專利名稱：節(jié)能數(shù)控螺旋壓力機及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種節(jié)能數(shù)控螺旋壓力機及控制方法，屬于機械工業(yè)設(shè)備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
中國專利號為ZL200520125153. 5，名稱為數(shù)控螺旋壓力機的發(fā)明專利公 開了開關(guān)磁阻電機驅(qū)動的螺旋壓力機，其大齒輪與螺桿作旋轉(zhuǎn)運動。中國專利號為 ZL200420064892. 3的發(fā)明專利公開了一種電動螺旋壓力機，電動機通過小齒輪驅(qū)動大齒輪 作螺旋運動，由螺旋副把大齒輪和螺桿的螺旋運動轉(zhuǎn)換為滑塊的直線運動，缺陷是電機連 接小齒輪，電機軸受沖擊力較大，電機軸易疲勞破壞，不容易保持電機軸和齒輪軸同心；缺 少壓力精確控制措施。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種能有效避免電 機軸過載，并能夠精確控制噸位的節(jié)能數(shù)控螺旋壓力機及控制方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是該節(jié)能數(shù)控螺旋壓力機，包括電機、 上傳動系統(tǒng)、螺旋壓力機、制動器和控制系統(tǒng)，上傳動系統(tǒng)分別連接電機、螺旋壓力機和制 動器，控制系統(tǒng)連接電機和制動器的控制端，其特征在于上傳動系統(tǒng)包括皮帶傳動、齒輪 傳動和起固定作用的半齒輪箱、傳動箱、皮帶張力調(diào)整裝置和皮帶平面度調(diào)整裝置，設(shè)置噸 位儀，噸位儀安裝在螺旋壓力機上其輸出端連接控制系統(tǒng)。半齒輪箱包括前半箱和后半箱，前半箱和后半箱固定連接；傳動箱包括左立臂、右 立臂和上蓋板，左立臂底端連接螺旋壓力機的左上端，右立臂底端連接螺旋壓力機的右上 端，上蓋板的右端連接右立臂，上蓋板的左端連接半齒輪箱，半齒輪箱連接左立臂的內(nèi)側(cè)； 皮帶張力調(diào)整裝置包括調(diào)整板、轉(zhuǎn)軸和調(diào)整螺栓，電機固定在調(diào)整板上，調(diào)整板滑動連接轉(zhuǎn) 軸，轉(zhuǎn)軸固定在右立臂上，調(diào)整螺栓安裝在調(diào)整板上并頂緊右立臂；皮帶平面度調(diào)整裝置設(shè) 置在傳動箱上，皮帶平面度調(diào)整裝置由第一螺母、第一螺絲、第二螺母和第二螺絲組成，第 一螺母安裝在左立臂上，第一螺絲擰緊在第一螺母內(nèi)，第二螺母安裝在調(diào)整板上，第二螺絲 擰緊在第二螺母上。皮帶張力調(diào)整裝置安裝在左側(cè)，轉(zhuǎn)軸固定在左立臂上，調(diào)整螺栓安裝在調(diào)整板上 并頂緊左立臂。齒輪傳動連接半齒輪箱和螺旋壓力機，齒輪傳動包括小齒輪軸、大齒輪，大齒輪和 小齒輪軸嚙合傳動，大齒輪連接螺旋壓力機的螺桿，電機輸出軸連接皮帶傳動的輸入端，皮 帶傳動的輸出端固定在小齒輪軸上，軸端連接制動器，小齒輪軸通過軸承連接半齒輪箱。小齒輪軸是一體式或齒輪組合式或分段齒輪組合式，齒輪組合式包括小齒輪、傳 動軸和平鍵，小齒輪通過平鍵固定連接傳動軸，傳動軸通過軸承連接小齒輪箱。分段齒輪組合式包括分段小齒輪、傳動軸和平鍵，分段小齒輪通過平鍵固定連接 傳動軸，傳動軸通過軸承連接小齒輪箱。
大齒輪是一體式或調(diào)節(jié)式。調(diào)節(jié)式是在大齒輪上增設(shè)轉(zhuǎn)動慣量調(diào)節(jié)圈，轉(zhuǎn)動慣量調(diào)節(jié)圈設(shè)置在大齒輪的端部 或大齒輪內(nèi)。轉(zhuǎn)動慣量調(diào)節(jié)圈是一體式或組合式，組合式由多片組合而成。壓力設(shè)定值F2輸入控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)比較壓力實時監(jiān)測值h、FQ及其差值A(chǔ)Fi
F.AF,
和轉(zhuǎn)速實時監(jiān)測值…、^及其差值A(chǔ)…，控制系統(tǒng)按公式約=^^，調(diào)整電機轉(zhuǎn)速。式
中，A = 「《。，AFi = FrF0, 。為tQ時刻的電機轉(zhuǎn)速，F(xiàn)Q為時的壓力檢測值，… 為、時刻的電機轉(zhuǎn)速，&為時的壓力檢測值，《2為t2時刻的電機轉(zhuǎn)速，F(xiàn)2為壓力設(shè)定值。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的節(jié)能數(shù)控螺旋壓力機及控制方法所具有的有益效果 是通過增設(shè)皮帶傳動連接齒輪傳動，既能保證開關(guān)磁阻電機提供基速下的動力轉(zhuǎn)矩，又能 有效保護電機軸。通過增設(shè)半齒輪箱，保證齒輪傳動的精度，通過增設(shè)調(diào)整裝置，使皮帶張 緊，增加傳動力矩。通過增加定位螺絲，方便調(diào)整皮帶的平面度。所述的控制方法是通過增 設(shè)噸位儀，將壓力設(shè)定值輸入控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)比較壓力設(shè)定值和壓力實時監(jiān)測值的差 值，控制系統(tǒng)按公式計算，調(diào)整電機轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)壓力的精確控制。


圖1是本發(fā)明實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明實施例3的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、電機2、調(diào)整板3、轉(zhuǎn)軸4、調(diào)整螺栓5、右立臂6、小皮帶輪7、皮帶8、 上蓋板9、大皮帶輪10、制動器11、小齒輪軸12、前半箱13、后半箱14、軸承15、左立 臂16、螺桿17、大齒輪18、滑塊19、螺旋壓力機20、開關(guān)量輸出板21、觸摸屏22、控制器 23、開關(guān)量輸入板24、PLC可編程控制器25、第一螺母26、第一螺絲27第二螺母、28、第 二螺絲29、行程開關(guān)30、噸位儀31、小齒輪、32、傳動軸33、平鍵34轉(zhuǎn)動慣量調(diào)整圈35 分段式小齒輪。
具體實施例方式如圖1所示實施例1該節(jié)能數(shù)控螺旋壓力機，由電機1、調(diào)整板2、轉(zhuǎn)軸3、調(diào)整螺栓4、右立臂5、小皮帶 輪6、皮帶7、上蓋板8、大皮帶輪9、制動器10、小齒輪軸11、前半箱12、后半箱13、軸承14、 左立臂15、螺桿16、大齒輪17、滑塊18、螺旋壓力機19、開關(guān)量輸出板20、觸摸屏21、控制器 22、開關(guān)量輸入板23、PLC可編程控制器24、第一螺母25、第一螺絲26、第二螺母27、第二螺 絲28、行程開關(guān)29和噸位儀30組成。電機輸出軸連接小皮帶輪6，小皮帶輪6與大皮帶輪 9用皮帶7傳動，大皮帶輪9固定在小齒輪軸11上，軸端連接制動器10，小齒輪軸11通過 軸承14連接半齒輪箱，半齒輪箱由前半箱12和后半箱13組成，前半箱12和后半箱13固 定連接；傳動箱包括左立臂15、右立臂5和上蓋板8，右立臂5為“S”形，左立臂15底端連 接螺旋壓力機19的左上端，右立臂5底端連接螺旋壓力機19的右上端，上蓋板8的右端連
5接右立臂5，上蓋板8的左端連接半齒輪箱，半齒輪箱連接左立臂15的內(nèi)側(cè)；皮帶張力調(diào)整 裝置由調(diào)整板2、轉(zhuǎn)軸3和調(diào)整螺栓4組成，電機1固定在調(diào)整板2上，調(diào)整板2滑動連接轉(zhuǎn) 軸3，轉(zhuǎn)軸3固定在右立臂5上，調(diào)整螺栓4安裝在調(diào)整板2上并頂緊右立臂5 ；皮帶平面度 調(diào)整裝置設(shè)置在傳動箱上，皮帶平面度調(diào)整裝置由第一螺母25、第一螺絲26、第二螺母27 和第二螺絲28組成，第一螺母25安裝在左立臂15上，第一螺絲26擰緊在第一螺母25內(nèi)， 第二螺母27安裝在調(diào)整板2上，第二螺絲28擰緊在第二螺母27上。
第一螺母25和第一螺絲26，第二螺母27和第二螺絲28兩組中有一組可以采用支 撐板代替。齒輪傳動連接半齒輪箱和螺旋壓力機19，齒輪傳動由小齒輪軸11、大齒輪17，大 齒輪17和小齒輪軸11嚙合傳動，大齒輪17連接螺旋壓力機的螺桿16，電機1輸出軸連接 小皮帶輪6。電機1控制端接控制器22，控制器22連接PLC可編程控制器24，開關(guān)量輸入板 23、噸位儀30的輸出口連接PLC可編程控制器24，PLC可編程控制器24連接觸摸屏21和 開關(guān)量輸出板20。工作原理及工作過程如下電機1起動后，通過皮帶傳動和齒輪傳動，驅(qū)動螺旋壓力機的螺桿16做轉(zhuǎn)動，皮帶 傳動和齒輪傳動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量加速積蓄電機1提供的能量，螺旋壓力機19利用積蓄的能 量壓制工件。根據(jù)工件的工藝不同，操作人員輸入電機1轉(zhuǎn)速和壓力設(shè)定值，電機轉(zhuǎn)速由電機 本身所帶的角位移傳感裝置實時反饋給控制系統(tǒng)。壓力設(shè)定值F2輸入控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)比較壓力實時監(jiān)測值I &及其差值A(chǔ)Fi
和轉(zhuǎn)速實時監(jiān)測值…、^及其差值A(chǔ)…，控制系統(tǒng)按公式約-^1，調(diào)整電機轉(zhuǎn)速。式
中，A = 「《。，AFi = FrF0, 。為tQ時刻的電機轉(zhuǎn)速，F(xiàn)Q為時的壓力檢測值，… 為、時刻的電機轉(zhuǎn)速，&為時的壓力檢測值，《2為t2時刻的電機轉(zhuǎn)速，F(xiàn)2為壓力設(shè)定值。在增設(shè)的半齒輪箱內(nèi)，先安裝小齒輪軸11后，把前半箱12、后半箱13固定連接， 電機1安裝在調(diào)整板2上，用調(diào)整螺栓4使調(diào)整板2繞轉(zhuǎn)軸3轉(zhuǎn)動，使皮帶7拉緊，在觸摸 屏21輸入轉(zhuǎn)速、壓力工藝參數(shù)，按下啟動按鈕，PLC可編程控制器24發(fā)出開關(guān)信號松開制 動器10，電機1接到控制器22的控制信號及其轉(zhuǎn)速啟動信號，帶動小皮帶輪6轉(zhuǎn)動，小皮帶 輪6帶動大皮帶輪9轉(zhuǎn)動，大皮帶輪9帶動小齒輪31轉(zhuǎn)動，小齒輪31帶動大齒輪17轉(zhuǎn)動， 大齒輪17帶動螺桿16轉(zhuǎn)動，皮帶傳動和齒輪傳動慣量加速積蓄電機提供的能量，螺旋壓力 機19利用積蓄的能量壓制工件，壓制工件時的沖擊力，經(jīng)皮帶傳動傳給電機1，皮帶緩沖作 用減小沖擊負載，有效保護電機1軸，打擊結(jié)束后，電機1反轉(zhuǎn)返回，行程開關(guān)29發(fā)信號給 控制系統(tǒng)，電機1與制動器10實施制動。參照圖2實施例2對于大皮帶輪較大的大型節(jié)能數(shù)控螺旋壓力機，電機1與小齒輪31同側(cè)，可有效 避免皮帶過長。此種結(jié)構(gòu)的右立臂5的形狀不同于實施例1，是直形。為了避免小齒輪長期工作出現(xiàn)磨損，影響小齒輪的使用壽命，小齒輪軸可以由小齒輪31、傳動軸32和平鍵33組成。平鍵33可以是2個或3個，小齒輪31 —部分磨損后， 可轉(zhuǎn)動調(diào)整小齒輪31位置，有效增加小齒輪31的壽命。為了提高生產(chǎn)效率，在大齒輪17端部增設(shè)轉(zhuǎn)動慣量調(diào)節(jié)圈34，轉(zhuǎn)動慣量調(diào)節(jié)圈 34緊固在大齒輪17端部，以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動慣量，達到在生產(chǎn)率調(diào)節(jié)時調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速和壓力的目 的。參照圖3實施例3為了避免小齒輪長期工作出現(xiàn)磨損，影響小齒輪的使用壽命，小齒輪軸可以由分 段小齒輪35、傳動軸32和平鍵33組成。分段小齒輪35為兩段通過平鍵33與傳動軸32連 接。當(dāng)使用一段時間，分段小齒輪35 —部分磨損后，可以將上下互換來調(diào)整分段小齒輪35 位置，有效增加分段小齒輪35的壽命。其余同實施例1。為了提高生產(chǎn)效率，在大齒輪17內(nèi)增設(shè)轉(zhuǎn)動慣量調(diào)節(jié)圈34，轉(zhuǎn)動慣量調(diào)節(jié)圈34緊 固在大齒輪17內(nèi)。轉(zhuǎn)動慣量調(diào)節(jié)圈34是一體式或組合式，組合式由多片組合而成。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非是對本發(fā)明作其它形式的限制，任 何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等 效實施例。但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所 作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍。
權(quán)利要求
一種節(jié)能數(shù)控螺旋壓力機，包括電機(1)、上傳動系統(tǒng)、螺旋壓力機(19)、制動器(10)和控制系統(tǒng)，上傳動系統(tǒng)分別連接電機(1)、螺旋壓力機(19)和制動器(10)，控制系統(tǒng)連接電機(1)和制動器(10)的控制端，其特征在于上傳動系統(tǒng)包括皮帶傳動、齒輪傳動和起固定作用的半齒輪箱、傳動箱、皮帶張力調(diào)整裝置和皮帶平面度調(diào)整裝置，設(shè)置噸位儀(30)，噸位儀(30)安裝在螺旋壓力機(19)上其輸出端連接控制系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能數(shù)控螺旋壓力機，其特征在于半齒輪箱包括前半箱 (12)和后半箱(13)，前半箱(12)和后半箱(13)固定連接；傳動箱包括左立臂(15)、右立 臂(5)和上蓋板(8)，左立臂(15)底端連接螺旋壓力機(19)的左上端，右立臂(5)底端連 接螺旋壓力機(19)的右上端，上蓋板(8)的右端連接右立臂(5)，上蓋板(8)的左端連接半 齒輪箱，半齒輪箱連接左立臂(15)的內(nèi)側(cè)；皮帶張力調(diào)整裝置包括調(diào)整板(2)、轉(zhuǎn)軸(3)和 調(diào)整螺栓(4)，電機(1)固定在調(diào)整板(2)上，調(diào)整板(2)滑動連接轉(zhuǎn)軸(3)，轉(zhuǎn)軸(3)固定 在右立臂(5)上，調(diào)整螺栓(4)安裝在調(diào)整板(2)上并頂緊右立臂(5)；皮帶平面度調(diào)整裝 置設(shè)置在傳動箱上，皮帶平面度調(diào)整裝置由第一螺母(25)、第一螺絲(26)、第二螺母(27) 和第二螺絲(28)組成，第一螺母(25)安裝在左立臂(15)上，第一螺絲(26)擰緊在第一螺 母(25)內(nèi)，第二螺母(27)安裝在調(diào)整板(2)上，第二螺絲(28)擰緊在第二螺母(27)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的節(jié)能數(shù)控螺旋壓力機，其特征在于皮帶張力調(diào)整裝置安裝 在左側(cè)，轉(zhuǎn)軸(3)固定在左立臂(15)上，調(diào)整螺栓(4)安裝在調(diào)整板(2)上并頂緊左立臂 (15)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能數(shù)控螺旋壓力機，其特征在于齒輪傳動連接半齒輪箱 和螺旋壓力機(19)，齒輪傳動包括小齒輪軸、大齒輪(17)，大齒輪(17)和小齒輪軸嚙合傳 動，大齒輪(17)連接螺旋壓力機的螺桿(16)，電機輸出軸連接皮帶傳動的輸入端，皮帶傳 動的輸出端固定在小齒輪軸上，軸端連接制動器(10)，小齒輪軸通過軸承(14)連接半齒輪 箱。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的節(jié)能數(shù)控螺旋壓力機，其特征在于小齒輪軸是一體式或齒 輪組合式或分段齒輪組合式，齒輪組合式包括小齒輪(31)、傳動軸(32)和平鍵(33)，小齒 輪(31)通過平鍵(33)固定連接傳動軸(32)，傳動軸(32)通過軸承(14)連接小齒輪箱。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的節(jié)能數(shù)控螺旋壓力機，其特征在于分段齒輪組合式包括分 段小齒輪(35)、傳動軸(32)和平鍵(33)，分段小齒輪(35)通過平鍵(33)固定連接傳動軸 (32)，傳動軸(32)通過軸承(14)連接小齒輪箱。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的節(jié)能數(shù)控螺旋壓力機，其特征在于大齒輪(17)是一體式或 調(diào)節(jié)式。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的節(jié)能數(shù)控螺旋壓力機，其特征在于調(diào)節(jié)式是在大齒輪(17) 上增設(shè)轉(zhuǎn)動慣量調(diào)節(jié)圈(34)，轉(zhuǎn)動慣量調(diào)節(jié)圈(34)設(shè)置在大齒輪(17)的端部或大齒輪 (17)內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能數(shù)控螺旋壓力機，其特征在于轉(zhuǎn)動慣量調(diào)節(jié)圈是一體 式或組合式，組合式由多片組合而成。
10.一種權(quán)利要求1所述的節(jié)能數(shù)控螺旋壓力機的控制方法，其特征在于壓力設(shè)定值 F2輸入控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)比較壓力實時監(jiān)測值FiA及其差值A(chǔ)Fi和轉(zhuǎn)速實時監(jiān)測值…、F風(fēng) 。及其差值A(chǔ)Wl，控制系統(tǒng)按公式約二^^，調(diào)整電機轉(zhuǎn)速。式中，▲%= 「《。，AF: = F^Fy %為、時刻的電機轉(zhuǎn)速，&為％時的壓力檢測值，為、時刻的電機轉(zhuǎn) 速，&為時的壓力檢測值，《2為t2時刻的電機轉(zhuǎn)速，F(xiàn)2為壓力設(shè)定值。
全文摘要
一種節(jié)能數(shù)控螺旋壓力機，屬于機械工業(yè)設(shè)備領(lǐng)域。上傳動系統(tǒng)包括皮帶傳動、齒輪傳動和起固定作用的半齒輪箱、傳動箱、皮帶張力調(diào)整裝置和皮帶平面度調(diào)整裝置，設(shè)置噸位儀(30)，噸位儀(30)安裝在螺旋壓力機(19)上其輸出端連接控制系統(tǒng)。通過增設(shè)皮帶傳動連接齒輪傳動，既能保證開關(guān)磁阻電機提供基速下的動力轉(zhuǎn)矩，又能有效保護電機軸。通過增設(shè)半齒輪箱，保證齒輪傳動的精度，通過增設(shè)調(diào)整裝置，使皮帶張緊，增加傳動力矩。通過增加定位螺絲，方便調(diào)整皮帶的平面度。既能保證壓力的精確控制，又能有效保護電機軸等優(yōu)點。
文檔編號B30B1/18GK101979241SQ20101028268
公開日2011年2月23日 申請日期2010年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月13日
發(fā)明者趙婷婷 申請人:山東理工大學(xué);山東科匯電力自動化有限公司