專利名稱：電子伺服沖料裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種電子伺服沖料裝置，屬玻璃制瓶機(jī)械領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
制瓶機(jī)生產(chǎn)線是由多分部組成的，供料系統(tǒng)是其中的一大分部，供料系統(tǒng)由沖料、剪料、分料、勻料等部分組成。沖料裝置要執(zhí)行一定的運(yùn)動(dòng)軌跡，4能沖制出適合工藝要求的料型。沖料的運(yùn)動(dòng)軌跡要隨制品的品種、技術(shù)、工藝要求而變化。當(dāng)前國內(nèi)慣用的沖料裝置，是由一個(gè)電機(jī)經(jīng)過同步帶及變速箱，帶動(dòng)一個(gè)機(jī)械凸輪，凸輪控制導(dǎo)桿而帶動(dòng)沖頭運(yùn)行，在更換制品品種或調(diào)整機(jī)速時(shí)，都要更換上不同的機(jī)械凸輪。沖頭的沖程、沖頭高度要通過手搖桿進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整困難，操作復(fù)雜。機(jī)械凸輪以及一系列的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)的沖頭運(yùn)動(dòng)，穩(wěn)定性差、控制精確差、制品成品率低，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量，在高機(jī)速運(yùn)行情況下，機(jī)械凸輪已不能滿足生產(chǎn)要求。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是，設(shè)計(jì)一種用電子凸輪代替沖料機(jī)械凸輪，實(shí)現(xiàn)了沖料機(jī)械凸輪的電子數(shù)字化、智能化控制，達(dá)到方便的操作及靈活的調(diào)整，解決機(jī)械凸輪沖料存在的穩(wěn)定性差、控制精確差、制品成品率低，操作復(fù)雜等一系列不足。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是該電子伺服沖料裝置，包括電機(jī)、沖料機(jī)構(gòu)，其特征在于設(shè)置智能控制單元，沖料機(jī)構(gòu)主要包括沖頭6、滾珠絲杠4與滑動(dòng)螺母5，伺服電機(jī)1與智能控制單元相連。本實(shí)用新型由于采用計(jì)算機(jī)閉環(huán)智能位置隨動(dòng)控制的特殊設(shè)計(jì)，把沖料的機(jī)械凸輪電子數(shù)字化，由計(jì)算機(jī)按生產(chǎn)周期時(shí)間定時(shí)，精確實(shí)時(shí)輸出凸輪曲線上的各點(diǎn)數(shù)據(jù)，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后與位置反饋比較，進(jìn)行曲線跟隨控制。無論何時(shí)何地，沖頭都能在允許運(yùn)行范圍內(nèi)自動(dòng)定位，安全可靠、無超位危險(xiǎn)。
本實(shí)用新型的電子伺服沖料裝置與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果是1、用電子凸輪代替機(jī)械凸輪，實(shí)現(xiàn)了操作方便、調(diào)整容易，換品種、提機(jī)速只需輸入幾個(gè)數(shù)據(jù)即可完成，不需要更換機(jī)械凸輪，而且可實(shí)現(xiàn)高機(jī)速下的準(zhǔn)確沖料。實(shí)現(xiàn)了沖料機(jī)械凸輪的電子數(shù)字化、智能化控制，解決了機(jī)械凸輪沖料存在的沖頭運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性差、控制精度差、料型難于控制、制品成品率低等問題，滿足了在高機(jī)速運(yùn)行情況下的生產(chǎn)要求。
2、下位微處理控制器GB采用單板結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、維護(hù)容易。
3、設(shè)計(jì)了方便的調(diào)試功能，便于沖頭的調(diào)試及操作。
4、可選擇幾十條凸輪曲線，全面滿足玻璃制瓶工藝的要求。
5、設(shè)計(jì)了內(nèi)同步試驗(yàn)方式，在生產(chǎn)線待機(jī)狀態(tài)，可用內(nèi)同步方式開機(jī)試驗(yàn)；6、同步精度高，實(shí)現(xiàn)料重一致的控制，為玻璃容器的輕量化生產(chǎn)提供了有力保障。


圖1是電子伺服沖料裝置沖料機(jī)構(gòu)主視結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是電子伺服沖料裝置沖料機(jī)構(gòu)側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是電子伺服沖料裝置智能控制單元結(jié)構(gòu)原理簡圖，圖4是電子伺服沖料裝置下位微處理控制器電路原理圖。
其中1(M)伺服電機(jī) 2聯(lián)軸器 3導(dǎo)向主軸 4滾珠絲杠 5滑動(dòng)螺母 6沖頭7沖頭臂 8沖料主軸 9沖料輔助氣缸 10過載保護(hù)氣缸 11磁環(huán) PX1上限位行程開關(guān) PX2下限位行程開關(guān) KB現(xiàn)場控制盤 HHT便攜終端 PC上位計(jì)算機(jī) WB通訊網(wǎng)板TB生產(chǎn)線上的同步信號(hào) GB下位微處理控制器 SF伺服驅(qū)動(dòng)器 WY位移傳感器R1-R78電阻 IC17-IC21光電耦合器Q1-Q16三極管IC1 74LS245數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng) IC2 27C256等存儲(chǔ)器組 IC4 74LS373 8D鎖存器 IC5譯碼器組 IC6 6反相觸發(fā)器、IC7、IC8是8反相線驅(qū)動(dòng)器、IC9、IC10、IC11是74LS273 8D觸發(fā)器、IC17是TLP521-4 4位輸入光電隔離器、IC18-IC21各是2個(gè)TLP521-4輸入光電隔離器 IC13是LM324運(yùn)算放大器 IC14是TLP521-4光電耦合器、IC15-1-IC15-4是斯密特觸發(fā)器 D/A轉(zhuǎn)換電路由10位D/A轉(zhuǎn)換器IC12、IC16-1、電位器W1組成，位置調(diào)節(jié)器由IC16-2、電阻R1-R6、電容C1-C2組成。
以下結(jié)合附圖1-4對(duì)本實(shí)用新型的電子伺服沖料裝置做進(jìn)一步說明具體實(shí)施方式
圖1、2中伺服電機(jī)1通過聯(lián)軸器2與滾珠絲杠4連接，滾珠絲杠4與滑動(dòng)螺母5嚙合，滑動(dòng)螺母5與沖頭臂7連接，沖頭臂7連接沖頭6，伺服電機(jī)1、聯(lián)軸器2、滾珠絲杠4、滑動(dòng)螺母5、沖頭臂7同軸連接，沖頭6與沖頭臂7相互垂直連接，沖頭上限位行程開關(guān)PX1、沖頭下限位行程開關(guān)PX2、位移傳感器WY安裝在滾珠絲杠4一側(cè)的元件板上，反應(yīng)沖頭位置的磁環(huán)11套在位移傳感器WY上，構(gòu)成了位置隨動(dòng)閉環(huán)控制。上、下限位行程開關(guān)PX1、PX2經(jīng)現(xiàn)場控制盤KB與圖4的光電耦合器IC17相連，位移傳感器WY與圖4的運(yùn)算放大器IC13相連，現(xiàn)場控制盤KB與圖3的下位微處理控制器GB相連，便攜終端HHT經(jīng)現(xiàn)場控制盤KB與微處理控制器GB相連。
圖3中，PC上位計(jì)算機(jī)，是工業(yè)級(jí)PC計(jì)算機(jī)或個(gè)人PC計(jì)算機(jī)。通過運(yùn)行本裝置的控制程序，用于把用戶輸入的沖料控制數(shù)據(jù)、沖料曲線、控制命令等發(fā)送給下位微處理控制器GB。并顯示下位微處理控制器GB檢測到的沖料運(yùn)行狀態(tài)及報(bào)警信息。把一路RS232信號(hào)轉(zhuǎn)換成多路電流環(huán)信號(hào)，輸出到本裝置下位微處理控制器GB及制瓶生產(chǎn)線上的其它系統(tǒng)；SF是伺服驅(qū)動(dòng)器，接收微處理控制器GB的控制信號(hào)及伺服電機(jī)SF的編碼器反饋信號(hào)，輸出伺服電機(jī)1的驅(qū)動(dòng)電源；M是伺服電機(jī)1，在伺服驅(qū)動(dòng)器SF的驅(qū)動(dòng)下帶動(dòng)沖頭機(jī)構(gòu)，按工藝要求的曲線運(yùn)行；WY是接觸磁致式位移傳感器，把沖頭6的位置信號(hào)反饋到微處理控制器GB進(jìn)行處理及定位控制；PX1是沖頭上限位行程開關(guān)，PX2是沖頭下限位行程開關(guān)，用于系統(tǒng)的安全保護(hù)；HHT是便攜終端，用于在現(xiàn)場進(jìn)行數(shù)據(jù)曲線的修改選擇、動(dòng)作調(diào)試、沖頭定位、維修檢測等；TB是生產(chǎn)線上的同步信號(hào)，控制本裝置與生產(chǎn)線的其他設(shè)備同步運(yùn)行；KB是現(xiàn)場控制盤，其上有控制按鈕和指示燈。
圖4是下位微處理控制器GB的電路原理圖，微處理控制器為單板式以80C196KB為CPU的控制器，是根據(jù)沖料的工藝要求設(shè)計(jì)并自制的沖料控制板。由CPU、存貯器、微處理器內(nèi)A/D、D/A、由運(yùn)算放大器組成的位置環(huán)調(diào)節(jié)器、20路輸入、16路輸出電路，總線不出板，具有結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠，抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)。下位微處理控制器包括74LS245數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)IC1、27C256等存儲(chǔ)器組IC2、74LS373 8D鎖存器IC4、GAL16V8、74LS139譯碼器IC5、74LS14 6反相斯密特觸發(fā)器IC6、LM324運(yùn)算放大器IC13、IC16、74LS240 8反相線驅(qū)動(dòng)器IC7、IC8，4LS273 8D觸發(fā)器IC9、IC10、IC11，TLP521-4 4位輸入光電隔離器IC17-IC21，D/A轉(zhuǎn)換電路由D/A轉(zhuǎn)換器IC12、IC16-1、電位器W1組成，位置調(diào)節(jié)器由IC16-2、電阻R1-R6、電容C1-C2組成，通訊電路由TLP521-4光電耦合器IC14、6反相斯密特觸發(fā)器IC15-1-IC15-4、電阻R7-R13組成，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)IC1與存貯器組IC2、微處理器IC3、8D鎖存器IC4、8D觸發(fā)器IC9、IC10、IC11、8反相線驅(qū)動(dòng)器IC7、IC8連接；反相斯密特觸發(fā)器IC6與光電耦合器IC17相連，8反相線驅(qū)動(dòng)器IC7與光電耦合器IC18相連，8反相線驅(qū)動(dòng)器IC8與光電耦合器IC19相連，8D觸發(fā)器IC9與光電耦合器IC20相連，8D觸發(fā)器IC10與光電耦合器IC21相連，8D觸發(fā)器輸出連接的光電耦合器及其驅(qū)動(dòng)電路，其中的一路與伺服驅(qū)動(dòng)器SF相連，其中的兩路與指示燈相連，按鈕的輸入經(jīng)光電耦合器IC19與8反相線驅(qū)動(dòng)器IC8相連；外來同步信號(hào)TB及上限位行程開關(guān)PX1、下限位行程開關(guān)PX2與光電耦合器IC17相連；位移傳感器WY的信號(hào)經(jīng)運(yùn)算放大器IC13放大處理后，再經(jīng)電阻R3、R4、電容C2與運(yùn)算放大器IC16-2相連；運(yùn)算放大器IC16-2的輸出與伺服驅(qū)動(dòng)器SF連接。光電耦合器IC14及其外圍電路組成通訊電路，與通訊網(wǎng)板WB、便攜終端HHT、微處理器IC3連接。
如圖1-4所示，本實(shí)用新型的電子伺服沖料裝置的工作原理及工作過程是，計(jì)算機(jī)用模擬凸輪的數(shù)據(jù)控制伺服驅(qū)動(dòng)器SF及其伺服電機(jī)1，伺服電動(dòng)機(jī)1通過滾珠絲杠機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)沖頭6的運(yùn)行，并把沖頭6運(yùn)行的位移信號(hào)經(jīng)位移傳感器WY反饋到下位微處理控制器GB，下位微處理控制器GB根據(jù)設(shè)定的運(yùn)行曲線，連續(xù)輸出每度曲線上的位置信號(hào)，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后，與反饋的沖頭位置信號(hào)進(jìn)行比較及運(yùn)算放大器IC16-2調(diào)節(jié)運(yùn)算，IC16-2輸出0-10V的電壓信號(hào)，連接到伺服驅(qū)動(dòng)器SF，伺服驅(qū)動(dòng)器SF輸出相應(yīng)的電源驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)1帶動(dòng)沖頭6運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)沖頭6運(yùn)行的位置精確跟隨微處理控制器GB設(shè)定的曲線位置變化。整個(gè)系統(tǒng)形成隨動(dòng)位置、速度、電流三閉環(huán)控制，達(dá)到?jīng)_制料形及料重的精確控制。由位移傳感器WY提供的沖頭位置反饋信號(hào)，經(jīng)運(yùn)算放大器IC13處理后，一路連接運(yùn)算放大器IC16-2，與曲線給定信號(hào)比較運(yùn)算，同時(shí)又經(jīng)微處理器內(nèi)置的A/D轉(zhuǎn)換，進(jìn)行位置的監(jiān)控管理，軟件限位保護(hù)及調(diào)試維修。上、下位限位行程開關(guān)PX1、PX2，是檢測沖頭運(yùn)行的最高位和最低位，若沖頭6運(yùn)行到上限位或下限位，微處理器立即停止系統(tǒng)的運(yùn)行，并輸出報(bào)警信號(hào)。便攜終端HHT，是一個(gè)長×寬×厚＝147×94×40(MM)，雙列液晶顯示，18個(gè)按鍵的現(xiàn)場操作終端。用于在現(xiàn)場輸入數(shù)據(jù)，調(diào)整機(jī)構(gòu)、維修檢測。
本實(shí)用新型的關(guān)鍵技術(shù)本實(shí)用新型第一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)是實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)閉環(huán)智能位置隨動(dòng)控制，把沖料的機(jī)械凸輪電子數(shù)字化，由計(jì)算機(jī)按生產(chǎn)周期時(shí)間定時(shí)精確實(shí)時(shí)輸出凸輪曲線上的各點(diǎn)數(shù)據(jù)，經(jīng)D/A后與位置反饋比較，進(jìn)行曲線跟隨控制。無論何時(shí)何地，沖頭都能在允許運(yùn)行范圍內(nèi)自動(dòng)定位，安全可靠、無超位危險(xiǎn)。
本實(shí)用新型的第二項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)是設(shè)計(jì)了方便智能的調(diào)試功能，簡化了調(diào)試過程。
本實(shí)用新型的第三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)是采用無接觸磁致式位移傳感器，壽命長、可靠、準(zhǔn)確，實(shí)現(xiàn)了位置的精確控制。
本實(shí)用新型的第四項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)是采用滾珠絲杠傳動(dòng)的沖頭機(jī)構(gòu)，取代同步帶及變速箱傳動(dòng)，簡化了機(jī)構(gòu)，提高了可靠性。
權(quán)利要求1.電子伺服沖料裝置，包括電機(jī)、沖料機(jī)構(gòu)，其特征在于設(shè)置智能控制單元，沖料機(jī)構(gòu)主要包括沖頭(6)、滾珠絲杠(4)與滑動(dòng)螺母(5)，伺服電機(jī)(1)與智能控制單元相連。
2.按照權(quán)利要求1所述的電子伺服沖料裝置，其特征在于沖料機(jī)構(gòu)還可設(shè)置聯(lián)軸器(2)、沖頭臂(7)、傳感器WY，伺服電機(jī)(1)通過聯(lián)軸器(2)與滾珠絲杠(4)連接，滾珠絲杠(4)與滑動(dòng)螺母(5)嚙合，滑動(dòng)螺母(5)與沖頭臂(7)連接，沖頭(6)連接在沖頭臂(7)上，傳感器WY設(shè)置在滾珠絲杠(4)一側(cè)與智能控制單元相連。
3.按照權(quán)利要求1所述的電子伺服沖料裝置，其特征在于智能控制單元主要包括上位計(jì)算機(jī)PC、下位微處理控制器GB、伺服電機(jī)(1)、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器SF、便攜終端HHT、上、下限位行程開關(guān)PX1、PX2、位移傳感器WY，上位計(jì)算機(jī)PC通過通訊網(wǎng)板WB與下位微處理控制器GB相連，位移傳感器WY與下位微處理控制器GB相連，伺服驅(qū)動(dòng)器SF的輸入輸出信號(hào)與下位微處理控制器GB相連，伺服驅(qū)動(dòng)器SF的驅(qū)動(dòng)輸出與伺服電機(jī)(1)相連，現(xiàn)場控制盤KB與下位微處理控制器GB相連，便攜終端HHT及上、下限位行程開關(guān)PX1、PX2通過現(xiàn)場控制盤KB與下位微處理控制器GB相連。
4.按照權(quán)利要求1所述的電子伺服沖料裝置，其特征在于還包括沖料輔助汽缸機(jī)構(gòu)(9)與沖頭臂(7)相連、過載保護(hù)汽缸機(jī)構(gòu)(10)與沖頭臂(7)相連，沖料主軸(8)、滾珠絲杠主軸(4)、導(dǎo)向主軸(3)三軸平行。
5.按照權(quán)利要求1或2所述的電子伺服沖料裝置，其特征在于智能控制單元包括下位微處理控制器GB、伺服電機(jī)(1)及伺服驅(qū)動(dòng)器SF、反應(yīng)沖頭位置的磁環(huán)(11)套在位移傳感器WY上，構(gòu)成了位置隨動(dòng)閉環(huán)控制。
6.按照權(quán)利要求1或2所述的電子伺服沖料裝置，其特征在于下位微處理控制器GB還包括數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)IC1、存貯器組IC2、微處理器IC3、8D鎖存器IC4、譯碼器組IC5、6反相觸發(fā)器IC6、8反相線驅(qū)動(dòng)器IC7、IC8、8D觸發(fā)器IC9、IC10、IC11、運(yùn)算放大器IC13、IC16、4路輸入光電隔離IC17、8路輸入光電隔離IC18、IC19及其輔助電路，8路輸出光電隔離IC20、IC21連接輸出驅(qū)動(dòng)三極管Q1-Q16，D/A轉(zhuǎn)換電路由10位D/A轉(zhuǎn)換器IC12、IC16-1、電位器W1組成，位置調(diào)節(jié)器由運(yùn)算放大器IC16-2、電阻R1-R6、電容C1-C2組成，光耦式電流環(huán)/TTL轉(zhuǎn)換通訊電路由光電耦合器IC14、斯密特觸發(fā)器IC15-1-IC15-4、電阻R7-R13組成，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)IC1與存貯器組IC2、微處理器IC3、8D鎖存器1C4、8D觸發(fā)器IC9、IC10、IC11、8反相線驅(qū)動(dòng)器IC7、IC8連接，6反相觸發(fā)器IC6與光電耦合器IC17相連，IC7與光電耦合器IC18相連，IC8與光電耦合器IC19相連，IC9與光電耦合器IC20相連，IC10與光電耦合器IC21相連，8D觸發(fā)器IC9、IC10輸出連接的光電耦合器IC20、IC21及其驅(qū)動(dòng)電路，其中的一路與伺服驅(qū)動(dòng)器SF相連，其中的兩路與指示燈相連，按鈕的輸入經(jīng)光電耦合器IC19與IC8相連，外來同步信號(hào)TB及上限位行程開關(guān)PX1、下限位行程開關(guān)PX2與光電耦合器IC17相連，位移傳感器WY的信號(hào)經(jīng)反饋放大器IC13放大處理后，再經(jīng)電阻R3-R4、電容C2與運(yùn)算放大器IC16-2相連，運(yùn)算放大器IC16-2的輸出與伺服驅(qū)動(dòng)器SF連接，光電耦合器IC14及其外圍電路組成通訊電路，與通訊網(wǎng)板WB、便攜終端HHT、微處理器IC4連接。
7.按照權(quán)利要求1所述的電子伺服沖料裝置，其特征在于位移傳感器WY采用無接觸磁致式位移傳感器。
專利摘要一種電子伺服沖料裝置，屬玻璃機(jī)械領(lǐng)域，包括電機(jī)、沖料機(jī)構(gòu)，其特征在于設(shè)置智能控制單元，沖料機(jī)構(gòu)主要包括沖頭(6)、滾珠絲杠(4)與滑動(dòng)螺母(5)，伺服電機(jī)(1)與智能控制單元相連，計(jì)算機(jī)用模擬凸輪的數(shù)據(jù)控制伺服電機(jī)運(yùn)行，從而帶動(dòng)沖頭按照凸輪曲線要求進(jìn)行垂直往復(fù)沖料動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)了沖料機(jī)械凸輪的電子數(shù)字化、智能化控制，并具有穩(wěn)定性好、控制精確、操作靈活、制品成品率高等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C03B7/00GK2546444SQ02214919
公開日2003年4月23日 申請(qǐng)日期2002年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月23日
發(fā)明者姜豐英, 邢濤 申請(qǐng)人:山東三金玻璃機(jī)械集團(tuán)有限公司