專利名稱：一種基于多矯直頭的快速矯直裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自動(dòng)矯直裝置與方法，尤其是涉及一種基于多矯直頭的快速矯直裝置
與方法。
背景技術(shù)：
很多工件加工后會(huì)產(chǎn)生彎曲變形，嚴(yán)重影響工件的質(zhì)量，因此需要對工件進(jìn)行矯直。目前國內(nèi)外的液壓矯直機(jī)普遍都采用單點(diǎn)、固定的矯直模式，矯直時(shí)將工件簡支在兩支撐塊之間，中間的矯直頭對工件施加一定的反向矯直載荷，工件在該載荷下產(chǎn)生反向的彎曲變形，若該變形在矯直頭提起后部分回彈，部分為永久的塑性變形，若回彈量等于工件的反向彎曲量，則工件被矯直。該類矯直裝置的支撐塊及矯直頭在橫向多采用固定式結(jié)構(gòu)，難以做到的根據(jù)工件的不同彎曲程度進(jìn)行調(diào)整，并且只有一個(gè)或一對矯直頭，這種模式可以解決單弧度彎曲形式，而工件的彎曲變形的形式較多，生產(chǎn)實(shí)踐中工件的變形往往是S彎，若采用傳統(tǒng)的固定式、單弧度的矯直裝置不能一次性的矯直S彎，需將S彎分解成單弧度進(jìn)行矯直，這樣則需要頻繁的人工調(diào)整支撐塊，矯直效率較低，已不能滿足生產(chǎn)實(shí)踐的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于多矯直頭的快速矯直裝置與方法，它可實(shí)現(xiàn)對單弧
度及S彎工件的快速矯直。 本發(fā)明采用的技術(shù)方案是 —、一種基于多矯直頭的快速矯直裝置 傳輸輥道兩側(cè)分別依次裝有與傳輸輥道平行的直線導(dǎo)軌和齒條，兩根直線導(dǎo)軌上各裝有三個(gè)滑塊，各個(gè)滑塊上的一端均裝有步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)通過齒輪與齒條嚙合，滑塊的另一端裝有矯直頭，兩根齒條的兩端各有一個(gè)限位塊，在其中一根直線導(dǎo)軌一端且在傳輸通道一側(cè)裝有三個(gè)激光傳感器，激光傳感器在同一直線上、間距相等，且平行于傳輸通道，三個(gè)激光傳感器及步進(jìn)電機(jī)均與計(jì)算機(jī)連接，計(jì)算機(jī)通過分析三個(gè)激光傳感器的采集數(shù)據(jù)確定各矯直頭的移動(dòng)及進(jìn)給；計(jì)算機(jī)通過控制步進(jìn)電機(jī)使滑塊帶動(dòng)矯直頭在沿直線導(dǎo)軌方向運(yùn)動(dòng)。 矯直頭為液壓缸的活塞桿，其液壓缸的油路為液壓泵進(jìn)油口通過濾油器連油箱，液壓泵出油口的一路經(jīng)第一個(gè)單向閥與三位四通伺服閥進(jìn)油口相連，三位四通伺服閥中位的回油口與油箱相連，三位四通伺服閥第一個(gè)出油口直接與液壓缸的無桿腔相連，三位四通伺服閥第二個(gè)出油口經(jīng)過第一個(gè)溢流閥與第二個(gè)單向閥并聯(lián)的保護(hù)裝置與液壓缸的有桿腔相連；液壓泵出油口的另一路經(jīng)第二個(gè)溢流閥與油箱相連，并經(jīng)開關(guān)與壓力表相連。
二、一種基于多矯直頭的快速矯直方法 計(jì)算機(jī)根據(jù)所求極值點(diǎn)及拐點(diǎn)的的橫坐標(biāo)確定各矯直頭沿直線導(dǎo)軌橫向移動(dòng)的位置，拐點(diǎn)處兩側(cè)直線導(dǎo)軌對應(yīng)位置處各布置一個(gè)矯直頭作為支撐，同時(shí)進(jìn)入矯直區(qū)的被矯工件兩端背離相鄰極值點(diǎn)方向也各布置一個(gè)矯直頭作為支撐，用作支撐的矯直頭在垂直軌對應(yīng)位置處布置一 矯直頭，其垂直直線導(dǎo)軌方向位移量由該極值點(diǎn)的縱向位移量按照彈塑性力學(xué)理論確定。
本發(fā)明具有的有益效果是 本發(fā)明提供了一種基于多矯直頭的快速矯直裝置與方法，它可實(shí)現(xiàn)對單弧度及S 彎工件的快速矯直。


圖1是本系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)原理示意圖。 圖2是矯直頭液壓回路示意圖。 圖3是矯直單弧度工件矯直頭位置分布示意圖。 圖4是矯直S彎工件矯直頭位置分布示意圖。 圖中1、激光傳感器；2、限位塊；3、齒輪；4、齒條；5、直線導(dǎo)軌；6、步進(jìn)電機(jī)；7、矯 直頭；8、滑塊；9、被矯工件；10、傳輸輥道；11、計(jì)算機(jī)。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。 如圖1所示，本發(fā)明在傳輸輥道10兩側(cè)分別依次裝有與傳輸輥道10平行的直線 導(dǎo)軌5和齒條4，兩根直線導(dǎo)軌5上各裝有三個(gè)滑塊8，各個(gè)滑塊8上的一端均裝有步進(jìn)電 機(jī)6，步進(jìn)電機(jī)6通過齒輪3與齒條4嚙合，滑塊8的另一端裝有矯直頭7，兩根齒條4的兩 端各有一個(gè)限位塊2，在其中一根直線導(dǎo)軌5 —端且在傳輸通道10 —側(cè)裝有三個(gè)激光傳感 器l，激光傳感器1在同一直線上、間距相等，且平行于傳輸通道IO，三個(gè)激光傳感器1及步 進(jìn)電機(jī)6均與計(jì)算機(jī)11連接，計(jì)算機(jī)11通過分析三個(gè)激光傳感器1的采集數(shù)據(jù)確定各矯 直頭7的移動(dòng)及進(jìn)給；計(jì)算機(jī)11通過控制步進(jìn)電機(jī)6使滑塊8帶動(dòng)矯直頭7在沿直線導(dǎo)軌 5方向運(yùn)動(dòng)。 如圖2所示，所述的矯直頭7為液壓缸的活塞桿，其液壓缸的油路為液壓泵進(jìn)
油口通過濾油器連油箱，液壓泵出油口的一路經(jīng)第一個(gè)單向閥與三位四通伺服閥進(jìn)油口相
連，三位四通伺服閥中位的回油口與油箱相連，三位四通伺服閥第一個(gè)出油口直接與液壓
缸的無桿腔相連，三位四通伺服閥第二個(gè)出油口經(jīng)過第一個(gè)溢流閥與第二個(gè)單向閥并聯(lián)的
保護(hù)裝置與液壓缸的有桿腔相連；液壓泵出油口的另一路經(jīng)第二個(gè)溢流閥與油箱相連，并
經(jīng)開關(guān)與壓力表相連。 本發(fā)明的工作原理如下 三個(gè)激光傳感器1采用三點(diǎn)法對被矯工件9進(jìn)行位移量測量，要求傳輸輥道10每 次按三個(gè)激光傳感器1的間距進(jìn)給；計(jì)算機(jī)11對三個(gè)激光傳感器1所采集的數(shù)據(jù)按最小二 乘法進(jìn)行擬合，然后對所得擬合曲線進(jìn)行一次求導(dǎo)，求出其極值點(diǎn)，再進(jìn)行二次求導(dǎo)求出其 拐點(diǎn)。 計(jì)算機(jī)11根據(jù)所求極值點(diǎn)及拐點(diǎn)的的橫坐標(biāo)確定各矯直頭7沿直線導(dǎo)軌5橫向 移動(dòng)的位置，拐點(diǎn)處兩側(cè)直線導(dǎo)軌5對應(yīng)位置處各布置一個(gè)矯直頭7作為支撐，同時(shí)進(jìn)入矯 直區(qū)的被矯工件9兩端背離相鄰極值點(diǎn)方向也各布置一個(gè)矯直頭7作為支撐，用作支撐的 矯直頭7在垂直直線導(dǎo)軌5方向移動(dòng)至傳輸輥道10的中心線處；靠近極值點(diǎn)一側(cè)的直線導(dǎo)軌5對應(yīng)位置處布置一矯直頭7，其垂直直線導(dǎo)軌5方向位移量由該極值點(diǎn)的縱向位移量按 照彈塑性力學(xué)理論確定。 矯直頭7在垂直直線導(dǎo)軌5方向的位移量由計(jì)算機(jī)11通過控制液壓回路中的三 位四通伺服閥實(shí)現(xiàn)。當(dāng)三位四通伺服閥右位導(dǎo)通時(shí)，矯直頭7實(shí)現(xiàn)進(jìn)給；當(dāng)三位四通伺服閥 左位導(dǎo)通時(shí)，矯直頭7退回；當(dāng)三位四通伺服閥中位導(dǎo)通時(shí)，矯直頭7靜止。
整個(gè)矯直過程可分為前期的測量和后期的矯直兩大步驟。首先，被矯工件9在傳 輸輥道10的輸送下先依次經(jīng)過前面的三個(gè)激光傳感器1 ，這里傳輸輥道10按照三個(gè)激光傳 感器1的間距進(jìn)給，以便激光傳感器1在采集位移量時(shí)可采用三點(diǎn)法計(jì)算直線度，以消除裝 置自身引入的直線度誤差。待被矯工件9進(jìn)入矯直區(qū)一定長度后，傳輸輥道10停止進(jìn)給， 計(jì)算機(jī)11通過對被測數(shù)據(jù)采用最小二乘法進(jìn)行擬合，得出被矯工件9的輪廓曲線，然后控 制步進(jìn)電機(jī)6使矯直頭7走到相應(yīng)位置，這里矯直頭7的位置組合用舉例加以說明。
如圖3所示為被矯工件9為單弧度時(shí)的矯直頭7位置關(guān)系。這種情況下，只需用 到三個(gè)矯直頭7，其中兩個(gè)是作為支撐，一個(gè)真正起到矯直頭的功能。矯直頭7-4和矯直頭 7-6沿傳輸輥道10方向?qū)?yīng)位置為被矯工件9進(jìn)入矯直區(qū)部分的兩端，沿垂直傳輸輥道10 方向進(jìn)給到中心線位置處，用作矯直時(shí)的支撐。矯直頭7-2沿傳輸輥道10方向?qū)?yīng)位置為 被矯工件9進(jìn)入矯直區(qū)部分的極點(diǎn)，也就是位移量絕對值最大點(diǎn)處，矯直頭7-2沿垂直傳輸 輥道10方向進(jìn)給量由極值點(diǎn)的縱向位移量按照彈塑性力學(xué)理論確定。
如圖4所示為被矯工件9為S彎時(shí)的矯直頭7位置關(guān)系。這種情況下，六個(gè)矯直頭 都要被用到，其中四個(gè)用作支撐，兩個(gè)真正起到矯直頭的功能。矯直頭7-4和矯直頭7-3在 傳輸輥道10方向?qū)?yīng)位置為被矯工件9進(jìn)入矯直區(qū)部分的兩端，沿垂直傳輸輥道10方向 進(jìn)給到中心線位置處，用作矯直時(shí)的支撐。矯直頭7-2和矯直頭7-5在傳輸輥道10方向?qū)?應(yīng)位置為被矯工件9進(jìn)入矯直區(qū)部分的拐點(diǎn)處，沿垂直傳輸輥道10方向進(jìn)給到中心線位置 處，也用作矯直時(shí)的支撐。矯直頭7-1和矯直頭7-6沿傳輸輥道10方向?qū)?yīng)位置為被矯工 件9進(jìn)入矯直區(qū)部分的兩個(gè)極點(diǎn)處，也就是位移量絕對值最大處，矯直頭7-1和矯直頭7-6 沿垂直傳輸輥道10方向進(jìn)給量由極值點(diǎn)的縱向位移量按照彈塑性力學(xué)理論確定。
上述具體實(shí)施方式
用來解釋說明本發(fā)明，而不是對本發(fā)明進(jìn)行限制，在本發(fā)明的 精神和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對本發(fā)明作出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護(hù)范 圍。
權(quán)利要求
一種基于多矯直頭的快速矯直裝置，其特征在于傳輸輥道(10)兩側(cè)分別依次裝有與傳輸輥道(10)平行的直線導(dǎo)軌(5)和齒條(4)，兩根直線導(dǎo)軌(5)上各裝有三個(gè)滑塊(8)，各個(gè)滑塊(8)上的一端均裝有步進(jìn)電機(jī)(6)，步進(jìn)電機(jī)(6)通過齒輪(3)與齒條(4)嚙合，滑塊(8)的另一端裝有矯直頭(7)，兩根齒條(4)的兩端各有一個(gè)限位塊(2)，在其中一根直線導(dǎo)軌(5)一端且在傳輸通道(10)一側(cè)裝有三個(gè)激光傳感器(1)，激光傳感器(1)在同一直線上、間距相等，且平行于傳輸通道(10)，三個(gè)激光傳感器(1)及步進(jìn)電機(jī)(6)均與計(jì)算機(jī)(11)連接，計(jì)算機(jī)(11)通過分析三個(gè)激光傳感器(1)的采集數(shù)據(jù)確定各矯直頭(7)的移動(dòng)及進(jìn)給；計(jì)算機(jī)(11)通過控制步進(jìn)電機(jī)(6)使滑塊(8)帶動(dòng)矯直頭(7)在沿直線導(dǎo)軌(5)方向運(yùn)動(dòng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多矯直頭的快速矯直裝置，其特征在于所述的矯直頭(7)為液壓缸的活塞桿，其液壓缸的油路為液壓泵進(jìn)油口通過濾油器連油箱，液壓泵 出油口的一路經(jīng)第一個(gè)單向閥與三位四通伺服閥進(jìn)油口相連，三位四通伺服閥中位的回油 口與油箱相連，三位四通伺服閥第一個(gè)出油口直接與液壓缸的無桿腔相連，三位四通伺服 閥第二個(gè)出油口經(jīng)過第一個(gè)溢流閥與第二個(gè)單向閥并聯(lián)的保護(hù)裝置與液壓缸的有桿腔相 連；液壓泵出油口的另一路經(jīng)第二個(gè)溢流閥與油箱相連，并經(jīng)開關(guān)與壓力表相連。
3. —種基于多矯直頭的快速矯直方法，其特征在于三個(gè)激光傳感器(1)采用三點(diǎn)法 對被矯工件(9)進(jìn)行位移量測量，要求傳輸輥道(10)每次按三個(gè)激光傳感器(1)的間距進(jìn) 給；計(jì)算機(jī)(11)對三個(gè)激光傳感器(1)所采集的數(shù)據(jù)按最小二乘法進(jìn)行擬合，然后對所得 擬合曲線進(jìn)行一次求導(dǎo)，求出其極值點(diǎn)，再進(jìn)行二次求導(dǎo)求出其拐點(diǎn)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于多矯直頭的快速矯直方法，其特征在于計(jì)算機(jī) (11)根據(jù)所求極值點(diǎn)及拐點(diǎn)的的橫坐標(biāo)確定各矯直頭(7)沿直線導(dǎo)軌(5)橫向移動(dòng)的位 置，拐點(diǎn)處兩側(cè)直線導(dǎo)軌(5)對應(yīng)位置處各布置一個(gè)矯直頭(7)作為支撐，同時(shí)進(jìn)入矯直區(qū) 的被矯工件(9)兩端背離相鄰極值點(diǎn)方向也各布置一個(gè)矯直頭(7)作為支撐，用作支撐的 矯直頭(7)在垂直直線導(dǎo)軌(5)方向移動(dòng)至傳輸輥道(10)的中心線處；靠近極值點(diǎn)一側(cè)的 直線導(dǎo)軌(5)對應(yīng)位置處布置一矯直頭(7)，其垂直直線導(dǎo)軌(5)方向位移量由該極值點(diǎn)的 縱向位移量按照彈塑性力學(xué)理論確定。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于多矯直頭的快速矯直裝置與方法。傳輸輥道兩側(cè)分別依次裝有與傳輸輥道平行的直線導(dǎo)軌和齒條，兩根直線導(dǎo)軌上各裝有三個(gè)滑塊，各個(gè)滑塊上的一端均裝有步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)通過齒輪與齒條嚙合，滑塊的另一端裝有矯直頭，兩根齒條的兩端各有一個(gè)限位塊，在其中一根直線導(dǎo)軌一端且在傳輸通道一側(cè)裝有在同一直線上、間距相等，且平行于傳輸通道三個(gè)激光傳感器，激光傳感器，三個(gè)激光傳感器及步進(jìn)電機(jī)均與計(jì)算機(jī)連接，計(jì)算機(jī)通過分析三個(gè)激光傳感器的采集數(shù)據(jù)確定各矯直頭的移動(dòng)及進(jìn)給；計(jì)算機(jī)通過控制步進(jìn)電機(jī)使滑塊帶動(dòng)矯直頭在沿直線導(dǎo)軌方向運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)對單弧度及S彎工件的快速矯直。
文檔編號(hào)B21D3/10GK101712053SQ200910155038
公開日2010年5月26日 申請日期2009年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月14日
發(fā)明者余忠華, 周磊, 方斌華 申請人:浙江大學(xué)