专利名称：一种双盘摩擦螺旋压力机能量测控系统的制作方法
技术领域：
本发明属于螺旋压力机技术领域，具体涉及一种双盘摩擦螺旋压力机能量测控系统。
背景技术：
双盘摩擦螺旋压力机是中国锻造行业厂家在用量最大的一类螺旋压力机，属于一种定能量设备。因为国内生产厂家无一例外采用“时间控制”原则控制摩擦盘“靠盘时间”来控制打击能量，造成后果主要是1、能量控制相当不稳定、不精确。能量实际输出波动大，是定能量设备中最不精确的设备，因为实际应用中普遍存在的气压不稳定、摩擦材料的磨损、摩擦盘和飞轮间隙的不稳定、工作过程中摩擦材料温度急剧变化造成能量传递效率变化大等等一系列不确定因素，在原电气控制系统中没有应对措施，造成现在摩擦压力机只能是一种低精度产品。以上列举不确定的因素和一个确定的“电磁阀通电时间”“相与”的最终结果，得到的结果一机器打击能量不稳定；2、设定值不能直观量化，只能设置时间值。一个操作人员不可能通过“靠盘时间”知道能量输出的结果。
发明内容
本发明目的在于提供一种双盘摩擦螺旋压力机能量测控系统，旨在解决目前的螺旋压力机能量控制不稳定、不精确以及只能设置时间值，设定值不能直观量化，操作人员无法直接知悉能量输出结果的技术问题。本发明是这样实现的，一种双盘摩擦螺旋压力机能量测控系统，包括双盘摩擦螺旋压力机，还包括
人机界面参数设定显示装置，用于设定控制所述双盘摩擦螺旋压力机工作的打击设定值并显示实际输出能量值；
滑块运动检测装置，用于检测所述双盘摩擦螺旋压力机的滑块的运动速度，将滑块的直线运动转换为脉冲信号输出；
控制器，用于根据所述滑块运动检装置输出的脉冲信号，计算出螺旋压力机当前实际输出能量值与所述打击设定值比较，通过相应的控制装置控制调节螺旋压力机的实际输出能量值尽量趋近于所述打击设定值。所述的滑块运动检测装置包括一旋转编码器，所述旋转编码器通过机械连接装置与所述滑块连接，所述的滑块运动检测器通过所述机械连接装置将所述滑块的上下直线运动转换为所述旋转编码器的旋转运动来检测所述滑动的运动速度。所述的机械连接装置包括一同步带、通过支架安装在所述同步带两端的两同步轮，所述同步带通过一连接机构与所述滑块连接，在其中一个同步轮上安装所述旋转编码器。所述旋转编码器通过一软轴连接所述同步轮。
所述的控制器采用可编程控制器PLC。所述的控制装置采用电磁阀，与所述的控制器电气连接。所述的电磁阀包括上行电磁阀，用于控制所述的双盘摩擦螺旋压力机的上摩擦盘跟飞轮接触来控制所述滑块上行的动作；一下行电磁阀，用于控制所述的双盘摩擦螺旋压力机的上摩擦盘跟所述飞轮接触来控制所述滑块下行的动作。本发明通过利用滑块运动检测装置发出的检测脉冲信号，通过控制器处理计算出螺旋压力机的当前实际输出能量，并与设定的打击标准值比较，通过相应的控制装置控制调节螺旋压力机的实际输出能量值趋近于所述打击设定值，最终形成对螺旋压力机最终实际输出能量的闭环控制，从而提高了双盘摩擦螺旋压力机的锻件精度和重复精度，同时通过直观显示实际能量输出值，方便操作人员直观了解机器当前运行状态。
图1所示为本发明实施例提供的双盘摩擦螺旋压力机能量测控系统的结构示意 图2所示为本发明实施例提供的滑块运动检测装置的结构示意图。
具体实施例方式下面结合实例对本发明的实质性特点和优势作进一步的说明，但本发明并不局限于所列的实施例。本发明是这样实现的，一种双盘摩擦螺旋压力机能量测控系统，包括双盘摩擦螺旋压力机，还包括
人机界面参数设定显示装置，用于设定控制所述双盘摩擦螺旋压力机工作的打击设定值并显示实际输出能量值；
滑块运动检测装置，用于检测所述双盘摩擦螺旋压力机的滑块的运动速度，将滑块的直线运动转换为脉冲信号输出；
控制器，用于根据所述滑块运动检测装置输出的脉冲信号，计算出螺旋压力机当前实际输出能量值与所述打击标准值比较，通过相应的控制装置控制调节螺旋压力机的实际输出能量值尽量趋近于所述打击设定值。所述的滑块运动检测装置包括一旋转编码器，所述旋转编码器通过机械连接装置与所述滑块连接，所述的滑块运动检测器通过所述机械连接装置将所述滑块的上下直线运动转换为所述旋转编码器的旋转运动来检测所述滑动的运动速度。所述的机械连接装置包括一同步带、通过支架安装在所述同步带两端的两同步轮，所述同步带通过一连接机构与所述滑块连接，在其中一个同步轮上安装所述旋转编码器。所述旋转编码器通过一软轴连接所述同步轮。所述的控制器采用可编程控制器PLC。所述的控制装置采用电磁阀，与所述的控制器电气连接。所述的电磁阀包括上行电磁阀，用于控制所述的双盘螺旋压力机的上行摩擦盘跟飞轮接触来控制所述滑块上行的动作；一下行电磁阀，用于控制所述的双盘摩擦螺旋压力机的下行摩擦盘跟所述飞轮接触来控制所述滑块的下行动作。参见图1所示，本发明实施例中，所述的双盘摩擦螺旋压力机包括作为动力的主电机1、机架、与主电机I通过皮带11相连的下摩擦盘4、上摩擦盘5，作为储能部件的飞轮、和飞轮相连的螺杆10、固定在横梁内和螺杆10配合的螺母9、装配于螺杆10下端的滑块2和刹车机构6。当主电机I带动下摩擦盘4、上摩擦盘5，启动完毕以后，上摩擦盘5和下摩擦盘4同步运转，控制系统根据需要控制上摩擦盘5，还是下摩擦盘4跟飞轮通过摩擦材料接触，来拖动飞轮做正反向 旋转运动，带动滑块2在垂直方向做上下运动打击工件。下面，结合图1 一 2，对使用本发明的螺旋压力机能量测量系统进行控制进行详细说明。首先，在该螺旋压力机的立柱上，将滑块运动检测装置3固定好，参见图2所示，所述的滑块运动检测装置3包括连接机构34，将该滑块运动检测装置3与滑块2连接，所述的连接机构34另一端连接同步带35，在所述的同步带两端通过两个支架31、37安装有两个同步轮30、36，在同步轮30上通过软轴32安装有旋转编码器33。旋转编码器33的反馈线缆连接到包含有软件控制程序的PLC控制器相应的端口，并安装好用于由所述PLC控制器控制的上行电磁阀7、下行电磁阀8，该PLC控制器作为主控单元，进行数值计算和逻辑控制。通过所述的人机界面参数设定显示装置设定螺旋压力机的打击能量设定值，例如50KJ，而不是时间值，例如1. 5秒，该人机界面参数设定显示装置由于可显示螺旋压力机的当前运行状态及实际能量输出值，可以使得设定的打击能量设定值直观量化，使操作人员直接知悉能量输出结果。当打击工件时，当控制系统得到工作信号以后，首先打开刹车机构6，同时接通下行电磁阀8，下行电磁阀8接通后将压缩空气注入到下行操纵缸，使下行摩擦盘4和飞轮接触摩擦带动飞轮运转，与飞轮刚性连接的螺杆10同步旋转，因为螺母9固定在横梁中不动，这样，与飞轮刚性连接的螺杆10和滑块2共同向下加速运动。当设定能量输出目标值已经到达，不是共知的下行靠盘时间到达，断开下行电磁阀8，下行摩擦盘4跟飞轮脱开停止能量传递；打击工件后，控制系统接通上行电磁阀7 ;与下行过程相同的原理，上行摩擦盘5和飞轮接触带动飞轮反向旋转，拖动滑块2做向上的返程运动；到达预设的返程高度脱开，刹车机构6将飞轮抱住，滑块2停止完成一个打击周期。由于旋转编码器33固定在机械连接装置上，机械连接装置可将滑块2的直线运动转化为旋转编码器33的旋转运动，旋转编码器33测量得到的脉冲信号反馈到PLC控制器，通过CPU单元的计算处理与设定的打击能量设定值进行比较，最终通过控制上电磁阀7、下电磁阀8动作而控制滑块2的运动，从而实现螺旋压力机的输出能量的输出稳定。螺旋压力机的实际打击能量数值A的计算公式A=1/2Jgj2=1/2X SMR2X (2 Ji V/h)2，其中，M是构件上每一微块的质量，R是每一个微块到转轴Z的距离、π是常数、ω是旋转部分运转角速度，V是测量到的滑块直线运动速度，h是螺杆导程。在以上函数关系式中，滑块速度V是未知变量，通过本发明所述能量测控系统可准确得出。在滑块2的移动过程中，滑块2通过连接机构34带动同步带35上下移动，同步带35带动同步轮30、36转动，因同步带35和同步轮30、36不能发生相对运动，所以滑块2的运动距离S=同步轮的运转轨迹2 π r，r是旋转编码器33连接的同步轮半径，旋转编码器33分辨率为Xpps，那么滑块2单位位移的编码器脉冲当量是Χ/2 π r,单位时间内采集的脉冲总数是Y，就可推导出滑块2的当前运行速度V=Y+ (X + 2 r)=YX2 r + X，将这个数值带入上述螺旋压力机打击能量公式，就可得到输出能量的数值。本发明通过采集计算后的打击能量结果和设置的打击目标值进行比较，如果两者相等，断开下行电磁阀8停止对飞轮的能量传递；如果实际测量值大于设定值，可通过刹车机构6或者飞轮靠上摩擦盘5的方式减小输出能量；如果实际测量值小于设定值，靠下摩擦盘4加大能量传递，从而使实际输出值趋近于设定值，保证打击能量的稳定、精确。从以技术方案可知，本发明从根本上克服了双盘摩擦螺旋压力机气压不稳定、摩擦材料的磨损、摩擦盘和飞轮间隙的不稳定、工作过程中摩擦材料温度急剧变化造成的摩擦盘与飞轮摩擦系数变化大等等一系列不利因素，从而使双盘摩擦螺旋压力机可以应用到对精度要求较高的场合，扩大了双盘摩擦螺旋压力机的使用范围。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保 护范围。
权利要求
1.一种双盘摩擦螺旋压力机能量测控系统，其特征在于，包括双盘摩擦螺旋压力机，还包括人机界面参数设定显示装置，用于设定控制所述双盘摩擦螺旋压力机工作的打击设定值并显示实际输出能量值；滑块运动检测装置，用于检测所述双盘摩擦螺旋压力机的滑块的运动速度，将滑块的直线运动转换为脉冲信号输出；控制器，用于根据所述滑块运动检测装置输出的脉冲信号，计算出螺旋压力机当前实际输出能量值与所述打击设定值比较，通过相应的控制装置控制调节螺旋压力机的实际输出能量值尽量趋近于所述打击设定值。
2.根据权利要求1所述的双盘摩擦螺旋压力机能量测控系统，其特征在于，所述的滑块运动检测装置包括一旋转编码器，所述旋转编码器通过机械连接装置与所述滑块连接， 所述的滑块运动检测器通过所述机械连接装置将所述滑块的上下直线运动转换为所述旋转编码器的旋转运动来检测所述滑动的运动速度。
3.根据权利要求2所述的双盘摩擦螺旋压力机能量测控系统，其特征在于，所述的机械连接装置包括一同步带、通过支架安装在所述同步带两端的两同步轮，所述同步带通过一连接机构与所述滑块连接，在其中一个同步轮上安装所述旋转编码器。
4.根据权利要求3所述的双盘摩擦螺旋压力机能量测控系统，其特征在于，所述旋转编码器通过一软轴连接所述同步轮。
5.根据权利要求1所述的双盘摩擦螺旋压力机能量测控系统，其特征在于，所述的控制器采用可编程控制器PLC。
6.根据权利要求1所述的双盘摩擦螺旋压力机能量测控系统，其特征在于，所述的控制装置采用电磁阀，与所述的控制器电气连接。
7.根据权利要求6所述的双盘螺旋压力机能量测控系统，其特征在于，所述的电磁阀包括上行电磁阀，用于控制所述的双盘螺旋压力机的上摩擦盘跟飞轮接触来控制所述滑块向上的动作；一下行电磁阀，用于控制所述的双盘摩擦螺旋压力机的上摩擦盘跟所述飞轮接触来控制所述滑块向下的动作。
全文摘要
本发明属于螺旋压力机技术领域，公开一种双盘摩擦螺旋压力机能量测控系统，包括双盘摩擦螺旋压力机，人机界面参数设定显示装置，设定双盘摩擦螺旋压力机工作的打击能量设定值并显示实际输出能量值；滑块运动检测装置，检测双盘摩擦螺旋压力机的滑块运动速度输出脉冲信号；控制器，根据脉冲信号计算螺旋压力机当前实际输出能量值与打击设定值比较，控制调节螺旋压力机实际输出能量值趋近于打击设定值。本发明通过滑块运动检测装置发出的脉冲信号，由控制器计算螺旋压力机当前实际输出能量与打击设定值比较，控制螺旋压力机实际输出能量值趋近于打击设定值，提高了双盘摩擦螺旋压力机的锻件精度和重复精度，方便操作人员直观了解机器当前运行状态。
文档编号G01L3/00GK103042717SQ20121058858
公开日2013年4月17日 申请日期2012年12月29日 优先权日2012年12月29日
发明者程贤勇, 耿孝富, 赵至友 申请人:青岛宏达锻压机械有限公司