CN103909560A - 一种自动变频变幅振动装置及其振动调节方法 - Google Patents

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Abstract

本发明具体涉及一种自动变频变幅振动装置及其振动调节方法，包括伺服电机、传动轴、联轴器、惯性偏心轴和振动台，伺服电机至少有两对四个并且转速相同、方向相反，伺服电机的输出轴连接传动轴，传动轴的另一端通过联轴器连接惯性偏心轴，惯性偏心轴通过轴承固定在振动台下方。结构简单，效率高，节能，克服了非自动变频、变幅振动系统电机的重载频繁启动的大电流冲击，同时也没有同步齿轮箱或带轮箱等所产生的故障及效率损失。

Description

一种自动变频变幅振动装置及其振动调节方法
技术领域
本发明具体涉及一种自动变频变幅振动装置及其振动调节方法。
背景技术
混凝土小型砌块成型机的核心部件是振动密实成型装置，是一种能产生振动的振动台。振动台上放有托板，托板上是模具（模芯-型腔、物料、压头），由振动台产生振动力使物料密实成型。由于制品不同（规格尺寸、物料、空心率、制品强度等），使之快速有效的成型密实，就需要一种能够根据不同的要求，提供不同的振动参数的振动台（振幅、振频）。
现有的振动装置主要由以下几种：
（1）惯性式定频定幅强迫式振动台。振动台产生的振频、振幅是固定不变的，又分同步和不同步两种。一般驱动由“电动机或液压马达”—皮带传动—“同步齿轮箱或直接驱动”—惯性偏心轴组成的振动箱。
（2）惯性式变频、机械有级变幅振动系统。由“变频电机或液压马达”—“同步齿轮箱或直接驱动”—惯性偏心轴组成的振动箱，可人工更换或增加偏心块的质量和偏心距，来有级地调整振幅。
（3）机械式“自动变频、变幅”振动系统。由变频电机—双面-带轮箱—伺服油缸—惯性偏心轴组成的振动箱。
其中，同步齿轮箱或带轮箱，容易产生很多故障，使用过程中比较麻烦；惯性式非自动的系统需要人工操作实现振幅调整，这样电机的重载频繁启动容易造成大电流的冲击。
发明内容
本发明的目的是提供一种自动变频变幅振动装置及其振动调节方法，克服现有的振动装置中同步齿轮箱或带轮箱，容易产生很多故障；人工操作调幅易产生大电流冲击的问题。
为此，本发明提供了一种自动变频变幅振动装置，包括伺服电机，伺服电机的输出轴连接传动轴，传动轴的另一端通过联轴器连接振动轴，振动轴通过轴承固定在振动台下方并与振动台在水平方向上保持平行，振动轴上套装有偏心块振子，伺服电机的个数为偶数且至少有四个，并且中间两个伺服电机为一组，两边的伺服电机为一组，所述的两组伺服电机并排分布，每组中的两个伺服电机同步启动、转速相同、方向相反。。
上述装置还包括电控系统，所述电控系统由控制伺服电机的伺服控制器、编程控制信息的计算机控制器和人机操控面板组成，其中人机操控面板联接计算机控制器，计算机控制器联接伺服控制器。
所述的两组伺服电机并排排列，每组中的两个伺服电机同步启动、转速相同、方向相反。
一种适用于所述的装置的振动调节方法，包括下列步骤，
步骤一：根据所要进行振动密实成型的材料的性质在伺服控制器上进行设置程序，用以控制各组伺服电机的运动状态和时间；
步骤二：启动一组伺服电机，开始进行振动密实成型；
步骤三：在伺服控制器作用下，另一组伺服电机开始工作，并与步骤二中的伺服电机保持设置的相位差。
上述振动调节方法中，两组伺服电机之间包括以下几个状态：
1）中间组伺服电机与两边组伺服电机相位相差90°，此时两组电机产生的水平激振力能够相互抵消且不产生力偶，竖直方向上的激振分力进行叠加产生不同于两组电机独立工作产生的振幅，改变各自的频率，也能产生不同的频率叠加效果；
2）中间组伺服电机与两边组伺服电机相位相差180°，此时两组电机产生的激振力大小相等方向相反，始终能相互抵消，并且产生的力偶也相互抵消，四个伺服电机工作，但是振动台不振动；
3）中间组伺服电机与两边组伺服电机相位相差270°，此时两组电机产生的水平激振力能够相互抵消且产生的力偶也相互抵消，竖直方向上的分力进行叠加产生不同于两组电机独立工作产生的振幅，改变各自的频率，也能产生不同的频率叠加效果；
4）中间组伺服电机与两边组伺服电机相位相差360°，此时两组电机产生大小相等方向相同的激振力，整体进行叠加，产生最大的激振力，继而生成最大的振幅，改变伺服电机的频率，也能改变振动频率；
5）中间组伺服电机与两边组伺服电机相位相差其他角度，这些角度下产生的激振力处于上述四个角度的中间值，根据不同的参与振动的质量和物料容重及粒径来选择两组电机相差的相位角。
本发明提供的这种自动变频变幅振动装置，可根据不同物料、不同规格尺寸、不同强度要求的制品，即不同的参与振动的质量和物料容重及粒径选择与之相配的激振参数（激振力，激振频率），使振动台产生优化的振频和振幅，使之成型和密实效率和效果最佳（快速密实）。结构简单，效率高，节能，克服了非自动变频、变幅振动系统电机的重载频繁启动的大电流冲击，同时也没有同步齿轮箱或带轮箱等所产生的故障。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明整体结构示意图。
图2是单个伺服电机连接结构示意图。
图3是伺服电机的电控系统图。
图4是两组电机相位差为90°的叠加效果图和受力分析图。
图5是两组电机相位差为180°的叠加效果图和受力分析图。
图6是两组电机相位差为270°的叠加效果图和受力分析图。
图7是两组电机相位差为360°的叠加效果图和受力分析图。
附图标记说明：1、伺服电机；2、传动轴；3、联轴器；4、振动轴；5、振动台；6、偏心块振子。
具体实施方式
一种自动变频变幅振动装置，如图1和图2所示，包括伺服电机1，伺服电机1的输出轴连接传动轴2，传动轴2的另一端通过联轴器3连接振动轴4，振动轴4通过轴承固定在振动台5下方并与振动台5在水平方向上保持平行，振动轴4上套装有偏心块振子6，伺服电机1的个数为偶数且至少有四个，并且中间两个伺服电机1为一组，两边的伺服电机1为一组，所述的两组伺服电机1并排分布，每组中的两个伺服电机1同步启动、转速相同、方向相反。
还包括电控系统，如图3所示，所述电控系统由控制伺服电机1的伺服控制器、编程控制信息的计算机控制器和人机操控面板组成，其中人机操控面板联接计算机控制器，计算机控制器联接伺服控制器，这里的伺服控制器采用北京时光科技公司生产的IMS系列伺服控制器。
一种适用于所述的装置的振动调节方法，包括下列步骤，
步骤一：根据所要进行振动密实成型的材料的性质在伺服控制器上进行设置程序，用以控制各组伺服电机1的运动状态和时间；
步骤二：启动一组伺服电机1，开始进行振动密实成型；
步骤三：在伺服控制器作用下，另一组伺服电机1开始工作，并与步骤二中的伺服电机1保持设置的相位差。
上述振动调节方法中，两组伺服电机1之间包括以下几个状态：
1、中间组的伺服电机1与两边组的伺服电机1相位相差90°，如图4所示，此时两组电机产生的水平激振力能够相互抵消且不产生力偶，竖直方向上的激振分力进行叠加产生不同于两组电机独立工作产生的振幅，改变各自的频率，也能产生不同的频率叠加效果；
2、中间组的伺服电机1与两边组的伺服电机1相位相差180°，如图5所示，此时两组电机产生的激振力大小相等方向相反，始终能相互抵消，并且产生的力偶也相互抵消，四个伺服电机1工作，但是振动台不振动；
3、中间组的伺服电机1与两边组的伺服电机1相位相差270°，如图6所示，此时两组电机产生的水平激振力能够相互抵消且产生的力偶也相互抵消，竖直方向上的分力进行叠加产生不同于两组电机独立工作产生的振幅，改变各自的频率，也能产生不同的频率叠加效果；
4、中间组的伺服电机1与两边组的伺服电机1相位相差360°，如图7所示，此时两组电机产生大小相等方向相同的激振力，整体进行叠加，产生最大的激振力，继而生成最大的振幅，改变伺服电机1的频率，也能改变振动频率；
5、中间组的伺服电机1与两边组的伺服电机1相位相差其他角度，这些角度下产生的激振力处于上述四个角度的中间值，根据不同的参与振动的质量和物料容重及粒径来选择两组电机相差的相位角。
用户可根据不同的原材料、块型、空心率、制品强度要求，选择振动参数（振频、振幅），在人机界面上设定或调用，选择两组参数（布料振动和密实振动）的振频和振幅，在电控系统的人机操控面板上进行伺服电机1的启动控制，选择两组电机的相位差，然后由伺服电机1带动传动轴2，传动轴2通过联轴器3带动振动轴4旋转，振动轴4在偏心块振子6的作用下在纵向发生偏移，继而使得振动台5振动，两组伺服电机1配合作用下产生所需的振幅，两组伺服电机1相位差90°、180°、270°和360°都能产生不同的叠加效果，在设备运转过程中，可以用伺服控制器控制伺服电机的在不同时间段采用不同叠加方式，这样所要进行振动密实成型的材料就能产生良好的成型效果，而且还能实现不停机变换，并且通过调节伺服电机1的频率使得振动台5以一定的频率动作，这样也可以实现不停机的状态下改变频率和振幅。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种自动变频变幅振动装置，包括伺服电机（1），伺服电机（1）的输出轴连接传动轴（2），传动轴（2）的另一端通过联轴器（3）连接振动轴（4），振动轴（4）通过轴承固定在振动台（5）下方并与振动台（5）在水平方向上保持平行，振动轴（4）上套装有偏心块振子（6），其特征在于：伺服电机（1）的个数为偶数且至少有四个，并且中间两个伺服电机（1）为一组，两边的伺服电机（1）为一组，所述的两组伺服电机（1）并排分布，每组中的两个伺服电机（1）同步启动、转速相同、方向相反。
2.如权利要求1所述的自动变频变幅振动装置，其特征在于：还包括电控系统，所述电控系统由控制伺服电机（1）的伺服控制器、编程控制信息的计算机控制器和人机操控面板组成，其中人机操控面板联接计算机控制器，计算机控制器联接伺服控制器。
3.一种适用于权利要求1所述的装置的振动调节方法，其特征在于：包括下列步骤，
步骤一：根据所要进行振动密实成型的材料的性质在伺服控制器上进行设置程序，用以控制各组伺服电机（1）的运动状态和时间；
步骤二：启动一组伺服电机（1），开始进行振动密实成型；
步骤三：在伺服控制器作用下，另一组伺服电机（1）开始工作，并与步骤二中的伺服电机（1）保持设置的相位差。
4.如权利要求3所述的振动调节方法，其特征在于：两组伺服电机（1）之间包括以下几个状态：
1）中间组的伺服电机（1）与两边组的伺服电机（1）相位相差90°，此时两组电机产生的水平激振力能够相互抵消且不产生力偶，竖直方向上的激振分力进行叠加产生不同于两组电机独立工作产生的振幅，改变各自的频率，也能产生不同的频率叠加效果；
2）中间组的伺服电机（1）与两边组的伺服电机（1）相位相差180°，此时两组电机产生的激振力大小相等方向相反，始终能相互抵消，并且产生的力偶也相互抵消，四个伺服电机（1）工作，但是振动台不振动；
3）中间组的伺服电机（1）与两边组的伺服电机（1）相位相差270°，此时两组电机产生的水平激振力能够相互抵消且产生的力偶也相互抵消，竖直方向上的分力进行叠加产生不同于两组电机独立工作产生的振幅，改变各自的频率，也能产生不同的频率叠加效果；
4）中间组的伺服电机（1）与两边组的伺服电机（1）相位相差360°，此时两组电机产生大小相等方向相同的激振力，整体进行叠加，产生最大的激振力，继而生成最大的振幅，改变伺服电机（1）的频率，也能改变振动频率；
5）中间组的伺服电机（1）与两边组的伺服电机（1）相位相差其他角度，这些角度下产生的激振力处于上述四个角度的中间值，根据不同的参与振动的质量和物料容重及粒径来选择两组电机相差的相位角。
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