龍門刨床工作臺控制方式的改進(jìn)

1、龍門刨床工作臺控制方式的改進(jìn)(110021沈陽紡織機(jī)械廠王洪明摘要本文通過接近開關(guān)與時(shí)間電路的有機(jī)組合,較成功的對龍門刨床工作臺實(shí)行自動控制,即省去了開關(guān)維修費(fèi)用,又提高了生產(chǎn)效率。關(guān)鍵詞接近開關(guān)時(shí)間電路控制1問題的提出龍門刨床主要用來加工大型超長機(jī)械零件,其工作臺按著生產(chǎn)工藝要求進(jìn)行往返循環(huán)。由于工作臺的擋鐵頻繁碰壓行程開關(guān),故常造成開關(guān)觸點(diǎn)接觸不良或損壞。據(jù)維修人員統(tǒng)計(jì),此種故障約占該電氣總故障率50%以上。為改變這種控制方式,于是出現(xiàn)了組合式開關(guān)箱,但這種控制方式仍未能擺脫機(jī)械式撞碰,故障率仍然較高。隨著電子技術(shù)的發(fā)展,各種高可靠性、高使用壽命的感應(yīng)器件相繼問世,使無接觸控制成為可能。筆

2、者利用兩只接近開關(guān)產(chǎn)生啟動信號,通過時(shí)間電路依次完成兩級減速和換向動作,對工作臺控制方式進(jìn)行了較合理的改進(jìn)。經(jīng)兩年來的運(yùn)行,此裝置沒有出現(xiàn)故障,收到事半功倍的效果。采取這種控制方式,鐵板遮體可以做得較短,感應(yīng)器件盒也做得小巧,安裝維修極為方便,且利于工件更換時(shí)的調(diào)整。2控制原理2.1開關(guān)作用工作臺前進(jìn)與后退分別由兩個(gè)電磁感應(yīng)式接近開關(guān)QJK和HJK完成,其減速與換向是通過時(shí)間電路實(shí)現(xiàn)的。QK、QJ1、QJ2、QH分別為前進(jìn)到位時(shí)啟動、減速一、減速二、換向繼電器。HK、HJ1、HJ2、HH分別為后退到位時(shí)啟動、減速一、減速二、換向繼電器。除啟動繼電器外,上述繼電器的觸點(diǎn)分別替代了原行程開關(guān)的相應(yīng)

3、觸點(diǎn)。為了增加可靠性,繼電器觸點(diǎn)均并聯(lián)使用。本電路直流繼電器電源+24V由該設(shè)備調(diào)整繼電器T D常閉觸點(diǎn)控制,因此,工作臺手動調(diào)整時(shí)本電路繼電器均不動作。2.2工作臺的自動動作框圖如圖1。圖1前進(jìn)后退兩級減速時(shí)間電路后退變前進(jìn)換向電路后退到位啟動電路前進(jìn)變后退換向電路兩級減速時(shí)間電路前進(jìn)到位啟動電路在工作臺安全限位開關(guān)處于正常狀態(tài)下,如按下前進(jìn)按鈕,直流接觸器Q吸合,工作臺按動作要求開始前進(jìn),當(dāng)行至鐵板遮體遮擋Q JK時(shí),第一級減速開始,經(jīng)過時(shí)間電路后,第二級減速開始,再經(jīng)過時(shí)間電路后,換向開始,這時(shí)前進(jìn)接觸器Q斷電,后退接觸器H吸合,工作臺開始返回,其動作與上述相仿,周而復(fù)始。開關(guān)動作如下:

4、6A NQQJKQKQJ1QJ2QHQK、QJ1、Q J2、QH。HHJKHKHJ1H J2HHHK、HJ1、HJ2、HH。Q下一個(gè)循環(huán)開始。3時(shí)間電路的設(shè)計(jì)3.1減速時(shí)間范圍的設(shè)定我們知道,龍門刨床的減速時(shí)間是由工作臺的給定速度與減速行程開關(guān)之間的距離決定的,由于距離是固定不變的,因此減速時(shí)間與速度增加成反比,這對換向是不利的。而采用時(shí)間電路可使減速時(shí)間得到保證。通過調(diào)整電位器RW 可選擇最佳減速時(shí)間,以有利換向。減速時(shí)間范圍是根據(jù)工作臺最高速與最低速經(jīng)參考減速開關(guān)距離確定的。其范圍約在0.15s 2.2s 之間。本減速時(shí)間設(shè)計(jì)范圍為0.05s 2.64s ,因此,完全可以滿足減速要求。3.

5、2閥值電路RC 元件的選取時(shí)間電路主要由555集成電路與阻容元件搭接而成。圖2 為閥值輸入電路。圖2根據(jù)公式U C =V CC (1-e -t其中:充電時(shí)間常數(shù) =RC閥值電壓V TH =U C =23V CC則t =R ClnV CCV CC-23V CC= 1.1RC 式中R =R W1+R 3C =C 2綜合考慮C 2取值4.7 f 當(dāng)時(shí)間常數(shù)最小時(shí) =R 3C 2t=1.1R 3C 2=0.05s R 3=t 1.1C 2=0.05s 1.14.7 10-610k 當(dāng)時(shí)間常數(shù)最大時(shí) =(R W1+R 3C 2t =1.1(R W1+R 3C 2=2.64sR W1=t-1.1R 3C

6、21.1C 2=2.64s-1.110K 1034.7 10-61.14.7 10 -6500k3.3觸發(fā)電路元件的選取圖3為觸發(fā)輸入電路。圖313VCC 是555集成電路內(nèi)部比較器A 2反相觸發(fā)輸入端的參考電位。當(dāng)?shù)谝患墱p速繼電器Q J 1吸合后,由于電容C 1兩端電壓不能突變,故觸發(fā)端2腳在Q J 1觸點(diǎn)閉合瞬間為低電平,使之內(nèi)部下限比較器A 2輸出為高電平,RS 觸發(fā)器被置位,輸出端3腳呈高電平。當(dāng)C 1充電到U C113V CC 時(shí),下限比較器A 2輸出低電平,給內(nèi)部RS 觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)做好準(zhǔn)備。此時(shí)3腳輸出仍為高電平。這就是保持階段,只有當(dāng)閥值端6腳電位由于C 2充電達(dá)到23V CC 時(shí)

7、,上限比較器A 1的輸出才出低電平變?yōu)楦唠娖?此時(shí)RS 觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)輸出端3腳由高電平變?yōu)榈碗娖?這一下跳變信號通過微分電路送至下一級觸發(fā)輸入端。通過以上分析,對這部分電路有兩點(diǎn)要求: 為滿足555集成電路觸發(fā)電壓的條件,電容C 1充滿電后,U C1必須大于觸發(fā)電壓,即R 2與R 1的分壓值必須大于13V CC 。 根據(jù)觸發(fā)電壓和閥值電壓在時(shí)間上的先后關(guān)系,觸發(fā)電壓達(dá)到13V CC 充電時(shí)間必須先于閥值電壓達(dá)到23V CC 的充電時(shí)間。本電路QJ 1開點(diǎn)閉合后,圖3電路中的觸發(fā)輸入電路可等效為圖4電路。 圖4圖5電氣原理圖E C =V CC =5V根據(jù)等效發(fā)電機(jī)定理,將A 、B 開路,等效電源E

8、 =R 2R 1+R 2E C =8222+8253.94V 3.94V 恰是R 2與R 1的分壓值,其值遠(yuǎn)大于13V CC ,滿足第一點(diǎn)要求。將E C 短路,等效電阻R =R 1 R 2R 1+R 2=228222+8217.3k當(dāng)U C1充電到13V CC 時(shí),所需時(shí)間t =RC 1ln EE -13V CC =17.31034.710-6ln3.943.94-530.045s此時(shí)間小于閥值電路的最短充電時(shí)間0.05s,滿足第二點(diǎn)要求。4其他電路及有關(guān)元件作用4.1復(fù)位電路555集成電路的4腳為優(yōu)先復(fù)位端,低電平有效。當(dāng)QJ 1或HJ 1未吸合時(shí),4腳通過其常閉觸點(diǎn)接地,使555集成電路內(nèi)

9、部RS觸發(fā)器強(qiáng)制性復(fù)位,同時(shí)內(nèi)部放電三極管導(dǎo)通,6腳外接電容通過7腳對地放電,其3腳輸出低電平。4.2信號耦合電路例當(dāng)IC1的輸出由高電平跳變?yōu)榈碗娖綍r(shí),通過C4與R8組成的微分電路將產(chǎn)生一負(fù)的尖脈沖加到IC2的輸入端2腳,使其觸發(fā)復(fù)位。4.3IC2與IC6的作用IC2與IC6的作用是給換向繼電器提供一可靠的吸合時(shí)間。4.4電路指示燈LED1LED3,LED7LED9為印制板電路工作狀態(tài)指示燈。LED4LED6,LED10 LED12位于工作臺接近開關(guān)盒處,做為前時(shí)、后退、減速相應(yīng)指示燈。電氣原理圖如圖5所示。問與答1.各種漏電保護(hù)裝置的試驗(yàn)按鈕回路的動作電流為什么要設(shè)計(jì)成2.5I n?2.為

10、什么I n400A的斷路器它的安裝螺栓螺母要采用不銹鋼材料?3.為什么TNC系統(tǒng)不宜裝漏電保護(hù)裝置?1.答:各種漏電保護(hù)裝置的零序電流互感器的線路后面發(fā)生漏電(或觸電時(shí),I A+I B+I C+I N不再等于零,而等于泄漏電流。此泄漏電流包括某相的人身觸電電流和該相因絕緣不良而產(chǎn)生的對地泄漏電流(電容電流,也包括其他兩相(人身未觸電的兩相的對地泄漏電容電流。試驗(yàn)按鈕電流是一種人為的動作電流,為進(jìn)互感器前的一相與互感器后的另一相間,通過電阻建立的漏電模擬動作電流,它必須考慮這種人為泄漏電流可能與第三相的對地泄漏電流在矢量上的完全反向,當(dāng)數(shù)值相等而方向成180反向時(shí),合成電流可能等于零,試驗(yàn)按鈕按

11、下,仍不會動作,故設(shè)計(jì)成2.5I n(I n為額定漏電動作電流,2.5I n -I n=1.5I n,以保證試驗(yàn)按鈕履行其職責(zé)。2.答:是為了減小接線端子的溫升。如使用鋼材螺栓、螺母,則通電時(shí),作為磁性材料的低、中碳鋼制緊固件要產(chǎn)生渦流,引起接觸處的溫度劇增,渦流損失功率的大小是與電流的平方成正比的,I n小于400A尚未見其大的危害,電流越大,渦流損耗越大,溫升越高,除了影響斷路器本身外,還要惡化開關(guān)柜等的內(nèi)部環(huán)境溫度,使開關(guān)柜內(nèi)的電器,不得不降容使用。不銹鋼材料,如1Cr18Ni9等為非磁性材料,當(dāng)然可做緊固件了,但一是價(jià)格較貴,二是機(jī)械強(qiáng)度低于不銹鋼,現(xiàn)在絕大多數(shù)斷路器廠家選用不銹鋼。3.答:TNC系統(tǒng)供電,中性線(N線與保護(hù)零線(P