專(zhuān)利名稱：磨床吸盤(pán)充退磁控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種充退磁控制器，特別是一種磨床電磁吸盤(pán)充退磁控制器。
背景技術(shù)：
平面磨床通常使用電磁吸盤(pán)裝夾工件，為了可靠地吸合和方便地取下工件，電磁吸盤(pán)的充退磁控制電路設(shè)計(jì)顯得尤為重要。我國(guó)目前采用的較先進(jìn)的充退磁控制器，或是通過(guò)控制可控硅的觸發(fā)導(dǎo)通來(lái)控制電壓的大小，通過(guò)控制內(nèi)部和外接繼電器(或接觸器)來(lái)完成電壓的方向切換，或是通過(guò)由四只功率管以橋式連接形成H橋逆變的主回路，輸出幅值和方向均可調(diào)的直流電壓，進(jìn)行無(wú)觸點(diǎn)輸出并直接接電磁吸盤(pán)，以實(shí)現(xiàn)電磁吸盤(pán)的充退磁控制。如本公司所申請(qǐng)的名稱為“磨床電磁吸盤(pán)充退磁控制器”(專(zhuān)利號(hào)為95104101.0)的發(fā)明專(zhuān)利，就是采用主回路無(wú)觸點(diǎn)輸出的充退磁控制器。
但目前現(xiàn)有的這些充退磁裝置仍存在許多不足之處①繼電器觸點(diǎn)頻繁切換，會(huì)因拉弧而產(chǎn)生電蝕，影響導(dǎo)通或發(fā)生粘連，從而使產(chǎn)品失效；②簡(jiǎn)單的正反向切換不能很好的使工件退磁，退磁效果很差；③“磨床電磁吸盤(pán)充退磁控制器”雖然退磁效果良好，但主回路H橋輸出功率較大，長(zhǎng)時(shí)間工作器件容易發(fā)熱而造成器件的損壞，故障率較高。另外，還有諸如可靠性差，退磁時(shí)間長(zhǎng)且精度低，抗干擾性差等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是設(shè)計(jì)一種改進(jìn)的磨床吸盤(pán)充退磁控制器，該控制器應(yīng)用繼電器加整流和H橋逆變相組合的電路，實(shí)現(xiàn)退磁無(wú)觸點(diǎn)輸出，在充磁時(shí)由繼電器輸出，即不帶載進(jìn)行切換；采用單片機(jī)控制回路，各控制回路間設(shè)置有光電藕合、定時(shí)等器件。其特點(diǎn)既發(fā)揮了整流橋加繼電器輸出抗電壓波動(dòng)和抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，又加強(qiáng)了PWM(Pulse-Width Modulation脈寬調(diào)制)驅(qū)動(dòng)加H橋輸出優(yōu)良的退磁效果。
為完成上述任務(wù)，本發(fā)明提供一種磨床吸盤(pán)充退磁控制器技術(shù)解決方案，該方案由主回路和控制回路組成，主回路包括H橋逆變電路，控制回路包括輸出電壓正反切換控制及輸出電壓幅值控制，其特點(diǎn)是在H橋逆變電路的對(duì)角上連接有兩個(gè)繼電器K1、K2，其中繼電器K1與功率管T2并聯(lián)并與濾波電路連接，繼電器K2與功率管T3并聯(lián)并與整流電路D1相連，充磁時(shí)通過(guò)繼電器輸出直流電壓，退磁時(shí)輸出由繼電器切換到H橋，并直接與電磁吸盤(pán)連接；控制回路由單片機(jī)、光電藕合器、定時(shí)器等組成并相互連接，控制回路對(duì)輸出電壓正反切換及輸出電壓幅值進(jìn)行控制。
單片機(jī)通過(guò)光電藕合器控制繼電器輸出直流電壓進(jìn)行充磁，退磁時(shí)單片機(jī)通過(guò)光電藕合器控制定時(shí)器的觸發(fā)端使輸出端Q控制功率管T1、T4和功率管T2、T3輪換導(dǎo)通，使輸出電壓進(jìn)行正反向切換，同時(shí)單片機(jī)輸出信號(hào)可調(diào)的高頻脈沖，通過(guò)光電藕合器件控制定時(shí)器的觸發(fā)端，使輸出端Q觸發(fā)功率管T2、T4的導(dǎo)通，以調(diào)節(jié)退磁輸出電壓的幅值大小。
單片機(jī)的程序控制可根據(jù)不同磨床的技術(shù)指標(biāo)和不同材料的退磁曲線進(jìn)行編程。
本發(fā)明的貢獻(xiàn)是消除了控制器在充磁時(shí)功率管的功耗，大大降低了對(duì)功率管的功耗要求。使其僅在退磁時(shí)作為H橋使用，提高了控制器的可靠性，降低了制造成本。另外，由單片機(jī)控制的充退磁過(guò)程，可滿足需求的退磁周期和退磁時(shí)間，得到良好的退磁效果。
本發(fā)明在下面將結(jié)合附圖和具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明


附圖1為本發(fā)明的工作原理方框圖；附圖2為本發(fā)明的工作電路結(jié)構(gòu)圖；附圖3為本發(fā)明的控制電路結(jié)構(gòu)圖；其中I電源；II輸出驅(qū)動(dòng)(觸發(fā)器)；III輸入(狀態(tài)控制)；VI控制回路(單片機(jī))。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明技術(shù)解決方案的思路是①磨床吸盤(pán)的充磁由單片機(jī)控制，主回路采用繼電器輸出，繼電器觸點(diǎn)維持保持狀態(tài)，不頻繁切換，避免了觸點(diǎn)的電蝕。②退磁控制由單片機(jī)切換到退磁狀態(tài)，由程序根據(jù)不同吸盤(pán)的指標(biāo)和不同材料的退磁曲線要求綜合分析，確定可滿足需求的退磁周期和退磁時(shí)間，達(dá)到良好的退磁效果。③電路采用單片機(jī)PWM(Pulse-Width Modulation脈寬調(diào)制)方式驅(qū)動(dòng)H橋輸出退磁，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成退磁，避免了功率管長(zhǎng)時(shí)間處于工作狀態(tài)，從而延長(zhǎng)了功率管的壽命，降低了故障。
如附圖1工作原理所示，本發(fā)明的交流輸入分為兩路，一路經(jīng)過(guò)變壓器的變壓及整流穩(wěn)壓接控制回路，為控制部分提供電源；另一路經(jīng)過(guò)整流、濾波再經(jīng)過(guò)H橋逆變形成直流輸出并直接與磨床的電磁吸盤(pán)相連。H橋逆變是由四只全控功率管組成的，控制部分發(fā)出的各種觸發(fā)信號(hào)分別觸發(fā)四只功率管的導(dǎo)通與否、控制繼電器的吸合與否，進(jìn)而使H逆變橋輸出幅值和方向均可調(diào)的直流電壓。
控制回路可分為三個(gè)部分1)外部狀態(tài)控制，2)電壓方向控制，3)電壓幅值控制。外部狀態(tài)控制部分主要是接收外來(lái)的充、退、停磁控制信號(hào)并通過(guò)光電藕合器輸入給單片機(jī)，由單片機(jī)判斷控制信號(hào)，如果為充磁信號(hào)則單片機(jī)使繼電器閉合輸出直流電壓；如果為退磁信號(hào)則單片機(jī)通過(guò)觸發(fā)器分別觸發(fā)H橋逆變中的四只功率管，通過(guò)其導(dǎo)通與否及導(dǎo)通與關(guān)斷的比例來(lái)控制輸出電壓的方向及正反向頻率。通過(guò)以上控制回路，可使得充磁時(shí)H橋逆變輸出恒定電壓；停磁時(shí)H橋逆變無(wú)輸出；退磁時(shí)電壓正反向變化且幅值逐漸衰減至零。
參照?qǐng)D2的工作電路結(jié)構(gòu)圖，主回路部分四個(gè)全控功率管(T1、T2、T3、T4)如三極管、場(chǎng)效應(yīng)管等，以橋式連接形成H橋逆變，在控制回路的作用下，H橋逆變電路輸出幅值和方向均可調(diào)的直流電壓，繼電器K1、K2分別并聯(lián)在T3、T2上，H橋逆變輸出直接接電磁吸盤(pán)。當(dāng)輸入電壓時(shí)，繼電器K2的常閉觸點(diǎn)短接T3整流電壓，通過(guò)二極管D3、電阻R1給電容C1充電，為輸出作好準(zhǔn)備；當(dāng)充磁時(shí)，閉合繼電器K1的常開(kāi)觸點(diǎn)輸出直流110V電壓；停磁時(shí)，首先使功率管T2觸發(fā)導(dǎo)通，再斷開(kāi)繼電器K1的觸點(diǎn)，然后撤消觸發(fā)功率管T2的觸發(fā)脈沖，以保證K1的觸點(diǎn)在零電流時(shí)切換；退磁時(shí)，功率管T1、T3輪換導(dǎo)通，相對(duì)應(yīng)地功率管T4、T2輪換觸發(fā)導(dǎo)通，輸出方向正反變換，幅值逐漸衰減至零電壓；停磁時(shí)，功率管T2、T4無(wú)觸發(fā)脈沖，繼電器K1無(wú)閉合信號(hào)，其輸出為零。
圖3的控制電路結(jié)構(gòu)圖是由多抽頭變壓器及整流、濾波、穩(wěn)壓電路等組成，為整個(gè)控制部分提供所需的各種直流電壓源。
控制部分從功用上可將其分為三部分，即外部狀態(tài)控制、邏輯控制、功率管驅(qū)動(dòng)，并且這三部分相互聯(lián)系，共同完成對(duì)功率管(T1、T2、T3、T4)導(dǎo)通與否的控制外部狀態(tài)控制部分，充磁時(shí)，通過(guò)外部狀態(tài)開(kāi)關(guān)使端子P5、P8接通，光電藕合器U8輸入端上電，輸出端導(dǎo)通；退磁時(shí)，端子P5、P7接通，光電藕合器U7輸入端上電，輸出端導(dǎo)通；停磁時(shí)，端子P5、P7、P8都不接通，無(wú)信號(hào)輸入。
邏輯控制部分，由單片機(jī)IC4完成。它根據(jù)外部輸入狀態(tài)來(lái)控制繼電器K1、K2、功率管T1、T2、T3、T4的打開(kāi)與關(guān)閉，及打開(kāi)與關(guān)閉的比例，完成充磁輸出的電壓；其輸出方向正反向變換，幅值逐漸衰減至零的退磁電壓及沒(méi)有輸出的停磁狀態(tài)。
功率管驅(qū)動(dòng)，這部分主要由觸發(fā)器(IC1、IC2、IC3)等組成，對(duì)單片機(jī)輸出的控制信號(hào)進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)對(duì)功率管的可靠觸發(fā)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及積極效果本發(fā)明的磨床吸盤(pán)充退磁控制器經(jīng)過(guò)測(cè)試后，各項(xiàng)性能指標(biāo)均優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)。如充磁時(shí)功耗小，大大降低了控制器在充磁時(shí)對(duì)功率管的功耗；退磁時(shí)間縮短，僅為6秒左右；退磁精度高達(dá)2g/cm2以下；充磁為有觸點(diǎn)輸出方式，退磁為無(wú)觸點(diǎn)輸出方式。本發(fā)明提高了控制器的可靠性，降低了制造成本，還具有抗干擾性好；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種磨床吸盤(pán)充退磁控制器，由主回路和控制回路組成，主回路包括H橋逆變電路，控制回路包括輸出電壓正反切換控制及輸出電壓幅值控制，其特征在于在H橋逆變電路的對(duì)角上連接有兩個(gè)繼電器K1、K2，其中繼電器K1與功率管T2并聯(lián)并與濾波電路連接，繼電器K2與功率管T3并聯(lián)并與整流電路D1相連，充磁時(shí)通過(guò)繼電器輸出直流電壓，退磁時(shí)輸出由繼電器切換到H橋，并直接與電磁吸盤(pán)連接；控制回路由單片機(jī)、光電藕合器、定時(shí)器等組成并相互連接，控制回路對(duì)輸出電壓正反切換及輸出電壓幅值進(jìn)行控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨床吸盤(pán)充退磁控制器，其特征在于單片機(jī)通過(guò)光電藕合器控制繼電器輸出直流電壓進(jìn)行充磁，退磁時(shí)單片機(jī)通過(guò)光電藕合器控制定時(shí)器的觸發(fā)端使輸出端Q控制功率管T1、T4和功率管T2、T3輪換導(dǎo)通，使輸出電壓進(jìn)行正反向切換，同時(shí)單片機(jī)輸出信號(hào)可調(diào)的高頻脈沖，通過(guò)光電藕合器件控制定時(shí)器的觸發(fā)端，使輸出端Q觸發(fā)功率管T2、T4的導(dǎo)通，以調(diào)節(jié)退磁輸出電壓的幅值大小。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨床吸盤(pán)充退磁控制器，其特征在于單片機(jī)的程序控制可根據(jù)不同磨床的技術(shù)指標(biāo)和不同材料的退磁曲線進(jìn)行編程。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種磨床吸盤(pán)充退磁控制器，該控制器應(yīng)用繼電器加整流橋和H橋逆變相組合的主回路，采用單片機(jī)控制回路，主回路包括H橋逆變電路，在H橋逆變電路的對(duì)角上連接有兩個(gè)繼電器，充磁時(shí)通過(guò)繼電器輸出直流電壓，退磁時(shí)輸出由繼電器切換到H橋，并直接與電磁吸盤(pán)連接，控制回路由單片機(jī)對(duì)輸出電壓正反切換及輸出電壓幅值進(jìn)行控制；本發(fā)明發(fā)揮了整流橋加繼電器輸出抗電壓波動(dòng)和抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，又加強(qiáng)了H橋輸出優(yōu)良的退磁效果，經(jīng)測(cè)試各項(xiàng)性能指標(biāo)均優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)，充磁時(shí)的功耗大大降低，增強(qiáng)了產(chǎn)品的可靠性，同時(shí)還具有抗干擾性好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B24B41/06GK1887527SQ20061010440
公開(kāi)日2007年1月3日 申請(qǐng)日期2006年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月27日
發(fā)明者蔣高峰, 王云富 申請(qǐng)人:西安鳴士機(jī)電開(kāi)發(fā)有限公司