專利名稱：彎管機(jī)送料助推伺服電機(jī)的選型裝置及其選型方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種彎管機(jī)的送料助推裝置，尤其涉及對(duì)彎管機(jī)送料助推的伺服電機(jī)進(jìn)行選型的裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有彎管機(jī)的送料助推裝置通常是由與彎管機(jī)機(jī)身導(dǎo)軌齒條相連的伺服電機(jī)來驅(qū)動(dòng)，伺服電機(jī)在電腦自動(dòng)控制裝置的指令下轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)送料小車移動(dòng)， 進(jìn)而完成彎管機(jī)的送料功能。在整個(gè)送料助推裝置中，伺服電機(jī)是核心，伺服電機(jī)的選型直接與彎管機(jī)加工管件的管徑、壁厚、送料速度、彎曲直徑等參數(shù)有關(guān)。若所選伺服電機(jī)的額定功率較小，則不能完成彎管機(jī)的送料助推工作；反之，若所選伺服電機(jī)的額定功率較大， 雖然能完全實(shí)現(xiàn)送料助推工作，但存在浪費(fèi)能源、加大產(chǎn)品開發(fā)成本的問題。目前，在對(duì)彎管機(jī)送料助推裝置中的伺服電機(jī)進(jìn)行選型時(shí)，通常是利用ABAQUS等相關(guān)有限元軟件，根據(jù)所彎管件的材料、管徑、送料速度等參數(shù)進(jìn)行建模、仿真、計(jì)算，從而獲得彎管機(jī)在工作過程中作用到管件上所需送料功率，然后再根據(jù)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)參數(shù)轉(zhuǎn)換到伺服電機(jī)本身所需功率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)伺服電機(jī)的選型。在基于有限元的伺服電機(jī)選型方法中，往往需要對(duì)各種管件進(jìn)行結(jié)構(gòu)參數(shù)測量，建模復(fù)雜，迭代計(jì)算麻煩且費(fèi)時(shí)。此外，在建模過程中還存在一定的簡化，使得計(jì)算結(jié)果與實(shí)際所需電機(jī)的功率不一致，進(jìn)而造成彎管機(jī)送料助推裝置中伺服電機(jī)選型有誤。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提高彎管機(jī)送料助推裝置中伺服電機(jī)選型的合理性，進(jìn)而提供一種簡單的伺服電機(jī)選型裝置，精確地對(duì)伺服電機(jī)進(jìn)行選型。本發(fā)明的另一目的是提供一種基于該選型裝置的選型方法。本發(fā)明的伺服電機(jī)的選型裝置采用的技術(shù)方案是在彎管機(jī)具有的管件的上下表面貼有Rl電橋工作片和R2電橋工作片，在管件材料片的上表面分別貼有R3電橋溫度補(bǔ)償片和R4電橋溫度補(bǔ)償片，Rl電橋工作片和R2電橋工作片以及R3電橋溫度補(bǔ)償片和R4電橋溫度補(bǔ)償片組成應(yīng)變計(jì)惠斯頓測量電橋，Rl電橋工作片和R2電橋工作片布置在相對(duì)兩橋臂上，R3電橋溫度補(bǔ)償片和R4電橋溫度補(bǔ)償片布置在相對(duì)另兩橋臂上，所述管件材料片與所述管件位于在同一溫度環(huán)境內(nèi)且型號(hào)相同，應(yīng)變計(jì)惠斯頓測量電橋串接于管件材料片和信號(hào)調(diào)理電路之間，信號(hào)調(diào)理電路依次串接數(shù)據(jù)采集模塊、單片機(jī)和數(shù)據(jù)顯示模塊。上述選型裝置的選型方法的技術(shù)方案是采用如下步驟:A、預(yù)先估選一伺服電機(jī)， 由彎管機(jī)控制器給預(yù)先估選的伺服電機(jī)發(fā)送啟動(dòng)控制命令，使管件向前以彎管機(jī)設(shè)定的最大推進(jìn)速度ν送料；B、管件在向前送料工作過程中受壓產(chǎn)生彎曲，使應(yīng)變計(jì)惠斯頓測量電橋輸出電壓信號(hào)，該電壓信號(hào)送入信號(hào)調(diào)理電路進(jìn)行前置放大和二級(jí)放大濾波處理，由單片機(jī)利用數(shù)據(jù)采集模塊對(duì)處理好的信號(hào)進(jìn)行采集，并將采集的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為推動(dòng)管件實(shí)際所需的推力F ;C、根據(jù)公式ρ = Fv計(jì)算出管件所需的功率ρ ；D、根據(jù)預(yù)先估選的伺服電機(jī)及其關(guān)聯(lián)傳動(dòng)部件之間的傳動(dòng)總效率n計(jì)算出伺服電機(jī)在最大負(fù)載下實(shí)際所需的功率Pw =p/ n，根據(jù)功率Pw完成伺服電機(jī)選型。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明可在已有彎管機(jī)設(shè)備基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，伺服電機(jī)的選型裝置結(jié)構(gòu)簡單，測試速度快、結(jié)果準(zhǔn)確，可以較快、較高精度地獲取各類型彎管機(jī)所需伺服電動(dòng)機(jī)的性能參數(shù)，從而提高彎管機(jī)的設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)性能。


圖1是彎管機(jī)及本發(fā)明選型裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明選型裝置的電路結(jié)構(gòu)連接圖；圖中1.機(jī)身；2.轉(zhuǎn)管齒輪箱；3.齒輪；4.伺服電機(jī)減速裝置；5.伺服電機(jī)；6.減速裝置；7.夾緊氣缸；8.氣缸連桿；9.轉(zhuǎn)管電機(jī)；10.送料小車；11.推緊套；12.導(dǎo)軌； 13.齒條；14.夾鉗；15.管件；16. Rl電橋工作片；17. R2電橋工作片；18. R3電橋溫度補(bǔ)償片；19. R4電橋溫度補(bǔ)償片；20.管件材料片；21.信號(hào)處理和顯示盒；22.機(jī)頭；23.彎管機(jī)構(gòu)；24.應(yīng)變計(jì)惠斯頓測量電橋；25.信號(hào)調(diào)理電路；26.數(shù)據(jù)采集模塊；27.單片機(jī)；28.數(shù)據(jù)顯示模塊。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，彎管機(jī)包括機(jī)身1、伺服電機(jī)5、機(jī)頭22和彎管機(jī)構(gòu)23 ；機(jī)身1上安裝導(dǎo)軌12，導(dǎo)軌12上是送料小車10，導(dǎo)軌12 —側(cè)有齒條13，送料小車10的底側(cè)裝有與齒條13相嚙合的齒輪3，齒輪3通過伺服電機(jī)減速裝置4與彎管機(jī)送料助推伺服電機(jī)5相連。 管件15由夾鉗14夾緊，而夾鉗14后端與轉(zhuǎn)管齒輪箱2相連，轉(zhuǎn)管齒輪箱2由轉(zhuǎn)管電機(jī)9 通過減速裝置6驅(qū)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)管件15在夾緊的情況下轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)管電機(jī)9與減速裝置6之間，以及減速裝置6與轉(zhuǎn)管齒輪箱2之間都是通過軸進(jìn)行剛性連接。送料小車10上設(shè)置有推緊套11，推緊套11前端有夾鉗14，設(shè)置在送料小車10上的夾緊氣缸7通過氣缸連桿8、 以及傳動(dòng)件與推進(jìn)套11相連接。管件15的夾緊與松開由夾鉗14在夾緊氣缸7驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)，管件15由夾鉗14夾住實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)和送料。當(dāng)氣缸連桿8向后移動(dòng)時(shí)，通過傳動(dòng)件使得推進(jìn)套11向后移動(dòng)，從而使得推進(jìn)套11前端脫離夾鉗14，實(shí)現(xiàn)了夾鉗14的松開；反之當(dāng)氣缸連桿8向前移動(dòng)時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)推進(jìn)套11向前移動(dòng)，從而套緊夾鉗14，完成了夾鉗14的閉合。管件15的頂端是彎管機(jī)的機(jī)頭22和彎管機(jī)構(gòu)23。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)上述伺服電機(jī)5的選型，首先選擇某待設(shè)計(jì)型號(hào)的彎管機(jī)可能需要彎的最大直徑管材，然后利用夾鉗14將管件15夾持住，接著在管件15的上下表面貼上Rl電橋工作片16和R2電橋工作片17兩電橋工作片，并在同一溫度環(huán)境內(nèi)備有與管件15相同型號(hào)的管件材料片20，在管件材料片20上表面分別貼R3電橋溫度補(bǔ)償片18和R4電橋溫度補(bǔ)償片19兩溫度補(bǔ)償片。如圖2所示，然后將Rl電橋工作片16和R2電橋工作片17、R3 電橋溫度補(bǔ)償片18和R4電橋溫度補(bǔ)償片19接成應(yīng)變計(jì)惠斯頓測量電橋M。在搭建應(yīng)變計(jì)惠斯頓測量電橋M時(shí)，考慮到R3電橋溫度補(bǔ)償片18和R4電橋溫度補(bǔ)償片19不產(chǎn)生工作應(yīng)變，只有溫度應(yīng)變，因此將Rl電橋工作片16和R2電橋工作片17分別布置在兩個(gè)相對(duì)橋臂上，以消除可能因推力造成管件微小彎矩的影響，并將R3電橋溫度補(bǔ)償片18和R4電橋溫度補(bǔ)償片19分別布置在另外兩個(gè)相對(duì)橋臂上，解決環(huán)境溫度的改變嚴(yán)重影響測量精度的問題，從而組成惠斯頓全橋。Rl電橋工作片16與R3電橋溫度補(bǔ)償片18之間的A點(diǎn)和 R2電橋工作片17與R4電橋溫度補(bǔ)償片19之間的C點(diǎn)之間是輸出電壓U，兩并聯(lián)點(diǎn)B和D 之間是供橋電壓E。再將應(yīng)變計(jì)惠斯頓測量電橋M接入信號(hào)處理和顯示盒21，信號(hào)處理和顯示盒21固定安裝在機(jī)身1側(cè)，信號(hào)處理和顯示盒21內(nèi)部設(shè)置了信號(hào)調(diào)理電路25、數(shù)據(jù)采集模塊沈、單片機(jī)27和數(shù)據(jù)顯示模塊觀，信號(hào)調(diào)理電路25依次串接數(shù)據(jù)采集模塊沈、單片機(jī)27和數(shù)據(jù)顯示模塊觀，應(yīng)變計(jì)惠斯頓測量電橋M連接信號(hào)調(diào)理電路25，串接在管件材料片20和信號(hào)調(diào)理電路25之間。 在對(duì)伺服電機(jī)5選型時(shí)，首先預(yù)先估選一伺服電機(jī)5，由彎管機(jī)控制器給預(yù)先估選的伺服電機(jī)5發(fā)送啟動(dòng)控制命令，預(yù)先估選的伺服電機(jī)5通過伺服電機(jī)減速裝置4作用于齒輪3，并依靠齒輪3與齒條13的嚙合，使送料小車10帶動(dòng)推緊套11、夾鉗14及其管件15 向前以彎管機(jī)設(shè)定的最大推進(jìn)速度ν送料。管件15在工作過程中受壓，在推送過程中存在一定微小的彎曲，由于Rl電橋工作片16和R2電橋工作片17貼在管件15的上下表面上， 所以基于Rl電橋工作片16和R2電橋工作片17、R3電橋溫度補(bǔ)償片18和R4電橋溫度補(bǔ)償片19組成的應(yīng)變計(jì)惠斯頓測量電橋M便輸出微弱的電壓信號(hào)，該電壓信號(hào)被送入信號(hào)調(diào)理電路25進(jìn)行前置放大和二級(jí)放大濾波的信號(hào)處理，然后單片機(jī)27利用數(shù)據(jù)采集模塊 26對(duì)處理好的信號(hào)進(jìn)行采集，并將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為推動(dòng)管件15實(shí)際所需的推力F，根據(jù)推力F以及管件15的推進(jìn)速度ν進(jìn)而計(jì)算出夾鉗14助推管件15所需的功率ρ = Fv,然后， 采用彎管機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)的常規(guī)方法計(jì)算出預(yù)先估選的伺服電機(jī)及其關(guān)聯(lián)傳動(dòng)部件之間的傳動(dòng)總效率η，即預(yù)先估選的伺服電機(jī)5、伺服電機(jī)減速裝置4、齒輪3、齒條13之間的傳動(dòng)總效率Π，再根據(jù)該傳動(dòng)總效率Π計(jì)算出預(yù)先估選的伺服電機(jī)5在最大負(fù)載下實(shí)際所需的功率 Pw = p/ n，并由數(shù)據(jù)顯示模塊觀輸出，根據(jù)該測試和計(jì)算結(jié)果即可完成彎管機(jī)送料助推裝置中實(shí)際伺服電機(jī)5的選型，進(jìn)而可以確定彎管機(jī)針對(duì)該類管材進(jìn)行送料助推時(shí)所需伺服電機(jī)的型號(hào)，實(shí)際伺服電機(jī)5為一擁有最大功率的預(yù)選電機(jī)，其擁有對(duì)不同管件15在不同送料速度下進(jìn)行送料助推所需功率。
權(quán)利要求
1.一種彎管機(jī)送料助推伺服電機(jī)的選型裝置，其特征是在彎管機(jī)具有的管件(15)的上下表面貼有Rl電橋工作片(16)和R2電橋工作片(17)，在管件材料片00)的上表面分別貼有R3電橋溫度補(bǔ)償片(18)和R4電橋溫度補(bǔ)償片(19) ；Rl電橋工作片(16)和R2電橋工作片(17)以及R3電橋溫度補(bǔ)償片(18)和R4電橋溫度補(bǔ)償片(19)組成應(yīng)變計(jì)惠斯頓測量電橋04)，Rl電橋工作片(16)和R2電橋工作片(17)布置在相對(duì)兩橋臂上，R3電橋溫度補(bǔ)償片(18)和R4電橋溫度補(bǔ)償片(19)布置在相對(duì)另兩橋臂上；所述管件材料片 (20)與所述管件(15)位于同一溫度環(huán)境內(nèi)且型號(hào)相同；應(yīng)變計(jì)惠斯頓測量電橋04)串接于管件材料片OO)和信號(hào)調(diào)理電路0 之間，信號(hào)調(diào)理電路0 依次串接數(shù)據(jù)采集模塊 (洸)、單片機(jī)(27)和數(shù)據(jù)顯示模塊(28) 0
2.一種如權(quán)利要求1所述選型裝置的選型方法，其特征是采用如下步驟A、預(yù)先估選一伺服電機(jī)，由彎管機(jī)控制器給預(yù)先估選的伺服電機(jī)發(fā)送啟動(dòng)控制命令， 使管件(1 向前以彎管機(jī)設(shè)定的最大推進(jìn)速度ν送料；B、管件(1 在向前送料工作過程中受壓產(chǎn)生彎曲，使應(yīng)變計(jì)惠斯頓測量電橋04)輸出電壓信號(hào)，該電壓信號(hào)送入信號(hào)調(diào)理電路0 進(jìn)行前置放大和二級(jí)放大濾波處理，由單片機(jī)以T)利用數(shù)據(jù)采集模塊06)對(duì)處理好的信號(hào)進(jìn)行采集，并將采集的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為推動(dòng)管件(15)實(shí)際所需的推力F ；C、根據(jù)公式ρ= Fv計(jì)算出管件(15)所需的功率ρ ；D、根據(jù)預(yù)先估選的伺服電機(jī)及其關(guān)聯(lián)傳動(dòng)部件之間的傳動(dòng)總效率η計(jì)算出伺服電機(jī)在最大負(fù)載下實(shí)際所需的功率Pw = P/ Π，根據(jù)功率Pw完成伺服電機(jī)選型。
全文摘要
本發(fā)明公開一種對(duì)彎管機(jī)送料助推的伺服電機(jī)進(jìn)行選型的選型裝置及選型方法，在彎管機(jī)具有的管件的上下表面貼有兩電橋工作片，在與管件位于同一溫度環(huán)境內(nèi)且型號(hào)相同的管件材料片的上表面分別貼有兩電橋溫度補(bǔ)償片，由兩電橋工作片及兩電橋溫度補(bǔ)償片組成應(yīng)變計(jì)惠斯頓測量電橋；先預(yù)先估選一伺服電機(jī)，管件以最大推進(jìn)速度v過程中受壓產(chǎn)生彎曲，測量電橋輸出電壓信號(hào)，由單片機(jī)將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為推動(dòng)管件實(shí)際所需的推力F，根據(jù)公式p＝Fv計(jì)算出功率p，再根據(jù)傳動(dòng)總效率η計(jì)算出伺服電機(jī)在最大負(fù)載下實(shí)際所需的功率Pw＝p/η，即完成選型；本發(fā)明可較快、較高精度地獲取各類彎管機(jī)所需伺服電動(dòng)機(jī)的性能參數(shù)，從而提高了彎管機(jī)的設(shè)計(jì)效率和性能。
文檔編號(hào)B21D43/02GK102430661SQ20111023725
公開日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月18日
發(fā)明者唐文獻(xiàn), 張建, 李廣棵, 李欽奉, 林洪才, 袁明新 申請(qǐng)人:江蘇科技大學(xué)