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一种用数字 凸轮与伺服电机控制壁厚的集成装置

阅读：438发布：2022-12-20

专利汇可以提供一种用数字凸轮与伺服电机控制壁厚的集成装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种塑料挤吹壁厚控制装置，特别是一种用数字凸轮与伺服电机控制壁厚的集成装置，包括了数字凸轮软件系统和伺服电机控制机械装置，所述伺服电机控制机械装置包括伺服电机、滚珠丝杠螺旋副、导向柱、固定支撑板、活动支撑板、活塞杆、导向活动机构、液压重力平衡机构、缸体固定板、精密缸体、挤出模头装置和机架。本发明主要用于在乳品加工业中塑料挤出吹瓶机的壁厚控制，可以根据不同的产品改变数字凸轮的形状，挤吹出不同壁厚的塑料制品。本发明将数字凸轮和伺服电机运用该装置中，通过该装置的挤出壁厚均匀的制品不仅强度有很大提高，同时也节省了原料，缩短了成品冷却时间，降低了次品率，大大提高了生产率和产品的质量。，下面是一种用数字凸轮与伺服电机控制壁厚的集成装置专利的具体信息内容。

权利要求

1. 一种用数字凸轮与伺服电机控制壁厚的集成装置，包括了数字凸轮软件系统和伺服电机控制机械装置，其特征在于：所述伺服电机控制机械装置包括伺服电机、滚珠丝杠螺旋副、导向柱、固定支撑板、活动支撑板、活塞杆、导向活动机构、液压重力平衡机构、缸体固定板、精密缸体、挤出模头装置和机架；所述滚珠丝杠螺旋副由滚珠丝杠、滚珠和螺母组成；所述挤出模头装置由挤出模头、壁厚控制芯棒以及热流道管组成；所述的伺服电机通过凸缘式联轴器与滚珠丝杠联接在一起；所述滚珠丝杠的一端由精密滚子深沟球轴承支撑，另一端由一个精密滚子深沟球轴承和推力球轴承支撑；所述精密滚子深沟球轴承安装在轴承支撑架上，精密滚子深沟球轴承和推力球轴承安装在固定支撑板上；所述螺母安装在螺母支撑板上，螺母、螺母支撑板、活动支撑板、活塞杆以及壁厚控制芯棒相互固定在一起。
2.根据权利要求1所述的一种用数字凸轮与伺服电机控制壁厚的集成装置，其特征在于：所述数字凸轮软件系统包括人机交互式界面和数字凸轮软件模块，其中人机界面提供用户编辑数字凸轮控制点数据，数据由通信接口（RS232)传入PLC，在PLC中指定数据区保存及控制伺服电机动作。
3.根据权利要求2所述的一种用数字凸轮与伺服电机控制壁厚的集成装置，其特征在于：所述数字凸轮软件系统采用挤出吹塑型坯壁厚控制系统软件模块。
4.根据权利要求1所述的一种数字凸轮伺服电机壁厚控制装置，其特征在于：所述滚珠丝杠螺旋副采用螺旋传动机构，其螺旋槽的丝杠与螺母之间装有中间传动元件，所述中间传动元件为滚珠。
5.根据权利要求1所述的一种用数字凸轮与伺服电机控制壁厚的集成装置，其特征在于：所述导向活动机构由丝杆螺母、螺母支撑架、活动导向板组成。
6.根据权利要求1所述的一种用数字凸轮与伺服电机控制壁厚的集成装置，其特征在于：所述液压重力平衡机构由液压缸、换向阀、溢流阀、叶片泵及活塞杆组成。
7.根据权利要求1所述的一种用数字凸轮与伺服电机控制壁厚的集成装置，其特征在于：所述活塞杆安装在精密缸体内，精密缸体固定在机架支撑板上。
8.根据权利要求1所述的一种用数字凸轮与伺服电机控制壁厚的集成装置，其特征在于：所述固定支撑板包括第一固定支撑板和第二固定支撑板，所述伺服电机安装在第一固定支撑板上，所述精密滚子深沟球轴承和推力球轴承安装在第二固定支撑板上。

说明书全文

一种用数字凸轮与伺服电机控制壁厚的集成装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种塑料挤吹壁厚控制装置，特别是一种用数字凸轮与伺服电机控制壁厚的集成装置。

背景技术

[0002] 中空塑料制品采用吹塑的方法得到，制品因其强度要求规定了最小壁厚，而早期的中空吹塑成型设备缺少型坯壁厚控制系统，为使制品最薄处达到最小壁厚要求，制品的其它部位就要相应加厚，造成材料的浪费。为了节省成本、缩短制品冷却时间、加快制品生产周期，一种比较经济的做法就是采用数字凸轮伺服电机控制型坯壁厚。目前，国内使用的壁厚控制器有穆格（MOOG)、贝加莱（B & R)、西门子（SIEMENS)等公司的产品。这些产品的壁厚控制器装置中关键零件的芯棒的控制主要采用PID电液比例控制阀来控制或者机械凸轮来控制。通过由电液比例减压阀和液动换向阀组合而成，并根据出口压力来控制液动换向阀的正反向开口的大小，从而控制液流的方向和流量的大小，最终控制芯棒的位移和方向，该装置由于采用液压控制，因此存在时间滞后性等特点且系统本身很容易受到外界的影响而导致控制精度较低。而采用机械凸轮虽可以获得连续控制，不存在时间滞后的问题，但由于凸轮机构的运动付属于高副即点或线接触，因此磨损量大，而且一个凸轮只针对一种中空塑料制品，柔性程度较低。本发明的装置是结合以上装置的特点采用数字凸轮与伺服电机控制壁厚的集成系统，伺服电机通过滚珠丝杆来实现控制芯棒，该装置的运动付采用了滚柱直线导轨，具有刚性高，运动精度高，运动轻快的特点。针对机械凸轮只针对一种产品的局限点，本装置采用数字凸轮可以根据不同的产品变换数字凸轮的形状，从而具有柔性好的特点，可以生产各种壁厚控制的塑料制品。尤其装置中的数字凸轮与机械凸轮机构相比较，它能够实现几乎是任意的凸轮曲线，而不受机构结构的约束。装置中采用数字凸轮的另一个独特的优点是其灵活性。机械凸轮的运动规律是定制的，一旦制作完成就不可改变。而数字凸轮的运动规律是由软件确定的，因此同一套数字化凸轮通过改变软件可以实现不同的运动规律。

发明内容

[0003] 本发明要解决的技术问题是：针对上述存在不足，提供一种结构简单、壁厚控制系统操作方便，且具有运动响应快，控制精度高的特点的用数字凸轮与伺服电机控制壁厚的集成装置。

[0004] 本发明所采用的技术方案是：一种用数字凸轮与伺服电机控制壁厚的集成装置，包括了数字凸轮软件系统和伺服电机控制机械装置；所述伺服电机控制机械装置包括伺服电机、滚珠丝杠螺旋副、导向柱、固定支撑板、活动支撑板、活塞杆、导向活动机构、液压重力平衡机构、缸体固定板、精密缸体、挤出模头装置和机架；
所述滚珠丝杠螺旋副由滚珠丝杠、滚珠和螺母组成；所述挤出模头装置由挤出模头、壁厚控制芯棒以及热流道管组成；
所述的伺服电机通过凸缘式联轴器与滚珠丝杠联接在一起；
所述滚珠丝杠的一端由精密滚子深沟球轴承支撑，另一端由一个精密滚子深沟球轴承和推力球轴承支撑；
所述精密滚子深沟球轴承安装在轴承支撑架上，精密滚子深沟球轴承和推力球轴承安装在固定支撑板上；
所述螺母安装在螺母支撑板上，螺母、螺母支撑板、活动支撑板、活塞杆以及壁厚控制芯棒相互固定在一起。

[0005] 所述数字凸轮是以微处理器为核心的数字控制系统代替传统的凸轮机构实现所希望的芯棒往复直线运动，它是一种典型的机电一体化系统。而数字凸轮的运动规律是由软件确定的，因此同一套数字凸轮通过改变软件可以实现不同的运动规律。

[0006] 本装置通过数字凸轮的软件系统产生的形状中的控制信号点，输出响应控制信号，从而伺服电机在控制信号的作用下产生相应的动作。最后，壁厚控制芯棒在滚珠丝杠的作用下进行上下移动，芯棒的运动使得模口间隙产生变化，达到壁厚控制目的。

[0007] 优选地，所述数字凸轮软件系统包括人机交互式界面和数字凸轮软件模块，其中人机界面提供用户编辑数字凸轮控制点数据，数据由通信接口（RS232)传入PLC，在PLC中指定数据区保存及控制伺服电机动作。

[0008] 优选地，所述数字凸轮软件系统采用挤出吹塑型坯壁厚控制系统软件模块。

[0009] 优选地，所述滚珠丝杠螺旋副采用螺旋传动机构，其螺旋槽的丝杠与螺母之间装有中间传动元件，所述中间传动元件为滚珠。滚珠丝杠螺旋副主要用来将伺服电机的旋转运动变换为芯棒的直线运动。

[0010] 优选地，所述导向活动机构由丝杆螺母、螺母支撑架、活动导向板组成。该机构在丝杠和导向柱的作用下，进行上下移动。

[0011] 优选地，所述液压重力平衡机构由液压缸、换向阀、溢流阀、叶片泵及活塞杆组成。该机构主要用于液压力与导向活动机构的重力相平衡。

[0012] 优选地，所述活塞杆安装在精密缸体内，精密缸体固定在机架支撑板上。

[0013] 优选地，所述固定支撑板包括第一固定支撑板和第二固定支撑板，所述伺服电机安装在第一固定支撑板上，所述精密滚子深沟球轴承和推力球轴承安装在第二固定支撑板上。

[0014] 挤出模头装置主要用于壁厚控制芯棒在丝杆的作用于进行上下移动，调整模口间隙的大小。

[0015] 本发明主要用于在乳品加工业中塑料挤出吹瓶机的壁厚控制，可以根据不同的产品改变数字凸轮的形状，挤吹出不同壁厚的塑料制品。本发明将数字凸轮和伺服电机运用该装置中，通过该装置的挤出壁厚均匀的制品不仅强度有很大提高，同时也节省了原料，缩短了成品冷却时间，降低了次品率，大大提高了生产率和产品的质量。附图说明

[0016] 图1本发明的数字凸轮的新建初始设置界面图；图2本发明的数字凸轮的控制点；图3本发明的数字凸轮的轮廓轨迹；
图4本发明的拖动控制点修改数字凸轮轮廓；
图5本发明的结构示意图；
图6本发明的主剖视图；
图7本发明中挤出模头装置结构剖视图。

具体实施方式

[0017] 下面结合附图对本发明作进一步详细的说明，但并不是对本发明保护范围的限制。

[0018] 如图1 一图7所示，本实施例为根据不同的产品改变数字凸轮的形状，挤吹出不同壁厚的塑料制品的一种用数字凸轮与伺服电机控制壁厚的集成装置。装置具有运动响应快，控制精度高特点。数字凸轮伺服电机壁厚控制装置包括了数字凸轮软件系统16，伺服电机1，滚珠丝杠螺旋副，挤出模头装置以及液压重力平衡装置2，所述的伺服电机I安装在第一固定支撑板3上，并通过凸缘式联轴器17与滚珠丝杠7联接在一起。所述滚珠丝杠7的一端由精密滚子深沟球轴承18支撑,另一端由一个精密滚子深沟球轴承19和推力球轴承20支撑。精密滚子深沟球轴承18安装在轴承支撑架4上，精密滚子深沟球轴承19和推力球轴承20安装在第二固定支撑板9上。所述滚珠丝杠螺旋副是由滚珠丝杠7、滚珠6-2和螺母6组成。螺母6安装在螺母支撑板6-1上面。螺母6、螺母支撑板6-1、活动支撑板8、活塞杆10以及壁厚控制芯棒15相互固定在一起，可以一起随螺母6在导向支撑柱5上作上下移动。所述活塞杆10安装在精密缸体11内，精密缸体11固定在机架支撑板13上。所述挤出模头装置主要由挤出模头14、壁厚控制芯棒15以及热流道管12组成。所述数字凸轮软件系统16主要采用挤出吹塑型坯壁厚控制系统软件（ZJ-BHCS V1. O)，提供了挤出吹塑型坯壁厚控制的数字凸轮轮廓，PLC与计算机串口数据交换功能，还包括以PLC进行挤出吹塑型坯壁厚控制的制造系统的人机界面。

[0019] 本实施例的工作原理如下：运行数字凸轮软件，出现软件初始界面（图1)。系统初始默认为绘制设定方式，“绘制设定”单选按钮被点选。绘制生成设计凸轮方式时，点击鼠标，确定CN个交互编辑控制点，出现图2中的5个方块，大致表示整条曲线的形状。系统将以该CN个点击产生的点作为控制点生成凸轮轮廓的样条曲线，如图3。在每个控制点上，显示该点当前的数值。若不满意当前数字凸轮轮廓，可以选取任意控制点，按住鼠标左键不放拖动，这能改变该区域的数字凸轮曲线高度(型坯壁厚度)，并实时更新全部点数据，如图4所示。在数字凸轮的软件系统16上，根据挤吹制品壁厚来设定数字凸轮的形状，通过P LC与计算机串口数据交换功能输出控制伺服电机I控制信号，伺服电机I在壁厚控制信号的控制下开始转动，滚珠丝杠7通过凸缘联轴器17随伺服电机I 一起转动，滚珠丝杠7、滚珠和螺母6组成滚珠丝杠螺旋副开始工作，丝杠的旋转运动变换螺母6的上、下移动，同时与螺母6 —起固定的螺母6、螺母支撑板6-1、活动支撑板8、活塞杆10以及壁厚控制芯棒15与开始动作。而壁厚控制芯棒15的运动使得挤出模头14的模口间隙产生变化，达到制品壁厚控制目的。

[0020] 为了使伺服电机I与滚珠螺旋副之间更加有效的工作，并降低由于选用伺服电机型号选用过大而产生巨大的成本，本装置可以外接液压平衡重力装置2，用于抵消螺母6、螺母支撑板6-1、活动支撑板8、活塞杆10以及壁厚控制芯棒15的重量，或者可以外加配重块机构用于抵消上述零件重力。以便实现降低伺服电机成本，装置运动响应快及精密高等特点。

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