专利名称：一种数控弯排机及其弯排方法
技术领域：
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本发明涉及一种弯排机及弯排方法，特别是在输入铜排的安装尺寸后自动计算和控 制折弯角度的数控弯排机及其弯排方法。
技术背景-
目前，国内电器成套行业中，公知的铜牌排弯制加工设备为一简单的液压弯排机械， 主要由油泵、油缸、顶压头和定位导柱组成，基本结构参见图7。现有的弯排方法是使 用这种简单的液压弯排机，手动操作液压开关控制液压装置推动顶压头顶压试弯铜排， 每加工一根铜排都需要经过反复调整才能达到预期的弯折尺寸要求，现有装备及其方法
存在的缺陷是技术比较落后，其主要表现在
1、 在测量了装备尺寸以后，需要进行下料尺寸和折弯尺寸的计算。如果进行精确的 计算，则需要操作人员具有较高的计算能力，还要占用较长的时间。如果进行粗略的 计算，则误差过大，常常造成浪费。
2、 下料时为了确保成功，常常不得不适当加长一点，弯好后再剪尾，造成尾料浪费。
3、 折弯工作时，尺寸靠目测，对折弯的角度常常要反复调整，才能达到要求，不但
工效低下，反复调整角度时还容易损伤铜排内部的组织结构和表面质量。
4、 同一尺寸的一批铜排，不能因批量增加而提高工效，且其加工后形状也不统一。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术弯排机的上述缺陷，提供一种弯排加工精确，加工 简单，快捷省时，提高工效和加工质量、节省尾料的弯排机。
本发明的技术解决方案是一种数控弯排机，主要由机架台板、顶压头、定位导柱、 液压传动装置组成，机架台板上安装顶压头和两个定位导柱，顶压头联接油缸，机架台 板下方装油泵，油泵经阀和油管与油缸连接，组成液压传动装置；其特征在于液压传动 装置中有电磁阀与数控装置电连接，数控装置由电源电路、控制电路、驱动电路、操作
电路连接组成由微处理器U1，接口 Sl、 S12、液晶显示器LCD,电位器W1，电容 C1 C6，电抗L1，电阻R1 R4，稳压管D4，晶振器X2，电源VCC连接成控制电路 20，接口S1连接输入软件程序，接口 S12连接位移传感器WYC，微处理器U1的19、 20、 21脚分别连接至驱动电路21,微处理器Ul'的lI、 16、 25、 26脚分别连接至操作 电路22;由三极管Q1、 Q2、 Q3，继电器J1、 J2、 J3，接口 S3、 S4、 S5， 二极管D1 D3， 发光二极管VD1 VD3，电阻R5 R10，电源VDD连接成驱动电路21 ，接口S2、 S4、 S5分别连接液压装置的电磁阀Yl、 Y2、 Y3的电磁线圈3TH、 4TH、 5TH;由芯片U2， 按键开关AN1 AN20，接口S6，排阻PR1，电阻R11 R15，电容C7 C9，晶振器X1， 电源VCC连接成操作电路22，芯片U2的6、 7、 8、 9脚分别对应接至控制电路20中 微处理芯片U1的16、 26、 25、 11脚；由电源模块DY，接口 SO连接电源电路23，提 供12V电源VDD和5V电源VCC。
采用该数控弯排机弯折铜排的方法是在其数控装置中输入软件程序，数控弯排机根 据软件程序的输入参数控制数控弯排机的液压传动装置推动顶压头，按软件程序计算确 定的顶压行程顶压加工弯折铜排；输入参数包括预定参数和实测参数， 实测参数是 弯折铜排24的厚度5;
上、下母铜排25、 26与弯折铜排24搭接面Fl和F2之间的水平距离b; 上母铜排25下边与下母铜排26上边对应边棱之间的直线距离a; 预定参数是弯折铜排24上端与上母铜排25的搭接长度Kl; 弯折铜排24上端弯折点J至上母铜排25下边棱的距离K2; 弯折铜排24下端与下母铜排25的搭接长度K3; 弯折铜排24下端弯折点G至下母铜排26上边棱的距离K4。 本发明的优点是-
1、 根据母铜排的安装尺寸精确加工弯折所需的连接铜排，弯折后不须裁减多余尾 料，从而节省材料。
2、 加工简便，快捷省时，提高工效和加工质量。
图1是本实用新型数控弯排机总体结构图
图2是数控弯排机液压油路图
图3是数控弯排机控制框图
图4是数控弯排机电气原理图
图5是数控弯排机数控装置电路连接图
图6是数控弯排机弯排加工示意图
图7是现有技术弯排机结构图
图8是铜排安装参数测定示意图
图9是铜排弯折加工示意图
具体实施例方式
本发明结合具体实施例参见附图进一步说明如下
一种数控弯排机，其结构参见附图l，主要由机架台板5、顶压头4、定位导柱6、 数控装置1及液压传动装置组成。机架台板5上安装顶压头4和2根定位导柱6,顶压 头4联结油缸2，机架台板5下方安装油泵10，油泵10经电磁阀组9和限压阀Y4、 Y5，单向阀Y6、 Y7及油箱I2由油管与油缸2连接组成液压传动装置。电磁阀组9包 含三个电磁阀Yl、 Y2、 Y3,液压传动装置由电磁闽Yl、 Y2、 Y3与数控装置1电连 接，参见附图2。
数控弯排机由数控装置1控制操作。数控装置1由支杆17安装于机架台板5上， 数控弯排机控制系统框图参见附图3，数控装置l电连接传感器3、脚踏开关ll、电磁 阀Y1、 Y2、 Y3，传感器3为位移传感器WYC，型号是KTR-75
数控弯排机电气原理图参见附图4。由三向电源A、 B、 C经断路器1K、接触器 1C接至油泵10的电机M供电，油泵10为数控弯排机液压传动提供高压油。由接在断 路器1K之后的C相电源经熔断器1RD向数控装置1供电。
油泵的停止按钮1TA，启动按钮1QA，接触器的线圈1C，油泵运转指示灯1LD组 成最经典的电动机M控制二次电路，与数控装置l连接。
数控装置1连接的位移传感器WYC用于测量顶头的移动距离，它的信号经接口 S12送到数控装置l进行处理。
按钮A1、 A2和A3分别为启动、点动和停止按钮，它们的信号由接口 S6送到数 控装置l进行识别。开关A4即为脚踏启动开关11。
SO为控制器的外接电源输入接口 。
3TH、 4TH、 5TH是液压控制电磁闽Yl、 Y2、 Y3的电磁线圈，分别接至控数控装 置1的接口 SK3、 SK4禾卩SK5，由数控装置1进行驱动，通过驱动动作的组合，实现 油缸和顶头的正确动作。指示灯火3HD、 4HD和5HD分别显示三个电磁阀Yl、 Y2、 Y3的动作状态。
数控装置1的具体电路图参见附图5。数控装置l由四个单元电路组成即控制电路20、驱动电路21、操作电路22和电 源电路23。参见附图5。
由微处理器U1，接口S1、 S12、液晶显示器LCD，电位器W1，电容C1 C6，电 抗L1，电阻R1 R4，稳压管D4，晶振器X2，电源VCC连接成控制电路20，接口 Sl 连接输入软件程序，接口 S12连接位移传感器WYC，微处理器U1的19、 20、 21脚分 别连接至驱动电路21，微处理器U1的ll、 16、 25、 26脚分别连接至操作电路22; Ul 为高性能单片微处理器ATMEGA32、 Sl为编程接口 、 S12为位移传感器WYC接口 、 液晶显示器LCD型号为JHD240128D。
控制电路20由微处理器Ul为核心组成，它的40~44脚、1~3脚用于八位并行数 据传送，与12 15脚控制线一起连接至液晶显示器LCD,使液晶显示器LCD显示弯排 机的各种工作参数及相关内容。
位移传感器WYC为线性电位器，稳压管D4产生的基准电压送往微处理器Ul作 为模数转换的基准电压，还经S12的3脚加到接口位移传感器WYC上，以便将位移传 感器WYC的电阻量转换成电压量，使位移传感器WYC的滑动点得到与滑动位置对应 的模拟电压，经S12的2脚连接至微处理器U1进行转换和处理。
编程接口 S1用于向微处理器U1输入程序，弯排机制造调试结束后，该接口不再 作用。
微处理器U1的19、 20、 21脚输出信号，经K1、 K2和K3三根线联结驱动电路。 由三极管Q1、 Q2、 Q3，继电器J1、 J2、 J3，接口 S3、 S4、 S5， 二极管D1 D3， 发光二极管VD1 VD3，电阻R5 R10，电源VDD连接成驱动电路21 ，接口S2、 S4、 S5分别连接液压装置的电磁阀Yl、 Y2、 Y3的电磁线圈3TH、 4TH、 5TH;驱动电路 21有三个相同的独立回路，接收微处理器U1的19、 20、 21脚输出的三个控制信号， 分别经三级管Q1、 Q2和Q3推动继电器J1、 J2和J3，继电器J1、 J2和J3的触点经驱 动接口S3、 S4和S5连接液压回路的三个电磁阀Yl、 Y2、 Y3的电磁线圈3TH、 4TH 和5TH，使油缸2和顶头4按要求动作。
由芯片U2，按键开关AN1 AN20，接口 S6，排阻PR1，电阻R11 R15，电容C7 C9， 晶振器X1，电源VCC连接成操作电路22，芯片U2的6、 7、 8、 9脚分别对应接至控 制电路20中微处理芯片U1的16、 26、 25、 11脚；芯片U2为LED显示及键盘专用芯 片，型号是ZLG7289，这里只使用其键盘处理部分。图中H1 H5为行线，L1 L4为列 线，组成5*4矩阵，故共有20个键节点，可设置按键位20个，标号为AN1 AN20， 实际使用17个，各键定义的功能如下
AN1 AN9为数字键"1" ~ "9"; AN10为"0";
AN11为小数点键； AN12为"退格"键；
AN13 AN15未定义内容； AN16为"确定"键；
AN17为"清除"键； AN18为"启动"键；
AN19为"点动"键； AN20为"停止"键。
其中"启动"键用于自动弯排动作的启动，"点动"键则用于手动操作。按下"点 动"键，顶头前进，松开"点动"键，顶头后退。其它各键为常规操作，用于各种参数 的确输入。
由电源模块DY,接口 S0连接电源电路23，提供12V电源VDD和5V电源VCC: 电源模块DY是一个独立的开关电源模块,220V的交流电源经接口 SO加至模块的输入 端，转换为5V和12V的直流供各单元电路使用。5V电源VCC送控制电路20和操作 电路22作芯片电源和基准电源，12V电源VDD送驱动电路21作继电器电源。
数控弯排机的铜排弯折加工示意图参见附图6，操作数控装置控制液压油路驱动顶压头4顶压铜排24，在定位导柱6限位下，弯折成所需尺寸。
为了方便弯折加工不同厚度的铜排，在机架台板5上定位导柱6两外侧各装有一块 阶梯垫块13和装在滑槽16中装滑动挡块14，沿滑槽16边缘表面装有标尺15，以方便 铜排按需要尺寸加工。参见附图l。
现有技术弯排机的结构参见附图7，它主要由安装在机架台板5上的油缸2联接顶 压头顶4，顶压头顶4前方有两根定位导柱6，油缸2经油管19、油压阀18与油泵10、 油箱12连接成液压传动装置，手动操作油压阀，由液压驱动顶压头4加工弯折铜排。
本发明铜排弯折加工方法是采用上述的一种数控弯排机弯折铜排，首先实测弯折铜 排的安装尺寸，根据上、下两根母铜排25、 26的位置及定位导柱6位置与直径，参见 附图8、 9，测量或者预先确定如下参数 实测参数是 弯折铜排24的厚度5;
上、下母铜排25、 26与弯折铜排24搭接面Fl和F2之间的水平距离b; 上母铜排25下边与下母铜排26上边对应边棱之间的直线距离a; 预定参数是
弯折铜排24上端与上母铜排25的搭接长度Kl;
弯折铜排24上端弯折点J至上母铜排25下边棱的距离K2;
弯折铜排24下端与下母铜排26的搭接长度K3;
弯折铜排24下端弯折点G至下母铜排26上边棱的距离K4。
另外，定位导柱6的半径R，两根定位导柱6的中心距离H均为已知参数。
将上述参数作为数控弯排机的数控装置1软件输入程序的输入参数，从微处理器U1的
编程接口 Sl输入数控装置1，数控装置1根据软件程序按如下基本计算式计算出顶压
头4的顶压行程X，控制数控弯排机的液压装置推动顶压头4按软件程序计算确定的顶
压行程X顶压加工弯折铜排24达到预定弯折尺寸。此过程同时由液压传动装置的油缸
2上的位移传感器3检测并反馈到数控装置1，进行监控。
基本算式-
a2 =62 W2
上母铜排25下边至下母铜排26上边之间的垂直距离d
上、下母铜排25、 26的弯折点J、 G之间的垂直距离c c=d-K2+K4)
弯折铜排24弯折段JG长1 l=Vc2 +62
弯折铜排24的下料长度L=1+K1+K2+K3+K4 顶压头4的顶压行程X=x-fl+f2
式中x是弯排至终点时铜排24与定位导柱6的切点A到顶压头4中心线的垂线AB与 铜排24两折弯面的交点E组成的直角三角形AABE中的直角边BE的长度
x=
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弯折角a = 90° + S 6 = arc《^
6fl是上述直角三角形AABE在中心线的锐角ZE顶点到铜排24弯曲形成的圆弧之间的 距离，
<formula>formula see original document page 7</formula>
f2是上述直角三角形AABE水平直角边AB到铜排24下平面弯折前的距离
f2=R-Rsin p<formula>formula see original document page 7</formula>
顶压行程<formula>formula see original document page 7</formula>
权利要求
1. 一种数控弯排机，主要由机架台板、顶压头、定位导柱、液压传动装置组成，机架台板上安装顶压头和两个定位导柱，顶压头联接油缸，机架台板下方装油泵，油泵经阀和油管与油缸连接，组成液压传动装置；其特征在于液压传动装置中有电磁阀与数控装置电连接，数控装置由电源电路、控制电路、驱动电路、操作电路连接组成由微处理器(U1)，接口(S1、S12)，液晶显示器(LCD)，电位器(W1)，电容(C1～C6)，电抗(L1)，电阻(R1～R4)，稳压管(D4)，晶振器(X2)，电源(VCC)连接成控制电路((20)，接口(S1)连接输入软件程序，接口(S12)连接位移传感器(WYC)，微处理器(U1)的(19、20、21)脚分别连接至驱动电路(21)，微处理器(U1)的(11、16、25、26)脚分别连接至操作电路(22)；由三极管(Q1、Q2、Q3)，继电器(J1、J2、J3)，接口(S3、S4、S5)，二极管(D1～D3)，发光二极管(VD1～VD3)，电阻(R5～R10)，电源(VDD)连接成驱动电路(21)，接口(S2、S4、S5)分别连接液压装置的电磁阀(Y1、Y2、Y3)的电磁线圈(3TH、4TH、5TH)；由芯片(U2)，按键开关(AN1～AN20)，接口(S6)，排阻(PR1)，电阻(R11～R15)，电容(C7～C9)，晶振器(X1)，电源(VCC)连接成操作电路(22)，芯片(U2)的(6、7、8、9)脚分别对应接至控制电路(20)中微处理芯片(U1)的(16、26、25、11)脚；由电源模块(DY)，接口(S0)连接电源电路(23)，提供12V电源(VDD)和5V电源(VCC)。
2、 根据权利要求1所述的一种数控弯排机，其特征在于机架台板上，在定位导 柱两外侦j各装有一块阶梯垫块和一块装在滑槽中的滑动挡块，沿滑槽边缘表'面装有标尺。
3、 一种数控弯排机弯折铜排的方法，其特征是使用权利要求1所述的数控弯排 机，在其数控装置中输入软件程序，数控弯排机根据软件程序的输入参数控 制数控弯排机的液压传动装置推动顶压头，按软件程序计算确定的顶压行程 顶压加工弯折铜排；输入参数包括预定参数和实测参数，实测参数是弯折铜排(24)的厚度(5);上、下母铜排(25、 26)与弯折铜排(24)搭接面(Fl)和(F2)之间的水 平距离(b);上母铜排(25)下边与下母铜排(26)上边对应边棱之间的直线距离(a);预定参数是弯折铜排(24)上端与上母铜排(25)的搭接长度(Kl);弯折铜排(24)上端弯折点(J)至上母铜排(25)下边棱的距离(K2);弯折铜排(24)下端与下母铜排(26)的搭接长度(K3);弯折铜排(24)下端弯折点(G)至下母铜排(26)上边棱的距离(K4)。
全文摘要
一种数控弯排机，机架台板上安装顶压头和两个定位导柱，顶压头联接油缸，在机架台板下方装油泵，油泵经阀和油管与油缸连接，组成液压传动装置；液压传动装置中有电磁阀与数控装置电连接，数控装置由电源电路、控制电路、驱动电路、操作电路连接组成。采用该机弯折铜排的方法是在其数控装置中输入软件程序，根据输入参数按程序计算确定的顶压行程加工弯折铜排；输入参数是弯折铜排厚度；弯折铜排与上、下母铜排搭接面间的水平距离；上、下母铜排对应边棱之间直线距离；弯折铜排与上、下母铜排搭接长度；弯折铜排上、下端弯折点分别至上、下母铜排距离；本发明优点精确加工弯折铜排，无尾料，节省材料；加工简便，提高工效和加工质量。
文档编号B21D7/00GK101284287SQ20081003141
公开日2008年10月15日 申请日期2008年5月29日 优先权日2008年5月29日
发明者冯浪平, 健 朱, 林 李, 陈可夫, 乐 黄, 龚光辉 申请人:湖南电器研究所