CN2546444Y - 电子伺服冲料装置 - Google Patents

Abstract

一种电子伺服冲料装置，属玻璃机械领域，包括电机、冲料机构，其特征在于：设置智能控制单元，冲料机构主要包括冲头(6)、滚珠丝杠(4)与滑动螺母(5)，伺服电机(1)与智能控制单元相连，计算机用模拟凸轮的数据控制伺服电机运行，从而带动冲头按照凸轮曲线要求进行垂直往复冲料动作，实现了冲料机械凸轮的电子数字化、智能化控制，并具有稳定性好、控制精确、操作灵活、制品成品率高等优点。

Description

电子伺服冲料装置

技术领域

一种电子伺服冲料装置，属玻璃制瓶机械领域。

背景技术

制瓶机生产线是由多分部组成的，供料系统是其中的一大分部，供料系统由冲料、剪料、分料、匀料等部分组成。冲料装置要执行一定的运动轨迹，4能冲制出适合工艺要求的料型。冲料的运动轨迹要随制品的品种、技术、工艺要求而变化。当前国内惯用的冲料装置，是由一个电机经过同步带及变速箱，带动一个机械凸轮，凸轮控制导杆而带动冲头运行，在更换制品品种或调整机速时，都要更换上不同的机械凸轮。冲头的冲程、冲头高度要通过手摇杆进行调整，调整困难，操作复杂。机械凸轮以及一系列的传动机构带动的冲头运动，稳定性差、控制精确差、制品成品率低，严重影响产品质量和产量，在高机速运行情况下，机械凸轮已不能满足生产要求。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是，设计一种用电子凸轮代替冲料机械凸轮，实现了冲料机械凸轮的电子数字化、智能化控制，达到方便的操作及灵活的调整，解决机械凸轮冲料存在的稳定性差、控制精确差、制品成品率低，操作复杂等一系列不足。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：该电子伺服冲料装置，包括电机、冲料机构，其特征在于：设置智能控制单元，冲料机构主要包括冲头6、滚珠丝杠4与滑动螺母5，伺服电机1与智能控制单元相连。本实用新型由于采用计算机闭环智能位置随动控制的特殊设计，把冲料的机械凸轮电子数字化，由计算机按生产周期时间定时，精确实时输出凸轮曲线上的各点数据，经D/A转换后与位置反馈比较，进行曲线跟随控制。无论何时何地，冲头都能在允许运行范围内自动定位，安全可靠、无超位危险。

本实用新型的电子伺服冲料装置与现有技术相比具有的有益效果是：

1、用电子凸轮代替机械凸轮，实现了操作方便、调整容易，换品种、提机速只需输入几个数据即可完成，不需要更换机械凸轮，而且可实现高机速下的准确冲料。实现了冲料机械凸轮的电子数字化、智能化控制，解决了机械凸轮冲料存在的冲头运动稳定性差、控制精度差、料型难于控制、制品成品率低等问题，满足了在高机速运行情况下的生产要求。

2、下位微处理控制器GB采用单板结构，结构简单、运行可靠、维护容易。

3、设计了方便的调试功能，便于冲头的调试及操作。

4、可选择几十条凸轮曲线，全面满足玻璃制瓶工艺的要求。

5、设计了内同步试验方式，在生产线待机状态，可用内同步方式开机试验；

6、同步精度高，实现料重一致的控制，为玻璃容器的轻量化生产提供了有力保障。

附图说明

图1是电子伺服冲料装置冲料机构主视结构示意图；

图2是电子伺服冲料装置冲料机构侧视结构示意图；

图3是电子伺服冲料装置智能控制单元结构原理简图，

图4是电子伺服冲料装置下位微处理控制器电路原理图。

其中：1(M)伺服电机  2联轴器  3导向主轴  4滚珠丝杠  5滑动螺母  6冲头7冲头臂  8冲料主轴  9冲料辅助气缸  10过载保护气缸  11磁环  PX1上限位行程开关  PX2下限位行程开关  KB现场控制盘  HHT便携终端  PC上位计算机  WB通讯网板TB生产线上的同步信号  GB下位微处理控制器  SF伺服驱动器  WY位移传感器R1-R78电阻  IC17-IC21光电耦合器Q1-Q16三极管IC1 74LS245数据驱动  IC2 27C256等存储器组  IC4 74LS373 8D锁存器  IC5译码器组  IC6 6反相触发器、IC7、IC8是8反相线驱动器、IC9、IC10、IC11是74LS273 8D触发器、IC17是TLP521-4 4位输入光电隔离器、IC18-IC21各是2个TLP521-4输入光电隔离器  IC13是LM324运算放大器  IC14是TLP521-4光电耦合器、IC15-1-IC15-4是斯密特触发器 D/A转换电路由10位D/A转换器IC12、IC16-1、电位器W1组成，位置调节器由IC16-2、电阻R1-R6、电容C1-C2组成。下面结合附图1-4对本实用新型的电子伺服冲料装置做进一步说明：

具体实施方式

图1、2中：伺服电机1通过联轴器2与滚珠丝杠4连接，滚珠丝杠4与滑动螺母5啮合，滑动螺母5与冲头臂7连接，冲头臂7连接冲头6，伺服电机1、联轴器2、滚珠丝杠4、滑动螺母5、冲头臂7同轴连接，冲头6与冲头臂7相互垂直连接，冲头上限位行程开关PX1、冲头下限位行程开关PX2、位移传感器WY安装在滚珠丝杠4一侧的元件板上，反应冲头位置的磁环11套在位移传感器WY上，构成了位置随动闭环控制。上、下限位行程开关PX1、PX2经现场控制盘KB与图4的光电耦合器IC17相连，位移传感器WY与图4的运算放大器IC13相连，现场控制盘KB与图3的下位微处理控制器GB相连，便携终端HHT经现场控制盘KB与微处理控制器GB相连。

图3中，PC上位计算机，是工业级PC计算机或个人PC计算机。通过运行本装置的控制程序，用于把用户输入的冲料控制数据、冲料曲线、控制命令等发送给下位微处理控制器GB。并显示下位微处理控制器GB检测到的冲料运行状态及报警信息。把一路RS232信号转换成多路电流环信号，输出到本装置下位微处理控制器GB及制瓶生产线上的其它系统；SF是伺服驱动器，接收微处理控制器GB的控制信号及伺服电机SF的编码器反馈信号，输出伺服电机1的驱动电源；M是伺服电机1，在伺服驱动器SF的驱动下带动冲头机构，按工艺要求的曲线运行；WY是接触磁致式位移传感器，把冲头6的位置信号反馈到微处理控制器GB进行处理及定位控制；PX1是冲头上限位行程开关，PX2是冲头下限位行程开关，用于系统的安全保护；HHT是便携终端，用于在现场进行数据曲线的修改选择、动作调试、冲头定位、维修检测等；TB是生产线上的同步信号，控制本装置与生产线的其他设备同步运行；KB是现场控制盘，其上有控制按钮和指示灯。

图4是下位微处理控制器GB的电路原理图，微处理控制器为单板式以80C196KB为CPU的控制器，是根据冲料的工艺要求设计并自制的冲料控制板。由CPU、存贮器、微处理器内A/D、D/A、由运算放大器组成的位置环调节器、20路输入、16路输出电路，总线不出板，具有结构简单，运行可靠，抗干扰能力强的特点。下位微处理控制器包括74LS245数据驱动IC1、27C256等存储器组IC2、74LS373 8D锁存器IC4、GAL16V8、74LS139译码器IC5、74LS14 6反相斯密特触发器IC6、LM324运算放大器IC13、IC16、74LS240 8反相线驱动器IC7、IC8，4LS273 8D触发器IC9、IC10、IC11，TLP521-4 4位输入光电隔离器IC17-IC21，D/A转换电路由D/A转换器IC12、IC16-1、电位器W1组成，位置调节器由IC16-2、电阻R1-R6、电容C1-C2组成，通讯电路由TLP521-4光电耦合器IC14、6反相斯密特触发器IC15-1-IC15-4、电阻R7-R13组成，数据驱动IC1与存贮器组IC2、微处理器IC3、8D锁存器IC4、8D触发器IC9、IC10、IC11、8反相线驱动器IC7、IC8连接；反相斯密特触发器IC6与光电耦合器IC17相连，8反相线驱动器IC7与光电耦合器IC18相连，8反相线驱动器IC8与光电耦合器IC19相连，8D触发器IC9与光电耦合器IC20相连，8D触发器IC10与光电耦合器IC21相连，8D触发器输出连接的光电耦合器及其驱动电路，其中的一路与伺服驱动器SF相连，其中的两路与指示灯相连，按钮的输入经光电耦合器IC19与8反相线驱动器IC8相连；外来同步信号TB及上限位行程开关PX1、下限位行程开关PX2与光电耦合器IC17相连；位移传感器WY的信号经运算放大器IC13放大处理后，再经电阻R3、R4、电容C2与运算放大器IC16-2相连；运算放大器IC16-2的输出与伺服驱动器SF连接。光电耦合器IC14及其外围电路组成通讯电路，与通讯网板WB、便携终端HHT、微处理器IC3连接。

如图1-4所示，本实用新型的电子伺服冲料装置的工作原理及工作过程是，计算机用模拟凸轮的数据控制伺服驱动器SF及其伺服电机1，伺服电动机1通过滚珠丝杠机构驱动冲头6的运行，并把冲头6运行的位移信号经位移传感器WY反馈到下位微处理控制器GB，下位微处理控制器GB根据设定的运行曲线，连续输出每度曲线上的位置信号，经D/A转换后，与反馈的冲头位置信号进行比较及运算放大器IC16-2调节运算，IC16-2输出0-10V的电压信号，连接到伺服驱动器SF，伺服驱动器SF输出相应的电源驱动信号，驱动伺服电机1带动冲头6运行，实现冲头6运行的位置精确跟随微处理控制器GB设定的曲线位置变化。整个系统形成随动位置、速度、电流三闭环控制，达到冲制料形及料重的精确控制。由位移传感器WY提供的冲头位置反馈信号，经运算放大器IC13处理后，一路连接运算放大器IC16-2，与曲线给定信号比较运算，同时又经微处理器内置的A/D转换，进行位置的监控管理，软件限位保护及调试维修。上、下位限位行程开关PX1、PX2，是检测冲头运行的最高位和最低位，若冲头6运行到上限位或下限位，微处理器立即停止系统的运行，并输出报警信号。便携终端HHT，是一个长×宽×厚＝147×94×40(MM)，双列液晶显示，18个按键的现场操作终端。用于在现场输入数据，调整机构、维修检测。

本实用新型的关键技术：

本实用新型第一项关键技术是实现了计算机闭环智能位置随动控制，把冲料的机械凸轮电子数字化，由计算机按生产周期时间定时精确实时输出凸轮曲线上的各点数据，经D/A后与位置反馈比较，进行曲线跟随控制。无论何时何地，冲头都能在允许运行范围内自动定位，安全可靠、无超位危险。

本实用新型的第二项关键技术是设计了方便智能的调试功能，简化了调试过程。

本实用新型的第三项关键技术是采用无接触磁致式位移传感器，寿命长、可靠、准确，实现了位置的精确控制。

本实用新型的第四项关键技术是采用滚珠丝杠传动的冲头机构，取代同步带及变速箱传动，简化了机构，提高了可靠性。

Claims (7)

1、电子伺服冲料装置，包括电机、冲料机构，其特征在于：设置智能控制单元，冲料机构主要包括冲头(6)、滚珠丝杠(4)与滑动螺母(5)，伺服电机(1)与智能控制单元相连。

2、按照权利要求1所述的电子伺服冲料装置，其特征在于：冲料机构还可设置联轴器(2)、冲头臂(7)、传感器WY，伺服电机(1)通过联轴器(2)与滚珠丝杠(4)连接，滚珠丝杠(4)与滑动螺母(5)啮合，滑动螺母(5)与冲头臂(7)连接，冲头(6)连接在冲头臂(7)上，传感器WY设置在滚珠丝杠(4)一侧与智能控制单元相连。

3、按照权利要求1所述的电子伺服冲料装置，其特征在于：智能控制单元主要包括上位计算机PC、下位微处理控制器GB、伺服电机(1)、伺服电机驱动器SF、便携终端HHT、上、下限位行程开关PX1、PX2、位移传感器WY，上位计算机PC通过通讯网板WB与下位微处理控制器GB相连，位移传感器WY与下位微处理控制器GB相连，伺服驱动器SF的输入输出信号与下位微处理控制器GB相连，伺服驱动器SF的驱动输出与伺服电机(1)相连，现场控制盘KB与下位微处理控制器GB相连，便携终端HHT及上、下限位行程开关PX1、PX2通过现场控制盘KB与下位微处理控制器GB相连。

4、按照权利要求1所述的电子伺服冲料装置，其特征在于：还包括冲料辅助汽缸机构(9)与冲头臂(7)相连、过载保护汽缸机构(10)与冲头臂(7)相连，冲料主轴(8)、滚珠丝杠主轴(4)、导向主轴(3)三轴平行。

5、按照权利要求1或2所述的电子伺服冲料装置，其特征在于：智能控制单元包括下位微处理控制器GB、伺服电机(1)及伺服驱动器SF、反应冲头位置的磁环(11)套在位移传感器WY上，构成了位置随动闭环控制。

6、按照权利要求1或2所述的电子伺服冲料装置，其特征在于：下位微处理控制器GB还包括数据驱动IC1、存贮器组IC2、微处理器IC3、8D锁存器IC4、译码器组IC5、6反相触发器IC6、8反相线驱动器IC7、IC8、8D触发器IC9、IC10、IC11、运算放大器IC13、IC16、4路输入光电隔离IC17、8路输入光电隔离IC18、IC19及其辅助电路，8路输出光电隔离IC20、IC21连接输出驱动三极管Q1-Q16，D/A转换电路由10位D/A转换器IC12、IC16-1、电位器W1组成，位置调节器由运算放大器IC16-2、电阻R1-R6、电容C1-C2组成，光耦式电流环/TTL转换通讯电路由光电耦合器IC14、斯密特触发器IC15-1-IC15-4、电阻R7-R13组成，数据驱动IC1与存贮器组IC2、微处理器IC3、8D锁存器1C4、8D触发器IC9、IC10、IC11、8反相线驱动器IC7、IC8连接，6反相触发器IC6与光电耦合器IC17相连，IC7与光电耦合器IC18相连，IC8与光电耦合器IC19相连，IC9与光电耦合器IC20相连，IC10与光电耦合器IC21相连，8D触发器IC9、IC10输出连接的光电耦合器IC20、IC21及其驱动电路，其中的一路与伺服驱动器SF相连，其中的两路与指示灯相连，按钮的输入经光电耦合器IC19与IC8相连，外来同步信号TB及上限位行程开关PX1、下限位行程开关PX2与光电耦合器IC17相连，位移传感器WY的信号经反馈放大器IC13放大处理后，再经电阻R3-R4、电容C2与运算放大器IC16-2相连，运算放大器IC16-2的输出与伺服驱动器SF连接，光电耦合器IC14及其外围电路组成通讯电路，与通讯网板WB、便携终端HHT、微处理器IC4连接。

7、按照权利要求1所述的电子伺服冲料装置，其特征在于：位移传感器WY采用无接触磁致式位移传感器。

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