专利名称：弯箍机及弯箍机控制方法
技术领域：
本发明涉及钢筋弯箍机领域，更具体地说，涉及一种弯箍机及弯箍机控制方法。
背景技术：
弯箍机是对钢筋作业的一种加工工具，用于将钢筋弯曲预定角度，从而使钢筋在不同场合使用。随着技术的发展，弯箍机由手工操作设备逐渐发展为全自动数控设备，即操作人员只需输入弯曲角度即可自动将钢筋加工成预定形状。现有的弯箍机在钢筋弯曲角度控制时，需要根据实验设定弯曲不同角度时的补偿值。然而，通过来实验来获取弯曲补偿数据将给使用者带来很大不便，使用时需要设置很多补偿参数，而且很难做到0-180度范围每个点的准确性。若需保证每一点都准确，则需要大量的存储空间来存储补偿值。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对上述弯箍机弯曲角度补偿值获取不便且高精度时需大量存储空间的问题，提供一种弯箍机及弯箍机控制方法。本发明解决上述技术问题的技术方案是，提供一种弯箍机，包括钢筋传输轨道、固定在钢筋传输轨道一侧且外周与该钢筋传输轨道相切的扭轴、运行轨迹跨越所述钢筋传输轨道的弯曲伺服轴、驱动所述弯曲伺服轴的中心绕该弯曲伺服轴之外的圆心转动的驱动机构以及控制所述驱动机构的控制单元；所述控制单元包括角度输入子单元、角度计算子单元以及驱动控制子单元；其中所述角度输入子单元，用于接收输入的钢筋弯曲角度；所述角度计算子单元，用于根据所述钢筋弯曲角度计算弯曲伺服轴的转动角度；所述驱动控制子单元；用于控制驱动机构使所述弯曲伺服轴前行所述转动角度。在本发明所述的弯箍机中，所述圆心位于钢筋传输轨道上且该圆心到弯曲伺服轴中心的距离与该圆心到扭轴中心的距离之差大于扭轴半径与弯曲伺服轴半径之和。在本发明所述的弯箍机中，所述弯曲伺服轴的初始位置为该弯曲伺服轴的外周与钢筋传输轨道相切并位于所述钢筋传输轨道的扭轴相对的一侧。在本发明所述的弯箍机中，所述角度计算子单元通过以下公式计算弯曲伺服轴的转动角度β 112+122-2X11X12Xcos(^ - β 0)=1,112+12-2X11X1Xcos(^ 3)=12,cos(P 2) X1=R1+R2，ct =2 Ji — β 3— β 2— Θ，其中11为圆心到扭轴中心的距离，12为圆心到弯曲伺服轴中心的的距离，β O为弯曲伺服轴从外周与钢筋传输轨道水平相切位置移动到该弯曲伺服轴的中心与圆心、扭轴中心位于同一直线所转动的角度，I为扭轴中心与弯曲伺服轴中心之间的距离，β 3为圆心与扭轴中心所在直线与扭轴中心与弯曲伺服轴中心所在直线之间的夹角，β 2为扭轴中心与弯曲伺服轴中心所在直线与扭轴中心与弯曲后的钢筋的切线的法线之间的夹角，Θ为圆心与扭轴中心所在直线与扭轴的水平线切线的法线之间的夹角，α为钢筋弯曲角度。在本发明所述的弯箍机中，所述弯箍机还包括钢筋牵引机构，用于将钢筋传输轨道上的钢筋牵引到预定位置。本发明还提供一种弯箍机控制方法，所述弯箍机包括钢筋传输轨道、固定在钢筋传输轨道一侧且外周与该钢筋传输轨道相切的扭轴、运行轨迹跨越所述钢筋传输轨道的弯曲伺服轴、驱动所述弯曲伺服轴的中心绕该弯曲伺服轴之外的圆心转动的驱动机构以及控制所述驱动机构的控制单元；该方法包括以下步骤(a)控制单元接收输入的钢筋弯曲角度； (b)控制单元根据所述钢筋弯曲角度计算弯曲伺服轴的转动角度；(c)控制单元控制驱动机构使所述弯曲伺服轴前行所述转动角度。在本发明所述的弯箍机控制方法中，所述圆心位于钢筋传输轨道上且该圆心到扭轴中心的距离与该圆心到弯曲伺服轴中心的的距离之差大于扭轴半径与弯曲伺服轴半径之和。在本发明所述的弯箍机控制方法中，所述弯曲伺服轴的初始位置为该弯曲伺服轴的外周与钢筋传输轨道相切并位于所述钢筋传输轨道的扭轴相对的一侧。在本发明所述的弯箍机控制方法中，所述步骤(b)中通过以下公式计算弯曲伺服轴的转动角度β 112+122-2 X 11 X 12 X cos ( β - β O) =1，112+12-2X11X1Xcos(^ 3)=12,cos(P 2) X1=R1+R2，Q =2 Ji _ β 3— β 2~ Θ，其中11为圆心到扭轴中心的距离，12为圆心到弯曲伺服轴中心的的距离，β O为弯曲伺服轴从外周与钢筋传输轨道水平相切位置移动到该弯曲伺服轴的中心与圆心、扭轴中心位于同一直线所转动的角度，I为扭轴中心与弯曲伺服轴中心之间的距离，β 3为圆心与扭轴中心所在直线与扭轴中心与弯曲伺服轴中心所在直线之间的夹角，β 2为扭轴中心与弯曲伺服轴中心所在直线与扭轴中心与弯曲后的钢筋的切线的法线之间的夹角，Θ为圆心与扭轴中心所在直线与扭轴的水平线切线的法线之间的夹角，α为钢筋弯曲角度。在本发明所述的弯箍机控制方法中，所述步骤(C)之前包括将钢筋传输轨道上的钢筋牵引到预定位置。本发明的弯箍机及弯箍机控制方法，通过弯曲角度计算弯曲伺服轴运行角度，从而避免了补偿值设置，无需大存储空间即可实现钢筋的精确弯曲。
图I是本发明弯箍机实施例的示意图。图2是弯箍机的控制单元的功能模块示意图。图3是本发明弯箍机的控制原理图。图4是本发明弯箍机控制方法实施例的流程示意图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。如图I所示，是本发明弯箍机实施例的示意图。本实施例中的弯箍机包括钢筋传输轨道11、扭轴12、弯曲伺服轴13、驱动机构以及控制单元，其中扭轴12固定在钢筋传输轨道11 一侧且该扭轴12的外周与钢筋传输轨道11相切弯曲伺服轴13可在钢筋传输轨道15的两侧活动，即该弯曲伺服轴13中心(轴)的运行轨迹15跨越钢筋传输轨道11 ;驱动机构用于驱动弯曲伺服轴13的中心绕圆心16 (该圆心16位于弯曲伺服轴13之外)转动；控制单元用于控制驱动机构。上述的驱动机构可包括电机，其通过齿轮、链条和/或传动支臂等结构带动弯曲伺服轴13绕圆心转动。相应地，控制单元可以集成到控制电机运转的变频器或伺服驱动器等设备。 如图2所示，是控制单元实施例的示意图。该控制单元14包括角度输入子单元141、角度计算子单元142以及驱动控制子单元143。当控制单元位于变频器或伺服驱动器时，上述角度输入子单元141、角度计算子单元142以及驱动控制子单元143可由运行在变频器或伺服驱动器上的元件实现。角度输入子单元141用于接收输入的钢筋弯曲角度。钢筋弯曲角度的输入可结合输入按键和显示屏、触摸屏等方式实现。角度计算子单元142用于根据钢筋弯曲角度计算弯曲伺服轴13的转动角度。本实施例中的角度计算子单元142利用扭轴12、弯曲伺服轴13的尺寸、位置等关系，将钢筋弯曲角度直接转化为弯曲伺服轴13所需转动的角度，从而避免了使用补偿值进行弯曲控制。驱动控制子单元143用于控制驱动机构使弯曲伺服轴13前行角度计算子单元142计算所得的转动角度。当驱动机构包括电机时，该驱动控制子单元143直接将上述转动角度换算为电机转动的角度，即通过控制电机转动的角度实现弯曲伺服轴13的转动角度。通过上述方式，控制单元在保证弯曲角度的控制精度的前提下，无需使用大的存储空间来存储补偿值，且无需通过实验来获取补偿值。特别地，上述弯箍机中，弯曲伺服轴13转动的圆心16(即弯曲伺服轴13的中心运行轨迹15的中心)位于钢筋传输轨道11上，且该圆心16到弯曲伺服轴13的中心的距离与该圆心16到扭轴12的中心的距离之差大于扭轴12的半径与弯曲伺服轴13的半径之和，即扭轴12位于弯曲伺服轴13与圆心16之间，且弯曲伺服轴13在转动过程中不会触碰到扭轴12。上述弯曲伺服轴13的初始位置如图3所示，在该初始位置，弯曲伺服轴13的外周与钢筋传输轨道11相切且该弯曲伺服轴13与扭轴位于钢筋传输轨道11的两侧。以下举例说明角度计算子单元142的转动角度计算原理。如图3所示，弯曲伺服轴13为其初始位置，弯曲伺服轴13’为其完成钢筋弯曲后的位置，则在由圆心16、扭轴12的中心、弯曲伺服轴13’的中心构成的三角形中，由余弦定力可得112+122-2X11X12Xcos(@-β 0)=1 (I)
112+12-2X11X1Xcos(@ 3)=12(2)其中11为圆心16到扭轴12的中心的距离，12为圆心16到弯曲伺服轴13’的中心的距离，β O为弯曲伺服轴从初始位置(即外周与钢筋传输轨道水平相切位置)移动到该弯曲伺服轴的中心与圆心、扭轴中心位于同一直线所转动的角度，I为扭轴12的中心与弯曲伺服轴13’的中心之间的距离，β为弯曲伺服轴13从初始位置到完成钢筋弯曲的转动角度。另外，根据相似三角形定理，可得cos (β 2) X1=R1+R2(3)α =2 τι -β 3— β 2~ θ(4)其中β 3为圆心16与扭轴12的中心所在直线与扭轴12的中心与弯曲伺服轴13’的中心所在直线之间的夹角，β 2为扭轴12的中心与弯曲伺服轴13’的中心所在直线与扭轴12的中心与其弯曲后的钢筋的切线的法线之间的夹角，Θ为圆心16与扭轴12的中心所在直线与扭轴12的水平线切线的法线之间的夹角，α为钢筋弯曲角度。在上述的四个公式中，由于扭轴12固定设置且弯曲伺服轴13的初始位置固定，因此Θ和β O为确定值。由此，可根据公式(I) - (4)，即可求解获得钢筋弯曲角度α对应的弯曲伺服轴对应的转动角度β。当然，在具体应用中，也可使弯曲伺服轴13位于圆心16与扭轴12之间，并通过类似的尺寸和位置关系计算弯曲角度对应的弯曲伺服轴13的转动角度。在上述的弯箍机中，还可包括一个钢筋牵引机构，用于将钢筋传输轨道上的钢筋牵引到预定位置。如图4所示，是本发明弯箍机控制方法实施例的流程示意图，其中弯箍机包括钢筋传输轨道、固定在钢筋传输轨道一侧且外周与该钢筋传输轨道相切的扭轴、运行轨迹跨越钢筋传输轨道的弯曲伺服轴、驱动弯曲伺服轴的中心绕该弯曲伺服轴之外的圆心转动的驱动机构以及控制驱动机构的控制单元；该方法包括以下步骤步骤S41 :控制单元接收输入的钢筋弯曲角度。步骤S42 :控制单元根据所述钢筋弯曲角度计算弯曲伺服轴的转动角度。步骤S43 :控制单元控制驱动机构使所述弯曲伺服轴前行所述转动角度。在上述的弯箍机控制方法中，圆心位于钢筋传输轨道上且该圆心到扭轴中心的距离与该圆心到弯曲伺服轴中心的的距离之差大于扭轴半径与弯曲伺服轴半径之和。弯曲伺服轴的初始位置为该弯曲伺服轴的外周与钢筋传输轨道相切并位于所述钢筋传输轨道的扭轴相对的一侧。步骤S42中通过以下公式计算弯曲伺服轴的转动角度β 112+122-2X11X12Xcos(^ - β 0)=1,112+12-2X11X1Xcos(^ 3)=12,cos(P 2) X1=R1+R2，Q =2 Ji _ β 3— β 2~ Θ，其中11为圆心到扭轴中心的距离，12为圆心到弯曲伺服轴中心的的距离，β O为弯曲伺服轴从外周与钢筋传输轨道水平相切位置移动到该弯曲伺服轴的中心与圆心、扭轴中心位于同一直线所转动的角度，I为扭轴中心与弯曲伺服轴中心之间的距离，β 3为圆心与扭轴中心所在直线与扭轴中心与弯曲伺服轴中心所在直线之间的夹角，β 2为扭轴中心与弯曲伺服轴中心所在直线与扭轴中心与弯曲后的钢筋的切线的法线之间的夹角，Θ为圆心与扭轴中心所在直线与扭轴的水平线切线的法线之间的夹角，α为钢筋弯曲角度。在步骤S43之前，还可包括将钢筋传输轨道上的钢筋牵引到预定位置。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。·
权利要求
1.一种弯箍机，其特征在于包括钢筋传输轨道、固定在钢筋传输轨道一侧且外周与该钢筋传输轨道相切的扭轴、运行轨迹跨越所述钢筋传输轨道的弯曲伺服轴、驱动所述弯曲伺服轴的中心绕该弯曲伺服轴之外的圆心转动的驱动机构以及控制所述驱动机构的控制单元；所述控制单元包括角度输入子单元、角度计算子单元以及驱动控制子单元；其中所述角度输入子单元，用于接收输入的钢筋弯曲角度；所述角度计算子单元，用于根据所述钢筋弯曲角度计算弯曲伺服轴的转动角度；所述驱动控制子单元；用于控制驱动机构使所述弯曲伺服轴前行所述转动角度。
2.根据权利要求I所述的弯箍机，其特征在于所述圆心位于钢筋传输轨道上且该圆心到弯曲伺服轴中心的距离与该圆心到扭轴中心的距离之差大于扭轴半径与弯曲伺服轴半径之和。
3.根据权利要求2所述的弯箍机，其特征在于所述弯曲伺服轴的初始位置为该弯曲伺服轴的外周与钢筋传输轨道相切并位于所述钢筋传输轨道的扭轴相对的一侧。
4.根据权利要求3所述的弯箍机，其特征在于所述角度计算子单元通过以下公式计算弯曲伺服轴的转动角度彦Π2 +i22 -2xilx/2xcos(#-._ = i ,il2 + i2 -2x/lxixcos(^3) =/2 , €.οΒ(β2)χ! = i l + i 2 ,Of = 2π~ β3~ β2~θ , 其中11为圆心到扭轴中心的距离，12为圆心到弯曲伺服轴中心的的距离，为弯曲伺服轴从外周与钢筋传输轨道水平相切位置移动到该弯曲伺服轴的中心与圆心、扭轴中心位于同一直线所转动的角度，I为扭轴中心与弯曲伺服轴中心之间的距离，β为圆心与扭轴中心所在直线与扭轴中心与弯曲伺服轴中心所在直线之间的夹角，與为扭轴中心与弯曲伺服轴中心所在直线与扭轴中心与弯曲后的钢筋的切线的法线之间的夹角4力圆心与扭轴中心所在直线与扭轴的水平线切线的法线之间的夹角， 为钢筋弯曲角度。
5.根据权利要求4所述的弯箍机，其特征在于所述弯箍机还包括钢筋牵引机构，用于将钢筋传输轨道上的钢筋牵引到预定位置。
6.一种弯箍机控制方法，其特征在于所述弯箍机包括钢筋传输轨道、固定在钢筋传输轨道一侧且外周与该钢筋传输轨道相切的扭轴、运行轨迹跨越所述钢筋传输轨道的弯曲伺服轴、驱动所述弯曲伺服轴的中心绕该弯曲伺服轴之外的圆心转动的驱动机构以及控制所述驱动机构的控制单元；该方法包括以下步骤 (a)控制单元接收输入的钢筋弯曲角度； (b)控制单元根据所述钢筋弯曲角度计算弯曲伺服轴的转动角度； (C)控制单元控制驱动机构使所述弯曲伺服轴前行所述转动角度。
7.根据权利要求6所述的弯箍机控制方法，其特征在于所述圆心位于钢筋传输轨道上且该圆心到扭轴中心的距离与该圆心到弯曲伺服轴中心的的距离之差大于扭轴半径与弯曲伺服轴半径之和。
8.根据权利要求7所述的弯箍机控制方法，其特征在于所述弯曲伺服轴的初始位置为该弯曲伺服轴的外周与钢筋传输轨道相切并位于所述钢筋传输轨道的扭轴相对的一侧。
9.根据权利要求8所述的弯箍机控制方法，其特征在于所述步骤(b)中通过以下公式计算弯曲伺服轴的转动角度彦
10.根据权利要求6所述的弯箍机控制方法，其特征在于所述步骤(C)之前包括将钢筋传输轨道上的钢筋牵引到预定位置。
全文摘要
本发明提供了一种弯箍机，包括钢筋传输轨道、扭轴、弯曲伺服轴、驱动机构以及控制单元；所述控制单元包括角度输入子单元、角度计算子单元以及驱动控制子单元；其中所述角度输入子单元，用于接收输入的钢筋弯曲角度；所述角度计算子单元，用于根据所述钢筋弯曲角度计算弯曲伺服轴的转动角度；所述驱动控制子单元；用于控制驱动机构使所述弯曲伺服轴前行所述转动角度。本发明还提供一种对应的弯箍机控制方法。本发明通过弯曲角度计算弯曲伺服轴运行角度，从而避免了补偿值设置，无需大存储空间即可实现钢筋的精确弯曲。
文档编号B21F1/00GK102941290SQ201210464070
公开日2013年2月27日 申请日期2012年11月16日 优先权日2012年11月16日
发明者匡两传 申请人:苏州汇川技术有限公司, 苏州默纳克控制技术有限公司, 深圳市汇川技术股份有限公司