CN100515801C - 一种动态压力柔性仿真磨墨机 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种动态压力柔性仿真磨墨机。由电机驱动的机械部分和由单片机主控电路为主体的电子控制部分构成：机械部分的构成主要由可转动的导轴立柱(4)、导轴立柱座(10)、加力弹簧(3)、回复弹簧(7)、管状加力镙铨(1)、带导套的门式横梁(5)或可旋转单背电机套座(34)及旋转梁(36)、砚台(8)、上面板(11)、下底板(13)、电机(22)、机箱(31)、吸墨泵(24)及吸墨管等构成；单片机对主控板的各功能单元电路提供的程序数据进行存储，运算及控制；由多路开关电源提供给各功能单元电路及电机吸墨泵的工作电压；由装有液晶屏的按键盘的按键执行电机运行的预定程序指令；液晶屏对指令的执行完成显示；带独立电源的电子压力灯标对选择的压力段分色光亮指示。本发明达到墨碇研磨效益的倍增效果，墨碇细微消耗，完成并保证墨碇研磨时的动态压力柔性回复平衡状态的可靠运行，达到了仿真的目的，省时增效，方便实用。
Description
技术领域
本发明涉及精细研磨装置，尤其是一种由单片机智能控制的动态压力柔性仿真磨墨机。
背景技术
现有公知的由电机驱动的旋转式及往复式的研磨机构及磨墨机均为刚性硬力研磨，不能实现人工磨墨时被研磨墨碇的动态压力柔性状态，装置机构均为硬性支撑，没有对动态压力精细研磨的全过程实现智能化的全自动控制，不能实现仿真人工磨墨的特性。
发明内容
本发明的目的是提供一种由单片机智能控制的动态压力柔性仿真磨墨机，它能仿真再现人工磨墨特性，实现动态压力柔性状态墨碇的精细研磨，及智能化的运行控制。
实现本发明的目的所采取的技术方案为：由电机驱动的机械部分和由单片机主控电路为主体的电子控制部分构成本发明的技术方案。
机械部分的构成：主要由可转动的导轴立柱(4)、导轴立柱座(10)、加力弹簧(3)、回复弹簧(7)、管状加力镙铨(1)、带导套的门式横梁(5)、砚台(8)、上面板(11)、下底板(13)、电机(22)、机箱(31)、吸墨泵(24)及吸墨管(26)等构成；导轴立柱及导轴立柱座紧固于上面板上，回复弹簧套装于导轴立柱下部，之上是门式横梁(5)，门式横梁之上套装有加力弹簧，管状加力镙铨装在导轴立柱上端，砚台由托砚盘与电机连接紧固，或电机装于可旋转单背电机套座上与夹墨框连接；吸墨泵置于上面板与下底板之间，下底板与机箱连接固定，吸墨管进出管嘴在面板上，墨碇固定于门式横梁上的夹墨框内。
机械部分还包括：电子压力灯标(2)装于门式横梁(5)上。四心定位托砚盘紧固砚台。托砚盘通过弹性支承轮置于上面板上。上面板与下底板由定距螺栓连接。在回复弹簧套下面有止定圈(9)。电子控制部分置于上面板与下底板之间的内部。用弹簧镙铨(15)将整体机芯固定于机箱内。在面板上有歇墨台(33)。
电子控制部分：
由单片机对主控板的各功能单元电路提供的程序数据进行存储，运算及控制；由多路开关电源提供给各功能单元电路及电机、吸墨泵的工作电压；由装有液晶屏的按键盘的按键执行电机运行的预定程序指令；液晶屏对指令的执行完成显示；带独立电源的电子压力灯标对选择的压力段分色光亮指示。
RSR整体开关电源提供给电机、吸墨泵DC+24V电压，同时供给Lm338K DC+24V可调三端稳压，再供给三端稳压7812到7805输入电压，7805的输出电压为DC+5V，供给单片机、LCD液晶显示屏工作电压，备有独立电源DS1302时基芯片作为ATMEGA16/16L的时间计算及运行控制；按键则完成ATmega16/16L对预定控制指令的输入、输出、中断、执行，DC+5V同时提供蜂鸣器的工作电压。
具体连接方式：三端稳压Lm338K的输出2脚连接主电机，经TIP122-1复合三极管基极经电阻R3连单片机ATmega16/16L的27脚，Lm338K的3脚连接吸墨电机经复合三极管TIP122-2基极及电阻R4连接ATmega16/16L的33脚，Lm338K的1脚接下端1、2、3接点，1接点连接三端稳压7805、7812的中间接点2，进入7805的3结点输出+5V电压，同时连接液晶显示屏LCD的VDD，同时经过蜂鸣及电阻R5连接ATMEGA16/16L的26脚；7805的1脚与7812的3脚连接点4经电容105与7812的1脚输出结点5经电容105与两个105的负极连接后，同时与7812的2脚连接，回到RSR的负极行成回路；Lm338K的中间1脚连接可调电阻R6、R7、R8的1、2、3点连接，R7的另一端连接8050A的输入点，然后GND与液晶显示屏LCD的1脚连接。Lm338K出来的结点1与可调电阻R6连接后，同时与7805的中间点2及GND相连并成回路，8050A的基极经电阻R1与ATmega16/16L的PC3(25脚)连接，8050B的基极经电阻R2与ATmega16/16L的PC2(24脚)相连，ATmega16/16L的21、22、23、35、36、37、38、39、40脚与按键盘的相应点连接。组合单元的DS1302的输出7SCLK、6L/O分别与ATMEGA16/16L的29、28脚相连；(主电机的正极与Lm338K的2脚连接，正负极与旁路4001相连；主电机M1的负极连接TIP122-1基极输出，经电阻R3与ATmega16/16L的27脚连接，吸墨泵的正极直接连接RSR24V+的连接端子，吸墨泵电机M2负极经TIP122-2基极输出经电阻R4与ATmega16/16L的33脚连接。8050A、8050B的输出与R6的输出并联接后与GND连接，同时M1电机、M2吸墨泵电机的输出分别与TIP122-1、TIP122-2的输出并联后与GND连接。
本发明整机中机械部分由电子控制系统控制。电子控制系统对磨墨机智能化自动运行控制方式为自动或手动。
本发明采用双导轴立柱门式横梁结构，该横梁上装可调整位置的4个夹墨框，可夹固4支4两的墨碇，达到墨碇研磨效益的倍增效果，省时增效，墨碇研磨时可按需同时用4支墨碇，也可只用两支，选择自由、更便于实用；基于多支墨碇同时研磨的砚台为非单点受力支承，受力支承采用了三级弹性回复支承结构(即15、21、25)，分别由固定电机的三个穿弹簧镙铨，支撑托砚盘的4个弹性支撑滚轮，支撑机芯底板的4支穿弹簧镙铨完成，保证了在墨碇施力状态时，受力平衡可靠，避免托砚盘的倾斜翘动及整个机芯的静态平衡状态。由于在导轴立柱上的加力弹簧与回复弹簧采用不同的弹性系数设计，使同位移的弹力，加力弹簧之力要大于回复弹簧，在不同压力段区域，以加力弹簧为主施力的施力系与三级弹性回复支承的受力系均保持静态压力平衡状态，在墨碇与砚台始终保持平正压力接触的砚台旋转运行中，墨碇细微消耗，完成并保证墨碇研磨时的动态压力柔性回复平衡状态的可靠运行，实现了仿真的目的，电子控制系统则实现了智能化控制的目的。
附图说明
以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明
图1为本发明的柔性仿真磨墨机(双立柱)实施例1结构示意主视图。
图2为图1的俯视(示)图。
图3为图2II-II剖视图。
图4为图1I-I剖视图。
图5为本发明的柔性仿真磨墨机键盘示意图。
图6为本发明的柔性仿真磨墨机(单立柱)实施例2结构示意主视图。
图7为图6的俯视图。
图8为实施例2的掌控式键盘示意图。
图9为本发明的电子控制系统电路原理图。
图中，1-管状加力螺栓，2-电子压力灯标，3-加力弹簧，4-导轴立柱，5-门式横梁，6-墨碇，7-回复弹簧，8-砚台，9-回复弹簧止定圈，10-(转动开启)导轴座，11-上面板，12-电子控制系统部件，13-下底板，14-定距螺栓，15-机芯支撑穿弹簧螺栓，16-底座水平调整镙栓，17-按键盘，18-按键盘接线端子，19-液晶显示屏，20-按键，21-电机穿弹簧螺栓，22-电机，23-砚台托砚盘，24-吸墨泵，25-托砚盘弹性支承轮，26-吸墨管进出管嘴，27-夹墨框，28-电子控制系统接线端子，29-电源开关，30-铰链开启机箱侧板，31-(一侧开口)机箱，32-固定导轴座，33-歇墨台，34-可旋转单背电机套座，35-一字形电机轴座，36-旋转梁，37-电机外罩，38-砚台托砚盘弹簧螺栓。
实施例1：
如图1-5所示，本实用新型的柔性仿真磨墨机的组成为：由电机驱动的机械部分和由单片机主控电路为主体的电子控制部分构成本发明的技术方案。
机械部分的构成：
主要由可转动的导轴立柱4、导轴立柱座10、加力弹簧3、回复弹簧7、管状加力螺栓(也可用微型千斤顶代替)1、带导套的门式横梁5、砚台8、上面板11、下底板13、电机22、机壳31、吸墨泵24及吸墨管等构成。机械部分还包括：装于门式横梁5上的电子压力灯标2，砚台托砚盘23，与托砚盘连接的弹性支承轮25，连接上面板与下底板的定距螺栓14，在回复弹簧套下面的止定圈9，以及连接用的各联接件等。
连接及安装：将可转动的导轴立柱座10及固定导轴立柱座32以螺栓连接紧固于方形上面板11的对角位置，将端头螺孔导轴立柱4装于10、32导轴座内，并拧紧止定螺钉，从端头螺孔导轴立柱4上方装入止定圈9、立柱回复弹簧7、两端带沿导套的门式横梁5，加力弹簧3、再在导轴立柱顶部旋入管状加力螺栓1，将电子压力灯标2装于门式横梁5两侧预留位置，将吸墨泵进出管嘴装于上面板11预定位置，将升降歇墨台装于上面板11的预定位置。
在下底板13预定位置装穿弹簧螺栓21，并固定电机22，及吸墨泵24，同时装入电子控制系统部件12，将已装配的上面板11以上部分，及装配好下面板部件的下面板13用定距螺栓紧固，此时电机轴头伸出上面板11，将托砚盘弹性支撑轮25装于托砚盘背面的预定位置，将托砚盘23装于电机22轴头，并紧固托砚盘锁紧螺钉，再将预制砚台8紧固于托砚盘23上。用弹簧螺栓15将整体机芯固定于带铰链的一则开口的方形机箱31内。机箱开口一侧的侧板30内面装按键盘17，用两端带接口的专用电缆34将电子控制系统的接线端子18及按键盘的接口28连接，用机内电缆将电机、吸墨泵、电源开关与主控板上的对应接口连接，最后将墨碇紧固于装在门式横梁5的夹墨框27内(墨碇与砚台不接触)。由此构成电机下置的砚台转动式柔性真仿磨墨机。
电子控制部分：
由单片机对主控板的各功能单元电路提供的程序数据进行存储，运算及控制；由多路开关电源提供给各功能单元电路及电机吸墨泵的工作电压；由装有液晶屏的按键盘的按键执行电机运行的预定程序指令；液晶屏对指令的执行完成显示；带独立电源的电子压力灯标对选择的压力段分色光亮指示。
RSR整体开关电源提供给电机、吸墨泵DC+24V电压，同时供给Lm338K DC+24V可调三端稳压，RSR供给三端稳压7812到7805输入电压，7805的输出电压为DC+5V，供给单片机、LCD液晶显示屏工作电压，整体开关电源RSR提供的DC+24V主电压经可调稳压单元电路遂级降压为直流+18V、+12V、+5V、+3V，而成为多路直流电压供电的整体开关电源组合，提供对单片机的主控电路，液晶屏，时间芯片，及电机调速，吸墨泵工作电压的供给。备有独立电源DS1302时基芯片作为ATmega16/16L的时间计算及运行控制；按键则完成ATmega16/16L对预定控制指令的输入、输出、中断、执行、DC+5V同时提供蜂鸣器的工作电压。
具体连接方式：如图9所示：三端稳压Lm338K的输出2脚连接主电机，经TIP122-1复合三极管基极经电阻R3连单片机ATmega16/16L的27脚，Lm338K的3脚连接吸墨电机经复合三极管TIP122-2基极及电阻R4连接ATmega16/16L的33脚，Lm338K的1脚接下端1、2、3接点，1接点连接三端稳压7805、7812的中间接点2，进入7805的3结点输出+5V电压，同时连接液晶显示屏LCD的VDD，同时经过蜂鸣及电阻R5连接ATmega16/16L的26脚；7805的1脚与7812的3脚连接点4经电容105与7812的1脚输出结点5经电容105与两个105的负极连接后，同时与7812的2脚连接，回到RSR的负极行成回路；Lm338K的中间1脚连接可调电阻R6、R7、R8的1、2、3点连接，R7的另一端连接8050A的输入点，然后GND与液晶显示屏LCD的1脚连接。Lm338K出来的结点1与可调电阻R6连接后，同时与7805的中间点2及GND相连并成回路，8050A的基极经电阻R1与ATmega16/16L的PC3(25脚)连接，8050B的基极经电阻R2与ATmega16/16L的PC2(24脚)相连，ATmega16/16L的21、22、23、35、36、37、38、39、40脚与按键盘的相应点连接。组合单元的DS1302的输出7SCLK、6L/O分别与ATmega16/16L的29、28脚相连；(主电机的正极与Lm338K的2脚连接，正负极与旁路4001相连；主电机M1的负极连接TIP122-1基极输出，经电阻R3与ATmega16/16L的27脚连接，吸墨泵的正极直接连接RSR24V+的连接端子，吸墨泵电机M2负极经TIP122-2基极输出经电阻R4与ATmega16/16L的33脚连接。8050A、8050B的输出与R6的输出并联接后与GND连接，同时M1电机、M2吸墨泵电机的输出分别与TIP122-1、TIP122-2的输出并联后与GND连接。
实施例2：
如图6-8所示，主要构成与实施例1基本相同，不同的是电机上置，墨碇转动的柔性真仿磨墨机。结构上增加了可旋转单背电机套座34(取消门式横梁)、一字形电机轴座35、旋转梁36，电机外罩37，砚台托砚盘弹簧螺栓38等，一字形电机轴座35装于旋转梁36上，夹墨框也装于旋转梁上，电机外罩37，砚台托砚盘与面板11的连接用弹簧螺栓38。电子控制电路与实施例1相同。
上述两实施例工作时的手动运行控制：
本机接通电源，按键盘上红灯亮，主控板各功能单元上电处于预工作状态，液晶屏手动初始界面显示：日历、手动、电机关、1慢速，吸墨关，等待启动指令。
此时，调整导轴立柱顶端带沿管状加力镙铨，选择所需压力使墨碇与砚台平正接触，电子压力灯标亮灯指示所选择的压力段区域，绿灯轻压，黄灯中压，红灯重压，墨碇与砚台压力接触，系统仍处于静态压力平衡预工作状态，电机并未启动。
按启动键，则电机带压力载荷起动运行，按键盘上红灯转为绿灯亮，液晶屏显示手动，电机开，1慢速，吸墨关，墨碇研磨完成，需要停止时按停止键，则电机停止运行，液晶屏显示手动，电机关，吸墨关，1慢速，初始界面，此时蜂鸣器延时报警后止鸣，按键盘上红灯亮，手动操作运行完成。再将吸墨管浸于磨好的墨汁液面内，按吸墨开，新鲜墨汁即可吸出备用，再按启动键就可进行第二次磨墨。
上述两实施例工作时的自动运行控制：
按自动键、液显屏显示自动运行初始界面：日历，定时1，自动，启动，____ ____时分开；____ ____时____ ____分关，电机关、吸墨关、此时字位闪灼鼠标在界面字位闪灼，首先按校时键，再按“←”左移键，及“→”右移键，左移键及右移键是字位鼠标在行及行间的循环移动键，将闪烁鼠标移到日历行位，依次按年，月，日，周，的字位进行校时，鼠标在所要确定的字位上闪烁，再按“↑”增加键及“↓”减少键，增加键及减少键为在该字位时要确定的数字的增减，将日历显示调到所需设置的年月日周字位时设置，日期为今日或需设置的当日，日历较时完后，顺序按定时键，定时键可完成依次1-9次的设置，鼠标在定时1上闪灼，此时从定时1开始的设置第一次，之后再设置该定时次的开关机时间，____ ____时____ ____分开，____ ____时____ ____分关，设置完成，则按确认键确定该次的设置，同时按速度选择键确定该次设置的运行速度，1慢速，2中速，3快速，再按启动键，此时预定自动运行的日期、时间、速度、开关机时间的设置完成并已确认，液晶屏回复到自动运行初始界面，时钟继续按校好的时间行走，到达该次所设置的时刻时，电机将自动启动运行，完成该次设置的运行，并在设置的关机时刻停机，蜂鸣报警，延时后止鸣。停机时键盘上为红灯指示，关断电源则红灯灭，全机下电停机。
Claims (10)
1、一种动态压力柔性仿真磨墨机，其特征在于由电机驱动的机械部分和由单片机主控电路为主体的电子控制部分构成：机械部分的构成：主要由可转动的导轴立柱(4)、导轴立柱座(10)、加力弹簧(3)、回复弹簧(7)、管状加力镙铨(1)、带导套的门式横梁(5)或可旋转单背电机套座(34)及旋转梁(36)、砚台(8)、上面板(11)、下底板(13)、电机(22)、机箱(31)、吸墨泵(24)及吸墨管构成；导轴立柱及导轴立柱座紧固于上面板上，回复弹簧装于导轴立柱下部，之上是门式横梁(5)或可旋转单背电机套座(34)，门式横梁或可旋转单背电机套座之上套装有加力弹簧，管状加力镙铨装在导轴立柱上端，砚台与电机连接，吸墨泵置于上面板与下底板之间，下底板与机箱连接固定，吸墨管进出管嘴在面板上，墨碇固定于门式横梁上或旋转梁上的夹墨框内；电子控制部分：整体开关电源提供给电机、吸墨泵电压，同时供给可调三端稳压(Lm338K)，整体开关电源供给三端稳压(7812和7805)的输入电压，并输出电压供给单片机、LCD液晶显示屏，同时提供蜂鸣器的工作电压，备有独立电源(DS1302)时基芯片作为单片机的时间计算及运行控制，按键盘连接单片机控制指令的输入、输出、中断、执行。
2、根据权利要求1所述的动态压力柔性仿真磨墨机，其特征在于：机械部分还包括：装于门式横梁(5)上的电子压力灯标(2)。
3、根据权利要求1所述的动态压力柔性仿真磨墨机，其特征在于：机械部分还包括：用来置砚台的四心定位托砚盘(23)，托砚盘通过弹性支承轮(25)或弹簧螺栓(38)置于上面板上。
4、根据权利要求1所述的动态压力柔性仿真磨墨机，其特征在于：机械部分还包括：下底板通过弹簧螺栓(15)与机箱连接固定。
5、根据权利要求1所述的动态压力柔性仿真磨墨机，其特征在于：机械部分还包括：在回复弹簧(7)下面有止定圈(9)。
6、根据权利要求1所述的动态压力柔性仿真磨墨机，其特征在于：机械部分还包括：电机与下底板通过弹簧螺栓连接固定。
7、根据权利要求1所述的动态压力柔性仿真磨墨机，其特征在于：电机的研磨转速为15转/分～60转/分。
8、根据权利要求1所述的动态压力柔性仿真磨墨机，其特征在于：电子控制部分置于上面板与下底板之间的内部。
9、根据权利要求1所述的动态压力柔性仿真磨墨机，其特征在于：电子控制电路的连接方式为：三端稳压Lm338K的输出2脚连接主电机，经TIP122-1复合三极管基极经电阻R3连单片机ATMEGA16/16L的27脚，Lm338K的3脚连接吸墨电机经复合三极管TIP122-2基极及电阻R4连接ATMEGA16/16L的33脚，Lm338K的1脚接下端1、2、3接点，1接点连接三端稳压7805、7812的中间接点2，进入7805的3结点输出+5V电压，同时连接液晶显示屏LCD的VDD，同时经过蜂鸣及电阻R5连接ATMEGA16/16L的26脚；7805的1脚与7812的3脚连接点4经电容105与7812的1脚输出结点5经电容105与两个105的负极连接后，同时与7812的2脚连接，回到RSR的负极行成回路；Lm338K的中间1脚连接可调电阻R6、R7、R8的1、2、3点连接，R7的另一端连接8050A的输入点，然后GND与液晶显示屏LCD的1脚连接；Lm338K出来的结点1与可调电阻R6连接后，同时与7805的中间点2及GND相连并成回路，8050A的基极经电阻R1与ATMEGA16/16L的PC3(25脚)连接，8050B的基极经电阻R2与ATMEGA16/16L的PC2(24脚)相连，ATMEGA16/16L的21、22、23、35、36、37、38、39、40脚与按键盘的相应点连接；组合单元的DS1302的输出7SCLK、6L/O分别与ATMEGA16/16L的29、28脚相连；主电机的正极与Lm338K的2脚连接，正负极与旁路4001相连；主电机M1的负极连接TIP122-1基极输出，经电阻R3与ATMEGA16/16L的27脚连接，吸墨泵的正极直接连接RSR24V+的连接端子，吸墨泵电机M2负极经TIP122-2基极输出经电阻R4与ATMEGA16/16L的33脚连接；8050A、8050B的输出与R6的输出并联接后与GND连接，同时M1电机、M2吸墨泵电机的输出分别与TIP122-1、TIP122-2的输出并联后与GND连接。
10、根据权利要求1所述的动态压力柔性仿真磨墨机，其特征在于：键盘内置于机箱，也可以采用掌控式键盘。
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