专利名称：双曲轴自动快速冲孔机及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种冲孔装置，具体涉及一种双曲轴自动快速冲孔机及其控制方法。
背景技术：
冲床是机械加工中的常用设备，它应用于诸多领域。现有技术中的用于冲卷板的冲孔机，一般包括驱动机构、冲压机构和进料机构，驱动机构由电机、主轴、主动齿轮、从动齿轮和曲轴组成，主轴和曲轴固定在机架上，主轴由电机带动，主动齿轮与从动齿轮分别联接在主轴和曲轴上,其冲压机构中的滑块与曲轴之间通过一个曲轴连杆连接,该曲轴连杆连接在滑块上端的中部。这样的冲床的冲孔形状是由滑块上的模板来决定的，虽然通过曲轴带动滑块的连动方式能冲出孔，然而这样的冲床没有下模，冲出孔的精度难以得到保障。另外，当所需冲孔的型材由主机带动型材前进时，现有的冲床只适合于该型材的前进速度，若换为另一种型材时，在冲孔过程中其前进速度发生变化时，目前的冲床就无法适用了。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种双曲轴自动快速冲孔机及其控制方法，本发明以双曲轴的方式带动上模和下模同步工作，使冲孔的精度有效得到保障。解决上述技术问题的技术方案如下一种双曲轴自动快速冲孔机，包括电机、上曲轴、支架以及冲模，还包括下曲轴、上传动齿轮、下传动齿轮，所述电机通过联轴器与下曲轴的一端连接，上曲轴和下曲轴分别可转动地支撑在支架上，上曲轴和下曲轴的一端均为偏心端，所述上传动齿轮固定在上曲轴上，下传动齿轮固定在下曲轴上，上传动齿轮与下传动齿轮啮合，所述冲模由上模、下模、导板、导柱、第一弹簧以及第二弹簧组成，上模上设有第一轴孔，下模上设有第二轴孔，上曲轴的偏心端伸入到上模上的第一轴孔中与该轴孔的孔壁面紧靠，下曲轴的偏心端伸入到下模上的第二轴孔中与该轴孔的孔壁面紧靠，上模的下端面上设有第一台阶孔，下模的下端面上设有第二台阶孔，导板上设有通孔，导柱的一端伸入到上模上的台阶孔中，导柱的另一端穿过导板上的通孔后伸入到下模上的台阶孔中，第一弹簧和第二弹簧分别套在导柱上，第一弹簧的一端位于上模上的台阶孔中并通过该台阶孔的台阶面限位，第一弹簧的另一端与导板的端面紧靠，第二弹簧的一端位于下模上的台阶孔中并通过该台阶孔的台阶面限位，第二弹簧的另一端与导柱上设置的凸台的轴向端面紧靠。采用了上述方案，当电机工作时，电机输出端带动下曲轴转动，下曲轴转动过程中，将动力传递给下传动齿轮以及与其偏心端形成紧靠的下模，使下模沿支架的上下方向运动(从图中看)，下传动齿轮在获得动力后，将动力传递给上传动齿轮，上传动齿轮将动力传递给上曲轴，上曲轴通过其偏心端将动力传递到上模，使上模沿支架的上下方向运动(从图中看)。上模和下模分别受上曲轴和下曲轴的转动作用力，由于上模和下模分别与导柱连接，因此，通过导柱对上模和下模形成的限制作用，使上模不会随着上曲轴和下曲轴的转动而转动，加之上曲轴与上模紧靠的一端为偏心端，因此，当上模受到上曲轴的作用力时，上模只能沿支架上下方向运动，同理，下模亦是如此。由于本发明以双曲轴的方式带动上模和下模同步工作，因此，相对现有技术来说，可使冲孔的精度有效得到保障。进一步地，所述双曲轴自动快速冲孔机还包括一个控制器，该控制器包括按键、速度传感器、工作请求检测装置、控制模块、启动电路以及可控开关装置；按键的一端与工作请求检测装置的输入端连接，该按键用于发出电机工作的请求信号；速度传感器的输出端与控制模块连接，速度传感器检测型材的位移速度；工作请求检测装置的输出端与控制模块的输入端连接，工作请求检测装置获取按键发送的工作的请求信号后，经判别后向控制模块发出电机启动的信号，或者向控制模块发出电机停止工作的信号；控制模块的输出端分别与启动电路和可控开关装置连接，控制模块根据工作请求检测装置提供的信号类型，发出脉冲信号至启动电路使与启动电路连接的电机启动，或者发出控制命令断开可控开关装置使电机停止工作，并且控制模块还根据速度传感器提供的信号，输出控制指令至可控开关装置，以改变电机的转速。本发明对型材的行进速度进行同步跟踪冲孔，型材前进速度越快，而冲孔速度且越快，本发明目前最快冲孔速度每分钟可达60米/分。进一步地，所述工作请求检测装置包括单片机，该单片机根据按键发出的请求信号种类，判别按键发的信号属于工作请求信号或者停止工作的请求信号；以及连接于单片机输出端的通信模块，该通信模块用于单片机和控制模块之间通信。进一步地，启动电路包括脉冲放大器，该脉冲放大器将控制模块输出的脉冲进行放大；以及第一开关，将脉冲大器输出的信号进一步放大并进行开关；以及连接电机控制绕组的动态转矩提升器，该动态转矩提升器用于缩短控制绕组中的电流上升的时间常数。进一步地，所述启动电路还包括一个并联在动态转矩提升器两端的电流提升器，该电流提升器强迫控制电流加速上升；以及一个用于并联在电机控制绕组两端的电流释放器，该电流释放器形成一个通道供控制绕组两端产生的感应电压或电流通过。该释放装置由电阻和二极管组成，电阻和二极管串联。当第一开关截止时，产生感应电压或电流，通过释放装置可以形成一个通道供这个感应电压或电流通过，避免感应电压或电流直接作用在控制绕组上，这样使得控制绕组断电的速度减慢，反电势变小，既保护了第一晶体管，又起到了电磁阻尼的作用。进一步地，所述可控开关装置为变频器。通过变频器，可精准地对电机的转速进行控制，以利于提闻冲孔精度。进一步地，所述控制器还包括分别与控制模块输入端连接的电流检测模块以及电压检测模块。一种双曲轴自动快速冲孔机的控制方法，包括以下步骤步骤SI，手动按压按键；步骤S2，工作请求检测装置获取按键发送的工作的请求信号后，判断是否向控制模块发出启动电机的工作信号，或者向控制模块发出电机停止工作的信号；步骤S3，若步骤S2的判断结果为是，则控制模块获取工作请求检测装置的信号后，发出信号使电机启动并工作，或者发出信号使电机停止工作，电机启动后，控制模块还根据速度传感器提供的信号，输出控制指令至可控开关装置，以改变电机的转速。进一步地，步骤S2中，若按键在S秒内间隔地接通N次，则通过该按键向工作请求检测装置发出启动电机工作的信号；若按键在F秒内持续不断地接通，则通过该按键向工作请求检测装置发出停止电机工作的信号。进一步地，还包括步骤S4，控制模块对来自于电流检测模块或电压检测模块的信号是否正常进行判断，若判断结果为否，则发出信号切断可控开关装置使电机停止工作。按键发出的请求信号分为两种，一种是在10秒内按压5次，这种形式使请求检测装置判别为启动工作信号。另一种方式是在8秒内按住按键不动，即让按键持续接通8秒，请求检测装置接收到该信号后，判别为停止工作信号。因此，这种发送请求的方式具有防止误操作的特点，具有很强的操作性。动态转矩提升器在缩短电机控制绕组中电流上升的时间常数后，使得电流波型的前沿变陡，几乎接接于矩形波，因此，有利于提高电机的动态转矩。动态转矩提高后，启动和连续运行频率也提高，电机相应的动态特性也随之得到改善。由于电流提升器两端电压不能突变，当控制绕组通电瞬间将动态转矩提升器短路，使得电源电压全部加在电机的控制绕组上，因此通过电流提升器可以强迫控制电流加快上升，进一步改善电流的前沿波型，使波形更为陡峭。
图1为本发明的双曲轴自动快速冲孔机的结构示意图；图2为图1的A向视图；图3为本发明中控制器的电路方框图；图4为本发明中启动电路的电路方框图；图5为本发明的双曲轴自动快速冲孔机的控制方法的流程具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。参照图1和图2，本发明的双曲轴自动快速冲孔机10，包括电机11、上曲轴12、支架13以及冲模，还包括下曲轴15、上传动齿轮16、下传动齿轮17。所述电机11通过联轴器18与下曲轴15的一端连接，上曲轴12和下曲轴15分别可转动地支撑在支架13上，上曲轴12和下曲轴15的一端均为偏心端。所述上传动齿轮16固定在上曲轴12上,下传动齿轮17固定在下曲轴15上，上传动齿轮与下传动齿轮啮合。所述冲模由上模14、下模19、导板20、导柱21、第一弹簧22以及第二弹簧23组成，上模14上设有第一轴孔，下模19上设有第二轴孔，上曲轴12的偏心端伸入到上模上的第一轴孔中与该轴孔的孔壁面紧靠，下曲轴15的偏心端伸入到下模上的第二轴孔中与该轴孔的孔壁面紧靠。上模14的下端面上设有第一台阶孔，下模19的下端面上设有第二台阶孔，导板20上设有通孔，导柱21的一端伸入到上模上的台阶孔中，导柱21的另一端穿过导板上的通孔后伸入到下模19上的台阶孔中。第一弹簧22和第二弹簧23分别套在导柱21上，第一弹簧22的一端位于上模上的台阶孔中并通过该台阶孔的台阶面限位，第一弹簧22的另一端与导板20的端面紧靠，第二弹簧23的一端位于下模上的台阶孔中并通过该台阶孔的台阶面限位，第二弹簧23的另一端与导柱上设置的凸台的轴向端面紧靠。在支架13的两侧设有支撑台24，各支撑台上分别设有宽度调节器25，通过宽度调节器对型材的宽度进行限制，使型材平稳地沿支架移动，利于提闻冲孔精度。参照图3和图4，本发明的电机启动与保护控制系统，包括按键100、工作请求检测装置200、控制模块300、启动电路400、可控开关装置500、电流检测模块600、电压检测模块700以及速度传感器800，下面分别对每一部分进行详细说明参照图3和图4，按键100的一端与工作请求检测装置200的输入端连接，该按键用于发出电机工作的请求信号；按键10发出的请求信号分为两种，一种是在10秒内按压5次，这种形式使请求检测装置200判别为启动工作信号。另一种方式是在8秒内按住按键不动，即让按键持续接通8秒，请求检测装置200接收到该信号后，判别为停止工作信号。参照图3和图4，工作请求检测装置200的输出端与控制模块的输入端连接，工作请求检测装置获取按键发送的工作的请求信号后，经判别后向控制模块发出电机启动的信号，或者向控制模块发出电机停止工作的信号。所述工作请求检测装置包括单片机210，该单片机根据按键发出的请求信号种类，判别按键发的信号属于工作请求信号或者停止工作的请求信号；以及连接于单片机输出端的通信模块220，该通信模块用于单片机和控制模块之间通信。参照图3和图4，控制模块300为单片机或者DSP，控制模块300的输出端分别与启动电路和可控开关装置连接，控制模块根据工作请求检测装置提供的信号类型，发出脉冲信号至启动电路使与启动电路连接的电机启动，或者发出控制命令断开可控开关装置使电机停止工作。并且控制模块300还根据速度传感器800提供的信号，输出控制指令至可控开关装置，以改变电机的转速参照图3和图4，启动电路400包括脉冲放大器410，该脉冲放大器将控制模块输出的脉冲进行放大；以及第一开关420，将脉冲大器输出的信号进一步放大并进行开关，第一并关420为三极管；以及连接电机控制绕组的动态转矩提升器430，该动态转矩提升器用于缩短控制绕组中的电流上升的时间常数。动态转矩提升器430为一个电阻，动态转矩提升器430在缩短电机控制绕组中电流上升的时间常数后，使得电流波型的前沿变陡，几乎接接于矩形波，因此，有利于提高电机的动态转矩。动态转矩提高后，启动和连续运行频率也提高，电机相应的动态特性也随之得到改善。所述启动电路还包括一个并联在动态转矩提升器两端的电流提升器440，该电流提升器强迫控制电流加速上升。电流提升器440为电容，由于电流提升器440两端电压不能突变，当控制绕组通电瞬间将动态转矩提升器430短路，使得电源电压全部加在电机的控制绕组上，因此通过电流提升器440可以强迫控制电流加快上升，进一步改善电流的前沿波型，使波形更为陡峭。所述启动电路还包括一个用于并联在电机控制绕组两端的电流释放器450，该电流释放器450形成一个通道供控制绕组两端产生的感应电压或电流通过。该释放装置由电阻和二极管组成，电阻和二极管串联。当第一开关420截止时，产生感应电压或电流，通过释放装置可以形成一个通道供这个感应电压或电流通过，避免感应电压或电流直接作用在控制绕组上，这样使得控制绕组断电的速度减慢，反电势变小，既保护了第一晶体管，又起到了电磁阻尼的作用。参照图3和图4，速度传感器800的输出端与控制模块300连接，当需冲孔的型材速度发生变化时，通过速度传感器检测型材的位移速度，将检测的速度信号传送给控制模块300，从而供控制模块发出改变电机转速的控制指令，以使上模和下模的工作速度发生变化，达到所需要求。可控开关装置500为变频器，变频器接收来自于控制模块的改变转速的控制指令，从而改变电机的转动速度，这对于对不同的冲孔型材，在冲孔过程中其前进速度发生变化时，通过这样的控制方式即可适应生产需要。
参照图3和图4，在控制模块输入端分别连接有电流检测模块600以及电压检测模块700，分别对电机在运行过程中的电流和电压进行检测，并与控制模块内预设地电压值和电流值进行比较，从而判断电机的工作电流和电压是否正常。本发明的控制模块结合电流检测模块和电压检测模块后，可实现对电机的过压保护；实现对电机的欠压告警功能；实现对电机过流的保护；实现对电机短路时的短路保护。参照图3，本发明的电机启动与保护控制的方法，包括以下步骤步骤SI，手动按压按键；步骤S2，工作请求检测装置获取按键发送的工作的请求信号后，判断是否向控制模块发出启动电机的工作信号，或者向控制模块发出电机停止工作的信号；步骤S2中，若按键在S秒内间隔地接通N次，则通过该按键向工作请求检测装置发出启动电机工作的信号；若按键在F秒内持续不断地接通，则通过该按键向工作请求检测装置发出停止电机工作的信号。步骤S3，若步骤S2的判断结果为是，则控制模块获取工作请求检测装置的信号后，发出信号使电机启动并工作，或者发出信号使电机停止工作。步骤S4，控制模块对来自于电流检测模块或电压检测模块的信号是否正常进行判断，若判断结果为否，则发出信号切断可控开关装置使电机停止工作。
权利要求
1.一种双曲轴自动快速冲孔机，包括电机、上曲轴、支架以及冲模，其特征在于还包括下曲轴、上传动齿轮、下传动齿轮，所述电机通过联轴器与下曲轴的一端连接，上曲轴和下曲轴分别可转动地支撑在支架上，上曲轴和下曲轴的一端均为偏心端，所述上传动齿轮固定在上曲轴上，下传动齿轮固定在下曲轴上，上传动齿轮与下传动齿轮啮合，所述冲模由上模、下模、导板、导柱、第一弹簧以及第二弹簧组成，上模上设有第一轴孔，下模上设有第二轴孔，上曲轴的偏心端伸入到上模上的第一轴孔中与该轴孔的孔壁面紧靠，下曲轴的偏心端伸入到下模上的第二轴孔中与该轴孔的孔壁面紧靠，上模的下端面上设有第一台阶孔，下模的下端面上设有第二台阶孔，导板上设有通孔，导柱的一端伸入到上模上的台阶孔中，导柱的另一端穿过导板上的通孔后伸入到下模上的台阶孔中，第一弹簧和第二弹簧分别套在导柱上，第一弹簧的一端位于上模上的台阶孔中并通过该台阶孔的台阶面限位，第一弹簧的另一端与导板的端面紧靠，第二弹簧的一端位于下模上的台阶孔中并通过该台阶孔的台阶面限位，第二弹簧的另一端与导柱上设置的凸台的轴向端面紧靠。
2.根据权利要求1所述的双曲轴自动快速冲孔机，其特征在于所述双曲轴自动快速冲孔机还包括一个控制器，该控制器包括按键、速度传感器、工作请求检测装置、控制模块、启动电路以及可控开关装置；按键的一端与工作请求检测装置的输入端连接，该按键用于发出电机工作的请求信号;速度传感器的输出端与控制模块连接，速度传感器检测型材的位移速度；工作请求检测装置的输出端与控制模块的输入端连接，工作请求检测装置获取按键发送的工作的请求信号后，经判别后向控制模块发出电机启动的信号，或者向控制模块发出电机停止工作的信号；控制模块的输出端分别与启动电路和可控开关装置连接，控制模块根据工作请求检测装置提供的信号类型，发出脉冲信号至启动电路使与启动电路连接的电机启动，或者发出控制命令断开可控开关装置使电机停止工作，并且控制模块还根据速度传感器提供的信号，输出控制指令至可控开关装置，以改变电机的转速。
3.根据权利要求2所述的双曲轴自动快速冲孔机，其特征在于所述工作请求检测装置包括单片机，该单片机根据按键发出的请求信号种类，判别按键发的信号属于工作请求信号或者停止工作的请求信号；以及连接于单片机输出端的通信模块，该通信模块用于单片机和控制模块之间通信。
4.根据权利要求2所述的双曲轴自动快速冲孔机，其特征在于启动电路包括脉冲放大器，该脉冲放大器将控制模块输出的脉冲进行放大；以及第一开关，将脉冲大器输出的信号进一步放大并进行开关；以及连接电机控制绕组的动态转矩提升器，该动态转矩提升器用于缩短控制绕组中的电流上升的时间常数。
5.根据权利要求4所述的双曲轴自动快速冲孔机，其特征在于所述启动电路还包括一个并联在动态转矩提升器两端的电流提升器，该电流提升器强迫控制电流加速上升；以及一个用于并联在电机控制绕组两端的电流释放器，该电流释放器形成一个通道供控制绕组两端产生的感应电压或电流通过。
6.根据权利要求2所述的双曲轴自动快速冲孔机，其特征在于所述可控开关装置为变频器。
7.根据权利要求2所述的双曲轴自动快速冲孔机，其特征在于所述控制器还包括分别与控制模块输入端连接的电流检测模块以及电压检测模块。
8.双曲轴自动快速冲孔机的控制方法，其特征在于，包括以下步骤步骤SI，手动按压按键；步骤S2，工作请求检测装置获取按键发送的工作的请求信号后，判断是否向控制模块发出启动电机的工作信号，或者向控制模块发出电机停止工作的信号；步骤S3，若步骤S2的判断结果为是，则控制模块获取工作请求检测装置的信号后，发出信号使电机启动并工作，或者发出信号使电机停止工作，电机启动后，控制模块还根据速度传感器提供的信号，输出控制指令至可控开关装置，以改变电机的转速。
9.根据权利要求8所述双曲轴自动快速冲孔机的控制方法，其特征在于，步骤S2中，若按键在S秒内间隔地接通N次，则通过该按键向工作请求检测装置发出启动电机工作的信号；若按键在F秒内持续不断地接通，则通过该按键向工作请求检测装置发出停止电机工作的信号。
10.根据权利要求8所述双曲轴自动快速冲孔机的控制方法，其特征在于，还包括步骤S4，控制模块对来自于电流检测模块或电压检测模块的信号是否正常进行判断，若判断结果为否，则发出信号切断可控开关装置使电机停止工作。
全文摘要
本发明涉及一种双曲轴自动快速冲孔机，包上模上设有第一轴孔，下模上设有第二轴孔，上曲轴的偏心端伸入到上模上的第一轴孔中与该轴孔的孔壁面紧靠，下曲轴的偏心端伸入到下模上的第二轴孔中与该轴孔的孔壁面紧靠，上模的下端面上设有第一台阶孔，下模的下端面上设有第二台阶孔，导板上设有通孔，导柱的一端伸入到上模上的台阶孔中，导柱的另一端穿过导板上的通孔后伸入到下模上的台阶孔中，第一弹簧和第二弹簧分别套在导柱上。本发明以双曲轴的方式带动上模和下模同步工作，使冲孔的精度有效得到保障。
文档编号B30B1/26GK103028649SQ20121059164
公开日2013年4月10日 申请日期2012年12月31日 优先权日2012年12月31日
发明者朱云杰 申请人:江苏华中冷弯机械有限公司