专利名称：一种电动螺旋压力机及其限位方法
技术领域：
本发明涉及一种电动螺旋压力机及其限位方法。
背景技术：
电动螺旋压力机是一种新型先进的压力机，它利用可逆式电动机不断作正反方向 的换向运动，带动飞轮和螺旋杆旋转，使滑块作上下运动。区别于普通摩擦式压力机，电动 螺旋压力机具有精度高、打击能力可调整、可靠性高、维护费用低的优点。图1为电动螺旋压力机的机械原理图。电动机1通过皮带或齿轮连接飞轮2，飞轮 和螺杆4相连，螺杆和滑块5采用螺纹连接，当螺杆以一个方向旋转时，滑块下降，即打击， 当螺杆以另一个方向旋转时，滑块上升，即返程。滑块行程的机架上设置有上限位位置开关 8和下限位位置开关9。当滑块下行打击时，达到下限位时，电机释放，不再出力，滑块自由 下行，打击工件后滑块反弹，当检测到反弹后，电机反转启动，滑块上升。当到达上限位时， 电机开始制动减速，并停止在上限位上面某个点。停的位置决定于上限位的位置和上升速 度和减速斜率。停的位置到下限位的距离为电机打击行程，该行程的大小直接影响能够达 到的最大速度即最大打击能量。目前公知的限位技术是采用接近开关或霍尔检测开关放置在机架上上限位位置 开关和下限位开关处，在滑块上放置接近开关用铁块或永磁体。当需要调整上限位和下限 位时，调整接近开关或霍尔检测开关。目前方案的主要缺点，一是上限位只决定了开始制动的位置，而不能决定停止位 置，不同上升速度其停止位置不一样。当停止位置过低时，会影响最大打击速度和能量，如 果使用了顶料机构，也会影响顶料的功能。过高时会降低效率，甚至会使滑块碰到机架顶部 或螺纹锁死。而上升速度不可能固定不变，一方面用户有调整上升速度的需要，另一方面打 击速度的反弹会影响上升速度，这样将导致停止位置发生变化。为了满足停止位置在许可 范围内，当用户调整上升速度或打击速度时，需调整上限位的位置，这样降低了效率，也对 操作人员增加了难度。另一方面采用接近开关或是霍尔开关都存在可靠性低的问题，检测 元件均暴露在压力机恶劣的工作环节，振动和高温都会使检测元件老化，金属粉尘和油污 会附着在检测元件表面，使检测元件误动作或不动作。而检测元件的失效将会引起严重后^ ο
发明内容
本发明需要解决的技术问题就在于克服现有电动螺旋压力机采用接近开关或霍 尔开关作为限位开关带来的滑块停止位置不确定和元件失效的缺陷，提供一种电动螺旋压 力机及其限位方法，它利用开关磁阻电机的位置信号来确定限位位置，使滑块的上限位在 不用人为参与的情况下自动调整，使滑块停止位置在比较固定的范围内，同时也取消了接 近开关或霍尔开关等限位开关，采用可靠性更高的电机位置开关，增强了机床系统的可靠 性。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案本发明一种电动螺旋压力机，包括电动机、飞轮、机架及限位控制功能模块，所述 电动机通过传动装置和所述飞轮连接，所述飞轮连接一个螺杆，所述螺杆底端通过螺纹连 接一个滑块，所述螺杆和滑块伸入机架内在机架内上下运动，所述电动机为开关磁阻电动 机，所述开关磁阻电动机上安装有一个位置传感器，所述位置传感器连接到限位控制功能 模块，所述限位控制功能模块具有计数、计算位置、比较和置位功能，所述机架上设置有一 个滑块运动基准点。本发明同时公开了所述的电动螺旋压力机的限位方法，所述方法为对开关磁阻电 机的位置传感器信号进行计数，根据位置计数值计算当前滑块位置，比较当前位置和需要 的限位位置，为电动螺旋压力机动作提供依据。在机架内的滑块行程中设置一个位置开关作为基准点，当滑块到达基准点时，更 新位置计数器。本发明利用开关磁阻电机位置传感器的位置信号来确定限位位置，实现了可自动 调整的限位位置，也增强了机床系统的可靠性。本发明使用计数器Q对开关磁阻电机位置传感器的位置信号进行计数，滑块位置 S和计数器计数值成线性关系，即S = KX (Q-Qj )+Sjo K为转换系数，和电机位置信号每转 脉冲数和螺杆的螺距有关系。不同的级数的电机位置信号个数不一样，比如12/8三相电 机的脉冲个数为每转48个。S」是基准点的位置，Qj是基准点的计数器值。可选择h为0， 该基准点为滑块位置的零点，当到达该基准点时，初始化计数器Q为Qj,则其它位置值S = KX (Q-Qj)。也可选择Qj为0，该基准点为计数器零点，当到达该基准点时，初始化位置值S 为S」，则其它位置值S = KXQ+Sj。将当前位置S同上限位S1和下限位S2的位置值进行比较，就可得到电机动作的方 式下行打击时，当当前位置S低于下限位S2时，电机释放，自由滑行。上行返程时，当 当前位置S高于上限位S1时，电机开始制动停车，并停止在S3位置。如果速度下降率为a， 上升速度为V，制动时间为t，则S3-S1 = VXt + 2，V = aXt，故S3 = SfV2+(2 X a)。为了 保证S3相对固定，则在不同的上升速度下，选择相应的S1,即上限位点，当上升速度快时，选 择更低的上限位，上升速度低时，选择更高的上限位，具体运算公式为S1 = S3-V2^- (2 X a)位置基准点的选取，可以在滑块打击行程内增加一个接近开关，以该开关位置作 为基准点。当整个机械传动连接存在弹性连接或是打滑装置，则必须在每次到达基准点时设 置基准点的计数器值或和位置值。如果机械传动连接是刚性连接且无打滑，则可只在上电 第一次达到基准点时设置计数器值或和位置值。本发明提供的技术方案的有益效果是开关磁阻电动机是特别适合于电动螺旋压力机的电动机，具有过载能力强、过载 电流小、响应快、转子结构简单坚固等优点，广泛应用于电动螺旋压力机。在开关磁阻电机 上安装了位置传感器，作为控制电机运行的位置信号，电机每转一圈会产生η个脉冲信号， η和电机转子级数相关。位置开关放在电机封闭的空间里，防护等级非常高，采用无触点检
4测方法，可靠性高。
图1是现有技术中的电动螺旋压力机的机械原理图。图2是本发明所述电动螺旋压力机的机械原理图。图3为本发明控制原理框图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方 式作进一步地详细描述。如图2所示，本发明一种电动螺旋压力机，包括电动机1、飞轮2和机架3，所述电 动机通过传动装置和所述飞轮连接，所述飞轮连接一个螺杆4，所述螺杆底端通过螺纹连接 一个滑块5，所述螺杆和滑块伸入机架内在机架内上下运动，所述电动机为开关磁阻电动 机，所述开关磁阻电动机上安装有一个位置传感器6，所述位置传感器连接到限位控制功能 模块，所述限位控制功能模块控制原理框图如图3所示，所述限位控制功能模块具有计数、 计算位置、比较和置位功能，所述机架上设置有一个滑块运动基准点7。本发明控制原理如图3所示，位置传感器为图2的磁阻电动机自带的位置传感器， 电机控制器为开关磁阻电机的调速控制装置，同时内含了压力机的限位控制功能模块，PLC 为压力机控制用可编程控制器。电机控制器读取位置开关反馈的位置信号，并计数，得到计 数值Q。PLC判断基准点的闭合信号，选择基准点为位置零点，即Sj* 0。当PLC收到基准 点闭合后同时给电机控制器发送设置基准点信号，控制器收到设置基准点信号后，设置Qj 为当前计数器值。控制器进行位置计算，当前位置S = KX (Q-Qj)。PLC将上限位Sl和下 限位S2的位置值通过485通讯发给电机控制器，电机控制器对当前位置信号S同限位值Sl 和S2进行比较，当高于上限位Sl则输出高于上限位信号给PLC，当低于下限位S2则输出低 于下限位信号给PLC。PLC判断高于上限位和低于下限位信号，通过485通讯给电机控制器 发送下行打击启动、上行提升启动、打击速度和上行速度。如要实现上行停止位置S3相对 固定，则PLC根据上升速度和减速率计算上限位Si，并通过485通讯发送给电机控制器。由于本具体实施方法中电机和飞轮间存在缓冲装置，会存在打滑现象，故PLC每 次收到基准点闭合信号均会给电机控制器发送设置基准点信号，包括滑块下行打击和上行 提升。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和 原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
一种电动螺旋压力机，包括电动机、飞轮、机架及限位控制功能模块，所述电动机通过传动装置和所述飞轮连接，所述飞轮连接一个螺杆，所述螺杆底端通过螺纹连接一个滑块，所述螺杆和滑块伸入机架内在机架内上下运动，其特征在于所述电动机为开关磁阻电动机，所述开关磁阻电动机上安装有一个位置传感器，所述位置传感器连接到限位控制功能模块，所述限位控制功能模块具有计数、计算位置、比较和置位功能，所述机架上设置有一个滑块运动基准点。
2.一种如权利要求1所述的电动螺旋压力机的限位方法，其特征在于所述方法为对 开关磁阻电机的位置传感器信号进行计数，根据位置计数值计算当前滑块位置，比较当前 位置和需要的限位位置，为电动螺旋压力机动作提供依据。
3.如权利要求2所述的电动螺旋压力机的限位方法，其特征在于在机架内的滑块行 程中设置一个位置开关作为基准点，当滑块到达基准点时，更新位置计数器。
全文摘要
本发明公开了一种电动螺旋压力机及其限位方法，电动螺旋压力机的电动机通过传动装置连接飞轮，飞轮和螺杆相连，螺杆和滑块采用螺纹连接，所述螺杆和滑块伸入机架内在机架内上下运动，所述电动机为开关磁阻电动机，所述开关磁阻电动机上安装有一个位置传感器，所述位置传感器连接到限位控制功能模块，所述机架上设置有一个滑块运动基准点。所述限位方法为对开关磁阻电机的位置传感器的位置信号进行计数，根据位置计数值计算当前滑块位置，比较当前位置和需要的限位位置，为电动螺旋压力机动作提供依据，当滑块达到基准点时置位位置计数器。它利用开关磁阻电机的位置信号来确定限位位置，实现了可自动调整的限位位置，也增强了机床系统的可靠性。
文档编号B30B15/14GK101920572SQ20091030316
公开日2010年12月22日 申请日期2009年6月11日 优先权日2009年6月11日
发明者毕伟 申请人:北京中纺锐力机电有限公司