CN110065254A - 一种数控机床上使用的变频器 - Google Patents

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潘江明
刘基国
散同燕
韩保斌
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Abstract

本发明涉及一种数控机床上使用的变频器，包括数控机床、电机、变频器和机床控制器，所述电机、变频器和机床控制器均设置有数控机床上，所述变频器通过信号线接口分别与电机和机床控制器相连，所述数控机床包括工作台、凹模、板材工件、凸模、滑块、连杆、曲柄轴、制动器、大皮带轮、三角皮带、电机、传动轴、小齿轮、大齿轮和离合器，所述工作台上方设置有凹模，所述凹模上方设置有板材工件，所述电机的驱动轴连接设置有皮带。使变频器在电机没有停车的情况下自动追踪其当前运行的频率，能急停急启，在电机惯性运转时可以顺利的启动无故障，大大的提高了冲床的安全性能；多种灵活的控制方式满足各种不同复杂工况要求。

Description

一种数控机床上使用的变频器
技术领域
本发明涉及数控机床上使用的变频器技术领域，尤其涉及一种数控机床上使用的变频器。
背景技术
金属材料领域的60～70％是板材，金属板材的大部分是经过冲压加工制成成品。冲压加工在国民经济各个领域应用范围相当广泛。例如，在宇航，航空，军工，机械，农机，电子，信息，铁道，邮电，交通，化工，医疗器具，日用电器及轻工等部门里都有冲压加工。冲床就是一台冲压式压力机。在国民生产中，冲压工艺相对于传统机械加工来说，有节约材料和能源，效率高，对操作者技术要求不高及通过各种模具应用可以做出机械加工所无法达到的产品这些优点。高速冲床是一种高效、高精度及自动化程度高的冲压设备。一般用于生产数量比较大，产品精度要求比较高冲压件。高速冲床按冲次分为小高速和高速，冲次每分钟三百次左右的，业内称为小高速；大于五百次的称为高速；大于一千次的称为超高速冲床。中国台湾的在高速冲床行业起步比较早，和日本，德国称为三大高速冲床生产基地。目前，国内高速冲床的研发基本与国内冲压市场的发展保持同步，而国内冲床厂家要想与国际一流品牌相抗衡的另一领域就是技术创新，如控制系统、材料技术、模具技术等。变频器作为冲床控制的驱动部件，也由通用化衍生出专机化的变频器。变频器的性能对而高速冲床的输出稳定性、精确性、可靠性以及带负载能力，起着决定性的作用。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供了一种数控机床上使用的变频器。
本发明通过以下技术方案实现：一种数控机床上使用的变频器，包括数控机床、电机、变频器和机床控制器，所述电机、变频器和机床控制器均设置有数控机床上，所述变频器通过信号线接口分别与电机和机床控制器相连，所述数控机床包括工作台、凹模、板材工件、凸模、滑块、连杆、曲柄轴、制动器、大皮带轮、三角皮带、电机、传动轴、小齿轮、大齿轮和离合器，所述工作台上方设置有凹模，所述凹模上方设置有板材工件，所述电机的驱动轴连接设置有皮带，所述数控机床上设置有大皮带轮和大齿轮，所述电机通过皮带与大皮带轮相连，所述大皮带轮上连接设置有传动轴，所述大皮带轮通过传动轴连接设置有小齿轮，所述小齿轮与大齿轮相互配合连接，所述大齿轮上设置有曲柄轴，所述大齿轮通过曲柄轴连接设置有制动器，所述曲柄轴顶端在大齿轮的侧面上连接设置有离合器，所述曲柄轴上连接设置有连杆，所述连杆底端上连接设置有滑块，所述滑块底端设置有凸模，所述凸模和凹模相互匹配连接。作为优选，所述变频器上设置有制动电阻、指示灯和模拟接口。
作为优选，所述机床控制器上设置有显示屏和控制按钮。
作为优选，所述机床控制器通过控制变频器输出设定频率的电流与电机相互连接，机床控制器通过计算电机的V/F曲线来操作是否改变设定变频器频率。
作为优选，所述滑块可以在连杆上进行上下滑动。
作为优选，所述工作台上设置有移动导轨，所述工作台通过移动导轨与凹模相互连接。
现有数控机床冲床的优点如下：(1)：设备机身采用高强度铸铁，经过退火、振动消除应力等工序，从而确保长期精度。(2)：采用动态平衡系统，把冲床的振动减小到极点，从而确保冲压产品的精度。(3)：采用变频器调速系统，行程速度可调、冲压频率高、噪声小，并且速度稳定，零误差，适合多种冲压工艺等特点。配用微电脑控制单元，一切信息显示在桌面，操作集中、方便，且便于维修；
本发明对比现有数控机床冲床的具备以下优点：
(1)：矢量控制响应快速，低频力矩大、各频率段输出平稳，转矩动态响应快、稳速精度高。过载能力达到180％，启动转矩0.5HZ可输出150％，可保证冲床可靠稳定地运行。在冲床离合器闭合瞬间，输出频率稳定无波动。(2)：科学合理的转速追踪算法，使变频器在电机没有停车的情况下自动追踪其当前运行的频率，能急停急启，在电机惯性运转时可以顺利的启动无故障，大大的提高了冲床的安全性能。(3)：多种灵活的控制方式满足各种不同复杂工况要求。(4)：结构采用独立风道设计，风扇可自由拆卸，散热性好。(5)：抗干扰能力强。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；
图1为本发明的数控机床内部结构示意图；
图2为本发明的电气连接示意图；
图3为本发明的变频器转速追踪的原理流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明；下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
如图1-3所示，本发明涉及一种数控机床上使用的变频器，包括数控机床、电机11、变频器和机床控制器，所述电机11、变频器和机床控制器均设置有数控机床上，所述变频器通过信号线接口分别与电机11和机床控制器相连，所述数控机床包括工作台1、凹模2、板材工件3、凸模4、滑块5、连杆6、曲柄轴7、制动器8、大皮带轮9、三角皮带10、电机11、传动轴12、小齿轮13、大齿轮14和离合器15，所述工作台1上方设置有凹模2，所述凹模2上方设置有板材工件3，所述电机11的驱动轴连接设置有皮带，所述数控机床上设置有大皮带轮9和大齿轮14，所述电机11通过皮带与大皮带轮9相连，所述大皮带轮9上连接设置有传动轴12，所述大皮带轮9通过传动轴12连接设置有小齿轮13，所述小齿轮13与大齿轮14相互配合连接，所述大齿轮14上设置有曲柄轴7，所述大齿轮14通过曲柄轴7连接设置有制动器8，所述曲柄轴7顶端在大齿轮14的侧面上连接设置有离合器15，所述曲柄轴7上连接设置有连杆6，所述连杆6底端上连接设置有滑块5，所述滑块5底端设置有凸模4，所述凸模4和凹模3相互匹配连接。
所述变频器上设置有制动电阻、指示灯和模拟接口。
所述机床控制器上设置有显示屏和控制按钮。
所述机床控制器通过控制变频器输出设定频率的电流与电机11相互连接，机床控制器通过计算电机11的V/F曲线来操作是否改变设定变频器频率。
所述滑块可以在连杆上进行上下滑动。
所述工作台1上设置有移动导轨，所述工作台1通过移动导轨与凹模相互连接。
本发明实现了如下效果：(1)：矢量控制响应快速，低频力矩大、各频率段输出平稳，转矩动态响应快、稳速精度高。过载能力达到180％，启动转矩0.5HZ可输出150％，可保证冲床可靠稳定地运行。在冲床离合器闭合瞬间，输出频率稳定无波动。(2)：科学合理的转速追踪算法，使变频器在电机没有停车的情况下自动追踪其当前运行的频率，能急停急启，在电机惯性运转时可以顺利的启动无故障，大大的提高了冲床的安全性能。(3)：多种灵活的控制方式满足各种不同复杂工况要求。(4)：结构采用独立风道设计，风扇可自由拆卸，散热性好。(5)：抗干扰能力强。
实施例：
调试参数对比三晶变频器日本某品牌变频器功率5.5KW/G5.5KW/Z电动机功率5.5KW 5.5KW启动电流7.1A 7A运行电流5.1A 4.4A突加负载频率波动范围(20HZ)无波动无波动突加负载电流最大值(20HZ)11.3A 14.2A突加负载频率波动范围(35HZ)无波动无波动突加负载电流最大值(35HZ)17.5A 20.4A突加负载频率波动范围(45HZ)无波动无波动突加负载电流最大值(45HZ)18.2A 21.2A突加负载频率波动范围(50HZ)无波动无波动突加负载电流最大值(50HZ)20.5A 22.1A转速追踪情况正常正常可以说明，三晶变频器冲床专用型在性能上已经可以和国际大品牌相媲美。甚至在某些方面更具优越性。
参数设置表参数说明F0.00＝0控制模式选择F0.01＝1启停信号选择F0.03＝2主频率源选择F1.00＝2启动方式选择F1.05＝1停机方式F2.01＝机型设定电机额定功率F2.02＝机型设定电机额定频率F2.03＝机型设定电机额定转速F2.04＝机型设定电机额定电压F2.05＝机型设定电机额定电流F5.00＝1MI1端子功能F5.01＝2MI2端子功能F5.02＝4MI3端子功能F5.11＝1端子控制模式。
本发明变频器有软启动功能，可以实现无级调速，大大减少了电机启动时对电网的冲击，可减少起动时对设备机械部件所造成的冲击，当转速要求较低时，也较大幅度减小电动机的运行功率，实现节能的目的。加上变频起动后对冲床设备的冲击减少，维护和维修量也跟随降低，所以运行成本将大大降低。经实际运行表明该应用案例是成功的，达到了预期效果，同时为今后冲床控制系统的进一步优化积累了宝贵的经验。
本发明使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中，常规的型号，加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再详述。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种数控机床上使用的变频器，其特征在于，包括数控机床、电机(11)、变频器和机床控制器，所述电机(11)、变频器和机床控制器均设置有数控机床上，所述变频器通过信号线接口分别与电机(11)和机床控制器相连，所述数控机床包括工作台(1)、凹模(2)、板材工件(3)、凸模(4)、滑块(5)、连杆(6)、曲柄轴(7)、制动器(8)、大皮带轮(9)、三角皮带(10)、电机(11)、传动轴(12)、小齿轮(13)、大齿轮(14)和离合器(15)，所述工作台(1)上方设置有凹模(2)，所述凹模(2)上方设置有板材工件(3)，所述电机(11)的驱动轴连接设置有皮带，所述数控机床上设置有大皮带轮(9)和大齿轮(14)，所述电机(11)通过皮带与大皮带轮(9)相连，所述大皮带轮(9)上连接设置有传动轴(12)，所述大皮带轮(9)通过传动轴(12)连接设置有小齿轮(13)，所述小齿轮(13)与大齿轮(14)相互配合连接，所述大齿轮(14)上设置有曲柄轴(7)，所述大齿轮(14)通过曲柄轴(7)连接设置有制动器(8)，所述曲柄轴(7)顶端在大齿轮(14)的侧面上连接设置有离合器(15)，所述曲柄轴(7)上连接设置有连杆(6)，所述连杆(6)底端上连接设置有滑块(5)，所述滑块(5)底端设置有凸模(4)，所述凸模(4)和凹模(3)相互匹配连接。
2.根据权利要求1所述的一种数控机床上使用的变频器，其特征在于，所述变频器上设置有制动电阻、指示灯和模拟接口。
3.根据权利要求1所述的一种数控机床上使用的变频器，其特征在于，所述机床控制器上设置有显示屏和控制按钮。
4.根据权利要求1所述的一种数控机床上使用的变频器，其特征在于，所述机床控制器通过控制变频器输出设定频率的电流与电机(11)相互连接，机床控制器通过计算电机(11)的V/F曲线来操作是否改变设定变频器频率。
5.根据权利要求1所述的一种数控机床上使用的变频器，其特征在于，所述滑块可以在连杆上进行上下滑动。
6.根据权利要求1所述的一种数控机床上使用的变频器，其特征在于，所述工作台(1)上设置有移动导轨，所述工作台(1)通过移动导轨与凹模相互连接。
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