龙门刨床工作台控制方式的改进

1、龙门刨床工作台控制方式的改进(110021沈阳纺织机械厂王洪明摘要本文通过接近开关与时间电路的有机组合,较成功的对龙门刨床工作台实行自动控制,即省去了开关维修费用,又提高了生产效率。关键词接近开关时间电路控制1问题的提出龙门刨床主要用来加工大型超长机械零件,其工作台按着生产工艺要求进行往返循环。由于工作台的挡铁频繁碰压行程开关,故常造成开关触点接触不良或损坏。据维修人员统计,此种故障约占该电气总故障率50%以上。为改变这种控制方式,于是出现了组合式开关箱,但这种控制方式仍未能摆脱机械式撞碰,故障率仍然较高。随着电子技术的发展,各种高可靠性、高使用寿命的感应器件相继问世,使无接触控制成为可能。笔

2、者利用两只接近开关产生启动信号,通过时间电路依次完成两级减速和换向动作,对工作台控制方式进行了较合理的改进。经两年来的运行,此装置没有出现故障,收到事半功倍的效果。采取这种控制方式,铁板遮体可以做得较短,感应器件盒也做得小巧,安装维修极为方便,且利于工件更换时的调整。2控制原理2.1开关作用工作台前进与后退分别由两个电磁感应式接近开关QJK和HJK完成,其减速与换向是通过时间电路实现的。QK、QJ1、QJ2、QH分别为前进到位时启动、减速一、减速二、换向继电器。HK、HJ1、HJ2、HH分别为后退到位时启动、减速一、减速二、换向继电器。除启动继电器外,上述继电器的触点分别替代了原行程开关的相应

3、触点。为了增加可靠性,继电器触点均并联使用。本电路直流继电器电源+24V由该设备调整继电器T D常闭触点控制,因此,工作台手动调整时本电路继电器均不动作。2.2工作台的自动动作框图如图1。图1前进后退两级减速时间电路后退变前进换向电路后退到位启动电路前进变后退换向电路两级减速时间电路前进到位启动电路在工作台安全限位开关处于正常状态下,如按下前进按钮,直流接触器Q吸合,工作台按动作要求开始前进,当行至铁板遮体遮挡Q JK时,第一级减速开始,经过时间电路后,第二级减速开始,再经过时间电路后,换向开始,这时前进接触器Q断电,后退接触器H吸合,工作台开始返回,其动作与上述相仿,周而复始。开关动作如下:

4、6A NQQJKQKQJ1QJ2QHQK、QJ1、Q J2、QH。HHJKHKHJ1H J2HHHK、HJ1、HJ2、HH。Q下一个循环开始。3时间电路的设计3.1减速时间范围的设定我们知道,龙门刨床的减速时间是由工作台的给定速度与减速行程开关之间的距离决定的,由于距离是固定不变的,因此减速时间与速度增加成反比,这对换向是不利的。而采用时间电路可使减速时间得到保证。通过调整电位器RW 可选择最佳减速时间,以有利换向。减速时间范围是根据工作台最高速与最低速经参考减速开关距离确定的。其范围约在0.15s 2.2s 之间。本减速时间设计范围为0.05s 2.64s ,因此,完全可以满足减速要求。3.

5、2阀值电路RC 元件的选取时间电路主要由555集成电路与阻容元件搭接而成。图2 为阀值输入电路。图2根据公式U C =V CC (1-e -t其中:充电时间常数 =RC阀值电压V TH =U C =23V CC则t =R ClnV CCV CC-23V CC= 1.1RC 式中R =R W1+R 3C =C 2综合考虑C 2取值4.7 f 当时间常数最小时 =R 3C 2t=1.1R 3C 2=0.05s R 3=t 1.1C 2=0.05s 1.14.7 10-610k 当时间常数最大时 =(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触发电路元件的选取图3为触发输入电路。图313VCC 是555集成电路内部比较器A 2反相触发输入端的参考电位。当第一级减速继电器Q J 1吸合后,由于电容C 1两端电压不能突变,故触发端2脚在Q J 1触点闭合瞬间为低电平,使之内部下限比较器A 2输出为高电平,RS 触发器被置位,输出端3脚呈高电平。当C 1充电到U C113V CC 时,下限比较器A 2输出低电平,给内部RS 触发器翻转做好准备。此时3脚输出仍为高电平。这就是保持阶段,只有当阀值端6脚电位由于C 2充电达到23V CC 时

7、,上限比较器A 1的输出才出低电平变为高电平,此时RS 触发器翻转输出端3脚由高电平变为低电平,这一下跳变信号通过微分电路送至下一级触发输入端。通过以上分析,对这部分电路有两点要求: 为满足555集成电路触发电压的条件,电容C 1充满电后,U C1必须大于触发电压,即R 2与R 1的分压值必须大于13V CC 。 根据触发电压和阀值电压在时间上的先后关系,触发电压达到13V CC 充电时间必须先于阀值电压达到23V CC 的充电时间。本电路QJ 1开点闭合后,图3电路中的触发输入电路可等效为图4电路。 图4图5电气原理图E C =V CC =5V根据等效发电机定理,将A 、B 开路,等效电源E

8、 =R 2R 1+R 2E C =8222+8253.94V 3.94V 恰是R 2与R 1的分压值,其值远大于13V CC ,满足第一点要求。将E C 短路,等效电阻R =R 1 R 2R 1+R 2=228222+8217.3k当U C1充电到13V CC 时,所需时间t =RC 1ln EE -13V CC =17.31034.710-6ln3.943.94-530.045s此时间小于阀值电路的最短充电时间0.05s,满足第二点要求。4其他电路及有关元件作用4.1复位电路555集成电路的4脚为优先复位端,低电平有效。当QJ 1或HJ 1未吸合时,4脚通过其常闭触点接地,使555集成电路内

9、部RS触发器强制性复位,同时内部放电三极管导通,6脚外接电容通过7脚对地放电,其3脚输出低电平。4.2信号耦合电路例当IC1的输出由高电平跳变为低电平时,通过C4与R8组成的微分电路将产生一负的尖脉冲加到IC2的输入端2脚,使其触发复位。4.3IC2与IC6的作用IC2与IC6的作用是给换向继电器提供一可靠的吸合时间。4.4电路指示灯LED1LED3,LED7LED9为印制板电路工作状态指示灯。LED4LED6,LED10 LED12位于工作台接近开关盒处,做为前时、后退、减速相应指示灯。电气原理图如图5所示。问与答1.各种漏电保护装置的试验按钮回路的动作电流为什么要设计成2.5I n?2.为

10、什么I n400A的断路器它的安装螺栓螺母要采用不锈钢材料?3.为什么TNC系统不宜装漏电保护装置?1.答:各种漏电保护装置的零序电流互感器的线路后面发生漏电(或触电时,I A+I B+I C+I N不再等于零,而等于泄漏电流。此泄漏电流包括某相的人身触电电流和该相因绝缘不良而产生的对地泄漏电流(电容电流,也包括其他两相(人身未触电的两相的对地泄漏电容电流。试验按钮电流是一种人为的动作电流,为进互感器前的一相与互感器后的另一相间,通过电阻建立的漏电模拟动作电流,它必须考虑这种人为泄漏电流可能与第三相的对地泄漏电流在矢量上的完全反向,当数值相等而方向成180反向时,合成电流可能等于零,试验按钮按

11、下,仍不会动作,故设计成2.5I n(I n为额定漏电动作电流,2.5I n -I n=1.5I n,以保证试验按钮履行其职责。2.答:是为了减小接线端子的温升。如使用钢材螺栓、螺母,则通电时,作为磁性材料的低、中碳钢制紧固件要产生涡流,引起接触处的温度剧增,涡流损失功率的大小是与电流的平方成正比的,I n小于400A尚未见其大的危害,电流越大,涡流损耗越大,温升越高,除了影响断路器本身外,还要恶化开关柜等的内部环境温度,使开关柜内的电器,不得不降容使用。不锈钢材料,如1Cr18Ni9等为非磁性材料,当然可做紧固件了,但一是价格较贵,二是机械强度低于不锈钢,现在绝大多数断路器厂家选用不锈钢。3.答:TNC系统供电,中性线(N线与保护零线(P