CN111391395A - 一种压力机滑块多点伺服调节系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种压力机滑块多点伺服调节系统及方法。本发明涉及压力机，尤其涉及一种压力机滑块多点伺服调节系统。提供了一种方便操作，提高滑块调节后的位置精度，从而提高使用寿命的压力机滑块多点伺服调节系统。包括压力机机身和滑块，所述压力机机身包括横梁、立柱和工作台，所述横梁和工作台分别连接在立柱的顶、底部，所述滑块沿着立柱滑动连接在横梁和工作台之间，所述横梁通过连杆连接滑块；还包括控制器和至少两套伺服调节装置，至少两套伺服调节装置设在滑块上、用于驱动滑块上下运动；所述伺服调节装置包括伺服电机和编码器，所述编码器设在伺服电机上，所述编码器连接控制器，所述控制器用于控制伺服电机。本发明方便加工，操作可靠。

Description

一种压力机滑块多点伺服调节系统及方法

技术领域

本发明涉及压力机，尤其涉及一种压力机滑块多点伺服调节系统。

背景技术

滑块调节是压力机的重要组成部分，其主要驱动方式为电机通过减速装置驱动调节机构（螺母-螺杆副），从而带动滑块在一定范围内上下运动。

目前常用的滑块调节装置的原理是：单个普通制动电机通过减速装置同时驱动两个（或多个）调节机构。

但是存在以下问题：

1）没有滑块位置的实时反馈，装模高度调整时滑块经过上下调节后重复定位精度不好，导致理论滑块位置与实际位置不符，影响使用效果、损坏模具；

2）从电机到最终的调节机构，运转时必然会存在间隙，且每套调节机构的间隙很难做到绝对的完全一致，最终导致两个（或多个）调节机构运转不同步，使滑块左右（或前后）倾斜，影响滑块精度和使用寿命；

3）某些特殊的冲压工艺需要滑块运动时下死点的精度稳定，普通滑块调节装置无法提供实时的滑块位置，无法提供精确且微小的调整量，从而无法实现滑块下死点自动补偿功能；

4）在调模时，为防止因负载过大造成调节机构的损坏，需要增设过扭矩保护装置，普通的装置为机械式的扭矩限制器，其扭矩参数调整不准确、操作困难，往往不能反应实际的负载扭矩，保护效果差且价格不菲。

综上所述，目前常用的压力机滑块调节装置并不能完全满足使用要求。

发明内容

本发明针对以上问题，提供了一种方便操作，提高滑块调节后的位置精度，从而提高使用寿命的压力机滑块多点伺服调节系统。

本发明的技术方案为：包括压力机机身和滑块，所述压力机机身包括横梁、立柱和工作台，所述横梁和工作台分别连接在立柱的顶、底部，所述滑块沿着立柱滑动连接在横梁和工作台之间，所述横梁通过连杆连接滑块；

还包括控制器和至少两套伺服调节装置，至少两套伺服调节装置设在滑块上、用于驱动滑块上下运动；

所述伺服调节装置包括伺服电机和编码器，所述编码器设在伺服电机上，所述编码器连接控制器，所述控制器用于控制伺服电机。

还包括磁栅尺检测装置，所述磁栅尺检测装置包括磁栅尺和磁栅尺读数头，所述磁栅尺设在立柱上，所述磁栅尺读数头通过支架连接在滑块上，所述磁栅尺读数头连接控制器。

所述立柱包括四个，至少两个立柱上设有磁栅尺检测装置。

所述控制器包括触摸屏、运动控制单元以及伺服电机对应的伺服驱动器，所述触摸屏用于人机交互、发出位置指令，

所述运动控制单元用于接收和处理各种数字和模拟信号，并发出各类控制信号和数据，

所述伺服驱动器用于接收运动控制单元的信息，并控制伺服电机。

所述伺服调节装置还包括蜗杆、蜗轮、螺母和螺杆，

所述滑块的顶部设有上撑板、中部设有电机安装板，所述上撑板和电机安装板之间依次设有连通的上导筒、中导筒和下导筒，

所述螺杆的顶部连接连杆，所述螺杆伸入上导筒、中导筒和下导筒，所述中导筒的内壁设有支撑环一，所述蜗轮位于支撑环一上，所述中导筒的一侧设有开口，

所述伺服电机设在电机安装板上，所述蜗杆位于中导筒的开口处，所述伺服电机通过蜗杆驱动蜗轮，

所述螺母设在蜗轮内且通过键连接蜗轮，所述螺母位于中导筒和下导筒内，所述螺杆位于螺母内。

所述螺母的底部设有挡圈，

所述下导筒的内壁设有支撑环二，所述螺母的挡圈位于支撑环一和支撑环二之间。

还包括锁紧套，所述锁紧套呈n形，所述锁紧套套设在螺母的挡圈上，所述锁紧套固定连接支撑环二。

所述挡圈和支撑环二之间设有垫板。

一种压力机滑块多点伺服调节方法，包括以下步骤：

1）调模时，

至少两套伺服调节装置中的伺服电机采取一个主机，其余为从机的模式，主机接收控制器的信号，从机跟随主机动作，保持同步；

伺服电机上的编码器实时将位置与速度信号反馈给伺服驱动器进行位置比对，同时，磁栅尺也实时将滑块调整的实际位置反馈给控制器，控制器将该位置与目标位置进行比对，对运行误差进行实时插补；

2）运行时，

磁栅尺实时反馈滑块的实际运行轨迹，若滑块的下死点位置有偏差，通过整体调整滑块行程或单独一点进行动态补偿。

本发明在工作中，压力机机身上的横梁通过连杆连接滑块，在滑块内设置至少两套伺服调节装置，通过控制器控制，从而驱动滑块在立柱的导向内上下运动；滑块多点调节，即设置相应多套伺服调节装置，多套伺服电机均设置了编码器，既保证了螺杆上、下运动后位置精确，又保证了多套伺服调节装置的动作一致性。

本发明方便加工，操作可靠。

附图说明

图1是本发明的控制原理图，

图2是本发明的控制结构图，

图3是本发明中压力机的结构示意图，

图4是图3的立体结构图，

图5是图4中X处的局部放大图，

图6是伺服调节装置的结构示意图，

图7是图6的剖视图，

图8是图7的动作示意图，

图9是图7中A-A面的剖视图，

图10是图7中Y处的局部放大图；

图中1是压力机机身，11是横梁，12是立柱，13是工作台，

2是滑块，

3是连杆，

4是伺服调节装置，41是伺服电机，42是编码器，43是蜗杆，44是蜗轮，45是螺母，450是挡圈，46是螺杆，47是上撑板，48是电机安装板，49是键，

5是磁栅尺检测装置，51是磁栅尺，52是磁栅尺读数头，53是支架，

6是上导筒，60是导槽，

7是中导筒，70是支撑环一，

8是下导筒，80是支撑环二，

91是锁紧套，92是垫板，

10是导块；

图8中箭头代表滑块向下移动。

具体实施方式

本发明如图1-10所示，包括压力机机身1和滑块2，所述压力机机身包括横梁11、立柱12和工作台13，所述横梁和工作台分别连接在立柱的顶、底部，所述滑块2沿着立柱12滑动连接在横梁和工作台之间，所述横梁11通过连杆3连接滑块；

还包括控制器和至少两套伺服调节装置4，至少两套伺服调节装置设在滑块上、用于驱动滑块上下运动；

所述伺服调节装置包括伺服电机41和编码器42，所述编码器设在伺服电机上，所述编码器连接控制器，所述控制器用于控制伺服电机。

本发明在工作中，压力机机身上的横梁通过连杆连接滑块，在滑块内设置至少两套伺服调节装置，通过控制器控制，从而驱动滑块在立柱的导向内上下运动；滑块多点调节，即设置相应多套伺服调节装置，多套伺服电机均设置了编码器，既保证了螺杆上、下运动后位置精确，又保证了多套伺服调节装置的动作一致性。

还包括磁栅尺检测装置5，所述磁栅尺检测装置包括磁栅尺51和磁栅尺读数头52，所述磁栅尺设在立柱上，所述磁栅尺读数头52通过支架53连接在滑块上，所述磁栅尺读数头连接控制器。

通过滑块上装有支架连接的磁栅尺读数头，磁栅尺读数头作为运动部分。磁栅尺固定在压力机立柱上，检测头随着滑块本体上下移动，从而得到滑块本体的位置信号；磁栅尺将实时滑块位置反馈给控制器中的运动控制系统，从而可以得到精确的滑块运行轨迹以及滑块调节行程的精确位置（磁栅重复精度可达到0.002mm且不仅限于磁栅的运动位置检测设备）。

运动控制系统再根据用户需求调整滑块的高度，实现全闭环控制。这样，在滑块运动过程中，通过实时的检测滑块“下死点”位置，动态调节滑块行程，使得“下死点”更加的稳定。

所述立柱12包括四个，至少两个立柱上设有磁栅尺检测装置。

在压力机立柱上设置磁栅尺检测装置，作为伺服调节装置的辅助装置。大型压力机磁栅尺检测装置相对滑块对角设置两套（不仅限于2套，也可以每个立柱都安装），小型压力机设置单套即可。

其作用是反馈滑块的位置，其可实现：①装模高度调整时，反馈滑块位置，提高经过上下调节后的重复定位精度；②滑块运动时反馈滑块下死点的位置，当出现滑块位移超差时，实现滑块下死点自动补偿功能。

所述控制器包括触摸屏、运动控制单元以及伺服电机对应的伺服驱动器，所述触摸屏用于人机交互、发出位置指令，

所述运动控制单元用于接收和处理各种数字和模拟信号，并发出各类控制信号和数据，

所述伺服驱动器用于接收运动控制单元的信息，并控制伺服电机。

触摸屏作为人机交互界面，运动控制单元为整个系统的核心，负责接收和处理各种数字和模拟信号，并发出各类控制信号和数据。伺服驱动器负责从运动控制单元接收各种控制信息，并转化为高频电流，控制伺服电机的各种运动状态。伺服电机作为最终执行机构，负责带动机械传动部件，实现位置的变换，伺服电机均配置多圈绝对值编码器（不仅限于多圈绝对值编码器），将电机的转动方向、圈数、角度等信息反馈给伺服驱动器，并由伺服驱动器处理后，发送给运动控制单元。磁栅尺作为位置反馈装置，负责实时将滑块本体的位置反馈给运动控制单元，进行集中处理，实现全闭环控制。

所述伺服调节装置还包括蜗杆43、蜗轮44、螺母45和螺杆46，

所述滑块的顶部设有上撑板47、中部设有电机安装板48，所述上撑板和电机安装板之间依次设有连通的上导筒、中导筒和下导筒，

所述螺杆46的顶部连接连杆，所述螺杆伸入上导筒、中导筒和下导筒，所述中导筒7的内壁设有支撑环一70，所述蜗轮位于支撑环一上，所述中导筒的一侧设有开口，

所述伺服电机41设在电机安装板上，所述蜗杆位于中导筒的开口处，所述伺服电机通过蜗杆驱动蜗轮，

所述螺母设在蜗轮内且通过键49连接蜗轮，所述螺母位于中导筒和下导筒内，所述螺杆位于螺母内。

单套伺服调节装置的动作原理为：伺服电机可通过减速器（减速、增扭作用）经蜗轮-蜗杆副换向后使螺母（与蜗轮用键连接）在锁紧套内转动，螺母与螺杆旋合，由于螺杆与连杆连接成一个整体，这样，螺母在转动时，相对螺杆作上、下动作，同时带动滑块运动。

通过在上撑板和电机安装板之间依次设有连通的上导筒、中导筒和下导筒，上导筒连接在上撑板上，下导筒连接在电机安装板上，中导筒连接在上、下导筒之间，便于放置螺杆、蜗轮以及螺母，结构紧凑，方便安装，动作可靠。

所述螺母45的底部设有挡圈450，

所述下导筒8的内壁设有支撑环二80，所述螺母的挡圈位于支撑环一和支撑环二之间。

设置挡圈，将挡圈置于支撑环一、二之间，起到可靠限位作用，方便可靠。

还包括锁紧套91，所述锁紧套呈n形，所述锁紧套套设在螺母的挡圈上，所述锁紧套固定连接支撑环二。

设置锁紧套，在保证螺母可靠转动的情况下，便于将螺母进行锁紧，避免螺母上下窜动。

所述挡圈和支撑环二之间设有垫板92。

设置垫板，起到可靠支撑螺母。

还包括防转导向机构，所述防转导向机构包括导块10，所述导块可拆卸连接在螺杆上，所述上导筒6的内壁设有直线导槽60，所述导块位于导槽内。

设置导块和导槽的配合形式，使得与螺杆连接的上导筒以及滑块可靠升降动作，提高调整精度。

一种压力机滑块多点伺服调节方法，包括以下步骤：

1）调模时，

至少两套伺服调节装置中的伺服电机采取一个主机，其余为从机的模式，主机接收控制器的信号，从机跟随主机动作，保持同步；

伺服电机上的编码器实时将位置与速度信号反馈给伺服驱动器进行位置比对，同时，磁栅尺也实时将滑块调整的实际位置反馈给控制器，控制器将该位置与目标位置进行比对，对运行误差进行实时插补；

2）运行时，

磁栅尺实时反馈滑块的实际运行轨迹，若滑块的下死点（即滑块的下极限）位置有偏差，通过整体调整滑块行程或单独一点进行动态补偿。

整套控制系统均采用网络总线相互通讯，触摸屏作为上位机发出位置指令到运动控制单元，运动控制单元作为主控单元进行处理运算。四台伺服电机由四台伺服驱动来驱动（不仅限于四台），四台电机均独立控制，编码器反馈的位置值相互比较，磁栅尺实时读取滑块的实际位置，实现全闭环控制。

在正常调模时，4台电机为1主3从模式，主机接收上位机的位置，走位置模式，3台从机跟随主机走速度模式，4台电机保持同步。所有电机均带有多圈绝对值编码器，实时将位置与速度信号反馈给伺服驱动器进行位置比对。同时磁栅尺也实时将滑块调整的实际位置反馈给运动控制单元，运动控制单元将该位置与目标位置进行比对，对运行误差进行实时插补。

在滑块运行过程中，磁栅尺实时反馈滑块的实际运行轨迹，如果下死点位置有偏差，可在一定范围（±0.05mm）内，通过整体调整滑块行程或单独某一点进行动态补偿。

如果滑块的水平精度在长期使用过程中存在误差，则可通过磁栅尺反馈的位置得到误差值，可以单独调整某一电机，进行滑块调平。

4台电机输出的电流以及扭矩，均可实时通过网络总线传输给运动控制单元，因此可以实现过扭矩保护功能，保护机械传动机构。节省了常规使用的过扭矩保护器，提升了经济效益。

本发明中的滑块多点伺服调节系统应用于多点（双点、三点、四点等）压力机。

对于本案所公开的内容，还有以下几点需要说明：

（1）、本案所公开的实施例附图只涉及到与本案所公开实施例所涉及到的结构，其他结构可参考通常设计；

（2）、在不冲突的情况下，本案所公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例；

以上，仅为本案所公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，本案所公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种压力机滑块多点伺服调节系统，包括压力机机身和滑块，所述压力机机身包括横梁、立柱和工作台，所述横梁和工作台分别连接在立柱的顶、底部，所述滑块沿着立柱滑动连接在横梁和工作台之间，所述横梁通过连杆连接滑块；

其特征在于，还包括控制器和至少两套伺服调节装置，至少两套伺服调节装置设在滑块上、用于驱动滑块上下运动；

所述伺服调节装置包括伺服电机和编码器，所述编码器设在伺服电机上，所述编码器连接控制器，所述控制器用于控制伺服电机。

2.根据权利要求1所述的一种压力机滑块多点伺服调节系统，其特征在于，还包括磁栅尺检测装置，所述磁栅尺检测装置包括磁栅尺和磁栅尺读数头，所述磁栅尺设在立柱上，所述磁栅尺读数头通过支架连接在滑块上，所述磁栅尺读数头连接控制器。

3.根据权利要求2所述的一种压力机滑块多点伺服调节系统，其特征在于，所述立柱包括四个，至少两个立柱上设有磁栅尺检测装置。

4.根据权利要求2所述的一种压力机滑块多点伺服调节系统，其特征在于，所述控制器包括触摸屏、运动控制单元以及伺服电机对应的伺服驱动器，所述触摸屏用于人机交互、发出位置指令，

所述运动控制单元用于接收和处理各种数字和模拟信号，并发出各类控制信号和数据，

所述伺服驱动器用于接收运动控制单元的信息，并控制伺服电机。

5.根据权利要求2所述的一种压力机滑块多点伺服调节系统，其特征在于，

所述伺服调节装置还包括蜗杆、蜗轮、螺母和螺杆，

所述滑块的顶部设有上撑板、中部设有电机安装板，所述上撑板和电机安装板之间依次设有连通的上导筒、中导筒和下导筒，

所述螺杆的顶部连接连杆，所述螺杆伸入上导筒、中导筒和下导筒，所述中导筒的内壁设有支撑环一，所述蜗轮位于支撑环一上，所述中导筒的一侧设有开口，

所述伺服电机设在电机安装板上，所述蜗杆位于中导筒的开口处，所述伺服电机通过蜗杆驱动蜗轮，

所述螺母设在蜗轮内且通过键连接蜗轮，所述螺母位于中导筒和下导筒内，所述螺杆位于螺母内。

6.根据权利要求3所述的一种压力机滑块多点伺服调节系统，其特征在于，所述螺母的底部设有挡圈，

所述下导筒的内壁设有支撑环二，所述螺母的挡圈位于支撑环一和支撑环二之间。

7.根据权利要求4所述的一种压力机滑块多点伺服调节系统，其特征在于，还包括锁紧套，所述锁紧套呈n形，所述锁紧套套设在螺母的挡圈上，所述锁紧套固定连接支撑环二。

8.根据权利要求7所述的一种压力机滑块多点伺服调节系统，其特征在于，所述挡圈和支撑环二之间设有垫板。

9.一种压力机滑块多点伺服调节方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）调模时，

至少两套伺服调节装置中的伺服电机采取一个主机，其余为从机的模式，主机接收控制器的信号，从机跟随主机动作，保持同步；

伺服电机上的编码器实时将位置与速度信号反馈给伺服驱动器进行位置比对，同时，磁栅尺也实时将滑块调整的实际位置反馈给控制器，控制器将该位置与目标位置进行比对，对运行误差进行实时插补；

2）运行时，

磁栅尺实时反馈滑块的实际运行轨迹，若滑块的下死点位置有偏差，通过整体调整滑块行程或单独一点进行动态补偿。

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