一种输送设备的控制装置的制作方法

本实用新型涉及输送设备领域，具体地说，涉及一种输送设备的控制装置。

背景技术：

真空室内物料的输送与定位控制，在机构运动中要用到多个位置和多种速度时，目前常用的方案有：一、每个驱动轴用多个位置检测开关加多段速变频器驱动变频电机；二、每个驱动轴用一个位置检测开关检测机械原点加伺服电机。

采用多个位置检测开关加多段速变频器驱动变频电机的方案时，需要在每个运动变速位置点预设置好各个位置点，以安装位置检测开关，当设备运行中发现预设的位置不合适时，需重新设置位置检测开关安装机构。当设备安装空间有限时，可能无法布置某些位置检测开关，此方案也没有运动机构当前的位置反馈。

采用伺服电机的方案时，同功率的伺服电机和伺服驱动器比变频电机和变频器贵，当运动机构驱动轴较多时，整体成本会上涨，导致设备缺乏经济性，因而丧失市场竞争力。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本实用新型的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现要素：

针对现有技术中的问题，本实用新型的目的在于提供一种输送设备的控制装置，达到精确定位输送的同时，降低成本。

本实用新型的输送设备的控制装置，所述输送设备包括变频电机、传动轴、由所述传动轴驱动的传动带和输送机构，其特征在于，所述输送设备还包括机械传动机构，所述机械传动机构改变所述变频电机的输出轴输出的动力方向，所述机械传动机构的动力输入端与所述变频电机相连接，所述机械传动机构动力输出的一端连接驱动所述传动轴的转动，动力输出的另一端连接驱动一个丝杆螺母机构的丝杆的转动。

所述控制装置包括非接触式金属探测组件、与所述变频电机相连接的编码器、与所述编码器电连接的可编程控制器和与所述可编程控制器电连接的变频器，所述变频器电连接并且控制驱动所述变频电机。

所述非接触式金属探测组件设置于所述丝杆螺母机构一侧且探测头朝向所述丝杆螺母机构，所述丝杆螺母机构的螺母位于与所述非接触式金属探测组件同一高度时，所述非接触式金属探测组件的探测头与所述丝杆螺母机构的螺母的距离为d，且d＜d1，其中，d1为所述非接触式金属探测组件的感应距离，所述非接触式金属探测组件电连接所述可编程控制器。

优选地，所述控制装置运用于真空室的物料输送设备中，所述输送机构为真空室物料输送机构。

优选地，所述机械传动机构为蜗轮减速机，所述蜗轮减速机安装在所述变频电机的电机轴头部，蜗轮减速机的输出为具有通孔的输出孔。

优选地，所述非接触式金属探测组件为电感型接近开关。

优选地，所述螺母为铁或铝材料。

优选地，所述编码器为增量式旋转编码器。

优选地，所述输送设备的控制装置还包括与所述可编程控制器电连接的人机界面。

本实用新型提供了一种输送设备的控制装置，包括变频电机、机械传动机构、传动轴、传动带、输送机构、非接触式金属探测组件、丝杆螺母机构、编码器、可编程控制器和变频器，通过非接触式金属探测组件和丝杆螺母机构确定传动轴的机械原点，变频电机、编码器、变频器和可编程控制器构成控制回路，以传动轴的机械原点为初始位置，通过可编程控制器将编码器检测的信号进行整理计算，并输出相应的频率设定信号给变频器，以实现电机的调速，从而精确控制输送机构运动的绝对位移。本实用新型的输送设备的控制装置具有成本低、工作可靠，控制定位输送精度高的优点；并可与人机界面连接，使输送操作更加直观和方便。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理，通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一实施例的输送设备的控制装置的结构示意图；

图2为本实用新型一实施例的机械传动机构为蜗轮减速机时的结构示意图。

附图标记

11 变频电机

12 机械传动机构

12a 通孔

21 传动轴

22 传动带

23 输送机构

31 丝杆

32 螺母

4 非接触式金属探测组件

5 编码器

6 可编程控制器

7 变频器

8 人机界面

9 真空室

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式。相反，提供这些实施方式使得本实用新型将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。

图1为本实用新型一实施例的输送设备的控制装置的结构示意图，可以看出，所述输送设备包括变频电机11、传动轴21驱动的传动带22和输送机构23，图1的实例中，输送装置设置于真空室9内，本实用新型主要运用于不方便观察物料输送状态的工作环境中。真空环境下，为避免空气被击穿放电以及电机散热问题，本实用新型的变频电机11设置于真空室外，通过传动轴21和传动带22驱动输送机构23。

本实用新型输送设备还包括机械传动机构12，机械传动机构12的作用是改变变频电机11的转动输出轴输出的动力方向，此时，机械传动机构的动力输出可连接两端所要驱动的轴。实施例中采用蜗轮减速机，蜗轮减速机安装在电机轴头部，蜗轮减速机的输出为具有通孔12a的输出孔，如图2所示，通孔12a一端连接驱动传动轴21，传动轴21可驱动连接输送机构23的传动带22；另一端连接驱动丝杆螺母机构的丝杆31，丝杆31的转动与传动轴21的转动同步。丝杆螺母机构的螺母32的旋转是受限的，丝杆31的旋转运动将转化为螺母32的直线运动，即当丝杆31旋转时，将带动螺母32做如图1中的上下直线运动。

本实用新型的控制装置包括非接触式金属探测组件4、与变频电机11相连接的编码器5、与编码器5电连接的可编程控制器6和可编程控制器6电连接变频器7，变频器7电连接并且控制驱动变频电机11。

当金属物体移向或移出非接触式金属探测组件时，非接触式金属探测组件的点信号会发生变化，从而达到检测的目的，本实验新型利用了非接触式金属探测组件的这一特性。非接触式金属探测组件4设置于丝杆螺母机构一侧且探测头朝向丝杆螺母机构，当螺母32运动到与非接触式金属探测组件4处于同一高度时，非接触式金属探测组件4的探测头与丝杆螺母机构的螺母32的距离为d，且d＜d1，其中，d1为非接触式金属探测组件4的最大感应距离，非接触式金属探测组件4电连接可编程控制器6，通过可编程控制器6检测非接触式金属探测组件4信号的变化。

实施例中的非接触式金属探测组件4采用电感型接近开关，电感型接近开关是用于非接触检测金属物体的一种低成本方式。实施列中的电感型接近开关的具体型号为欧姆龙E2V，最大感应距离d1为8mm。欧姆龙E2V接近开关检测物体为磁性金属、非磁性金属，且能确保不检测铝切屑功能，实现了铝工件的长距离检测，同时在铁上也实现了同样的检测距离，由于该接近开关在铝和铁这两种材质上能以离工件最远检测距离实施检测。实施例中的螺母32采用了铁或铝材质。

编码器5安装在电机轴的尾部，优选地，采用增量式旋转编码器，实施例中为欧姆龙E6B2系列增量型编码器。编码器是把电机的角位移转化成电信号传送给与之电相连的控制器，增量式编码器则将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。实施例中的增量式编码器发出脉冲信号传给可编程控制器，从而得到输送机构的相对位置。可编程控制器电连接并且通过模拟量、通信等方式，控制变频器，变频器电连接驱动电机，实现驱动电机旋转轴的受控旋转。

在本实用新型中，通过丝杆螺母机构和非接触式金属探测组件4检测传动轴21的一个特定位置作为输送机构23的传输的一个机械原点。具体地，在实施例中的传输装置传输前，设备执行初始化，即设备通电，变频电机11驱动丝杆31转动，丝杆31带动螺母32做接近或远离电感型接近开关的上下移动，电感型接近开关检测到有信号，即螺母32处于其感应距离内后，电机继续正向运行，直至检测到的信号消失，再继续运行一小段距离后，变频电机11低速反转，当反转带动螺母32再次接近从而触发电感型接近开关的位置作为设备的机械原点，此时，传动轴21的初始位置确定。初始位置确定的方法不限于通过上述丝杆螺母机构和非接触式金属探测组件组合的方法。

传动轴21的初始位置确定后，根据减速机的速比和增量式旋转编码器每转动一圈的脉冲数，换算成增量式旋转编码器每个脉冲对应的输送机构23的运动的绝对位移，在输送机构23运动到所要求的位置时，执行变速、换向或停止等动作，以完成相关的输送任务。本实用新型中，变频电机11转动的圈数由增量式编码器探测且将相关信号传送到可编程控制器6，实施例中使用西门子S7-300的可编程控制器，可编程控制器6电连接并且通过模拟量、通信等方式，控制变频器，变频器电连接驱动电机，实现驱动变频电机11旋转轴的受控旋转，当变频电机11转动的圈数所对应的绝对位移达到所要求的距离时，可编程控制器6向变频器7发出控制信号，变频器7再根据控制信号改变变频电机11的运动状态，使变频电机11变速或制动，相应地，输送机构23按照运动要求进行相应的运动和定位，从而实现物料的精确定位输送。

变频电机、增量式旋转编码器、变频器和可编程控制器构成控制回路，通过可编程控制器将编码器检测的信号进行整理计算，并输出相应的频率设定信号给变频器，以此实现电机的调速。由于变频电机、增量式旋转编码器、变频器和可编程控制器本身的功能保证了输送机构输送位置的精确控制。与现有技术相比，本实用新型的优点在于成本较低、工作可靠，控制精度高。

为了增加控制装置的可操作性，本实用新型还可包括与可编程控制器6电连接的人机界面8。人机界面可将变频电机11的工作状态、以及输送机构的位置等信息显示于用户界面，用户也可通过界面修改相应参数以达到所要的工作状态。

本实用新型与采用每个驱动轴用多个位置检测开关加多段速变频器驱动变频电机的方案相比，本实用新型能接受运动机构的位置反馈，控制更精准，可连接人机界面，使设备操作更加直观和方便，变更运动变速位置点只需要通过人机界面设置改变程序运行参数。与采用伺服电机的方案相比，本实用新型的成本低廉，只需在电机增加一个价格不高的增量式旋转编码器，总体成本低于采用伺服电机的方案；与每个驱动轴用多个位置检测开关加多段速变频器驱动变频电机的方案相比成本相当，而控制精度和修正灵活性要好，改变位置点只需修改控制软件参数，有利于设备后期调试成本的降低。

综上所述，本实用新型提供了一种输送设备的控制装置，包括变频电机、机械传动机构、传动轴、传动带、输送机构、非接触式金属探测组件、丝杆螺母机构、编码器、可编程控制器和变频器，通过非接触式金属探测组件和丝杆螺母机构确定传动轴的机械原点，变频电机、编码器、变频器和可编程控制器构成控制回路，以传动轴的机械原点为初始位置，通过可编程控制器将编码器检测的信号进行整理计算，并输出相应的频率设定信号给变频器，以实现电机的调速，从而精确控制输送机构运动的绝对位移。本实用新型的输送设备的控制装置具有成本低、工作可靠，控制定位输送精度高的优点；并可与人机界面连接，使输送操作更加直观和方便。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。