節能數控螺旋壓力機及控制方法

2023-09-13 18:43:50 1

專利名稱：節能數控螺旋壓力機及控制方法
技術領域：
本發明提供一種節能數控螺旋壓力機及控制方法，屬於機械工業設備領域。
背景技術：
中國專利號為ZL200520125153. 5，名稱為數控螺旋壓力機的發明專利公 開了開關磁阻電機驅動的螺旋壓力機，其大齒輪與螺杆作旋轉運動。中國專利號為 ZL200420064892. 3的發明專利公開了一種電動螺旋壓力機，電動機通過小齒輪驅動大齒輪 作螺旋運動，由螺旋副把大齒輪和螺杆的螺旋運動轉換為滑塊的直線運動，缺陷是電機連 接小齒輪，電機軸受衝擊力較大，電機軸易疲勞破壞，不容易保持電機軸和齒輪軸同心；缺 少壓力精確控制措施。

發明內容
本發明要解決的技術問題是克服現有技術存在的問題，提供一種能有效避免電 機軸過載，並能夠精確控制噸位的節能數控螺旋壓力機及控制方法。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是該節能數控螺旋壓力機，包括電機、 上傳動系統、螺旋壓力機、制動器和控制系統，上傳動系統分別連接電機、螺旋壓力機和制 動器，控制系統連接電機和制動器的控制端，其特徵在於上傳動系統包括皮帶傳動、齒輪 傳動和起固定作用的半齒輪箱、傳動箱、皮帶張力調整裝置和皮帶平面度調整裝置，設置噸 位儀，噸位儀安裝在螺旋壓力機上其輸出端連接控制系統。半齒輪箱包括前半箱和後半箱，前半箱和後半箱固定連接；傳動箱包括左立臂、右 立臂和上蓋板，左立臂底端連接螺旋壓力機的左上端，右立臂底端連接螺旋壓力機的右上 端，上蓋板的右端連接右立臂，上蓋板的左端連接半齒輪箱，半齒輪箱連接左立臂的內側； 皮帶張力調整裝置包括調整板、轉軸和調整螺栓，電機固定在調整板上，調整板滑動連接轉 軸，轉軸固定在右立臂上，調整螺栓安裝在調整板上並頂緊右立臂；皮帶平面度調整裝置設 置在傳動箱上，皮帶平面度調整裝置由第一螺母、第一螺絲、第二螺母和第二螺絲組成，第 一螺母安裝在左立臂上，第一螺絲擰緊在第一螺母內，第二螺母安裝在調整板上，第二螺絲 擰緊在第二螺母上。皮帶張力調整裝置安裝在左側，轉軸固定在左立臂上，調整螺栓安裝在調整板上 並頂緊左立臂。齒輪傳動連接半齒輪箱和螺旋壓力機，齒輪傳動包括小齒輪軸、大齒輪，大齒輪和 小齒輪軸嚙合傳動，大齒輪連接螺旋壓力機的螺杆，電機輸出軸連接皮帶傳動的輸入端，皮 帶傳動的輸出端固定在小齒輪軸上，軸端連接制動器，小齒輪軸通過軸承連接半齒輪箱。小齒輪軸是一體式或齒輪組合式或分段齒輪組合式，齒輪組合式包括小齒輪、傳 動軸和平鍵，小齒輪通過平鍵固定連接傳動軸，傳動軸通過軸承連接小齒輪箱。分段齒輪組合式包括分段小齒輪、傳動軸和平鍵，分段小齒輪通過平鍵固定連接 傳動軸，傳動軸通過軸承連接小齒輪箱。
大齒輪是一體式或調節式。調節式是在大齒輪上增設轉動慣量調節圈，轉動慣量調節圈設置在大齒輪的端部 或大齒輪內。轉動慣量調節圈是一體式或組合式，組合式由多片組合而成。壓力設定值F2輸入控制系統，控制系統比較壓力實時監測值h、FQ及其差值AFi
F.AF,
和轉速實時監測值…、^及其差值A…，控制系統按公式約=^^，調整電機轉速。式
中，A = 「《。，AFi = FrF0, 。為tQ時刻的電機轉速，FQ為時的壓力檢測值，… 為、時刻的電機轉速，&為時的壓力檢測值，《2為t2時刻的電機轉速，F2為壓力設定值。與現有技術相比，本發明的節能數控螺旋壓力機及控制方法所具有的有益效果 是通過增設皮帶傳動連接齒輪傳動，既能保證開關磁阻電機提供基速下的動力轉矩，又能 有效保護電機軸。通過增設半齒輪箱，保證齒輪傳動的精度，通過增設調整裝置，使皮帶張 緊，增加傳動力矩。通過增加定位螺絲，方便調整皮帶的平面度。所述的控制方法是通過增 設噸位儀，將壓力設定值輸入控制系統，控制系統比較壓力設定值和壓力實時監測值的差 值，控制系統按公式計算，調整電機轉速，實現壓力的精確控制。


圖1是本發明實施例1的結構示意圖。圖2是本發明實施例2的結構示意圖。圖3是本發明實施例3的結構示意圖。圖中1、電機2、調整板3、轉軸4、調整螺栓5、右立臂6、小皮帶輪7、皮帶8、 上蓋板9、大皮帶輪10、制動器11、小齒輪軸12、前半箱13、後半箱14、軸承15、左立 臂16、螺杆17、大齒輪18、滑塊19、螺旋壓力機20、開關量輸出板21、觸控螢幕22、控制器 23、開關量輸入板24、PLC可編程控制器25、第一螺母26、第一螺絲27第二螺母、28、第 二螺絲29、行程開關30、噸位儀31、小齒輪、32、傳動軸33、平鍵34轉動慣量調整圈35 分段式小齒輪。
具體實施例方式如圖1所示實施例1該節能數控螺旋壓力機，由電機1、調整板2、轉軸3、調整螺栓4、右立臂5、小皮帶 輪6、皮帶7、上蓋板8、大皮帶輪9、制動器10、小齒輪軸11、前半箱12、後半箱13、軸承14、 左立臂15、螺杆16、大齒輪17、滑塊18、螺旋壓力機19、開關量輸出板20、觸控螢幕21、控制器 22、開關量輸入板23、PLC可編程控制器24、第一螺母25、第一螺絲26、第二螺母27、第二螺 絲28、行程開關29和噸位儀30組成。電機輸出軸連接小皮帶輪6，小皮帶輪6與大皮帶輪 9用皮帶7傳動，大皮帶輪9固定在小齒輪軸11上，軸端連接制動器10，小齒輪軸11通過 軸承14連接半齒輪箱，半齒輪箱由前半箱12和後半箱13組成，前半箱12和後半箱13固 定連接；傳動箱包括左立臂15、右立臂5和上蓋板8，右立臂5為「S」形，左立臂15底端連 接螺旋壓力機19的左上端，右立臂5底端連接螺旋壓力機19的右上端，上蓋板8的右端連
5接右立臂5，上蓋板8的左端連接半齒輪箱，半齒輪箱連接左立臂15的內側；皮帶張力調整 裝置由調整板2、轉軸3和調整螺栓4組成，電機1固定在調整板2上，調整板2滑動連接轉 軸3，轉軸3固定在右立臂5上，調整螺栓4安裝在調整板2上並頂緊右立臂5 ；皮帶平面度 調整裝置設置在傳動箱上，皮帶平面度調整裝置由第一螺母25、第一螺絲26、第二螺母27 和第二螺絲28組成，第一螺母25安裝在左立臂15上，第一螺絲26擰緊在第一螺母25內， 第二螺母27安裝在調整板2上，第二螺絲28擰緊在第二螺母27上。
第一螺母25和第一螺絲26，第二螺母27和第二螺絲28兩組中有一組可以採用支 撐板代替。齒輪傳動連接半齒輪箱和螺旋壓力機19，齒輪傳動由小齒輪軸11、大齒輪17，大 齒輪17和小齒輪軸11嚙合傳動，大齒輪17連接螺旋壓力機的螺杆16，電機1輸出軸連接 小皮帶輪6。電機1控制端接控制器22，控制器22連接PLC可編程控制器24，開關量輸入板 23、噸位儀30的輸出口連接PLC可編程控制器24，PLC可編程控制器24連接觸控螢幕21和 開關量輸出板20。工作原理及工作過程如下電機1起動後，通過皮帶傳動和齒輪傳動，驅動螺旋壓力機的螺杆16做轉動，皮帶 傳動和齒輪傳動系統的轉動慣量加速積蓄電機1提供的能量，螺旋壓力機19利用積蓄的能 量壓制工件。根據工件的工藝不同，操作人員輸入電機1轉速和壓力設定值，電機轉速由電機 本身所帶的角位移傳感裝置實時反饋給控制系統。壓力設定值F2輸入控制系統，控制系統比較壓力實時監測值I &及其差值AFi
和轉速實時監測值…、^及其差值A…，控制系統按公式約-^1，調整電機轉速。式
中，A = 「《。，AFi = FrF0, 。為tQ時刻的電機轉速，FQ為時的壓力檢測值，… 為、時刻的電機轉速，&為時的壓力檢測值，《2為t2時刻的電機轉速，F2為壓力設定值。在增設的半齒輪箱內，先安裝小齒輪軸11後，把前半箱12、後半箱13固定連接， 電機1安裝在調整板2上，用調整螺栓4使調整板2繞轉軸3轉動，使皮帶7拉緊，在觸摸 屏21輸入轉速、壓力工藝參數，按下啟動按鈕，PLC可編程控制器24發出開關信號鬆開制 動器10，電機1接到控制器22的控制信號及其轉速啟動信號，帶動小皮帶輪6轉動，小皮帶 輪6帶動大皮帶輪9轉動，大皮帶輪9帶動小齒輪31轉動，小齒輪31帶動大齒輪17轉動， 大齒輪17帶動螺杆16轉動，皮帶傳動和齒輪傳動慣量加速積蓄電機提供的能量，螺旋壓力 機19利用積蓄的能量壓制工件，壓制工件時的衝擊力，經皮帶傳動傳給電機1，皮帶緩衝作 用減小衝擊負載，有效保護電機1軸，打擊結束後，電機1反轉返回，行程開關29發信號給 控制系統，電機1與制動器10實施制動。參照圖2實施例2對於大皮帶輪較大的大型節能數控螺旋壓力機，電機1與小齒輪31同側，可有效 避免皮帶過長。此種結構的右立臂5的形狀不同於實施例1，是直形。為了避免小齒輪長期工作出現磨損，影響小齒輪的使用壽命，小齒輪軸可以由小齒輪31、傳動軸32和平鍵33組成。平鍵33可以是2個或3個，小齒輪31 —部分磨損後， 可轉動調整小齒輪31位置，有效增加小齒輪31的壽命。為了提高生產效率，在大齒輪17端部增設轉動慣量調節圈34，轉動慣量調節圈 34緊固在大齒輪17端部，以調節轉動慣量，達到在生產率調節時調節電機轉速和壓力的目 的。參照圖3實施例3為了避免小齒輪長期工作出現磨損，影響小齒輪的使用壽命，小齒輪軸可以由分 段小齒輪35、傳動軸32和平鍵33組成。分段小齒輪35為兩段通過平鍵33與傳動軸32連 接。當使用一段時間，分段小齒輪35 —部分磨損後，可以將上下互換來調整分段小齒輪35 位置，有效增加分段小齒輪35的壽命。其餘同實施例1。為了提高生產效率，在大齒輪17內增設轉動慣量調節圈34，轉動慣量調節圈34緊 固在大齒輪17內。轉動慣量調節圈34是一體式或組合式，組合式由多片組合而成。以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非是對本發明作其它形式的限制，任 何熟悉本專業的技術人員可能利用上述揭示的技術內容加以變更或改型為等同變化的等 效實施例。但是凡是未脫離本發明技術方案內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所 作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬於本發明技術方案的保護範圍。
權利要求
一種節能數控螺旋壓力機，包括電機(1)、上傳動系統、螺旋壓力機(19)、制動器(10)和控制系統，上傳動系統分別連接電機(1)、螺旋壓力機(19)和制動器(10)，控制系統連接電機(1)和制動器(10)的控制端，其特徵在於上傳動系統包括皮帶傳動、齒輪傳動和起固定作用的半齒輪箱、傳動箱、皮帶張力調整裝置和皮帶平面度調整裝置，設置噸位儀(30)，噸位儀(30)安裝在螺旋壓力機(19)上其輸出端連接控制系統。
2.根據權利要求1所述的節能數控螺旋壓力機，其特徵在於半齒輪箱包括前半箱 (12)和後半箱(13)，前半箱(12)和後半箱(13)固定連接；傳動箱包括左立臂(15)、右立 臂(5)和上蓋板(8)，左立臂(15)底端連接螺旋壓力機(19)的左上端，右立臂(5)底端連 接螺旋壓力機(19)的右上端，上蓋板(8)的右端連接右立臂(5)，上蓋板(8)的左端連接半 齒輪箱，半齒輪箱連接左立臂(15)的內側；皮帶張力調整裝置包括調整板(2)、轉軸(3)和 調整螺栓(4)，電機(1)固定在調整板(2)上，調整板(2)滑動連接轉軸(3)，轉軸(3)固定 在右立臂(5)上，調整螺栓(4)安裝在調整板(2)上並頂緊右立臂(5)；皮帶平面度調整裝 置設置在傳動箱上，皮帶平面度調整裝置由第一螺母(25)、第一螺絲(26)、第二螺母(27) 和第二螺絲(28)組成，第一螺母(25)安裝在左立臂(15)上，第一螺絲(26)擰緊在第一螺 母(25)內，第二螺母(27)安裝在調整板(2)上，第二螺絲(28)擰緊在第二螺母(27)上。
3.根據權利要求2所述的節能數控螺旋壓力機，其特徵在於皮帶張力調整裝置安裝 在左側，轉軸(3)固定在左立臂(15)上，調整螺栓(4)安裝在調整板(2)上並頂緊左立臂 (15)。
4.根據權利要求1所述的節能數控螺旋壓力機，其特徵在於齒輪傳動連接半齒輪箱 和螺旋壓力機(19)，齒輪傳動包括小齒輪軸、大齒輪(17)，大齒輪(17)和小齒輪軸嚙合傳 動，大齒輪(17)連接螺旋壓力機的螺杆(16)，電機輸出軸連接皮帶傳動的輸入端，皮帶傳 動的輸出端固定在小齒輪軸上，軸端連接制動器(10)，小齒輪軸通過軸承(14)連接半齒輪 箱。
5.根據權利要求4所述的節能數控螺旋壓力機，其特徵在於小齒輪軸是一體式或齒 輪組合式或分段齒輪組合式，齒輪組合式包括小齒輪(31)、傳動軸(32)和平鍵(33)，小齒 輪(31)通過平鍵(33)固定連接傳動軸(32)，傳動軸(32)通過軸承(14)連接小齒輪箱。
6.根據權利要求5所述的節能數控螺旋壓力機，其特徵在於分段齒輪組合式包括分 段小齒輪(35)、傳動軸(32)和平鍵(33)，分段小齒輪(35)通過平鍵(33)固定連接傳動軸 (32)，傳動軸(32)通過軸承(14)連接小齒輪箱。
7.根據權利要求4所述的節能數控螺旋壓力機，其特徵在於大齒輪(17)是一體式或 調節式。
8.根據權利要求7所述的節能數控螺旋壓力機，其特徵在於調節式是在大齒輪(17) 上增設轉動慣量調節圈(34)，轉動慣量調節圈(34)設置在大齒輪(17)的端部或大齒輪 (17)內。
9.根據權利要求1所述的節能數控螺旋壓力機，其特徵在於轉動慣量調節圈是一體 式或組合式，組合式由多片組合而成。
10.一種權利要求1所述的節能數控螺旋壓力機的控制方法，其特徵在於壓力設定值 F2輸入控制系統，控制系統比較壓力實時監測值FiA及其差值AFi和轉速實時監測值…、F風 。及其差值AWl，控制系統按公式約二^^，調整電機轉速。式中，▲%= 「《。，AF: = F^Fy %為、時刻的電機轉速，&為％時的壓力檢測值，為、時刻的電機轉 速，&為時的壓力檢測值，《2為t2時刻的電機轉速，F2為壓力設定值。
全文摘要
一種節能數控螺旋壓力機，屬於機械工業設備領域。上傳動系統包括皮帶傳動、齒輪傳動和起固定作用的半齒輪箱、傳動箱、皮帶張力調整裝置和皮帶平面度調整裝置，設置噸位儀(30)，噸位儀(30)安裝在螺旋壓力機(19)上其輸出端連接控制系統。通過增設皮帶傳動連接齒輪傳動，既能保證開關磁阻電機提供基速下的動力轉矩，又能有效保護電機軸。通過增設半齒輪箱，保證齒輪傳動的精度，通過增設調整裝置，使皮帶張緊，增加傳動力矩。通過增加定位螺絲，方便調整皮帶的平面度。既能保證壓力的精確控制，又能有效保護電機軸等優點。
文檔編號B30B1/18GK101979241SQ20101028268
公開日2011年2月23日 申請日期2010年9月13日 優先權日2010年9月13日
發明者趙婷婷 申請人:山東理工大學;山東科匯電力自動化有限公司