CN107175307B - 螺旋压力机的实时位移测控装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种螺旋压力机的实时位移测控装置，其包括上位机、与上位机相连的由PLC控制器构成的下位机，以及测量电动螺旋压力机上的升降滑块实时位移和速度的测量机构，所述测量机构包括置于电动螺旋压力机的竖直支柱内侧的磁尺，以及设在所述升降滑块上可读取磁尺信号的磁头，所述磁头与所述PLC控制器相连，以及置于所述升降滑块总行程上、下的两个限位开关，两个限位开关均与PLC控制器相连。本发明采用专门测量升降滑块实时位移和速度的测量机构，将其与PLC控制器相连将升降滑块的实时信息传输给上位机，可根据生产需要随时调整，实现精准控制。

Description

螺旋压力机的实时位移测控装置

技术领域

本发明涉及电动螺旋压力机，特别是涉及一种螺旋压力机的实时位移测控装置。

背景技术

螺旋压力机是用螺杆、螺母作为传动机构，并靠螺旋传动将飞轮的正反向回转运动转变为升降滑块的上下往复运动的锻压机械。常用螺旋压力机驱动方式有三种：摩擦式、液压式和电动式。液压式因液压压力振动大，主要应用在连续多次打击的场合。摩擦式由于电机带动两个摩擦盘始终高速旋转，而飞轮在一次打击循环中需改变旋转方向，换向时飞轮和摩擦盘严重打滑，不但降低传动效率，也加剧摩擦带的磨损。电动式由电机直接驱动飞轮旋转，具有最短的传动链和较高的效率，结构简单、机械部分制造容易以及打击能量易于调节等优点。

中国专利ZL201310223037.6公开了一种数控电动螺旋压力机，其包括机身、滑块、主螺母、主螺杆、飞轮和电机，所述机身上设置有滑块，所述滑块上设置有主螺母，所述主螺母套在主螺杆上，所述主螺杆的一端与飞轮连接，所述主螺杆与电机连接，所述主螺杆的圆周上设置有锺块，所述机身上设置有制动器。电动螺旋压力机控制装置一般采用PLC为主控制器，三相交流异步电动机或大功率交流伺服电机作为飞轮驱动动力，数据显示和参数设定由触摸屏完成。采用限位开关确定升降滑块回程位置和上限位停止位置。打击开始时，机械制动器松开，电机正转，以最大扭矩加速飞轮，当升降滑块碰到下限位开关时，使电机惯性停车，滑块下行打击毛坯。而后电机迅速反转，升降滑块加速回程，到上限位开关后电动机进行能耗制动，接近上死点时，机械制动器刹车，使升降滑块静止在上死点。

但该电动螺旋压力机控制装置存在有如下不足：

(1)控制装置功能简单，升降滑块不具有多档减速功能，在较快速度下机械制动器刹车，刹车片机械磨损较严重。

(2)当多个电机带动飞轮时，易发生各电机之间的功率不平衡，易导致单台电机负载过重烧毁。

(3)升降滑块的位置信息不能实时获取，不具有速度控制功能。

(4)没有对速度、打击力的检测与显示。在工件整个成形过程中不能分析升降滑块的位移、速度、打击力等参数对工件成形性能的影响。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种螺旋压力机的实时位移测控装置，用于解决现有技术中无法实时获得升降滑块的位移和速度，控制精度差的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种螺旋压力机的实时位移测控装置，其包括上位机、与上位机相连的由PLC控制器构成的下位机，以及测量电动螺旋压力机上的升降滑块实时位移和速度的测量机构，所述测量机构包括置于电动螺旋压力机的竖直支柱内侧的磁尺，以及设在所述升降滑块上可读取磁尺信号的磁头，所述磁头与所述PLC控制器相连，以及置于所述升降滑块总行程上、下的两个限位开关，两个限位开关均与PLC控制器相连。

优选的，所述电动螺旋压力机采用两台磁阻电机作为同步动力源，每台磁阻电机均受一个磁阻驱动器驱动，所述磁阻驱动器与所述PLC控制器通讯相连。

优选的，所述上位机采用嵌入式测控工控机，上位机与显示屏相连。

优选的，所述PLC主控制器上设有高速计数模块，所述磁头的AB相脉冲输出线分别与所述高速计数模块的计数端口X0、X1相连。

优选的，所述螺旋压力机的实时位移测控装置采用变压器将三相电网中的380V交流电变压成单相220V，单相220V作为电动螺旋压力机控制装置的电源。

如上所述，本发明的螺旋压力机的实时位移测控装置，具有以下有益效果：采用专门测量升降滑块实时位移和速度的测量机构，将其与PLC控制器相连将升降滑块的实时信息传输给上位机，可以实现位移速度、打击力、油温油压、轴承温度等数据显示与记录，实现滑块位移、速度、打击力等参数对工件成形性能影响的分析。

附图说明

图1显示为本发明的螺旋压力机的实时位移测控装置的装置框图。

图2显示为本发明的所述测量机构的具体结构示意图。

图3显示为本发明的所述磁头与所述PLC控制器的连接图。

图4显示为本发明的螺旋压力机的实时位移测控装置的电源分配图。

元件标号说明

1 显示屏

2 工控机

3 PLC控制器

4 磁阻电机

5 磁阻驱动器

6 磁头

7 磁尺

8 竖直支柱

9 升降滑块

10 飞轮

11 上模具

12 下模具

13 断路器

14 变压器

15 开关电源

16 控制电路

17 主断路器

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图4。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1所示，本发明提供一种螺旋压力机的实时位移测控装置，其包括上位机(即图1中的工控机2)、与上位机相连的由PLC控制器3构成的下位机，以及测量电动螺旋压力机上的升降滑块9实时位移和速度的测量机构，见图2所示，测量机构包括置于电动螺旋压力机的竖直支柱8内侧的磁尺7，以及设在升降滑块9上可读取磁尺信号的磁头6，磁头6与PLC控制器3相连，以及置于升降滑块总行程上、下的两个限位开关，两个限位开关均与PLC控制器3相连。本发明采用磁尺和磁头作为测量升降滑块实时信息的测量机构，将升降滑块的实时信息传给PLC控制器，使整个控制装置可以利用升降滑块的实时位移和实时速度等信息进行测控，实现滑块多档减速，滑块位移、速度、打击力等参数对工件成形性能影响的分析等功能。

为克服各电机之间的功率不平衡，导致单台电机负载过重烧毁，本电动螺旋压力机采用两台磁阻电机4作为同步动力源，每台磁阻电机4均受一个磁阻驱动器5驱动，磁阻驱动器5与PLC控制器3通过RS485协议通讯相连。本装置采用了两台相同功率的磁阻电机4，由两台磁阻驱动器5驱动，有效克服传统电机起动转矩小、电流大、发热量大的缺点，两台磁阻驱动器之间要达到功率平衡所需的信息，通过器磁阻驱动器自身的通讯功能实现。

上述磁阻驱动器5具有RS485通讯功能，便于与PLC控制器直接通讯，升降滑块打击能量信息通过RS485通讯的方式由PLC控制器发送给磁阻驱动器5，完成要求打击动作。配合上述磁头6测量的实时位移，本电动螺旋压力机上的升降滑块9可具有多档减速功能，在接近上限位开关时，使升降滑块速度处于低速状态，有效减少机械制动器刹车时的机械磨损，机械液压制动器刹车片寿命得到延长。

具体地，电动螺旋压力机的具体结构如图2所示，包括工作台以及支撑工作台的竖直立柱8，两个磁阻电机4设于工作台上均与飞轮10传动相连，飞轮10与升降滑块9传动相连。升降滑块的下方安装上模具11，与升降滑块相对的地面上设有下模具12，上述磁头6设置在升降滑块9上，在竖直立柱8的内侧设有磁尺7，磁头6能读取磁尺7上的信息。

上述上位机即图1中的工控机2采用嵌入式测控工控机，工控机2与显示屏1相连。采用研华公司生产的无风扇嵌入式测控工控机，测控软件采用Labview语言编写，按照数据帧格式实现下位机即PLC控制器3和工控机2之间的信息传输。Labview应用测控程序接收到的PLC控制器3发送的数据帧解析后，在显示屏1上显示设备参数信息和速度、液压压力、打击力等实时参数。本装置可以存储零件的工艺方案，将锻打工序次数和上述磁阻电机的设置速度存储，当要进行该种零件的加工时，可以从装置中调出锻打工艺进行打击。

为实现位移采集，上述PLC主控制器3上设有高速计数模块，如图3所示，磁头6的A、B相脉冲输出线分别与高速计数模块的计数端口X0、X1相连。

如图4所示，本螺旋压力机的实时位移测控装置采用变压器14将三相电网中的380V交流电变压成单相220V，单相220V作为螺旋压力机的实时位移测控装置(即图4中控制电路16)的电源。电动螺旋压力机控制装置的主回路采用交流380V三相电网供电，磁阻电机4、液压泵、润滑泵电机等由交流380V供电，控制电路16采用交流220V供电，电源分配示意图如图4所示。装置采用变压器14将380V交流电变压成单相220V，单相220V通过开关电源15与本测控装置即控制电路16相连，实现各电机工作回路和控制电路电气上的隔离，阻止一部分谐波的传输，即阻止工厂电网和磁阻电机驱动器产生的谐波对控制电路的干扰，有效防止传感器的误动作以及达到模拟量信号的稳定采集。

主电路采用主断路器17进行保护，各支路也设有断路器13进行保护，当控制电路短路时能自动断电，保护设备及人身安全。磁阻电机采用专用磁阻驱动器进行控制，专用磁阻驱动器可以达到在过载、缺相、堵转、电源电压不平衡时对磁阻电机的有效保护。制动用的液压泵电动机采用EOCR电动机保护器进行保护。

本实施例中上述PLC控制器采用台达DVP可编程控制器，显示屏为触摸显示屏。DVP可编程控制器与研华无风扇嵌入式工控机采用RS232进行通讯(见图1所示)，将PLC控制器3的编程口与工控机RS232接口采用电缆连接，采用Modbus协议进行通讯。工控机2与10.4寸触摸工业显示屏连接，进行人机界面显示，显示屏1与工控机2采用VGA接口，其中USB连接线用于显示屏的触摸功能。PLC控制器3的RS485端口与磁阻驱动器5直接通讯，升降滑块的运动信息通过RS485通讯的方式由PLC控制器3发送给磁阻驱动器5，完成要求的寸动或打击动作。

综上所述，本发明的螺旋压力机的实时位移测控装置，采用磁尺和磁头作为测量升降滑块实时信息的测量机构，将升降滑块的实时信息传给PLC控制器，使整个控制装置可以利用升降滑块的实时位移和实时速度等信息进行有效测控，提高实用性能。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (5)

1.一种螺旋压力机的实时位移测控装置，其特征在于，包括上位机、与上位机相连的由PLC控制器（3）构成的下位机，以及测量电动螺旋压力机上的升降滑块（9）实时位移和速度的测量机构，所述测量机构包括置于电动螺旋压力机的竖直支柱内侧的磁尺（7），以及设在所述升降滑块（9）上可读取磁尺信号的磁头（6），所述磁头（6）与所述PLC控制器（3）相连，以及置于所述升降滑块总行程上、下的两个限位开关，两个限位开关均与PLC控制器（3）相连；测量机构将测量到的升降滑块（9）的实时位移和实时速度传输给PLC控制器（3），PLC控制器（3）控制升降滑块（9）多档减速，且在接近上限位开关时，使升降滑块速度处于低速状态。

2.根据权利要求1所述的螺旋压力机的实时位移测控装置，其特征在于：所述电动螺旋压力机采用两台磁阻电机（4）作为同步动力源，每台磁阻电机（4）均受一个磁阻驱动器（5）驱动，所述磁阻驱动器（5）与所述PLC控制器（3）通讯相连。

3.根据权利要求1所述的螺旋压力机的实时位移测控装置，其特征在于：所述上位机采用嵌入式测控工控机，上位机与显示屏（1）相连。

4.根据权利要求1所述的螺旋压力机的实时位移测控装置，其特征在于：所述PLC控制器（3）上设有高速计数模块，所述磁头（6）的A、B相脉冲输出线分别与所述高速计数模块的计数端口X0、X1相连。

5.根据权利要求1所述的螺旋压力机的实时位移测控装置，其特征在于：所述螺旋压力机的实时位移测控装置采用变压器（14）将三相电网中的380V交流电变压成单相220V，单相220V作为电动螺旋压力机控制装置的电源。

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