专利名称：微机数控冲床板自动送料装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种微机数控冲床辅机，具体地说是一种能与中小吨位普通冲床配套的微机数控冲床板材自动送料装置。
我国现有各类冲床近百万台，主要分布在机械、电子、轻工、仪表等行业，大多数企业还是沿用传统的工艺生产方式，条料冲压，人工送料，明显存在以下问题1、缺少辅机，手工送料，断指事故严重；2、材料浪费大，生产效率低，劳动强度高；3、废品率高，产品质量不好，为了解决上述问题，少数企业根据自身产品的特点，开发了一些机械装置，但是这些装置不是太简单，送料精度不高，效率低，就是返用性差，可靠性低，只能用于某种产品的生产，而国外一些发达国家推出的诸如冲床加工中心等自动化程度较高的冲压加工系统则存在系统非常复杂，价格昂贵的问题，不适合中国的国情。
本实用新型的目的就是提供一种能与现仍在生产的传统冲床相配套，从根本上解决冲床一次加工的劳动保护和自动化生产的问题的微机数控冲床板材自动送料装置。
本实用新型的目的是这样实现的微机数控冲床板材自动送料装置由控制柜1、送料机3、冲床6三部分组成，控制柜1电路包括两个MCS8749单片机为核心的控制运算电路，冲床控制及同步检测电路、板料检测电路，输入接口电路，输出接口电路，步进电机功放电路，键盘／显示电路，电磁铁控制电路稳压电源电路，用户程序存储单元及断电保护电路，在控制柜面板上带有键盘及显示屏的操作面板2，送料机3由铸铁机座4和铸铝上框架5构成十字拖板结构，在机座上设置有X轴多头滑动丝杠机11和导轨17，X轴多头滑动丝杠11一端与X轴步进电机10的轴相由联轴结27联接，通过X轴多头滑动丝杠螺母付拖动上框架5在导轨上沿X轴方向位移，在上框架5上设置有Y轴多头滑动丝杠21，导轨20、滑块23、在滑板23上设置有夹持机械手13，夹技机械手由夹紧电磁铁31驱动，Y轴多头滑动丝杠螺母付带动夹持机械手滑板在导轨20上沿Y轴方向位移，在上框架前端设置有待料检测装置14，另外在上框架上还设有限位器12及按钮盒18。X轴步进电机、Y轴步进电机。夹持电磁铁及待料检测装置与控制柜内各对应电路建立信号联系，在冲床上的适当位置加设有同步信号装置2，除渣机机械手和冲床控制电缆插座9，除渣机械手由电磁铁驱动，同步信号装置、除渣机32械手电磁铁及冲床控制电缆插座与控制柜内各对应电路建立信号联系，根据冲压工艺要求编制用户加工程序，通过控制柜面板2上的键盘／显示，手工键入加工程序，送存到用户加工程序存储单元。冲床6的冲头6a可以人工启动和停止，也可以由计算机通过冲床控制电路控制启动和停止。当冲头6a启动后，联接在曲轴上的磁钢37扫描同步信号35、36，计算机通过检测检测电路到同步信号后，按照预定的程序，经过输出接口电路发出脉冲信号至步进电机功放电路，步进电机功放电路进行功率放大，驱动步进电机旋转，X轴步进电机10带动丝杠螺母付15，使固定在拖板上的上框架5沿X向运动，Y轴步进电机22带动丝杠螺母付21，使固定在螺母上的滑板23和夹持机械手19沿Y向运动。夹持机械手19是由计算机发出高电平信号经输出接口电路等控制电磁铁31吸合，使夹钳30夹住板材13，这样每冲刷完一次之后，通过计算机的控制，使板材在夹钳的夹持下，由X、Y轴步进电机带沿X向或Y向自动进给，当一张板料冲制完之后，计算机输出接口和冲头控制电路使冲头6a停止运动，并控制夹持电磁铁32松开，使夹钳31放开冲制完的余料，计算机发出信号经输出接口电路等控制退渣机械手电磁铁32吸合，由拨爪拨除余料。在冲制过程中，计算机还控制显示电路实时显示冲制的总计数、列数、行数。
控制柜中的用户加工程序存储单元可同时存放多种工件的加工程序，作用时可根据需要调用，存在里面的程序可随时通过键盘修改，控制柜断电后，因为有断电保持电路，加工程序不会丢失，可长期保存使用。
上框架5侧面还带安装有按钮盘18，上面的开关按钮经输入接口电路和单片机相通，操作按钮开关可以手动调整送料机的运动和夹持机械手的动作，以及控制冲床曲轴的启停。
因为本实用新型在与传统冲床配套后，冲床就能在计算机的控制下，自动进行与送料机动作协调一致的冲压加工，故本实用新型具有以下优点1)、大张板材直接上机，既省去了裁剪工序又可以做到工件优化排列(错位排料)，根据测算材料利用率可提高3～20％，经济效益显著，收回投资成本周期短；2)、人完全离机操作，既可以确保安全，又减轻了劳动强度；3)、进给精度可靠，既保证了产品质量，又使模具冲压时不单边，不重叠、延长了模具的使用寿命；4)、连续自动冲压，提高了劳动生产率；
5)、有专用编程指令，操作简便易学；6)、能与我国目前的新老冲床配套使用，投资少，见效快，符合我国的国情，既可单品种长期生产，又可小批量多品种生产。
再通过阅读附图，以及以下简要的说明，会对本实用新型更明确清楚的认识。
附图中
图1本实用新型的示意性正视图图2本实用新型的示意性俯视图图3送料机的俯视图图4是图3中4－4图5是图3中5－5图6是图4中6－6图7夹持机械手结构示意图图8退渣机械手结构示意图图9同步信号装置结构示意图
图10控制系统原理图
图11
图10中的单片机及键盘显示电路原理图
图12
图10中的加工程序存储单元及断电保持电路原理图
图13
图10中的输入接口电路原理图
图14
图10中的输出接口电路原理图
图15
图10中的步进电机功放电路原理图
图16
图10中的电源电路原理图。
其中
1、控制柜23、滑板2、控制柜操作／显示面板24、承料板3、送料机25、拖板4、机座26、X直线滚动轴承5、上框架27、联轴结6、冲床、6a冲头28、Y直线滚动轴承7、同步信号装置29、轴承8、退渣机械手30、夹持机械手夹9、电缆插座31、夹持机械手电磁铁10、X轴步进电机32、退渣机械手电磁铁11、X轴杠33、退渣机械手联杆12、限位器34、退渣机械手拨爪13、板料35、同步信号114、板料检测开关36、同步信号215、X轴丝杠螺母付37、磁钢16、螺丝38、同步信号盘17、X轴园导轨39、接线座18、按钮盒19、夹持机械手20、Y轴园导轨21、Y轴丝杠22、Y轴步进电机参看
图1、2，可以知道本实用新型使用时的布局情况，共有控制柜1、送料机3、冲床6三部分。控制柜是整个控制核心，用来控制送料机的运动，控制冲床曲轴的启停以及检测同步信号和板料，送料机用来承载板材，在计算机的控制下沿X向Y轴送进，为冲床模具喂料；冲床是冲制的主机，一种传统设备，计算机可以控制冲头的启动和停止，在它的曲轴附近安装有同步信号检测装置7，在它的一侧安装有退渣机械手8。
参看图3－图6，可以清楚知道整个传动机构，步进电机的轴和丝杠通过涨圈联是轴结27连接，机座上的拖板25通过紧固螺丝与X轴丝杠螺母联接15，拖板25两侧分别安装有两个直线滚动轴承26同机座上的园形导轨17联接，这样步进电机10旋转通过丝杠螺母10、15付带动拖板25运动。拖板上面固定有上框架5，上框架上的滑板23与丝杠螺母付29及园形导轨20的联接同机座上的拖板类似，滑板上装有夹持机械手19，Y轴步进电机旋转丝杠螺母付带动滑板和夹持机械手沿Y向运动。
上框架的前端中部装有板料检测接近开关14，型号为CCK－B，螺丝紧固在上面，两侧前部还设有限位器12，用来定位板材。
参看图7、图8，夹持机械手19由夹持电磁铁31和夹钳30组成，电磁铁的通断电决定类钳的松和紧，夹持机械手固定在滑板23上，夹钳30夹住板料13，在步进电机的驱动下运动，为模具喂料。
参看图8，退渣机械手8由联杆33和拨爪34和退渣机械手电磁铁32组成，退渣机械手8安装在冲床6床身的左侧或右侧(根据需要而定)，以拨爪34能拨到冲制后的余料为准。
参看图9，同步信号装置7由同步信号35，磁钢37，同步信号36同步信号盘38等组成，信号盘38安装在曲轴上方，磁钢37固定在转杆上，转杆固定在冲床曲轴上，冲床转动一圈(冲制一次)，磁钢37就对同步信号35、36分别扫描一次，计算机检测到信号后就控制送料机作相应运动。
参看图，夹持机械手的动作过程是单片机发出高电原经输出接口控制继电器动作，触点闭合使夹紧电磁铁上电夹钳夹紧，反之松开，退渣机械手同理。
为保证冲头冲制和步进电机进给同步，每冲制一次，送料机进给一次，在冲制过程中(上、下模合)，材料不准移动。当上模下移，接近材料时，磁钢扫到同步1检测开关，计算机作好运动前的准备。当上模下移离开材料(冲制一次完成)时，磁钢扫到同步2检测开关，同步2检测开关闭合，经输入电路送至单片机，单片机根据加工程序存储单元中的程序决定进给，对步进电机等执行机构发出控制信号，当需要停止冲头时，单片机发出信号经输出接口控制继电器断开，继电器的触点断开，冲头牵引电磁铁断电，冲头停运动，反之启动冲头。
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图11，单片机已越来越多地应用到工业控制领域，因为它集成度高，将CPO及I／O接口、RAM机ROM集成在一个芯片上，体积小，有很强的抗干扰力。这里使用的是两片MCS8749共4K的EPROM供存放系统软件。键盘／显示电路用来输入用户加工程序及实时显示。
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图12加工程序经键盘输入后存放在加工程序存储单元HY6264LP，8K存储空间，能存放多种工件的程序，使用只须通过键盘调用程序即可，因为有断电保护电路，加工程序存储单元的内容可长期保存，若需修改，随时通键盘进行，非常方便，避免每次开机键入程序或采用EPROM固化程序而难以修改。
断电保护电路就是当供电系统断电时，为HY6264LP提供写作保护，及时提供后备电源，后备电源采用的是3／GP60K可充电电池，寿命长，供电可靠。
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图13、14，计算机发出的前进电机、夹持机械手，退渣机械手，冲头控制等控制信号均经输出接口电路送出，检测信号及其它手动调整位经输入接口送入计算机，输入输出接口电路就是采用光电耦合器进行光电隔离，避免干扰，提高系统的可靠性。
参照
图15X轴步进电机，Y轴步进电机分别配有功放电路，步进电机型号是110BF003，单片机经软件环发出三相脉冲信号，电功率放大电路驱动步进电机。功率放大电路是斩波式电路，比一般电路效率高，输出功率大。
参照以下本实用新型的一种工作过程，会有更进一步的认识。
本实用新型的工作过程如下假若在一张板材上冲两行，每行4个孔。按下控制柜1电源启动按钮，系统通电，电源指示灯亮，稳定电源为各电路提供工作电源。按规定的方式输入或调用机内用户加工程序，置运动方式，复位。人工将板材13放在上框架承料24板上，操作按钮盒18上的按钮开关，使夹钳30夹住板材13，移动到初始位置(冲压第一个孔的位置启动冲床6曲轴电机，按点动钮点冲一次，计算机从冲床曲轴检测到同步信号35，同步信号36，计算机控制X轴步进电机10沿X向位移，准备冲第2孔。冲床6也即进入连续冲床，每冲制一次，单片机检测到两个同步信号，送料机架3在单片机控制下按预定程序协调地自动进给一步，当冲完第4个孔后，X步进电机驱动10上框架5沿X向进给，同时，Y步进电机22驱动夹持机械手19沿Y向进给，换到第2行。
第2行过程同第1行类似，只是X步进电机10运动方向相反。当最后一个冲完之后，单片机控制冲头停止，夹持机械手19松开，退渣机械手8自动除渣，夹持机械手19再沿Y轴自动后退，待人工续料后，再沿Y轴自动进给，进给途中夹持机械手夹紧板材，一直进到原定位点，然后自动启动冲头6a，开始第二张的连续冲压。若上一张冲完后，不加料，单片机检测板料信号24后，自动停机，而待料显示灯亮，处于待料状态，在工作过程中，LED还将显示冲制次数、行数、列数。
根据不同的生产工艺，还可灵活使用。
权利要求1.一种微机数控冲床板材自动送料装置，由控制柜(1)、送料机(3)、冲床(6)三部分组成，其特征是送料机(3)由铸铁机座(4)和铸铝上框架(5)构成十字拖板结构，在机座上装有X轴多头滑动丝杠(11)和园形导轴(17)，X轴多头滑动丝杠(11)一端由联轴结(27)与X轴步进电机(10)联接，通过X轴多头滑动丝杠螺母付(15)拖动上框架(5)在导轨上(17)沿X方向位移；在上框架(5)上装有Y轴多头滑动丝杠(2)，导轨(20)、滑板(23)，在滑板上装有夹持机械手(19)，夹持机械手(19)的夹紧与松开由电磁铁(31)控制，Y轴多头滑动丝杠后端由联轴结和Y轴步进电机连接，通过Y轴多头滑动丝杠螺母付带动滑板及夹持机械手在导轨上沿Y方向位移；在上框架前端设置有待料检测装置(14)，另在上框架上还设有限位器(12)及按钮盒(18)，X轴步进电机Y轴步进电机，夹持电磁铁及待料检测装置均与控制柜内各对应电路建立信号联系；在冲床上适当位置加设有同步信号装置(7)，除渣机械手(8)和冲床控制电缆插座(9)，除渣机械手(8)由电磁铁驱动(32)，同步信号装置，除渣机械手电磁铁及冲床控制电缆插座与控制柜内各对应电路建立信号联系。
2.根据权利要求1所述的微机数控冲床板材自动送料装置，其特征是所述的控制柜内包括双MCS8749单片机为核心的控制运算电路，键盘／显示电路，冲床控制与同步信号检测电路，板料检测电路，输入接口电路，输出接口电路。电磁铁控制电路，步进电机功效电路，稳压电源电路，存储单元及断电保护电路。
3.根据权利要求1或2所述的微机数控冲床板材自动送料装置，其特征是所述的夹持机械手(19)由夹紧电磁铁(31)和夹钳(30)组成，除渣机械手(8)由联杆(33)，拨爪(34)和除渣机械手电磁铁(32)组成；同步信号装置(7)由同步信号(35)、磁钢(37)、同步信号(36)，同步信号盘(38)和插座(39)组成。
专利摘要本实用新型涉及一种微机数控冲床板材自动送料装置，该装置由一台两维坐标送料机，微机控制柜和100吨以下开式曲轴冲床配套使用。将整张板料直接放在送料机上，检测装置取得信号后，在微机的控制下，驱动X、Y轴步进电机，夹持机械手将板料夹紧并按照规定的程序，前后左右自动将板料送到冲床的冲头下面，达到连续冲压自动进给的目的。本实用新型操作简便，易于编程，能加工各种板料，更换品种只需更换模具和用户程序即可，特别适合于小批量多品种的生产要求。
文档编号B21D43/00GK2181347SQ93216950
公开日1994年11月2日 申请日期1993年7月2日 优先权日1992年10月19日
发明者张先学 申请人:武汉市光学科学技术研究所