专利名称：冲床微机控制错位套裁系统的制作方法
一种具有微机控制自动送料实现错位套裁的装置。
目前，国内生产电机定转子片的冲制仍采用传统的工艺方式，将整张料在滚剪机按电机规格尺寸裁成“条料”，然后再冲成定转子芯片的办法，这种冲裁方式边角废料较大、废品率高，整张料的利用率只有55～65%，为了解决这一问题，人们试用了许多办法，国内上海、河北电机厂等少数厂家采用手工方法在整张或半张板料上错位套裁的方法，但操作者劳动强度大、技术水平要求高、易出废品、材料的利用率提高不显著。日本、苏联、西德等国在八十年代中期，先后出现了曲线下料错位级进冲等冲制方法使硅钢片的材料利用率得到较大的提高，但其设备和工艺都只适用于卷料，而国内硅钢片基本上是板料，上述方法不适用。另有一项名称“连续自动冲压套裁进给装置的民主德国14859号专利，公开了一种具有凸轮控制升降杆和阀门控制吸盘的错位套裁装置，该装置可实现错位套裁，但对材料的粘度有要求，对于板料的冲裁不适用。另有一项名称为“带材错位下料剪裁装置”的苏联852412号专利，公开了一种有安装在基座上的小车横向进给机构，它设有凸轮和棘轮装置，该装置也只适用于带材和卷材，对整张的钢板则不适用。
本发明的任务是设计一种与冲床配套使用的微机控制自动送料实现错位套裁的控制系统。
图1为本发明机械传动装置俯视图;
图2为本发明机械传动装置正面视图;
图3为微机控制错位套裁主运行程序框图;
图4为PIO输出/入分配图;
图5、6为PIO输出/入具体分配关系图;
图7为冲头接口原理图;
图8为冲剪及御料接口原理图;
图9为主送手、定位块、固定板接口原理图;
图10为电机和电磁铁控制线路原理图;
图11为电动机控制线路原理图;
本发明的一个最佳实施例，机械部分如图1、2所示送料装置包括左右托料台1、固料手2、电磁铁3、工作台4、导轨5、滚动底座6、横送料台7、除末排余料机构8、除余料机构9、硅钢片10、左、右断料机构11、纵送料机构12、送料小手13、活动托料架14、断料机构15、冲床16、分料机构17、夹紧机构18、定位机构19、滚动座20、滚珠丝杠21、变速箱22、主机械手26、弹簧28、杠杆29、升降导轨30、钢丝绳31、电磁铁32、丝杠螺母付33、步进电机34、35。
机床的自动进位装置包括固定在地基上的导轨，送料台通过滚动底座与导轨构成运动付，电磁铁和工作台组成送料机械手，依附于机械手的小手位于工作台上，主机械手由滚珠丝杠、步进电机带动实现纵横运动，步进电机通过变速箱与滚珠丝杠联接，由滚珠轴承和矩形导轨组成的闭式滚动导轨付支承机械手，并保证纵横运动的导向精度，依附于主机械手的小手通过微电机、丝杠螺母付的带动沿升降导轨向前移动接近料，其控制系统包括MDE80单板机接口及光电隔离电路、控制与检测电路、驱动电路、交直流稳压电源及执行电机电器。
其工作原理如图12所示该系统的工作原理是整个系统在微机的控制下按所选用的程序，协调工作，即微型机通过控制接口，控制执行电机电器，按选定的程序工作，实现整张板料自动按予定的错位套裁工艺冲制，达到提高材料利用率的目的。
其中MDZ80单板机是该系统的核心，在专用软件的支持下，该计算机对全系统实现实时控制系统的信号检测、时序信号、数据运算、执行动作指令及运行状态的判别和处理都是由它完成的。MDZ80单板机是以Z80CPU芯片为运控器，4KRAM和12KROM(含2K监控程序)、2个CTC芯片及扩展为4个PIO芯片的专用单板微机，其他技术指标同TP801单板机。
所说的接口和光电隔离电路，包括扩展成四块PIO芯片的并行接口31路和所对应的31路光电隔离电路，其中用PIO-1A口0、1、2、3作为实现错位套裁送料的纵向横向步进电动机的控制，用PIO-1B口1、2、3、4接收送料纵向、横向首末端的极限检测，用PIO-1A口5作为主送手吸盘加磁控制，便于用PIO-1A口6、7作为送料小手(冲末排料时)控制到位和退出的微型异步电动机的正反转启停信号PIO-4A口3、4作为控制左侧断料机构(左剪)到位和退出的异步电动机的正反转启停信号PIO-4A口3、4作为控制左侧断料机构(左剪)到位和退出的异步电动机的正反转起停信号PIO-4A口2、5分别作为右、左卸料机构执行卸料的电磁铁的控制信号PIO-4B口0、4分别作为(左、右)翻料机构、执行翻的微型异步，电动机的启停信号，PIO-4B口3、7分别作为(右、左)翻料机构翻料板原位检测信号PIO-4B口2、6分别作为送料小手伸出到位和退回原位的检测信号该二个端子配合PIO1A口6、7决定送料小手的伸缩和到位，其PIO输出/入分配图见图2PIO-1、2、3、4分配图，31路光电隔离电路分为二类，即输入光电、输出光电，其输出光电隔离有22路，输入光电隔离为9路，分别如图
所说的控制和检测电路，其中有18路控制电路和9路检测电路，控制电路是指由四个PIO中22个输出端子，除去经二个步进电机的四路信号外的18路，经输出光电隔离后，到执行电机电器之间的电路，执行电机电器有冲床冲头交流电磁铁DT1，主送手直流电磁吸盘DT2固定手电磁吸盘DT3，执行送料小手张开后闭合的交流牵引电磁铁DT4执行左右卸料牵引电磁铁DT5、DT6和执行送料小手伸出和退回微型异步电动机D1左右断料机构的动作和退出的微型异步电动机D2、D3，左右翻料用的微型异步电动机D4、D5，其输出控制电路如下
检测电路包括电检测开关到输入光电隔离电路，共9路，检测开关均采用行程开关，他们是开关K8，检测冲头，开关K15、K16分别检测主手横向首端和末端，开关K17、K18分别检测主手纵向首端和末端，开关K11、K13分别检测小手到位和退出，开关K12、K14分别检测左右翻料复位。
检测电路的工作原理如图
所说的驱动电路，在该系统专指二台步进电机的驱动控制电路，这二台步进电动机的型号为150BF003和130BF001。均为五相步进电动机，这二个驱动电路原理相同，其框图为
环形分配器采用五相十拍制，用硬件实现，当“方向信号”为高电平时，在步进脉冲作用下产生正转相序，即
用其控制步进电机正转，当“方向信号”为低电平时，在步进脉冲作用下，产生反转相序，即
电流放大器，该部分的功能有二个，一是将环分器来的方波信号进行功率放大，提供功率放大级使用，二是要在方波信号的前沿产生一个定时为1.2ms左右的窄脉冲，用来控制功率放大高压管开启时间，它是由单稳态触发器，倒相器、射隋、脉冲放大器和脉冲变压器构成，其单稳的时间和脉冲变压器的脉宽限定在1.2ms。
功率放大器是一般的高低压起动线路，其高压导通时间为1.2ms、高压80V、低压为12V。
所说的高直流稳压电源均为通用产品，交流稳压用三相3KW和单相500W、直流稳压有5V±12V所说的执行电器如上述在控制电路中所述。
二、电控软件。本系统采用MDZ80专用单板机为中央控制器，全部软件用汇编语言编写而成，共8K字节，固化于4片2716型EPROM之中，其中包括三种规格的冲制运行程序，即用1000×2000×0.5mm硅钢片冲y160电机芯片，用750×1875×0.5mm冲制y160电机芯片，用1000×2000×0.5mm硅钢片冲制y132电机芯片，还有一片2716型EPMOR作为备用，若改用其它规格的硅钢片或冲制其它型号的电机芯片，只要按本软件的约定编程，并固化在2716型EPROM中，将它插在ROM1的插座即可。
本程序采用模块化设计，根据控制功能特点，按功能分模块、各模块相对独立，全部程序服务于本系统的四种工作方式即连续冲制、点动冲制、掉点后连续冲制和掉电后点动冲制程序。
本系统软件包括键盘扫盘及显示程序，工作方式引导程序、主运行程序、故障诊断报警程序、步进电动机升降及其它各功能子程序。
所说的键盘扫描程序，负责扫描键盘，一旦有按键就转入相应的处理程序，除四个功能键MOW、MON、STEP、EXEC外，均被用户程序定义，其键盘分配如键盘分配图
每个被定义键具有唯一确定的定义，如(PROM)键，被定义“用规格为1875×750×0.5mm的硅钢片连续冲制Y160型电机芯片的程序启动执行键”。
所说的显示程序，除了显示错误信息外，还用六位LED显示器，其中，后三位显示已冲完的整张硅钢片的张数，前三位显示待冲的孔数。在掉电后处理程序中还用来进行简单的人机对话，此外，还用“米”字型显示L，L′，d和d′分别表示连冲掉电后连冲，点冲和掉电后点冲四种冲制工作方式。
所说的工作方式引导程序，对于连续冲制和点动冲制工作方式的引导程序负责系统初始化、置运行状态，然后转入键盘扫描及显示程序，使显示器显示“00100”表示系统已准备就绪，等待冲制。
对于掉电后连续冲制和掉电后点动冲制这两种工作方式的引导程序负责系统初始化、置运行状态，然后转入键盘扫描及显示程序，使显示器显示“001000”表示系统已准备就绪，等待冲制。
对于掉电后连续冲制和掉电后点动冲制这两种工作方式的引导程序负责系统初始化，建立工作方式标志，然后进行人机对话程序段，使显示器显示键入参数的起始地址“2EEO”H在2EEOH单元，由人工键入掉电时最后一次冲孔所在的行号的十进制数，在2EE1H和2EE2H单元中，以十进数形式由人工键入其孔号的高二位和低二位数，再在2EE3H地址启动执行程序则该系统首先执行系统归零，然后自行运行到掉电前待冲状态的现场，最后转入键盘扫描及显示程序、显示出待冲的孔号，继续冲制所说的主运行程序，是四种工作方式共用的运行程序，每种规格型号分别由四个用户程序定义键启动，如用“1875×750×0.5硅钢片冲制y160电机芯片”，需用键(PORT)、(PROM)、(BP)、(MOVE)分别作为点冲连冲，掉电点冲和掉电后连冲程序的启动键。
主运行程序的内容包括①判断工作方式②判断奇偶行③冲头控制④主手送料和倒手⑤冲剪的调用和退出⑥卸废料⑦换行定位⑧小手的伸出或退回⑨小手送料或倒手⑩翻余料⑾记忆冲完的张数和待冲的孔号及行号⑿查询错误，出错时立即显示错误信息，并发声光报警⒀冲完一张料后返回初始状态。
所说的步进电动机升降频子程序，是步进机运行必须必不可少的程序，在本系统中考虑实际情况，采用降速数率为升速数率的2倍，实践证明是理想的。
所说的故障诊断程序，包括自诊断程序，实时诊断程序和故障中断服务子程序。
所说的其它子程序，即各功能子程序模块，其中包括①左(右)剪调用(退出)②左(右)卸废料③左右翻料④送料手和固定手交接硅钢片⑤主手左(右)送料⑥主手左(右)倒手⑦主手后倒手、前送料⑧小手伸出(退回)⑨小手左(右)倒手⑩BCD码转换十六进制⑾十六进制转十进制⑿主手归零⒀环形分配器非期望状态中断等子程序。
上述控制系统控制的装置如图1、2整张硅钢片10在主机械手的吸力作用下，由主机械手活动托料架14、左右托料台1托着，通过滚珠丝杠付21实现纵向送料或由横送料台7实现横向送料，位移量及定位由微型计算机准确控制，步进电机通过变速箱22与滚珠丝杠21联接。变速箱均采用了3∶1的齿轮付升速，由步进电机34、滚珠丝杠33带动横向送料台横向送料，横向送料台由矩形导轨和滚珠轴承组成的闭式滚动导轨付支承和导向，偏心轴用于调整导轨的间隙。小手11用于最后一排料的冲制时运送钢板，小手通过微型异步电机34丝杠螺母付32的带动，使其沿升降导轨30向前移动接近料，在此同时，小手的上手指在电磁铁32、钢丝绳31、杠杆29的作用下张开，准备夹料，小手向前移到位并升到夹料高度后，电磁铁失电，在弹簧28的作用下，小手立即退回原位，通过小手上的调整装置，使小手退回原位时低于主手26的上半面。导轨上的滚动底座20上的夹紧机构18，可将主机沿导轨5向后移动1m，模具换好后将滚动座20复位，夹紧机构18将主机固定在导轨5上，定位机构19的作用是保证主机每次移动后准确的到达原始位置。在主机左、右的两个托料台连同可横向移动的托料架14将整张硅钢片托住，防止料在运送过程中的变形。
权利要求
1.一种机床的自动进给装置，包括固定在地基上的导轨，送料台通过滚动底座与导轨构成运动付，电磁铁和工作台组成送料机械手，依附于机械手的小手位于工作台上，机械手由滚珠丝杠、步进电机带动实现纵横运动，步进电机通过变速箱与滚珠丝杠联接，由滚珠轴承和矩形导轨组成闭式滚动导轨付支撑机械手，所说的小手通过微电机、丝杠螺母付的带动沿升降导轨向前移动接近料，其特征在于它还包括单板机、接口电路、控制电路、检测电路、驱动电路及固化程序，所说的接口电路包括由四个PIO组成的扩展接口。
2.如权利1所述的控制装置，其特征在于所说的控制电路由光电隔离电路、功放电路及其控制的继电器、接触器、电磁铁等组成。
3.如权利要求1、2所述的控制装置，其特征在于所说的驱动电路包括脉冲信号源、分配器、电流放大器、功率放大器及步进电动机。
4.如权利要求1、2所述的控制装置，其特征在于所说的检测电路由两端加以直流电压的开关，光电隔离电路、集成电路及接口电路组成。
5.如权利要求1、2所述的控制装置，其特征在于所说的固化程序包括点动程序、连冲程序、掉电点动程序和掉电连动程序。
全文摘要
一种具有微机控制自动送料实现错位套裁的装置，包括固定在地基上的导轨，送料台通过滚动底座与导轨构成运动付，电磁铁和工作台组成送料机械手，滚珠丝杠，步进电机带动机械手实现纵横运动，上述运动由微机控制实现，微机控制系统包括MDZ80单板机，接口及光电隔离电路、控制与检测电路、驱动电路，交直流稳压电源及执行电机电器。本装置与冲床配套使用，可实现冲制硅钢片错位套裁自动化，提高了材料的利用率，经济效益十分显著，同时解决了长期以来冲压行业手工操作易出工伤事故的问题。
文档编号B21D43/00GK1045542SQ8910127
公开日1990年9月26日 申请日期1989年3月15日 优先权日1989年3月15日
发明者项永士, 黄开榜, 滕家瑄, 韩德源, 顾熙棠, 刘勇, 王立民, 陈玉兰, 彭中轩 申请人:黑龙江省计算机应用开发研究中心微机应用研究部, 哈尔滨第二电机厂