一种点阵式模具自动成型设备中与驱动丝杠对应的离合器的串行控制装置制造方法
【专利摘要】一种点阵式模具自动成型设备中与驱动丝杠对应的离合器的串行控制装置，属于点阵式模具自动成型领域。本发明是为了解决现有点阵式自动化设备中，浪费资源、规模庞大且成本很高的问题。本发明所述的一种点阵式模具自动成型设备中与驱动丝杠对应的离合器的串行控制装置，其中一种点阵式模具自动成型设备采用每隔固定间距放置一个丝杠，以一个电机带动多个丝杠的形式，每个丝杠用离合器控制丝杠是否配合电机旋转。而离合器的动作则通过与驱动丝杠对应的离合器的串行控制装置实现，采用单片机作为主控制器，把数据传给移位寄存器，然后通过移位寄存器电平变化实现电磁离合器的动作。适用于点阵式模具的控制。
【专利说明】一种点阵式模具自动成型设备中与驱动丝杠对应的离合器的串行控制装置
【技术领域】
[0001]本发明属于点阵式模具自动成型领域。
【背景技术】
[0002]随着工业行业的发展，钣金成型需求量日益增加。近几年汽车、轮船、建筑等行业，对模具加工量大大增加。尤其以建筑行业为主，曲面造型建筑物越来越多，曲面材料以铝板、彩钢板居多。建筑物整体曲面造型用以上材料拼接而成。各个拼接的曲面形状、曲率等不尽相同。如果采用传统开模方式加工将产生高昂的费用，并且造成资源浪费。根据以上情况，设计出一种点阵式自动化设备。该设备上每隔固定间距设置一个动节点，由动节点来形成模具，而每个动节点又要配备一个单独的驱动电路来进行驱动，这样就会浪费资源、规模庞大且成本很高。
【发明内容】
[0003]本发明是为了解决现有点阵式自动化设备中，浪费资源、规模庞大且成本很高的问题，现提供一种点阵式模具自动成型设备中与驱动丝杠对应的离合器的串行控制装置。
[0004]一种点阵式模具自动成型设备中与驱动丝杠对应的离合器的串行控制装置，所述一种点阵式模具自动成型设备为nXm的点阵结构，其中，η和m均为正整数；
[0005]点阵结构中每个节点均包括:驱动丝杠、电磁离合器和驱动轮；
[0006]驱动丝杠通过电磁离合器与驱动轮连接；
[0007]所有驱动丝杠相互平行，且丝杠底端均位于同一平面；
[0008]每行中的所有驱动轮为联动结构，且由一个伺服电机驱动；
[0009]所有驱动丝杠的顶端构成的面作为自动成型设备的成形面；
[0010]其特征在于，上述设备中与驱动丝杠对应的离合器的串行控制装置包括:单片机单元、移位寄存器单元和功率放大单元；
[0011]单片机单元:用于采集控制信号，并通过ISP接口将该控制信号发送至移位寄存器单元；
[0012]移位寄存器单元:通过ISP接口接收单片机单元发送的控制信号，并对该控制信号进行扩展，然后输出至功率放大单元；
[0013]功率放大单元:用于采集移位寄存器单元扩展输出的控制信号，并对该控制信号进行放大，然后将放大后的控制信号输出至每个节点的电磁离合器，进而控制驱动丝杠与驱动轮连接或断开。
[0014]上述移位寄存器单元包括X个移位寄存器，所有移位寄存器之间均通过级联的方式相互连接,其中，X均为正整数
[0015]上述移位寄存器为74HC595。
[0016]上述每行中相邻的驱动轮之间通过传动带实现齿啮合传动。
[0017]上述点阵结构中每个节点还包括:光电开关；光电开关用于采集蜗轮丝杠升降机丝杠顶部的最高或最低的极限位置。
[0018]上述点阵结构中每个节点还包括:光电开关支架和光电开关遮光板；光电开关遮光板固定在个蜗轮丝杠升降机顶部的一侧，用于遮挡光电开关；光电开关支架用于支撑光电开关；光电开关的信号输出端连接电磁离合器的信号输入端。
[0019]上述每条传动带均通过至少一个张紧轮夹紧。
[0020]本发明所述的一种点阵式模具自动成型设备中与驱动丝杠对应的离合器的串行控制装置，其中一种点阵式模具自动成型设备采用每隔固定间距放置一个丝杠，以一个电机带动多个丝杠的形式，每个丝杠用离合器控制丝杠是否配合电机旋转。而离合器的动作则通过与驱动丝杠对应的离合器的串行控制装置实现，采用单片机作为主控制器，把数据传给移位寄存器，然后通过移位寄存器电平变化实现电磁离合器的动作。依靠移位寄存器串行输入并行输出、级联等特点扩展I/o资源，减少了设备数量，降低了成本，通过静态输出方式使电磁离合器稳定工作，且动作速度快，并且可以同时响应多个离合器。适用于对点阵式模具进行控制。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为点阵式模具自动成型设备的总体结构示意图；
[0022]图2为图1中A处局部放大图；
[0023]图3为图1中B处局部放大图；
[0024]图4为一种点阵式模具自动成型设备中与驱动丝杠对应的离合器的串行控制装置的结构示意图；
[0025]图5为74HC595的管脚示意图。
【具体实施方式】
[0026]【具体实施方式】一:参照图1、图2和图4具体说明本实施方式，本实施方式所述的一种点阵式模具自动成型设备中与驱动丝杠对应的离合器的串行控制装置，所述一种点阵式模具自动成型设备为nXm的点阵结构，其中，η和m均为正整数；
[0027]点阵结构中每个节点均包括:驱动丝杠5、电磁离合器3和驱动轮2 ；
[0028]驱动丝杠5通过电磁离合器3与驱动轮2连接；
[0029]所有驱动丝杠5相互平行，且丝杠底端均位于同一平面；
[0030]每行中的所有驱动轮2为联动结构，且由一个伺服电机4驱动；
[0031]所有驱动丝杠5的顶端构成的面作为自动成型设备的成形面；
[0032]上述设备中与驱动丝杠对应的离合器的串行控制装置包括:单片机单元、移位寄存器单元和功率放大单元；
[0033]单片机单元:用于采集控制信号，并通过ISP接口将该控制信号发送至移位寄存器单元；
[0034]移位寄存器单元:通过ISP接口接收单片机单元发送的控制信号，并对该控制信号进行扩展，然后输出至功率放大单元；
[0035]功率放大单元:用于采集移位寄存器单元扩展输出的控制信号，并对该SPI协议数据进行放大，然后将放大后的信号输出至每个节点的电磁离合器3，进而控制驱动丝杠5与驱动轮2连接或断开。
[0036]单片机单元与功率放大单元之间以SPI (Serial Peripheral interface,串行外围设备接口)协议传递数据；本实施方式在实际应用时，可以由一个上述控制装置控制阵列一行所有的电磁离合器，也能够通过增加级联的移位寄存器直接控制整个阵列的电磁离合器，当点阵结构中，节点数量较多时，还能够通过上位机将控制信号分别发送至多组控制装置的单片机中，以实现大规模点阵的动作。
[0037]【具体实施方式】二:本实施方式是对【具体实施方式】一所述的一种点阵式模具自动成型设备中与驱动丝杠对应的离合器的串行控制装置作进一步说明，本实施方式中，单片机单元包括X个MCU，其中X为正整数；
[0038]上位机的RX端口同时连接X个MCU的TX端口，上位机的TX端口同时连接x个MCU 的 RX 端口。
[0039]【具体实施方式】三:本实施方式是对【具体实施方式】二所述的一种点阵式模具自动成型设备中与驱动丝杠对应的离合器的串行控制装置作进一步说明，本实施方式中，移位寄存器单元包括y个移位寄存器，所有移位寄存器之间均通过级联的方式相互连接，其中，I均为正整数。
[0040]本实施方式中，移位寄存器与单片机单元通过ISP(Internet Service Provider,Internet服务供应商)接口连接。
[0041]【具体实施方式】四:本实施方式是对【具体实施方式】三所述的一种点阵式模具自动成型设备中与驱动丝杠对应的离合器的串行控制装置作进一步说明，本实施方式中，移位寄存器为74HC595。
[0042]由于74HC595的级联特性，因此使用多个74HC595通过级联方式扩展输出口数量。每个移位寄存器组中的所有移位寄存器之间均通过级联的方式相互连接，即第i个移位寄存器的SDI接口连接第i+Ι个移位寄存器的Q7’接口，其中i = l，2，...，m-l。74HC595通过级联方式串行连接，特点是通过3-4个I/O 口传递数据扩展输出口数量。
[0043]74HC595是美国国家半导体公司生产的通用移位寄存器芯片。具有8位移位寄存器和一个存储器，三态输出功能。并行输出端具有输出锁存功能。与单片机连接简单方便，只须三个I/O 口即可。每当SHcp上升沿到来时，DS引脚当前电平值在移位寄存器中左移一位，在下一个上升沿到来时移位寄存器中的所有位都会向左移一位，同时Q7’也会串行输出移位寄存器中高位的值，这样连续进行8次，就可以把数组中每一个数(8位的数)送到移位寄存器；然后当STcp上升沿到来时，移位寄存器的值将会被锁存到锁存器里，并从Ql?7引脚输出。
[0044]74HC595管脚如图5所示，存储寄存器有一个并行8位的，具备三态的总线输出，当接收到的二进制数多于8位时通过Q7’将最高位输出，Q7’为下一级74HC595的信号输入端，每个存储器存储一个8位的二进制数，这个二进制数对应的就是Q0-Q7管脚电平状态，O代表低电平，I代表高电平，当单片机的32位二进制数发送完毕之后，把单片机与74HC595连接的锁存管脚至高电平，完成74HC595的数据锁存和Q0-Q7电平输出。
[0045]单片机经过逻辑运算将上位机中的数字量转换成SPI协议的电平信号传送给74HC595芯片，74HC595通过级联方式依次接收。存储寄存器有一个并行8位的，具备三态的总线输出，当接收到的二进制数多于8位时通过Q7’将最高位输出，Q7’为下一级74HC595的信号输入端，每个存储器存储一个8位的二进制数，这个二进制数对应的就是Q0-Q7管脚电平状态，O代表低电平，I代表高电平，当单片机的32位二进制数发送完毕之后，把单片机与74HC595连接的锁存管脚至高电平，完成74HC595的数据锁存和Q0-Q7电平输出。
[0046]【具体实施方式】五:本实施方式是对【具体实施方式】四所述的一种点阵式模具自动成型设备中与驱动丝杠对应的离合器的串行控制装置作进一步说明，本实施方式中，单片机单元的MISO端口连接74HC595的MISO端口，单片机单元的MOSI端口连接74HC595的MOSI端口。
[0047]本实施方式中，每组74HC595分别与每个MCU——对应，每组中任意一个74HC595的MISO端口连接所对应的MCU的MISO端口，任意一个74HC595的MOSI端口连接所对应的MCU 的 MOSI 端口。
[0048]【具体实施方式】六:本实施方式是对【具体实施方式】一所述的一种点阵式模具自动成型设备中与驱动丝杠对应的离合器的串行控制装置作进一步说明，本实施方式中，每行中相邻的驱动轮2之间通过传动带6实现齿啮合传动。
[0049]本实施方式中，整套设备中每行的驱动轮2通过传动带6实现齿啮合传动，能够达到传动效率高的目的，相较于链传动和齿轮传动，上述传动方式噪音小，不需润滑，传递功率大，耐冲击振动较好，维修简便、经济。
[0050]【具体实施方式】七:本实施方式是对【具体实施方式】一所述的一种点阵式模具自动成型设备中与驱动丝杠对应的离合器的串行控制装置作进一步说明，本实施方式中，伺服电机4通过电机传动带I驱动驱动轮2转动。
[0051]【具体实施方式】八:本实施方式是对【具体实施方式】一所述的一种点阵式模具自动成型设备中与驱动丝杠对应的离合器的串行控制装置作进一步说明，本实施方式中，每个蜗轮丝杠升降机5的顶部均为平面。
[0052]【具体实施方式】九:本实施方式是对【具体实施方式】一所述的一种点阵式模具自动成型设备中与驱动丝杠对应的离合器的串行控制装置作进一步说明，本实施方式中，点阵结构中每个节点还包括:光电开关7 ;
[0053]光电开关7用于采集蜗轮丝杠升降机5丝杠顶部的最高或最低的极限位置。
[0054]本实施方式中，每个蜗轮丝杠升降机都有对应的光电开关，通过光电开关来确定蜗轮丝杠升降机的位置。
[0055]【具体实施方式】十:参照图3具体说明本实施方式，本实施方式是对【具体实施方式】九所述的一种点阵式模具自动成型设备中与驱动丝杠对应的离合器的串行控制装置作进一步说明，本实施方式中，点阵结构中每个节点还包括:光电开关支架9和光电开关遮光板10 ；
[0056]光电开关遮光板10固定在个蜗轮丝杠升降机5顶部的一侧,用于遮挡光电开关7 ；光电开关支架9用于支撑光电开关7 ;光电开关7的信号输出端连接电磁离合器3的信号输入端。
[0057]本实施方式中，蜗轮丝杠升降机顶部安装有光电开关遮光板，当升降机高度下降至极限位置归零时，安装在光电开关支架上的光电开关刚好被遮光板触发，于是电磁离合器分离，升降机停止下降，归零完毕。除此之外，当操作人员操作有误或其他原因导致输入数值低于升降机的最低高度时，光电开关可以在其运转到最低高度时切断动力，防止事故发生。
[0058]【具体实施方式】十一:本实施方式是对【具体实施方式】一所述的一种点阵式模具自动成型设备中与驱动丝杠对应的离合器的串行控制装置作进一步说明，本实施方式中，每条传动带6均通过至少一个张紧轮8夹紧。
[0059]本实施方式中增加的张紧轮，能够保证在设备运动过程中，所有传动带都处于张紧状态，进而减小设备运动过程中的震动和能量损失。
[0060]本发明中，当每个单片机控制4个74HC595时，上位机通过串口信号将32个二进制数发送到单片机上，单片机经过逻辑运算将这些数字量转换成SPI协议的电平信号传送给74HC595芯片，74HC595通过级联方式依次接收。存储寄存器有一个并行8位的，具备三态的总线输出，当接收到的二进制数多于8位时通过Q7’将最高位输出，Q7’为下一级74HC595的信号输入端，每个存储器存储一个8位的二进制数，这个二进制数对应的就是Q0-Q7管脚电平状态，O代表低电平，I代表高电平，当单片机的32位二进制数发送完毕之后，把单片机与74HC595连接的锁存管脚至高电平，完成74HC595的数据锁存和Q0-Q7电平输出。由于74HC595输出能力较弱，仅能输出20mA左右的电流，不能直接驱动电磁铁，所以需要功率放大单元。功率放大单元采用光耦+功放+ 二极管的方式来保证系统安全有效的运行。
【权利要求】
1.一种点阵式模具自动成型设备中与驱动丝杠对应的离合器的串行控制装置，所述一种点阵式模具自动成型设备为nXm的点阵结构，其中，η和m均为正整数； 点阵结构中每个节点均包括:驱动丝杠(5)、电磁离合器(3)和驱动轮(2); 驱动丝杠(5)通过电磁离合器(3)与驱动轮(2)连接； 所有驱动丝杠(5)相互平行，且丝杠底端均位于同一平面； 每行中的所有驱动轮(2)为联动结构，且由一个伺服电机(4)驱动； 所有驱动丝杠(5)的顶端构成的面作为自动成型设备的成形面； 其特征在于，上述设备中与驱动丝杠对应的离合器的串行控制装置包括:单片机单元、移位寄存器单元和功率放大单元； 单片机单元:用于采集控制信号，并通过ISP接口将该控制信号发送至移位寄存器单元; 移位寄存器单元:通过ISP接口接收单片机单元发送的控制信号，并对该控制信号进行扩展，然后输出至功率放大单元； 功率放大单元:用于采集移位寄存器单元扩展输出的控制信号，并对该控制信号进行放大，然后将放大后的控制信号输出至每个节点的电磁离合器(3)，进而控制驱动丝杠(5)与驱动轮(2)连接或断开。
2.根据权利要求1所述的一种点阵式模具自动成型设备中与驱动丝杠对应的离合器的串行控制装置，其特征在于，单片机单元包括X个MCU，其中X为正整数；上位机的RX端口同时连接X个MCU的TX端口，上位机的TX端口同时连接X个MCU的RX端口。
3.根据权利要求2所述的一种点阵式模具自动成型设备中与驱动丝杠对应的离合器的串行控制装置，其特征在于，移位寄存器单元包括y个移位寄存器，所有移位寄存器之间均通过级联的方式相互连接，其中y均为正整数。
4.根据权利要求3所述的一种点阵式模具自动成型设备中与驱动丝杠对应的离合器的串行控制装置，其特征在于，移位寄存器为74HC595。
5.根据权利要求4所述的一种点阵式模具自动成型设备中与驱动丝杠对应的离合器的串行控制装置，其特征在于，单片机单元的MISO端口连接74HC595的MISO端口，单片机单元的MOSI端口连接74HC595的MOSI端口。
6.根据权利要求1所述的一种点阵式模具自动成型设备中与驱动丝杠对应的离合器的串行控制装置，其特征在于，每行中相邻的驱动轮(2)之间通过传动带(6)实现齿啮合传动。
7.根据权利要求1所述的一种点阵式模具自动成型设备中与驱动丝杠对应的离合器的串行控制装置，其特征在于，伺服电机(4)通过电机传动带I驱动驱动轮(2)转动。
8.根据权利要求1所述的一种点阵式模具自动成型设备中与驱动丝杠对应的离合器的串行控制装置，其特征在于，点阵结构中每个节点还包括:光电开关(7);光电开关(7)用于采集驱动丝杠(5)丝杠顶部的最高或最低的极限位置。
9.根据权利要求8所述的一种点阵式模具自动成型设备中与驱动丝杠对应的离合器的串行控制装置，其特征在于，点阵结构中每个节点还包括:光电开关支架(9)和光电开关遮光板(10)； 光电开关遮光板(10)固定在个驱动丝杠(5)顶部的一侧，用于遮挡光电开关(7);光电开关支架(9)用于支撑光电开关(7);光电开关(7)的信号输出端连接电磁离合器(3)的信号输入端。
10.根据权利要求1所述的一种点阵式模具自动成型设备中与驱动丝杠对应的离合器的串行控制装置，其特征在于，每条传动带(6)均通过至少一个张紧轮(8)夹紧。
【文档编号】B21D37/12GK104384356SQ201410707119
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年11月28日 优先权日:2014年11月28日
【发明者】何平, 赵冬 申请人:黑龙江中科诺晟自动化设备开发有限公司