CN102623279A - 荧光灯上粉自动设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种荧光灯上粉自动设备。本发明的目的是提供一种荧光灯上粉自动设备，以达到提高系统响应速度、方便系统升级、减小设备体积、降低生产成本的目的。本发明的技术方案是：包括机械部分以及与之电气连接的电气控制部分，其中机械部分包括圆弧形烘箱、轮辐状支架、主电机、均布于支架边缘处用于固定并带动灯管转动的一组步进电机，以及加粉装置，其特征在于：所述电气控制部分包括用于控制步进电机工作状态的主电控箱，以及用于控制烘箱加热温度、主电机转速、加粉装置工作状态并为主电控箱提供工作电压的配电柜，所述主电控箱包括背板、触摸显示屏、电机主板和一组电机板。本发明适用于荧光灯的上粉。

Description

荧光灯上粉自动设备

技术领域

本发明涉及一种荧光灯上粉自动设备，主要适用于荧光灯的上粉。

背景技术

目前的荧光灯上粉自动设备存在如下不足：1、大多采用PLC单元作为系统的控制核心，存在系统升级困难的瓶颈；2、控制设备体积庞大，故占地面积大，运输不方便；3、上粉设备中步进电机的定位采用编码器提供反馈信号，加大了整个设备的成本；4、人机交互界面体现人性化的设计相对比较单一，实用的参数设置功能较少；5、目前通用型的PLC控制单元，实行一个步进电机驱动器控制一个步进电机的操作模式，毫无疑问，大量驱动器的安装大大增加了产品的生产成本并无形中增加了产品的结构体积。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题提供一种采用ARM9为控制核心并且人机界面相对友好、控制参数相对丰富的荧光灯上粉自动设备，以达到提高系统响应速度、方便系统升级、减小设备体积、降低生产成本的目的。

本发明所采用的技术方案是：荧光灯上粉自动设备，包括机械部分以及与之电气连接的电气控制部分，其中机械部分包括圆弧形烘箱、与烘箱同轴布置且边缘伸入烘箱内的轮辐状支架、用于带动支架转动的主电机、均布于支架边缘处用于固定并带动灯管转动的一组步进电机，以及用于向灯管内加注荧光粉的加粉装置，其特征在于：所述电气控制部分包括用于控制步进电机工作状态的主电控箱，以及用于控制烘箱加热温度、主电机转速、加粉装置工作状态并为主电控箱提供工作电压的配电柜，所述主电控箱包括背板、触摸显示屏、电机主板和一组电机板；

触摸显示屏，通过CAN总线连接到背板上，用于设置和显示步进电机的运行速度、反转圈数、初始停止位置、停顿时间和启转方向；

电机主板，插接于背板上，并通过CAN总线与触摸显示屏连接，用于接收通过触摸显示屏设置好的参数，并将其转换为步进电机控制信号，传输至各电机板；

电机板，插接于背板上，用于接收电机主板传输的信号并控制步进电机工作。

所述烘箱内安装有一组加热电阻丝，并且每根加热电阻丝旁设置一个热电偶。

所述加粉装置包括依次连接的风机、风管和用于与灯管两端对接的喷嘴。 

所述配电柜包括主断路器，其输入端接380V交流电，输出端分别连接有主电机控制电路、风机控制电路和一组加热控制电路，其中主电机控制电路和风机控制电路输出端分别与主电机和风机连接，每根加热电阻丝和与之相应的热电偶对应连接一个加热控制电路。

所述主电机控制电路包括主电机断路器，其输入端接380V交流电，输出端连接带有带锁急停按钮、启停旋钮和复位按钮的变频器，该变频器的输出端接主电机。

所述风机控制电路包括相互连接的中间继电器和交流接触器，其中交流接触器输出端接风机。

所述加热控制电路包括分断路器，其输入端接220V交流电，输出端的相线分别连接固态继电器和温控仪，零线分别连接温控仪和加热电阻丝其中一端，固态继电器输出端与加热电阻丝另一端连接；同时温控仪与热电偶连接，用于接收热电偶反馈的温度信号，并控制固态继电器的通断。

所述配电柜的输出端还依次连接有位于外部的断路器QF、滤波器、用于向电机主板提供工作电压的主板开关电源，以及一组用于向电机板提供工作电压的电机板开关电源。 

本发明的有益效果是：1、本发明采用ARM9为整个系统的控制核心，其指令周期更短，从而大大缩短了响应时间，提高了系统运行速度；2、ARM9支持更多的外围扩展功能，给系统的升级带来了更大的方便性和灵活性；3、以ARM9为核心的电机主板同时连接多个电机板，各电机板又同时控制多个步进电机，较之现有技术一个步进电机驱动器控制一个步进电机的结构，不仅大大降低了生产成本，而且减小了产品体积； 4、丰富了人机交互界面（触摸显示屏）的菜单内容，进一步完善了实用参数设置的功能；5、主电控箱采用构造更加科学的八面体结构，不仅改善了散热效果，而且方便了内部布局和出线。

附图说明

图1是本发明的结构图。

图2是图1的A部放大图。

图3是本发明的电气连接图。

图4是本发明中主电控箱的电气连接图。

图5是本发明中配电柜的电气连接图。

具体实施方式

如图1、图2所示，本实施例包括机械部分以及与之电气连接的电气控制部分，其中机械部分包括圆弧形烘箱1、轮辐状支架2、主电机3、一组步进电机4，以及用于向荧光灯灯管内加注荧光粉的加粉装置；其中烘箱1横截面呈矩形，其内侧弧面上开有缺口，同时在烘箱1内部均布有六根加热电阻丝1-1，并且每根加热电阻丝1-1旁设置一个热电偶1-2；支架2与烘箱1同轴布置，且其边缘处通过烘箱1上的缺口伸入烘箱1内部；主电机3输出轴与支架2连接，用于带动支架2转动；步进电机4（本例中共有120个）均匀布置于支架2的边缘处，并可随支架2一起转动，其输出转轴上安装有用于固定荧光灯灯管的灯管夹13，灯管安装完成后可随步进电机4转轴一起转动，将荧光分均匀的涂在灯管内壁上；加粉装置包括依次连接的风机7、风管8和喷嘴9，所述喷嘴9有三个，分别对准荧光灯灯管管口，风管8采用一进一出的双管结构，分别与三个喷嘴9连接，使荧光粉得到了充分的利用，不至于造成昂贵的荧光粉的浪费。

如图3所示，所述电气控制部分包括主电控箱5和配电柜6，其中主电控箱5用于控制步进电机4的工作状态（包括正转、反转和停止三种状态），配电柜6可用于控制加热电阻丝1-1的加热温度，也可用于调节主电机3的转速，同时也可用于控制风机7的工作状态，向灯管内加注荧光淀粉，另外，配电柜6还可用于间接的向主电控箱5提供工作电压。

如图4所示，所述主电控箱5包括背板5-1、触摸显示屏5-2、电机主板5-3和一组电机板5-4（本例中共有12块电机板，每块电机板对应控制10个步进电机）。其中，触摸显示屏5-2插接于背板5-1上，并采用NXP的ARM芯片——LPC2919为内核，可以直观方便的对步进电机4运行速度、反转圈数、初始停止位置、停顿时间和启转方向进行设置；电机主板5-3（采用LPC2919为MCU，并通过Local Bus总线连接译码电路）插接于背板5-1上，并通过CAN数据总线与触摸显示屏5-2连接，电机主板5-3的MCU——LPC2919接收通过触摸显示屏5-2设置好的参数，并将其转换为步进电机4的控制信号，然后通过Local Bus总线传输至译码电路（译码电路主要由型号MM74HCT138MX、MM74HCT245S和光耦等组成），经其译码扩展I/O并采用MM74HCT245SJ加强驱动能力，通过互联的背板5-1传输至各电机板5-4；各电机板5-4（包括译码电路和电机驱动芯片）均插接于背板5-1上，各电机板5-4上的译码器（型号74HC259）接收电机主板5-3传输的信号进行译码之后锁存输出，控制光耦的导通与否来控制电机驱动芯片（采用东芝的TB6560AHQ）的力矩TQ1、力矩TQ2、细分M1、细分M2、使能ENABLE、时钟CLK、正反转CW/CCW，最后通过电机驱动芯片（TB6560AHQ）输出驱动信号AP、BP、AM、BM，控制步进电机4的转子正转、反转或停止。

为保证设备运行的准确性和稳定性，所述支架2和步进电机4上分别安装有霍尔传感器，本例中共安装有122个传感器，其中两个安装于支架2上，分别用于实现主电机3的零位感应和电机进入停止区的计数；另外120个则分别安装于120个步进电机4上，主要实现步进电机4的零位感应，实现每个电机负载的支架进入停止区保持水平。

如图5所示，所述配电柜6包括主断路器6-1，其输入端接380V交流电，输出端分别连接有主电机控制电路、风机控制电路和六个加热控制电路，其中主电机控制电路和风机控制电路输出端分别与主电机3和风机7连接，每个加热控制电路对应连接一根加热电阻丝1-1和一个与该加热电阻丝1-1对应的热电偶1-2。

所述主电机控制电路包括主电机断路器6-2，其输入端接380V交流电，输出端连接带有带锁急停按钮、启动/停止旋钮和复位按钮的变频器6-3，该变频器的输出端接主电机3，以便于调节主电机3的转速，这样可以控制灯管在烘箱1里的加热时间，确保灯管从烘箱1出口出来时恰好上粉加热完毕也不至于浪费时间。

风机控制电路为三相缺相保护电路，包括相互连接的中间继电器6-4和交流接触器6-5，以及位于外围的常开开关和常闭开关，其中交流接触器6-5输出端接风机7，常开和常闭开关完成风机7的启动和停止功能。

所述加热控制电路包括分断路器6-6，其输入端接220V交流电，输出端的相线分别连接固态继电器6-7的输入端和温控仪6-8的“相”接口，零线连接温控仪6-8的“中”接口和“低”接口；加热电阻丝1-1一端通过熔断器与固态继电器6-7输出端连接，另一端接零线；热电偶1-2两端分别与温控仪6-8的“高”接口和“总”接口连接。实际使用中，利用温控仪6-8设置温控点，同时加热电阻丝1-1加热，热电偶1-2实时采集当前温度并反馈至温控仪6-8，当温度达到设置的温控点时，温控仪6-8控制固态继电器6-7断开加热回路，停止加热；一旦温度低于预设的温控点，温控仪6-8控制固态继电器6-7导通加热回路，进行加热，如此循环，以保证加热电阻丝1-1的温度控制在一个比较恒定的范围内。本例中利用六个温控仪6-8设置六档不同的加热温度，对灯管进行加热，从烘箱1的入口到出口方向（即支架转动方向）其加热温度由低到高，然后又由高变低，即烘箱1入口处温度较低，沿支架2转动方向加热温度逐渐升高，至某一温度值后又逐步下降，烘箱1出口处的加热温度大于入口处的温度，但小于加热过程中的最高温度值。由于步进电机4和固定于其上的灯管随支架2一起转动，支架2转动一圈，灯管通过六档不同温度的加热，完成整个上粉加热过程。

所述配电柜6的输出端（输出220V交流电）还依次连接有位于外部的断路器QF、滤波器10、主板开关电源11，以及12个电机板开关电源12；其中主板开关电源用于向电机主板5-3提供工作电压，每个电机板开关电源12对应连接一个电机板5-4，向其提供工作电压。

本实施例的工作原理如下：首先通过触摸显示屏5-2设置步进电机4运行速度、反转圈数、初始停止位置、停顿时间和启转方向，同时将上述参数通过CAN数据总线传输至电机主板5-3上的MCU——LPC2919，并将其处理成电机控制信号；同时利用温控仪6-8、加热电阻丝1-1和热电偶1-2将烘箱1内温度设置成六档，且各档温度均恒定；然后控制风机7和风管8自动为灯管加注荧光粉，加粉完成后，电机主板5-3上的MCU——LPC2919通过Local Bus总线将电机控制信号传输至译码器（MM74HCT138MX）译码扩展I/O并用MM74HCT245SJ加强驱动能力，通过互联的背板5-1传输至各电机板5-4，经74HC259译码之后锁存输出, 控制光耦的导通与否来控制东芝的 TB6560AHQ电机驱动芯片的力矩TQ1、力矩TQ2、细分M1、细分M2、使能ENABLE、时钟CLK、正反转CW/CCW，最后通过TB6560AHQ电机驱动芯片输出驱动信号AP、BP、AM、BM，并配合圆盘圈信号、电机计数信号和反馈定位信号（其中圆盘圈信号即为主电机零位信号，主要是完成整个设备的初始化和启动，电机计数信号实现电机进入停止区的计数，反馈定位信号主要检测所在步进电机是否走到零位，用以实现支架的水平）来给控制步进电机的转子何时正转、反转、停止，将荧光粉均匀的涂在灯管的内壁上；最后，利用变频器6-3控制主电机3转动，将灯管送入烘箱1内进行加热，并调节主电机3转速，控制加热时间，以确保灯管从烘箱1出口出来时上粉加热刚好完成。

Claims (8)

1.一种荧光灯上粉自动设备，包括机械部分以及与之电气连接的电气控制部分，其中机械部分包括圆弧形烘箱（1）、与烘箱（1）同轴布置且边缘伸入烘箱（1）内的轮辐状支架（2）、用于带动支架（2）转动的主电机（3）、均布于支架（2）边缘处用于固定并带动灯管转动的一组步进电机（4），以及用于向灯管内加注荧光粉的加粉装置，其特征在于：所述电气控制部分包括用于控制步进电机（4）工作状态的主电控箱（5），以及用于控制烘箱（1）加热温度、主电机（3）转速、加粉装置工作状态并为主电控箱（5）提供工作电压的配电柜（6），所述主电控箱（5）包括背板（5-1）、触摸显示屏（5-2）、电机主板（5-3）和一组电机板（5-4）；

触摸显示屏（5-2），通过CAN总线连接到背板（5-1）上，用于设置和显示步进电机（4）的运行速度、反转圈数、初始停止位置、停顿时间和启转方向；

电机主板（5-3），插接于背板（5-1）上，并通过CAN总线与触摸显示屏（5-2）连接，用于接收通过触摸显示屏（5-2）设置好的参数，并将其转换为步进电机控制信号，传输至各电机板（5-4）；

电机板（5-4），插接于背板（5-1）上，用于接收电机主板（5-3）传输的信号并控制步进电机（4）工作。

2.根据权利要求1所述的荧光灯上粉自动设备，其特征在于：所述烘箱（1）内安装有一组加热电阻丝（1-1），并且每根加热电阻丝（1-1）旁设置一个热电偶（1-2）。

3.根据权利要求2所述的荧光灯上粉自动设备，其特征在于：所述加粉装置包括依次连接的风机（7）、风管（8）和用于与灯管两端对接的喷嘴（9）。

4.根据权利要求3所述的荧光灯上粉自动设备，其特征在于：所述配电柜（6）包括主断路器（6-1），其输入端接380V交流电，输出端分别连接有主电机控制电路、风机控制电路和一组加热控制电路，其中主电机控制电路和风机控制电路输出端分别与主电机（3）和风机（7）连接，每根加热电阻丝（1-1）和与之相应的热电偶（1-2）对应连接一个加热控制电路。

5.根据权利要求4所述的荧光灯上粉自动设备，其特征在于：所述主电机控制电路包括主电机断路器（6-2），其输入端接380V交流电，输出端连接带有带锁急停按钮、启停旋钮和复位按钮的变频器（6-3），该变频器的输出端接主电机（3）。

6.根据权利要求4所述的荧光灯上粉自动设备，其特征在于：所述风机控制电路包括相互连接的中间继电器（6-4）和交流接触器（6-5），其中交流接触器（6-5）输出端接风机（7）。

7.根据权利要求4所述的荧光灯上粉自动设备，其特征在于：所述加热控制电路包括分断路器（6-6），其输入端接220V交流电，输出端的相线分别连接固态继电器（6-7）和温控仪（6-8），零线分别连接温控仪（6-8）和加热电阻丝（1-1）其中一端，固态继电器（6-7）输出端与加热电阻丝（1-1）另一端连接；同时温控仪（6-8）与热电偶（1-2）连接，用于接收热电偶（1-2）反馈的温度信号，并控制固态继电器（6-7）的通断。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的荧光灯上粉自动设备，其特征在于：所述配电柜（6）的输出端还依次连接有位于外部的断路器QF、滤波器（10）、用于向电机主板（5-3）提供工作电压的主板开关电源（11），以及一组用于向电机板（5-4）提供工作电压的电机板开关电源（12）。

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