提升器440，該電流提升器強迫控制電流加速上升。電流提升器440為電容，由於電流提升器440兩端電壓不能突變，當控制繞組通電瞬間將動態轉矩提升器430短路，使得電源電壓全部加在電機的控制繞組上，因此通過電流提升器440可以強迫控制電流加快上升，進一步改善電流的前沿波型，使波形更為陡峭。所述啟動電路還包括一個用於並聯在電機控制繞組兩端的電流釋放器450，該電流釋放器450形成一個通道供控制繞組兩端產生的感應電壓或電流通過。該釋放裝置由電阻和二極體組成，電阻和二極體串聯。當第一開關420截止時，產生感應電壓或電流，通過釋放裝置可以形成一個通道供這個感應電壓或電流通過，避免感應電壓或電流直接作用在控制繞組上，這樣使得控制繞組斷電的速度減慢，反電勢變小，既保護了第一電晶體，又起到了電磁阻尼的作用。參照圖3和圖4，速度傳感器800的輸出端與控制模塊300連接，當需衝孔的型材速度發生變化時，通過速度傳感器檢測型材的位移速度，將檢測的速度信號傳送給控制模塊300，從而供控制模塊發出改變電機轉速的控制指令，以使上模和下模的工作速度發生變化，達到所需要求。可控開關裝置500為變頻器，變頻器接收來自於控制模塊的改變轉速的控制指令，從而改變電機的轉動速度，這對於對不同的衝孔型材，在衝孔過程中其前進速度發生變化時，通過這樣的控制方式即可適應生產需要。
參照圖3和圖4，在控制模塊輸入端分別連接有電流檢測模塊600以及電壓檢測模塊700，分別對電機在運行過程中的電流和電壓進行檢測，並與控制模塊內預設地電壓值和電流值進行比較，從而判斷電機的工作電流和電壓是否正常。本發明的控制模塊結合電流檢測模塊和電壓檢測模塊後，可實現對電機的過壓保護；實現對電機的欠壓告警功能；實現對電機過流的保護；實現對電機短路時的短路保護。參照圖3，本發明的電機啟動與保護控制的方法，包括以下步驟步驟SI，手動按壓按鍵；步驟S2，工作請求檢測裝置獲取按鍵發送的工作的請求信號後，判斷是否向控制模塊發出啟動電機的工作信號，或者向控制模塊發出電機停止工作的信號；步驟S2中，若按鍵在S秒內間隔地接通N次，則通過該按鍵向工作請求檢測裝置發出啟動電機工作的信號；若按鍵在F秒內持續不斷地接通，則通過該按鍵向工作請求檢測裝置發出停止電機工作的信號。步驟S3，若步驟S2的判斷結果為是，則控制模塊獲取工作請求檢測裝置的信號後，發出信號使電機啟動並工作，或者發出信號使電機停止工作。步驟S4，控制模塊對來自於電流檢測模塊或電壓檢測模塊的信號是否正常進行判斷，若判斷結果為否，則發出信號切斷可控開關裝置使電機停止工作。
權利要求
1.一種雙曲軸自動快速衝孔機，包括電機、上曲軸、支架以及衝模，其特徵在於還包括下曲軸、上傳動齒輪、下傳動齒輪，所述電機通過聯軸器與下曲軸的一端連接，上曲軸和下曲軸分別可轉動地支撐在支架上，上曲軸和下曲軸的一端均為偏心端，所述上傳動齒輪固定在上曲軸上，下傳動齒輪固定在下曲軸上，上傳動齒輪與下傳動齒輪嚙合，所述衝模由上模、下模、導板、導柱、第一彈簧以及第二彈簧組成，上模上設有第一軸孔，下模上設有第二軸孔，上曲軸的偏心端伸入到上模上的第一軸孔中與該軸孔的孔壁面緊靠，下曲軸的偏心端伸入到下模上的第二軸孔中與該軸孔的孔壁面緊靠，上模的下端面上設有第一臺階孔，下模的下端面上設有第二臺階孔，導板上設有通孔，導柱的一端伸入到上模上的臺階孔中，導柱的另一端穿過導板上的通孔後伸入到下模上的臺階孔中，第一彈簧和第二彈簧分別套在導柱上，第一彈簧的一端位於上模上的臺階孔中並通過該臺階孔的臺階面限位，第一彈簧的另一端與導板的端面緊靠，第二彈簧的一端位於下模上的臺階孔中並通過該臺階孔的臺階面限位，第二彈簧的另一端與導柱上設置的凸臺的軸向端面緊靠。
2.根據權利要求1所述的雙曲軸自動快速衝孔機，其特徵在於所述雙曲軸自動快速衝孔機還包括一個控制器，該控制器包括按鍵、速度傳感器、工作請求檢測裝置、控制模塊、啟動電路以及可控開關裝置；按鍵的一端與工作請求檢測裝置的輸入端連接，該按鍵用於發出電機工作的請求信號;速度傳感器的輸出端與控制模塊連接，速度傳感器檢測型材的位移速度；工作請求檢測裝置的輸出端與控制模塊的輸入端連接，工作請求檢測裝置獲取按鍵發送的工作的請求信號後，經判別後向控制模塊發出電機啟動的信號，或者向控制模塊發出電機停止工作的信號；控制模塊的輸出端分別與啟動電路和可控開關裝置連接，控制模塊根據工作請求檢測裝置提供的信號類型，發出脈衝信號至啟動電路使與啟動電路連接的電機啟動，或者發出控制命令斷開可控開關裝置使電機停止工作，並且控制模塊還根據速度傳感器提供的信號，輸出控制指令至可控開關裝置，以改變電機的轉速。
3.根據權利要求2所述的雙曲軸自動快速衝孔機，其特徵在於所述工作請求檢測裝置包括單片機，該單片機根據按鍵發出的請求信號種類，判別按鍵發的信號屬於工作請求信號或者停止工作的請求信號；以及連接於單片機輸出端的通信模塊，該通信模塊用於單片機和控制模塊之間通信。
4.根據權利要求2所述的雙曲軸自動快速衝孔機，其特徵在於啟動電路包括脈衝放大器，該脈衝放大器將控制模塊輸出的脈衝進行放大；以及第一開關，將脈衝大器輸出的信號進一步放大並進行開關；以及連接電機控制繞組的動態轉矩提升器，該動態轉矩提升器用於縮短控制繞組中的電流上升的時間常數。
5.根據權利要求4所述的雙曲軸自動快速衝孔機，其特徵在於所述啟動電路還包括一個並聯在動態轉矩提升器兩端的電流提升器，該電流提升器強迫控制電流加速上升；以及一個用於並聯在電機控制繞組兩端的電流釋放器，該電流釋放器形成一個通道供控制繞組兩端產生的感應電壓或電流通過。
6.根據權利要求2所述的雙曲軸自動快速衝孔機，其特徵在於所述可控開關裝置為變頻器。
7.根據權利要求2所述的雙曲軸自動快速衝孔機，其特徵在於所述控制器還包括分別與控制模塊輸入端連接的電流檢測模塊以及電壓檢測模塊。
8.雙曲軸自動快速衝孔機的控制方法，其特徵在於，包括以下步驟步驟SI，手動按壓按鍵；步驟S2，工作請求檢測裝置獲取按鍵發送的工作的請求信號後，判斷是否向控制模塊發出啟動電機的工作信號，或者向控制模塊發出電機停止工作的信號；步驟S3，若步驟S2的判斷結果為是，則控制模塊獲取工作請求檢測裝置的信號後，發出信號使電機啟動並工作，或者發出信號使電機停止工作，電機啟動後，控制模塊還根據速度傳感器提供的信號，輸出控制指令至可控開關裝置，以改變電機的轉速。
9.根據權利要求8所述雙曲軸自動快速衝孔機的控制方法，其特徵在於，步驟S2中，若按鍵在S秒內間隔地接通N次，則通過該按鍵向工作請求檢測裝置發出啟動電機工作的信號；若按鍵在F秒內持續不斷地接通，則通過該按鍵向工作請求檢測裝置發出停止電機工作的信號。
10.根據權利要求8所述雙曲軸自動快速衝孔機的控制方法，其特徵在於，還包括步驟S4，控制模塊對來自於電流檢測模塊或電壓檢測模塊的信號是否正常進行判斷，若判斷結果為否，則發出信號切斷可控開關裝置使電機停止工作。
全文摘要
本發明涉及一種雙曲軸自動快速衝孔機，包上模上設有第一軸孔，下模上設有第二軸孔，上曲軸的偏心端伸入到上模上的第一軸孔中與該軸孔的孔壁面緊靠，下曲軸的偏心端伸入到下模上的第二軸孔中與該軸孔的孔壁面緊靠，上模的下端面上設有第一臺階孔，下模的下端面上設有第二臺階孔，導板上設有通孔，導柱的一端伸入到上模上的臺階孔中，導柱的另一端穿過導板上的通孔後伸入到下模上的臺階孔中，第一彈簧和第二彈簧分別套在導柱上。本發明以雙曲軸的方式帶動上模和下模同步工作，使衝孔的精度有效得到保障。
文檔編號B30B1/26GK103028649SQ20121059164
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月31日 優先權日2012年12月31日
發明者朱雲傑 申請人:江蘇華中冷彎機械有限公司