CN101106008A - 一种改进的磨床吸盘充退磁控制器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了改进的磨床吸盘充退磁控制器，主回路和控制回路组成，主回路包括H桥逆变电路，控制回路包括输出电压正反切换控制及输出电压幅值控制，H桥逆变电路一侧上管两端连接继电器，其中继电器与功率管并联并与滤波电路连接，充磁时通过继电器与功率管输出可调节的直流电压，退磁时轮换导通输出可调电压，并直接与电磁吸盘连接；控制回路由单片机、光电耦合器、定时器组成并相互连接，控制回路对输出电压正反切换及输出电压幅值，本发明使充磁电压可以调节，提高充磁精度，减小充磁时功耗，增强产品抗干扰和可靠性，H桥输出可调节及优良的退磁效果；经测试各项性能指标均优于现有技术，其可靠性高，抗干扰性好，结构简单，安装方便。

Description

一种改进的磨床吸盘充退磁控制器

技术领域

本发明涉及一种充退磁控制器，特别是一种改进磨床电磁吸盘充退磁控制器。

背景技术

平面磨床通常使用电磁吸盘装夹工件，为了可靠地吸合和方便地取下工件，电磁吸盘的充退磁控制电路设计是很重要的。我国目前采用的较先进的充退磁控制器，或是通过控制可控硅的触发导通来控制电压的大小，通过控制内部和外接继电器(或接触器)来完成电压的方向切换，或是通过主回路由四只功率管以桥式连接形成H桥逆变输出幅值和方向均可调的直流电压进行无触点输出，直接接电磁吸盘，以实现电磁吸盘的充退磁控制。如：名称为“磨床电磁吸盘充退磁控制器”(专利号为：95104101.0)的发明专利，就是采用主回路无触点输出的充退磁控制器、或是通过主回路由四只功率管以桥式连接形成H桥其对角上连接有两个继电器，直接接电磁吸盘，以实现电磁吸盘的充退磁控制。

但目前这些充退磁装置仍有许多不足之处：①继电器触点频繁切换会因拉弧而产生电蚀，影响导通或发生粘连，从而使产品失效。②简单的正反向切换不能很好的使工件退磁，退磁效果很差；③“磨床电磁吸盘充退磁控制器”虽然退磁效果良好，但主回路H桥输出功率较大，长时间工作器件容易发热而造成器件的损坏，故障率较高。④主回路H桥其对角上连接有两个继电器，充磁时电压不能调节等缺陷。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种结构简单，使用方便，退磁无触点输出，在充磁时由继电器不带载进行切换配合功率管T2输出可调节的直流电压；采用单片机编程控制回路，各控制回路间设置有光电藕合等器件，使充磁电压可以调节的一种改进的磨床吸盘充退磁控制器。

为解决上述任务，本发明技术解决方案是这样实现的：由主回路和控制回路组成，主回路包括H桥逆变电路，控制回路包括输出电压正反切换控制及输出电压幅值控制，交流电源分两路分别连接在变压器和整流器上，变压器与整流、稳压电路连接，整流、稳压电路与控制回路电路连接，整流器与H桥逆变器连接，状态控制与单片机连接，单片机又两路分别与滤波电路和触发器连接，滤波电路与H桥逆变器连接，其本发明的突出进步在于：所述H桥逆变电路的一侧上管两端连接有一个继电器，其中继电器与功率管并联并与滤波电路连接，充磁时通过继电器与功率管输出可调节的直流电压，退磁时轮换导通输出可调电压，并直接与电磁吸盘连接；控制回路由单片机、光电藕合器、定时器组成并相互连接，控制回路对输出电压正反切换及输出电压幅值。

单片机的程序控制可根据不同磨床的技术指标和不同材料的退磁曲线进行编程。

本发明与现有技术相比，具有以下特点：

①磨床吸盘的充磁由单片机控制，主回路采用继电器输出，继电器触点维持保持状态，不频繁切换，避免了触点的电蚀、采用PWM(Pulse-WidthModulation脉宽调制)方式驱动功率管T2输出可调节的直流电压。

②退磁控制由单片机切换到退磁状态，由程序根据不同吸盘的指标和不同材料的退磁曲线要求综合分析，确定可满足需求的退磁同期和退磁时间，达到良好的退磁效果。

③电路采用单片机PWM方式驱动H桥输出退磁，在规定的时间内完成退磁，避免了功率管长时间处于工作状态，从而延长了功率管的寿命，降低了故障。

本发明结构简单，使用方便，退磁无触点输出，在充磁时由继电器不带载进行切换配合功率管T2输出可调节的直流电压；采用单片机编程控制回路，各控制回路间设置有光电藕合等器件，显著的进步是使充磁电压可以调节，缩短了退磁时间，提高了退磁精度，减小充磁时的功耗，增强产品的抗干扰和可靠性。

附图说明

附图1为本发明的工作原理方框图；

附图2为本发明的工作电路结构图；

附图3为本发明的控制电路原理结构图；

具体实施方式

附图为本发明的实施例。

下面将结合附图对本发明的内容作进一步说明：

参照图1所示，由主回路和控制回路组成，主回路包括H桥逆变电路，控制回路包括输出电压正反切换控制及输出电压幅值控制，交流电源分两路分别连接在变压器1和整流器8上，变压器1与整流、稳压电路2连接，整流、稳压电路2与控制回路电路3连接，整流器8与H桥逆变器4连接，状态控制9与单片机7连接，单片机7又两路分别与滤波电路6和触发器5连接，滤波电路6与H桥逆变器4连接，所述H桥逆变电路4的一侧上管两端连接有一个继电器K1，其中继电器K1与功率管T3并联并与滤波电路6连接，充磁时通过继电器K1与功率管T2输出可调节的直流电压，退磁时T1、T4与T2、T3轮换导通输出可调电压，并直接与电磁吸盘连接；控制回路3由单片机7、光电耦合器P521、定时器555、556组成并相互连接，控制回路3对输出电压正反切换及输出电压幅值。交流输入分为两路，一路经过变压器1的变压及整流稳压2接控制回路3，为控制部分提供电源；另一路经过整流、滤波2再经过H桥逆4变形成直接输出并直接与磨床的电磁吸盘相连。H桥逆变4是由四只全控功率管T1、T2、T3、T4组成的，控制部分发出的各种触发信号分别触发四只功率管的导通与否、控制继电器的吸合与否，进而使H逆变桥4输出幅值和方向均可调的直流电压。

所述控制回路可分做为三个部分：1)外部状态控制，2)电压方向控制，3)电压幅值控制。外部状态控制部分主要是接收外来的充、退、停磁控制信号并通过光电耦合器输入给单片机7，由单片机7判断控制信号，如果为充磁信号则单片机7使继电器闭合、功率管T2采用PWM方式输出可调节的直流电压；如果为退磁信号则单片机7通过触发器5分别触发H桥逆变4中的四只功率管T1、T2、T3、T4的导通与否及导通与关断的比例，以此来控制输出电压的方向及正反向频率。通过以上控制回路3，可使得充磁时，H桥逆变4输出恒定电压；停磁时，H桥逆变4无输出；退磁时，电压正反向变化且幅值逐渐衰减至零。

参照图2的工作电路结构图，主回路部分四个全控功率管T1、T2、T3、T4，如：三极管、场效应管等，以桥式连接形成H桥逆变4，在控制回路3的作用下，H桥逆变4输出幅值和方向均可调的直流电压，继电器K1并联在T3上，H桥逆变4输出直接接电磁吸盘。当输入电压时，电阻R2给电容C1充电、延时2秒后继电器K2闭合为输出作好准备；当充磁时，闭合继电器K1的常开触点、功率管T2采用PWM方式工作，输出直流0～110V电压；停磁时，首先使功率管T3触发导通，再断开继电器K1的触点后撤消功率管T3触发的触发脉冲以保正K1的触点在零电流时切换；退磁时，功率管T1、T3轮换导通，相对应地功率管T4、T2轮换触发导通，输出方向正反变换，幅值逐渐衰减至零电压；停磁时，功率管T2、T4无触发脉冲，继电器K1无闭合信号，其输出为零。

参照图3控制电路结构图，由多抽头变压器及整流、滤波、稳压电路等组成，为整个控制部分提供所需的各种直接电压源。

图3所示为控制回路电路原理图，从功用上可将其分为三部分，即：外部状态控制、逻辑控制、功率管驱动，并且这三部分相互联系，共同完成对功率管(T1、T2、T3、T4)导通与否的控制。

1、外部状态控制部分，充磁时，通过外部状态开关使端子P5、P8接通，光电耦合器U4输入端上电，输出端导通；退磁时，端子P5、P7接通，光电耦合器U5输入端上电，输出端导通；停磁时，端子P5、P7、P8都不接通，无信号输入。

2、逻辑控制部分，由单片机IC10完成。它根据外部输入状态来控制继电器K1、功率管T1、T2、T3、T4的打开与关闭及打开与关闭的比例完成输出可调节的充磁电压，输出方向正反变换，幅值逐渐衰减至零的退磁电压及没有输出的停磁状态。

3、功率管驱动，这部分主要由触发器IC1、IC2、IC5等组成，对单片机输出的控制信号进行电平转换，实现对功率管的可靠触发。

本发明的优点及积极效果：本发明的磨床吸盘充退磁控制器经过测试后，各项性能指标均优于现有技术。如充磁时功耗小；退磁时间为6秒左右；退磁精度高达2g/cm²以下；其可靠性高；抗干扰性好；结构简单、安装方便。

Claims (4)

1.一种磨床吸盘充退磁控制器，由主回路和控制回路组成，主回路包括H桥逆变电路，控制回路包括输出电压正反切换控制及输出电压幅值控制，交流电源分两路分别连接在变压器(1)和整流器(8)上，变压器(1)与整流、稳压电路(2)连接，整流、稳压电路(2)与控制回路电路(3)连接，整流器(8)与H桥逆变器(4)连接，状态控制(9)与单片机(7)连接，单片机(7)又两路分别与滤波电路(6)和触发器(5)连接，滤波电路(6)与H桥逆变器(4)连接，其特征在于：所述H桥逆变电路(4)的一侧上管两端连接有一个继电器(K1)，其中继电器(K1)与功率管(T3)并联并与滤波电路(6)连接，充磁时通过继电器(K1)与功率管(T2)输出可调节的直流电压，退磁时(T1、T4与T2、T3)轮换导通输出可调电压，并直接与电磁吸盘连接；控制回路(3)由单片机(7)、光电藕合器(P521)、定时器(555、556)组成并相互连接，控制回路(3)对输出电压正反切换及输出电压幅值。

2.根据权利要求1所述的磨床吸盘充退磁控制器，其特征在于：单片机(7)通过光电藕合器(P521)控制继电器导通；通过光电藕合器(P521)、定时器(556)控制(T2)输出可调节的直流电压，退磁时单片机(7)通过光电藕合器(P521)控制定时器(555)或(556)的触发端使输出端Q控制功率管(T1、T4)和功率管(T2、T3)轮换导通，同时单片机(7)输出信号可调的高频脉冲，通过光电藕合器件(P521)控制定时器(555)或(556)的触发端，使输出端Q触发功率管(T2、T4)导通。

3.根据权利要求1所述的磨床吸盘充退磁控制器，其特征在于单片机的程序控制可根据不同磨床的技术指标和不同材料的退磁曲线进行编程、可根据不同磨床的技术指标调节充磁输出电压。

4.根据权利要求1所述的磨床吸盘充退磁控制器，其特征在于H桥逆变器对角线的一侧上管两端并接一个继电器(K1)。

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