一种大型电驱动矩形真空闸板阀及运动控制方法技术

本发明专利技术提供了一种大型电驱动矩形真空闸板阀及运动控制方法，该方案通过密封盖板、流道挡板、摆杆、连接杆和止动轮运动机构，采用交流伺服阀同步电机驱动方式，配置运动控制系统，设置虚轴，建立虚轴与阀芯支板轴凸轮关系曲线，采用主从联动控制方式，实现了大型电驱动矩形真空闸板阀高速无振动、无冲击开闭。无冲击开闭。无冲击开闭。

【技术实现步骤摘要】
一种大型电驱动矩形真空闸板阀及运动控制方法


[0001]本专利技术涉及的是气动试验设备领域，尤其是一种大型电驱动矩形真空闸板阀及运动控制方法。

技术介绍

[0002]在气动试验设备中，有一些试验需要在大的真空腔体内进行，真空腔内真空度依靠引射系统抽吸作用维持。有的真空腔体的气流通道面积较大，形状为矩形，为了不影响光学测试设备测试结果，试验开始后，真空闸板阀需要高速无冲击开启，试验完成后真空闸板阀需要高速无冲击关闭，关闭后要求真空腔可靠密封。传统的真空闸板阀口径较小，流道一般都为圆形，且为了实现快速启闭都采用高压气体驱动方式，这种方式启闭速度虽然能满足试验要求，但振动冲击很大，使用寿命短，不能满足试验测试对阀门的无冲击高速开闭的要求。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的，就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种大型电驱动矩形真空闸板阀及运动控制方法的技术方案，该方案采用伺服电机驱动，结合专门开发的运动控制方法，能够实现真空闸板阀的高速无冲击开闭，适用于大口径真空闸板阀，满足高速开闭的试验需求，并且能够有效提高设备的使用寿命。
[0004]本方案是通过如下技术措施来实现的：一种大型电驱动矩形真空闸板阀，包括有驱动机构、阀体、连接机构、流道挡板、密封机构和限位块；阀体侧壁上设置有气流通道；驱动机构设置在阀体顶部；流道挡板设置在阀体内部；连接机构将流道挡板和驱动机构连接；密封机构设置在连接机构上；限位块设置在阀体内部；驱动机构能够驱动连接机构在垂直方向上伸缩运动；连接机构下行至极限位置时，密封机构在限位块的作用下能够使阀体的气流通道密封，实现气路关闭；连接机构在上行至极限位置时，流道挡板的位置与气流通道位置匹配，实现气路开路。
[0005]作为本方案的优选：连接机构为连接杆。
[0006]作为本方案的优选：密封机构包括有摆杆、密封盖板和止动轮；摆杆分别与连接机构和密封盖板活动连接；止动轮设置在密封盖板的侧面且与限位块的位置匹配；当连接机构上行至极限位置时，密封盖板处于自由收缩状态；当连接机构下行至极限位置时，止动轮与限位块接触，使密封盖板处于伸展状态，实现密封盖板完全封堵阀体的气流通道。
[0007]作为本方案的优选：驱动机构包括有交流伺服电机、电动缸以及运动控制系统；交流伺服电机能够驱动电动运动；所述电动缸与连接机构连接；运动控制系统能够控制交流伺服电机的工作；运动控制系统选择西门子运动控制系列PLC的 S7
‑
1500T系列，配置Profibus DP总线接口；真空闸板阀驱动电机带绝对编码器。
[0008]一种基于上述真空闸板阀的运动控制方法，其特征是：包括有以下步骤：a、预先设置阀门的开关过程，创建连接杆运动曲线图；
b、通过编程软件创建凸轮表，构造凸轮曲线，使控制连接杆运动曲线图与凸轮曲线同步。
[0009]作为本方案的优选：步骤a中，阀门的开关过程为：阀门关闭过程：伺服电机启动，首先加速使连接杆向下运动直至达到指定速度，然后当止动轮位于限位块上方预设距离处减速直至止动轮与限位块与接触时速度降低至0，然后再按照梯形速度运动直至连接杆伸出至极限位置时停车；阀门开启过程为阀门关闭过程的逆向运动。
[0010]作为本方案的优选：步骤b的具体实现方法为：首先按照控制系统硬件设备和网络配置完成项目组态；在控制软件设计中创建两个工艺对象：一个是线性虚轴，作为主动轴；另一个为交流伺服电机驱动的连接杆轴作为同步从轴，轴类型设置为线性轴，闭环位置传感器采用电机绝对编码器，然后配置同步轴，将虚轴作为主轴，阀芯支板轴作为从轴；使用编程软件工艺对象的凸轮编辑器创建凸轮表，构造凸轮曲线，在图形和表格中添加凸轮元素；运动控制建立的电子凸轮曲线主要依据连接杆运动曲线图，电子凸轮曲线横纵坐标运动范围选择阀门最小位置S1到全开位置S7， S1到S7位置为虚轴匀速运动时连接杆轴对应速度拐点位置，凸轮元素间的过渡部分选用B样条插补，虚轴和连接杆轴的运动范围一致，即0到Sm，凸轮创建成功后命名为camX；读取当前阀芯支板轴位置值，使用MC_GetCamLeadingValue指令在凸轮camX关系曲线上获取与当前阀芯支板轴位置值对应的虚轴位置值，采用MC_Power指令，参数ENABLE取1，使能虚轴和阀芯支板轴，采用MC_MoveAbsolute指令定位虚轴到该对应位置；使用MC_CamIn运动控制指令耦合虚轴和阀芯支板轴，启用虚轴和阀芯支板轴凸轮曲线camX，同步两者之间凸轮camX对应关系，参数SyncProfileReference值取 3立即开始启动同步；开阀时，采用MC_MoveAbsolute指令控制虚轴以/s的速度从0运动到Sm位置；关阀时，采用MC_MoveAbsolute指令控制虚轴以/s的速度从Sm运动到0位置；任务完成后，采用MC_Power指令，参数ENABLE取0，使虚轴和连接杆轴去使能。
[0011]本方案的有益效果可根据对上述方案的叙述得知，由于在该方案中通过密封盖板、流道挡板、摆杆、连接杆和止动轮运动机构，采用交流伺服阀同步电机驱动方式，配置运动控制系统，设置虚轴，建立虚轴与阀芯支板轴凸轮关系曲线，采用主从联动控制方式，实现了大型电驱动矩形真空闸板阀高速无振动、无冲击开闭。
[0012]由此可见，本专利技术与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
附图说明
[0013]图1为本专利技术阀门处于开启状态的结构示意图。
[0014]图2为本专利技术阀门处于关闭状态的结构示意图。
[0015]图3为连接杆运动曲线图。
[0016]图4为电子凸轮曲线参数化元素选点图。
[0017]图中，1为交流伺服电机，2为电动缸，3为阀体，4为密封盖板，5为止动轮，6为摆杆，7为连接杆，8为流道挡板，9为限位块，10为气流通道。
具体实施方式
[0018]本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
[0019]本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
[0020]实施例：本实施例中，真空闸板阀包括有驱动机构、阀体、连接机构、流道挡板、密封机构和限位块；阀体侧壁上设置有气流通道；驱动机构设置在阀体顶部；流道挡板设置在阀体内部；连接机构将流道挡板和驱动机构连接；密封机构设置在连接机构上；限位块设置在阀体内部；驱动机构能够驱动连接机构在垂直方向上伸缩运动；连接机构下行至极限位置时，密封机构在限位块的作用下能够使阀体的气流通道密封，实现气路关闭（如图2所示）；连接机构在上行至极限位置时，流道挡板的位置与气流通道位置匹配，实现气路开路（如图1所示）。
[0021]连接机构为连接杆。
[0022]密封机构包括有摆杆、密封盖板和止动轮本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大型电驱动矩形真空闸板阀，其特征是：包括有驱动机构、阀体、连接机构、流道挡板、密封机构和限位块；所述阀体侧壁上设置有气流通道；所述驱动机构设置在阀体顶部；所述流道挡板设置在阀体内部；所述连接机构将流道挡板和驱动机构连接；所述密封机构设置在连接机构上；所述限位块设置在阀体内部；所述驱动机构能够驱动连接机构在垂直方向上伸缩运动；所述连接机构下行至极限位置时，密封机构在限位块的作用下能够使阀体的气流通道密封，实现气路关闭；所述连接机构在上行至极限位置时，流道挡板的位置与气流通道位置匹配，实现气路开路。2.根据权利要求1所述的一种大型电驱动矩形真空闸板阀，其特征是：所述连接机构为连接杆。3.根据权利要求1所述的一种大型电驱动矩形真空闸板阀，其特征是：所述密封机构包括有摆杆、密封盖板和止动轮；所述摆杆分别与连接机构和密封盖板活动连接；所述止动轮设置在密封盖板的侧面且与限位块的位置匹配；当连接机构上行至极限位置时，密封盖板处于自由收缩状态；当连接机构下行至极限位置时，止动轮与限位块接触，使密封盖板处于伸展状态，实现密封盖板完全封堵阀体的气流通道。4.根据权利要求1所述的一种大型电驱动矩形真空闸板阀，其特征是：所述驱动机构包括有交流伺服电机、电动缸以及运动控制系统；所述交流伺服电机能够驱动电动运动；所述电动缸与连接机构连接；所述运动控制系统能够控制交流伺服电机的工作；所述运动控制系统选择西门子运动控制系列PLC的 S7
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1500T系列，配置Profibus DP总线接口；真空闸板阀驱动电机带绝对编码器。5.一种基于权利要求1所述的大型电驱动矩形真空闸板阀的运动控制方法，其特征是：包括有以下步骤：a、预先设置阀门的开关过程，创建连接杆运动曲线图；b、通过编程软件创建凸轮表，构造凸轮曲线，使控制连接杆运动曲线图与凸轮曲线同步。6.根据权利要求5所述方法，其特征是：所述步骤a中，阀门的开关过程预先设置为：阀门关闭过程：伺服电机...

【专利技术属性】
技术研发人员：褚卫华，冉伟，尹仲夏，
申请(专利权)人：四川九天真空科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：