CN209971655U - 一种压力机吨位监测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种压力机吨位监测装置，属于测力仪器技术领域，解决了传统压力机吨位监测装置易损坏、安装费时费力、故障率、结构复杂的问题。主要包括电源电路模块、加速度传感器模块、MCU微控制器模块；MCU微控制器模块的信号输入端与加速度传感器模块电信号连接，加速度传感器模块设置在压力机的滑块上，MCU微控制器模块的输出端与显示单元和/或上位机电信号连接。本实用新型测量精度高，通过感应滑块的加速度数值，通过加速度直接换算出吨位数值，测量出的吨位数值准确度很高；安装方便快捷，企业作业人员工作效率大幅度提高；可靠性高、使用寿命长，实用性强，能广泛应用于压力机机械设备技术领域。
Description
技术领域
本实用新型属于测力仪器技术领域，具体地说，尤其涉及一种测量精度高、使用寿命长、安装快捷方便、制造成本低的压力机吨位监测装置。
背景技术
压力机是一种结构精巧的通用性压力机，具有用途广泛，生产效率高等特点。压力机可广泛应用于切断、冲孔、落料、弯曲、铆合和成形等工艺过程中，通过对金属坯件施加强大的压力使金属发生塑性变形和断裂来加工成零件。机械压力机工作时由电动机通过三角皮带驱动大皮带轮，经过齿轮副和离合器带动曲柄滑块机构，使滑块和凸模直线下行。机械压力机在锻压工作完成后滑块程上行，离合器自动脱开，同时曲柄轴上的自动器接通，使滑块停止在上止点附近。吨位监测装置是压力机设备上的一个重要测量仪器，其功能就是实时监测并显示压力机在工作过程中实际产生的打击力。没有吨位监测装置，压力机在工作过程中无法明确得知冲床实际操作时打击力的真正数值，技术人员在对板材冲压工艺进行编排或计算当压力机工作时冲压成品需要多少打击力以便设计连续模时，只能根据冲床铭牌值，凭经验计算，误差较大。此外，当模具刀口损耗时，无法立即得知模具刀口已损耗，再继续工作就会使冲压成品品质变差；再者，没有吨位仪也有可能由于冲压力过大而使模具刀口损耗。
目前市面上的吨位仪主要有两种，一种是应变片式，即将电阻应变式传感器安装在立柱或者或者是连杆上，利用电阻应变式传感器感应负荷体的弹性形变，电阻应变式传感器将该弹性形变信号转换为电阻等电信号传输至主电路换算出吨位值。传统这种应变片式吨位标定仪存在以下不足：1.电阻应变式传感器较为“娇气”，首先在生产安装过程中就比较容易损坏，不良品率较高，返修率高，生产企业生产效率低，工作人员劳动强度大，而且安装很耗时间；2.在实际应用过程中，电阻应变式传感器比较容易产生非弹性物理形变，产品故障率高，使用寿命低，维护维修成本高；3.电阻应变式传感器自身易疲劳损伤，进一步导致产品使用寿命低。另一种是液压式吨位仪，其主要通过检测压力机连接器下的液压保护液压腔的压力换算出吨位，液压式吨位仪结构设计复杂，故障率，需要经常检验并定期更换液压油。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有技术存在的不足，提供了一种测量精度高、使用寿命长、安装快捷方便、制造成本低的压力机吨位监测装置。
本实用新型是通过以下技术方案实现的：
一种压力机吨位监测装置，包括提供电源的电源电路模块、加速度传感器模块以及MCU微控制器模块；
所述MCU微控制器模块的信号输入端与所述加速度传感器模块电信号连接，所述加速度传感器模块设置在压力机的滑块上，用于感应压力机滑块上的加速度信号，并将该加速度信号传输至所述MCU微控制器模块；
所述MCU微控制器模块的输出端与显示单元和/或上位机电信号连接；
所述MCU微控制器模块与所述显示单元电信号连接时，其根据输入的加速度信号换算出所述压力机的打击力，并将该打击力数值经所述显示单元显示出来；
所述MCU微控制器模块与所述上位机电信号连接，其根据输入的加速度信号换算出所述压力机的打击力，并将该打击力数值传输至所述上位机；
所述MCU微控制器模块与所述显示单元和上位机电信号连接时，其输出端分别与所述显示单元、所述上位机电信号连接；所述MCU微控制器模块根据输入的加速度信号换算出所述压力机的打击力，其输出端一方面将该打击力数值经所述显示单元显示出来，另一方面同步将该打击力数值传输至所述上位机。
优选地，所述MCU微控制器模块将打击力数值经无线通信模块传输至所述上位机。
优选地，所述无线通信模块与所述MCU微控制器模块集成在同一块PCB电路板上。
优选地，所述无线通信模块为LORA无线通信模块。
优选地，所述电源电路模块、所述加速度传感器模块、所述MCU微控制器模块集成在同一块PCB电路板上。
优选地，所述显示单元为设置在所述压力机机架或者滑块上的数码管显示单元。
优选地，所述显示单元为压力机控制台的显示屏。
优选地，所述显示单元通过有线或者无线的通讯方式与所述MCU微控制器模块电信号连接。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
本实用新型测量精度高，通过感应滑块的加速度数值，通过加速度直接换算出吨位数值，测量出的吨位数值准确度很高；本实用新型安装方便快捷，相比传统吨位监测装置安装，安装速度大幅度提高，企业作业人员工作效率大幅度提高；本实用新型可靠性高、使用寿命长，有效解决传统吨位监测装置“娇气”、易损坏的问题；本实用新型实用性强，能广泛应用于压力机机械设备技术领域。
附图说明
图1是本实用新型实施例1系统框图；
图2是本实用新型实施例2系统框图；
图3是本实用新型实施例3系统框图。
图中：1.电源电路模块；2.加速度传感器模块；3.MCU微控制器模块；4.显示单元；5.上位机；6.无线通信模块。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进一步说明：
一种压力机吨位监测装置，包括提供电源的电源电路模块1、加速度传感器模块2以及MCU微控制器模块3；
所述MCU微控制器模块3的信号输入端与所述加速度传感器模块2电信号连接，所述加速度传感器模块2设置在压力机的滑块上，用于感应压力机滑块上的加速度信号，并将该加速度信号传输至所述MCU微控制器模块3；
所述MCU微控制器模块3的输出端与显示单元4和/或上位机5电信号连接；
所述MCU微控制器模块3与所述显示单元4电信号连接时，其根据输入的加速度信号换算出所述压力机的打击力，并将该打击力数值经所述显示单元4显示出来；
所述MCU微控制器模块3与所述上位机5电信号连接，其根据输入的加速度信号换算出所述压力机的打击力，并将该打击力数值传输至所述上位机5；所述上位机5根据接收到的打击力数值获取不同时间节点的打击力数值，并将该数值在上位机5的用户界面上以曲线图方式显示出来；
所述MCU微控制器模块3与所述显示单元4和上位机5电信号连接时，其输出端分别与所述显示单元4、所述上位机5电信号连接；所述MCU微控制器模块3根据输入的加速度信号换算出所述压力机的打击力，其输出端一方面将该打击力数值经所述显示单元4显示出来，另一方面同步将该打击力数值传输至所述上位机5。所述上位机5根据接收到的打击力数值获取不同时间节点的打击力数值，并将该数值在上位机5的用户界面上以曲线图方式显示出来。
优选地，所述MCU微控制器模块3将打击力数值经无线通信模块6传输至所述上位机5。无线通信模块有效避免有线通讯的复杂、繁琐。
优选地，所述无线通信模块6与所述MCU微控制器模块3集成在同一块PCB电路板上。结构设计紧凑、占用空间很小。
优选地，所述无线通信模块6为LORA无线通信模块。
优选地，所述电源电路模块1、所述加速度传感器模块2、所述MCU微控制器模块3集成在同一块PCB电路板上。结构设计紧凑、占用空间很小。
优选地，所述显示单元4为设置在所述压力机机架或者滑块上的数码管显示单元。
优选地，所述显示单元4为压力机控制台的显示屏。控制台的显示屏位置相对较低，工作人员观察较为方便。
优选地，所述显示单元4通过有线或者无线的通讯方式与所述MCU微控制器模块3电信号连接。
实施例1：
一种压力机吨位监测装置，包括提供电源的电源电路模块1、加速度传感器模块2以及MCU微控制器模块3，电源电路模块1、加速度传感器模块2、MCU微控制器模块3集成在同一块PCB电路板上；MCU微控制器模块3的信号输入端与加速度传感器模块2电信号连接，加速度传感器模块2设置在压力机的滑块上，用于感应压力机滑块上的加速度信号，并将该加速度信号传输至MCU微控制器模块3；MCU微控制器模块3的输出端与显示单元4电信号连接，其根据输入的加速度信号换算出压力机的打击力，并将该打击力数值经显示单元4显示出来。显示单元4通过有线或者无线的通讯方式与MCU微控制器模块3电信号连接。显示单元4为设置在压力机机架或者滑块上的数码管显示单元，或者显示单元4为压力机控制台的显示屏。
滑块加速度与压力机打击力之间的换算关系为：
根据牛顿第二定律，滑块M运动受力可描述为：
由于滑块是受约束体，只能在垂直方向上运动，描述可简化为：FX＝max；其中，FX指滑块M在x方向上的合力，m指滑块组件的综合质量，ax指滑块在x方向上的加速度。
当压力机工作时，FX分为两部分：Fx＝FQ+FD＝max；其中FD为滑块M打击时的打击力。FQ为x方向其它合力。
故：FQ+FD＝max；
FD＝max-FQ； (1)
利用载荷仪对压力机的打击力进行测量，调整模具高度进行二次测量，分别得到B1、B2两个常数，同时利用本实用新型得到加速度值a1和a2,利用B1、B2、a1、a2对(1)公式求解：
B1＝ma1-FQ； (2)
B2＝ma2-FQ； (3)
对(2)、(3)进行求解得到：
由此可以得到滑块加速度与压力机打击力之间的关系为：FD＝max-FQ＝
对于可调节速度的压力机，由于机械设计的各种因素，当压力机变速运行时，系统的载荷受力不完全是线性的，所以如果是变速压力机需要对公式(4)进行修正。
具体修正方法为：先测定压力机的运行速度，也就是曲轴的角速度ω，角速度ω的获取方法有多种，比如根据压力机自身的加速度变化特性进行测定，或者运用压力机曲轴上的电子凸轮的角度信号，也可以直接读取电机变频器的速度或频率信号得到对应的压力机速度信号等等。
取ω0为压力机最高速度开始，令
将公式(4)简化为FD＝max-FQ＝K1a-K2 (5)。
ω0对应K10和K20，
ω1对应K11和K21，
……
ωn对应K1n和K2n；
对上面数据进行曲线拟合，采取n阶多项式K1＝dnωn+…+d2ω2+d1ω+d0形式；
对于压力机打击力测量，取三阶一般就能保证运算精度，
因此，K1＝d3ω3+d2ω2+d1ω+d0，其中d3、d2、d1、d0为多项式常数；
同理，K2＝g3ω3+g2ω2+g1ω+g0，其中g3、g2、g1、g0为多项式常数；
将上述代入公式(5)得到变速压力机加速度与压力机打击力之间的关系为：FD＝(d3ω3+d2ω2+d1ω+d0)a-(g3ω3+g2ω2+g1ω+g0)。
本实施例测量精度高，通过感应滑块的加速度数值，通过加速度直接换算出吨位数值，测量出的吨位数值准确度很高；本实施例安装方便快捷，相比传统吨位监测装置安装，安装速度大幅度提高，企业作业人员工作效率大幅度提高；本实施例可靠性高、使用寿命长，有效解决传统吨位监测装置“娇气”、易损坏的问题；本实施例实用性强，能广泛应用于压力机机械设备技术领域。
实施例2：
一种压力机吨位监测装置，包括提供电源的电源电路模块1、加速度传感器模块2以及MCU微控制器模块3，电源电路模块1、加速度传感器模块2、MCU微控制器模块3集成在同一块PCB电路板上；MCU微控制器模块3的信号输入端与加速度传感器模块2电信号连接，加速度传感器模块2设置在压力机的滑块上，用于感应压力机滑块上的加速度信号，并将该加速度信号传输至MCU微控制器模块3；MCU微控制器模块3的输出端与上位机5电信号连接，其根据输入的加速度信号换算出压力机的打击力，并将该打击力数值传输至上位机5；上位机5根据接收到的打击力数值获取不同时间节点的打击力数值，并将该数值在上位机5的用户界面上以曲线图方式显示出来。本实施例MCU微控制器模块3将打击力数值经LORA无线通信模块传输至上位机5，LORA无线通信模块与MCU微控制器模块3集成在同一块PCB电路板上。将数据传输上位机有利于技术人员在后台操作分析。
本实施例测量精度高，通过感应滑块的加速度数值，通过加速度直接换算出吨位数值，测量出的吨位数值准确度很高；本实施例安装方便快捷，相比传统吨位监测装置安装，安装速度大幅度提高，企业作业人员工作效率大幅度提高；本实施例可靠性高、使用寿命长，有效解决传统吨位监测装置“娇气”、易损坏的问题；本实施例实用性强，能广泛应用于压力机机械设备技术领域。
实施例3：
一种压力机吨位监测装置，包括提供电源的电源电路模块1、加速度传感器模块2以及MCU微控制器模块3，电源电路模块1、加速度传感器模块2、MCU微控制器模块3集成在同一块PCB电路板上；MCU微控制器模块3的信号输入端与加速度传感器模块2电信号连接，加速度传感器模块2设置在压力机的滑块上，用于感应压力机滑块上的加速度信号，并将该加速度信号传输至MCU微控制器模块3；MCU微控制器模块3的输出端分别与显示单元4和上位机5电信号连接，根据输入的加速度信号换算出压力机的打击力，其输出端一方面将该打击力数值经显示单元4显示出来，另一方面同步将该打击力数值传输至上位机5。上位机5根据接收到的打击力数值获取不同时间节点的打击力数值，并将该数值在上位机5的用户界面上以曲线图方式显示出来。显示单元4通过有线或者无线的通讯方式与MCU微控制器模块3电信号连接。显示单元4为设置在压力机机架或者滑块上的数码管显示单元，或者显示单元4为压力机控制台的显示屏。上位机5根据接收到的打击力数值获取不同时间节点的打击力数值，并将该数值在上位机5的用户界面上以曲线图方式显示出来。本实施例MCU微控制器模块3将打击力数值经LORA无线通信模块传输至上位机5，LORA无线通信模块与MCU微控制器模块3集成在同一块PCB电路板上。
本实施例测量精度高，通过感应滑块的加速度数值，通过加速度直接换算出吨位数值，测量出的吨位数值准确度很高；本实施例安装方便快捷，相比传统吨位监测装置安装，安装速度大幅度提高，企业作业人员工作效率大幅度提高；本实施例可靠性高、使用寿命长，有效解决传统吨位监测装置“娇气”、易损坏的问题；本实施例实用性强，能广泛应用于压力机机械设备技术领域。
综上所述，仅为本实施例的较佳实施例而已，并非用来限定本实施例实施的范围，凡依本实施例权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本实施例的权利要求范围内。
Claims (8)
1.一种压力机吨位监测装置，其特征在于：包括提供电源的电源电路模块、加速度传感器模块以及MCU微控制器模块；
所述MCU微控制器模块的信号输入端与所述加速度传感器模块电信号连接，所述加速度传感器模块设置在压力机的滑块上，用于感应压力机滑块上的加速度信号，并将该加速度信号传输至所述MCU微控制器模块；
所述MCU微控制器模块的输出端与显示单元和/或上位机电信号连接；
所述MCU微控制器模块与所述显示单元电信号连接时，其根据输入的加速度信号换算出所述压力机的打击力，并将该打击力数值经所述显示单元显示出来；
所述MCU微控制器模块与所述上位机电信号连接，其根据输入的加速度信号换算出所述压力机的打击力，并将该打击力数值传输至所述上位机；
所述MCU微控制器模块与所述显示单元和上位机电信号连接时，其输出端分别与所述显示单元、所述上位机电信号连接；所述MCU微控制器模块根据输入的加速度信号换算出所述压力机的打击力，其输出端一方面将该打击力数值经所述显示单元显示出来，另一方面同步将该打击力数值传输至所述上位机。
2.根据权利要求1所述的一种压力机吨位监测装置，其特征在于：所述MCU微控制器模块将打击力数值经无线通信模块传输至所述上位机。
3.根据权利要求2所述的一种压力机吨位监测装置，其特征在于：所述无线通信模块与所述MCU微控制器模块集成在同一块PCB电路板上。
4.根据权利要求2或3所述的一种压力机吨位监测装置，其特征在于：所述无线通信模块为LORA无线通信模块。
5.根据权利要求1所述的一种压力机吨位监测装置，其特征在于：所述电源电路模块、所述加速度传感器模块、所述MCU微控制器模块集成在同一块PCB电路板上。
6.根据权利要求1所述的一种压力机吨位监测装置，其特征在于：所述显示单元为设置在所述压力机机架或者滑块上的数码管显示单元。
7.根据权利要求1所述的一种压力机吨位监测装置，其特征在于：所述显示单元为压力机控制台的显示屏。
8.根据权利要求1所述的一种压力机吨位监测装置，其特征在于：所述显示单元通过有线或者无线的通讯方式与所述MCU微控制器模块电信号连接。
Priority Applications (1)
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| CN201920465948.2U CN209971655U (zh) | 2019-04-08 | 2019-04-08 | 一种压力机吨位监测装置 |
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| CN201920465948.2U CN209971655U (zh) | 2019-04-08 | 2019-04-08 | 一种压力机吨位监测装置 |
Publications (1)
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| CN201920465948.2U Active CN209971655U (zh) | 2019-04-08 | 2019-04-08 | 一种压力机吨位监测装置 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112468579A (zh) * | 2020-11-25 | 2021-03-09 | 苏州德森斯特通信技术有限公司 | 冲压设备联网监控系统 |
-
2019
- 2019-04-08 CN CN201920465948.2U patent/CN209971655U/zh active Active
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112468579A (zh) * | 2020-11-25 | 2021-03-09 | 苏州德森斯特通信技术有限公司 | 冲压设备联网监控系统 |
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