專利名稱：電子伺服沖料裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種電子伺服沖料裝置，屬玻璃制瓶機械領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
制瓶機生產(chǎn)線是由多分部組成的，供料系統(tǒng)是其中的一大分部，供料系統(tǒng)由沖料、剪料、分料、勻料等部分組成。沖料裝置要執(zhí)行一定的運動軌跡，4能沖制出適合工藝要求的料型。沖料的運動軌跡要隨制品的品種、技術(shù)、工藝要求而變化。當前國內(nèi)慣用的沖料裝置，是由一個電機經(jīng)過同步帶及變速箱，帶動一個機械凸輪，凸輪控制導桿而帶動沖頭運行，在更換制品品種或調(diào)整機速時，都要更換上不同的機械凸輪。沖頭的沖程、沖頭高度要通過手搖桿進行調(diào)整，調(diào)整困難，操作復雜。機械凸輪以及一系列的傳動機構(gòu)帶動的沖頭運動，穩(wěn)定性差、控制精確差、制品成品率低，嚴重影響產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量，在高機速運行情況下，機械凸輪已不能滿足生產(chǎn)要求。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型要解決的技術(shù)問題是，設計一種用電子凸輪代替沖料機械凸輪，實現(xiàn)了沖料機械凸輪的電子數(shù)字化、智能化控制，達到方便的操作及靈活的調(diào)整，解決機械凸輪沖料存在的穩(wěn)定性差、控制精確差、制品成品率低，操作復雜等一系列不足。
本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是該電子伺服沖料裝置，包括電機、沖料機構(gòu)，其特征在于設置智能控制單元，沖料機構(gòu)主要包括沖頭6、滾珠絲杠4與滑動螺母5，伺服電機1與智能控制單元相連。本實用新型由于采用計算機閉環(huán)智能位置隨動控制的特殊設計，把沖料的機械凸輪電子數(shù)字化，由計算機按生產(chǎn)周期時間定時，精確實時輸出凸輪曲線上的各點數(shù)據(jù)，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后與位置反饋比較，進行曲線跟隨控制。無論何時何地，沖頭都能在允許運行范圍內(nèi)自動定位，安全可靠、無超位危險。
本實用新型的電子伺服沖料裝置與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果是1、用電子凸輪代替機械凸輪，實現(xiàn)了操作方便、調(diào)整容易，換品種、提機速只需輸入幾個數(shù)據(jù)即可完成，不需要更換機械凸輪，而且可實現(xiàn)高機速下的準確沖料。實現(xiàn)了沖料機械凸輪的電子數(shù)字化、智能化控制，解決了機械凸輪沖料存在的沖頭運動穩(wěn)定性差、控制精度差、料型難于控制、制品成品率低等問題，滿足了在高機速運行情況下的生產(chǎn)要求。
2、下位微處理控制器GB采用單板結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維護容易。
3、設計了方便的調(diào)試功能，便于沖頭的調(diào)試及操作。
4、可選擇幾十條凸輪曲線，全面滿足玻璃制瓶工藝的要求。
5、設計了內(nèi)同步試驗方式，在生產(chǎn)線待機狀態(tài)，可用內(nèi)同步方式開機試驗；6、同步精度高，實現(xiàn)料重一致的控制，為玻璃容器的輕量化生產(chǎn)提供了有力保障。


圖1是電子伺服沖料裝置沖料機構(gòu)主視結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是電子伺服沖料裝置沖料機構(gòu)側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是電子伺服沖料裝置智能控制單元結(jié)構(gòu)原理簡圖，圖4是電子伺服沖料裝置下位微處理控制器電路原理圖。
其中1(M)伺服電機 2聯(lián)軸器 3導向主軸 4滾珠絲杠 5滑動螺母 6沖頭7沖頭臂 8沖料主軸 9沖料輔助氣缸 10過載保護氣缸 11磁環(huán) PX1上限位行程開關(guān) PX2下限位行程開關(guān) KB現(xiàn)場控制盤 HHT便攜終端 PC上位計算機 WB通訊網(wǎng)板TB生產(chǎn)線上的同步信號 GB下位微處理控制器 SF伺服驅(qū)動器 WY位移傳感器R1-R78電阻 IC17-IC21光電耦合器Q1-Q16三極管IC1 74LS245數(shù)據(jù)驅(qū)動 IC2 27C256等存儲器組 IC4 74LS373 8D鎖存器 IC5譯碼器組 IC6 6反相觸發(fā)器、IC7、IC8是8反相線驅(qū)動器、IC9、IC10、IC11是74LS273 8D觸發(fā)器、IC17是TLP521-4 4位輸入光電隔離器、IC18-IC21各是2個TLP521-4輸入光電隔離器 IC13是LM324運算放大器 IC14是TLP521-4光電耦合器、IC15-1-IC15-4是斯密特觸發(fā)器 D/A轉(zhuǎn)換電路由10位D/A轉(zhuǎn)換器IC12、IC16-1、電位器W1組成，位置調(diào)節(jié)器由IC16-2、電阻R1-R6、電容C1-C2組成。
以下結(jié)合附圖1-4對本實用新型的電子伺服沖料裝置做進一步說明具體實施方式
圖1、2中伺服電機1通過聯(lián)軸器2與滾珠絲杠4連接，滾珠絲杠4與滑動螺母5嚙合，滑動螺母5與沖頭臂7連接，沖頭臂7連接沖頭6，伺服電機1、聯(lián)軸器2、滾珠絲杠4、滑動螺母5、沖頭臂7同軸連接，沖頭6與沖頭臂7相互垂直連接，沖頭上限位行程開關(guān)PX1、沖頭下限位行程開關(guān)PX2、位移傳感器WY安裝在滾珠絲杠4一側(cè)的元件板上，反應沖頭位置的磁環(huán)11套在位移傳感器WY上，構(gòu)成了位置隨動閉環(huán)控制。上、下限位行程開關(guān)PX1、PX2經(jīng)現(xiàn)場控制盤KB與圖4的光電耦合器IC17相連，位移傳感器WY與圖4的運算放大器IC13相連，現(xiàn)場控制盤KB與圖3的下位微處理控制器GB相連，便攜終端HHT經(jīng)現(xiàn)場控制盤KB與微處理控制器GB相連。
圖3中，PC上位計算機，是工業(yè)級PC計算機或個人PC計算機。通過運行本裝置的控制程序，用于把用戶輸入的沖料控制數(shù)據(jù)、沖料曲線、控制命令等發(fā)送給下位微處理控制器GB。并顯示下位微處理控制器GB檢測到的沖料運行狀態(tài)及報警信息。把一路RS232信號轉(zhuǎn)換成多路電流環(huán)信號，輸出到本裝置下位微處理控制器GB及制瓶生產(chǎn)線上的其它系統(tǒng)；SF是伺服驅(qū)動器，接收微處理控制器GB的控制信號及伺服電機SF的編碼器反饋信號，輸出伺服電機1的驅(qū)動電源；M是伺服電機1，在伺服驅(qū)動器SF的驅(qū)動下帶動沖頭機構(gòu)，按工藝要求的曲線運行；WY是接觸磁致式位移傳感器，把沖頭6的位置信號反饋到微處理控制器GB進行處理及定位控制；PX1是沖頭上限位行程開關(guān)，PX2是沖頭下限位行程開關(guān)，用于系統(tǒng)的安全保護；HHT是便攜終端，用于在現(xiàn)場進行數(shù)據(jù)曲線的修改選擇、動作調(diào)試、沖頭定位、維修檢測等；TB是生產(chǎn)線上的同步信號，控制本裝置與生產(chǎn)線的其他設備同步運行；KB是現(xiàn)場控制盤，其上有控制按鈕和指示燈。
圖4是下位微處理控制器GB的電路原理圖，微處理控制器為單板式以80C196KB為CPU的控制器，是根據(jù)沖料的工藝要求設計并自制的沖料控制板。由CPU、存貯器、微處理器內(nèi)A/D、D/A、由運算放大器組成的位置環(huán)調(diào)節(jié)器、20路輸入、16路輸出電路，總線不出板，具有結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，抗干擾能力強的特點。下位微處理控制器包括74LS245數(shù)據(jù)驅(qū)動IC1、27C256等存儲器組IC2、74LS373 8D鎖存器IC4、GAL16V8、74LS139譯碼器IC5、74LS14 6反相斯密特觸發(fā)器IC6、LM324運算放大器IC13、IC16、74LS240 8反相線驅(qū)動器IC7、IC8，4LS273 8D觸發(fā)器IC9、IC10、IC11，TLP521-4 4位輸入光電隔離器IC17-IC21，D/A轉(zhuǎn)換電路由D/A轉(zhuǎn)換器IC12、IC16-1、電位器W1組成，位置調(diào)節(jié)器由IC16-2、電阻R1-R6、電容C1-C2組成，通訊電路由TLP521-4光電耦合器IC14、6反相斯密特觸發(fā)器IC15-1-IC15-4、電阻R7-R13組成，數(shù)據(jù)驅(qū)動IC1與存貯器組IC2、微處理器IC3、8D鎖存器IC4、8D觸發(fā)器IC9、IC10、IC11、8反相線驅(qū)動器IC7、IC8連接；反相斯密特觸發(fā)器IC6與光電耦合器IC17相連，8反相線驅(qū)動器IC7與光電耦合器IC18相連，8反相線驅(qū)動器IC8與光電耦合器IC19相連，8D觸發(fā)器IC9與光電耦合器IC20相連，8D觸發(fā)器IC10與光電耦合器IC21相連，8D觸發(fā)器輸出連接的光電耦合器及其驅(qū)動電路，其中的一路與伺服驅(qū)動器SF相連，其中的兩路與指示燈相連，按鈕的輸入經(jīng)光電耦合器IC19與8反相線驅(qū)動器IC8相連；外來同步信號TB及上限位行程開關(guān)PX1、下限位行程開關(guān)PX2與光電耦合器IC17相連；位移傳感器WY的信號經(jīng)運算放大器IC13放大處理后，再經(jīng)電阻R3、R4、電容C2與運算放大器IC16-2相連；運算放大器IC16-2的輸出與伺服驅(qū)動器SF連接。光電耦合器IC14及其外圍電路組成通訊電路，與通訊網(wǎng)板WB、便攜終端HHT、微處理器IC3連接。
如圖1-4所示，本實用新型的電子伺服沖料裝置的工作原理及工作過程是，計算機用模擬凸輪的數(shù)據(jù)控制伺服驅(qū)動器SF及其伺服電機1，伺服電動機1通過滾珠絲杠機構(gòu)驅(qū)動沖頭6的運行，并把沖頭6運行的位移信號經(jīng)位移傳感器WY反饋到下位微處理控制器GB，下位微處理控制器GB根據(jù)設定的運行曲線，連續(xù)輸出每度曲線上的位置信號，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后，與反饋的沖頭位置信號進行比較及運算放大器IC16-2調(diào)節(jié)運算，IC16-2輸出0-10V的電壓信號，連接到伺服驅(qū)動器SF，伺服驅(qū)動器SF輸出相應的電源驅(qū)動信號，驅(qū)動伺服電機1帶動沖頭6運行，實現(xiàn)沖頭6運行的位置精確跟隨微處理控制器GB設定的曲線位置變化。整個系統(tǒng)形成隨動位置、速度、電流三閉環(huán)控制，達到?jīng)_制料形及料重的精確控制。由位移傳感器WY提供的沖頭位置反饋信號，經(jīng)運算放大器IC13處理后，一路連接運算放大器IC16-2，與曲線給定信號比較運算，同時又經(jīng)微處理器內(nèi)置的A/D轉(zhuǎn)換，進行位置的監(jiān)控管理，軟件限位保護及調(diào)試維修。上、下位限位行程開關(guān)PX1、PX2，是檢測沖頭運行的最高位和最低位，若沖頭6運行到上限位或下限位，微處理器立即停止系統(tǒng)的運行，并輸出報警信號。便攜終端HHT，是一個長×寬×厚＝147×94×40(MM)，雙列液晶顯示，18個按鍵的現(xiàn)場操作終端。用于在現(xiàn)場輸入數(shù)據(jù)，調(diào)整機構(gòu)、維修檢測。
本實用新型的關(guān)鍵技術(shù)本實用新型第一項關(guān)鍵技術(shù)是實現(xiàn)了計算機閉環(huán)智能位置隨動控制，把沖料的機械凸輪電子數(shù)字化，由計算機按生產(chǎn)周期時間定時精確實時輸出凸輪曲線上的各點數(shù)據(jù)，經(jīng)D/A后與位置反饋比較，進行曲線跟隨控制。無論何時何地，沖頭都能在允許運行范圍內(nèi)自動定位，安全可靠、無超位危險。
本實用新型的第二項關(guān)鍵技術(shù)是設計了方便智能的調(diào)試功能，簡化了調(diào)試過程。
本實用新型的第三項關(guān)鍵技術(shù)是采用無接觸磁致式位移傳感器，壽命長、可靠、準確，實現(xiàn)了位置的精確控制。
本實用新型的第四項關(guān)鍵技術(shù)是采用滾珠絲杠傳動的沖頭機構(gòu)，取代同步帶及變速箱傳動，簡化了機構(gòu)，提高了可靠性。
權(quán)利要求1.電子伺服沖料裝置，包括電機、沖料機構(gòu)，其特征在于設置智能控制單元，沖料機構(gòu)主要包括沖頭(6)、滾珠絲杠(4)與滑動螺母(5)，伺服電機(1)與智能控制單元相連。
2.按照權(quán)利要求1所述的電子伺服沖料裝置，其特征在于沖料機構(gòu)還可設置聯(lián)軸器(2)、沖頭臂(7)、傳感器WY，伺服電機(1)通過聯(lián)軸器(2)與滾珠絲杠(4)連接，滾珠絲杠(4)與滑動螺母(5)嚙合，滑動螺母(5)與沖頭臂(7)連接，沖頭(6)連接在沖頭臂(7)上，傳感器WY設置在滾珠絲杠(4)一側(cè)與智能控制單元相連。
3.按照權(quán)利要求1所述的電子伺服沖料裝置，其特征在于智能控制單元主要包括上位計算機PC、下位微處理控制器GB、伺服電機(1)、伺服電機驅(qū)動器SF、便攜終端HHT、上、下限位行程開關(guān)PX1、PX2、位移傳感器WY，上位計算機PC通過通訊網(wǎng)板WB與下位微處理控制器GB相連，位移傳感器WY與下位微處理控制器GB相連，伺服驅(qū)動器SF的輸入輸出信號與下位微處理控制器GB相連，伺服驅(qū)動器SF的驅(qū)動輸出與伺服電機(1)相連，現(xiàn)場控制盤KB與下位微處理控制器GB相連，便攜終端HHT及上、下限位行程開關(guān)PX1、PX2通過現(xiàn)場控制盤KB與下位微處理控制器GB相連。
4.按照權(quán)利要求1所述的電子伺服沖料裝置，其特征在于還包括沖料輔助汽缸機構(gòu)(9)與沖頭臂(7)相連、過載保護汽缸機構(gòu)(10)與沖頭臂(7)相連，沖料主軸(8)、滾珠絲杠主軸(4)、導向主軸(3)三軸平行。
5.按照權(quán)利要求1或2所述的電子伺服沖料裝置，其特征在于智能控制單元包括下位微處理控制器GB、伺服電機(1)及伺服驅(qū)動器SF、反應沖頭位置的磁環(huán)(11)套在位移傳感器WY上，構(gòu)成了位置隨動閉環(huán)控制。
6.按照權(quán)利要求1或2所述的電子伺服沖料裝置，其特征在于下位微處理控制器GB還包括數(shù)據(jù)驅(qū)動IC1、存貯器組IC2、微處理器IC3、8D鎖存器IC4、譯碼器組IC5、6反相觸發(fā)器IC6、8反相線驅(qū)動器IC7、IC8、8D觸發(fā)器IC9、IC10、IC11、運算放大器IC13、IC16、4路輸入光電隔離IC17、8路輸入光電隔離IC18、IC19及其輔助電路，8路輸出光電隔離IC20、IC21連接輸出驅(qū)動三極管Q1-Q16，D/A轉(zhuǎn)換電路由10位D/A轉(zhuǎn)換器IC12、IC16-1、電位器W1組成，位置調(diào)節(jié)器由運算放大器IC16-2、電阻R1-R6、電容C1-C2組成，光耦式電流環(huán)/TTL轉(zhuǎn)換通訊電路由光電耦合器IC14、斯密特觸發(fā)器IC15-1-IC15-4、電阻R7-R13組成，數(shù)據(jù)驅(qū)動IC1與存貯器組IC2、微處理器IC3、8D鎖存器1C4、8D觸發(fā)器IC9、IC10、IC11、8反相線驅(qū)動器IC7、IC8連接，6反相觸發(fā)器IC6與光電耦合器IC17相連，IC7與光電耦合器IC18相連，IC8與光電耦合器IC19相連，IC9與光電耦合器IC20相連，IC10與光電耦合器IC21相連，8D觸發(fā)器IC9、IC10輸出連接的光電耦合器IC20、IC21及其驅(qū)動電路，其中的一路與伺服驅(qū)動器SF相連，其中的兩路與指示燈相連，按鈕的輸入經(jīng)光電耦合器IC19與IC8相連，外來同步信號TB及上限位行程開關(guān)PX1、下限位行程開關(guān)PX2與光電耦合器IC17相連，位移傳感器WY的信號經(jīng)反饋放大器IC13放大處理后，再經(jīng)電阻R3-R4、電容C2與運算放大器IC16-2相連，運算放大器IC16-2的輸出與伺服驅(qū)動器SF連接，光電耦合器IC14及其外圍電路組成通訊電路，與通訊網(wǎng)板WB、便攜終端HHT、微處理器IC4連接。
7.按照權(quán)利要求1所述的電子伺服沖料裝置，其特征在于位移傳感器WY采用無接觸磁致式位移傳感器。
專利摘要一種電子伺服沖料裝置，屬玻璃機械領(lǐng)域，包括電機、沖料機構(gòu)，其特征在于設置智能控制單元，沖料機構(gòu)主要包括沖頭(6)、滾珠絲杠(4)與滑動螺母(5)，伺服電機(1)與智能控制單元相連，計算機用模擬凸輪的數(shù)據(jù)控制伺服電機運行，從而帶動沖頭按照凸輪曲線要求進行垂直往復沖料動作，實現(xiàn)了沖料機械凸輪的電子數(shù)字化、智能化控制，并具有穩(wěn)定性好、控制精確、操作靈活、制品成品率高等優(yōu)點。
文檔編號C03B7/00GK2546444SQ02214919
公開日2003年4月23日 申請日期2002年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月23日
發(fā)明者姜豐英, 邢濤 申請人:山東三金玻璃機械集團有限公司