專利名稱：數(shù)控螺桿擠出機的制作方法
技術領域：
數(shù)控螺桿擠出機，屬于材料成型設備領域。
背景技術：
螺桿擠出機傳動的最新進展為交流伺服電機和變頻調(diào)速驅(qū)動，因電動機控制系統(tǒng)成本高、控制電路復雜，易損，很難推廣。擠出機螺桿轉(zhuǎn)速要求無級調(diào)速和較大的調(diào)速范圍，而普通電動機驅(qū)動時，不能實現(xiàn)無級調(diào)速。這成為本領域難以解決的技術難題。
實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術問題是提供一種能夠使螺桿擠出機實現(xiàn)輸出和轉(zhuǎn)速容易數(shù)控，能自由控制加工速度，解決本領域長期以來難以解決的技術難題的數(shù)控螺桿擠出機。
本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是該數(shù)控螺桿擠出機，其特征在于包括螺桿擠出機和工控微計算機，其特征在于設置開關磁阻調(diào)速電動機，開關磁阻調(diào)速電動機通過傳動機構連接螺桿擠出機，電機控制器連接開關磁阻調(diào)速電動機和工控微計算機，數(shù)據(jù)采集卡連接工控微計算機。
所述的工控微計算機連接數(shù)據(jù)采集卡、電機控制器、鍵盤和顯示屏，數(shù)據(jù)采集卡連接電動機控制器、手動按鈕板，電動機控制器連接開關磁阻調(diào)速電動機，開關磁阻調(diào)速電動機連接螺桿擠出機，螺桿擠出機與傳感器相連。
所述的傳動機構包括連軸器傳動、齒輪傳動、皮帶輪帶動齒輪傳動、鏈輪帶動齒輪傳動中的一種或兩種的結合。
所述的傳動機構是指開關磁阻調(diào)速電動機通過聯(lián)軸器與小齒輪聯(lián)結為一體，小齒輪與大齒輪嚙合，大齒輪連接螺桿。
所述的傳動機構是指開關磁阻調(diào)速電動機通過聯(lián)軸器連接螺桿。
所述的傳動機構是指開關磁阻調(diào)速電動機通過聯(lián)軸器連接小齒輪，小齒輪與大齒輪之間通過皮帶連接，大齒輪連接螺桿。
所述的數(shù)據(jù)采集卡分別連接傳感器、按鈕板、制動器和工控微計算機。
所述的開關磁阻調(diào)速電動機安裝在機身上，開關磁阻調(diào)速電動機通過聯(lián)軸器聯(lián)結小齒輪，小齒輪與大齒輪相嚙合，大齒輪與螺桿相聯(lián)結，螺桿與軸承聯(lián)結，軸承與軸承座聯(lián)結，軸承座連接機身，料筒與機身聯(lián)結，料筒內(nèi)安裝有溫度傳感器，料筒上方安裝有料斗，料斗內(nèi)安裝有位移傳感器，壓力傳感器安裝在軸承座上。
與現(xiàn)有技術相比，該數(shù)控螺桿擠出機所具有的有益效果是通過設置開關磁阻調(diào)速電動機提供擠出機動力，工控微計算機通過電機控制器即時控制開關磁阻調(diào)速電動機的轉(zhuǎn)速，工控微計算機通過設定的計算方式，將計算結果通過電機控制器控制螺桿擠出機螺桿的轉(zhuǎn)速的變化。同時具有結構簡單、可無級調(diào)速、工作效率高等優(yōu)點。


圖1是本實用新型數(shù)控螺桿擠出機的工作原理圖。
圖2是圖1的控制框圖。
圖3是圖2的電路原理圖。
圖4是本實用新型數(shù)控螺桿擠出機的實施例2的工作原理圖。
圖5是本實用新型數(shù)控螺桿擠出機的實施例3的工作原理圖。
圖1-圖3是本實用新型數(shù)控螺桿擠出機的最佳實施例，圖1-5中1螺桿 2料斗 3軸承 4軸承座 5大齒輪 6小齒輪 7聯(lián)軸器 8(U1)開關磁阻調(diào)速電動機 9(U2)電機控制器 10(U4)工控微計算機 11(U6)顯示屏 12(U5)鍵盤 13機身 14止推軸承 15(T2)壓力傳感器 16料筒 17(T5)位移傳感器 18(T1)溫度傳感器 19口模 20(Z1)加熱器 21皮帶 U3數(shù)據(jù)采集卡 R1電阻 S1、S2開關 S3三刀開關 T3、T4電流傳感器 KM1、KM2線圈 U7放大器。
具體實施方式
下面結合圖1-5對本實用新型數(shù)控螺桿擠出機作進一步說明實施例1如圖1所示，開關磁阻調(diào)速電動機8安裝在機身13上，開關磁阻調(diào)速電動機8通過聯(lián)軸器7聯(lián)結小齒輪6，小齒輪6與大齒輪5相嚙合，大齒輪5與螺桿1相聯(lián)結，螺桿1與軸承3聯(lián)結，軸承3與軸承座4聯(lián)結，軸承座4連接機身13，料筒16與機身13聯(lián)結，料筒16內(nèi)安裝有溫度傳感器18，料筒16上方安裝有料斗2，料斗2內(nèi)安裝有位移傳感器17，壓力傳感器15安裝在軸承座4上。口模19安裝在料筒16的頂端，加熱器20安裝在料筒16外。開關磁阻調(diào)速電動機8連接電機控制器9，電機控制器9連接工控微計算機10，顯示屏11和鍵盤12連接在工控微計算機10上。
如圖2所示，工控微計算機連接數(shù)據(jù)采集卡、電機控制器、鍵盤和顯示屏，數(shù)據(jù)采集卡連接手動按鈕板和傳感器，電機控制器連接開關磁阻調(diào)速電動機，開關磁阻調(diào)速電動機連接螺桿擠出機，螺桿擠出機連接傳感器。螺桿擠出機由開關磁阻調(diào)速電動機驅(qū)動，開關磁阻調(diào)速電動機由電機控制器驅(qū)動，電機控制器由工控微計算機控制，電流傳感器信號和螺桿擠出機上的傳感器信號傳給數(shù)據(jù)采集卡，手動按鈕信號傳給數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡的信號傳給工控微計算機。通過鍵盤把工作參數(shù)輸入工控微計算機，工控微計算機處理信息通過顯示屏顯示，并輸出指令給電機控制器控制開關磁阻調(diào)速電動機，以達到數(shù)控螺桿擠出機的目的。
如圖3所示，開關磁阻調(diào)速電動機U1的A1、A2、B1、B2、C1、C2端連接電機控制器U2的A1、A2、B1、B2、C1、C2端，開關磁阻調(diào)速電動機U1的角度位置信號端連接電機控制器U2的ANG1端，開關磁阻調(diào)速電動機U1的RS232信號端連接工控微計算機U4的RS232腳，手動按鈕板啟動、停止兩個按鈕開關S1、S2分別接到數(shù)據(jù)采集卡U3的DI6、DI8端口，位移傳感器T5、溫度傳感器T1、壓力傳感器器T2、電流傳感器T3、T4、分別與數(shù)據(jù)采集卡U3的AI0、AI2、AI4、AI6、AI8、AI10、AI14端口相連，數(shù)據(jù)采集卡U3的輸出端與工控微計算機U4主板PCI總線插槽相連。鍵盤U5和顯示屏U6連接于工控微計算機U4。放大器U7一端連接在數(shù)據(jù)采集卡U3的DO14腳，另一端通過線圈KM2接地，線圈KM1觸點連接加熱器Z1，線圈KM1與線圈KM2相連。
電動機U1為SRM系列，電機控制器U2為SRD系列，數(shù)據(jù)采集卡U3為PCI-1710，壓力傳感器T2為電阻應變式。溫度傳感器T1為熱電偶式。工控微計算機U4為IPC610-P42.0/256M/40G工作平臺，工控微計算機U4也可用單片機等計算智能單元所替代，數(shù)據(jù)采集卡U3也可用其它形式的數(shù)據(jù)采集板或裝置來替代。顯示屏也可采用觸摸式顯示屏。當電機控制器的顯示屏和鍵盤改為通用顯示屏和鍵盤時，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與電機控制器可集成在一箱體內(nèi)，即把數(shù)據(jù)采集卡、顯示屏、鍵盤、工控微計算機和電機控制器集成為一箱體。IPC支撐軟件豐富，聯(lián)網(wǎng)極為方便，適合遠程控制和制造業(yè)信息化的需求。若用于加工不需要加熱的材料，可不用加熱器Z1。
實施例2如圖4所示，傳動機構可以為開關磁阻調(diào)速電動機8通過聯(lián)軸器7連接螺桿1。
實施例3如圖5所示，傳動機構還可以是指開關磁阻調(diào)速電動機8通過聯(lián)軸器7連接小齒輪6，小齒輪6與大齒輪5之間通過皮帶21連接，大齒輪5連接螺桿1。
皮帶傳動可采用齒形皮帶或三角形皮帶以及其它形式的皮帶。當需要低速大扭矩時，可增加齒輪傳動的級數(shù)。傳動機構還可以采用蝸輪蝸桿傳動。
本數(shù)控螺旋壓力機，工作原理和工作過程如下開關磁阻調(diào)速電動機安裝有角位移傳感器，電機控制器每隔一步距角(如3.75°或7.5°)就會給開關磁阻調(diào)速電動機一個控制指令，工控微計算機把控制指令通過RS232給電機控制器，來控制開關磁阻調(diào)速電動機的運動，達到數(shù)控螺桿運動的目的。
當安裝新口模和加工的是新材料時，用戶輸入工控微計算機材料名稱、產(chǎn)量(當前值、工作值)、螺桿轉(zhuǎn)速(目標值)、升速時間工作參數(shù)，通過工控微計算機計算出相應的值控制電機。開機啟動擠出機，開關磁阻調(diào)速電動機按內(nèi)定的螺桿轉(zhuǎn)速開機值(10r/min以下)正轉(zhuǎn)起動，當?shù)竭_升速時間，螺桿轉(zhuǎn)速達到輸入設定的螺桿轉(zhuǎn)速目標值，輸入產(chǎn)量當前值，工控微計算機按公式(3)，計算出系數(shù)kQ的值；輸入產(chǎn)量工作值，工控微計算機按輸入產(chǎn)量工作值由公式(3)計算出螺桿轉(zhuǎn)速，并控制螺桿達到此轉(zhuǎn)速(工作值)。公式如下Q=αn-(βμ1+γμ2)p---(1)]]>Q=kμp---(2)]]>由(1)、(2)式整理，得n＝kQQ (3)kQ=μkα(βμ1+γμ2)---(4)]]>式中n為螺桿轉(zhuǎn)速(r/min)；Q為(產(chǎn)量)流率(cm3/s)，p為機頭壓力(Pa)，α、β、γ為常數(shù)，與螺桿結構尺寸有關；μ為機頭處物料的粘度(Pa·s)，μ1、μ2為螺槽和螺棱間隙中熔體的粘度(Pa·s)，與材料、溫度和轉(zhuǎn)速有關；k為口模阻力系數(shù)，kQ為流率與轉(zhuǎn)速的比例系數(shù)。
當安裝新口模時，加工的是前邊加工過的材料，用戶輸入工控微計算機10產(chǎn)量(即當前值、工作值)、螺桿轉(zhuǎn)速(即目標值)、升速時間工作參數(shù)，通過工控微計算機10計算出相應的值控制開關磁阻調(diào)速電動機8。開機時，開關磁阻調(diào)速電動機8按內(nèi)定的螺桿轉(zhuǎn)速開機值(一般10r/min以下)起動，當?shù)竭_升速時間，螺桿轉(zhuǎn)速達到目標值，輸入產(chǎn)量當前值，工控微計算機10按公式(3)，計算出系數(shù)kQ的值；輸入產(chǎn)量工作值工控微計算機按輸入產(chǎn)量工作值由公式(3)計算出螺桿轉(zhuǎn)速，并控制螺桿達到此轉(zhuǎn)速(工作值)。
當沒有更換材料和口模19時，用戶可利用工控微計算機10儲存的升速時間工作參數(shù)(也可輸入工控微計算機升速時間)，使螺旋擠出機自動工作。開機時，開關磁阻調(diào)速電動機8按設定的螺桿轉(zhuǎn)速開機值起動，當?shù)竭_升速時間，螺桿轉(zhuǎn)速達到儲存的螺桿轉(zhuǎn)速工作值，自動擠出相應的產(chǎn)量工作值。
壓力傳感器T2的信號通過數(shù)據(jù)采集卡U3輸入工控微計算機U4，其值實時顯示，當過載時，壓力傳感器T2的信號大于額定值，工控微計算機U4控制開關磁阻調(diào)速電動機U1自動制動，螺桿擠出機螺桿1停止轉(zhuǎn)動?？梢云饎臃崔D(zhuǎn)退回，螺桿擠出機卸載。
溫度傳感器T1的信號通過數(shù)據(jù)采集卡U3輸入工控微計算機U4，其值實時顯示，按材料名稱工控微計算機U4確定出加熱溫度，當加熱溫度過高或過低時，溫度傳感器T1的信號通過數(shù)據(jù)采集卡U3輸送到工控微計算機U4，工控微計算機U4通過數(shù)據(jù)采集卡U3發(fā)信號，控制加熱器Z1的起停。
料斗2內(nèi)位移傳感器T5的信號通過數(shù)據(jù)采集卡U3輸入工控微計算機U4，其值實時顯示，當料斗2內(nèi)的料過少時，工控微計算機U4發(fā)出提示信號，若不加料，工控微計算機U4制動關磁阻調(diào)速電動機，停止加熱器Z1。
按鈕板上，特設按鍵有5個，分別是(1)手動工作啟動，手動按鈕按下時，螺桿慢速轉(zhuǎn)動。(2)半自動工作啟動，半自動按鈕按下時，擠出機按輸入設定轉(zhuǎn)速工作。(3)自動工作啟動，自動按鈕按下時，擠出機結合儲存的數(shù)據(jù)自動控制工作狀態(tài)。(4)停機，關斷加熱器，電機制動。(5)退回，電機反轉(zhuǎn)。其中自動工作啟動、停止與手動按鈕開機、停機連鎖控制。鍵盤U5的F1鍵可以設定為自動工作啟動，F(xiàn)3設定為半自動工作啟動，F(xiàn)4設定為手動工作啟動，F(xiàn)8設定為退回，F(xiàn)12鍵設定為停機。
顯示屏U6下拉式菜單實時顯示開關磁阻調(diào)速電動機電流的大小、加熱器Z1電流的大小、螺桿1轉(zhuǎn)速、壓力、產(chǎn)量、料斗內(nèi)料的位置、產(chǎn)量計數(shù)、口模信息、材料信息、開機設置、停機設置、報警提示十二類信息，工控微計算機自動生成生產(chǎn)報表。
本實用新型的數(shù)控螺桿擠出機可以應用于螺桿擠出機系列的各種螺桿擠出機如雙螺桿擠出機、塑料擠出機(包括吹塑成型擠出機)、橡膠擠出機、紡絲擠出機、玻璃擠出機、建筑材料(如空心磚)擠出機以及用于食品、藥品的螺桿擠出機，擠出機可以是臥式、立式、兩級式、級聯(lián)式或階式，整體式或分段式，行星齒輪式、排氣式。
權利要求1.數(shù)控螺桿擠出機，其特征在于包括螺桿擠出機和工控微計算機，其特征在于設置開關磁阻調(diào)速電動機，開關磁阻調(diào)速電動機通過傳動機構連接螺桿擠出機，電機控制器連接開關磁阻調(diào)速電動機和工控微計算機，數(shù)據(jù)采集卡連接工控微計算機。
2.根據(jù)權利要求1所述的數(shù)控螺桿擠出機，其特征在于所述的工控微計算機連接數(shù)據(jù)采集卡、電機控制器、鍵盤和顯示屏，數(shù)據(jù)采集卡連接電動機控制器、手動按鈕板，電動機控制器連接開關磁阻調(diào)速電動機，開關磁阻調(diào)速電動機連接螺桿擠出機，螺桿擠出機與傳感器相連。
3.根據(jù)權利要求1所述的數(shù)控螺桿擠出機，其特征在于所述的傳動機構包括連軸器傳動、齒輪傳動、皮帶輪帶動齒輪傳動、鏈輪帶動齒輪傳動中的一種或兩種的結合。
4.根據(jù)權利要求3所述的數(shù)控螺桿擠出機，其特征在于所述的傳動機構是指開關磁阻調(diào)速電動機(8)通過聯(lián)軸器(7)與小齒輪(6)聯(lián)結為一體，小齒輪(6)與大齒輪(5)嚙合，大齒輪(5)連接螺桿(1)。
5.根據(jù)權利要求3所述的數(shù)控螺桿擠出機，其特征在于所述的傳動機構是指開關磁阻調(diào)速電動機(8)通過聯(lián)軸器(7)連接螺桿(1)。
6.根據(jù)權利要求3所述的數(shù)控螺桿擠出機，其特征在于所述的傳動機構是指開關磁阻調(diào)速電動機(8)通過聯(lián)軸器(7)連接小齒輪(6)，小齒輪(6)與大齒輪(5)之間通過皮帶(20)連接，大齒輪(5)連接螺桿(1)。
7.根據(jù)權利要求1或2所述的數(shù)控螺桿擠出機，其特征在于所述的數(shù)據(jù)采集卡分別連接傳感器、按鈕板、電機控制器和工控微計算機。
8.根據(jù)權利要求1或4所述的數(shù)控螺桿擠出機，其特征在于所述的開關磁阻調(diào)速電動機(8)安裝在機身(13)上，開關磁阻調(diào)速電動機(8)通過聯(lián)軸器(7)聯(lián)結小齒輪(6)，小齒輪(6)與大齒輪(5)相嚙合，大齒輪(5)與螺桿(1)相聯(lián)結，螺桿(1)與軸承(3)聯(lián)結，軸承(3)與軸承座(4)聯(lián)結，軸承座(4)連接機身(13)，料筒(16)與機身(13)聯(lián)結，料筒(16)內(nèi)安裝有溫度傳感器(18)，料筒(16)上方安裝有料斗(2)，料斗(2)內(nèi)安裝有位移傳感器(17)，壓力傳感器(15)安裝在軸承座(4)上。
專利摘要數(shù)控螺桿擠出機，屬于材料成型設備領域。包括螺桿擠出機和工控微計算機，其特征在于設置開關磁阻調(diào)速電動機，開關磁阻調(diào)速電動機通過傳動機構連接螺桿擠出機，電機控制器連接開關磁阻調(diào)速電動機和工控微計算機，數(shù)據(jù)采集卡連接工控微計算機。開關磁阻調(diào)速電動機提供數(shù)控螺桿擠出機動力，電機控制器即時控制開關磁阻調(diào)速電動機的轉(zhuǎn)速，以控制螺桿擠出機螺桿的轉(zhuǎn)速的變化，同時具有結構簡單、可無級調(diào)速、工作效率高的等優(yōu)點。
文檔編號B29C47/38GK2843812SQ20052012515
公開日2006年12月6日 申請日期2005年11月25日 優(yōu)先權日2005年11月25日
發(fā)明者趙婷婷, 賈明全, 丁慎言, 張政團 申請人:山東科匯電氣股份有限公司