ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ГИБКИ ЛИСТОВОГО МАТЕРИАЛА

Предлагаемое устройство относится к автоматизированным системам управления технологическими процессами, а именно к системам управления металлообрабатывающими станками.
Известно валковое листогибочное устройство, снабженное узлом измерения кривизны (патент США №4761979 кл. B21D 5/14, 1988), в котором узел измерения кривизны, реализующий контактный механический способ измерения радиуса кривизны поверхности, содержит каретку с возможностью перемещения вдоль прямой перпендикулярной поверхности обрабатываемого материала, держатель щупов размещенный на каретке, два компланарных неподвижных щупа закрепленных на противоположных концах держателя щупов, и подвижный щуп, перемещение которого в плоскости неподвижных щупов формирует в зависимости от величины перемещения выходной сигнал, который используется для вычисления радиуса кривизны.
Недостатком устройства является механический принцип измерения радиуса кривизны, не позволяющий производить измерения при высокой температуре обрабатываемого материала, и сложность конструкции узла измерения радиуса кривизны.
Известно устройство для измерения радиуса кривизны цилиндрической поверхности крупногабаритных деталей (патент РФ на полезную модель №56592 кл. G01B 11/255, 2006), содержащее корпус, опирающийся на измеряемую поверхность с помощью закрепленных по концам корпуса опорных элементов, например роликов, и измерительный преобразователь, размещенный на корпусе по центральной оси, по краям корпуса установлены две пары опорных элементов, при этом расстояние между опорными элементами одной пары равно расстоянию между опорными элементами другой пары, и два измерительных преобразователя, установленные посередине расстояния между опорными элементами каждой пары, при этом контактные точки опорных элементов расположены в одной плоскости, а измерительные элементы измерительных преобразователей расположены и установлены с возможностью перемещения в плоскости, в которой расположены контактные точки опорных элементов.
Недостатком устройства является механический принцип измерения радиуса кривизны, невозможность производить измерения при высокой температуре во время обработки листового материала и невозможность использования этого устройства в системе управления процессом гибки.
Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности является устройство гибки длинных заготовок и способ управления этим устройством (патент США №7325427 кл. B21D 5/14, 2006), содержащее три параллельных бесконтактных лазерных дальномера, для измерения расстояния до поверхности материала, расположенных на стойке на равном расстоянии друг от друга, процессор, соединенный с дальномерами для вычисления реального радиуса гибки, выход которого подключен к исполнительному механизму, осуществляющему перемещение гибочных валков.
Недостатком устройства является наличие составляющей погрешности обусловленной неоптимальной схемой измерения геометрических параметров, и, соответственно, большим объемом обрабатываемой информации, что приводит к снижению качества готовых изделий
В этой связи важной задачей является разработка оптико-электронного устройства управления процессом гибки листового материала, использующего бесконтактный способ измерения радиуса кривизны участка обрабатываемого материала, обладающего сравнительно простой конструкцией, реализующего оптимальную по погрешности схему измерения и повышение скорости обработки информации.
Техническим результатом предлагаемого устройства является повышение точности измерения радиуса кривизны участка обрабатываемого материала и увеличение скорости обработки информации, и, соответственно, повышение качества готовых изделий.
Указанный технический результат достигается тем, что оптико-электронное устройство управления процессом гибки листового материала содержит три параллельных бесконтактных лазерных дальномера, для измерения расстояния до поверхности материала, расположенных на стойке на равном расстоянии друг от друга, процессор, соединенный с дальномерами для вычисления реального радиуса гибки, выход которого подключен к исполнительному механизму, осуществляющему перемещение гибочных валков, причем оно снабжено датчиками, соединенными с процессором, для определения положения подвижных валков, системой автоматического позиционирования стойки, обеспечивающей направление оптической оси центрального дальномера совпадающее с вектором кривизны поперечного сечения листового материала, содержащей дифференциальный усилитель, входы которого соединены с крайними дальномерами, а выход с электроприводом поворота стойки, узлом позиционирования крайних дальномеров на стойке, содержащим размещенные внутри стойки две соединенных соосно передачи «винт-гайка» с противоположным направлением хода, гайки которых механически соединены с крайними дальномерами, а винты с шаговым электродвигателем, вход которого подключен к выходу процессора.
Указанные отличия значительно повышают точность измерений, так как система автоматического позиционирования стойки обеспечивает схему измерения с минимальной методической погрешностью, и повышают скорость обработки информации вследствие уменьшения количества операций, требующихся для вычисления радиуса кривизны листового материала. Повышение точности и быстродействия управляющего устройства позволяют улучшить качество выпускаемых изделий и исключить брак.
На фиг. представлена схема предлагаемого устройства.
Оптико-электронное устройство управления процессом гибки листового материала 1, между неподвижным гибочным валком 2 и подвижными гибочными валками 3 и 4 состоит из бесконтактных лазерных дальномеров 5, 6, 7, расположенных на равном расстоянии друг от друга на стойке 8 в плоскости перпендикулярной оси гибочных валков 2, 3, 4, при этом дальномер 6 закреплен на стойке 8, а дальномеры 5 и 7 могут перемещаться вдоль нее, датчиков положения 9, 10 подвижных гибочных валков 3, 4, процессора 11, пульта управления 12, узла позиционирования крайних дальномеров 5, 7 на стойке 8, и системы автоматического позиционирования самой стойки 8. Узел позиционирования крайних дальномеров состоит из двух, размещенных внутри стойки 8, соединенных соосно механических передач «винт-гайка» с одинаковым шагом и противоположным направлением хода, состоящих из гаек 13, 14, на которых закреплены дальномеры 5 и 7, соответственно, и винтов 15, 16 механически соединенных с шаговым двигателем 17. Система автоматического позиционирования стойки 8, состоит из размещенного на неподвижной опоре 18 электропривода 19 поворота стойки 8, механически связанного со стойкой 8, и дифференциального усилителя 20, ко входам которого подключены дальномеры 5 и 7, а выход подключен к управляющему входу электропривода 19 поворота стойки 8. Ко входам процессора 11 подключены дальномеры 5, 6, 7, датчики положения 9, 10 и пульта управления 12, а выходы процессора 11 подключены к шаговому двигателю 17 и исполнительному механизму 21 перемещения валков 3, 4.
Оптико-электронное устройство управления процессом гибки листового материала работает следующим образом.
p
p
С помощью пульта управления 12 в процессор 11 предварительно вводятся: требуемый радиус гибки R, механические свойства, толщина и температура обрабатываемого листового материала 1. Введенные величины сохраняются в памяти процессора. На основании требуемого радиуса гибки, по заранее заложенному алгоритму определяется расстояние d между центральным дальномером 6 и крайними дальномерами 5, 7, обеспечивающее минимальную погрешность измерений. Процессор 11 определяет требуемый угол поворота винтов 15, 16 для достижения вычисленного расстояния, и формирует последовательность управляющих команд для шагового двигателя 17. Шаговый двигатель 17 выполняет поворот винтов 15, 16, что приводит к перемещению гаек 13 и 14 вдоль винтов, и к перемещению механически связанных с ними дальномеров 5 и 7. Расстояние d между дальномерами сохраняется в памяти процессора 19. В процессе работы, сигналы от дальномеров 5 и 7 поступают на входы дифференциального усилителя 20, формирующего, на основе разности сигналов, управляющий сигнал для электропривода 19 поворота стойки 8, который изменяет угол наклона стойки 8 в плоскости перпендикулярной оси гибочных валков 2, 3, 4. Элементы 19 и 20 формируют систему автоматического позиционирования стойки 8, которая позволяет в реальном режиме времени поворачивать стойку 8 так, чтобы направление оптической оси дальномера 6 совпадало с направлением вектора кривизны поперечного сечения обрабатываемого листового материала 1, а расстояния измеряемые дальномерами 5 и 7 были равны. Сигналы от дальномеров 5, 6, 7 поступают на входы процессора 11. Датчики положения 9 и 10 определяют текущее положение подвижных гибочных валков 3 и 4, сигналы с них также поступают на процессор 11. Используя измеренные дальномерами 5, 6, 7 величины расстояния до поверхности материала 1, величину расстояния d между центральным дальномером 6 и крайними дальномерами 5, 7 процессор вычисляет реальную величину радиуса кривизны R участка по формуле , где ΔL - разность расстояний измеренных дальномерами 5 и 6 равная разности расстояний измеренных дальномерами 6 и 7. Используя значение R, требуемое значение радиуса гибки R обрабатываемого материала 1, текущее положение подвижных гибочных валков 3 и 4, а также предварительно введенные механические свойства, толщину и температуру материала, процессор 11, по заранее заложенному алгоритму, определяет величину требуемого перемещения гибочных валков 3, 4 необходимую для достижения заданного радиуса гибки материала 1 и формирует сигналы управления исполнительным механизмом 21 для изменения положения подвижных гибочных валков 3, 4.
Таким образом, предлагаемое оптико-электронное устройство управления процессом гибки листового материала позволяет повысить точность измерений и повысить скорость обработки информации.