压弯机自动定位控制系统改进探讨

于丽君+周维智

摘 要：目前所生产的压弯机的尺寸调整机构是用人工移动挡料板，用直尺等工具配合，实际测量挡料板的移动距离。这种调整机构与定位方式，不仅费时费工，而且也难保证一定的弯曲尺寸精度。针对以上问题，我们提出改进，在压弯机上采用单片微机自动定位装置，既定位实现了快速、准确、自动化，提高了折弯机的生产效率又提高了加工精度和操作性能。本系统主要由机械和电器两部分组成。机械部分主要由固定支架、丝杠、异形导轨等组成。电气部分主要由步进电机、PLC、触摸屏等主要部分组成。它的原理是通过触摸屏驱使PLC的程序控制步进电机的精确转动，再通过丝杠及异形导轨等组件，实现对要压弯的钢板精确定位。

关键词：压弯机；定位装置；提高效率

1 研制背景及意义

是对旧式压弯机的改造。旧式压弯机的人工定位，存在定位效率低，定位精度差。熟练的工人和不熟练的工人生产的产品质量有很大差异。直接影响生产效率和产品质量[1]。使用“自动定位系统”对人的素质要求不高，切定位速度快，并且对产品的质量成倍提高。现在市场上有老式的压弯机很多，所以有很好的推广使用前景[2-3]。见图1压弯机的定位现状图

图1 压弯机的定位现状图

2 设计方案

结构的组成：

2.1 机械部分

2.1.1 主要由支架部分

功能：支架主要用来支撑这个设备的。

要求：要给这个设备足够的稳定性，只有保证设备的使用精度。

2.1.2 机械动作由丝杠和丝杠支架及异形导轨等组成

功能：丝杠是用来移动定位挡块的。异形导轨是用来保证挡块在移动中保持稳定的滑动。

要求：丝杠转动时，应使滑块在异形导轨的移动阻力调到最小。

2.1.3 定位块及支架

功能：定位块是用来定位工件位置的。

要求：定位块是可调的，可方便工件的尺寸设置。

2.2 电器部分

2.2.1 电机

功能：电机通过plc的控制可精确转动，带动丝杠，完成定位块的移动。

要求：用私服电机或步进电机。

2.2.2 光电传感器

功能：通过光电传感器设置定位块的零点位置，极限位置及压弯机的反馈信号（反馈信号可通过程序实现对压弯尺寸的自动）。

2.2.3 触摸屏

功能：通过触摸屏可设置尺寸及对压弯机的控制。

要求：触摸屏要用7寸以上的。这样有利于界面的设计及操控方便。

2.2.4 可编程控制器PLC

功能：plc是整个设备的大脑。通过plc的程序来控制电机的精确尺寸。

要求：plc要用20点以上的才能保证控制所需。

2.3 采用的材料

a.机械部分：机体采用铝型材，定位块及丝杠和异形导轨采用合金钢。

b.电器部分：主要电器件光电开关及plc和触摸屏才用欧姆龙的。电机采用步进电机。图2为压弯机自动定位装置图。

3 理论设计计算

滚珠丝杠负载的计算：

滚珠丝杠挫屈负荷：

因为工作台及工件等的自重，对螺杆产生的压缩负荷，所以必须验算其对螺杆轴挫屈的安全性。计算方法如下：

P=m*dr4*103/L2（kgf）

m：根据滚珠螺杆的安装方法而定的系数（螺杆两端为固定连接），厂商提供的参数为20.3

dr：螺杆轴牙底的直径14mm

L：安装间距（螺杆两端安装的相对距离）600mm

P=20.3*142*103/6002≈10kgf>设计的10kgf

*（以上为厂家提供的设计计算方法）

4 工作原理及性能分析

工作原理：通过丝杠带动定位块作直线运动。即用plc精确控制步进电机使定位块的移动尺寸精确到0.01MM。

性能分析：由于本套装置采用了plc及步进电机和滚珠丝杠的设计，所以为实现定位的精度提供了保证。原理图见图3所示。

各部件的动作说明：当控制系统开机后，控制系统进入初始化，4（定位机构）自动寻找零点位置，系统通过触摸屏的设置完成对系统的参数设置。选择触摸屏上的执行按键，4（定位机构）将按照系统设置进入第一个尺寸定位，当踩下2（是脚踏开关）后，完成第一尺寸压弯。当第一尺寸压弯结束后，7（是测压弯机的压弯刀上下行程的电磁开关）触发。4（定位机构）自动移动下一个定位位置。再一次踩2（是脚踏开关）后完成第二个压弯尺寸。以此类推，完成所有的设置尺寸。

5 创新点及应用

创新点：

（1）本套设备能提供精确的定位尺寸，所以解决了工人在压弯时，人工测量定位尺寸及尺寸定位不准的问题。

（2）通过本套设备可以把多个工件的压弯尺寸储存起来，避免了重复定位，大大的提高生产的效率和产品的质量。

（3）操作和控制简便，安全系数提高了。

应用：

现在有大量的旧压弯机在使用。如果装上此套设备，就可使该设备变成现代的数控压弯设备。故对压弯机的升级改造具有现实意义。

参考文献

[1]王晓明.电动机的单片机控制[M].北京航空航天大学出版出版社，2002.

[2]王红异.基于单片机的自动剪板机控制系统[J].数控技术与装备，2004第3期94-96.

[3]童纯古.单片微机控制剪板机自动定位装置[J].微电脑应用，2011.0

3.87-91.

作者简介：于丽君（1962-），女，辽宁沈阳人，教授。

摘 要：目前所生产的压弯机的尺寸调整机构是用人工移动挡料板，用直尺等工具配合，实际测量挡料板的移动距离。这种调整机构与定位方式，不仅费时费工，而且也难保证一定的弯曲尺寸精度。针对以上问题，我们提出改进，在压弯机上采用单片微机自动定位装置，既定位实现了快速、准确、自动化，提高了折弯机的生产效率又提高了加工精度和操作性能。本系统主要由机械和电器两部分组成。机械部分主要由固定支架、丝杠、异形导轨等组成。电气部分主要由步进电机、PLC、触摸屏等主要部分组成。它的原理是通过触摸屏驱使PLC的程序控制步进电机的精确转动，再通过丝杠及异形导轨等组件，实现对要压弯的钢板精确定位。

关键词：压弯机；定位装置；提高效率

1 研制背景及意义

是对旧式压弯机的改造。旧式压弯机的人工定位，存在定位效率低，定位精度差。熟练的工人和不熟练的工人生产的产品质量有很大差异。直接影响生产效率和产品质量[1]。使用“自动定位系统”对人的素质要求不高，切定位速度快，并且对产品的质量成倍提高。现在市场上有老式的压弯机很多，所以有很好的推广使用前景[2-3]。见图1压弯机的定位现状图

图1 压弯机的定位现状图

2 设计方案

结构的组成：

2.1 机械部分

2.1.1 主要由支架部分

功能：支架主要用来支撑这个设备的。

要求：要给这个设备足够的稳定性，只有保证设备的使用精度。

2.1.2 机械动作由丝杠和丝杠支架及异形导轨等组成

功能：丝杠是用来移动定位挡块的。异形导轨是用来保证挡块在移动中保持稳定的滑动。

要求：丝杠转动时，应使滑块在异形导轨的移动阻力调到最小。

2.1.3 定位块及支架

功能：定位块是用来定位工件位置的。

要求：定位块是可调的，可方便工件的尺寸设置。

2.2 电器部分

2.2.1 电机

功能：电机通过plc的控制可精确转动，带动丝杠，完成定位块的移动。

要求：用私服电机或步进电机。

2.2.2 光电传感器

功能：通过光电传感器设置定位块的零点位置，极限位置及压弯机的反馈信号（反馈信号可通过程序实现对压弯尺寸的自动）。

2.2.3 触摸屏

功能：通过触摸屏可设置尺寸及对压弯机的控制。

要求：触摸屏要用7寸以上的。这样有利于界面的设计及操控方便。

2.2.4 可编程控制器PLC

功能：plc是整个设备的大脑。通过plc的程序来控制电机的精确尺寸。

要求：plc要用20点以上的才能保证控制所需。

2.3 采用的材料

a.机械部分：机体采用铝型材，定位块及丝杠和异形导轨采用合金钢。

b.电器部分：主要电器件光电开关及plc和触摸屏才用欧姆龙的。电机采用步进电机。图2为压弯机自动定位装置图。

3 理论设计计算

滚珠丝杠负载的计算：

滚珠丝杠挫屈负荷：

因为工作台及工件等的自重，对螺杆产生的压缩负荷，所以必须验算其对螺杆轴挫屈的安全性。计算方法如下：

P=m*dr4*103/L2（kgf）

m：根据滚珠螺杆的安装方法而定的系数（螺杆两端为固定连接），厂商提供的参数为20.3

dr：螺杆轴牙底的直径14mm

L：安装间距（螺杆两端安装的相对距离）600mm

P=20.3*142*103/6002≈10kgf>设计的10kgf

*（以上为厂家提供的设计计算方法）

4 工作原理及性能分析

工作原理：通过丝杠带动定位块作直线运动。即用plc精确控制步进电机使定位块的移动尺寸精确到0.01MM。

性能分析：由于本套装置采用了plc及步进电机和滚珠丝杠的设计，所以为实现定位的精度提供了保证。原理图见图3所示。

各部件的动作说明：当控制系统开机后，控制系统进入初始化，4（定位机构）自动寻找零点位置，系统通过触摸屏的设置完成对系统的参数设置。选择触摸屏上的执行按键，4（定位机构）将按照系统设置进入第一个尺寸定位，当踩下2（是脚踏开关）后，完成第一尺寸压弯。当第一尺寸压弯结束后，7（是测压弯机的压弯刀上下行程的电磁开关）触发。4（定位机构）自动移动下一个定位位置。再一次踩2（是脚踏开关）后完成第二个压弯尺寸。以此类推，完成所有的设置尺寸。

5 创新点及应用

创新点：

（1）本套设备能提供精确的定位尺寸，所以解决了工人在压弯时，人工测量定位尺寸及尺寸定位不准的问题。

（2）通过本套设备可以把多个工件的压弯尺寸储存起来，避免了重复定位，大大的提高生产的效率和产品的质量。

（3）操作和控制简便，安全系数提高了。

应用：

现在有大量的旧压弯机在使用。如果装上此套设备，就可使该设备变成现代的数控压弯设备。故对压弯机的升级改造具有现实意义。

参考文献

[1]王晓明.电动机的单片机控制[M].北京航空航天大学出版出版社，2002.

[2]王红异.基于单片机的自动剪板机控制系统[J].数控技术与装备，2004第3期94-96.

[3]童纯古.单片微机控制剪板机自动定位装置[J].微电脑应用，2011.0

3.87-91.

作者简介：于丽君（1962-），女，辽宁沈阳人，教授。

摘 要：目前所生产的压弯机的尺寸调整机构是用人工移动挡料板，用直尺等工具配合，实际测量挡料板的移动距离。这种调整机构与定位方式，不仅费时费工，而且也难保证一定的弯曲尺寸精度。针对以上问题，我们提出改进，在压弯机上采用单片微机自动定位装置，既定位实现了快速、准确、自动化，提高了折弯机的生产效率又提高了加工精度和操作性能。本系统主要由机械和电器两部分组成。机械部分主要由固定支架、丝杠、异形导轨等组成。电气部分主要由步进电机、PLC、触摸屏等主要部分组成。它的原理是通过触摸屏驱使PLC的程序控制步进电机的精确转动，再通过丝杠及异形导轨等组件，实现对要压弯的钢板精确定位。

关键词：压弯机；定位装置；提高效率

1 研制背景及意义

是对旧式压弯机的改造。旧式压弯机的人工定位，存在定位效率低，定位精度差。熟练的工人和不熟练的工人生产的产品质量有很大差异。直接影响生产效率和产品质量[1]。使用“自动定位系统”对人的素质要求不高，切定位速度快，并且对产品的质量成倍提高。现在市场上有老式的压弯机很多，所以有很好的推广使用前景[2-3]。见图1压弯机的定位现状图

图1 压弯机的定位现状图

2 设计方案

结构的组成：

2.1 机械部分

2.1.1 主要由支架部分

功能：支架主要用来支撑这个设备的。

要求：要给这个设备足够的稳定性，只有保证设备的使用精度。

2.1.2 机械动作由丝杠和丝杠支架及异形导轨等组成

功能：丝杠是用来移动定位挡块的。异形导轨是用来保证挡块在移动中保持稳定的滑动。

要求：丝杠转动时，应使滑块在异形导轨的移动阻力调到最小。

2.1.3 定位块及支架

功能：定位块是用来定位工件位置的。

要求：定位块是可调的，可方便工件的尺寸设置。

2.2 电器部分

2.2.1 电机

功能：电机通过plc的控制可精确转动，带动丝杠，完成定位块的移动。

要求：用私服电机或步进电机。

2.2.2 光电传感器

功能：通过光电传感器设置定位块的零点位置，极限位置及压弯机的反馈信号（反馈信号可通过程序实现对压弯尺寸的自动）。

2.2.3 触摸屏

功能：通过触摸屏可设置尺寸及对压弯机的控制。

要求：触摸屏要用7寸以上的。这样有利于界面的设计及操控方便。

2.2.4 可编程控制器PLC

功能：plc是整个设备的大脑。通过plc的程序来控制电机的精确尺寸。

要求：plc要用20点以上的才能保证控制所需。

2.3 采用的材料

a.机械部分：机体采用铝型材，定位块及丝杠和异形导轨采用合金钢。

b.电器部分：主要电器件光电开关及plc和触摸屏才用欧姆龙的。电机采用步进电机。图2为压弯机自动定位装置图。

3 理论设计计算

滚珠丝杠负载的计算：

滚珠丝杠挫屈负荷：

因为工作台及工件等的自重，对螺杆产生的压缩负荷，所以必须验算其对螺杆轴挫屈的安全性。计算方法如下：

P=m*dr4*103/L2（kgf）

m：根据滚珠螺杆的安装方法而定的系数（螺杆两端为固定连接），厂商提供的参数为20.3

dr：螺杆轴牙底的直径14mm

L：安装间距（螺杆两端安装的相对距离）600mm

P=20.3*142*103/6002≈10kgf>设计的10kgf

*（以上为厂家提供的设计计算方法）

4 工作原理及性能分析

工作原理：通过丝杠带动定位块作直线运动。即用plc精确控制步进电机使定位块的移动尺寸精确到0.01MM。

性能分析：由于本套装置采用了plc及步进电机和滚珠丝杠的设计，所以为实现定位的精度提供了保证。原理图见图3所示。

各部件的动作说明：当控制系统开机后，控制系统进入初始化，4（定位机构）自动寻找零点位置，系统通过触摸屏的设置完成对系统的参数设置。选择触摸屏上的执行按键，4（定位机构）将按照系统设置进入第一个尺寸定位，当踩下2（是脚踏开关）后，完成第一尺寸压弯。当第一尺寸压弯结束后，7（是测压弯机的压弯刀上下行程的电磁开关）触发。4（定位机构）自动移动下一个定位位置。再一次踩2（是脚踏开关）后完成第二个压弯尺寸。以此类推，完成所有的设置尺寸。

5 创新点及应用

创新点：

（1）本套设备能提供精确的定位尺寸，所以解决了工人在压弯时，人工测量定位尺寸及尺寸定位不准的问题。

（2）通过本套设备可以把多个工件的压弯尺寸储存起来，避免了重复定位，大大的提高生产的效率和产品的质量。

（3）操作和控制简便，安全系数提高了。

应用：

现在有大量的旧压弯机在使用。如果装上此套设备，就可使该设备变成现代的数控压弯设备。故对压弯机的升级改造具有现实意义。

参考文献

[1]王晓明.电动机的单片机控制[M].北京航空航天大学出版出版社，2002.

[2]王红异.基于单片机的自动剪板机控制系统[J].数控技术与装备，2004第3期94-96.

[3]童纯古.单片微机控制剪板机自动定位装置[J].微电脑应用，2011.0

3.87-91.

作者简介：于丽君（1962-），女，辽宁沈阳人，教授。