專利名稱：壓鑄機的數(shù)控方法及數(shù)控壓鑄機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壓鑄機的數(shù)控方法及數(shù)控壓鑄機，屬于鑄造機械領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
壓鑄機的發(fā)展趨勢為全電動驅(qū)動，最新的全電動壓鑄機采用交流伺服電動機驅(qū)動，但存在價格昂貴，控制方式復(fù)雜，易損，不容易維修等缺點，最主要的是電動機不能控制角位移、角速度。壓鑄機的執(zhí)行機構(gòu)各裝置需要位移、速度、壓力準確可控，頻繁起停、頻繁往復(fù)移動，這成為本領(lǐng)域難以解決的技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種壓鑄機的數(shù)控方法，能夠?qū)崿F(xiàn)微機智能數(shù)控電動機角位移和角速度以及起停、正反轉(zhuǎn)，易實現(xiàn)壓鑄機各執(zhí)行裝置運動的時間、位移和速度、壓力的數(shù)字化控制，解決本領(lǐng)域長期以來難以解決的技術(shù)難題。
本發(fā)明要解決的另一技術(shù)問題是提供一種實現(xiàn)上述數(shù)控方法的數(shù)控壓鑄機，具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、工作效率高的特點。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是壓鑄機的數(shù)控方法，包括輸入運行數(shù)據(jù)、工控微計算機控制電動機運行，其特征在于電動機采用開關(guān)磁阻調(diào)速電動機，根據(jù)輸入設(shè)備提供的運行數(shù)據(jù)，經(jīng)過工控微計算機運算，控制開關(guān)磁阻調(diào)速電動機動作，開關(guān)磁阻調(diào)速電動機驅(qū)動壓鑄機動作。
所述的開關(guān)磁阻調(diào)速電動機包括電動機和控制器，電動機安裝有角位移傳感器，電動機依靠脈沖供電方式工作，控制器給出控制指令，控制電動機的角位移、角速度以及起動、停止、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速、減速、點動和位置保持，控制器帶有通訊接口，通過工控微計算機進行控制。
所述的輸入設(shè)備提供的運行數(shù)據(jù)，包括在工控微計算機上分段或不分段輸入和設(shè)定材料名稱、制品體積V、壓射速度v1、保壓時t1、冷卻時間t2、頂出時間t3、合模時間t4、插芯時間t5、t6，調(diào)模行程s2、壓射壓力p1、保壓壓力p2、頂出力P3、合模力P4、插芯力P5、P6、模腔數(shù)m的工作參數(shù)數(shù)值，以及控制器數(shù)據(jù)信息和壓鑄機上的傳感器數(shù)據(jù)信息，按鈕板開關(guān)信號。
所述的根據(jù)輸入設(shè)備提供的運行數(shù)據(jù)，經(jīng)過工控微計算機運算，包括由壓鑄機上的應(yīng)力傳感器檢測頂出力P3、合模力P4、插芯力P5、P6的數(shù)據(jù)信息，數(shù)據(jù)信息傳給工控微計算機，工控微計算機確定頂出行程S3和角位移A3、合模行程S4和角位移A4、插芯行程S5、S6和角位移A5、A6。
所述的工控微計算機運算，根據(jù)公式S1=k4VπD2,]]>A=2πSh,]]>α=2πsh,]]>v=st,]]>ω=2πvh=2πsht,]]>計算出各開關(guān)磁阻調(diào)速電動機的角位移和角速度，其中α為角位移，ω為角速度，s為直線位移，A為全行程角位移，S為全行程直線位移，v為直線速度，h為螺桿螺紋的導(dǎo)程，V為制品體積，D為壓室直徑，k為修正系數(shù)，t為運動時間，S1為壓射位移。
所述的開關(guān)磁阻調(diào)速電動機驅(qū)動壓鑄機動作，工作起動時，工控微計算機指令兩臺開關(guān)磁阻調(diào)速插芯電機5、6正轉(zhuǎn)起動，轉(zhuǎn)過角位移A5、A6，同時開關(guān)磁阻調(diào)速合模電機4以角速度ω4轉(zhuǎn)過角位移A4，合模，位置保持；開關(guān)磁阻調(diào)速壓射電機1起動正轉(zhuǎn)角速度ω1，當(dāng)應(yīng)力傳感器15的值達到輸入值p1，把熔料注入到模腔內(nèi)，在小于保壓壓力p2時微進，保壓時間開始計時，當(dāng)?shù)扔诒簤毫2，起動位置保持功能；保壓時間達到t1時，冷卻時間開始計時；當(dāng)達到冷卻時間t2時，開關(guān)磁阻調(diào)速合模電機4起動反轉(zhuǎn)角位移A4，開模；兩臺開關(guān)磁阻調(diào)速插芯電機5、6反轉(zhuǎn)角位移A5、A6，同時開關(guān)磁阻調(diào)速頂出電機3以角速度ω3正轉(zhuǎn)角位移A3，頂出制件，然后反轉(zhuǎn)回到初始位置，停止。
根據(jù)本發(fā)明數(shù)控方法所設(shè)計的數(shù)控壓鑄機，包括壓鑄機和工控微計算機，其特征在于設(shè)置開關(guān)磁阻調(diào)速壓射電機、開關(guān)磁阻調(diào)速合模電機、開關(guān)磁阻調(diào)速頂出電機、開關(guān)磁阻調(diào)速調(diào)模電機和開關(guān)磁阻調(diào)速插芯電機，開關(guān)磁阻調(diào)速壓射電機、開關(guān)磁阻調(diào)速合模電機、開關(guān)磁阻調(diào)速頂出電機、開關(guān)磁阻調(diào)速調(diào)模電機和開關(guān)磁阻調(diào)速插芯電機分別連接壓鑄機的壓射裝置、合模裝置、頂出裝置、調(diào)模裝置和插芯裝置，各開關(guān)磁阻調(diào)速電動機連接控制器，控制器連接轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換器連接工控微計算機，傳感器安裝在壓鑄機上，數(shù)據(jù)采集卡分別連接傳感器、按鈕板和工控微計算機。
所述的傳感器包括應(yīng)力傳感器和三相電流傳感器。應(yīng)力傳感器安裝在連接板12、拉桿49上和頂桿39的一端，三相電流傳感器安裝在電源輸入端。
所述的開關(guān)磁阻調(diào)速壓射電機連接壓鑄機的壓射裝置是指開關(guān)磁阻調(diào)速壓射電機1通過螺旋副傳動連接壓射桿13，開關(guān)磁阻調(diào)速調(diào)模電機連接調(diào)模裝置是指開關(guān)磁阻調(diào)速調(diào)模電機2通過鏈傳動和螺旋副傳動連接后固定模板50，開關(guān)磁阻調(diào)速頂出電機連接頂出裝置是指開關(guān)磁阻調(diào)速頂出電機3通過花鍵傳動和螺旋副傳動連接頂桿39，開關(guān)磁阻調(diào)速合模電機連接合模裝置是指開關(guān)磁阻調(diào)速合模電機4通過螺旋副傳動和五柱銷肘桿機構(gòu)連接移動模板42。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，該壓鑄機的數(shù)控方法及數(shù)控壓鑄機所具有的有益效果是由于開關(guān)磁阻調(diào)速電動機驅(qū)動，可數(shù)控電動機的角位移和角速度，極大地簡化壓鑄機的構(gòu)造，通過控制開關(guān)磁阻調(diào)速電動機的角位移、角速度以及起停、正反轉(zhuǎn)和對應(yīng)力傳感器的反饋，實現(xiàn)壓鑄機執(zhí)行機構(gòu)各裝置轉(zhuǎn)動、移動輸出特性和壓力特性的微機智能柔性化數(shù)字化無級調(diào)控，低壓、中壓、高壓、低速、中速、高速兼并，達到壓鑄機的執(zhí)行機構(gòu)各裝置運動能按照所加工產(chǎn)品的不同、工藝要求的不同和材料的不同而變化的目的。該數(shù)控壓鑄機起動性能好，對電網(wǎng)無沖擊；傳動安全可靠，穩(wěn)定性高，使用壽命長；低速運行不發(fā)熱，效率高，安裝和維修方便。利用工控微計算機進行操作，達到鍵盤輸入、屏幕顯示、系統(tǒng)運行、系統(tǒng)監(jiān)測、信號反饋及校正與危機處理的全閉環(huán)控制。智能數(shù)控，操作便捷，運行安全，易于維護；節(jié)能、整潔、安靜、精度高及易維護、不易損。工控微計算機支撐軟件豐富，聯(lián)網(wǎng)極為方便，適合遠程控制和制造業(yè)信息化的需求。


圖1是本發(fā)明數(shù)控壓鑄機的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明數(shù)控壓鑄機壓射裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本發(fā)明數(shù)控壓鑄機調(diào)模裝置、合模裝置、頂出裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是本發(fā)明數(shù)控壓鑄機插芯裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是圖1的控制原理框圖。
圖6是圖1的電路原理圖。
圖7是本發(fā)明數(shù)控壓鑄機實施例2合模裝置、頂出裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8是本發(fā)明數(shù)控壓鑄機實施例3合模裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖9是本發(fā)明數(shù)控壓鑄機實施例4合模裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖1-6是本發(fā)明壓鑄機的數(shù)控方法及數(shù)控壓鑄機的最佳實施例，圖1-9中7、21、47聯(lián)軸器 8、19、46、59軸承 9、22、24、37、43、66、71螺母10、67、73滑塊 11、36、41、56、57、65、70螺桿 12、69、75連接板 13壓射桿 14、51、68、74導(dǎo)軌 16機身 17、18軸 20鏈輪 23十字頭 25、27、29、31、33柱銷 26中間桿 28撐座 30、64后連桿 32前連桿 34動模 35定模 38前固定模板 39頂桿 42、72移動模板 44花鍵軸 45軸承座板 48、58、61支架 49拉桿 52后固定模板 53墊圈 54大鏈輪 55鏈條 60軸承座 62推桿63型芯。
U1(1)開關(guān)磁阻調(diào)速壓射電機 U2(2)開關(guān)磁阻調(diào)速調(diào)模電機 U3(3)開關(guān)磁阻調(diào)速頂出電機 U4(4)開關(guān)磁阻調(diào)速合模電機 U5(5)開關(guān)磁阻調(diào)速插芯電機 U6(6)開關(guān)磁阻調(diào)速插芯電機 U7-U12控制器 U13 232/485轉(zhuǎn)換器 U14顯示屏U15數(shù)據(jù)采集卡 U16工控微計算機 U17鍵盤 T1-T5(15)、(40)、(50)應(yīng)力傳感器 T6三相電流傳感器、 S1三刀開關(guān) S2-S6開關(guān)。
具體實施例方式
下面結(jié)合圖1-6對本發(fā)明壓鑄機的數(shù)控方法及數(shù)控壓鑄機作進一步說明實施例1如圖1所示數(shù)控壓鑄機的壓射裝置、調(diào)模裝置、頂出裝置、合模裝置和插芯裝置的電動機分別采用開關(guān)磁阻調(diào)速壓射電機1、開關(guān)磁阻調(diào)速模調(diào)電機2、開關(guān)磁阻調(diào)速頂出電機3、開關(guān)磁阻調(diào)速合模電機4和開關(guān)磁阻調(diào)速插芯電機5、6。開關(guān)磁阻調(diào)速壓射電機1、開關(guān)磁阻調(diào)速調(diào)模電機2、開關(guān)磁阻調(diào)速頂出電機3、開關(guān)磁阻調(diào)速合模電機4和開關(guān)磁阻調(diào)速插芯電機5、6分別安裝在壓射裝置、調(diào)模裝置、頂出裝置、合模裝置和插芯裝置上。
如圖2所示壓射裝置包括開關(guān)磁阻調(diào)速壓射電機1安裝在機身16上，開關(guān)磁阻調(diào)速壓射電機1的輸出軸通過聯(lián)軸器7連接螺桿11，螺桿11通過軸承8安裝在機身16內(nèi)，螺桿11與螺母9螺旋副傳動，螺母9與滑塊10聯(lián)結(jié)為一體，機身16上設(shè)置有導(dǎo)軌14，導(dǎo)軌14與滑塊10滑動配合，連接板12得一端與滑塊10連接為一體，連接板12的另一端與壓射桿13連接為一體。
連接板12上安裝有應(yīng)力傳感器15，應(yīng)力傳感器15共三個，此處安裝一個。
如圖3所示合模裝置包括開關(guān)磁阻調(diào)速合模電機4安裝在支架58上，支架58與后固定模板52聯(lián)結(jié)為一體，開關(guān)磁阻調(diào)速合模電機4的輸出軸通過聯(lián)軸器21連接螺桿57，螺桿57外圓段通過軸承59安裝在后固定模板52內(nèi)，螺母22與螺桿57螺旋副傳動，十字頭23與螺母22連接為一體，十字頭23與中間桿26通過柱銷25連接，中間桿26通過柱銷27連接后連桿30，后連桿30通過柱銷31連接前連桿32的一端，前連桿32的另一端通過柱銷33連接移動模板42。撐座28的一端通過柱銷29連接后連桿30，撐座28的另一端與后固定模板50聯(lián)結(jié)為一體。以機身的對稱軸線為中心，四根拉桿49分別連接后固定模板52、移動模板42和前固定模板38，四根螺桿56與拉桿49連接，移動模板42與拉桿49滑動配合。
頂出裝置包括開關(guān)磁阻調(diào)速頂出電機3安裝在支架48上，支架48與移動模板42聯(lián)結(jié)為一體，開關(guān)磁阻調(diào)速頂出電機3的輸出軸通過聯(lián)軸器47連接花鍵軸44的一端，花鍵軸44套在螺桿41一端內(nèi)，花鍵軸44與螺桿41花鍵滑動配合，螺桿41的另一端與頂桿39連接為一體，花鍵軸44外圓段連接軸承46，軸承46連接軸承座板45，軸承座板45與移動模板42連接為一體，螺母43與螺桿41螺旋副連接，螺母43與移動模板42聯(lián)結(jié)為一體。
應(yīng)力傳感器40安裝在螺桿41一端。
調(diào)模裝置包括開關(guān)磁阻調(diào)速調(diào)模電機2安裝在支架61上，支架61與后固定模板52聯(lián)結(jié)為一體。開關(guān)磁阻調(diào)速調(diào)模電機2的輸出軸通過聯(lián)軸器17連接軸18的一端，軸18通過軸承19安裝在軸承座60上，軸18與鏈輪20聯(lián)結(jié)為一體，鏈輪20通過鏈條55與鏈輪20鏈條傳動，鏈輪20的內(nèi)孔有螺紋，內(nèi)孔的螺紋與螺桿56螺旋副傳動，螺桿56與拉桿49的一端連接為一體，鏈輪54的端部與墊圈53相配合，墊圈53套在螺桿56外被鏈輪53壓緊在后固定模板50上，后固定模板52與導(dǎo)軌51滑動配合。
應(yīng)力傳感器50安裝在墊圈53上。
如圖4所示插芯裝置的結(jié)構(gòu)與圖2所示壓射裝置結(jié)構(gòu)不同的是連接板12連接推桿62、型芯63。應(yīng)力傳感器15二個分別安裝在兩組插芯裝置的連接板12上。
如圖5所示，工控微計算機連接數(shù)據(jù)采集卡、轉(zhuǎn)換器、鍵盤和顯示屏，數(shù)據(jù)采集卡連接按鈕板、傳感器。轉(zhuǎn)換器連接控制器，控制器分別連接開關(guān)磁阻調(diào)速壓射電機、開關(guān)磁阻調(diào)速合模電機、開關(guān)磁阻調(diào)速頂出電機、開關(guān)磁阻調(diào)速調(diào)模電機和兩臺開關(guān)磁阻調(diào)速插芯電機。開關(guān)磁阻調(diào)速壓射電機、開關(guān)磁阻調(diào)速合模電機、開關(guān)磁阻調(diào)速頂出電機、開關(guān)磁阻調(diào)速調(diào)模電機和兩臺開關(guān)磁阻調(diào)速插芯電機連接壓射裝置、合模裝置、頂出裝置、調(diào)模裝置和兩套插芯裝置，壓射裝置、合模裝置、頂出裝置、調(diào)模裝置和兩套插芯裝置組成壓鑄機。壓鑄機連接傳感器。
如圖6所示，開關(guān)磁阻調(diào)速電動機與控制器相連，開關(guān)磁阻調(diào)速電動機U1-U6的A1、A2、B1、B2、C1、C2端連接控制器U7-U12的A1、A2、B1、B2、C1、C2端，開關(guān)磁阻調(diào)速電動機U1-U6的角度位置信號ANG端連接控制器U7-U12的ANG1端，開關(guān)磁阻調(diào)速電動機U1-U6的RS232/485信號端連接轉(zhuǎn)換器U13的RS232/485端，轉(zhuǎn)換器U13的RS232端連接工控微計算機U16的RS232腳，手動按鈕板的五個按鈕開關(guān)S1-S5，分別連接到數(shù)據(jù)采集卡U15的DI0、DI2、DI4、DI6、DI8腳，應(yīng)力傳感器T1-T5、三相電流傳感器T6與數(shù)據(jù)采集卡U15的AI1、AI3、AI5、AI7、AI9、AI2端口相連，AI2端口連接三相電流傳感器T6，三相電源A、B、C通過開關(guān)S1連接各開關(guān)磁阻調(diào)速電機電源L1、L2、L3，數(shù)據(jù)采集卡U15的輸出端與工控微計算機U16主板的PCI主線插槽相連。鍵盤U17和顯示屏U14連接于工控微計算機U16。
實施例2如圖7所示與實施例1圖3不同的是合模裝置中的后連桿64連接柱銷29和柱銷31，中間桿61連接柱銷31和柱銷25。頂出裝置中螺桿65通過螺母66、滑塊67、連接板69連接頂桿39，螺桿65與螺母66螺旋副傳動，螺母66與滑塊67連接為一體，滑塊67與導(dǎo)軌68滑動連接，連接板69與滑塊68連接為一體，頂桿39的一端與連接板69連接為一體，導(dǎo)軌68固定在移動模板42內(nèi)。
實施例3如圖8所示與實施例1圖3不同的是合模裝置中螺桿70與螺母71螺旋副傳動，螺母71與移動模板72連接為一體。
實施例4如圖9所示與實施例2圖7不同的是合模裝置中的螺母22與滑塊73連接為一體，滑塊73與導(dǎo)軌74滑動配合，滑塊73連接板75連接為一體，導(dǎo)軌74固定在機身16上。后連桿64通過柱銷29連接后固定模板52。
本發(fā)明的數(shù)控方法，主要有在工控微計算機上分段或不分段輸入和設(shè)定材料名稱、制品體積V、壓射速度v1、保壓時間t1、冷卻時間t2、頂出時間t3、合模時間t4、插芯時間t5、t6，調(diào)模行程s2、壓射壓力p1、保壓壓力p2、頂出力P3、合模力P4、插芯力P5、P6、模腔數(shù)m的工作參數(shù)數(shù)值，以及控制器數(shù)據(jù)信息和壓鑄機上的傳感器數(shù)據(jù)信息，按鈕板開關(guān)信號。由傳感器檢測頂出力P3、合模力P4、插芯力P5、P6的數(shù)據(jù)信息，數(shù)據(jù)信息傳給工控微計算機，工控微計算機確定頂出行程S3和角位移A3、合模行程S4和角位移A4、插芯行程S5、S6和角位移A5、A6。
α=2πsh,]]>A=2πSh···(1)]]>v=st···(2)]]>ω=2πhv=2πsht,···(3)]]>S1=kVA=k4VπD2···(4)]]>α02＝iα2(5)式中α為角位移(rad)；ω為角速度(rad/s)；s為直線運動線位移(m)；A為全行程角位移，S為全行程直線位移，v為直線運動線速度(m/s)；h為螺桿螺紋的導(dǎo)程(m)；t為時間，D為壓室直徑，k為修正系數(shù)，V為制品體積、v1為壓射速度。A為角位移量，S為直線位移量，α02為調(diào)模電機角位移，α2為調(diào)模角位移，i為鏈傳動傳動比，S1為壓射位移。
工控微計算機根據(jù)公式(1)-(5)，計算出各開關(guān)磁阻調(diào)速電動機的角位移和角速度，由輸入值制品體積V、壓射速度v1計算出開關(guān)磁阻調(diào)速壓射電機的角位移A1和角速度ω1，由調(diào)模行程s2計算出開關(guān)磁阻調(diào)速調(diào)模電機角位移iα2，由頂出行程S3和頂出時間t3計算出開關(guān)磁阻調(diào)速頂出電機角速度ω3、由合模行程S4和合模時間t4計算出開關(guān)磁阻調(diào)速合模電機角速度ω4，由插芯時間t5、t6、插芯行程S5、S6計算出開關(guān)磁阻調(diào)速插芯電機角速度ω5、ω6。
工作原理和過程如下工作原理和過程分為試模、生產(chǎn)工作二種狀況。試模時，先在工控微計算機上輸入調(diào)模行程s2、頂出力P3、合模力P4、插芯力P5、P6的運行數(shù)據(jù)；調(diào)模啟動，松開螺母24，工控微計算機控制開關(guān)磁阻調(diào)速調(diào)模電機2轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)過角位移iα2，驅(qū)動鏈輪20轉(zhuǎn)動，通過鏈條55鏈輪54傳動，鏈輪54螺旋運動使后固定模板52沿導(dǎo)軌51移動調(diào)模行程s2，再緊固螺母24。開關(guān)磁阻調(diào)速合模電機4正轉(zhuǎn)起動，帶動螺桿57轉(zhuǎn)動，螺母22移動，推動合模機構(gòu)動作，驅(qū)動移動模板42運動，使模具閉合，當(dāng)應(yīng)力傳感器50監(jiān)測的值達到合模力P4時，開關(guān)磁阻調(diào)速合模電機4停止轉(zhuǎn)動，位置保持，工控微計算機儲存此時的角位移量A4和合模行程S4的值；開關(guān)磁阻調(diào)速頂出電機3，正轉(zhuǎn)起動，驅(qū)動螺桿41螺旋運動，頂桿39移動，頂出制件，當(dāng)應(yīng)力傳感器40監(jiān)測的值達到頂出力P3，工控微計算機記錄此時開關(guān)磁阻調(diào)速頂出電機3轉(zhuǎn)過的角位移A3和頂出行程S3。開關(guān)磁阻調(diào)速插芯電機5、6，正轉(zhuǎn)起動，當(dāng)應(yīng)力傳感器監(jiān)測的值達到插芯力P5、P6，工控微計算機記錄此時開關(guān)磁阻調(diào)速插芯電機5、6轉(zhuǎn)過的角位移A5、A6和頂出行程S5、S6。在工控微計算機上分段或不分段輸入和設(shè)定材料名稱、制品體積V、壓射速度v1、保壓時間t1、冷卻時間t2、頂出時間t3、合模時間t4插芯時間t5、t6，壓射壓力p1、保壓壓力p2、模腔數(shù)m的工作參數(shù)數(shù)值。工作起動時，工控微計算機控制兩臺開關(guān)磁阻調(diào)速插芯電機5、6正轉(zhuǎn)起動，轉(zhuǎn)過的角位移A5、A6，通過螺旋副傳動，兩個型芯63移動插芯行程S5、S6，分別驅(qū)動型芯63插入模具中，同時開關(guān)磁阻調(diào)速合模電機4起動以角速度ω4轉(zhuǎn)過角位移A4，帶動螺桿57轉(zhuǎn)動，螺母22與十字頭23直線移動合模行程S4，使模具閉合，開關(guān)磁阻調(diào)速合模電機4起動位置保持功能；開關(guān)磁阻調(diào)速壓射電機1正轉(zhuǎn)起動，當(dāng)應(yīng)力傳感器15的值達到輸入設(shè)定值p1，螺桿7角速度達到ω1，壓射桿13壓射速度v1運動，把熔料注入到模腔內(nèi)，開關(guān)磁阻調(diào)速壓射電機1在傳感器15壓力小于保壓壓力p2時微進，直到傳感器15壓力等于保壓壓力p2，保壓時間啟動計時，壓射電機1起動位置保持功能；保壓時間達到t1時，冷卻時間開始計時；當(dāng)達到冷卻時間t2時，開關(guān)磁阻調(diào)速合模電機4起動反轉(zhuǎn)角位移A4，開模，回到初始位置后制動；二臺開關(guān)磁阻調(diào)速插芯電機5、6反轉(zhuǎn)角位移A5、A6分別驅(qū)動型芯63退回到初始位置，同時工控微計算機指令開關(guān)磁阻調(diào)速頂出電機3以角速度ω3正轉(zhuǎn)角位移A3，螺桿41螺旋運動，頂桿39移動頂出行程S3，頂出制件，然后起動反轉(zhuǎn)回到初始位置，制動和停止。
當(dāng)按下停止/制動按鈕開關(guān)S2-S6時，動作信號通過數(shù)據(jù)采集卡U15的開關(guān)量DI端口輸入工控微計算機，工控微計算機發(fā)制動指令，控制器制動電動機，壓鑄機停止在所制動的位置上。
屏幕圖形動畫及菜單顯示設(shè)定參數(shù)和過程參數(shù)及過程變化曲線，顯示屏的級聯(lián)菜單實時顯示開關(guān)磁阻調(diào)速電動機的運動時間和角位移、角速度。
按鈕設(shè)置點動、手動、半自動、全自動、制動共5個按鈕開關(guān)S2-S6。鍵盤或者觸摸屏設(shè)置(1)點動在鍵盤上的按鈕有六個壓射電機點動按鈕、頂出電機點動按鈕、合模電機點動按鈕、調(diào)模電機點動按鈕、兩個插芯電機點動按鈕，當(dāng)按住點動按鈕時，相應(yīng)的電機啟動點動狀態(tài)，電機慢速轉(zhuǎn)動，松開按鈕，電機制動，動作停止。(2)手動在鍵盤上的按鈕有十二個壓射電機前進與后退按鈕、頂出電機前進與后退按鈕、合模電機前進與后退按鈕、調(diào)模電機前進與后退按鈕、兩臺插芯電機前進與后退按鈕，當(dāng)按下手動按鈕時，相應(yīng)的電機啟動手動狀態(tài)，電機慢速轉(zhuǎn)動，直到完成該動作為止，當(dāng)電機角位移到達控制點，電機制動，動作停止。(3)半自動工藝全過程的各個動作按順序自動進行，完成一個工作循環(huán)。(4)全自動壓鑄機一個工作循環(huán)接一個工作循環(huán)自動進行下去。
頂出電機動作往返一次，計數(shù)器增1×m。初始設(shè)定值可為0。
由于工控微計算機的記憶存儲功能，當(dāng)加工生產(chǎn)同樣的工件時，工控微計算機智能自動提示輸入相應(yīng)的數(shù)據(jù)。在更新材料或模具時，需要輸入工作參數(shù)數(shù)據(jù)，在不更新材料或模具時，工控計算機自動執(zhí)行記憶的數(shù)據(jù)直到數(shù)據(jù)變更。當(dāng)采用壓鑄專家系統(tǒng)軟件時，分析數(shù)據(jù)可直接存儲在工控微計算機內(nèi)，工控微計算機智能自動提示輸入相應(yīng)的數(shù)據(jù)。
可以在樣機的摩擦部位上設(shè)置溫度傳感器，溫度傳感器數(shù)值通過數(shù)據(jù)采集卡傳給工控微計算機，當(dāng)溫度大于設(shè)定值時，工控微計算機啟動潤滑，施加潤滑油，工控微計算機存儲潤滑的間隔時間，供其他同類型號的注射機使用。
可以在前模板的模具分模面處安置攝像頭和視覺傳感器，監(jiān)測壓鑄件的出件情況和異物情況。當(dāng)物件進入工作區(qū)內(nèi)時或當(dāng)應(yīng)力傳感器的值大于給定值時，傳感器的信號驅(qū)動微機發(fā)制動指令，報警提示燈亮，發(fā)出聲音提示，壓鑄機緊急制動，然后電動機反向慢速旋轉(zhuǎn)，退回，卸載。
當(dāng)更換新模具時，可先采用試驗?zāi)＞?，在試驗?zāi)＞呱习惭b溫度傳感器，傳感器數(shù)值通過數(shù)據(jù)采集卡傳給工控微計算機，工控微計算機記錄儲存其數(shù)值，供工控微計算機智能化操作使用；可在模腔內(nèi)設(shè)置熔體壓力傳感器檢測模腔壓力，供工控微計算機智能化操作使用?？梢栽O(shè)置溫度傳感器，監(jiān)測加熱溫度、冷卻溫度。還可以把計算公式編程輸入工控微計算機，計算出相應(yīng)得參數(shù)，供工控微計算機智能化操作使用。
螺桿可以采用滾珠絲杠螺桿。合模裝置也可用雙肘桿撐板式。調(diào)模裝置也可以用調(diào)節(jié)連桿長度裝置來代替，頂出裝置也可以用機械彈簧裝置來代替。插芯裝置也可以不用。聯(lián)軸器選用剛性聯(lián)軸器。當(dāng)需要大扭矩時，可在電動機輸出軸增設(shè)齒輪傳動或皮帶傳動。也可用行程開關(guān)和時間繼電器來輔助控制。應(yīng)力傳感器15也可安裝在軸承座上。
電機控制器U7-U12為SRD系列，數(shù)據(jù)采集卡U15可選用PCI-1710，應(yīng)力傳感器T1-T5為電阻應(yīng)變式。工控微計算機U16可選用IPC610-P4 2.0/256M/40G工作平臺，工控微計算機U16也可用微處理器(CPU)、單片機、可編程計算機、可編程控制器(PLC)等具有計算處理功能的單元來代替。數(shù)據(jù)采集卡U15也可用其它形式的數(shù)據(jù)采集板或裝置來替代。顯示屏可選用觸摸式顯示屏?？砂褦?shù)據(jù)采集卡、顯示屏、鍵盤、工控微計算機和控制器集成為一箱體。
本發(fā)明可用于熱壓室或冷壓室壓鑄機、臥式壓鑄機、立式壓鑄機、角式壓鑄機、多模壓鑄機、通用型壓鑄機、專用壓鑄機、偏心壓鑄機、多組分壓鑄機、帶有兩個或兩個以上壓鑄裝置的壓鑄機、精密或超精密壓鑄機、精速密壓鑄成形機，也可用于半固態(tài)壓鑄成形、真空壓鑄成形、充氧壓鑄成形機。
權(quán)利要求
1.壓鑄機的數(shù)控方法，包括輸入運行數(shù)據(jù)、工控微計算機控制電動機運行，其特征在于電動機采用開關(guān)磁阻調(diào)速電動機，根據(jù)輸入設(shè)備提供的運行數(shù)據(jù)，經(jīng)過工控微計算機運算，控制開關(guān)磁阻調(diào)速電動機動作，開關(guān)磁阻調(diào)速電動機驅(qū)動壓鑄機動作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓鑄機的數(shù)控方法，其特征在于所述的開關(guān)磁阻調(diào)速電動機包括電動機和控制器，電動機安裝有角位移傳感器，電動機依靠脈沖供電方式工作，控制器給電動機控制指令，控制電動機的角位移、角速度以及起動、停止、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速、減速、點動和位置保持。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓鑄機的數(shù)控方法，其特征在于所述的輸入設(shè)備提供的運行數(shù)據(jù)，包括在工控微計算機上分段或不分段輸入和設(shè)定材料名稱、制品體積V、壓射速度v1、保壓時間t1、冷卻時間t2、頂出時間t3、合模時間t4、插芯時間t5、t6，調(diào)模行程s2、壓射壓力p1、保壓壓力p2、頂出力P3、合模力P4、插芯力P5、P6、模腔數(shù)m的工作參數(shù)數(shù)值，以及控制器數(shù)據(jù)信息和壓鑄機上的傳感器數(shù)據(jù)信息，按鈕板開關(guān)信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓鑄機的數(shù)控方法，其特征在于所述的根據(jù)輸入設(shè)備提供的運行數(shù)據(jù)，經(jīng)過工控微計算機運算，包括由壓鑄機上的應(yīng)力傳感器檢測頂出力P3、合模力P4、插芯力P5、P6的數(shù)據(jù)信息，數(shù)據(jù)信息傳給工控微計算機，工控微計算機確定頂出行程S3和角位移A3、合模行程S4和角位移A4、插芯行程S5、S6和角位移A5、A6。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓鑄機的數(shù)控方法，其特征在于所述的工控微計算機運算，根據(jù)公式S1=k4VπD2,A=2πSh,α=2πsh,v=st,ω=2πvh=2πsht,]]>計算出各開關(guān)磁阻調(diào)速電動機的角位移和角速度，其中α為角位移，ω為角速度，s為直線位移，A為全行程角位移，S為全行程直線位移，v為直線速度，h為螺桿螺紋的導(dǎo)程，V為制品體積，D為壓室直徑，k為修正系數(shù)，t為運動時間，S1為壓射位移。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓鑄機的數(shù)控方法，其特征在于所述的開關(guān)磁阻調(diào)速電動機驅(qū)動壓鑄機動作，工作起動時，工控微計算機指令兩臺開關(guān)磁阻調(diào)速插芯電機(5)、(6)正轉(zhuǎn)起動，轉(zhuǎn)過角位移A5、A6，同時開關(guān)磁阻調(diào)速合模電機(4)以角速度ω4轉(zhuǎn)過角位移A4，合模，位置保持；開關(guān)磁阻調(diào)速壓射電機(1)起動正轉(zhuǎn)角速度ω1，當(dāng)應(yīng)力傳感器(15)的值達到輸入值p1，把熔料注入到模腔內(nèi)，在小于保壓壓力p2時微進，保壓時間開始計時，當(dāng)?shù)扔诒簤毫2，起動位置保持功能；保壓時間達到t1時，冷卻時間開始計時；當(dāng)達到冷卻時間t2時，開關(guān)磁阻調(diào)速合模電機(4)起動反轉(zhuǎn)角位移A4，開模；兩臺開關(guān)磁阻調(diào)速插芯電機(5)、(6)反轉(zhuǎn)角位移A5、A6，同時開關(guān)磁阻調(diào)速頂出電機(3)以角速度ω3正轉(zhuǎn)角位移A3，頂出制件，然后反轉(zhuǎn)回到初始位置，停止。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述數(shù)控方法的數(shù)控壓鑄機，包括壓鑄機和工控微計算機，其特征在于設(shè)置開關(guān)磁阻調(diào)速壓射電機、開關(guān)磁阻調(diào)速合模電機、開關(guān)磁阻調(diào)速頂出電機、開關(guān)磁阻調(diào)速調(diào)模電機和開關(guān)磁阻調(diào)速插芯電機，開關(guān)磁阻調(diào)速壓射電機、開關(guān)磁阻調(diào)速合模電機、開關(guān)磁阻調(diào)速頂出電機、開關(guān)磁阻調(diào)速調(diào)模電機和開關(guān)磁阻調(diào)速插芯電機分別連接壓鑄機的壓射裝置、合模裝置、頂出裝置、調(diào)模裝置和插芯裝置，各開關(guān)磁阻調(diào)速電動機連接控制器，控制器連接轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換器連接工控微計算機，傳感器安裝在壓鑄機上，數(shù)據(jù)采集卡分別連接傳感器、按鈕板和工控微計算機。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的數(shù)控螺桿注射機，其特征在于所述的傳感器包括應(yīng)力傳感器和三相電流傳感器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的數(shù)控壓鑄機，其特征在于所述的應(yīng)力傳感器的安裝位置在連接板、拉桿上和頂桿的一端，三相電流傳感器安裝在電源輸入端。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的數(shù)控壓鑄機，其特征在于所述的開關(guān)磁阻調(diào)速壓射電機連接壓鑄機的壓射裝置是指開關(guān)磁阻調(diào)速壓射電機(1)通過螺旋副傳動連接壓射桿(13)，開關(guān)磁阻調(diào)速調(diào)模電機連接調(diào)模裝置是指開關(guān)磁阻調(diào)速調(diào)模電機(2)通過鏈傳動和螺旋副傳動連接后固定模板(52)，開關(guān)磁阻調(diào)速頂出電機連接頂出裝置是指開關(guān)磁阻調(diào)速頂出電機(3)通過花鍵傳動和螺旋副傳動連接頂桿(39)，開關(guān)磁阻調(diào)速合模電機連接合模裝置是指開關(guān)磁阻調(diào)速合模電機(4)通過螺旋副傳動和五柱銷肘桿機構(gòu)連接移動模板(42)，開關(guān)磁阻調(diào)速插芯電機連接插芯裝置是指開關(guān)磁阻調(diào)速插芯電機(5)、(6)分別通過螺旋副傳動連接推桿(62)。
全文摘要
壓鑄機的數(shù)控方法及數(shù)控壓鑄機，屬于鑄造機械領(lǐng)域。包括輸入運行數(shù)據(jù)、工控微計算機控制電動機運行，其特征在于電動機采用開關(guān)磁阻調(diào)速電動機，根據(jù)輸入設(shè)備提供的運行數(shù)據(jù)，經(jīng)過工控微計算機運算，控制開關(guān)磁阻調(diào)速電動機動作，開關(guān)磁阻調(diào)速電動機驅(qū)動壓鑄機動作。數(shù)控方法具有能夠?qū)崿F(xiàn)微機智能數(shù)控電動機角位移和角速度以及起停、正反轉(zhuǎn)，易實現(xiàn)執(zhí)行機構(gòu)各裝置運動的時間、位移和速度、壓力的數(shù)字化控制，解決本領(lǐng)域長期以來難以解決的技術(shù)難題。數(shù)控壓鑄機具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、工作效率高等優(yōu)點。
文檔編號B22D17/32GK101034287SQ20061004447
公開日2007年9月12日 申請日期2006年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月9日
發(fā)明者趙婷婷, 賈明全, 徐丙垠 申請人:山東科匯電氣股份有限公司