專利名稱：一種雙盤摩擦螺旋壓力機(jī)能量測(cè)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于螺旋壓力機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙盤摩擦螺旋壓力機(jī)能量測(cè)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
雙盤摩擦螺旋壓力機(jī)是中國鍛造行業(yè)廠家在用量最大的一類螺旋壓力機(jī)，屬于一種定能量設(shè)備。因?yàn)閲鴥?nèi)生產(chǎn)廠家無一例外采用“時(shí)間控制”原則控制摩擦盤“靠盤時(shí)間”來控制打擊能量，造成后果主要是1、能量控制相當(dāng)不穩(wěn)定、不精確。能量實(shí)際輸出波動(dòng)大，是定能量設(shè)備中最不精確的設(shè)備，因?yàn)閷?shí)際應(yīng)用中普遍存在的氣壓不穩(wěn)定、摩擦材料的磨損、摩擦盤和飛輪間隙的不穩(wěn)定、工作過程中摩擦材料溫度急劇變化造成能量傳遞效率變化大等等一系列不確定因素，在原電氣控制系統(tǒng)中沒有應(yīng)對(duì)措施，造成現(xiàn)在摩擦壓力機(jī)只能是一種低精度產(chǎn)品。以上列舉不確定的因素和一個(gè)確定的“電磁閥通電時(shí)間”“相與”的最終結(jié)果，得到的結(jié)果一機(jī)器打擊能量不穩(wěn)定；2、設(shè)定值不能直觀量化，只能設(shè)置時(shí)間值。一個(gè)操作人員不可能通過“靠盤時(shí)間”知道能量輸出的結(jié)果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種雙盤摩擦螺旋壓力機(jī)能量測(cè)控系統(tǒng)，旨在解決目前的螺旋壓力機(jī)能量控制不穩(wěn)定、不精確以及只能設(shè)置時(shí)間值，設(shè)定值不能直觀量化，操作人員無法直接知悉能量輸出結(jié)果的技術(shù)問題。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種雙盤摩擦螺旋壓力機(jī)能量測(cè)控系統(tǒng)，包括雙盤摩擦螺旋壓力機(jī)，還包括
人機(jī)界面參數(shù)設(shè)定顯示裝置，用于設(shè)定控制所述雙盤摩擦螺旋壓力機(jī)工作的打擊設(shè)定值并顯示實(shí)際輸出能量值；
滑塊運(yùn)動(dòng)檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)所述雙盤摩擦螺旋壓力機(jī)的滑塊的運(yùn)動(dòng)速度，將滑塊的直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)輸出；
控制器，用于根據(jù)所述滑塊運(yùn)動(dòng)檢裝置輸出的脈沖信號(hào)，計(jì)算出螺旋壓力機(jī)當(dāng)前實(shí)際輸出能量值與所述打擊設(shè)定值比較，通過相應(yīng)的控制裝置控制調(diào)節(jié)螺旋壓力機(jī)的實(shí)際輸出能量值盡量趨近于所述打擊設(shè)定值。所述的滑塊運(yùn)動(dòng)檢測(cè)裝置包括一旋轉(zhuǎn)編碼器，所述旋轉(zhuǎn)編碼器通過機(jī)械連接裝置與所述滑塊連接，所述的滑塊運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器通過所述機(jī)械連接裝置將所述滑塊的上下直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為所述旋轉(zhuǎn)編碼器的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來檢測(cè)所述滑動(dòng)的運(yùn)動(dòng)速度。所述的機(jī)械連接裝置包括一同步帶、通過支架安裝在所述同步帶兩端的兩同步輪，所述同步帶通過一連接機(jī)構(gòu)與所述滑塊連接，在其中一個(gè)同步輪上安裝所述旋轉(zhuǎn)編碼器。所述旋轉(zhuǎn)編碼器通過一軟軸連接所述同步輪。
所述的控制器采用可編程控制器PLC。所述的控制裝置采用電磁閥，與所述的控制器電氣連接。所述的電磁閥包括上行電磁閥，用于控制所述的雙盤摩擦螺旋壓力機(jī)的上摩擦盤跟飛輪接觸來控制所述滑塊上行的動(dòng)作；一下行電磁閥，用于控制所述的雙盤摩擦螺旋壓力機(jī)的上摩擦盤跟所述飛輪接觸來控制所述滑塊下行的動(dòng)作。本發(fā)明通過利用滑塊運(yùn)動(dòng)檢測(cè)裝置發(fā)出的檢測(cè)脈沖信號(hào)，通過控制器處理計(jì)算出螺旋壓力機(jī)的當(dāng)前實(shí)際輸出能量，并與設(shè)定的打擊標(biāo)準(zhǔn)值比較，通過相應(yīng)的控制裝置控制調(diào)節(jié)螺旋壓力機(jī)的實(shí)際輸出能量值趨近于所述打擊設(shè)定值，最終形成對(duì)螺旋壓力機(jī)最終實(shí)際輸出能量的閉環(huán)控制，從而提高了雙盤摩擦螺旋壓力機(jī)的鍛件精度和重復(fù)精度，同時(shí)通過直觀顯示實(shí)際能量輸出值，方便操作人員直觀了解機(jī)器當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)。


圖1所示為本發(fā)明實(shí)施例提供的雙盤摩擦螺旋壓力機(jī)能量測(cè)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意 圖2所示為本發(fā)明實(shí)施例提供的滑塊運(yùn)動(dòng)檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)作進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明并不局限于所列的實(shí)施例。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種雙盤摩擦螺旋壓力機(jī)能量測(cè)控系統(tǒng)，包括雙盤摩擦螺旋壓力機(jī)，還包括
人機(jī)界面參數(shù)設(shè)定顯示裝置，用于設(shè)定控制所述雙盤摩擦螺旋壓力機(jī)工作的打擊設(shè)定值并顯示實(shí)際輸出能量值；
滑塊運(yùn)動(dòng)檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)所述雙盤摩擦螺旋壓力機(jī)的滑塊的運(yùn)動(dòng)速度，將滑塊的直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)輸出；
控制器，用于根據(jù)所述滑塊運(yùn)動(dòng)檢測(cè)裝置輸出的脈沖信號(hào)，計(jì)算出螺旋壓力機(jī)當(dāng)前實(shí)際輸出能量值與所述打擊標(biāo)準(zhǔn)值比較，通過相應(yīng)的控制裝置控制調(diào)節(jié)螺旋壓力機(jī)的實(shí)際輸出能量值盡量趨近于所述打擊設(shè)定值。所述的滑塊運(yùn)動(dòng)檢測(cè)裝置包括一旋轉(zhuǎn)編碼器，所述旋轉(zhuǎn)編碼器通過機(jī)械連接裝置與所述滑塊連接，所述的滑塊運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器通過所述機(jī)械連接裝置將所述滑塊的上下直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為所述旋轉(zhuǎn)編碼器的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來檢測(cè)所述滑動(dòng)的運(yùn)動(dòng)速度。所述的機(jī)械連接裝置包括一同步帶、通過支架安裝在所述同步帶兩端的兩同步輪，所述同步帶通過一連接機(jī)構(gòu)與所述滑塊連接，在其中一個(gè)同步輪上安裝所述旋轉(zhuǎn)編碼器。所述旋轉(zhuǎn)編碼器通過一軟軸連接所述同步輪。所述的控制器采用可編程控制器PLC。所述的控制裝置采用電磁閥，與所述的控制器電氣連接。所述的電磁閥包括上行電磁閥，用于控制所述的雙盤螺旋壓力機(jī)的上行摩擦盤跟飛輪接觸來控制所述滑塊上行的動(dòng)作；一下行電磁閥，用于控制所述的雙盤摩擦螺旋壓力機(jī)的下行摩擦盤跟所述飛輪接觸來控制所述滑塊的下行動(dòng)作。參見圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例中，所述的雙盤摩擦螺旋壓力機(jī)包括作為動(dòng)力的主電機(jī)1、機(jī)架、與主電機(jī)I通過皮帶11相連的下摩擦盤4、上摩擦盤5，作為儲(chǔ)能部件的飛輪、和飛輪相連的螺桿10、固定在橫梁內(nèi)和螺桿10配合的螺母9、裝配于螺桿10下端的滑塊2和剎車機(jī)構(gòu)6。當(dāng)主電機(jī)I帶動(dòng)下摩擦盤4、上摩擦盤5，啟動(dòng)完畢以后，上摩擦盤5和下摩擦盤4同步運(yùn)轉(zhuǎn)，控制系統(tǒng)根據(jù)需要控制上摩擦盤5，還是下摩擦盤4跟飛輪通過摩擦材料接觸，來拖動(dòng)飛輪做正反向 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)滑塊2在垂直方向做上下運(yùn)動(dòng)打擊工件。下面，結(jié)合圖1 一 2，對(duì)使用本發(fā)明的螺旋壓力機(jī)能量測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行控制進(jìn)行詳細(xì)說明。首先，在該螺旋壓力機(jī)的立柱上，將滑塊運(yùn)動(dòng)檢測(cè)裝置3固定好，參見圖2所示，所述的滑塊運(yùn)動(dòng)檢測(cè)裝置3包括連接機(jī)構(gòu)34，將該滑塊運(yùn)動(dòng)檢測(cè)裝置3與滑塊2連接，所述的連接機(jī)構(gòu)34另一端連接同步帶35，在所述的同步帶兩端通過兩個(gè)支架31、37安裝有兩個(gè)同步輪30、36，在同步輪30上通過軟軸32安裝有旋轉(zhuǎn)編碼器33。旋轉(zhuǎn)編碼器33的反饋線纜連接到包含有軟件控制程序的PLC控制器相應(yīng)的端口，并安裝好用于由所述PLC控制器控制的上行電磁閥7、下行電磁閥8，該P(yáng)LC控制器作為主控單元，進(jìn)行數(shù)值計(jì)算和邏輯控制。通過所述的人機(jī)界面參數(shù)設(shè)定顯示裝置設(shè)定螺旋壓力機(jī)的打擊能量設(shè)定值，例如50KJ，而不是時(shí)間值，例如1. 5秒，該人機(jī)界面參數(shù)設(shè)定顯示裝置由于可顯示螺旋壓力機(jī)的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)及實(shí)際能量輸出值，可以使得設(shè)定的打擊能量設(shè)定值直觀量化，使操作人員直接知悉能量輸出結(jié)果。當(dāng)打擊工件時(shí)，當(dāng)控制系統(tǒng)得到工作信號(hào)以后，首先打開剎車機(jī)構(gòu)6，同時(shí)接通下行電磁閥8，下行電磁閥8接通后將壓縮空氣注入到下行操縱缸，使下行摩擦盤4和飛輪接觸摩擦帶動(dòng)飛輪運(yùn)轉(zhuǎn)，與飛輪剛性連接的螺桿10同步旋轉(zhuǎn)，因?yàn)槁菽?固定在橫梁中不動(dòng)，這樣，與飛輪剛性連接的螺桿10和滑塊2共同向下加速運(yùn)動(dòng)。當(dāng)設(shè)定能量輸出目標(biāo)值已經(jīng)到達(dá)，不是共知的下行靠盤時(shí)間到達(dá)，斷開下行電磁閥8，下行摩擦盤4跟飛輪脫開停止能量傳遞；打擊工件后，控制系統(tǒng)接通上行電磁閥7 ;與下行過程相同的原理，上行摩擦盤5和飛輪接觸帶動(dòng)飛輪反向旋轉(zhuǎn)，拖動(dòng)滑塊2做向上的返程運(yùn)動(dòng)；到達(dá)預(yù)設(shè)的返程高度脫開，剎車機(jī)構(gòu)6將飛輪抱住，滑塊2停止完成一個(gè)打擊周期。由于旋轉(zhuǎn)編碼器33固定在機(jī)械連接裝置上，機(jī)械連接裝置可將滑塊2的直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)編碼器33的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)編碼器33測(cè)量得到的脈沖信號(hào)反饋到PLC控制器，通過CPU單元的計(jì)算處理與設(shè)定的打擊能量設(shè)定值進(jìn)行比較，最終通過控制上電磁閥7、下電磁閥8動(dòng)作而控制滑塊2的運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)螺旋壓力機(jī)的輸出能量的輸出穩(wěn)定。螺旋壓力機(jī)的實(shí)際打擊能量數(shù)值A(chǔ)的計(jì)算公式A=1/2Jgj2=1/2X SMR2X (2 Ji V/h)2，其中，M是構(gòu)件上每一微塊的質(zhì)量，R是每一個(gè)微塊到轉(zhuǎn)軸Z的距離、π是常數(shù)、ω是旋轉(zhuǎn)部分運(yùn)轉(zhuǎn)角速度，V是測(cè)量到的滑塊直線運(yùn)動(dòng)速度，h是螺桿導(dǎo)程。在以上函數(shù)關(guān)系式中，滑塊速度V是未知變量，通過本發(fā)明所述能量測(cè)控系統(tǒng)可準(zhǔn)確得出。在滑塊2的移動(dòng)過程中，滑塊2通過連接機(jī)構(gòu)34帶動(dòng)同步帶35上下移動(dòng)，同步帶35帶動(dòng)同步輪30、36轉(zhuǎn)動(dòng)，因同步帶35和同步輪30、36不能發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以滑塊2的運(yùn)動(dòng)距離S=同步輪的運(yùn)轉(zhuǎn)軌跡2 π r，r是旋轉(zhuǎn)編碼器33連接的同步輪半徑，旋轉(zhuǎn)編碼器33分辨率為Xpps，那么滑塊2單位位移的編碼器脈沖當(dāng)量是Χ/2 π r,單位時(shí)間內(nèi)采集的脈沖總數(shù)是Y，就可推導(dǎo)出滑塊2的當(dāng)前運(yùn)行速度V=Y+ (X + 2 r)=YX2 r + X，將這個(gè)數(shù)值帶入上述螺旋壓力機(jī)打擊能量公式，就可得到輸出能量的數(shù)值。本發(fā)明通過采集計(jì)算后的打擊能量結(jié)果和設(shè)置的打擊目標(biāo)值進(jìn)行比較，如果兩者相等，斷開下行電磁閥8停止對(duì)飛輪的能量傳遞；如果實(shí)際測(cè)量值大于設(shè)定值，可通過剎車機(jī)構(gòu)6或者飛輪靠上摩擦盤5的方式減小輸出能量；如果實(shí)際測(cè)量值小于設(shè)定值，靠下摩擦盤4加大能量傳遞，從而使實(shí)際輸出值趨近于設(shè)定值，保證打擊能量的穩(wěn)定、精確。從以技術(shù)方案可知，本發(fā)明從根本上克服了雙盤摩擦螺旋壓力機(jī)氣壓不穩(wěn)定、摩擦材料的磨損、摩擦盤和飛輪間隙的不穩(wěn)定、工作過程中摩擦材料溫度急劇變化造成的摩擦盤與飛輪摩擦系數(shù)變化大等等一系列不利因素，從而使雙盤摩擦螺旋壓力機(jī)可以應(yīng)用到對(duì)精度要求較高的場(chǎng)合，擴(kuò)大了雙盤摩擦螺旋壓力機(jī)的使用范圍。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保 護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種雙盤摩擦螺旋壓力機(jī)能量測(cè)控系統(tǒng)，其特征在于，包括雙盤摩擦螺旋壓力機(jī)，還包括人機(jī)界面參數(shù)設(shè)定顯示裝置，用于設(shè)定控制所述雙盤摩擦螺旋壓力機(jī)工作的打擊設(shè)定值并顯示實(shí)際輸出能量值；滑塊運(yùn)動(dòng)檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)所述雙盤摩擦螺旋壓力機(jī)的滑塊的運(yùn)動(dòng)速度，將滑塊的直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)輸出；控制器，用于根據(jù)所述滑塊運(yùn)動(dòng)檢測(cè)裝置輸出的脈沖信號(hào)，計(jì)算出螺旋壓力機(jī)當(dāng)前實(shí)際輸出能量值與所述打擊設(shè)定值比較，通過相應(yīng)的控制裝置控制調(diào)節(jié)螺旋壓力機(jī)的實(shí)際輸出能量值盡量趨近于所述打擊設(shè)定值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙盤摩擦螺旋壓力機(jī)能量測(cè)控系統(tǒng)，其特征在于，所述的滑塊運(yùn)動(dòng)檢測(cè)裝置包括一旋轉(zhuǎn)編碼器，所述旋轉(zhuǎn)編碼器通過機(jī)械連接裝置與所述滑塊連接， 所述的滑塊運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器通過所述機(jī)械連接裝置將所述滑塊的上下直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為所述旋轉(zhuǎn)編碼器的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來檢測(cè)所述滑動(dòng)的運(yùn)動(dòng)速度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙盤摩擦螺旋壓力機(jī)能量測(cè)控系統(tǒng)，其特征在于，所述的機(jī)械連接裝置包括一同步帶、通過支架安裝在所述同步帶兩端的兩同步輪，所述同步帶通過一連接機(jī)構(gòu)與所述滑塊連接，在其中一個(gè)同步輪上安裝所述旋轉(zhuǎn)編碼器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙盤摩擦螺旋壓力機(jī)能量測(cè)控系統(tǒng)，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)編碼器通過一軟軸連接所述同步輪。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙盤摩擦螺旋壓力機(jī)能量測(cè)控系統(tǒng)，其特征在于，所述的控制器采用可編程控制器PLC。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙盤摩擦螺旋壓力機(jī)能量測(cè)控系統(tǒng)，其特征在于，所述的控制裝置采用電磁閥，與所述的控制器電氣連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙盤螺旋壓力機(jī)能量測(cè)控系統(tǒng)，其特征在于，所述的電磁閥包括上行電磁閥，用于控制所述的雙盤螺旋壓力機(jī)的上摩擦盤跟飛輪接觸來控制所述滑塊向上的動(dòng)作；一下行電磁閥，用于控制所述的雙盤摩擦螺旋壓力機(jī)的上摩擦盤跟所述飛輪接觸來控制所述滑塊向下的動(dòng)作。
全文摘要
本發(fā)明屬于螺旋壓力機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，公開一種雙盤摩擦螺旋壓力機(jī)能量測(cè)控系統(tǒng)，包括雙盤摩擦螺旋壓力機(jī)，人機(jī)界面參數(shù)設(shè)定顯示裝置，設(shè)定雙盤摩擦螺旋壓力機(jī)工作的打擊能量設(shè)定值并顯示實(shí)際輸出能量值；滑塊運(yùn)動(dòng)檢測(cè)裝置，檢測(cè)雙盤摩擦螺旋壓力機(jī)的滑塊運(yùn)動(dòng)速度輸出脈沖信號(hào)；控制器，根據(jù)脈沖信號(hào)計(jì)算螺旋壓力機(jī)當(dāng)前實(shí)際輸出能量值與打擊設(shè)定值比較，控制調(diào)節(jié)螺旋壓力機(jī)實(shí)際輸出能量值趨近于打擊設(shè)定值。本發(fā)明通過滑塊運(yùn)動(dòng)檢測(cè)裝置發(fā)出的脈沖信號(hào)，由控制器計(jì)算螺旋壓力機(jī)當(dāng)前實(shí)際輸出能量與打擊設(shè)定值比較，控制螺旋壓力機(jī)實(shí)際輸出能量值趨近于打擊設(shè)定值，提高了雙盤摩擦螺旋壓力機(jī)的鍛件精度和重復(fù)精度，方便操作人員直觀了解機(jī)器當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)。
文檔編號(hào)G01L3/00GK103042717SQ20121058858
公開日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月29日
發(fā)明者程賢勇, 耿孝富, 趙至友 申請(qǐng)人:青島宏達(dá)鍛壓機(jī)械有限公司