專利名稱：一種自動(dòng)控制主軸負(fù)荷的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開了一種可以對(duì)主機(jī)工作負(fù)荷進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整的喂料機(jī)構(gòu)控制裝置，屬工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)領(lǐng)域。
現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設(shè)備中，有許多設(shè)備，如粉碎機(jī)、軋花機(jī)、碎石機(jī)等，它們的喂料機(jī)構(gòu)工作速度決定了主機(jī)主軸負(fù)荷的大小。通常的機(jī)械結(jié)構(gòu)采用了多檔變速箱選擇喂料機(jī)構(gòu)的工作速度與主軸匹配。但由于被加工的物料的形狀、密度、濕度和相互之間的牽扯，仍可以造成主軸的負(fù)荷變化，使加工的質(zhì)量和效率受到影響。這對(duì)于軋花機(jī)等機(jī)械的影響尤其明顯。解決喂料機(jī)構(gòu)隨負(fù)荷自動(dòng)調(diào)整的技術(shù)問題，可以克服上述已有技術(shù)的不足。
本發(fā)明的目的是提供一種自動(dòng)控制主軸負(fù)荷的喂料機(jī)構(gòu)自動(dòng)控制裝置。
附

圖1是發(fā)明的信號(hào)取樣及邏輯放大電路圖。附圖2是本發(fā)明的壓控振蕩分頻放大電路圖。圖中AJ4的a、b、c端輸出三相六拍脈沖信號(hào)，只畫出了b相的脈沖放大電路，a、c相與b相相同，省略a、c相脈沖放大電路。附圖3是本發(fā)明的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源電路圖。附圖4是本發(fā)明的穩(wěn)壓供電電源電路圖。附圖5是本發(fā)明的步進(jìn)電機(jī)與喂料機(jī)構(gòu)的機(jī)械連接示意圖。圖中喂料機(jī)構(gòu)為軋花機(jī)喂棉機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明創(chuàng)造的技術(shù)方案表現(xiàn)為
1、采用信號(hào)取樣及邏輯放大電路將主軸電機(jī)的負(fù)載電流的變化值檢出，產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)的控制信號(hào)，利用這個(gè)控制信號(hào)去控制壓控振蕩分頻放大電路中的頻率變換，將輸出的頻率變化信號(hào)去控制一個(gè)步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源。
2、步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源的頻率變化，使步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速改變，由步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)喂料機(jī)構(gòu)運(yùn)行以適應(yīng)對(duì)主軸負(fù)載情況的需要，達(dá)到自動(dòng)控制主軸負(fù)荷的目的。
本發(fā)明創(chuàng)造是這樣實(shí)現(xiàn)的1、信號(hào)取樣電路由電流互感器，負(fù)載電阻(R0)、橋式整流和濾波電容組成。其作用是將主電機(jī)的電流變換成與之相對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)。
2、邏輯運(yùn)算放大電路適應(yīng)加工中主軸工作狀態(tài)的特殊要求，并將電壓信號(hào)變換成一個(gè)隨機(jī)的控制信號(hào)。其作用機(jī)理是a、當(dāng)主機(jī)電流加大時(shí)，控制信號(hào)要迅速減小，使步進(jìn)電機(jī)降低轉(zhuǎn)速。為防止產(chǎn)品質(zhì)量受喂料量突然減少造成的影響，下降速度采用反時(shí)限趨勢(shì)，時(shí)間常數(shù)以10秒鐘降到50%為宜。b、當(dāng)主機(jī)電流減少時(shí)，為防止系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩，控制信號(hào)要緩慢加大。一般取時(shí)間常數(shù)為5～15秒增加20%，使喂料輥的轉(zhuǎn)速能逐漸提高，以避突然加大喂料量，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量造成影響。
3、壓控振蕩、分頻放大電路的作用，是將邏輯運(yùn)算電路輸出的控制信號(hào)轉(zhuǎn)變成與之呈比例關(guān)系的脈沖信號(hào);然后經(jīng)分頻電路將其變?yōu)槿嗔牡拿}沖信號(hào)，再經(jīng)放大后，成為步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源。
4、執(zhí)行動(dòng)力選用步進(jìn)電機(jī)，其原因有三一是現(xiàn)有技術(shù)中的直流電機(jī)和電磁滑差電機(jī)等可變轉(zhuǎn)速動(dòng)力源只能采用閉環(huán)控制，其精度受影響。二是上述電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣性對(duì)系統(tǒng)影響過大。在起動(dòng)與停止時(shí)，有一段失控區(qū)。補(bǔ)償這塊失控區(qū)，將使控制電路復(fù)雜化，還有可能產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象，破壞系統(tǒng)工作狀態(tài)。三是上述系統(tǒng)成本過高，不易實(shí)施推廣。
綜上所述，一種自動(dòng)控制主軸負(fù)荷的裝置，包括供電電源，其特征是由一個(gè)將主軸電機(jī)電流信號(hào)取樣及邏輯放大的信號(hào)取樣及邏輯放大電路，其輸出端與一個(gè)壓控振蕩分頻放大電路的輸入控制端相聯(lián)接，壓控振蕩分頻放大電路的輸出端Oa、Ob、Oc分別與控制步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流的控制端相聯(lián)所構(gòu)成。
信號(hào)取樣及邏輯放大電路由電流互感器TA并聯(lián)一負(fù)載電阻R0和橋式整流器V1-V4構(gòu)成，橋式整流器輸出端串聯(lián)電阻器R1后并聯(lián)電容器C1組成濾波網(wǎng)絡(luò)，電容器C1兩端并聯(lián)電位器R2，R2動(dòng)臂接晶體二極管V5組成幅度可調(diào)的信號(hào)輸出端;由運(yùn)算放大電路AJ1AJ2組成兩級(jí)直流耦合電壓放大器，其輸出端與晶體二極管V5聯(lián)接。
壓控振蕩分頻放大電路依次由集成電路AJ3組成的壓控振蕩器、由集成電路AJ4、AJ5組成的分頻器、晶體三極管T41、T44組成兩級(jí)放大器所構(gòu)成。
本發(fā)明創(chuàng)造工作時(shí)，電流互感器TA的電流變化量經(jīng)放大后，控制壓控振蕩器，振蕩經(jīng)分頻放大后推動(dòng)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源，控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速，步進(jìn)電機(jī)的速度變化影響喂料量，從而控制主軸負(fù)荷，形成閉環(huán)自動(dòng)調(diào)節(jié)。
本發(fā)明創(chuàng)造的優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡單、工作可靠，控制效果好、成本低。
以下介紹用于軋花機(jī)的實(shí)施例圖一所示的“信號(hào)取樣電路”和“邏輯補(bǔ)償放大”電路的作用，是產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)的控制信號(hào)，在02輸出1.6～4V的控制電壓，以適應(yīng)下一級(jí)“壓控振蕩分頻放大電路”中“電壓/頻率變換系數(shù)”為IKHZ/V的需求。工作中負(fù)荷變化反映在主電機(jī)工作電流的大小上。采集主電機(jī)電流大小的變化信號(hào)，然后根據(jù)主機(jī)工作特性，模擬人工操作的程序，給予修正補(bǔ)償。
1、設(shè)主機(jī)工作電流50A，電流互感器TA(LM-0.5型、50/5A)產(chǎn)生的電流在R0(0.5Ω)的壓降為2.5V。經(jīng)V1～V4整流，并經(jīng)R1、C1濾波后，在R2兩端產(chǎn)生一個(gè)表征主電機(jī)電流大小的直流電壓VR22、V5與R2組成門檻電路，用以整定本系統(tǒng)的起控點(diǎn)。
3、R3R4C2及AJ1的輸入阻抗組成反時(shí)限充、放電路。根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)選用如下參數(shù)a、主機(jī)電流加大時(shí)，充電時(shí)間常數(shù)R3×C2＝20秒
b、主機(jī)電流下降時(shí)，放電時(shí)間常數(shù)(R4+RAJ)×C2＝25秒4、AJ1及附件組成運(yùn)算放大電路。該放大器采用反相輸入，當(dāng)電機(jī)電流上升到最大值(50A)時(shí)，按20秒的反時(shí)限常數(shù)使輸出端(02)電壓降到最小值(額定電流的50%)時(shí)，按25秒的反時(shí)限常數(shù)使輸出端(02)電壓上升到4V。)AJ1運(yùn)放的型號(hào)為F3401，屬單電源“電流比較型”四運(yùn)算放大器。由于采用輸出電位移位二極管V6，放大器在Vin＝0時(shí)，仍有偏置電流注入。即通過調(diào)整RP，當(dāng)V5處于關(guān)閉狀態(tài)(主機(jī)電流很小)時(shí)，02端有4V的輸出電壓。此時(shí)即為本系統(tǒng)最高輸出轉(zhuǎn)速狀態(tài)。
5、R9、R10、AJ2組成電壓跟隨器，以降低輸出阻抗，提高負(fù)載能力。
本電路整定點(diǎn)a)R2控制主機(jī)工作電流起控點(diǎn)。一般按主電機(jī)額定電流50%～80%整定后鎖定。
b)RP整定喂料輥的最高轉(zhuǎn)速，限制最高產(chǎn)量，由擋車工根據(jù)生產(chǎn)調(diào)度進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)操作。
圖二、三所示的“壓控振蕩，分頻放大電路”和“步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源”，可以采用現(xiàn)有技術(shù)的各種產(chǎn)品。本發(fā)明圖二選用的是諸城無線電廠“數(shù)控機(jī)床電路”的一個(gè)單元。圖三選用的是常州電機(jī)電器總廠的“BQD-T型步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源”的一個(gè)單元。詳細(xì)原理不做贅述，現(xiàn)將未盡事宜簡述如下1、圖二中AJ4的a、b、c端輸出三相六拍脈沖，圖中只列出b相的脈沖放大電路，a相和c相相同，圖中從略。
2、圖三中增加R4d和C4d，目的是防止線路操作過電壓對(duì)T4a～T4c造成軟擊穿，以提高系統(tǒng)可靠性。本發(fā)明采用的參數(shù)為R4d＝10Ω2W，C4d＝1μf100V。
3、圖二中增設(shè)AJ5構(gòu)成的或門電路，控制三相六拍相序，做為正反轉(zhuǎn)控制。當(dāng)主機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)可以倒轉(zhuǎn)卸料。這是原機(jī)械變速結(jié)構(gòu)所不具備的。
機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)(如圖五所示)1、5～01是m＝4，Z＝31的正齒輪，用以代替現(xiàn)有工藝中的減速花盤。
2、5-02是現(xiàn)有工藝中軋花機(jī)喂棉輥的軸，取消原減速花盤后與5-01做H7/js6的公差配合。
3、5-03是減速機(jī)齒輪，與5-01嚙合。m＝4，Z＝20上述兩齒輪選用材料45＃，齒面精度h7，齒面液硬HRC40～45，與軸的配合公差均為H7/js6。
4、5-07是軋花機(jī)的機(jī)架，由于原設(shè)計(jì)沒有與本發(fā)明配合的固定位置，所以設(shè)計(jì)5-06為本設(shè)備的固定支座，材料HT200。
5、5-04和5-05是諧波減速機(jī)和步進(jìn)電機(jī)，其參數(shù)如前所述。
經(jīng)調(diào)試后，應(yīng)達(dá)到如下指標(biāo)1、軋花機(jī)喂棉輥轉(zhuǎn)速1.32～3.33r.p.m，轉(zhuǎn)矩250N·m2、主機(jī)電流波動(dòng)范圍小于整定值的2.5%。
3、皮棉加工質(zhì)量指標(biāo)一致率＞98%。
4、臺(tái)時(shí)產(chǎn)量提高＞5%5、噸皮棉耗電下降5%。
本實(shí)施例中的元件明細(xì)表如下代號(hào)名稱規(guī)格型號(hào)TA電流互感器LM-0.550/5APA 交流電流表 44L1-A 50/5AV1-V5二極管 2CZ82D×5只R0電阻RXYC-20W-0.5ΩR1電阻RJ-0.125W-1KΩR2電位器WS-1W-250KΩR3電阻RJ-0.125W-91KΩR4電阻RJ-0.125W-15KΩR6,R7電阻RJ-0.125W-1.5KΩ
代號(hào)名稱規(guī)格型號(hào)R9,R10,RF電阻RJ-0.125W-1MΩRP電位器WS-1W-250KΩC1C2電解電容器 CD11-250μF-25V電流型F3401AJ12運(yùn)算放大器R42電阻器RJ-0.125W-51KΩR44、45電阻器RJ-0.125V-20KΩR46電阻器RJ-0.125W-1.5KΩR47電阻器RJ-0.5W-750KΩR48電阻器RJ-0.125W-5.1KΩR49電阻器RJ-1W-1KΩR4a電阻器RX-100W-10ΩR4d電阻器RX-6W-15ΩR43電阻器RJ-0.125W-100KΩR41電位器WS-2-0.25W-150KΩC41、C51C54、C56金屬化電器CJ-0.01μF/160VC42金屬化電容CJ-0.1μF/160VC43金屬化電容CJ-1μF/160VC4d電解電容器CJ-2μF/160V
代號(hào)名稱規(guī)格型號(hào)C53 電解電容器 CD11-4700μF/50VC63 電解電容器 CD11-2200μF/25VC56電解電容器CD-470μF/25VV41-43二極管2CZ82DV59二極管1N4002V51-54二極管1N5402V55-58二極管2CZ57AT41三極管3DK2BT44三極管3DK4BT4abc三極管HF209AJ4集成電路7556(NE555)AJ4集成電路CH250AJ6集成電路CW7812CB1變壓器BK-200WB2控制變壓器BK-10W
權(quán)利要求
1.一種自動(dòng)控制主軸負(fù)荷的裝置，包括供電電源，其特征是由一個(gè)將主軸電機(jī)電流信號(hào)取樣及邏輯放大的信號(hào)取樣及邏輯放大電路，其輸出端與一個(gè)壓控振蕩分頻放大電路的輸入控制端相聯(lián)接，壓控振蕩分頻放大電路的輸出端0a、0b、0c分別與控制步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流的控制端相聯(lián)所構(gòu)成。
2.按照權(quán)利要求1所述的自動(dòng)控制主軸負(fù)載的裝置，其特征是信號(hào)取樣及邏輯放大電路由電流互感器TA并聯(lián)一負(fù)載電阻R0和橋式整流器V1-V4構(gòu)成，橋式整流器輸出端串聯(lián)電阻器R1后并聯(lián)電容器C1組成濾波網(wǎng)絡(luò)，電容器C1兩端并聯(lián)電位器R2，R2動(dòng)臂連接晶體二極管V5組成幅度可調(diào)的信號(hào)輸出端;由運(yùn)算放大電路AJ1、AJ2組成兩級(jí)直流耦合電壓放大器，其輸出端與晶體二極管V5聯(lián)接。
3.按照權(quán)利要求1所述的自動(dòng)控制主軸負(fù)荷的裝置，其特征是壓控振蕩分頻放大電路依次由集成電路AJ3組成的壓控振蕩器，由集成電路AJ4AJ5組成的分頻器、晶體三極管T41、T44組成兩級(jí)放大器所構(gòu)成。
4.按照權(quán)利要求1所述的自動(dòng)控制主軸負(fù)荷的裝置，其特征是步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源由復(fù)合晶體三極管T4a、T4b、T4c分別組成功率輸出放大電路所構(gòu)成。
5.按照權(quán)利要求1、2所述的自動(dòng)控制主軸負(fù)荷的裝置，其特征是運(yùn)算放大電路AJ1、AJ2為電流型運(yùn)算放大器F3401。
6.按照權(quán)利要求1、3所述的自動(dòng)控制主軸負(fù)荷的裝置，其特征是集成電路AJ3為NE555、AJ4為CH250。
7.按照權(quán)利要求1、4所述的自動(dòng)控制主軸負(fù)荷的裝置，其特征是晶體管T4abc為HF209。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種對(duì)主機(jī)工作負(fù)荷進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整的喂料機(jī)構(gòu)控制裝置，屬自動(dòng)化控制技術(shù)。采用了電流互感元件將主機(jī)電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷電流信號(hào)檢出經(jīng)放大后，控制壓控振蕩分頻放大電路驅(qū)動(dòng)變頻電源，使步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速變化、調(diào)整喂料機(jī)構(gòu)的喂料輥速度，達(dá)到對(duì)主軸的自動(dòng)負(fù)荷控制。解決了傳統(tǒng)的固定轉(zhuǎn)速比喂料，物料的不均勻造成的主軸負(fù)荷不穩(wěn)、加工質(zhì)量受影響的問題?？捎糜诟倪M(jìn)粉碎機(jī)、軋花機(jī)等機(jī)械。
文檔編號(hào)H02P8/00GK1081294SQ9210661
公開日1994年1月26日 申請(qǐng)日期1992年7月15日 優(yōu)先權(quán)日1992年7月15日
發(fā)明者盧金石, 王俊華, 江培科, 魏學(xué)禮, 金玉峰 申請(qǐng)人:諸城市棉油加工廠