一种研磨设备压力差异自动补偿系统的制作方法

1.本技术属于研磨设备技术领域，尤其涉及一种研磨设备压力差异自动补偿系统。


背景技术：

2.目前，传统的玻璃研磨设备利用磨粉液(磨粉与水按照指定比例进行混合的混合物)对玻璃表面进行研磨，使玻璃达到需求的厚度和光亮度。玻璃研磨设备的压力控制系统中，玻璃所承受的磨削力主要由拉伸气缸和上磨盘部件的重力来提供；压力的大小则由给进气缸的气体压强来控制。在传统研磨设备对工件磨削过程中，由于气压不稳定性、磨盘差异性，会直接影响拉伸气缸的输出拉压力，导致设定的需求压力与研磨设备对工件的实际压力不相符，进而无法保证工件能按工艺要求的所受压力进行研磨，因此也无法减小因压力因素影响所带来的生产误差。


技术实现要素：

3.本技术的目的在于提供一种研磨设备压力差异自动补偿系统，旨在解决研磨设备气压不稳定性、磨盘差异性影响拉伸气缸的输出拉压力的问题。
4.本技术实施例的提供了一种研磨设备压力差异自动补偿系统，研磨设备包括拉伸气缸和与拉伸气缸连接的上研磨盘，压力差异自动补偿系统包括：拉压力传感器、plc控制器和气缸控制器；
5.其中，拉压力传感器设于拉伸气缸与上研磨盘连接处，用于获取研磨设备对工件的实时压力及磨盘自重；
6.plc控制器与拉压力传感器和气缸控制器连接，拉压力传感器将获取的压力信息传送给plc控制器，经过plc控制器数据处理生成控制信号，并将该控制信号以电信号形式发送至气缸控制器；
7.气缸控制器与拉伸气缸连接，气缸控制器接收plc控制器送出的控制信号、并根据该控制信号调整流经拉伸气缸的气体压强和流向，以调整拉伸气缸的输出拉压力，即调整研磨设备对工件的实时压力。
8.进一步的，气缸控制器通过三通气路管与拉伸气缸连接，三通气路管包括主管路、第一分支管路和第二分支管路，其中主管路连接气缸控制器，第一分支管路上设有上电磁阀组通过管道与拉伸气缸的上进气口连接，第二分支管路上设有下电磁阀组通过管道与拉伸气缸的下进气口连接。
9.进一步的，上电磁阀组包括依次连接的上进气电磁阀和上保压电磁阀，下电磁阀组包括依次连接的下进气电磁阀和下保压电磁阀，其中，上进气电磁阀和下进气电磁阀的泄放口连接消声器，上保压电磁阀和下保压电磁阀的泄放口连接堵头。
10.进一步的，上电磁阀组与下电磁阀组中的电磁阀的初始气压为0mpa。
11.作为一种可行的实施方式，plc控制器包括函数计算模块，函数计算模块通过预设的函数关系计算出拉伸气缸的输出拉压力，并根据输出拉压力进一步计算气缸控制器需输
出气压，并根据输出气压生成相应的控制信号。
12.进一步的，plc控制器还包括压力调节模块，压力调节模块根据研磨设备对工件的实时压力和设定压力计算出研磨设备的压力调整量，通过压力调整量设定压力调整速度，并生成相应的控制信号。
13.进一步的，plc控制器还包括误差补偿及异常处理模块，误差补偿及异常处理模块用于接收用户发送的压力调整指令，并根据压力调整指令生成相应的控制信号。
14.进一步的，plc控制器还包括报警模块，报警模块用于提示用户：当前控制系统出现故障，请检测硬件。
15.进一步的，拉压力传感器还包括压力变送器，压力变送器用于将拉压力传感器获取的实时压力信息转变成电动信号或气动信号，以传送给plc控制器及远传显示屏等实现过程调节，具有高准确度，高稳定性等优点。
16.进一步的，拉压力传感器一端安装在拉伸气缸的伸出轴上，另一端与上研磨盘的浮动盘连接。
17.本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：上述的研磨设备压力差异自动补偿系统通过拉压力传感器实现压力的实时监控，进而通过plc控制器自动计算需要调节的气压数值，通过控制气缸控制器输出气压，以控制拉伸气缸的输出拉压力。通过动态调节气缸控制器的输出气压，以实现磨机对工件压力的动态补偿，可以使磨盘对工件的压力始终保持在相对稳定的状态，从而使加工出来的产品其各方面参数都大致相同。
附图说明
18.图1为本技术一实施例提供的一种研磨设备压力差异自动补偿系统结构示意图。
19.图2为传统的研磨设备的结构示意图。
20.图3为传统的研磨设备的气缸控制装置的结构示意图。
21.图4为本技术一实施例提供的研磨设备压力差异自动补偿系统的气缸控制器的结构示意图。
22.图5为本技术一实施例中压力调节模块根据允许误差生成控制信号控制气缸控制器的流程示意图。
23.图中，1、磨机底座；2、支撑架；3、磨盘；4、拉伸气缸；5、电控箱；6、磨粉桶；7、动力组件；8、齿圈气缸；9、安全挂钩；10、拉压力传感器；3.1、上磨盘浮动盘；3.2、上磨盘连接盘
24.301、气缸控制器302、第一进气电磁阀303、第一保压电磁阀304、第二进气电磁阀305、第二保压电磁阀。
具体实施方式
25.为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
26.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
27.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
28.图1示出了本技术实施例提供的一种研磨设备压力差异自动补偿系统的结构示意图，相对应的，图2示出了传统的研磨设备的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：
29.参见图2，原磨机主要由磨机底座1、支撑架2、磨盘3、拉伸气缸4、电控箱5、磨粉桶6、动力组件7等组成。其中，如图3所示，磨机的气缸控制主要包括拉伸气缸4、安全挂钩9和齿圈气缸8三个部分组成。支撑架安装在磨机底座1上，拉伸气缸4和安全挂钩9锁紧在支撑架2上，齿圈气缸8的伸出轴与磨机的上磨盘相连。
30.所示安全挂钩9和齿圈气缸8均各由一个4v230电磁阀控制，而拉伸气缸4的控制由一套复杂的复合系统完成。其中齿圈气缸由操作员控制，为独立控制系统，当磨盘处于非自动和异常状态时可由操作员进行自由调节。安全挂钩为被动控制系统，当上磨盘升到顶端，磨机的上盘上限位感应器获取到信号，且操作状态为“升”时，会触发安全挂钩进行自动控制；当触发磨盘向下等信号时，安全挂钩即解除扣住状态，变为脱开。压力气缸在手动状态时，有“快升”“快降”“慢升”“慢降”四种操作状态。
31.参见图1，本技术在原有磨机基础上，在拉伸气缸4的伸出轴与上磨盘3相连处加装了定制型的拉压力传感器10，拉压力传感器10的一端锁紧在拉伸气缸4的伸出轴上，另一端与磨机的浮动盘相连，由2个夹紧螺母辅助固定。在磨机运行的过程中，拉压力传感器10可以检测磨机磨盘对工件的实时压力，并把获取的压力数据反馈到plc控制器中，plc控制器对获取的压力数据进行分析，生成最终控制信号控制所述气缸控制器调节磨机上拉伸气缸的输出拉压力。
32.具体的，参见图4，为本实施例提供的气缸控制器，气缸控制器包括与所述拉伸气缸连接的三通气路管，三通气路管包括主管路、第一分支管路和第二分支管路，其中主管路连接气缸控制器，第一分支管路上设有上电磁阀组通过管道与所述拉伸气缸的上进气口连接，第二分支管路上设有下电磁阀组通过管道与所述拉伸气缸的下进气口连接。
33.参见图4，在本实施例中，三通气路管的主管路连接到气缸控制器301，主管路连接上下两条气路，上气路上设有上电磁阀组，上电磁阀组包括第一进气电磁阀302和第一保压电磁阀303，其中第一进气电磁阀302的r口连接消声器，a口与第一保压电磁阀303连接，第一保压电磁阀303的r口接堵头，a口接拉伸气缸的上接头。下电磁阀组包括第二进气电磁阀304和第二保压电磁阀305，其中第二进气电磁阀304的r口接消声器，a口与第二保压电磁阀305连接，第二保压电磁阀305的r口接堵头，a口接拉伸气缸4的下接头。
34.若当前磨机对工件的实际压力大于设定压力时，拉压力传感器10把测得的压力信息传递给plc控制器，plc控制器输出控制信号降低气缸控制器的输出气压，气缸控制器301接收控制信号，由于气缸控制器的输出气压降低，因此出气压强也随之降低，上下电磁阀组的进气量减少，因此减少磨盘气缸的下压力，使磨机对工件的实际压力等于设定压力。若当前磨机对工件的实际压力小于设定压力时，拉压力传感器10把测得的压力信息传递给plc控制器，plc控制器输出控制信号增加输出气压，气缸控制器接收电信号，增强出气压强，上
下电磁阀组的进气量增加，增大磨盘气缸的下压力，使磨机对工件的实际压力等于设定压力；拉压力传感器实现了压力的实时监控，进而通过plc控制器自动计算需要调节的气压数值，通过控制气缸控制器输出气压，以控制拉伸气缸的输出拉压力。通过动态调节气缸控制器的输出气压，以实现磨机对工件压力的动态补偿，可以使磨盘对工件的压力始终保持在相对稳定的状态，从而使加工出来的产品其各方面参数都大致相同。
35.实施例2
36.参见图5，在本技术中，为了实现磨机对工件压力的动态调整，plc控制器在接收到拉压力传感器检测到的磨机对工件的压力信号后，需要对压力信号数值化处理，并计算气缸控制器所需调整的气压数值，将需要调整的气压数值以电信号的形式传递给气缸控制器，为了更准确的输出气压数值调整信号，plc控制器主要包括以下三个模块，分别是：
37.函数计算模块、压力调节模块、误差补偿与异常处理模块。
38.其中，函数计算模块用于在接收到拉压力传感器的压力信号后，对压力信号进行计算，通过预设的函数关系计算出拉伸气缸的输出拉压力，并根据输出拉压力进一步计算气缸控制器需输出气压，并根据输出气压生成相应的控制信号。
39.具体的，通过受力分析，我们可知，磨机对工件的实时压力等于磨盘自重加气缸所施加的力。结合对正压和逆压的定义，将气缸施加的力为竖直向下，称为压力，即正压，其数值大于零；若为竖直向上，则称为拉力，即逆压，其数值小于零。
40.因此，磨机对工件的实时压力的函数表达式如下：
41.f(实)＝f(盘) f(气)；
42.其中，f(实)为磨机对工件的实时压力，f(盘)为磨盘自重，f(气)为气缸所施加的力。
43.由于气缸所施加的力的大小由气缸控制器的输出气压决定，而气缸所施加的力的方向由电磁阀的开合决定。因此在讨论f(气)的大小时，仅研究气缸控制器的气压与f(气)之间的关系即可。通过大量的实验数据，f(气)与气缸控制器的输出气压存在正比关系。在本实施例中，将气缸控制器输出下限气压设置为0mpa，上限气压设置为0.6mpa时，由于控制器的数字量0-4000，对应输出的模拟量电压为0-10v，也均为线性变化，故数字量变化时产生的线性变化，也对应了气缸控制器输出气压的线性变化，即f(气)的线性变化。由此可得：
44.f(气)＝k*a b
45.其中，a为plc控制器给定的数字量。
46.在操作生产中，磨机对工件的实时压力需要等于设定压力，而设定压力是已知量，则plc控制器给定的数字量可以通过以下表达式获得：
47.a＝(f(气)-b)/k
48.我们可以通过设定压力，推算出相应的电信号给到气缸控制器调整输出气压。
49.进一步的，由于在实际操作过程中，由于磨机气压波动及磨盘差异性，导致设定压力与研磨设备对工件的实际压力存在误差。因此，在本技术中，将上述一次函数，拆分为多个分段一次函数，进行压力矫正。
50.在本实施例中，plc控制器进行压力矫正的步骤包括以下步骤：
51.s1、将上磨盘上升至顶端后，缓慢下降，使盘悬挂于空中，此时拉压力传感器的获得的信号即磨盘自重。
52.s2、逆压矫正，使气缸控制器的气体流向从下往上，此时f(气)的方向向上；
53.plc控制器向气缸控制器输出预设的数字量，使气缸控制器气压产生变化，从而利用拉压力传感器10获取工件受到的实际压力。然后改变输出的数字量，再次利用拉压力传感器10获取工件受到的实际压力。其中预设的数字量的值需满足，工件受到的实际压力所在的区间包含在设定压力的取值范围内。
54.s3、正压矫正，方法与逆压矫正相似，但是需要使气缸控制器的气体流向改名为从上往下，使f(气)的方向向下。
55.s4、当正压矫正结束后，将矫正过程中，plc控制器向气缸控制器输出的数字量和拉压力传感器检测到的对应的实际压力存储到存储器中，plc控制器根据存储器中的数字量和对应的实际压力生成plc控制器输出的数字量的计算函数。
56.在具体使用运行时，首先使用预压压力，即调用plc控制器通过函数输出压力。这样做的目的是，可以节省拉压力传感器的调节时间，快速的使压力达到设定值附近。如果拉压力传感器故障，也可以屏蔽压力调节模块，使机台继续运行。
57.具体的，因为拉压力传感器的存在，本来当设定值不等于实际值时，对应的调节气缸控制器就可以实现压力控制的。但是函数计算模块输出的控制信号会很快的控制气缸控制器的输出气压，因此工件受到的压力可能会在较短的时间内进行较大的调整，在加工易碎的工件时，容易对工件本体进行损坏。
58.本技术的plc控制器还包括压力调节模块，用于调整气缸控制器输出气压的改变的速度，以此避免拉伸气缸短时间内进行较大的调整
59.由于在本实施例中采用的函数计算模块的扫描周期大致在1-5ms之间，但是为了调节压力的稳定，以及由于气压对压力控制的滞后性，压力调节模块采用恒定周期调节磨机压力，例如，将周期设为200ms。所以，虽然直接通过函数计算模块输出控制信号可以使拉伸气缸调节压力较快的到达设定压力，但是相应的精度却会降低。比如说函数计算模块输出控制信号，使得拉伸气缸每200ms调节压力20kg，若设定压力为300kg，则从0kg到达设定压力需要3s。很明显此时压力可调节的精度即为20kg，这样的精度是不能满足生产需求的。
60.当我们把函数计算模块的调节精度设置成每200ms调节压力2kg时，那么，同样达到300kg压力，系统需要运行30s，如此长时间的调节时间自然也是生产所不能允许的。
61.因此，在本实施例中，plc控制器还包括了压力调节模块，将输出调节信号中对于气缸控制器输出气压的调节速度，设置成高速调节值和低速调节值两部分，分别在设定压力与实际压力相差大于等于15kg和小于等于15kg时工作。例如，初始的实际压力为0kg，设定压力为300kg，当实际压力处于0～285kg的范围内时，输出的控制信号可以使拉伸气缸以每200ms调节压力20kg的速度进行压力调节，当实际压力值来到285kg时，以每秒调节压力3kg的速度进行调节，这样整个压力调节的过程会被控制在6s以内，能够满足工件加工的精度要求。
62.示例性的，在本实施例中还可以同时增加设定压力的允许误差范围，如设定300kg,但是误差上限是2kg，下限是1kg时，则系统认为压力在299kg《实际压力《302kg之间时都判断系统压力稳定。
63.进一步的，在慢降过程中，上磨盘会逐渐接触到下磨盘。而此时的上磨盘只能慢慢的接触，否则就会导致放置在下盘上的玻璃破碎，即此时需要输出一个较小的压力。但是由
于plc控制器的输出的控制信号是由数据逐渐比较得出来的，因此不能直接输出压力大小。
64.在本实施例中，可以利用函数计算模块直接计算输出气压。同时也解决了压力调节模块使得气缸控制器输出的初始压力只能为0的情况。只要第一步首先利用函数计算模块计算得到一个大致压力，这个压力虽然不是完全准确，但是也误差不会太大，再代入压力调节模块，即可更快速的响应调节。
65.本技术的plc控制器还包括误差补偿与异常处理模块由于拉压力传感器安装位置的原因，气缸连接杆的部分重量会导致压力存在一点偏差。故除了函数计算模块和压力调节模块调节系统外，本技术还引入了误差补偿模块，用于对压力作一定的补偿。同时由于部分难以消除的摩擦，误差补偿模块在不同压力情况都可以通过手动输入数值进行补偿。
66.根据上述实施例中的内容，本技术的plc控制器主要由三部分组成。首先函数计算模块输出一个预设压力，在经过预设参数设置的延时时间到达后，即可自动切换至压力调节模块，以维持磨盘压力的稳定。同时误差补偿模块会时刻对压力进行校正。
67.实施例3
68.参见图5，为本技术实施例提供的用户控制面板的示意图，实施例3提供了本技术提供的一种研磨设备压力差异自动补偿系统在研磨设备上的实际应用场景。
69.对于新出厂的设备，需先通过用户控制面板，将磨盘上升至顶端，即气缸的上感应器感应到后限位进行自锁。然后长按“压力校正”按键即可，此时磨盘会自动下降，无需人为操作，其压力校正主要分为三段，依次进行：盘重矫正——逆压矫正——正压矫正。
70.1、盘重校正。当上盘下降至快慢转换信号处时，此时上磨盘悬空，此时获取的压力传感器的数值即为盘重。
71.2、逆压校正。盘重校正完成后，磨盘继续下降至与下磨盘接触。此时打开下进气电磁阀、下保压电磁阀和上保压电磁阀。并每间隔大约15s改变一次气缸控制器的输出压强，同时记录此时对应的传感器压力大小，即可换算成实际压力大小。
72.3、正压校正。同逆压校正，只是需要打开的电磁阀变成了上进气电磁阀、上保压电磁阀和下保压电磁阀。
73.在实际生产时，员工无需太多操作，只要在控制面板的参数设置界面上设置需要的正确压力值，所有的程序即会自动运行。
74.应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本技术实施例的实施过程构成任何限定。
75.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
76.以上所述实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本技术的保护范围之内。