具有自校正功能的振动装置

384 编辑：中冶有色技术网来源：福建泉工股份有限公司

2023-12-26 14:53:42

权利要求书： 1.具有自校正功能的振动装置，其特征在于，包括：

振动台；

伺服电机，分别设有用于对振动台产生激振力的偏心块且各伺服电机内置伺服编码器；

伺服驱动器，用于控制对应的伺服电机的相对偏置角和转速；

PLC控制器，通过Profinet协议与伺服驱动器和伺服编码器通讯连接；以及加速度传感器，分别对应安装在振动台的各监测点，用于采集各监测点的动态参数并与PLC控制器电性连接；

所述PLC控制器结合振动台各监测点处的加速度传感器、伺服电机和伺服驱动器对偏心块执行如下自校正程序：S1、采集单个伺服电机运行中的扭矩反馈值，获得各伺服电机的偏心块零点；

S2、采集所有伺服电机试运行中振动台上各监测点处的加速度传感器上传的动态参数，获得振动台的实际动态参数；

S3、判断实际动态参数是否在最大允许自适应偏差内，若是接着判断实际动态参数是否在激振力平衡偏差以内：若是则表示振动台处于最佳振动状态；若否则通过边缘计算反馈振动台参数，并控制伺服驱动器对偏心块偏置角和相应伺服电机转速进行微调，直至实际动态参数在激振力平衡偏差以内；

该振动装置还包括用于提示振动台出现故障的报警器，所述报警器与PLC控制器电性连接。

说明书：具有自校正功能的振动装置[0001] 本案是发明创造名称为《自校正同步振动装置及其振动台同步校正方法》的发明申请的分案申请，母案申请号为：2020110455954，母案申请日为：2020.09.29。技术领域[0002] 本发明涉及一种具有自校正功能的振动装置。背景技术[0003] 砌块成型机，是以粉煤灰、河沙、石子、石粉、粉煤灰、废陶粒渣、冶炼渣等材料，添加少量水泥生产新型墙体材料砌块的机器。振动台是砌块成型机的核心部件，其可带动放置在砌块成型机上的托板和模框上下振动，使得模框内的物料密实形成砌块。[0004] 现有的振动台通过机械插销方式确认原点，对于机械加工精度有极高要求，打孔偏差将直接导致偏心轮报废，而当偏心轮磨损、腐蚀后，将不易找到问题所在。因此，有必要研究开发一种自校正同步振动装置及振动台同步校正方法。发明内容[0005] 本发明目的在于提供一种具有自校正功能的振动装置，实时检测振动台动态特性，使得整个装置自调节而处于最高效振动状态。[0006] 为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：[0007] 具有自校正功能的振动装置，包括：[0008] 振动台；[0009] 伺服电机，分别设有用于对振动台产生激振力的偏心块且各伺服电机内置伺服编码器；[0010] 伺服驱动器，用于控制对应的伺服电机的相对偏置角和转速；以及[0011] PLC控制器，通过Profinet协议与伺服驱动器和伺服编码器通讯连接；[0012] 加速度传感器，分别对应安装在振动台的各监测点，用于采集各监测点的动态参数并与PLC控制器电性连接；[0013] 所述PLC控制器结合振动台各监测点处的加速度传感器、伺服电机和伺服驱动器对偏心块执行如下自校正程序：[0014] S1、采集单个伺服电机运行中的扭矩反馈值，获得各伺服电机的偏心块零点；[0015] S2、采集所有伺服电机试运行中振动台上各监测点处的加速度传感器上传的动态参数，获得振动台的实际动态参数；[0016] S3、判断实际动态参数是否在最大允许自适应偏差内，若是接着判断实际动态参数是否在激振力平衡偏差以内：若是则表示振动台处于最佳振动状态；若否则通过边缘计算反馈振动台参数，并控制伺服驱动器对偏心块偏置角进行微调，直至实际动态参数在激振力平衡偏差以内。[0017] 优选地，所述PLC控制器采用西门子S7?1500。[0018] 优选地，所述伺服电机采用伺服电机KHZ97CM112M/BR/HR/TF/RH1L/KK。[0019] 优选地，所述伺服驱动器采用以太网书本型伺服驱动器6SL3120?1TE23?0AD0。[0020] 优选地，所述加速度传感器采用西人马加速度传感器。[0021] 优选地，该振动装置还包括用于提示振动台出现故障的报警器，所述报警器与PLC控制器电性连接。[0022] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：[0023] 本发明采用PLC控制器结合振动台各监测点处的加速度传感器和伺服电机对偏心块自校正，通过对伺服编码器的实时数值采集获得单个伺服电机的扭矩反馈值，采用加速度传感器对振动台进行动态监测，通过边缘计算得出时域、频域特性曲线，通过对加速度的二次积分得出平台各监测位置的振动幅值，通过对各监测点的幅值曲线可以计算出各监测点的相对相位偏差，进而控制伺服驱动器调整相应伺服电机的相对偏置角与转速，从而使得振动台在激振力平衡偏差以内。[0024] 本发明进行全程闭环运动控制，达到转盘快速、平稳、准确定位控制的要求，使得整个装置处于自调节，使激振力完全分布于垂直于振动台方向，而尽可能小的产生水平分力，使得振动台处于最高效振动状态，提高产品密实度，同时在生产过程中实时检测振动台动态特性，在振动台出现明显故障时及时示警停机，从而让操作人员及时进行检修，以避免批量产品问题与产品质量事故。附图说明[0025] 图1为本发明振动台同步校正方法流程图。[0026] 图2为本发明自校正同步振动装置组成框图。[0027] 图中标记：10、振动台；20、伺服电机；30、伺服驱动器；40、PLC控制器；51、加速度传感器；52、报警器。具体实施方式[0028] 为了让本发明的上述特征和优点更明显易懂，下面特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。[0029] 名词解释：实际动态参数为振动台上加速度传感器反馈的时域、频域信号；最大允许偏差为报警的偏差阈值；最大允许自适应偏差为允许伺服驱动器介入进行微调的偏差阈值；激振力平衡偏差以内认为振动台已达到平衡状态、零点校正完成。[0030] 如图1?2所示，本实施例提供一种自校正同步振动装置，包括用于承载托板和砌砖成型模具的振动台10以及伺服电机20、伺服驱动器30、加速度传感器51、用于提示振动台10出现故障的报警器52及PLC控制器40，其中伺服电机20分别设有与振动台10底部接触配合的用于对振动台10产生激振力的偏心块；伺服驱动器30与对应的伺服电机20连接，用于控制对应的伺服电机20的相对偏置角和转速；加速度传感器51分别对应安装在振动台10的各监测点，用于采集各监测点的动态参数；PLC控制器40与报警器52和加速度传感器51电性连接并与伺服驱动器30通过Profinet协议通讯连接以实现数据交互的无缝连接，Profinet通讯技术高效、稳定可靠、数值实时传输，保证全程位置的实时监视数据更快速。[0031] 本实施例的所述PLC控制器40执行包括实现振动台同步校正方法的程序，振动台同步校正方法采用PLC控制器40结合振动台10各监测点处的加速度传感器51和伺服电机20对偏心块自校正，具体步骤为：[0032] S1、采集单个伺服电机20运行中的扭矩反馈值，获得各伺服电机20的偏心块零点；[0033] S2、采集所有伺服电机20试运行中振动台10上各监测点处的加速度传感器51上传的动态参数，获得振动台10的实际动态参数；[0034] S3、判断实际动态参数是否在最大允许自适应偏差内，若否则输出报警指示，若是则执行下一步骤；[0035] S4、判断实际动态参数是否在激振力平衡偏差以内，若是则表示振动台10处于最佳振动状态，等待PLC控制器40发出振动信号改变偏心块偏置角度，若否则通过边缘计算反馈振动台10参数，控制伺服驱动器30对偏心块偏置角进行微调，直至实际动态参数在激振力平衡偏差以内。[0036] 进一步地，该振动台同步校正方法还包括S11步骤和S12步骤，所述S11步骤为判断振动台10零点是否已校正，若否则依次执行步骤S1?S4，若是则开启高速待机后执行S12步骤；所述S12步骤为判断振动台10实际动态参数是否在最大允许偏差内，若否则依次执行步骤S1?S4，若是则依次执行步骤S3?S4。[0037] 在本实施例中，各伺服电机20内置伺服编码器，PLC控制器40直接读取伺服编码器的扭矩反馈值，无需PLC控制器40对伺服编码器数值进行处理，PLC控制器40通过Profinet从伺服驱动直接获取编码器数值。[0038] 在本实施例中，所述伺服驱动器30采用以太网书本型伺服驱动器6SL3120?1TE23?0AD0，用书本型伺服驱动器比传统的伺服驱动器，节能降耗，减少控制柜内布线，系统运行达到实时控制要求，系统故障点减少。所述PLC控制器40采用西门子S7?1500，所述伺服电机

20采用伺服电机KHZ97CM112M/BR/HR/TF/RH1L/KK，伺服控制可以实现快速精准定位，节能环保。

[0039] 所述加速度传感器51采用西人马加速度传感器，具有8通道16位数据采集模块，使得数据采集更高效，检测更精准，且8通道检测时域同步协调可达到10微秒级别。[0040] 本发明PLC控制器40通过对伺服编码器的实时数值采集获得单个伺服电机20的扭矩反馈值，采用加速度传感器51对振动台10进行动态监测，通过边缘计算得出时域、频域特性曲线，通过对加速度的二次积分得出平台各监测位置的振动幅值，通过对各监测点的幅值曲线可以计算出各监测点的相对相位偏差，进而控制伺服驱动器30调整相应伺服电机20的相对偏置角与转速，从而使得振动台10在激振力平衡偏差以内。本发明进行全程闭环运动控制，达到转盘快速、平稳、准确定位控制的要求，使得整个装置处于自调节，使激振力完全分布于垂直于振动台方向，而尽可能小的产生水平分力，使得振动台10处于最高效振动状态，提高产品密实度，同时在生产过程中实时检测振动台10动态特性，在振动台10出现明显故障时及时示警停机，从而让操作人员及时进行检修，以避免批量产品问题与产品质量事故。[0041] 以上显示和描述了本发明创造的基本原理和主要特征及本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明创造精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。