專利名稱：一種電動(dòng)夾鉗的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種起重設(shè)備，更具體地是涉及一種電動(dòng)夾鉗。
背景技術(shù)：
電動(dòng)夾鉗是一種在工廠、倉(cāng)庫(kù)和碼頭中廣泛使用的特種起重設(shè)備。例如在煉鋼廠中，人們已經(jīng)開發(fā)出一種先進(jìn)的、用于搬運(yùn)板坯的電動(dòng)夾鉗，即電動(dòng)平移式板坯夾鉗，其可將連鑄線上切割好的連鑄板坯下線碼垛，再將其吊運(yùn)至加熱爐輥道上。下面就以用于煉鋼廠中的電動(dòng)平移式板坯夾鉗為例說(shuō)明本發(fā)明有關(guān)的背景技術(shù)。
總體上，一個(gè)電動(dòng)平移式板坯夾鉗通?？梢苑譃殂Q體及其電氣控制系統(tǒng)兩部分，其中鉗體部分一般由上橫梁、開閉機(jī)構(gòu)等構(gòu)成。由于在此類電動(dòng)夾鉗中，可以對(duì)開閉機(jī)構(gòu)中鉗腿的開度進(jìn)行控制，因此能夠吊取寬度變化大的、任意多層的待吊物或板坯(例如鋼坯)。盡管電動(dòng)平移式板坯夾鉗具有適用范圍廣、安全可靠、占用工藝面積小、工作效率較高等優(yōu)點(diǎn)，但是在實(shí)際使用中仍然存在許多缺陷和不足，例如如下所述。
首先，現(xiàn)有電動(dòng)平移式板坯夾鉗一般均采用繼電器作為邏輯控制單元，從而導(dǎo)致了故障率高、維修困難等缺陷。雖然目前某些先進(jìn)的產(chǎn)品已采用可編程控制器(PLC)作為控制核心，但是一般僅僅是利用PLC作一些的邏輯判決，簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)繼電器的功能而已，沒有真正利用PLC的數(shù)字化計(jì)算能力來(lái)綜合處理電動(dòng)平移式板坯夾鉗中的各種技術(shù)問題、實(shí)現(xiàn)技術(shù)上的真正飛躍。因此，即使是目前已經(jīng)采用PLC作為控制核心的電動(dòng)平移式板坯夾鉗在使用中仍然不能完全離開地面人員的指引，更不具備與企業(yè)的自動(dòng)化生產(chǎn)線、生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)(EMS)或某些信息系統(tǒng)接口的能力，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足日趨增長(zhǎng)的現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要。
而且，現(xiàn)有的電動(dòng)平移式板坯夾鉗一般采用簡(jiǎn)單的整流電源或穩(wěn)壓電源作為其開閉機(jī)構(gòu)中磁粉離合器的控制電源。這樣的電源會(huì)因輸入端的電壓波動(dòng)而造成所輸出的激磁電流變化。而且即使在控制電源輸出電壓恒定的情況下，仍然會(huì)出現(xiàn)磁粉離合器由于長(zhǎng)時(shí)間使用、溫度升高引起內(nèi)阻變化，從而導(dǎo)致激磁電流變化問題。由于磁粉離合器輸出轉(zhuǎn)矩與輸入的激磁電流成正比，因此當(dāng)激磁電流變化時(shí)，其輸出轉(zhuǎn)矩也會(huì)隨之變化。該問題嚴(yán)重時(shí)，不但需要操作人員經(jīng)常調(diào)整激磁電流，而且甚至?xí)斐呻妱?dòng)平移式板坯夾鉗無(wú)法正常使用。此外，需要注意的是，目前所使用的磁粉離合器的控制電源也不具備遠(yuǎn)程調(diào)整激磁電流的能力(例如在天車操作室中直接進(jìn)行激磁電流的調(diào)整)，這無(wú)疑加劇了激磁電流變化問題的嚴(yán)重性。
現(xiàn)有電動(dòng)平移式板坯夾鉗的另一個(gè)問題是，由于通常要求它們能夠在高溫環(huán)境下工作，因而在現(xiàn)有電動(dòng)平移式板坯夾鉗中一般均通過機(jī)械方式來(lái)測(cè)量鉗腿開度，即通過與減速機(jī)構(gòu)相連的機(jī)械指針來(lái)顯示鉗腿開度。鉗腿開度的這種測(cè)量方式不具有電氣接口能力，更不能進(jìn)行信號(hào)的遠(yuǎn)程顯示和控制(例如在天車操作室中顯示)。另外，盡管在目前某些先進(jìn)的電動(dòng)平移式板坯夾鉗中已采用了自整角機(jī)進(jìn)行開度測(cè)量，以便將自整角機(jī)的接收機(jī)安裝在天車操作室中，并驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的指針刻度盤，實(shí)現(xiàn)鉗腿開度的測(cè)量和顯示。但這種傳統(tǒng)的、將自整角機(jī)成對(duì)使用進(jìn)行測(cè)量的方式同樣不具備數(shù)字化接口能力。而且在這種測(cè)量方式中，不但自整角機(jī)的零點(diǎn)調(diào)整麻煩，而且在需要顯示多個(gè)鉗腿開度時(shí)通常需要多個(gè)接收機(jī)，這樣就在并不寬余的天車操作室的控制臺(tái)上占用了較大的空間。
還有一個(gè)問題就是當(dāng)前電動(dòng)平移式板坯夾鉗的電氣控制系統(tǒng)均不具備在操作室中顯示各種過程數(shù)據(jù)、故障信息等智能化功能，不能夠使操作員準(zhǔn)確、全面地了解夾鉗的運(yùn)行情況，不能夠幫助維修人員快速診斷故障，降低維修難度。
在介紹本發(fā)明的內(nèi)容之前，還有必要簡(jiǎn)單介紹電動(dòng)夾鉗可能的應(yīng)用環(huán)境，以便于本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠清楚地理解本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。首先，在實(shí)際應(yīng)用中可能需要利用電動(dòng)夾鉗來(lái)起吊溫度較高的待吊物(例如，煉鋼廠連鑄線上的板坯，其溫度可達(dá)到800～1000℃，甚至更高)。同時(shí)，由于開度傳感器安裝在鉗體中，因此其與高溫板坯之間的距離不可能太遠(yuǎn)，例如也許只有1.5米左右。這樣，就要求開度傳感器應(yīng)能在惡劣的高溫環(huán)境下正常工作。此外，電動(dòng)夾鉗的工作環(huán)境中通常還存在各種電磁干擾較強(qiáng)的設(shè)備，這就要求開度傳感器、以及傳感信號(hào)的傳輸和處理裝置都應(yīng)具有較強(qiáng)的抗干擾能力，以保證開度測(cè)量的準(zhǔn)確性。此外，電動(dòng)夾鉗作為一種起重設(shè)備，不可避免地會(huì)在鉗體中引起一定的機(jī)械震動(dòng)沖擊。根據(jù)上述討論，可以看出電動(dòng)夾鉗的工作環(huán)境可能比較惡劣。
上面針對(duì)電動(dòng)平移式板坯夾鉗所討論的各種問題對(duì)于其它形式的電動(dòng)夾鉗也不同程度地存在，因此目前迫切需要一種有效的技術(shù)方案來(lái)解決這些技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是要提供一種以可編程的數(shù)字化處理裝置作為控制核心的電動(dòng)夾鉗，并利用該處理裝置的數(shù)字化處理能力高速準(zhǔn)確地測(cè)量鉗腿開度，以使電動(dòng)夾鉗工作可靠，維修方便，并具有與其他數(shù)字化設(shè)備接口的能力。
本發(fā)明另一個(gè)進(jìn)一步的目的是要改進(jìn)所述電動(dòng)夾鉗中磁粉離合器的控制電源，使其實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的轉(zhuǎn)矩控制功能，并具有過壓過流保護(hù)功能。
本發(fā)明另一個(gè)進(jìn)一步的目的是要為所述電動(dòng)夾鉗提供一種能夠靈活顯示測(cè)控?cái)?shù)據(jù)、并進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控的人機(jī)交互方式。
具體地，本發(fā)明提供了一種電動(dòng)夾鉗，其包括一個(gè)鉗體及其以可編程數(shù)字化處理裝置作為控制核心的電氣控制系統(tǒng)，所述鉗體包括至少一個(gè)具有一對(duì)鉗腿的開閉機(jī)構(gòu)，所述開閉機(jī)構(gòu)通過其中的致動(dòng)部件及一個(gè)或多個(gè)傳動(dòng)部件驅(qū)動(dòng)所述鉗腿彼此靠近或遠(yuǎn)離，且所述致動(dòng)部件和所述一個(gè)或多個(gè)傳動(dòng)部件中有一個(gè)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的部件與所述鉗腿之間具有恒定的傳動(dòng)比。所述電氣控制系統(tǒng)進(jìn)一步包括一個(gè)開度傳感器，其輸入軸與所述作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的部件相連，用以輸出表征所述旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)角度的開度交流信號(hào)；一個(gè)開度角位變送器，用于將所述開度交流信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)開度直流信號(hào)；且所述開度直流信號(hào)被送入所述處理裝置的一個(gè)模擬量輸入單元中，由所述處理裝置將其轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)數(shù)字化的鉗腿開度值。
進(jìn)一步地，所述處理裝置將所述鉗腿開度值與一個(gè)設(shè)定值比較，以控制所述開閉機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，從而使所述鉗腿開度值與所述設(shè)定值一致。所述一個(gè)或多個(gè)傳動(dòng)部件中包括一個(gè)磁粉離合器，其中所述磁粉離合器的控制電源為恒流型控制電源，且利用所述處理裝置的一個(gè)模擬量輸出單元輸出的直流電壓來(lái)控制所述控制電源輸出的激磁電流，從而控制所述磁粉離合器的輸出轉(zhuǎn)矩。其中，通過霍爾式直流變送器檢測(cè)所述激磁電流，并將霍爾式直流變送器的輸出信號(hào)送入所述處理裝置的一個(gè)模擬量輸入單元，通過所述處理裝置的運(yùn)算和處理將其轉(zhuǎn)變?yōu)樗龃欧垭x合器的運(yùn)行電流的數(shù)字表示。
進(jìn)一步地，所述開度傳感器為旋轉(zhuǎn)變壓器或自整角機(jī)。所述開度傳感器的供電電源側(cè)設(shè)置有電磁兼容電源濾波器，以減少由供電電源引起的干擾。所述開度傳感器的周圍設(shè)置有石棉板或石棉布進(jìn)行熱隔離，以減少?gòu)拇跷锷蟼鱽?lái)的熱量。
進(jìn)一步地，所述開度傳感器被設(shè)置成降壓使用，使其實(shí)際工作電壓小于其額定工作電壓，以降低所述開度傳感器的發(fā)熱。所述開度傳感器的實(shí)際工作電壓小于等于其額定工作電壓的0.8倍，優(yōu)選小于等于額定工作電壓的0.5倍。具體地，所述開度傳感器的額定電壓為AC 220V，且向其提供的實(shí)際工作電壓為AC 110V。
進(jìn)一步地，所述開度傳感器和所述角位變送器之間設(shè)置有降壓器，以匹配所述開度傳感器的輸出和所述角位變送器的輸入，并實(shí)現(xiàn)了所述開度傳感器與所述角位變送器之間的電氣隔離。所述電動(dòng)夾鉗中設(shè)置有夾緊行程開關(guān)，其與所述角位變送器的清零端口相連，以實(shí)現(xiàn)了鉗腿開度的自動(dòng)歸零功能。所述旋轉(zhuǎn)部件是所述開閉機(jī)構(gòu)中驅(qū)動(dòng)所述鉗腿運(yùn)動(dòng)的絲杠，且所述開度傳感器的輸入軸是通過第一鏈輪鏈條裝置與所述絲杠連接。
進(jìn)一步地，在所述電氣控制系統(tǒng)中還設(shè)置有遠(yuǎn)距離的操作開關(guān)，在所述操作開關(guān)與所述處理裝置的相應(yīng)數(shù)字量輸入端口之間設(shè)置有繼電器隔離單元。
進(jìn)一步地，所述致動(dòng)部件是一個(gè)交流電動(dòng)機(jī)。所述執(zhí)行電機(jī)與其供電電源之間設(shè)置有一個(gè)斷路器，以實(shí)現(xiàn)過載和短路保護(hù)。所述執(zhí)行電機(jī)與所述斷路器之間設(shè)置有一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)接觸器，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)接觸器由第一交流接觸器、第二交流接觸器和第三交流接觸器構(gòu)成，其中所述第一交流接觸器的輸入端與所述斷路器的輸出端相連，而輸出端與所述第二交流接觸器和所述第三交流接觸器的輸入端相連；所述第二交流接觸器的輸出端與所述執(zhí)行電機(jī)的輸入端相連，以實(shí)現(xiàn)所述執(zhí)行電機(jī)的正向旋轉(zhuǎn)；且所述第三交流接觸器的輸出端與所述執(zhí)行電機(jī)的輸入端相連，以實(shí)現(xiàn)所述執(zhí)行電機(jī)的反向旋轉(zhuǎn)。
進(jìn)一步地，在所述斷路器和所述第一交流接觸器之間設(shè)置有一個(gè)交流變送器，其輸出被送到所述處理裝置的一個(gè)模擬量輸入單元，并通過所述處理裝置的運(yùn)算和處理輸出所述執(zhí)行電機(jī)的、數(shù)字化的運(yùn)行電流。所述處理裝置將所述運(yùn)行電流與一個(gè)預(yù)定值進(jìn)行比較，以實(shí)現(xiàn)所述執(zhí)行電機(jī)的電子過電流保護(hù)。
進(jìn)一步地，所述電動(dòng)夾鉗進(jìn)一步包括一個(gè)待吊物測(cè)厚裝置，其包括重錘、吊鏈、鋼絲繩、收線輪和收線彈簧，并進(jìn)一步包括一個(gè)厚度自整角機(jī)，所述厚度自整角機(jī)的輸入軸與所述收線輪相連，用以輸出表征所述旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)角度的交流信號(hào)；一個(gè)厚度角位變送器，用于將該交流信號(hào)轉(zhuǎn)變一個(gè)直流信號(hào)；且該直流信號(hào)被送入所述處理裝置的一個(gè)模擬量輸入單元中，由所述處理裝置將其轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)待吊物厚度值。
進(jìn)一步地，所述電氣控制系統(tǒng)中進(jìn)一步包括一個(gè)觸摸屏，其經(jīng)由一個(gè)通信總線與所述處理裝置匹配相連，用以對(duì)所述處理裝置發(fā)出控制指令、設(shè)置控制參數(shù)和顯示所述處理裝置處理后的數(shù)據(jù)。所述處理裝置具有至少一個(gè)RS485通信端口，且所述通信總線為RS485總線。在所述觸摸屏和所述處理裝置之間使用至少一個(gè)RS485中繼器。所述觸摸屏提供了測(cè)量和控制參數(shù)的輸入界面。所述測(cè)量和控制參數(shù)包括所述磁粉離合器的電流測(cè)量和控制參數(shù)。所述測(cè)量和控制參數(shù)包括所述鉗腿的開度測(cè)量和控制參數(shù)。所述觸摸屏以模擬儀表或數(shù)字形式顯示各種測(cè)量參數(shù)。所述觸摸屏上提供了實(shí)現(xiàn)鉗腿控制和磁粉離合器電流調(diào)整及口令保護(hù)功能。所述觸摸屏上提供了在線幫助和操作指導(dǎo)。所述觸摸屏提供故障報(bào)警信息及故障信息查詢功能。
進(jìn)一步地，所述處理裝置是一個(gè)可編程控制器；所述電動(dòng)夾鉗是一種電動(dòng)平移式板坯夾鉗。
總之，本發(fā)明通過對(duì)電動(dòng)夾鉗的電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，提供了一種新型的電動(dòng)夾鉗，與現(xiàn)有技術(shù)的電動(dòng)夾鉗相比其功能特點(diǎn)如下(1)操作和故障信息可以提供當(dāng)前過程執(zhí)行的重要信息，例如故障排除以及維護(hù)保養(yǎng)信息。
(2)顯示過程圖象圖形顯示可以監(jiān)控機(jī)器狀態(tài)。
(3)極限值監(jiān)控和口令保護(hù)可編程的極限值和口令保護(hù)功能可以提高輸入的安全性，提供更為安全的過程控制。
(4)集成PROFIBUS DP接口作為從站與上位機(jī)進(jìn)行通訊，可方便的接入用戶的自動(dòng)化系統(tǒng)。
(5)時(shí)實(shí)顯示鉗腿的開口度，以數(shù)字和動(dòng)態(tài)圖形形式顯示鉗腿開口度。
(6)可編程的開口度控制功能通過功能設(shè)置實(shí)現(xiàn)鉗腿開口度的控制，可靈活的設(shè)置鉗腿的開度值，適應(yīng)不同寬度的待吊物對(duì)開度的要求。
(7)實(shí)時(shí)顯示電機(jī)的參數(shù)以數(shù)字和曲線圖形顯示電機(jī)參數(shù)，監(jiān)控運(yùn)行狀態(tài)。
(8)待吊物厚度的檢測(cè)自動(dòng)測(cè)量待吊物厚度，并以數(shù)值形式顯示，也可設(shè)置待吊物厚度、夾取塊數(shù)等參數(shù)，通過和天車連鎖實(shí)現(xiàn)自動(dòng)夾取。
(9)可編程的夾緊及打開力矩調(diào)整功能可靈活的設(shè)定打開及夾緊力矩，并帶有極限值監(jiān)控和口令保護(hù)功能。
(10)完善的監(jiān)控功能通過內(nèi)置監(jiān)控程序，智能監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)，及時(shí)切斷故障源，在線提供故障信息。


圖1A是本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施例的電動(dòng)夾鉗的鉗體部分的主視圖。
圖1B是圖1A中電動(dòng)夾鉗的鉗體部分的剖視圖，其中示出了電氣控制系統(tǒng)中用于測(cè)量鉗腿開度的自整角機(jī)與鉗體部分的連接關(guān)系。
圖2是本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施例的電動(dòng)夾鉗的電氣控制系統(tǒng)的功能框圖。
圖3是本發(fā)明另一個(gè)示例性實(shí)施例的電動(dòng)夾鉗的電氣控制系統(tǒng)的功能框圖。
圖4是本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的電動(dòng)夾鉗的電氣控制系統(tǒng)的功能框圖。
圖5是圖4的電氣控制系統(tǒng)中開度測(cè)量電路的原理圖。
圖6是圖4的電氣控制系統(tǒng)中磁粉離合器電流測(cè)量和控制電路的原理圖。
圖7是圖4的電氣控制系統(tǒng)中電磁制動(dòng)器控制電路的原理8是圖4的電氣控制系統(tǒng)中電機(jī)電流測(cè)量和控制電路的原理9是一個(gè)描述厚度測(cè)量原理的示意圖。
圖10A是在可編程的數(shù)字化處理裝置中設(shè)置的主程序的程序框圖。
圖10B是在圖7A所示主程序中啟動(dòng)的中斷采樣程序INT0的程序框圖。
圖10C是在圖7A所示主程序中調(diào)用的用于電機(jī)電流測(cè)量和控制的子程序SB0的程序框圖。
具體實(shí)施例方式
一.鉗體部分在本發(fā)明中，鉗體100可以是任何公知的、新開發(fā)或以后開發(fā)的、適合用作電動(dòng)夾鉗鉗體的機(jī)構(gòu)或裝置。圖1A示出了本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施例的電動(dòng)夾鉗所使用的鉗體100，其中該電動(dòng)夾鉗是一個(gè)在煉鋼廠中使用的數(shù)十噸級(jí)的電動(dòng)平移式板坯夾鉗。
如圖1所示，鉗體100由上橫梁120和開閉機(jī)構(gòu)170組成。在圖1A中，上橫梁120上裝有吊耳(例如吊耳121a和121b)或滑輪組，通過天車吊鉤或鋼絲繩與天車(未示出)相連，通過天車的起升機(jī)構(gòu)帶動(dòng)鉗體100完成上下運(yùn)動(dòng)。
開閉機(jī)構(gòu)170安裝于鉗體100的上橫梁120上。根據(jù)所要夾取的待吊物長(zhǎng)度的不同，鉗體100一般包括兩個(gè)或四個(gè)獨(dú)立的開閉機(jī)構(gòu)170。每個(gè)開閉機(jī)構(gòu)170包括一對(duì)鉗腿180和一套驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)190。每個(gè)開閉機(jī)構(gòu)內(nèi)均有一個(gè)帶正反旋螺紋的絲杠142，兩條鉗腿180通過絲杠螺母144與絲杠142連接。通過絲杠142的正反向轉(zhuǎn)動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)鉗腿180的彼此靠近或遠(yuǎn)離，即鉗腿的夾緊或松開運(yùn)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)190主要包括執(zhí)行電機(jī)210、磁粉離合器220、電磁制動(dòng)器240和減速機(jī)250。每個(gè)開閉機(jī)構(gòu)170內(nèi)還可包括一個(gè)零速開關(guān)195、一個(gè)測(cè)量鉗腿開度的開度傳感器270，以及夾緊/松開行程開關(guān)197和安置在兩個(gè)鉗腿上的安全開關(guān)。每個(gè)開閉機(jī)構(gòu)170均完全相同且彼此獨(dú)立，電氣控制上也是完全獨(dú)立地進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制。
一般地，可將電動(dòng)夾鉗的工作過程分為夾緊和松開兩個(gè)過程。在夾緊過程中，當(dāng)按下“夾緊”按鈕時(shí)夾鉗開始進(jìn)行夾緊運(yùn)動(dòng)。首先，執(zhí)行電機(jī)120和電磁制動(dòng)器240得電工作，磁粉離合器220滯后得電工作(其滯后工作的目的是保證執(zhí)行電機(jī)120能空載起動(dòng)，降低執(zhí)行電機(jī)120的起動(dòng)電流，即盡量減少執(zhí)行電機(jī)120發(fā)熱。這在程序設(shè)計(jì)上是通過“計(jì)時(shí)器”來(lái)完成的，執(zhí)行電機(jī)120起動(dòng)后，通過延時(shí)一個(gè)預(yù)定時(shí)間后再起動(dòng)磁粉離合器220)。上述夾緊運(yùn)轉(zhuǎn)過程在下列3種情況下會(huì)停止運(yùn)轉(zhuǎn)1)松開“夾緊”按鈕，夾緊運(yùn)轉(zhuǎn)停止。
2)在未夾取待吊物時(shí)，鉗腿180運(yùn)行到夾緊行程開關(guān)動(dòng)作或最小開度控制達(dá)到設(shè)定值時(shí)，夾緊運(yùn)轉(zhuǎn)停止。
3)在夾緊待吊物時(shí)，零速開關(guān)195動(dòng)作，夾緊運(yùn)轉(zhuǎn)停止，同時(shí)該鉗腿180的夾緊指示燈點(diǎn)亮。
在松開過程中，當(dāng)按下“松開”按鈕時(shí)夾鉗180進(jìn)行松開運(yùn)動(dòng)。首先執(zhí)行電機(jī)120和電磁制動(dòng)器240得電工作，磁粉離合器220滯后得電工作。松開運(yùn)轉(zhuǎn)的停止會(huì)在下列兩種情況下發(fā)生1)松開“松開”按鈕，松開運(yùn)轉(zhuǎn)過程停止。
2)鉗腿180運(yùn)行到松開行程開關(guān)動(dòng)作或最大開度控制達(dá)到設(shè)定值時(shí)，松開運(yùn)轉(zhuǎn)過程停止。
二.電氣控制系統(tǒng)本發(fā)明電動(dòng)夾具的電氣控制系統(tǒng)300是以可編程數(shù)字化處理裝置為控制核心、以HMI系統(tǒng)為人機(jī)界面的智能控制系統(tǒng)，能提供完善的人機(jī)交互式操作方式，內(nèi)置監(jiān)控程序，智能監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)，及時(shí)提供故障信息、在線提供幫助和操作指導(dǎo)；通過安裝的各種傳感及變送器，實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的各種過程及系統(tǒng)參數(shù)，通過上位機(jī)還可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方的操作或監(jiān)控；具有多種通訊接口，以滿足現(xiàn)代化自動(dòng)生產(chǎn)線的需要。
如圖2所示，電氣控制系統(tǒng)300包括一個(gè)可編程的數(shù)字化處理裝置310，顯示控制裝置370，以及位于鉗體100內(nèi)的各種傳感部件350和開關(guān)部件380。其中，該處理裝置310具有中央處埋器(CPU)和為CPU存儲(chǔ)運(yùn)行指令的存儲(chǔ)器，其作為整個(gè)電氣控制系統(tǒng)300的控制核心，可在預(yù)先存儲(chǔ)的運(yùn)行指令的控制下對(duì)顯示控制裝置370的命令信號(hào)，和/或來(lái)自傳感部件350的檢測(cè)信號(hào)和/或開關(guān)部件380發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行處理，以輸出對(duì)鉗體100中的各種受控部件330進(jìn)行控制的控制信號(hào)，或者將處理結(jié)果輸出給顯示控制裝置370進(jìn)行顯示。這里，顯示控制裝置370是通過數(shù)字通訊總線313與數(shù)字化處理裝置310通信。
進(jìn)一步地，如圖3所示，電氣控制系統(tǒng)300還可包括第一支持電路320a，用于連接數(shù)字化處理裝置310和受控部件330、傳感部件350、限位及安全開關(guān)381。此外，電氣控制系統(tǒng)300也可包括一些遠(yuǎn)離(例十米以上)鉗體100的操作開關(guān)和外部信號(hào)引入裝置390，其可通過第二支持電路320b與處理裝置310的數(shù)字輸入端口相連。
具體地，如圖4所示，在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例中，數(shù)字化處理裝置310優(yōu)選為可編程控制器340(PLC)，特別是具有模擬輸入端口的PLC，例如德國(guó)西門子(Simens)公司的S7-300模塊化中小型PLC系統(tǒng)。顯示控制裝置370優(yōu)選為工業(yè)觸摸屏371，例如日本DIGITAL公司GP2000系列的人機(jī)界面系統(tǒng)(HMI)。并且數(shù)字通訊總線313的具體類型可以根據(jù)所選擇的數(shù)字化處理裝置310和顯示控制裝置370的類型和功能決定。例如在該實(shí)施例中，可以使用RS485通信總線來(lái)實(shí)現(xiàn)處理裝置310和工業(yè)觸摸屏371之間的通信。關(guān)于工業(yè)觸摸屏371的進(jìn)一步的特征將在下文中詳細(xì)描述。
在圖4的實(shí)施例中，支持電路320優(yōu)選包括與處理裝置310的I/O端口直接相連的第一和第二擴(kuò)展I/O電路393a和393b，以擴(kuò)展處理裝置310的I/O端口。而且，因線路長(zhǎng)，同時(shí)動(dòng)力和控制信號(hào)共用一根電纜，為了降低線路干擾，保證處理裝置310的輸入信號(hào)的可靠性，同時(shí)又為了防止電纜短路時(shí)造成處理裝置310的輸入端口的損壞，在限位及安全開關(guān)381、操作開關(guān)和外部信號(hào)引入裝置390與第一和第二擴(kuò)展I/O電路393a和393b之間分別設(shè)置了第一和第二繼電器隔離列395a和395b。關(guān)于繼電器隔離列395的具體設(shè)置是本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識(shí)，本文不再贅述。這里需要說(shuō)明的是，限位及安全開關(guān)381例如可包括零速開關(guān)195、夾緊/松開行程開關(guān)197和安置在兩個(gè)鉗腿上的安全開關(guān)等。
另外，在圖4的實(shí)施例中，電氣控制系統(tǒng)300可以控制的、鉗體100中的受控部件330包括執(zhí)行電機(jī)210、磁粉離合器220和電磁制動(dòng)器240等；而傳感部件350包括開度傳感器270和厚度傳感器260等。關(guān)于這些部件及其支持電路的詳細(xì)描述，本文將在下面相應(yīng)的章節(jié)中詳細(xì)給出。
1.鉗腿開度的測(cè)量本發(fā)明的電氣控制系統(tǒng)300中，鉗腿開度的測(cè)量總體上是通過開度傳感器270，將其輸入軸與鉗體100的開閉機(jī)構(gòu)170中的一個(gè)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的部件相連，以輸出表征所述旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)角度的開度交流信號(hào)；并通過一個(gè)開度角位變送器275，將所述開度交流信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)開度直流信號(hào)；并將所述開度直流信號(hào)送入處理裝置310的一個(gè)模擬量輸入端口中，由處理裝置310將其轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)數(shù)字形式的鉗腿開度值。
關(guān)于開度傳感器的選型需要說(shuō)明的是，開度測(cè)量是一種長(zhǎng)度測(cè)量。目前能進(jìn)行長(zhǎng)度測(cè)量的傳感器多為電子式傳感器，例如旋轉(zhuǎn)編碼器、測(cè)量光柵、激光測(cè)距儀等，由于這類傳感器內(nèi)含有大量的電子元器件，因此一般不能耐受高溫和機(jī)械震動(dòng)沖擊。而且，這類傳感器所輸出的檢測(cè)信號(hào)一般強(qiáng)度弱，不適應(yīng)高干擾環(huán)境下的遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸。而自整角機(jī)和旋轉(zhuǎn)變壓器內(nèi)部沒有任何電子元件，只有兩組線圈，所以它們的抗振性、耐溫性、抗腐蝕性、抗灰塵及油污、及抗干擾性等方面都具有很好的性能，能適應(yīng)惡劣環(huán)境的使用要求，并且具有極高的可靠性。因此一般可將自整角機(jī)和旋轉(zhuǎn)變壓器選作開度傳感器。
進(jìn)一步地，由于自整角機(jī)的溫度特性較好，故本發(fā)明優(yōu)選開度自整角機(jī)271作為開度傳感器270，如圖1所示。在該實(shí)施例中，可將開度自整角機(jī)271的輸入軸與鉗體100的開閉機(jī)構(gòu)170中的一個(gè)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的部件相連，用以輸出表征所述旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)角度的開度交流信號(hào)，其中所述旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的部件優(yōu)選為與鉗腿180之間具有恒定傳動(dòng)比的部件，例如絲杠142，并可通過第一鏈輪鏈條裝置172來(lái)連接開度自整角機(jī)271和絲杠142。而且，因開度自整角機(jī)271與開度角位變送器275之間連接的電纜一般較長(zhǎng)，同時(shí)又與控制或動(dòng)力線共用一根電纜，系統(tǒng)干擾大，為了提高抗干擾能力，在本發(fā)明中將選用高電壓等級(jí)的自整角機(jī)，例如采用額定電壓為AC 220V的自整角機(jī)。
更進(jìn)一步地，為了減少?gòu)拇跷锷蟼鱽?lái)的熱量，應(yīng)對(duì)開度自整角機(jī)271采用一定的隔熱措施，例如可在開度自整角機(jī)271的周圍設(shè)置一些石棉板或石棉布進(jìn)行熱隔離，。而且也可同時(shí)將開度自整角機(jī)271降壓使用，使其實(shí)際工作電壓小于其額定工作電壓，以降低開度自整角機(jī)271的發(fā)熱。
具體地，如圖5所示，可以在開度自整角機(jī)271與供電電源之間設(shè)置一個(gè)開度第一降壓器276，以使開度自整角機(jī)271的實(shí)際工作電壓小于等于其額定工作電壓的0.8倍，甚至0.5倍。例如，當(dāng)選用額定電壓為AC 220V的開度自整角機(jī)271時(shí)，向其提供的實(shí)際工作電壓可以僅為AC 110V。而且為了減少由供電電源引起的干擾，在開度第一降壓器276與開度自整角機(jī)271之間可以加入了電磁兼容(EMC)電源濾波器277。
此外，由于開度自整角機(jī)271本身不具有與處理裝置310接口的能力，因此本發(fā)明將采用開度角位變送器275將開度自整角機(jī)271測(cè)量的角度信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)可與處理裝置310的模擬量輸入端口匹配的開度直流信號(hào)，例如一個(gè)4～20mA的直流信號(hào)。此外，由于開度角位變送器275的輸入端僅能接受幾伏特的電壓信號(hào)，因而可在開度自整角機(jī)271與開度角位變送器275之間提供一個(gè)開度第二降壓器273來(lái)解決開度自整角機(jī)271與開度角位變送器275間的接口問題，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了它們之間的電氣隔離。具體地，開度角位變送器275可以選用，例如，北京飛博爾電子有限公司生產(chǎn)的FB900C系列的角位變送器。
而且，由于開度自整角機(jī)271直接測(cè)量的是旋轉(zhuǎn)角度，因此需將其角度值轉(zhuǎn)換為長(zhǎng)度值，即鉗腿開度值。該轉(zhuǎn)換計(jì)算由處理裝置310來(lái)完成，轉(zhuǎn)換公式如下L＝L0+(D*K1*K2/360)*2其中L轉(zhuǎn)換后的開度值L0鉗腿開度初值D自整角機(jī)測(cè)得的轉(zhuǎn)角K1測(cè)量系數(shù)，螺距乘以傳動(dòng)系數(shù)K2修正系數(shù)在處理裝置310中計(jì)算出數(shù)字化的鉗腿開度值之后，可以將其發(fā)送到HMI系統(tǒng)，以模擬儀表或數(shù)字形式顯示給操作者，也可將其與一個(gè)設(shè)定值比較，從而根據(jù)比較結(jié)果控制開閉機(jī)構(gòu)170的運(yùn)動(dòng)，以使所述鉗腿開度值與所述設(shè)定值一致。
為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)可靠性和實(shí)用性，可以利用開度角位變送器275的清零端口實(shí)現(xiàn)了鉗腿開度的自動(dòng)歸零功能，當(dāng)角度測(cè)量出現(xiàn)問題、系統(tǒng)斷電時(shí)變送器不能正確保存角度信息或測(cè)量系統(tǒng)檢修后，可以通過夾具的夾緊行程開關(guān)觸發(fā)角位變送器的清零端口，實(shí)現(xiàn)開度測(cè)量的自動(dòng)歸零(在此是將鉗腿180的最小行程作為開度測(cè)量的起點(diǎn))，免去了自整角機(jī)在維修或調(diào)整后，必須重新調(diào)整零點(diǎn)的麻煩，大大減少了系統(tǒng)的維護(hù)量。
這里需要強(qiáng)調(diào)的是，在使用自整角機(jī)時(shí)，一般都是將一個(gè)發(fā)送機(jī)與一個(gè)接收機(jī)相接、成對(duì)使用(其中發(fā)射機(jī)用于測(cè)量，接收機(jī)用于遠(yuǎn)方顯示)，這樣就造成了在進(jìn)行多路測(cè)量時(shí)，顯示儀表會(huì)相應(yīng)增加，擠占天車儀表臺(tái)上的有限空間。而在本發(fā)明中，是將自整角機(jī)所測(cè)量的數(shù)據(jù)通過數(shù)字化處理，由HMI系統(tǒng)顯示輸出，因此可以實(shí)現(xiàn)一臺(tái)顯示終端顯示多路測(cè)量信息，減少了顯示儀表的數(shù)量，有效地利用了天車中有限的使用空間。
2.工業(yè)觸摸屏如上文所述，顯示控制裝置370優(yōu)選為工業(yè)觸摸屏371。其中，工業(yè)觸摸屏(簡(jiǎn)稱觸摸屏)是一種連接人類和數(shù)字化處理裝置的人機(jī)界面。它是替代傳統(tǒng)的控制面板和鍵盤的智能化操作顯示器。可用于參數(shù)的設(shè)置、數(shù)據(jù)的顯示和存儲(chǔ)、并以曲線、動(dòng)畫等形式描繪自動(dòng)化控制過程，并可簡(jiǎn)化處理裝置的控制程序。在本發(fā)明中主要利用觸摸屏371來(lái)完成以下功能(1)測(cè)量參數(shù)和控制參數(shù)的輸入，如磁粉離合器220電流的測(cè)量和控制參數(shù)；開度測(cè)量和控制參數(shù)等。
(2)過程數(shù)據(jù)的顯示以模擬儀表和數(shù)字形式顯示電機(jī)電流、磁粉離合器220電流、待吊物厚度及鉗腿開度。
(3)實(shí)現(xiàn)鉗腿的控制和磁粉離合器220電流的調(diào)整及口令保護(hù)功能。
(4)提供在線幫助和操作指導(dǎo)。
(5)提供故障報(bào)警信息及故障信息查詢。
3.磁粉離合器中激磁電流的控制磁粉離合器220的激磁電流在夾鉗夾緊和松開動(dòng)作時(shí)是不一樣的，即夾鉗夾緊和松開所需要的轉(zhuǎn)矩是不一樣的。夾緊轉(zhuǎn)矩提供鉗腿正常運(yùn)動(dòng)所需轉(zhuǎn)矩和夾緊待吊物時(shí)保障鉗腿180上的鉗爪對(duì)待吊物的預(yù)夾緊力。松開轉(zhuǎn)矩保障松開待吊物時(shí)有足夠的打開轉(zhuǎn)矩，松開轉(zhuǎn)矩遠(yuǎn)大于夾緊轉(zhuǎn)矩。
磁粉離合器220的夾緊或松開激磁電流是由程序來(lái)控制輸出的。當(dāng)夾鉗進(jìn)行夾緊運(yùn)動(dòng)時(shí)，程序通過處理裝置310的一個(gè)模擬量輸出單元輸出離合器夾緊控制電流至磁粉離合器控制電源225?？刂齐娫?25輸出夾緊激磁電流給磁粉離合器220，當(dāng)夾鉗進(jìn)行松開運(yùn)動(dòng)時(shí)，程序通過處理裝置310的一個(gè)模擬量輸出單元輸出離合器松開控制電流至控制電源225?？刂齐娫?25輸出松開激磁電流給磁粉離合器220。磁粉離合器夾緊或松開控制電流的設(shè)定是通過工業(yè)觸摸屏來(lái)輸入的。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，選用一個(gè)恒流型控制電源225作為磁粉離合器220的控制電源，例如日本神鋼(SHINKO)電機(jī)株式會(huì)社生產(chǎn)的PS-6.0電源。且利用處理裝置310的一個(gè)模擬量輸出單元輸出的直流電壓來(lái)控制恒流型控制電源225輸出的激磁電流，從而控制磁粉離合器220的輸出轉(zhuǎn)矩，以保證電動(dòng)夾鉗擁有足夠的初始夾緊力和打開力矩。此外，控制電源225的開關(guān)221也是由處理裝置310進(jìn)行控制的，可以實(shí)現(xiàn)磁粉離合器220相對(duì)于執(zhí)行電機(jī)210滯后得電工作。
進(jìn)一步地，在該實(shí)施例中將通過一種直流變送器223對(duì)激磁電流進(jìn)行檢測(cè)，即將直流變送器223的輸出信號(hào)傳送給處理裝置310的一個(gè)模擬量輸入單元，通過處理裝置310的運(yùn)算和處理將其轉(zhuǎn)變?yōu)榇欧垭x合器220的數(shù)字化的激磁電流值。處理裝置310可以將激磁電流值通過數(shù)字通訊總線313傳送給顯示控制裝置370進(jìn)行顯示。這里，可以通過顯示控制裝置370作為接口來(lái)設(shè)定激磁電流的各種控制參數(shù)，例如期望的激磁電流值、極限值等。
具體地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，優(yōu)選一種可輸出4～20mA的直流信號(hào)的霍爾式直流變送器作為直流變送器223，如圖6所示。
更具體地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，通過處理裝置310的模擬量輸出單元輸出的0～10V直流電壓來(lái)控制恒流型控制電源225的輸出電流，以達(dá)到控制磁粉離合器220輸出轉(zhuǎn)矩的目的。
4.電磁制動(dòng)器的控制因電磁制動(dòng)器240啟動(dòng)時(shí)沖擊電流大，為了防止電磁制動(dòng)器240啟動(dòng)時(shí)對(duì)控制回路的影響及電纜故障時(shí)對(duì)供電電源的影響，電磁制動(dòng)器240采用了一個(gè)獨(dú)立的變壓器246進(jìn)行供電。而且電磁制動(dòng)器240的控制采用制動(dòng)器控制電源245來(lái)完成，通過制動(dòng)器開關(guān)247的開閉來(lái)實(shí)現(xiàn)電磁制動(dòng)器240的啟停，如圖7所示。
5.電機(jī)電流測(cè)量和控制正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的，如圖4所示可以利用各種合適的電機(jī)驅(qū)動(dòng)接觸器215來(lái)實(shí)現(xiàn)執(zhí)行電機(jī)210的正反向轉(zhuǎn)動(dòng)。在圖8所示的實(shí)施例中，執(zhí)行電機(jī)210是一個(gè)三相交流電機(jī)。此時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)接觸器215由第一交流接觸器216、第二交流接觸器217和第三交流接觸器218構(gòu)成。特別地在本發(fā)明中，通過處理裝置310對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)接觸器215進(jìn)行控制可以實(shí)現(xiàn)執(zhí)行電機(jī)210的正向、方向轉(zhuǎn)動(dòng)。進(jìn)一步地，可以在電機(jī)驅(qū)動(dòng)接觸器215和供電電源之間設(shè)置有一個(gè)交流變送器213，其輸出被送到處理裝置310的一個(gè)模擬量輸入單元，并通過處理裝置310的運(yùn)算和處理得到執(zhí)行電機(jī)210的、數(shù)字化的運(yùn)行電流值。在得到該運(yùn)行電流值后，可以例如提供給顯示控制裝置370進(jìn)行顯示，和/或?qū)⑵渑c一個(gè)預(yù)定值進(jìn)行比較，以實(shí)現(xiàn)執(zhí)行電機(jī)210的電子過電流保護(hù)。當(dāng)然，也優(yōu)選在執(zhí)行電機(jī)210與其供電電源之間設(shè)置有一個(gè)斷路器212，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的電機(jī)過載和短路保護(hù)。
6.待吊物測(cè)厚在電氣控制系統(tǒng)300中，測(cè)量待吊物401(例如多層板坯)厚度的厚度傳感器260是由一系列裝置構(gòu)成的。首先，正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的，厚度傳感器260一般是由重錘403、鋼絲繩405、吊鏈407、收線輪411、收線彈簧413及其附屬機(jī)構(gòu)組成，如圖9所示。一般地，為了測(cè)量待吊物401的厚度，應(yīng)該首先調(diào)整吊鏈407，使重錘403與鉗腿180的鉗牙185在同一水平面上。這樣，當(dāng)鉗體100下降時(shí)，重錘403將首先接觸到待吊物401的上表面，并逐漸被向上托起。此時(shí)鋼絲繩405上將不再受待吊物401的重力作用，因此已預(yù)緊的收線彈簧413會(huì)在彈性回復(fù)力的作用下使收線輪411轉(zhuǎn)動(dòng)。收線輪411的轉(zhuǎn)動(dòng)將使繞在其上的鋼絲繩405被收短。因此，通過測(cè)量收線輪411所轉(zhuǎn)動(dòng)的角度或鋼絲繩405被收短的長(zhǎng)度可以間接或直接地測(cè)量出待吊物401的厚度。
在本發(fā)明中，是采用厚度自整角機(jī)409來(lái)測(cè)量收線輪411所轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，并將厚度自整角機(jī)409所輸出的厚度交流信號(hào)經(jīng)由一個(gè)角位變送器265傳送到處理裝置310的模擬量輸入單元中，通過處理裝置310的運(yùn)算最終得到待吊物401的厚度。其電路原理和處理過程與開度測(cè)量中所描述的基本相同，因而本文對(duì)此將不再贅述。特別地，待吊物厚度的轉(zhuǎn)換公式如下Th＝D1*K11*K12/360其中Th轉(zhuǎn)換后的厚度值D1厚度自整角機(jī)測(cè)得的轉(zhuǎn)角值K11測(cè)量系數(shù)(收線輪周長(zhǎng))，K12修正系數(shù)7.處理裝置中運(yùn)行的程序如圖10A所示，處理裝置310中運(yùn)行的程序?qū)⑹紫乳_始于主程序中的步驟701。主程序在步驟703中初始化處理裝置310存儲(chǔ)器中將要使用的所有緩沖區(qū)。在步驟705中，啟動(dòng)用于數(shù)據(jù)采集的中斷采樣程序INT0。在步驟707中，調(diào)用用于電機(jī)電流測(cè)量和控制的子程序SBR0、用于鉗腿開度測(cè)量和控制的子程序SBR1和用于測(cè)量待吊物厚度的子程序SBR2。在步驟709中，根據(jù)處理裝置310所接收的操作指令來(lái)判斷是否需要啟動(dòng)鉗腿180的夾緊操作。如果判斷結(jié)果為“是”，那么程序?qū)⒗^續(xù)到步驟711，判斷夾緊行程開關(guān)是否動(dòng)作。若夾緊行程開關(guān)并未動(dòng)作，那么程序?qū)⒗^續(xù)到步驟713，判斷鉗腿180是否處于最小開度狀態(tài)，即判斷最小開度標(biāo)志M0是否等于1(最小開度標(biāo)志M0已在子程序SBR1中設(shè)置)。如果鉗腿180未處于最小開度狀態(tài)，那么程序?qū)⒗^續(xù)到步驟715，并判斷零速開關(guān)是否動(dòng)作。若步驟717的判斷結(jié)果為“否”，那么程序?qū)⒗^續(xù)到步驟719，使執(zhí)行電機(jī)正向轉(zhuǎn)動(dòng)從而夾緊鉗腿180。在步驟721中，程序?qū)⒅苿?dòng)器開關(guān)247(參見圖7)閉合，從而使電磁制動(dòng)器240通電運(yùn)行。在步驟723中，輸出磁粉離合器220夾緊控制電流。在步驟725中，使磁粉離合器220延時(shí)通電。最后，主程序?qū)⒔Y(jié)束于步驟749。
在上述步驟中，當(dāng)步驟711、713或715中判斷結(jié)果為“是(真)”時(shí)，程序都將轉(zhuǎn)到步驟749，使主程序結(jié)束運(yùn)行。當(dāng)步驟717中的判斷結(jié)果為“是(真)”時(shí)，程序?qū)⒗^續(xù)到步驟718，給出夾緊指示信號(hào)，例如點(diǎn)亮一個(gè)夾緊指示燈，然后運(yùn)行到步驟749，主程序結(jié)束。
在步驟709中，如果判斷結(jié)果為“否”，那么主程序?qū)⑥D(zhuǎn)到步驟727中，判斷松開按鈕是否被按下。如果步驟727的判斷結(jié)果為“是”，主程序?qū)⒗^續(xù)到步驟729，判斷松開行程開關(guān)是否動(dòng)作。如果步驟729為“否”，主程序?qū)⒗^續(xù)到步驟731，判斷鉗腿180是否處于最大開度狀態(tài)，即判斷最大開度標(biāo)志M1是否等于1(最大開度標(biāo)志M1已在子程序SBR1中設(shè)置)。如果步驟731為“否”，則繼續(xù)步驟733，判斷電機(jī)是否處于過流狀態(tài)，即電機(jī)過流標(biāo)志M11是否等于1(電機(jī)過流標(biāo)志M11已在子程序SBR0中設(shè)置)。如果步驟733為“否”，則繼續(xù)步驟735，控制電機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使鉗腿180松開。然后在步驟737中，程序?qū)⒅苿?dòng)器開關(guān)247閉合，從而使電磁制動(dòng)器240通電運(yùn)行。在步驟739中，輸出磁粉離合器220松開控制電流。在步驟741中，使磁粉離合器220延時(shí)通電。最后運(yùn)行到步驟749，主程序結(jié)束。
在上述步驟中，若步驟727的判斷結(jié)果為“否”，則程序?qū)⑥D(zhuǎn)到步驟749。若步驟729、731或733的判斷結(jié)果為“是”，程序也將轉(zhuǎn)到步驟749。
如圖10B所示，中斷采樣程序INT0是定時(shí)中斷采樣程序，其開始于步驟751。然后，在步驟753中，采集電機(jī)電流值至處理裝置310存儲(chǔ)器中的第一緩沖區(qū)。在步驟755中，采集磁粉離合器220電流值至處理裝置310存儲(chǔ)器中的第二緩沖區(qū)。在步驟755中，采集磁粉離合器220電流值至處理裝置310存儲(chǔ)器中的第二緩沖區(qū)。在步驟757中，采集表征鉗腿開度值的開度自整角機(jī)的轉(zhuǎn)角值至處理裝置310存儲(chǔ)器中的第三緩沖區(qū)。在步驟758中，采集表征待吊物厚度值的厚度自整角機(jī)的轉(zhuǎn)角值至處理裝置310存儲(chǔ)器中的第四緩沖區(qū)。最后，中斷采樣程序INT0運(yùn)行到步驟759結(jié)束一次運(yùn)行。
如圖10C所示，對(duì)電機(jī)電流進(jìn)行測(cè)量和控制的子程序SBR0開始于步驟761。然后，在步驟763中，從第一緩沖區(qū)中讀取電機(jī)電流值。在步驟765中，對(duì)電機(jī)電流進(jìn)行定標(biāo)，即將采樣值(例如0～27648)轉(zhuǎn)換為電機(jī)電流值(例如0～25A)。在步驟767中，將定標(biāo)值存入第五緩沖區(qū)。子程序SB0在步驟771中將判斷電機(jī)啟動(dòng)時(shí)間是否已到(與一個(gè)預(yù)定時(shí)間值相比較)，從而確定是否已躲過電機(jī)啟動(dòng)電流。如果步驟771的結(jié)果為“否”，那么子程序SBR0將重新返回到步驟771，直到電機(jī)啟動(dòng)時(shí)間已到、判斷結(jié)果為“真”時(shí)繼續(xù)到步驟773。在步驟773中將判斷電機(jī)電流是否大于電機(jī)電流的設(shè)定值A(chǔ)0。若步驟773的結(jié)果為“否”，那么子程序SB0轉(zhuǎn)到步驟779結(jié)束運(yùn)行；若結(jié)果為“真”，那么子程序SB0將繼續(xù)到步驟775。步驟775將判斷電機(jī)的過流時(shí)間是否大于一個(gè)設(shè)定值T0。如果步驟775的結(jié)果為“否”，那么子程序SB0將重新返回到步驟775，直到過流時(shí)間大于設(shè)定值T0時(shí)繼續(xù)到步驟777，設(shè)置電機(jī)過流標(biāo)志M11等于1。最后，子程序SBRQ在步驟779中結(jié)束運(yùn)行。
用于鉗腿開度測(cè)量和控制的子程序SBR1開始于步驟781。然后，在步驟783中判斷夾緊行程開關(guān)是否動(dòng)作。若夾緊行程開關(guān)已動(dòng)作，那么在步驟785中將向開度角位變送器275輸出清零信號(hào)，使其歸零，然后子程序SBR1運(yùn)行到步驟787；若夾緊行程開關(guān)未動(dòng)作，那么在步驟783之后子程序SBR1將直接運(yùn)行到步驟787。步驟787將從第三緩沖區(qū)中讀取開度自整角機(jī)270的轉(zhuǎn)角值。然后在步驟789中進(jìn)行鉗腿開度定標(biāo)。在步驟791中，對(duì)鉗腿開度初值L0、轉(zhuǎn)角D、測(cè)量系數(shù)K1、修正系數(shù)K2進(jìn)行賦值，其中L0、K1、K2都是通過觸摸屏輸入的，L0是最小開度時(shí)(即夾緊行程開關(guān)動(dòng)作后)鉗腿開度的實(shí)測(cè)值。然后在步驟793中按照上文所述的開度轉(zhuǎn)換公式算出鉗腿開度值L。在步驟795中，將計(jì)算出的鉗腿開度值L存入第六緩沖區(qū)中。在步驟799中判斷計(jì)算出的鉗腿開度值L是否大于一個(gè)預(yù)先設(shè)定的最大鉗腿開度值Lmax。如果L大于Lmax，那么將設(shè)置最大開度標(biāo)志M1等于1，然后運(yùn)行步驟809，子程序SBR1結(jié)束。否則，如果L不大于Lmax，那么子程序SBR1將轉(zhuǎn)到步驟803，進(jìn)一步判斷鉗腿開度值L是否小于一個(gè)預(yù)先設(shè)定的最小鉗腿開度值Lmin。如果步驟803的結(jié)果為真，那么在步驟805中將設(shè)置最小開度標(biāo)志M0等于1，然后運(yùn)行步驟809，子程序SBR1結(jié)束。如果步驟803的結(jié)果為假，子程序SBR1將直接轉(zhuǎn)到步驟809，結(jié)束運(yùn)行。
用于測(cè)量待吊物厚度的SBR2開始于步驟811。然后，在步驟813中判斷厚度角位變送器265是否歸零。若步驟813的結(jié)果為“否”，那么在步驟815中將向厚度角位變送器265輸出清零信號(hào)，使其歸零，然后子程序SBR2運(yùn)行到步驟817；若步驟813的結(jié)果為“是”，那么在步驟813之后子程序SBR1將直接運(yùn)行到步驟817。步驟817將從第四緩沖區(qū)中讀取厚度自整角機(jī)260的轉(zhuǎn)角值。然后在步驟819中進(jìn)行待吊物厚度定標(biāo)。在步驟821中，對(duì)轉(zhuǎn)角D1、測(cè)量系數(shù)K11、修正系數(shù)K12進(jìn)行賦值。然后在步驟823中按照上文所述的厚度轉(zhuǎn)換公式算出待吊物的厚度值Th。在步驟825中，將計(jì)算出的厚度值Th存入第七緩沖區(qū)中。然后，子程序SBR1在步驟829中結(jié)束運(yùn)行。
權(quán)利要求
1.一種電動(dòng)夾鉗，其包括一個(gè)鉗體及其以可編程數(shù)字化處理裝置作為控制核心的電氣控制系統(tǒng)，所述鉗體包括至少一個(gè)具有一對(duì)鉗腿的開閉機(jī)構(gòu)，所述開閉機(jī)構(gòu)通過其中的致動(dòng)部件及一個(gè)或多個(gè)傳動(dòng)部件驅(qū)動(dòng)所述鉗腿彼此靠近或遠(yuǎn)離，且所述致動(dòng)部件和所述一個(gè)或多個(gè)傳動(dòng)部件中有一個(gè)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的部件與所述鉗腿之間具有恒定的傳動(dòng)比，所述電動(dòng)夾鉗的特征在于所述電氣控制系統(tǒng)進(jìn)一步包括一個(gè)開度傳感器，其輸入軸與所述作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的部件相連，用以輸出表征所述旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)角度的開度交流信號(hào)；一個(gè)開度角位變送器，用于將所述開度交流信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)開度直流信號(hào)；且所述開度直流信號(hào)被送入所述處理裝置的一個(gè)模擬量輸入單元中，由所述處理裝置將其轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)數(shù)字化的鉗腿開度值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)夾鉗，其特征在于所述處理裝置將所述鉗腿開度值與一個(gè)設(shè)定值比較，以控制所述開閉機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，從而使所述鉗腿開度值與所述設(shè)定值一致。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)夾鉗，其特征在于所述一個(gè)或多個(gè)傳動(dòng)部件中包括一個(gè)磁粉離合器，其中所述磁粉離合器的控制電源為恒流型控制電源，且利用所述處理裝置的一個(gè)模擬量輸出單元輸出的直流電壓來(lái)控制所述控制電源輸出的激磁電流，從而控制所述磁粉離合器的輸出轉(zhuǎn)矩。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電動(dòng)夾鉗，其特征在于通過霍爾式直流變送器檢測(cè)所述激磁電流，并將霍爾式直流變送器的輸出信號(hào)送入所述處理裝置的一個(gè)模擬量輸入單元，通過所述處理裝置的運(yùn)算和處理將其轉(zhuǎn)變?yōu)樗龃欧垭x合器的運(yùn)行電流的數(shù)字表示。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)夾鉗，其特征在于所述開度傳感器為旋轉(zhuǎn)變壓器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)夾鉗，其特征在于所述開度傳感器為自整角機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)夾鉗，其特征在于所述開度傳感器的供電電源側(cè)設(shè)置有電磁兼容電源濾波器，以減少由供電電源引起的干擾。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)夾鉗，其特征在于所述開度傳感器的周圍設(shè)置有石棉板或石棉布進(jìn)行熱隔離，以減少?gòu)拇跷锷蟼鱽?lái)的熱量。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)夾鉗，其特征在于所述開度傳感器被設(shè)置成降壓使用，使其實(shí)際工作電壓小于其額定工作電壓，以降低所述開度傳感器的發(fā)熱。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電動(dòng)夾鉗，其特征在于所述開度傳感器的實(shí)際工作電壓小于等于其額定工作電壓的0.8倍。
全文摘要
一種電動(dòng)夾鉗，其包括一個(gè)鉗體及其以可編程數(shù)字化處理裝置作為控制核心的電氣控制系統(tǒng)，所述鉗體包括至少一個(gè)具有一對(duì)鉗腿的開閉機(jī)構(gòu)，所述開閉機(jī)構(gòu)通過其中的致動(dòng)部件及一個(gè)或多個(gè)傳動(dòng)部件驅(qū)動(dòng)所述鉗腿彼此靠近或遠(yuǎn)離，且所述致動(dòng)部件和所述一個(gè)或多個(gè)傳動(dòng)部件中有一個(gè)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的部件與所述鉗腿之間具有恒定的傳動(dòng)比。所述電氣控制系統(tǒng)進(jìn)一步包括一個(gè)開度傳感器，其輸入軸與所述作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的部件相連，用以輸出表征所述旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)角度的開度交流信號(hào)；一個(gè)開度角位變送器，用于將所述開度交流信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)開度直流信號(hào)；且所述開度直流信號(hào)被送入所述處理裝置的一個(gè)模擬量輸入單元中，由所述處理裝置將其轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)數(shù)字化的鉗腿開度值。
文檔編號(hào)B66C1/42GK1958427SQ200510117249
公開日2007年5月9日 申請(qǐng)日期2005年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月31日
發(fā)明者楊建國(guó), 朱彥輝 申請(qǐng)人:巨力集團(tuán)有限公司