具有上模负载监控和保护装置的全电伺服数控的折弯机及其方法与流程

本发明涉及数控折弯机技术领域，具体涉及一种具有上模负载监控和保护装置的全电伺服数控的折弯机，以及该折弯机的上模负载监控和保护方法。

背景技术：

全电伺服数控折弯机与通用液压型数控折弯机的主要区别是所有运动轴全部采用电动伺服电机和滚动丝杠等部件进行运动控制，取消了液压系统，不使用液压油。

目前市场上全电伺服数控折弯机在工进区不能限制上模的输出折弯力和在快进区不能监控上模的受力及运动情况，无法对上下模具起到保护作用。

具体地说，折弯下行过程分为快进区和工进区，首先是快进区(一般快进速度范围50-200mm/s)，上模快速下行，当上模底部接近工件时转为工进区(一般工进速度范围10-20mm/s)，上模逐渐进入下模V型槽直至到数控系统计算的进深位置停止，使工件变形为需要的角度。

但是，如果因操作人员失误在滑块上安装了非本工件加工使用的上模，如图1所示，假设上模900实际高度大于理论上模800高度，会造成在快进区上模900就压死工件到下模底部，由于是在快进区，会使得上模快速撞击下模造成上模、下模和工件受到损害。

技术实现要素：

鉴于现有技术的不足，本发明旨在于提供一种具有上模负载监控和保护装置的全电伺服数控的折弯机以及该折弯机的上模负载监控和保护方法。

进一步的，本发明由数控系统通过伺服系统及位移传感器进行反馈和控制，在工进区限制上模的输出折弯力和在快进区监控上模的受力及运动情况，并根据监测的受力及运动情况判断上模是否在正常运行状态，如判断为异常则控制伺服电机立刻停止运动和报警，避免上模、下模和附件受到损害。解决了现有全电伺服数控折弯机不能在工进区限制上模的输出折弯力和在快进区监控上模的受力及运动情况，以及不能在上模运行异常的情况下停止报警的缺陷。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

具有上模负载监控和保护装置的全电伺服数控的折弯机，具有快进区与工进区，所述折弯机包括机架本体、数控系统、伺服系统、减速机、同步轮机构、滚珠丝杠、滑块、上模、下模与位移传感器，其中，所述数控系统设置于所述机架本体中，所述伺服系统与所述减速机电气连接，所述减速机与所述同步轮机构连接，所述滚珠丝杠分别与所述同步轮机构、所述滑块的一端连接，所述滑块的另一端与所述上模连接，所述下模设置于所述机架本体的工作台上且位置与所述上模对应，所述滑块的一侧设有位移传感器，所述位移传感器用于测量所述滑块和/或所述上模的实际位置；所述位移传感器与所述数控系统电气连接。

需要说明的是，所述伺服系统包括伺服驱动器以及与其电气连接的伺服电机；所述数控系统与所述伺服驱动器电气连接，所述伺服电机与所述减速机连接。

需要说明的是，所述伺服电机的负载转矩值通过所述伺服驱动器检测并传送至所述数控系统。

需要说明的是，所述位移传感器的位置测量值传送至所述数控系统，并由所述数控系统判断所述上模处于所述快进区或所述工进区。

本发明还提供对上模的监控与保护方法。

一种具有上模负载监控和保护装置的全电伺服数控折弯机的监控和保护方法，设有快进区监控及设置于下模的工件，所述方法包括以下步骤：

S1分别设置上模处于快进区与工进区的预设负载值，以及设置上模处于快进区的预设负载异常值；

S2当上模处于快进区的实际负载值大于快进区的预设负载值时，通过伺服驱动器监测、数控系统换算出实际负载值，并计算实际负载值与预设负载值的相差值；

S3数控系统将相差值与预设负载异常值进行比较；

S4当相差值大于预设负载异常值时，数控系统判断上模为负载异常后，发出警报并控制伺服电机停止运动；否则转至S5；

S5当上模进入工进区时，数控系统通过伺服驱动器限制伺服电机的输出扭矩限制上模的输出折弯力。

作为一种优选的技术方案，所述预设负载异常值为5吨以上。

需要说明的是，所述位移传感器用于判定上模是否处于快进区。

需要说明的是，所述实际负载值为上模施加于所述工件的负载值。

需要进一步说明的是，所述折弯力的限制输出的计算如下：

折弯力＝折弯工件需要理论折弯力+偏差值。

需要进一步说明的是，还设有工进区监控，所述方法包括以下步骤：

S1设置上模处于工进区的预设负载值；

S2当上模进入工进区后的预设负载值小于工件对上模的反作用力时，数控系统通过位移传感器反馈判断上模停止为异常并发出报警。

本发明有益效果在于：

1、与现有技术相比，解决了现有市场上全电伺服数控折弯机不能在工进区限制上模的输出折弯力和在快进区监控上模的受力及运动情况，从而不能保护上下模具的缺陷。

2、本发明在折弯过程中监视和控制上模的下行运行过程，在工进区限制上模的输出折弯力，在快进区异常情况下控制伺服电机立刻停止运动，避免上模、下模和附件受到损害，同时也间接保护了操作人员的安全，因为在高速撞击时可能撞飞出一些零件和碎片损害人身安全。

附图说明

图1为现有技术中折弯异常的结构示意图；

图2为本发明的折弯机的结构示意图；

图3为本发明的一种实施方式的结构示意图；

图4为本发明的另一种实施方式的结构示意图。

具体实施方式

下将结合附图对本发明作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于本实施例。

如图2所示，本发明为一种具有上模负载监控和保护装置的全电伺服数控的折弯机，具有快进区与工进区，所述折弯机包括机架本体1、数控系统2、伺服系统、减速机4、同步轮机构5、滚珠丝杠6、滑块7、上模8、下模9与位移传感器10，其中，所述数控系统2设置于所述机架本体1中，所述伺服系统与所述减速机4电气连接，所述减速机4与所述同步轮机构5连接，所述滚珠丝杠6分别与所述同步轮机构5、所述滑块7的一端连接，所述滑块7的另一端与所述上模8连接，所述下模9设置于所述机架本体1的工作台上且位置与所述上模8对应，所述位移传感器10设置于所述滑块7的一侧，所述位移传感器10用于测量所述滑块7和/或所述上模8的实际位置；所述位移传感器10与所述数控系统2电气连接。

进一步的，所述伺服系统包括伺服驱动器以及与其电气连接的伺服电机3；所述数控系统2与所述伺服驱动器电气连接，所述伺服电机3与所述减速机连接。

具体的说，数控系统2通过伺服驱动器控制伺服电机3旋转运动，伺服电机3通过减速机4和同步轮机构5带动滚珠丝杠6的螺母旋转运动，由于滚珠丝杠6的丝杠被限制了旋转自由度，其只能上下运动；滚珠丝杠6的丝杠带动滑块7上下运动，上模8装设于滑块7上，并随滑块7运动，工件300放置在下模9上表面，当上模8向下运动到下模9的V槽中时对工件300产生折弯；滑块7侧边装设有位移传感器10，滑块7及上模8的实际位置通过位移传感器10反馈给数控系统2用于判断上模8是处于快进区或工进区。

作为本发明的实现方法如下：

一种具有上模负载监控和保护装置的全电伺服数控折弯机的监控和保护方法，设有快进区监控及设置于下模的工件，所述方法包括以下步骤：

S1分别设置上模处于快进区与工进区的预设负载值，以及设置上模处于快进区的预设负载异常值；

S2当上模处于快进区的实际负载值大于快进区的预设负载值时，通过伺服驱动器监测、数控系统换算出实际负载值，并计算实际负载值与预设负载值的相差值；

S3数控系统将相差值与预设负载异常值进行比较；

S4当相差值大于预设负载异常值时，数控系统判断上模为负载异常后，发出警报并控制伺服电机停止运动；否则转至S5；

S5当上模进入工进区时，数控系统通过伺服驱动器限制伺服电机的输出扭矩限制上模的输出折弯力。

作为一种优选的技术方案，所述预设负载异常值为5吨以上。

需要说明的是，所述位移传感器用于判定上模是否处于快进区。

需要说明的是，所述实际负载值为上模施加于所述工件的负载值。

需要进一步说明的是，所述折弯力的限制输出的计算如下：

折弯力＝折弯工件需要理论折弯力+偏差值。

需要进一步说明的是，还设有工进区监控，所述方法包括以下步骤：

S1设置上模处于工进区的预设负载值；

S2当上模进入工进区后的预设负载值小于工件对上模的反作用力时，数控系统通过位移传感器反馈判断上模停止为异常并发出报警。

需要进一步说明的是，上模的负载值是指上模在下行过程中所承受的反向作用力，主要来源于工件抗折弯力和摩擦阻力。

实施例一

如图3所示，A为正常折弯状况，B为折弯异常；其中，上模100是正常上模，上模200是失误安装的错误的上模，设上模200比上模100高度尺寸长10mm；设工进距离为15mm；再设快进区需要的上模负载值为3吨力，再设工进区折弯工件300需要的上模负载值为10吨力；上模负载异常判定条件是在快进区当前反馈实际上模负载值超过预设上模负载值5吨以上。

A为正常折弯状况下，上模100从快进区进入到工进区后，速度逐步降低并进入工件折弯过程。B为折弯异常状况，由于上模200比上模100高度尺寸长10mm，上模200在快进区时便提前开始折弯工件300，此时，伺服驱动器检测实际上模负载值已达到10吨力，进一步的计算与预设的快进区负载值相差7吨力，数控系统比较相差值与预设负载异常异常值(相差值大于预设负载异常值)，即可满足上模负载异常判定条件，则数控系统判断为上模负载异常，报警并控制伺服电机停止运动。

实施例二

如图3所示，A为正常折弯状况，B为折弯异常；其中，上模100是正常上模，上模200是失误安装的错误的上模，设上模200比上模100高度尺寸长10mm；设工进距离为15mm；再设快进区需要的上模负载为3吨力，再设工进区折弯工件需要的上模负载为5吨力；上模负载异常判定条件是在快进区当前反馈实际上模负载值超过预设上模负载值5吨以上。

B为折弯异常状况，由于上模200比上模100高度尺寸长10mm，上模200在快进区便提前折弯工件300，此时，伺服驱动器检测实际上模负载值已达到5吨力，进一步的计算与预设的快进区负载值相差2吨力，但是并未满足上模负载异常判定条件(相差值小于预设负载异常值)，但由于上模200比上模100垂向有效尺寸长10m，在工进距离为15mm的前提下，则在上模200、工件300和下模400完全压死之前，上模200已进入工进区，数控系统通过限制伺服系统的输出扭矩来限制上模200的输出折弯力。

实施例三

如图4所示，A为正常折弯状况，B为折弯异常状况；上模101是正常上模，上模201是失误安装的错误上模；设上模201比上模101垂向有效尺寸长20mm，设工进距离为15mm，即在快进区中上模201、工件301和下模401已经完全压死；设快进区需要的上模负载值为3吨力，再设工进区折弯工件301需要的上模负载值为5吨力；上模负载异常判定条件是在快进区当前反馈实际上模负载值超过预设上模负载值5吨以上，则实施例二中的折弯异常判定属于失效情况。

则在快进区上模201下压工件301并与下模401的V型底部逐渐接近，此时上模201所受上模负载值会逐渐增大，当满足当前反馈实际上模负载值超过预设上模快进区负载值5吨力的上模负载异常判定条件时，数控系统判断为上模负载异常，报警并控制伺服电机停止运动。

实施例四

本发明还提供工进区的监控方式：在工进区中，上模下行速度已转为慢速，数控系统通过限制伺服系统的输出扭矩来限制上模的输出折弯力(一般上模限制输出的折弯力＝折弯工件需要理论折弯力+偏差值)，当上模工进下行反作用力大于上模限制输出的折弯力，则上模被外力阻止下行并停止，数控系统通过位移传感器反馈判断上模停止为异常情况则输出报警。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。