龍門刨床工作臺(tái)控制方式的改進(jìn)

1、龍門刨床工作臺(tái)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(duì)龍門刨床工作臺(tái)實(shí)行自動(dòng)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(zhǎng)機(jī)械零件,其工作臺(tái)按著生產(chǎn)工藝要求進(jìn)行往返循環(huán)。由于工作臺(tái)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(dòng)信號(hào),通過時(shí)間電路依次完成兩級(jí)減速和換向動(dòng)作,對(duì)工作臺(tái)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(tái)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(dòng)、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(dòng)、減速一、減速二、換向繼電器。除啟動(dòng)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(tái)手動(dòng)調(diào)整時(shí)本電路繼電器均不動(dòng)作。2.2工作臺(tái)的自動(dòng)動(dòng)作框圖如圖1。圖1前進(jìn)后退兩級(jí)減速時(shí)間電路后退變前進(jìn)換向電路后退到位啟動(dòng)電路前進(jìn)變后退換向電路兩級(jí)減速時(shí)間電路前進(jìn)到位啟動(dòng)電路在工作臺(tái)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(tái)按動(dòng)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(jí)減速開始,經(jīng)過時(shí)間電路后,第二級(jí)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(tái)開始返回,其動(dòng)作與上述相仿,周而復(fù)始。開關(guān)動(dòng)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(tái)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(duì)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(tái)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 1.1×4.7 ×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 W

6、1=t-1.1R 3C 21.1C 2=2.64s-1.1×10K ×103×4.7 ×10-61.1×4.7 ×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?jí)減速繼電器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

7、。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),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(hào)通過微分電路送至下一級(jí)觸發(fā)輸入端。通過以上分析,對(duì)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

8、。 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 =R 2R 1+R 2E C =8222+82×53.94V 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=22×8222+8217.3k當(dāng)U C1充電到13V CC 時(shí),所需時(shí)間t =RC 1ln EE -13V CC =17.3×103×4.7×10-6×ln3.943.94-530.045s此時(shí)間小于閥值電路的最短充電時(shí)間0.05s,滿足

9、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)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(duì)地放電,其3腳輸出低電平。4.2信號(hào)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 LE

10、D12位于工作臺(tái)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(dòng)作電流為什么要設(shè)計(jì)成2.5I n?2.為什么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(duì)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(duì)地泄漏電容電流。試驗(yàn)按鈕電流是一種人為的動(dòng)作電流,為進(jìn)互感器前的一相與互感器后的另一相間

11、,通過電阻建立的漏電模擬動(dòng)作電流,它必須考慮這種人為泄漏電流可能與第三相的對(duì)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)按鈕按下,仍不會(huì)動(dòng)作,故設(shè)計(jì)成2.5I n(I n為額定漏電動(dòng)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