專利名稱：線材彎曲機(jī)及彎曲方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及線材彎曲機(jī)和線材彎曲方法，具體地說，本發(fā)明涉及彎曲精度高的線材彎曲機(jī)及線材彎曲方法。
彎曲?？杀灰粋€(gè)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，控制系統(tǒng)能通過對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)下達(dá)一個(gè)與目標(biāo)位置和當(dāng)前位置之間的偏差成比例的指令來實(shí)現(xiàn)對(duì)其位置的控制并且產(chǎn)生一個(gè)指定的彎曲角度。
在上述伺服電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)中，除非彎曲模的旋轉(zhuǎn)角度達(dá)到一個(gè)目標(biāo)角度，否則將會(huì)由于位移編碼(該編碼與目標(biāo)角度和當(dāng)前角度之間的偏差成比例，而且距離目標(biāo)角度越近，該編碼越小)而使線材反作用力等于伺服電動(dòng)機(jī)的扭矩，而且彎曲模的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的旋轉(zhuǎn)也會(huì)停止。就是說，出現(xiàn)了這樣的問題，即在伺服電動(dòng)機(jī)到達(dá)目標(biāo)位置前，比較堅(jiān)硬的線材就已經(jīng)停止轉(zhuǎn)動(dòng)了，這樣就降低了產(chǎn)品精度。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種線材彎曲機(jī)及線材彎曲方法，不論線材剛性有多大，都能夠通過所述線材彎曲裝置及方法實(shí)現(xiàn)精確彎曲。
本發(fā)明的線材彎曲機(jī)包括一個(gè)具有一個(gè)指定曲率半徑的可轉(zhuǎn)動(dòng)的彎曲模；一個(gè)夾具，該夾具能夠?qū)⒕€材壓在彎曲模直線部上并將其固定在該直線部上，而且它可與彎曲模旋轉(zhuǎn)中心同心地旋轉(zhuǎn)并且對(duì)應(yīng)于彎曲模轉(zhuǎn)動(dòng)地與彎曲模旋轉(zhuǎn)中心一起移動(dòng)；一個(gè)加壓機(jī)構(gòu)，該加壓機(jī)構(gòu)在彎曲模具的相反側(cè)上夾住線材彎曲部并對(duì)應(yīng)于彎曲模轉(zhuǎn)動(dòng)地沿線材布置方向移動(dòng)；一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)并使彎曲模轉(zhuǎn)動(dòng)的伺服電動(dòng)機(jī)；一個(gè)用于控制伺服電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)的控制單元；其中控制單元設(shè)有一個(gè)計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)能夠?qū)λ欧妱?dòng)機(jī)下達(dá)一個(gè)與目標(biāo)位置和當(dāng)前位置之間的偏差成比例的位移指令和一個(gè)與目標(biāo)位置和當(dāng)前位置之間偏差的時(shí)間積分成比例的位移指令并且該計(jì)算機(jī)在當(dāng)前位置到達(dá)目標(biāo)位置時(shí)終止與該時(shí)間積分成比例的位移指令；一個(gè)控制裝置。
本發(fā)明的線材彎曲方法包括以下步驟將一條線材夾緊在一個(gè)具有一個(gè)指定曲率半徑的可轉(zhuǎn)動(dòng)的彎曲模、一個(gè)夾具和一個(gè)加壓機(jī)構(gòu)之間，其中夾具能夠?qū)⒕€材壓在彎曲模的直線部上并比該線材固定在該直線部上，它可與彎曲模旋轉(zhuǎn)中心同心地旋轉(zhuǎn)并對(duì)應(yīng)于彎曲模轉(zhuǎn)動(dòng)地與彎曲模旋轉(zhuǎn)中心一起移動(dòng)，所述加壓機(jī)構(gòu)在彎曲模的相反側(cè)上夾住線材彎曲部并對(duì)應(yīng)于彎曲模轉(zhuǎn)動(dòng)地沿線材布置方向移動(dòng)；提供一個(gè)驅(qū)動(dòng)彎曲模的伺服電動(dòng)機(jī)，該伺服電動(dòng)機(jī)能夠用一個(gè)與目標(biāo)位置和當(dāng)前位置之間的偏差成比例的位移指令和一個(gè)與目標(biāo)位置和當(dāng)前位置之間偏差的時(shí)間積分成比例的位移指令來驅(qū)動(dòng)彎曲模并且它在當(dāng)前位置到達(dá)目標(biāo)位置時(shí)終止與該時(shí)間積分成比例的位移指令；根據(jù)位移指令而受驅(qū)動(dòng)的伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)彎曲模并以指定半徑將線材彎曲到目標(biāo)位置上。
圖2為在開始?jí)簭澆僮骱蟮母鶕?jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的線材彎曲機(jī)的局部平面圖。
圖3為采用根據(jù)本發(fā)明的線材壓彎工藝的線材彎曲方法的流程圖。
下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例加以說明。

圖1為在開始?jí)簭澆僮髑暗母鶕?jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的線材彎曲機(jī)的局部平面圖，圖2是在開始?jí)簭澆僮骱蟮母鶕?jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的線材彎曲機(jī)的局部平面圖。
現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題在于現(xiàn)有技術(shù)中的伺服電動(dòng)機(jī)在到達(dá)目標(biāo)位置前已經(jīng)停止工作，因此降低了產(chǎn)品精度。該問題已在本發(fā)明中以如下的方式得以解決，即，使伺服電動(dòng)機(jī)的扭矩大于到達(dá)目標(biāo)位置之前的反作用力。在本發(fā)明中，對(duì)彎曲模13的當(dāng)前位置和目標(biāo)位置之間的偏差進(jìn)行時(shí)間積分的計(jì)算是與將一個(gè)常規(guī)位移指令下達(dá)給伺服電動(dòng)機(jī)的操作同時(shí)進(jìn)行的，其中常規(guī)位移指令與彎曲模13的當(dāng)前位置和目標(biāo)位置之間的偏差成比例，而與計(jì)算結(jié)果成比例的另一個(gè)位移指令也被下達(dá)給伺服電動(dòng)機(jī)，從而產(chǎn)生所需的扭矩。
根據(jù)本發(fā)明的線材彎曲機(jī)包括一個(gè)具有指定曲率半徑的可轉(zhuǎn)動(dòng)的彎曲模13；一個(gè)夾具11，該夾具11將線材21壓到彎曲模13的直線部上并將線材21固定在該直線部上，而且它可與彎曲模13的旋轉(zhuǎn)中心同心地旋轉(zhuǎn)并對(duì)應(yīng)于彎曲模13轉(zhuǎn)動(dòng)地與彎曲模13旋轉(zhuǎn)中心一起移動(dòng)；一個(gè)加壓機(jī)構(gòu)，該加壓機(jī)構(gòu)將線材21的彎曲部夾緊在彎曲模13的相反側(cè)上并對(duì)應(yīng)于彎曲模13旋轉(zhuǎn)地沿線材21布置方向移動(dòng)；一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)和使彎曲模13轉(zhuǎn)動(dòng)的伺服電動(dòng)機(jī)15；一個(gè)用于控制伺服電動(dòng)機(jī)15的驅(qū)動(dòng)的控制單元16。
控制單元16設(shè)有一個(gè)計(jì)算機(jī)和一個(gè)用于控制該計(jì)算機(jī)的控制裝置，所述計(jì)算機(jī)對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)15下達(dá)一個(gè)與目標(biāo)位置和當(dāng)前位置之間的偏差成比例的位移指令和一個(gè)與目標(biāo)位置和當(dāng)前位置之間偏差的時(shí)間積分成比例的位移指令并且它在當(dāng)前位置到達(dá)目標(biāo)位置時(shí)終止與該時(shí)間積分成比例的位移指令。
下面，將參照附圖，對(duì)根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的線材彎曲機(jī)進(jìn)行說明。圖3是采用本發(fā)明實(shí)施例的線材彎曲工藝的線材彎曲方法的流程圖。
當(dāng)彎曲工藝開始(S11)時(shí)，線材21被彎曲模13、夾具11和加壓機(jī)構(gòu)12(S12)夾緊。當(dāng)壓彎操作開始(S13)時(shí)，計(jì)算出目標(biāo)位置和當(dāng)前位置之間的偏差，數(shù)值“A”是通過用一個(gè)比例增益系數(shù)乘以該偏差而算出來的，進(jìn)行偏差的時(shí)間積分，數(shù)值“B”是通過用一個(gè)積分增益系數(shù)乘以該時(shí)間積分而算出來的。接著，根據(jù)數(shù)值“A”和“B”的總和對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)15下達(dá)一個(gè)位移指令(S14)，如果偏差不小于0(S15)，那么返回步驟S14，并從計(jì)算偏差開始重復(fù)上述步驟。如果偏差小于0(S15，是)，那么就計(jì)算目標(biāo)位置和當(dāng)前位置之間的偏差并根據(jù)該偏差乘以一個(gè)比例增益系數(shù)而得出的數(shù)值對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)下達(dá)位移指令。接下來，伺服電動(dòng)機(jī)15就停在目標(biāo)位置處(S16)，將線材21從彎曲模13、夾具11和加壓機(jī)構(gòu)12上取下來(S17)。這樣，就完成了壓彎工藝(S18)。
給出了其具體的說明。線材21被夾具11、加壓機(jī)構(gòu)12和彎曲模13夾緊(見圖1)。彎曲模13被伺服電動(dòng)機(jī)14驅(qū)動(dòng)。就是說，當(dāng)伺服電動(dòng)機(jī)14被驅(qū)動(dòng)時(shí)，彎曲模13圍繞彎曲模旋轉(zhuǎn)中心14轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)進(jìn)行壓彎操作時(shí)，夾具11與彎曲模13一起移動(dòng)，同時(shí)夾緊線材21。加壓機(jī)構(gòu)12在壓彎過程中沿線材21前移。在壓彎操作終止時(shí)由夾具11和加壓機(jī)構(gòu)12形成的角度變成與線材21的彎曲角度相同(見圖2)。因此，可通過伺服電動(dòng)機(jī)15的旋轉(zhuǎn)角度來控制線材21的彎曲角度。
在壓彎過程中，控制裝置16將作為一個(gè)使產(chǎn)品產(chǎn)生指定彎曲角度的指令地把通過(目標(biāo)位置-當(dāng)前位置)×比例增益系數(shù)…(表達(dá)式1)計(jì)算出來的指令編碼和通過(目標(biāo)位置-當(dāng)前位置)×積分增益系數(shù)…(表達(dá)式2)計(jì)算出來的指令的總和下達(dá)給驅(qū)動(dòng)彎曲模13的伺服電動(dòng)機(jī)15。
這樣一來，即使通過來自根據(jù)表達(dá)式1算出的比例增益系數(shù)的指令而產(chǎn)生的并且隨著當(dāng)前位置不斷接近目標(biāo)位置而按比例減小的伺服電動(dòng)機(jī)15的扭矩在到達(dá)目標(biāo)位置前與線材反作用力相互抵消，該扭矩也能克服反作用力，因?yàn)橥ㄟ^由表達(dá)式2算出的積分增益系數(shù)而得到的指令隨著時(shí)間的推移而增大，由此使彎曲模13移到指定位置上，而且線材也能夠被彎曲成指定角度。盡管由表達(dá)式1算出的數(shù)值在彎曲模13到達(dá)目標(biāo)位置時(shí)為0，但由于此時(shí)通過表達(dá)式2算出的數(shù)值不為0，因此就會(huì)在彎曲模13的轉(zhuǎn)角中產(chǎn)生過沖值。為防止這種情況的出現(xiàn)，當(dāng)彎曲模13的轉(zhuǎn)動(dòng)角度到達(dá)目標(biāo)位置時(shí)，停止(根據(jù)表達(dá)式2)計(jì)算，而僅將根據(jù)表達(dá)式1算出的指令下達(dá)給伺服電動(dòng)機(jī)15，以使伺服電動(dòng)機(jī)15停止工作。
如上所述，通過使用本發(fā)明的線材彎曲機(jī)和線材彎曲方法，可以在到達(dá)目標(biāo)位置前如下所述地控制伺服電動(dòng)機(jī)的扭矩，即，使其扭矩大于反作用力。就是說，與對(duì)彎曲模的當(dāng)前位置和目標(biāo)位置之間偏差的時(shí)間積分有關(guān)地進(jìn)行計(jì)算，而且，除了向伺服電動(dòng)機(jī)下達(dá)一個(gè)與彎曲模的當(dāng)前位置和目標(biāo)位置之間的常規(guī)偏差成比例的位移指令(也就是使伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)彎曲模的指令)外，還將一個(gè)與計(jì)算結(jié)果成比例的位移指令下達(dá)給伺服電動(dòng)機(jī)，從而使彎曲模能夠精確移向目標(biāo)位置上。這樣，就能夠產(chǎn)生一定的效果，即，即使線材很堅(jiān)硬，也能夠?qū)ζ溥M(jìn)行精確的彎曲。工業(yè)實(shí)用性不管線材剛性有多大，本發(fā)明都可被用到高精度的線材彎曲作業(yè)中。
權(quán)利要求
1.一種線材彎曲機(jī)，它包括一個(gè)具有指定曲率半徑的可轉(zhuǎn)動(dòng)的彎曲模；一個(gè)夾具，該夾具將線材壓在彎曲模的直線部上并將線材固定在該直線部上，而且它可與彎曲模旋轉(zhuǎn)中心同心地轉(zhuǎn)動(dòng)并對(duì)應(yīng)于彎曲模轉(zhuǎn)動(dòng)地與彎曲模旋轉(zhuǎn)中心一起移動(dòng)；一個(gè)加壓機(jī)構(gòu)，該加壓機(jī)構(gòu)將線材的彎曲部夾緊在彎曲模的相反側(cè)上并對(duì)應(yīng)于彎曲模旋轉(zhuǎn)地沿線材布置方向移動(dòng)；一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)和使彎曲模旋轉(zhuǎn)的伺服電動(dòng)機(jī)；一個(gè)用于控制伺服電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)的控制單元，其中控制單元設(shè)有一個(gè)計(jì)算機(jī)和一個(gè)用于控制該計(jì)算機(jī)的控制裝置，所述計(jì)算機(jī)能夠?qū)λ欧妱?dòng)機(jī)下達(dá)一個(gè)與目標(biāo)位置和當(dāng)前位置之間的偏差成比例的位移指令和一個(gè)與目標(biāo)位置和當(dāng)前位置之間偏差的時(shí)間積分成比例的位移指令并且它在當(dāng)前位置到達(dá)目標(biāo)位置時(shí)終止與該時(shí)間積分成比例的位移指令。
2.一種線材彎曲方法，它包括以下步驟將一條線材家緊在一個(gè)具有一個(gè)指定曲率半徑的可轉(zhuǎn)動(dòng)的彎曲模、一個(gè)夾具和一個(gè)加壓機(jī)構(gòu)之間，其中該夾具能夠?qū)⒕€材壓在彎曲模的直線部上并將該線材固定在該直線部上，而且該夾具可與彎曲模旋轉(zhuǎn)中心同心地旋轉(zhuǎn)并對(duì)應(yīng)于彎曲模轉(zhuǎn)動(dòng)地與彎曲模具旋轉(zhuǎn)中心一起移動(dòng)，所述加壓機(jī)構(gòu)在彎曲模的相反側(cè)上夾住線材彎曲部并對(duì)應(yīng)于彎曲模轉(zhuǎn)動(dòng)地沿線材布置方向移動(dòng)；提供一個(gè)驅(qū)動(dòng)彎曲模的伺服電動(dòng)機(jī)，該伺服電動(dòng)機(jī)能夠用一個(gè)與目標(biāo)位置和當(dāng)前位置之間的偏差成比例的位移指令和一個(gè)與目標(biāo)位置和當(dāng)前位置之間偏差的時(shí)間積分成比例的位移指令來驅(qū)動(dòng)彎曲模并且它在當(dāng)前位置到達(dá)目標(biāo)位置時(shí)終止與該時(shí)間積分成比例的位移指令；根據(jù)位移指令而被驅(qū)動(dòng)的伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)彎曲模轉(zhuǎn)動(dòng)并以指定半徑將線材彎曲到目標(biāo)位置上。
全文摘要
一種線材彎曲機(jī)及彎曲方法能夠不考慮線材剛性大小地實(shí)現(xiàn)高精度的彎曲。線材(21)被一個(gè)彎曲模(13)、一個(gè)夾具(11)和一個(gè)加壓機(jī)構(gòu)(12)夾緊,一個(gè)控制單元(16)對(duì)驅(qū)動(dòng)彎曲模(13)的伺服電動(dòng)機(jī)下達(dá)一個(gè)與目標(biāo)位置和當(dāng)前位置之間的偏差成比例的位移指令和一個(gè)與目標(biāo)位置和當(dāng)前位置之間偏差的時(shí)間積分成比例的位移指令,在當(dāng)前位置到達(dá)目標(biāo)位置時(shí),該控制單元還向伺服電動(dòng)機(jī)下達(dá)一個(gè)與該時(shí)間積分成比例的位移指令,從而根據(jù)位移指令地使伺服電動(dòng)機(jī)以所需角度轉(zhuǎn)動(dòng)彎曲模(13),這樣,線材(21)能按所需半徑被彎曲到目標(biāo)位置上。
文檔編號(hào)B21D7/024GK1360526SQ00810070
公開日2002年7月24日 申請(qǐng)日期2000年5月15日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月18日
發(fā)明者勝山圭 申請(qǐng)人:株式會(huì)社安川電機(jī)