CN104020720A - 一种带反馈的数字化位置可逆调节装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带反馈的数字化位置可逆调节装置，包括带制动减速电机(100)、光电码盘(102)、凹型光电传感器(103)、触摸屏和PLC，带制动减速电机(100)的输出端安装有光电码盘(102)，光电码盘(102)的圆周上均匀分布有多个圆孔(124)，光电码盘(102)上安装有凹型光电传感器(103)，光电码盘(102)圆周上的圆孔(124)对在凹型光电传感器(103)发射和接收位置的中心，带制动减速电机(100)的输出端通过传动机构连接需调节位置的功能装置，带制动减速电机(100)、凹型光电传感器(103)、光电码盘(102)通过PLC连接触摸屏；本发明同现有技术相比，不仅构思新颖、显示直观、性能可靠、成本低廉，实现了对功能装置位置的可逆调节，适用于常要进行位置调节且位置调节量大的场合。

Description

一种带反馈的数字化位置可逆调节装置

[技术领域]

本发明涉及位置可逆调节技术领域，具体地说是一种带反馈的数字化位置可逆调节装置。

[背景技术]

位置可逆调节的方式非常多，总体可以分为机械式和电动式。其中，机械式就是采用手动调节，适用于位置不是经常调节且调节量小的场合，对于其它情况则不太方便；根据传动形式，电动方式还可以采用伺服电机、步进电机等形式，但其成本比较高。随着触摸屏、PLC等人机接口、控制器在工业中越来越广泛的应用，若能提供一种基于触摸屏、PLC控制的位置可逆调节系统，以解决上述现有的技术问题，将会在本领域具有非常重要的意义。

[发明内容]

本发明的目的就是要解决上述的不足而提供一种带反馈的数字化位置可逆调节装置，不仅构思新颖、显示直观、性能可靠，而且成本低廉，实现了对功能装置位置的可逆调节，适用于常要进行位置调节且位置调节量大的场合。

为实现上述目的设计一种带反馈的数字化位置可逆调节装置，包括带制动减速电机100、光电码盘102、凹型光电传感器103、触摸屏和PLC，所述带制动减速电机100的输出端安装有光电码盘102，所述光电码盘102的圆周上均匀分布有多个圆孔124，所述光电码盘102上安装有凹型光电传感器103，所述光电码盘102圆周上的圆孔124对在凹型光电传感器103发射和接收位置的中心，所述带制动减速电机100的输出端通过传动机构连接需调节位置的功能装置，所述带制动减速电机100、凹型光电传感器103、光电码盘102通过PLC连接触摸屏。

所述传动机构包括传动丝杆108、螺旋块109、伞齿轮一106和伞齿轮二107，所述传动丝杆108安装在固定架上，所述伞齿轮一106安装在带制动减速电机100的输出端，所述伞齿轮二107安装在传动丝杆108的端部，所述伞齿轮一106与伞齿轮二107相互啮合，所述带制动减速电机100通过伞齿轮一106、伞齿轮二107带动传动丝杆108转动，所述传动丝杆108上安装有螺旋块109，所述功能装置连接在螺旋块109上。

所述固定架包括上角板112和下角板110，所述传动丝杆安装在上角板112与下角板110之间，所述上角板112下方安装有原点接近传感器111，所述原点接近传感器111通过线路连接PLC。

所述带制动减速电机100的输出端通过联轴器101连接有传动轴104，所述光电码盘102安装在传动轴104上,所述伞齿轮一106安装在传动轴104的端部。

所述传动丝杆108采用矩形螺纹。

所述需调节位置的功能装置为切割刀调节装置，所述切割刀调节装置包括切刀安装板116、切割上刀119、切割下刀120、左气缸121和右气缸122，所述切割上刀119安装在切刀安装板116上，所述切刀安装板116安装在螺旋块109上，所述左气缸121、右气缸122驱动切割下刀120做切割动作。

所述切刀安装板116上设有左安装孔117和右安装孔118，所述螺旋块109、传动丝杆108均左右各设有一个，所述切刀安装板116通过左安装孔117、右安装孔118安装在螺旋块109上。

本发明同现有技术相比，结构新颖、简单，设计合理，由于在带制动减速电机的输出端安装有光电码盘，并在光电码盘上安装有凹型光电传感器，使得光电码盘圆周上的圆孔对在凹型光电传感器发射和接收位置的中心，通过传动机构将带制动减速电机的输出端与需调节位置的功能装置相连接，从而利用凹型光电传感器检测光电码盘转动过程中的ON/OFF信号，将凹型光电传感器反馈信号反馈到PLC进行计数，进行位置的实时检测，从而判断功能装置的位置，实现了对功能装置位置的可逆调节；另外，动力装置采用带制动减速电机，以便于位置调节完成快速制动并锁定该位置，而在功能装置临近可逆调节的极限位置安装有原点接近传感器，则是用作功能装置的原点回归，以确定可逆调节的初始位置；此外，本发明构思新颖、显示直观、性能可靠，适用于常要进行位置调节且位置调节量大的场合，是一种成本低廉的带反馈的数字化位置可逆调节的新方案，值得推广应用。

[附图说明]

图1是本发明单调节装置结构示意图；

图2是本发明中功能装置为切割刀调节装置的双调节装置结构示意图；

图3是图2的位置调节示意图；

图4是本发明中光电码盘的结构示意图；

图5是本发明的简化控制功能示意图；

图6是本发明功能装置为切割刀调节装置的触摸屏运转画面示意图；

图中：100为带制动减速电机、101为联轴器、102为光电码盘、103为凹型光电传感器、104为传动轴、105为连接板、106为伞齿轮一、107为伞齿轮二、108为传动丝杆、109为螺旋块、110为下角板、111为原点接近传感器、112为上角板、113为左上角板、114为左原点接近传感器、115为左螺旋块、116为切刀安装板、117为左安装孔、118为右安装孔、119为切割上刀、120为切割下刀、121为左气缸、122为右气缸、123为左传动丝杆、124为圆孔、200为位置设定值、201为逻辑解算、202为输出控制、203为执行、204为位置调节、205为脉冲转换数值。

[具体实施方式]

下面结合附图对本发明作以下进一步说明：

如附图所示，本发明包括：带制动减速电机100、光电码盘102、凹型光电传感器103、触摸屏和PLC，带制动减速电机100的输出端安装有光电码盘102，光电码盘102的圆周上均匀分布有多个圆孔124，光电码盘102上安装有凹型光电传感器103，光电码盘102圆周上的圆孔124对在凹型光电传感器103发射和接收位置的中心，带制动减速电机100的输出端通过传动机构连接需调节位置的功能装置，带制动减速电机100、凹型光电传感器103、光电码盘102通过PLC连接触摸屏；传动机构包括传动丝杆108、螺旋块109、伞齿轮一106和伞齿轮二107，传动丝杆108安装在固定架上，传动丝杆108采用矩形螺纹，伞齿轮一106安装在带制动减速电机100的输出端，伞齿轮二107安装在传动丝杆108的端部，伞齿轮一106与伞齿轮二107相互啮合，带制动减速电机100通过伞齿轮一106、伞齿轮二107带动传动丝杆108转动，传动丝杆108上安装有螺旋块109，功能装置连接在螺旋块109上，固定架包括上角板112和下角板110，传动丝杆安装在上角板112与下角板110之间，上角板112下方安装有原点接近传感器111，原点接近传感器111通过线路连接PLC。

本发明中，带制动减速电机100的输出端通过联轴器101连接有传动轴104，光电码盘102安装在传动轴104上,伞齿轮一106安装在传动轴104的端部；需调节位置的功能装置可以为切割刀调节装置，也可以为其他需要调节位置的装置，如薄膜封口装置、输送装置等；其中，切割刀调节装置包括切刀安装板116、切割上刀119、切割下刀120、左气缸121和右气缸122，切割上刀119安装在切刀安装板116上，切刀安装板116安装在螺旋块109上，左气缸121、右气缸122驱动切割下刀120做切割动作；该切刀安装板116上可设有左安装孔117和右安装孔118，并将螺旋块109和传动丝杆108均左右各设有一个，使得切刀安装板116通过左安装孔117、右安装孔118分别安装在左右边的螺旋块109上，从而实现双调节。

本发明主要用于机械设备中位置需要可逆调节的场合，可广泛应用于各种机械设备中，尤其是位置不需要快速调节的场合。由触摸屏、PLC、带制动减速电机、光电码盘、凹型光电传感器、原点接近传感器、传动丝杆、功能装置等零部件构成，当制动减速电机转动时,凹型光电传感器产生的反馈信号输入PLC，以确定功能装置的当前位置，通过与设定位置相比较，确定带制动减速电机是正转还是反转，从而实现功能装置位置的可逆调节。其中，光电码盘的四周均布一定数量的圆孔，传动丝杆的节距与光电码盘四周的圆孔数量比值为触摸屏中功能装置的位置的最小单位。

本发明的工作原理是利用凹型光电传感器检测光电码盘转动过程中的ON/OFF信号，并将该信号反馈到PLC进行计数，从而判断功能装置的位置，最终实现对功能装置位置的可逆调节。即将凹型光电传感器产生的信号反馈到PLC的普通输入点，转换为功能装置的数字化位置，以便于同其设定的位置相比较，进而控制带制动减速电机。此点对PLC的要求不高，任何PLC都可以实现该功能。

本发明中，对于需要平衡而双侧调整的功能装置，可以同时并列使用两个这种带反馈的数字化位置可逆调节装置。对同一功能装置并列使用两个这种带反馈的数字化位置可逆调节装置，连接板的一侧可以为短的长腰孔。当对同一功能装置并列使用两个这种带反馈的数字化位置可逆调节装置，可以以一侧为基准，另一侧位置在限定范围内可逆调节。

如附图2和附图3所示，为本发明中需调节位置的功能装置为切割刀调节装置的实施例，通过联轴器、传动轴连接带制动减速电机，光电码盘安装在传动轴上，而光电码盘上的外圆孔对在凹型光电传感器发射和接收位置的中心位置，通过伞齿轮一和伞齿轮二，带制动减速电机的动力传递给传动丝杆；下角板和上角板安装在机器的基板上，以便形成传动丝杆的固定架；原点接近传感器安装在上角板下面，用来检测螺旋块，以便作切割刀右侧的原点回归；切刀安装板通过左安装孔和右安装孔，两端分别固定在左边的螺旋块和右边的螺旋块上，再分别安装在左边的传动丝杆和右边的传动丝杆上；切割上刀安装在切刀安装板上，由左气缸和右气缸驱动切割下刀，做切割动作。

该实施例中，由于切割刀比较长，故考虑到机械受力而采用在两侧分别进行独立的位置调节。对于这种双侧调整，考虑到两侧运动的差异性，同时在现实中有时也需要双侧调整，所以在本发明的PLC和触摸屏控制中以左侧为基准，右侧可以上下单独移动，这也要求切刀安装板与左安装孔和右安装孔之间就不能采用刚性连接，而是采用活套连接，并将左安装孔设置为短的长腰孔。附图3为切割位置调节装置的左右两部分一齐向上移动，左右两边的螺旋块分别靠近左右两边的上角板。

本发明位置调节速度不宜过快，否则PLC无法响应凹型光电传感器产生的反馈脉冲，同时若采用的为普通电机，则一旦停止运转，不能产生制动力，所以动力要采用带制动减速电机。其中，传动丝杆采用矩形螺纹，从而传动效率高，承重力强，在轴向力作用下不松转,具有一定的自锁作用。

如附图4所示，为本发明光电码盘，其四周均布20个圆孔，左右两边的传动丝杆的矩形螺纹节距为2.0毫米，矩形螺纹节距/圆孔数量＝0.1毫米，也就是光电码盘可以被凹型光电传感器检测到的相邻圆孔信号，输入PLC后被其确认为位置调节了0.1毫米。

本发明的功能装置安装好后，需要通过触摸屏进行原点回归的操作。即在触摸屏的切割原点回归开关点按一下，则切割位置调节装置的左右两部分一齐向上移动，直到左右两边的螺旋块分别被左右两边的原点接近传感器检测到，原点回归完成，则切割位置调节装置的初始位置确定。

如附图5所示，为本发明简化控制功能的示意图，其中，位置设定值200是在触摸屏中操作；逻辑解算201、输出控制202和脉冲转换数值205(位置当前值)是在PLC中实现。逻辑解算201根据位置偏差以及机器中的逻辑关系决定带制动减速电机是停止、还是正转或反转，以及制动的控制；输出控制202是将逻辑解算201的结果输出，控制带制动减速电机的运转。执行203就是制动减速电机的运行，实现位置的调节；位置调节204就是位置调节的结果；脉冲转换数值(位置当前值)205就是凹型光电传感器经过制动减速电机输出轴上光电码盘的圆孔所产生信号，输入PLC中转换为位置调节的当前值，这就是反馈，也就是进行位置的数字化实测。

本发明并不受上述实施方式的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种带反馈的数字化位置可逆调节装置，其特征在于：包括带制动减速电机(100)、光电码盘(102)、凹型光电传感器(103)、触摸屏和PLC，所述带制动减速电机(100)的输出端安装有光电码盘(102)，所述光电码盘(102)的圆周上均匀分布有多个圆孔(124)，所述光电码盘(102)上安装有凹型光电传感器(103)，所述光电码盘(102)圆周上的圆孔(124)对在凹型光电传感器(103)发射和接收位置的中心，所述带制动减速电机(100)的输出端通过传动机构连接需调节位置的功能装置，所述带制动减速电机(100)、凹型光电传感器(103)、光电码盘(102)通过PLC连接触摸屏。

2.如权利要求1所述的带反馈的数字化位置可逆调节装置，其特征在于：所述传动机构包括传动丝杆(108)、螺旋块(109)、伞齿轮一(106)和伞齿轮二(107)，所述传动丝杆(108)安装在固定架上，所述伞齿轮一(106)安装在带制动减速电机(100)的输出端，所述伞齿轮二(107)安装在传动丝杆(108)的端部，所述伞齿轮一(106)与伞齿轮二(107)相互啮合，所述带制动减速电机(100)通过伞齿轮一(106)、伞齿轮二(107)带动传动丝杆(108)转动，所述传动丝杆(108)上安装有螺旋块(109)，所述功能装置连接在螺旋块(109)上。

3.如权利要求2所述的带反馈的数字化位置可逆调节装置，其特征在于：所述固定架包括上角板(112)和下角板(110)，所述传动丝杆安装在上角板(112)与下角板(110)之间，所述上角板(112)下方安装有原点接近传感器(111)，所述原点接近传感器(111)通过线路连接PLC。

4.如权利要求2或3所述的带反馈的数字化位置可逆调节装置，其特征在于：所述带制动减速电机(100)的输出端通过联轴器(101)连接有传动轴(104)，所述光电码盘(102)安装在传动轴(104)上,所述伞齿轮一(106)安装在传动轴(104)的端部。

5.如权利要求4所述的带反馈的数字化位置可逆调节装置，其特征在于：所述传动丝杆(108)采用矩形螺纹。

6.如权利要求5所述的带反馈的数字化位置可逆调节装置，其特征在于：所述需调节位置的功能装置为切割刀调节装置，所述切割刀调节装置包括切刀安装板(116)、切割上刀(119)、切割下刀(120)、左气缸(121)和右气缸(122)，所述切割上刀(119)安装在切刀安装板(116)上，所述切刀安装板(116)安装在螺旋块(109)上，所述左气缸(121)、右气缸(122)驱动切割下刀(120)做切割动作。

7.如权利要求6所述的带反馈的数字化位置可逆调节装置，其特征在于：所述切刀安装板(116)上设有左安装孔(117)和右安装孔(118)，所述螺旋块(109)、传动丝杆(108)均左右各设有一个，所述切刀安装板(116)通过左安装孔(117)、右安装孔(118)安装在螺旋块(109)上。