專利名稱：沖床微機控制錯位套裁系統(tǒng)的制作方法
一種具有微機控制自動送料實現(xiàn)錯位套裁的裝置。
目前，國內生產電機定轉子片的沖制仍采用傳統(tǒng)的工藝方式，將整張料在滾剪機按電機規(guī)格尺寸裁成“條料”，然后再沖成定轉子芯片的辦法，這種沖裁方式邊角廢料較大、廢品率高，整張料的利用率只有55～65%，為了解決這一問題，人們試用了許多辦法，國內上海、河北電機廠等少數(shù)廠家采用手工方法在整張或半張板料上錯位套裁的方法，但操作者勞動強度大、技術水平要求高、易出廢品、材料的利用率提高不顯著。日本、蘇聯(lián)、西德等國在八十年代中期，先后出現(xiàn)了曲線下料錯位級進沖等沖制方法使硅鋼片的材料利用率得到較大的提高，但其設備和工藝都只適用于卷料，而國內硅鋼片基本上是板料，上述方法不適用。另有一項名稱“連續(xù)自動沖壓套裁進給裝置的民主德國14859號專利，公開了一種具有凸輪控制升降桿和閥門控制吸盤的錯位套裁裝置，該裝置可實現(xiàn)錯位套裁，但對材料的粘度有要求，對于板料的沖裁不適用。另有一項名稱為“帶材錯位下料剪裁裝置”的蘇聯(lián)852412號專利，公開了一種有安裝在基座上的小車橫向進給機構，它設有凸輪和棘輪裝置，該裝置也只適用于帶材和卷材，對整張的鋼板則不適用。
本發(fā)明的任務是設計一種與沖床配套使用的微機控制自動送料實現(xiàn)錯位套裁的控制系統(tǒng)。


圖1為本發(fā)明機械傳動裝置俯視圖;
圖2為本發(fā)明機械傳動裝置正面視圖;
圖3為微機控制錯位套裁主運行程序框圖;
圖4為PIO輸出/入分配圖;
圖5、6為PIO輸出/入具體分配關系圖;
圖7為沖頭接口原理圖;
圖8為沖剪及御料接口原理圖;
圖9為主送手、定位塊、固定板接口原理圖;
圖10為電機和電磁鐵控制線路原理圖;
圖11為電動機控制線路原理圖;
本發(fā)明的一個最佳實施例，機械部分如圖1、2所示送料裝置包括左右托料臺1、固料手2、電磁鐵3、工作臺4、導軌5、滾動底座6、橫送料臺7、除末排余料機構8、除余料機構9、硅鋼片10、左、右斷料機構11、縱送料機構12、送料小手13、活動托料架14、斷料機構15、沖床16、分料機構17、夾緊機構18、定位機構19、滾動座20、滾珠絲杠21、變速箱22、主機械手26、彈簧28、杠桿29、升降導軌30、鋼絲繩31、電磁鐵32、絲杠螺母付33、步進電機34、35。
機床的自動進位裝置包括固定在地基上的導軌，送料臺通過滾動底座與導軌構成運動付，電磁鐵和工作臺組成送料機械手，依附于機械手的小手位于工作臺上，主機械手由滾珠絲杠、步進電機帶動實現(xiàn)縱橫運動，步進電機通過變速箱與滾珠絲杠聯(lián)接，由滾珠軸承和矩形導軌組成的閉式滾動導軌付支承機械手，并保證縱橫運動的導向精度，依附于主機械手的小手通過微電機、絲杠螺母付的帶動沿升降導軌向前移動接近料，其控制系統(tǒng)包括MDE80單板機接口及光電隔離電路、控制與檢測電路、驅動電路、交直流穩(wěn)壓電源及執(zhí)行電機電器。
其工作原理如圖12所示該系統(tǒng)的工作原理是整個系統(tǒng)在微機的控制下按所選用的程序，協(xié)調工作，即微型機通過控制接口，控制執(zhí)行電機電器，按選定的程序工作，實現(xiàn)整張板料自動按予定的錯位套裁工藝沖制，達到提高材料利用率的目的。
其中MDZ80單板機是該系統(tǒng)的核心，在專用軟件的支持下，該計算機對全系統(tǒng)實現(xiàn)實時控制系統(tǒng)的信號檢測、時序信號、數(shù)據(jù)運算、執(zhí)行動作指令及運行狀態(tài)的判別和處理都是由它完成的。MDZ80單板機是以Z80CPU芯片為運控器，4KRAM和12KROM(含2K監(jiān)控程序)、2個CTC芯片及擴展為4個PIO芯片的專用單板微機，其他技術指標同TP801單板機。
所說的接口和光電隔離電路，包括擴展成四塊PIO芯片的并行接口31路和所對應的31路光電隔離電路，其中用PIO-1A口0、1、2、3作為實現(xiàn)錯位套裁送料的縱向橫向步進電動機的控制，用PIO-1B口1、2、3、4接收送料縱向、橫向首末端的極限檢測，用PIO-1A口5作為主送手吸盤加磁控制，便于用PIO-1A口6、7作為送料小手(沖末排料時)控制到位和退出的微型異步電動機的正反轉啟停信號PIO-4A口3、4作為控制左側斷料機構(左剪)到位和退出的異步電動機的正反轉啟停信號PIO-4A口3、4作為控制左側斷料機構(左剪)到位和退出的異步電動機的正反轉起停信號PIO-4A口2、5分別作為右、左卸料機構執(zhí)行卸料的電磁鐵的控制信號PIO-4B口0、4分別作為(左、右)翻料機構、執(zhí)行翻的微型異步，電動機的啟停信號，PIO-4B口3、7分別作為(右、左)翻料機構翻料板原位檢測信號PIO-4B口2、6分別作為送料小手伸出到位和退回原位的檢測信號該二個端子配合PIO1A口6、7決定送料小手的伸縮和到位，其PIO輸出/入分配圖見圖2PIO-1、2、3、4分配圖，31路光電隔離電路分為二類，即輸入光電、輸出光電，其輸出光電隔離有22路，輸入光電隔離為9路，分別如圖
所說的控制和檢測電路，其中有18路控制電路和9路檢測電路，控制電路是指由四個PIO中22個輸出端子，除去經(jīng)二個步進電機的四路信號外的18路，經(jīng)輸出光電隔離后，到執(zhí)行電機電器之間的電路，執(zhí)行電機電器有沖床沖頭交流電磁鐵DT1，主送手直流電磁吸盤DT2固定手電磁吸盤DT3，執(zhí)行送料小手張開后閉合的交流牽引電磁鐵DT4執(zhí)行左右卸料牽引電磁鐵DT5、DT6和執(zhí)行送料小手伸出和退回微型異步電動機D1左右斷料機構的動作和退出的微型異步電動機D2、D3，左右翻料用的微型異步電動機D4、D5，其輸出控制電路如下
檢測電路包括電檢測開關到輸入光電隔離電路，共9路，檢測開關均采用行程開關，他們是開關K8，檢測沖頭，開關K15、K16分別檢測主手橫向首端和末端，開關K17、K18分別檢測主手縱向首端和末端，開關K11、K13分別檢測小手到位和退出，開關K12、K14分別檢測左右翻料復位。
檢測電路的工作原理如圖
所說的驅動電路，在該系統(tǒng)專指二臺步進電機的驅動控制電路，這二臺步進電動機的型號為150BF003和130BF001。均為五相步進電動機，這二個驅動電路原理相同，其框圖為
環(huán)形分配器采用五相十拍制，用硬件實現(xiàn)，當“方向信號”為高電平時，在步進脈沖作用下產生正轉相序，即
用其控制步進電機正轉，當“方向信號”為低電平時，在步進脈沖作用下，產生反轉相序，即
電流放大器，該部分的功能有二個，一是將環(huán)分器來的方波信號進行功率放大，提供功率放大級使用，二是要在方波信號的前沿產生一個定時為1.2ms左右的窄脈沖，用來控制功率放大高壓管開啟時間，它是由單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，倒相器、射隋、脈沖放大器和脈沖變壓器構成，其單穩(wěn)的時間和脈沖變壓器的脈寬限定在1.2ms。
功率放大器是一般的高低壓起動線路，其高壓導通時間為1.2ms、高壓80V、低壓為12V。
所說的高直流穩(wěn)壓電源均為通用產品，交流穩(wěn)壓用三相3KW和單相500W、直流穩(wěn)壓有5V±12V所說的執(zhí)行電器如上述在控制電路中所述。
二、電控軟件。本系統(tǒng)采用MDZ80專用單板機為中央控制器，全部軟件用匯編語言編寫而成，共8K字節(jié)，固化于4片2716型EPROM之中，其中包括三種規(guī)格的沖制運行程序，即用1000×2000×0.5mm硅鋼片沖y160電機芯片，用750×1875×0.5mm沖制y160電機芯片，用1000×2000×0.5mm硅鋼片沖制y132電機芯片，還有一片2716型EPMOR作為備用，若改用其它規(guī)格的硅鋼片或沖制其它型號的電機芯片，只要按本軟件的約定編程，并固化在2716型EPROM中，將它插在ROM1的插座即可。
本程序采用模塊化設計，根據(jù)控制功能特點，按功能分模塊、各模塊相對獨立，全部程序服務于本系統(tǒng)的四種工作方式即連續(xù)沖制、點動沖制、掉點后連續(xù)沖制和掉電后點動沖制程序。
本系統(tǒng)軟件包括鍵盤掃盤及顯示程序，工作方式引導程序、主運行程序、故障診斷報警程序、步進電動機升降及其它各功能子程序。
所說的鍵盤掃描程序，負責掃描鍵盤，一旦有按鍵就轉入相應的處理程序，除四個功能鍵MOW、MON、STEP、EXEC外，均被用戶程序定義，其鍵盤分配如鍵盤分配圖
每個被定義鍵具有唯一確定的定義，如(PROM)鍵，被定義“用規(guī)格為1875×750×0.5mm的硅鋼片連續(xù)沖制Y160型電機芯片的程序啟動執(zhí)行鍵”。
所說的顯示程序，除了顯示錯誤信息外，還用六位LED顯示器，其中，后三位顯示已沖完的整張硅鋼片的張數(shù)，前三位顯示待沖的孔數(shù)。在掉電后處理程序中還用來進行簡單的人機對話，此外，還用“米”字型顯示L，L′，d和d′分別表示連沖掉電后連沖，點沖和掉電后點沖四種沖制工作方式。
所說的工作方式引導程序，對于連續(xù)沖制和點動沖制工作方式的引導程序負責系統(tǒng)初始化、置運行狀態(tài)，然后轉入鍵盤掃描及顯示程序，使顯示器顯示“00100”表示系統(tǒng)已準備就緒，等待沖制。
對于掉電后連續(xù)沖制和掉電后點動沖制這兩種工作方式的引導程序負責系統(tǒng)初始化、置運行狀態(tài)，然后轉入鍵盤掃描及顯示程序，使顯示器顯示“001000”表示系統(tǒng)已準備就緒，等待沖制。
對于掉電后連續(xù)沖制和掉電后點動沖制這兩種工作方式的引導程序負責系統(tǒng)初始化，建立工作方式標志，然后進行人機對話程序段，使顯示器顯示鍵入?yún)?shù)的起始地址“2EEO”H在2EEOH單元，由人工鍵入掉電時最后一次沖孔所在的行號的十進制數(shù)，在2EE1H和2EE2H單元中，以十進數(shù)形式由人工鍵入其孔號的高二位和低二位數(shù)，再在2EE3H地址啟動執(zhí)行程序則該系統(tǒng)首先執(zhí)行系統(tǒng)歸零，然后自行運行到掉電前待沖狀態(tài)的現(xiàn)場，最后轉入鍵盤掃描及顯示程序、顯示出待沖的孔號，繼續(xù)沖制所說的主運行程序，是四種工作方式共用的運行程序，每種規(guī)格型號分別由四個用戶程序定義鍵啟動，如用“1875×750×0.5硅鋼片沖制y160電機芯片”，需用鍵(PORT)、(PROM)、(BP)、(MOVE)分別作為點沖連沖，掉電點沖和掉電后連沖程序的啟動鍵。
主運行程序的內容包括①判斷工作方式②判斷奇偶行③沖頭控制④主手送料和倒手⑤沖剪的調用和退出⑥卸廢料⑦換行定位⑧小手的伸出或退回⑨小手送料或倒手⑩翻余料⑾記憶沖完的張數(shù)和待沖的孔號及行號⑿查詢錯誤，出錯時立即顯示錯誤信息，并發(fā)聲光報警⒀沖完一張料后返回初始狀態(tài)。
所說的步進電動機升降頻子程序，是步進機運行必須必不可少的程序，在本系統(tǒng)中考慮實際情況，采用降速數(shù)率為升速數(shù)率的2倍，實踐證明是理想的。
所說的故障診斷程序，包括自診斷程序，實時診斷程序和故障中斷服務子程序。
所說的其它子程序，即各功能子程序模塊，其中包括①左(右)剪調用(退出)②左(右)卸廢料③左右翻料④送料手和固定手交接硅鋼片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碼轉換十六進制⑾十六進制轉十進制⑿主手歸零⒀環(huán)形分配器非期望狀態(tài)中斷等子程序。
上述控制系統(tǒng)控制的裝置如圖1、2整張硅鋼片10在主機械手的吸力作用下，由主機械手活動托料架14、左右托料臺1托著，通過滾珠絲杠付21實現(xiàn)縱向送料或由橫送料臺7實現(xiàn)橫向送料，位移量及定位由微型計算機準確控制，步進電機通過變速箱22與滾珠絲杠21聯(lián)接。變速箱均采用了3∶1的齒輪付升速，由步進電機34、滾珠絲杠33帶動橫向送料臺橫向送料，橫向送料臺由矩形導軌和滾珠軸承組成的閉式滾動導軌付支承和導向，偏心軸用于調整導軌的間隙。小手11用于最后一排料的沖制時運送鋼板，小手通過微型異步電機34絲杠螺母付32的帶動，使其沿升降導軌30向前移動接近料，在此同時，小手的上手指在電磁鐵32、鋼絲繩31、杠桿29的作用下張開，準備夾料，小手向前移到位并升到夾料高度后，電磁鐵失電，在彈簧28的作用下，小手立即退回原位，通過小手上的調整裝置，使小手退回原位時低于主手26的上半面。導軌上的滾動底座20上的夾緊機構18，可將主機沿導軌5向后移動1m，模具換好后將滾動座20復位，夾緊機構18將主機固定在導軌5上，定位機構19的作用是保證主機每次移動后準確的到達原始位置。在主機左、右的兩個托料臺連同可橫向移動的托料架14將整張硅鋼片托住，防止料在運送過程中的變形。
權利要求
1.一種機床的自動進給裝置，包括固定在地基上的導軌，送料臺通過滾動底座與導軌構成運動付，電磁鐵和工作臺組成送料機械手，依附于機械手的小手位于工作臺上，機械手由滾珠絲杠、步進電機帶動實現(xiàn)縱橫運動，步進電機通過變速箱與滾珠絲杠聯(lián)接，由滾珠軸承和矩形導軌組成閉式滾動導軌付支撐機械手，所說的小手通過微電機、絲杠螺母付的帶動沿升降導軌向前移動接近料，其特征在于它還包括單板機、接口電路、控制電路、檢測電路、驅動電路及固化程序，所說的接口電路包括由四個PIO組成的擴展接口。
2.如權利1所述的控制裝置，其特征在于所說的控制電路由光電隔離電路、功放電路及其控制的繼電器、接觸器、電磁鐵等組成。
3.如權利要求1、2所述的控制裝置，其特征在于所說的驅動電路包括脈沖信號源、分配器、電流放大器、功率放大器及步進電動機。
4.如權利要求1、2所述的控制裝置，其特征在于所說的檢測電路由兩端加以直流電壓的開關，光電隔離電路、集成電路及接口電路組成。
5.如權利要求1、2所述的控制裝置，其特征在于所說的固化程序包括點動程序、連沖程序、掉電點動程序和掉電連動程序。
全文摘要
一種具有微機控制自動送料實現(xiàn)錯位套裁的裝置，包括固定在地基上的導軌，送料臺通過滾動底座與導軌構成運動付，電磁鐵和工作臺組成送料機械手，滾珠絲杠，步進電機帶動機械手實現(xiàn)縱橫運動，上述運動由微機控制實現(xiàn)，微機控制系統(tǒng)包括MDZ80單板機，接口及光電隔離電路、控制與檢測電路、驅動電路，交直流穩(wěn)壓電源及執(zhí)行電機電器。本裝置與沖床配套使用，可實現(xiàn)沖制硅鋼片錯位套裁自動化，提高了材料的利用率，經(jīng)濟效益十分顯著，同時解決了長期以來沖壓行業(yè)手工操作易出工傷事故的問題。
文檔編號B21D43/00GK1045542SQ8910127
公開日1990年9月26日 申請日期1989年3月15日 優(yōu)先權日1989年3月15日
發(fā)明者項永士, 黃開榜, 滕家瑄, 韓德源, 顧熙棠, 劉勇, 王立民, 陳玉蘭, 彭中軒 申請人:黑龍江省計算機應用開發(fā)研究中心微機應用研究部, 哈爾濱第二電機廠