專利名稱：一種雙盤摩擦螺旋壓力機能量測控系統的制作方法
技術領域：
本發明屬于螺旋壓力機技術領域，具體涉及一種雙盤摩擦螺旋壓力機能量測控系統。
背景技術：
雙盤摩擦螺旋壓力機是中國鍛造行業廠家在用量最大的一類螺旋壓力機，屬于一種定能量設備。因為國內生產廠家無一例外采用“時間控制”原則控制摩擦盤“靠盤時間”來控制打擊能量，造成后果主要是1、能量控制相當不穩定、不精確。能量實際輸出波動大，是定能量設備中最不精確的設備，因為實際應用中普遍存在的氣壓不穩定、摩擦材料的磨損、摩擦盤和飛輪間隙的不穩定、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，在原電氣控制系統中沒有應對措施，造成現在摩擦壓力機只能是一種低精度產品。以上列舉不確定的因素和一個確定的“電磁閥通電時間”“相與”的最終結果，得到的結果一機器打擊能量不穩定；2、設定值不能直觀量化，只能設置時間值。一個操作人員不可能通過“靠盤時間”知道能量輸出的結果。

發明內容
本發明目的在于提供一種雙盤摩擦螺旋壓力機能量測控系統，旨在解決目前的螺旋壓力機能量控制不穩定、不精確以及只能設置時間值，設定值不能直觀量化，操作人員無法直接知悉能量輸出結果的技術問題。本發明是這樣實現的，一種雙盤摩擦螺旋壓力機能量測控系統，包括雙盤摩擦螺旋壓力機，還包括
人機界面參數設定顯示裝置，用于設定控制所述雙盤摩擦螺旋壓力機工作的打擊設定值并顯示實際輸出能量值；
滑塊運動檢測裝置，用于檢測所述雙盤摩擦螺旋壓力機的滑塊的運動速度，將滑塊的直線運動轉換為脈沖信號輸出；
控制器，用于根據所述滑塊運動檢裝置輸出的脈沖信號，計算出螺旋壓力機當前實際輸出能量值與所述打擊設定值比較，通過相應的控制裝置控制調節螺旋壓力機的實際輸出能量值盡量趨近于所述打擊設定值。所述的滑塊運動檢測裝置包括一旋轉編碼器，所述旋轉編碼器通過機械連接裝置與所述滑塊連接，所述的滑塊運動檢測器通過所述機械連接裝置將所述滑塊的上下直線運動轉換為所述旋轉編碼器的旋轉運動來檢測所述滑動的運動速度。所述的機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構與所述滑塊連接，在其中一個同步輪上安裝所述旋轉編碼器。所述旋轉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的上摩擦盤跟飛輪接觸來控制所述滑塊上行的動作；一下行電磁閥，用于控制所述的雙盤摩擦螺旋壓力機的上摩擦盤跟所述飛輪接觸來控制所述滑塊下行的動作。本發明通過利用滑塊運動檢測裝置發出的檢測脈沖信號，通過控制器處理計算出螺旋壓力機的當前實際輸出能量，并與設定的打擊標準值比較，通過相應的控制裝置控制調節螺旋壓力機的實際輸出能量值趨近于所述打擊設定值，最終形成對螺旋壓力機最終實際輸出能量的閉環控制，從而提高了雙盤摩擦螺旋壓力機的鍛件精度和重復精度，同時通過直觀顯示實際能量輸出值，方便操作人員直觀了解機器當前運行狀態。


圖1所示為本發明實施例提供的雙盤摩擦螺旋壓力機能量測控系統的結構示意 圖2所示為本發明實施例提供的滑塊運動檢測裝置的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合實例對本發明的實質性特點和優勢作進一步的說明，但本發明并不局限于所列的實施例。本發明是這樣實現的，一種雙盤摩擦螺旋壓力機能量測控系統，包括雙盤摩擦螺旋壓力機，還包括
人機界面參數設定顯示裝置，用于設定控制所述雙盤摩擦螺旋壓力機工作的打擊設定值并顯示實際輸出能量值；
滑塊運動檢測裝置，用于檢測所述雙盤摩擦螺旋壓力機的滑塊的運動速度，將滑塊的直線運動轉換為脈沖信號輸出；
控制器，用于根據所述滑塊運動檢測裝置輸出的脈沖信號，計算出螺旋壓力機當前實際輸出能量值與所述打擊標準值比較，通過相應的控制裝置控制調節螺旋壓力機的實際輸出能量值盡量趨近于所述打擊設定值。所述的滑塊運動檢測裝置包括一旋轉編碼器，所述旋轉編碼器通過機械連接裝置與所述滑塊連接，所述的滑塊運動檢測器通過所述機械連接裝置將所述滑塊的上下直線運動轉換為所述旋轉編碼器的旋轉運動來檢測所述滑動的運動速度。所述的機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構與所述滑塊連接，在其中一個同步輪上安裝所述旋轉編碼器。所述旋轉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的上行摩擦盤跟飛輪接觸來控制所述滑塊上行的動作；一下行電磁閥，用于控制所述的雙盤摩擦螺旋壓力機的下行摩擦盤跟所述飛輪接觸來控制所述滑塊的下行動作。參見圖1所示，本發明實施例中，所述的雙盤摩擦螺旋壓力機包括作為動力的主電機1、機架、與主電機I通過皮帶11相連的下摩擦盤4、上摩擦盤5，作為儲能部件的飛輪、和飛輪相連的螺桿10、固定在橫梁內和螺桿10配合的螺母9、裝配于螺桿10下端的滑塊2和剎車機構6。當主電機I帶動下摩擦盤4、上摩擦盤5，啟動完畢以后，上摩擦盤5和下摩擦盤4同步運轉，控制系統根據需要控制上摩擦盤5，還是下摩擦盤4跟飛輪通過摩擦材料接觸，來拖動飛輪做正反向 旋轉運動，帶動滑塊2在垂直方向做上下運動打擊工件。下面，結合圖1 一 2，對使用本發明的螺旋壓力機能量測量系統進行控制進行詳細說明。首先，在該螺旋壓力機的立柱上，將滑塊運動檢測裝置3固定好，參見圖2所示，所述的滑塊運動檢測裝置3包括連接機構34，將該滑塊運動檢測裝置3與滑塊2連接，所述的連接機構34另一端連接同步帶35，在所述的同步帶兩端通過兩個支架31、37安裝有兩個同步輪30、36，在同步輪30上通過軟軸32安裝有旋轉編碼器33。旋轉編碼器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PLC控制器作為主控單元，進行數值計算和邏輯控制。通過所述的人機界面參數設定顯示裝置設定螺旋壓力機的打擊能量設定值，例如50KJ，而不是時間值，例如1. 5秒，該人機界面參數設定顯示裝置由于可顯示螺旋壓力機的當前運行狀態及實際能量輸出值，可以使得設定的打擊能量設定值直觀量化，使操作人員直接知悉能量輸出結果。當打擊工件時，當控制系統得到工作信號以后，首先打開剎車機構6，同時接通下行電磁閥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飛輪運轉，與飛輪剛性連接的螺桿10同步旋轉，因為螺母9固定在橫梁中不動，這樣，與飛輪剛性連接的螺桿10和滑塊2共同向下加速運動。當設定能量輸出目標值已經到達，不是共知的下行靠盤時間到達，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和飛輪接觸帶動飛輪反向旋轉，拖動滑塊2做向上的返程運動；到達預設的返程高度脫開，剎車機構6將飛輪抱住，滑塊2停止完成一個打擊周期。由于旋轉編碼器33固定在機械連接裝置上，機械連接裝置可將滑塊2的直線運動轉化為旋轉編碼器33的旋轉運動，旋轉編碼器33測量得到的脈沖信號反饋到PLC控制器，通過CPU單元的計算處理與設定的打擊能量設定值進行比較，最終通過控制上電磁閥7、下電磁閥8動作而控制滑塊2的運動，從而實現螺旋壓力機的輸出能量的輸出穩定。螺旋壓力機的實際打擊能量數值A的計算公式A=1/2Jgj2=1/2X SMR2X (2 Ji V/h)2，其中，M是構件上每一微塊的質量，R是每一個微塊到轉軸Z的距離、π是常數、ω是旋轉部分運轉角速度，V是測量到的滑塊直線運動速度，h是螺桿導程。在以上函數關系式中，滑塊速度V是未知變量，通過本發明所述能量測控系統可準確得出。在滑塊2的移動過程中，滑塊2通過連接機構34帶動同步帶35上下移動，同步帶35帶動同步輪30、36轉動，因同步帶35和同步輪30、36不能發生相對運動，所以滑塊2的運動距離S=同步輪的運轉軌跡2 π r，r是旋轉編碼器33連接的同步輪半徑，旋轉編碼器33分辨率為Xpps，那么滑塊2單位位移的編碼器脈沖當量是Χ/2 π r,單位時間內采集的脈沖總數是Y，就可推導出滑塊2的當前運行速度V=Y+ (X + 2 r)=YX2 r + X，將這個數值帶入上述螺旋壓力機打擊能量公式，就可得到輸出能量的數值。本發明通過采集計算后的打擊能量結果和設置的打擊目標值進行比較，如果兩者相等，斷開下行電磁閥8停止對飛輪的能量傳遞；如果實際測量值大于設定值，可通過剎車機構6或者飛輪靠上摩擦盤5的方式減小輸出能量；如果實際測量值小于設定值，靠下摩擦盤4加大能量傳遞，從而使實際輸出值趨近于設定值，保證打擊能量的穩定、精確。從以技術方案可知，本發明從根本上克服了雙盤摩擦螺旋壓力機氣壓不穩定、摩擦材料的磨損、摩擦盤和飛輪間隙的不穩定、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變化大等等一系列不利因素，從而使雙盤摩擦螺旋壓力機可以應用到對精度要求較高的場合，擴大了雙盤摩擦螺旋壓力機的使用范圍。以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保 護范圍。
權利要求
1.一種雙盤摩擦螺旋壓力機能量測控系統，其特征在于，包括雙盤摩擦螺旋壓力機，還包括人機界面參數設定顯示裝置，用于設定控制所述雙盤摩擦螺旋壓力機工作的打擊設定值并顯示實際輸出能量值；滑塊運動檢測裝置，用于檢測所述雙盤摩擦螺旋壓力機的滑塊的運動速度，將滑塊的直線運動轉換為脈沖信號輸出；控制器，用于根據所述滑塊運動檢測裝置輸出的脈沖信號，計算出螺旋壓力機當前實際輸出能量值與所述打擊設定值比較，通過相應的控制裝置控制調節螺旋壓力機的實際輸出能量值盡量趨近于所述打擊設定值。
2.根據權利要求1所述的雙盤摩擦螺旋壓力機能量測控系統，其特征在于，所述的滑塊運動檢測裝置包括一旋轉編碼器，所述旋轉編碼器通過機械連接裝置與所述滑塊連接， 所述的滑塊運動檢測器通過所述機械連接裝置將所述滑塊的上下直線運動轉換為所述旋轉編碼器的旋轉運動來檢測所述滑動的運動速度。
3.根據權利要求2所述的雙盤摩擦螺旋壓力機能量測控系統，其特征在于，所述的機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構與所述滑塊連接，在其中一個同步輪上安裝所述旋轉編碼器。
4.根據權利要求3所述的雙盤摩擦螺旋壓力機能量測控系統，其特征在于，所述旋轉編碼器通過一軟軸連接所述同步輪。
5.根據權利要求1所述的雙盤摩擦螺旋壓力機能量測控系統，其特征在于，所述的控制器采用可編程控制器PLC。
6.根據權利要求1所述的雙盤摩擦螺旋壓力機能量測控系統，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.根據權利要求6所述的雙盤螺旋壓力機能量測控系統，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的上摩擦盤跟飛輪接觸來控制所述滑塊向上的動作；一下行電磁閥，用于控制所述的雙盤摩擦螺旋壓力機的上摩擦盤跟所述飛輪接觸來控制所述滑塊向下的動作。
全文摘要
本發明屬于螺旋壓力機技術領域，公開一種雙盤摩擦螺旋壓力機能量測控系統，包括雙盤摩擦螺旋壓力機，人機界面參數設定顯示裝置，設定雙盤摩擦螺旋壓力機工作的打擊能量設定值并顯示實際輸出能量值；滑塊運動檢測裝置，檢測雙盤摩擦螺旋壓力機的滑塊運動速度輸出脈沖信號；控制器，根據脈沖信號計算螺旋壓力機當前實際輸出能量值與打擊設定值比較，控制調節螺旋壓力機實際輸出能量值趨近于打擊設定值。本發明通過滑塊運動檢測裝置發出的脈沖信號，由控制器計算螺旋壓力機當前實際輸出能量與打擊設定值比較，控制螺旋壓力機實際輸出能量值趨近于打擊設定值，提高了雙盤摩擦螺旋壓力機的鍛件精度和重復精度，方便操作人員直觀了解機器當前運行狀態。
文檔編號G01L3/00GK103042717SQ20121058858
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月29日 優先權日2012年12月29日
發明者程賢勇, 耿孝富, 趙至友 申請人:青島宏達鍛壓機械有限公司