专利名称：利用交流伺服电机驱动三工位活塞环造型机定位的方法
技术领域：
本发明涉及砂型制造技术以及机械设备技术领域，特别涉及三工位活塞环造型机，更具体地说，是涉及利用交流伺服电机驱动三工位活塞环造型机以实现定位造型的方法。
背景技术：
三工位活塞环造型机是一种高效的活塞环毛坯浇注砂型制造设备。其三工位系指同一平面围绕同一转轴，互差120度对称分布的三套砂框托架。在砂型制造过程中，转轴带动载有砂框的托架，逐一快速转位到造型位置，注砂，压制，脱模，转出。每压制一砂型，只需数秒。为确保设备如此高效地稳定运行，三工位转位的快速性和到位的准确性至为关键。通常，三工位活塞环造型机的转位动力源为液压马达或交流异步电机。其存在的主要问题是到位准确性难以保证，往往辅之于“插销定位”措施，常会因销钉或销孔磨损而定位失准，实际效果难尽如人意。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种利用交流伺服电机驱动三工位活塞环造型机定位的方法，能够解决现有技术采用液压马达或交流异步电机进行驱动所导致的准确性不能保证，以及定位失准的问题。本发明的目的是通过以下技术方案实现的
该利用交流伺服电机驱动三工位活塞环造型机定位的方法，包括下列步骤 步骤1 以交流伺服电机作为三工位活塞环造型机的转位动力源，机床控制器向伺服驱动器发出转位的指令脉冲序列，驱动交流伺服电机进行旋转并带动变速机构驱动三工位旋转机构旋转，交流伺服电机的旋转始终跟随机床控制器的指令脉冲，即其旋转速度与脉冲频率成正比，其是否继续转动，取决于机床控制器是否停发脉冲，其中，从交流伺服电机通过变速机构到三工位旋转机构是一减速过程；
步骤2 所述机床控制器采集相关信号，用于定位三工位旋转机构的旋转角度，当采集的信号表明三工位旋转结构已完成120度的旋转时，控制器立刻停发指令脉冲，交流伺服电机止转，转位机构准停，相应砂框托架正好处于造型位置。进一步，所述步骤2还包括提前降速的步骤，即在采集的信号表明三工位旋转结构即将完成120度的旋转时，控制器降低指令脉冲频率，交流伺服电机降低转速，转位机构以合理低速转动，然后在采集到能够准确反映三工位旋转机构已到达完成120度旋转的位置的信号时，控制器立刻停发指令脉冲，交流伺服电极止转，转位机构准停，相应砂框托架正好处于造型位置。作为其中的一种具体实施方式
，步骤2是通过以下方式实现的；
机床控制器向伺服驱动器发出转位的指令脉冲序列，交流伺服电机开始旋转，旋转编码器向伺服驱动器发送角位移反馈信号，机床控制器发出的指令脉冲总数，恰好对应着转位机构所需旋转的120度角位移，通过程序设置，当发出脉冲数接近应发脉冲总数时，指令脉冲频率降低，转位机构降速，当发出脉冲数等于应发脉冲总数时，机床控制器停发指令脉冲，交流伺服电机止转，转位机构准停，相应砂框托架正好处于造型位置。作为另外一种具体实施方式
，步骤2是通过以下方式实现的；
在变速机构的力矩输入部位附近设置有不随力矩输入部位旋转的接近开关I作为计数位置发讯元件，与该接近开关I配对的感应发讯块I设置于力矩输入部位上且随力矩输入部位旋转，当变速机构的力矩输入部位转动一圈时，该接近开关I发出一个到位反馈信号I至机床控制器，机床控制器对到位反馈信号I进行计数，该到位反馈信号I的计数值与三工位旋转机构的旋转角度呈对应关系，当计数值表明转位机构的旋转已接近120度时， 机床控制器降低指令脉冲频率，交流伺服电机降低转速，转位机构以合理低速转动；
同时在三工位旋转机构的适当部位设置有接近开关II作为造型位置发讯元件，接近开关II是固定不动的，与之相配对的感应发讯块II随转位机构旋转，当其中一个砂框托架正好到达造型位置时，该接近开关II发出一个到位反馈信号II至机床控制器，机床控制器立即停发指令脉冲，交流伺服电机止转，转位机构准停，相应砂框托架正好处于造型位置。进一步，上述两种具体实施方式
是可以合并进行使用的，即在设备开机、维修调整时，采用第二种具体实施方式
来进行转位机构的“原位”初定位；在设备运行过程中，采用第一种具体实施方式
进行转位定位。本发明的有益效果是
由于交流伺服电机具有高分辨率、高精确度角位移定位能力，故在三工位活塞环造型机上，用交流伺服电机取代传统的液压马达和三相异步电机进行转位驱动，勿需再用“插销定位”等辅助措施，可以实现较传统驱动方案更加可靠、稳定、高效的转位运行，使设备的技术性能和技术指标更为优异。本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中
附图为本发明结构示意图。
具体实施例方式以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。如图所示，本发明的利用交流伺服电机驱动三工位活塞环造型机定位的方法，包括下列步骤
步骤1 以交流伺服电机作为三工位活塞环造型机的转位动力源，机床控制器向伺服驱动器发出转位的指令脉冲序列，驱动交流伺服电机进行旋转并带动变速机构驱动三工位旋转机构旋转，交流伺服电机的旋转始终跟随机床控制器的指令脉冲，即其旋转速度与脉冲频率成正比，其是否继续转动，取决于控制器是否停发脉冲，其中，从交流伺服电机通过变速机构到三工位旋转机构是一减速过程；
步骤2 所述机床控制器采集相关信号，用于定位三工位旋转机构的旋转角度，当采集的信号表明三工位旋转结构已完成120度的旋转时，机床控制器立刻停发指令脉冲，交流伺服电极止转，转位机构准停，相应砂框托架正好处于造型位置。作为进一步的改进，步骤2还包括提前降速的步骤，即在采集的信号已能确定三工位旋转机构即将完成120度的旋转时，控制器降低指令脉冲频率，交流伺服电机降低转速，转位机构以合理低速转动，然后在采集到表明三工位旋转机构已到达完成120度旋转的位置的信号时，控制器立刻停发指令脉冲，交流伺服电极止转，转位机构准停，相应砂框托架正好处于造型位置。在具体的应用过程中，可以通过两种方式来实现步骤2的功能，分述如下 方式1
机床控制器向伺服驱动器发出转位的指令脉冲序列，交流伺服电机开始旋转，旋转编码器向伺服驱动器发送角位移反馈信号，机床控制器发出的指令脉冲总数，恰好对应着转位机构所需旋转的120度角位移，通过程序设置，当发出脉冲数接近应发脉冲总数(例如应发脉冲总数的90%左右)时，指令脉冲频率降低，转位机构降速，当发出脉冲数等于应发脉冲总数时，控制器停发指令脉冲，交流伺服电机止转，转位机构准停，相应砂框托架正好处于造型位置；
作为进一步的改进，该方式还采用了辅助停止措施，即在三工位转位机构的附近设置有接近开关II作为造型位置发讯元件，接近开关II是固定不动的，与之相对应，有一感应发讯块II随转位机构旋转，转位机构减速以后，当其中一个砂框托架正好到达造型位置时，发讯块恰使该接近开关II发出一个到位反馈信号II至机床控制器，机床控制器立即停发指令脉冲，交流伺服电机止转，转位机构准停，相应砂框托架正好处于造型位置。通过采用辅助停止措施，可以进一步保证停发指令脉冲的实时性和准确性，在实际应用中，该辅助停止措施和总脉冲计数停止措施可以采用“或”以及“与”的方式进行规则制定。方式2
在变速机构的力矩输入部位附近设置有不随力矩输入部位旋转的接近开关I作为计数位置发讯元件，与该接近开关I配对的感应发讯块I设置于力矩输入部位上且随力矩输入部位旋转，当变速机构的力矩输入部位转动一圈时，该接近开关I发出一个到位反馈信号I至机床控制器，机床控制器对到位反馈信号I进行计数，该到位反馈信号I的计数值与三工位旋转机构的旋转角度呈对应关系，当计数值表明转位机构的旋转已接近120度时， 机床控制器降低指令脉冲频率，交流伺服电机降低转速，转位机构以合理低速转动；
同时在三工位转位机构的附近设置有接近开关II作为造型位置发讯元件，接近开关是固定不动的，与之相对应，有一感应发讯块II随转位机构旋转，转位机构减速以后，当其中一个砂框托架正好到达造型位置时，发讯块恰使该接近开关II发出一个到位反馈信号 II至机床控制器，机床控制器立即停发指令脉冲，交流伺服电机止转，转位机构准停，相应砂框托架正好处于造型位置。
终上所述，方式2是靠到位反馈信号I进行到位预报，作减速依据，靠到位反馈信号II进行到位发讯，作止转准停依据；方式1是靠指令脉冲总数与转位机构120度角位移的对应关系来准确定位，而由到位反馈信号II来证实120度转位成功，让控制器能及时“发现”可能发生的机械卡死等故障。作为进一步的改进，可以将上述的两种方式合并进行使用，即在设备开机、维修调整时，采用方式2来进行转位机构的“原位”初定位；在设备运行过程中，采用方式1进行转位定位。本发明中，所有接近开关都配设有相应的感应发讯块，感应发讯块随轴旋转，接近开关固定不动，到达预定的位置或者是预定的信号数目时，旋转的感应发讯块使接近开关发讯瞬间，即是控制器发指令，使交流伺服电机，进而使三工位转位机构减速或止动之时刻。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，这些与本发明的技术方案无本质区别的修改和等同替换均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.利用交流伺服电机驱动三工位活塞环造型机定位的方法，其特征在于所述方法包括下列步骤步骤1 以交流伺服电机作为三工位活塞环造型机的转位动力源，机床控制器向伺服驱动器发出转位的指令脉冲序列，驱动交流伺服电机进行旋转并带动变速机构驱动三工位旋转机构旋转，交流伺服电机的旋转始终跟随控制器的指令脉冲，即其旋转速度与脉冲频率成正比，其是否继续转动，取决于机床控制器是否停发脉冲；其中，从交流伺服电机通过变速机构到三工位旋转机构是一减速过程；步骤2 所述机床控制器采集相关信号，用于定位三工位旋转机构的旋转角度，当采集的信号表明三工位旋转机构已完成120度的旋转时，机床控制器立刻停发指令脉冲，交流伺服电极止转，转位机构准停，相应砂框托架正好处于造型位置。
2.根据权利要求1所述的利用交流伺服电机驱动三工位活塞环造型机定位的方法，其特征在于所述步骤2还包括提前降速的步骤，即在采集的信号已能确定三工位旋转机构即将完成120度的旋转时，机床控制器降低指令脉冲频率，交流伺服电机降低转速，转位机构以合理低速转动，然后在采集到表明三工位旋转机构已到达完成120度旋转的位置的信号时，机床控制器立刻停发指令脉冲，交流伺服电机止转，转位机构准停，相应砂框托架正好处于造型位置。
3.根据权利要求2所述的利用交流伺服电机驱动三工位活塞环造型机定位的方法，其特征在于所述步骤2是通过以下方式实现的；机床控制器向伺服驱动器发出转位的指令脉冲序列，交流伺服电机开始旋转，旋转编码器向伺服驱动器发送角位移反馈信号，机床控制器发出的指令脉冲总数，恰好对应着转位机构所需旋转的120度角位移，通过程序设置，当发出脉冲数接近应发脉冲总数时，指令脉冲频率降低，转位机构降速，当发出脉冲数等于应发脉冲总数时，控制器停发指令脉冲， 交流伺服电机止转，转位机构准停，相应砂框托架正好处于造型位置。
4.根据权利要求2所述的利用交流伺服电机驱动三工位活塞环造型机定位的方法，其特征在于所述步骤2还可以通过以下方式实现；在变速机构的力矩输入部位附近设置有不随力矩输入部位旋转的接近开关I作为计数位置发讯元件，与该接近开关I配对的感应发讯块I设置于力矩输入部位上且随力矩输入部位旋转，当变速机构的力矩输入部位转动一圈时，该接近开关I发出一个到位反馈信号I至机床控制器，机床控制器对到位反馈信号I进行计数，该到位反馈信号I的计数值与三工位旋转机构的旋转角度呈对应关系，当计数值表明转位机构的旋转已接近120度时， 机床控制器降低指令脉冲频率，交流伺服电机降低转速，转位机构以合理低速转动；同时在三工位旋转机构的适当部位设置有接近开关II作为造型位置发讯元件，接近开关II是固定不动的，与之相配对的感应发讯块II随转位机构旋转，当其中一个砂框托架正好到达造型位置时，该接近开关II发出一个到位反馈信号II至机床控制器，机床控制器立即停发指令脉冲，交流伺服电机止转，转位机构准停，相应砂框托架正好处于造型位置。
5.根据权利要求1所述的利用交流伺服电机驱动三工位活塞环造型机定位的方法，其特征在于在设备开机、维修调整时，采用权利要求4中的方式来进行转位机构的“原位”初定位；在设备运行过程中，采用权利要求3中的方式进行转位定位。
全文摘要
本发明公开了一种利用交流伺服电机驱动三工位活塞环造型机定位的方法，包括下列步骤1)以交流伺服电机作为三工位活塞环造型机的转位动力源，机床控制器向伺服驱动器发出转位的指令脉冲序列，驱动交流伺服电机进行旋转并带动变速机构驱动三工位旋转机构旋转；2)所述机床控制器采集相关信号，用于定位三工位旋转机构的旋转角度，当采集的信号表明三工位旋转机构已完成120度的旋转时，控制器立刻停发指令脉冲，交流伺服电机止转，转位机构准停，相应砂框托架正好处于造型位置。用交流伺服电机取代传统的液压马达和三相异步电机进行转位驱动，较传统驱动方案实现了更加可靠、稳定、高效的转位运行，使设备的技术性能和技术指标更为优异。
文档编号B22C9/02GK102350486SQ20111033339
公开日2012年2月15日 申请日期2011年10月28日 优先权日2011年10月28日
发明者李惕新, 汪华平 申请人:机械工业第三设计研究院