专利名称：数控金属软管机及其转速控制系统和方法
技术领域：
本发明涉及工程机械领域，特别是涉及一种用于数控金属软管机的转速控制系统 以及一种包括上述转速控制系统的数控金属软管机。此外，本发明还涉及一种调节数控金 属软管机转速的转速控制方法。
背景技术：
数控金属软管机是主要用于将圆钢丝或扁钢丝等物体绕成管的机器。
请参考图1，图1为现有技术中一种典型的数控金属软管机的结构示意图。
如图1所示，在生产过程中，电动机1’1通过绕于同步轮(未用标号示出)的同步 带1’ 6带动主轴转动，进而带动机头1’4转动；同时，电动机还通过绕于另一同步轮的同步 带1，8带动主动轴1，2转动，主动轴1，2通过手动调速机构1，3带动被动轴1，9转动，被 动轴1’ 9通过同步带1’ 7带动副轴转动，进而副轴带动压轮1’ 5转动；主轴与副轴相互配 合，最终将被加工件加工成管状。
为了保证加工工件的质量，主轴与副轴之间必须有一个固定的速比。然而，在实际 使用过程中，由于机械调速器及机器故障等原因，会导致主轴转速和副轴转速的速比不稳 定，从而生产出不合格的产品。另外，加工材料的外形误差、硬度误差以及由副轴带动的压 轮、模具的不断磨损而造成的变化，也会引起副轴的转速偏差，进而造成了产品的不合格。 因此，需要对副轴的转速进行调解，现有技术中，一般是通过操作人员调节手动调速机构实 现的。
当数控金属软管机副轴转速超出允许的速比范围时，操作人员调节手动调速机构 1’3的手轮1’ 33，带动调速轴1’ 32转动，改变无级变速器1’31的传动比，进而改变无极变 速器1’ 31的输出轴的转速，实现调速目的。而通常情况下只有等到次品甚至废品出现时， 工作人员才能发现，使得被加工件的合格率降低，而且通过调节手轮实现副轴转速的改变， 需要一定的工作经验；进一步地，操作人员同时只能操作数量有限的机器，不仅造成了大量 的人力、物力的浪费，而且产品的合格率并不高，也严重影响了产品的生产速度。
因此，如何时刻将副轴的转速控制在适当的范围内，提高加工产品的合格率和生 产速度是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。发明内容
本发明的目的是提供一种用于数控金属软管机的转速控制系统，该转速控制系统 可以时刻将副轴的转速控制在适当的范围内，提高了加工产品的合格率和生产速度。本发 明的另一目的是提供一种包括上述转速控制系统的数控金属软管机。本发明的第三目的是 提供一种方法，时刻将副轴的转速控制在适当的范围内。
为解决上述技术问题，本发明提供一种转速控制系统，用于数控金属软管机，包括 检测装置、控制装置和调速装置；
所述检测装置检测所述数控金属软管机的副轴的转速，并将转速信号传输至所述控制装置；
所述控制装置接收所述检测装置的转速信号，并根据预定的控制策略向所述调速 装置发出指令；
所述调速装置接收所述控制装置的指令，并根据指令调节所述数控金属软管机的 副轴的转速，以将所述副轴的转速与所述数控金属软管机的主轴的转速的比值限制在预定 的范围内。
优选地，进一步包括转速与所述副轴的转速之比恒定的转速检测轴，所述检测装 置通过检测所述转速检测轴的转速得到所述副轴的转速。
优选地，所述检测装置包括编码器，所述编码器检测所述转速检测轴的转速，并将 转速信号传输至所述控制装置。
优选地，所述数控金属软管机的动力装置通过无级变速器带动所述副轴；所述调 速装置包括步进驱动器、步进电机和速比调节轴；当所述副轴的转速超出速比范围时，所述 控制装置控制步进驱动器驱动所述步进电机，所述步进电机进而带动所述速比调节轴调节 所述无级变速器的传动比。
优选地，还包括限位开关，所述限位开关限制所述调速装置的调节程度。
优选地，所述控制装置包括计算机，所述计算机的控制策略通过操作屏设定。
为解决上述技术问题，本发明还提供一种数控金属软管机，包括上述任一项所述 的转速控制系统。
为解决上述技术问题，本发明还提供一种转速控制方法，用于数控金属软管机，包 括以下步骤
1)检测所述数控金属软管机的副轴的转速；
2)判断所述副轴的转速是否在预先设定的速比范围内，若否，转向步骤3)；
3)调节所述副轴的转速，以将所述副轴的转速与所述数控金属软管机的主轴的转 速的比值限制在预定的范围内。
优选地，所述数控金属软管机包括转速检测轴；在步骤1)中，通过检测所述转速 检测轴的转速实现所述副轴的转速检测。
优选地，所述数控金属软管机还包括步进驱动器、步进电机和速比调节轴；在步骤 3)中，通过所述步进驱动器驱动所述步进电机，所述步进电机带动所述速比调节轴调节无 级变速器的传动比实现所述副轴的转速调节。
本发明所提供的用于数控金属软管机的转速控制系统，包括检测装置、控制装置 和调速装置；检测装置用于检测数控金属软管机的副轴的转速，并将其传输至所述控制装 置；控制装置接收所述检测装置的信号，并根据预定的控制策略控制所述调速装置调节所 述副轴的转速，以将所述副轴的转速与所述数控金属软管机的主轴的转速的比值限制在预 定的范围内。调速装置可以时刻检测数控金属软管机的副轴的转速，并及时地将转速信号 传递至控制装置；控制装置接收转速信号，并根据预定的控制策略进行控制；当副轴转速 超出预先制定的速比范围时，控制装置向调速装置发出调节信号，调速装置调节副轴的转 速，使其恢复至允许的范围内。可以看出，本发明所提供的转速控制系统可以实时地检测副 轴的转速，使其始终处于所允许的范围内，从而避免了次品或废品的出现，提高了产品生产 的合格率，也提高了产品的加工速度。4
在一种优选实施方式中，本发明所提供的转速控制系统进一步包括转速与所述副 轴的转速之比恒定的转速检测轴，检测装置通过检测转速检测轴的转速得到所述副轴的转 速。由于副轴所在位置的空间狭小，不利于检测装置的布置，转速检测轴的设置方便了副轴 的转速的检测。
在另一种优选实施方式中，本发明所提供的转速控制系统的检测装置包括编码 器，编码器检测转速检测轴的转速，并将转速信号传输至控制装置。编码器可以通过检测转 速检测轴在一定时间内的转动圈数，得到脉冲信号，进而将其数字化传输并至控制装置，其 结构简单，成本较低，检测结果精确，可以实现对副轴转速的精确控制，提高了控制过程的 准确性。
本发明所提供的数控金属软管机的有益效果与转速控制系统的有益效果类似，这 里就不再赘述。
本发明所提供的转速控制方法的有益效果也与速调节系统的有益效果类似，在此 也不再赘述。
图1为现有技术中一种典型的数控金属软管机的结构示意图2为本发明一种具体实施方式
所提供的用于数控金属软管机的转速控制系统 的结构示意图3为本发明另一种具体实施方式
所提供的用于数控金属软管机的转速控制系 统的结构示意图4为本发明一种具体实施方式
所提供的数控金属软管机的结构示意图5为图4所示的B部位的放大图6为图4所示的A部位的放大图7为本发明一种具体实施方式
所提供的转速控制方法的流程示意图。
具体实施方式
本发明的目的是提供一种用于数控金属软管机的转速控制系统，该转速控制系统 可以时刻将副轴的转速控制在适当的范围内，提高了加工产品的合格率和生产速度。本发 明的另一目的是提供一种包括上述转速控制系统的数控金属软管机。本发明的第三目的是 提供一种方法，时刻将副轴的转速控制在适当的范围内。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步的详细说明。
请参考图2，图2为本发明一种具体实施方式
所提供的用于数控金属软管机的转 速控制系统的结构示意图。
如图2所示，本发明所提供的转速控制系统，用于数控金属软管机，包括检测装置 1、控制装置2和调速装置3 ；检测装置1用于检测数控金属软管机的副轴的转速，并将其传 输至控制装置2 ；控制装置2接收检测装置1的信号，并根据预定的控制策略控制调速装置 3调节副轴的转速，以将副轴的转速与数控金属软管机的主轴的转速的比值限制在预定的 范围内。5
在启动数控金属软管机之前，预先根据加工工件的尺寸等的要求，设定副轴转速 的速比范围；在数控金属软管机工作过程中，检测装置1时刻检测副轴的转速，并及时地将 其传递至控制装置2，控制装置2根据设定的控制策略控制副轴的转速，当副轴的转速超出 所设定的速比范围时，控制装置2向调速装置3发出调节指令，调速装置3根据指令调节副 轴的转速，检测装置1再将调节后的副轴的转速信号传递至控制装置2，判断副轴的转速是 否处于公差允许的范围内，如果没有达到，转速控制系统将反复进行调解，直至达到要求为 止。
当主轴转速确定时，速比范围具体可以转换为副轴的转速范围或者副轴转速的公 差范围，具体通过何种方式实现对主轴和副轴的转速比值的限定都是可以的。
可以看出，本发明所提供的转速控制系统能够时刻对副轴的转速进行控制，而且 其控制过程为有反馈的闭环控制，能够始终保证副轴的转速在允许的范围内，从而避免了 次品或废品的出现，提高了产品生产的合格率，也提高了产品的加工速度。
请参考图3，图3为本发明另一种具体实施方式
所提供的用于数控金属软管机的 转速控制系统的结构示意图。
为了方便检测装置1的布置，本发明所提供的转速控制系统还可以进一步包括转 速与所述副轴的转速之比恒定的转速检测轴12 (示于图6中)，检测装置1通过检测转速检 测轴12的转速得到副轴的转速。由于副轴所在位置的空间狭小，不利于检测装置的布置， 转速检测轴的设置方便了副轴的转速的检测，进一步地由于转速检测轴的转速与副轴的转 速的比值确定，因此，可以很方便地得到副轴的转速。
在一种具体实施方式
中，检测装置1可以包括编码器，编码器检测所述转速检测 轴的转速，并将转速信号传输至所述控制装置。编码器可以通过检测转速检测轴在一定时 间内的转动圈数，得到脉冲信号，进而将脉冲信号数字化传输至控制装置2。编码器的结构 简单，成本较低，检测结果精确，可以实现对副轴的转速的精确控制，提高了控制过程的准 确性。
具体地，调速装置3可以包括步进驱动器31、步进电机32和速比调节轴33，当所 述副轴的转速超出其转速范围时，控制装置根据控制策略计算出速比调节轴33应当旋转 的方向和旋转角度，然后发出指令给步进驱动器31，步进驱动器31驱动步进电机32带动速 比调节轴33转动，改变无级变速器的传动比，进而改变无级变速器输出轴的转速，最终改 变副轴的转速，使副轴的转速恢复至速比范围内。
为了保护无级变速器，还可以设置两个限位开关。由于无级变速器是在最大传动 比和最小传动比之间进行调速的，当步进电机在步进驱动器的作用下带动速比调节轴调节 无级变速器的传动比时，有可能出现调节超出范围的情况，限位开关的设置，可以防止步进 电机带动速比调节轴调节程度超出的无级变速器的调速范围，保护了无级变速器，延长了 无级变速器的使用寿命。
在另一种具体实施方式
中，本发明所提供的转速控制系统的控制装置可以包括计 算机22。检测装置1将检测信号传输至计算机22中，计算机22通过已经存储在其中的速 比范围和计算方法，计算出是否需要进行副轴转速的调节，如果副轴的转速已经超出设定 的速比范围，计算机22计算出转速调节装置3的调节程度，并发出指令给转速调节装置3。 计算机22的功能强大，能够在较短的时间内计算出副轴转速调节3的具体调节参数，并发出指令，这样，就能够在最短的时间内使副轴的转速恢复至速比范围内，降低了加工产品中 次品的生产率，进而提高了加工速度，降低了加工成本。
为了能够根据不同的加工要求设定不同的控制策略，本发明所提供的转速控制系 统还可以包括操作屏21，用以设定计算机22内预定的副轴转速的速比范围。这样，就可以 适时地调整控制策略，扩大了转速控制系统的适用范围。
请参考图4至图6，图4为本发明一种具体实施方式
所提供的数控金属软管机的结 构示意图；图5为图4所示的B部位的放大图；图6为图4所示的A部位的放大图。
如图4所示，本发明所提供的数控金属软管机的工作过程中，电动机41通过同步 带42带动机头44转动，同时，电动机41还通过同步带431带动主动轴46转动，主动轴的 转速经过副轴调速装置3的调节传给被动轴47，被动轴47的转速通过同步带432传至副 轴，并最终带动压轮45转动。
如图5所示，当副轴的转速超出预先设定的速比范围时，控制装置向步进驱动器 31发出调速指令，步进驱动器31接到控制装置2的调节指令后，带动步进电机32进入工 作状态，通过同步带34带动速比调节轴33转动，进而带动无级变速器的主动调速轮361转 动，并改变无级变速器的传动比，转动的动能通过同步带35传给无级变速器的被动调速轮 362，使被动调速轮362转动，进而带动被动轴47以调速后的转速转动，实现了对被动轴47 的转速的调节，从而实现了对副轴的转速的调节。
进一步地，由于被动轴47的转速与副轴的转速之比是确定的，为了方便检测系统 1的布置，因此可以通过检测与被动轴47的转速之比也是确定的转速检测轴12的转速实现 对副轴转速的检测，如图6所示，转速检测轴12与被动轴47通过同步带11连接，并实现二 者的转速之比确定，编码器13安装于转速检测轴12的端部，随转速检测轴12转动，检测其 转速，并将转速信号传输至控制装置，从而实现了副轴转速的检测。
请参考图7，图7为本发明一种具体实施方式
所提供的转速控制方法的控制过程 示意图。
在一种具体实施方式
中，本发明所提供的用于数控金属软管机的转速控制方法具 体可以包括以下步骤
步骤Sl 检测数控金属软管机的副轴的转速。
数控金属软管机启动以后，检测装置1将实时地检测副轴的转速，并将其传输至 控制装置2。当然，副轴转速的检测也可以通过检测与其转速之比确定的其他轴的转速实 现。
步骤S2 判断所述副轴的转速是否在预先设定的速比范围内，若否，转向步骤S3。
控制装置2接收检测信号，并根据预先设定的存储在控制装置2中的所允许的副 轴速比范围以及计算方法，判断是否需要对副轴的转速进行调整，并计算出需要调节的程 度。当副轴的转速超出预先设定的速比范围时，控制装置2向调速装置3发出调节指令。
步骤S3 调节副轴的转速，以将副轴的转速与数控金属软管机的主轴的转速的比 值限制在预定的范围内。
调速装置3根据调节指令调节副轴的转速，直至其恢复至所允许的速比范围以 内。
需要说明的是，上述控制过程是一个不断循环的闭环控制过程，以保证副轴的转7速始终在所允许的速比范围内。
在一种具体实施方式
中，为方便检测装置1的布置，数控金属软管机还可以包括 转速检测轴12 ；在步骤Sl中，可以通过检测转速检测轴12的转速实现对副轴的转速检测。
为了方便对副轴转速的调节，数控金属软管机还可以包括步进驱动器31、步进电 机32和速比调节轴33 ；在步骤S3中，通过步进驱动器31驱动步进电机32，进而步进电机 32带动速比调节轴33调节无级变速器的传动比实现对副轴的转速调节。
以上对本发明所提供的数控金属软管机及其转速控制系统和方法进行了详细介 绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只 是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修 饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
权利要求
1.一种转速控制系统，用于数控金属软管机，其特征在于，包括检测装置(1)、控制装 置⑵和调速装置⑶；所述检测装置(1)检测所述数控金属软管机的副轴的转速，并将转速信号传输至所述 控制装置⑵；所述控制装置( 接收所述检测装置(1)的转速信号，并根据预定的控制策略向所述 调速装置⑶发出指令；所述调速装置( 接收所述控制装置O)的指令，并根据指令调节所述数控金属软管 机的副轴的转速，以将所述副轴的转速与所述数控金属软管机的主轴的转速的比值限制在 预定的范围内。
2.根据权利要求1所述的转速控制系统，其特征在于，进一步包括转速与所述副轴的 转速之比恒定的转速检测轴(12)，所述检测装置(1)通过检测所述转速检测轴(1 的转速 得到所述副轴的转速。
3.根据权利要求2所述的转速控制系统，其特征在于，所述检测装置(1)包括编码器 (13)，所述编码器(1 检测所述转速检测轴(1 的转速，并将转速信号传输至所述控制装 置⑵。
4.根据权利要求1至3任一项所述的转速控制系统，其特征在于，所述数控金属软管 机的动力装置通过无级变速器带动所述副轴；所述调速装置(3)包括步进驱动器(31)、步 进电机(32)和速比调节轴(33)；当所述副轴的转速超出速比范围时，所述控制装置(2)控 制步进驱动器(31)驱动所述步进电机(32)，所述步进电机(3 进而带动所述速比调节轴 (33)调节所述无级变速器的传动比。
5.根据权利要求1至3任一项所述的转速控制系统，其特征在于，还包括限位开关，所 述限位开关限制所述调速装置(3)的调节程度。
6.根据权利要求1至3任一项所述的转速控制系统，其特征在于，所述控制装置(2)包 括计算机(22)，所述计算机0 的控制策略通过操作屏设定。
7.—种数控金属软管机，其特征在于，包括如权利要求1至6任一项所述的转速控制系统。
8.一种转速控制方法，用于数控金属软管机，包括以下步骤1)检测所述数控金属软管机的副轴的转速；2)判断所述副轴的转速是否在预先设定的速比范围内，若否，转向步骤3)；3)调节所述副轴的转速，以将所述副轴的转速与所述数控金属软管机的主轴的转速的 比值限制在预定的范围内。
9.根据权利要求8所述的转速控制方法，其特征在于，所述数控金属软管机包括转速 检测轴(1 ；在步骤1)中，通过检测所述转速检测轴(1 的转速实现所述副轴的转速检 测。
10.根据权利要求8所述的转速控制方法，其特征在于，所述数控金属软管机还包括步 进驱动器(31)、步进电机(3 和速比调节轴(31)；在步骤幻中，通过所述步进驱动器(31) 驱动所述步进电机(32)，所述步进电机(1 带动所述速比调节轴(3 调节无级变速器的 传动比实现所述副轴的转速调节。
全文摘要
本发明公开了一种转速控制系统，包括检测装置(1)、控制装置(2)和调速装置(3)；检测装置(1)检测数控金属软管机的副轴的转速，并将转速信号传输至控制装置(2)；控制装置(2)接收检测装置(1)的转速信号，并根据预定的控制策略向调速装置(3)发出指令；调速装置(3)接收控制装置(2)的指令，并根据指令调节数控金属软管机的副轴的转速，以将副轴的转速与数控金属软管机的主轴的转速的比值限制在预定的范围内。本发明还公开了一种包括上述转速控制系统的数控金属软管机和一种转速控制方法。本发明所提供的数控金属软管机及其转速控制系统和方法可以时刻将副轴的转速控制在适当的范围内，提高了加工产品的合格率和生产速度。
文档编号F16L11/02GK102033553SQ20091017506
公开日2011年4月27日 申请日期2009年9月27日 优先权日2009年9月27日
发明者李东升, 申素琴, 赵永军, 马晓东 申请人:江阴索利德数控科技有限公司