CN101004610A

CN101004610A - 运动部件终位置自动控制装置

Info

Publication number: CN101004610A
Application number: CN 200610005308
Authority: CN
Inventors: 张挺胜; 张本源; 张先荣; 张挺锋
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-01-18
Filing date: 2006-01-18
Publication date: 2007-07-25

Abstract

本发明涉及一种运动部件位置控制装置。运动部件终位置自动控制装置，其特征在于它包括位移传感器、数据采集模块、CPU微处理器、电机变极模块、电机变频模块、变极多速电机，位移传感器位于运动部件或传动装置或变极多速电机处，位移传感器由信号线与数据采集模块的输入相连，数据采集模块的输出与CPU微处理器的输入相连，CPU微处理器的输出分别与电机变极模块、电机变频模块的输入相连，电机变极模块的输出与变极多速电机的各极接口相连，电机变频模块的输出与变极多速电机的低速极接口相连。本发明具有成本低、控制精度高的特点。

Description

运动部件终位置自动控制装置

技术领域

本发明涉及一种运动部件位置控制装置，具体涉及一种运动部件最终位置控制精确度高的装置。

背景技术

电机驱动运动部件作运动且要求对最终位置自动精确定位的例子很多，例如冶金锻压设备辊式板材矫正机中的工作辊的升降运动和辊式卷板机中工作辊的水平运动，工作辊的压下量、开口量和水平移动量均要求自动精确控制其最终位置，再如卷筒钢板开卷矫平剪切生产线要对每次剪切的钢板长度进行精确控制，需对主传动电机调速并对输出钢板长度(或工作辊转角)进行检测，由于电机功率较大，采用步进电机或伺服电机成本较高，采用普通电机变频成本也较高，有时效果不理想。

当机械运动控制工作辊两端同步运动时，由于不能自动控制每端的最终位置，只能将两端调好初始位置刚性连接，由一台电机驱动，减速装置中采用伞齿轮或蜗轮变换方向。

发明内容

针对上述不足，本发明的主要目的在于提供一种成本低、控制精度高的运动部件终位置自动控制装置。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：运动部件终位置自动控制装置，其特征在于它包括位移传感器、数据采集模块、CPU微处理器、电机变极模块、电机变频模块、变极多速电机，位移传感器位于运动部件或传动装置或变极多速电机处，位移传感器由信号线与数据采集模块的输入相连，数据采集模块的输出与CPU微处理器的输入相连，CPU微处理器的输出分别与电机变极模块、电机变频模块的输入相连，电机变极模块的输出与变极多速电机的各极接口相连，电机变频模块的输出与变极多速电机的低速极接口相连。

本发明采用上述结构，电机变频模块的配置与电机的极数无关，只与电机功率有关，可降低控制装置的成本。电机在低速级变频，调低电机低速级的速度，相对普通电机调频变速，同样的调速范围，调速和输出转矩的性能较好，或速度更低控制精度更高。

变极多速电机低速级输出转矩略低于高速级，由于在低速级运行时间短以及动静摩擦系数的不同，不会给传动装置和高速级功率配置增加负担。

附图说明

图1为本发明的实施例1示意图，图中：1-下辊、2-下辊轴承座、3-链轮、4-双速电机、5-连接轴及法兰连接器、6-蜗杆蜗轮副、7-丝杆螺母副、8-控制系统、9-位移传感器。

图2为本发明的实施例2示意图，图中：10-上辊、11-上辊轴承座、12-旋转编码器。

图3为本发明的实施例3示意图。

图4为本发明的实施例4示意图，图中：13-减速机、14-工作辊、15-工作辊轴承座。

图5为本发明的实施例5示意图，图中：16-油缸、17-双速电机、18-油泵、19-阀件。

图6为本发明的实施例6示意图，图中：20-活动横梁。

图7为本发明的实施例7示意图，图中：21-油缸、22-固定机架、23-活动小车、24-拉杆、25-尾部机架、26-火车轮对、27-底盘。

图8为本发明的结构示意图。

具体实施方式

如图8所示，运动部件终位置自动控制装置，它包括位移传感器、数据采集模块、CPU微处理器、电机变极模块、电机变频模块、变极多速电机，位移传感器位于运动部件或传动装置或变极多速电机处，位移传感器由信号线与数据采集模块的输入相连，数据采集模块的输出与CPU微处理器的输入相连，CPU微处理器的输出分别与电机变极模块、电机变频模块的输入相连，电机变极模块的输出与变极多速电机的各极接口相连，电机变频模块的输出与变极多速电机的低速极接口相连。控制系统8包括数据采集模块、CPU微处理器、电机变极模块、电机变频模块。CPU微处理器可为单片机、PLC、工控机等。

实施例1：

如图1所示，为水平下调式辊式卷板机下辊机械水平移动使用本运动部件终位置自动控制装置的实施例。传动装置为链轮3、连接轴及法兰连接器5、蜗杆蜗轮副6、丝杆螺母副7；运动部件为下辊轴承座2及下辊1。位移传感器设在下辊轴承座2处。下辊相对应上辊在床身导轨上作水平移动，双速电机4通过链轮3、连接轴及法兰连接器5、蜗杆蜗轮副6、丝杆螺母副7驱动下辊轴承座2及下辊1水平移动，电机变频模块设在控制系统8中，电机变频模块的大小根据双速电机4的低速极功率配置，法兰连接器调节下辊1两端的相互初始位置后固定，在控制系统8中设置下辊1的水平移动量，控制系统根据设定值和采集数据判断，运动部件行程长时，控制系统8使双速电机4先在高速级工作，运动部件行程短或下辊1水平移动接近终位置时，控制系统8使双速电机4在低速级工作并对低速级变频，调低电机低速级的速度，控制下辊1的终位置以一定的精度满足设定值的要求。电机变频模块根据双速电机4的低速级功率配置，降低了控制装置的成本，双速电机4在低速级变频，调低电机低速级的速度，调速和输出转矩的性能较好，或速度更低控制精度更高。辊式板材矫正机中工作辊的机械升降运动即工作辊的压下量、开口量的控制装置，当压下电机是一台时与本例相同，是两台时与实施例3相似。

实施例2：

如图2所示，为辊式卷板机上辊机械升降运动使用本运动部件终位置自动控制装置的实施例。传动装置为链轮3、连接轴及法兰连接器5、蜗杆蜗轮副6、丝杆螺母副7；运动部件为上辊轴承座11及上辊10。上辊相对应下辊作升降运动，双速电机4通过链轮3、连接轴及法兰连接器5、蜗杆蜗轮副6、丝杆螺母副7驱动上辊轴承座11及上辊10升降运动，位移传感器(旋转编码器12)设在双速电机4的轴上，控制系统8中的电机变频模块的大小根据双速电机4的低速极配置，法兰连接器调节上辊两端的相互初始位置后固定，在控制系统8中设置上辊10的升降移动量，控制系统根据设定值和采集数据判断，运动部件行程长时，控制系统8使双速电机4先在高速级工作，运动部件行程短或下辊1水平移动接近终位置时，控制系统8使双速电机4从高速级变到低速级工作，在低速级变频，调低双速电机低速级的速度，控制上辊的终位置以一定的精度满足设定值的要求。

实施例3：

如图3所示，为辊式卷板机上辊机械升降运动使用本运动部件终位置自动控制装置的实施例。传动装置为链轮3、连接轴及法兰连接器5、蜗杆蜗轮副6、丝杆螺母副7；运动部件为上辊轴承座11及上辊10。控制系统8用实施例2所述的控制装置分别控制上辊10两端的上辊轴承座11，位移传感器(旋转编码器12)设在双速电机4的轴上，控制系统8控制上辊10两端的上辊轴承座11的终位置以一定的精度满足设定值的要求。由于上辊10两端的上辊轴承座11分别控制升降，蜗杆蜗轮副6可改为齿轮副，双速电机4的轴与丝杆轴平行。

实施例4：

如图4所示，为卷筒钢板开卷矫平剪切生产线中辊式板材矫正机使用本运动部件终位置自动控制装置的实施例。传动装置为减速机13；运动部件为工作辊14。工作辊14为生产线中辊式板材矫正机的下排工作辊，下排工作辊数比上排多一根，工作辊14安装在工作辊轴承座15上，工作辊14为分辊驱动，双速电机4通过减速机13驱动工作辊14旋转，位移传感器(旋转编码器12)可设在出料端的最后一根工作辊或其传动装置的任一级(含双速电机4)上，本实施例旋转编码器12设在出料端的最后一根工作辊的双速电机4的轴上(箭头方向指向出料侧)，剪板机设在辊式板材矫正机的出料侧，电机变频模块设在控制系统8中，电机变频模块的大小根据双速电机4的低速极功率配置，控制系统8从旋转编码器12检测到输出钢板长度接近设定值时，控制系统8使双速电机4在低速级工作并对低速级变频，调低电机低速级的速度，控制剪板机剪断钢板，控制输出钢板长度以一定的精度满足设定值的要求。根据不同的精度要求，剪板机剪断钢板时双速电机4可停机，也可不停机。

实施例4可用于辊式卷板机的主传动，在进出料工作辊上各设一个旋转编码器12。

实施例4中出料端的最后一根工作辊可为被动辊，旋转编码器12设在规格较小的减速机输入轴上，减速机成增速机，提高测量精度。

实施例5：

如图5所示，为辊式卷板机上辊液压升降运动使用本运动部件终位置自动控制装置的实施例。传动装置为油缸16、油泵18、阀件19组成；运动部件为上辊10、上辊轴承座11。上辊10两端的上辊轴承座11分别由两个油缸16驱动作升降运动，两个位移传感器9设在上辊10两端的上辊轴承座11处，双速电机17分别驱动两个油泵18，两套阀件19向两个油缸16供油，阀件19中的方向控制阀采用普通方向阀，控制系统8中的电机变频模块的大小根据双速电机17的低速极配置，在控制系统8中设置上辊10升降移动量，控制系统根据设定值和采集数据判断，运动部件行程长时，控制系统8使双速电机4先在高速级工作，运动部件行程短或下辊1水平移动接近终位置时，控制系统8使双速电机17从高速级变到低速级工作，在低速级变频，调低双速电机低速级的速度，控制系统8通过两个位移传感器9比较并控制上辊10两端的上辊轴承座11在运动中位置差值，防止上辊10的倾斜量过大，当一端的上辊轴承座11比另一端快到一定值时，阀件19暂停向该油缸供油，直到位置差值小于规定的值，最终控制上辊10两端的上辊轴承座11的终位置以一定的精度满足设定值的要求。

实施例1和实施例5可存在于一台辊式卷板机中，即上辊液压升降运动，下辊机械水平移动，两者可不同时动作或不需同时变速，可共用一套控制系统8，共用一台电机变频模块。

实施例1、实施例4和实施例5可存在于一台辊式卷板机中，即上辊液压升降运动、下辊机械水平移动、主传动，三者可不同时动作或不需同时变速，可共用一套控制系统8，共用一台电机变频模块。

实施例5可用于数控液压折弯机上梁及上模的液压升降运动的调速和终位置自动控制。

实施例6：

如图6所示，为辊式板材矫正机活动横梁液压升降运动使用本运动部件终位置自动控制装置的实施例。传动装置为四套油缸16、油泵18、阀件19；运动部件为活动横梁20。位移传感器设在活动横梁20的4个角。上排工作辊安装在活动横梁上，相对应下排工作辊作升降运动，4个油缸分别驱动活动横梁20的4个角，箭头方向为进出料方向，两台双速电机17分别执行辊式板材矫正机进料和出料侧的开口量的终位置控制，同时保持本侧上排工作辊与下排工作辊的平行。本实施例为一套控制系统8控制两套实施例5的液压升降运动。

实施例7：

如图7所示，为轮轴压装机主油缸运动使用本运动部件终位置自动控制装置的实施例。传动装置为油泵18、阀件19、油缸21；运动部件为火车轮对26。位移传感器设在油缸21等处。固定机架22、尾部机架25、两个拉杆24组成一个固定的受力框架放在底盘27上，油缸21安装在固定机架中心，被压装的工件火车轮对26放在活动小车23上，油缸21通过安装在活塞杆头部和尾部机架25上的工具实现轮对和制动轮的压装，双速电机4驱动油泵18，阀件19向油缸21供油(空载行程另有低压大流量泵供油)，阀件19中的方向控制阀采用普通方向阀，控制系统8中的电机变频模块的大小根据双速电机4的低速极配置，另有其它位移传感器图中未画出，在控制系统8中计算和设置活塞杆的位移量，控制系统8从位移传感器上检测到移动接近终位置时，控制系统8使双速电机4从高速级变到低速级工作，在低速级变频，调低双速电机低速级的速度，最终控制两车轮和两制动轮之间的距离达到设定的要求。

本发明既适于新产品开发也适于老设备改造。

Claims

1.运动部件终位置自动控制装置，其特征在于它包括位移传感器、数据采集模块、CPU微处理器、电机变极模块、电机变频模块、变极多速电机，位移传感器位于运动部件或传动装置或变极多速电机处，位移传感器由信号线与数据采集模块的输入相连，数据采集模块的输出与CPU微处理器的输入相连，CPU微处理器的输出分别与电机变极模块、电机变频模块的输入相连，电机变极模块的输出与变极多速电机的各极接口相连，电机变频模块的输出与变极多速电机的低速极接口相连。