CN109624381A - 能自动调整机械压力机滑块与上模具平衡力的装置及其调整方法 - Google Patents

能自动调整机械压力机滑块与上模具平衡力的装置及其调整方法 Download PDF

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Abstract

本发明及一种能自动调整机械压力机滑块与上模具平衡力的装置及其调整方法，特点是包括气动平衡缸组件、压力检测装置、压力调节装置、控制器及工作力检测装置，气动平衡缸组件包括气缸及平衡杆；气缸包括气缸本体、活塞杆及活塞，气缸本体的下部设有与其连通的进气管，平衡杆的端部横向与活塞杆的下端连接；压力检测装置及压力调节装置从左到右依次设在进气管上，所述压力调节装置及压力检测装置分别与控制器电连接；工作力检测装置与控制器电连接。其具有具有压力监视功能、压力自动调节功能、活塞杆断杆预警功能及滑块工作负载监视功能等优点。

Description

能自动调整机械压力机滑块与上模具平衡力的装置及其调整 方法
技术领域
本发明涉及一种能自动调整机械压力机滑块与上模具平衡力的装置及其调整方法。
背景技术
传统的机械压力机广泛采用的气动平衡缸组件提高机械压力机滑块运动的稳定性，保证传动***的间隙保持在非受力面上，但由于缺乏在线监测装置，存在气动平衡缸组件缺乏气体压力动态监视，当模具重量发生改变时气动平衡缸组件的气体压力无法自动调整，如气体压力过大时气动平衡缸组件的活塞杆缺乏断杆监视等问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种具有压力监视功能、压力自动调节功能、活塞杆断杆预警功能及滑块工作负载监视功能的能自动调整机械压力机滑块与上模具平衡力的装置。
为了达到上述目的，本发明是这样实现的，其是一种能自动调整机械压力机滑块与上模具平衡力的装置，其特征在于包括：
一台以上的气动平衡缸组件，每台气动平衡缸组件均包括纵向设在机械压力机上的气缸及与机械压力机滑块连接的平衡杆；所述气缸包括气缸本体、活塞杆及活塞，所述活塞设在气缸本体中并能上下轴向移动，在所述气缸本体的下部设有与其连通的进气管，所述活塞杆的一端设在活塞上并随活塞上下轴向移动，活塞杆的另一端部穿过气缸本体与外界相通，所述平衡杆的端部横向与活塞杆的下端连接；
一件以上的压力检测装置、一件以上的压力调节装置及控制器；所述压力检测装置及压力调节装置从左到右依次设在进气管上，所述压力调节装置及压力检测装置分别与控制器电连接；以及
设在机械压力机连杆上的工作力检测装置；所述工作力检测装置与控制器电连接。
在本技术方案中，包括两台气动平衡缸组件，两台气动平衡缸组件的平衡杆的端部分别对称设在滑块的两侧，所述活塞在气源的作用下产生与滑块重力G相反的作用力Fph，且所述Fph＞G/2。
在本技术方案中，在所述活塞杆下端设有拉力检测装置，从而实时检测活塞杆的动态负载，所述拉力检测装置与控制板电连接，从而提供活塞杆断杆预警功能。
为了达到上述目的，本发明是这样实现的，其是一种能自动调整机械压力机滑块与上模具平衡力的装置的调整方法，包括一台以上的气动平衡缸组件，每台气动平衡缸组件均包括纵向设在机械压力机上的气缸及与机械压力机滑块连接的平衡杆；所述气缸包括气缸本体、活塞杆及活塞，所述活塞设在气缸本体中并能上下轴向移动，在所述气缸本体的下部设有与其连通的进气管，所述活塞杆的一端设在活塞上并随活塞上下轴向移动，活塞杆的另一端部穿过气缸本体与外界相通，所述平衡杆的端部横向与活塞杆的下端连接；其特征在于还包括一件以上的压力检测装置、一件以上的压力调节装置、控制器及设在机械压力机连杆上的工作力检测装置；所述压力检测装置及压力调节装置从左到右依次设在进气管上，所述控制器分别与压力调节装置、压力检测装置及工作力检测装置电连接；模具安装在滑块的下部；G是滑块及模具的重力，Fph是每台气动平衡缸组件提供的平衡力，Fμ是滑块与机械压力机的导轨之间的摩擦力，m是滑块及模具的质量，a是滑块及模具到上死点或滑块及模具到下死点时的加速度，P是气缸本体中气体压力，S是气缸本体中有效截面积；其调整方法包括如下步骤：
步骤一
当机械压力机在驱动电机匀速输入和自动连续工作模式下，且滑块及模具的重量未发生改变时，控制器通过工作力检测装置分别采集滑块及模具在上死点的工作力FTDC及下死点的工作力FBDC，则
在滑块及模具上行至上死点时，上死点的工作力FTDC的表达式为：FTDC=G-2Fph+Fμ+ma
在滑块及模具下行至下死点时，下死点的工作力FBDC的表达式为：FBDC=G-2Fph-Fμ+ma
根据式及可得到滑块及模具在上死点和下死点时工作力的差值：
F=FTDC-FBDC= [G-2FPh+Fμ+ma]- [G-2FPh-Fμ+ma]= 2×Fμ+ma
根据式，可知当驱动电机匀速输入运动时，加速度a是已知不变的，当未增加侧向力时，摩擦力Fμ也是不变的，从而得知F与m之间是线性关系；
所以当驱动电机匀速输入运动时，在摩擦力Fμ不变的情况下，如果滑块及模具的质量m发生改变，根据式、及可知，m的改变值Δm将引起F的改变，F的改变值是ΔF；
或，当驱动电机匀速输入运动时，在摩擦力Fμ不变的情况下，滑块及模具质量变化前，工作力检测装置采集的FTDC与FBDC之间的差值是F1，滑块及模具质量变化后，工作力检测装置采集的FTDC与FBDC之间的差值是F2，ΔF= F2 -F1，根据F与m之间是线性关系便可求得Δm；
为了保证传动***的间隙保持在非受力面，每台气动平衡缸组件提供的平衡力Fph满足Fph-G/2=Con,Con的值是恒定值，而平衡力Fph=P×S，因此ΔP与Δm之间存在线性关系，该线性关系是ΔP=(g/2S)×Δm，故根据Δm可以计算得到气缸本体中气体压力需要的变化量ΔP；
步骤二
当滑块及模具的质量m发生改变后，控制器在压力检测装置采集压力的数据基础上，自动输出信号控制压力调节装置，使其压力产生变化量ΔP，从而实现平衡力的自动调整功能。
在本技术方案中，在所述活塞杆下端设有拉力检测装置，从而实时检测活塞杆的动态负载，所述拉力检测装置与控制板电连接，从而提供活塞杆断杆预警功能。
本发明与现有技术相比的优点为：具有压力监视功能、压力自动调节功能、活塞杆断杆预警功能及滑块工作负载监视功能。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明气动平衡缸组件的俯视图；
图3是图2的A-A剖视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。
如图1至图3所示，其是一种能自动调整机械压力机滑块与上模具平衡力的装置，包括：
一台以上的气动平衡缸组件，每台气动平衡缸组件均包括纵向设在机械压力机上的气缸及与机械压力机滑块5连接的平衡杆4；所述气缸包括气缸本体1、活塞杆2及活塞10，所述活塞10设在气缸本体1中并能上下轴向移动，在所述气缸本体1的下部设有与其连通的进气管12，所述活塞杆2的一端设在活塞10上并随活塞10上下轴向移动，活塞杆2的另一端部穿过气缸本体1与外界相通，所述平衡杆4的端部横向与活塞杆2的下端连接；
一件以上的压力检测装置6、一件以上的压力调节装置7及控制器8；所述压力检测装置6及压力调节装置7从左到右依次设在进气管12上，所述压力调节装置7及压力检测装置6分别与控制器8电连接，压力调节装置7调节活塞杆2的力；以及
设在机械压力机连杆13上的工作力检测装置9；所述工作力检测装置9与控制器8电连接。
在本实施例中，包括两台气动平衡缸组件，两台气动平衡缸组件的平衡杆4的端部分别对称设在滑块5的两侧，所述活塞10在气源的作用下产生与滑块5重力G相反的作用力Fph，且所述Fph＞G/2。
在本实施例中，在所述活塞杆2下端设有拉力检测装置3，从而实时检测活塞杆2的动态负载，所述拉力检测装置3与控制板8电连接，从而提供活塞杆2断杆预警功能。
如图1至图3所示，其是一种能自动调整机械压力机滑块与上模具平衡力的装置的调整方法，包括包括一台以上的气动平衡缸组件，每台气动平衡缸组件均包括纵向设在机械压力机上的气缸及与机械压力机滑块5连接的平衡杆4；所述气缸包括气缸本体1、活塞杆2及活塞10，所述活塞10设在气缸本体1中并能上下轴向移动，在所述气缸本体1的下部设有与其连通的进气管12，所述活塞杆2的一端设在活塞10上并随活塞10上下轴向移动，活塞杆2的另一端部穿过气缸本体1与外界相通，所述平衡杆4的端部横向与活塞杆2的下端连接；其特征在于还包括一件以上的压力检测装置6、一件以上的压力调节装置7、控制器8及设在机械压力机连杆13上的工作力检测装置9；所述压力检测装置6及压力调节装置7从左到右依次设在进气管12上，所述控制器8分别与压力调节装置7、压力检测装置6及工作力检测装置9电连接；模具14安装在滑块5的下部；G是滑块5及模具14的重力，Fph是每台气动平衡缸组件提供的平衡力，Fμ是滑块5及模具14与机械压力机的导轨之间的摩擦力，m是滑块5及模具14的质量，a是滑块5及模具14到上死点或滑块5及模具14到下死点时的加速度，P是气缸本体1中气体压力，S是气缸本体1中有效截面积；其调整方法包括如下步骤：
步骤一
当机械压力机在驱动电机匀速输入和自动连续工作模式下，且滑块5及模具14的重量未发生改变时，控制器8通过工作力检测装置9分别采集滑块5及模具14在上死点的工作力FTDC及下死点的工作力FBDC，则
在滑块5及模具14上行至上死点时，上死点的工作力FTDC的表达式为：FTDC=G-2Fph+Fμ+ma
在滑块5及模具14下行至下死点时，下死点的工作力FBDC的表达式为：FBDC=G-2Fph-Fμ+ma
根据式及可得到滑块5及模具14在上死点和下死点时工作力的差值：
F=FTDC-FBDC= [G-2FPh+Fμ+ma]- [G-2FPh-Fμ+ma]= 2×Fμ+ma
根据式，可知当驱动电机匀速输入运动时，加速度a是已知不变的，当未增加侧向力时，摩擦力Fμ也是不变的，从而得知F与m之间是线性关系；
所以当驱动电机匀速输入运动时，在摩擦力Fμ不变的情况下，如果滑块5及模具14的质量m发生改变，根据式、及可知，m的改变值Δm将引起F的改变，F的改变值是ΔF；
或，当驱动电机匀速输入运动时，在摩擦力Fμ不变的情况下，滑块5及模具14质量变化前，工作力检测装置9采集的FTDC与FBDC之间的差值是F1，滑块5及模具14质量变化后，工作力检测装置9采集的FTDC与FBDC之间的差值是F2，ΔF= F2 -F1，根据F与m之间是线性关系便可求得Δm；
为了保证传动***的间隙保持在非受力面，每台气动平衡缸组件提供的平衡力Fph满足Fph-G/2=Con,Con的值是恒定值，而平衡力Fph=P×S，且G=m×g,即P×S-(m×g)/2=Con，P=Con/S+(m×g)/2S,由于Con是恒定值，所以在S不变的情况下，Con/S也是恒定值，所以ΔP=(g/2S)×Δm，因此ΔP与Δm之间存在线性关系，故根据Δm可以计算得到气缸本体1中气体压力需要的变化量ΔP；
步骤二
当滑块5及模具14的质量m发生改变后，控制器8在压力检测装置6采集压力的数据基础上，自动输出信号控制压力调节装置7，使其压力产生变化量ΔP，从而实现平衡力的自动调整功能。
在本实施例中，在所述活塞杆2下端设有拉力检测装置3，从而实时检测活塞杆2的动态负载，所述拉力检测装置3与控制板8电连接，从而提供活塞杆2断杆预警功能。
以上结合附图对本发明的实施方式作出详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下对这些实施方式进行多种变化、修改、替换及变形仍落入在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种能自动调整机械压力机滑块与上模具平衡力的装置，其特征在于包括：
一台以上的气动平衡缸组件，每台气动平衡缸组件均包括纵向设在机械压力机上的气缸及与机械压力机滑块（5）连接的平衡杆（4）；所述气缸包括气缸本体（1）、活塞杆（2）及活塞（10），所述活塞（10）设在气缸本体（1）中并能上下轴向移动，在所述气缸本体（1）的下部设有与其连通的进气管（12），所述活塞杆（2）的一端设在活塞（10）上并随活塞（10）上下轴向移动，活塞杆（2）的另一端部穿过气缸本体（1）与外界相通，所述平衡杆（4）的端部横向与活塞杆（2）的下端连接；
一件以上的压力检测装置（6）、一件以上的压力调节装置（7）及控制器（8）；所述压力检测装置（6）及压力调节装置（7）从左到右依次设在进气管（12）上，所述压力调节装置（7）及压力检测装置（6）分别与控制器（8）电连接；以及
设在机械压力机连杆（13）上的工作力检测装置（9）；所述工作力检测装置（9）与控制器（8）电连接。
2.根据权利要求1所述的能自动调整机械压力机滑块与上模具平衡力的装置，其特征在于包括两台气动平衡缸组件，两台气动平衡缸组件的平衡杆（4）的端部分别对称设在滑块（5）的两侧，所述活塞（10）在气源的作用下产生与滑块（5）重力G相反的作用力Fph，且所述Fph＞G/2。
3.根据权利要求1所述的能自动调整机械压力机滑块与上模具平衡力的装置，其特征在于在所述活塞杆（2）下端设有拉力检测装置（3），从而实时检测活塞杆（2）的动态负载，所述拉力检测装置（3）与控制板（8）电连接，从而提供活塞杆（2）断杆预警功能。
4.一种能自动调整机械压力机滑块与上模具平衡力的装置的调整方法，包括一台以上的气动平衡缸组件，每台气动平衡缸组件均包括纵向设在机械压力机上的气缸及与机械压力机滑块（5）连接的平衡杆（4）；所述气缸包括气缸本体（1）、活塞杆（2）及活塞（10），所述活塞（10）设在气缸本体（1）中并能上下轴向移动，在所述气缸本体（1）的下部设有与其连通的进气管（12），所述活塞杆（2）的一端设在活塞（10）上并随活塞（10）上下轴向移动，活塞杆（2）的另一端部穿过气缸本体（1）与外界相通，所述平衡杆（4）的端部横向与活塞杆（2）的下端连接；其特征在于还包括一件以上的压力检测装置（6）、一件以上的压力调节装置（7）、控制器（8）及设在机械压力机连杆（13）上的工作力检测装置（9）；所述压力检测装置（6）及压力调节装置（7）从左到右依次设在进气管（12）上，所述控制器（8）分别与压力调节装置（7）、压力检测装置（6）及工作力检测装置（9）电连接；模具（14）安装在滑块（5）的下部；G是滑块（5）及模具（14）的重力，Fph是每台气动平衡缸组件提供的平衡力，Fμ是滑块（5）与机械压力机的导轨之间的摩擦力，m是滑块（5）及模具（14）的质量，a是滑块（5）及模具（14）到上死点或滑块（5）及模具（14）到下死点时的加速度，P是气缸本体（1）中气体压力，S是气缸本体（1）中有效截面积；其调整方法包括如下步骤：
步骤一
当机械压力机在驱动电机匀速输入和自动连续工作模式下，且滑块（5）及模具（14）的重量未发生改变时，控制器（8）通过工作力检测装置（9）分别采集滑块（5）及模具（14）在上死点的工作力FTDC及下死点的工作力FBDC，则
在滑块（5）及模具（14）上行至上死点时，上死点的工作力FTDC的表达式为：FTDC=G-2Fph+ Fμ+ma
在滑块（5）及模具（14）下行至下死点时，下死点的工作力FBDC的表达式为：FBDC=G-2Fph- （Fμ+ma）
根据式及可得到滑块（5）及模具（14）在上死点和下死点时工作力的差值：
F=FTDC-FBDC = [G-2FPh+Fμ+ma]- [G-2FPh-（Fμ+ma）]= 2×（Fμ+ma）
根据式，可知当驱动电机匀速输入运动时，加速度a是已知不变的，当未增加侧向力 时，摩擦力Fμ也是不变的，从而得知F与m之间是线性关系；
所以当驱动电机匀速输入运动时，在摩擦力Fμ不变的情况下，如果滑块（5）及模具（14） 的质量m发生改变，根据式、及可知，m的改变值Δm将引起F的改变，F的改变值是Δ F；
或，当驱动电机匀速输入运动时，在摩擦力Fμ不变的情况下，滑块（5）及模具（14）质量变化前，工作力检测装置（9）采集的FTDC与FBDC之间的差值是F1，滑块（5）及模具（14）质量变化后，工作力检测装置（9）采集的FTDC与FBDC之间的差值是F2，ΔF= F2 -F1，根据F与m之间是线性关系便可求得Δm；
为了保证传动***的间隙保持在非受力面，每台气动平衡缸组件提供的平衡力Fph满足Fph-G/2=Con,Con的值是恒定值，而平衡力Fph=P×S，因此ΔP与Δm之间存在线性关系，该线性关系是ΔP=(g/2S)×Δm，故根据Δm可以计算得到气缸本体（1）中气体压力需要的变化量ΔP；
步骤二
当滑块（5）及模具（14）的质量m发生改变后，控制器（8）在压力检测装置（6）采集压力的数据基础上，自动输出信号控制压力调节装置（7），使其压力产生变化量ΔP，从而实现平衡力的自动调整功能。
5.根据权利要求4所述的能自动调整机械压力机滑块与上模具平衡力的装置，其特征在于在所述活塞杆（2）下端设有拉力检测装置（3），从而实时检测活塞杆（2）的动态负载，所述拉力检测装置（3）与控制板（8）电连接，从而提供活塞杆（2）断杆预警功能。
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