專利名稱：一種用于無油干式真空泵雙驅(qū)動主軸控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無油真空獲得領(lǐng)域，具體地說是一種用于無油干式真空泵雙驅(qū)動主軸控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前雙軸無油真空泵的驅(qū)動均采用一根軸為主動軸，另一根為從動軸。主動軸與從動軸之間安裝兩個傳動比是1:1的傳動齒輪，只在主動軸上安裝一臺交流異步電動機，另一根軸靠齒輪傳遞，造成無油真空泵工作噪音大，齒輪磨差損耗大，直接影響無油真空泵的壽命。另外傳動齒輪要求具有極高的加工精度和齒輪潤滑劑，使成本加大齒輪加工難度和齒輪潤滑劑成本都很難控制，進而影響泵整體性價比的提高。隨著電子行業(yè)飛速發(fā)展，電子部件價格不斷下降，電動機變頻控制應用日益廣泛和技術(shù)日益成熟，為研制雙軸無油真空泵的驅(qū)動提供了有力的外部條件。無油干式真空泵因其潔凈無油，維護周期長等優(yōu)勢在眾多領(lǐng)域有非常好的應用前景，如用于食品、醫(yī)藥領(lǐng)域以提高衛(wèi)生安全標準，用于光伏和半導體芯片制造產(chǎn)業(yè)以提高光電轉(zhuǎn)換效率和提高產(chǎn)品性能。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種用于無油干式真空泵雙驅(qū)動主軸控制系統(tǒng)，一套以CPU為核心加兩個變頻器組成的控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對無油干式真空泵智能化管理與控制。為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:—種用于無油干式真空泵雙驅(qū)動主軸控制系統(tǒng)，它包括雙軸無油干式真空泵機械部分，其特征在于:還增設電動機控制部分；其中，雙軸無油干式真空泵的每一根軸上分別裝有電動機、定位齒輪和編碼器，電動機控制部分通過安裝在電動機軸上的編碼器，將采集輸出脈沖數(shù)據(jù)信號同時接至交流變頻器和CPU單元的輸入端，實現(xiàn)電動機轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制。所述電動控制部分包括第1、2交流變頻器、人機界面及CPU單元；每一根軸上電動機的輸入端分別與第1、2交流變頻器輸出端連接，其信號輸出端分別接各交流變頻器信號接收端，所述各編碼器輸出脈沖數(shù)據(jù)信號與對應第1、2交流變頻器相接，同時接CPU單元的輸入端，作為電機速度和位置反饋；CPU單元一路輸出控制端分別接至第1、2交流變頻器輸入端，完成交流變頻器參數(shù)設置和啟?？刂疲硪宦份敵龆宋恢貌钚盘柦又恋?交流變頻器輸入端作為同步調(diào)節(jié)，CPU單元與人機界面連接。所述編碼器采用增量式編碼器。所述電動機可采用三相交流異步電動機或伺服電動機或永磁同步電動機。CPU單元還包括通訊模塊，可采用485通訊模塊或擴展模塊PR0FIBUS-DP或CANopen或DeviceNet,可以實現(xiàn)上述電動機本地和遠程控制。
一種用于無油干式真空泵雙驅(qū)動主軸控制系統(tǒng)，它包括雙軸無油干式真空泵機械部分，其特征在于還增設電動機控制部分；其中，雙軸無油干式真空泵的每一根軸上分別裝有電動機和兩個編碼器；電動機控制部分通過安裝在電動機軸上的兩編碼器，將采集輸出脈沖數(shù)據(jù)信號分別接至對應第1、2交流變頻器和CPU單元的輸入端，實現(xiàn)電動機轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制。所述控制部分包括第1、2交流變頻器、人機界面和CPU單元；每一根軸上電動機的輸入端分別與第1、2交流變頻器輸出端連接，其輸出信號端分別接各交流變頻器的信號接收端，所述各編碼器輸出脈沖數(shù)據(jù)信號分別對應接至第1、2交流變頻器和CPU單元的輸入端，作為速度和位置反饋；CPU單元一路輸出控制端分別接至第1、2交流變頻器輸入端作為變頻器參數(shù)設置和啟?？刂?，另一路輸出端位置差信號接至第2交流變頻器輸入端作為同步調(diào)節(jié)，CPU單元與人機界面連接。所述真空泵的每一根軸還可分別裝有定位齒輪。所述真空泵的每一根軸上的兩個編碼器，分別采用增量式編碼器和絕對值編碼器。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下有益效果:1.本發(fā)明由于安裝在雙軸上兩個位置同步定位齒輪，以及電動動、交流變頻器、編碼器部件和通過控制部分的精確控制，使無油干式真空泵雙主軸運轉(zhuǎn)保持位置同步，同時完成干式真空泵運轉(zhuǎn)時的轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)力矩、瞬時功率、故障等實時顯示。2.本系統(tǒng)由于不是采用齒輪直接傳送動力轉(zhuǎn)矩，使泵體工作時噪聲明顯降低下降10 15dB(A)，對于大功率無油泵系統(tǒng)尤為明顯。噪聲指標是無油泵的重要技術(shù)之一，故降低噪聲對無油泵的性能有較大貢獻。3.由于采用變頻器控制調(diào)節(jié)，增加了電動機的轉(zhuǎn)速，進而使無油泵系統(tǒng)的極限真空度指標提聞I 2個數(shù)量級。4.通過雙主軸分別設有電動機驅(qū)動，改變了齒輪傳遞方式，由力矩承載變?yōu)槲恢脗鬟f，減少了齒輪傳動機械損耗、提高整機壽命，同時降低生產(chǎn)成本。5.由于增加了對泵系統(tǒng)參數(shù)控制和調(diào)節(jié)，可以實現(xiàn)本地和遠程控制，提高了自動化程度。6.本發(fā)明另一方案系統(tǒng)的每根軸上可以裝有兩個編碼器，并可去掉定位齒輪，使系統(tǒng)位置控制精度更高，進一步降低生產(chǎn)成本。


圖1為本發(fā)明第一種控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明第二種控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為圖2控制系統(tǒng)實施例結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明控制系統(tǒng)電路原理圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施方式對本發(fā)明方案作進一步詳細說明。如圖1、4所不,為本發(fā)明第一種控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不意圖和電路原理圖。1.一種用于無油干式真空泵雙驅(qū)動主軸控制系統(tǒng)，它包括雙軸無油干式真空泵機械部分，其特征在于:還增設電動機控制部分；其中，雙軸無油干式真空泵P的每一根軸1、2上分別裝有電動機、定位齒輪和編碼器，電動機控制部分通過安裝在電動機軸上的編碼器，將采集輸出脈沖數(shù)據(jù)信號同時接至交流變頻器和CPU單元的輸入端，實現(xiàn)電動機轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制。所述電動控制部分包括第1、2交流變頻器、人機界面及CPU單元；每一根軸上電動機的輸入端分別與第1、2交流變頻器輸出端連接，其信號輸出端分別接各交流變頻器信號接收端，所述各編碼器輸出脈沖數(shù)據(jù)信號與對應第1、2交流變頻器相接，同時接CPU單元的輸入端，作為電機速度和位置反饋；CPU單元一路輸出控制端分別接至第1、2交流變頻器輸入端，完成交流變頻器參數(shù)設置和啟?？刂?，另一路輸出端位置差信號接至第2交流變頻器輸入端作為同步調(diào)節(jié)，CPU單元與人機界面連接。所述編碼器采用增量式編碼器。 所述電動機采用三相交流異步電動機或伺服電動機或永磁同步電動機。CPU單元還包括遠程通訊模塊可采用485通訊模塊或擴展模塊PROF IBUS-DP或CANopen或DeviceNet,可以實現(xiàn)上述電動機本地和遠程控制。本發(fā)明提供一套以CPU為核心加兩個交流變頻器組成的控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對無油干
式真空泵智能化管理與控制。CPU單元與人機界面相連完成對雙軸運行參數(shù)的設置，實時顯示兩個電動動機轉(zhuǎn)矩變化，位置同步狀態(tài)以及工作轉(zhuǎn)速的運行數(shù)據(jù)。兩個交流變頻器完成對雙電動機變頻及驅(qū)動，通過安裝在電動機軸上的編碼器，將采集輸出數(shù)據(jù)作為速度反饋信號連接到交流變頻器，實現(xiàn)電動機轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制。在雙軸之間的定位齒輪Gl，G2仍然保留，作用由扭矩承載變?yōu)槲恢眯畔鬟f。其主要目的有兩點，一是在泵體安裝時完成雙軸的初始定位；二是避免突發(fā)事件造成泵體損壞，起到保護泵體的作用。如圖1、4所示，本實施例中，雙軸無油干式真空泵部分包括中第1、2電動機M1、M2采用三相交流異步電動機，該泵兩軸上分別裝有的第1、2編碼器均采用增量式編碼器為傳感器，采用型號CAS416 ;第1、2交流變頻器采用型號CMR-VB4A0011BA ;CPU單元包括CPU處理器、供電電源模塊和通訊模塊，其中通訊模塊與CPU處理器的端口 RX2、TX2連接，CPU處理器的端口 RXUTXl與人機界面連接，采用芯片C8051F040 ;電源模塊采用AMS1117。該系統(tǒng)工作工作原理及過程:第1、2三相交流異步電動機的轉(zhuǎn)子與雙軸無油干式真空泵P的兩根轉(zhuǎn)軸相連，該兩電動機旋轉(zhuǎn)時帶動雙軸無油真空泵P兩根軸旋轉(zhuǎn)，第1、2編碼器與電動機主軸連接，第1、2電動機Ml、M2工作在主從模式下，即第2電動機M2與第I電動機Ml保持隨動關(guān)系。當控制系統(tǒng)工作時，通過第1、2電動機M1、M2旋轉(zhuǎn)同時第1、2編碼器產(chǎn)生與之對應的速度和位置輸出信號，控制系統(tǒng)對該輸出信號進行采集；當?shù)?、2電動機Ml、M2出現(xiàn)速度或位置偏差時，CPU處理器對第2電動機M2速度或位置進行調(diào)節(jié)，使之與第I電動機Ml保持同步。電動機的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、功率參數(shù)通過人機界面顯示,這些參數(shù)也可通過通訊模塊進行遠程監(jiān)控。一種用于無油干式真空泵雙驅(qū)動主軸控制系統(tǒng)，它包括雙軸無油干式真空泵機械部分，其特征在于還增設電動機控制部分；其中，雙軸無油干式真空泵P的每一根軸1、2上分別裝有電動機和兩個編碼器；電動機控制部分通過安裝在電動機軸上的兩編碼器，將采集輸出脈沖數(shù)據(jù)信號分別接至對應第1、2交流變頻器和CPU單元的輸入端，實現(xiàn)電動機轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制。所述控制部分包括第1、2交流變頻器、人機界面和CPU單元；每一根軸上電動機的輸入端分別與第1、2交流變頻器輸出端連接，其輸出信號端分別接各交流變頻器的信號接收端，所述各編碼器輸出脈沖數(shù)據(jù)信號分別對應接至第1、2交流變頻器和CPU單元的輸入端，作為速度和位置反饋；CPU單元一路輸出控制端分別接至第1、2交流變頻器輸入端作為變頻器參數(shù)設置和啟?？刂?，另一路輸出端位置差信號接至第2交流變頻器輸入端作為同步調(diào)節(jié)，CPU單元與人機界面連接。所述真空泵P的每一根軸1、2上的兩個編碼器，分別采用增量式編碼器和絕對值編碼器。如圖2所示，為本發(fā)明另一種控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。與第一種方案的主要區(qū)別是:在雙軸無油干式真空泵P的每一根軸上分別裝有電動機和兩個編碼器不含有定位齒輪。結(jié)合附圖2對其結(jié)構(gòu)進一步描述:第1、2交流電動機的轉(zhuǎn)子分別與雙軸無油干式真空泵P的兩根轉(zhuǎn)軸1、2相連，電動動機旋轉(zhuǎn)時帶動雙軸無油真空泵P兩根軸旋轉(zhuǎn)，第I 4編碼器分別與第1、2電動機主軸連接，第1、3編碼器采用增量式編碼器，第2、4采用絕對值編碼器，增量式編碼器作為速度反饋信號，絕對值編碼器作為位置反饋信號。速度反饋信號與交流變頻器組成速度閉環(huán)調(diào)節(jié)，位置反饋信號與CPU單元組成位置閉環(huán)調(diào)節(jié)；電動機Ml、M2工作在主從模式下，即第2電動機M2與第I電動機Ml保持隨動關(guān)系。該系統(tǒng)工作過程:當控制系統(tǒng)工作時，通過第1、2電動機M1、M2旋轉(zhuǎn)同時第I 4編碼器分別產(chǎn)生與之對應的速度和位置輸出信號，控制系統(tǒng)對該輸出信號進行采集；當?shù)?br> 1、2電動機M1、M2出現(xiàn)速度或位置偏差時，CPU單元對第2電動機M2速度或位置進行調(diào)節(jié)，使之與第I電動機Ml保持同步。電機的轉(zhuǎn)速,轉(zhuǎn)矩,功率參數(shù)通過人機界面顯示,這些參數(shù)也可通過通訊模塊進行遠程監(jiān)控。另外，在真空泵P的每一根軸上還可以分別裝有定位齒輪G1、G2。如圖3所示，為第二種控制系統(tǒng)實施例結(jié)構(gòu)示意圖。在圖2中方案的基礎(chǔ)上，每一根軸上還可分別增裝有定位齒輪Gl、G2 ;原因在于:當控制系統(tǒng)出現(xiàn)異常或兩主軸力矩嚴重不均衡時定位齒輪Gl、G2對真空泵起到保護作用。
權(quán)利要求
1.一種用于無油干式真空泵雙驅(qū)動主軸控制系統(tǒng)，它包括雙軸無油干式真空泵機械部分，其特征在于:還增設電動機控制部分；其中，雙軸無油干式真空泵(P)的每一根軸(1、2)上分別裝有電動機、定位齒輪和編碼器，電動機控制部分通過安裝在電動機軸上的編碼器，將采集輸出脈沖數(shù)據(jù)信號同時接至交流變頻器和CPU單元的輸入端，實現(xiàn)電動機轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制。
2.按權(quán)利要求1所述的一種用于無油干式真空泵雙驅(qū)動主軸控制系統(tǒng)，其特征在于:所述電動控制部分包括第1、2交流變頻器、人機界面及CPU單元；每一根軸上電動機的輸入端分別與第1、2交流變頻器輸出端連接，其信號輸出端分別接各交流變頻器信號接收端，所述各編碼器輸出脈沖數(shù)據(jù)信號與對應第1、2交流變頻器相接，同時接CPU單元的輸入端，作為電機速度和位置反饋；CPU單元一路輸出控制端分別接至第1、2交流變頻器輸入端，完成交流變頻器參數(shù)設置和啟?？刂疲硪宦份敵龆宋恢貌钚盘柦又恋?交流變頻器輸入端作為同步調(diào)節(jié)，CPU單元與人機界面連接。
3.按權(quán)利要求1或2所述的一種用于無油干式真空泵雙驅(qū)動主軸控制系統(tǒng)，其特征在于:所述編碼器采用增量式編碼器。
4.按權(quán)利要求1或2所述的一種用于無油干式真空泵雙驅(qū)動主軸控制系統(tǒng)，其特征在于:所述電動機可采用三相交流異步電動機或伺服電動機或永磁同步電動機。
5.按權(quán)利要求1所述的一種用于無油干式真空泵雙驅(qū)動主軸控制系統(tǒng)，其特征在于:CPU單元還包括通訊模塊，可采用485通訊模塊或擴展模塊PROFIBUS-DP或CANopen或DeviceNet,可以實現(xiàn)上述電動機本地和遠程控制。
6.一種用于無油干式真空泵雙驅(qū)動主軸控制系統(tǒng)，它包括雙軸無油干式真空泵機械部分，其特征在于還增設電動機控制部分；其中，雙軸無油干式真空泵(P)的每一根軸(1、2)上分別裝有電動機和兩個編碼器；電動機控制部分通過安裝在電動機軸上的兩編碼器，將采集輸出脈沖數(shù)據(jù)信號分別接至對應第1、2交流變頻器和CPU單元的輸入端，實現(xiàn)電動機轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制。
7.按權(quán)利要求6所述的一種用于無油干式真空泵雙驅(qū)動主軸控制系統(tǒng)，其特征在于:所述控制部分包括第1、2交流變頻器、人機界面和CPU單元；每一根軸上電動機的輸入端分別與第1、2交流變頻器輸出端連接，其輸出信號端分別接各交流變頻器的信號接收端，所述各編碼器輸出脈沖數(shù)據(jù)信號分別對應接至第1、2交流變頻器和CPU單元的輸入端，作為速度和位置反饋；CPU單元一路輸出控制端分別接至第1、2交流變頻器輸入端作為變頻器參數(shù)設置和啟?？刂疲硪宦份敵龆宋恢貌钚盘柦又恋?交流變頻器輸入端作為同步調(diào)節(jié)，CPU單元與人機界面連接。
8.按權(quán)利要求6所述的一種用于無油干式真空泵雙驅(qū)動主軸控制系統(tǒng)，其特征在于:所述真空泵(P)的每一根軸(1、2)還可分別裝有定位齒輪。
9.按權(quán)利要求6或7所述的一種用于無油干式真空泵雙驅(qū)動主軸控制系統(tǒng)，其特征在于:所述真空泵(P)的每一根軸(1、2)上的兩個編碼器，分別采用增量式編碼器和絕對值編碼器。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用于無油干式真空泵雙驅(qū)動主軸控制系統(tǒng)，它包括雙軸無油真空泵機械部分，還增設電動機控制部分；其中，雙軸無油真空泵的每一根軸上分別裝有電動機、定位齒輪和編碼器，控制部分包括交流變頻器、人機界面及CPU單元；通過該控制系統(tǒng)的精確控制，使無油干式真空泵雙主軸運轉(zhuǎn)保持位置同步，同時完成干式真空泵運轉(zhuǎn)時的轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)力矩、瞬時功率、故障等信息實時顯示，與傳統(tǒng)干式真空泵控制系統(tǒng)相比，本發(fā)明的應用可以降低原齒輪與軸封加工精度和省去潤滑油進而減少了生產(chǎn)成本，可提高整機壽命一倍以上。
文檔編號F04C28/00GK103104493SQ20111035632
公開日2013年5月15日 申請日期2011年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月11日
發(fā)明者李昌龍, 王光玉, 張寧, 郭麗娟, 張軍 申請人:中國科學院沈陽科學儀器研制中心有限公司