基于裂纹检测反馈与夹持控制的折弯加工系统及方法.pdf

本发明涉及一种基于裂纹检测反馈与夹持控制的折弯加工系统及方法，包括装置于机架上的驱动电机、夹持固定座及主机，驱动电机上安装折弯轴，夹持固定座上装置被加工件，还包括电容感应厚度检测器、压力传感器、接近开关、检测反馈装置及控制器，压力传感器及接近开关装置于被加工件的折弯处；检测反馈装置包括装置于夹持固定座上的超声波裂纹检测器；电容感应厚度检测器、压力传感器、接近开关及超声波裂纹检测器分别通过DSP数据处理模块与主机连接。本发明通过压力传感器控制夹持力，通过裂纹检测与分阶段折弯，大大地减小了裂纹比例，提高了加工质量；通过控制折弯角度，防止过度折弯，提高设备的使用安全性。

权利要求书
1.  一种基于裂纹检测反馈与夹持控制的折弯加工系统，包括装置于机架(1)上的驱动电机(3)、夹持固定座(2)及控制驱动电机(3)的主机(4)，驱动电机(3)的电机轴上安装折弯轴(6)，夹持固定座(2)上装置被加工件(5)，其特征在于：
还包括借助第一支架(7)安装于机架(1)上的电容感应厚度检测器(8)、安装于夹持固定座(2)的第一压力传感器(14)及接近开关(12)、检测反馈装置及与所述主机(4)连接的控制器(10)，所述第一压力传感器(14)借助弹簧(13)装置于挡块(15)的安装槽中，所述挡块(15)装置于被加工件(5)的折弯侧，所述接近开关(12)借助支撑杆(11)装置于被加工件(5)的折弯侧；所述检测反馈装置包括借助第二支架(16)装置于夹持固定座(2)上的超声波裂纹检测器(17)，超声波裂纹检测器(17)位于被加工件(5)的折弯处；所述夹持固定座(2)上还安装有第二压力传感器(18)，第二压力传感器(18)位于所述被加工件(5)的夹持侧面；
所述电容感应厚度检测器(8)、第一压力传感器(14)、第二压力传感器(18)、接近开关(12)及超声波裂纹检测器(17)分别通过DSP数据处理模块(9)与主机(4)连接；所述电容感应厚度检测器(8)检测被加工件(5)的厚度并将数据经过所述DSP数据处理模块(9)处理输送至主机(4)，主机(4)根据被加工件(5)的厚度设定扭矩信号，将扭矩信号通过控制器(10)控制驱动电机(3)的第一输出扭矩；所述超声波裂纹检测器(17)检测折弯后的被加工件(5)的折弯处的裂纹量，将裂纹量通过所述DSP数据处理模块(9)处理反馈至主机(4)，主机(4)根据反馈信息控制驱动电机(3)的第二输出扭矩。

2.  一种利用权利要求1的基于裂纹检测反馈与夹持控制的折弯加工方法，其特征在于包括以下步骤：
第一步：设定第一压力传感器(14)的第一压力阀值，设定第二压力传感器(18)的第二压力阀值；
第二步：将被加工件(5)置于夹持固定座(2)上，调节夹持压力至第二压力阀值，第二压力传感器(18)将压力信号输送至主机(4)；
第三步：调整第一支架(7)将电容感应厚度检测器(8)置于被加工件(5)的侧面；
第四步：启动电容感应厚度检测器(8)对被加工件(5)的厚度进行检测，检测的厚度数据通过DSP数据处理模块(9)处理；
第五步：处理后的被加工件(5)的厚度信息输送至主机(4)，主机(4)设定扭矩信号，通过控制器(10)控制驱动电机(3)的第一输出扭矩，驱动电机(3)驱动折弯轴(6)对被加工件(5)进行第一阶段折弯；
第六步：第一压力传感器(14)检测到被加工件(5)的折弯面的压力，当压力达到压力阀值时，第一压力传感器(14)将信号输送至主机(4)，主机(4)设定扭矩信号，通过控制器(10)控制驱动电机(3)的输出扭矩，驱动电机(3)控制折弯轴(6)进行第二阶段折弯；
第七步：接近开关(12)检测到被加工件(5)折弯端的接近信号，将接近信号输送至主机(4)，主机(4)停止驱动电机(3)工作；
第八步：将已折弯加工的被加工件(5)输送至检测反馈装置，超声波裂纹检测器(17)对被加工件(5)的折弯处进行裂纹检测，将检测数据通过所述DSP数据处理模块(9)处理反馈至主机(4)，主机(4)根据反馈信息控制驱动电机(3)的第二输出扭矩，并计算出第二输出扭矩与第一输出扭矩的相对比例；
第九步：将下一个被加工件(5)装置于夹持固定座(2)上，重复第三步至第四步；
第十步：处理后的被加工件(5)的厚度信息输送至主机(4)，主机(4)设定扭矩信号，通过控制器(10)控制驱动电机(3)的第一输出扭矩，经第五步中的相对比例计算出输出扭矩，驱动电机(3)以此输出扭矩驱动折弯轴(6)对被加工件(5)进行折弯；
第十一步：重复第七步至第十步进行后续被加工件(5)的折弯加工。

说明书基于裂纹检测反馈与夹持控制的折弯加工系统及方法
技术领域
本发明涉及钣金加工技术领域，尤其是钣金折弯装置。
背景技术
现行使用的板料折弯机，常用的有机枕液压两类，机械折弯机是利用电机通过一系列齿轮变速及偏心轮而实现工作合的上下移动。而液压折弯机则是利用液压油缸及一整套油路控制元件来实现。这些折弯机在大型企业批量生产中起着重要作用，但毕竞由于价格昂贵、结构复杂，限制了它的普及。随着商品经济的发展，日用小商品冲压制件日益增多，小型企业乃至个体经营户迫切需要价格低廉、结构简单的板料折弯机。
目前市场上出现了部分小型折弯机，能实现板材的简易折弯加工，但其存在以下缺点：工作时依靠工人经验设定折弯扭矩，不能随着板材的厚度实时调节，并且采用恒定的折弯力，不能随着折弯角度的变化而变化，板材加工质量不高，折弯后的板材存在裂纹缺陷；折弯后的板材只能依靠肉眼检测，检测不准确、效果不佳；缺少角度控制装置，易出现折弯过度的情况，还存在安全隐患；被加工件依靠手工调节夹紧，夹持力度往往偏大或偏小，导致折弯时被加工件松动或者夹持处变形过大。
发明内容
本申请人针对上述折弯设备的上述缺点，提供一种基于裂纹检测反馈与夹持控制的折弯加工系统及方法，其具有结构精巧、加工质量高的特点。
本发明所采用的技术方案如下：
一种基于裂纹检测反馈与夹持控制的折弯加工系统，包括装置于机架上的驱动电机、夹持固定座及控制驱动电机的主机，驱动电机的电机轴上安装折弯轴，夹持固定座上装置被加工件；
还包括借助第一支架安装于机架上的电容感应厚度检测器、安装于夹持固定座的第一压力传感器及接近开关、检测反馈装置及与所述主机连接的控制器，所述第一压力传感器借助弹簧装置于挡块的安装槽中，所述挡块装置于被加工件的折弯侧，所述接近开关借助支撑杆装置于被加工件的折弯侧；所述检测反馈装置包括借助第二支架装置于夹持固定座上的超声波裂纹检测器，超声 波裂纹检测器位于被加工件的折弯处；所述夹持固定座上还安装有第二压力传感器，第二压力传感器位于所述被加工件的夹持侧面；
所述电容感应厚度检测器、第一压力传感器、第二压力传感器、接近开关及超声波裂纹检测器分别通过DSP数据处理模块与主机连接；所述电容感应厚度检测器检测被加工件的厚度并将数据经过所述DSP数据处理模块处理输送至主机，主机根据被加工件的厚度设定扭矩信号，将扭矩信号通过控制器控制驱动电机的第一输出扭矩；所述超声波裂纹检测器检测折弯后的被加工件的折弯处的裂纹量，将裂纹量通过所述DSP数据处理模块处理反馈至主机，主机根据反馈信息控制驱动电机的第二输出扭矩。
一种基于裂纹检测反馈与夹持控制的折弯加工方法，包括以下步骤：
第一步：设定第一压力传感器的第一压力阀值，设定第二压力传感器的第二压力阀值；
第二步：将被加工件置于夹持固定座上，调节夹持压力至第二压力阀值，第二压力传感器将压力信号输送至主机；
第三步：调整第一支架将电容感应厚度检测器置于被加工件的侧面；
第四步：启动电容感应厚度检测器对被加工件的厚度进行检测，检测的厚度数据通过DSP数据处理模块处理；
第五步：处理后的被加工件的厚度信息输送至主机，主机设定扭矩信号，通过控制器控制驱动电机的第一输出扭矩，驱动电机驱动折弯轴对被加工件进行第一阶段折弯；
第六步：第一压力传感器检测到被加工件的折弯面的压力，当压力达到压力阀值时，第一压力传感器将信号输送至主机，主机设定扭矩信号，通过控制器控制驱动电机的输出扭矩，驱动电机控制折弯轴进行第二阶段折弯；
第七步：接近开关检测到被加工件折弯端的接近信号，将接近信号输送至主机，主机停止驱动电机工作；
第八步：将已折弯加工的被加工件输送至检测反馈装置，超声波裂纹检测器对被加工件的折弯处进行裂纹检测，将检测数据通过所述DSP数据处理模块处理反馈至主机，主机根据反馈信息控制驱动电机的第二输出扭矩，并计算出第二输出扭矩与第一输出扭矩的相对比例；
第九步：将下一个被加工件装置于夹持固定座上，重复第三步至第四步；
第十步：处理后的被加工件的厚度信息输送至主机，主机设定扭矩信号， 通过控制器控制驱动电机的第一输出扭矩，经第五步中的相对比例计算出输出扭矩，驱动电机以此输出扭矩驱动折弯轴对被加工件进行折弯；
第十一步：重复第七步至第十步进行后续被加工件的折弯加工。
本发明的有益效果如下：
本发明通过第二压力传感器控制稳定的夹持压力，避免夹持压力过大或过小时被加工件的夹持处变形过大或产生松动；通过电容感应厚度检测器检测被加工件的厚度，利用主机根据被加工件的厚度控制驱动电机的初始输出扭矩，并通过检测裂纹调整初始输出扭矩，以最合适的初始扭矩对被加工件进行第一阶段折弯，避免了初始扭矩过大或过小对被加工件的影响，采用第一压力传感器控制驱动电机的折弯输出扭矩，以折弯输出扭矩进行第二阶段折弯，通过分阶段折弯，大大地减小了裂纹比例，提高了加工质量；设置接近开关自动控制折弯角度，防止过度折弯，并且接近开关能方便调节高度及角度，适应多尺寸、多角度的钣金件折弯。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的工作状态图。
图3为本发明的检测反馈装置的结构示意图。
图4为本发明的工作原理框图。
图中：1、机架；2、夹持固定座；21、夹持槽；3、驱动电机；4、主机；5、被加工件；6、折弯轴；7、第一支架；8、电容感应厚度检测器；9、DSP数据处理模块；10、控制器；11、支撑杆；12、接近开关；13、弹簧；14、第一压力传感器；15、挡块；16、第二支架；17、超声波裂纹检测器；18、第二压力传感器。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
如图1至图4所示，本实施例的基于裂纹检测反馈与夹持控制的折弯加工系统，包括装置于机架1上的驱动电机3、夹持固定座2及控制驱动电机3的主机4，驱动电机3的电机轴上安装折弯轴6，夹持固定座2上装置被加工件5，
还包括借助第一支架7安装于机架1上的电容感应厚度检测器8、安装于夹持固定座2的第一压力传感器14及接近开关12、检测反馈装置及与主机4连接的控制器10，第一压力传感器14借助弹簧13装置于挡块15的安装槽中， 挡块15装置于被加工件5的折弯侧，接近开关12借助支撑杆11装置于被加工件5的折弯侧；检测反馈装置包括借助第二支架16装置于夹持固定座2上的超声波裂纹检测器17，超声波裂纹检测器17位于被加工件5的折弯处；夹持固定座2上还安装有第二压力传感器18，第二压力传感器18位于被加工件5的夹持侧面；
电容感应厚度检测器8、第一压力传感器14、第二压力传感器18、接近开关12及超声波裂纹检测器17分别通过DSP数据处理模块9与主机4连接；电容感应厚度检测器8检测被加工件5的厚度并将数据经过DSP数据处理模块9处理输送至主机4，主机4根据被加工件5的厚度设定扭矩信号，将扭矩信号通过控制器10控制驱动电机3以第一输出扭矩即初始输出扭矩对被加工件5进行第一阶段折弯；超声波裂纹检测器17检测折弯后的被加工件5的折弯处的裂纹量，将裂纹量通过DSP数据处理模块9处理反馈至主机4，主机4根据反馈信息控制驱动电机3以第二输出扭矩对被加工件5进行第二阶段折弯。
第一压力传感器14中设定第一压力阀值，被加工件5折弯时对第一压力传感器14产生压力，当压力超过第一压力阀值时，第一压力传感器14通过主机4控制驱动电机3的折弯输出扭矩，折弯输出扭矩一般设定为第一输出扭矩(初始输出扭矩)的1.2～1.5倍，驱动电机3以折弯输出扭矩对被加工件5继续折弯；当被加工件5触碰接近开关12时，停止驱动电机3工作，完成折弯操作；折弯后的被加工件5经超声波裂纹检测器17检测裂纹量，将裂纹量通过DSP数据处理模块9处理反馈至主机4，主机4根据反馈信息控制驱动电机3的第二输出扭矩，第二输出扭矩为第一输出扭矩的0.8～1倍，驱动电机3以第二输出扭矩作为初始输出扭矩对被加工件5进行折弯；由于折弯过程中，被加工件5的角度变化，第一压力传感器14通过转轴安装于挡块15的安装槽中以实时改变角度；
第二压力传感器18根据经验设定第二压力阀值，安装被加工件5时，第二压力传感器18检测到的压力必须达到第二压力阀值，否则驱动电机3不工作，第二压力传感器18控制稳定的夹持压力，避免夹持压力过大或过小时被加工件5的夹持处变形过大或产生松动；
接近开关12用于限定被加工件5的折弯角度，当其收到接近信号时，自动通过主机4停止驱动电机3工作；为便于对不同的被加工件5进行折弯角度调节，支撑杆11通过螺钉可于夹持槽21中调节位置；接近开关12借助螺钉 可于支撑杆11的安装槽中调节角度及高度。
本实施例的基于裂纹检测反馈与夹持控制的折弯加工方法，包括以下步骤：
第一步：设定第一压力传感器14的第一压力阀值，设定第二压力传感器18的第二压力阀值；
第二步：将被加工件5置于夹持固定座2上，调节夹持压力至第二压力阀值，第二压力传感器18将压力信号输送至主机4；
第三步：调整第一支架7将电容感应厚度检测器8置于被加工件5的侧面；
第四步：启动电容感应厚度检测器8对被加工件5的厚度进行检测，检测的厚度数据通过DSP数据处理模块9处理；
第五步：处理后的被加工件5的厚度信息输送至主机4，主机4设定扭矩信号，通过控制器10控制驱动电机3的第一输出扭矩，驱动电机3驱动折弯轴6对被加工件5进行第一阶段折弯；
第六步：第一压力传感器14检测到被加工件5的折弯面的压力，当压力达到压力阀值时，第一压力传感器14将信号输送至主机4，主机4设定扭矩信号，通过控制器10控制驱动电机3的输出扭矩，驱动电机3控制折弯轴6进行第二阶段折弯；
第七步：接近开关12检测到被加工件5折弯端的接近信号，将接近信号输送至主机4，主机4停止驱动电机3工作；
第八步：将已折弯加工的被加工件5输送至检测反馈装置，超声波裂纹检测器17对被加工件5的折弯处进行裂纹检测，将检测数据通过DSP数据处理模块9处理反馈至主机4，主机4根据反馈信息控制驱动电机3的第二输出扭矩，并计算出第二输出扭矩与第一输出扭矩的相对比例；
第九步：将下一个被加工件5装置于夹持固定座2上，重复第三步至第四步；
第十步：处理后的被加工件5的厚度信息输送至主机4，主机4设定扭矩信号，通过控制器10控制驱动电机3的第一输出扭矩，经第五步中的相对比例计算出输出扭矩，驱动电机3以此输出扭矩驱动折弯轴6对被加工件5进行折弯；
第十一步：重复第七步至第十步进行后续被加工件5的折弯加工。
本发明通过第二压力传感器18控制稳定的夹持压力，避免夹持压力过大 或过小时被加工件5的夹持处变形过大或产生松动；通过电容感应厚度检测器8检测被加工件5的厚度，利用主机4根据被加工件5的厚度控制驱动电机3的初始输出扭矩，并通过检测裂纹调整初始输出扭矩，以最合适的初始扭矩对被加工件5进行第一阶段折弯，避免了初始扭矩过大或过小对被加工件5的影响，采用第一压力传感器14控制驱动电机3的折弯输出扭矩，以折弯输出扭矩进行第二阶段折弯，通过分阶段折弯，大大地减小了裂纹比例，提高了加工质量；设置接近开关12自动控制折弯角度，防止过度折弯，并且接近开关12能方便调节高度及角度，适应多尺寸、多角度的钣金件折弯。
本发明中，电容感应厚度检测器8、超声波裂纹检测器17、DSP数据处理模块9、控制器10及压力传感器均为现有技术。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在不违背本发明的精神的情况下，本发明可以作任何形式的修改。