專利名稱：恒流式無觸點(diǎn)加磁排釘包裝方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自動鐵釘包裝方法及設(shè)備，具體的說涉及一種以恒定電磁場 對4失釘進(jìn)行排序裝箱的自動包裝方法及i殳備。
技術(shù)背景我國鐵釘生產(chǎn)廠家很多，釘子行業(yè)也已M成一^M^莫，釘子生產(chǎn)面臨大批 量生產(chǎn)和大批量外運(yùn)的局面，在鐵釘外運(yùn)過程中需要對其進(jìn)行裝箱。鐵釘是大量 零亂的散件，它不像其它產(chǎn)品的裝箱那么容易，通常會出現(xiàn)釘子在包裝箱中交錯 不齊，使得箱子裝不實(shí)，在搬運(yùn)過程中容易^^皮等質(zhì)量問題。此時(shí)，若采用人工 裝箱，對釘子進(jìn)行排序裝箱不^A工勞動量大，裝箱效率低，而且包雜量難以 滿足出國要求。另外，鐵釘包裝是釘子生產(chǎn)的猛一道工序。如果鐵釘包裝的生 產(chǎn)效率與質(zhì)量提高不上去，將會影響整個(gè)釘子生產(chǎn)流水線工序的正常進(jìn)行，制約 鐵釘生產(chǎn)廠家的M。因此，自動包裝對于鐵釘企業(yè)是至關(guān)重要的關(guān)鍵技術(shù)之一。我國尚沒有專門生產(chǎn)釘子包裝設(shè)備的廠家，現(xiàn)在國內(nèi)僅有為數(shù)4艮少的廠家從 國外進(jìn)口自動鐵釘包裝設(shè)備。目前國內(nèi)外使用的自動鐵釘包裝設(shè)備是采用有級調(diào) 壓式加》茲氺H丁裝箱方法，即釆用恒壓式直流激-磁電源來產(chǎn)生一個(gè)直流電磁場，鐵 4丁AU茲場中通過時(shí)就自動沿磁場方向排序入箱。這種方法的主要問題首先是難以 準(zhǔn)確控制其激磁電流值，力o磁鐵芯中鐵釘量變化、電網(wǎng)電壓波動、加磁線圈溫升 變化等因素都能影響恒壓式直流激磁電源輸出電流值，從而不能在加磁過程中保 持其激磁電流與磁場強(qiáng)度恒定，進(jìn)而影響鐵釘排序包M量。其次，這種恒壓式 直流激磁電源在加磁結(jié)束時(shí)不能自動衰減電流至零，只能靠接觸器強(qiáng)行切斷電路， 這樣電路沖擊大，直流接觸器觸點(diǎn)容易起弧燒損、力w茲電路壽命短、故障多。此 外，當(dāng)電網(wǎng)電壓長時(shí)間過高時(shí)，會^^口磁線圈發(fā)熱老化，影響其壽命。本發(fā)明提出的恒流式無觸點(diǎn)力口磁#4丁包裝新方法可保持加磁電流及磁場恒定 不受電網(wǎng)電壓波動Ai口磁線圈溫升等因素影響，并能根據(jù)磁場實(shí)測值閉環(huán)調(diào)節(jié)磁 場電流，優(yōu)化控制加磁效果。恒流式加磁方法還可實(shí)現(xiàn)平滑衰減加磁電流，^> 磁電路在零電流^f牛下開斷，提高設(shè)備的穩(wěn)定性與可靠性。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種以恒定電磁場對鐵釘進(jìn)行 排序裝箱的自動包裝方法及設(shè)備。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的此方法采用恒流式無觸點(diǎn)激磁電源，使鐵釘在恒定電磁場中排序；在#4丁結(jié)束時(shí)此電源平滑衰減電流，實(shí)現(xiàn)在零電流^f牛 下切斷加磁電路。此方法并采用逆變換向開關(guān)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)無觸點(diǎn)切換激磁電流方 向，控制加磁與去磁全過程。電磁式鐵釘自動包裝設(shè)備包括直流激磁電源與激磁開關(guān)電路，在鐵釘包裝 過程中要求直流激磁電源輸出電《d急定，以保證電磁場強(qiáng)度穩(wěn)定，加磁排序質(zhì)量 穩(wěn)定；還要求激石茲電路頻f^通斷，以每分沖包裝2箱4失4丁計(jì)，每天三班主要正反 加i茲通斷近5千次，每年則上百萬次，由于加磁電流高達(dá)上百安培，對電源與電 路沖擊大，則要求激磁電流與開關(guān)電路有足夠的柔順性與可靠性。為解決上述問題，本發(fā)明提出恒流式無觸點(diǎn)力口磁排釘包裝方法，專門設(shè)計(jì)的 設(shè)備包括(1)采用恒流式可控硅整流電源作為直流激磁電源，其輸出電流由計(jì) 算才M呈序設(shè)定，實(shí)行電流閉環(huán)控制，由于電源輸出電流是與數(shù)字設(shè)定值比較反饋 實(shí)時(shí)控制可控硅導(dǎo)通角，因而電源在^j可情況下均按電流設(shè)定值輸出恒定電流， 不受網(wǎng)壓或負(fù)栽電阻變化的影響；同時(shí)，在加磁結(jié)束，通過計(jì)算機(jī)將電流設(shè)定值 減少到零，就可使電源輸出電流衰減為零，實(shí)現(xiàn)零電流斷開電路；(2)采用IGBT 逆變換向開關(guān)電路來作為對激磁繞組正向加磁與反向去磁的電路無觸點(diǎn)切換開 關(guān)，逆變換向開關(guān)電路由一次逆變電路與二次逆變電路組成， 一次逆變電路采用 半橋式逆變電路，用于將上述恒流電源輸出的直流電流逆變?yōu)?0KHZ的中頻恒 流電流，二次逆變電路采用推挽式逆變電路，用于將中頻恒流逆變?yōu)橥〝鄷r(shí)間可 調(diào)的正向與反向交變激一磁電流；當(dāng)恒流激^茲電源輸出的直流電流通過》茲逆變開關(guān) 電路時(shí)，由計(jì)算機(jī)控制其二次4m式逆變電路中兩個(gè)IGBT開關(guān)管交替導(dǎo)通，就 可實(shí)現(xiàn)無觸點(diǎn)切換激磁繞組中的電流方向；(3)采用計(jì)算^4呈序控制激磁電源的 輸出電流波形與逆變換向開關(guān)電路的正反向激磁電流通斷，使之與自動包裝各工 序協(xié)調(diào)一致，使自動包裝設(shè)備性能柔性可調(diào)。本發(fā)明的上述關(guān)鍵技術(shù)解決了現(xiàn)有電磁式自動包裝設(shè)備存在的加磁電流不穩(wěn) 定，不精確可調(diào)，加磁開關(guān)電路沖擊大，壽命短，可靠性差等問題，是一種可靠 實(shí)用的新型鐵釘加磁排序包裝方法。由于采用上述措施，解決了現(xiàn)有技術(shù)包括進(jìn)口鐵釘包裝設(shè)備存在著的加磁設(shè) 備發(fā)熱易損、加磁線圏壽命短故障多的重大技術(shù)隱患。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和效果如下1、 恒流式無觸點(diǎn)激磁電源能準(zhǔn)確控制其激磁電流值，在加>^4失芯中4失4丁量變 化、電網(wǎng)電壓波動、加磁線圈溫升變化等情況下都能保持加磁過程中的激磁電流 與磁場強(qiáng)度恒定，保證包M量穩(wěn)定。2、 采用無觸點(diǎn)恒流激石茲電源在加》茲結(jié)束時(shí)能自動進(jìn)行去》茲處理并衰減電流至 零，實(shí)現(xiàn)了無觸點(diǎn)換向與切斷電路，解決了直流接觸器觸點(diǎn)容易起弧燒損、力口磁電路壽命、故障多的問題。3、 大幅度提高了鐵釘包裝設(shè)備的可靠性與柔性化程度，在實(shí)際生產(chǎn)中穩(wěn)定可靠。4、 當(dāng)電網(wǎng)電壓長時(shí)間過高時(shí)，電流也保持恒定，不^fc^磁線圈產(chǎn)生發(fā)熱老 化，影響壽命等問題。5、 自動去磁處理禾呈序可調(diào)，去磁效果好。


圖1為恒流式無觸點(diǎn)加^茲系統(tǒng)電鴻^原理框中1、三相橋式可控硅整流電路，2、 IGBT逆變換向開關(guān)電路，3、鐵芯 繞組式加》茲才幾構(gòu)，4、料斗，5、三相觸發(fā)電路，6、電沭uS^赍;故大電路，7、光電 才企測電路，8、計(jì)算機(jī)D/A接口模塊，9、計(jì)算機(jī)I/0接口模塊，10、控制面板， 11、 PLC控制器微圖2為恒流式無觸點(diǎn)激》茲電源主電鴻，原理3為恒^^t磁電源電流負(fù)反饋控制電路原理4為恒流激磁電源輸出特性圖中1、恒^#性曲線，2、激磁繞組負(fù)載特性曲線圖5為恒流無觸點(diǎn)加磁#4丁包裝方法激磁電流波形示意中1、可控硅整流電聘^輸出電流波形，2、開關(guān)管IGBT3開通時(shí)序，3、 開關(guān)管IGBT4開通時(shí)序，4、激磁電流波形圖6為恒流無觸點(diǎn)加磁排釘方法控制程序^f呈7為恒流無觸點(diǎn)才幾構(gòu)結(jié)構(gòu)原理中1、石茲靱，2、激磁繞組，3、電^茲鐵芯具體實(shí)施方式
現(xiàn)結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的最佳實(shí)施例。一種恒流式無觸點(diǎn)加磁氺M丁包裝方法及設(shè)備，主要采用恒流式可控硅整流電 源作為激磁電源，采用IGBT逆變換向電路實(shí)現(xiàn)激磁電流無觸點(diǎn)換向，采用可編 禾呈控制器對、激;茲電源輸出電流與換向時(shí)間i^f亍凄t控。如圖l示，三相橋式可控硅全波整流電路l與電^u^饋放大電路6、三相觸 發(fā)電路5及計(jì)算機(jī)D/A接口模塊8組成恒流式可控硅整流電源。其中，三相橋式 可控硅整流電翻奪三相工頻交流點(diǎn)全波整流為直流，點(diǎn)Id,其最重輸出電流1(12采 才權(quán)與計(jì)算才咸過D/A才狹8給出的電流設(shè)定值才勤以量Us在電流反饋放大電路 6中進(jìn)行比較后輸出閉環(huán)控制信號Uk,此信號由三相觸發(fā)電鴻傳化為三相全橋可 控石緣發(fā)信號來調(diào)導(dǎo)可控硅導(dǎo)通角，最終實(shí)時(shí)控制激磁電流Id2,使之恒定為計(jì)算 機(jī)設(shè)定值。IGBT逆變換向電路2與計(jì)算機(jī)I/O模塊9、光電檢測電路7及可編程控制器 ll組成加磁與去磁時(shí)序控制系統(tǒng)。當(dāng)裝有鐵釘?shù)牧隙?到ii^口磁機(jī)構(gòu)時(shí)，光電檢 測電路7發(fā)出信號Ud表明加磁排序周期開始，PLC控制器隨即通過I/O接口模 塊9發(fā)出正向加^^信號Ud,則IGBT逆變換向電路對加磁才W勾3輸出正向力口磁 電流Id2，正向加磁電流作用時(shí)間h由控制面板10上的力口磁時(shí)間設(shè)定旋鈕確定， 當(dāng)加磁時(shí)間t,到時(shí)，PLC控制器就通過I/0接口才^^出逆變開關(guān)換向信號Ut2, 此Ut2開關(guān)量信號使IGBT逆變換向電路切換輸出電流方向，開始對加磁機(jī)構(gòu)4 輸出反向去磁電流，去磁到t2時(shí)間后，PLC控制器開始來回切換IGBT逆變開關(guān) 電路輸出電流方向，對裝箱鐵釘進(jìn)行反復(fù)去磁，與此同時(shí)PLC控制器通過D/A 才狹連接減小電流設(shè)定值才對以量Uc，以不斷減少激磁電流Id2,其綜輯用是PLC 控制器在去磁階段可使電流交變數(shù)次，其幅值則不斷減小，對已排序裝入包裝箱 中的鐵釘^1去磁，以取得較好的去磁效果。PLC控制器的上iiio磁與去磁的流程如圖6示，其相應(yīng)加磁與去磁電流波形 Id2 (t)如圖5示。本發(fā)明的恒流式無觸點(diǎn)激磁電源系統(tǒng)主電路組成如圖2示。圖中，三相降壓 變壓器TV可控硅SCRi、 SCR2、 SCR3，整流珪管D,、 D2,D3，濾波電抗器Lp 續(xù)流^L管D4等器件組成恒流三相橋式可控硅整流電路，開關(guān)管IGBTV IGBT2，換向電容器d、 C2以及中頻變壓器T2的一次繞組等器件組成板橋式一次逆變電路；整流^^4及管Ds、 D6、 D7、 D8與中頻變壓器T2的二次繞組等器件組成板橋式 二次逆變電路。恒流式無觸點(diǎn)激^茲電源系統(tǒng)主電路的工作原理如下三相380v工頻交流電經(jīng)三相降壓變壓器Tj變?yōu)?目lOOv工頻交流電后，由三相半控橋式可控硅整流器SCRl 2, 3與Dl 2, 3進(jìn)行全波整流，經(jīng)電抗器L濾波后向IGBT逆變換向電，出直流電流I山；逆變換向電路的一次逆變電路通過開關(guān)管IGBTt與IGBT2交替導(dǎo)通和關(guān)斷， 在中頻變壓器丁2的一次繞組產(chǎn)生20KHz的中頻交流電；中頻變壓器T2的二次繞組有中間抽頭O，當(dāng)二次逆變電路的IGBT3開關(guān)管導(dǎo) 通而IGBT4關(guān)斷，T2二次繞組的中頻交流電經(jīng)繞組l端，二玟管D5換向電感L2， 開關(guān)管IGBT3，加磁機(jī)構(gòu)的激磁繞組R，回至繞組中間抽頭O端構(gòu)成中頻交流電 正半波整流回路；中頻交流電負(fù)半波時(shí)的整流回路則為丁2二次繞組2端一一整流 管D6——電感L2—~r開關(guān)管IGBT3——激磁繞組R——T2二次繞組中間抽頭O 端；貝"，當(dāng)開關(guān)管IGBT3導(dǎo)通時(shí)，逆變換向電5^T出正向加磁電流Id2;同理，當(dāng)IGBT4導(dǎo)通，而IGB丁3關(guān)斷時(shí)，逆變換向電路經(jīng)D7、 Dg與IGBT4 向激磁繞組R輸出反向去磁電流。恒流無觸點(diǎn)激磁電源系統(tǒng)的電流負(fù)反饋控制電路原理見圖3。圖中，Ut為電 流霍爾傳感器，U2、 U3、 U4為運(yùn)算放大器，Us為三相觸發(fā)電路，此電流負(fù)反饋電 路的恒流控制原理如下激磁電流Id2通過電流傳感器Ui時(shí)產(chǎn)生電流傳感信號電 壓Ui,此電壓信號經(jīng)過U2同相放大后與PLC控制器D/A才狹發(fā)出的電流設(shè)定值 才勤以量信號電壓Us在U3單元進(jìn)行比較，其產(chǎn)生的電流負(fù)反饋信號經(jīng)U4單元反向 積分放大為三相觸發(fā)電路Us的控制信號電壓Uk。當(dāng)激磁電流Id2高于PLC控制器設(shè)定值時(shí)，其電流傳感信號Ui經(jīng)U2放M大于電流設(shè)定值信號Us,負(fù)反饋放 大電路U3輸出正電壓，經(jīng)U4單元反向積分放大使控制信號Uk下降，三相觸發(fā)電路Us產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖相位右移，則三相可控^L件導(dǎo)通角減小，激磁電源輸出電 流Id2隨之減小，此電流負(fù)反饋過程一直進(jìn)行到激磁電源輸出電流Id2恒定等于設(shè) 定值。同理，當(dāng)ld2值變小時(shí)，電流負(fù)反饋電路U3輸出負(fù)電壓，經(jīng)U4反向積分放 大后，使控制電壓Uk增加，可控硅導(dǎo)通角增加，激磁電源輸出電流1(12增加，直至恒定為設(shè)定值。由此，本發(fā)明的恒流無觸點(diǎn)激磁電源系統(tǒng)獲得恒流輸出特性，如圖4示，圖中，曲線1為電源的恒滬u^T出伏安特性，曲線2為力口磁才贈激磁繞 組(見圖7)的電阻性負(fù)載特性曲線，二者交點(diǎn)為穩(wěn)定工作點(diǎn)，則在電流設(shè)定值 U—定時(shí)，電源輸出電流1(12恒定，只有調(diào)節(jié)U值才能改變Id2值。
權(quán)利要求
1. 一種恒流式無觸點(diǎn)加磁排釘包裝方法，它包括采用恒流式無觸點(diǎn)激磁電源，使鐵釘在恒定電磁場中排序；在排釘結(jié)束時(shí)此電源平滑衰減電流，實(shí)現(xiàn)在零電流條件下切斷加磁電路；此方法并采用逆變換向開關(guān)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)無觸點(diǎn)切換激磁電流方向，控制加磁與去磁全過程。
2、 一種^JU權(quán)利要求1所述的方法的設(shè)備，它包括(1) 釆用恒流式可控硅整流電源作為直流激磁電源，其輸出電流由計(jì)算機(jī) 程序設(shè)定，實(shí)行電流閉環(huán)控制，由于電源輸出電流是與數(shù)字設(shè)定值比4汰 饋實(shí)時(shí)控制可控硅導(dǎo)通角，因而電源在^f可情況下均按電流設(shè)定值輸出恒 定電流，不受網(wǎng)壓或負(fù)載電阻變化的影響；同時(shí)，在加磁結(jié)束，通過計(jì)算 才W尋電流設(shè)定值減少到零，就可使電源輸出電流滾減為零，實(shí)現(xiàn)零電流斷 開電路；(2) 采用IGBT逆變換向開關(guān)電路來作為對激磁繞組正向加磁與反向去磁 的電路無觸點(diǎn)切換開關(guān)，逆變換向開關(guān)電路由一次逆變電路與二次逆變電 路組成， 一次逆變電路采用半橋式逆變電路，用于將上述恒流電源輸出的 直流電流逆變?yōu)?0KHZ的中頻恒流電流，二次逆變電路釆用推挽式逆變 電路，用于將中頻恒流逆變?yōu)橥〝鄷r(shí)間可調(diào)的正向與反向交變激i茲電流； 當(dāng)恒流激》茲電源輸出的直流電流通過;茲逆變開關(guān)電路時(shí)，由計(jì)算才幾控制其 二次推恍式逆變電路中兩個(gè)IGBT開關(guān)管交替導(dǎo)通，就可實(shí)現(xiàn)無觸點(diǎn)切換 激磁繞組中的電流方向；(3 ) 采用計(jì)算機(jī)程序控制激磁電源的輸出電流波形與逆變換向開關(guān)電路的 正反向激磁電流通斷，使之與自動包裝各工序協(xié)調(diào)一致，使自動包裝設(shè)備 性能柔性可調(diào)。
全文摘要
一種恒流式無觸點(diǎn)加磁排釘包裝方法及設(shè)備，它包括采用恒流式無觸點(diǎn)激磁電源，使鐵釘在恒定電磁場中排序；在排釘結(jié)束時(shí)此電源平滑衰減電流，實(shí)現(xiàn)在零電流條件下切斷加磁電路；此方法并采用逆變換向開關(guān)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)無觸點(diǎn)切換激磁電流方向，控制加磁與去磁全過程。本發(fā)明提出的恒流式無觸點(diǎn)加磁排釘包裝新方法可保持加磁電流及磁場恒定不受電網(wǎng)電壓波動及加磁線圈溫升等因素影響，并能根據(jù)磁場實(shí)測值閉環(huán)調(diào)節(jié)磁場電流，優(yōu)化控制加磁效果。恒流式加磁方法還可實(shí)現(xiàn)平滑衰減加磁電流，使加磁電路在零電流條件下開斷，提高設(shè)備的穩(wěn)定性與可靠性。
文檔編號B65B35/56GK101274674SQ20071008666
公開日2008年10月1日 申請日期2007年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月29日
發(fā)明者俞建榮, 張甲英, 焦向東, 蔣力培 申請人:北京石油化工學(xué)院