CN115056334B - 一种基于直线电机驱动的脱模机及脱模方法 - Google Patents
一种基于直线电机驱动的脱模机及脱模方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115056334B CN115056334B CN202210597813.8A CN202210597813A CN115056334B CN 115056334 B CN115056334 B CN 115056334B CN 202210597813 A CN202210597813 A CN 202210597813A CN 115056334 B CN115056334 B CN 115056334B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- linear motor
- demolding
- die
- lifting rod
- test piece
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 10
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 60
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 22
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 13
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 12
- 210000001503 joint Anatomy 0.000 claims description 8
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 6
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 6
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 3
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 abstract description 9
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 20
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000008093 supporting effect Effects 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 230000009365 direct transmission Effects 0.000 description 2
- 230000036632 reaction speed Effects 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000009351 contact transmission Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
- B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
- B28B13/00—Feeding the unshaped material to moulds or apparatus for producing shaped articles; Discharging shaped articles from such moulds or apparatus
- B28B13/04—Discharging the shaped articles
- B28B13/06—Removing the shaped articles from moulds
- B28B13/065—Removing the shaped articles from moulds by applying electric current or other means of discharging, e.g. pneumatic or hydraulic discharging means
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K41/00—Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
- H02K41/02—Linear motors; Sectional motors
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/14—Structural association with mechanical loads, e.g. with hand-held machine tools or fans
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
- H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
- H02P25/06—Linear motors
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P7/00—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
- H02P7/02—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors the DC motors being of the linear type
Abstract
本发明公开了一种基于直线电机驱动的脱模机及脱模方法，属于脱模的技术领域。包括：内部设有一收容腔的机架、设于所述机架的上方的顶板、设于所述容纳腔内的直线电机；其中，所述顶板的底面与机架的上表面之间留有预定距离形成脱模空间，所述脱模空间内设有换模机构；所述顶板沿轴向开设有一出模孔；所述直线电机的输出轴传动连接有升降杆；所述升降杆的轴线与出模孔的中心线相互重叠。本发明将现有技术中的旋转电机以及液压缸换成现在的直线电机，以方便提高工作效率，维修保养成本更低，维修更方便，降低工作噪声。
Description
技术领域
本发明属于脱模的技术领域，特别是涉及一种基于直线电机驱动的脱模机及脱模方法。
背景技术
在公告号为CN206568313U的中国实用新型专利公开了一种电动脱模机，其使用的是旋转电机，但是旋转电机在工作过程中也会产生较大的能量损失，比如与液压缸之间产生的旋转摩擦功率损失。此外，旋转电机和液压缸运行过程中不够平稳，且维修不便，维修成本较高，噪声振动比较严重。现有的脱模机也不能实现力大小的控制可调，也不能针对不同的工件施加适当的力。脱模机常对两种不同尺寸的模具进行脱模，两种模具分别为直径100厘米和直径50厘米的圆柱体。这导致现有脱模机工作时需要根据模具的尺寸的差别，对顶板进行调整，通常是在顶板上加装不同尺寸的圆环来完成不同模具的脱模，这导致现有脱模机工作过程繁琐，工作效率低，且需要进行手动对中。若升降杆中心与工件中心距离较大时，脱模机工作会导致模具内的混凝土试件受力不均，从而因混凝土试件与模具壁的摩擦力损毁试件。
发明内容
本发明为解决上述背景技术中存在的技术问题，提供了基于直线电机驱动的脱模机及脱模方法。
本发明采用以下技术方案：一种基于直线电机驱动的脱模机，包括：
机架，其内部设有一收容腔；
顶板，设于所述机架的上方；所述顶板的底面与机架的上表面之间留有预定距离形成脱模空间；所述顶板沿轴向开设有一出模孔；
直线电机，设于所述容纳腔内；所述直线电机的输出轴传动连接有升降杆；所述升降杆的轴线与出模孔的中心线相互重叠；
换模机构，安装在所述脱模空间内；当换模机构内的脱模件位于升降杆的轴线上时，直线电机驱动升降杆向上移动，升降杆的顶端与脱模件内的试件相抵，脱模件依次完成以下动作：脱模件的模具和试件同时向上移动直至模具与顶板相抵；试件继续向上移动，直至从出模孔被顶出。
在进一步的实施例中，所述直线电机上电连接有位置传感器、电流传感器和单片机；所述升降杆的顶端安装有压力传感器；
所述单片机的输入端同时连接于位置传感器、电流传感器和压力传感器。
通过采用上述技术方案，各项传感器将脱模过程中的实际数据进行反馈，首先便于了解脱模的实时情况，同时便于与理论数据进行对比分析，基于两类数据进一步降低误差。单片机能够准确识别，并使电动脱模机施加不同的力；通过压力传回压力传感器来控制直线电机的运动，电流传感器在此过程中就用来感应电流的大小；再通过位置传感器，来检测直线电机的位置；并在LED电子屏幕上显示数据，从而做到力的大小可以无级调节。
在进一步的实施例中，所述换模机构至少包括：
支撑柱，设于所述机架上且位于升降杆的一侧；
转盘，可转动的安装在所述支撑柱的顶端；所述转盘传动连接于动力源；
至少两组放置孔，按照预定间隙沿轴向开设于所述转盘上；所述放置孔被设置为对脱模件进行定位。
通过采用上述技术方案，同时将多个模具放在转盘的通孔中，在完成一个模具的脱模后，通过控制台中的控制电路控制伺服电机向固定方向旋转，从而实现依次对多个模具进行脱模。实现脱模的连续性，增加脱模效率。
在进一步的实施例中，所述脱模件包括：壳体，设于所述壳体外壁的固定部，设于所述壳体内部的放置腔体，以及设于所述壳体底部的承接部；所述承接部从上至下呈聚拢状，其中心位置处沿轴向开设有顶出孔，所述顶出孔与放置腔体相通。
通过采用上述技术方案，壳体对模具既有支撑作用又有导向作用。
在进一步的实施例中，当模具的外径小于出模孔的内径时，所述壳体为具有预定厚度的壁体；
所述脱模件还包括：端盖，其最大外径大于出模孔的内径；
若干个对接柱，按照预定间隙阵列于所述端盖的下表面；
数量和位置与对接柱相对应的对接孔，沿轴线开设在所述壁体内；
其中，端盖的中心位置沿轴向从下至上依次开设有辅助顶出腔体和辅助出模腔体；其中所述辅助顶出腔体的内径大于辅助出模腔体的内径，辅助出模腔体的内径小于出模孔的内径。
通过采用上述技术方案，应用于小尺寸模具，实现小尺寸试件的顺利脱模。
使用如上所述的脱模机的方法，至少包括以下步骤：
获取含试件的模具i的相关参数并计算得到数据集其中，Mi表示模具i的制模参数，di表示模具i的外径，mi表示模具i的总质量，/>表示模具i所需的顶模力，/>表示模具i所需的脱模力，Δhi为顶模距离；
模具i在动力源的作用下，被转动到升降杆的轴线上，通过数据的对应关系将Δhi,输入至单片机内；单片机控制直线电机的输出轴按照以下要求将升降杆顶出：定义升降杆在直线电机的作用下向上移动的距离为H；
则，当H＜Δhi时，单片机控制直线电机的电流、转速，使直线电机的推动力F顶持续增大至并维持/>直至H＝Δhi，H由位置传感器显示，F顶由压力传感器显示；此时模具或端盖与出模孔周边处的顶板相抵；
随后，单片机控制直线电机的电流、转速，使直线电机的推动力F顶继续增大至并维持预定时间直至将模具内的试件顶出并与模具完全脱离，试件从出模孔内取出。
通过采用上述技术方案，单片机用来控制直线电机的运动，即通过控制脱模机系统的电流，不同的电流就会产生不同的力，进而实现控制工作压力的大小，根据不同的工件，单片机能够准确识别，并使电动脱模机施加不同的力，而压力传回压力传感器，即直线电机的运转速度也会不同，以此来控制直线电机的运动，电流传感器在此过程中就用来感应电流的大小，再安装一个位置传感器，来检测直线电机的位置。
在进一步的实施例中，还包括以下步骤：
当试件与模具脱离后，模具在重力的作用下掉落至当前所在的脱模件内，再次启动动力源，动力源驱动转盘按照预定方向转动，将当前模具件转移至下一个定点，取出空模具；
与此同时，下一个模具件被转移至升降杆的轴线上，开始脱模。
通过采用上述技术方案，利用控制台中的电路控制转盘转动，可以依次对多个模具进行脱模，伺服电机每次转动固定的角度还有一定的对中作用，避免了每次脱模后花费大量时间重新对中，提高了工作效率。该转盘对应两种不同尺寸的模具设计出两种不同的模具外壳，避免了因为模具尺寸的变化而反复的调整顶板通孔的尺寸。
在进一步的实施例中，顶模力其中m为含试件的模具的总质量，g为重力加速度，f1为顶模过程中模具与壳体之间的摩擦力；
脱模力其中F为基于制模参数计算得到试件在脱模时所需的理论脱模力，f2为脱模过程中试件与模具之间的摩擦力。
在进一步的实施例中，还包括以下步骤：定义直线电机基于单片机给出的信息获取到的理论电流为I预，电流传感器给出的实际电流为I实，将当前时间节点的I预分别与上两个时间节点的I实、上一个时间节点的I实、当前时间节点的I实做差，分别得到三个误差值，基于所述三个误差值计算得到输出变化量ΔI，则输出变化量ΔI用于下一时刻的电流纠正。
在进一步的实施例中，基于所述两个误差值计算得到输出变化量ΔI的计算公式如下：
其中，ω表示微分系数，μ0为积分调节器参数，it-1表示当前时间节点的I预分别与上一时间节点的I实的差值，it-2表示表示当前时间节点的I预分别与上两时间节点的I实的差值，it表示当前时间节点的I预分别与当前时间节点的I实的差值，T表示积分系数，Tt表示比例常数。
在进一步的实施例中，还包括以下步骤：创建位置误差补偿模型，计算得到关于升降杆的实时位置误差补偿量Δ，并将所述实时位置误差补偿量Δ用于下一时刻的位置纠正。
在进一步的实施例中，所述位置误差补偿模型的工作流程如下：
定义升降杆的长度为L，压力传感器显示的数据为升降杆的顶部与试件之前的触发力F(θ,β)，其中θ为触发力在XY平面内与X轴正方向的夹角，β为触发力与Z轴正方向之间的夹角，
通过以下公式分别计算出升降杆的弯曲形变误差δ和接触形变误差∈：
则位置误差量为Δ＝δ+∈，下一时刻的升降杆实际上升距离为Ht+1＝Ht+Δ。
式中，D为升降杆的直径，L为升降杆的长度，E1为升降杆的弹性模量，I为转动惯量；r为试件的直径，E2为试件的弹性模量，μ1、μ2分别为升降杆和试件的泊松系数。
本发明的有益效果：本发明将现有技术中的旋转电机以及液压缸换成现在的直线电机，以方便提高工作效率，维修保养成本更低，维修更方便，降低工作噪声。在脱模机工作的整个过程中，只需要进行直线运动，若是使用旋转电机，则会有一个将旋转运动转化为直线运动的过程，从而产生能量损失，工作效率也会下降。因此，使用直线电机驱动至少有以下有点：一是结构简单，由于直线电机不需要把旋转运动变成直线运动的附加装置，因而使得系统本身的结构大为简化，重量和体积大大地下降；二是定位精度高，在需要直线运动的地方，直线电机可以实现直接传动，因而可以消除中间环节所带来的各种定位误差，故定位精度高，如采用微机控制，则还可以大大地提高整个系统的定位精度；三是反应速度快、灵敏度高，随动性好。
直线电机易做到其动子用磁悬浮支撑，因而使得动子和定子之间始终保持一定的气隙而不接触，这就消除了定、动子间的接触摩擦阻力，因而大大地提高了系统的灵敏度、快速性和随动性；同时工作安全可靠、寿命长。直线电机可以实现无接触传递力，机械摩擦损耗几乎为零，所以故障少，免维修，因而工作安全可靠、寿命长。
附图说明
图1为实施例1的基于直线电机驱动的脱模机的侧视图。
图2为实施例1的基于直线电机驱动的脱模机的结构示意图。
图3为实施例1中的转盘的俯视图。
图4为实施例1中的第一模具件的结构示意图。
图5为实施例1中的第二模具件的结构示意图。
图6为实施例2的脱模流程图。
图1至图5中的各标注为：机架1、顶板2、出模孔3、直线电机4、升降杆5、位置传感器6、电流传感器7、支撑柱8、转盘9、放置孔10、壳体11、固定部12、放置腔体13、承接部14、顶出孔15、端盖16、对接柱17、对接孔18、连接柱19、压力传感器20、驱动电机21、辅助顶出腔体22、辅助出模腔体23。
具体实施方式
申请人经研究发现：在脱模机工作的整个过程中，只需要进行直线运动，若是使用旋转电机，则会有一个将旋转运动转化为直线运动的过程，从而产生能量损失，工作效率也会下降。
实施例1
为解决这一技术问题，本实施例提供了一种基于直线电机4驱动的脱模机，包括机架1，其内部设有一收容腔；所述机架1的上表面对称设置有竖向的连接柱19，两连接柱19的顶端连接有顶板2，顶板2的底面与机架1的上表面之间留有预定距离形成脱模空间；所述顶板2沿轴向开设有一出模孔3。
所述收容腔的内部安装有直线电机4，直线电机4的输出轴上固定连接有升降杆5。升降杆5的轴线与出模孔3的中心线相互重叠；即当需要脱模时，升降杆5在直线电机4的驱动下向上做直线运动将待脱模件顶出，并使试件从出模孔3取出，下文有详细的说明。
需要说明的是，本实施例中选用直线电机4取代现有技术中的旋转电机的考虑如下：直线电机4的结构简单，由于直线电机4不需要把旋转运动变成直线运动的附加装置，因而使得系统本身的结构大为简化，重量和体积大大地下降；定位精度高，在需要直线运动的地方，直线电机4可以实现直接传动，因而可以消除中间环节所带来的各种定位误差，故定位精度高，如采用微机控制，则还可以大大地提高整个系统的定位精度；反应速度快、灵敏度高，随动性好。直线电机4容易做到其动子用磁悬浮支撑，因而使得动子和定子之间始终保持一定的气隙而不接触，这就消除了定、动子间的接触摩擦阻力，因而大大地提高了系统的灵敏度、快速性和随动性。
因此为了更好的观察直线电机4的工作状态和更好的判断直线电机4是否会因为外力的作用、使用时间的影响导致其出现误差，故线电机上电连接有位置传感器6、电流传感器7和单片机；所述升降杆5的顶端安装有压力传感器20；位置传感器6、电流传感器7和压力传感器20用于实时获取相关的参数，并将参数传输给单片机，单片机基于所述参数反作用于直线电机4，用于实现直线电机4的实时调整与整合，降低误差。
还包括设置在机架1与顶板2之间的换模机构；当换模机构内的脱模件位于升降杆5的轴线上时，直线电机4驱动升降杆5向上移动，升降杆5的顶端与脱模件内的试件相抵，脱模件依次完成以下动作：脱模件的模具和试件同时向上移动直至模具与顶板2相抵；试件继续向上移动，直至从出模孔3被顶出。
如图2所示，换模机构包括：固定在机架1上且位于升降杆5一侧的支撑柱8，支撑柱8的顶端可转动的安装有转盘9，转盘9传动连接于动力源，在本实施例中，动力源为固定在顶板2对应位置处的驱动电机21，所述驱动电机21的输出轴传动连接于所述转盘9的中心。转盘9上至少设置有两组放置孔10，在本实施例中以四组为例，按照预定间隙沿轴向开设于所述转盘9上；所述放置孔10被设置为对脱模件进行定位。
控制转盘9转动，依次对多个模具进行脱模，伺服电机每次转动固定的角度还有一定的对中作用，避免了每次脱模后花费大量时间重新对中，提高了工作效率。
为了使放置孔10适用于不同尺寸的模具，将对不同尺寸的模具实现标准化处理，从而提高工作效率，故在进一步的实施例中，脱模件(附图中的第一模具件)包括：与所述放置孔10相适配的壳体11，壳体11外壁设置有固定部12，定位圈，所述定位圈与放置孔10之间为固定连接。壳体11内部的设置有放置腔体13，底部设置有承接部14，且承接部14从上至下呈聚拢状，便于安装，并起到导向的作用。承接部14的中心位置处沿轴向开设有顶出孔15，所述顶出孔15与放置腔体13相通。
即在使用时，带有试件的模具放置在壳体11内的放置腔体13内(壳体11固定在放置孔10内)，转盘9将该放置孔10转移至升降杆5的轴线上，直线电机4驱动升降杆5向上移动，升降杆5穿过顶出孔15与壳体11内部的试件相抵，试件和模具在升降杆5的推动下，并在壳体11的导向下向上移动，直至模具与顶板2相抵触。升降杆5继续向上试件，试件被迫与模具(模具被顶板2限制上移)发生脱离，并由出模孔3取出。当试件与模具完全脱离后，升降杆5返回，且模具在重力的作用下沿壳体11向下掉落至壳体11的底部。
换言之，将模具通过壳体11放在转盘9上，升降杆5上升推动模具沿模具壳内壁向上运动，当模具顶部接触到顶板2底部时，模具内的混凝土试件将受到方向相反的顶板2支持力和升降杆5的推力的同时作用，使得混凝土试件与模具在竖直方向上发生相对运动，实现脱模。再将脱离出的混凝土试件从顶板2上的通孔中取出，模具回落到模具壳中，伺服电机转动转盘9使下一个模具进行脱模。模具壳既有支持模具的作用，也有导向作用。
当模具的外径较小，换言之模具的外径小于出模孔3的内径时，升降杆5在顶出的过程中，模具不会与顶板2相抵，而是会从顶板2的出模孔3中被继续顶出来，因此无法实现模具外径小的情况。
故为了解决这一技术问题，基于以上描述，在进一步的实施例中，所述壳体11为具有预定厚度的壁体。与此同时脱模件还包括：端盖16，其最大外径大于出模孔3的内径；所述端盖16的下表面按照预定间隙阵列有若干个对接柱17，沿轴线开设在所述壁体上的对接孔18，所述对接孔18的数量和位置与对接柱17相对应。其中，端盖16的中心位置沿轴向从下至上依次开设有辅助顶出腔体22和辅助出模腔体23；其中所述辅助顶出腔体22的内径大于辅助出模腔体23的内径，辅助出模腔体23的内径小于出模孔3的内径。即附图中的第二模具件。
使用时，将带有试件的模具放置在壳体11的放置腔体13内，并通过对接柱17与对接孔18的适配关系将端盖16扣合在壳体11的端部，升降杆5顶出模具时，模具自身向上移动的同时还会推动端盖16向上移动，直至端盖16的顶部与顶板2相抵，端盖16静止。升降杆5继续顶出，模具持续上移并与端盖16内的辅助出模腔体23相抵，直至混凝土试件与模具在竖直方向上发生相对运动，实现脱模。再将脱离出的混凝土试件依次从辅助出模腔体23、顶板2上的通孔中取出，模具回落到模具壳中，端盖16回落到壳体11上。
该转盘9对应两种不同尺寸的模具设计出两种不同的模具外壳，避免了因为模具尺寸的变化而反复的调整顶板2通孔的尺寸。提高了工作效率，且模具壳对模具的运动有一定的导向作用，使得模具更好的实现对中，使混凝土试件受力平衡。
总之，在本实施例中，直线电机4通过初、次级电磁感应即产生直接推力，并获得直线运动，是直线直驱场合的首要之选。由于省去了中间传动装置，直线电机4直驱系统具有体积紧凑、推力大、响应速度快、精度高、维护量小、噪声小的优势。
实施例2
基于实施例1的描述，虽然解决了旋转电机和液压缸运行过程中不够平稳，且维修不便，维修成本较高，噪声振动比较严重。但是在实际脱模时，不同试件需要的脱模力度和升降杆的行程均是不同的，即直线电机的电流、转速等参数都是需要根据实际试件进行定义的。
本实施例公开了基于实施例1所述的脱模机的脱模方法，包括以下步骤：
获取含试件的模具i的相关参数并计算得到数据集其中，Mi表示模具i的制模参数，di表示模具i的外径，mi表示模具i的总质量，/>表示模具i所需的顶模力，/>表示模具i所需的脱模力，Δhi为顶模距离；
模具i在动力源的作用下，被转动到升降杆的轴线上，通过数据的对应关系将Δhi,输入至单片机内；单片机控制直线电机的输出轴按照以下要求将升降杆顶出：定义升降杆在直线电机的作用下向上移动的距离为H；
则，当H＜Δhi时，单片机控制直线电机的电流、转速，使直线电机的推动力F顶持续增大至并维持/>直至H＝Δhi，H由位置传感器显示，F顶由压力传感器显示；此时模具或端盖与出模孔周边处的顶板相抵；通过保证在脱模之前顶出力和升降杆的移动距离均满足脱模时的需求。
随后，单片机控制直线电机的电流、转速，使直线电机的推动力F顶继续增大至并维持预定时间直至将模具内的试件顶出并与模具完全脱离，试件从出模孔内取出。保证直线电机的推力足以将试件从模具中顶出。
换言之，当识别到当前需要脱模的模具编号i，系统调出与编号i相对应的数据集{Mi,di,Δhi,mi}，基于所述数据集{Mi,di,Δhi,mi}计算得到模具i所需的顶模力和模具i所需的脱模力/>其中，/>是升降杆开始顶出到模具与顶板相抵之间所需要的力。/>其中m为含试件的模具的总质量，g为重力加速度，f1为顶模过程中模具与壳体之间的摩擦力。
则是在模具与顶板接触后，直至试件与模具脱离时产生的力，即为脱模是所需要的力。因此，脱模力/>其中F为基于制模参数计算得到试件在脱模时所需的理论脱模力，f2为脱模过程中试件与模具之间的摩擦力。
通过控制脱模机系统的电流，不同的电流就会产生不同的力，进而实现控制工作压力的大小，根据不同的工件，单片机能够准确识别，并使电动脱模机施加不同的力，而压力传回压力传感器，即直线电机的运转速度也会不同，以此来控制直线电机的运动，电流传感器在此过程中就用来感应电流的大小，再安装一个位置传感器，来检测直线电机的位置。
但是由于升降杆使用的时间较长，或者在脱模过程中承受的力较大导致升降杆自身发生改变(形变、倾斜或者等其他)，将会导致误差增大，严重时会导致升降杆的推力和位移满足不了各阶段的需求。因此在这种情况下，本申请研发了关于电流误差补偿和位置误差补偿，通过补偿纠正误差。
在进一步的实施例中，关于电流误差补偿：定义直线电机基于单片机给出的信息获取到的理论电流为I预，电流传感器给出的实际电流为I实，将当前时间节点的I预分别与上两个时间节点的I实、上一个时间节点的I实、当前时间节点的I实做差，分别得到三个误差值，基于所述三个误差值计算得到输出变化量ΔI，则输出变化量ΔI用于下一时刻的电流纠正。
进一步表示为：基于所述两个误差值计算得到输出变化量ΔI的计算公式如下：
其中，ω表示微分系数，μ0为积分调节器参数，it-1表示当前时间节点的I预分别与上一时间节点的I实的差值，it-2表示表示当前时间节点的I预分别与上两时间节点的I实的差值，it表示当前时间节点的I预分别与当前时间节点的I实的差值，T表示积分系数，Tt表示比例常数。则下一时间节点的电流为I+ΔI。
在本实施例中，微分系数、比例系数、积分调节器参数均为人为设定的参数，可根据需求进行调整和完善：把积分调节器的参数设定为0，微分系数也设置为0。控制系统在设定好的环境下运行。将比例系数小到大变换，让干扰信号改变从而观察控制过程，直到出现好的控制过程。把比例常数作为电流的数值乘上某一常数，再将积分常数从小到大变换，使得干扰信号慢慢变化，从而得到想要的控制过程。在积分系数不变的情况下，更改比例常数大小，观察控制过程的变化，直到得到满意的控制效果。继续调节各参数，从而改善控制过程。重复此操作可得到适合的控制参数。
同样的，关于位置误差补偿：创建位置误差补偿模型，计算得到关于升降杆的实时位置误差补偿量Δ，并将所述实时位置误差补偿量Δ用于下一时刻的位置纠正。
在进一步的实施例中，所述位置误差补偿模型的工作流程如下：
定义升降杆的长度为L，压力传感器显示的数据为升降杆的顶部与试件之前的触发力F(θ,β)，其中θ为触发力在XY平面内与X轴正方向的夹角，β为触发力与Z轴正方向之间的夹角，
通过以下公式分别计算出升降杆的弯曲形变误差δ和接触形变误差∈：
则位置误差量为Δ＝δ+∈，下一时刻的升降杆实际上升距离为Ht+1＝Ht+Δ。
式中，D为升降杆的直径，L为升降杆的长度，E1为升降杆的弹性模量，I为转动惯量；r为试件的直径，E2为试件的弹性模量，μ1、μ2分别为升降杆和试件的泊松系数。
在进一步的实施例中，设定关于电流的误差阈值和关于位置的误差阈值，当计算得到的差值分别大于关于电流的误差阈值和关于位置的误差阈值，则选择更换升降杆。
Claims (6)
1.一种基于直线电机驱动的脱模机，其特征在于，包括：
机架，其内部设有一收容腔；
顶板，设于所述机架的上方；所述顶板的底面与机架的上表面之间留有预定距离形成脱模空间；所述顶板沿轴向开设有一出模孔；
直线电机，设于所述容纳腔内；所述直线电机的输出轴传动连接有升降杆；所述升降杆的轴线与出模孔的中心线相互重叠；
换模机构，安装在所述脱模空间内；当换模机构内的脱模件位于升降杆的轴线上时，直线电机驱动升降杆向上移动，升降杆的顶端与脱模件内的试件相抵，脱模件依次完成以下动作：脱模件的模具和试件同时向上移动直至模具与顶板相抵；试件继续向上移动，直至从出模孔被顶出；所述换模机构至少包括：
支撑柱，设于所述机架上且位于升降杆的一侧；
转盘，可转动的安装在所述支撑柱的顶端；所述转盘传动连接于动力源；
至少两组放置孔，按照预定间隙沿轴向开设于所述转盘上；所述放置孔被设置为对脱模件进行定位；
所述脱模件包括：壳体，设于所述壳体外壁的固定部，设于所述壳体内部的放置腔体，以及设于所述壳体底部的承接部；所述承接部从上至下呈聚拢状，其中心位置处沿轴向开设有顶出孔，所述顶出孔与放置腔体相通；
当模具的外径小于出模孔的内径时，所述壳体为具有预定厚度的壁体；
所述脱模件还包括：端盖，其最大外径大于出模孔的内径；
若干个对接柱，按照预定间隙阵列于所述端盖的下表面；
数量和位置与对接柱相对应的对接孔，沿轴线开设在所述壁体内；
其中，端盖的中心位置沿轴向从下至上依次开设有辅助顶出腔体和辅助出模腔体；其中所述辅助顶出腔体的内径大于辅助出模腔体的内径，辅助出模腔体的内径小于出模孔的内径；
脱模机的方法，至少包括以下步骤：
获取含试件的模具i的相关参数并计算得到数据集其中，Mi表示模具i的制模参数，di表示模具i的外径，mi表示模具i的总质量，/>表示模具i所需的顶模力，/>表示模具i所需的脱模力，Δhi为顶模距离；
模具i在动力源的作用下，被转动到升降杆的轴线上，通过数据的对应关系将输入至单片机内；单片机控制直线电机的输出轴按照以下要求将升降杆顶出：定义升降杆在直线电机的作用下向上移动的距离为H；
则，当H＜Δhi时，单片机控制直线电机的电流、转速，使直线电机的推动力F顶持续增大至并维持/>直至H＝Δhi，H由位置传感器显示，F顶由压力传感器显示；此时模具或端盖与出模孔周边处的顶板相抵；
随后，单片机控制直线电机的电流、转速，使直线电机的推动力F顶继续增大至并维持预定时间直至将模具内的试件顶出并与模具完全脱离，试件从出模孔内取出。
2.根据权利要求1所述的一种基于直线电机驱动的脱模机，其特征在于，所述直线电机上电连接有位置传感器、电流传感器和单片机；所述升降杆的顶端安装有压力传感器；
所述单片机的输入端同时连接于位置传感器、电流传感器和压力传感器。
3.根据权利要求1所述的基于直线电机驱动的脱模方法，其特征在于，还包括以下步骤：
当试件与模具脱离后，模具在重力的作用下掉落至当前所在的脱模件内，再次启动动力源，动力源驱动转盘按照预定方向转动，将当前模具件转移至下一个定点，取出空模具；
与此同时，下一个模具件被转移至升降杆的轴线上，开始脱模。
4.根据权利要求1所述的基于直线电机驱动的脱模方法，其特征在于，
顶模力其中m为含试件的模具的总质量，g为重力加速度，f1为顶模过程中模具与壳体之间的摩擦力；
脱模力其中F为基于制模参数计算得到试件在脱模时所需的理论脱模力，f2为脱模过程中试件与模具之间的摩擦力。
5.根据权利要求1所述的基于直线电机驱动的脱模方法，其特征在于，还包括以下步骤：定义直线电机基于单片机给出的信息获取到的理论电流为I预，电流传感器给出的实际电流为I实，将当前时间节点的I预分别与上两个时间节点的I实、上一个时间节点的I实、当前时间节点的I实做差，分别得到三个误差值，基于所述三个误差值计算得到输出变化量ΔI，则输出变化量ΔI用于下一时刻的电流纠正。
6.根据权利要求1所述的基于直线电机驱动的脱模方法，其特征在于，还包括以下步骤：创建位置误差补偿模型，计算得到关于升降杆的实时位置误差补偿量Δ，并将所述实时位置误差补偿量Δ用于下一时刻的位置纠正。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210597813.8A CN115056334B (zh) | 2022-05-30 | 2022-05-30 | 一种基于直线电机驱动的脱模机及脱模方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210597813.8A CN115056334B (zh) | 2022-05-30 | 2022-05-30 | 一种基于直线电机驱动的脱模机及脱模方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115056334A CN115056334A (zh) | 2022-09-16 |
| CN115056334B true CN115056334B (zh) | 2023-12-08 |
Family
ID=83197887
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210597813.8A Active CN115056334B (zh) | 2022-05-30 | 2022-05-30 | 一种基于直线电机驱动的脱模机及脱模方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115056334B (zh) |
Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101015935A (zh) * | 2006-09-30 | 2007-08-15 | 简广 | 泥坯胎具缓冲分离装置 |
| CA2615988A1 (en) * | 2006-12-21 | 2008-06-21 | Luc Anna Philomena Van Cauwenbergh | Device for demolding concrete products |
| JP2009113288A (ja) * | 2007-11-05 | 2009-05-28 | Sekisui House Ltd | コンクリートパネルの脱型方法及び自動脱型装置 |
| CN203069426U (zh) * | 2013-01-29 | 2013-07-17 | 长安大学 | 一种马歇尔试件脱模器 |
| CN204136213U (zh) * | 2014-09-17 | 2015-02-04 | 徐成云 | 高铁电缆槽脱模机 |
| CN105538495A (zh) * | 2014-06-20 | 2016-05-04 | 泉州市三联机械制造有限公司 | 复合保温轻质墙板的生产工艺 |
| CN108214855A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-06-29 | 德阳迪泰机械有限公司 | 一种耐高温脱模器 |
| CN110126082A (zh) * | 2019-02-26 | 2019-08-16 | 北京市政路桥股份有限公司 | 一种混凝土箱梁内模脱模装置及脱模方法 |
| WO2021068283A1 (zh) * | 2019-04-29 | 2021-04-15 | 西安银马实业发展有限公司 | 一种砖石成型机及其应用和砖石成型的方法 |
| CN214150119U (zh) * | 2021-01-12 | 2021-09-07 | 长安大学 | 一种马歇尔试件脱模装置 |
| CN113664956A (zh) * | 2021-09-25 | 2021-11-19 | 来安县九久新型建材有限公司 | 一种空心砖生产用成型装置 |
| CN215511600U (zh) * | 2021-09-07 | 2022-01-14 | 福建固特新工程监理咨询有限公司 | 一种脱模机 |
| CN216181555U (zh) * | 2021-10-11 | 2022-04-05 | 山东泉建工程检测有限公司 | 一种多功能多组脱模设备 |
-
2022
- 2022-05-30 CN CN202210597813.8A patent/CN115056334B/zh active Active
Patent Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101015935A (zh) * | 2006-09-30 | 2007-08-15 | 简广 | 泥坯胎具缓冲分离装置 |
| CA2615988A1 (en) * | 2006-12-21 | 2008-06-21 | Luc Anna Philomena Van Cauwenbergh | Device for demolding concrete products |
| JP2009113288A (ja) * | 2007-11-05 | 2009-05-28 | Sekisui House Ltd | コンクリートパネルの脱型方法及び自動脱型装置 |
| CN203069426U (zh) * | 2013-01-29 | 2013-07-17 | 长安大学 | 一种马歇尔试件脱模器 |
| CN105538495A (zh) * | 2014-06-20 | 2016-05-04 | 泉州市三联机械制造有限公司 | 复合保温轻质墙板的生产工艺 |
| CN204136213U (zh) * | 2014-09-17 | 2015-02-04 | 徐成云 | 高铁电缆槽脱模机 |
| CN108214855A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-06-29 | 德阳迪泰机械有限公司 | 一种耐高温脱模器 |
| CN110126082A (zh) * | 2019-02-26 | 2019-08-16 | 北京市政路桥股份有限公司 | 一种混凝土箱梁内模脱模装置及脱模方法 |
| WO2021068283A1 (zh) * | 2019-04-29 | 2021-04-15 | 西安银马实业发展有限公司 | 一种砖石成型机及其应用和砖石成型的方法 |
| CN214150119U (zh) * | 2021-01-12 | 2021-09-07 | 长安大学 | 一种马歇尔试件脱模装置 |
| CN215511600U (zh) * | 2021-09-07 | 2022-01-14 | 福建固特新工程监理咨询有限公司 | 一种脱模机 |
| CN113664956A (zh) * | 2021-09-25 | 2021-11-19 | 来安县九久新型建材有限公司 | 一种空心砖生产用成型装置 |
| CN216181555U (zh) * | 2021-10-11 | 2022-04-05 | 山东泉建工程检测有限公司 | 一种多功能多组脱模设备 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 广东轻工业学校.《日用陶瓷工厂机械装备》.轻工业出版社,1982,(第1版),347-348. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115056334A (zh) | 2022-09-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109775320B (zh) | 一种套筒类零件流水自动化检测装置及其工作方法 | |
| CN110587303B (zh) | 一种提高膜式燃气表计量精度的装配方法 | |
| CN115056334B (zh) | 一种基于直线电机驱动的脱模机及脱模方法 | |
| CN105958746A (zh) | 一种汽车散热风扇电机的转子轴向间隙调整方法 | |
| JPH0596589A (ja) | 成形部品の生産システムとその制御方法 | |
| CN105958748A (zh) | 一种电机转子轴向间隙调节机 | |
| CN111928813B (zh) | 阀芯组装方法 | |
| CN111906511A (zh) | 一种具有销钉自动装配及打码功能的飞轮加工装置 | |
| CN109571437B (zh) | 一种单目摄像的机器人 | |
| CN113999081B (zh) | 一种用于火工品的低冲击高可靠配重型自动压药装置 | |
| CN212095161U (zh) | 计量表自动装摇臂装置 | |
| CN113245817B (zh) | 一种机壳自动压装设备 | |
| CN207971642U (zh) | 一种自动药剂称装及金属压合设备 | |
| CN114367753A (zh) | 一种激光切管机机体的水平调节机构及其调节方法 | |
| CN217749004U (zh) | 旋转铆压机构 | |
| CN208147354U (zh) | 用于加工高性能零件的数控机床的旋转台 | |
| CN113281373A (zh) | 一种热变形、维卡软化点温度测定仪电动升降机构 | |
| CN219255960U (zh) | 一种适用于脱模机的工件转换装置 | |
| CN207709694U (zh) | 一种射孔弹自动铆压丝机 | |
| CN111069884A (zh) | 计量表自动装摇臂装置及其装配方法 | |
| CN111592438A (zh) | 圆盘单发雷管压药装置及其使用方法 | |
| CN211418445U (zh) | 料盘抓取机构和出入库机构 | |
| JP2515905B2 (ja) | ガラスレンズ成形装置の成形金型駆動装置 | |
| CN215393797U (zh) | 一种气门桥加工工装 | |
| CN110739816A (zh) | 电机定转子合装设备 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |