发布日期：2023/1/16

江苏吉泰科电气股份有限公司提供

摘要：介绍捣固机控制工艺，提出电气控制系统的控制策略,设计变频器控制方案。采用GKAKE变频器驱动直线电机，取得满意的运行效果。
关键词：捣固机；变频器；直线电机

引言

一、直线电机行业介绍
捣固机是由直线电机构成的，在介绍捣固机前，先介绍下直线电机的优点机行业应用，直线电机的优点，直线位移机构的传动元件和执行元件相结合。按能量转换定理，进给机构的直线电机可分为同步电动机和异步电动机。直线电机结构紧凑、功率损耗小、快移速度高、加速度高、运动噪声低等优点，直线电机 驱动方式与旋转电机驱动方式的最大区别是，取消了从电动机到工作台之间的一切机械中间传动环节，实现了“零传动”，避免了丝杠传动中的反向间隙、惯性、摩擦力和刚性不足等缺点。

1. 在工业与自动化中的应用
由于直线电机有其自身独特的优点，因此在机械设备和机床中的机电一体化方面得到广泛应用，如直线电机驱动的冲床，电磁锤、螺旋压力机、电磁打箔机、压铸机和型材轧制牵引机等。在机械加工机床中用于往复运动的动力源—直线电磁驱动装置在车铣、刨、磨、插、锯、拉等机床中得到应用，替代传统机械传动装置。在激光机械、半导体制造设备上也应用了直线电机驱动的X-Y工作台。以及用于组合机床自动化生产机床间直线电机驱动传送线，用于浮法玻璃生产线上的熔融金属搅拌器。用于电网中的直线电机驱动真空断路器，用于选矿的直线电机铁磁分离器。 用于冶金工业中的电磁泵、液态金属搅拌器。用于纺织工业中的直线电机驱动的电梭子、割麻装置以及各种自动化仪表和电动执行机构。
2. 在交通运输业中的应用
直线电机技术在磁悬浮列车方面是很重要的应用，在交通技术发展上是一个很大的突破，除此之外，还有直线电机驱动的电磁推进器，直线电机驱动的地铁，直线电机驱动的公路高速电动车等。
3. 在物料输送与搬运方面的应用
直线电机在各种物料输送和搬运方面具有独特的优势，例如：在垂直输送方面有直线电机电梯、升降机；在平面输送方面有直线电机驱动的邮政包件分拣输送线、行李分拣输送线、钢材生产输送线、电气、电子、机械加工生产线、食品加工线、制药生产线等各种工业加工线、装配线、检测线，商场、医院等场合的物料输送及立体仓库的搬运、立体汽车库的调度等。
4. 在民用与建筑业方面的应用
在民用与建筑业方面直线电机也得到广泛应用，如：直线电机驱动的门与门锁、窗与窗帘、床、餐桌、椅等，达有用直线电机驱动的洗衣机、干燥机、晾衣架、电动工具、搬手、拧紧装置等。
5. 直线电机在计算机及办公设备领域的应用
在计算机光驱设备，输入输出设备当中，如数字扫描仪、打印机、都采用了直线电机驱动。在办公设备中如绘图、笔式记录仪等直线电机也得到应用。
6. 在军事、医疗及其它方面
目前国外已把直线电机应用到电磁炮、潜艇、军用仿真设施中，在卫星和宇宙飞船上也采用了一些直线电机。在医疗仪器中已经出现了直线电机驱动的人工心脏、盲人触觉模拟器以及在电疗、磁疗按摩捶击等方面也应用了直线电机。玩具业也大量使用了直线电机。

二、 直线电机驱动捣固机与传统捣固机优势
 

1. 传统捣固机工作原理
通过电机减速机，利用减速机输出轴旋转，通过联轴器、变速机构、凸轮轴系、凸轮缘圆周运动，将捣固锤抛起400mm，锤杆通过上、下部机架、导向装置将锤杆准确进入煤槽。通过凸轮轴系连续的圆周运动将捣固锤上下抛起，实现连续捣固
2. 传统捣固机出现的问题
1) 砸锤问题由于锤杆与导向装置之间存在间隙较大，在捣固过程中，受外力的作用下，捣固锤无法垂直落入煤槽，造成砸锤。
2) 减速机齿轮打齿问题由于导向不准确，捣固锤在捣固过程中经常摆动，迫使捣固锤做无规则运动，致使捣固减速机在捣固过程中受到不均匀的外力的碰撞，经过长时间的不规则运动，造成减速机齿轮打齿。
3) 机架开裂问题由于原机架设计的钢结构较软，部分受力部位薄弱，再加上捣固锤的自重约400Kg，受无规则运动的击打和捣固过程中的震动力，日积月累，捣固机机架钢结构疲劳作业，造成机架开裂。
4) 弹性元件损坏问题由于原导向机构导向不准确，捣固锤杆在捣固过程中的摆动，弹性元件受外力击打，造成频繁损坏。
5) 设备容损件维护不方便，捣固杆的摩擦片要定期更换，如在生产中有摩擦片脱落挤在偏心轮里，致使捣固杆无法起锤，这种问题处理方式：放开固定丝，取出摩擦片，放下捣固杆，更换新的摩擦片与捣固杆，维修周期长，费用高，影响生产。

三、 采用GTAKE变频直线电机方案
1、 直线电机捣固机组成
单锤捣固机组成，有一台GK600-4T132G/160L,四台直线电机，额定功率17.5KW，额定电流35A，额定推力2500N，级数六级，功率因数0.54,一根480Kg锤杆，台架，导向轮及辅助机械，电控系统有西门子S7-300PLC与Wincc组成。
2、 变频器驱动直线电机，四台直线电机为并联方式
变频器同时为四台电机供电，采用V/F控制方式。
控制参数

A0-09=0

V/F控制

B0-01=2

频率主给定方式模拟量AI1

B0-08=15.35

最大频率

B0-09=15.35

频率上线

B1-00=1

端子控制

B1-13=1     

 自由停车

B2-01=0.05

加速时间

C0-01=3       

端子X1功能正转运行

C1-00=3       

变频器运行中

C1-02=14      

故障输出

D0-00=0       

普通电机

D0-01=70

额定功率

D0-02=380  

额定电压

D0-03=140 

额定电流

D0-04=15.35

额定频率

D0-05=6      

级数

D0-06=306 

额定转速

四、吉泰科控制机控制系统优势
1. 采用变频器驱动直线电机工作效率提高，在运行高度都在400mm,传统捣固机运行次数在60次左右，采用变频器驱动直线电机运行次数在67次左右。
2. 由于锤杆与电机线圈间的间隙在2mm左右，间隙小，不存在传统捣固机砸锤现象。
3. 直线电机为直驱方式运行，没有减速机，不存在减速机的磨损与维修，减少了故障点。
4. 老式捣固机为摩擦式，摩擦片要经常更换保养，曾加维护成本，维修时间，并且故障率高，影响生产，变频直线电机式捣固机没有摩擦片，节约维护成本维护时间。
5. 设备稳定性提高，增加生产效率，有与原理不同，没有减速机、摩擦片等机械装置减小了设备重量，在同等重量下台架的使用寿命增长。

五、结束语
以上解决方案，已经得到多个场合应用，得到厂家认可，长期使用，运行平稳，控制效果优秀，获得用户好评。