專利名稱：直線條材的臥式自適應(yīng)機械式精密矯直裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及矯直技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種直線條材的臥式自適應(yīng)機械式精密矯直
裝置。
背景技術(shù)：
精密直線條材是機械裝備的核心構(gòu)件之一，其直線度誤差直接影響機械裝備的工 作精度，特別是作為機械制造裝備主要功能部件相對位置和運動的直線基準時，其精度直 接影響機械制造裝備成形運動之間的相互位置關(guān)系，進而影響到整個制造裝備的產(chǎn)品加工 精度。直線條材的矯直是保證直線條材的直線度加工質(zhì)量的重要工序之一，其加工精度的 高低決定了其后續(xù)工序的加工余量、加工成本和加工效率，并將影響直線條材最終加工成 品的直線度精度?，F(xiàn)在的直線條材的矯直方法中有多種基于三點反彎矯直原理的矯直方 法。實用專利CN02244913. 2《龍門式萬能金屬型材矯直機》，設(shè)有輥縫、輥距、輥縫傾斜 角度調(diào)整機構(gòu)，且每根下矯直輥都可單獨調(diào)整，可矯直各種彎曲程度的型號規(guī)格型材，加工 效率高，但是，整個控制系統(tǒng)是一個開環(huán)系統(tǒng)，無法對矯直后的工件進行精確測量，不便于 精密矯直。文獻“全自動臥式校直機智能控制系統(tǒng)”(《微計算機信息》(測控自動化)2008 ,V24 (3-1 ),20-21+86).其特征在于絲桿加載系統(tǒng)和測量系統(tǒng)裝設(shè)在可軸向移動的承 載架上，可實現(xiàn)軸向移動，提供可變的支點和壓點位置，測量點與壓點在一條直線上，消除 了阿貝誤差，適于定長的工件。由于絲桿加載系統(tǒng)和測量系統(tǒng)裝設(shè)在可軸向移動的承載架 上，承載架安裝在導向柱上，導向柱的直線度誤差直接附加在矯直誤差中，同時由于導向柱 的剛度受限，而且滾珠絲桿的剛度小，加載時的變形大，不適于剛度大的工件矯直加工，加 之導向柱長度有限，可矯直的工件長度受限。為了克服上述矯直裝置剛度小、矯直精度不高、可矯直的工件長度受限的不足，有 必要提供一種新型的用于直線條材的矯直裝備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種直線條材的臥式自適應(yīng)機械式精密矯直 裝置。由于重力引起的工件變形誤差對矯直精度沒有影響和采用閉環(huán)伺服控制的自適應(yīng)機 械式動力機構(gòu)，該矯直裝置具有高剛度和高精度，能夠?qū)χ本€條材工件實現(xiàn)高精度的矯直， 同時直線條材工件長度不受限制。本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用以下的技術(shù)方案
本發(fā)明提供的直線條材的臥式自適應(yīng)機械式精密矯直裝置，其結(jié)構(gòu)是設(shè)有主機基座， 與主機基座相連的左工件有無檢測傳感器、右工件有無檢測傳感器、支撐驅(qū)動組件和矯直 機構(gòu)，位于主機基座兩側(cè)的左送料機構(gòu)、右送料機構(gòu)，與支撐驅(qū)動組件的支撐部件相連的軸 向位移計和工件彎曲量測量裝置，與支撐部件兩側(cè)相連的左工件夾持組件、右工件夾持組件，與矯直機構(gòu)相連的矯直行程位移計，以及控制這些部件工作的電氣與軟件處理控制系 統(tǒng)。所述的左工件夾持組件和右工件夾持組件以活動移動連接方式安裝在支撐部件 上。所述的左工件夾持組件和右工件夾持組件在支撐部件上的支撐跨距采用閉環(huán)控 制調(diào)節(jié)，并確定工件即所述直線條材的軸向位置，采用工件彎曲量測量裝置測量支撐跨距 的工件彎曲量，工件彎曲量的測量和矯直加工的尺寸基準一致，矯直加工采用末端閉環(huán)控 制，工件彎曲量測量裝置的測量線與矯直機構(gòu)的水平加載力在一條直線上。所述矯直機構(gòu)包括矯直主動力伺服電機，主動力傳動機構(gòu)，以及由曲軸、連桿和滑 塊壓頭組成的矯壓組件，其中由矯直主動力電機驅(qū)動主動力傳動機構(gòu)，使曲軸只作往復 的擺動，不作整圓的轉(zhuǎn)動，曲軸順時針旋轉(zhuǎn)可使滑塊壓頭沿X的正向運動，曲軸逆時針旋轉(zhuǎn) 可使滑塊壓頭沿χ的負向運動，以實現(xiàn)在不翻轉(zhuǎn)工件即所述直線條材的情況下對工件負向 彎曲或正向彎曲，實現(xiàn)雙向矯直加工。所述矯直機構(gòu)的水平加載力的軸線與曲軸軸線的距離為eO，即Z向的偏距，eO小 于曲軸的偏心軸間距；曲軸的旋轉(zhuǎn)中心偏置，減小了校直力在全行程內(nèi)不均勻性，且Z向分 力不會過大。所述矯壓組件可以由多連桿機構(gòu)替換。所述左工件夾持組件和右工件夾持組件均可以由夾持動夾頭、夾持運動部件、夾 持固定端夾頭、帶齒條的上導柱和帶齒條的下導柱組成，其中夾持運動部件通過兩個帶齒 條的導柱前進或后退帶動夾持動夾頭向夾持固定端夾頭前進或后退，從而夾緊工件或松開 工件。所述帶齒條的上導柱和帶齒條的下導柱均可以由絲桿替換。本發(fā)明提供了利用上述的直線條材的臥式自適應(yīng)機械式精密矯直裝置對直線條 材的進行矯直的方法，該方法包括以下步驟
(1)輸入工件即直線條材矯直加工的體參數(shù)，包括彈性模量、截面形狀、工件長度，電氣 與軟件處理控制系統(tǒng)自動形成矯直加工支撐跨距和矯直加工支撐跨距的工件局部的彎曲 量與矯直加工行程的關(guān)系列表。( 2 )工件可以從兩個方向進入所述矯直裝置，哪一端送入工件就是輸入端，另一端 則是輸出端；工件由輸入端的進料機構(gòu)送入矯直裝置，觸發(fā)工件有無檢測傳感器。(3)輸入端的進料機構(gòu)停止輸送，輸入端的工件夾持組件夾緊工件的一端。(4)輸入端的工件夾持組件在支撐驅(qū)動組件上正向運動，即向矯直機構(gòu)的主截面 運動，將工件拖入矯直裝置，其運動距離由電氣與軟件處理控制系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的參數(shù)給出； 輸入端的工件夾持組件在支撐驅(qū)動組件上連續(xù)往復運動，輸送工件穿過矯直機構(gòu)的主截 面，到達輸出端的工件夾持組件。(5)輸入端的工件夾持組件松開工件，輸出端的工件夾持組件夾緊工件，支撐驅(qū)動 組件反向運動，達到預(yù)定位置后輸入端的工件夾持組件夾緊工件，形成兩個夾持組件夾緊 工件和形成兩點支撐的狀態(tài)，兩個支撐點的間距就是設(shè)定矯直加工的支撐跨距。(6)工件彎曲量測量裝置測量支撐跨距中點的彎曲量，即工件局部的彎曲量； 如果工件局部的彎曲量小于設(shè)定精度限，不矯直加工，直接輸送工件；如果工件局部的彎曲量大于或等于設(shè)定精度限，根據(jù)工件局部的彎曲量，電氣與軟件處理控制系統(tǒng)自動查 表獲得矯直加工的過壓量和矯直行程，再控制矯直機構(gòu)的加工一正向或反向加壓彎曲支 撐跨距中間的工件部分，矯直行程位移計測量矯直機構(gòu)的末端以控制矯直行程的精度；重 復此過程，使工件局部的彎曲量小于設(shè)定精度限；
然后，按設(shè)定的輸送工件軸向間距輸送工件，實現(xiàn)對工件逐段地進給、逐段地測量，根 據(jù)工件局部的彎曲量判斷是否需要加工并按要求加工，直到將工件全長均矯直完，兩個工 件有無檢測傳感器檢測不到工件是矯直一遍的結(jié)束信號；
工件一個方向全長矯直后，將工件繞自身軸線旋轉(zhuǎn)90度，矯直加工工件垂直方向的彎
曲；
經(jīng)過上述步驟，對所述直線條材實現(xiàn)矯直。所述直線條材為對稱截面金屬條材、非對稱截面金屬條材或直線條材類零件。本發(fā)明的有益效果主要是
本發(fā)明采用臥式結(jié)構(gòu)，整體在高度方向尺寸較小，并且采用對稱移動的兩個工件夾持 組件作為矯直反彎加工的支點和工件的夾緊裝置，同時支撐驅(qū)動組件不斷的往復運動并聯(lián) 合兩個工件夾持組件的夾持和松開，帶著工件進給，突破了工作臺尺寸和裝夾方式對工件 長度的限制，可以適用于長度> 800mm的直線條材的矯直加工；兩個矯直反彎加工支點的 間距可調(diào)，即兩個工件夾持組件的支撐跨距可調(diào)，矯直機構(gòu)的矯壓行程>=25mm，矯直機構(gòu)矯 壓進給定位精度小于0. 008mm，工件彎曲量的測量精度可達0. 002mm，工件軸向位置的定位 精度小于0. 05mm，支撐跨距的控制精度小于0. 1mm。本矯直裝置在小矯直加工行程的條件下，采用帶矯直行程位移反饋、曲軸的旋轉(zhuǎn) 中心偏置的曲軸連桿滑塊機或多連桿機構(gòu)作為矯直機構(gòu)和自動夾緊工件的兩個工件夾持 組件及其用帶輔助支撐底座的方形導軌作支撐的高剛度支撐驅(qū)動組件，產(chǎn)生的矯直加載力 可以大并保證矯直裝置的剛度大和高的精度、壽命；兩個工件夾持組件沿高剛度支撐驅(qū)動 組件的軸向移動，支撐驅(qū)動組件的位移測量采用閉環(huán)控制來保證軸向位置精度，工件夾持 組件和支撐驅(qū)動組件的聯(lián)動能輸送并軸向定位工件，同時結(jié)合在水平方向上的兩個工件夾 持組件、支撐驅(qū)動組件及它們的對稱面上帶有的一個工件彎曲量測量裝置能測量工件不同 軸向位置處的彎曲量，自動估計加壓點、自適應(yīng)性調(diào)整支撐跨距和自動估計矯直行程；工件 測量和矯直加工的尺寸基準是一致的，水平方向加載矯直方式能消除長工件的鉛垂方向重 力變形誤差對矯直精度的影響，工件彎曲量測量裝置的測量線與矯直機構(gòu)的水平加載力在 一條直線上，符合阿貝原則，矯直行程位移計測量矯直機構(gòu)的末端以控制矯直行程的精度， 進而能保證系統(tǒng)總體的高的矯直精度?？傊?，本發(fā)明采用三點反彎矯直原理和水平方向加載矯直方式，能對工件的連續(xù) 彎曲進行自適應(yīng)性支撐跨距調(diào)整和矯直行程調(diào)整的矯直，工件的長度也不受限制，機械式 動力機構(gòu)的剛度大，支撐跨距和矯直行程的閉環(huán)伺服控制的精度高，且不受長工件的鉛垂 方向重力變形的影響?？梢詰?yīng)用于對稱、非對稱截面金屬條材(如非對稱截面型材)或直線 條材類較長零件的矯直工藝之中。


圖1為本發(fā)明的直線條材的臥式自適應(yīng)機械式精密矯直裝置的俯視圖。
圖2為本發(fā)明的一種矯直機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明的一種矯壓組件的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明的一種支撐驅(qū)動組件的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本發(fā)明的一種夾持組件較佳的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1.左送料機構(gòu)；2.主機基座；3.左工件夾持組件；4.支撐驅(qū)動組件； 5.矯直行程位移計；6.矯直機構(gòu)；7.軸向位移計；8.右工件夾持組件；9.工件； 10.右送料機構(gòu)；11.右工件有無檢測傳感器；12.工件彎曲量測量裝置；13.左工件 有無檢測傳感器；14.電氣與軟件處理控制系統(tǒng)；15.矯直主動力伺服電機；16.主動 力傳動機構(gòu)；17.矯壓組件；18.曲軸；19.連桿；20.滑塊壓頭；21.支撐部件； 22.驅(qū)動部件；23.夾持動夾頭；24.夾持運動部件；25.夾持固定端夾頭；26.帶齒條 的上導柱；27.帶齒條的下導柱。
具體實施例方式本發(fā)明提供的直線條材的臥式自適應(yīng)機械式精密矯直裝置，其結(jié)構(gòu)包括設(shè)有主 機基座，與主機基座相連的左工件有無檢測傳感器、右工件有無檢測傳感器、支撐驅(qū)動組件 和矯直機構(gòu)，位于主機基座兩側(cè)的左送料機構(gòu)、右送料機構(gòu)，與支撐驅(qū)動組件的支撐部件相 連的軸向位移計和工件彎曲量測量裝置，與支撐部件兩端相連的左工件夾持組件、右工件 夾持組件，與矯直機構(gòu)相連的矯直行程位移計，以及控制這些部件工作的電氣與軟件處理 控制系統(tǒng)。下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明作進一步的說明。本發(fā)明提供的直線條材的臥式自適應(yīng)機械式精密矯直裝置(簡稱矯直裝置)，其結(jié) 構(gòu)如圖ι所示包括左送料機構(gòu)1、主機基座2、左工件夾持組件3、支撐驅(qū)動組件4、矯直行 程位移計5、矯直機構(gòu)6、軸向位移計7、右工件夾持組件8、工件9、右送料機構(gòu)10、右工件有 無檢測傳感器11、工件彎曲量測量裝置12、左工件有無檢測傳感器13、電氣與軟件處理控 制系統(tǒng)14。矯直行程位移計5、軸向位移計7、工件彎曲量測量裝置12、左工件有無檢測傳 感器13和右工件有無檢測傳感器11獲得的信號和數(shù)據(jù)傳給電氣與軟件處理控制系統(tǒng)14， 電氣與軟件處理控制系統(tǒng)14控制左送料機構(gòu)1、右送料機構(gòu)10、左工件夾持組件3、右工件 夾持組件8、支撐驅(qū)動組件4和矯直機構(gòu)6的運動。兩個工件夾持組件以活動移動連接方式安裝在支撐驅(qū)動組件的支撐部件上，支撐 驅(qū)動組件不斷的往復運動并聯(lián)合兩個工件夾持組件的夾持和松開工件，實現(xiàn)工件的輸送， 使工件長度不受限制。兩個工件夾持組件的支撐跨距采用閉環(huán)控制調(diào)節(jié)，并確定工件的軸 向位置，采用工件彎曲量測量裝置測量工件彎曲量，自動估計加壓點、自適應(yīng)性調(diào)整支撐跨 距和自動估計矯直行程。工件彎曲量的測量和矯直加工的尺寸基準一致，矯直加工采用末 端閉環(huán)控制，工件彎曲量測量裝置的測量線與矯直機構(gòu)的水平加載力在一條直線上，符合 阿貝原則，保證了矯直裝置的系統(tǒng)精度高。兩個工件夾持組件、支撐驅(qū)動組件用于對直線條材在加工過程中的夾持、輸送以 及矯壓時的支撐，支撐驅(qū)動組件和矯直機構(gòu)的位移測量分別采用矯直行程位移計、軸向位 移計測量，均采用閉環(huán)控制；工件有無用工件有無檢測傳感器檢測，工件彎曲量用工件彎曲 量測量裝置測量；工件有無檢測傳感器、工件夾持組件和軸向位移計聯(lián)動，以保證工件在直線條材的臥式自適應(yīng)機械式精密矯直裝置內(nèi)的軸向位置；矯直行程位移計、軸向位移計、 工件彎曲量測量裝置、兩個工件有無檢測傳感器獲得的信號和數(shù)據(jù)傳給電氣與軟件處理控 制系統(tǒng)，并由電氣與軟件處理控制系統(tǒng)控制兩個送料機構(gòu)、兩個工件夾持組件、支撐驅(qū)動組 件、矯直機構(gòu)的運動；矯直機構(gòu)采用曲軸的旋轉(zhuǎn)中心偏置的曲軸連桿滑塊機構(gòu)或多連桿機 構(gòu)和支撐驅(qū)動組件采用帶輔助支撐底座的方形導軌作支撐，兩個工件夾持組件也是采用剛 度大的機械結(jié)構(gòu)，保證矯直裝置的系統(tǒng)剛度大，允許產(chǎn)生的矯直加載力大，且矯直裝置的受 力變形小。如圖1所示，定義水平面內(nèi)的直角絕對坐標系為水平矯直加載的方向為X軸，朝 兩個工件夾持組件及其支撐驅(qū)動組件的方向(圖1中向下)為正；工件運動方向為Y軸，朝 右為Y軸的正方向；鉛垂方向為Z軸，以X正向至Y正向的右手定則獲得朝上為Z軸正向。所述矯直機構(gòu)6的結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括矯直主動力伺服電機15、主動力傳動機構(gòu) 16、矯壓組件17。所述矯壓組件17的結(jié)構(gòu)如圖3所示，由曲軸18、連桿19和滑塊壓頭20組成。矯 直機構(gòu)6的水平加載力的軸線與曲軸18軸線的距離為eO，即Z向的偏距，eO小于曲軸的軸 間距。曲軸18也可以采用偏心主動輪。曲軸的旋轉(zhuǎn)中心偏置，校直力在全行程內(nèi)均勻，且Z 向分力不會過大。矯壓組件17也可以采用多連桿機構(gòu)。曲軸18由矯直主動力電機15驅(qū) 動，曲軸18只作往復的擺動，不作整圓的轉(zhuǎn)動，曲軸18順時針旋轉(zhuǎn)可使滑塊壓頭20沿X的 正向運動，曲軸18逆時針則可使滑塊壓頭20沿X的負向運動，應(yīng)用此結(jié)構(gòu)即可實現(xiàn)在不翻 轉(zhuǎn)工件的情況下對工件正向彎曲或負向彎曲，實現(xiàn)雙向矯直加工。所述支撐驅(qū)動組件4的結(jié)構(gòu)如圖4所示，由支撐部件21和驅(qū)動部件22組成。支 撐部件21的剛度大，精度高。例如支撐部件21可采用帶輔助支撐底座的方形導軌或方形 的滾動導軌副，驅(qū)動部件22可采用對稱螺旋的絲桿或同步帶使左工件夾持組件3、右工件 夾持組件8對稱矯直機構(gòu)6的水平加載力的主截面對稱聯(lián)動。所述左工件夾持組件3和右工件夾持組件8的結(jié)構(gòu)如圖5所示，兩工件夾持組件 均由夾持動夾頭23、夾持運動部件M、夾持固定端夾頭25、帶齒條的上導柱沈和帶齒條的 下導柱27組成。其中夾持運動部件M通過兩個帶齒條的導柱前進或后退帶動夾持動夾 頭23向夾持固定端夾頭25前進或后退，從而夾緊工件或松開工件。兩個帶齒條的導柱保 證夾持工件的過程平穩(wěn)且能夠提供足夠大的夾持力。所述上導柱和下導柱也可以是絲桿。本發(fā)明提供的矯直裝置基本呈軸對稱于矯直機構(gòu)6的水平加載力的主截面布置， 在主截面的兩側(cè)各有左送料機構(gòu)1和右送料機構(gòu)10、左工件有無檢測傳感器13和右工件有 無檢測傳感器11、左工件夾持組件3和右工件夾持組件8，且左右工件夾持組件在支撐驅(qū)動 組件4上的運動也是對稱于主截面。由于有左送料機構(gòu)1和右送料機構(gòu)10，工件9能從左 右兩個方向進料，被選擇一側(cè)的進料機構(gòu)稱為輸入端，另一側(cè)則為輸出端。左工件夾持組件 3和右工件夾持組件8對稱于主截面布置且運動也是對稱的。本矯直裝置的左右兩端配有 右工件有無檢測傳感器11和左工件有無檢測傳感器13，在工件9進入加工過程中，輸入端 的工件有無檢測傳感器的檢測信號作為矯直加工的初始控制信號，輸出端的工件有無檢測 傳感器的檢測信號作為矯直加工的結(jié)束控制信號。右工件有無檢測傳感器11、左工件有無 檢測傳感器13、左工件夾持組件3、右工件夾持組件8和軸向位移計7聯(lián)合確定工件9在直 線條材的臥式自適應(yīng)機械式精密矯直裝置內(nèi)的軸向位置。工件彎曲量測量裝置12的測量線安裝在矯直機構(gòu)6的水平加載力的直線上，符合阿貝原則。本發(fā)明矯直裝置的工作過程如下
首先是輸入矯直加工的工件具體參數(shù)，包括彈性模量、截面形狀、工件長度，電氣與軟 件處理控制系統(tǒng)14自動形成矯直加工的支撐跨距和矯直加工支撐跨距的工件局部的彎曲 量與矯直加工的過壓量的關(guān)系列表。初始條件下，各組件位于初始零點，矯壓組件位于X軸 的零點，而工件夾持組件位于Y軸的零點。設(shè)定工件置于左送料機構(gòu)1上并由它傳送到矯直裝置內(nèi)部，左工件有無檢測傳感 器13檢測到工件后發(fā)出信號，本發(fā)明的矯直裝置開始工作。當工件輸送到左工件夾持組件3設(shè)定的軸向位置時，左工件夾持組件3開始動作 夾持工件，然后支撐驅(qū)動組件4驅(qū)動左工件夾持組件3輸送工件；支撐驅(qū)動組件4不斷的往 復運動并聯(lián)合左工件夾持組件3的夾持和松開，使工件進給穿過矯直機構(gòu)6的主截面，到達 右工件夾持組件8處，左工件夾持組件3松開工件，右工件夾持組件8夾緊工件，支撐驅(qū)動 組件4反向運動，到達預(yù)定位置后左工件夾持組件3夾緊工件，并形成左工件夾持組件3、右 工件夾持組件8雙端夾緊工件的狀態(tài)和形成兩點支撐的狀態(tài)，軸向位移計7測量驅(qū)動部件 22，確定左工件夾持組件3、右工件夾持組件8的軸向位置，進而確定工件的軸向位置，并保 證軸向位置精度，從而自適應(yīng)性地調(diào)整左工件夾持組件3、右工件夾持組件8之間的支撐跨 距。基于左工件夾持組件3、右工件夾持組件8雙端夾緊狀態(tài)的夾持固定端夾頭25，工 件彎曲量測量裝置12進行工件局部的彎曲量測量。依據(jù)工件局部彎曲量的測量數(shù)據(jù)對工 件形狀進行重構(gòu)并計算出直線度誤差。確定工件局部的彎曲量或直線度誤差后，如果工件 局部的彎曲量滿足精度要求，直接輸送工件9，進入工件9的下一段矯直加工；如果工件局 部的彎曲量不滿足精度要求，通過電氣與軟件處理控制系統(tǒng)14自動查表獲得矯直加工的 矯直行程，并控制矯直機構(gòu)6進行矯直加工，使支撐跨距中間的工件部分反彎變形，從而實 現(xiàn)了自動估計加壓點，同時矯直行程位移計5直接測量滑塊壓頭20的位移，保證矯直行程 的精度。一次矯壓加工后，繼續(xù)進行工件局部的彎曲量測量，如果工件局部的彎曲量不滿足 預(yù)定要求，繼續(xù)進行矯直加工；如此重復測量和矯直，直到工件在左工件夾持組件3、右工 件夾持組件8之間的工件局部的彎曲量滿足精度要求為止。然后按設(shè)定的輸送工件軸向間距，左工件夾持組件3、右工件夾持組件8的一個保 持夾緊而另一個松開，支撐驅(qū)動組件4驅(qū)動左工件夾持組件3、右工件夾持組件8沿軸向輸 送工件，將工件9的下一段拖入設(shè)定的支撐跨距之中，再形成左工件夾持組件3、右工件夾 持組件8雙端夾緊狀態(tài)，工件彎曲量測量裝置12進行工件局部的彎曲量測量，矯直機構(gòu)6 進行矯直加工；循環(huán)往復的輸送工件、測量工件局部的彎曲量和矯直加工，直到將工件9全 長測量、矯直加工一遍。若右工件有無檢測傳感器11和左工件有無檢測傳感器13檢測不 到，表明工件矯直一遍的結(jié)束信號。允許對工件進行多遍的矯直加工。工件9繞自身軸線旋轉(zhuǎn)90度，可以進行工件垂直方向的彎曲的矯直加工。本發(fā)明提供了對直線條材工件的加工方案，該方案利用上述的直線條材的臥式自 適應(yīng)機械式精密矯直裝置來實現(xiàn)，其步驟包括
(1)輸入矯直加工工件具體參數(shù)，包括彈性模量、截面形狀、工件長度，電氣與軟件處理 控制系統(tǒng)14自動形成矯直加工支撐跨距和矯直加工支撐跨距的工件局部的彎曲量與矯直加工行程的關(guān)系列表。(2)工件9由輸入端的進料機構(gòu)送入矯直裝置，觸發(fā)工件有無檢測傳感器。(3)輸入端的進料機構(gòu)停止輸送，輸入端的工件夾持組件夾緊工件的一端。(4)輸入端的工件夾持組件在支撐驅(qū)動組件4上正向運動，即向矯直機構(gòu)6的主截 面運動，將工件拖入矯直裝置，其運動距離由電氣與軟件處理控制系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的參數(shù)給 出；輸入端的工件夾持組件在支撐驅(qū)動組件上連續(xù)往復運動，輸送工件穿過矯直機構(gòu)的主 截面，到達輸出端的工件夾持組件。(5)輸入端的工件夾持組件松開工件，輸出端的工件夾持組件夾緊工件，支撐驅(qū)動 組件反向運動，達到預(yù)定位置后輸入端的工件夾持組件夾緊工件，形成兩個夾持組件夾緊 工件和形成兩點支撐的狀態(tài)，兩個支撐點的間距就是設(shè)定矯直加工的支撐跨距。(6)工件彎曲量測量裝置12測量支撐跨距中點的彎曲量，即工件局部的彎曲量。如果工件局部的彎曲量小于設(shè)定精度限，不矯直加工，直接輸送工件；如果工件局 部的彎曲量大于或等于設(shè)定精度限，根據(jù)工件局部的彎曲量，電氣與軟件處理控制系統(tǒng)自 動查表獲得矯直加工的過壓量和矯直行程，再控制矯直機構(gòu)的加工一正向或反向加壓彎 曲支撐跨距中間的工件部分，矯直行程位移計5測量矯直機構(gòu)的末端以控制矯直行程的精 度?？梢远啻渭庸な构ぜ植康膹澢啃∮谠O(shè)定精度限；
然后，按設(shè)定的輸送工件軸向間距輸送工件，實現(xiàn)對工件逐段地進給、逐段地測量，根 據(jù)工件局部的彎曲量判斷是否需要加工并按要求加工，直到將工件全長均矯直完，兩個工 件有無檢測傳感器檢測不到工件是矯直一遍的結(jié)束信號；
工件一個方向全長矯直后，將工件繞自身軸線旋轉(zhuǎn)90度，矯直加工工件垂直方向的彎
曲ο經(jīng)過上述步驟，對所述直線條材(工件9)實現(xiàn)高精度的矯直。本發(fā)明可以對長度> 800mm的直線條材進行矯直，其理論精度<10*(矯直機構(gòu)矯 壓進給定位精度小于0. 008mm+工件彎曲量的測量精度可達0. 002mm) =0. 1mm。所述直線條材為對稱截面金屬條材、非對稱截面金屬條材或直線條材類零件。
權(quán)利要求
1.一種直線條材的臥式自適應(yīng)機械式精密矯直裝置，其特征是該矯直裝置設(shè)有主機基 座，與主機基座相連的左工件有無檢測傳感器、右工件有無檢測傳感器、支撐驅(qū)動組件和矯 直機構(gòu)，位于主機基座兩側(cè)的左送料機構(gòu)、右送料機構(gòu)，與支撐驅(qū)動組件的支撐部件相連的 軸向位移計和工件彎曲量測量裝置，與支撐部件兩側(cè)相連的左工件夾持組件、右工件夾持 組件，與矯直機構(gòu)相連的矯直行程位移計，以及控制這些部件工作的電氣與軟件處理控制 系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直線條材的臥式自適應(yīng)機械式精密矯直裝置，其特征在于 左工件夾持組件和右工件夾持組件以活動移動連接方式安裝在支撐部件上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直線條材的臥式自適應(yīng)機械式精密矯直裝置，其特征在于 左工件夾持組件和右工件夾持組件在支撐部件上的支撐跨距采用閉環(huán)控制調(diào)節(jié)，并確定工 件即所述直線條材的軸向位置，采用工件彎曲量測量裝置測量支撐跨距的工件彎曲量，工 件彎曲量的測量和矯直加工的尺寸基準一致，矯直加工采用末端閉環(huán)控制，工件彎曲量測 量裝置的測量線與矯直機構(gòu)的水平加載力在一條直線上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直線條材的臥式自適應(yīng)機械式精密矯直裝置，其特征在于 所述矯直機構(gòu)包括矯直主動力伺服電機，主動力傳動機構(gòu)，以及由曲軸、連桿和滑塊壓頭組 成的矯壓組件，其中由矯直主動力電機驅(qū)動主動力傳動機構(gòu)，使曲軸只作往復的擺動，不 作整圓的轉(zhuǎn)動，曲軸順時針旋轉(zhuǎn)可使滑塊壓頭沿X的正向運動，曲軸逆時針旋轉(zhuǎn)可使滑塊 壓頭沿X的負向運動，以實現(xiàn)在不翻轉(zhuǎn)工件即所述直線條材的情況下對工件負向彎曲或正 向彎曲，實現(xiàn)雙向矯直加工。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的直線條材的臥式自適應(yīng)機械式精密矯直裝置，其特征在于 所述矯直機構(gòu)的水平加載力的軸線與曲軸軸線的距離為e0，即Z向的偏距，e0小于曲軸的 偏心軸間距；曲軸的旋轉(zhuǎn)中心偏置，減小了校直力在全行程內(nèi)不均勻性，且Z向分力不會過 大。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的直線條材的臥式自適應(yīng)機械式精密矯直裝置，其特征在于所 述矯壓組件由多連桿機構(gòu)替換。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直線條材的臥式自適應(yīng)機械式精密矯直裝置，其特征在于所 述左工件夾持組件和右工件夾持組件均由夾持動夾頭、夾持運動部件、夾持固定端夾頭、帶 齒條的上導柱和帶齒條的下導柱組成，其中夾持運動部件通過兩個帶齒條的導柱前進或 后退帶動夾持動夾頭向夾持固定端夾頭前進或后退，從而夾緊工件或松開工件。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直線條材的臥式自適應(yīng)機械式精密矯直裝置，其特征在于所 述帶齒條的上導柱和帶齒條的下導柱均由絲桿替換。
9.一種對直線條材的實施矯直的方法，其特征是利用權(quán)利要求1至9中任權(quán)利要求所 述的直線條材的臥式自適應(yīng)機械式精密矯直裝置對直線條材的進行矯直，其步驟包括(1)輸入工件即直線條材矯直加工的體參數(shù)，包括彈性模量、截面形狀、工件長度，電氣 與軟件處理控制系統(tǒng)自動形成矯直加工支撐跨距和矯直加工支撐跨距的工件局部的彎曲 量與矯直加工行程的關(guān)系列表；(2)工件可以從兩個方向進入所述矯直裝置，哪一端送入工件就是輸入端，另一端則是 輸出端；工件由輸入端的進料機構(gòu)送入矯直裝置，觸發(fā)工件有無檢測傳感器；(3)輸入端的進料機構(gòu)停止輸送，輸入端的工件夾持組件夾緊工件的一端；(4)輸入端的工件夾持組件在支撐驅(qū)動組件上正向運動，即向矯直機構(gòu)的主截面運動， 將工件拖入矯直裝置，其運動距離由電氣與軟件處理控制系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的參數(shù)給出；輸入 端的工件夾持組件在支撐驅(qū)動組件上連續(xù)往復運動，輸送工件穿過矯直機構(gòu)的主截面，到 達輸出端的工件夾持組件；(5)輸入端的工件夾持組件松開工件，輸出端的工件夾持組件夾緊工件，支撐驅(qū)動組件 反向運動，達到預(yù)定位置后輸入端的工件夾持組件夾緊工件，形成兩個夾持組件夾緊工件 和形成兩點支撐的狀態(tài)，兩個支撐點的間距就是設(shè)定矯直加工的支撐跨距；(6)工件彎曲量測量裝置測量支撐跨距中點的彎曲量，即工件局部的彎曲量，如果工件局部的彎曲量小于設(shè)定精度限，不矯直加工，直接輸送工件；如果工件局部的 彎曲量大于或等于設(shè)定精度限，根據(jù)工件局部的彎曲量，電氣與軟件處理控制系統(tǒng)自動查 表獲得矯直加工的過壓量和矯直行程，再控制矯直機構(gòu)的加工一正向或反向加壓彎曲支 撐跨距中間的工件部分，矯直行程位移計測量矯直機構(gòu)的末端以控制矯直行程的精度；重 復此過程，使工件局部的彎曲量小于設(shè)定精度限，然后，按設(shè)定的輸送工件軸向間距輸送工件，實現(xiàn)對工件逐段地進給、逐段地測量，根 據(jù)工件局部的彎曲量判斷是否需要加工并按要求加工，直到將工件全長均矯直完，兩個工 件有無檢測傳感器檢測不到工件是矯直一遍的結(jié)束信號，工件一個方向全長矯直后，將工件繞自身軸線旋轉(zhuǎn)90度，矯直加工工件垂直方向的彎曲，經(jīng)過上述步驟，對所述直線條材實現(xiàn)矯直。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征是所述直線條材為對稱截面金屬條材、非對稱 截面金屬條材或直線條材類零件。
全文摘要
本發(fā)明涉及直線條材的臥式自適應(yīng)機械式精密矯直裝置,其設(shè)有主機基座，與主機基座相連的左工件有無檢測傳感器、右工件有無檢測傳感器、支撐驅(qū)動組件和矯直機構(gòu)，位于主機基座兩側(cè)的左送料機構(gòu)、右送料機構(gòu)，與支撐驅(qū)動組件的支撐部件相連的軸向位移計和工件彎曲量測量裝置，與支撐部件兩側(cè)相連的左工件夾持組件、右工件夾持組件，與矯直機構(gòu)相連的矯直行程位移計，以及控制這些部件工作的電氣與軟件處理控制系統(tǒng)。本發(fā)明能對工件的連續(xù)彎曲進行自適應(yīng)性支撐跨距調(diào)整和矯直行程調(diào)整的矯直，工件的長度也不受限制，機械式動力機構(gòu)的剛度大，支撐跨距和矯直行程的閉環(huán)伺服控制的精度高，且不受長工件的鉛垂方向重力變形的影響。
文檔編號B21D3/00GK102069111SQ20101055829
公開日2011年5月25日 申請日期2010年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月25日
發(fā)明者盧紅 申請人:武漢理工大學