螺旋壓力機的實時位移測控裝置的製作方法

2023-09-19 17:31:05 1

本發明涉及電動螺旋壓力機，特別是涉及一種螺旋壓力機的實時位移測控裝置。

背景技術：

螺旋壓力機是用螺杆、螺母作為傳動機構，並靠螺旋傳動將飛輪的正反向迴轉運動轉變為升降滑塊的上下往復運動的鍛壓機械。常用螺旋壓力機驅動方式有三種：摩擦式、液壓式和電動式。液壓式因液壓壓力振動大，主要應用在連續多次打擊的場合。摩擦式由於電機帶動兩個摩擦盤始終高速旋轉，而飛輪在一次打擊循環中需改變旋轉方向，換向時飛輪和摩擦盤嚴重打滑，不但降低傳動效率，也加劇摩擦帶的磨損。電動式由電機直接驅動飛輪旋轉，具有最短的傳動鏈和較高的效率，結構簡單、機械部分製造容易以及打擊能量易於調節等優點。

中國專利zl201310223037.6公開了一種數控電動螺旋壓力機，其包括機身、滑塊、主螺母、主螺杆、飛輪和電機，所述機身上設置有滑塊，所述滑塊上設置有主螺母，所述主螺母套在主螺杆上，所述主螺杆的一端與飛輪連接，所述主螺杆與電機連接，所述主螺杆的圓周上設置有鍾塊，所述機身上設置有制動器。電動螺旋壓力機控制裝置一般採用plc為主控制器，三相交流異步電動機或大功率交流伺服電機作為飛輪驅動動力，數據顯示和參數設定由觸控螢幕完成。採用限位開關確定升降滑塊回程位置和上限位停止位置。打擊開始時，機械制動器鬆開，電機正轉，以最大扭矩加速飛輪，當升降滑塊碰到下限位開關時，使電機慣性停車，滑塊下行打擊毛坯。而後電機迅速反轉，升降滑塊加速回程，到上限位開關後電動機進行能耗制動，接近上死點時，機械制動器剎車，使升降滑塊靜止在上死點。

但該電動螺旋壓力機控制裝置存在有如下不足：

(1)控制裝置功能簡單，升降滑塊不具有多檔減速功能，在較快速度下機械制動器剎車，剎車片機械磨損較嚴重。

(2)當多個電機帶動飛輪時，易發生各電機之間的功率不平衡，易導致單臺電機負載過重燒毀。

(3)升降滑塊的位置信息不能實時獲取，不具有速度控制功能。

(4)沒有對速度、打擊力的檢測與顯示。在工件整個成形過程中不能分析升降滑塊的位移、速度、打擊力等參數對工件成形性能的影響。

技術實現要素：

鑑於以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在於提供一種螺旋壓力機的實時位移測控裝置，用於解決現有技術中無法實時獲得升降滑塊的位移和速度，控制精度差的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種螺旋壓力機的實時位移測控裝置，其包括上位機、與上位機相連的由plc控制器構成的下位機，以及測量電動螺旋壓力機上的升降滑塊實時位移和速度的測量機構，所述測量機構包括置於電動螺旋壓力機的豎直支柱內側的磁尺，以及設在所述升降滑塊上可讀取磁尺信號的磁頭，所述磁頭與所述plc控制器相連，以及置於所述升降滑塊總行程上、下的兩個限位開關，兩個限位開關均與plc控制器相連。

優選的，所述電動螺旋壓力機採用兩臺磁阻電機作為同步動力源，每臺磁阻電機均受一個磁阻驅動器驅動，所述磁阻驅動器與所述plc控制器通訊相連。

優選的，所述上位機採用嵌入式測控工控機，上位機與顯示屏相連。

優選的，所述plc主控制器上設有高速計數模塊，所述磁頭的ab相脈衝輸出線分別與所述高速計數模塊的計數埠x0、x1相連。

優選的，所述螺旋壓力機的實時位移測控裝置採用變壓器將三相電網中的380v交流電變壓成單相220v，單相220v作為電動螺旋壓力機控制裝置的電源。

如上所述，本發明的螺旋壓力機的實時位移測控裝置，具有以下有益效果：採用專門測量升降滑塊實時位移和速度的測量機構，將其與plc控制器相連將升降滑塊的實時信息傳輸給上位機，可以實現位移速度、打擊力、油溫油壓、軸承溫度等數據顯示與記錄，實現滑塊位移、速度、打擊力等參數對工件成形性能影響的分析。

附圖說明

圖1顯示為本發明的螺旋壓力機的實時位移測控裝置的裝置框圖。

圖2顯示為本發明的所述測量機構的具體結構示意圖。

圖3顯示為本發明的所述磁頭與所述plc控制器的連接圖。

圖4顯示為本發明的螺旋壓力機的實時位移測控裝置的電源分配圖。

元件標號說明

1顯示屏

2工控機

3plc控制器

4磁阻電機

5磁阻驅動器

6磁頭

7磁尺

8豎直支柱

9升降滑塊

10飛輪

11上模具

12下模具

13斷路器

14變壓器

15開關電源

16控制電路

17主斷路器

具體實施方式

以下由特定的具體實施例說明本發明的實施方式，熟悉此技術的人士可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本發明的其他優點及功效。

請參閱圖1至圖4。須知，本說明書所附圖式所繪示的結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內容，以供熟悉此技術的人士了解與閱讀，並非用以限定本發明可實施的限定條件，故不具技術上的實質意義，任何結構的修飾、比例關係的改變或大小的調整，在不影響本發明所能產生的功效及所能達成的目的下，均應仍落在本發明所揭示的技術內容得能涵蓋的範圍內。同時，本說明書中所引用的如「上」、「下」、「左」、「右」、「中間」及「一」等的用語，亦僅為便於敘述的明了，而非用以限定本發明可實施的範圍，其相對關係的改變或調整，在無實質變更技術內容下，當亦視為本發明可實施的範疇。

如圖1所示，本發明提供一種螺旋壓力機的實時位移測控裝置，其包括上位機(即圖1中的工控機2)、與上位機相連的由plc控制器3構成的下位機，以及測量電動螺旋壓力機上的升降滑塊9實時位移和速度的測量機構，見圖2所示，測量機構包括置於電動螺旋壓力機的豎直支柱8內側的磁尺7，以及設在升降滑塊9上可讀取磁尺信號的磁頭6，磁頭6與plc控制器3相連，以及置於升降滑塊總行程上、下的兩個限位開關，兩個限位開關均與plc控 制器3相連。本發明採用磁尺和磁頭作為測量升降滑塊實時信息的測量機構，將升降滑塊的實時信息傳給plc控制器，使整個控制裝置可以利用升降滑塊的實時位移和實時速度等信息進行測控，實現滑塊多檔減速，滑塊位移、速度、打擊力等參數對工件成形性能影響的分析等功能。

為克服各電機之間的功率不平衡，導致單臺電機負載過重燒毀，本電動螺旋壓力機採用兩臺磁阻電機4作為同步動力源，每臺磁阻電機4均受一個磁阻驅動器5驅動，磁阻驅動器5與plc控制器3通過rs485協議通訊相連。本裝置採用了兩臺相同功率的磁阻電機4，由兩臺磁阻驅動器5驅動，有效克服傳統電機起動轉矩小、電流大、發熱量大的缺點，兩臺磁阻驅動器之間要達到功率平衡所需的信息，通過器磁阻驅動器自身的通訊功能實現。

上述磁阻驅動器5具有rs485通訊功能，便於與plc控制器直接通訊，升降滑塊打擊能量信息通過rs485通訊的方式由plc控制器發送給磁阻驅動器5，完成要求打擊動作。配合上述磁頭6測量的實時位移，本電動螺旋壓力機上的升降滑塊9可具有多檔減速功能，在接近上限位開關時，使升降滑塊速度處於低速狀態，有效減少機械制動器剎車時的機械磨損，機械液壓制動器剎車片壽命得到延長。

具體地，電動螺旋壓力機的具體結構如圖2所示，包括工作檯以及支撐工作檯的豎直立柱8，兩個磁阻電機4設於工作檯上均與飛輪10傳動相連，飛輪10與升降滑塊9傳動相連。升降滑塊的下方安裝上模具11，與升降滑塊相對的地面上設有下模具12，上述磁頭6設置在升降滑塊9上，在豎直立柱8的內側設有磁尺7，磁頭6能讀取磁尺7上的信息。

上述上位機即圖1中的工控機2採用嵌入式測控工控機，工控機2與顯示屏1相連。採用研華公司生產的無風扇嵌入式測控工控機，測控軟體採用labview語言編寫，按照數據幀格式實現下位機即plc控制器3和工控機2之間的信息傳輸。labview應用測控程序接收到的plc控制器3發送的數據幀解析後，在顯示屏1上顯示設備參數信息和速度、液壓壓力、打擊力等實時參數。本裝置可以存儲零件的工藝方案，將鍛打工序次數和上述磁阻電機的設置速度存儲，當要進行該種零件的加工時，可以從裝置中調出鍛打工藝進行打擊。

為實現位移採集，上述plc主控制器3上設有高速計數模塊，如圖3所示，磁頭6的a、b相脈衝輸出線分別與高速計數模塊的計數埠x0、x1相連。

如圖4所示，本螺旋壓力機的實時位移測控裝置採用變壓器14將三相電網中的380v交流電變壓成單相220v，單相220v作為螺旋壓力機的實時位移測控裝置(即圖4中控制電路16)的電源。電動螺旋壓力機控制裝置的主迴路採用交流380v三相電網供電，磁阻電機4、液壓泵、潤滑泵電機等由交流380v供電，控制電路16採用交流220v供電，電源分配示意 圖如圖4所示。裝置採用變壓器14將380v交流電變壓成單相220v，單相220v通過開關電源15與本測控裝置即控制電路16相連，實現各電機工作迴路和控制電路電氣上的隔離，阻止一部分諧波的傳輸，即阻止工廠電網和磁阻電機驅動器產生的諧波對控制電路的幹擾，有效防止傳感器的誤動作以及達到模擬量信號的穩定採集。

主電路採用主斷路器17進行保護，各支路也設有斷路器13進行保護，當控制電路短路時能自動斷電，保護設備及人身安全。磁阻電機採用專用磁阻驅動器進行控制，專用磁阻驅動器可以達到在過載、缺相、堵轉、電源電壓不平衡時對磁阻電機的有效保護。制動用的液壓泵電動機採用eocr電動機保護器進行保護。

本實施例中上述plc控制器採用臺達dvp可編程控制器，顯示屏為觸摸顯示屏。dvp可編程控制器與研華無風扇嵌入式工控機採用rs232進行通訊(見圖1所示)，將plc控制器3的編程口與工控機rs232接口採用電纜連接，採用modbus協議進行通訊。工控機2與10.4寸觸摸工業顯示屏連接，進行人機界面顯示，顯示屏1與工控機2採用vga接口，其中usb連接線用於顯示屏的觸摸功能。plc控制器3的rs485埠與磁阻驅動器5直接通訊，升降滑塊的運動信息通過rs485通訊的方式由plc控制器3發送給磁阻驅動器5，完成要求的寸動或打擊動作。

綜上所述，本發明的螺旋壓力機的實時位移測控裝置，採用磁尺和磁頭作為測量升降滑塊實時信息的測量機構，將升降滑塊的實時信息傳給plc控制器，使整個控制裝置可以利用升降滑塊的實時位移和實時速度等信息進行有效測控，提高實用性能。所以，本發明有效克服了現有技術中的種種缺點而具高度產業利用價值。

上述實施例僅例示性說明本發明的原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本發明的精神及範疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本發明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發明的權利要求所涵蓋。